產(chǎn)生三維物體的制作方法
【專利摘要】提供了一種用于產(chǎn)生三維物體的設備。所述設備可以包括具有限定了用于接收不同大小的構造模塊或用于接收多個構造模塊的構造接收器的表面的外殼。構造模塊可以各自包括用于從構造材料分配器接收構造材料層的構造腔室。所述設備可以包括用于將聚結劑選擇性地遞送至將要從構造材料分配器接收的構造材料層的部分上以使得當能量被施加至層時層的部分聚結并固化以形成三維物體的切片的試劑分配器。
【專利說明】
產(chǎn)生三維物體
【背景技術】
[0001]已經(jīng)提出了在逐層的基礎上產(chǎn)生三維物體的增材制造系統(tǒng)作為少量生產(chǎn)三維物體的潛在方便的方式。
[0002]由這種系統(tǒng)所生產(chǎn)的物體的質量可以取決于所使用的增材制造技術的類型而寬廣地變化。通常，可以使用較低成本的系統(tǒng)可生產(chǎn)低質量和低強度的物體，而可以使用較高成本系統(tǒng)可生產(chǎn)高質量和高強度的物體。
【附圖說明】
[0003]參照以下附圖描述一些示例:
[0004]圖1a是根據(jù)一些示例的用于產(chǎn)生三維物體的設備的簡化示意圖。
[0005]圖1b是根據(jù)一些示例的用于產(chǎn)生三維物體的設備的簡化示意圖。
[0006]圖2a是根據(jù)一些示例的增材制造系統(tǒng)的簡化透視圖；
[0007]圖2b是根據(jù)一些示例的用于增材制造系統(tǒng)的可移除構造模塊的簡化透視圖；
[0008]圖2c是根據(jù)一些示例的用于增材制造系統(tǒng)的可移除構造模塊的簡化透視圖；
[0009]圖2d是根據(jù)一些示例的構造模塊的構造組件的簡化透視圖；
[0010]圖2e是根據(jù)一些示例的構造模塊的構造組件的簡化側視圖；
[0011]圖2f是根據(jù)一些示例的已經(jīng)接收了可移除構造模塊的增材制造系統(tǒng)的簡化透視圖；
[0012]圖2g是根據(jù)一些示例的已經(jīng)接收了可移除構造模塊的增材制造系統(tǒng)的簡化透視圖；
[0013]圖2h是根據(jù)一些示例的用于增材制造系統(tǒng)的可移除構造模塊的簡化透視圖；
[0014]圖3是根據(jù)一些示例的構造模塊的構造組件的簡化側視圖；
[0015]圖4是根據(jù)一些示例的示出了三維物體的方法的流程圖；以及
[0016]圖5a—圖5d示出了根據(jù)一些示例的構造材料層的一系列剖面?zhèn)纫晥D。
【具體實施方式】
[0017]以下術語應該理解為當由說明書或權利要求陳述時意味著下述內容。單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”意味著“一個或多個”。術語“包含”和“具有”意在具有與術語“包括”具有相同的包括性含義。
[0018]使用增材制造系統(tǒng)，可以通過構造材料的一個或多個連續(xù)層的部分的固化而產(chǎn)生三維物體。構造材料可以是基于粉末的，并且所產(chǎn)生物體的屬性取決于所使用的構造材料類型和固化機制類型。在一些示例中，可以使用液體粘合劑以化學地固化構造材料而實現(xiàn)固化。在其他示例中，可以通過臨時性地將能量施加至構造材料而實現(xiàn)固化。這可以例如包括使用聚結劑，其是當將合適量的能量施加至構造材料和聚結劑的組合時可以使得構造材料聚結并固化的材料。在其他示例中，可以使用其他固化方法。
[0019]然而，一些增材制造系統(tǒng)可以例如具有并未提供足夠的靈活性和速度的設計。例如，當構造材料需要重新填充或者系統(tǒng)需要清潔時打印連續(xù)性可能難以維持。此外，在打印作業(yè)之間可能存在時間延遲。此外，在一些示例中這些系統(tǒng)可以具有需要諸如處理構造材料和清潔的高度用戶交互的設計。
[0020]因此，本公開提供了一種可以可移除地接收構造模塊的增材制造系統(tǒng)。模塊化設計可以例如通過允許不同類型構造模塊(諸如不同大小和/或多個構造模塊)同時被插入構造而提供多用性。模塊化設計還可以通過在系統(tǒng)的連續(xù)使用中允許更快使用和更少中斷、例如允許連續(xù)打印作業(yè)在它們之間以較少或沒有時間延遲完成來提供高產(chǎn)率。構造模塊可以提供有外殼，在外殼中可以提供構造腔室、構造材料腔室和/或用于腔室的移動的電動機。當構造模塊被移除時該設計可以允許構造模塊的更快清潔。構造模塊也可以容易地可插入至增材制造系統(tǒng)以及從增材制造系統(tǒng)可移除。
