通過(guò)層疊制造制備有形產(chǎn)品的方法及設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種通過(guò)層疊制造制備有形產(chǎn)品的方法。
[0002]更具體地，本發(fā)明涉及此類(lèi)方法，包括:沉積步驟(i)，利用材料提供裝置在沉積區(qū)域內(nèi)將構(gòu)造材料的層沉積在建構(gòu)平臺(tái)上以建構(gòu)第一層狀產(chǎn)品；運(yùn)送步驟(ii)，利用運(yùn)送機(jī)將建構(gòu)平臺(tái)運(yùn)離沉積區(qū)域；移除步驟(iii)，自建構(gòu)平臺(tái)移除第一層狀產(chǎn)品；調(diào)整步驟(iv)，沿著平行于建構(gòu)方向的方向調(diào)整材料提供裝置與建構(gòu)平臺(tái)之間的距離；沉積步驟(V)，在移除第一層狀產(chǎn)品后，沉積構(gòu)造材料于建構(gòu)平臺(tái)上以得到第二層狀產(chǎn)品。
[0003]本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于有形產(chǎn)品的層疊制造的生產(chǎn)線(xiàn)。
[0004]更具體地，本發(fā)明涉及此類(lèi)生產(chǎn)線(xiàn)，包括:(i)第一建構(gòu)平臺(tái)(102)，用于運(yùn)載有形產(chǎn)品；(ii)沉積頭(101)，用于提供構(gòu)造材料的層于第一建構(gòu)平臺(tái)上；(iii)運(yùn)送機(jī)(103)，用于沿運(yùn)送平面運(yùn)送該建構(gòu)平臺(tái)；以及(iv)高度調(diào)整裝置，用于調(diào)整沉積頭與該建構(gòu)平臺(tái)之間的距離。
【背景技術(shù)】
[0005]層疊制造為一種制造方法，其中有形的立體產(chǎn)品通過(guò)多個(gè)層連續(xù)附加于彼此頂部之上而制成，這些層對(duì)應(yīng)于有形產(chǎn)品的不同高度的剖面。層狀產(chǎn)品可通過(guò)提供均勻液體層或均勻粉末層而制成，其中液體或粉末系以對(duì)應(yīng)于所制造產(chǎn)品剖面的預(yù)定二維圖案而進(jìn)行硬化，然后將剩余的未硬化材料進(jìn)行移除。這些層還可以所需二維圖案進(jìn)行直接沉積，例如通過(guò)打印方式。在此類(lèi)方法中，圖案在材料沉積期間已被決定而非通過(guò)硬化所決定。材料可為油墨或粉末，其中通過(guò)對(duì)油墨或粉末進(jìn)行固化、燒結(jié)或其它方法硬化而得到粘合的產(chǎn)品。
[0006]產(chǎn)品通常在可沿著垂直方向移動(dòng)的建構(gòu)平臺(tái)額頂部上制備。然而，也存在產(chǎn)品懸掛于建構(gòu)平臺(tái)下方的層狀制造系統(tǒng)。此類(lèi)層狀制造系統(tǒng)的例子在德國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)DE10256672中公開(kāi)。典型地，此類(lèi)層狀制造系統(tǒng)包括具有液體之一盤(pán)狀物，此液體可通過(guò)例如紫外(UV)線(xiàn)進(jìn)行硬化。定位在盤(pán)狀物底部上方的建構(gòu)平臺(tái)向上移動(dòng)，如此允許液體薄膜形成于建構(gòu)平臺(tái)(或前硬化層)與盤(pán)狀物底部之間。液體薄膜以預(yù)定圖案進(jìn)行硬化，并且建構(gòu)平臺(tái)在液體薄膜硬化完成后進(jìn)一步向上移動(dòng)。重復(fù)這些步驟，直到產(chǎn)品完成時(shí)才停止。最后，將成品自建構(gòu)平臺(tái)進(jìn)行移除，并且建構(gòu)平臺(tái)可用于制備另一產(chǎn)品。
