三维打印机的制作方法

文档序号:20166586发布日期:2020-03-24 21:36阅读:278来源:国知局
三维打印机的制作方法



背景技术:

三维(3d)打印可产生3d物体。特别地,3d打印机可将例如粉末之类的构建材料的连续层添加到构建平台。3d打印机可在计算机控制下选择性地固化每层的多个部分,以产生3d物体。所述材料可以是粉末或粉末状材料,包括金属、塑料、复合材料和其他粉末。所形成的物体可以是各种形状和几何构型,并且可通过例如3d模型之类的模型或其他电子数据源产生。制造可涉及激光熔化、激光烧结、电子束熔化、热熔合、热烧结等。模型和自动控制可有助于分层制造和增材制造。3d打印的物体可以是中间产品或最终用途产品以及原型。产品应用可包括航空航天零部件、机器零部件、医疗设备(例如,植入物)、汽车零部件、时尚产品、结构和导电金属、陶瓷以及其他应用。

附图说明

在下面的详细描述中并参考附图描述了某些示例,在附图中:

图1是根据本技术的示例的3d打印机的框图;

图2是根据本技术的示例的3d打印机的框图;

图3是根据本技术的示例的3d打印机的框图;

图4是根据本技术的示例的3d打印机的框图;

图5是根据本技术的示例的3d打印机的示意图;

图6是根据本技术的示例的3d打印机的示图;

图7是根据本技术的示例的操作3d打印机的方法的流程框图;

图8是根据本技术的示例的3d打印机的示图;

图9是根据本技术的示例的3d打印机的打印液体供应系统的流程框图;

图10是根据本技术的示例的3d打印机的打印液体供应系统的透视图;

图11是根据本技术的示例的3d打印机的框图;以及

图12是根据本技术的示例的3d打印机的筒接收器组件的透视图,该筒接收器组件具有插入其中的打印液体筒。

具体实施方式

三维打印机可由例如粉末之类的构建材料形成3d物体。产生3d物体的3d打印机的成本可能与构建材料的成本相关。因此,可能期望3d打印机将再循环材料用作构建材料。但是,对于某些应用,在某些情况下,由于例如产品纯度、强度和表面光洁度之类的原因,利用新材料可能是有益的。

为了将再循环材料和新材料混合为用于某些3d打印机的构建材料,用户可使用3d打印机外部的额外占地空间和设备。在从3d打印机获取打印的3d物体时,用户还可依靠外围资源。成本增加可源自打印机外部的用于混合构建材料和用于获取的专用资源。此外,在混合、添加和获取中手动处理构建材料可导致构建材料与环境的交叉污染。某些3d打印机不将构建材料存储在材料筒中。

本技术的某些示例提供了一种3d打印机,其具有对构建材料的内部或整合处理,并且其可采用材料筒来容纳构建材料。因此,可减少构建材料的人工处理以及相关联的构建材料与环境的交叉污染。实际上,本文的示例可包括如下3d打印机,即:其提供封闭式处理(containedhandling)以混合再循环材料和新材料作为构建材料。本文中的示例性3d打印机还可在获取打印的3d物体时的过剩或未熔合构建材料的回收等中提供封闭式处理。打印机整合的输送系统可包括例如用于在3d打印机内内部运送材料的闭环或基本上闭环的材料处理系统。3d打印机的某些示例通常可能不采用外部专用资源、与打印机分开的广阔地板空间或者外部设备来混合粉末或从未熔合粉末获取3d物体。

本文的示例提供了构建材料存储在材料筒中,用于将构建材料添加到打印机。材料筒可以是壳体或罐以容纳构建材料。3d打印机的材料筒接收器可保持材料筒。3d打印机可由该材料形成3d物体。该材料可由金属、塑料、聚合物、玻璃、陶瓷或其他材料中的一种或多种制成。

此外,在一些示例中,3d打印机内的再循环材料可被装载到打印机中内部保持的材料筒中。实际上,筒接收器中的材料筒可从3d打印机接收构建材料,以及使材料可用于3d打印机,以便打印3d物体。填充有回收的材料或再循环材料的筒可从打印机移除并被存储以备将来使用。因此,一些示例可提供构建材料的封闭式添加和封闭式移除两者。对于特定示例,再循环材料可保持基本上没有外部污染物。闭环材料处理可减少未知材料进入3d打印机等风险。

本示例包括一种3d打印机,其具有整合的筒接收器,以保持可移除的材料筒,以使得可从材料筒获得构建材料,并将构建材料从3d打印机接受到材料筒中。该3d打印机还可包括内部存储容器,以从材料筒接收器保持的材料筒接收构建材料。此外,整合在3d打印机内的内部输送系统,例如气动输送系统,可从存储容器运送构建材料以用于3d打印。

保持可移除的材料筒的3d打印机材料筒接收器可以是槽、接受器、腔、套筒等。如所提及的,该3d打印机可从材料筒供应材料作为用于打印的构建材料。该3d打印机还可将材料接收到材料筒中,所述材料例如来自3d打印的过剩构建材料。该3d打印机可包括多于一个材料筒接收器。例如,前述材料筒接收器可以是再循环材料筒接收器。该3d打印机还可包括新材料筒接收器,其使得新材料可用作用于打印的构建材料。对于3d打印,3d打印机的一个或多个输送系统可有助于将包括新材料和再循环材料的构建材料运送到例如粉末撒布器、构建封壳或构建平台。

在具有两个筒接收器的3d打印机中,一个筒接收器可接收包含新材料的第一材料筒。另一个筒接收器可接收包含再循环材料的第二材料筒,或者可接收空筒以从3d打印机收集构建材料。该再循环材料可以是在3d物体的生成期间未熔合的来自构建封壳的过剩材料。在一些示例中,打印机可包括构建材料回收系统,以在3d物体生成之后使未熔合的构建材料与熔合的构建材料分离。再循环材料可被称为回收的材料或回收材料、再循环的材料、过剩材料、未熔合材料等。

再循环材料筒可被移除并存储以供将来使用或丢弃。此外,一旦新材料筒(新鲜材料筒)已被3d打印机清空,则空的新材料筒可被插入到第二筒接收器中,以接收未熔合材料的材料或再循环材料。另外,所述3d打印机可包括多个内部容器,以存储从新材料筒接收的新材料(新鲜材料)或者储存从再循环材料筒或构建封壳接收的再循环材料。在一种实施方式中,新材料筒(例如,新鲜粉末容纳器)被倒空到内部容器或料斗中,并且打印机所使用的新鲜或新的材料从该内部容器获取,作为供打印机形成3d物体的构建材料。然而,在另一种实施方式中,不存在内部容器或料斗,并且新鲜或新的材料直接从新材料筒获取,以供打印机形成3d物体。