[0021]圖1a是根據(jù)一些示例的用于產(chǎn)生三維物體的設備10的簡化示意圖。設備10可以包括具有表面14的外殼12，表面14限定了用于接收不同大小的構造模塊或者用于接收多個構造模塊的構造接收器16?！安煌笮　币馕吨鴺嬙旖邮掌?6能夠一次接收至少一個構造模塊，不論一個構造模塊是否具有第一大小或第二大小?！坝糜诮邮斩鄠€構造模塊”意味著構造接收器16能夠一次接收兩個或更多個構造模塊。因此，構造接收器16不限于接收一個固定大小的構造模塊。構造模塊可以各自包括構造腔室以從構造材料分配器接收構造材料層。設備10可以包括試劑分配器18以選擇性地將聚結劑遞送至將要從構造材料分配器接收的構造材料層的部分上，以使得當將能量施加至層時層的部分聚結并固化而形成三維物體的切片。
[0022]圖1b是根據(jù)一些示例的用于產(chǎn)生三維物體的設備100的簡化示意圖。設備100可以包括具有表面104的外殼102，表面104限定了用于接收多個大小的構造模塊或多個構造模塊的構造空間(build volume)106。構造模塊可以各自包括構造腔室以從構造材料分配器接收構造材料層。設備100可以包括試劑分配器接收器108以可移除地接收試劑分配器，試劑分配器用于選擇性地將聚結劑遞送至將要從構造材料分配器接收的構造材料層的部分上，以使得當將能量施加至層時層的部分聚結并固化而形成三維物體的切片。
[0023]圖2a是根據(jù)一些示例的增材制造系統(tǒng)200的簡化透視圖。增材制造系統(tǒng)200可以包括外殼202。外殼202可以收納各種部件，諸如試劑分配器和其他部件，如將更詳細所述。
[0024]外殼202可以包括側邊外殼部分204，中心外殼部分206，以及背面外殼部分208。這些外殼元件的表面可以限定包括了接收空間的構造接收器212。圖2a示出了具有立方體形狀的接收空間212，但是在其他示例中接收空間212可以取決于側邊外殼部分204、中心外殼部分206以及背面外殼部分208的配置和形狀而具有其他形狀。如圖2a中所示，中心外殼部分206和接收空間212可以沿著y軸方向延展至足夠長度以使得系統(tǒng)200可以視作是寬格式系統(tǒng)。在其他示例中，中心外殼部分206和接收空間212可以具有沿著y軸方向更短或更長的長度。
[0025]增材制造系統(tǒng)200可以包括系統(tǒng)控制器256，其可以包括用于執(zhí)行諸如在此處方法中所述那些指令的處理器258。處理器258可以例如是微處理器、微控制器、可編程門陣列、專用集成電路(ASIC)、計算機處理器等等。處理器258可以例如包括在芯片上的多個內核、跨越多個芯片的多個內核、跨越多個裝置的多個內核、或者其組合。在一些示例中，處理器258可以包括至少一個集成電路(1C)、其他控制邏輯、其他電子電路、或者其組合。
[0026]控制器256可以支持直接用戶交互。例如，系統(tǒng)200可以包括聯(lián)接至處理器258的用戶輸入裝置，諸如鍵盤、觸摸墊、按鈕、小鍵盤、撥號盤、鼠標、軌跡球、讀卡器、或其他輸入裝置中的一個或多個。此外，系統(tǒng)200可以包括聯(lián)接至處理器212的輸出裝置，諸如液晶顯示器(LCD)、打印機、視頻監(jiān)控器、觸摸屏顯示器、發(fā)光二極管(LED)或其他輸出裝置中的一個或多個。輸出裝置可以響應于指令以顯示文本信息或圖像數(shù)據(jù)。
[0027]處理器258可以經(jīng)由通信總線與計算機可讀存儲介質260通信。計算機可讀存儲介質260可以包括單個介質或多個介質。例如，計算機可讀存儲介質260可以包括ASIC的存儲器、以及控制器256中的分立存儲器中的一個或兩者。計算機可讀存儲介質260可以是任何電子、磁性、光學、或其他物理存儲裝置。例如，計算機可讀存儲介質260可以例如是隨機訪問存儲器(RAM)、靜態(tài)存儲器、只讀存儲器、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、硬盤驅動、光盤驅動、存儲裝置驅動、CD、DVD等等。計算機可讀存儲介質260可以是非暫時性的。計算機可讀存儲介質260可以存儲、編碼或傳送當由處理器258執(zhí)行時可以使得處理器258根據(jù)各個示例執(zhí)行在此所公開的方法或操作中的任意一個或多個的計算機可執(zhí)行指令262。
[0028]圖2b—圖2c是根據(jù)一些示例的用于增材制造系統(tǒng)200的可移除構造模塊214的簡化透視圖。構造模塊214可以包括外殼216。滾輪218可以附接至外殼216的底表面以使得構造模塊214可以如手推車那樣滾動。備選地，除了滾輪之外可以提供固定支腳。然而，在一些示例中可以不附接滾輪218或支腳。封蓋222可以可移除地聯(lián)接至外殼216以形成構造模塊214的頂表面的一部分。當移除封蓋222時，如圖2b中所示，可以暴露可以包含在外殼216中的構造組件224。圖2c示出了被附接的封蓋。外殼216和封蓋222可以防止構造材料逃離構造模塊214。