[0007]在用于有形的立體產(chǎn)品的層疊制造的另一已知方法中，粉末被用作起始材料，此粉末通過(guò)例如燒結(jié)而硬化，此類(lèi)方法在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)US2009/0291308中公開(kāi)。根據(jù)此已知方法可知，粉末薄層提供至通過(guò)垂直壁及在底側(cè)通過(guò)建構(gòu)平臺(tái)定界的區(qū)域。通過(guò)燒結(jié)成具有預(yù)定形狀的粘合的固體層而將該層硬化，構(gòu)成產(chǎn)品的剖面。隨后，用于支撐硬化層的建構(gòu)平臺(tái)向下移動(dòng)，且施加新的粉末層。這些步驟重復(fù)執(zhí)行，直到產(chǎn)品完成時(shí)才停止。隨后，在進(jìn)行另一產(chǎn)品的制造之前移除未硬化的粉末部分及成品。
[0008]上述系統(tǒng)的共同之處在于其具有可沿垂直方向移動(dòng)的一個(gè)平臺(tái)。此類(lèi)系統(tǒng)特別地適合于使用單一類(lèi)型材料制造產(chǎn)品，并且可同時(shí)在例如平臺(tái)上制造具有不同形狀的數(shù)個(gè)產(chǎn)品。舉例而言，此類(lèi)方法在國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)W02004/014637中公開(kāi)，此已知方法的產(chǎn)品限于由單一種類(lèi)材料所制造。原則上，粉基系統(tǒng)也適合于制造具有不同材料所制成的個(gè)別層的產(chǎn)品。舉例而言，此類(lèi)系統(tǒng)在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)US2002/0145213中公開(kāi)。國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)WO2012/076205公開(kāi)了一種允許同時(shí)制造不同產(chǎn)品的設(shè)備，此設(shè)備包括不同建構(gòu)平臺(tái)，并且此設(shè)備相較于僅有單一建構(gòu)平臺(tái)的系統(tǒng)而言更具有適應(yīng)性。
[0009]通過(guò)層疊制造制備有形產(chǎn)品的又一方式為立體印刷。在立體印刷中，油墨是以連續(xù)層或?qū)?yīng)于產(chǎn)品剖面的預(yù)定圖案進(jìn)行施加。在特定方面，立體印刷較上述方法更具有彈性，特別是當(dāng)油墨是通過(guò)印刷頭所施加時(shí)更是如此。不同的印刷頭可用于施加不同材料以制造包括數(shù)種材料的復(fù)合產(chǎn)品。再者，可易于開(kāi)啟及閉合的印刷頭使得制造過(guò)程具有更佳的控制。用于利用印刷頭的層疊制造的生產(chǎn)線(xiàn)的例子在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)US2009/0076643中公開(kāi)，此已知生產(chǎn)線(xiàn)可通過(guò)層疊制造制備數(shù)個(gè)有形產(chǎn)品。此生產(chǎn)線(xiàn)包括用于沉積材料于載具上的數(shù)個(gè)印刷頭，這些印刷頭定位于運(yùn)送機(jī)的上方，此運(yùn)送機(jī)將載具自印刷頭運(yùn)送至另一印刷頭。這些印刷頭沿運(yùn)送方向、互相成直線(xiàn)進(jìn)行定位。再者，各印刷頭的高度可相對(duì)于運(yùn)送機(jī)進(jìn)行調(diào)整，例如對(duì)于產(chǎn)品制造的不同階段期間的產(chǎn)品高度進(jìn)行補(bǔ)償，即已沉積的層的數(shù)量。此生產(chǎn)線(xiàn)允許具有不同幾何形狀及不同材料組成的數(shù)種產(chǎn)品的制造。產(chǎn)品的各層通過(guò)一個(gè)或多個(gè)印刷頭所產(chǎn)生，其結(jié)果是利用大量印刷頭對(duì)于具實(shí)質(zhì)尺寸的產(chǎn)品進(jìn)行制造。