增材制造機(jī)器通過(guò)構(gòu)建材料層而生成3D(三維)物體。一些增材制造機(jī)器通常被稱(chēng)為“3D打印機(jī)”，這是因?yàn)槠渫ǔＪ褂脟娔蚱渌蛴〖夹g(shù)施加其中一些制造材料。3D打印機(jī)以及其它增材制造機(jī)器使得有可能將CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))模型或物體的其它數(shù)字表示直接轉(zhuǎn)換為物理物體。

附圖說(shuō)明

圖1-9呈現(xiàn)了例示增材制造具有兩個(gè)切片的物體的一個(gè)示例的一系列區(qū)段。

圖10-13是例示了示例性增材制造過(guò)程的流程圖。

圖14是示出了黑色、黃色、品紅色、青色和無(wú)色聚結(jié)劑的隨波長(zhǎng)變化的光吸收的一個(gè)示例的圖表。

圖15是示出了所發(fā)射的光靠近圖14所示的一些聚結(jié)劑的峰值光吸收的單色光源的隨波長(zhǎng)變化的光譜強(qiáng)度的一個(gè)示例圖表。

圖16例示了具有用于增材制造的光照指令的處理器可讀介質(zhì)的一個(gè)示例。

圖17是例示了增材制造機(jī)器的一個(gè)示例的框圖，其用于實(shí)施包括諸如圖16所示的具有光照指令的處理器可讀介質(zhì)的控制器。

圖18是例示了增材制造系統(tǒng)的一個(gè)示例的框圖，其用于實(shí)施包括諸如圖16所示的具有光照指令的處理器可讀介質(zhì)的CAD計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

圖19例示了用于諸如圖17或圖18所示的增材制造機(jī)器的機(jī)架組件的一個(gè)示例，其具有聚結(jié)劑分配器和單色光源。

貫穿各附圖的相同的附圖標(biāo)記指代相同或類(lèi)似的部件。

具體實(shí)施方式

增材制造機(jī)器通過(guò)對(duì)構(gòu)造材料的一層或多層進(jìn)行固化而制作3D物體。增材制造機(jī)器基于物體的3D模型中的數(shù)據(jù)制作物體，例如使用CAD計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品生成的3D模型。模型數(shù)據(jù)被處理為多個(gè)切片，每個(gè)切片定義一層或多層構(gòu)造材料中待固化的部分。下文中描述的增材制造示例采用了通常被稱(chēng)為“光照區(qū)域處理”(LAP)的技術(shù)，該技術(shù)將油墨或其它適當(dāng)?shù)木劢Y(jié)劑以期望的圖案分配到構(gòu)造材料層上、然后將其曝光于光。聚結(jié)劑中的光吸收成分吸收光，從而生成熱量，該熱量燒結(jié)、熔融或者聚結(jié)圖案化的構(gòu)造材料，以使得圖案化的構(gòu)造材料固化。

LAP加熱可分兩步進(jìn)行。首先，加熱構(gòu)造材料并將其維持在剛好低于其聚結(jié)溫度的溫度處，例如，使用電阻加熱器和低強(qiáng)度加熱燈的組合。其次，將聚結(jié)劑以期望的圖案“打印”或者分配到構(gòu)造材料上并且將其曝光于高強(qiáng)度聚結(jié)燈，其中聚結(jié)燈發(fā)射的光被吸收到圖案化的構(gòu)造材料中。當(dāng)前，在這兩個(gè)步驟中通常均使用發(fā)射具有較寬光譜的光的鹵素?zé)?。相?yīng)地，通常使用炭黑油墨作為聚結(jié)劑，以吸收具有較寬光譜的光，從而生成足以有效地聚結(jié)該圖案化的構(gòu)造材料的熱量。然而，黑色油墨的使用將制造的物體局限在黑色和灰色。

