SE509088C2 - Sätt och anordning för framställning av volymkroppar - Google Patents

Description

509 088 2 o volymkroppar, även tunnväggiga sådana, med stor nogrannhet 0 föremål med överhäng utan hjälp av stödstrukturer 0 en metod som inte är farlig för personal och milön v stora kvalitativa variationsmöjligheter 0 en enkel, billig och tillförlitlig maskinell utrustning 0 snabb tillverkning av volymkropparna.

Dessa uppgifier har lösts genom att ett väsentligen jämnt partikelskikt appliceras på ett underlag, att på en maskeringsanordning, placeras ett maskeringsmönster, i enlighet med informationer från CAD-enheten, vilken maskeringsanordning bringas över och nära sagda partikelskikt, att en strålningsalstrare placeras eller föres över maskeringsanordningen, varvid partiklama som inte täcks av maskeringsmönstret utsätts för strålning och därvid förbinds med varandra, att maskeringsmönstret avlägsnas från maskeringsanordningen, och att nya sekvenser enligt ovan genomföres tills volymkroppen är framställd.

BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinníngen kommer nedan att närmare beskrivas med hänvisning till på närslutna ritningar visat utföringsexempel.

Fig. 1-6 visar i sekvensiella steg, fiinktionen av en anordning i genomskärning för framställning av tredimensionella volymkroppar enligt uppfinningen.

BESKRIVNING AV ETT UTFÖRINGSEXEMPEL Uppfinníngen går ut på att använda ett för ett värmemedium, t.ex. IR-strålning, genomsläppligt organ, på vilket har deponerats en av en dator styrd, temporär, negativ maskering, som avskärmar och därmed förhindrar genomstrålningen, medan fria partier medger genomstrålning till en underliggande yta, bestående av ett partikelformat material, t.ex. ett smält- eller sintringsbart pulver. Maskeringen sker medelst en maskeringsanordning 9, t.ex. en transparent kvartsskiva 9a, på vilken en framkallare ll, t.ex. i form av ett skrivarhuvud, har deponerat ett maskeringsskikt. Maskeringsanordningen är så utformad, att antingen skivan 9a och/eller skrivarhuvudet är rörlig i längsled. Konventionellt tonerpulver som används i skrivare är inte lämplig på grund av att det innehåller ett tennoplastiskt bindemedel, som skulle permanent smälta fast tonern på skivan. Exempel på ett infra-rött maskeringspulver 4, som inte bränner fast, är alumuniumoxid, som har hög smältpunkt och reflextiongrad. 509 088 För att maskeringspulvret skall kunna appliceras på kvartsskivan 9a kan denna beläggas med ett elektriskt ledande, men genomskinligt skikt, t.ex. det som används för avstöming av bildskärmar och till så kallade "smarta fönster", Ett annat sätt är att placera en separat ledare bakom kvartsskivan, mitt emot skrivarhuvudet. När det gäller IR-strålningen så är det viktigt att den träffar kvartsskivan så parallellt som möjligt, såatt strålarna inte lyser under maskeringen och ger en dålig noggrannhet. Detta kan ordnas med ett strålningsriktande organ 16, tex. en kollimator, placerad mellan IR-lampor l4 och kvartsskivan 9a, och som parallelliserar IR-strålama. Mekaniskt kan konstruktionens rörelser samordnas, tex. kan samma rörelse som flyttar maskeringsanordningen 9 användas för att sprida och rakla ut ett nytt pulverlager.

