在增材制造中使用圆筒形层的构造的制作方法

本公开涉及用于三维(3D)零件的增材制造的系统和方法。具体而言，本公开涉及用于使用成像过程来构造3D零件和支撑结构的增材制造系统和方法。

增材制造通常是使用物体的计算机模型来制造三维(3D)物体的方法。增材制造系统的基本操作包括：将三维计算机模型切片成薄的横截面，将结果转换成位置数据，并将位置数据提供给控制设备，该控制设备使用一或多种增材制造技术以分层的方式制造三维结构。增材制造需要许多不同步骤完成制造方法，包括熔融沉积建模、喷墨、选择性激光烧结、粉末/粘合剂喷射、电子束熔化、电子照相成像和立体平版打印工艺。

例如，在基于挤出的增材制造系统中，3D零件或模型可以通过挤出可流动的零件材料而逐层地从3D零件的数字表示来打印。零件材料通过由系统的打印头携带的挤出尖端挤出，并且在x-y平面上作为一系列路径沉积在基底上。挤出的零件材料熔合到先前沉积的零件材料上，并在温度下降时固化。然后沿z轴(垂直于x-y平面)增加打印头相对于基底的位置，然后重复该过程以形成类似于数字表示的3D零件。在这个过程中，3D零件在直线的(x,y,z)坐标内被切割，该零件是静止的，并且打印头通过相对于基底的一系列直线位移移动以在平面基底上构造该零件。

在通过沉积多层零件材料来制造3D零件时，支撑层或结构通常建造在那些不被零件材料本身支撑的悬挂部分的下方或正在建造中的物体的腔体中。可以利用沉积零件材料的相同沉积技术来构造支撑结构。主机生成额外的几何形状，充当正在形成的3D零件的用于悬垂或自由空间部分的支撑结构。支撑材料在制造过程中粘附在零件材料上，并且在完成打印过程时可从完整的3D零件上移除。

在二维(2D)打印中，电子照相(即静电复印)和喷墨是用于在平面基底(例如打印纸)上产生2D图像的常用技术。大多数电子照相系统包括涂覆有光电导材料层的导电支撑鼓以形成光电导鼓。在最常见的实施方式中，静电潜像通过对光电导鼓进行充电，然后用光源对其进行成像曝光而形成。对于数字打印机，光源是线性LED打印头或扫描激光源。这些光源被用于沿着鼓的长度以逐行的方式横向曝光光电导材料层。然后将静电潜像移动到显影台，在该显影台中，来自与光电导鼓相邻的显影辊的调色剂被施加到光电导绝缘体的放电区域以形成可见图像。这被称为放电区显影。然后将形成的调色剂图像转移到基底(例如打印纸)上并用热或压力将其附着到基底上。

喷墨办公打印机使用类似的几何结构，其中喷墨打印头在往复运动中以直线方式移动，以横跨通常由与打印头的路径相邻的辊或鼓支撑的纸张或其他接收件进行横向打印。喷墨打印生产型打印机使用打印头的全宽度线性阵列在横跨移动的纸幅的宽度上进行打印。在基本上平坦的纸张基底上打印的喷墨和电子照相打印机都可以被描述为平面打印机。

在电子照相3D打印过程中，使用电子照相引擎对3D零件的数字表示的每个切片进行打印或显影。电子照相引擎通常根据2D电子照相打印工艺操作并使用聚合物调色剂。对于3D打印，电子照相引擎通常使用涂覆有光电导材料层的光电导支撑鼓，其中通过静电充电形成静电潜像，随后通过光源对光电导层进行成像曝光。然后将静电潜像移动到显影台，在该显影台中，聚合物调色剂从显影辊施加到放电区域，或者替代地到光电导体的充电区域，以形成表示3D零件切片的聚合物调色剂层。将所显影的层传送到转印介质上，通过该转印介质，利用热和/或压力将该层转印到先前打印的层上从而构造3D零件。

喷墨3D打印工艺使用与前述基于挤出的增材制造系统非常相似的工艺，即打印头通过喷射零件材料或粘合剂以逐层方式打印3D零件或模型。系统的打印头在基底上方的在x-y平面内以直线路径移动。喷射的零件材料在先前沉积的零件材料上固化。然后沿z轴(垂直于x-y平面)增加打印头相对于基底的位置，然后重复该过程以形成类似于数字表示的3D零件。在这个过程中，3D零件在直线(x,y,z)坐标内被进行切割，零件是静止的，并且打印头通过相对于基底的一系列直线位移移动。

喷墨和电子照相术均使用线性写入过程以一次一层地产生3D零件的层。电子照相打印机中的扫描激光光源类似于喷墨办公打印机中的往复式打印头。电子照相打印机中的LED条类似于喷墨生成打印机中的全宽打印头阵列。使用线性书写系统的打印机，如扫描激光光源、LED条或全宽度喷墨打印头，可称为线性打印机。而且，对于喷墨和电子照相术，零件的单层的数字表示可以被分成多个部分，通常每种颜色一个，这被称为分离。尽管许多单层打印机是线性的，但并非所有的单层打印机都是线性的。例如，电子照相闪光复印机为每次分离同时曝光光电导体材料的整个平面。

技术实现要素：

一种用于打印三维零件的增材制造系统包括构造辊，所述构造辊在接收零件材料的同时旋转，使得在构造辊上形成零件材料的圆筒形层以形成三维零件，其中三维零件是非圆筒形的。

在另一实施例中，一种增材制造系统包括构造辊，该构造辊在接收零件材料和支撑材料的同时，旋转使得在构造辊上形成圆筒形的多层零件材料和支撑材料，从而形成由支持材料围绕或支撑的三维零件。

在另一实施例中，所述多层零件材料和支撑材料的数字表示呈圆筒形弧段、全圆筒形弧段、圆筒形螺旋段的形式或者呈可以包含螺旋线段和弧形段的连续的圆筒形涡卷形式。

在进一步的实施例中，所述多层零件材料和支撑材料呈圆筒形弧段的形式或完整圆筒形弧的形式。通过多层零件材料和支撑材料在构造辊上形成的结构被称为构造圆筒。构造圆筒的半径如构造圆筒每次转动而增加一次那样不频繁地增加，或者如所期望的那样频繁地增加。

在一个优选实施例中，所述多层零件材料和支撑材料呈圆筒形螺旋段的形式或呈连续圆筒形螺旋的形式。随着圆筒形螺旋施加到构造辊上，构造圆筒的半径随着圆筒形螺旋长度上的每个打印点而连续增加。

在又一实施例中，一种方法包括：形成零件的第一圆筒形切片，并将所述零件的第二圆筒形切片输送到所述零件的第一圆筒形切片上。

一种增材制造系统包括打印机和转印介质。基于表示三维零件的圆筒形弧切片或表示三维零件的圆筒形螺旋切片的打印点的坐标，打印机创建材料层。如果转印介质将材料层转印到圆筒形弧切片形式的构造圆筒上，则随着圆筒形弧施加到构造圆筒，所述构造圆筒的半径如构造圆筒每次转动而增加一次那样不频繁地增加，或者如所期望的那样频繁地增加。如果转印介质将材料层以圆筒形螺旋切片的形式转印到构造圆筒上，随着圆筒形螺旋施加到构造圆筒上，构造圆筒的半径随着沿圆筒形螺旋体的长度上的每个打印点连续增加。圆筒形切片可以包含圆筒形弧切片和圆筒形螺旋切片。圆筒形切片的长度可以小于辊的周长，等于辊的周长，或者大于辊的周长并且重叠在其自身上。

