JP2022020586A - コンポーネントの付加的製造装置及び方法 - Google Patents

コンポーネントの付加的製造装置及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】表面品質の向上及び／又は特性の改善されたコンポーネントを迅速に製造することができるコンポーネントの付加的製造装置及び方法を提供する。【解決手段】本装置は、押出ノズル３を有する付加的製造ヘッドと、押出ノズルの周囲に配置された又は押出ノズル内に一体化された、プラズマ９を生成するためのプラズマ源１０と、を備える。さらに、本方法では、付加的製造ヘッドの押出ノズルの周囲に配置された又は押出ノズルに一体化されたプラズマ源を用いてプラズマを生成する。さらに材料を溶融し、押出ノズルから押し出し、層状に堆積させる。加えて、プラズマによる処理は、材料を層状に堆積させる表面を堆積前にプラズマで処理すること、および／または材料を堆積前、堆積中、および／または堆積後にプラズマで処理することで行われる。【選択図】図１

Description

本発明は、コンポーネントの付加的製造装置に関する。本装置は、押出ノズルを有する付加的製造ヘッドと、押出ノズルの周囲に配置された又は押出ノズル内に一体化された、プラズマを生成するためのプラズマ源と、を備える。
加えて、本発明は、コンポーネントの付加的製造方法に関する。本方法では、付加的製造ヘッドの押出ノズルの周囲に配置された又は押出ノズルに一体化されたプラズマ源を用いてプラズマを生成する。さらに、材料を溶融し、押出ノズルから押し出して、層状に堆積させる。加えて、プラズマによる処理は、材料が層状に堆積される表面を堆積前にプラズマで処理すること、および／または材料を堆積前、堆積中、および／または堆積後にプラズマで処理することで行われる。
現時点の先行技術には、様々な付加的製造方法（熱溶解積層法、レーザー焼結、ステレオリソグラフィー、バインダージェッティングなど）がある。これらを用いて様々な材料（例えばポリマー、セラミック、金属）から複雑な三次元物体を製造することができる。
このプロセスにおいて、コンポーネントは、コンピュータ制御により個々の層から構成される。これらの技術は、高い成形自由度を有し、少量生産で低コストであるという点で、実質的な利点を有する。これに対して、製造時間が長いことや印刷されたコンポーネントの表面品質が低い（例えば、粗さが大きい）ことが多いのが、一般的に不利な点である。得られるコンポーネントの表面もまた、一般的に、まだ所望の特性を有していないことが多い。
現在、最も広く用いられている付加的製造方法は、いわゆる熱溶解積層法（FDM）である。この方法では、熱可塑性ポリマー（例えば、PLA、ABS、PC、PET、PP、PEEK、PAなど）を熱で融解し、押出ノズルから押し出した後、コンピュータ制御で空間分解能を持って成膜する。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、表面品質の向上及び／又は特性の改善されたコンポーネントを迅速に製造することができるコンポーネントの付加的製造装置及び方法を提供することである。
この目的は、コンポーネントの付加的製造装置に関する請求項１に記載の特徴と、コンポーネントの付加的製造方法に関する請求項６に記載の特徴とによって達成される。従属クレームでは、有利な更なる展開を示している。
本発明によれば、コンポーネントの付加的製造装置が提供される。この装置は、押出ノズルを有する付加的製造ヘッドと、押出ノズルの周囲に配置された又は押出ノズル内に一体化された、プラズマを生成するためのプラズマ源と、を備える。
生成されたプラズマによって、様々なプロセスを引き起こすことができる。これらのプロセスは、３Ｄ印刷プロセス（すなわち、付加的製造）自体にとって利点を有するもの（例えば、押出ノズルを用いて材料を堆積させる表面を洗浄すること）、製造されたコンポーネントに新たな機能を付与するもの、又は製造されたコンポーネントの特性、特に製造されたコンポーネントの表面の特性を改善するものである。これにより、コンポーネントの表面の表面品質を向上させることもできる。
付加的製造プロセスにおいて、堆積される又は堆積された材料に対する様々な改質は、プラズマ源によって生成されたプラズマを用いて行うことができる。その改質によって、製造されたコンポーネントの特性又はその表面の特性を改善することができる。
例えば、（有機などの）汚染された表面を洗浄することが可能である。また、生成されたプラズマを用いて、表面を酸化、還元、および／又は粗化することも可能である。さらに、ポリマー表面の場合には、プラズマによる架橋も可能である。また、プラズマにより、表面エネルギーや接着挙動に大きな影響を与える官能基を表面に生成することも可能である（染料や塗料、接着剤における接着性の向上）。
さらに、異なる機能性（例えば、疎水性、親水性、非粘着性、移動障壁層など）を有する表面上に、追加の層形成前駆体を用いて、いわゆるプラズマ化学気相成長法（PECVD）で、（薄）膜を生成することができる。
