本申請要求2013年11月15日提交的美國申請No. 14/081922的優(yōu)先權(quán)，該申請的內(nèi)容通過引用而整體地結(jié)合在本文中。

背景技術(shù)：

仍然需要用于在三維打印機中使用的改進的打印工具。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

三維打印機的壓出器或其它類似的工具頭沿著建造材料的進給路徑可滑動地安裝，使得壓出器可根據(jù)建造材料是否被壓出而移動成接觸和不接觸建造表面。壓出器可用彈簧偏壓在向前進給路徑上，使得壓出器在沒有被施加力的情況下保持在建造表面上面，并且然后當建造材料饋送到壓出器中時，向下移動到用于壓出的位置上。

另一方面，公開了模塊化工具頭，其可通過適當?shù)臋C器人系統(tǒng)來自動聯(lián)接到三維打印機上以及從三維打印機上移除?？商峁┕ぞ卟巯鋪泶鎯Σ皇褂玫亩鄠€工具頭，并且工具槽箱可構(gòu)造成用于各種管理任務(wù)，諸如檢測各個箱柜中的工具的存在和類型，或者各種打印任務(wù)，諸如在使用之前預(yù)熱工具或者在使用之后清潔工具。當檢測到諸如壓出器堵塞的錯誤狀況時，或者在狀況指示必須更換工具或者更換工具是有幫助的其它情況下，三維打印機還可有利地構(gòu)造成自動更換工具。

附圖說明

通過參照以下附圖，可理解本發(fā)明及其某些實施例的以下詳細描述：

圖1是三維打印機的框圖。

圖2顯示壓出器的透視圖。

圖3顯示壓出器的側(cè)視圖。

圖4顯示壓出器的橫截面。

圖5顯示壓出器的內(nèi)部構(gòu)件。

圖6顯示壓出器和安裝件的透視圖。

圖7顯示用于三維打印機的工具槽箱的俯視圖。

圖8顯示用于運行工具槽箱的方法。

具體實施方式

本文提到的所有文獻都通過引用而整體地結(jié)合在本文中。以單數(shù)形式對項目的引用應(yīng)當理解為包括復(fù)數(shù)項目，并且反之亦然，除非明確說明了別的情況或者別的情況根據(jù)正文是明顯的。語法連接詞意于表達連接的詞、句子、詞語等的任何和所有轉(zhuǎn)折和連接組合，除非明確說明了別的情況或者別的情況根據(jù)正文是明顯的。因而用語“或者”應(yīng)當大體理解為表示“和/或”等。

以下描述強調(diào)了使用熔融沉積建?；蝾愃频募夹g(shù)的三維打印機，其中，材料珠以多層二維型式壓出成“道路”、“路徑”等，以用數(shù)字模型形成三維物體。但將理解的是，多種添加性制造技術(shù)在本領(lǐng)域中是已知的，包括(無限制)多噴嘴打印、立體平版印刷、數(shù)字光處理器(“DLP”)三維打印、選擇性激光燒結(jié)等等。這樣的技術(shù)可受益于下面描述的系統(tǒng)和方法，而且所有這樣的打印技術(shù)都意于落在本公開的范圍之內(nèi)，并且落在用語諸如“打印機”、“三維打印機”、“制造系統(tǒng)”等等的范圍之內(nèi)，除非明確提供了更具體的含義，或者上下文清楚地說明了更具體的含義。

圖1是三維打印機的框圖。大體上，打印機100可包括建造平臺102、壓出器106、x-y-z定位組件108和控制器110，它們協(xié)作來在打印機100的工作空間114內(nèi)制造對象112。

建造平臺102可包括硬且基本平的表面116。表面116可提供固定、在維度和位置上穩(wěn)定的平臺，在其上建造對象112。建造平臺102可包括熱元件130，熱元件130通過一個或多個主動裝置132來控制建造平臺102的溫度，諸如將電流轉(zhuǎn)換成熱的電阻元件、可產(chǎn)生加熱或冷卻效應(yīng)的珀爾帖效應(yīng)裝置，或者任何其它熱電加熱和/或冷卻裝置。熱元件130可聯(lián)接成與控制器110處于通信關(guān)系，以便控制器110可控制地對建造平臺102的表面116施加熱或從中移除熱。

壓出器106可包括在其內(nèi)部中的腔室122，以接收建造材料。建造材料例如可包括丙烯腈丁二烯苯乙烯(“ABA”)、高密度聚乙烯(“HDPL”)、聚乳酸(“PLA”)，或者任何其它適當?shù)乃芰?、熱塑性塑料，或者可有用地壓出而形成三維對象的其它材料。壓出器106可包括壓出末梢124或其它開口，其包括出口端口，出口端口具有圓形、卵形、槽口或者將建造材料壓出成期望橫截面形狀的其它橫截面輪廓。

壓出器106可包括加熱器126(也稱為加熱元件)，以熔化腔室122內(nèi)的熱塑性塑料或其它可熔化的建造材料，以使其在液體形式中通過壓出末梢124被壓出。雖然以框的形式示出，但將理解的是，加熱器126可包括例如圍繞壓出器106纏繞的電阻線線圈、具有電阻元件用以用施加的電流加熱壓出器106的一個或多個加熱塊、電感加熱器，或者適合在腔室122內(nèi)產(chǎn)生足以使建造材料熔化供壓出的熱的加熱元件的任何其它布置。壓出器106還可包括或改為馬達128等，以將建造材料推到腔室122中，以及/或者將建造材料推過壓出末梢124。

