[发明专利]用于由熔融物增材制造三维工件的方法

说明书

本发明涉及一种用于由熔融物(1)、尤其是金属熔融物增材制造三维工件的方法，其中，将熔融物(1)供应给压缩室(2)并且借助压力脉冲通过喷孔(4)以液滴形状排出，其中，压力脉冲借助限界压缩室(2)的可往复运动的活塞(3)产生。根据本发明，在制造开始之前和/或在制造停止时使压缩室(2)排气。其中，在第一步骤中将超声波耦入到在压缩室(2)中存在的熔融物(1)中，该超声波产生力(F_Bjrk)，该力导致在熔融物(1)中存在的气体下沉；并且在第二步骤中，在结束超声波激励之后，使活塞(3)更深地移入到压缩室(2)中，以便将随后上升的气体经由活塞(3)的引导部(5)排出。此外，本发明还涉及一种用于执行根据本发明的方法的装置。

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于由熔融物、尤其是金属熔融物增材制造三维工件的方法。本发明还涉及一种用于执行该方法的装置。

背景技术

增材制造方法尤其包括3D打印，在3D打印中将液态或固态材料层状地构建为三维工件。因此，在此尤其提出一种用于3D打印的方法和装置，然而其中，应仅使用液态的、具体而言液化的材料或者说熔融物。

由公开文献DE 10 2016 224 047 A1例如得知一种用于3D打印机、尤其是金属打印机的打印头，该打印头具有构造在壳体中的、用于接收金属的容器。该容器包括熔化区域和用于被熔化或液化的金属的压缩室，其中，熔化区域和压缩室如此连接，使得通过活塞的移动促使液化金属穿过出口。液化的金属在此以液滴的形式排出。

使用上述类型的打印头的3D打印方法也称为“按需滴定(Drop-on-Demand)”方法。在此，液滴形成的可重复性是一个特别的挑战。

如果气体、尤其是空气位于压缩室中，因为气体或空气相比于熔融物是非常易压缩的，则通常不具有可重复性。因为用于排出熔融物的活塞路径通常仅为几个微米或甚至小于一微米，所以液滴排出极其取决于在压缩室中存在多少可压缩的介质。可能地，如此多的气体或空气存在于压缩室中，使得不能一次建立足够压力，以便将熔融物挤压通过喷孔。或者气体或空气在运行期间通过喷孔进入到压缩室中，则存在故障。然而，气体或空气也可以是已经存在于压缩室中的剩余量，该剩余量在给压缩室填充熔融物时未完全被挤掉。为此的原因可以是小角部和/或凹部(Hinterstiche)，其中，邻接表面的润湿性也起作用。

发明内容

相对于上述现有技术，本发明所基于的任务在于，在由熔融物、尤其是金属熔融物增材制造三维工件时改善液滴形成的可重复性。

为了解决该任务，提出具有权利要求1特征的方法以及具有权利要求6特征的装置。本发明的有利扩展方案可由相应的从属权利要求得知。

在所提出的用于由熔融物、尤其是金属熔融物增材制造三维工件的方法中，熔融物被供应给压缩室并且借助压力脉冲通过喷孔以液滴形状排出，所述压力脉冲借助限界压缩室的可往复运动的活塞产生。根据本发明，在制造开始之前和/或在制造停止时使压缩室排气。在此，在第一步骤中将超声波耦入到在压缩室中存在的熔融物中，该超声波产生力F_Bjrk，该力导致在熔融物中存在的气体下沉。在此，此外在第二步骤中，在结束超声波激励之后，使活塞更深地移入到压缩室中，以便将随后升高的气体经由活塞的引导部排出。

通过在根据本发明的方法中在制造开始之前和/或在制造停止时使压缩室排气，使压缩室至少近似无可强烈压缩的介质，例如空气。由此确保：一方面可以在压缩室中建立用于排出熔融物所需要的压力；而另一方面产生保持恒定的液滴大小。即提供液滴形成所要求的可重复性。

为了压缩室的排气，将超声波，即高频振动耦入到熔融物中。该熔融物将振动传递到在熔融物中作为气泡包含的和/或附着在邻接表面上的气体上。如果是后面的情况，则将气体通过振动首先从表面脱离，使得形成包含在熔融物中的气泡。在超声波激励期间，不同力作用到包含在熔融物中的气泡上，这些力总体上导致气泡下沉。即气泡接近喷孔。如果随后结束超声波激励，则气泡上升，其中，气泡从喷孔朝活塞的方向运动。