可使用在較窄波段內(nèi)具有較高光吸收的彩色和無(wú)色油墨、通過(guò)LAP制造各種各樣的不同顏色的物體。僅吸收紅外光的無(wú)色油墨可能是尤其令人滿意的聚結(jié)劑，這是因?yàn)槠淠軌蛑圃祛伾c起始構(gòu)造材料相同的物體。例如，在惠普發(fā)展公司于2014年9月提交的代理案號(hào)為84030477和84030486、標(biāo)題為“3D打印”的國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)中描述的無(wú)色染料已被開(kāi)發(fā)用作基于油墨的LAP聚結(jié)劑。然而，寬帶鹵素?zé)艨赡懿蛔阋约訜崾褂貌噬蜔o(wú)色油墨圖案化的構(gòu)造材料，這是因?yàn)樗l(fā)射的光僅有很小一部分落入發(fā)生較高光吸收的波段內(nèi)，因此所吸收的輻照能的量可能不足以將圖案化的構(gòu)造材料加熱到聚結(jié)溫度。此外，所發(fā)射的位于此波段之外的光的加熱效果可能不太令人滿意。

已開(kāi)發(fā)了使用彩色和無(wú)色聚結(jié)劑制造彩色物體(非黑色和灰色)的新型LAP光照技術(shù)，聚結(jié)劑包括在84030477和84030486專(zhuān)利申請(qǐng)中描述的無(wú)色染料。這些新型技術(shù)的示例采用覆蓋該聚結(jié)劑的峰值光吸收的單色光來(lái)形成達(dá)到聚結(jié)溫度所需的熱量。在一個(gè)示例中，增材制造過(guò)程包括：將液態(tài)聚結(jié)劑以與物體切片相對(duì)應(yīng)的圖案分配到構(gòu)造材料上，然后將圖案化的構(gòu)造材料曝光于位于包括該聚結(jié)劑的峰值光吸收的波段內(nèi)的單色光。雖然充分加熱所需的單色光的強(qiáng)度可能隨構(gòu)造材料和聚結(jié)劑的特性而不同，但可預(yù)計(jì)到：光譜強(qiáng)度為至少1ⅹ10¹²Wm^-3Sr^-1(瓦特/立方米/球面度)的單色光將足以用于許多實(shí)施方式。

在另一示例中，一種用于增材制造機(jī)器的機(jī)架組件承載著能單獨(dú)尋址的單色光源以及分配聚結(jié)劑的噴墨打印頭的陣列。各個(gè)光源可選擇性地通電，從而僅照射圖案化的構(gòu)造材料，以限制對(duì)周?chē)鷺?gòu)造材料產(chǎn)生的不期望的效果并且減少功耗。而且，該陣列可包括單組單色光源(僅一個(gè)波段)，對(duì)應(yīng)于吸收峰值位于該波段內(nèi)的聚結(jié)劑；或者可包括多組光源(多個(gè)波段)，以適應(yīng)于更大范圍的聚結(jié)劑。單色光照陣列的使用使得集成的機(jī)架組件能夠既承載打印頭、又承載用于即時(shí)定向光照的光源。

用于控制增材制造機(jī)器中單色光照的電子指令可位于處理器可讀介質(zhì)中，該介質(zhì)例如可在CAD計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中、在物體模型處理器中或者在增材制造機(jī)器的控制器中實(shí)施。

在下文中描述并在附圖中示出的這些以及其它示例例示但并非限制了本公開(kāi)的范圍，本公開(kāi)的范圍由說(shuō)明書(shū)之前的權(quán)利要求書(shū)限定。

在本文件中使用的“聚結(jié)”意指通過(guò)加熱(例如通過(guò)燒結(jié)或熔融)變?yōu)檎掣綁K狀；“聚結(jié)劑”意指引起或者助于引起構(gòu)造材料聚結(jié)的物質(zhì)；“聚結(jié)改性劑”意指例如通過(guò)修改聚結(jié)劑的效果而妨礙或者阻止構(gòu)造材料聚結(jié)的物質(zhì)；“單色”意指位于30nm或更窄的波段內(nèi)；“多色”意指寬于30nm的波段；而“切片”意指多切片物體的一個(gè)或多個(gè)切片，或者，對(duì)于單切片物體，則意指物體本身。

