通过分层制造制作有形产品的装置和方法与流程

本发明还涉及一种用于分层制造有形产品的方法，根据该方法，包括用于接收构造材料的第一构建平台的第一载体沿轨道相对于输送机移动，该轨道沿沉积头引导第一构建平台。

背景技术：

分层制造为一种制造方法，其中有形立体产品通过多个层连续附加于彼此顶部之上而制成，这些层与有形产品的不同高度的剖面对应。分层产品可通过提供均匀液体层或均匀粉末层而制成，其中液体或粉末以对应于待制造产品剖面的预定二维图案而进行固化。然后将剩余的未凝固材料移除。这些层还可以所需二维图案进行直接沉积，例如通过印刷方式。在这种方法中，图案在材料沉积期间已确定而非通过凝固确定。材料可为油墨或粉末，其中对油墨或粉末进行固化、烧结或以其它方法凝固(例如通过蒸发溶剂)以得到结合的(coherent，连贯的)产品。

产品通常在可在竖直方向上移位的构建平台的顶部上制作。然而，也存在产品悬挂于构建平台下方的分层制造系统。德国专利申请DE10256672中公开了这种分层制造系统的实例。典型地，这种系统包括具有液体的盘状物，此液体可通过例如紫外(UV)光进行凝固。定位在盘状物底部上方的构建平台向上移动，以允许在构建平台(或之前的凝固层)与盘状物底部之间形成液体薄膜。以预定图案凝固液体薄膜，并且构建平台在液体薄膜凝固之后进一步向上移动。重复这些步骤，直到产品完成时停止。最后，将成品从构建平台移除，并且该平台可用于制作另一产品。

在用于分层制造有形立体产品的另一种已知装置和方法中，粉末被用作起始材料，此粉末通过例如烧结而凝固。美国专利申请US2009/0291308中公开了这种方法。根据该已知方法，向由竖直壁界定且底侧由构建平台界定的区域提供粉末薄层。通过将该层烧结成具有预定形状的结合的固体层而将该层凝固，构成产品的一剖面。随后，支撑凝固层的构建平台向下移动，且施加新的粉末层。重复这些步骤，直到产品完成时停止。随后，在制作另一产品之前移除未凝固的粉末部分及成品。

上述系统的共同之处在于其具有可在竖直方向上移动的一个平台。这种系统特别适合于使用单一类型的材料来制造产品。可以同时在这种平台上制作具有不同形状的数个产品。国际专利申请WO2004/014637中公开了这种方法的实例。该已知方法仅限于使用一种类型的材料来制作产品。然而原则上，粉末基(powder-based)系统还适合于制作各个层由不同材料制成的产品。例如美国专利申请US2002/0145213中公开了这种系统。

还存在具有一个以上构建平台翻装置。国际专利申请WO2012/076205中公开了这种装置的实例。该装置包括不同的构建平台，由于其允许准同时地(quasi simultaneously)制作不同产品，因此其比仅具有一个构建平台的系统更具灵活性。

通过分层制造制作有形产品的又一种方式为三维打印。在三维打印中，以连续层或与产品剖面对应的预定图案来施加油墨。在某些方面，三维打印较上述方法更具有灵活性，特别是当通过打印头来施加油墨时更是如此。不同的打印头可用于施加不同材料以制造包括数种材料的复合产品。再者，可很容易开启并关闭打印头以更好地控制制造过程。美国专利申请US2009/0076643中公开了一种使用打印头进行分层制造的生产线的实例。该已知生产线可用于通过分层制造制作数个有形产品。生产线包括用于将材料沉积在载体上的数个打印头，该打印头定位于输送机上方，输送机将载体从一个打印头输送至另一个打印头。这些打印头在输送方向上彼此成直线定位。再者，每一个打印头的高度可相对于输送机进行调整，例如对产品制造的不同阶段期间产品不断增加的高度(即已沉积的层数)进行补偿。该生产线允许制造具有不同几何形状及不同材料组成的数种产品。产品的每一层均通过一个或更多个打印头形成，从而导致需要大量打印头来制造尺寸很大的产品。

此外，国际申请WO2004/108398公开了使用一个或多个构建站来将材料分层沉积在构建平台上。

US20140065194涉及一种利用多个构建模块的三维打印系统。该构建模块用于接收凝固成构建产品的粉末。转向器将包括打印床(printed beds)的构建模块或构建板从构建系统的输送机引导到相邻的输送机上。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于叠加制造有形产品的生产线，该生产线允许快速制造产品。

本发明的该目的通过用于分层制造有形产品的生产线实现，该生产线包括：

-第一可移动载体和第二可移动载体，每一个载体包括

-运输机，用于运输载体。及

-构建平台，用于支撑有形产品，

-一个或多个沉积头，用于在沉积方向上将构造材料沉积到第一构建平台和第二构建平台上，

-输送机，用于重复地朝向沉积头以及远离沉积头输送第一构建平台和第二构建平台，

其特征在于，第一运输机和第二运输机可沿输送机的轨道相对于彼此以可变速度移动。

两个运输机可沿输送机相对于彼此移动的优点在于，包括构建平台的两个载体无需在某一时刻以相同速度移动。不同速度的效果在于，每一个构建平台的速度可适用于生产线中的特定位置或构建平台上的产品必须经过的特定过程。该效果的优点在于，构建平台的速度不由生产线的任何构建平台的最慢过程确定。例如，当第一构建平台相对缓慢地移动以允许沉积层时，第二构建平台可以相对较快的速度移动返回沉积头。第二构建平台还可在第一构建平台移动时保持静止。