此外，國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)W02004/108398公開(kāi)了利用一個(gè)或多個(gè)建構(gòu)站沉積材料層疊于建構(gòu)平臺(tái)。雖然此機(jī)器可生產(chǎn)多種產(chǎn)品，但此機(jī)器缺乏擴(kuò)大生產(chǎn)量成為工業(yè)量的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種通過(guò)層疊制造制備有形產(chǎn)品的方法，此方法允許以低成本快速制造此類(lèi)產(chǎn)品。
[0011]本發(fā)明的此目的通過(guò)層疊制造制備有形產(chǎn)品的方法而得到，此方法包括:
[0012]沉積步驟(I)，利用材料提供裝置在沉積區(qū)域內(nèi)將構(gòu)造材料層沉積在第一建構(gòu)平臺(tái)上以建構(gòu)第一層狀產(chǎn)品；
[0013]運(yùn)送步驟(2)，利用運(yùn)送機(jī)將第一建構(gòu)平臺(tái)運(yùn)離沉積區(qū)域；
[0014]移除步驟(3)，自第一建構(gòu)平臺(tái)移除第一層狀產(chǎn)品；
[0015]調(diào)整步驟(4)，沿著平行于建構(gòu)方向的方向調(diào)整材料提供裝置與第一建構(gòu)平臺(tái)之間的距離；
[0016]沉積步驟(5)，在移除第一層狀產(chǎn)品后，沉積構(gòu)造材料于第一建構(gòu)平臺(tái)上以得到第二層狀產(chǎn)品；
[0017]其特征在于:
[0018]通過(guò)相對(duì)于運(yùn)送機(jī)移動(dòng)建構(gòu)平臺(tái)以實(shí)現(xiàn)調(diào)整步驟；且
[0019]重復(fù)(6)使運(yùn)送機(jī)移動(dòng)建構(gòu)平臺(tái)通過(guò)材料提供裝置以得到第一層狀產(chǎn)品，并且
[0020]該方法進(jìn)一步包括沉積步驟在沉積區(qū)域內(nèi)、在第一層狀產(chǎn)品移除之前利用材料提供裝置沉積構(gòu)造材料的層于第二建構(gòu)平臺(tái)上以建構(gòu)第三層狀產(chǎn)品。
[0021]相對(duì)于運(yùn)送機(jī)對(duì)于建構(gòu)平臺(tái)進(jìn)行移動(dòng)以調(diào)整材料提供裝置與建構(gòu)平臺(tái)之間距離的優(yōu)點(diǎn)在于不必移動(dòng)材料提供裝置，因此可將材料提供裝置放置在固定位置。將材料提供裝置放置在固定位置的效果在于:在調(diào)整材料提供裝置與材料必須沉積于其上的建構(gòu)平臺(tái)之間距離的期間不需要停止沉積工藝。因此，可用于進(jìn)行沉積材料的時(shí)間增加，且能更有效率地運(yùn)用材料提供裝置。
[0022]重復(fù)地將建構(gòu)平臺(tái)移動(dòng)通過(guò)材料提供裝置的優(yōu)點(diǎn)在于相同材料的后續(xù)層可通過(guò)相同的材料提供裝置進(jìn)行沉積。相較于通過(guò)單獨(dú)的沉積裝置對(duì)于各層進(jìn)行沉積的方法，重復(fù)地通過(guò)材料提供裝置的效果在于可限制用于制造有形產(chǎn)品的此類(lèi)材料提供裝置的數(shù)量。相較于建構(gòu)平臺(tái)僅通過(guò)沉積裝置一次的方法，僅使用單一沉積裝置或有限數(shù)量的沉積裝置使得該方法更具有成本效益。
[0023]當(dāng)仍在建構(gòu)第一層狀產(chǎn)品的同時(shí)將構(gòu)造材料層沉積于第二建構(gòu)平臺(tái)之上的優(yōu)點(diǎn)在于可準(zhǔn)同時(shí)地制造多個(gè)產(chǎn)品。此準(zhǔn)同時(shí)生產(chǎn)的效果在于:在特定時(shí)間間隔可制造更多的產(chǎn)品，因而可獲得更有效率的生產(chǎn)方法。