圖1-9中呈現(xiàn)的一系列區(qū)段例示了用于制造圖9中所示三維物體10的一個(gè)示例。圖10和圖11分別是例示了在圖1-9的示例中實(shí)施的示例性增材制造過(guò)程100和130的流程圖。首先參見(jiàn)圖1，在此示例中，粉末狀構(gòu)造材料14的供給源12被保持在供給床18的輸送活塞16上。滾筒或其它適當(dāng)?shù)姆謱友b置20將構(gòu)造材料14從供給床18移動(dòng)至制造床24中的接收活塞22，如箭頭26所示。當(dāng)構(gòu)造材料14從供給床18移動(dòng)至制造床24時(shí)，活塞16和22分別上下移動(dòng)?？墒褂萌我膺m當(dāng)?shù)臉?gòu)造材料14制作期望的固態(tài)物體，該固態(tài)物體可能是硬的或軟的，剛性或柔性的，彈性或非彈性的。而且，雖然在此示例中通過(guò)顆粒28描繪了粉末狀構(gòu)造材料14，但也可使用適當(dāng)?shù)姆欠勰顦?gòu)造材料。

現(xiàn)在還參見(jiàn)圖10，在如圖1所示的制造床24中形成構(gòu)造材料14的第一層30(圖11的框102)。在一些實(shí)施方式中，可能期望預(yù)加熱構(gòu)造材料14，尤其是在最開(kāi)始的少數(shù)層中，從而有助于在聚結(jié)和固化過(guò)程中保持每一層的平整。構(gòu)造材料14的各個(gè)層可在如圖1所示的制造床24中預(yù)加熱(圖10中的框104)，或者構(gòu)造材料14可在供給床18中預(yù)加熱，或者可在床24和床18中均預(yù)加熱。在此上下文中的“預(yù)加熱”指的是：在施加光從而聚結(jié)構(gòu)造材料以進(jìn)行聚結(jié)之前進(jìn)行加熱，如下文中參照?qǐng)D4描述的。雖然預(yù)加熱溫度將隨構(gòu)造材料14的特性而不同，但對(duì)于尼龍12粉末狀構(gòu)造材料來(lái)說(shuō)，預(yù)加熱溫度通常為20攝氏度至50攝氏度，低于熔融點(diǎn)或燒結(jié)點(diǎn)。可使用任意適當(dāng)?shù)募訜崞?2。在圖1所示示例中，加熱器32包括位于床24上方的加熱燈。在其它示例中，加熱器32可包括粉末床中單獨(dú)使用或與加熱燈一起使用的電阻加熱器。

圖2中，例如使用噴墨型分配器36將聚結(jié)劑34以與第一物體切片相對(duì)應(yīng)的圖案分配到層30中的構(gòu)造材料14上(圖10中的框106)。聚結(jié)劑34的此圖案在附圖中由密集的點(diǎn)構(gòu)成的區(qū)域38表示。如有需要，可使用例如圖3所示的噴墨型分配器44將聚結(jié)改性劑40分配到層30中的構(gòu)造材料14上(圖10中的框108)。改性劑40阻滯或中和了聚結(jié)劑的效果，并且改性劑40可在聚結(jié)劑之前或之后施加(或者既在之前施加也在之后施加)，從而有助于控制構(gòu)造材料的目標(biāo)區(qū)域的聚結(jié)程度，以改善所制造的物體的尺寸精度和整體品質(zhì)。在圖3所示示例中，將改性劑40分配到區(qū)域42上，以覆蓋其中第二物體切片將懸置于第一切片之上的區(qū)域。聚結(jié)改性劑40所覆蓋的懸置區(qū)域42在附圖中由淺色點(diǎn)表示。聚結(jié)改性劑40還可被分配到構(gòu)造材料層30的其它區(qū)域上，以有助于限定物體切片的其它方面，包括以聚結(jié)劑的圖案散布從而改變切片的材料特性。雖然示出了兩個(gè)分配器36、44，但試劑34和40可由集成在單個(gè)裝置中的相同分配器分配，例如使用單個(gè)噴墨打印頭組件中的不同打印頭(或者不同組的打印頭)。

聚結(jié)劑34包括光吸收成分，以吸收光，從而生成燒結(jié)、熔融或者聚結(jié)圖案化的構(gòu)造材料38的熱量。不同類(lèi)型的聚結(jié)劑34的吸光率可隨光吸收成分的特性而在電磁光譜的不同部分上變化。例如，黃色著色劑在約450nm波長(zhǎng)光處具有峰值光吸收。相比較而言，青色著色劑在約700nm波長(zhǎng)光處可具有峰值光吸收。與在較窄波段上具有高吸收的黃色和青色相比，黑色油墨可在較寬的波段上具有較高吸收。

