用于制作组合物体的方法以及组合物体与流程

文档序号:31950974发布日期:2022-10-28 20:52阅读:52来源:国知局

1.本发明涉及一种由至少两个部分物体制作组合物体的方法,其中,部分物体中的至少一个以增材制造方法制作,其中,至少两个部分物体在腔室中暴露于溶剂气氛,使得部分物体的表面变平滑。此外,本发明涉及一种根据该方法制作的组合物体。


背景技术:

2.已知各种增材制造或3d打印的方法。在此,待制作的物体大多由打印装置逐层地构造。为此,通常对起初为液态的或松散的材料进行有针对性地固化。这些方法的共同优点例如是简单分散的制造以及设计与制作产品之间的时间跨度短。由此,例如对于原型的制作是特别有利的。
3.在许多增材制造方法中,对所与制作的物体的后续处理是必要的。例如必须去除支撑结构或使物体的由于制作造成的非常粗糙的表面变平滑。为了平滑化,例如已知的是,使由增材制造方法制成的物体在相应的腔室中暴露于腐蚀性气氛或溶剂气氛。如果多个制作的物体同时利用相应的气氛处理,则可以提高该过程的经济效益。
4.例如从de102015115821a1中已知这种方法,其中特别教导同时处理多个物体,并且将物体布置为彼此间隔开并且将其与腔室的内壁间隔开。
5.通常,增材制造方法的共同缺点是,通过打印装置中受限的体积只能够制作出尺寸受限的物体。为了避免这种缺点,已知将大的物体分割成较小的部分物体,将这些部分物体单个地印刷并且之后将其接合。但是,对于具有丝状结构的部分物体来说,接合步骤大多是非常耗费的并且由此是时间密集且成本密集型的。


技术实现要素:

