[发明专利]3D打印系统和用于3D打印弹性可变形的橡胶体、特别是橡胶密封件的方法

说明书

本发明涉及一种用于打印弹性可变形的橡胶部件(90)、例如橡胶密封件的新型3D打印系统(10)，其中，在打印橡胶部件的每个橡胶层之前，未固化的橡胶原材料部分地固化。本发明还涉及一种使用所述3D打印系统(10)3D打印弹性可变形橡胶体的新型3D打印方法。

技术领域

本发明涉及一种3D打印系统和一种用于3D打印弹性可变形的橡胶体、特别是橡胶密封件的方法。

背景技术

合成橡胶和天然橡胶产品的使用在广泛的技术应用、例如密封技术领域中得到了可靠的确立。橡胶制品需要硫化使橡胶硬化，这可以定义为橡胶的固化。固化通过在聚合物链的段之间形成化学交联来进行，从而导致刚性和耐久性增加，以及橡胶机械性能的其他变化。橡胶的固化通常是不可逆的，可以通过加热来实现。通常，在密封技术领域使用丁腈橡胶、例如丙烯腈丁二烯橡胶。注射成型是工业生产弹性可变形的橡胶部件最广泛使用的方法。橡胶部件、特别是橡胶密封件(垫圈)等的3D打印必须满足其尺寸精度和弹性特性的高要求，这迄今未能实现。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种3D打印系统，该系统允许打印弹性可变形的橡胶部件，该橡胶部件表现出与相应注塑橡胶部件的材料特性和尺寸精度相当的材料特性和尺寸精度。本发明的另一个目的是提供一种适合以低废品率生产所述橡胶部件的3D打印方法。

根据本发明的3D打印系统在权利要求1中详细说明。3D打印弹性可变形的橡胶部件(例如橡胶密封件)的方法包括根据权利要求14的方法步骤。

根据本发明的3D打印系统允许打印弹性可变形的橡胶体或部件、特别是橡胶密封件。3D打印系统包括：

-包括具有入口和喷嘴的壳体的挤出机，该挤出机包括用于加热经由入口供给到挤出机的生橡胶R的第一加热装置；

-具有第二加热装置的打印床；

-用于使挤出机和打印床相对彼此移动的驱动装置；以及

-用于挤出机和打印床的第二加热装置的电子控制装置，其中，电子控制装置适于控制挤出机和第一加热装置使得在3D打印系统操作期间，橡胶在挤出机内部分固化，所述部分固化的橡胶r从喷嘴挤出并沉积在打印床上，并且使得沉积的部分固化的橡胶r在橡胶部件(90)被打印在打印床上期间和之后进一步固化。

根据本发明的3D打印系统允许打印橡胶部件，打印出的橡胶部件表现出与相应注塑橡胶部件的材料特性和尺寸精度相当的材料特性和尺寸精度。由于电子控制装置经被调整、特别是编程为挤出机(仅)挤出已经部分交联或部分固化的橡胶，挤出的橡胶已经表现出足够的尺寸稳定性，而不会在打印床上流动。这对于橡胶部件的尺寸稳定性和尺寸精度至关重要。一旦沉积在加热的打印床上，加热的打印床允许继续固化过程。有利地，打印床和/或周围环境的温度由电子控制装置严格调节。应当理解，在前一橡胶层仍然允许与新沉积在其上的橡胶层形成足够数量的交联的时间点，每一层部分固化的橡胶沉积在前一层上。3D打印系统填补了需要少量的精密橡胶部件的空白。

根据3D打印系统的一个优选实施例，挤出机设计为蜗杆挤出机、特别是单蜗杆挤出机。这种蜗杆挤出机、特别是单蜗杆挤出机，可以以结构简单且机械足够坚固的方式实现。此外，单蜗杆挤出机允许可靠的混合以及加热用于3D打印过程的生橡胶材料。