[发明专利]用于3D打印机的涂覆装置组合单元

说明书

本发明涉及用于3D打印机的涂覆装置组合单元和具有这种涂覆装置组合单元的3D打印机。

各种增材制造工艺(因此各种类型的3D打印机)是已知的。

一些增材制造工艺共同具有以下步骤：

(1)首先，将粒状材料施加在构建范围的整个表面上，使得形成未固化的粒状材料层。

(2)将所施加的未固化的粒状材料层在预定部分区域选择性地固化，例如通过选择性地打印的处理剂，例如粘合剂(binder)(可选择地，例如，通过激光烧结)。

(3)重复步骤(1)和(2)以制造期望的部件。出于此目的，例如可以在将新层施加在整个表面上之前，使分层建立部件的构建平台降低相应的一个层的厚度(可选择地，例如，可以使涂覆装置和打印装置上升对相应的一个层的厚度)。

(4)最后，可以将被松的、未固化的粒状材料支撑和包围的制造好的部件开包。

制造部件或多个部件的构建空间例如可以由所谓的构建盒(还称为“工作盒”)来限定。这种类型的构建盒可以具有在向上方向上开口且在竖直方向上延伸的周向壁结构(例如由四个竖直侧壁形成)，例如当从上方看时这种类型的构建盒可以形成矩形。构建盒内可以容纳有可调节高度的构建平台。在这方面，位于构建平台上方和竖直的周向壁结构之间的空间至少可以有助于形成构建空间。构建空间的上部区域例如可以被称为构建范围。例如在DE 10 2009 056 696A1中说明了这种构建盒的示例。

在以上步骤(1)中通常使用具有涂覆装置(还称为“反复涂覆器”)的涂覆装置组合单元。用于3D打印机的各种涂覆装置组合单元是已知的，可以借助于涂覆装置组合单元来将粒状构建材料以在整个表面上形成均匀层的形式施加于构建范围(还称为构建表面或构建区域)。

一种类型的涂覆装置组合单元使用辊(简称为“辊式涂覆装置”)，首先在辊前方放下一定量的粒状构建材料，然后使辊跨越构建范围水平移动以便以在构建范围上形成均匀层的形式施加粒状构建材料。在这方面，可以使辊与运行方向相反地转动。难以使用辊式涂覆装置实现具有较大长度的涂覆装置组合单元。

另一种的涂覆装置组合单元(被称为具有“容器涂覆装置”(例如“槽式涂覆装置”)的涂覆装置组合单元)使用具有容器的涂覆装置，容器例如能够跨越构建范围移位并限定用于容纳粒状构建材料的内腔，内腔通向用于将粒状构建材料输出到构建范围上的开口。该涂覆装置可以是长型的，例如横越或覆盖矩形的构建范围的长度或宽度。然后开口可以被设置成纵向槽。因而涂覆装置能够跨越构建范围水平移动并同时将粒状构建材料从开口分配/输出到构建范围，从而在构建范围的整个表面上施加均匀层。

在以上步骤(2)中，例如可以使用具有打印头的打印装置，打印装置以控制的方式在之前施加的构建材料层的子区域上施加处理剂。处理剂有助于构建材料层在子区域的(立即和/或随后的)固化。例如，处理剂可以是粘合剂、例如多组分粘合剂的粘合剂组分。

可选择地，例如可以在以上步骤(2)中使用激光来固化之前施加的构建材料层的子区域，例如通过烧结或熔化子区域中的构建材料。

本发明涉及第二类型的涂覆装置组合单元，简明地说，具有“容器涂覆装置”(例如“槽式涂覆装置”)的涂覆装置组合单元。

这种类型的涂覆装置例如可以设置有振动装置，借助于该振动装置，粒状材料可以振动以影响(例如支撑)粒状构建材料的流动或流淌行为或粒状构建材料从开口输出。这种类型的振动装置例如可以由抖动装置形成，借助于该抖动装置，容器的至少壁部振动或者确切地说受到抖动运动以影响粒状构建材料的输出。

另外，这种类型的涂覆装置组合单元例如可以在容器内部设置有迷宫式结构，这可以在涂覆装置静止时防止构建材料流出/逸出。

此外，这种类型的涂覆装置组合单元可以设置有刮抹构件，借助于该刮抹构件，可将刮抹施加于构建范围的粒状材料以压紧和/或抹平(level)构建材料。

从DE 10 2009 056 689A1已知具有“槽式涂覆装置”的涂覆装置组合单元的示例。例如参见其的图17至图20。

WO 95/18715A1公开了一种制造三维物体的方法和装置，其中用于以粉末或浆糊形式施加材料的可移位容器的下侧设置有振动擦拭构件以改善所施加的材料的层厚度的调节。DE 10216013A1公开了一种用于施加流体的方法和装置，流体被施加于刃片前方的待涂覆的区域，此后刃片在施加的流体上移位，刃片执行振动以允许所施加的流体的更好的分布。

可以认为本发明的一个问题是提供一种具有扩展适用范围的、包括“容器涂覆装置”的用于3D打印机的涂覆装置组合单元。