如上所述，不會(huì)一直期望使用黑色油墨作為聚結(jié)劑34。然而，由于其它顏色吸收較窄波段上的光，因此使用例如青色油墨、通過(guò)多色鹵素?zé)羯删劢Y(jié)熱量所花費(fèi)的時(shí)間可能過(guò)長(zhǎng)而對(duì)于增材制造不實(shí)用。通過(guò)使用與聚結(jié)劑34的顏色吸收帶相匹配的單色光，對(duì)于青色和其它顏色油墨、甚至無(wú)色油墨，可將加熱時(shí)間減少到實(shí)用水平。由此，在圖4中，層30中以聚結(jié)劑34而圖案化的區(qū)域被曝光于來(lái)自光源48的單色光46，從而使得以聚結(jié)劑34而圖案化的構(gòu)造材料聚結(jié)，由此使得圖案化的構(gòu)造材料固化并形成第一物體切片50(圖10中的框110)。在一個(gè)示例中，如下文中更詳細(xì)描述的，光源48被配置為發(fā)射單色光46，該單色光位于包括聚結(jié)劑34的峰值光吸收的波段內(nèi)，并且具有足以聚結(jié)該圖案化的構(gòu)造材料的強(qiáng)度?？墒褂萌我膺m當(dāng)?shù)墓庠?8發(fā)射單色光，包括例如LED、激光二極管和其它直接發(fā)射單色光的光源，以及通過(guò)過(guò)濾、分光、分散、折射而發(fā)射單色光的光源或者由多色光生成單色光而發(fā)射單色光的光源。

可對(duì)第二層和后續(xù)層重復(fù)該過(guò)程，從而形成多切片物體。例如，在圖5中，在制造床24中第一層30之上形成構(gòu)造材料14的第二層52(圖10中的框112)并對(duì)其預(yù)加熱(圖10中的框114)。在圖6中，將聚結(jié)劑34以與第二物體切片相對(duì)應(yīng)的圖案54分配到層52中的構(gòu)造材料14上(圖10中的框116)，包括沿著懸置于第一切片50之上的區(qū)域56的邊緣。在圖7中，在區(qū)域58中將聚結(jié)改性劑40分配到層52中的構(gòu)造材料14上，以有助于防止沿著懸置區(qū)域邊緣的構(gòu)造材料發(fā)生不期望的聚結(jié)和固化(圖10中的框118)。在圖8中，層52中用聚結(jié)劑34圖案化的區(qū)域54曝光于單色光46，從而聚結(jié)構(gòu)造材料并且形成懸置于第一切片46之上的第二物體切片60(圖10中的框120)。

試劑分配器36和44可與光源48一起被支撐在單個(gè)機(jī)架或者兩個(gè)或更多個(gè)分離的機(jī)架上，從而在制造床24上前后移動(dòng)，如圖1-8中箭頭62所示。而且，在一些實(shí)施方式中，還可使用固定的試劑分配器36、44和/或光源48。分配到第二層52中的構(gòu)造材料14上的聚結(jié)劑34可與分配到第一層30上的聚結(jié)劑相同或不同。相應(yīng)地，用于聚結(jié)第二層52中圖案化的構(gòu)造材料的單色光46可與用于聚結(jié)第一層30中圖案化的構(gòu)造材料的光的波長(zhǎng)相同或不同。而且，雖然在圖8中示出了具有差異的第一切片50和第二切片60，但這兩個(gè)切片實(shí)際上在第二切片聚結(jié)和固化之后是一起融為單個(gè)部分的。此時(shí)，可將融合的切片50、60作為完成的物體10從制造床24上移除，如圖9所示。雖然示出了僅具有兩個(gè)切片的物體10，但同樣的過(guò)程步驟也可用于形成更復(fù)雜的多切片物體。