在一般運行中(且以示例而非限制的方式)，馬達128可將呈絲狀體形式的諸如ABS塑料的建造材料從卷軸等饋送到腔室122中，加熱器126使建造材料熔化，并且從壓出末梢124中壓出建造材料。通過控制馬達128的速率、加熱器126的溫度和/或其它過程參數(shù)，可按受控制的體積速率壓出建造材料。將理解的是，也可采用或改為采用多種技術(shù)來按受控制的體積速率輸送建造材料，體積速率可取決于建造材料的類型、期望體積速率和任何其它因素。可能適合輸送建造材料來制造三維對象的所有這樣的技術(shù)都意于落在本公開的范圍內(nèi)。

x-y-z定位組件108可大體適于以三維的方式將壓出器106和壓出末梢124定位在工作空間114內(nèi)。因而通過控制建造材料的輸送體積速率和壓出末梢124的x、y、z位置，可通過使連續(xù)的材料層淀積成源自例如計算機模型的橫截面或?qū)ο?12的其它計算機化表示的二維型式，來在三維中制造對象112。已知本領(lǐng)域中有多種布置和技術(shù)用來實現(xiàn)沿著一個或多個軸線的受控制的線性移動。x-y-z定位組件108例如可包括多個步進馬達109，以沿著各個x軸、y軸線和z軸線獨立地控制壓出器106在工作空間內(nèi)的位置。更一般地，x-y-z定位組件108可包括(無限制)步進馬達、編碼DC馬達、齒輪、皮帶、滑輪、蝸輪、螺紋等等的各種組合。例如，在一方面，建造平臺102可通過帶螺紋的螺母聯(lián)接到一個或多個螺桿上，使得螺桿可旋轉(zhuǎn)，以提供建造平臺102相對于壓出器124的z軸定位。此布置可有利地簡化設(shè)計和提高精度，因為容許壓出器124的x-y定位機構(gòu)相對于建造空間固定。適合可控制地將壓出器106定位在工作空間114內(nèi)的任何這種布置都可適于用于本文描述的打印機100。

大體上，這可包括移動壓出器106，或者移動建造平臺102，或者這些的一些組合。因而將理解的是，對相對于建造平臺、工作空間或?qū)ο笠苿訅撼銎鞯娜魏螀⒄斩家庥诎ㄒ苿訅撼銎骰蛞苿咏ㄔ炱脚_，或者它們兩者，除非明確提供了更具體的含義或者以別的方式從上下文清楚了解到更具體的含義。仍然更一般地，雖然x、y、z坐標系統(tǒng)用作用于在三維內(nèi)定位的便利的基礎(chǔ)，但也可采用或改為采用任何其它坐標系統(tǒng)或坐標系統(tǒng)的組合，諸如根據(jù)圓柱坐標或球面坐標來運行的位置控制器和組件。

控制器110可電聯(lián)接或以別的方式聯(lián)接成與建造平臺102、x-y-z定位組件108和打印機100的其它各種構(gòu)件處于通信關(guān)系。大體上，控制器110可運行來控制打印機100的構(gòu)件，諸如建造平臺102、x-y-z定位組件108，以及本文描述的用建造材料制造對象112的打印機100的任何其它構(gòu)件?？刂破?10可包括下者的任何組合：適合控制本文描述的打印機100的各種構(gòu)件的軟件和/或處理電路，包括(無限制)微處理器、微控制器、特定用途集成電路、可編程門陣列，以及任何其它數(shù)字和/或模擬構(gòu)件，以及前述的組合，以及用于收發(fā)控制信號、驅(qū)動信號、功率信號、傳感器信號等的輸入和輸出。一方面，這可包括直接且在物理上與打印機100相關(guān)聯(lián)的電路，諸如機載處理器。另一方面，這可為與計算機相關(guān)聯(lián)的處理器，或者聯(lián)接到打印機100上的其它計算裝置，例如，通過有線或無線連接。類似地，本文描述的各種功能可分配在打印機100的機載處理器和單獨的計算機之間。所有這樣的計算裝置和環(huán)境都意于落在本文所用的用語“控制器”或“處理器”之內(nèi)，除非明確提供了不同的含義，或者上下文清楚地說明了不同的含義。

可將各種各樣的額外的傳感器和其它構(gòu)件有用地結(jié)合到上面描述的打印機100中。一般將這些其它構(gòu)件描繪成圖中的其它硬件134，因為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易地理解和明白與打印機100的其它元件的定位和機械互連/電互連。其它硬件134可包括溫度傳感器，其定位成感測建造平臺102、壓出器126或任何其它系統(tǒng)構(gòu)件的表面的溫度。這可包括例如嵌在建造平臺102的表面內(nèi)或者附連到該表面下方的電熱調(diào)節(jié)器等。這也可包括或改為包括對準建造平臺102的表面116的紅外檢測器等。

另一方面，其它硬件134可包括傳感器，以檢測在預(yù)定位置處存在對象112。這可包括光學檢測器，其布置成束分裂構(gòu)造，以感測在預(yù)定位置處存在對象112。這還可包括或改為包括成像裝置和圖像處理電路，以捕捉工作空間的圖像，并且分析圖像，以評價對象112的位置。這個傳感器例如可用來確保先從建造平臺102移除對象112，然后在工作表面116上開始新的建造。因而傳感器可用來確定是否存在不該存在的對象，或者檢測何時沒有對象?？刂破?10可使用來自這個傳感器的反饋來發(fā)布處理中斷，或者以別的方式控制打印機100的運行。

其它硬件134還可包括或改為包括加熱元件(作為熱元件130的替代或補充)，以加熱工作空間，諸如輻射加熱器或強制熱空氣加熱器，以使對象112在建造中保持處于固定的升高溫度，或者其它硬件134可包括用以冷卻工作空間的冷卻元件。

圖2顯示壓出器的透視圖。壓出器200可為模塊化壓出器，其可移除且可復(fù)位地聯(lián)接到三維打印機上，諸如上面描述的任何打印機。雖然在下面針對模塊化運行來描述各種機械特征，但將理解的是，可在壓出器200的殼體和其它構(gòu)件中采用任何特征或技術(shù)，它們可用來以能夠抵抗與壓出有關(guān)的力造成的移位的方式將壓出器200牢靠在聯(lián)接到三維打印機上，同時可被例如對應(yīng)的機器人系統(tǒng)輕易地移除和復(fù)位。

壓出器200可包括壓出頭202，其具有噴嘴204，噴嘴204壓出建造材料，諸如上面描述的任何建造材料。大體上，壓出頭202可滑動地聯(lián)接在殼體206內(nèi)，以平行于進給路徑的軸線滑動通過殼體206，進給路徑在此圖中未示出，但大體從殼體206的頂部沿豎向延伸通過壓出器200的噴嘴204。大體上，當壓出頭202(和殼體206)置于三維打印機中供使用時，壓出頭202可與進給路徑的軸線對準。

