通过增材制造技术来制造三维制品的方法
专利摘要:本发明涉及一种制造三维制品(200)的方法,所述方法包括:-通过增材制造技术来生产所述制品的步骤,所述制品包括至少两个部件(220,230,260),所述至少两个部件至少部分地面向彼此或者具有至少部分地面向彼此的边缘(211,221,231,261),以及-精加工所述制品的步骤。根据本发明,所述两个部件与临时连接件一起生产,所述临时连接件联接所述两个部件,并且所述方法在所述精加工步骤之后包括断开所述临时连接件以便分开所述两个部件的步骤。
专利说明:通过增材制造技术来制造三维制品的方法 技术领域 本发明总体上涉及通过增材制造技术来制造三维制品。 本发明更具体地应用于眼镜片的制造。 本发明涉及一种制造三维制品的方法,所述方法包括: -通过增材制造技术来生产所述制品的步骤,所述制品包括至少两个部件,所述至少两个部件具有至少部分地面向彼此的表面或者具有至少部分地面向彼此的边缘,以及 -精加工所述制品的步骤。 本发明还涉及一种通过增材制造技术生产的三维制品,所述三维制品包括: -至少两个部件,所述至少两个部件具有至少部分地面向彼此的表面或者具有至少部分地面向彼此的边缘,以及 -临时连接件,所述临时连接联接所述两个部件。 背景技术 存在许多制造制品的方法。 在眼镜领域中,制造塑料镜架的主要方法是注射成型。 近年来,3D打印机的推出使得改变了眼镜制品的制造:制造商已经开始通过不同的增材技术来制造这些制品。 文件EP 2526141披露了将这种技术应用于眼镜制品的制造的实例。 这种技术的主要缺点是所获得的制品不具有良好的表面质量。因为眼镜制品需要高质量的表面方面,因此需要精加工步骤。 成本有效的精加工过程的实例是通过“振动碗”的精加工。所述精加工过程包括:将所获得的制品放在具有木片的碗中;以及使碗旋转使得木片抛光制品的外表面。 众所周知,这种精加工方法倾向于使眼镜制品的锐利边缘圆化,这可能产生许多问题(美观问题、制品相对于其他眼镜制品的固定问题,相对于其他眼镜制品引导制品的问题……)。 发明内容 本发明的目的在于保护通过增材技术制造的制品的锐利边缘。 根据本发明,在引言中所定义的制品的两个部件与临时连接件一起生产,所述临时连接件联接所述两个部件并且所述临时连接件包括沿着所述表面或所述边缘的不均一性,并且在引言中所定义的方法在所述精加工步骤之后包括断开所述临时连接件以便分开所述两个部件的步骤。 不均一性具有预切割功能,使得能够分开表面或边缘。 因此,根据本发明,两个部件中的一个部件可以用于在精加工步骤过程中保护另一个部件。 例如,两个部件中的一个部件可以具有遮挡物(mask)功能。在本实例中,在制造制品的步骤过程中,产生遮挡物并将其定位在另一个部件的前面,使得其制造和定位不需要工具且不需要手动操作。因此,此遮挡物不涉及任何额外成本。此外,遮挡物可以呈现复杂的形状以保护另一个部件的复杂边缘(很难用外部遮挡物遮挡)。 在另一个实例中,这两个部件可以保护自己。因此,可以获得具有完美形状以彼此配合的两个部件(这些部件能够例如使得眼镜架的镜腿与镜圈铰接)。 本发明的其他非限制性特征如下: -所述临时连接件的折断力小于折断所述制品的任何其他部件所需的力; -所述不均一性包括沿着所述表面或所述边缘的材料存在的不均一性; -所述临时连接件包括联接所述两个部件的至少一个可折断点或可折断线或可折断销; -所述临时连接件包括联接所述两个部件的至少一个可折断的接触表面; -所述增材制造技术包括粉末融合操作或流体凝固操作,所述不均一性包括沿着所述表面粉末融合或流体凝固的不均一性; -所述临时连接件是在所述可折断接触表面中粉末不完全融合或流体不完全凝固的结果; -所述不均一性包括沿着所述表面或所述边缘的材料的不均一性; -所述临时连接件由可溶于液体的材料制成,并且其中,所述两个部件由不溶于所述液体的材料制成; -所述两个部件中的一个部件是可与另一个部件;完全分开的遮挡物; -所述遮挡物位于凹入所述另一个部件的外表面中的凹槽中,并且其中,所述遮挡物从所述外表面突出; -所述两个部件还通过最终连接件彼此连接,使得这两个部件即使当所述临时连接件断开连接时也形成单件; -每个部件包括主体,所述主体与另一个部件的主体相邻,所述两个部件中的一个部件还包括榫头,所述榫头覆盖所述另一个部件的主体的一部分,并且所述临时连接件位于所述榫头与所述另一个部件的主体之间; -所述两个部件中的至少一个部件限定用于电子装置的壳体; -所述两个部件中的至少一个部件形成眼镜架; -所述精加工步骤包括对所述制品进行机械抛光,例如对所述制品进行摩擦精加工。 