圖11例示了增材制造過(guò)程130的另一個(gè)示例。參見(jiàn)圖11，將液態(tài)聚結(jié)劑以與切片相對(duì)應(yīng)的圖案分配到構(gòu)造材料上(框132)，并且將圖案化的構(gòu)造材料曝光于位于包括該聚結(jié)劑的峰值光吸收的波段內(nèi)的單色光(框134)。該單色光的波長(zhǎng)將隨聚結(jié)劑中光吸收成分的峰值吸收而變化。下文中參照?qǐng)D14和15所示的圖表描述了若干示例。而且，該單色光的強(qiáng)度應(yīng)足夠大從而允許圖案化的構(gòu)造材料在實(shí)際的時(shí)間段內(nèi)達(dá)到聚結(jié)溫度。由此，如圖12所示，圖11的框134中的“將圖案化的構(gòu)造材料曝光于單色光”例如可通過(guò)將圖案化的構(gòu)造材料曝光于光譜強(qiáng)度至少為1ⅹ10¹²Wm^-3Sr^-1的單色光來(lái)執(zhí)行。參見(jiàn)圖13，在下文中描述的一個(gè)特定示例中，圖11的框134中的“將圖案化的構(gòu)造材料曝光于單色光”可通過(guò)將圖案化的構(gòu)造材料曝光于光譜強(qiáng)度至少為1ⅹ10¹²Wm^-3Sr^-1的單色光來(lái)執(zhí)行，由此在相當(dāng)實(shí)際的1秒或更少的時(shí)間內(nèi)將該圖案化的構(gòu)造材料的溫度提升20至50攝氏度。

在下文中，參照?qǐng)D14和15中的圖表描述聚結(jié)劑和用于生成聚結(jié)熱量的匹配的單色光的若干示例。圖14示出了隨波長(zhǎng)變化的黑色、黃色、品紅色、青色和無(wú)色油墨聚結(jié)劑的光吸收。著色劑充當(dāng)每種油墨中的光吸收成分，對(duì)于圖14中示出的彩色油墨，著色劑為彩色顏料。圖14所示的顏料基噴墨油墨可從惠普發(fā)展公司購(gòu)得，諸如C8750(黑色)、C4905(黃色)、C4904(品紅)和C4903(青色)。無(wú)色染料充當(dāng)圖14所示無(wú)色染料基油墨中的光吸收成分。在上述84030477和84030486專(zhuān)利申請(qǐng)中描述了兩種此類(lèi)染料。

圖15示出了可購(gòu)得的、所發(fā)射的單色光接近圖14所示彩色聚結(jié)劑的峰值吸收的光源的若干示例隨波長(zhǎng)變化的光譜強(qiáng)度(所發(fā)射的單色光接近圖14所示無(wú)色聚結(jié)劑的峰值吸收的適宜的光源尚不易購(gòu)得)。圖15還示出了2500K的鹵素?zé)粝鄬?duì)于單色光源的光譜強(qiáng)度。

諸如圖14所示的無(wú)色油墨將吸收800nm至1350nm的波帶內(nèi)的60％或更多的光，包括由圖15中紅外激光二極管發(fā)射的808nm的光。諸如圖14所示的黃色油墨將吸收380nm至500nm的波帶內(nèi)的60％或更多的光，包括由圖15中藍(lán)色激光二極管發(fā)射的450nm的光和藍(lán)色LED發(fā)射的470nm的光。諸如圖14所示的品紅色油墨將吸收420nm至600nm波帶內(nèi)的60％或更多的光，包括由圖15中黃色LED發(fā)射的590nm的光。諸如圖14中所示的青色油墨將吸收520nm至700nm波帶內(nèi)的60％或更多的光，包括由圖15中黃色LED發(fā)射的590nm的光和紅色LED發(fā)射的640nm的光。諸如圖14中所示的黑色油墨將吸收整個(gè)可見(jiàn)光光譜(380nm至700nm)內(nèi)的60％或更多的光，包括由圖15中彩色LED和激光二極管中任一發(fā)射的光。