殼體206可圍繞進給路徑而支托，并且完全或部分地包圍進給路徑和驅(qū)動組件的一部分(未顯示)。如上面提到的那樣，殼體206可聯(lián)接到壓出頭202上，使得容許壓出頭202在殼體206內(nèi)滑動。這個一般特征可用多種方式實現(xiàn)。例如，殼體206可按固定關(guān)系聯(lián)接到驅(qū)動組件上，并且構(gòu)造成使壓出頭在殼體內(nèi)相對于驅(qū)動組件移動。另一方面，殼體可按固定關(guān)系聯(lián)接到壓出頭202上，并且構(gòu)造成使驅(qū)動組件在殼體內(nèi)移動(或換句話說，使整個殼體相對于驅(qū)動組件可滑動地移動)。如同壓出頭202一樣，當殼體206置于三維打印機中供使用時，殼體206可與進給路徑的軸線對準。可包括多種特征，以提供這個對準，諸如凹口、突起或其它機械鍵接特征。殼體206還可包括或改為表面，諸如第一表面208或第二表面210，它們是承載負載的表面，以支承壓出頭202對抗在建造材料沿著進給路徑施加的力沿著進給路徑的軸線的移位(除了在預(yù)定范圍內(nèi)的預(yù)期線性移位之外)。這些表面可大體是水平的，或者以別的方式構(gòu)造成抵抗水平移位，諸如用在圖3中可見的殼體206的各側(cè)上的兩個相對的凹形表面。

殼體206還可包括一個或多個磁體212，其設(shè)置在豎向表面214上，以磁性地聯(lián)接到三維打印機的對應(yīng)的豎向壁上(相應(yīng)地定位的磁體或磁性材料)。在此構(gòu)造中，當置于三維打印機中時，一個或多個磁體212可抵抗殼體206的旋轉(zhuǎn)移位(如箭頭216指示的那樣)。照這樣，磁力可用來將殼體206在旋轉(zhuǎn)方面固持在三維打印機的夾具內(nèi)，對抗較弱的旋轉(zhuǎn)力，從而容許機機器人系統(tǒng)使殼體206旋轉(zhuǎn)成與三維打印機接合和與其脫離接合。同時，殼體的表面208、210可提供承載負載的支承，對抗在三維制造過程期間的壓出力對殼體206和/或壓出頭202造成的移位。一個或多個磁體212可為固定磁體和/或電磁體，其可被電啟用和禁用來如期望的那樣固定殼體206。

大體上，殼體206可構(gòu)造成按預(yù)定對準而可移除且可復(fù)位地聯(lián)接到三維打印機上。這可包括與三維打印機的驅(qū)動組件的預(yù)定對準，例如為了將三維打印機的驅(qū)動組件聯(lián)接到殼體206內(nèi)的補充驅(qū)動組件上。這還可包括或改為包括與驅(qū)動組件驅(qū)動的建造材料的絲狀體的進給路徑的軸線的預(yù)定對準。

圖3顯示壓出器的側(cè)視圖。壓出器300可為模塊化壓出器，諸如上面描述的任何模塊化壓出器。用大體指示進給路徑的向前方向的向下箭頭示出了進給路徑的軸線318疊加在殼體306上。可在殼體306內(nèi)提供輥子320或類似機構(gòu)，以將建造材料的絲狀體引導(dǎo)到殼體306中且沿著進給路徑的軸線318引導(dǎo)。

可在殼體306內(nèi)包括彈簧322，諸如螺旋彈簧等，從而將壓出頭302聯(lián)接到驅(qū)動組件(未顯示)上。將理解，這可為直接聯(lián)接，例如，其中彈簧直接附連到壓出頭302和/或驅(qū)動組件上，或者這可為通過其它機械構(gòu)件、結(jié)構(gòu)構(gòu)件、殼體306等的間接聯(lián)接。

彈簧322大體用來將壓出頭302偏壓在向前進給路徑上，使得壓出頭302在沒有外力的情況下向上朝驅(qū)動組件提升，并且在驅(qū)動組件對進給路徑中的絲狀體施加壓出力時屈服而容許壓出頭302朝建造表面(沿進給路徑向前)移動預(yù)定距離。照這樣，壓出頭302可在有驅(qū)動力施加時上下移動，并且從建造材料中釋放。此構(gòu)造有利地在壓出停止時向上提升壓出頭302且使其遠離被制造的對象，從而使液化建造材料減少滴落、泄漏、涂抹等。作為另一個優(yōu)點，壓出頭302與對象的這個分離可自動發(fā)生，因為彈簧機構(gòu)以及與驅(qū)動組件施加的力成比例，三維打印機不需要任何額外的控制電路或編程。另一方面，可省略彈簧，并且建造材料沿著進給路徑施加的力可用來沿著進給路徑在部署(下)位置和未部署(上)位置之間前后(例如，上下)移動壓出頭302。在后一個實施例中，可使用驅(qū)動馬達的相反移動來沿著進給路徑向后拉絲狀體，以及向上縮回壓出頭302且使其遠離被制造的表面或?qū)ο蟆?/p>

彈簧322可為任何適當類型的彈簧，并且可按各種各樣的方式聯(lián)接到壓出頭302、殼體306和驅(qū)動組件上。例如，彈簧322可為圍繞進給路徑(即，進給路徑的軸線318)纏繞的螺旋彈簧，或者彈簧322可相對于進給路徑的軸線318偏移，并且在壓出頭302和驅(qū)動組件之間聯(lián)接在進給路徑的外部。彈簧322可直接或間接聯(lián)接在壓出頭和驅(qū)動組件之間，彈簧322以預(yù)定彈簧力朝驅(qū)動組件偏壓壓出頭。彈簧322還可或改為通過殼體306或它的其它內(nèi)部構(gòu)件，以預(yù)定彈簧力將壓出頭302聯(lián)接到驅(qū)動組件的驅(qū)動齒輪上。

預(yù)定彈簧力例如可小于絲狀體對壓出頭302施加的力，以從壓出頭302中壓出絲狀體，使得彈簧可在有壓出力施加時屈服而容許壓出頭302向下移動(在進給路徑中向前)。彈簧322還可或改為響應(yīng)于來自驅(qū)動組件的驅(qū)動齒輪的絲狀體施加的力，以將壓出頭302移動到在驅(qū)動齒輪和壓出頭302之間具有較大的距離的壓出位置上，即，沿著進給路徑向前或者在圖3中向下。彈簧322還可或改為響應(yīng)于施加的力的移除，以移動到在驅(qū)動齒輪和壓出頭302之間具有較小的距離的縮回位置上。

