本发明涉及一种用于通过增材制造(也称为立体成型)来制造坯件的方法以及一种用于实现该方法的制造机器。
这些部件特别地为由陶瓷材料制成的生坯，该生坯用于经过清洁、脱脂和烧结操作，以获得成品陶瓷件。
背景技术：
用于获得这样的生坯的增材制造技术通常包括下述步骤：
-通过计算机辅助设计构建要制造的坯件的计算机模型，这样的模型的尺寸大于要制造的坯件的尺寸，以便预防陶瓷在坯件的烧结期间的收缩；
-在刚性加工托板上形成第一层光固化组合物，例如该组合物包括至少一种陶瓷材料、至少一种光固化单体和/或低聚物、至少一种光引发剂以及通常至少一种增塑剂和/或至少一种分散剂；
-根据由针对该层的模型限定的图案通过辐照固化所述第一层，形成第一级；
-在所述第一级上形成第二层光固化组合物；
-根据针对该第二层限定的图案通过辐照固化所述第二层，形成第二级；
-重复形成层然后固化该层的步骤，直到获得生坯。
层的辐照通过激光扫描铺开的光固化组合物的自由表面或通过二极管(led)投影系统或通过任何其他光源、特别是uv型的光源来进行。
本发明涉及增材制造法，其中光固化组合物采取糊料的形式，该糊料的组合物是可光固化的，例如上面指出的组合物，并且该糊料的粘度可变化，特别是对于零剪切速率可从1pa.s变化到无穷大。
在通过涂敷工艺制造时，加工托板支撑正在制造的坯件的不同层以及每次形成层时所要铺开的糊料的量。每一层通过降低加工托板并铺开大滴糊料以获得具有预定糊料厚度的层来形成，该具有预定糊料厚度的层在加工托板上形成作为第一层或在前一层上形成作为堆叠物的其他层。为此，将供应量的糊料储存在罐中，该罐通过活塞在每一层处自动清空预定量的糊料，该活塞使这种量的糊料通过槽升高以在加工表面的边缘附近形成滴。然后，通过刮刀刮擦而铺开糊料滴，促使放置在糊料滴后方的刮刀使糊料滴向前移动，同时将加工表面刮到其相对边缘，以便以垂直于刮刀边缘的通过运动来铺开所述滴。
向加工托板上的这样的糊料供应存在几个缺点：
-在逐层构建阶段期间可能造成大量刮擦工作，使得坯件在它们的制造期间破裂或移动，从而产生缺陷；
-糊料滴的体积对应于加工表面的长度；换言之，加工表面越大，所需的糊料的量越大；
这导致困难：
-在宽度上：糊料供应系统应该在整个宽度上均匀地供应糊料；宽度上的这样的均匀供应在实践中难以形成，因为分布取决于宽度及糊料的量；如果供应的糊料的量太少(活塞没有充分升高)，糊料倾向于在中部出来，而在侧边不太多，这迫使需要最小限度增加糊料以便尝试找到良好的均匀性，在加工表面的中部存在具有额外的糊料的风险；
-在长度上：加工表面越长，刮刀必须推动以铺开的糊料越多；另一方面，其增大了形成新月形物的风险，该新月形物产生坯件的缺陷，例如缺乏材料、撕裂等，另一方面，被推动的滴的越庞大，在已经固化的下层上产生的应力越大；
-制造的坯件只能由单种陶瓷材料形成，因为仅存在一种糊料供应。
总而言之，目前的糊料供应系统并不总是确保每个铺开层的均匀性，导致大量刮擦工作，这可能损坏并且甚至破坏正在构建的坯件，限制加工表面的长度和宽度，限制要构建的坯件的高度，并且一次只允许打印一个陶瓷。
技术实现要素：
申请人公司已经寻找到了允许消除这些缺陷中的至少一个的新的糊料供应系统。
为此，根据本发明，提供的是，不再由沿着加工表面的边缘产生的糊料滴供应糊料，而是从加工表面上方将糊料供应在加工表面上，特别是从设置在加工表面上方并且可移动以确保在该加工表面上均匀供应的至少一个喷嘴供应。
例如，通过提供用于分配糊料带的喷嘴，该喷嘴在加工表面的宽度上来回移动(根据轴线y)并且在加工表面的长度上直线移动(根据轴线x)，使得糊料带总是位于操作中的刮刀前方，在加工表面上形成均匀的糊料蛇形线，该蛇形线确保糊料均匀且连续地铺开，并且不需要大量刮擦工作，因为每次刮刀仅推动有效量的糊料。
