Uso en un procedimiento de conformación con aporte de energía no focalizada y cuerpo moldeado producido a partir de polvo copolímero.

Procedimiento ara la producción de cuerpos moldeados mediante un procedimiento que trabaja por capas

, en el que selectivamente se funden zonas de la capa en forma de polvo respectiva mediante la aportación no focalizada de energía electromagnética, utilizando un polvo polímero, caracterizado por que el polvo presenta al menos un copolímero de tipo estadístico termoplástico con un valor MFR según la norma ISO 1133 entre 12 y 1 g/10 min, y el polvo polímero se elabora a una temperatura de la cámara de construcción entre 80 y 160 ºC.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2004/053505.

Solicitante: EVONIK DEGUSSA GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: RELLINGHAUSER STRASSE 1-11 45128 ESSEN ALEMANIA.

Inventor/es: MONSHEIMER, SYLVIA, GREBE, MAIK, BAUMANN, FRANZ-ERICH, DR., VON DER BEY,EVA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > B29C67/00 (Técnicas de conformación no cubiertas por los grupos B29C 39/00 - B29C 65/00, B29C 70/00 o B29C 73/00)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones... > C08G69/26 (derivadas a partir de poliaminas y ácidos policarboxílicos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones... > Composiciones de poliésteres obtenidos por reacciones... > C08L67/02 (Poliésteres derivados de ácidos dicarboxílicos y compuestos dihidroxi (C08L 67/06 tiene prioridad))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones... > C08G63/183 (Acidos tereftálicos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones... > Composiciones de poliamidas obtenidas por reacciones... > C08L77/02 (Poliamidas derivadas de ácidos omega-aminocarboxílicos o de sus lactamas (C08L 77/10 tiene prioridad))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones... > C08G63/181 (Acidos que contienen ciclos aromáticos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones... > C08G69/14 (Lactamas)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones... > C08G69/02 (Poliamidas derivadas a partir de ácidos aminocarboxílicos o a partir de poliaminas y ácidos policarboxílicos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones... > Composiciones de poliamidas obtenidas por reacciones... > C08L77/06 (Poliamidas derivadas de poliaminas y ácidos policarboxílicos (C08L 77/10 tiene prioridad))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones... > C08G63/16 (Acidos dicarboxílicos y compuestos dihidroxi)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones... > C08G63/127 (Acidos que contienen ciclos aromáticos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones... > C08G63/123 (Acidos o compuestos hidroxilados que contienen carbociclos)

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Fragmento de la descripción:

Uso en un procedimiento de conformación con aporte de energía no focalizada y cuerpo moldeado producido a partir de polvo copolímero La habilitación rápida de prototipos es una misión establecida con frecuencia en los últimos tiempos. Particularmente adecuados son procedimientos que trabajan sobre la base de materiales en forma de polvo y en los que capa por capa, mediante fundición selectiva y consolidación, se producen las estructuras deseadas. En este caso se puede renunciar a construcciones de soporte en el caso de saledizos y de talonamientos, dado que el lecho de polvo que rodea las zonas fundidas ofrece un efecto de sustentación suficiente. Asimismo, se suprime el trabajo posterior de retirar los apoyos. Estos procedimientos son también adecuados para la producción de series pequeñas de piezas.

La invención se refiere a la habilitación de cuerpos moldeados y a procedimientos para su producción a partir de polvos copolímeros a base de copolímeros con un valor MFR (siglas inglesas de índice de fluidez) según la norma ISO 1133 entre 12 g/10 min y 1 g/10 min, preferiblemente entre 10 g/10 min y 1 g/10 min, preferiblemente copoliamidas con una viscosidad relativa en disolución en m-cresol según la norma DIN 53727 entre 1, 55 y 1, 9, preferiblemente entre 1, 6 y 1, 7, pero también copoliésteres, al uso de este polvo en procedimientos de conformación, así como a cuerpos moldeados producidos mediante un procedimiento que trabaja por capas, con el cual se funden selectivamente zonas de una capa de polvo mediante la incorporación de energía electromagnética, utilizando este polvo. Después del enfriamiento y de la consolidación de las zonas fundidas precedentemente capa por capa, el cuerpo moldeado puede ser retirado del lecho de polvo.