[0024]本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于有形產(chǎn)品的附加制造的生產(chǎn)線(xiàn)，此生產(chǎn)線(xiàn)允許互不相同的產(chǎn)品的快速制造。
[0025]本發(fā)明的此目的通過(guò)一種用于有形產(chǎn)品的層疊制造的生產(chǎn)線(xiàn)而獲得，此生產(chǎn)線(xiàn)包括:
[0026]第一建構(gòu)平臺(tái)(102)，用于運(yùn)載有形產(chǎn)品；
[0027]沉積頭(101)，用于提供構(gòu)造材料的層于第一建構(gòu)平臺(tái)之上；
[0028]運(yùn)送機(jī)(103)，用于沿運(yùn)送平面運(yùn)送第一建構(gòu)平臺(tái)；
[0029]高度調(diào)整裝置(107)，用于調(diào)整沉積頭與第一建構(gòu)平臺(tái)之間的距離；
[0030]其特征在于:
[0031]運(yùn)送機(jī)為用于重復(fù)地將第一建構(gòu)平臺(tái)運(yùn)向沉積頭及運(yùn)離沉積頭(105)的運(yùn)送機(jī)；以及
[0032]高度調(diào)整裝置(107)設(shè)置用于相對(duì)于運(yùn)送機(jī)、沿著垂直于運(yùn)送平面的方向移動(dòng)第一建構(gòu)平臺(tái)(104)，以及
[0033]上述生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)一步包括用于接收所述材料的第二建構(gòu)平臺(tái)，通過(guò)所述運(yùn)送機(jī)可運(yùn)送第二建構(gòu)平臺(tái)，并且第二建構(gòu)平臺(tái)相對(duì)于運(yùn)送機(jī)、獨(dú)立于第一建構(gòu)平臺(tái)而可移位。
[0034]重復(fù)地將建構(gòu)平臺(tái)運(yùn)向沉積頭及運(yùn)離沉積頭的運(yùn)送機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于各建構(gòu)平臺(tái)可數(shù)次通過(guò)單一沉積頭。數(shù)次通過(guò)單一沉積頭的效果在于僅使用有限數(shù)量的沉積頭，也許僅需利用單一沉積頭制造有形產(chǎn)品。僅包括有限數(shù)量的沉積頭的生產(chǎn)線(xiàn)的成本少于通過(guò)單獨(dú)的沉積頭進(jìn)行各層沉積的生產(chǎn)線(xiàn)的成本。
[0035]設(shè)置用于沿著垂直于運(yùn)送平面的方向相對(duì)于運(yùn)送機(jī)移動(dòng)建構(gòu)平臺(tái)的高度調(diào)整裝置的優(yōu)點(diǎn)在于沉積頭可放置在固定位置，并且當(dāng)建構(gòu)平臺(tái)自沉積區(qū)域進(jìn)行移除時(shí)(即遠(yuǎn)離沉積頭)可利用高度調(diào)整裝置對(duì)于沉積頭與建構(gòu)平臺(tái)之間的距離進(jìn)行調(diào)整。其效果在于進(jìn)行建構(gòu)平臺(tái)高度的調(diào)整期間，可利用沉積頭制造另一產(chǎn)品。藉此允許在有形產(chǎn)品的層疊制造期間可使沉積頭達(dá)到更有效率的應(yīng)用。
[0036]用于接收材料的第二建構(gòu)平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)在于:可不同于第一產(chǎn)品的第二產(chǎn)品可與第一產(chǎn)品同時(shí)制造，藉此使得生產(chǎn)線(xiàn)達(dá)到更有效率的應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0037]圖1為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的用于制造