因此，与正在铺开到大长度上的糊料有关的剪切应力被最小化，甚至被消除，并且新月形物的形成被大大减少。
此外，可以在加工托板的宽度上沿横向方向进行糊料的这种分配，该加工托板的宽度远大于迄今为止存在的加工托板的宽度。因此，本发明将允许使加工托板比目前(最大300mm)宽得多，理论上宽度没有限制。
同样地，由于开始时没有充分供应用于一个层的糊料量，但是随着刮刀向前移动及当刮刀向前移动时，通过被供应在刮刀前方，无论其前进位置如何，都可以充分调整有效量，以避免新月形物的形成，并且最小化甚至消除已经固化的下层上的应力；结果，由于应力小或没有应力，刮刀可以更快速地加工并且加工更大的长度。
此外，每次形成层时仅供应必需量的糊料的事实允许各层使用各层彼此不同的材料来形成。因此，可以形成多材料坯件，例如陶瓷坯件。
在本发明的范围内清楚地提供，几个喷嘴应该通过喷嘴的程序化以喷墨打印机的方式在同一个通道中同时或不同时地启动，以便使同一层上具有几种材料。因此，可以在同一层上以不同的宽度沉积不同的材料。
此外，可以提供没有陶瓷材料的光固化组合物的层，换言之，包括至少一种光固化单体和/或低聚物、至少一种光引发剂以及如果需要的话至少一种添加剂(例如增塑剂或分散剂)的组合物的层。这样的层可以是在坯件脱脂时将被破坏的支撑层，或者可以是构建坯件时产生必要的腔的层，该层在脱脂过程期间将被破坏。
最后，可以提供的是，糊料在刮刀前方的分配应该可程序化，也就是说按需启动和停止，这允许在加工托板的宽度和/或长度上提供几个平行坯件的形成，糊料通过喷嘴的分配仅在要形成在加工托板上的每个坯件的位置周围被启动。
本发明的主题为一种用于通过增材制造技术制造坯件的方法，所述坯件特别地为由陶瓷材料制成的生坯，根据增材制造技术，根据为每一层限定的图案使光固化糊料的层依次固化，第一层形成在加工托板上的加工表面上，在根据限定的图案固化之前，每一层都由供应到所述加工托板上的一定量的糊料通过一个刮刀或平行的多个刮刀刮擦而铺开，所述加工托板在每次形成层时被降低，所述方法的特征在于，在每次形成层时，将形成所述层所需量的糊料从在刮刀前方或者在平行的多个刮刀的情况下在最前面的刮刀前方移动的至少一个喷嘴分配到加工表面上。
所述喷嘴或每个喷嘴都能够平行于所述刮刀或所述多个刮刀横向地来回移动，并根据一个或多个刮刀从加工表面的一个边缘到其相对边缘的前进运动而纵向地移动。
在所述喷嘴或每个喷嘴的流速及所述喷嘴或每个喷嘴的横向和纵向前进速度中选择的至少一个参数能够根据特别是在糊料的粘度及层厚中选择的至少一个参数来调节。
由一个喷嘴或每个喷嘴进行的糊料的分配能够根据要形成的层来控制。
能够通过用于从糊料罐供应糊料的管给所述喷嘴或每个喷嘴供应糊料，或者能够通过糊料筒给所述喷嘴或每个喷嘴供应糊料，所述糊料筒形成所述喷嘴或每个喷嘴的上部并且容纳有利地足以形成至少一个层的糊料贮料。
能够从根据平行于一个或多个刮刀的轴线或根据垂直于一个或多个刮刀的轴线而对齐的至少两个喷嘴分配糊料。
在铺开至少一个糊料层时，处于工作位置的至少一个刮刀除了其刮擦前进移动之外，还被允许根据所谓的振动运动在其平面内来回运动。
能够以连续的方式控制糊料沉积，由此在加工表面上形成糊料带，和/或以不连续的方式控制糊料沉积，由此在加工表面上逐点形成沉积物。
本发明还涉及一种用于通过增材制造技术制造坯件的机器，所述坯件特别地为由陶瓷材料制成的生坯，根据增材制造技术，根据为每一层限定的图案通过辐照使光固化糊料的层依次固化，所述机器包括：
-框架，其围绕包括加工表面的水平加工托板；
-门架，其装配有至少一个刮刀，所述门架适于在框架上移动越过加工托板，使得一个或多个刮刀的自由边缘适于通过刮擦而使糊料层在加工表面上铺开，所述层垂直叠加；