该材料筒可以是可从材料筒接收器(例如,槽)操作性地移除的。如所示,其中具有材料筒的槽可向3d打印机提供材料,并且还可从3d打印机回收材料。在特定示例中,3d打印机可具有两个槽,一个用于“新”材料,而第二个用于“再循环”材料。其他示例可具有多于两个用于材料筒的槽,或者单个用于材料筒的槽。新或新鲜材料槽可保持材料筒,其使得新材料可用作用于构建封壳的构建材料,以便打印3d物体。相比之下,再循环材料槽可保持从3d打印机、例如从构建封壳接收材料的材料筒。进入再循环材料槽中的材料筒的材料可以是从3d物体的打印中剩余的过剩材料。再循环材料槽还可保持材料筒,以使得再循环材料可用作用于构建封壳的构建材料,以便打印3d物体。

满的或部分填充的再循环材料筒可为构建封壳供应再循环材料或者被移除以供将来使用等。换句话说,填充有再循环材料的这些筒中的某些筒可保留在打印机槽中就位,或者被移除并存储或丢弃。填充有再循环材料的这些再循环筒中的一些可被移除并保存以备将来在3d打印机缺少待与新材料混合并在打印期间使用或消耗的再循环材料时使用。在具有用于材料筒的单个槽的3d打印机的某些示例中,新材料筒可被插入到槽中,并将其内容物倒空到打印机的内部存储容器中。然后,该筒可成为再循环材料的接收者。

在一种实施方式中,输入到打印机的材料是新材料。材料输入也可能或间歇地包括外部再循环材料,但是再循环材料可能更常见地从打印机移除,而不是作为外部输入添加到打印机。同样,再循环材料可因打印操作而产生,并被内部存储。所产生的再循环材料的量可超过内部存储容量,并从打印机移除。实际上,3d打印机中的再循环材料筒和相关联的槽的目的可在于从构建封壳接收过剩的材料,并且因此,有助于从打印机卸载过剩的材料。换句话说,在打印之后,3d打印机的单个槽或第二个槽中的再循环筒可从构建封壳接收过剩的材料。该过剩的材料可以是来自构建封壳的未熔合到3d物体中的构建材料,并且可被归类为再循环材料。

3d打印可通过热熔合系统和构建平台进行。打印机输送系统可运送用于打印的材料。3d打印机可包括构建材料施加器,例如粉末撒布器或粉末撒布器臂,以越过构建平台逐层地分配构建材料。该构建材料施加器可包括附加的部件,以有助于粉末的接收以及粉末向构建封壳和构建平台的排放或分配。

热熔合系统可以是热处理单元或模块,以熔合构建平台上的构建材料,从而形成3d物体。打印机的热熔合系统的至少一部分可处于具有构建平台的构建封壳上方。该热熔合系统可包括打印组件,例如打印杆,以将例如熔剂和其他试剂的打印液体喷射到构建平台上的构建材料上。该打印组件可将打印液体喷射到构建平台上的构建材料上,以由构建平台上的构建材料生成3d物体。该打印杆可具有喷嘴以喷射打印液体。该打印杆可在3d模型的控制下将打印液体喷射到构建材料表面的特定点或区域,以逐层地形成3d物体。在一些示例中,该打印组件可在计算机控制下将打印液体喷射到连续构建材料层的选定部分上,以使能源固化或熔合构建材料的那些部分,以逐层形成3d物体。所述计算机控制可按照正在形成的物体的3d模型进行。

该热熔合系统可包括能源,以将例如热或光之类的能量施加于构建材料,,并且因此,施加于喷射到构建材料上的打印液体,以有助于打印液体施加于构建材料的点或区域处的构建材料(例如,粉末)的熔合。在某些示例中,该能源可越过构建平台上的构建材料基本上均匀地施加能量。在一些示例中,作为熔剂的打印液体可增加施加有打印液体的构建材料对能量的吸收。该热熔合系统还可包括一个或多个移动装置,例如滑架,以在构建平台上的构建材料上方保持、移动和定位打印杆或能源。

因此,本文的示例提供了对构建材料粉末的3d打印机处理,以及用于形成3d物体的通过打印液体和能量的构建材料的3d打印机热熔合。如所论述的,构建材料可包括新的或新鲜的材料,以及从打印机回收的再循环材料。3d打印机可包括构建封壳和相关联的构建平台,3d打印机在该构建平台上由构建材料形成3d物体。如下面论述的,打印机可随着打印或形成3d物体的每一层逐渐降低构建平台。此外,本技术的示例提供了一种3d打印机,其具有打印液体的内部输送,所述打印液体例如包括熔剂、精细剂、着色剂等的打印剂。

实际上,该3d打印机可包括液体输送系统,以提供打印液体。该3d打印机可具有液体筒接收器,以保持可移除的液体筒,以使得来自该液体筒的打印液体可用于液体输送系统和打印组件。在一些示例中,该输送系统包括泵,以向打印组件提供打印液体。

图1是3d打印机100,其具有打印组件102,以将打印液体喷射到构建材料上以形成3d物体。对于每个连续的构建材料层,打印组件102可将打印液体喷射到构建材料的选定部分上。在一个示例中,3d打印机100通过构建材料的热熔合逐层地形成3d物体。

打印组件102可包括打印杆或打印头,或者其他类型的打印组件。该打印组件可以是打印杆,其具有打印喷嘴,以喷射打印液体。这些喷嘴可被设置在打印杆的管芯或打印头上,或者设置在其他子结构上。

3d打印机100包括液体输送系统104,以将打印液体提供给打印组件102。同样,该打印液体可包括打印剂或其他化合物。在某些示例中,液体输送系统104可包括至少一个泵106,以提供用于将打印液体供应到打印组件102的动力。在其他示例中,不采用泵106,而是采用重力或其他动力将打印液体输送到打印组件102。

3d打印机100包括至少一个液体筒接收器108,以接收和保持可操作性移除的打印液体筒。液体筒接收器108可以是槽、接受器或腔,以接收和固定打印液体筒。该打印液体筒可以是容纳器,其存储打印液体,并且由用户插入到液体筒接收器108中。在操作中,液体输送系统104可从液体筒接收器108保持的打印液体筒接收打印液体。