一种计算机实现方法包括将零件表面定向在圆筒形构造空间中并且识别零件表面与圆筒形弧或圆筒形螺旋之间的交点。对于沿着存在交点的圆筒形弧或圆筒形螺旋的一组离散角度值中的每一个，至少一个打印点被存储在存储器中。打印点被确定并以与打印点将被打印的相同的顺序存储在存储器中。

在另一实施例中，一种增材制造系统包括控制器，所述控制器接收三维表面的打印点的坐标，每个打印点被表示为所述三维表面的圆筒形弧切片或圆筒形螺旋切片的一部分。打印机组件从控制器接收打印点的坐标，并作为响应打印材料的平面层并将所述材料的平面层固化或粘合到构造辊上以形成包含所述三维表面的构造圆筒。

一种增材制造系统包括打印机和转印介质。打印机将材料打印到传送器组件上。转印介质接收来自传送器组件的材料并将材料以圆筒形段或圆筒形涡卷段的形式放置在构造圆筒上。圆筒形段或圆筒形涡卷段的曲率半径垂直于构造圆筒的轴线。

一种增材制造的方法包括将打印材料沉积在传送器组件上并使用传送器组件移动所述打印材料。将所述打印材料从所述传送器组件释放到转印鼓上，并将来自所述转印鼓的材料转印并粘合到构造圆筒上。

在另一实施例中，一种增材制造系统包括转印鼓承载材料和烧结辊，所述烧结辊对转印鼓上的材料施加压力以增加转印鼓上材料的密度从而形成压缩材料。平面构造基底或构造圆筒接收所述压缩材料。所述烧结辊对所述转印鼓上的材料施加明显比在所述压缩材料被转印到所述平面构造基底或构造圆筒时所施加的压力更多的压力，从而压缩材料。

定义

除非另有说明，否则本文使用的以下术语具有以下提供的含义：

术语“圆筒形弧”是指具有固定的半径或者作为角度的函数离散地变化的半径的圆筒形层的全部或一部分。

术语“圆筒形螺旋”是指具有作为角度的函数连续增加的半径的圆筒形层的全部或一部分。

术语“圆筒形的(cylindrical)”和“圆筒形(cylindrical shapes)”包括圆筒形弧和圆筒形螺旋。

术语”圆筒形螺旋“包括圆筒形弧、圆筒形螺旋以及一起绕圆筒形的一次以上的旋转延伸的圆筒形弧和圆筒形螺旋的组合。

除非另有说明，否则本文所提及的压力是基于大气压力(即一个大气压)。

诸如“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”等的方向定义参照沿3D零件的打印轴的方向。在打印轴是垂直的z轴的实施例中，层打印方向是沿着垂直的z轴的向上的方向。在这些实施例中，术语“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”等是基于垂直的z轴。然而，在沿不同轴线打印3D零件的层的实施例中，术语“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”等是相对于给定的轴线而言的。特别是，当打印轴线是圆筒的半径时，术语“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”等是相对于径向而言的。

当在权利要求中陈述时，术语“提供”(例如“提供材料”等)并非旨在要求任何特定的所提供的项目的给予者或接受者。相反，术语“提供”仅用于陈述将在权利要求的后续要素中提及的项目，以便清楚和易于阅读。

由于本领域技术人员已知的预期变化(例如，测量中的限制和可变性)，在本文中使用的术语“约”和“基本上”和“近似”以及其他类似术语是关于可测量值和范围。

简要附图说明

图1a是根据各实施例的增材制造系统的框图。

图1b是根据各实施例的增材制造系统的框图。

图1c是根据各实施例的增材制造系统的框图。

图2是用作平面打印机的示例性的单层打印机的侧视图。

图3是根据一实施例的增材制造系统的部分的前视图

图4是图3的系统的立体前视图。

图5是图3的系统的一实施例的后视图。

图6是图3的系统在构造圆筒上构造了多层转印材料之后的前视图。

图7是图6的系统的前视立体图。

图8是图7的构造圆筒的部分的截面立体图。

图9提供了根据将三维模型转换成打印点集合的示例性方法的流程图。

图10提供了根据各实施例的使用增材制造系统来打印零件的方法的流程图。

图11提供了根据一些实施例的可用作主机或控制器的一部分的计算系统的框图。

具体描述

本公开涉及在构造圆筒上构造三维(3D)零件。所述零件和周围支撑结构的材料用单层打印机打印到构造圆筒上。随着构造圆筒的每次旋转，圆筒形切片被添加到所述零件和所述支撑结构，从而导致构造圆筒的半径增加。圆筒形切片可以包含圆筒形弧切片和/或圆筒形螺旋切片。对于圆筒形弧切片，构造圆筒的半径沿着有的角度部分是恒定的，而在某些角度位置处则以不连续的量增加。对于圆筒形螺旋切片，当构造圆筒旋转时，构造圆筒的半径随着沿圆筒形螺旋体的长度的每个打印点不断增加。材料可以通过一或多个单层打印机被直接打印到构造圆筒上并稍后固化，或者，材料可以被打印到转印介质上，然后转印介质将材料转印到构造圆筒上，以便材料与构造圆筒上的现有材料结合在一起，或者，材料可以被打印到传送器组件上，所述传送器组件将所述材料传送到转印介质上，所述转印介质将所述材料转印到构造圆筒。多个转印介质可以与两台或更多单层打印机一起使用。多个传送器组件可以与两台或更多单层打印机和至少一个转印介质一起使用。添加到构造层的材料通常通过热和压力或通过化学手段结合到构造层。当零件完成后，通过将零件与周围的支撑结构分开，将零件从构造圆筒上移除。

为了打印零件和周围支撑结构的层，零件的模型，以及在有的情况下的周围支撑结构，被定向在圆筒形构造空间中，然后被切成具有固定半径的圆弧段形式的圆筒形弧切片或切成具有半径增大的螺旋形式的圆筒形螺旋切片。这种切割还会为零件的每个打印点生成一组平面坐标。相应的打印半径可以分配到每对平面坐标。根据一实施例，平面坐标使得随着构造圆筒的旋转，平行于构造圆筒的旋转方向的坐标之一的值增加。这被定义为x坐标。它具有平面打印的模拟功能。在平面打印机中，x坐标平行于加工方向，并且在加工方向上增加。如果平面打印机中的加工方向是从左到右，则x坐标从左到右增加，并且y坐标从打印机的前部到打印机的后部增加。如果构造圆筒体顺时针旋转，则加工方向是旋转方向，x坐标在旋转方向上增加，并且y坐标从构造圆筒体的前部增加到构造圆筒体的后部。如果在平面打印机上打印的平面切片被堆叠到先前的水平切片上，则垂直轴为打印轴z。如果平面切片作为圆筒形切片施加于顺时针旋转的构造圆筒，则打印半径r是平面打印机中的垂直轴以及构造圆筒上的径向轴。根据一些实施例，用于打印点的平面坐标以与打印点将被打印在平面表面上的相同的顺序被存储在存储器中。