彈簧322大體上可具有任何適當?shù)念A(yù)定彈簧力。例如，預(yù)定彈簧力可為在沒有由驅(qū)動齒輪驅(qū)動的絲狀體施加的力的情況下，將壓出頭302固持在驅(qū)動齒輪附近(在上面描述的“縮回位置”上)的力，并且當來自驅(qū)動齒輪的建造材料施加的力超過預(yù)定閾值(諸如小于通過壓出頭302的噴嘴壓出絲狀體所需的力的力)時，預(yù)定彈簧力可容許壓出頭302移動遠離驅(qū)動齒輪。一方面，彈簧322可具有大約0.2磅的彈簧常數(shù)，或者大致足夠的彈簧力，以在布置成用于通過殼體306和壓出頭302的進給路徑的軸線，基本平行于壓出頭302上的重力時，在沒有外力的情況下，支承壓出頭302和處升高位置(例如，最接近驅(qū)動組件)的相關(guān)聯(lián)的硬件的重量。

在其它實施例中，彈簧322可有用地構(gòu)造成以任何適當?shù)膹椈闪ζ珘簤撼鲱^302遠離驅(qū)動組件(即，在布置成供使用時向下朝建造平臺)。這個彈簧322可與其它彈簧和/或促動器結(jié)合起來使用，從而提供相反的力，以對壓出頭302實現(xiàn)任何適當?shù)捻憫?yīng)或偏壓。例如，彈簧322可用預(yù)定彈簧力偏壓壓出頭302遠離驅(qū)動組件，使得壓出頭302大體支托在向下位置上。在壓出過程期間，建造材料沿著進給路徑的張力可用來提升壓出頭302使其遠離對象、建造平臺或其它表面，例如，通過在壓出材料長度的之間中使驅(qū)動齒輪逐步倒轉(zhuǎn)等。

圖4顯示壓出器的橫截面。大體上，壓出器400可為上面描述的任何壓出器，并且可包括壓出頭402、殼體406、彈簧422、驅(qū)動組件424。壓出頭402(和有關(guān)構(gòu)件，諸如剛性地聯(lián)接到壓出頭402上的熱沉424)可滑動地聯(lián)接到殼體406上或其內(nèi)，使得壓出頭402可沿著進給路徑線性地移動，如大體由箭頭426指示的那樣?？商峁C械止動件428來將壓出頭402沿著進給路徑的軸向運動限制在任何期望范圍內(nèi)。更一般地，任何適當構(gòu)造的一個或多個機械止動件可定位成限制壓出頭相對于驅(qū)動組件和/或在殼體406內(nèi)的軸向行進。將注意到，箭頭426意于大體示出運動軸線，而非正確運行所需的運動范圍。實際上，對于本文構(gòu)想到的恰當運行僅需要小范圍的運動(例如，一毫米或更小)，而且與適當性能一致的任何運動范圍都可由各種機械止動件428限制。將在圖4中進一步注意到，壓出頭402的線性運動受硬管430(具有供絲狀體穿過的內(nèi)部膛孔)約束，硬管430延伸到驅(qū)動組件424附近的圓柱形開口中。但是大范圍的機械構(gòu)造在領(lǐng)域中是已知的，而且可如本文構(gòu)想的那樣合適地適合約束壓出頭402沿著進給路徑的軸線的線性運動，而且所有這樣的布置都意于落在本公開的范圍之內(nèi)。

大體上，壓出頭402可包括沿著進給路徑在驅(qū)動組件424的近側(cè)的輸入432和在驅(qū)動組件424的遠側(cè)的噴嘴434，其中輸入432通過壓出頭內(nèi)的腔室436聯(lián)接到噴嘴434上，腔室436以流體連通的方式將輸入432聯(lián)接到噴嘴434上，以使液化建造材料傳送通過其中。如上面大體描述的那樣，壓出頭402可動地聯(lián)接到驅(qū)動組件424上，以容許壓出頭402和驅(qū)動組件424之間有平行于進給路徑的軸線的移動。

圖5顯示壓出器的內(nèi)部構(gòu)件。大體上，壓出器500可為上面描述的任何壓出器，并且可包括沿著進給路徑的軸線的壓出頭502和驅(qū)動組件524。

驅(qū)動組件524可包括例如驅(qū)動齒輪538，其定位成通過壓出器500沿著進給路徑驅(qū)動絲狀體，例如，當壓出器500置于三維打印機中供使用時，齒540抓住且推動絲狀體，并且絲狀體饋送到驅(qū)動齒輪538。驅(qū)動組件524還可包括被殼體暴露的聯(lián)接件526，以機械地附連到功率源上，諸如步進馬達或其它旋轉(zhuǎn)或機械功率源，以使驅(qū)動齒輪538旋轉(zhuǎn)且沿著進給路徑推動絲狀體。聯(lián)接件526可從殼體延伸，或者可通過殼體中的開口接近聯(lián)接件526，使得當殼體布置成供使用時，聯(lián)接件526接合功率源。將理解的是，不管磁性聯(lián)接件或其它聯(lián)接件是否用來將壓出器500固持在三維打印機中處于運行位置，都應(yīng)在使用期間通過聯(lián)接件526來抵抗在殼體和壓出器500上施加的力所引起的移位。將理解的是，用語“驅(qū)動組件”意于有寬泛的解釋，并且可包括輸送功率以沿著進給路徑驅(qū)動絲狀體的任何傳動系，以及這種傳動系的可按模塊化的方式容納在壓出器500內(nèi)的任何部分，或者容納在三維打印機內(nèi)的補充部分，模塊化壓出器500可移除且可復(fù)位地附連到補充部分上。所有這樣的含義都意于落在本公開的范圍之內(nèi)，除非明確提供了更具體的含義，或者上下文以別的方式說明了更具體的含義。

