用于三维物体的生产的方法和设备与流程

文档序号:25999124发布日期:2021-07-23 21:15阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用打印材料(m、n、o)生产和/或处理三维物体(p)的方法,将所述打印材料(m、n、o)以离散的三维打印材料元件(n0、n1、n2、n3、m4、m5、nm)的形式分配在目标位置处,其特征在于,计量设备(20;220)被移动到至少一个贮存器(41、42、43;44、45),在所述贮存器中保持一定量的打印材料(m、n、o);借助于所述计量设备(20;220)从所述至少一个贮存器(41、42、43;44、45)提取打印材料;所述计量设备(20;220)移动到以所有三个空间维度限定的目标位置;以及,在所述目标位置处,借助于所述计量设备(20;220)将被计量的量的打印材料施加到基部(60)、或施加到在所述基部(60)上布置的三维物体(p)、或施加到在所述基部(60)上正在被构造的三维物体(p),从而形成打印材料元件(n0、n1、n2、n3、m4、m5、nm),打印材料元件(n0、n1、n2、n3、m4、m5、nm)的形成被重复,直到所述三维物体(p)已被完全构造和/或处理为止。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,保持一定量的两种或更多种不同的打印材料(m、n、o);以及选择和提取不同的打印材料,以便用不同的打印材料构造和/或处理所述三维物体(p)。

3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所使用的一种或多种打印材料是液体、被溶解或悬浮在液体中的固体、细胞悬浮液、或生物材料。

4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所使用的一种或多种打印材料是可渗透的固体或无定形的固体、或冷冻的物质。

5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所使用的一种或多种打印材料是粉状固体或颗粒状固体。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法,其特征在于,借助于所述计量设备(20;220),在每种情况下提取的打印材料(m、n、o)的量定量地对应于打印材料元件(n0、n1、n2、n3、m4、m5、nm)。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法,其特征在于,在每种情况下被提取的所述打印材料(m、n、o)的量在施加到所述基部(60)、或施加到在所述基部(60)上布置的所述三维物体(p)、或施加到在所述基部(60)上正在被构造的所述三维物体(p)之前被重力测量法地称重;以及基于称重的结果和预设的标准,做出所提取的量是被补充或是被丢弃以及提取新的量的决定。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法,其特征在于,通过施加定向的辐射或热或通过一些其他的硬化或聚合方法,由处于目标位置的所述计量设备(20;220)以打印材料元件的形式被施加到所述基部(60)的所述打印材料的量被固化和/或熔合到所述基部,或者被施加到在所述基部(60)上布置的所述三维物体(p)的所述打印材料的量被固化和/或熔合到所布置的所述三维物体,或者被施加到在所述基部(60)上正在被构造的所述三维物体(p)的所述打印材料的量被固化和/或熔合到在所述基部上已经被部分地构造的所述三维物体。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法,其特征在于,所述计量设备(20;220)包括可更换的计量工具(24),所述计量工具(24)在改变要提取的打印材料之前被丢弃并且被新的计量工具替换。

10.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法,其特征在于,所述计量设备(20;220)包括计量工具(24),所述计量工具(24)在改变要提取的打印材料之前被清洁。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法,其特征在于,所述三维物体(p)的构造和/或处理借助于附加的打印系统(90)部分地实现,所述附加的打印系统本身也被配置用于三维物体的生产和/或处理,在这种情况下,借助于所述计量设备(20;220)和所述附加的打印系统(90)两者将打印材料元件施加到所述基部(60)、或施加到在所述基部(60)上布置的所述三维物体(p)、或施加到在所述基部(60)上正在被构造的所述三维物体(p)。

12.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法,其特征在于,至少一种打印材料被配置成使得被施加到所述基部(60)或被施加到在所述基部(60)上布置的所述三维物体(p)或被施加到在所述基部(60)上正在被构造的所述三维物体(p)的所述打印材料元件(n0、n1、n2、n3、m4、m5、nm)具有材料去除作用,以便从所述三维物体(p)去除材料。

13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,仅在所述打印材料元件(n0、n1、n2、n3、m4、m5、nm)激活之后,特别地在借助于热或辐射激活之后,才发生所述材料去除作用。

14.根据权利要求12或13所述的方法,其特征在于,所述至少一种打印材料是酸或溶剂。

15.根据权利要求1至14中的任一项所述的方法,其特征在于,至少一种打印材料被配置成使得被施加到所述基部(60)或被施加到在所述基部(60)上布置的所述三维物体(p)或被施加到在所述基部(60)上正在被构造的所述三维物体(p)的所述打印材料元件(n0、n1、n2、n3、m4、m5、nm)逐点地修改所述三维物体(p)的物理性质或化学性质。