最后,3d打印机100还可具有至少一个材料筒接收器110,以接收和保持可操作性移除的材料筒。在一些示例中,材料筒可被密封或基本上密封,以在从打印机移除材料筒时防止或减少构建材料泄漏或溢出到环境。这可有助于材料的清洁和方便处理。材料筒接收器110可以是槽、接受器或腔,以接收和固定材料筒。材料筒可以是容纳器,其存储构建材料(例如,粉末),并且由用户插入到材料筒接收器110中。材料筒接收器110可使得可从材料筒获得材料作为构建材料,例如用于3d打印,包括用于3d打印机中的构建平台。在某些示例中,材料筒接收器110可将来自3d打印的过剩的构建材料接受到材料筒中。

总之,3d打印机100包括材料筒接收器110,以保持可移除的材料筒,以将例如粉末之类的构建材料从3d打印机100接受到材料筒中,并且使得可从材料筒获得构建材料。打印机100包括打印组件102,以将打印液体喷射到3d打印机100的构建平台上的构建材料的选定部分上,以由构建材料逐层地形成3d物体。打印机100包括液体筒接收器108,以保持可移除的液体筒,以使得来自液体筒的打印液体可用于打印组件102。打印机100包括输送系统104,其采用至少泵106或重力来将打印液体提供给打印组件102。

图2是具有打印组件202的3d打印机200,该打印组件202具有喷嘴204,以将打印液体喷射到构建平台上的构建材料上,以由构建材料生成3d物体。打印组件202可对施加于构建平台的构建材料层的选定部分施加打印液体,以形成3d物体的相关层。打印组件202可将打印液体喷射到构建平台上的连续施加的构建材料或构建材料的连续层的选定部分上,以形成3d物体的连续层。在操作中,随着3d物体的每一层形成,3d打印机200可逐渐降低构建平台。

所述打印液体可包括熔剂、精细剂、着色剂、墨、染色剂、颜料、载体、染料、热塑性塑料等。打印组件202可包括打印杆或其他类型的打印组件。该打印组件可以是打印杆,其具有打印喷嘴204,以喷射打印液体。喷嘴204可驻留在打印杆的子结构上或者可以是其部件。所述子结构例如可以是管芯、销、打印头或其他子结构。

打印组件202或打印杆上的打印喷嘴204的数量可多达数百或数千或更多。在一个示例中,喷嘴的数量小于500个喷嘴。在另一个示例中,打印喷嘴204的数量在从10,000个喷嘴到70,000个喷嘴的范围内。在又一个示例中,打印组件202是具有至少30,000个打印喷嘴204的打印杆。

每个喷嘴204的直径可小到70微米或更小。该直径可以是5微米、10微米、15微米、30微米或50微米,或者它们之间的任何值。在一个示例中,喷嘴直径在5微米至30微米的范围内。每个喷嘴204的直径可大于70微米。

打印液体通过喷嘴204的喷射可通过压差、泵、热量或热、加热元件、热气泡或气泡喷射、压电等实现。如果采用加热元件,则在一些示例中,该加热元件可以是电阻器。压电技术可包括利用电压或电流的施加的压电晶体。

如所提及的,打印组件202可将打印液体喷射到分布在构建平台上的连续构建材料层上。打印组件202可在计算机控制下将打印液体喷射到构建材料的每一层的选定部分上,以生成正在形成的3d物体的相应层。所述计算机控制可按照待生成的3d物体的模型、例如3d模型进行。

3d打印机200包括能源206,以对构建平台上的构建材料施加能量,以由构建材料形成3d物体。喷射到构建材料的选定部分上的打印液体的存在可增加到构建材料的那些部分中的能量传递,使得构建材料的那些部分被选择性地固化或熔合。能源206可包括光源、红外光源、近红外光源、辐射源、热源、热灯等。能源206与打印组件202结合可由构建平台上的构建材料逐层地打印3d物体。

3d打印机200包括至少一个液体筒接收器208,以接收和保持可操作性移除的打印液体筒。如关于前图所论述的,液体筒接收器208可以是槽、接受器或腔,以接收和固定打印液体筒。如所示,所述打印液体可以是打印剂,例如促进热熔合的熔剂、抑制熔合的精细剂(例如,水等)、着色剂和其他化合物。在操作中,液体输送系统210可从液体筒接收器208保持的打印液体筒接收打印液体。

3d打印机200包括液体输送系统210,以将打印液体提供给打印组件202。在某些示例中,液体输送系统210可包括至少一个泵212和导管214,以将打印液体供应到打印组件202。一个或多个泵212可以是正排量泵、离心泵、轴流泵等。正排量泵的示例包括隔膜泵或齿轮泵。也可采用其他类型的正排量泵。此外,在特定示例中,不采用泵212,而是通过重力或其他动力来供应打印液体。输送系统210可通过泵212或重力来供应打印液体。此外,导管214可包括管道、管路、通道、配件、阀等。最后,输送系统210可包括容器,例如储存器,以接收打印液体并使得可获得打印液体。

此外,3d打印机200还可具有至少一个材料筒接收器216,以接收并固定用于构建材料的可操作性移除的材料筒。如关于前图所论述的,材料筒接收器216可使得可从材料筒获得材料作为用于3d打印的构建材料,例如用于3d打印机中的热熔合模块或构建平台。在一些示例中,材料筒接收器216可将来自3d打印的过剩的构建材料(接受到材料筒中,该过剩的构建材料例如来自与构建平台相关联的构建封壳或者来自回收容器或再循环容器。如所论述的,可从材料筒接收器216移除填充有来自3d打印的过剩构建材料的材料筒,以从3d打印机200移除构建材料。可替代地,填充有在打印机200中内部回收的过剩材料的材料筒可保留在接收器216中,并使得过剩的构建材料可用作用于3d打印的再循环材料。

3d打印机200可包括输送系统218,以有助于为3d打印从材料筒运送构建材料。输送系统218可与3d打印机200整合并且整合在3d打印机200的壳体内部。在一些示例中,输送系统218包括气动输送系统。可采用其他类型的输送系统,例如机械、振动、螺旋供给等。如果采用气动输送,则在一些示例中,气动输送可处于稀相。此外,在某些示例中,输送系统218包括分配容器或料斗,以为3d打印供应构建材料。