所有编号相似的图1a、1b和1c提供了根据一些实施例的使用单层打印机和圆筒形构造平台来打印3D零件和支撑结构的示例性的增材制造系统100的框图。在图1a中，系统100包括主机102、控制器104和由至少一个单层打印机108、109和构造辊116组成的打印机组件。在图1b中，系统100包括主机102、控制器104和由至少一个单层打印机108、109、转印介质114和构造辊116组成的打印机组件。如图1c所示，系统100包括主机102、控制器104和由至少一个单层打印机106、108、109、110、传送器组件112、转印介质114和构造辊116组成的打印机组件。根据一些实施例，至少单层打印机106、108、109、110、传送器组件112、转印介质114和构造辊116可被保持在外壳120内。主机102和控制器104的部分或全部也可以被保持在壳体120内。该壳体可以包含围绕至少构造辊116的烤箱122。值得注意的是，尽管在图1中示出了两个单层打印机，在图1b中示出两个单层打印机，在图1c中示出了四个单层打印机，在其他实施例中使用了不同数量的单层打印机。根据一些实施例，为用于构造零件或支撑结构的每种材料提供单独的单层打印机。

主机102是一或多个基于计算机的系统，其被配置为提供可用于在圆筒形构造平台上打印三维零件的打印指令(和其他操作信息)。例如，主机102可以传送描述将要在圆筒形构造平台上构造的3D零件的切片层的信息。主机102将打印指令和操作信息提供给控制器104，控制器104被配置为基于从主机102接收到的打印指令以同步的方式操作系统100的其余零件。根据一些实施例，控制器104是一或多个控制电路，基于微处理器的发动机控制系统和/或数字控制的光栅成像处理器系统。

控制器104通过产生和传输控制信号来执行来自主机102的打印指令，以控制系统100的包括单层打印机106、108、109和110、传送器组件112、转印介质114和构造辊116的其余零件。具体地，控制器104向每个单层打印机发送控制信号以使单层打印机一次产生一层材料，然后将其作为圆筒形层添加到构造辊116，从而形成3D零件和支撑结构。根据一些实施例，不同的单层打印机打印层的不同部分。例如，第一单层打印机可以打印该层的金属部分，而第二单层打印机打印该层的第一聚合物的零件材料部分，第三单层打印机打印第二聚合物的零件材料，而第四单层打印机打印该层的结构支撑部分。由单层打印机106、108、109和110打印的任何材料可以与由任何其他单层打印机106、108、109或110打印的任何其他材料相邻。或者，任何由单层打印机106、108、109和110打印的材料可以与没有打印材料的区域相邻。而且，在一些情况下，由一个单层打印机打印的材料可以沉积在由另一个单层打印机打印的材料的顶部。控制器104还向传送器组件112提供信号，从而导致传送器组件在不同的单层打印机之间移动单层材料，并将材料层从单层打印机移动至转印介质114。控制器104提供信号，从而导致所述单层从转印介质上分离并且结合到构造辊116上或结合到构造辊116上的构造圆筒中的现有的信息上。

可以用于单层打印机106、108、109和110的打印机技术的示例包括基于挤出的技术、喷射、选择性激光烧结、高速烧结、粉末/结合剂喷射、电子束熔化、立体光刻工艺、热传递、磁学、离子成像、调色剂的直接象素沉积、液体电子照相术和使用例如类似于办公室成像中常用的调色剂的特殊调色剂的电子照相术。另外，系统100中的不同单层打印机可以使用不同的打印技术。例如，单层打印机106可以使用选择性激光烧结，而单层打印机108使用电子照相术。

图2提供了可以用作一或多个单层打印机106、108、109和110的示例性成像引擎200的侧视图。如图2所示，成像引擎200是包括驱动电机240、轴238、编码器239、光电导鼓212、偏压辊221、电荷诱导器244、成像器246、显影台248、放电装置250和清洁台252的电子照相引擎，其可以与控制器104进行信号通信。成像引擎200的电荷诱导器244、成像器246、显影台248、放电装置250和清洁台252相应地限定用于表面236的成像组件，而驱动电机240和轴238沿箭头242的方向旋转光电导鼓212。

光电导鼓212包括导电鼓234和光电导表面236，其中，导电鼓234是导电鼓(例如，由铜、铝和锡等制成)，其被电性接地并被配置为围绕轴238旋转。尽管在本文中光电导鼓212被描述为鼓，但其可替代地为辊、带组件或其他可旋转组件。轴238相应地连接到驱动电机240，驱动电机240构造成以恒定速率沿箭头242的方向旋转所述轴238以及所述编码器239(和光电导鼓212)。

光电导表面236是围绕导电鼓234的圆周表面延伸的薄膜，并且衍生自一种或多种光电导材料，例如非晶硅、硒、氧化锌、有机材料等。电荷诱导器244被构造成当表面236在箭头242的方向上旋转经过电荷诱导器244时在表面236上产生均匀的静电电荷。用于电荷诱导器244的合适装置包括电晕管、电晕丝(scorotrons)、充电辊和其他静电充电装置。

成像器246是数字控制的像素曝光设备，其被配置为当表面236在箭头242的方向上旋转经过成像器246时选择性地向表面236上的均匀静电荷发射电磁辐射。向表面236的电磁辐射的选择性曝光由控制器104引导，并且导致静电电荷的离散的像素位置被移除(即，放电到地面)，从而在表面236上形成潜像电荷图案。用于成像器246的合适设备包括扫描激光器(例如，气体或固态激光器)光源，发光二极管(LED)阵列曝光装置以及在2D电子照相系统中常规使用的其他曝光装置。在替代实施例中，用于成像器242和电荷诱导器244的合适设备包括离子沉积系统，其被配置为选择性地将带电离子或电子直接沉积到表面236以形成潜像电荷图案。如此，如本文所用，术语“电子照相术”包括离子照相术。

由成像器246曝光的像素位置对应于部分和支撑结构的圆筒形弧切片或圆筒形螺旋切片，其中圆筒形弧切片和圆筒形螺旋切片可以在其端部连接在一起以形成连续的涡卷切片通过零件和支撑结构。该连续的涡卷切片以不断增加的半径环绕其自身，使得连续涡卷切片的不同部分将包含零件的不同圆筒形层。连续的涡卷切片也可以展开并且在x-y平面中定向，其中y表示沿着传送器组件112的宽度的位置(在图2中向页面内延伸的宽度)以及x表示在连续的涡卷切片上的径向最内侧位置和在连续的涡卷切片上的径向最外侧位置之间的位置。为了识别由成像器曝光的像素位置，将连续涡卷切片分成x-y平面中的像素，并且如果像素包含由成像引擎打印的零件材料或结构支撑材料的层，则像素将由成像器246曝光(或者如果使用负像或带电区域显影，则不曝光)。