16.根据权利要求1至15中的任一项所述的方法,其特征在于,借助于所述计量设备(20;220),从至少两个贮存器(41、42、43;44、45)中依次地提取不同的打印材料(m、n、o),并且所述不同的打印材料(m、n、o)被输送到以所有三个空间维度限定的目标位置,以及在所述位置所述不同的打印材料依次地被施加到所述基部(60)、或被施加到在所述基部(60)上布置的所述三维物体(p)、或被施加到在所述基部(60)上正在被构造的所述三维物体(p)。

17.根据权利要求1至15中任一项所述的方法,其特征在于,借助于所述计量设备(20;220),从至少两个贮存器(41、42、43;44、45)中依次地提取不同的打印材料(m、n、o),所述不同的打印材料(m、n、o)被输送到以所有三个空间维度限定的目标位置,以及在所述目标位置所述不同的打印材料被施加到所述基部(60)、或被施加到在所述基部(60)上布置的所述三维物体(p)、或被施加到在所述基部(60)上正在被构造的所述三维物体(p),所述不同的打印材料(m、n、o)在施加之前在所述计量设备(20;220)中彼此混合。

18.根据权利要求1至17中的任一项所述的方法,其特征在于,所述计量设备(20;220)具有至少两个计量通道(d1、d2、d3、d4),借助于所述计量通道从一个或多个贮存器(41、42、43;44、45)中依次地或同时地提取一种或多种打印材料(m、n、o),以及然后所述一种或多种打印材料(m、n、o)被输送至以所有三个空间维度限定的至少一个目标位置,以及在所述目标位置处所述一种或多种打印材料(m、n、o)被施加到所述基部(60)、或被施加到在所述基部(60)上布置的所述三维物体(p)、或被施加到在所述基部(60)上正在被构造的所述三维物体(p)。

19.一种用打印材料(m、n、o)生产和/或处理三维物体(p)的设备,所述设备具有用于将打印材料(m、n、o)以离散的三维打印材料元件(n0、n1、n2、n3、m4、m5、nm)的形式分配在目标位置处的装置,其特征在于,所述设备包括计量设备(20;220),所述计量设备(20;220)被配置为从至少一个贮存器(41、42、43;44、45)中提取打印材料,在所述贮存器中保持一定量的打印材料(m、n、o);所述设备包括输送设备(10),所述输送设备(10)被配置为将所述计量设备(20;220)移动到所述至少一个贮存器(41、42、43;44、45),并将所述计量设备输送到以所有三个空间维度限定的目标位置;并且所述计量设备(20;220)被配置为将所述计量设备已经提取的所述打印材料以计量的量施加到基部(60)、或施加到在所述基部(60)上布置的三维物体(p)、或施加到在所述基部(60)上正在被构造的三维物体(p)。

20.根据权利要求19所述的设备,其特征在于,所述计量设备(20;220)具有至少一个计量工具(24),所述计量工具(24)设置在保持器(30)中,所述计量工具被配置为安装在所述计量设备(20;220)的计量头(22)中并且从所述计量设备(20;220)的所述计量头(22)再次移除;所述输送设备(10)被配置为将所述计量头(22)移动到设置在所述保持器(30)中的所述计量工具(24),并将所述计量工具安装在所述计量头(22)中;并且所述输送设备(10)还被配置为使所述计量设备(20;220)与被安装的计量工具(24)一起在所述贮存器(41、42、43;44、45)上方移动,并将所述计量工具(24)浸入到在所述贮存器中保持的一定量的打印材料中,由此所述计量工具(24)能够提取限定量的所述打印材料。

21.根据权利要求19或20所述的设备,其特征在于,所述输送设备包括由控制计算机(c)控制的操纵机器人(10),所述操纵机器人具有至少100-200μm的空间定位精度,优选地具有低至1-2μm的空间定位精度。

22.根据权利要求19至21中的任一项所述的设备,其特征在于,所述设备包括用于相同打印材料或不同打印材料的多个贮存器;并且所述贮存器由独立的容器(41、42、43)形成、或由优选地具有多个井孔(45)的板(44)形成。

23.根据权利要求19至22中的任一项所述的设备,其特征在于,所述设备包括设置在所述保持器(30)中的多个计量工具(24);并且所述计量工具呈不同尺寸的管或毛细管(241)的形式,打印材料能够被引入到所述管或毛细管中并且从所述管或毛细管再次分配。

24.根据权利要求23所述的设备,其特征在于,所述管(241)具有能够在所述管中移动的柱塞(242),能够通过所述柱塞(242)的缩回在液体打印材料中通过抽吸而提取限定量的打印材料,以及通过所述柱塞(242)的向前移动而从所述管(241)再次分配所述限定量的打印材料。