本发明还涉及一种通过增材制造技术生产的三维制品,所述三维制品包括:至少两个部件,所述至少两个部件(至少部分地)面向彼此或者具有(至少部分地)面向彼此的边缘;以及临时连接件,所述临时连接件联接所述两个部件,所述两个部件和所述临时连接件被设计成使得所述临时连接件在所述制品的精加工步骤过程中保护所述两个部件中的至少一个部件或所述边缘中的一个边缘。 优选地,所述至少两个部件中的一个部件形成眼镜腿的具有凹部的部分,所述至少两个部件中的另一个部件临时安装在所述凹部中。 具体实施方式 以下参考附图并通过非限制性实例给出的说明将使本发明包括的内容以及实践本发明的方式清晰。 在附图中: -图1A和图1B是从两个视角看的眼镜架镜腿的第一部件的透视示意图, -图2是图1所表示的第一部件和装配在此第一部件中的电子部件的透视示意图, -图3是图1所表示的第一部件和与此第一部件一起制造的遮挡物的透视示意图, -图4是图3所表示的第一部件和遮挡物的截面图, -图5是眼镜架的第二部件和与此第二部件一起制造的遮挡物的透视示意图, -图6是图5所表示的第二部件在遮挡物已被拆下时的透视示意图, -图7是图6所表示的第二部件在所述第二部件已被切成两部分时的透视示意图,以及 -图8是图6所表示的第二部件的截面图。 本发明涉及通过增材技术例如通过3D打印机来制造制品。 在以下描述中,所考虑的制品是眼镜架的部件,但是本发明不限于这种部件。 传统上,一副眼镜包括镜架和一副镜片。 此处,我们将考虑这副眼镜是有框型的。因此,其镜架包括具有通过鼻梁附接在一起的两个镜圈的主要部分、以及通过两个铰链附接到主要部分上的两个镜腿。 每个镜片可以是没有任何矫正效果的镜片(例如用于太阳镜的镜片)或矫正镜片(例如,单焦或双焦或三焦或渐变镜片)。 此处,我们将考虑这副眼镜具有电子功能。为此目的,镜架被设计用于容纳电子组件(电池,印制电路板……)。 更确切地说,如图1A、图1B和图2所示,镜腿110之一包括凹部115,所述凹部具有基本上平行六面体的形状。 在图2中,示出了容纳在此凹部115中的电子装置150。此电子装置150将凹部115填满。 凹部115位于镜腿110的一端,并且所述凹部在此镜腿的所述端处以及在此镜腿的侧面向外敞开。镜腿的这一端位于紧固到铰链上的镜腿端的相反端。 镜腿110在凹部115处具有呈现燕尾形状的横截面,使得电子装置150可以通过从所述镜腿端朝向铰链的滑动运动而接合到此凹部115中。 如图1B所示,凹部115的一个面包括用于将电子装置150卡扣到凹部115中的凹口115A。 因为镜腿110的其余部分的形状是经典的,所以在下文中将不再描述。 在图5至图7中,表示了镜架的主要部分210的拐角。因为主要部分210的其余部分的形状是经典的,所以在下文中将不再描述。 镜架的主要部分210的每个上拐角具有特定的形状,使得能够将眼科镜片安装在由此主要部分210限定的镜圈中并且紧固铰链。 在本实例中,主要部分210的每个上拐角包括面向彼此并且属于单件的两个部件220、230(这些部件通过镜圈附接在一起)。 在图7中,这两个部件220、230被表示为彼此相距一定距离,这使得能够将眼科镜片安装到镜圈中。但是这两个部件220、230被设计成彼此配合,以便将眼科镜片封锁到镜圈中。 在此图中,可以看到每个部件限定了两个圆形孔251、252,这两个圆形孔被设计成容纳对应铰链的两条轴线。两个圆形孔中的一个圆形孔252设置在垫圈中,所述垫圈在镜架主要部分的对应部件220、230的其余部分的末端处延伸。 