显影台248优选为静电和磁性显影台，其保持粉末形式的材料254供应，并且将材料254施加到表面236上。(注意，容纳材料254的容器的尺寸不是按比例绘制的，并且在大多数实施例中，该容器要大得多)。当表面236(包含带电潜像)沿箭头242的方向从成像器246旋转到显影台248时，材料254被吸引到表面上的潜像的适当带电区域236，利用带电区域显影或放电区域显影(取决于所使用的电子照相模式)。当光电导鼓212继续沿着箭头242的方向旋转时，这产生了材料254的连续或间断的网256，其中网256包含3D零件和支撑结构的数字表示的切片层的多个连续部分。注意，在一些实施例中，3D零件和支撑结构的切片层不需要通过网256上的间隔分开。

显影台248可以以与2D电子照相系统中使用的与单或双组分显影系统和调色剂盒类似的方式起作用。例如，显影台248可以包括用于保持带电材料254的外壳以及用于将带电材料254传送到表面236的一个或多个装置，例如传送带、毛刷、桨轮、辊和/或磁刷。用于材料254的合适材料可以根据期望的零件性质而变化，例如一种或多种热塑性树脂，一种或多种金属以及一种或多种玻璃或陶瓷。用于材料254的合适热塑性树脂的示例包括聚烯烃、聚酯、尼龙、调色剂材料(例如聚酯或苯乙烯-丙烯酸酯/丙烯酸材料)、ABS及其组合。在双组分布置中，材料254也可以包括具有热塑性树脂的磁性载体材料。例如，磁性载体材料可以用合适的材料涂覆以摩擦电的方式使材料254的热塑性树脂带电。

然后材料254的网256沿箭头242的方向随着表面236旋转到传送区域，在该传送区域中，网256从光电导鼓212传送到传送器组件112，该传送器组件112在图2的实施例中为传送带的形式。在光电导鼓212释放网256之后，先前支撑网256的表面236的区域经过放电装置250和清洁台252。清洁台252为用于去除材料254的任何残留的未转印部分的台。适用于清洁站252包括刮刀清洁器、刷子清洁器、静电清洁器、基于真空的清洁器及其组合。

在开始下一个循环之前，放电装置250辅助清洁台252去除表面236上的任何残余的静电荷。用于放电装置250的合适装置包括发光或红外光学系统，高压交流电晕电晕管和/或电晕管，一个或多个具有施加高压交流电的导电芯的旋转介电辊，以及它们的组合。

尽管图1图2提供了一个示例性的用于电子照相打印的结构，在其他实施例中使用其他结构。例如，在其他实施例中使用单组分电子照相术或液体电子照相术。另外，可以使用打印单层材料的其他方法，例如使热转印，激光烧蚀，热箔冲压，压花，喷射或者例如使用UV、激光、蒸气、IR、微波或E射线和其他形式的辐射的图像固化。或者，成像层可以在烘箱中干燥，类似于卷材涂层。根据另一实施例，使用偏移成像，其中粒子迁移到液体层的顶部或底部，然后被转印。如上所述，可以在构造辊116、转印介质114或传送器组件112上直接施加单层。

图3、4和5分别提供了根据一实施例的系统100的部分的放大前视图、立体前视图和后视图。如图4所示，单层打印机106、108、109和110安装在外壳120的分隔壁390上并延伸到由分隔壁390、顶壁392、底面393、侧壁394、395以及前壁396限定的封闭和密封空间391中。前壁396包括一个或多个门，例如图4中以虚线示出的门397和398(为了清楚表示，在图3中并未示出门)。根据一些实施例，抽屉400定位在壳体120的底部并且可以通过前壁396中的开口从密封空间391拉出。

单层打印机106、108、109和110中的每一个都具有各自的材料供应盒306、308、309和310，其包含相应的材料，该材料被单层打印机用于在传送器组件112上打印材料。根据一些实施例，每个材料供应盒提供不同的材料，使得在打印过程中可以使用四种不同的材料。零件材料的示例包括上面列出的用于显影台248的那些零件材料。另外，一个或多个材料供应盒可以包含用于在零件被构造时支撑所述零件的支撑材料。

单层打印机106、108、109和110在传送器组件112上沉积或打印相应的材料256(a)、256(b)、256(c)和256(d)。这些材料256(a)、256(b)、256(c)和256(d)一起形成材料的平面打印层，该材料的平面打印层表示通过待构造在圆筒形构造辊116上的零件的涡卷切片。

传送器组件112是安装在一系列辊上，例如辊312、314、316、318、320、322、324和326，的闭环带，并且在单层打印机下面基本上是平面的。辊将传送器组件112的传送带保持在期望的张力以防止沉积在传送带上的材料256中的褶皱。优选地，传送带是无缝的。如图所示5所示，辊326通过驱动带502连接到电动机500。当电动机500旋转时，驱动带502旋转辊326，从而使传送带沿旋转方向330移动，使得被单层打印机106、108、109和110打印在传送带上的材料256围绕辊312并向下往转印介质114运送。或者，可以驱动其他辊代替辊326。例如，辊312可以被驱动，或辊322和324可以被驱动。控制器104控制电机500的速度以匹配单层打印机106、108、109和110可以成功地将材料沉积在传送带上的速度。转印零件114包括转印鼓或辊352、烧结辊356、充电装置358、充电装置359、压辊362、冷却辊364和加热器354和360。转印鼓352，在一实施例中是用聚四氟乙烯浸渍的硬质阳极氧化铝，通过电机500和皮带504(图5)以与传送带的速度匹配的恒定速度旋转。或者，可以驱动电机500的速度，使得转印鼓或辊352的表面速度与光电导体212的表面速度匹配。可以使用本领域已知的其他各种驱动结构。

传送带上的材料256作为释放材料365被释放到转印鼓352上。静电转印优选用于从传送带释放带电材料256到转印鼓352上。静电转印通过电偏压辊314相对于辊352将带电材料吸引到辊352。可能需要用充电装置359对传送带上的材料256进行充电，充电装置359优选为电晕充电器。在辊314和辊352之间的典型偏压大约为300-1000伏。然而，对于厚的或高度充电的材料层可能需要更高的电压。材料256也可以通过加热器341或通过接触式加热器328和329来加热，接触式加热器328和329可以是辊或者也可以压缩材料256的带。充电装置329可以放置在这些加热器之前或之后以便于材料256静电转移到转印鼓352上。至少有的释放材料365可以是相对未压缩的粉末。例如，当电子照相打印机用作单层打印机时，释放材料365为大约40％的空气和60％的材料，按体积计算。另外，当材料365从传送带释放时，材料通常处于低于材料的玻璃化转变温度的温度。为了便于将材料从传送带转移到转印鼓352，转印鼓352保持在大约等于或高于传送带上材料的结合温度的温度。结合温度是用于焊接材料的温度范围的低端点。它可以低于玻璃化转变温度，大约与玻璃化转变温度相同，或大于玻璃化转变温度。它通常低于材料的熔化温度。转印鼓352可以在外部或内部加热，转印鼓352的温度可以根据所使用的材料进行调节。或者，可以通过加热器341、接触式加热器328和329以及加热器354和360向材料256和转印鼓352供应足够的热量。