这解决当生产线仅部分地设有用于构建产品的构建平台，例如当待制造产品的数量受限时的问题。具体而言，当填充高度不够时，无法及时向构建站补充后续构建平台。

在生产线的实施方式中，生产线包括高度调整构件，高度调整构件配置成使载体的构建平台相对于载体的运输机在平行于沉积方向的方向上移位。

高度调整构件配置成使构建平台在平行于沉积方向的方向上相对于运输机移位的优点在于，沉积头可放置于固定位置处，且当自沉积发生的区域移除构建平台(亦即远离沉积头)时，可调整沉积头与构建平台之间的距离。其效果是沉积头可在正调整构建平台的高度的时间期间用于在不同构建平台上制作另一产品。这允许在分层制造有形产品期间更有效地使用沉积头。

在生产线的另一个实施方式中，载体的构建平台可相对于载体的运输机在垂直于沉积方向的平面内移动。平台可在该平面内旋转、转移或旋转且转移。可以此方式相对于运输机移动的平台的优点在于，平台上的产品可相对于运输机和输送机定向，以便相对于例如沉积头更好地定位。另一个优点在于，在平台具有例如非方形的矩形形状的状况下，可以更有效的方式相对于另一个平台来定位平台。

在生产线的又一个实施方式中，输送机为循环式输送机。循环式输送机的优点在于，在使用中，当构建平台单向移动时，构建平台可重复地自相同侧接近沉积头。效果在于，平台接近沉积头的顺序可保持相同，且在输送机的端部处使平台的运动反向时(如同有限输送机的情况那样)不损失时间。循环式输送机可与用于调整构建平台的高度的高度调整构件组合。无论平台的高度是否可调整，平台均可在垂直于沉积方向的平面中移动，或不移动。

在又一实施方式中，输送机布置成允许沿不同轨道输送构建平台。沿不同轨道输送构建平台允许构建平台沿不同轨道经过不同工作站。这允许在不同平台上制作不同产品，且其允许在每一个构建平台上沉积不同层。效果在于，就可同时制作的产品而言，生产线具有灵活性。

本发明的进一步的目的是提供一种用于分层制造有形产品的方法，该方法允许快速制造产品。该目标通过用于分层制造有形产品的方法实现，根据该方法，包括用于接收构造材料的第一构建平台的第一载体沿着沿沉积头引导该第一构建平台的轨道相对于输送机移动，其特征在于，该第一载体相对于第二载体移动，该第二载体包括用于接收构造材料的第二构建平台，该第二载体可沿着沿该沉积头引导该第二构建平台的轨道相对于该输送机移动。

包括第一构建平台的第一载体在沿沉积头引导两个平台的轨道上相对于包括第二构建平台的第二载体移动的优点在于，在整个过程期间平台无需具有相同速度。效果在于，平台之一可比另一平台移动得慢，以便允许在平台上进行某些处理。效果还在于，平台之一可比另一平台移动得快，例如当平台上未进行处理时。由于构建平台的速度可适合于产品制造过程中的特定步骤的事实，整个制造过程可比在所有平台以相同速度移动的状况下更快。

附图说明

图1是用于分层制造有形产品的生产线的示意图；

图2是包括高度调整构件的两个构建平台的示意图；

图3是包括可相对于运输机移动的平台的两个生产线的示意图；

图4为具有多个可移动平台的生产线的实施方式的示意图及平台的可能速度分布的图表；

图5是输送机为循环式输送机的生产线的示意图；

图6是具有多个轨道的输送机的示意图；

图7是包括用于处理产品的不同器件的生产线的示意图；

图8是切割器件的示意图；

图9是高度调整器件的示意图；

图10是图9中所示高度调整器件的不同实施方式的示意图；

图11是允许构建平台在弯曲轨道中倾斜的载体的示意图。

具体实施方式

图1示出了用于分层制造有形产品的生产线的示意图。生产线(1)包括至少两个可移动构建平台。该第一可移动构建平台(2)和第二可移动构建平台(3)适合于运载有形产品。更具体而言，平台适合于运载通过分层制造制作的产品。生产线还包括用于将构造材料层沉积于构建平台上的沉积头(4)。

沉积头必须适合于沉积一种或多种材料，产品必须由该一种或多种材料制作。换言之，任何人必须协调将要使用的沉积技术及材料。如果某一材料提供器件或技术对于分层制造是优选的，则必须找到适合的构造材料。同样地，如果某一材料或某一类材料为优选的，则必须找到适当的材料沉积器件或技术。适当的材料沉积器件可为适合于可用于分层制造的油墨的喷墨打印头。这种油墨的实例为包括聚合物溶液的基于溶剂的油墨或包含可固化树脂的油墨。有利的是可通过电磁辐射(尤其是光)固化的树脂。通常，可由紫外光固化的树脂是优选的，因为这些树脂可在正常环境条件(亦即，可见光)下施加，而无需进行不需要的固化。UV可固化树脂具有以下优点：这些树脂不会阻塞喷嘴，而其它油墨会因通过蒸发溶剂来凝固(亦即，干燥)油墨而阻塞喷嘴。此外，UV可固化油墨的保质期通常很长。适合的油墨可以是固体颗粒在液体聚合物溶液或可固化树脂中的分散。颗粒可以是在溶剂已蒸发之后或在树脂固化之后最终可经烧结的金属颗粒。还可以使用在加热时为液态而在较低温度下为固态的材料，例如蜡。对于沉积此类材料，沉积头可包括加热构件，例如电热丝。