因为铰链不是本发明的重点,所以未在图中示出铰链。除了轴线之外,我们将仅指明铰链包括主体,所述主体被设计成啮合夹在两个部件220、230之间。 此后,我们将考虑通过增材技术来制造镜腿110和镜架的主要部分210。 增材技术是制造三维制品的方法(其他方法包括从初始大的块材上去除材料或使一些材料成型)。 在下文中,我们将考虑通过3D打印机来实现此技术。由于已知这种3D打印机,因此此处不再描述。 我们将仅指明此3D打印机通过以下任一方法来制造制品: -立体光固化成型“SLA”(其中通过使用UV激光固化光敏聚合物来产生层), -熔融沉积成型“FDM”(其通过加热喷嘴挤出热塑性聚合物并通过将其沉积在构建平台上来工作), -选择性激光烧结“SLS”(其中将粉末在构建平台上扫过,然后激光器选择性地扫描薄粉末层以使粉末颗粒烧结在一起,然后将构建平台降低一层深度并且涂覆机涂覆新的粉末涂层), -光敏聚合物喷射(其中使用喷墨打印头来将液态光敏聚合物喷射到构建平台上,并且其中通过UV灯立即固化材料并使其凝固,这允许构建彼此上下设置的层)。 在下文中,我们将考虑3D打印机通过SLS技术通过激光烧结聚酰胺粉末PA12在60微米的相继层中操作。 如下文将更详细地说明的,每个打印制品100、200被制造成具有两个部件、以及将所述两个部件联接的临时连接件。 通过这种3D打印机所获得的制品不具有良好的表面质量。因此,需要精加工步骤。此精加工步骤可以包括抛光打印制品100、200的外面。 此精加工步骤可以以不同的方式自动或手动地实现,例如通过机械抛光、研磨或喷砂。 在下文中,我们将考虑通过振动碗来进行摩擦精加工而实现精加工步骤。此众所周知的方法包括:将打印制品100、200放入振动器碗中;以及将它们与磨料(例如木片)混合。 此步骤之后是断开所述临时连接件以便分开所述两个部件的最后步骤。 制造具有通过临时连接件联接在一起的两个部件的每个制品100、200的益处在于在精加工步骤过程中保护镜腿110和镜架主要部分210的一些锐利边缘。 实际上,特别是出于美观和机械目的,镜腿110、以及镜架的主要部分210需要存在锐利边缘。将制品制成两个部件使得这些部件中的一个部件能够保护另一个部件的锐利边缘。为此目的,第一部件需要位于另一个部件的要保护的锐利边缘的前面。 为了更详细地说明本发明如何工作,我们将考虑两个不同的实施例。 在图1A至图4所示的第一实施例中,这些部件中的一个部件是眼镜件(此处是镜腿),而另一个部件是完全可与眼镜件分开的遮挡物。 在图5至图8所示的第二实施例中,所述两个部件属于相同的部分(此处是主要部分),每个部件具有受另一个部件的锐利边缘保护的锐利边缘。在本第二实施例中,我们还将考虑第三部件:通过临时连接件联接到两个第一部件上的遮挡物。 如图3和图4所示,通过3D打印机制造的制品100包括镜腿110和通过临时连接件140联接在一起的遮挡物160。 遮挡物160位于需要保护镜腿110的锐利边缘的位置。 在本实施例中,需要在电子装置150与凹部115之间保持标称间隙(以确保这两个元件相对于彼此的良好滑动和良好阻挡)。 如图1B所示,需要保护的锐利边缘111因此是凹部115的外边缘。 因此,如图3和图4所示,遮挡物160与镜腿110在单个操作过程中一起打印,使得所述遮挡物存在面向凹部115的要保护的锐利边缘111的保护边缘161。 动词“面向”意味着遮挡物160的保护边缘161沿着要保护的锐利边缘111相距小于1毫米的距离定位。此外,遮挡物160被定位成使得其外面(限定保护边缘161的外面)在镜腿110的外面(限定锐利边缘111的外面)的延续部分中延伸或者从此外面向外突出。 此处,遮挡物160和镜腿110用相同的材料打印,但是在变型中,可以采用不同的材料。 在本实施例中,如图4所示,遮挡物160具有画框形状(具有侧壁162和两个脊163,这两个脊的背部与侧壁162的外面接界,以便使得遮挡物160能够从凹部115中滑出)。 在图中,遮挡物160与镜腿110之间的临时连接件140包括材料存在的不均一性。