プラズマ源は、押出ノズルの周囲に配置されるか、又は押出ノズル内に一体化されるので、コンポーネントの付加的製造の際に、プラズマによる材料又は表面の改質を直接的に行うことができ、付加的に製造されたコンポーネントに対しての、その場における（表面）改質を行うことができる。
この方法では、堆積前、堆積中、および／又は堆積後に、材料をプラズマで処理することができる。プラズマ処理が付加的製造の際に直接的に行われるので、製造されたコンポーネントを別工程の異なる装置によって時間をかけて後処理をする必要がない。この方法では、プラズマ処理を行っているにもかかわらず、付加的に製造されたコンポーネントを比較的短時間で生産することができる。
このようにして、本発明に係る装置によって、表面品質及び／又は特性が改善されたコンポーネントを比較的迅速に製造することができる、コンポーネントの付加的製造装置が提供される。
提案されたプラズマ源では、洗浄、機能化およびコーティング操作を行うことができる。機能性コーティングの成膜のためには、様々な層形成前駆体（例えば、ヘキサメチルジシロキサン、テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタフルオロシクロブタン、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、グリシジルメタクリレート、オキサゾリン、無水マレイン酸、及びこれらの混合物）をプロセスガスに直接供給、又は別のラインを介してコーティング領域に供給してもよい。構造を維持したまま前駆体を堆積させるために、異なるパルス電源供給（ｋＨｚからＭＨｚの範囲、異なるデューティサイクル）でプラズマ源を動作させることも可能である。
本発明に係る装置の好ましい実施形態は、プラズマ源がプロセスガス供給源と高電圧電極とを含むことを特徴とする。したがって、プロセスガス供給源から供給されるプロセスガスが、高電圧電極によって生成される電界によってイオン化されることにより、プラズマの生成が装置内で簡単に行われる。
プラズマ源は、好ましくは、誘電的に妨げられた放電、コロナ放電、アーク放電、マイクロ波によって励起された放電、無線周波数によって励起された放電、およびこれらの組み合わせからなる群から好適に選択されるガス放電によって、プラズマを生成するのに適したものとすることができる。
さらに好ましい実施形態によれば、プラズマ源は、押出ノズルの周囲に配置される。そして、プラズマ源は、プラズマ源の（外側の）表面上に配置されるとともにプラズマ生成領域としてプロセスガス供給部に接続された凹部を備える。凹部および高電圧電極は、押出ノズルの周囲に互いに同心円状に配置される。
この配置では、まずプロセスガスがプロセスガス供給部を介して凹部に導かれ、その後、高電圧電極により凹部でプラズマが生成される。凹部で生成されたプラズマは、続いて、材料が層状に堆積された表面又は材料自体と接触することができる。したがって、押出ノズルの周囲のプラズマ源の表面上に、そして高電圧電極と同心円状に凹部を配置することによって、押出ノズルによって堆積された材料又は材料が堆積される表面の近傍でプラズマを生成し、次いで、プラズマを押出ノズルによって堆積された材料又は材料が堆積される表面に難なく接触させ得ることを、簡単に実現できる。さらに、この配置によって、プラズマが押出ノズルの周囲の領域に均一に分散され、（押出ノズルの移動方向とは無関係に）新たに堆積された材料を非常に迅速にプラズマと接触させることができる。
この配置で特に有利な点は、凹部が、押出ノズルによって材料が堆積される又は堆積されていた領域に接することができる点にある。したがって、押出ノズルによって新たに堆積された材料および／又は材料が堆積される表面へのプラズマの供給が簡単な方法で実現でき、堆積された材料又はその表面および／又は材料が堆積される表面における問題のない改質がプラズマによって可能になる。
プロセスガス供給部に接続された凹部は、プラズマ源の外面内に設けられた凹部とすることができる。凹部が配置されたプラズマ源の（外側の）表面は、堆積される材料が押出ノズルから出る押出ノズルの開口部と同じ方向を向くことができる。
プロセスガス供給部に接続された凹部は、押出ノズルの周囲に環状に配置されることが好ましい。プロセスガス供給部に接続された凹部は、押出ノズルが中心になるように、押出ノズルの周囲に環状に配置されることが好ましい。
プラズマ源は、押出ノズルと接触してもよい。プラズマ源は、押出ノズルの周囲に円筒状に配置されてもよく、好ましくは、押出ノズルの周囲に円筒状に当接してもよい。
本発明の意味におけるプラズマ生成領域とは、（例えば、プロセスガスおよび高電圧電極によって）プラズマが生成される又は生成され得る領域として理解することができる。
さらに好ましい実施形態は、プラズマ源が押出ノズル内に一体化されており、プロセスガス供給が溶融した材料を押し出すための押出ノズルの流路に接続されており、高電圧電極が押出ノズルの流路のプラズマ生成領域の周囲に配置されており、プロセスガス供給と押出ノズルの流路との接続部がプラズマ生成領域内および／又は材料の押し出し方向における、プラズマ生成領域の前に配置されることを特徴とする。
