[发明专利]用于三维物体的生产的方法和设备

说明书

在用打印材料(M、N、O)生产和/或处理三维物体的方法中，打印材料以离散的三维打印材料元件的形式分配在目标位置处，计量设备(20)被朝向至少一个贮存器移动，在贮存器中储存有一定量的打印材料(M、N、O)；借助于计量设备(20)从至少一个贮存器提取打印材料。计量设备被输送到在以所有三个空间维度限定的目标位置；以及在目标位置处，被计量的打印材料被施加到基部(60)、或施加到位于基部上的三维物体、或施加到在基部上正在被构造的三维物体，从而构建打印材料元件。打印材料元件的形成被重复，直到三维物体已被完全构造和/或处理为止。使用用于提取、输送和施加打印材料的计量设备(20)使得可以处理几乎任何期望的打印材料，并因此可以用几乎任何期望的打印材料来生产和/或处理物体。

技术领域

本发明涉及一种用打印材料生产和/或处理三维物体的方法和设备，所述打印材料以离散的三维打印材料元件的形式被分配在目标位置处。

背景技术

三维物体的增材制造(通常称为三维打印或3D打印)是一种快速发展的制造技术，具有越来越多大量的可能的应用，所述应用包括私人应用(例如，在艺术、模型制作、珠宝、时装等领域中)和在各种各样的工业部门中的工业应用(例如，快速原型制作、以及范围延伸到食品的生产的标准零部件的生产)，范围延伸到医学和生物技术的科学和研究中(例如，制造与个体患者相匹配的假体，或甚至从细胞培养物制造替代器官)。三维打印设备通常被称为3D打印机。

例如在文献NL 2017 088 A中描述了一种典型的3D打印机。该3D打印机包括打印头，该打印头可以借助于机械臂移动到工作空间内的任何期望的目标位置以在该目标位置处沉积打印材料。打印材料从进给单元供应到打印头，该进给单元被布置在机械臂上(并因此与机械臂一起移动)。可替代地，进给单元也可以被布置在设备的基板上或附近的静态位置，在这种情况下，进给单元然后通过相应的线路被连接到打印头。

在文献US 2004/0231593 A1中公开了一种用于在基部上产生主要二维微结构的设备。该设备包含作为其主要部件的施加头，该施加头被配置为用于分配被计量的液滴，并且该施加头根据喷墨原理以压电的方式进行工作。施加头可以在两个维度上在计算机控制下移动到基部的任何所需的目标位置，施加头在该目标位置上逐滴地沉积打印材料。打印材料或从安装在施加头上的贮存器和/或经由通向施加头的供应线路而被供应到施加头。该设备还可以具有多个施加头或可更换的施加头，这些施加头也可以供应不同的打印材料。此外，该文献提到，尽管只是非常一般地提及，打印材料的液滴也可以逐个地沉积，结果是将产生三维(微)结构。在该文献中没有提到狭义上的3D打印，也就是没有提及宏观的三维物体的生产。

当前的3D打印机通常用一种材料来进行工作，通过几种公认的方法(例如，融合沉积建模(FDM/FFF)法、立体光刻(SLA)法、数字光处理(DLP)法、选择性激光烧结(SLS)法、选择性(金属)激光熔化(SLM)法、或喷射法(多喷射融合，HSS))中的一种方法用一种材料来构造三维物体。

越来越多地，使用能够使用多种材料的3D打印机(多3D打印)，所述一定量的多种材料被保持在所讨论的打印机上并且根据需要而被使用，例如以已经预先填充有不同材料的多个盒的形式，或以包含呈线形式(通常是塑料的，但也可以是金属线)的打印材料的不同的可选的卷筒的形式。此类3D打印机在终端产品(即，要打印的物体)的材料组成方面已经允许具有更大程度的灵活性，但是在这种情况下，可以被使用的打印材料的范围通常受到可用的打印方法的限制，并且通常仅限于例如使用不同颜色的相同类型的打印材料或多种易于区分的材料(例如，当打印材料已经固化时具有不同的硬度)。

但是，无论哪种方式，例如，对于新材料或新开发的材料来说都不可能被临时使用，因为通常地，首先必须生产可打印的制剂(在液体应用的情况下)或线形式的材料。但是，这使得临时的决定是不能实践的，并因此，例如，即使在研究和开发中，至少也涉及大量的额外支出和准备工作，并且对于自动化而言是复杂的。