[发明专利]用于增材制造产品的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于增材制造产品的方法，其中，通过3D打印头排出熔体并且将熔体以用于构成产品的熔体条的形式搁放在打印台上，其中，所述3D打印头和/或打印台根据针对产品特有的计算机程序在空间中移动。本发明的特征在于，将熔体经由针式封闭喷嘴引向所述3D打印喷嘴。为了增材制造产品而预先给定熔体的体积流量，所述体积流量通过待搁放的熔体条的几何并且通过所述3D打印喷嘴和/或所述打印台的移动速度来预先给定。所述喷嘴针以如下方式在关闭位置与打开位置之间移动，即在增材制造产品期间保持预先给定的体积流量。

技术领域

本发明涉及一种用于增材制造产品的方法，其中，通过3D打印喷嘴排出熔体并且将熔体以用于构成产品的熔体条的形式搁放在打印台上，其中，3D打印喷嘴和/或打印台根据针对产品特有的计算机程序在空间中移动。本发明还涉及一种用于实施该方法的设备。

背景技术

用于增材制造产品的方法和设备由现有技术在多个设计方案中已知。通常，这样的方法也被称为3D打印并且适合于此的设备也被称为3D打印机。

由现有技术已知不同设计方案的用于增材制造相对大的产品的3D打印机(WO2018/044386A1、EP3112133A1)。根据实施方式，在此所使用的3D打印头可以具有相当大的重量。已知3D打印机，其中3D打印头能够具有多达100kg的重量。这种3D打印头的大重量在加速运行中导致高质量惯性，这可能引起振动。这导致在打印的表面中的振颤，这导致打印质量差。为了避免这些缺点，已知降低打印速度和/或使用具有刚性框架结构方式的3D打印机。这些措施一方面导致产品的缓慢构造并且另一方面导致非常刚性地设计的并且因此昂贵的3D打印机。

由文献DE102016223244A1已知一种用于增材制造产品的方法，其中，将塑料熔体从针式封闭喷嘴排出到打印台上。也称为针阀的喷嘴针由致动器驱动，由此针式封闭喷嘴可以被打开和关闭。在打开位置中，将塑料熔体排出到打印台上。在这种方法中，熔体条的几何由针式封闭喷嘴的排出开口的几何预先给定并且因此被限制到具有圆形横截面的熔体条。

类似的方法由文献US2017/0122322A1已知。与前述现有技术不同，所述喷嘴针在其锥形构造的尖端上按照挤出螺杆的型式构造有螺旋形环绕的凹部并且此外可以旋转地被驱动。通过尖端与喷嘴开口之间的距离可以设定或调节流出的3D打印材料的体积流量。

发明内容

从开头所述的现有技术出发，本发明的任务在于，给出一种方法和一种设备，利用该方法和设备可以借助3D打印相对快速地制造产品，其中，可以使用具有相对小的重量的3D打印头。

这些任务通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求9的特征的设备来解决。有利的设计方案和进一步改进方案在从属权利要求中给出。

根据本发明的核心思想，借助针式封闭喷嘴的喷嘴针在3D打印时从具有规定的几何或规定的喷嘴横截面的打印喷嘴中进行熔体的连续的排出调节。针式封闭喷嘴具有壳体和可在该壳体中移动的喷嘴针。通过针式封闭喷嘴将熔体引向3D打印喷嘴。在此，所述喷嘴针在实施打印过程期间在关闭位置与打开位置之间移动，在所述关闭位置中该喷嘴针贴靠在与3D打印喷嘴处于流体连接的排出开口上并且封闭该排出开口，在所述打开位置中该喷嘴针与壳体的排出开口具有可预先给定的距离。在此，为了增材制造产品而预先给定熔体的从3D打印喷嘴中排出的体积流量，所述体积流量一方面通过3D打印喷嘴的排出开口的构型以及因此待搁放的熔体条的几何构型并且另一方面通过3D打印喷嘴和/或打印台的移动速度来预先给定。所述喷嘴针在打印过程期间以如下方式在关闭位置与打开位置之间移动，即在增材制造产品期间保持从3D打印喷嘴中排出的熔体的预先给定的体积流量。

根据一个优选的实施方式，为了调节所述体积流量，测量在熔体进入针式封闭喷嘴之前熔体的压力以及从针式封闭喷嘴流出之后熔体的压力并且将其输送给控制器。