La selectividad de los procedimientos que trabajan por capas puede en este caso tener lugar, por ejemplo, sin desear limitar la invención a ello, a través de la aplicación de susceptores, absorbedores, inhibidores o mediante máscaras. La selectividad no tiene lugar a través de la incorporación de la energía electromagnética. En lo que sigue se describen algunos procedimientos con los que se pueden producir piezas moldeadas de acuerdo con la invención a partir del polvo de acuerdo con la invención, sin que la invención deba limitarse a los mismos.

Procedimientos bien adecuados son el procedimiento SIV tal como se describe en el documento WO 01/38061, o un procedimiento tal como se describe en el documento EP 1 015 214. Ambos procedimientos trabajan con una calefacción infrarroja plana para la fundición del polvo. La selectividad de la fundición se alcanza en el caso del primer procedimiento mediante la aplicación de un inhibidor, en el caso del segundo procedimiento, mediante una máscara. Otro procedimiento se describe en el documento DE 103 11 438. En éste, la energía requerida para la fundición de las partículas de polvo es incorporada a través de un generador de microondas, y la selectividad se alcanza mediante la aplicación de un susceptor.

Para los procedimientos de prototipado rápido o bien de fabricación rápida (procedimientos RP o RM) mencionados pueden emplearse sustratos en forma de polvo, en particular polímeros, preferiblemente elegidos de poliésteres, poli (cloruro de vinilo) , poliacetal, polipropileno, polietileno, poliestireno, policarbonato, poli- (Nmetilmetacrilimidas) (PPMI) , poli (metacrilato de metilo) (PMMA) , ionómero, poliamida o mezclas de los mismos.

En el documento DE 44 33 118 se consideran combinaciones de polímeros bajo la acción de energía electromagnética. Una combinación es, sin embargo, una mezcla producida en la masa fundida a partir de dos o más polímeros bajo condiciones de temperatura y cizalla definidas, la cual se elabora habitualmente para formar granulados. En este caso, las cadenas de polímeros individuales se mezclan entre sí ("intermoleculares") , pero dentro de una cadena no tiene lugar, sin embargo, recombinación alguna de los componentes de partida (definición, véase, por ejemplo, Sächtling Kunststofftaschenbuch, 24ª edición, pág. 7 y siguientes) .

Lo desventajoso en el tratamiento es que para evitar el denominado efecto de curvado la temperatura en el recinto de construcción debe ser mantenida lo más uniforme posible a un nivel poco por debajo del punto de fusión del material polímero. En el caso de polímeros amorfos se quiere dar a entender con ello una temperatura justo por debajo de la temperatura de transición vítrea, en el caso de polímeros parcialmente cristalinos, una temperatura justo por debajo de la temperatura de fusión del cristalito. Con el término "Curl" se quiere dar a entender una contracción de la zona ya fundida que determina que sobresalga al menos parcialmente del plano de construcción. Con ello, existe el riesgo de que al aplicar la siguiente capa de polvo, por ejemplo mediante una rasqueta o un rodillo, las zonas que sobresalen sean desplazadas o que sean incluso arrancadas por completo. Esto tiene como consecuencia para el proceso que la temperatura del recinto de construcción deba ser mantenida en conjunto a un nivel relativamente elevado, y que sea considerable la variación de volumen condicionada por el enfriamiento y por

la cristalización de los cuerpos moldeados producidos con procedimientos de este tipo. Sin olvidar que mediante el proceso de refrigeración se requiere un espacio de tiempo nada insignificante precisamente para los procedimientos "rápidos".

Otra desventaja de los materiales termoplásticos parcialmente cristalinos es en muchos casos su cristalinidad o bien la variación del volumen provocada por ella durante el enfriamiento a partir de la masa fundida. Existe ciertamente la posibilidad de igualar ampliamente, a través de un control de la temperatura muy complejo y preciso, la variación del volumen mediante la cristalinidad de una capa individual, pero la variación del volumen condicionada por la cristalización de cuerpos moldeados tridimensionales constituidos arbitrariamente no es, sin embargo, uniforme a lo largo del cuerpo moldeado. Por ejemplo, la configuración de estructuras cristalinas depende de la velocidad de enfriamiento del cuerpo moldeado que en puntos de diferente grosor o en puntos tortuosos es distinta que en otros puntos del cuerpo moldeado.

