[发明专利]可互换的处理单元

说明书

本发明涉及一种设备和一种使用至少一个处理单元生产3D模制件的方法，这种方法同样适用于大规模批量生产3D模制件，例如铸造芯和模具以及其它量很大的物品。

本发明涉及一种设备和一种使用至少一个处理单元生产3D模制件的方法，这种方法同样适用于大规模批量生产3D模制件，例如铸造芯和模具以及其它量很大的物品。

欧洲专利EP 0 431 924 B1描述了一种基于计算机数据生产三维物体的工艺。在该工艺中，通过涂布机(重涂机)将一层薄薄的颗粒材料沉积在平台上，并通过印刷头将粘合剂材料选择性地印刷在平台上。其上印刷有粘合剂的颗粒区域在粘合剂和任选的附加硬化剂的影响下粘结并固化。接下来，将构建平台降低一层厚度或升高涂布机/印刷头单元并涂上一层新的颗粒材料，新的一层颗粒材料也如上所述选择性地印刷在上面。重复这些步骤，直到达到所需的物体高度。因此，印刷区域和固化区域形成三维物体(模制件)。

完成后，由固化的颗粒材料制成的物体就会嵌入松散的颗粒材料中，随后将其从松散的颗粒材料中释放出来。为此，例如可以使用抽吸装置。这就留下了所需的物体，然后对物体进行进一步地清洁，例如通过刷掉剩余的粉末的方式来去除剩余的粉末。

其他基于粉末的快速成型工艺，例如选择性激光烧结或电子束烧结以类似的方式工作，也逐层涂抹松散的颗粒材料，并使用受控的物理辐射源将其选择性固化。

在下文中，所有这些工艺将用术语“三维打印方法”或“3D打印方法”来概括。

其中一些方法使用不同的涂层选项。在一些方法中，整个层所需的颗粒材料放置在薄刀片的前面。然后使薄刀片在构建区域上方移动，将放置在其前面的材料铺开，从而使其平滑。另一种类型的层涂布包括在刀片移动期间在刀片前面连续放置少量颗粒材料。为此，刀片通常安装在可移动筒仓的下侧。在刀片的正上方或旁边位置设有一个可调节的间隙，颗粒材料可以通过该间隙流出筒仓。通过将振荡引入筒仓/刀片系统来促进流动。

在施加完层后或施加层期间，通过液体施加和/或暴露于辐射进行选择性固化。在许多情况下，为了确保打印质量，移动打印设备到当前层平面的距离必须尽可能恒定。

打印完成后部件通常在构建容器中。在大多数情况下，所述构建容器构成长方体体积。该体积具有多种几何形状，以便有效利用机器。

一些现有技术的打印机具有构建容器，可将构建容器从系统中取下，同时构建容器也称为工作箱或构建容器。构建容器用作粉末边界，从而起到稳定构建工艺的作用。更换构建容器，从而可以实现并行地执行工艺步骤，从而有效利用系统。还有一些系统涉及打印在平台上，该平台和构建容器一样，也可以从系统中取下。涉及以特定角度在连续传送带上打印的方法也是已知的。上述机器功能使构建过程更加经济并有助于减少停机时间。然而，众所周知的3D打印机仍然存在一些缺点，即机器的大量停机时间意味着利用率不高。

基于粉状材料和引入液体粘合剂的3D打印是层构建技术中最快的方法。这种方法允许处理不同的颗粒材料，包括—例如—天然生物原材料、聚合塑料材料、金属、陶瓷和沙子。

系统的不同部分表现出不同程度的磨损。取决于粉状材料的类型，例如所有与粉末接触的输送设备、刀片、密封件和管线都会出现特定磨损。这可能导致与工艺相关的设备，例如涂布机刀片(其几何形状对涂层应用结果非常重要)，必须定期更换，以防止系统部件质量出现不可忍受地下降甚至部件失效。这同样适用于打印头，其喷嘴也会受到磨损，这一方面会导致相应喷嘴的性能下降，另一方面也会导致完全失效。打印头通常具有大量喷嘴。喷嘴通常在所谓的喷嘴板中彼此相邻。对于3D打印，打印头的单个喷嘴出现故障在大多数情况下是可以容忍的。但是，如果故障影响的喷嘴数量较多，或者受影响的大多数喷嘴直接相邻，则需要更换打印头。

打印粘合剂时，喷嘴与构建现场的距离在这里很重要。如果不是这种情况，则可能会出现打印图像与计算出的层图像之间出现不希望的偏差。为了保持相同的距离，打印头在打印过程中扫过构建现场平面时必须与构建现场平面平行地移动，并且喷嘴板必须与构建现场平面平行。