この配置では、まず、プロセスガスがプロセスガス供給部を介して押出ノズル内に存在する材料に供給され、その後、高電圧電極によって押出ノズル内でプラズマが生成され得る。したがって、プラズマは、押出ノズル内においてまだ堆積されていない材料と接触することができる。さらに、プラズマは、材料と共に押出ノズルから排出され、次いで、既に堆積された材料と接触することもできる。
このように、プラズマによる材料の改質は、簡単な方法で行うことができる。したがって、この特別な実施形態によって、プラズマを材料の直接近傍で生成し、これによりプラズマを押出ノズルによって堆積される若しくは堆積された材料又は材料が堆積される表面と難なく接触させ得ることを、簡単に実現することができる。さらに、この配置によって、プラズマが押出ノズルの周囲の領域に均一に分散され、（押出ノズルの移動方向とは無関係に）新たに堆積された材料を非常に迅速にプラズマと接触させることができる。
本発明による装置のさらに好ましい実施形態は、プラズマ源が前駆体ガス供給部を備え、好ましくは、前駆体ガス供給部がプラズマ源の（外側の）表面に配置され、押出ノズルの周囲に配置される凹部に接続されることを特徴とする。凹部が配置されたプラズマ源の（外側の）表面は、堆積される材料が押出ノズルから出る押出ノズルの開口部と同じ方向を向くことができる。
前駆体ガス供給部に接続される凹部は、押出ノズルの周囲に環状に配置されることが好ましい。前駆体ガス供給部に接続される凹部は、押出ノズルが中心になるように、押出ノズルの周囲に環状に配置されることが好ましい。
前駆体ガス供給部に接続される凹部は、プロセスガス供給部に接続される凹部でないことが好ましい。あるいは、一方で、前駆体ガス供給部に接続される凹部は、プロセスガス供給部に接続される凹部としてもよい。
前駆体ガス供給部に接続される凹部は、プロセスガス供給部に接続される凹部と同じプラズマ源の（外側の）表面上に配置されることが好ましい。前駆体ガス供給部に接続される凹部は、プロセスガス供給部に接続される凹部よりも押出ノズルからの距離が小さいことが好ましい。前駆体ガス供給部に接続される凹部及び／又はプロセスガス供給部に接続される凹部は、押出ノズルの周囲に環状に配置されることが好ましい。前駆体ガス供給部に接続される凹部及び／又はプロセスガス供給部に接続される凹部は、押出ノズルが中心になるように、押出ノズルの周囲に環状に配置されることが好ましい。
本発明に係る装置の特に好ましい実施形態は、プラズマ源が、押出ノズルの周囲に配置される。そして、プラズマ源が、プラズマ源の（外側の）表面に配置されるとともにプラズマ生成領域としてのプロセスガス供給部に接続された第１の凹部を備え、第１の凹部および高電圧電極が、押出ノズルの周囲に互いに同心円状に配置されており、プラズマ源が前駆体ガス供給部を備え、前駆体ガス供給部が、プラズマ源の（外側）表面上に配置されるとともに押出ノズルの周囲に配置された第２の凹部に接続されていることを特徴とする。
第１の凹部及び第２の凹部が配置されるプラズマ源の（外側の）表面は、堆積される材料が押出ノズルから出る押出ノズルの開口部と同じ方向を向くことができる。第２の凹部は、第１の凹部よりも押出ノズルからの距離が小さいことが好ましい。第１の凹部及び／又は第２の凹部は、押出ノズルの周囲に環状に配置されることが好ましい。第１の凹部及び／又は第２の凹部は、押出ノズルが中心になるように、押出ノズルの周囲に環状に配置されることが好ましい。
本装置は、コンポーネントを製造する材料を溶融するための加熱ブロックを備えることが好ましい。
さらに、本発明に係る装置は、接地電極および／又は高電圧発生器を備えることができる。接地電極は、押出ノズルの周囲及び／又は高電圧電極に対して同心円状に配置されることが好ましい。
高電圧電極および／又は接地電極は、電気的に絶縁されていることが好ましい。
高電圧電極および接地電極は、１ｋＶ（又は１ｋＨｚ）以上の電位差を有する電界を発生させることができるものが好適である。
高電圧電極および／又は接地電極は、円形電極又は複数の円形電極であることが好ましい。
本発明に係る装置は、３Ｄプリンタ、好ましくはＦＤＭ３Ｄプリンタとすることができる。
プラズマ源および／又は押出ノズルは、好ましくは、温度安定性および非導電性の材料、特に好ましくはセラミック材料又はガラスからなる基体から構成される。
本発明によれば、コンポーネントの付加的製造方法も提供される。
本方法は、
ａ）付加的製造ヘッドの押出ノズルの周りに配置された、又は押出ノズルに一体化されたプラズマ源を用いてプラズマを生成するステップと、
ｂ）材料を溶融し、押出ノズルをから押し出して、層状に堆積させるステップと、
ｃ）プラズマを用いた処理を行うステップと、を備え、
ステップｃ）において、ステップｂ）で材料が層状に堆積させる表面を、ステップｂ）での堆積前にプラズマで処理し、
および／又は
ステップｂ）での堆積前、堆積中、及び／又は堆積後に材料をプラズマで処理する。
ステップａ）では、プラズマ源を用いてプラズマを生成する。プラズマ源は、付加的製造ヘッドの押出ノズルの周囲に配置されるか、又は押出ノズル内に一体化される。