壓出器500可包括電路542，大體被示為印刷電路板，以及連接器544，當壓出器500置于三維打印機中供使用時，連接器544聯(lián)接到三維打印機上。可在壓出器500中有用地包括多種類型的電路。例如，電路542例如可用直徑、類型、大小、形狀、序列號等標識壓出頭502，使得當壓出器500布置成供使用時，三維打印機可檢測到電路542?？赏ㄟ^例如連接器544來提供此信息，或者電路542可包括射頻標簽，或者可由三維打印機用來無線地獲取壓出器500的標識信息的其它電路。

壓出器500還可包括或改為包括傳感器546，或任何數(shù)量的傳感器，它們以通信關(guān)系與電路542和/或連接器544聯(lián)接，以按任何適當?shù)姆绞街笇?dǎo)壓出器500。例如，傳感器546可包括霍耳效應(yīng)傳感器等，其構(gòu)造成檢測壓出頭502相對于驅(qū)動齒輪538的移動，或者相對于壓出器500的構(gòu)件(包括殼體，未顯示殼體)或者三維打印機(壓出器500附連到其上)內(nèi)的任何其它位置的移動。另一方面，傳感器546可包括壓力傳感器，其聯(lián)接到壓出頭502上，并且構(gòu)造成檢測壓出頭和建造平臺(如果存在，包括建造平臺上的對象，諸如被制造的對象)之間的接觸力。傳感器546可類似地包括接觸開關(guān)等，其以二元方式檢測與建造平臺的接觸。

一方面，作為上面描述的彈簧的替代或者補充，可提供第二彈簧549，其將壓出頭502偏壓遠離驅(qū)動組件524，即，朝面向壓出頭502的表面或?qū)ο蟆＿@個彈簧549可用手動或機電的方式促動，使得它在壓出期間不對抗其它彈簧，并且可在其它過程期間選擇性地啟用。例如，這個彈簧可在建造平臺矯平過程中使用，使得當壓出頭502接觸表面時，壓出頭502以霍耳效應(yīng)傳感器(例如，傳感器546)可檢測到方式逆著彈簧力移動。

壓出器500可包括加熱元件548，諸如具有電阻加熱器的加熱塊等，其定位成使進給路徑的一部分內(nèi)的絲狀體液化，諸如沿著進給路徑在壓出頭502之前不久的區(qū)域內(nèi)。

壓出器可包括絲狀體檢測器550，絲狀體檢測器550可包括光束、接觸開關(guān)，或者用以檢測沿著進給路徑存在絲狀體的其它機電傳感器(一個或多個)。也可使用任何適當構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)編碼器552，其單獨使用或者與絲狀體檢測器550結(jié)合起來使用，以提供關(guān)于壓出器500的運行的診斷信息。旋轉(zhuǎn)編碼器552例如可用來檢測驅(qū)動馬達、驅(qū)動齒輪、沿著絲狀體路徑的自由轉(zhuǎn)動的輥子，或者移動的絲狀體的移動，或者它們這些的一些組合，以確保壓出器500的預(yù)期運行。例如，可在最初執(zhí)行、連續(xù)或間歇地執(zhí)行多種診斷測試，以確保絲狀體的移動與基于對應(yīng)的驅(qū)動齒輪或步進馬達的移動所預(yù)期的移動一致。類似地，可采用霍耳效應(yīng)傳感器等來確保壓出頭502在各種運行條件下的預(yù)期移動。另一方面，任何前述都可用來諸如通過檢測在施加壓出力時缺乏豎向移動，來檢測壓出頭502何時接觸表面。

大體上，用于壓出器500的三維打印機可為上面描述的任何三維打印機。三維打印機可包括建造平臺(例如參照圖1所描述的那樣)，其定位成接收來自壓出頭502的建造材料。三維打印機還可包括機器人系統(tǒng)，諸如上面參照圖1所描述的x-y-z定位組件(本文也稱為“x-y-z定位系統(tǒng)”)。

圖6顯示壓出器和安裝件的透視圖。大體上，壓出器602可為上面描述的任何壓出器，壓出器602可移除且可復(fù)位地聯(lián)接到三維打印機或工具槽箱的機器人系統(tǒng)的安裝件604上。安裝件604大體可包括磁性聯(lián)接件606，其在與壓出器602的磁體612互補的位置上。安裝件604可提供一個或多個表面608，表面608提供水平擱架或其它形狀，以沿豎向支承壓出器602，使得壓出器602可在壓出期間沿著進給路徑固持在豎向位置上。驅(qū)動組件610的一部分可從壓出器602延伸，使得它可通過安裝件604中的開口614接合馬達等。

一方面，當壓出器602置于安裝件604中供使用時，壓出器602上的磁體612可與安裝件604的磁性聯(lián)接件606對準，使得強大的磁力固持壓出器602，以防離開安裝件604的側(cè)向或旋轉(zhuǎn)移位(與沿著進給路徑的軸向力區(qū)分開來)。另一方面，磁體612可與磁性聯(lián)接件606略微不對準，使得較弱的力固持壓出器602，以防離開安裝件604的側(cè)向或旋轉(zhuǎn)移位。另一方面，磁性聯(lián)接件606和/或磁體612可包括電磁體，其可運行來允許可控制地將壓出器602磁性地聯(lián)接到安裝件604上。

圖7是用于三維打印機的工具槽箱系統(tǒng)的俯視圖。大體上，可移除且可復(fù)位地連接到三維打印機上的任何模塊化工具，諸如上面描述的壓出器或任何其它工具(大體上且在下面簡單地統(tǒng)稱為“工具”)，可存儲在工具槽箱的箱柜中，工具槽箱用于管理工具存貨，以及在三維打印機的運行期間更換工具。工具槽箱系統(tǒng)700可包括工具槽箱702，其容納用于存儲工具706的多個箱柜704。工具槽箱702可定位在三維打印機的建造平臺708附近，并且工具槽箱系統(tǒng)700可包括機器人系統(tǒng)710，以撿取和放置箱柜704中的工具706，使得三維打印機可互換地使用容納在工具槽箱702中的各種模塊化工具。與建造平臺708相關(guān)聯(lián)的三維打印機可選地包括第二機器人系統(tǒng)712(諸如上面描述x-y-z定位組件)，其與工具槽箱702的機器人系統(tǒng)710協(xié)作來更換三維打印機的工具，或者可在工具槽箱702和三維打印機之間共享機器人系統(tǒng)，諸如機器人系統(tǒng)710或第二機器人系統(tǒng)712，以對單個機器人系統(tǒng)提供工具槽箱702和打印機的共享工作空間，諸如x-y-z定位系統(tǒng)的運行包絡(luò)。