-辐照装置，其面向加工托板，以在每一层一旦铺开就辐照每一层，从而使其在铺开后续层之前固化成前面限定的图案，所述后续层又固化成限定的图案；以及
-供应装置，其在每次形成层时在加工托板上供应一定量的糊料，所述量用于通过一个或多个刮刀刮擦而铺开以形成相关联的层；
所述机器的特征在于，在加工托板上供应一定量的糊料的供应装置由可在刮刀前方或在平行的多个刮刀的情况下可在最前面的刮刀前方移动的至少一个分配喷嘴构成，所述分配喷嘴或每个分配喷嘴都适于根据与相关联的层对应的预定程序施加糊料，使得一个或多个刮刀在经过施加的糊料时能够将所述糊料铺开成均匀的层。
能够通过与糊料罐连接的柔性管给机器的所述喷嘴或至少一个喷嘴供应糊料，所述糊料罐特别地为活塞式供应罐，或者能够通过糊料筒给所述喷嘴或至少一个喷嘴供应糊料，所述糊料筒形成所述喷嘴或每个喷嘴的上部并且容纳有利地足以形成至少一个层的糊料贮料，并且所述糊料筒能够从安装在所述机器上或者不是安装在所述机器上的供应罐再充填，或者在所述糊料筒是空的时候能够用满筒替换，所述替换可以通过机器人手臂来进行。
所述喷嘴或至少一个喷嘴能够通过机器人手臂可移动地安装，或者安装到允许在刮擦前方移动的支架上。
所述喷嘴或每个喷嘴能够被安装到适于根据加工托板的长度在框架上移动越过加工托板的门架，所述门架为配备有一个或多个刮刀的门架，或者为可独立于所述门架移动的另一个门架，所述喷嘴或每个喷嘴还可移动地安装到承载它的门架的横向导轨上。
在特定的实施方式中，所述门架为配备有刮刀的门架，特别是包括两个刮刀，一个刮刀在门架沿一个方向移动时可操作，另一个刮刀在门架沿另一个方向移动时可操作，所述喷嘴或每个喷嘴可移动地安装在所述门架的横向导轨上，所述喷嘴或每个喷嘴设置在两个刮刀之间。
在特定的实施方式中，根据本发明的所述机器可以包括根据门架的前进轴线或根据横向轴线设置的至少两个喷嘴。
一个或每个喷嘴在门架中的摆幅可以大于加工托板的宽度，使得每个喷嘴适于在加工托板的每一个点处分配糊料。
根据本发明的机器可以包括调节装置，所述调节装置根据特别是在糊料的粘度及层厚中选择的至少一个参数来调节在所述喷嘴或每个喷嘴的流速及所述喷嘴或每个喷嘴的横向和纵向前进速度中选择的至少一个参数。
根据本发明的机器可以包括控制装置，所述控制装置以连续的方式控制糊料沉积，由此在加工表面上形成糊料带，和/或以不连续的方式控制糊料沉积，由此在加工表面上逐点形成沉积物。
附图说明
为了更好地阐明本发明的主题，下文将参照附图通过举例而非限制的方式描述根据本发明的机器的刮擦装置的几个特定的实施方式。在每个附图上，箭头表示刮擦装置的前进方向。
在该附图中：
-图1a和图1b为分别示出根据本发明的第一实施方式的刮擦装置的后部和前部的立体示意图；
-图2a和图2b为分别示出根据本发明的第二实施方式的刮擦装置的后部和前部的立体示意图；图2c为类似于图2b的视图，示出了该装置处于用于再充填糊料筒的位置；
-图3a至图3e示出了根据本发明的第三实施方式的刮擦装置处于不同位置/取向的立体示意图，根据该位置/取向设置由同一双门架承载的两个刮刀，一个刮刀可根据门架的第一前进方向操作，另一个刮刀可根据该双门架的相反返回方向操作；图3f和图3g示出了该刮擦装置，其中双门架仅部分被示出，仅示出了其中一个刮刀；
-图4a和图4b示出了根据本发明的第四实施方式的刮擦装置的两个不同位置的两个立体示意图，根据该第四实施方式刮刀由门架承载，而糊料分配喷嘴由独立于前一个门架的另一个门架承载；
-图5a至图5c示出了三个立体示意图，这三个立体示意图示出了从后面观察的根据本发明的第五实施方式的刮擦装置的三个不同位置，根据第五实施方式设置有以平行于两个刮刀的对齐方式安装的三个糊料分配喷嘴；
