[发明专利]用于利用纤维输送装置制造三维物体的设备和方法

说明书

用于由至少一种流体相的能固化的材料制造三维物体的设备和方法。该设备具有至少一个排放单元(12)，该排放单元为构造物体(50)而具有用于生成式排放能固化的材料的至少一个排放开口。借助至少一个纤维输送装置(60)输送至少一个纤维元件(61)，以将纤维元件嵌入到由排放单元(12)排放的能固化的材料中，其中纤维输送装置(60)为了定向纤维元件而能够相对于物体的构造进度运动。通过纤维输送装置(60)安装在排放单元(12)上并且能相对于排放单元(12)运动的方式，以生成式方法提供纤维元件的有针对性的引入，以便制造具有改进的材料特性的三维物体。

相关申请的引用

本发明引用并且要求在2015年12月22日提交的德国专利申请10 2015 122 647.2的优先权，该德国专利申请的公开内容就此明确地以其整体并入本发明的内容中。

技术领域

本发明涉及用于利用纤维输送装置由至少一种流体相的能固化的材料制造三维物体的设备和方法。

背景技术

这种设备从WO 2015/073992 A1中已知，其中示出用于单独制造具有纤维加强元件的三维结构体的设备。为此提出用于能固化的材料的排放单元、和与排放单元间隔开布置的并能相对于排放单元运动的纤维输送装置，该纤维输送装置安装在该排放单元上。“操作尖端”与纤维一起或者侧向运动或者沿竖直的z方向运动。

在DE 10 2011 109 369 A1中示出在注塑技术中已知的塑化单元，其耦合连接到用于能固化的材料的流体相(fluide Phase)的、可置于压力下的材料存储器处，该塑化单元如在注塑技术中那样通常混合、均匀化和制备材料。为了在对象承载件上生成物体，该材料经由排放开口通常以液滴的形式、但是也作为线束排放。由于材料的粘附力，在0.01mm³至0.05mm³的期望的小的液滴大小的情况下，需要大于10MPa至100MPa大小的高压和高的熔化物温度，其中该材料根据标准能够是同样在注塑技术中常见的材料并且不必是用于样品制造的专用材料。粘附力与使用粉末的方法不同地引起液滴的附着能力。然而，该附着能力根据对象会是不足的，使得建议在那里设置已经纤维加强的结构。在此，纤维经由按需要设置在5轴几何体上的纤维输送装置与用于能固化的材料的排放开口间隔开地输送给能固化的材料，并且必要时嵌入材料中。纤维元件必要时以不同的取向输送以构造三维结构。为了将纤维元件相对于物体的构造进度定向，纤维输送装置可运动地与排放单元分开地设置。

从CA 2 204 792 A1中已知纤维元件的输送，以嵌入到与其分开施加的能固化的材料中，以便由此制造纤维强化的物体。在此，主要涉及以织物方式引入玻璃纤维。

从US 5936861 A中已知：将事先浸渍的纤维元件与能固化的材料一起安置在物体上。能固化的材料的输送围绕纤维元件与施加纤维元件同时进行。原则上，能固化的材料能够经由另一排放单元也分开地排放，其中将浸渍的纤维元件下放并且随后嵌入到材料中。

从US 2014/0328963A1中，为了制造纤维强化的物体而三维地印制，已知纤维输送通过用于印制的材料的排放开口。因此，相对于排放单元的相对运动是不可行的。

US 2002/0062909A1公开一种用于逐层制造三维物体的纤维输送装置，其中纤维输送与材料输送分开地进行。纤维输送装置设置在排放单元处并且可相对于物体的构造进度运动，然而没有安置在排放单元处。(这也参见WO2014/193505A1、US6153034A、DE 196 81773 B4、US2012/0159785A1)。

在塑料部件制造中已知的是：使用成型工具通过注塑或挤压以大批量和系列来制造部件。塑料注塑的优点尤其在于复杂部件几何体的高度精确的制造，其中注塑方法的功能多样性以最佳的方式满足对于低成本且经济地制造塑料部件的要求。经由塑化单元来塑化材料，均匀化材料，以及针对注塑过程制备材料。