工具槽箱702可為容器或用于接收和存儲工具706的其它限定空間的任何適當組合。工具槽箱702可包括門等，以在不使用時封閉工具706，并且可包括用以接收從工具706清潔出或以別的方式來自工具706的材料的開放式底部或封閉底部，封閉底部可進一步容納清潔液體或工具706可存儲在其中的其它流體。

箱柜704可大體在形狀和大小上設(shè)置成保持三維打印機的工具706。根據(jù)箱柜704是否是用于特定的模塊化工具或多種不同的工具，箱柜704可為各種大小且具有各種形狀。

工具706可包括適合用于三維打印機的任何工具。這可包括例如壓出器，諸如上面描述的任何壓出器。工具706可包括各種不同的壓出器，它們可用來壓出不同厚度或形狀的材料，或者壓出不同類型的建造材料。因而，例如，工具706可包括兩個或更多個壓出器，它們具有不同的壓出直徑、不同的輸入直徑(例如，在使用不同直徑的絲狀體的情況下)、不同的壓出形狀等等。工具706還可包括相同類型的多個壓出器，以便有利于改變顏色，清潔工具，恢復(fù)錯誤(例如，對于堵塞的壓出器)等等。還可提供其它工具，諸如攝像機、銑削工具、激光切割機、注射器、熱源或光源(例如，用于固化)、修整工具等等。雖然這樣的工具706可具有多種形狀，但它們還可有利地具有公共機械接口，以聯(lián)接到工具槽箱702或三維打印機的機器人系統(tǒng)710、712上。一個或多個工具706可包括大體在上面描述的供機器人系統(tǒng)操作的一個或多個磁體。

建造平臺708大體可為上面描述的任何建造平臺或其它建造表面。

三維打印機的機器人系統(tǒng)708可包括安裝件714，安裝件714可包括任何機電特征或構(gòu)造，以可移除且可復(fù)位地接收工具706，例如，在由三維打印機使用的期間，通過聯(lián)接到上面描述的工具706的殼體上。這可包括例如鍵接到工具706上的機械特征、用以保持和釋放工具706的固定磁體或電磁體等等。工具槽箱702的機器人系統(tǒng)710可包括類似或相同的安裝件716，以從工具槽箱撿取工具706和放置工具706，以及將工具706提供給三維打印機的機器人系統(tǒng)708的安裝件714，以及接收來自安裝件714的工具706。在使用單個共享機器人系統(tǒng)的情況下，也可采用單個安裝件，或者單個機器人系統(tǒng)可具有用于同時使用多個工具的多個安裝件。

三維打印機的安裝件714可構(gòu)造成在三維打印機的控制下，相對于建造平臺來定位工具706，諸如壓出頭(當聯(lián)接到安裝件714上)。因而大體可使用三維打印機的x-y-z定位組件或其它機器人來使工具706在三維打印機的建造空間內(nèi)移動和運行。在這個構(gòu)造中，工具槽箱702的機器人系統(tǒng)710可運行為第二機器人系統(tǒng)，第二機器人系統(tǒng)構(gòu)造成從安裝件714中移除工具706，以及使工具706或任何一個其它工具706復(fù)位到安裝件714上。類似地，工具槽箱702的機器人系統(tǒng)710可構(gòu)造成從工具槽箱702中選擇多個工具706中的一個，并且將所選工具聯(lián)接到三維打印機的安裝件714上。照這樣，機器人708、710可實現(xiàn)更換來自三維打印機的工具槽箱702的模塊化工具。這個更換可在建造平臺708和工具槽箱702之間的空間中或在該空間附近有利地執(zhí)行，以便減少各個機器人系統(tǒng)708、710所需的行進。

工具槽箱系統(tǒng)700可包括用以檢測在箱柜704中存在工具的傳感器系統(tǒng)718。傳感器系統(tǒng)718可有用地獲取關(guān)于工具槽箱系統(tǒng)700的任何有關(guān)方面、箱柜704的狀況、箱柜704中的工具706的狀況等等的數(shù)據(jù)。例如，傳感器系統(tǒng)718可構(gòu)造成識別各個箱柜中的工具的類型，諸如通過機器視覺，或者通過射頻標記或工具706上的其它標識電路。傳感器系統(tǒng)718還可提供或改為提供工具狀況信息，諸如預(yù)熱狀況、清潔狀況或其它診斷，它們中的任一個都可由工具槽箱系統(tǒng)700用來管理和部署工具槽箱702內(nèi)的工具706。雖然在圖7中描繪了單個構(gòu)件，但將理解的是，傳感器系統(tǒng)718可包括可用于收集關(guān)于工具706的信息的任何數(shù)量和類型的單獨的傳感器，包括(無限制)攝像機、熱攝像機、超聲傳感器、紅外傳感器、機電傳感器、射頻傳感器等，它們中的任一個都可在工具槽箱系統(tǒng)700中的適當位置定位在一起或分開，包括在箱柜604中或在其周圍。

工具槽箱系統(tǒng)700可包括主動元件720，以操縱一個箱柜704中的一個工具706。主動元件720可包括任何機電裝置或裝置組合，它們可用來主動地操縱一個工具706。例如，主動元件720可包括加熱元件，加熱元件例如可用來預(yù)熱工具706，諸如通過清除額外的絲狀體來清潔工具706等等。主動元件720可包括工具清潔機，工具清潔機具有諸如擦拭器的構(gòu)件，以從壓出器或噴嘴中移除多余建造材料，并且工具清潔機具有用以清潔銑削工具的清潔流體供應(yīng)。一方面，工具清潔機可構(gòu)造成在清除運行中從壓出器內(nèi)壓出剩余絲狀體等。將理解的是，工具槽箱系統(tǒng)700可包括任何數(shù)量的主動元件720，包括例如用于各個箱柜704的相同類型的主動元件720，或用于不同箱柜704或所有箱柜704的不同類型的主動元件720的不同組合。照這樣，可針對可供三維打印機使用的各種工具組合來配備工具槽箱702。