IR-strålningens våglängd skall vara anpassad till plastpulvrets emisionsmaximum, d.v.s. att den mesta energin absorberas i det Översta pulverskiktet, vilket ger hög verkningsgrad, tunna skikt samt kort vännningstid för att smälta/sintra pulvermaterialet. Den höga absorptionen gör, att man kan tillföra höga strålningsenergier, koncentrerade till pulvrets yta, vilket år en förutsättning för att snabbt kunna processa tunna skikt, innan värmespridningen genom konduktion och intem transmissionsstrålning förstör noggrannheten på de smälta skikten. Ett annat sätt, eller i kombination med ovanstående, är att höja absorptionen genom att välja ett plastpulver som har en stor andel polära OH-grupper eller dubbelbindningar i molekylkedjoma. Väljer man en mellanvågig IR-strålning, som har sitt emissionsmaximumvid 860 nanometer, så sammanfaller dessa atombindningarnas vibrationsfrekvens med IR- strålningen och en kraftig värmeutveckling uppstår. Pulvermaterialet kan bestå av ett terrnoplastiskt plastmaterial, tex. nylon, innehållande ett eller flera olika pigment, t.ex. "carbon black", eller påfyllningsmedel, som antingen är torrblandade eller inblandade vid tillverkningen före pulveriseringen. Pulvret kan också förses med egenskapsförhöjande tillsatser, så som armering och vara uppblandat med pulver med olika smältintervall, för att minimera krympning vid stelning. Det kan ha olika partikelstorlekar för att öka pulvrets volymtorrvikt (densitet).

Högtemperaturpulver, som tex. keramer, kan användas för ökad hållfasthet och ev. efiersintring i ugn, där plast bindemedlet kan förbrännas och högtemperaturmaterialet sintras, Pulvermaterialet kan även ha termohärdande egenskaper, dvs. att pulvret efter sintring/smältning får en värrnereaktiv härdare att tvärbinda plastmolekylernas kedjor.

Exempel på en sådan plast kan vara epoxi med aminhärdare. Även UV-hardare kan vara tillsatt pulvret, för att vid ett senare tillfälle utsätta volymkroppen för efterhårdning genom bestrålning i lamp- eller solljus. 509 088- BESKRIVNING AV FUNKTIONEN Fig. 1 visar startläget, med fylld pulvertank 1, upp och ned rörlig botten 2 och ett pulverskikt 7, som har överförts till en byggtank 5 med en likaledes höj- och sänkbar botten 6.

Maskeringsanordningen 9 befinner sig i parkeringsläge.

I fig. 2 är bottnen 2 i pulvertanken 1 höjd och bottnen 6 i byggtanken 5 sänkt motsvarande tjockleken av ett lager (t.ex. 0,1 mm). En avstrykarvals 3 är i rotation och i rörelse tvärs över pulvertanken l och byggtaitken 5 transporterande pulvermaterial till byggtanken. En avskrapare 17 håller valsen ren under dess rotation.

I fig. 3 har avstrykarvalsen 3 strukit ut ett tunt, jämnt pulverlager ovanpå tidigare skikt 7. Överskottspulver faller ned på en underliggande uppsamlingsbehållare 13.

I fig. 4 återgår avstrykarvalsen 3 till sitt utgångsläge, samtidigt som maskeringsanordningen 9 med IR-strålningsramp 8 och kvartsglasskiva 9a, förflyttar sig över en framkallare l 1, som i det visade exemplet är ett skrivarhuvudet. Detta deponerar ett maskeringsskikt av t.ex. aluminiumoxidpulver, i enlighet med informationer erhållna från en icke närmare visad dators CAD-enhet på glasskivan 9a.

Pig. 5 visar smältningsfasen, där en avskärmningsanordning 15, tex. i form av en persienn, är öppnad och släpper igenom IR-strålningen från de tända IR-lampoma. IR-strålama riktas - parallelliseras - medelst en kollirnator 16, för att därefter passera de delar av glasplattan, som inte är täckta av maskeringen 18. Härvid smälts de exponerade delarna av pulverskiktet 7 till en sammanbunden struktur 19.