沉积头可以是布置成将材料分层地沉积于构建平台上的任何类型的材料提供器件。沉积头可以是提供连续材料层的类型，例如喷枪或涂布幕(coating curtain)。优选地，沉积头为向构建平台提供材料的微滴的打印头，例如喷墨打印器件。这种微滴提供器件可以是在时间上连续地喷射微滴的连续喷墨器件或微滴随选(on demand，按需)装置。沉积头还可以是粉末分配器。沉积头可以是扫描沉积头，该扫描沉积头可以可将材料沉积于构建平台的不同位置上的方式移动。优选地，这种扫描沉积器件允许以比输送机速度高得多的扫描速度朝构建平台上的不同位置引导材料束。这种扫描器件允许在构建平台移动的同时制作复杂图案。通常，沉积头可适合于沉积厚度在1微米(μm)与1毫米(mm)之间，更具体地在5微米与500微米之间，或甚至更具体地在10微米与200微米之间的层。发明人有利地沉积了厚度在30微米与80微米之间的层。然而，本发明不限于这种层厚度。小于1微米(μm)的层厚度也是可行的，例如通过如原子层沉积的沉积技术。由于这种小的层厚度将需要数目庞大的层以获得具有肉眼可见尺寸的产品，因此这种薄层对于将该层添加至半成品或作为产品中或产品上的功能层而言可尤其值得研究。层厚度可大于1毫米(mm)，但由这种层构成的产品的结构非常粗糙，因此通常将需要额外处理，例如抛光。此外，这种厚层的凝固可很繁琐。

为允许制造具有详细结构的产品，沉积过程的横向分辨率应很高。除其他之外，该横向分辨率由沉积头的类型决定。在材料沉积为构造材料的连续层的实施方式中，该层必须由局部地设置的凝固构件以所需形状凝固。在构造材料必须以电磁辐射例如UV光凝固的情况下，可以若干方式局部地(locally)提供此辐射。例如，可使用掩模(优选可编程掩模)来使层的预定部分经受辐射。还可使用具有单独可寻址光源(例如发光二极管或激光二极管)的矩阵来代替掩模。另一种以所需要图案提供光的方式为扫描激光或移动镜子以在适当方向上引导光。所获得的成形的分辨率低于10微米或甚至低于1微米。然而，对于某些产品，100或300微米的分辨率可令人满意。

当二维结构由打印过程决定时，分辨率可低于100微米，或更特别是低于10微米。应理解，并非包括多个沉积头的生产线的所有沉积头均需要具有相同分辨率。除其它参数之外，沉积头的类型、将要沉积的材料以及待制造产品中的沉积层的功能将决定何种分辨率是所需的且可行的。

由于使用打印头是用于沉积构造材料的优选实施方式，因此在此使用沉积头一词。然而，应理解，使用该词并非旨在将本发明限制于任何特定的材料沉积器件或技术。沉积头为适合于将材料沉积于构建平台上、沉积于由平台运载的先前沉积的层上、或沉积于由构建平台运载的基板或其它对象或产品上的任何类型的器件。因此，除许多其它技术外，其包括作为可用于施加特定材料的薄层的技术的原子层沉积。

其中，在下文中，涉及将材料沉积至构建平台上或将对象置放于平台上，这包括沉积及置放于平台自身上、沉积及置放于由平台运载的基板或对象或产品上、及沉积及置放于先前沉积的层上。

当涉及通过分层制造在构建平台上制作的产品时，应理解，这包括构建平台运载多个产品的情况。单个构建平台上的产品可具有相同几何形状或不同几何形状。由于这种分离的产品位于相同构建平台上，因此这些产品将具有一定相似性，更具体地，具有相似的分层结构。产品的生产可始于将第一层构造材料沉积于构建平台上。然而，构建平台可运载沉积有第一层的基板或其它产品。使用基板可有利于从生产线(更具体地，从构建平台)移除成品。当涉及在构建平台上沉积时，这包括在基板上、在产品上或在平台上先前沉积的层上进行沉积。

为了允许在构建平台上进行沉积，每一个平台及沉积头可相对于彼此移动。为此，生产线包括用于重复地朝向沉积头及远离沉积头输送第一构建平台及第二构建平台的输送机(5)。当涉及移动平台时，这包括平台正由运输机或由输送机移动的情况。沉积头相对于输送机定位，使得沉积头可将材料沉积于构建平台上。在第一平台移动离开沉积头之后，该沉积头可用于将层沉积于第二平台上。平台至沉积头及远离沉积头的重复移动允许随后可将层沉积于彼此的顶部上，以便制作所需要的产品。除可相对于沉积头移动之外，平台还可沿输送机相对于彼此移动。因此，平台可相对于输送机移动。该相对移动可以不同方式实现。生产线可例如包括用于从输送机机械锁定平台以及解锁平台的构件。当平台从移动输送机解锁时，这种平台可静止不动以允许对平台上的产品进行某些处置。这种静止不动例如也可有利于从平台拾取成品。

对于准确制造，沉积头与目标区域(其为沉积材料的区域)之间的距离可需要在材料沉积期间对于所有层均相同。对于第一层，目标区域可以是构建平台或置放于平台上的任何类型的基板。对于后续层，目标区域由先前沉积的层界定，该先前沉积层可包含凝固层及支撑部分。目标区域还可以是已经插入以被封装的对象，该对象可通过分层制造或其它方式生产。为了使沉积头与目标区域之间的距离保持恒定，生产线可包括用于调整平台的高度的构件，如在此将参考图2所讨论。平台的高度在此定义为在使用生产线期间平台与运输机之间在平行于构建方向(亦即平行于沉积方向(6))的方向上的距离。通常，用以实现高度调整的位移方向将为竖直方向。为了允许改变沉积头与目标区域之间的距离，图2中所示的载体的实施方式包括高度调整构件(8)。高度调整构件位于构建平台(2)与运输机(102)之间，以便使构建平台在平行于沉积方向的方向(12)上相对于输送机(5)及运输机移位。平台的高度可例如通过电动马达及蜗轮或步进马达、压电致动器、或气动地调整。在已调整构建平台的高度之后，可将新层沉积于先前沉积层的顶部上。重复沉积层、移动该层远离沉积头、使平台相对于输送机移位及再次将层提供至相同沉积头的过程，直至完成产品为止。