如圖15所示，單色光的光譜強(qiáng)度在峰值吸收處或附近明顯地高于2500K鹵素?zé)舭l(fā)射的多色光的光譜強(qiáng)度。已經(jīng)證實(shí)，諸如圖15所示LED和激光二極管的單色光源當(dāng)與聚結(jié)劑中適當(dāng)?shù)墓馕粘煞窒嗥ヅ鋾r(shí)，產(chǎn)生足以生成使聚合物構(gòu)造材料聚結(jié)所需的熱量的能量。在一個(gè)示例中，在約185攝氏度下聚結(jié)的尼龍12構(gòu)造材料粉末被預(yù)加熱至約150攝氏度，使用圖14中的黃色油墨對(duì)其圖案化，并且將其曝光于與其距離小于2cm的、發(fā)射470nm光的藍(lán)色LED。黃色油墨吸收近乎100％的入射光，應(yīng)以至少比使用2500K鹵素?zé)艨?0倍的速度生成足以達(dá)到約185攝氏度的聚結(jié)溫度的熱量。如果將該圖案化的構(gòu)造材料曝光于發(fā)射450nm光的藍(lán)色激光二極管，則甚至?xí)斓剡_(dá)到該聚結(jié)溫度。雖然用于充分加熱的閾值吸收將隨構(gòu)造材料和單色光源而變化，但應(yīng)可預(yù)計(jì)的是，對(duì)于匹配的、光譜強(qiáng)度至少為1ⅹ10¹²Wm^-3Sr^-1的光，如果聚結(jié)劑以60％或更大的比率吸收入射光，則可在少于1秒的曝光時(shí)間內(nèi)生成足夠的熱量。

圖16是例示了處理器可讀介質(zhì)64的框圖，其具有用于控制3D物體制造過(guò)程中的光照的指令66。處理器可讀介質(zhì)64是可實(shí)現(xiàn)、包含、存儲(chǔ)或維持處理器可用指令的任意非暫態(tài)有形介質(zhì)。例如，處理器可讀介質(zhì)包括電、磁、光、電磁或半導(dǎo)體介質(zhì)。適當(dāng)?shù)奶幚砥骺勺x介質(zhì)的更具體的示例包括硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、存儲(chǔ)卡、記憶棒以及其它便攜式存儲(chǔ)裝置。

光照指令66包括用于控制3D物體制造(例如，在圖11-13中的框134處，通過(guò)將圖案化的構(gòu)造材料曝光于單色光)過(guò)程中的單色光照的指令。指令66可包括其它光照指令，諸如圖10中的框104處，用圖1-8中的加熱燈32預(yù)加熱構(gòu)造材料的指令。具有指令66的處理器可讀介質(zhì)64可在例如CAD計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中、物體模型處理器中或者在用于增材制造機(jī)器的控制器中實(shí)施。可生成用于阻礙固化的控制數(shù)據(jù)，例如，通過(guò)物體模型處理器中的源應(yīng)用程序上的處理器可讀指令，該源應(yīng)用程序通常為CAD計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品；或者通過(guò)增材制造機(jī)器上的處理器可讀指令。

圖17是例示了增材制造機(jī)器68的一個(gè)示例的框圖，其實(shí)現(xiàn)具有光照指令66的控制器70。參見(jiàn)圖17，機(jī)器68包括控制器70、制造床或其它適當(dāng)?shù)闹尾?4、滾筒或其它適當(dāng)?shù)臉?gòu)造材料分層裝置20、聚結(jié)劑分配器36、聚結(jié)改性劑分配器44、加熱器32和光源48。在制造過(guò)程中，處理中的物體結(jié)構(gòu)被支撐在支撐部24上。在一些機(jī)器68中，支撐部24可在控制器70的驅(qū)使下移動(dòng)，從而補(bǔ)償該處理中的結(jié)構(gòu)的厚度變化，例如，隨著制造過(guò)程中構(gòu)造材料層的增加。

構(gòu)造材料分層裝置20將支撐部24上以及處理中結(jié)構(gòu)上的構(gòu)造材料分層放置，并且該分層裝置可包括例如用于分配構(gòu)造材料的裝置以及將構(gòu)造材料以期望的厚度均勻分布至每一層的刀片和滾筒。聚結(jié)劑分配器36在控制器70的控制下選擇性地將聚結(jié)劑分配到構(gòu)造材料上，例如，如上文中參照?qǐng)D2和圖6描述的。聚結(jié)改性劑分配器44在控制器70的控制下選擇性地將改性劑分配到構(gòu)造材料上，例如，如上文中參照?qǐng)D3和圖7描述的。雖然可使用任意適當(dāng)?shù)姆峙淦?6、44，但在增材制造機(jī)器中通常使用噴墨打印頭，這是因?yàn)槠淇删_地分配試劑并且可以靈活地分配不同類(lèi)型和不同配方的試劑。如有需要，制造機(jī)器68可包括加熱器32，以預(yù)加熱構(gòu)造材料。制造機(jī)器36包括光源48，用于施加光能以聚結(jié)用聚結(jié)劑處理的構(gòu)造材料，例如，如上文中參照?qǐng)D5和圖8描述的。