为了在零件或支撑结构中形成坚固层，未压缩的粉末材料256和释放材料365必须通过对材料施加热量和压力而被压缩或聚结在一起。在一些实施例中，通过加热器341和辊328和329在传送带上且位于传送带邻近转印鼓352的区域上施加该热量和压力。在其他实施例中，当材料从转印鼓352转移并且与构造辊116上的零件和支撑结构的先前打印部分结合时，作为转印过程的一部分，通过加热器360将该热量和压力施加在转印鼓352上的位于转印鼓352与构造辊116邻近的区域上。然而，根据图3-5所示的优选实施例，在压缩材料被转移到先前打印的零件和支撑结构上之前，释放材料365在转印鼓352上被压缩或聚结。

在图3-5中，通过使用加热器354加热释放材料365，开始在转印鼓352上压缩或聚结释放材料365。加热器354比转印鼓352更热并且包括一个或多个加热装置。合适的加热装置的示例包括：非接触辐射加热器(例如红外加热器或带反射器的微波加热器，以将辐射能引导向释放材料365)，对流加热装置(例如加热空气鼓风机)，接触加热装置(例如加热辊和/或压板和/或超声波加热器)以及感应(磁场)或电场加热器，以及其组合等，其中非接触辐射加热器和热空气加热器是优选的。

来自加热器354的热量将释放材料365的温度升高到转印鼓352上的所有材料的结合温度或以上。这导致所有材料转变成准熔融状态，在准熔融状态下，材料足够柔软以在没有破裂的情况下工作，而又足够坚固以保持在转印鼓352上的适当位置。

在下一步压缩或聚结所述材料的步骤中，烧结辊356对释放材料365施加压力和可选的热量以形成压缩材料366。烧结辊356可以可选地在内部或外部被加热至某一温度，该温度等于、高于或低于转印鼓352的温度，但通常被设置在结合温度或释放材料365的玻璃化转变温度以上。烧结辊356在空间上偏向转印鼓352，使得烧结辊356向释放材料365施加恒定的力或压力。烧结辊对转印鼓上的材料施加明显比在所述压缩材料从转印构件被转印到构造圆筒时所施加的压力更多的压力。根据一些实施例，施加的压力大于10lb/in，并且对于一些材料大于20lb/in。通过施加热和压力，压缩材料366比释放材料365更致密和坚固。根据一实施例，压缩材料366具有按体积计5％或更少的空气。压缩材料366保持半固体并且仍然柔韧的状态。烧结辊356相对于转印鼓352被电偏置，使得烧结辊356处于与带静电的释放材料365相排斥的电压。在形成压缩材料366之后，压缩材料366的外表面由充电装置358处理，充电装置358优选为电晕充电器，但可以是辊式充电器或另一形式的充电器。在一实施例中，充电装置358去除压缩材料366上的任何残余静电电荷并改善压缩材料366的外表面的结合特性。在另外的实施例中，充电装置358可用于将压缩材料366充电至与转印辊352上的偏压相同极性，以促进压缩材料366从转印辊352上分离。

虽然以上描述了用于形成转印到构造辊116上的单层材料的具体结构，但是在其他实施例中，使用其他技术来形成单层材料。另外，尽管示出单层材料被放置在转印辊352上以便于被转移到构造辊116上，但是在其他实施例中，单层材料被放置在其他结构上以转印到构造辊116上或者直接在构造辊116上形成。

然后将压缩材料366转印到构造辊116上以形成转印材料368。在构造完成时，将完整的构造体从系统100上移除的实施例中，将可移除的圆筒形基体349安装在构造辊116上。在构造圆筒没有从系统100移除的实施例中，构造体可以在构造辊116上直接完成。特别地，压缩材料366被转印到构造辊116上的可移除圆筒形基体349上，作为转印材料368的连续的涡卷，从而对于构造辊116的第一次旋转，压缩材料366被转移到构造辊116的圆筒形基体349上，并且对于每次随后的旋转，压缩材料366被转印到先前转印的材料层368的顶部上。

压缩材料366的转印始于将压缩材料366从转印辊352转印到圆筒形基底349或转印材料368的外层上。在该转印期间，压缩材料366与圆筒形基底349或者转印材料368形成初始结合。为了促进压缩材料366与转印材料368的最外层或圆筒形基底349之间的结合，在到达转印鼓352之前，使用加热器360来加热转印材料368的外层或圆筒形基底349的外层。加热器360包括一个或多个加热装置。合适的用于加热器360的加热装置的示例包括：非接触辐射加热器(例如红外加热器或带有反射器的微波加热器，以将辐射能量引导向转印材料368)，对流加热装置(例如加热空气吹风机)，接触加热装置，加热辊和/或压板)，以及其组合等，其中非接触辐射加热器为优选。根据一实施例，加热器360被定位在构造辊116附近，恰好在压缩材料366从转印鼓352转印到构造辊116的位置之前，以防止先前转印的转印材料层368变得太热，从而保持结构转印材料368的完整性。

为了进一步促进压缩材料366与转印材料368之间的结合，可以使用充电设备359来将转印材料368充电到与压缩材料366上的电荷的相反的极性。充电设备359可以是电晕充电器、辊充电器、电子束或其他充电装置。优选地，由充电装置359产生的每单位面积施加的电荷与压缩材料366的每单位面积的电荷相等且极性相反。另外，在压缩材料366已经从转印鼓352被释放到构造辊116上之后，压辊362将压缩材料366压入转印材料368。根据一实施例，压辊362由相对较软的材料制成，诸如具有80硬度(肖氏A)或者甚至60硬度(肖氏A)的材料。根据一实施例，压辊362保持在高于压缩材料366的结合温度并且优选高于其玻璃化转变温度的温度，以进一步促进结合工艺。一旦压缩材料366已经被压辊362压制，压缩材料被认为是转印材料368的一部分。转印鼓352和构造辊116之间的以及压辊362和构造辊116之间的在10psi至30psi以及更大的压力是满足需求的。

在零件被打印之前，材料的引导件被施加到构造辊116。构造辊116的表面需要被加热到高于材料的玻璃化转变温度的温度。对于圆筒形螺旋切片，可以通过单层打印机106、108、109和110打印具有用于构造辊116的第一圈的渐小厚度的层。对于圆筒形弧切片，可以使用恒定厚度的层。当零件被打印时，为了防止零件下垂或以其他方式变形，构造辊116的芯被冷却到低于转印材料368的玻璃化转变温度的温度。为了进一步促进转印材料368的温度的降低，冷却辊364被放置成与转印材料368的外层接触。根据一实施例，冷却辊364被保持在远低于转印材料368的玻璃化转变温度的温度。根据其他实施例，非接触式冷却器例如冷却空气射流可以代替冷却辊364使用或在冷却辊364基础上额外地使用。尽管转印材料368的表面冷却可能需要去除多余的热量，但优选地，先前转印的转印材料368的层的温度保持在打印材料的结合温度或略高于该温度。

随着构造辊116的每次旋转，转印材料368的半径增大。为了适应这种生长，构造辊116在方向376上连续地向下移动，使得在转印材料368的外层与转印鼓352之间存在足够的空间，以允许转移下一层压缩材料366。此外，压辊362和冷却辊364在相应的枢轴或滑动组件361和363上被安装到后壁390，这允许压辊362和冷却辊364随着转印材料368的生长半径从构造辊116向外移动。类似地，加热器360和充电装置359安装在枢轴或滑动组件上，以随着转印材料368的生长半径从构造辊116向外移动。优选地，这些装置359、360、362、364和诸如鼓风机之类的任何其他所需的装置在步进电机的控制下由丝杠驱动。