ステップｂ）では、所望のコンポーネントが製造される材料が最初に溶融され、次いで押出ノズルから押し出され、最終的に層状に堆積される。ステップｂ）は、ステップａ）の前、間、および／又は後に実行することができる。材料の溶融は、例えば、加熱ブロックを用いて行うことができる。
ステップｃ）では、プラズマによる処理が行われる。プラズマ処理における第１の変形例では、ステップｂ）での材料が層状に堆積される表面を、ステップｂ）での堆積前にプラズマで処理する。ここでの堆積前には、例えば、表面を洗浄することができる。これにより、製造されたコンポーネントの表面の汚染物質を低減又は回避することができ、それによって、コンポーネントの表面品質および／又は（表面）特性が改善される。
プラズマ処理の第２の変形例では、ステップｂ）における堆積前、堆積中及び／又は堆積後に材料をプラズマ処理する。これにより、材料又はその表面を（例えば、酸化、還元、洗浄、粗化および／又は架橋によって）改質することができ、それによって、表面品質および／又はコンポーネントの（表面）特性を改善することができる。
プラズマ処理の第３の変形例では、ステップｂ）での材料が層状に堆積される表面を、ステップｂ）での堆積前にプラズマで処理し、ステップｂ）での堆積前、堆積中、および／又は堆積後に材料をプラズマで処理する。
本発明に係る方法の好ましい変形例は、ステップａ）において、好ましくは誘電的に妨げられた放電、コロナ放電、アーク放電、マイクロ波によって励起された放電、無線周波数によって励起された放電、およびこれらの組み合わせからなる群から選択されるガス放電によって、プラズマが生成されることを特徴とする。
さらに好ましい変形例によれば、プラズマ源は、プロセスガス供給部と高電圧電極とを有し、プロセスガス供給部から供給されたプロセスガスは、高電圧電極によって生成される電界によってイオン化されることで、ステップａ）でプラズマが生成される。このようにして、装置内でのプラズマの生成を特に簡単に行うことができる。
本発明に係る方法のさらに好ましい変形例は、以下の点を特徴とする。
プラズマ源が押出ノズルの周囲に配置されており、まずプロセスガスがプロセスガス供給部を介してプラズマ源のプラズマ生成領域に導かれ、その中でプラズマが生成され、次いで、プラズマが、ステップｂ）で材料が層状に堆積される表面および／又は材料と接触し、プラズマ生成領域は、好ましくは、プラズマ源の（外側の）表面上および押出ノズルの周囲に配置された凹部である、
又は、
プラズマ源は、押出ノズル内に一体化されており、まずプロセスガスがプロセスガス供給部を介して押出ノズル内に存在する材料に供給され、次いで、プラズマが押出ノズル内で生成され、プラズマが好ましくは、
・押出ノズル内に存在する材料と接触する、
および／又は、
・排出ノズルの出口を通って排出され、既に堆積した材料と接触する。
さらに好ましい変形例によれば、プロセスガスは、以下からなる群から選択される。
アルゴン、ヘリウム、酸素、窒素、水素、二酸化炭素、空気、水蒸気、およびこれらの混合物；
ヘキサメチルジシロキサン、テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタフルオロシクロブタン、およびこれらの混合物を含む群から選択される１種以上の物質と、アルゴンと、の混合物；
アルゴン、水素、および金属塩エアロゾルの混合物であり、金属塩は好ましくは塩化金、塩化銀、塩化銅、およびこれらの混合物からなる群から選択されるもの；
および、
これらの混合物。
異なるプロセスガスを使用することによって異なる効果、特に、材料又は製造されたコンポーネント又はその表面の異なる改質を実現することができる。材料が堆積される表面の有機汚染物質（例えば、接着性残基、接着促進剤、ポリマー残基）の洗浄は、酸素を含有するプロセスガス（例えば酸素を含むアルゴン）を使用することで、例えば、プラズマ中に存在する活性酸素種が酸化プロセスによってそれらを除去することで実現できる。
また、表面エネルギーや接着挙動に大きな影響を与える反応性プロセスガスを用いて、表面に官能基を生成させることも可能である（染料や、塗料、接着剤における接着性の向上）。例えば、アルゴン及び酸素又は窒素／空気を使用することによって、個々の堆積層（例えばポリマー層）の互いの接着性、ひいては製造されたコンポーネント全体の（z方向における）機械的安定性をさらに改善することができる。
（印刷プロセス中および／又は印刷プロセス後における）疎水性層の堆積は、ヘキサメチルジシロキサン、テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタフルオロシクロブタン、およびこれらの混合物からなる群から選択される１種以上の物質と、アルゴンと、の混合物を使用することによって行うことができる。
さらに、アルゴン、水素、および金属塩エアロゾル（例えば、塩化金、塩化銀、塩化銅）の混合物を使用して、（印刷プロセス中および／又は後に）金属層を生成することができる。
本発明に係る方法のさらに好ましい変形例は、（ステップｂ）で溶融される）材料が、ポリマー、セラミック材料、金属、ならびに混合物およびこれらの組み合わせ、からなる群から選択されることを特徴とする。
