[发明专利]模制件的制备方法

说明书

本发明涉及制造三维模制件的生成方法，其特征在于，通过定位递送液体形式的结构形成材料来逐步构建所述模制件，其中将第二材料作为支撑材料额外递送入意欲保持无结构形成材料的区域，并且当结构形成材料凝固后，除去该第二材料。

技术领域

本发明涉及制造三维模制件的生成方法，其特征在于，通过定位(site-specific)递送液体形式的结构形成材料来逐步构建模制件，其中将第二材料作为支撑材料额外递送入意欲保持无结构形成材料的区域，并当该结构形成材料固化后，除去该第二材料。

背景技术

生成式制造方法可用于许多材料以及它们的组合(例如金属、塑料、陶瓷、玻璃)。

通过定位递送液体结构形成材料(sfm)，各种加工方法可用于制造模制件。

当sfm具有高粘度或是膏体时，可通过喷嘴将其以粒状形式定位递送和沉积。通过喷嘴的递送可例如通过使用压力或使用挤出机来完成。该加工方法的典型实例是3D丝网打印。另一种已知方法是基于液滴形式的少量sfm的弹道计量加入(ballistic metering)，该液滴形式的sfm通过压头来定位分配。当使用没有或几乎没有表现出任何剪切变稀的低粘度墨水时，该方法称作喷墨打印，并且当使用表现出剪切变稀的较高粘度材料时，通常使用术语喷射。

所有生成式制造方法的前提是以数字3D数据集形式表示所需模制件的几何结构以及任选存在的其他性质(颜色、材料组成)，所述数字3D数据集可视为是模制件的虚拟模型(A.Gebhardt，Generative Fertigungsverfahren，[Generative ManufacturingMethods]Carl Hanser Verlag，Munich 2013)。该建模优选通过各种3D CAD(计算机辅助设计)方法来完成。产生3D CAD模型的输入数据还可包含通过例如CT(计算机断层摄影)测量或MRT(磁共振体层摄影术)法所产生的3D测量数据。然后必须通过材料、加工和工厂的特定数据补充3D CAD数据集，这可通过将所述数据集以合适的格式(例如STL、CLI/SLC、PLY、VRML、AMF格式)输出，通过增材制造软件的界面来完成。最后该软件使用几何结构信息来生成虚拟单层(切片)，同时考虑构建室、支撑结构等中的组件的理想定位。然后可将完成的数据集用于直接控制生成式制造方法的机器(3D打印机)。

该软件序列如下：

1.设计CAD格式的组件

2.输出STL数据格式

3.将3D模型分割成平行于打印平面的图层并生成G代码

4.将G代码输送到打印机控制系统。

所有具有定位递送sfm的生成式制造方法的共同特征是，在腔体、底切和突出部分的区域需要支撑结构，因为在sfm硬化之前，sfm的定位递送常常需要支撑表面。

用于生成支撑结构的合适的支撑材料(sm)是已知的。

US 2015/0028523 A1描述了将基于聚乙醇酸的热塑性聚合物用作丝网打印的支撑材料。这里的缺点是需要将热塑性sm加热至200℃和更高的温度，并且sm的除去需要例如使用含水碱性溶液。

US 2013/0337277 A1描述了使用辐射交联嵌段共聚物，例如基于丙烯酸的聚乙二醇-聚己酸内酯嵌段共聚物作为临时的sm。该辐射交联在水的存在下产生水凝胶，其可通过酶解除去。已经发现，通过交联形成化学凝胶是缓慢的，并且该酶解很耗时，而且后者的前提是使用适当存储的脂酶。此外，水凝胶的固有缺点是，在构建预期结构期间，水分可能蒸发并因此可能发生支撑结构的收缩。

该问题还在使用基于微粒凝胶形成剂如层状硅酸盐和二氧化硅的水凝胶中发生：膨润土的含水分散体的实验显示可产生足够稳定的凝胶，所述凝胶首先提供合适的支撑结构。然而，在打印过程中，有时候可能需要若干小时，可能由于水分蒸发而发生成形失败。