工具槽箱系統(tǒng)700可包括控制器722，其構(gòu)造成控制傳感器系統(tǒng)、主動元件和機器人系統(tǒng)的運行。將理解的是，控制器722可為大體在上面描述的三維打印機的控制器，或者用于自主地運行工具槽箱系統(tǒng)700的單獨的控制器，或者它們這些的一些組合。在獨立的工具槽箱構(gòu)造中，控制器722可包括用于與三維打印機通信的接口，在這種情況下，控制器722可通過接口提供診斷和狀況信息，以及接收來自控制器722的關(guān)于工具槽箱702的運行的指令。

大體上，控制器722可對三維制造過程提供各種程度的自主和智能。例如，控制器722可主動地監(jiān)測和保持工具的存貨，可向三維打印機或單獨的裝置(諸如個人計算機或移動計算裝置(例如蜂窩電話、平板電腦、膝上型電腦))報告工具的存貨，或者控制器722可只是管理確定性地接收來自打印機的項目，并且按打印機指示的那樣存儲它們的過程。類似地，控制器722可提供高水平編程，用于接收某一類型的工具的請求，以及確定這種工具是否在工具槽箱中且在哪里，使得可將工具提供給打印機，或者控制器722可支持低水平編程，例如為了使外部用戶(諸如三維打印機或它們的一些組合)控制單獨的馬達和促動器。同時，控制器722可在本地存儲關(guān)于各種工具的信息，或者控制器722可只是提供來自工具槽箱的各種傳感器和促動器的數(shù)據(jù)通道，也是為了供外部資源使用，諸如附近的三維打印機。因而用于有利地將工具槽箱結(jié)合到三維制造過程中的各種各樣的技術(shù)對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將是顯而易見的，并且可適當?shù)赜糜诒疚拿枋龅母鞣N功能和特征的所有這樣的技術(shù)都意于落在本文描述的使用控制器722的范圍之內(nèi)，除非明確提供了不同的含義，或上下文有別的說明。

控制器722和機器人系統(tǒng)(諸如三維打印機的機器人系統(tǒng)708和/或工具槽箱702的機器人系統(tǒng)710)可構(gòu)造成從工具槽箱702中撿取一個工具706，并且將一個工具706提供給附近的三維打印機，三維打印機在圖7中大體由建造平臺708表示，而且可包括上面描述的任何三維打印機?？刂破?22和機器人系統(tǒng)可進一步構(gòu)造成從附近的三維打印機中取回工具706，并且將工具706放回工具槽箱702的一個箱柜704中。照這樣，可使用工具槽箱702中的工具供應(yīng)來更換三維打印機的工具，所有都在與三維打印機協(xié)作的控制器722的下控制。

如上面提到的那樣，用來在工具槽箱702和三維打印機之間更換工具706的機器人系統(tǒng)可包括三維打印機的x-y-z定位系統(tǒng)。工具槽箱702可定位在x-y-z定位系統(tǒng)的運行包絡(luò)內(nèi)，如大體由工具槽箱系統(tǒng)700的邊界所指示的那樣，或者工具槽箱702可定位在x-y-z定位系統(tǒng)的運行包絡(luò)附近，用工具槽箱702的額外的機器人系統(tǒng)710來管理工具槽箱702和三維打印機之間的傳遞。

控制器722大體上可操作工具槽箱系統(tǒng)702的傳感器系統(tǒng)718和主動元件720且執(zhí)行有關(guān)功能。例如，控制器722可構(gòu)造成用主動元件720(諸如加熱元件)預(yù)熱工具706中的一個，或者用工具清潔機清潔工具706中的一個。類似地，控制器722可構(gòu)造成掃描箱柜704，以對三維打印機提供關(guān)于存貨和工具槽箱702內(nèi)的工具706的可用性的數(shù)據(jù)。大體上，控制器722可自動響應(yīng)于來自打印機的某些請求。例如，控制器722可預(yù)熱需要預(yù)熱的工具，不管來自三維打印機的工具的請求是否包括預(yù)熱請求。作為另一個示例，在將工具提供給三維打印機供使用之前，控制器722可檢驗工具706是否已經(jīng)清潔。

工具槽箱系統(tǒng)700可在多方面擴充三維打印機的運行。例如，在三維打印機在工具槽箱702附近的情況下，三維打印機可構(gòu)造成檢測壓出器的失效(例如，由于堵塞、泄漏造成)、加熱失效，或者其它故障。然后三維打印機可進一步構(gòu)造成用來自工具槽箱702的第二壓出器代替壓出器，例如，通過對控制器722發(fā)布工具更換指令等。

工具槽箱系統(tǒng)700可包括與其它箱柜704分開的清除箱柜724，以接收來自壓出器的壓出絲狀體。在工具槽箱702在三維打印機的機器人系統(tǒng)708的運行包絡(luò)內(nèi)的情況下，打印機可只是移動到清除箱柜724上面的位置，并且使建造材料前進，直到壓出器清空為止。打印機還可壓出第二建造材料，以清除壓出器的內(nèi)部，第二建造材料可為可溶的，或者可用別的方式從壓出器中移除，然后對壓出器使用新的建造材料。

圖8顯示用于運行工具槽箱的方法。工具槽箱可為上面描述的任何工具槽箱，工具槽箱可包括用于與三維打印機協(xié)作的多個箱柜中的多個工具。

如步驟802中顯示的那樣，方法800可包括接收工具更換請求。請求可在各種各樣的條件下發(fā)起。例如，由于更換建造材料，或者由于在正由三維打印機執(zhí)行的制造指令中標識的新任務(wù)，請求可由三維打印機發(fā)起。另一方面，請求可響應(yīng)于三維打印機檢測到錯誤狀況而發(fā)起，諸如壓出器堵塞、加熱失效，或者其它錯誤狀況。但是剛開始，可在工具槽箱的控制器處接收請求，控制器可發(fā)起響應(yīng)動作。