[0029]如圖2c中所示，構造組件224可以由用戶使用附接至構造組件224的側表面的把手220而從外殼216作為抽屜而可移除。額外的把手可以提供在構造組件224的表面上。在其他示例中，自動和/或電子機構可以用于當例如用戶提供輸入(諸如在外殼216或構造組件224上按下按鈕)時自動地打開抽屜。
[0030]圖2d—圖2e分別是根據(jù)一些示例的構造模塊214的構造組件224的簡化透視圖和簡化側視圖。如所示，構造組件224已經(jīng)完全從外殼216移除。構造組件224可以包括構造材料腔室226和構造腔室228。
[0031]支撐構件230可以提供在構造材料腔室224中?；钊?32可以附接至支撐構件230的底表面。電動機234可以驅動活塞232以使得支撐構件230沿著z軸可移動。類似地，支撐構件236可以提供在構造腔室228中?；钊?38可以附接至支撐構件236的底表面。電動機240可以驅動活塞238以使得支撐構件236沿著z軸可移動。在一個示例中，支撐構件230和236可以具有在從約1cm乘以1cm直至10cm乘以10cm范圍中的尺寸。在其他示例中，支撐構件230和236可以具有更大或更小的尺寸。
[0032]圖2e示出了存儲在構造材料腔室226中的支撐構件230的頂表面上的構造材料246。圖2e也示出了在構造腔室228中的支撐構件238的頂表面上的先前沉積的構造材料層248。先前沉積的構造材料248包括使用增材制造系統(tǒng)200已經(jīng)處理并固化為三維物體的一部分的部分250。
[0033]在一些示例中，構造材料可以是基于粉末的構造材料。如在此使用的，術語基于粉末的材料意在包括基于干燥和潮濕的粉末的材料、微粒材料、以及粒狀材料。在一些示例中，構造材料可以包括空氣與固態(tài)聚合物微粒的混合物，例如以約40 %空氣和約60 %固態(tài)聚合物微粒的比例。一種合適的材料可以是Ny 1n 12，其例如可以從Sigma-Aldrich有限公司獲得。另一合適的Nylon 12材料可以是PA2200，其可以從電光系統(tǒng)EOS GmbH獲得。合適的構造材料的其他示例可以包括例如粉末狀金屬材料、粉末狀合成材料、粉末狀陶瓷材料、粉末狀玻璃材料、粉末狀樹脂材料、粉末狀聚合物材料等等。然而，應該理解的是，在此所述的示例并不限于基于粉末的材料或者以上列出的任何材料。在其他示例中，構造材料可以是膏體或膠體。根據(jù)一個示例，合適的構造材料可以是粉末狀的半晶質熱塑性材料。
[0034]構造組件224可以包括構造材料分配器242，諸如例如刮刀或輥軸。構造材料分配器242可以由電動機244驅動以將構造材料的連續(xù)層從構造材料腔室226中的支撐構件230提供(例如遞送和/或沉積)至構造材料腔室228中的支撐構件236。然而，在其他示例中，構造材料分配器242可以替代地是系統(tǒng)200的部件并且附接至外殼202或者在其中。
[0035]返回至圖2a，緊固件構件252可以在中心外殼部分206的底表面處附接至外殼22。備選地或此外，緊固件構件可以附接至側邊外殼部分204和/或背面外殼208。在圖2a中，緊固件構件252示出為沿著中心外殼部分206的長度縱向地延伸，但是在其他示例中緊固件構件252可以具有其他配置。在一些示例中，多個分立緊固件構件252可以沿著中心外殼部分206的底表面的長度而提供在不同點處。
[0036]返回至圖2b，緊固件構件254可以附接至外殼216的底表面。備選地或此外，緊固件構件可以附接至外殼216的任何其他表面，包括四個側表面中的任何一個。在圖2b中，緊固件構件254示出為沿著外殼216的長度縱向地延伸，但是在其他示例中，緊固件構件254可以具有其他配置。在一些示例中，多個分立的緊固件構件254可以沿著外殼216的頂表面的長度而提供在不同點處。
[0037]緊固構件252和254可以被聯(lián)接在一起以使得增材制造系統(tǒng)200可以可移除地聯(lián)接至并且可移除地接收接收空間212中的構造模塊214。如所示，構造模塊214可以橫向地或者通常橫向地、例如水平地或者通常水平地接收至接收空間212中。緊固件252和254可以是磁性緊固件、機械緊固件和/或其他緊固件類型。
[0038]如果緊固件252和254是磁性緊固件，則它們各自可以是磁性的，意味著它們各自可以由合適的材料制成以使其在存在磁場時經(jīng)受力并且/或其自身產(chǎn)生磁場。因此，當緊固件252和254充分接近時，它們可以吸引以在增材制造系統(tǒng)200中鎖定構造模塊214。例如，緊固件252和254可以包括諸如鐵磁體的永磁體，或者抗反鐵磁體、鐵氧磁體、順磁體、抗磁體、或者電磁體。
[0039]如果緊固件252和254是機械緊固件，則緊固件252和254中的一個可以是閂鎖構件而另一個是接收構件。例如，閂鎖可以插入或附接至接收構件以在增材制造系統(tǒng)200中鎖定構造模塊214。