6.因此,本发明的目的是提供一种用于制作组合物体的方法以及一种组合物体,其中,能够省去部分物体的接合的附加步骤。
7.该目的通过具有独立权利要求的特征的方法以及组合物体来实现。
8.在由以增材制造方法制作的至少两个部分物体制作组合物体的方法中,该至少两个部分物体在腔室中暴露于溶剂气氛,使得部分物体的表面变平滑。根据本发明提出,将至少两个部分物体放置在腔室中,使得它们在至少一个接合面上接触并且因此在至少一个接合面上通过溶剂气氛产生在至少两个部分物体之间的材料配合的连接。
9.通过溶剂气氛将部分物体的表面上的化学键至少部分地拆解。由此,表面上的分子可以重新排列或被去除,其中,一方面减小了表面的粗糙度。另一方面,由此在接合面上产生在部分物体之间的材料配合的连接。因此,可以省去将部分物体接合的单独步骤。以增材制造方法制作的部分物体可以以这种方式例如与以注塑方法制作的至少一个部分物体连接和/或与以增材制造方法制作的至少一个另外的部分物体连接。
10.可以考虑首先将部分物体放置在腔室中,并且接着将溶剂气氛引入腔室中。另一方面,可以考虑将部分物体引入到设有溶剂气氛的腔室中。溶剂气氛例如是气溶胶,特别是
雾,即由雾化的溶剂和例如空气构成的混合物。另一方面,可考虑使用单纯形式的溶剂蒸汽或将溶剂蒸汽也与例如空气混合作为气体混合物来使用。
11.例如可以将腔室加热到25℃-100℃的温度以便加速反应。然而,该方法优选地在室温下进行。溶剂气氛例如可以通过喷射溶剂或通过雾化溶剂,例如借助超声雾化器来制作。同样可以考虑有针对性地蒸发溶剂。
12.由于对健康的危害和潜在的爆炸危险,在存在溶剂气氛期间优选地将腔室气密地密封。可以考虑,在该方法结束时,在打开腔室之前将溶剂气氛抽除。
13.有利的是,将至少两个部分物体在至少一个接合面上形状配合地接合。这改善了至少两个部分物体的后期的结合。此外,以这种方式更容易制造均匀的组合物体。形状配合例如可以通过如下方式产生,即,部分物体之间的接合面由部分物体的网格结构的单元格的边界面形成。
14.如果部分物体分别具有网格结构,则部分物体例如沿着网格结构的网格条彼此接触。网格条例如可以形成网格结构的单元格的棱边。在此所描述的形状配合可以与网格条的平行定向相关联。在此,多个接合面可以由多个成对的平行地定向的网格条组成。
15.特别有利的是,以基于粉末的3d打印方法制作部分物体中的至少一个。与其他3d打印方法相比,该方法使得能够在没有附加支撑结构的情况下打印部分物体。因此省去了事后去除支撑结构。
16.在基于粉末的3d打印方法中,待打印的物体逐层地由粉末涂覆。在此,通常以最下面的层开始,其中,例如涂覆到粉末层上的粘合剂有针对性地硬化和连接粉末。接着,涂覆下一粉末层并且同样用粘合剂处理。同样可以考虑,通过逐点的加热来硬化和连接粉末。
17.在此,打印的物体时刻处于由保护和支撑该物体的松散粉末形成的环境中。根据该方法,物体通常具有粗糙的表面,但是该表面在根据本发明的方法的范围内在溶剂气氛中被平滑化。当然,至少两个部分物体中的两个或全部都可以以基于粉末的3d打印方法来制造。
18.同样有利的是,两个部分物体中的至少一个利用网格结构制造。通过网格结构可以以少的材料投入填充大的体积。部分物体的弹性也可以通过网格结构精确地控制。这特别是在填料时是有利的。理想地,至少根据不均匀的弹性不再能识别组合物体中的部分物体的接合面。至少两个部分物体中的两个或全部都可以利用网格结构制造。在此,部分物体的网格结构优选一致。
19.有利的是,将至少两个部分物体放置在溶剂气氛中,使得它们在多个接合面上彼此接触,其中,多个接合面对应于部分物体的结构的单元格的多个边界面。由此确保,部分物体的结构相互补充成为被组合物体的尽可能统一的结构。由此改善特别是与物体弹性相关联的均匀性。所描述的结构可以是由多个相同的单元格(即,填充空间的最小部件)构成的任何结构。该结构特别是网格结构。边界面将各个单元格彼此分开。它们不必强制地以材料填充。例如,相互连接的网格条也可以形成边界面的棱边。
20.优选地,该方面在设计时或在制作部分物体之前将物体分割成部分物体时已经被考虑。例如,物体的网格结构沿着该结构的单元格的边界面被分割成部分物体(所谓的“与格子共形的切割”)。
21.也有利的是,部分物体被接合成,从而形成组合物体的统一的网格结构。如已经描
述的,由此可以改善特别是与物体弹性相关联的均匀性。
22.尤其当物体是填料或填料的一部分(后期用户与其直接接触)时,弹性的不均匀性对于用户来说是不舒服的并且由此对于物体的经济成效来说是不利的。这应当避免。
23.有利的是,至少两个部分物体利用至少一个连接元件、特别是连接铰链来制作。附加地或可替换地有利的是,至少两个部分物体通过连接元件折叠到一起,使得这两个部分物体以其对应的接合面相互紧贴。由此可以确保部分物体沿着至少一个接合面无缺陷地组合。部分物体相对彼此的移动自由度特别是可以通过一个或更多个铰链被限制,使得部分物体仅可以以一种方式组合成物体。特别是可以考虑将部分物体“折叠”成物体。在此一个或更多个连接铰链同样可以通过增材制造方法来制作。必要时,在将部分物体连接成物体之后又可以移除一个或更多个铰链。