在所示示例中,3d打印机200包括粉末处理系统220,以从输送系统218或分配容器接收构建材料。例如,粉末处理系统220可包括旋转供给器和定量供给设备,以为构建材料施加器提供期望量的构建材料。例如粉末撒布器之类的构建材料施加器可越过构建平台分配计量供给的构建材料。当逐层形成3d物体时,可针对施加于构建平台的连续构建材料层重复构建材料的这种定量供给和撒布。

图3是3d打印机300,其具有热熔合系统302,以选择性地固化或熔合构建平台上的连续构建材料层的多个部分,以打印或形成3d物体。在操作中,3d打印机300可将例如粉末的构建材料放置在构建平台上,以生成3d物体。在一些示例中,热熔合系统302可至少部分地在构建平台上方起作用,以形成3d物体。

本文中的论述的各方面可适用于打印机100、200、300和作为选择性激光烧结(sls)打印机或电子束熔化(ebm)打印机的后续附图中的打印机。换句话说,热熔合系统302可更广泛地作为选择性固化模块,其可通过对构建平台上的构建材料施加能量来执行sls或ebm或者其他3d打印技术所述施加能量例如激光、电子束等。在其他示例中,打印机100、200、300和后续附图中的打印机不是sls打印机或ebm打印机。替代的是,热熔合系统302通过施加的能量和打印液体来执行熔合以用于选择性的固化。其他构造也适用。总之,构建平台可从打印机300内部的输送系统接收构建材料,例如粉末的固体颗粒。然后,可以是或包括热熔合模块302的选择性固化模块可将该固体颗粒逐层地固化成3d物体的形状,以生成或形成3d物体,所述固化例如烧结、熔化、熔合等。

热熔合系统302可包括打印组件304,例如打印杆,以将打印液体喷射到构建材料的选定部分上,以有助于3d物体的形成。热熔合系统302包括能源306,以将能量施加于构建材料,并且因此,施加于喷射到构建材料上的打印液体,以熔合或固化构建材料的选定部分,从而逐层地形成3d物体。如果采用的话,则打印液体可增加对打印液体所驻留的构建材料部分的能量施加、吸收、传递或热传递。此外,热熔合系统302可包括一个或多个移动装置,例如滑架,以将打印组件304或能源306定位在构建平台上方。

热熔合系统302可包括能源306,以将能量施加于构建平台上的构建材料,以在构建平台上形成3d物体。能量的施加可选择性地固化构建平台上的连续构建材料层的多个部分,以生成3d物体,所述固化例如烧结、熔化、熔合等。能源306可以是光源、热源、辐射源、激光源、热灯,卤素灯、电子束源、红外(ir)光源、近红外光源、紫外(uv)光源等。

对于在构建材料固化成3d物体中采用打印液体的3d打印机300的实例,该固化可涉及构建平台上的构建材料的熔合、结合、固结等。例如,所述熔合可以是利用作为熔剂或其他打印剂的打印液体的热熔合。对于热熔合,所述构建材料可以是不同的材料,包括聚合物、塑料、金属、陶瓷等。在利用热熔合的一个示例中,构建材料包括聚酰胺或尼龙。关于将构建材料结合以形成3d物体,所述构建材料例如可包括石膏粉、二水合硫酸钙或类似材料。例如,打印液体可包括打印剂,以结合石膏粉或类似的粉末以在构建平台上生成3d物体。作为固化的固结的示例例如可包括对施加于构建平台的构建材料的每一层的选定部分的uv固化。

3d打印机300具有液体输送系统308,以将打印液体提供给打印组件304。此外,打印机300具有多个液体筒接收器312,以各自接收并保持打印液体筒。接收器312可以是槽、腔或接受器,以固定打印液体筒。输送系统308可将来自液体筒接收器312中的打印液体筒的打印液体供应到打印组件304。此外,如下面论述的,打印液体储存器可与液体筒接收器312相关联。换句话说,液体输送系统308可包括打印液体储存器,以从插入到液体筒接收器312中的液体筒接收打印液体。

此外,3d打印机300包括至少两个材料筒接收器314和316,以接收并保持材料筒,该材料筒包含用于3d打印的构建材料,例如构建粉末。在一些示例中,新材料筒可被分别插入到每个接收器314和316中,并且3d打印机300依靠两个新材料筒来提供新材料作为构建材料。此外,再循环材料筒也可分别被插入到每个接收器314和316中,并且3d打印机300依靠两个再循环材料筒。打印机300可包括整合的输送系统318,例如气动输送系统,以有助于运送来自接收器314和316中的材料筒的材料作为用于3d打印的构建材料。

在一个示例中,一个材料筒接收器314是新材料筒接收器,而另一个材料筒接收器316是再循环材料筒接收器。然而,要注意的是,在某些示例中,筒接收器314和316可能不是固定专用于新材料或再循环材料。换句话说,打印机300可包括导管或管道以及相关联的控制阀,其以筒接收器314和316的相应的操作指定(例如,新材料或再循环材料)来提供灵活性。

当新材料筒基本上或完全耗尽时,例如,当3d打印机300已消耗完材料筒的内容物时,材料筒可被用户移除并重新使用,以供后续在再循环材料槽或接收器316中使用。在一个示例中,在打印作业结束时,作为再循环材料接收器316中的再循环材料筒的空筒可从打印机接收过剩或未熔合的粉末。然后,包含再循环材料的再循环材料接收器316中的材料筒可供应或以其他方式提供再循环材料用于打印。

用户移除清空的新材料筒通常可在清空后不久或立即发生,因此3d打印机300能够以来自待插入的另一个新材料筒的更多新材料来补充。然而,空的且现在为“再循环”的筒的重新安装或重新使用可能在一段时间内不发生。空的再循环筒可远离打印机300存储,直到3d打印机300将要接收再循环材料。换句话说,用户可将再循环筒保留在打印机300外部的存储装置中,以备打印机300将来使用。实际上,用户可存储许多空的再循环筒。3d打印机300可要求用户将空的或未完全满的再循环筒重新安装在例如再循环材料接收器316之类的槽中。此外,3d打印机可在不同时间采用多种材料类型,并且因此,标签、标记、指示器或其他技术可有助于解释再循环筒中的再循环材料类型。实际上,两种材料或两种再循环材料可能不同,例如一种是基材,而另一种是流动助剂等。