25.根据权利要求23所述的设备,其特征在于,所述管(241)具有能够在所述管中移动的柱塞(242),能够通过管(241)插入到固体或无定形的打印材料或粉末或颗粒中而提取限定量的打印材料,以及通过所述柱塞的向前移动而从所述管再次分配所述限定量的打印材料。

26.根据权利要求19至22中的任一项所述的设备,其特征在于,所述设备包括设置在所述保持器(30)中的多个计量工具(24);并且所述计量工具呈一次性注射器的形式。

27.根据权利要求19至22中的任一项所述的设备,其特征在于,所述设备包括设置在所述保持器(30)中的多个计量工具(24);并且所述计量工具呈不同尺寸的杆(243)的形式,当所述杆浸入到打印材料中时,打印材料粘附到所述杆的一个端部。

28.根据权利要求19至27中的任一项所述的设备,其特征在于,所述设备具有加热器(26)或辐射源,所述加热器(26)或辐射源用于在所述计量工具(24)被安装在所述计量头(22)中的状态下对所述计量工具(24)进行加热。

29.根据权利要求19至28中的任一项所述的设备,其特征在于,所述设备具有至少一个辐射源(80;81、82),所述辐射源(80;81、82)用于对被施加到基部(60)的所述打印材料量、或被施加到在所述基部(60)上布置的三维物体(p)的所述打印材料量、或被施加到在所述基部(60)上正在被构造的三维物体(p)上的所述打印材料量进行高精度的作用。

30.根据权利要求29所述的设备,其特征在于,所述至少一个辐射源(81、82)被布置在所述计量头(22)上。

31.根据权利要求29或30所述的设备,其特征在于,所述计量工具(24)被配置为使得由所述至少一个辐射源(81、82)发射的辐射能够通过所述计量工具(24)传导至被施加的打印材料量。

32.根据权利要求29至31中的任一项所述的设备,其特征在于,所述至少一个辐射源(80;81、82)被配置为用于使打印材料熔化或硬化。

33.根据权利要求19至32中的任一项所述的设备,其特征在于,所述设备包括用于不同打印材料的两个或更多个贮存器(41、42、43;45);并且所述设备被配置为从不同的贮存器中选择打印材料并且将所述打印材料提取到所述计量设备(20;220)中,所述三维物体(p)能够由两种或更多种不同的打印材料构造。

34.根据权利要求19至33中的任一项所述的设备,其特征在于,所述设备包括至少一个独立的附加的打印系统(90),所述附加的打印系统(90)自身也被配置为用于三维物体的生产和/或处理。

35.根据权利要求34所述的设备,其特征在于,所述设备被配置用于部分地借助于所述计量设备(20;220)并且部分地借助于所述附加的打印系统(90)来构造和/或处理所述三维物体(p)。

36.根据权利要求19至35中的任一项所述的设备,其特征在于,所述计量设备(20;220)具有至少两个计量通道(d1、d2、d3、d4),借助于所述计量通道能够从一个或多个贮存器(41、42、43;44、45)中依次地或同时地提取一种或多种打印材料(m、n、o),以及然后所述一种或多种打印材料(m、n、o)被输送至以所有三个空间维度限定的至少一个目标位置,以及在所述目标位置处所述一种或多种打印材料(m、n、o)被施加到所述基部(60)、或被施加到在所述基部(60)上布置的所述三维物体(p)、或被施加到在所述基部(60)上正在被构造的所述三维物体(p)。


技术总结
在用打印材料(M、N、O)生产和/或处理三维物体的方法中,打印材料以离散的三维打印材料元件的形式分配在目标位置处,计量设备(20)被朝向至少一个贮存器移动,在贮存器中储存有一定量的打印材料(M、N、O);借助于计量设备(20)从至少一个贮存器提取打印材料。计量设备被输送到在以所有三个空间维度限定的目标位置;以及在目标位置处,被计量的打印材料被施加到基部(60)、或施加到位于基部上的三维物体、或施加到在基部上正在被构造的三维物体,从而构建打印材料元件。打印材料元件的形成被重复,直到三维物体已被完全构造和/或处理为止。使用用于提取、输送和施加打印材料的计量设备(20)使得可以处理几乎任何期望的打印材料,并因此可以用几乎任何期望的打印材料来生产和/或处理物体。

技术研发人员:罗尔夫·盖莱
受保护的技术使用者:凯米斯彼得研究股份公司
技术研发日:2019.12.06
技术公布日:2021.07.23
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