沉积头与目标区域之间的距离也可通过使沉积头相对于输送机移位来调整。然而，这种构造具有以下缺点：沉积头必须在极短时间内移动至该沉积头的新位置，该极短时间为将构建平台移动远离沉积头且将另一平台移动至可沉积层的位置所花费的时间。通常，这可仅花费几毫秒。使平台移动远离沉积头及使平台再次移动返回沉积头的时间要长得多。即使在考虑到平台在此移动期间的速度可比在例如沉积材料层期间的速度要快的情况下，在平台再次到达沉积头之前仍可能过去了若干秒。这留下足够的时间来相对于输送机调整构建平台的高度。

可优选的是，在沉积每一层之后调整沉积头与目标区域之间的距离，以在每次构建平台经过沉积头时，已沉积的层的顶部与沉积头之间具有相同距离。然而，如果沉积头与目标区域之间的距离并不是很关键，则无需在每一次经过前调整平台的高度，且不在沉积每一层之后调整平台的高度而仅在已沉积几个层(例如五个层)时调整平台的高度可能是足够的。在沉积每一层之后不调整高度的情况下，材料从沉积头喷射的时间可由于以下原因而需要调整。材料在由沉积头喷射之后需要一些时间到达沉积区域。在此时间期间，构建平台将移动，因此当沉积头与沉积区域之间的距离改变时，材料微滴到达沉积区域的位置将改变。如果生产线包括一个以上沉积头，或如果除沉积头之外，生产线还包括另一种类型的器件，则可在构建平台接近这种其它沉积头或第二装置之前调整平台的高度。此调整不必为降低，而也可以是在向上的方向上移动，例如，因为器件为切割刀或抛光器件。

对于固化沉积层，生产线可包括UV源(34)。此UV源可通过例如掩模，优选可编程掩模蔽，或通过发光二极管或激光二极管阵列在沉积区域上提供UV辐射的图案。

构建平台在沉积层之后或在沉积额外层之前的位移将通常向下。然而，如果例如另一种类型的材料必须沉积于先前沉积层的顶部上，则可能的是，沉积头与构建平台之间的距离需要更小。在这种情况下，可使平台向上移位。在其它情况下，平台可完全无需移位，例如这是因为后续层将在同一构建平面中沉积在不存在先前沉积层的材料的位置处。除必须填充先前层中的孔的情况之外，后续层也可沉积至先前层中，因此以另一种材料注入先前层。

在包括多个构建平台的生产线的优选实施方式中，所有平台的高度可独立于其它平台的高度而调整。独立不仅意味着平台的高度可不同于相邻平台，而且还意味着高度无需与相邻平台的高度相关。后续平台的高度不由相邻平台的高度决定，而是由将要在特定平台上制造的产品决定。这种独立可调整平台的优点在于，在准同时地(quasi-simultaneously，基本同时地)制作不同产品时存在大的自由度。

构建平台可处于运输机上的固定位置处，但如果构建平台可相对于运输机移动，则可为有利的。如以上所论述，平台可通过高度调整构件在平行于沉积方向的方向上移动。除在构建方向上的该移动之外或代替该移动，构建平台还可在垂直于沉积方向的平面中移动，如将参考图3说明的。在图3中，示出了这种生产线的两个实施方式。在一个实施方式(31)中，构建平台(2)中的一个或多个可在所述平面中旋转，因此绕与沉积方向(6)平行的线(33)旋转。在另一个实施方式(32)中，生产线包括可在垂直于沉积方向(6)的平面中转移的构建平台。两个实施方式的共同之处在于，这种平台上的产品的定向可相对于输送机(5)、沉积头(4)及最后的工作站变化。此外，平台的定向可相对于另一个平台变化。平台定向的变化在平台具有非方形的矩形形状的状况下尤其值得研究。在包括这种矩形平台的生产线中，相邻平台可定向成使得平台(2、22)以长边彼此相对，或平台(23、24)的较短边彼此相对。当平台的较长边相对时，与短边彼此相对的情况相比，可沿输送机的某些轨道放置更多数量的平台。当平台例如在等待通过沉积头沉积层的同时或在等待进入工作站的同时停驻时，平台可定位成长边相对。这种等待的列的长度应尽可能短。另一方面，宽度，即平台的垂直于输送方向的尺寸在通过打印头沉积层期间优选应尽可能小。当打印头用于沉积图案化或非图案化的层时，平台及打印头可在移动或输送方向上相对于彼此移动。正进行构造的产品的沉积层在移动方向上的尺寸并非由打印头的大小决定，而是由平台的速度及打印头将构造材料喷射至构建平台上的时间决定。然而，在垂直于输送方向的横向方向上的尺寸受在该方向上的打印头的数目或打印头的尺寸限制。因此，可优选的是，将平台定向成使得该平台在较小的边位于前方的情况下，即在长边平行于移动方向的情况下相对于打印头移动。当沉积头喷射的单个材料喷流或有限数量的喷流不足以覆盖将要制作的产品的整个横截面时，平台及沉积头必须在两个方向上相对于彼此移动，以便在平台上或在已沉积的层上形成层。这种移动可通过使平台、沉积头或二者在垂直于沉积方向的平面中相对于输送机移动来实现。