[0040]當構造模塊214插入在系統(tǒng)200的接收空間212中時，有意地移除封蓋222以使得系統(tǒng)中的諸如試劑分配器、能量源、加熱器和傳感器的部件可以能夠與構造腔室228以及其中的任何構造材料相互作用，如將所述。
[0041]圖2f—圖2g是根據(jù)一些示例的已經(jīng)接收了可移除構造模塊的增材制造系統(tǒng)的簡化透視圖。通常，構造模塊可以具有沿著X軸方向或y軸方向的任意長度。例如，如所示，各種大小的構造模塊214a —214d可以具有沿著X軸方向的任意長度。例如，在圖2g中，單個構造模塊214d具有沿著y軸方向的長度，該長度允許其當被插入在系統(tǒng)200中時填充整個接收空間212。在圖2f中，具有沿著y軸方向的較小長度的多個構造模塊214a — 214c可以沿著y軸方向排列以共同地填充整個接收空間212。因此，在圖2f中，構造模塊214a — 214c的構造腔室和支撐構件可以串行排列。此外，在圖2f中，示出了不同長度的構造模塊，例如構造模塊214a — 214c具有相對于彼此不同的長度。
[0042]圖2h是根據(jù)一些示例的用于增材制造系統(tǒng)的可移除構造模塊214c的簡化透視圖。構造模塊214c在圖2f中示出為從系統(tǒng)200移除。如所示，由于比圖2b—圖2e的構造模塊214更長，構造模塊214c可以具有沿著y軸方向比構造模塊214的構造材料腔室226更長的構造材料腔室226c，并且具有沿著y軸方向比構造材料腔室228更長的構造腔室228c。盡管未示出，構造模塊214d可以是沿著y軸方向橫跨構造模塊214d的整個長度的腔室。
[0043]此外，盡管未示出，構造模塊和腔室也可以沿著X軸方向改變寬度。
[0044]在一些示例中，可以使用構造模塊和/或構造組件的不同配置。圖3是根據(jù)一些示例的構造模塊的構造組件324的簡化側視圖。除了能夠可移除地接收構造組件224之外，圖2b—圖2c的外殼216也可以能夠可移除地接收構造組件324。當構造組件324在外殼216內時，封蓋222可以從外殼216可移除以暴露構造組件324及其構造腔室328。
[0045]構造組件324可以由用戶使用附接至構造組件324的側表面的把手而從外殼216作為抽屜而可移除。額外的把手可以提供在構造組件324的表面上。在其他示例中，自動和/或電子機制可以用于當例如用戶提供輸入(諸如在外殼216或構造組件324上按下按鈕)時自動地打開抽屜。
[0046]在圖3中，構造組件324已經(jīng)完全從外殼216移除。構造組件324可以包括構造材料腔室326和構造腔室328。構造材料腔室326可以在構造材料腔室328下方。這可以例如允許構造材料腔室328是寬的以使得構造材料的寬層可以向其遞送。
[0047]支撐構件330可以提供在構造材料腔室326中。構造材料246示出為存儲在構造材料腔室326中的支撐構件330的頂表面上。支撐構件330可以成角度以允許構造材料246借由重力而下滑。支撐構件336可以提供在構造腔室328中。先前沉積的構造材料層248示出為在構造腔室328中的支撐構件330的頂表面上。先前沉積的構造材料248包括使用增材制造系統(tǒng)200已經(jīng)處理并且固化為三維物體的一部分的部分250?；钊?38可以附接至支撐構件336的底表面。電動機340可以驅動活塞338以使得支撐構件336沿著z軸可移動。在一個示例中支撐構件330和336可以具有在從約1cm乘以1cm直至10cm乘以10cm范圍中的尺寸。在其他示例中，支撐構件330和336可以具有更大或更小的尺寸。
[0048]一個或多個構造材料分配器332、284和342可以用于將構造材料的連續(xù)層從構造材料腔室326中的支撐構件330提供(例如遞送和/或沉積)至構造材料腔室328中的支撐構件336。例如，構造材料分配器332 (例如可旋轉的球體、轉輪或輥軸)可以附接在構造材料腔室326中。電動機234可以驅動構造材料分配器332以旋轉而如彎曲箭頭所示移動構造材料246。附接至組件324的構造材料分配器384(例如傳送器)可以由電動機344驅動以隨后沿z軸方向向上移動構造材料246，如由箭頭所示。附接至構造組件324的構造材料分配器342(例如刮刀或輥軸)可以由電動機344驅動以沿y軸方向縱向地移動而將構造材料242滾動至構造材料腔室328中的支撐構件336中。在一些示例中，構造材料分配器342可以替代地是系統(tǒng)200的部件并且附接至外殼202或者在外殼202中。
[0049]在一些示例中，構造模塊214可以包括具有與早先所述的控制器256和計算機可讀介質260類似特征的控制器和計算機可讀介質。在這些示例中，計算機可讀介質可以存儲規(guī)定了構造模塊214特征的數(shù)據(jù)和/或指令，特征例如是其大小、其每個腔室的大小、提供在其構造材料腔室中所存儲的構造材料的類型等等。這些數(shù)據(jù)和/或指令可以存儲以用于當構造模塊214被插入在系統(tǒng)200中以用于產(chǎn)生三維物體時由控制器256訪問。在一些示例中，諸如關于構造模塊214中的構造材料的類型，在構造模塊上具有與早先所述控制器256的輸入裝置類似特征的輸入裝置可以從用戶接收關于構造模塊214中所存儲的構造材料類型的輸入。在一些示例中，構造模塊214上的傳感器可以自動地檢測構造材料的類型。