Fig. 6 visar en färdig volymkropp 19 efter många upprepade påföringssekvenser, innan den har befriats från omgivande lös partikelforrnat material. 509 5 UPPSTÃLLN ING ÖVER HÃNVISNINGSBETECKNINGAR 1 Pulvertank Pulvertankens rörliga botten lx.) Spridaranordning Pulver Byggtank Underlag, t.ex. byggtankens rörliga botten Pulverskikt IR-strålrzjngsalstrare \O 00 \l C7\ kl! -Ä b) Maskerlngsanordrling, 9a Kvartsglasskiva 10 Eliminator, tex. en rengöringsanordning 11 Framkallare, tex. datorstyrt skrivarhuvud 12 Uppsamlingsbehållare För maskenngspulver 13 Uppsarnlingsbehållare för överskottspulver 14 Infraröd strålningselement 15 Avskämmingsanordrflng 16 Kollimator 17 Avstrykare 18 Maskeringsskíkt 19 Volymkropp av sammansmält pulver 088

Claims (19)

509 088 PATENTKRAV

1. Sätt att framställa volymkroppar av ett stort antal med varandra förbundna lager av ett partikelforrnat uppbyggnadsmaterial, t.ex. ett pulver, och där informationen om varje lagrets utseende erhålls från en dators CAD-enhet eller liknande, kännetecknal därav, att ett väsentligen jämnt partikelskikt (7) av uppbyggnadsmaterial appliceras på ett underlag (6), att på en maskeringsanordníng (9) placeras ett maskeringsrnönster, i enlighet med informationer från CAD-enheten, vilken maskeringsanordning bringas över och nära sagda partikelskikt, att en strålningsalstrare (8) placeras eller föres över maskeringsanordningen (9), varvid partiklarna som inte täcks av maskeringsmönstret utsätts för strålning och därvid förbinds med varandra, att maskeringsmönstret avlägsnas från maskeringsanordningen, och att nya sekvenser enligt ovan genomföres tills volyrnkroppen (19) är framställd.

2. Sätt enligt krav l, kännetecknar därav, att partikelskiktet (7) appliceras med hjälp av en spridaranordning (3) , tex. en avstrykarvals, som överför partiklarna från en behållare (1) och sprider dessa över underlaget (6).

3. Sätt enligt krav 1, kännetecknar därav, att vid förflyttning av maskeringsanordningen (9) från ett parkeringsläge vid sidan om underlaget (6) till aktivt läge över underlaget, maskeringsanordningen passerar en till CAD- enheten ansluten datorstyrd framkallare (ll), som på underlaget alstrar ett elektrostatiskt mönster av det aktuella lagret i form av ett maskeringspulverskikt.

4. Sätt enligt krav 1, kämetecknat dâav, att en till CAD-enheten ansluten datorstyrd frarnkallare (1 1) föres över underlaget (6), varvid åstadkommes ett elektrostatiskt mönster av det aktuella lagret i forrn av ett maskeringspulverskikt. 509 Oss

5. Anordning för framställning av volymkroppar av ett stort antal med varandra förbindbara lager av ett partikelforrnat uppbyggnadsmaterial, tex. ett pulver, och där informationen om varje lagrets utseende erhålls från ett original, tex. från en dators CAD-enhet eller liknande kännetecknad därav, att en spridaranordning (3) är utformad att fördela ett väsentligen jämnt partikelskikt (7) på ett underlag (6), att en framkallare (1 1) är anordnad att på en maskeringsanordning (9) alstra eller anbringa ett maskeringsmönster i enlighet med originalet Lex. informationer från CAD-enheten, att en strålningsalstrare (8) är anbringbar eller anbragd över maskeringsanordningen (9), varvid partiklama, som inte är täckta av maskeringsmönstret är utsatta för strålning och därvid förbinds med varandra, och att en eliminator (10) är anordnad att avlägsna det på maskeringsanordningen (9) befintliga maskeringsmönstret.

6. Anordning enligt krav 5, kârnetecknad däav, att spridaranordningen (3) utgörs av en avstrykarvals eller liknande, som är anordnad att transportera partiklarna från en pulvertank (1) och sprida partiklama i ett jämnt skikt över hela underlaget, vilken avstrykarvals företrädesvis utgöres av en driven kuggrem eller ett kuggband.