构建平台的速度可随时间而变，且可取决于平台在轨道上的位置。将参考图4说明该情况。该图的上部分示意性地示出了包括九个相同构建平台(2、401-408)的生产线的实施方式，该九个相同构建平台可沿输送机(5)移动。生产线的本实施方式进一步包括沉积头(4)及用于固化沉积层的固化站(34)。生产线的本实施方式进一步包括用于载体的输入线(415)及用于成品的输出线(425)。事实上，该附图为在某一时刻的快照。更具体地说，该附图为在构建平台之一(407)处于由“D”指示的位置处时的快照。在构造材料层已沉积于构建平台上之后，平台远离沉积头而移动至固化站。在层已固化之后，平台朝向沉积头移动以允许沉积另一层构造材料。重复此过程，直至制造出所需要的产品为止。可通过使包括构建平台的载体停止移动将成品从生产线上取下，须从该构建平台取下产品。生产线还可包括拾取及放置机器人，该拾取及放置机器人可在构建平台移动期间或在平台静止不动时从平台拾取产品。

图4的下部分示出了构建平台的速度作为时间的函数的实例。如由输送机限定的平台的轨道的不同部分以字母A、B、C及D指示。在本实施方式中，构建平台可在垂直于沉积方向的平面中，即在附图的平面中旋转。该旋转可优选在平台移动期间发生。然而，还可以使构建平台停止并且使平台在该平台静止不动时在所希望的位置处旋转。在图4所示的实例中，平台的速度在固化步骤(C)期间最低。在此，速度选择为1m/s。在沉积(A)与固化(C)之间的轨道(B)中以及在固化(C)与后续层的沉积(A)之间的轨道(D)中，速度最高，在此为3m/s。在材料的沉积(A)期间，平台具有2m/s的中间速度。可优选的是，在沉积与固化之间改变平台的定向。例如这样做可以减少固化站前面的等待列的长度或出于另外的原因减少该长度。在图4中，平台中的三个平台(403、406、408)正在矩形平台的短边在移动方向上的位置(2、401、402、407)与平台的长边在移动方向上的位置(404、405)之间旋转。

生产线的输送机可为有限式或循环式。无论是有限式还是循环式，优选地，这种输送机配置成输送构建平台，使得构建平台在生产过程期间保持水平，即，使得构建平台在垂直于重力的平面中延伸。这不排除构建平台在平行于重力的方向上沿轨道的某一部分移动。使构建平台保持水平的优点在于，粉末甚至液体可在输送机上沉积，而不会在粉末被熔融为产品的固体层或液体凝固之前掉落。

为了避免材料在轨道的弯曲部分处抛离，生产线可包括用以在这种弯曲部分中调整构建平台的构件。输送机可例如包括侧倾弯曲部(banked curves)，或平台可以是可绕真实轴线或虚拟轴线旋转的转动构建平台。然而，平台可悬置于载体中，该载体允许构建平台在经受离心力时自动倾斜。图11示出了这种载体(100)的横截面。载体可在垂直于横截平面的方向上沿输送机(5)移动。根据载体的本实施方式，构建平台(2)安装于臂部(105)上，该臂部可相对于运输机(102)绕轴线(120)枢转。平台的高度可通过诸如致动器的高度调整构件(8)相对于臂部调整。当在垂直于附图的方向上移动的载体向右或向左转弯时，构建平台上的离心力将使臂部围绕轴线旋转，且构建平台将倾斜。这种倾斜可防止平台上的材料从平台抛离。载体的本实施方式可与包括一或多个侧倾弯曲部的输送机组合，如图11中右边的附图所示。在此，重力的方向由箭头(160)指示以图示弯曲部侧倾。如上所述，侧倾弯曲部还可与载体的其它实施方式组合，尤其是高度调整构件(8)固定至运输机的实施方式。

当输送机为有限式的时，则构建平台与沉积头的相对运动必须在某一时刻切换，以便在先前沉积层上沉积后续层。将参考图3说明该情况。如果假设图3中所示的生产线的实施方式包括延伸超过附图的有限式输送机(5)，则在右手侧的两个平台(2、22)可在经过沉积头(4)时移动至左侧。当所有平台到达左手侧时，则这些平台将必须移动回右侧以沉积额外层。应理解，此过程需花费时间，且在每一轮之后，到达沉积头的不同平台的顺序将颠倒(reverse)。当然，平台可在不沉积材料的情况下移动回右侧，而仅在平台移动至左侧时沉积材料，在这种沉积线路中效率不高。出于这种及其它原因，可例如为如图4中所示的盘状物或循环带的循环式输送机为用于朝向沉积头及远离沉积头输送构建平台的优选输送机。

包括循环式输送机(其实施方式在图5中示出)的生产线尤其适合于输送大量构建平台，这是因为沿由这种输送机限定的轨道单侧移动的每一个构建平台会经过固定外部点若干次。这允许诸如层沉积的过程在某一平台上重复进行而不需要特殊措施。对于由一种材料制作的产品，当使用循环式输送机时，仅一个沉积头即可足以制作产品。这使得生产线比一些系统便宜得多且不及这些系统复杂，这些系统例如美国专利申请US2009/0076643中公开的一种系统，在该系统中需要许多打印头或甚至需要数量巨大的打印头，即每层至少一个打印头。

循环式输送机上的平台可在例如顺时针方向上移动，且在如此进行时，至少当所有平台遵循如图5中所示的单个轨道时，平台中的每一个将重复地经过沉积头(4)，且平台(2、202)的顺序将始终相同。平台可在一段时间期间从输送机锁定并解锁。当平台锁定至移动输送机时，平台将以与输送机相同的速度移动。另一方面，如果平台从移动输送机解锁，则平台可静止不动。在这种情况下，锁定的平台及解锁的平台将以移动输送机的速度相对于彼此移动。然而，通常，这种锁定及解锁将并非为优选的，且包括平台的载体的速度将仅由相对于输送机移动的运输机(102、203)决定。运输机允许载体中的每一个且因此允许构建平台沿输送机，或至少沿输送机的一部分，以无需与生产线的其它平台的速度相同的速度移动。可应用不同类型的载体，正如包括有限式输送机的生产线的情况那样，这些载体包括滚轮上的电载体及通过磁场浮动及移动的载体。事实上，如果这种载体适合于遵循输送机的轨道，则任何类型的载体均将令人满意。在许多应用中，循环式输送机上的平台将因上述原因而单向移动，即，始终在相同方向上移动。然而，平台还可使移动方向反向。在特定情况下，两个构建平台甚至可在相反方向上移动。当然，仅可在短时间过程的情况下如此，因为否则平台将彼此或与输送机上的其它平台发生碰撞。虽然构建平台可在固定位置处放置至运输机，但优选的是，平台可相对于运输机移动，如以前所论述，尤其优选的是，可调整构建平台的高度。