3d打印机300还可具有均处于3d打印机300的壳体内部的新材料容器320和再循环材料容器322。打印机300还可具有处于打印机300内部的附加的材料容器。新材料容器320可从插入到新材料接收器314中的新材料筒接收新材料作为构建材料。再循环材料容器322可从插入到新材料接收器316中的再循环材料筒接收再循环材料作为构建材料。在一些示例中,再循环材料容器322可接收从3d打印回收的过剩的构建材料。这种回收的材料可从构建封壳或回收容器等流入到再循环材料容器322中。在一些示例中,打印机300可包括构建材料回收系统,以在3d物体生成之后使未熔合的构建材料与熔合的构建材料分离。此外,在某些示例中,容器320和322可以是可从打印机300可操作性移除的。

如果采用内部的材料容器320或322,则输送系统318可从材料容器320和322接收材料以进行运送用于3d打印。通常,在构建平台上处理的每一层构建材料都可以是新构建材料和再循环构建材料的混合,但是在特定示例中,构建平台上的构建材料或构建材料层可以全部是新材料或全部是再循环材料。

输送系统318可包括处于输送系统318的端部处或附近的分配容器,以排放用于3d打印的构建材料,例如用于构建平台和相关联的构建封壳的构建材料。为此,在一个示例中,输送系统318可通过分配容器将构建材料提供给供给处理系统324,该供给处理系统324可为构建封壳和构建平台提供构建材料。

输送系统318可运送新材料和再循环材料两者作为用于3d打印的构建材料。输送系统318可提供具有新材料与再循环材料的指定比率的构建材料。该比率可范围从零(例如,没有新材料,全部再循环材料)到1.0(例如,全部新材料,没有再循环材料)。该比率可以是重量比、体积比或其他类型的比率。作为重量比或体积比的该比率可范围从0.01至0.99、0.05至0.95、0.1至0.9、0.15至0.85、0.2至0.8、0.25至0.75、0.3至0.7等。在特定示例中,通过分配容器的供给可以是按重量计20%的新材料和按重量计80%的再循环材料,从而产生0.25的重量比。在另一个示例中,供给具有按体积计20%的新材料和按体积计80%的再循环材料,从而产生0.25的体积比。

如所提及的,3d打印机300可包括供给处理系统324,以从输送系统318或分配容器接收构建材料。供给处理系统324可为构建平台上的构建材料的每一层提供期望量的构建材料。供给处理系统324可包括构建材料施加器326,以越过构建平台分配构建材料。构建材料施加器326可包括粉末撒布器、粉末撒布器臂、机械臂或辊等。此外,在一些示例中,构建材料施加器326不是所描绘的供给处理系统324的部件,而是与供给处理系统324分开的部件。而且,构建材料施加器326可通过例如滑架之类的移动装置来移动。如果是这样,则该移动装置可以是热熔合系统302中的移动装置。构建材料施加器326可驻留在专用的移动装置上,或者可与能源306或打印组件304共用移动装置。

供给处理系统324可包括处于分配容器的排放部附近或该排放部处的供给器或阀。例如,该供给器可以是旋转阀。供给处理系统324还可包括附加的供给设备,例如定量供给容纳器或定量供给箱,该供给设备通过旋转供给阀从分配容器接收构建材料。该定量供给容纳器可被设置在旋转供给阀处或附近。构建材料可从定量供给容纳器排放到例如与构建平台相邻的表面,以供构建材料施加器326越过构建平台撒布定量供给的构建材料。对于施加于构建平台的构建材料的每一层,可重复这样的定量供给和撒布。

如所示,3d打印机300可具有构建平台来接收构建材料,以形成3d物体。在一个示例中,该构建平台是可移除的,并且3d打印机可在不将该构建平台插入3d打印机中的情况下制造和销售。该3d打印机还可具有构建封壳,其可至少部分地包含容纳构建平台或以其他方式与构建平台相关联,3d打印机在该构建平台上形成3d物体。该构建封壳可以是构建桶、构建腔室、构建壳体等。该构建封壳和构建平台可以是打印机的构建单元的部件。如所示,对于特定示例,该构建单元可以是可从3d打印机操作性移除的。

总之,3d打印机300可包括接收多个构建材料筒和打印液体筒的接口。此外,打印机300可具有选择性固化模块或热熔合模块302。该打印机还可包括构建单元处理模块,以使打印的物体与未熔合的材料分离。另外,3d打印机300可包括3d打印物体回收区域,在未熔合的材料获取之后,可从该区域回收分离的3d物体。材料筒接口中的一个,例如接收器314,可接收新鲜构建材料的第一筒。另一个筒接口,例如接收器316,可接收可再填充筒,以收集未熔合的再循环的构建材料,以有助于从打印机移除材料。以这种方式,该3d打印机为3d打印的物体和再循环的构建材料提供了分开的输出。

再循环材料筒可被移除并存储以供将来使用或处置。一旦新鲜材料筒已被3d打印机清空,则空的新鲜材料筒可作为空的再循环材料筒被重新插入到例如接收器316的第二筒接口中,以接收未熔合的再循环的构建材料。最后,可在打印机内自动激励构建材料筒,以使已存储一段时间的构建材料解聚。

本技术的一个示例涉及一种3d打印机,其具有至少一个筒接收器,例如槽、接受器、腔等,以接收材料筒。该3d打印机可从材料筒供应材料作为用于打印的构建材料。该3d打印机还可将材料接收到材料筒中,所述材料例如来自3d打印的过剩构建材料。该3d打印机的输送系统可有助于将新材料和再循环材料运送到例如构建封壳、例如构建腔室、构建桶等,该构建封壳可至少部分地容纳构建平台或以其他方式与之相关联,3d打印机在该构建平台上打印3d物体。例如打印杆之类的打印组件可将例如打印剂的打印液体喷射到构建平台上的构建材料上,以选择性地熔合构建平台上的连续构建材料层的多个部分,以打印3d物体。该打印机可包括能源,例如热灯、红外光源等,以将能量施加于构建材料,并且因此,施加于喷射到构建平台上的构建材料上的打印液体,以熔合构建平台上的每层构建材料的选定部分。该打印机可包括输送系统,以使得可获得打印液体。多种打印剂或其他化合物可被用作打印液体。