ポリマーは、例えば、ポリラクチド（PLA）、アクリロニトリルブタジエンスチレンコポリマー（ABS）、ポリカーボネート（PC）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリプロピレン（PP）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリアミド（PA）、およびこれらの混合物からなる群から好適に選択される熱可塑性ポリマーとすることができる。
本発明に係る方法のさらに好ましい変形例によれば、材料又は堆積材料の少なくとも１つの表面がプラズマ処理によって改質され、改質は、堆積材料の少なくとも１つの表面上における官能基の生成、材料の少なくとも部分的な架橋、材料の少なくとも部分的な酸化、材料の少なくとも部分的な還元、堆積材料の表面の少なくとも部分的な粗化、堆積材料の表面の少なくとも部分的な洗浄、およびこれらの組み合わせ、からなる群から選択されることが好ましい。異なる改質は、例えば、適切なプロセスガスを使用することによって実施できる。ポリマー材料を使用する場合の架橋は、例えば、ガス放電からの短波長ＵＶ放射によって行うことができる。
本発明に係る方法のさらに好ましい変形例は、少なくとも１つの前駆体ガスがプロセスガスおよび／又は生成されたプラズマに供給され、それによって前駆体ガスの少なくとも１つの層が、ステップｂ）で溶融した材料が層状に堆積される表面および／又は堆積された材料の少なくとも１つの表面に堆積され、その堆積が好ましくはプラズマ化学気相成長法によって行われることを特徴とする。
前駆体ガスの使用によって、製造されたコンポーネントの表面に特定の層、例えば接着促進層を堆積させることができる。
少なくとも１つの前駆体ガスは、好ましくは、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、グリシジルメタクリレート、オキサゾリン、無水マレイン酸、およびこれらの混合物からなる群から選択される前駆体を含む。これらの前駆体は接着促進層の堆積に非常に適している。
少なくとも１つの層は、好ましくは、接着促進剤層、分散層、移動障壁層、疎水性層、親水性層、ならびにこれらの混合物および組み合わせからなる群から選択される。
分散層（ポリマーマトリックスに埋め込まれた異なる粒子）を堆積させることで、例えば、自己修復層、可逆的接着、摩擦活性微粒子（hBN、PTFE）、ポリマー表面の熱後処理のための赤外線を吸収する粒子といった、異なる機能を実現することができる。
本発明に係る方法のさらに好ましい変形例によれば、本方法は本発明に係る装置を用いて実施される。
異なるプロセス管理及びプロセスガスによって例えば、以下の処理効果を得られる。
１. 印刷プロセスの前に、酸素を含むプラズマ（プロセスガスとして酸素を含むアルゴンなど）を用いて、有機汚染物質（接着剤残基、接着促進剤、ポリマー残基）からプレスベッドを洗浄すること。
２. 印刷プロセス前に、プレスベッド上に接着促進層を生成すること（例えば、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、グリシジルメタクリレート、オキサゾリン、無水マレイン酸などの接着促進前駆体と、アルゴンと、の混合物）。
３. マルチパートコンポーネントの印刷において互いに弱く接着している異なるポリマー間に接着促進剤層を生成すること（例えば、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、グリシジルメタクリレート、オキサゾリン、無水マレイン酸などの接着促進前駆体と、アルゴンと、の混合物）。
４. ＰＥＣＶＤプロセスにおいて、完全に印刷されたコンポーネント上に、後続の接着、塗装、又はカラー印刷プロセスのための接着促進層を生成すること（例えば、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、グリシジルメタクリレート、オキサゾリン、無水マレイン酸などの接着促進前駆体と、アルゴンと、の混合物）。
５. 続いて印刷されたポリマーの接着力を向上させるために、金属又はセラミック表面へ接着促進層を形成すること。
６. ポリマーの３Ｄプリント時のプラズマ処理（プロセスガス：アルゴン及び酸素又は窒素／空気）により、ポリマー層の接着性を向上させることで、３ＤプリントコンポーネントのＺ方向の機械的安定性を向上させること。
７. ３Ｄ印刷プロセス中および完了後に疎水性層を堆積すること（プロセスガス：アルゴンと、ヘキサメチルジシロキサン、テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタフルオロシクロブタンなど）。
８. ３Ｄ印刷プロセスの間及び完了後に金属層を堆積すること（プロセスガス：水素を含むアルゴン及び金属塩エアロゾル（例えば塩化金、塩化銀、又は塩化銅など））。
９. 異なる機能を実現するための分散層（ポリマーマトリックスに埋め込まれた異なる粒子）を堆積すること：自己修復層、可逆接着、摩擦活性微粒子（hBN、PTFE）、ポリマー表面の熱後処理のための赤外線を吸収する粒子。