换言之,遮挡物160和镜腿110不通过统一表面或统一边缘联接在一起。相反,它们通过联接点或联接销的矩阵联接。 在本实施例中,临时连接件140包括与遮挡物160和镜腿110一起打印的4个脆性销140A、140B。 每个销140A、140B从凹部115的内侧面朝向相对的内侧面延伸穿过设置在遮挡物160的侧壁162中的开口164。这些销140A、140B被制造成使得它们不接触这些开口164的边缘。 在精加工步骤之后,这些销140A、140B可以用手折断或用刀切断,使得可以通过滑动运动从凹槽115中取出遮挡物160。 销140A、140B的折断力小于折断打印制品100的任何其他部件所需的力。 我们注意到,在折断这些销140A、140B之前,可以对制品100涂漆或涂清漆,使得遮挡物160防止凹部115的内面被涂覆。 在变型中,遮挡物可以通过另一种临时连接件附接到镜架上。 为了展示此变型,图5表示了遮挡物260,所述遮挡物位于铰链主体的壳体213中,以便保护此壳体213的锐利边缘211和其中设置有圆形孔252的垫圈。 在本变型中,遮挡物不是通过销联接到镜架的主要部分210上的。 相反,遮挡物是通过在遮挡物260与主要部分210的每个部件220、230之间延伸的一系列可折断点联接的。这些可折断点与遮挡物260和主要部分一起制造。可折断点的直径小于0.5毫米,以便易于折断,高度小于0.1毫米。 这些可折断点沿着铰链壳体213的边缘分布在非功能区域和/或看不见的区域中。例如,在垫圈上没有可折断点以防止在将铰链的轴线安装在圆形孔252中时出现任何问题或者任何美观问题。 在变型中,遮挡物260可以通过沿着铰链壳体213的边缘延伸的可折断线联接到镜架的主要部分210的每个部件220、230上。这种可折断线的宽度可以小于0.3毫米,以便易于折断,高度小于0.1毫米。 在另一个变型中,遮挡物260可以通过可折断的接触表面联接到镜架的主要部分210的每个部件220、230上。 为了更详细地描述本变型,我们需要概述主要部分210的每个部件220、230的一些特征。 这些部件220、230中的每一个部件均具有半壳形状,所述半壳形状具有端边缘212,所述端边缘面向另一个部件的端边缘212(所述端边缘212具有限定图6所示的所述锐利边缘211的脊)。 每个部件220、230的端边缘限定此处被称为“接触表面212”的表面,因为它被制造成与遮挡物260的对应表面相接触。 换言之,铰链壳体213限定在两个相对的接触表面212之间,并且遮挡物260被制造在这两个相对的接触表面121之间、粘着在它们之间。 在遮挡物260与部件220、230一起制造过程中获得此粘着效果。 想法是形成弱且预切割表面,在抛光步骤之后将容易将所述表面折断。 为此目的,增材制造技术包括粉末融合操作,所述弱接触表面是粉末融合不完全的结果。 在增材制造技术将包括流体凝固操作的变型中,所述弱接触表面将是流体凝固不完全的结果。 换言之,弱接触表面是通过粉末融合或流体凝固的不均一性获得的。 此处,为了实现粉末不完全融合,可以采用不同的解决方案。第一种解决方案可以包括在产生这些接触表面时降低激光的功率。另一种解决方案可以包括设计以下制品,其中部件220、230的接触表面非常靠近遮挡物260(但是与遮挡物相距一定距离),以便从3D打印机的准确度不足中受益。 调节(两个材料层之间或两个凝固融合点之间的)距离,以便产生在精加工步骤过程中足够坚固以进行抵抗并且足够弱以便手动折断的联接。 此距离被限定为在增材制造技术过程中获得融合或凝固的距离阈值。 在图5至图8中,制品200的两个部件220、230(所述制品一件式制造)不仅经由遮挡物260联接而且还直接联接在一起。 如上文所说明的,这两个部件220、230属于单件(主要部分210),并且它们被设计成彼此配合,以便将眼科镜片封锁在对应镜圈中。 如图7和图8所示,两个部件220、230中的每一个部件均包括主体225、235,所述主体具有半壳形状并且形成镜圈的一部分和铰链固持器的一部分。 