图4是3d打印机400,其具有构建平台402以形成3d物体404。3d打印机400可将构建材料施加于构建平台402,并由构建平台402上的构建材料生成3d物体。构建平台402可与3d打印机400的构建封壳(未示出)相关联。在一些示例中,该构建封壳可至少部分地包含构建平台402。此外,该构建封壳和相关联的构建平台402可一起构成构建单元。在某些示例中,该构建单元可以是可操作性地移除的。实际上,虽然图4描绘了构建平台402,但是在具有可移除的构建单元的示例中,打印机400可在没有构建平台402的情况下制造和销售。在其他示例中,该构建单元不旨在是可操作性移除的。

3d打印机400可包括一个或多个材料筒接收器406,以保持用于为构建平台402供应构建材料的材料筒。打印机400还可包括与打印机400整合的一个或多个材料容器408,以从筒接收器406中的材料筒接受构建材料。打印机400可包括整合的输送系统410,以从材料容器408或材料筒接收器406中的材料筒运送输送构建材料。在一些示例中,输送系统410可以是气动输送系统。

在所示示例中,输送系统410将构建材料运送到供给处理系统424。例如,输送系统410可通过例如供给容器或分配容器之类的容器将构建材料输送到打印机400的供给处理系统424。处于分配容器的出口处的供给器可将构建材料排放或提供到供给处理系统424。该出口可以是容器的固体排放端口或出口。可从容器接收构建材料并将该构建材料提供给供给处理系统424的供给器可以是旋转阀、螺旋供给器或螺旋钻等。

供给处理系统424可包括供给设备426,例如定量供给装置或容纳器,以从供给器或分配容器接收构建材料并为构建平台402提供指定量。该指定量可以是指定体积或指定重量。在一些示例中,该指定量可至少部分地由供给器的操作条件或定量供给容纳器的体积等来固定或确定。此外,指定量的构建材料可由供给装置426重复地释放,以用于构建平台402上的连续构建材料层。

例如,作为定量供给容纳器的供给设备426可以是释放用于构建平台402的构建材料的定量供给箱。供给设备426例如可释放指定量的构建材料,以用于例如粉末撒布器之类的构建材料施加器,以越过构建平台402散布构建材料。在一个示例中,供给设备426将构建材料排放到打印机400中与构建平台402相邻的表面。该构建材料施加器可越过该表面移动,以将构建材料从该表面移位到构建平台402上。

在所示示例中,3d打印机400包括热熔合系统412,其具有打印组件414和能源416,以熔合构建平台402上的构建材料的目标部分,从而生成3d物体404。打印组件414可包括打印杆,其具有喷嘴,以将打印液体喷射到构建材料的目标部分上。打印液体在构建材料的目标部分或选定部分上的存在可增加从能源416到构建平台402上的构建材料的那些部分的能量传递。在操作中,可基于3d模型或其他电子数据源通过计算机实施方式来选择连续构建材料层的目标部分。

因此,例如打印杆的打印组件414可选择性地将例如熔剂的打印液体喷射到构建平台402上的构建材料上,以用于3d物体404的一层。同样,选择性的喷射可基于待生成的物体404的3d物体模型。例如光源或热源之类的能源416可通过将能量施加于打印液体和构建材料来选择性地熔合构建平台402上的材料或引起该材料的选择性熔合,以形成3d物体404的一层。粉末散布器或其他构建材料施加器可越过构建平台402的表面散布更多的构建材料,以形成下一层。打印组件414可将另外的打印液体喷射到构建平台402上的构建材料上,并且能源416施加能量,以形成下一层。实际上,可选择性地熔合附加的构建材料以形成3d物体的下一层。构建材料到构建平台402上的这种重复的散布和熔剂到构建平台402上的构建材料上的喷射(以及能量的施加)可针对连续的层持续进行,直到形成3d物体404。随着构建材料的每个连续层上的目标部分被熔合并且逐层形成3d物体404,3d打印机400可例如通过活塞来逐渐降低构建平台402。

3d打印机400包括打印液体筒接收器418以保持打印液体筒。打印机400通常可包括多个这样的接收器418。在一个示例中,打印机400具有至少七个打印液体筒接收器418,以接收七个相应的打印液体筒。打印液体筒接收器418可使得来自插入的打印液体筒的打印液体可用于输送系统420。该打印液体可包括熔剂、固化剂、粘合剂、精细剂、着色剂、熔合着色剂或它们的任何组合。

3d打印机400可包括输送系统420,以将来自打印液体筒接收器418中的打印液体筒的打印液体提供给打印组件414。在一些示例中,输送系统420可包括至少一个泵422,以提供动力来输送打印液体。此外,输送系统420可具有液体容器,例如容纳器、储存器等,该液体容器可提供缓冲量(surgecapacity)、供给量、停留时间等。此外,对于采用这样的液体容器的输送系统420,输送系统420可包括:泵422,以使打印液体从液体筒接收器418中的液体筒移动到液体容器;以及另一个泵422,以将打印液体从液体容器输送到打印组件414。

图5是3d打印机500,其包括热熔合模块502和构建平台504。构建封壳503可与构建平台504相关联。在一些示例中,构建封壳503至少部分地包含构建平台504。3d打印机500可通过供给输送系统为构建平台504提供供给材料或构建材料(例如,粉末)。特别地,打印机供给输送系统可通过分配容器530将供给构建材料提供给粉末处理系统(未示出)。该粉末处理系统例如可包括用于越过构建平台504分配供给构建材料的构建材料施加器或粉末撒布器的定量供给设备。因此,该供给输送系统可有助于为热熔合模块502提供构建材料,以将打印液体和能量施加于构建平台上的构建材料。

如本文所使用的,术语“粉末”作为构建材料例如可表示粉末或粉末状的材料,该材料可在3d打印过程的打印作业期间分层并通过熔剂熔合。例如,该粉末状材料可以是粉末状半结晶热塑性材料、粉末状金属材料、粉末状塑料材料、粉末状复合材料、粉末状陶瓷材料、粉末状玻璃材料、粉末状树脂材料或粉末状聚合物材料,以及其他类型的粉末状材料。

打印机500可包括歧管506,以从构建封壳503收回过剩的构建材料或过剩的粉末,例如未成为3d物体的一部分的粉末,作为回收的材料508。在示例中,这在3d物体的生成完成之后执行。在一个示例中,这种从构建封壳503收回过剩的材料在3d物体的生成完成之后或在打印作业完成之后执行。在另一个示例中,过剩的构建材料的这种收回被打印作业期间和打印作业完成之后执行。