[0050]增材制造系統(tǒng)200可以包括聚結劑分配器268以選擇性地將聚結劑遞送至提供在一個或多個構造腔室228中的一個或多個支撐構件236上的構造材料的連續(xù)層，如將所述。聚結劑是當將合適量的能量施加至構造材料和聚結劑的組合時可以使得構造材料聚結并固化的材料。根據(jù)一個非限定性示例，合適的聚結劑可以是包括碳黑的油墨類型配方，諸如例如商業(yè)上已知為從Hewlett-Packard公司可獲得的CM997A的油墨配方。在一個示例中，該油墨可以此外包括紅外光吸收劑。在一個示例中，該油墨可以此外包括近紅外光吸收劑。在一個示例中，該油墨可以此外包括可見光吸收劑。包括可見光增強劑的油墨的示例是基于染料的有色油墨以及基于顏料的有色油墨，諸如商業(yè)上已知為從Hewlett-Packard公司可獲得CE039A和CE042A的油墨。
[0051]控制器256可以根據(jù)包括存儲在計算機可讀介質260中的試劑遞送控制數(shù)據(jù)266的指令而控制聚結劑選擇性地遞送至所提供構造材料層。
[0052]試劑分配器268可以是打印頭，諸如熱打印頭或壓電噴墨打印頭。打印頭可以具有噴嘴的陣列。在一個示例中，可以使用諸如那些通常用于商業(yè)上可購得的噴墨打印頭的打印頭。在其他示例中，除了通過打印頭之外，可以通過噴霧噴嘴遞送試劑。也可以使用其他遞送機制。
[0053]試劑分配器268可以用于選擇性地遞送(例如沉積)以諸如液體的合適流體的形式的聚結劑。在一些示例中，可以選擇試劑分配器268以在每英寸300至1200個點(DPI)之間(例如600DPI)的分辨率而遞送試劑液滴。在其他示例中，可以選擇試劑分配器268以能夠以更高或更低分辨率遞送試劑液滴。在一些示例中，試劑分配器268可以具有噴嘴的陣列，試劑分配器268通過該噴嘴的陣列能夠選擇性地噴射流體的液滴。在一些示例中，每個液滴可以是每液滴約10皮升(pi)的量級，盡管在其他示例中可以使用能夠遞送更大或更小液滴大小的試劑分配器268。在一些示例中，可以使用能夠遞送可變大小液滴的試劑分配器268。
[0054]在一些不例中，試劑分配器268可以是系統(tǒng)200的整體部分。在一些不例中，試劑分配器268可以是用戶更可替換的而不是固定的，在該情形中其可以可移除地可接收(例如可插入至)系統(tǒng)200的合適的試劑分配器接收器(例如接口模塊)中。
[0055]在圖2a的示例中，試劑分配器268具有沿X軸方向的長度，該長度使其能夠在所謂的寬頁面陣列配置中沿構造模塊214的支撐構件236或336的X軸方向橫跨整個寬度。在一個示例中，這可以通過多個打印頭的合適排列設置而實現(xiàn)。在其他示例中，可以使用具有噴嘴陣列的單個打印頭，其具有能夠使得它們橫跨支撐構件236或336寬度的長度。在其他示例中，試劑分配器268可以具有無法使得它們橫跨支撐構件236或336的整個寬度的較短的長度。
[0056]試劑分配器268可以安裝在可移動托架(carriage)上以使其能夠沿著所示y軸跨越一個或多個支撐構件236或336的序列的整個長度而雙向地移動，如由箭頭270所示。這使能跨越支撐構件236或336的整個寬度和長度而單程地選擇性遞送聚結劑。
[0057]應該注意的是，在此使用的術語“寬度”用于通常表示在平行于圖2a—圖2e中所示的X軸和y軸的平面中的最短尺寸，而在此使用的術語“長度”用于通常表示在該平面中的最長的尺寸。然而，應該理解的是，在其他示例中，術語“寬度”與術語“長度”可以是可互換的。例如，在其他示例中，試劑分配器268可以具有使其橫跨支撐構件236或336的整個長度的長度，而可移動托架可以橫跨支撐構件236或336而雙向地移動。
[0058]在另一示例中，試劑分配器268并不具有使其能夠橫跨支撐構件236或336的整個寬度的長度，但是此外沿所示X軸橫跨支撐構件236或336的寬度而雙向地可移動。該配置使能使用多程跨越支撐204的整個寬度和長度而選擇性地遞送聚結劑。然而，諸如頁寬陣列配置的其他配置可以使三維物體能夠被更快地創(chuàng)建。
[0059]聚結劑分配器268可以包括聚結劑的供給源(supply)，或者可以可連接至聚結劑的分立供給源。
[0060]在一些示例中，可以存在額外的聚結劑分配器，諸如試劑分配器274。在一些示例中，系統(tǒng)200的分配器可以位于相同的托架上，或者彼此相鄰或者以短距離分隔。在其他示例中，兩個或多個托架各自可以包含一個或多個分配器。例如，每個分配器可以位于其自己的分立托架中。任何額外的分配器可以具有與參照聚結劑分配器268早先所述那些相似的特征。然而，在一些示例中，例如，不同的試劑分配器可以遞送不同的聚結劑。