24.在特别宽的物体超过打印装置的宽度的情况下,可以考虑将物体分割成相叠地可打印的至少两个部分物体,其必要时与所描述的一个或更多个连接铰链连接。特别是可以设置两个连接铰链。
25.此外有利的是,至少两个部分物体由热塑性塑料、特别是聚酰胺12(pa12)和/或弹性体、特别是tpu制作。一方面,部分物体的制作由此变得容易。另一方面,由此在部分物体的接合之后例如形成弹性可变形的但形状稳定的物体,该物体特别是可以用作填料。
26.弹性体的示例为天然橡胶或硅橡胶的硫化物。缩写tpu代表热塑性聚氨酯。聚氨酯是由二烯烃或多元醇与多异氰酸酯的加聚反应形成的塑料或合成树脂。首先,用于隔热的填料或材料可以有利地由发泡的tpu制作。热塑性特性在由材料制作产品时是特别有利的。
27.特别有利的是,溶剂气氛包含氯仿、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n一甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、六氟异丙醇、吡啶和/或苯甲醇。这些溶剂尤其能够溶解tpu并且因此适用于在大气中使部分物体的表面变平滑并且在部分物体之间建立材料配合的连接。可以考虑在溶剂气氛中使用不同溶剂的混合物。如已经描述的那样,为了制作溶剂气氛,可以由这些溶剂制作气溶胶和/或蒸汽。
28.根据本发明的组合物体由至少两个部分物体组合而成,其中部分物体中的至少一个以增材制造方法制作。该物体的特征在于,其根据前面描述的方法来制作。如已经描述的,该物体具有的优点是,在使部分物体的表面平滑期间就已经发生了部分物体的接合,并且由此可以省去在物体制作期间的接合的附加工作步骤。此外,物体可以具有超过用于增材制造方法的打印装置的打印范围的尺寸。可以考虑,物体由多个部分物体组合。
29.该物体例如具有网格结构,其中,网格结构优选在物体的整个延伸上是均匀的。例如,网格结构的图案以规则的间隔重复。物体例如由弹性体并且特别是由tpu制成。物体特别是构造为具有均匀弹性的填料或填料的一部分。
附图说明
30.本发明的其他优点在下面的实施例中被描述。示出:
31.图1是部分物体在接合之前的二维示意图,
32.图2是根据本发明的方法来制作物体的二维示意图,
33.图3是部分物体在组合之前的三维示意图,以及
34.图4是组合物体的三维示意图。
具体实施方式
35.在下面对附图的描述中,在不同的附图中分别对相同的和/或至少相似的特征使用相同的附图标记。单独的特征、特征的构造和/或作用方式大多仅在其第一次提到时详细阐述。如果该单独特征不再一次详细阐述,则其构造和/或作用方式与已经描述的相同作用的或相同名称的特征的构造和作用方式相符。
36.图1以二维示意图示出了两个部分物体1,这两个部分物体以根据本发明的方法被接合成根据本发明的物体2(见图2和图4)。二维展示图用于说明原理。通常,物体2具有三维的形状。如图1所示,两个部分物体1具有相一致的网格结构。在该示例中,该网格结构具有六边形的单元格3,网格结构由这些单元格构成。也可以使用具有较低对称性的单元格。同样可以考虑将由不同网格图案的组合作为网格的最小单元。
37.部分物体1被限制为,使得在网格结构中仅存在完整的单元格3。换言之,部分物体1由单元格3的边界面4限定。同样地,一个接合面5或更多个接合面5由单元格3的多个边界面4形成,其中在该方法期间部分物体1在接合面5上接触(也参见图2)。
38.图2以二维示意图示出了用于制作组合物体2的根据本发明的方法。以增材制造方法制作的至少两个部分物体1被放置在腔室6中,使得它们在至少一个接合面5上接触。在腔室6中存在溶剂气氛7。通过溶剂气氛7,一方面使部分物体1的表面光滑。另一方面,在至少一个接合面5上产生在部分物体1之间的材料配合的连接,由此产生组合物体2。通过部分物体1的由单元格3的边界面4产生的相互配合的形状,部分物体1能够被形状配合地连接。
39.组合物体2特别是具有连贯且均匀的网格结构。理想地,在该方法结束之后不再能看到至少一个接合面5。溶剂气氛7可以以已经描述的方式来制作。为了安全,例如在存在溶剂气氛7期间,气密地封闭腔室6。部分物体1例如可以在腔室6中被放置在未示出的支撑体上或悬挂在未示出的挂钩上。
40.图3和图4示出了部分物体1和组合物体2的三维模型。物体2具有长方体形状,其中物体2的长边的延伸例如超过相应的3d打印装置的宽度。因此,在制作之前,将物体2分割成两个部分物体1,这两个部分物体1分别在相应的3d打印装置中制作。
41.在将物体2分割成部分物体1时,应当注意在分割时使单元格3保持完整。由此确保,之后可以形状配合地组合部分物体1。部分物体1和物体2具有三维的网格结构。通过网格结构可以有针对性地影响物体2的弹性。节省材料的制作是可行的。组合物体2例如适合作为填料。如图4所示,在组合物体2中,不再能单独地识别部分物体1。
42.本发明不限于所示出和描述的实施例。在权利要求书的范围内的变型方案同样是可能的,例如特征的组合,即使这些特征在不同的实施例中被示出和描述。
43.附图标记列表
44.1部分物体
45.2物体
46.3单元格
47.4边界面
48.5接合面
49.6腔室
50.7溶剂气氛
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