循环式输送机的带的几何形状可配置成使得允许最佳地利用可用空间，且允许沿所有类型的设备(例如沉积、加工及加热设备)或甚至贯穿所有类型的设备输送产品。如果如由输送机限定的平台的轨道为弯曲的，如旋转盘状物或在运输机带的一部分处的情况那样，则内弯曲部(204)处与外弯曲部(205)处的轨道的长度存在差异。通过调整材料的沉积来补偿此差异可很繁琐。这可以是优选在其轨道中包括直的部分的输送机带的原因，如图4、图6及图7所示。

上述生产线的不同实施方式可包括用于处置有形产品的一个或多个处置站。处置定义为除沉积构造材料层及可选地固化这种层之外对产品进行的任何活动。图7示出了用于分层制造有形产品的生产线(200)的实施方式。该图在此将用于说明可将许多不同类型的设备及器件放置在输送机周围，包括处置站。

图7中所示生产线包括不同沉积头，即，用于打印第一类型的可固化树脂的第一喷墨打印机(701)、用于打印第二类型的可固化树脂的第二喷墨打印机(702)及用于沉积金属(例如锡)的喷射器件(703)。生产线还包括用于固化树脂的UV灯(707)、用于固化树脂的LED阵列(708)和/或用于烧结含金属的层的加热器件(709)。另外，生产线可包括若干处置站，例如包括：输出站，例如用于从构建平台(705)拾取产品的拾取机器人(704)；输入站，例如用于将对象放置于构建平台上的放置引导件(706)；用于例如通过切割来移除材料的层移除器件(711)；以及用于使构建平台移位至输送机上方的预定高度的高度调整站(713)。通过使第一运输机和第二运输机沿输送机的轨道相对于彼此以可变速度移动，可将新的载体输入输送机中，同时避免在处置站出现延迟，使得构建站可及时补充后续构建平台。如此可准同时地生产不同产品，且可减少等待时间。

生产线进一步包括用于测量构建平台上的产品的高度的高度测量站(710)、用于控制生产过程的控制单元(712)及用于替换已经加工同时正从输送机移除的产品的拾取及放置单元(714)。生产线可进一步包括用于处理处理站(716)中的产品的第二输送机(715)。这种处理可为例如表面处理。表面处理的实例为例如通过蚀刻或类似抛光的机械加工移除材料。表面处理还可以是例如通过涂刷、热蒸发、电化学沉积或原子层沉积来增添材料。处理还可包括增添或插入电子组件，例如计算机芯片及发光二极管。处理还可包括插入可通过其它技术比分层制造更好地制作的某些产品，如例如光伏电池、MEMS器件或注射成型零件。产品可由机器人(704)放置于第二输送机上并从第二输送机拾取以放置于平台(705)上。然而，第一输送机及第二输送机也可配置成使得平台从第一输送机引导至第二输送机。装置进一步可包括用于自动读取附接至平台、基板或产品的代码的读取器(717)。读取器可以是适合于读取类似于条形码或QR码的代码的光学读取器。然而，读取器还可以是适合于从例如RFID标签读取信息的无线电读取器，或用于读取可磁化条中的信息的磁读取器。读取器可将信息发送至控制单元，该控制单元可包括用于储存关于平台及放置于该平台上的产品的信息的软件程序。这种软件程序可决定必须针对产品或平台执行的进一步的处理步骤。

分层制造的过程可导致误差累积，例如产品厚度(即高度)方面的误差累积。出于这些及其它原因，例如，视觉外观，有时必须例如通过切割、铣削、钻孔或抛光(更具体地是激光抛光)从已沉积的层或产品移除材料。这种移除可在生产线外进行，即，远离输送机进行。然而，具体而言，当由于例如在构建平台上替换或构建平台的竖直位移引起的缺陷而需要调整高度时，在产品处于构建平台上时必须执行材料的移除或可执行材料的移除。

通过分层制造制作的产品可与其它对象组合以获得复合产品。这种其它对象可以是电功能器件、光学功能器件、磁功能器件或机械功能器件。这种功能器件的实例为计算机芯片、发光二极管、透镜系统、致动器、压电元件、扬声器、麦克风及电池。在完成分层制造之后，可将此功能对象与产品结合。然而，尤其当对象必须进行封装或以其它方法与产品整合时，必须在分层制造期间放置该对象。这可需要通过将对象放置于构建平台上来使在生产线外制作的对象与分层制造的产品结合。对象可在开始分层沉积之前直接放置于平台上。对象也可在已沉积一个或多个层之后放置。甚至可在已沉积所有层之后放置对象。