[0061 ]系統(tǒng)200可以此外包括附接至外殼202的能量源272。能量源272可以將能量施加至構造材料以使得構造材料的部分根據(jù)聚結劑已經(jīng)被遞送或已經(jīng)被滲透的地方而固化。在一些示例中，能量源272是紅外(IR)輻射源，近紅外輻射源，或鹵素輻射源。在一些示例中，能量源272可以是單個能量源，其能夠將能量均勻地施加至沉積在支撐構件236或336上的構造材料。在一些示例中，能量源272可以包括能量源的陣列。
[0062]在一些示例中，配置能量源272被配置為以基本上均勻的方式將能量施加至構造材料層的整個表面。在這些示例中，能量源272可以稱作是未聚焦的能量源。在這些示例中，整個層可以具有同時地施加至其的能量，這可以有助于增大可以產(chǎn)生三維物體的速度。
[0063]在其他示例中，配置能量源272被配置為以基本上均勻的方式將能量施加至構造材料層的整個表面的一部分。例如，配置能量源272可以被配置為將能量施加至構造材料層的一條整個表面。在這些示例中，能量源可以跨越構造材料層被移動或掃描以使得最終跨越構造材料層的整個表面而施加基本上相等量的能量。
[0064]在一些示例中，能量源272可以安裝在可移動托架上。
[0065]在其他示例中，能量源272可以當其例如根據(jù)試劑遞送控制數(shù)據(jù)208而跨越構造材料層移動時施加可變量的能量。例如，控制器210可以控制能量源以將能量僅施加至構造材料的已經(jīng)施加了聚結劑的部分。
[0066]在其他示例中，能量源272可以是聚焦的能量源，諸如激光束。在該示例中，激光束可以被控制為跨越構造材料層的整體或一部分而掃描。在這些示例中，激光束可以被控制為根據(jù)試劑遞送控制數(shù)據(jù)跨越構造材料層而掃描。例如，激光束可以被控制為將能量施加至層的遞送了聚結劑的那些部分。
[0067]在一些示例中，系統(tǒng)200還可以包括加熱器或預加熱器以發(fā)出熱量，以將沉積在支撐構件236上的構造材料維持在預定的溫度范圍內。加熱器可以具有加熱單元的陣列。加熱單元可以各自是任意合適的加熱單元，例如諸如紅外燈的加熱燈。配置可以被優(yōu)化為向由構造材料所橫跨的區(qū)域提供均勻的熱分布。每個加熱單元或者加熱單元的組可以具有可調的電流或電壓供給源以可變地控制施加至構造材料表面的局部能量密度。
[0068]圖4是示出了根據(jù)一些示例的產(chǎn)生三維物體的方法400的流程圖。該方法可以是計算機實施的。在一些示例中，所示的順序可以改變，以使得一些步驟可以同時發(fā)生，可以添加一些步驟，并且可以省略一些步驟。在描述圖3中，將參照圖2a、圖2e、圖3以及圖5a—圖5d。圖5a—圖5d示出了根據(jù)一些示例的構造材料層的一系列截面?zhèn)纫晥D。
[0069]在402處，控制器210可以獲得試劑遞送控制數(shù)據(jù)208。試劑遞送控制數(shù)據(jù)208可以對于將要產(chǎn)生的三維物體的每個切片限定構造材料上的部分或位置，如果有的話，聚結劑將要遞送至該部分或位置?？梢杂稍谙到y(tǒng)200中或外部的合適的三維物體處理系統(tǒng)得到試劑遞送控制數(shù)據(jù)208。在一些示例中，可以基于表示了將要產(chǎn)生的物體的三維模型的物體設計數(shù)據(jù)和/或從表示了物體的屬性的物體設計數(shù)據(jù)而產(chǎn)生試劑遞送控制數(shù)據(jù)208。模型可以限定物體的固體部分，并且可以由三維物體處理系統(tǒng)處理以產(chǎn)生模型的平行平面的切片。每個切片可以限定將要由增材制造系統(tǒng)固化的構造材料的各自層的一部分。物體屬性數(shù)據(jù)可以限定物體的屬性，諸如密度、表面粗糙度、強度等等。
[0070]在404處，構造模塊214上的計算機可讀介質可以確定和/或存儲表示了諸如所所使用的構造材料類型的構造模塊特征的構造模塊數(shù)據(jù)，例如基于用戶輸入或者由傳感器檢測。諸如構造模塊的物理尺寸的構造模塊的其他特征可以預存儲在計算機可讀介質上，如之前所述。
[0071]在406處，可以由系統(tǒng)200接收一個或多個構造模塊214。系統(tǒng)200的控制器256可以訪問構造模塊214的計算機可讀介質以發(fā)現(xiàn)構造模塊數(shù)據(jù)。
[0072]在408處，可以提供構造材料層276，如圖5a中所示。例如，控制器210可以控制構造分配器242以在圖2e和圖4a中所示的先前完成的層248上提供層276。完成的層248可以包括已固化的部分250。盡管為了示意說明的目的而在圖5a—圖5d中示出了完成的層248，但應該理解的是，可以初始地應用步驟408至412以產(chǎn)生第一層248。