7. Anordning enligt krav 5, kännetecknad därav, att spridaranordningen (3) utgöres av en pulvertank (1), tex. en pulverkassett, som även kan vara transportförpackning, och som åtminstone under utmatningen av pulvret är anordnad ovanför underlaget (6), att i tankens botten är anordnad ett utlopp och en doseringsanordning för pulvret, och att spridaranordningen och/eller underlaget är rörliga/ relativt varandra.

8. Anordning enligt krav 6, kâznetecknad dåav, att pulvertanken (1) är försedd med en höj- och sänkbar botten (2), vilken är anordnad att vid framställning av varje lager höja partikelmassan (4) i pulver-tanken motsvarande tjockleken hos ett lager, och att underlaget (6) utgöres av en höj- och sänkbar botten i en byggtank (5), som är anordnad 509 088 8 att vid framställning av varje lager sänka bottnen (4) i byggtartlcen motsvarande tjockleken hos ett lager.

9. Anordning enligt krav 5 kännetecknar därav, att maskeringsanordningen (9) innefattar en skrivarenhet, en framkallare, en flytande kristall display eller dylikt, med vilken önskade maskeringsmönster åstadkommes .

10. Anordning enligt krav 9, kåämetecknad därav, att ñamkallaren (11) innefattar en transparent skiva (9a), på vilken deponeras elektrostatiskt ett maskeringspulverskikt.

11. Anordning enligt krav 9, kàhnetecknad därav, att framkallaren (11) innefattar en i eller på en transparent skiva (9a) anordnad elektrodmatris, med ett stort antal företrädesvis ringforrnade styrelektroder, vilken elektrodmatris på ena sidan är försedd med en bakgrundselektrod och vars motsatta sida år vänd mot en doseringsanordning för maskeringsmaterial, samt att på styrelektrodema pålagda potentialer är föränderliga i enlighet med informationer från datorns CAD-enhet.

12. Anordning enligt krav 9, kännetecknad därav, att eliminatorn (3) utgöres av en rengörningsanordning, som är anordnad att rengöra den transparenta skivan från det maskeringsskiktet bildande maskeringsmaterial, av vilket eventuellt överskottmaterial företrädesvis är återförbart till maskeringsanordningen.

13. Anordning enligt krav 9, kännetecknad därav, att eliminatorn (3) är anordnad att andra spänningstillståndet i displayen, så att maskeringsmönstret raderas.

14. Uppbyggnadsmaterial enligt krav 1 eller 5, kânnetecknad däav, att det utgöres av ett komforrnat smält- och/eller sintringsbart material, t.ex. en termoplastisk 509 088 9 plast, s.s. nylon, forsett med ett kolbaserat pigment pulver med hög absorption inom [R- området.

15. Uppbyggnadsmaterial enligt krav 14, känne tecknad därav, att det har en stor andel polära OH-grupper eller dubbelbindningar i molekylkedjoma.

16. Uppbyggnadsmaterial enligt krav 14, kåàznetecknad därav, att uppbyggnadsmaterialet är en epoxyplast, som innehåller en värmereaktiv härdare, tex. amin, vilken efter sintring och/eller smältning tvärbinder plastmolekylemas kedjor.

17. Uppbyggnadsmaterial enligt krav 14, kânnetecknad därav, att det är uppblandat med ett arrneringsmaterial, tex. metall-, keramik- eller mineralfibrer, - kulor eller partiklar.

18. Uppbyggnadsmateiial enligt krav 14. kännetecknad därav, att eñer smältning och/eller sintring av anneringsmaterialet är plastmaterialet avlägsnat, t.ex. genom förbränning, urlakning eller liknande.

19. Maskerlngsmaterial enligt krav 1 eller 5, kännetecknar därav, att det består av aluminiumoxid, med hög smältpunkt och reflektionsgrad.