-图6a和图6b为根据本发明的第六实施方式的刮擦装置的两个不同位置的两个立体视图，根据该第六实施方式还设置有以平行于一个刮刀的对齐方式安装的三个糊料分配喷嘴；以及
-图7为根据本发明的第七实施方式的刮擦装置的立体图，根据该第七实施方式以垂直于刮刀的对齐方式安装三个糊料喷嘴。
具体实施方式
第一实施方式：图1a和图1b
参照图1a和图1b，示出了在由陶瓷材料通过增材制造技术制成的生坯体的制造机器的水平加工托板2的加工表面上的糊料层的刮擦装置1。图1a示出了刮擦装置的后部，图1b示出了其前部。
刮擦装置1包括可滑动地安装在机器的框架3上的门架4，该门架4具有使用滚珠丝杠或齿条驱动它的马达。设置有刮刀6的刀架5与门架4一体地形成。
框架3包括位于加工托板2两侧的两个细长块3a，这些块3a中的每一个都带有在其整个外侧面上水平延伸的肋3b，该肋的功能在下面说明。
门架4在于包括呈细长的长方体形式的上部4a的块，该上部4a横向于块3a而设置在加工托板2和框架3的上方，并且该上部4a通过两个下侧部4b延伸。
上部4a的后面包括两个垂直突起4c，每个垂直突起4c都具有u形截面，该u形截面的翼部与所述后面连接。这些u形截面的凹槽4d彼此相对设置。这些凹槽4d的功能在下面说明。
在每个侧部4b的基部附近，每个侧部4b包括朝内的凹槽4e，与框架3相关联的块3a适于通过其对应的肋3b滑入凹槽4e。
刀架5在于适于通过其两个侧向边缘垂直地滑入门架4的相关联的垂直突起4c的凹槽4d的板。刮刀6由刀架5的下部承载。该刮刀6可以在图1上看到。
根据本发明，如在图1b上可以看出，门架4的上部4a的前面包括水平导轨7，该水平导轨从上部4a的一个垂直边缘延伸到另一个垂直边缘，并且在该导轨中滑动地安装有喷嘴8，该喷嘴8的出口8a垂直定向为在每个时刻都在刮刀6的前方位于加工托板2上方。喷嘴8由连接至供应罐10(例如，活塞式供应罐)的柔性管9连续地供应。
图1a和图1b的刮擦装置11的功能如下：
参照图1a，可以看出，刮刀6处于刮擦位置，刀架5已经可滑动地下降到门架4的导轨4d中并且停止在相关联的刮刀6在刮擦时可以形成所需的层高的位置。
在图1a的位置，喷嘴8处于静止位置。为了从图1a的位置铺开糊料层：
-将喷嘴8通过柔性管9连接至罐10；
-将喷嘴8平移到导轨7中，使得其出口8a越过加工托板2的边缘；
-通过根据箭头(图1a)向前移动门架4，糊料开始铺开；在门架4的该移动期间，在喷嘴8根据来回运动从前述横向边缘平移运动到另一个横向边缘，然后返回等的同时，控制通过柔性管9进行的喷嘴8的供应。在门架4同时向前移动的同时，糊料带以之字形的方式沉积在加工托板2上，并且立即被刮刀6刮擦，直到层完全形成。
当门架4到达其行程的终点时，换言之，当糊料层被完全沉积时，停止喷嘴8的供应，通过升高刀架5而升高刮刀6，并使门架4返回到其开始位置(图1b)。在图1b上，示出了喷嘴8处于沿导轨7的中间位置；在这种情况下，它将返回到其开始位置以沉积新的层(图1a的位置)。
第二实施方式(图2a至图2c)
参照图2a至图2c，可以看到刮擦装置12，其与刮擦装置11的不同之处在于，喷嘴8顶部装有一堆糊料或再充填物11。该再充填物11可从具有出口管9’的罐10再补充，该出口管9’在所示的例子中具有弯头形状，其适于通过从喷嘴8伸出的短管9”连接。
除了在出口管9’与短管9”之间进行连接(图2c)时填充喷嘴8；在填充之后，短管9”与出口管9’彼此分离之外，图2a至图2c中的刮擦装置12的功能与图1a和图1b的装置11的功能相同。