Un inconveniente de los materiales termoplásticos amorfos es la elevada viscosidad que únicamente posibilita una confluencia claramente por encima del punto de fusión o bien de la temperatura de transición vítrea. A menudo, cuerpos moldeados producidos con materiales termoplásticos amorfos según los procedimientos anteriores son, por lo tanto, relativamente porosos; se configuran únicamente cuellos de sinterización y las partículas de polvo individuales todavía se pueden reconocer en el cuerpo moldeado. En el caso de aumentar el aporte de energía para reducir la viscosidad, se agrega, sin embargo, el problema de la precisión de forma; por ejemplo, mediante la conducción de calor de las zonas a fundir a las zonas circundantes, los contornos del cuerpo moldeado se vuelven poco nítidos.

Desventajoso es asimismo el hecho de que otros requisitos que van en diferentes direcciones, eventualmente no puedan ser posiblemente cumplidos por un material individual tal como, por ejemplo, la viscosidad, estabilidad térmica, contracción, resistencia mecánica, tenacidad al impacto y capacidad de tratamiento. El uso de mezclas de polvo para este fin son absolutamente conocidas, pero albergan otros inconvenientes en sí. Así, por ejemplo, la constancia de las mezclas se ha de garantizar también a lo largo del proceso de fabricación, del proceso de elaboración y eventualmente del proceso de renovación. Si los componentes tienen distintos puntos de fusión, entonces las posibilidades... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento ara la producción de cuerpos moldeados mediante un procedimiento que trabaja por capas, en el que selectivamente se funden zonas de la capa en forma de polvo respectiva mediante la aportación no focalizada de energía electromagnética, utilizando un polvo polímero, caracterizado por que el polvo presenta al menos un copolímero de tipo estadístico termoplástico con un valor MFR según la norma ISO 1133 entre 12 y 1 g/10 min, y el polvo polímero se elabora a una temperatura de la cámara de construcción entre 80 y 160 ºC.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el polvo presenta al menos un copolímero de tipo estadístico termoplástico con un valor MFR según la norma ISO 1133 entre 10 y 1 g/10 min.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el polvo presenta al menos un copolímero de tipo estadístico termoplástico con un valor MFR según la norma ISO 1133 entre 12 y 1 g/10 min, alcanzándose la selectividad mediante la aplicación de susceptores, absorbedores o mediante máscaras.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el polvo presenta al menos un copolímero de tipo estadístico termoplástico con un valor MFR según la norma ISO 1133 entre 10 y 1 g/10 min, alcanzándose la selectividad mediante la aplicación de susceptores, absorbedores o mediante máscaras.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el polvo presenta al menos un copolímero de tipo estadístico termoplástico con un valor MFR según la norma ISO 1133 entre 12 y 1 g/10 min, alcanzándose la selectividad mediante la aplicación de inhibidores.

6. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el polvo presenta al menos un copoliéster.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que el polvo presenta al menos un copoliéster consistente en al menos uno de los componentes monómeros del grupo ácido adípico, ácido isoftálico, ftalato de dimetilo, 1, 4-butanodiol, 1, 6-hexanodiol, polietilenglicol.

8. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el polvo presenta al menos una copoliamida.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que el polvo presenta al menos una copoliamida consistente en al menos uno de los componentes del grupo de las lactamas, de las sales de diamina/ácido dicarboxílico y/o de los ácidos aminocarboxílicos.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 9, caracterizado por que el polvo presenta al menos una copoliamida consistente en al menos uno de los componentes del grupo de laurinlactama, caprolactama, ácido aminoundecanoico, así como cantidades casi equimolares de los ácidos dicarboxílicos ácido adípico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido dodecanodioico, ácido brasílico, ácido tetradecanodioico, ácido pentadecanodioico, ácido octadecanodioico, ácido tereftálico, ácido isoftálico y de las diaminas hexametilendiamina, 2-metilpentametilendiamina, 2, 2, 4-trimetilhexametilendiamina, 2, 4, 4trimetilhexametilendiamina, isoforondiamina, piperazina, bis- (4-aminociclohexil) -metano o bien de las sales de nilón formadas a partir de ellos.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por que el polvo presenta al menos una copoliamida consistente en caprolactama, laurinlactama y sal AH.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por que el polvo presenta al menos una copoliamida consistente en caprolactama, laurinlactama y sal DH.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por que el polvo presenta al menos una copoliamida consistente en caprolactama y laurinlactama.

14. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado por que el polvo presenta al menos una copoliamida, en donde la viscosidad relativa en disolución en m-cresol según la norma DIN 53727 oscila entre 1, 55 y 1, 9.

15. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado por que el polvo presenta al menos una copoliamida, en donde la viscosidad relativa en disolución en m-cresol según la norma DIN 53727 oscila entre 1, 6 y 1, 7.

16. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por que presenta coadyuvantes y/o cargas y/o pigmentos.

17. Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado por que como coadyuvante presenta coadyuvante de flujo.

18. Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado por que como carga presenta partículas de vidrio.

19. Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado por que como coadyuvante presenta jabones metálicos.

20. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el polvo polímero se elabora a una temperatura de la cámara de construcción entre 85 y 120 ºC.

21. Cuerpo moldeado, producido mediante uno de los procedimientos de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que presenta un copolímero de tipo estadístico termoplástico con un valor MFR según la norma ISO 1133 entre 12 y 1 g/10 min.

22. Cuerpo moldeado según la reivindicación 21, caracterizado por que presenta al menos un copoliéster.

23. Cuerpo moldeado según la reivindicación 21 ó 22, caracterizado por que presenta al menos un copoliéster consistente en al menos uno de los componentes monómeros del grupo ácido adípico, ácido isoftálico, ftalato de dimetilo, 1, 4-butanodiol, 1, 6-hexanodiol, polietilenglicol.

24. Cuerpo moldeado según la reivindicación 21, caracterizado por que presenta al menos una copoliamida.

25. Cuerpo moldeado según una de las reivindicaciones 21 ó 24, caracterizado por que presenta al menos una copoliamida consistente en al menos uno de los componentes del grupo de las lactamas, de las sales de diamina/ácido dicarboxílico y/o de los ácidos aminocarboxílicos.

26. Cuerpo moldeado según una de las reivindicaciones 21, 24 a 25, caracterizado por que presenta al menos una copoliamida consistente en al menos uno de los componentes del grupo de laurinlactama, caprolactama, ácido aminoundecanoico, así como cantidades casi equimolares de los ácidos dicarboxílicos ácido adípico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido dodecanodioico, ácido brasílico, ácido tetradecanodioico, ácido pentadecanodioico, ácido octadecanodioico, ácido tereftálico, ácido isoftálico y de las diaminas hexametilendiamina, 2-metilpentametilendiamina, 2, 2, 4-trimetilhexametilendiamina, 2, 4, 4trimetilhexametilendiamina, isoforondiamina, piperazina, bis- (4-aminociclohexil) -metano o bien de las sales de nilón formadas a partir de ellos.

27. Cuerpo moldeado según una de las reivindicaciones 21, 24 a 25, caracterizado por que presenta al menos una copoliamida consistente en caprolactama, laurinlactama y sal AH.

28. Cuerpo moldeado según una de las reivindicaciones 21, 24 a 25, caracterizado por que presenta al menos una copoliamida consistente en caprolactama, laurinlactama y sal DH.

29. Cuerpo moldeado según una de las reivindicaciones 21, 24 a 26, caracterizado por que presenta al menos una copoliamida consistente en caprolactama y laurinlactama.

30. Cuerpo moldeado según al menos una de las reivindicaciones 21, 24 a 29, caracterizado por que presenta al menos una copoliamida que presenta una viscosidad relativa en disolución en m-cresol según la norma DIN 53727 entre 1, 55 y 1, 9.

31. Cuerpo moldeado según al menos una de las reivindicaciones 21, 24 a 30, caracterizado por que presenta al menos una copoliamida que presenta una viscosidad relativa en disolución en m-cresol según la norma DIN 53727 entre 1, 6 y 1, 7.

32. Cuerpo moldeado según al menos una de las reivindicaciones 21 a 31, caracterizado por que presenta coadyuvantes y/o cargas y/o pigmentos.

33. Cuerpo moldeado según la reivindicación 32, caracterizado por que como coadyuvante presenta coadyuvante de flujo.

34. Cuerpo moldeado según la reivindicación 32, caracterizado por que como carga presenta partículas de vidrio.

35. Procedimiento según la reivindicación 32, caracterizado por que como coadyuvante presenta jabones metálicos.