控制器70代表處理器(或多個(gè)處理器)、相關(guān)的存儲(chǔ)器(或多個(gè)存儲(chǔ)器)、指令以及控制該機(jī)器68的可操作元件所需的電路和組件。具體地，控制器70包括存儲(chǔ)器72和處理器74，存儲(chǔ)器72具有包含光照指令66的處理器可讀介質(zhì)64，處理器74用于讀取和執(zhí)行指令66。例如，控制器70可從CAD程序接收控制數(shù)據(jù)及其它指令，從而制造物體，并且執(zhí)行本地光照指令66以作為物體制造過(guò)程的一部分。

可替換地，光照指令66可在與控制器70分離的處理器可讀介質(zhì)64中實(shí)現(xiàn)，例如作為圖18所示的CAD計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的一部分。參見(jiàn)圖18，增材制造系統(tǒng)76包括可操作地連接至CAD計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品78的增材制造機(jī)器68，該CAD計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品78具有位于處理器可讀介質(zhì)64上的光照指令66。機(jī)器68與CAD程序產(chǎn)品78之間的任意適當(dāng)連接都可用于向機(jī)器68傳輸指令和控制數(shù)據(jù)，例如，包括有線鏈路、無(wú)線鏈路以及諸如閃存或光盤(pán)的便攜式連接。

圖19例示了用于諸如圖17和18中所示機(jī)器68的增材制造機(jī)器的機(jī)架組件79的一個(gè)示例。參見(jiàn)圖19，機(jī)架組件79包括承載試劑分配器36、44和光源48的機(jī)架80。機(jī)架80可在制造床24上前后移動(dòng)，從而分配聚結(jié)劑34和改性劑40(例如，如圖2-3和6-7中所示)，并且將圖案化的構(gòu)造材料曝光于單色光46(例如，如圖4和8所示)。在圖19所示的示例中，試劑分配器36和44被配置為細(xì)長(zhǎng)的噴墨打印頭，其具有沿床24的寬度分布的噴嘴82的陣列，試劑通過(guò)該噴嘴82的陣列分配到支撐在床24上的構(gòu)造材料上；或者，噴嘴82的陣列沿床24的寬度分布以至少對(duì)應(yīng)于用于分層放置和聚結(jié)該構(gòu)造材料的構(gòu)造區(qū)88。雖然示出的是僅具有單排分配噴嘴的兩個(gè)打印頭36、44，但其它配置也是可行的。例如，可使用更多或更少的打印頭，并且每個(gè)打印頭可具有不同的分配噴嘴陣列，包括用于分配多個(gè)不同顏色(或無(wú)色)的聚結(jié)劑的打印頭和噴嘴。

而且，在所示出的示例中，光源48被配置為是沿床24的寬度分布的一對(duì)燈條84，具有能單獨(dú)尋址的LED、激光二極管或其它單色光源86的陣列；或者，這對(duì)燈條84沿床24的寬度分布以至少對(duì)應(yīng)于用于分層放置和聚結(jié)該構(gòu)造材料的構(gòu)造區(qū)88。每個(gè)光源86或者多組光源86中的每一組可在陣列中單獨(dú)尋址，從而獨(dú)立于陣列中的任意其它光源或者獨(dú)立于陣列中的任意其它光源組而選擇性地發(fā)光。如有需要，每個(gè)燈條84設(shè)置在試劑分配器36、44的外側(cè)，從而使得：當(dāng)機(jī)架80在床24上沿任一方向移動(dòng)時(shí)，燈條84可在分配試劑34、40后立即照射床24上的圖案化的構(gòu)造材料。各個(gè)光源86可在控制器70的控制下選擇性地通電，從而僅照射圖案化的構(gòu)造材料，由此限制對(duì)周?chē)臉?gòu)造材料造成的不期望的影響并且降低功耗。此外，每個(gè)燈條84可包括單組單色光源(僅一個(gè)波段)，其對(duì)應(yīng)于具有該波段內(nèi)吸收峰值的聚結(jié)劑；或者，每個(gè)燈條84可包括多組光源(多波段)，從而適應(yīng)于更大范圍的聚結(jié)劑。其它適當(dāng)?shù)墓庹张渲靡彩强尚械?。例如，光?8可支撐在與支撐試劑分配器的機(jī)架不同的機(jī)架上。又例如，光源48可被配置為用于覆蓋構(gòu)造區(qū)88的、單色光源86的固定陣列。