在图2c上，示出了在糊料层形成之前处于静止位置的刮擦装置12，刀架5处于升高的位置。喷嘴8处于糊料填充位置，糊料的量必须足以形成层。
从图2c所示的位置开始，为了在加工托板2上铺开糊料层，刀架5被降低到使相关联的刀处于刮擦位置，并且一旦喷嘴8充满糊料，出口管9’就与短管9”分离。
由此控制喷嘴8在导轨7内的来回运动以及同时门架4的前进运动(参见从前面观察门架4的图2b和从后面观察门架的图2a)。
一旦糊料的层被沉积，升高刀架5，并且使门架4返回到图2c中的位置，并且进行喷嘴8的再充填，以为下一层糊料沉积作准备。
第三实施方式：图3a至图3g
参照图3a至图3g，可以看到刮擦装置13，其与刮擦装置12的区别之处在于，门架4用双门架4’替换。因此，门架4’由与门架4相似类型的两个门架组成，这两个门架是平行的，通过它们的下侧部聚集在一起以作为单个块移动。
构成双门架4’的两个门架的上部的面各自包括具有面向彼此的u形截面的两个突起(分别为两个突起4’c和两个突起4”c)，其中以与前面的实施方式相同的方式分别可滑动地安装有刀架5和5’，刀架5和5’具有它们相关联的刮刀(参见图3f和图3g上的刀6’)。
在所示的例子中，只有双门架4’的包括刀架5’的门架在其内面(转向另一个门架的面)具有导轨7，在该导轨7上横向可滑动地安装有顶部装有其再充填物11的喷嘴8。因此，喷嘴8适于在双门架4’的两个门架之间移动。
因此，双门架4’将在前进行程上从加工托板2的一端移动到另一端，其中只有与刀架相关联的一个刮刀将工作，而相对的刀架被升高，使得其相关联的刀被升高，应该是不可操作的，然后双门架4’在刀被依次升高和降低的返回行程上移动。
在图3f和图3g上以及在下图中，“b”是指细滴，“c”是指糊料带。
刮擦装置13的功能可以参照图3a至图3e来描述：
图3a(后视图)和图3b(前视图)-层的形成
与刀架5相关联的刀被降低，而与刀架5’相关联的刀被升高。因此，与刀架5相关联的刀可操作，门架4根据沿导轨7横向地来回移动的喷嘴8沉积糊料所表示的箭头移动。
图3c
在形成层之后，如前面的实施方式那样进行再充填。与刀架5’相关联的刀被降低，而与刀架5相关联的刀被升高。因此，与刀架5’相关联的刀可操作，以形成后续层，门架4’准备好沿相反的方向移动。
图3d和图3e：后续层的形成
门架4’根据沿导轨7横向地来回移动的喷嘴8沉积糊料所表示的箭头来移动(图3d：初始位置，图3e：最终位置)。
第四实施方式：图4a和图4b
参照图4a和图4b，可以看到刮擦装置14，其与刮擦装置12的区别之处在于，其在距离门架4的一定距离处具有可独立于门架4移动的门架12。门架4包括刀架5及其相关联的刮刀，但是没有导轨7。门架12具有用7’表示的导轨，在该导轨上横向地可滑动地安装有具有其再充填物11的喷嘴8。
功能与装置11和12的功能相同。
在比较图4a和图4b时可以看出，通过喷嘴8进行的糊料带c的沉积可以独立于刮刀来控制。
第五实施方式：图5a至图5c
参照图5a至图5c，可以看到刮擦装置15，其与刮擦装置13的不同之处在于，在导轨7中可滑动地安装有三个喷嘴—可以看到其再充填物11a、11b、11c—并排设置。
第六实施方式：图6a和图6b
参照图6a和图6b，可以看到刮擦装置16，其与刮擦装置12的不同之处在于，在导轨7中并排安装有三个喷嘴8a、8b、8c，它们顶部分别装有可手动交换的再充填物11a、11b、11c。
第七实施方式：图7
参照图7，可以看到刮擦装置17，其与刮擦装置16的不同之处在于，喷嘴11a’、11b’和11c’根据导轨7的横向方向邻接。
如果需要沉积大量的糊料或者如果需要改变层之间的糊料的类型(在该情况下，只有一个喷嘴被操作以施加一个层)，装置15、16和17是有用的。