歧管506可被操作性地耦接到动力部件511,例如真空泵、风机、文丘里管、排泄器、蒸汽喷射器或它们的任何组合。打印机500可经由歧管506并通过动力部件511将回收的材料508输送到回收容器510。回收的材料508和输送流体(例如,空气、气体等)可流过分离系统507。该分离系统507可包括旋风分离器、过滤器等,以使输送流体509与回收的材料508分离。分离的输送流体509可通过动力部件511排放,例如排放到环境或其他设备,以进行附加的处理。分离系统507或回收容器510可包括筛、筛分器、过滤器等,以从回收的材料508分离较大的颗粒(例如,附聚的或部分熔合的颗粒)。

在某些示例中,回收的材料508可绕过回收容器510,如附图标记538所示。如果是这样,则回收的材料508可通过供给输送系统运送到例如再循环筒接收器514中的再循环材料筒或再循环材料容器516,如附图标记512所示。再循环材料容器516也可由再循环筒接收器514中的再循环材料筒供应。同样,新材料容器518可由新筒接收器520中的新材料筒来供应。在一些示例中,再循环筒接收器514和新筒接收器可被设置成与打印机500的顶部相比更靠近打印机500的底部。

此外,打印机500可将回收的材料508与再循环材料524以及新鲜的或新的材料526组合。再循环材料容器516和新材料容器518可相应地提供再循环材料524和新材料526。在一些示例中,可提供再循环材料524和新材料526以给出新材料526与再循环材料524的期望或指定的比率(例如,重量比或体积比)。回收的材料508可具有新材料526与再循环材料524的期望或指定的比率,或者例如可被分类为100%的再循环材料。供给至用于热熔合系统502和构建平台504的分配容器530的供给材料528可包括再循环材料524、新材料526或回收的材料508,或者它们的任何组合。在某些示例中,当供给528处于去往分配容器530的路径中时,各种材料524、526和508可在管线中混合。

在一些示例中,供给528可包括来自回收材料容器510的回收的材料522、来自再循环材料容器516的再循环材料524以及来自新材料容器518的新材料526。在没有回收的材料522的示例或操作中,新材料526和再循环材料524可在材料输送到分配容器530时形成供给材料528。分配容器530可提供供给材料528作为用于构建平台504的构建材料532。在特定示例中,构建材料532可通过用于构建材料施加器的供给设备或定量供给装置从分配容器530排放,以越过构建平台504撒布构建材料532。

控制系统可有助于具有新材料与再循环材料的指定比率的供给材料528的组成和构建材料532的组成。该控制系统可例如通过适应从新材料容器518和再循环材料容器516分配的材料的重量或体积的计量或调节来促进指定比率的输送。

在所示示例中,如所论述的,回收材料522、再循环材料524和新材料526可作为供给材料528被供给到分配容器530。3d打印机500可包括输送系统,以有助于将供给材料528运送到分配容器530和构建封壳503。该输送系统可以是整合在打印机500内的内部输送系统。

在一些示例中,该输送系统包括气动输送系统。如果是这样,则该气动输送系统可包括真空部件534,其可以是风机、文丘里管、排泄器或蒸汽喷射器或它们的任何组合。该气动输送系统可以是密相或稀相。如果是稀相,则该气动输送系统可以是正压输送或负压输送。在具有真空部件的所示示例中,该气动输送系统可以是稀相负压或真空。气动输送空气536可通过真空部件534排放。失去大部分或全部输送空气536的供给材料532例如可通过重力、气流等从分配容器530流动到构建封壳503或其他打印机部件,以便在构建平台504上打印3d物体。在一个示例中,供给构建材料从分配容器530中流出到构建材料施加器,该构建材料施加器在构建封壳503处越过构建平台504撒布构建材料532。在特定示例中,该构建材料施加器包括定量供给箱和粉末撒布器。

3d打印机500还可提供打印液体的内部输送。例如,打印机500可具有液体筒接收器540和另一个液体筒接收器542。除了所描绘的两个之外,打印机500还可具有附加的液体筒接收器。液体筒接收器540和542可各自接收打印液体筒。该打印液体筒可包含打印液体。

在一些示例中,该打印液体可包括熔剂,以促进构建材料的熔合。在一个示例中,熔剂吸收近红外光以促进构建材料的熔化或熔合。熔剂可被定制成吸收例如光之类的能量,以促进构建平台504上的构建材料的加热和熔合。所述熔剂可包括运载体或载体以保持吸收光或辐射的颗粒。打印液体还可包括精细剂,其防止构建平台504上的构建材料的熔合。打印液体可包括着色剂,其包括四种颜色,例如黑色、青色、品红色、黄色等。虽然在某些示例中构建材料通常可能是白色,但是形成的3d物体可以是白色以外的颜色,例如灰色。出于装饰原因和其他原因,可施加作为着色剂的打印液体。该打印液体也可以是大致透明的或低色调的。打印液体可包括颜料墨、特殊配方的墨等。最后,如所提及的,打印液体也可以是粘合剂或固化剂等。

3d打印机500可包括打印机500内部的液体输送系统544,以将来自液体筒接收器540和542中的打印液体筒的打印液体供应到热熔合模块502。特别地,液体输送系统544可将打印液体提供给热熔合模块502的打印组件。在示例中,该打印组件是打印杆,其具有打印喷嘴,以将打印液体喷射到构建平台504上的构建材料上。

液体输送系统544可包括至少两个泵546和548,以提供例如泵压头或压差之类的动力,以通过液体输送系统544中的导管将打印液体推动或输送到热熔合模块502。在一个示例中,第一泵546从第一液体筒接收器540中的打印液体筒接收打印液体,并且第二泵548从第二液体筒接收器542中的打印液体筒接收打印液体。泵546和548可以是正排量泵或离心泵,或者其他类型的泵。

在一些示例中,液体输送系统544可包括容器,例如储存器,以容纳打印液体。例如,在所示示例中,输送系统544可包括第一液体容器,以接收可从第一液体筒接收器540中的打印液体筒获得的打印液体。输送系统544可包括第二液体容器,以接收可从第二液体筒接收器542中的打印液体筒获得的打印液体。如果是这样,则对于特定示例,所描绘的第一泵546可代表两个泵,一个处于第一液体容器的上游,而另一个处于第一液体容器的下游。同样,所描绘的第二泵548可代表两个泵,一个处于第二液体容器的上游,而另一个处于第二液体容器的下游。