在一個(gè)示例中，每個(gè)燈條84包括一排單色紅色光源、一排單色綠色光源以及一排單色藍(lán)色光源，以分別覆蓋對(duì)應(yīng)的青色、品紅色和黃色聚結(jié)劑的吸收峰值。多個(gè)單色光源的排或其它陣列使得能夠使用單個(gè)光源48制造具有不同顏色部分的物體。由此，例如，可在圖10的框106處分配第一顏色(或無(wú)色)聚結(jié)劑34并且在框110處將其曝光于對(duì)應(yīng)的第一顏色(或無(wú)色)單色光46；在框116處分配第二顏色(或無(wú)色)聚結(jié)劑34并且在框120處將其曝光于對(duì)應(yīng)的第二顏色(或無(wú)色)單色光46。其它處理方式也是可行的。又例如，在框106和116中的一個(gè)或其二者中，分配聚結(jié)劑可包括：用多個(gè)不同的聚結(jié)劑34圖案化構(gòu)造材料，并且將不同的圖案曝光于對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同的單色光46，從而在同一構(gòu)造材料層內(nèi)獲得不同顏色。

雖然通常在增材制造中使用粉末狀聚合物構(gòu)造材料，但也可使用其它適當(dāng)?shù)臉?gòu)造材料，包括金屬及其它非聚合物和/或液體、糊劑和凝膠。適當(dāng)?shù)木劢Y(jié)劑包括具有光吸收成分的水基或溶劑基分散體。作為一個(gè)示例，聚結(jié)劑可為包括作為光吸收成分的彩色或無(wú)色顏料或染料的油墨。

適當(dāng)?shù)木劢Y(jié)改性劑可分離構(gòu)造材料的各個(gè)顆粒，從而防止顆粒結(jié)合到一起并且固化為切片的一部分。這種類(lèi)型的聚結(jié)改性劑的示例包括膠質(zhì)的、染料基和聚合物基的油墨，以及平均尺寸小于構(gòu)造材料顆粒的平均尺寸的固體顆粒。聚結(jié)改性劑的分子質(zhì)量及其表面張力應(yīng)使得試劑能夠充分穿透構(gòu)造材料從而實(shí)現(xiàn)期望的機(jī)械分離。在一個(gè)示例中，可使用鹽溶液作為聚結(jié)改性劑。在其它示例中，可使用可從惠普發(fā)展公司購(gòu)得的、商業(yè)上被稱(chēng)為CM996A和CN673A的油墨作為聚結(jié)改性劑。適當(dāng)?shù)木劢Y(jié)改性劑可用于通過(guò)防止構(gòu)造材料在加熱過(guò)程中達(dá)到其聚結(jié)溫度而修改聚結(jié)劑的效果?？墒褂谜宫F(xiàn)出適當(dāng)?shù)睦鋮s效果的流體作為這種類(lèi)型的聚結(jié)改性劑。例如，當(dāng)使用冷卻流體處理構(gòu)造材料時(shí)，構(gòu)造材料中的熱量可通過(guò)蒸發(fā)該流體而被吸收，從而有助于防止構(gòu)造材料達(dá)到其聚結(jié)溫度。由此，例如，含水量高的流體可為適當(dāng)?shù)木劢Y(jié)改性劑。也可使用其它類(lèi)型的聚結(jié)改性劑。

權(quán)利要求書(shū)中使用的“一”意指一個(gè)或多個(gè)。

在附圖中示出并且在上文中描述的示例例示但并非限定了本公開(kāi)的范圍，本公開(kāi)的范圍由前邊的權(quán)利要求書(shū)限定。