[发明专利]用于通过逐层施加材料来制造三维的成型对象的方法

说明书

本发明涉及一种用于通过逐层施加材料来制造三维的成型模和三维的成型对象(1)的方法，其中，提供：针对成型对象(1)的几何结构数据、具有用于接纳三维的成型对象(1)的基面(3)的承载部件(2)、可固化的第一和第二材料(4、5)。第二材料(5)至少包括能通过利用能量进行处理而交联的主要成分和可热激活的潜伏的固化剂，借助固化剂通过热作用能够触发主要成分的化学交联。为了形成阴模层(12)，将第一材料(4)根据几何结构数据施加到基面(3)上和/或三维的成型对象(1)的位于基面上的固化的材料层上，使得阴模层(12)具有至少一个型腔(13)，该型腔具有成型对象(1)的要制造的材料层的阴模。将阴模层(12)固化。为了形成成型对象层(16)，以第二材料(5)填充型腔(13)，并且然后通过利用能量进行处理将第二材料的主要成分部分交联并固化。通过材料去除将固化的阴模层(12)和/或固化的成型对象层(16)的突出于与基面(3)隔开预定距离布置的平面的区域除去。将上述步骤重复至少一次。通过热处理将主要成分进一步交联且固化为，使得第二材料(5)具有比固化的第一材料(4)和在部分交联之后的第二材料更高的强度。将阴模层(12)从成型对象(1)除去。

技术领域

本发明涉及一种通过逐层施加材料来制造三维的成型对象的方法，提供：针对成型对象的几何结构数据、具有用于接纳三维的成型对象的基面的承载部件、可固化的液态的或可流动的第一材料、可固化的液态的可流动的糊状的或粉末状的第二材料。

背景技术

在一种该类型在实践中已知的方法中，使用液态聚合物作为第一和第二材料，它们可以通过紫外线辐射的作用而固化。在该已知的方法中，首先将第一材料层施加在承载部件的基面上，其方式为，借助喷墨打印机将第一和第二材料的液滴形的材料份额喷射到基面的不同位置上而实现。基面的由不同材料制成的材料液滴所涂敷到的位置根据用于提供针对要制造的成型对象的几何结构数据选择为，使得由第二材料制成的材料层的区域构成要制造的成型对象的最下方的层。第一材料用作支撑材料，该支撑材料施加在基面上的没有涂敷第二材料的位置上，并且在这些位置上，在涂敷了第一材料制成的另一材料层后，所述成型对象具有多个悬伸部，这些悬伸部应一直被支撑材料支撑直到所有材料层都被固化。在另一步骤中，这样得到的最下方的材料层被紫外线辐射照射，以通过交联固化包含在第一和第二材料中的聚合物。

在最下方的材料层完成后，其他材料层以相应的方式施加在其上并固化，直到该成型对象的所有层都被制造和固化。然后，将这样得到的叠层与溶剂相接触，直到第一材料溶于其中。第二材料不溶于溶剂。

该已知的方法使得能制造三维的成型对象作为原型或者以相对低廉的成本小批量制造。通过使用UV交联的聚合物和印刷过程中的高分辨率可以得到良好的表面质量。然而，高分辨率的3D打印要求非常低的聚合物粘度，借此可以通过细小的喷嘴将其涂敷在基面上或位于基面上的固化的材料层上。

在喷墨打印方法中，喷嘴通常可以处理的最大粘度为25mPa·s。更高的粘度一般无法喷射。由这种材料制成的物品仅能承受最小的负载，并且只能作为观赏品。

在实践中已知的是，借助喷墨3D打印机通过逐层施加材料用可固化的液态聚合物制造用于注塑机的注塑模具。注塑模具包括两个模具部分，这两个部分之间形成型腔，该型腔具有在注塑机中要制造的成型对象的三维阴模。在3D打印机中通过施加多个聚合物层由聚合物制造注塑模具，所述聚合物借助喷嘴以液态的形式涂敷在基面上或此前施加在基面上的固化的材料层上。在施加完每个材料层之后，用紫外线光照射仍为液态的聚合物以使其交联，从而固化相关的材料层。然后以相应的方式施加其他材料层并且使其固化，直到注塑模具制造完成。接着，从3D打印机中取出注塑模具并装入注塑机中，以便通过布置在注塑模具中的注塑孔将不同于聚合物的热的塑料注入型腔中。在型腔中填满塑料且塑料冷却后，打开注塑模具并借助顶出器将成型对象从型腔中顶出。该方法的缺点是，由于填充材料的高温，在3D打印中制造的模具仅具有非常有限的使用寿命，并且在大约10到100次注塑过程后必须进行更换。此外，将注塑模具安装到注塑机中相对较耗费时间。尤其是在一次性制作成型对象的情况下，这是不利的。