优选地，构建平台相对于输送机的高度可调整。这可通过用以使构建平台相对于运输机移位的构件来实现，如以上所论述。然而，也可以由包括可协调高度调整装置的高度调整站(713)在沿输送机的一个或多个固定位置处调整构建平台，如在此将参考图9所论述。图9示意性地示出了尤其适合于定位于水平面中的输送机的这种高度调整装置的优选实施方式。图9A为俯视图，而图9B为装置的一部分的侧视图。图9示出了四个平台(911、912、913、914)，该四个平台可通过输送机(5)沿输送方向(901)移动或在该输送机上沿输送方向移动。其中，在以下描述中仅参考一个平台(911)及其高度调整构件，这种描述还涉及其它平台及其高度调整构件。然而，虽然优选具有相同或几乎相同的载体，但不必如此。平台(911)放置于运输机(951)上，该运输机可相对于输送机(5)移动。输送机可例如包括两个平行导轨，以支撑运输机并允许载体通过轮子或其它构件(961)相对于输送机移动。支撑构建平台的运输机的一部分可在沿输送方向(901)移动的同时可相对于输送机被向上(904)推动。图9进一步示出了斜坡(921)，该斜坡可固定至生产线的框架或地面或地板(981)。优选地是，可例如通过电动马达或致动器(971)在竖直方向(903)上调整斜坡。载体基部包括轮子(941)，当轮子沿着斜坡的斜面行进时，该轮子允许载体基部向上移动。轮子是优选的，因为这允许在几乎无摩擦的情况下移动，但其它导引构件也可以是令人满意的。在本实施方式中，斜面在移动方向上必须向上。应理解，斜坡可关于线(910)对称，以允许输送机在两个方向上移动，因此在箭头(901)的方向上及在相反方向上移动。优选地，斜坡用于载体的大的竖直位移。因此，斜坡将位于装置中沉积头或加工器件需要平台以相对较大的竖直距离移动的位置处。高度调整还可通过电磁构件，例如通过固定在运输机处的磁铁及限定运输机相对于地面或地板的高度的线性马达的组合来获得。通常，载体包括用于使平台在竖直方向(902)上相对于载体基部精确地移动的致动器(931)。

虽然所有载体在构造上可均相似，但优选的是，轮子(941)的位置对于所有载体并非是相同的，文中对此将会说明。斜坡尤其适合于使平台移位相对较大的竖直距离，例如多达几厘米。在载体的输送速度大且相邻载体之间的距离小的状况下，使两个相邻载体移动至不同高度将是极其困难的，因为这将需要巨大的加速度。为解决该问题，生产线可包括多个平行斜坡，如图9A中所示。在此，斜坡(921、922、923)的数量为三个，但应理解，更大数量的斜坡(例如五个)可为优选的，且更小数量(例如两个)也可以是令人满意的。后续平台(911、912、913、914)的轮子(941、942、943、944)定位成使得轮子彼此不成直线而是遵循平行轨道。这允许轮子遵循不同的平行斜坡。因此，轮子(941)将遵循斜坡(921)，轮子(942)将遵循斜坡(922)，轮子(943)将遵循斜坡(943)，并且轮子(944)将遵循斜坡(922)。由于斜坡的高度可独立于其它斜坡进行调整，因此相邻运输机且因此平台的高度可不同。在图9的实施方式中，每一个第三平台(912、914)使用相同斜坡(922)。根据斜坡长度相对于轮子在输送方向(901)上的距离、输送速度及载体高度所需要的调整，更大数量的斜坡可为优选的。具体而言，包括五个斜坡及轮子的五个对应的竖直位置的实施方式可为有利的。如上所述包括若干斜坡的装置的实施方式对于在相邻平台上制作不同产品方面提供了很大的自由度。

图9B中所示的实施方式包括斜坡和用于竖直调整斜坡的构件(971)。在包括这种调整构件的另一个实施方式中，斜坡(921)可为平坦的，如图10中所示。在这种实施方式中，运输机(951)相对于地板(981)的高度由竖直调整构件(971)决定。这种实施方式的优点在于，运输机在竖直方向上的加速度可在生产周期期间进行调适，而非由斜坡的形状预定(如图9B中的实施方式的情况那样)。

如图7中所示的生产线包括用于从构建平台拾取制造产品的拾取机器人(704)。优选地，拾取机器人允许产品在平台正移动(可能以较低速度)时被拾取。这可通过例如使拾取机器人在拾取时间期间以与平行于输送机的构建平台相同的速度移动来实现。本领域的技术人员将熟悉不同类型的拾取机器人。拾取机器人也可适合于将产品放置在构建平台上，尽管生产线可包括配置成用于放置产品的放置引导件(906)。这种产品可以是先前制造的分层式产品或该产品可以是具有特定机械、电气或光学功能性的器件。

生产线可包括固化器件，固化器件用于固化构造材料层以获得与待制造产品的横截面对应的图案化凝固及结合层。这种固化器件可以是提供电磁辐射例如紫外光的器件。优选地，这种UV源可例如通过扫描激光器或小的UV源阵列(如例如发光二极管)来以预定图案提供UV辐射。然而，在生产线的一些实施方式中，固化器件可沿层的整个区域提供近乎均匀的固化条件。可应用此均匀源(例如UV或红外灯)对预固化层进行后期固化。如果层由两种类型的材料构成，则也可应用该均匀源；该两种类型的材料为可固化构造材料和在这些条件下不固化的支撑材料。

在增添制造期间，层被沉积于彼此的顶部上。这可导致厚度的误差累积。另外，拾取半成品以及在平台上替换该半成品可引入误差。出于此及其它原因，可为有利的是使得可以调整产品的高度。如果在建造的某一阶段期间的高度过低，则可沉积额外层。然而，如果产品过高，则必须移除一些材料。为允许这种移除，生产线可包括用于从已制造的产品移除材料的层移除器件(711)。这种层移除器件可以是包括刀的切割单元，该切割单元可进行调整以便移除凝固材料的薄片。由于生产线允许平台且因此允许产品相对于刀(可相对于输送机放置在固定位置)快速移动的事实，通常速度可高达数米每秒，因此可有利地应用这种切割。图8示出了这种切割单元的实施方式。切割单元(800)包括刀(821)，该刀通过允许刀定位的台(stage)(822、823)附接至装置。台配置成使得在竖直方向上移动刀以调整刀相对于平台(2)的高度。优选地，刀可沿设置轴线(824)旋转以便改变刀的切割刀刃(826)与平台之间的面内角(825)。