本発明について、以下の図および実施例を参照して詳細に説明する。本発明は、具体的に示されるパラメータに限定されない。
本実施形態に係る付加的製造装置を示す断面図である。 本実施形態に係る付加的製造装置を示す断面図である。
コンポーネントの付加的製造を行うための本発明に係る装置の例示的な実施形態の断面図を図１に示す。本装置は、押出ノズル３を有する付加的製造ヘッドと、押出ノズル３の周囲に配置されプラズマ９を生成するためのプラズマ源１０と、を備える。
本装置は、さらに、材料１を溶融するための加熱ブロック２と、プロセスガス供給部１１と、高電圧電極６と、接地電極４と、高電圧発生部５とを備える。高電圧電極６および接地電極４は、円形電極であり、その間に高電圧の交流電界（電位差＞１ｋＶ、＞１ｋＨｚ）が発生する。
プラズマ源１０は、プラズマ源１０の外表面に配置されており、プラズマ生成領域としてプロセスガス供給部１１に接続された第１の凹部を有し、第１の凹部と高電圧電極６とは、押出ノズル３の周囲に互いに同心円状に配置される。第１の凹部が配置されたプラズマ源１０の外表面は、堆積される材料１が押出ノズルから出る押出ノズル３の開口部と同じ方向を向いている。プラズマ源１０は、前駆体ガス供給部１２をさらに備え、前駆体ガス供給部１２は、押出ノズル３の周りに配置された第２の凹部に接続される。
第２の凹部は、第１の凹部と同じようにプラズマ源１０の外表面に配置される。第１の凹部と第２の凹部とは、互いに同心円状に配置される。加えて、第２の凹部は、第１の凹部よりも押出ノズルからの距離が小さい。第１の凹部及び第２の凹部は、押出ノズルが中心になるように、押出ノズルの周囲に環状に配置される。
図１において、本発明に係る方法の例示的な変形例をさらに示す。ここで、材料１、例えばポリマーフィラメントは、加熱ブロック２を用いて溶融され、押出ノズル３を介して押し出され、プレスベッド８上に層状に堆積される。プロセスガスは、プロセスガス供給部１１を介してプラズマ生成領域又は第１の凹部に導かれる。そこで、プロセスガスは、高電圧電極６による電界やガス放電によりイオン化され、プラズマ９が生成される。
プラズマ９は、凹部から排出され、既に堆積された材料７と接触し、堆積された材料７又はその表面がプラズマによって改質され得る。前駆体ガス供給部１２を介してさらに前駆体ガスを供給することができ、前駆体ガスは第２の凹部に導かれ、そこから排出され、プラズマおよび既に堆積された材料７と接触することができる。この方法では、使用する前駆体ガスに応じて、堆積された材料７又はその表面上における特別なコーティングを得ることができる。
コンポーネントの付加的製造を行うための本発明に係る装置のさらなる例示的な実施形態の断面図を図２に示す。本装置も同様に、押出ノズル３を有する付加的製造ヘッドを備える。一方、図１に示された実施形態とは異なり、ここではプラズマを生成するためのプラズマ源は、押出ノズル３に一体化される。
本装置は、材料１を溶融するための加熱ブロック２と、プロセスガス供給部１１と、高電圧電極６と、接地電極４と、高電圧発生部５とを備える。高電圧電極６および接地電極４は、円形電極であり、その間に高電圧の交流電界（電位差＞１ｋＶ、＞１ｋＨｚ）が発生する。
プロセスガス供給部１１は、溶融した材料１を押し出すための押出ノズル３の流路に接続されている。この流路は、周囲に高電圧電極６が配置されたプラズマ生成領域を有する。ここで、プロセスガス供給部１１と押出ノズル３の流路との接続部は、（材料の押し出し方向における）プラズマ生成領域の直前に位置する。
図２には、本発明に係る方法の例示的な変形例も示されている。図１で説明した変形例と同様に、材料１、例えばポリマーフィラメントは、加熱ブロック２を用いて溶融され、押出ノズル３を介して押し出され、プレスベッド８上に層状に堆積される。
しかしながら、図１の変形例とは異なり、プロセスガス供給部１１を介して供給されたプロセスガスは、ここでは、押出ノズル３の流路に導かれ、そこに存在するプラズマ生成領域に移動する。
そこで、高電圧電極６による電界やガス放電によりプロセスガスがイオン化され、プラズマ９が生成される。その後、未だ堆積されていない材料１と直接接触する。プラズマ９は、さらに、押出ノズルの出口から排出され、そこで既に堆積された材料７とも接触する。このようにして、プラズマによって、堆積された材料７又はその表面を改質することができる。

Claims (16)

  1. 押出ノズル(３)を有する付加的製造ヘッドと、
    前記押出ノズル(３)の周囲に配置された又は前記押出ノズル(３)内に一体化された、プラズマ(９)を生成するためのプラズマ源(１０)と、を備える、
    コンポーネントの付加的製造装置。
  2. 前記プラズマ源(１０)は、プロセスガス供給部(１１)と高電圧電極(６)とを備えることを特徴とする、
    請求項１に記載の装置。
  3. 前記プラズマ源(１０)は、前記押出ノズル(３)の周囲に配置されており、前記プラズマ源(１０)の表面に配置されるとともにプラズマ生成領域として前記プロセスガス供給部(１１)に接続された凹部を備え、