[0073]在一些示例中，諸如如果使用構造組件224，則層276可以如下遞送。參照圖2e和圖4a，可以由活塞232沿z軸方向以這樣的方式定位構造材料腔室226中的支撐構件230:所存儲的構造材料246的一部分延伸到越過構造組件224的頂部邊緣。構造腔室228中的支撐構件236可以由活塞236沿z軸方向以這樣的方式定位:在構造材料的先前沉積的層248之上提供預定的間隙。構造材料分配器242可以隨后沿y軸方向縱向地移動以將所存儲構造材料246的延伸部分滾動至預定的間隙中以在構造腔室228中創(chuàng)建新的層276。遞送可以基于關于構造模塊的計算機可讀介質中所存儲的構造模塊的特征的數(shù)據(jù)和/或指令。
[0074]在一些示例中，諸如如果使用構造組件324，則層276可以如下遞送。參照圖3和圖4a，可以由活塞332沿z軸方向以這樣的方式定位在構造材料腔室326中的支撐構件330:所存儲的構造材料246的一部分延伸到越過構造組件324的頂部邊緣。構造腔室328中的支撐構件336可以由活塞336沿z軸向方向以這樣的方式定位:在先前沉積的構造材料層248之上提供預定的間隙。接著，構造材料分配器332、284和342可以用于遞送層276。所存儲的構造材料246可以沿著圖3中的箭頭移動并且滾動至預定的間隙中以在構造腔室228中創(chuàng)建新的層276。遞送可以基于在構造模塊的計算機可讀介質中存儲的關于構造模塊的特征的數(shù)據(jù)和/或指令。
[0075]在410處，可以選擇性地將聚結劑278遞送至構造材料層276的表面的一個或多個部分，如圖5b中所示。可以在試劑遞送控制數(shù)據(jù)208可以限定為變?yōu)楣腆w的層276的部分上的圖形中執(zhí)行聚結劑278的選擇性遞送以形成正產(chǎn)生的三維物體的一部分?！斑x擇性遞送”意味著聚結劑可以以各種圖形而遞送至構造材料的表面層的被選擇的部分。圖形可以由試劑遞送控制數(shù)據(jù)208限定，并且基于存儲在構造模塊的計算機可讀介質中的關于構造模塊的特征的數(shù)據(jù)和/或指令。
[0076]圖5c示出了已經(jīng)基本上完全滲透至構造材料層276中的聚結劑278，但是在其他示例中，滲透的程度可以小于100%。
[0077]在412處，預定水平的能量可以暫時性地施加至構造材料層276。在各個示例中，所施加的能量可以是紅外或近紅外能量、微波能量、紫外(UV)光、鹵素光、超聲能量等等。能量的暫時性施加可以使得聚結劑278已經(jīng)遞送或者已經(jīng)滲透的構造材料的部分加熱至構造材料的熔點以上并且聚結。一旦冷卻，已經(jīng)聚結的部分變?yōu)楣腆w并且形成正產(chǎn)生的三維物體的部分。如之前所述，一個這樣的部分250可以已經(jīng)在先前的迭代中產(chǎn)生。在能量施加期間吸收的熱量可以正比于先前固化的部分250以使得部分250的一部分加熱至其熔點以上。該效應有助于創(chuàng)建在已固化的構造材料的相鄰層之間具有強的層間接合的部分280，如圖5d中所示。
[0078]在已經(jīng)如上所述處理了構造材料層之后，可以在先前已處理的構造材料層的頂部上提供構造材料的新層。以該方式，先前處理的構造材料層用作構造材料的后續(xù)層的支撐。隨后可以重復方框408至412的過程以逐層地產(chǎn)生三維物體。
[0079]此外，在方框408至412期間的任意時刻，可以由系統(tǒng)200諸如在方框406處接收額外的構造模塊214。因此，當方法400正通過方框408至412迭代時，方法400的并行實例可以繼續(xù)，以使得系統(tǒng)200可以由不同構造模塊214上的不同三維物體而立刻執(zhí)行多個打印作業(yè)。在其他示例中，緊接著方法400的第一實例已經(jīng)完成并且產(chǎn)生了三維物體之后，方法400的第二實例可以以方框408至412繼續(xù)以使得在完成了第一個之后立即產(chǎn)生第二個三維物體，兩者之間時間延遲很少或沒有延遲。
[0080]此外，在一些示例中，即使構造模塊214在三維物體產(chǎn)生期間需要清潔或者重新填充，也可以存在很少的時間延遲或者沒有時間延遲。例如，如果構造模塊214需要被清潔或重新填充，則構造模塊214可以從系統(tǒng)200移除，而系統(tǒng)200繼續(xù)在其他構造模塊214中產(chǎn)生其他三維物體。此外，構造模塊214的設計(例如包括圖2d —圖2e中的電動機234和240以及圖3的電動機334、340、344和344的其完整功能構造系統(tǒng))可以允許構造模塊214能夠快速地和容易地被清潔。例如，外殼216可以有助于避免構造材料逃入構造模塊214中的不期望的位置中。此外，構造模塊214可以插入在清潔裝置中，其可以例如自動地清潔構造模塊214的部分，與此同時電動機在運行使得構造材料可以從構造模塊214的部件抖出。在一些示例中，還可以例如在運行電動機的同時執(zhí)行清潔中的手工步驟。