本发明不限于生产线及其元件的特定尺寸或技术规范。构建平台可具有通常小于400mm x 200mm、更特定地小于200mm x 200mm或小于100x200mm、或甚至更特定地小于100mm x 50mm的矩形区域。发明人优选50mm x 75mm的构建区域。然而，沉积区域也可大于400mm x 200mm。构建平台不必为矩形的，而是可例如为椭圆形的，或更特定地为圆形的，如图5中所示。矩形平台的优点为空间得到最佳使用。平台区域可适于待制造产品的底部区域的特定形状。构建平台的数量不受限制，且在实践中将考虑待制造的不同产品的数量、产品的大小、生产线的最大尺寸或其它标准而加以选择。鉴于平台速度的差异，这种其它标准之一可以是平台之间的所需的距离。构建平台的典型数量在300与10之间，更特定地在200与50之间，或甚至更特定地在150与75之间。在载体之间的速度不存在大变化且输送机为具有6米长度的循环式输送机的情况下，发明人优选构建平台的数量为100。在构建平台的速度差异大或平台可静止不动一段时间的生产线中，平台的数量可更少。平台的数量可为偶数或奇数。基本上，除输送机被平台完全占据之外，平台的数量无上限。应理解，如果生产线包括大量构建平台，则该生产线可被尤其有利地利用。然而，生产线可具有有限数量的九个构建平台或更少，以利用对沉积头的重复暴露(exposure)及可以在无需使载体停止的情况下从生产线拾取产品。通常，载体的速度可在10m/s与1m/s之间，例如2m/s或4m/s，这尤其取决于沉积头的类型。然而，高于10m/s的速度对于特定实施方式似乎可行，而低于1m/s或甚至0.5m/s的速度可适合于其它实施方式。在包括液滴随选沉积头的生产线中，平台在构造材料上沉积期间相对于沉积头可例如具有1.5m/s或更小的速度。

在产品完成之后，必须从构建平台移除产品。此移除可例如通过从平台拾起产品或通过从平台转移构建产品所在的基板来实现。在从构建平台移除产品之后，该平台可用于制造第二产品。空的构建平台的高度通常需要调整，以便在构建平台与沉积头之间提供适当距离以用于沉积第二产品的第一层。在调整平台的高度之前、在调整之后或在调整期间，平台朝向沉积头移动以接收第二产品的第一层。该第二产品无需与先前产品相同，尽管该第二产品可以是相同的，这是因为可为每个单独的层确定层的形状和组成。尽管在此使用了第二一词，但该词不应以其字面意义来解释。事实上，第二产品可以是任何后续产品。

生产线的输送机可布置成允许沿不同轨道输送构建平台，如将参考图6所说明。这种实施方式可有助于使平台之间的速度变化最小化，这是因为例如可沿如由输送机的不同分支限定的不同轨道同时或准同时地对多个产品执行需要相对较长时间的过程。图6中所示生产线的实施方式的输送机(5)包括两个分支。第一分支(605)可包括固化单元(34)，并且第二分支(615)可包括高度测量站(710)。运输机或输送机包括用以朝输送机的第一分支或朝输送机的第二分支引导平台的构件。工业运输系统领域的技术人员知道如何实现这种切换。生产线可以额外分支延伸，这些分支无需配置成循环式分支。生产线可例如包括用于载体的输入线和用于成品的输出线。可应用各自包括相同器件的若干分支来同时处理若干产品。分支还可包括不同器件。

上述生产线的所有实施方式可包括用于控制不同过程步骤的处理单元。这种处理单元可用于调节不同载体的速度和每一载体必须遵循的轨道。处理单元还可提供关于哪一处理步骤必须在构建平台中的每一个上进行的信息。处理单元可包括待制造产品的数字式描述，包括对将要沉积的层的描述或用于固化这种层的照明图案。

本发明还涉及用于分层制造有形产品的方法，根据该方法，包括第一构建平台的第一载体沿轨道移动，该轨道沿沉积头引导构建平台，而包括第二构建平台的第二载体以不同速度沿输送机移动。将参考图4说明该方法的实施方式。在执行该方法期间的某一时刻，第一构建平台(2)处于输送机的由“A”指示的位置处，第二构建平台(407)可处于由“D”指示的位置处。在这种时刻，第一构建平台的速度(在此为2m/s)可低于第二构建平台的速度(在此为3m/s)。尽管轨道很长，但第二构建平台的较高速度允许该平台将及时到达沉积头(4)。

在用于分层制造有形产品的方法的另一个实施方式中，两个载体沿不同轨道移动，如将参考图6所说明。在此实施方式中，构造材料层由沉积头(4)沉积于位于由“A”指示的位置处的构建平台(602)上。在沉积之后，平台移动至由“B”指示的位置。在经过该位置之后，构建平台可遵循引导构建平台沿固化单元(34)的第一轨道(605)，或构建平台可遵循引导构建平台沿高度测量站(710)的第二轨道。在经过固化单元或高度测量站之后，平台经由由“D”指示的位置朝沉积头移动。

两个不同轨道可用于改变平台的顺序。如果例如遵循第一轨道的第一平台(608)比遵循第二轨道的第二平台(607)移动得慢，则第二平台可超过第一平台并较早地到达位置D处，即使该第二平台从位置B开始得较迟也如此。应理解，该方法可应用于两个以上的轨道并应用于沿这种轨道的不同类型的站。