这两个部件220、230的主体225、235在它们具有相邻边缘221、231的意义上彼此相邻,所述相邻边缘被设计成彼此接触并互锁。此处,这些相邻边缘221、231从铰链壳体213延伸到由对应镜圈限定的开口。 这些相邻边缘221、231应该匹配在一起但不能被紧固以使得能够从镜圈镜架中安装和拆卸镜片。 此匹配的目的是当镜片安装到镜圈中时,最好隐藏镜架主要部分的前面上的这两个部件220、230之间的连接线。 为此目的,如图7和图8所示,两个部件中的一个部件220包括榫头226,所述榫头从此部件的主体225突出并且覆盖另一个部件230的主体235的一部分。此处,此榫头226被设计成接合到对应地设置在所述另一个部件230的主体235中的凹槽236中。 相邻边缘中的一个相邻边缘221沿着榫头226,而另一个相邻边缘231沿着凹槽236。 本发明的目的是保护此榫头226的相邻边缘221和凹槽236的对应相邻边缘231,以确保在抛光步骤之后这些边缘之间完美接合。 为了实现此目的,榫头231的背面222和凹槽236的前面232通过第一临时连接件242彼此联接。 此处,主体225、235的侧面223、233也通过第二临时连接件243彼此联接。 第一临时连接件242和第二临时连接件243形成总的临时连接件240,所述总的临时连接件联接镜架的主要部分210的两个部件220、230并且可手动折断。 此处,所使用的临时连接件是如上所述的“可折断表面”型。 为了确保两个部件220、230的面222、223、232、233的连接以及可以折断此连接,这两个部件220、230被设计成被制造成使得: -榫头231的背面222与凹槽236的前面232之间的距离等于0.1毫米,以及 -主体225、235的侧面223、233之间的距离等于0.2毫米。 因此,在精加工步骤过程中,总的临时连接件240抵抗磨料所施加的作用。此外,一旦完成了精加工步骤,就可以用减小的力手动且容易地折断此总的临时连接件240,这避免折断主要部分的其余部分。实际上,主要部分的其余部分比此临时连接件更加坚固,这就是为什么可以说两个部件220、230通过镜圈周围的“最终(definitive)连接件”以及通过主要部分的拐角处的总的“临时连接件”240联接在一起。 本发明不限于上述实施例。 例如,可以想象其他类型的临时连接件。例如,可以在两个部件的接触表面之间使用联接这些表面并且可溶于液体的材料(当两个部件由在相同温度和压力条件下不溶于所述液体的材料制成时)。在本实例中,沿着表面的材料的不均一性(表面的材料不同于夹层的可溶材料)使得能够容易地折断临时连接件。 在另一个实例中,可以用刚性比镜腿的材料小的材料(例如用弹性材料)来打印遮挡物,使得遮挡物可以容易地从镜腿上拆下,而不会折断任何销。 在另一个实例中,可以设置成在折断临时连接件的步骤之后不丢弃遮挡物。例如,遮挡物可以用作盖子以封闭设置在镜架的一个镜腿中的凹部。
权利要求:
1.一种制造三维制品(100;200)的方法,所述方法包括:
-通过增材制造技术来生产所述制品(100;200)的步骤,所述制品(100;200)包括至少两个部件(110,160;220,230,260),所述至少两个部件具有至少部分地面向彼此的表面或者具有至少部分地面向彼此的边缘(111,161;211,221,231,261),以及
-精加工所述制品(100;200)的步骤,
其中,所述两个部件(110,160;220,230,260)与临时连接件(140;240)一起生产,所述临时连接件(140;240)联接所述两个部件,并且所述临时连接件(140;240)包括沿着所述表面或所述边缘的不均一性,并且
其中,所述方法在所述精加工步骤之后包括断开所述临时连接件(140;240)以便分开所述两个部件(110,160;220,230,260)的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述临时连接件(140;240)的折断力小于折断所述制品(100;200)的任何其他部件所需的力。
