[发明专利]一种三维物件的制造方法

说明书

本发明涉及一种根据权利要求1前述部分制造一种三维物件的方法。

在已公开的名为“层制造”的方法中，一三维物件通过一层一层地依次涂覆最初为液态的或粉末形式的材料并随后硬化各层而制得。其中，硬化最好通过激光或类似形式的聚焦光束来实现，该光束对准与物件相应的涂层位置并在那里引起材料硬化。一种采用粉末形式的固体材料作为硬化介质的方法已由US 4 863 538公开。

一种采用液态或粉末形式材料实施此方法的装置已由DE 3134 265公开。

另一种专门采用粉末形式材料实施此方法的装置已由DE 4300 178公开。

为获得确定的曝光和组分性能，可采用不同粉末的混合料，各粉末的区别在于其热性能，如熔点和其流变性能，如粘度。不过，粉末混合料的应用具有以下缺点：

在一宏观粉末混合料中，各粉末颗粒分别具有每一混合料组份的宏观的热性能及流变性能。在用激光束对一涂层曝光后冷却时，在各区域(粉末颗粒)内由于聚合物链的均一性和规律性而产生结晶，因为在曝光条件下不会发生聚合物在分子级别上的充分混合。该结晶导致构件的体积减小，这种体积减小可为百分之几。正是这种体积减小在构成三维模型时产生一很大问题，因为它仅仅通过昂贵的和精确的温度控制被操作。不过，必要的话，可通过该温度控制避免各层的损耗。在整个构件被冷却时，上述情况在任何情况下都会发生。结晶度，即在总体积中结晶区域的含量，取决于冷却速度。由于冷却速度又与几何因素有很大关系，对于薄壁或大的填充体积，它的区别很大，由结晶而引起的减小在构件精度方面始终是一个不可计算的因素。

另一缺点在于，粉末在涂层过程中及在加工或回收时会产生离析或混合比例会改变。这种离析的危险主要在密度、颗粒形状和颗粒大小不同的粉末混合料中存在。

粉混合料的另一缺点在于，此后的构件性能，如热的和机械的特性值由较差的组分确定。

本发明的目的在于，提供一种制造三维物件的方法，其中，过程控制被简化，并且，所希望的最终构件的性能在初始材料中易于可调和可变。

上述目的通过权利要求1所述的方法来达到。本发明的细节在从属权利要求中给出。

聚合物混合料是由两种或多种聚合物及共聚合物在分子级别上的混合体。混合在熔体状态进行，并由此获得一种粉末。因此，一个粉末颗粒含有预先确定混合比例的不同聚合物。这一点对于后来的构件均匀性是重要的。在微观混合料中，产生一种新相，它组合了各混合组分的性能并通常具有其中间值。因此，下面的情况成为可能，即不同的性能特征，如脆-软或低粘度-高粘度在分子水平上被组合。在聚合物混合料中，其参数，如玻璃温度、剪切弹性模量和粘度通常连续可调。因此，在初始材料中可调出后来构件的所希望性能。

由于聚合物混合体中存在不同的链结构，结晶被大大地阻止或被完全抑制。因此，由于结晶而引起的体积减小也被阻止。在非结晶聚合物混合体中，这种体积减小完全消除。由此，过程控制被简化，或在同样的过程费用条件下可产生更精确的模型。

由于聚合物混合体是一种分子级别的混合料，在粉末加工或粉末回收时可不离析或其混合比例不会改变。对于再次利用的粉末，也能保证混合比例的一致性。

本发明的其它特征及适宜性将在图中所示实施例的描述中给出。

图中示出了一种实施本发明方法的装置。

一个其上侧开口的容器1用一种粉末形式的聚合物混合料3填充直到一水平面或表面2。在容器1内，一个带有一基本上平坦且水平的支承板5的支架4位于聚合物混合料3的区域内，该支承板平行于表面2设置并借助一个未示出的高度调节装置垂直于表面2或垂直于支承板5可上下移动和定位。

由若干个层6a、6b、6c和6d组成的物件6位于支承板5之上，并以后面所描述的方式制成，这些层分别平行于表面2和支承板5伸展。

在容器1上有一个未示出的用来使表面2平滑的装置。该装置可制成辊或擦器。

在容器1的上方设有一个辐射装置7，它放出一种定向光束8。辐射装置7最好由一激光器构成。定向光束8借助一折射装置9，例如一回转镜，作为被折射的线束10被折射到聚合物混合料3的表面2上。一控制装置11这样来调节折射装置9，即使被折射的线束10冲击到容器1内的聚合物混合料3的表面2的任何所希望的位置。