如图5所示，使用可移动支撑平台512使构造辊116沿方向376移动，该可移动支撑平台512用于支撑构造辊116、驱动构造辊116的电动机510、编码器534以及用于移动可移动支撑平台512的螺杆电机514。可移动支撑平台512位于后壁390的后面并且构造辊116从支撑平台512延伸通过后壁390中的开口370进入空间391。导流板或波纹管550和552位于开口370之上以减少来自空间391的经由开口的热量。可动支撑平台512包括一个或多个轴承组件，该轴承组件支撑构造辊116，同时允许构造辊116响应于电机510转动皮带516或齿轮系而转动，该皮带516或齿轮系将电机510连接到构造辊116。

可移动支撑平台512可滑动地安装在一个或多个光滑主轴518上，这些光滑主轴518附接到后壁390。固定地附接到后壁390的螺杆520穿过螺杆电机514。在螺杆电机514转动时，其与螺杆520的螺纹相互作用，使得支撑平台512沿着螺杆520和光滑主轴518移动。优选地，使用第二螺杆和第二螺杆电机代替光滑主轴518。第二螺杆电机通过控制器103与螺杆电机514同步。而且，可以使用线性电机(未示出)来代替螺杆电机514和螺杆520。

根据一实施例，螺杆电机514由控制器104以连续速度转动。根据其它实施例，控制器104从位置传感器374接收指示被传送的外层的高度的信号材料368，以及控制器104使用该传感器信号将命令信号发送到螺杆电机514以将外层维持在期望的高度。在各种实施例中，构造辊116每转一圈下降固定距离一次，或者每转一圈下降几次，降低每个打印点，或者以每转一圈以恒定速率下降。尽管图5中示出了螺杆电机，在其他实施例中，使用其他致动机构，例如配备有线性编码器的线性电机，来移动支撑平台512。

为了使压缩材料366成功地被转印，沿转印鼓352的外圆周的切向速度必须与沿转印材料368的外圆周的切向速度相匹配。然而，由于转印材料368的圆周是连续增加的，如果电动机510的角速度保持不变，则外圆周处的切向速度将继续增加。根据一实施例，通过使用用于电机510的转矩限制电机，转印材料368的外周的切向速度保持在与转印鼓352相同的速度。对于这种电机，随着转印材料368的半径增长时，电动机510的角速度减小以保持外圆周处的相同切向速度。根据一实施例，电动机510的转矩设定由控制器104基于正在被转印的材料的重量以及转印鼓352的速度来提供。根据其它实施例，编码器534由控制器104监控，从而基于构造的预期进展来控制电机510的速度或构造辊116的总行程。螺杆电机514或类似的致动器可以类似地由编码器监控并且由控制器104控制，以降低构造辊116以匹配构造的预期进展。辊352的编码器532，以及系统的其他编码器，可以类似地被监控以用于构件的进展。这些其他编码器可以包括单层打印机106、108、109和110中的编码器，诸如电子照相打印机中常用的光电导鼓212上的编码器。在一个优选实施例中，控制器104发送命令信号到电机510，以基于构造的预期进展促进辊352行进的总距离。控制器104还将命令信号发送到螺杆电机514以控制构造辊116的高度以匹配构造的预期进展。

图6和图7示出了图3和图4的系统100的部分的前视图和立体图。在构造辊116上构造了多层转印材料368以形成包括散布在圆筒形支撑结构610内的多个零件(诸如零件604,606和608)的构造圆筒603之后。如图6和图7所示，构造辊116已经相对于转印鼓352向下移动，并且压辊362和冷却辊364已经分别沿着方向600和602向外移动，以与构造辊116的圆筒形基体349相比适应构造圆筒603的更大的半径。其他零件，例如加热器和充电装置也已经从构造辊116移开以适应构造圆筒603的更大半径。

圆筒形支撑结构610的重量对转动构造辊116所需的电机510的尺寸以及必须在可移动平台512上提供的以支撑构造辊116的结构支撑件的量具有很大的影响。根据一些实施例中，圆筒形支撑结构610被打印在构造辊116上，使得圆筒形支撑结构610中存在大量空隙或空间以减小圆筒形支撑结构610的总重量。

图8提供了根据一实施例通过图7的线8-8截取的构造圆筒603的一部分的剖面立体图。在图8中，零件800被示出为被构造在圆筒形支撑结构610内。圆筒形支撑结构610被示出为包括圆筒形支撑切片，诸如圆筒形支撑切片802和804。每个圆筒形支撑切片可以具有波状轴向面，诸如圆筒形支撑切片802的波状轴向面806和圆筒形支撑切片804的波形轴向面808，并且一些支撑切片可以具有圆筒形外表面，例如圆筒形外表面803和805。构造圆筒603的外边缘具有支撑材料的连续轮箍815。这些可以用于引导辊362和364。为了结构完整性，可以在构造圆筒的内部构造额外的轮箍。在相邻的切片之间形成空间，例如在圆筒形支撑切片802与804之间的空间810以及在圆筒形支撑切片802与未示出的与圆筒形支撑切片802相对的圆筒形支撑切片之间的空间812。圆筒形支撑切片之间的空间减小圆筒形支撑结构610的重量，同时波形轴向面确保了对零件的在空间内周向延伸的部分的充分支撑。在其他实施例中，轴向面的形状不同于图2中所示的形状。在其他实施例中，粥香面的形状与图8所示的不同。根据图8所示的实施例，围绕零件800的边界调制轴向面的形状以提供结构支撑套820和空隙填充部822和824。套820以及空隙填充部822和824提供沿零件800的边界的额外支撑，并且在一实施例中，零件的每个外表面由套820的结构支撑材料或空隙填充部分，例如空隙填充部分822和824覆盖。

根据其他实施例，圆筒形支撑结构610被构造成具有由结构元件围绕的空的空间的格子。根据一这样的实施例，格子被调制，使得随着格子越接近零件的表面，格子中的空的空间越小。这导致固体支撑结构邻近于每个零件表面以及在圆筒形支撑结构610的其他地方的多孔结构。在其他实施例中，支撑结构可以构造在零件以及构造辊116的圆筒形基体349之间，在零件的部分以及由构造圆筒603占据的体积的外径之间留下空的空间。

如上所述，根据若干实施例，零件在旋转的构造辊116上被打印为连续涡卷。为了以这种方式打印零件，描述零件表面和表面的三维模型的结构支撑圆筒必须转换为用于在传送带上打印材料图案的指令。图9提供了根据一种将三维模型转换成传送带上的打印点的集合的方法的流程图。图9的方法由作为主机102的一部分的图形处理单元执行，或者该图形处理单元是向主机102提供打印数据的计算设备的一部分。