3.根据权利要求1和2之一所述的方法,其中,所述不均一性包括沿着所述表面或所述边缘的材料存在的不均一性。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述临时连接件(140)包括联接所述两个部件的至少一个可折断点或可折断销(140A,140B)。
5.根据权利要求1和2之一所述的方法,其中,所述增材制造技术包括粉末融合操作或流体凝固操作,并且其中,所述不均一性包括沿着所述表面的粉末融合或流体凝固的不均一性。
6.根据权利要求1和2之一所述的方法,其中,所述不均一性包括沿着所述表面或所述边缘的材料的不均一性。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,所述临时连接件由可溶于液体的材料制成,并且其中,所述两个部件由不溶于所述液体的材料制成。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其中,所述两个部件中的一个部件是可与另一个部件(110)完全分开的遮挡物(160)。
9.根据权利要求8所述的方法,其中,所述遮挡物位于凹入所述另一个部件的外表面中的凹槽中,并且其中,所述遮挡物从所述外表面突出。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其中,所述两个部件(220,230)还通过最终连接件彼此连接,使得这两个部件(220,230)即使当所述临时连接件(240)断开连接时也形成单件。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中:
-每个部件(220,230)包括主体(225,235),所述主体与另一个部件的主体相邻,
-所述两个部件中的一个部件(220)还包括榫头(226),所述榫头覆盖另一个部件(230)的主体(235)的一部分,并且
-所述临时连接件(240)位于所述榫头(226)与所述另一个部件(230)的主体(235)之间。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述两个部件中的至少一个部件(110)限定用于电子装置(150)的壳体(115)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述两个部件(110;220,230)中的至少一个部件形成眼镜架。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述精加工步骤包括对所述制品(100;200)进行机械抛光,例如对所述制品(100;200)进行摩擦精加工。
15.一种通过增材制造技术生产的三维制品(100;200),所述三维制品包括:
-至少两个部件(110,160;220,230,260),所述至少两个部件具有至少部分地面向彼此的表面或者具有至少部分地面向彼此的边缘(111,161;221,231,261),以及
-临时连接件(140;240),所述临时连接件联接所述两个部件(110,160;220,230,260)并且包括沿所述表面或所述边缘的不均一性,
其中,所述两个部件(110,160;220,230,260)和所述临时连接件(140;240)被设计成使得所述临时连接件(140;240)在所述制品(100;200)的精加工步骤过程中保护所述两个部件中的至少一个部件或所述边缘中的一个边缘。
16.根据权利要求15所述的三维制品(100;200),其中,所述至少两个部件中的一个部件(110)形成眼镜腿的具有凹部(115)的部分,所述至少两个部件中的另一个部件(160)临时安装在所述凹部(115)中。
公开号:CN110545985
申请号:CN201880027355.6A
发明人:L·茹阿尔 L·博卢恩
拥有者:依视路国际公司
申请日:2018-05-09
公开日:2019-12-06
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