    前記凹部と前記高電圧電極(６)は、前記押出ノズル(３)の周囲に互いに同心円状に配置されることを特徴とする、
    請求項２に記載の装置。
  4. 前記プラズマ源は、前記押出ノズル(３)内に一体化されており、
    前記プロセスガス供給部(１１)は、溶融した材料を押し出すための前記押出ノズル(３)の流路に接続されており、
    前記高電圧電極(６)は、前記押出ノズル(３)の流路におけるプラズマ生成領域の周囲に配置されており、
    前記プロセスガス供給部(１１)と前記押出ノズル(３)の流路との接続部は、前記プラズマ生成領域内及び／又は前記材料の押し出し方向における、前記プラズマ生成領域の前に配置されることを特徴とする、
    請求項２に記載の装置。
  5. 前記プラズマ源(１０)は、前駆体ガス供給部(１２)を備え、
    前記前駆体ガス供給部(１２)は、好ましくは、前記プラズマ源(１０)の表面に配置されるとともに前記押出ノズル(３)の周囲に配置された凹部に接続されることを特徴とする、
    請求項１～４のいずれか一項に記載の装置。
  6. ａ）付加的製造ヘッドの押出ノズル(３)の周囲に配置された、又は前記押出ノズル(３)に一体化されたプラズマ源(１０)を用いてプラズマ(９)を生成するステップと、
    ｂ）材料を溶融し、前記押出ノズル(３)を介して押し出し、層状に堆積させるステップと、
    ｃ）前記プラズマ(９)による処理を行うステップと、を備え、
    前記ステップｃ）において、
    前記ステップｂ）で前記材料を層状に堆積させる表面を、前記ステップｂ）の堆積前に前記プラズマ(９)で処理し、
    および／又は、
    前記ステップｂ）の堆積前、堆積中、および／又は堆積後に、前記材料をプラズマ(９)で処理する、
    コンポーネントの付加的製造方法。
  7. 前記ステップａ）において、前記プラズマ(９)が、好ましくは、誘電的に妨げられた放電、コロナ放電、アーク放電、マイクロ波によって励起された放電、無線周波数によって励起された放電、およびこれらの組み合わせからなる群から選択されるガス放電によって生成されることを特徴とする、
    請求項６に記載の方法。
  8. 前記プラズマ源(１０)が、プロセスガス供給部(１１)と高電圧電極(６)とを有し、
    前記プロセスガス供給部(１１)によって供給されるプロセスガスが、前記高電圧電極(６)によって生成される電界によってイオン化され、前記ステップa)における前記プラズマ(９)が生成されることを特徴とする、
    請求項６又は７に記載の方法。
  9. 前記プラズマ源(１０)が、前記押出ノズル(３)の周囲に配置されており、
    まずプロセスガスが、前記プロセスガス供給部(１１)を介して、前記プラズマ源(１０)のプラズマ生成領域に導かれ、その中で前記プラズマ(９)が生成され、
    次いで、前記プラズマ(９)が、前記ステップｂ）で前記材料が層状に堆積される表面および／又は材料と接触し、
    前記プラズマ生成領域は、好ましくは、前記プラズマ源(１０)の（外側の）表面上および前記押出ノズル(３)の周囲に配置される凹部である、
    又は、
    プラズマ源(１０)は、押出ノズル(３)内に一体化されており、
    まずプロセスガスが、プロセスガス供給部(１１)を介して押出ノズル(３)内に存在する材料に供給され、次いでプラズマ(９)が押出ノズル(３)内で生成されることを特徴とする、
    請求項８に記載の方法。
  10. 前記プロセスガスが、
    アルゴン、ヘリウム、酸素、窒素、水素、二酸化炭素、空気、水蒸気、およびこれらの混合物、
    ヘキサメチルジシロキサン、テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタフルオロシクロブタン、およびこれらの混合物からなる群より選択される１種以上の物質と、アルゴンと、の混合物、
    アルゴン、水素、および金属塩エアロゾルの混合物であり、金属塩が好ましくは塩化金、塩化銀、塩化銅、およびこれらの混合物からなる群から選択されるもの、
    およびこれらの混合物、
    からなる群から選択されることを特徴とする、
    請求項６～９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記材料が、ポリマー、セラミック材料、金属、ならびに混合物およびこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする、
    請求項６～１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記材料又は堆積された前記材料の少なくとも一つの表面は、前記プラズマ(９)による処理によって改質され、
    前記改質は、好ましくは、堆積された前記材料の少なくとも一つの表面上の官能基の生成、前記材料の少なくとも部分的な架橋、前記材料の少なくとも部分的な酸化、前記材料の少なくとも部分的な還元、堆積された前記材料の表面の少なくとも部分的な粗化、堆積された前記材料の表面の少なくとも部分的な洗浄、およびこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする、