在步骤900处，零件的三维模型定向在圆筒形构造空间中，所述圆筒形构造空间对应于可在构造辊116上构造所述零件的体积。构造空间是圆筒形体积，其具有对应于构造辊116的圆筒形基体349的外周长的空芯。该圆筒形体积具有等于转印材料368的选定最大径向尺寸和与光电导鼓212的有效长度相对应的长度的外半径。注意，光电导鼓212的有效长度可通过轴向偏移多个光电导鼓而被延伸超过一个光电导鼓的长度。零件可以被定位在任何需要的位置。

在步骤901，将圆筒形支撑结构的三维模型定位在零件的三维模型之中的以及其周围的空隙中。根据一实施例，识别零件和圆筒形支撑结构之间的交点，并重新定义圆筒形支撑结构的表面，以消除圆筒形支撑结构的部分，否则该部分会占据由零件之一的表面填充的体积。在其中圆筒形支撑结构由格子形成或以其他方式包括空的空间的一些实施例中，圆筒形支撑结构基于到零件的表面的距离被调制，使得空的空间变得更小或者不存在于临近零件的表面。

对于圆筒形螺旋切片，在步骤902处，将半径起始变量rs设置为圆筒形基体349的半径，并将半径终点变量re设置为rs加一层压缩材料的厚度g。在步骤904，定义圆筒形螺旋，该圆筒形螺旋以具有半径rs的角度“α＝0”开始，并且以具有半径re的角度结束，其中，Dvoxel是沿着圆筒形弧的单个打印点的直径。然后确定该弧的体积与圆筒形建造空间中的三维模型的表面的交点。这些交点可以是点、线或面，并且表示三维模型表面的一个圆筒形切片。每个交点被描述为用于x,y坐标的有关沿着圆筒形螺旋的角度α，沿着圆筒形螺旋的半径r，以及边界条件α0,α1的方程，其中rs<r<re，边界条件α0,α1限定了构造辊116上的交点的角度范围或跨度α0<α<α1。x,y坐标被定义在单层打印机106、108、109以及110下方的平面中，其中x与单层打印机下面的传送带的移动方向对齐，y与传送带的宽度(图3中的页面)对齐。

在步骤906，角度变量α被设置为α＝0并且半径变量r被设置为rs。在步骤908，检查每个交点的边界条件α0,α1以确定α是否在交点的α0和α之间。如果α位于交点的边界角之间，则获取描述该交点的x,y坐标的方程，并且使用α和r的当前值来计算用于步骤910中交点的打印点的x,y坐标。对于以角度α和半径r沿着构造辊116的长度延伸的交点，y坐标的等式定义了打印线而不是单个打印点。注意，对于任意一对值α,r，打印点可以存储用于单个零件的多个表面和不同零件的表面。

根据一些实施例，每个三维模型中的每个表面具有表面将由其构造的相关联的材料。作为在存储器中存储打印点的x,y坐标的一部分，指定了用于打印该点的材料。该指定可以在打印点的条目中的单独字段中进行，或者可以通过将打印点存储在仅接收单个材料的打印点的文件中来进行。例如，可以为每个这种单层打印机来产生一个单独的文件，使得当两个不同的单层打印机上打印不同的相应材料时，各单层打印机仅接收用于使用单层打印机的点的打印坐标。

在用于零件和圆筒形支撑结构的打印点已经被确定之后，在步骤912，将角度α的值与其最大值进行比较。如果尚未达到最大值，则将α和r的值在步骤914递增为：

然后该过程返回到步骤908以搜索跨越α和r之间的新值的所有交点，并且对于这些交点中的每一个重复步骤910。

当角度α在步骤912中达到其最大值时，通过将新弧的起始半径设置为前一螺旋的结束半径来定义新的圆筒形螺旋，rs:new＝rs:prev，然后将新螺旋的结束半径设置为新螺旋的起始半径的大小加上一层压缩材料368的厚度，rs:new＝rs:prev+g。注意，新的圆筒形螺旋与前一个螺旋相连，因此所有圆筒形螺旋一起形成一单一连续的涡卷。

在步骤918，将新的起始半径的尺寸与转印材料368的所选最大径向尺寸进行比较。如果新的起始半径小于最大径向尺寸，则过程返回到步骤904以确定新的圆筒形螺旋以及圆筒形建造空间中的三维模型的表面的交点。然后针对新的交点重复步骤906-916。当以新的圆筒形弧来确定交点的x坐标时，与前一个弧相关的最大x坐标被用作基础。例如，根据一实施例，一交点的x坐标被定义为x＝xmax:prev+ar，其中，xmax:prev是与先前的圆筒形弧相关联的最大x坐标，并且a和r描述在当前圆筒形弧上的位置。通过使用先前的最大x坐标作为下一个圆筒形弧的基础，x坐标随着每个圆筒形弧而增加，而不是由于在每个圆筒形弧开始时将角a重置为零而被重置为零。当起始半径达到最大径向尺寸时，该过程在步骤920结束。

图9的过程提高了用于识别打印点的图形处理单元的效率。具体而言，打印点的x,y坐标以它们将被打印的相同顺序被确定并存储。结果，图形处理单元在打印点可以被打印之前不必执行单独的组织打印点的步骤。考虑到大量的打印点以及从圆筒形构造空间转换到由单层打印机使用的x,y平面的复杂性，去除这种组织步骤极大地减少了图形处理单元必须执行的处理量。如上所述，在一些实施例中，为每个单层打印机存储单独的打印点文件。在这样的实施例中，每个文件可以包含用于相同x位置的打印点。在每个文件中，打印点按增加的x坐标进行组织。

在上面的描述中，生成了结构支撑圆筒的三维模型并用于识别圆筒形弧和结构支撑圆筒之间的交点。在其他实施例中，可以在不形成结构支撑圆筒的三维模型的情况下形成结构支撑圆筒的打印点。作为替代，结构支撑圆筒的打印点的x,y坐标是通过识别在a和r的每个值处针对零件所识别的所有打印点，然后用结构支撑圆筒的打印点来填充空的区域而得以确定。根据一实施例，空的区域未被完全填充。作为替代，在空的区域中定义格子，使得所得到的结构支撑圆筒是多孔的并且因此重量更轻。在这样的实施例中，可以在零件的表面周围减小格架的间距，以为零件提供更多结构支撑，并且可以在每个零件周围或每个零件下方制造固体支撑材料层。

一旦确定了打印点的x,y坐标，就可以打印这些零件。图10提供了一种使用系统100的打印零件的方法的流程图。

在构造完成时要从系统100移除构造圆筒(诸如构造圆筒603)的实施例中，在步骤1000处将可移除圆筒形基体349安装在构造辊116上。在构造圆筒未从系统100移除的实施例中，圆筒形基体349可以是构造辊116的永久部分，或者构造体可以被直接构造到构造辊116上。

在步骤1002，将圆筒形基座升高至初始打印高度，并且在步骤1004，将所有打印电机旋转至其额定旋转速度。在电动机处于其额定速度的情况下，角度标记可以在步骤1006被打印在圆筒形基体349上。根据一实施例，步骤1006涉及至少一个单层打印机，该单层打印机在圆筒形基体349上打印一系列应当彼此对齐的角度标记。换句话说，角度标记在x方向上间隔等于2πr0的量，其中r0是圆筒形基体349的外半径。如果构造辊116的切向速度不同于旋转速度传送带的，角度标记不会对齐。