如步驟804中顯示的那樣，方法800可包括接收來自三維打印機的第一工具。這可為壓出器，諸如上面描述的任何壓出器，或者任何其它適當?shù)墓ぞ?，諸如攝像機、銑削工具、清潔工具、測量工具、修整工具等等。這可包括運行機器人系統(tǒng)來從三維打印機上的安裝件(例如，具有用于第一工具的磁性聯(lián)接件的安裝件)中取回第一工具，如上面大體構(gòu)想的那樣。這不可包括或改為包括管理第一工具從三維打印機的機器人系統(tǒng)到工具槽箱的第二機器人系統(tǒng)的傳遞?？墒褂脵C器人系統(tǒng)(一個或多個)將工具放在工具槽箱的箱柜中，或者將工具定位在中間位置上，以進行諸如清潔、檢查等操作。

如上面描述的那樣，這個步驟可使用三維打印機的機器人系統(tǒng)、工具槽箱的機器人系統(tǒng)，或者它們這些的一些組合。例如，這可包括用工具槽箱的機器人系統(tǒng)從三維打印機的建造空間中取回第一工具，或者將第一工具傳送到工具槽箱的運行包絡(luò)中，以傳遞到的工具槽箱機器人系統(tǒng)。

如步驟806中顯示的那樣，方法800可包括清潔第一工具。這可包括多個清潔步驟，諸如將第一工具或其一部分放在清潔溶液中，或者將第一工具加熱到較高的溫度，以使污染物液化或蒸發(fā)。這還可包括或改為包括使用任何適當?shù)募夹g(shù)從第一工具中壓出建造材料，這可包括在壓力下用清潔材料取代建造材料。在某些應(yīng)用中，清潔工具還可包括對工具消毒，對工具進行涂覆，或者以別的方式處理工具供預(yù)期使用。

如步驟808中顯示的那樣，方法800可包括接收來自三維打印機的對第二工具的請求。這可包括例如基于建造狀態(tài)的請求，諸如在將使用新的建造材料的情況下，或者在需要修整步驟的情況下，或者這可為基于檢測到三維打印機中的當前工具失效的請求，或者由于任何其它原因。不管原因如何，工具槽箱控制器都可響應(yīng)于任何合適的動作，以標識或準備合適的工具。

如步驟810中顯示的那樣，方法800可包括預(yù)熱第二工具供在壓出過程中使用。這可包括例如將第二工具預(yù)熱到三維打印機所應(yīng)用的壓出溫度。一方面，預(yù)熱溫度可由三維打印機在有工具請求的情況下提供。另一方面，工具槽箱可基于例如工具的類型或者外部提供的關(guān)于建造材料的類型的信息，來自動確定預(yù)熱溫度。將理解的是，預(yù)熱僅是準備步驟的示例，并且也可執(zhí)行或改為執(zhí)行任何其它適當?shù)倪^程，諸如冷卻、清潔、潤滑等，以便準備好第二工具供三維打印機使用。

如步驟812中顯示的那樣，方法800可包括將第二工具提供給三維打印機。這可包括用工具槽箱的機器人系統(tǒng)、三維打印機的機器人系統(tǒng)，或者它們這些的一些組合，將第二工具移動到三維打印機的建造空間中。工具槽箱還可包括鎖定機構(gòu)，當工具不使用時，鎖定機構(gòu)將工具固定成鎖定狀態(tài)，并且提供這種工具的步驟可包括從工具槽箱內(nèi)的鎖定狀態(tài)釋放第二工具，以使得三維打印機的機器人系統(tǒng)可取回工具，諸如釋放閉鎖或者禁用機電聯(lián)接件。

上面描述的方法或過程及其步驟可在硬件、軟件或者它們的適合特定應(yīng)用的任何組合中實現(xiàn)。硬件可包括通用計算機和/或?qū)Ｓ糜嬎阊b置。過程可在一個或多個微處理器、微控制器、嵌入式微控制器、可編程數(shù)字信號處理器或其它可編程裝置，以及內(nèi)部存儲器和/或外部存儲器中實現(xiàn)。過程還可或改為在特定用途集成電路、可編程門陣列、可編程陣列邏輯，或者可構(gòu)造成處理電子信號的任何其它裝置或裝置組合中體現(xiàn)。將進一步理解的是，一個或多個過程可實現(xiàn)為使用結(jié)構(gòu)化編程語言諸如C語言、面向?qū)ο蟮木幊陶Z言諸如C++，或者可存儲、編譯或解釋成在一個上述裝置上運行的任何其它高水平或低水平編程語言(包括匯編語言、硬件描述語言和數(shù)據(jù)庫編程語言和技術(shù))產(chǎn)生的計算機可執(zhí)行代碼，以及處理器的不同種類的組合、處理器架構(gòu)，或者不同的硬件和軟件的組合。

因而，一方面，上面描述的各種方法及其組合可在計算機可執(zhí)行代碼中體現(xiàn)，當在一個或多個計算裝置上執(zhí)行時，計算機可執(zhí)行代碼執(zhí)行方法的步驟。另一方面，方法可在執(zhí)行其步驟的系統(tǒng)中體現(xiàn)，并且可按多種方式分布在裝置中，或者所有功能都可集成到專用的獨立裝置或其它硬件中。另一方面，用于執(zhí)行與上面描述的過程相關(guān)聯(lián)的步驟可包括上面描述的任何硬件和/或軟件。所有這樣的排列和組合都意于落在本公開的范圍之內(nèi)。

應(yīng)當進一步理解的是，以上方法僅以示例的方式提供。公開步驟可修改、補充、省略和/或重新排列，而不偏離本公開的范圍，除非另有明確的相反指示。

本文描述的本發(fā)明(一個或多個)的方法步驟意于包括使方法步驟得以執(zhí)行的、與所附權(quán)利要求可專利性一致的任何適當?shù)姆椒?，除非明確提供了不同的含義或者上下文以別的方式清楚說明了不同的含義。所以例如執(zhí)行步驟X包括使得另一方諸如遠程用戶或遠程處理資源(例如，服務(wù)器或云計算機)執(zhí)行步驟X的任何適當?shù)姆椒āｎ愃频?，?zhí)行步驟X、Y和Z可包括指揮或控制這樣的其它個人或資源的任何組合執(zhí)行步驟X、Y和Z以獲得這樣的步驟的好處的任何方法。

雖然已經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明的特定實施例，但對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的將是，可對形式和細節(jié)作出各種改變和修改，而不偏離本公開的精神和范圍，并且它們意于形成由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的一部分，在法律允許的最寬泛意義上解釋所附權(quán)利要求。