    請求項６～１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 少なくとも１つの前駆体ガスが前記プロセスガスおよび／又は生成された前記プラズマに供給され、
    それによって前記前駆体ガスの少なくとも１つの層が、前記ステップｂ）で溶融した前記材料が層状に堆積される表面上および／又は堆積された前記材料の少なくとも一つの表面上に堆積され、
    前記堆積が、好ましくは、プラズマ化学気相成長法によって行われることを特徴とする、
    請求項６～１２のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記少なくとも１つの前駆体ガスが、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、グリシジルメタクリレート、オキサゾリン、無水マレイン酸、およびこれらの混合物からなる群から選択される前駆体を含むことを特徴とする、
    請求項１３に記載の方法。
  15. 前記少なくとも１つの層が、接着促進剤層、分散層、移動障壁層、疎水性層、親水性層、ならびに混合物およびこれらの組合せからなる群より選択されることを特徴とする、
    請求項１３又は１４に記載の方法。
  16. 請求項６～１５のいずれか一項に記載の方法であって、請求項１～５のいずれか一項に記載の装置を用いて実施されることを特徴とする、方法。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4321325A1 (en) * 2022-08-11 2024-02-14 Terraplasma GmbH Additive manufacturing apparatus, system, method, and use
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6194036B1 (en) * 1997-10-20 2001-02-27 The Regents Of The University Of California Deposition of coatings using an atmospheric pressure plasma jet
DE19953667B4 (de) * 1999-11-08 2009-06-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Schicht mit selektiv funktionalisierter Oberfläche, Verfahren zur Herstellung sowie deren Verwendung
WO2015126431A1 (en) * 2014-02-24 2015-08-27 Empire Technology Development Llc Increased interlayer adhesions of three-dimensional printed articles
US20160271874A1 (en) 2015-03-20 2016-09-22 EP Technologies LLC 3d printers having plasma applicators and methods of using same
DE102015116925B4 (de) 2015-10-06 2024-05-29 Vereinigung zur Förderung des Instituts für Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an der Rhein.-Westf. Technischen Hochschule Aachen e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen mit additiven und subtraktiven Fertigungsverfahren
DE102016223244A1 (de) 2016-11-24 2018-05-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum generativen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts und dreidimensionales Objekt
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DE102017210066A1 (de) * 2017-06-14 2018-12-20 Tesa Se Verfahren zur simultanen Plasmarandverkapselung von mindestens zwei Klebebandseiten

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