[0081]該說明書(包括任何所附權利要求、摘要和附圖)中所公開的所有特征和/或如所公開的任意方法或過程的所有步驟可以組合在任意組合中，除了這些特征和/或步驟中的至少一些互斥的組合之外。
[0082]在前述說明書中，闡述了數(shù)個細節(jié)以提供對在此所公開主題的理解。然而，可以不采用這些細節(jié)中的一些或全部而實施示例。其他示例可以包括來自如上所述細節(jié)的修改和變形。其意圖的是所附權利要求覆蓋這些修改和變形。
【主權項】
1.一種用于產(chǎn)生三維物體的設備，所述設備包括: 外殼，具有限定了用于接收不同大小的構造模塊或者用于接收多個構造模塊的構造接收器的表面，所述構造模塊各自包括用于從構造材料分配器接收構造材料層的構造腔室；以及 試劑分配器，用于將聚結劑選擇性地遞送至將要從所述構造材料分配器接收的所述構造材料層的部分上，以使得當能量被施加至所述層時所述層的所述部分聚結并固化以形成所述三維物體的切片。2.根據(jù)權利要求1所述的設備，還包括用于將能量施加至將要由所述構造材料分配器接收的所述構造材料層以使得所述構造材料層的一部分聚結并隨后固化的能量源。3.根據(jù)權利要求1所述的設備，還包括聯(lián)接至所述外殼以在所述構造腔室中提供所述構造材料層并且在先前提供的構造材料層上提供構造材料的連續(xù)層的所述構造材料分配器。4.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述構造模塊包括用于在所述構造腔室中提供所述構造材料層并用于在先前提供的構造材料層上提供構造材料的后續(xù)層的所述構造材料分配器。5.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述外殼包括聯(lián)接至所述構造模塊的第二接收構件以在所述外殼中鎖定所述構造模塊的第一緊固構件。6.根據(jù)權利要求1所述的設備，還包括附接至所述外殼以控制所述試劑分配器基于表示所述構造模塊的特征的構造模塊數(shù)據(jù)而將所述聚結劑選擇性地遞送至所述構造材料的控制器。7.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述構造接收器用于接收不同大小的構造模塊。8.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述構造接收器用于接收多個構造模塊。9.根據(jù)權利要求8所述的設備，其中，所述多個構造模塊中的每個具有不同大小。10.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述構造接收器用于通常橫向地接收所述不同大小的構造模塊或者所述多個構造模塊。11.一種用于產(chǎn)生三維物體的設備，所述設備包括: 外殼，具有限定了用于接收多個大小的構造模塊或者多個構造模塊的構造空間的表面，所述構造模塊各自包括用于從構造材料分配器接收構造材料層的構造腔室；以及 試劑分配器接收器，用于可移除地接收試劑分配器，所述試劑分配器用于將聚結劑選擇性地遞送至將要從所述構造材料分配器接收的所述構造材料層的部分上，以使得當能量被施加至所述層時所述層的所述部分聚結并固化以形成所述三維物體的切片。12.根據(jù)權利要求11所述的設備，還包括附接至所述外殼以在所述構造腔室中提供所述構造材料層并用于在先前提供的構造材料層上提供構造材料的后續(xù)層的所述構造材料分配器。13.根據(jù)權利要求11所述的設備，其中，所述構造接收器用于接收不同大小的構造模塊。14.根據(jù)權利要求11所述的設備，其中，所述構造接收器用于接收多個構造模塊。15.—種用于產(chǎn)生三維物體的設備，所述設備包括: 外殼，具有用于接收不同大小的構造模塊并用于接收多個構造模塊的構造接收器，所述構造模塊各自包括用于從構造材料分配器接收構造材料層的構造腔室； 試劑分配器，附接至所述外殼以將聚結劑選擇性地遞送至將要從所述構造材料分配器接收的所述構造材料層的部分上；以及 能量源，附接至所述外殼以將能量施加至將要從所述構造材料分配器接收的所述構造材料層以使得已被遞送有聚結劑的所述構造材料層的所述部分聚結并隨后固化。
【文檔編號】B29C67/00GK105916664SQ201480073358
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2014年1月31日
【發(fā)明人】費爾南多·朱昂, 亞歷杭德羅·曼紐爾·德·佩尼亞, 埃斯特韋·科馬斯, 愛德華·達萊·戴維斯
【申請人】惠普發(fā)展公司，有限責任合伙企業(yè)