在步骤1008处，光学传感器372(图3和5)感测角度标记的位置并向控制器104提供指示角度标记位置的信号。基于这些信号，控制器104调整一个或更多的驱动构造辊116的传送带和电动机510的速度，直到连续的角度标记在构造辊116上对齐。在步骤1010中，随着传送带组的速度，打印期间x的增加速率被设置为与该速度相对应。

在步骤1012，获取打印数据，并且在步骤1014，打印开始。在打印期间，控制器104使用单层打印机106、108、109和110不断增加x的值并打印具有对应的x,y坐标的点。当零件和支撑结构圆筒被打印时，光学传感器372提供指示角度标记何时通过传感器的信号。控制器104使用该信号来调节传送带相对于构造辊116的速度，使得打印零件和支撑结构圆筒的连续层与零件和支撑结构圆筒的先前沉积的层适当对齐。另外，在打印期间，控制器104不断地向下移动构造辊116。在一些实施例中，控制器104使用来自高度传感器374的传感器信号来确保构造辊116正在被移动正确的量。

转印辊352和构造圆筒603的配合可以通过使用与来自图5中的编码器532和534的编码器脉冲的类似方式来完成。在这种情况下，控制器104监视构造体的x坐标以及监视编码器532和534。基于构造体的x坐标、可移除圆筒形基体349的初始直径以及一层压缩材料368的预期厚度g时，控制器104调节电机510的速度，使得构造圆筒603的表面的总行程对应于构造体的x坐标。而且，控制器104基于构造圆筒603的预期直径来调整螺杆电机514的总行程。

当打印完成时，在步骤1016将零件与支撑结构圆筒分离。根据一实施例，通过从壳体120移除构造圆筒603并将构造圆筒603放置在含有水基溶液(例如碱性水溶液)的洗涤器。水基溶液溶解结构支撑圆筒而不会降低零件的形状或质量。洗涤器的不同形式是可能的。根据一实施例，洗涤器包含充满水基溶液的桶，并且构造圆筒603浸没在桶中。一旦支撑结构已经溶解，从浴缸中抬起释放的零件并使其干燥。根据其他实施例，洗涤器包含一个或多个喷射喷嘴，其将水基溶液喷射到构造圆筒603上，直到零件被释放出支撑结构材料。

根据另一实施例，洗涤器的构件安装在壳体120内，使得构造圆筒603保持在壳体120中，同时施加水基溶液。根据一个这样的实施例，构造圆筒603保持在构造辊116上并且继续由构造辊116旋转，同时壳体120中的喷嘴402(图4)用水基溶液喷涂构造辊116。当支撑结构圆筒溶解时，构造圆筒603中的零件被释放并落入外壳120底部的抽屉400中。然后抽屉可被拉出外壳120，且零件可被移除。根据另一实施例，抽屉400被水基溶液填充，并且构造辊116被降低，使得构造圆筒603被部分地浸没在水基溶液中。然后旋转构造辊116，使得构造圆筒603的全部通过水基溶液直到零件被释放。

在图10的框图中示出了可以用作主机102或者作为控制器104的一部分的计算设备10的示例。计算设备10包括：处理单元12、系统存储器14以及将系统存储器14耦合到处理单元12的系统总线16。系统存储器14包括只读存储器(ROM)18和随机存取存储器(RAM)20。包含有助于在计算设备10内的元件之间传输信息的基本例程的基本输入/输出系统22(BIOS)被存储在ROM18中。处理单元12可以包括一个或多个处理器，包括专用处理器，例如图形处理单元。

本发明的实施例可以应用于计算设备10之外的计算机系统的环境中。其他适当的计算机系统包括：手持设备、多处理器系统、各种消费电子设备以及大型计算机等。本领域技术人员还将认识到，实施例也可以应用于计算机系统中，其中，任务由通过通信网络链接的远程处理设备(例如利用因特网或基于网络的软件系统的通信)执行。例如，程序模块可以位于本地或远程存储器存储设备中，或同时位于本地和远程存储器存储设备中。类似地，可以利用本地或远程存储设备或者同时利用本地和远程存储设备来完成与本发明的实施例相关联的任何数据存储。

计算设备10还包括：硬盘驱动器24、固态存储器25、外部存储器设备28以及光盘驱动器30。外部存储器设备28可以包括外部盘驱动器或固态存储器，其可以是通过连接到系统总线16的接口(例如通用串行总线接口34)连接到计算设备10。光盘驱动器30可说明性地用于从光学介质(例如CD-ROM)读取数据(或将数据写入数据)ROM盘32。硬盘驱动器24和光盘驱动器30分别通过硬盘驱动器接口32和光盘驱动器接口36连接到系统总线16。驱动器、固态存储器和外部存储器装置及其相关联的计算机可读介质为其上可存储计算机可执行指令和计算机可读数据结构的计算装置10提供非易失性存储介质。在示例性操作环境中也可以使用计算机可读的其他类型的介质。

多个程序模块可以存储在驱动器，固态存储器25和RAM20中，包括：操作系统(OS)38、一个或多个应用程序40、其他程序模块42和程序数据44。例如，应用程序40可以包括用于定向和切片零件和支撑结构的三维模型的指令，如图2的流程图中所示。以及用于制造系统100和控制器104的指令。程序数据44可以包括通过图9的过程创建的存储的打印点。控制器104在打印期间使用图9所示的控制器来控制单层打印机。

包括键盘63和鼠标65的输入设备通过耦合到系统总线16的输入/输出接口46连接到系统总线16。监视器48通过视频适配器50连接到系统总线16，并提供图形图像给用户。其他外围输出设备(例如扬声器或打印机)也可以被包括在内，但未被示出。根据一些实施例，监视器48包括既显示输入又提供用户正在接触屏幕的屏幕上的位置的触摸屏。

计算设备10可以在利用到一个或多个远程计算机(例如远程计算机52)的连接的网络环境中操作。远程计算机52可以是服务器、路由器、对等设备或其他公共网络节点。远程计算机52可以包括关于计算设备10描述的多数或全部特征和元件，尽管在图11中仅示出了存储器存储设备54。图11中描绘的网络连接包括局域网(LAN)56和广域网(WAN)58。这种网络环境在本领域中常见的。

计算设备10通过网络接口60连接到LAN56。计算设备10也连接到WAN58并且包括用于通过WAN58建立通信的调制解调器62。调制解调器62可以是内部或外部的经由I/O接口46连接到系统总线16。

在联网环境中，相对于计算设备10描述的程序模块或其部分可以存储在远程存储器存储设备54中。例如，可以利用存储器存储设备54存储应用程序。另外，数据与应用程序相关联的网络连接可以说明性地存储在存储器存储设备54内。将理解的是，图11是示例性的，并且可以使用用于在诸如无线接口通信链路之类的计算机之间建立通信链路的其他手段。

尽管以上已经将元件示出或描述为单独的实施例，但是每个实施例的部分可以与上述其他实施例的全部或部分组合。

尽管已经参考优选实施例描述了本公开，但本领域技术人员将认识到，可以在形式和细节上进行改变而不脱离本公开的精神和范围。