图6是3d打印机600,其被示出为其前检修面板602打开并且3d打印机600的内部可见。3d打印机600可包括构建封壳604。构建封壳604可与构建平台606相关联,3d物体608在该构建平台606上由供给材料形成,如上所述,该供给材料由新材料和再循环材料的混合物组成。3d打印机600可包括新筒接收器610,其接收并保持新材料筒,以使得可从新材料筒获得新材料作为构建材料用于3d打印机600。3d打印机600可包括再循环筒接收器612,来接收并保持再循环材料筒以接受从构建封壳604回收的过剩材料。另外,再循环筒接收器612可使得可从再循环材料筒获得再循环材料作为用于3d打印的构建材料用于3d打印机600。此外,打印机600可确定内部再循环容器或料斗何时充满,并指示用户插入空的或部分清空的材料筒,然后,该材料筒可用来自满的内部再循环容器的再循环材料来填充。

在特定示例中,新筒接收器610或其他部件可使新材料筒旋转,以防止、减少、打碎或去除新材料筒中的粉末状新材料的附聚。同样,再循环材料筒可在再循环筒接收器612中旋转,以防止或减少再循环材料筒中的粉末状再循环材料的附聚。如果采用这样的旋转,则在一个示例中,当筒旋转时,新材料筒和再循环材料筒可被填充或排空。在一个示例中,打印机600以及筒接收器610和612不提供用于减少附聚的材料筒的旋转。

3d打印机600可包括打印机600内部的新材料容器614,以从新筒接收器610中的新材料筒接收新材料。打印机600可包括打印机600内部的再循环材料容器616,以从再循环筒接收器612中的再循环材料筒接收再循环材料。来自新材料容器614的新材料和来自再循环材料容器616的再循环材料可被提供给第一输送系统621。例如,新材料可例如借助于重力从新材料容器614通过供给器流动到第一输送系统621的导管。同样,再循环材料可例如借助于重力从供给材料容器616通过供给器流动到第一输送系统621的导管。设置在每个容器614和616的固体排放部处的相应供给器可以是旋转阀、螺旋供给器、螺旋钻等。

当材料通过第一输送系统621移动时,新材料和再循环材料可在管线中搀合或混合。在一个示例中,在输送管道中的管线中采用例如隔板或静态混合器之类的混合装置。在另一个示例中,第一输送系统621是气动输送系统,其中材料以相对高的速度输送,该相对高的速度可在不使用混合装置的情况下促进混合。新材料和再循环材料的混合物620可通过第一输送系统621供应以用于构建平台606。

在图6中,虚线框表示热熔合模块624,其可包括若干部件,包括可在构建封壳604和构建平台606上方操作性移动的部件。热熔合模块624通常可包括能源,以对构建平台606上的构建材料施加能量。来自该能源的能量可被施加于构建材料,以形成3d物体608的一层或多层。能源在构建平台606上方的移动以及能量在某些示例中的施加可在计算机控制下进行。

热熔合模块624还可包括打印杆625,以将打印液体喷射到构建平台606上的构建材料上。在一些示例中,打印杆625可具有喷嘴以喷射打印液体。此外,打印杆625可将打印液体喷射到构建材料上的特定点、线或区域,以在形成打印的3d物体608的每一层时熔合构建材料的那些部分。打印杆625在构建平台606上方的移动和定位以及打印液体的喷射可在计算机控制下根据3d模型进行。

3d打印机600可包括在打印机600内部或与打印机600整合的打印液体输送系统636,以向打印杆625提供打印液体。打印液体输送系统636可从插入到打印机600中的可移除的打印液体筒接收打印液体。例如,打印机600可包括液体筒接收器(例如,槽或腔)的组件638,以保持打印液体筒。实际上,组件638可具有多个接收器以接收多个液体筒。输送系统636可从插入到组件638中的打印液体筒接收打印液体,该组件638具有用于保持打印液体筒的液体筒接收器。输送系统638可包括泵、导管、容器或储存器以及其他部件,以接收来自打印液体筒的打印液体并将打印液体供应到热熔合模块624或打印杆625。

在图6中所示的示例中,3d打印机600具有门或检修面板602和顶表面622。实际上,打印机600通常可具有部分或整体的封壳以收容打印机600的部件。一些打印机600的部件可以是可容易地移除的或可操作性地移除的,而其他打印机600的部件可更静态或旨在不被定期移除。最后,例如由附图标记618和620指示的导管表示材料或粉末通过第一输送系统621的总体流动。在一些示例中,与该材料流和第一输送系统621相关联的打印机600的导管(例如,管路、管道等)、配件和阀可被收容在打印机600内。

过剩的构建材料,例如未固化的材料,可从构建封壳604回收。例如,第二输送系统629可将过剩的构建材料628从构建封壳604的底部部分(或其他部分)回收并输送到回收容器626。在一些示例中,第二输送系统629对构建封壳604施加真空,以回收过剩的构建材料628。在某些示例中,过剩的材料628可经受过滤、分离或者作为第二输送系统629的一部分或者与回收容器626相关联的其他处理,以在过剩的材料进入回收容器626之前移除较大的颗粒、空气等。

第一输送系统621可将来自回收容器626的底部部分上的排放部的回收的材料作为再循环或回收材料618运送到再循环筒接收器612中的再循环材料筒或运送到再循环材料容器616。在一些示例中,回收容器626可被标记为第二再循环容器。另外,或者如果没有回收容器626,则从构建封壳604回收的过剩材料628可直接行进至第一输送系统621,例如至运送回收材料618的第一输送系统621的导管。

构建单元处理模块可包括或涉及包含构建封壳604和构建平台606的构建单元。构建平台606可具有孔,以允许未固化的粉末流过构建平台606。另外,构建单元处理模块可包括筛、例如具有偏心或偏离中心的质量的马达之类的振动源、气流装置和其他部件,以从构建平台606移除过剩的构建材料,例如未固化的粉末。在从构建封壳604移除过剩的材料或粉末之后,设置在构建平台606上的3d物体608可以加速的速率冷却。换句话说,在移除周围过剩的构建材料的情况下,3d物体608可更快地冷却。以这种方式,构建单元处理模块例如可通过移除过剩的构建材料来管理冷却过程。该构建单元处理模块可提供从构建封壳604排放过剩的材料628。

在打印作业结束时并且在从构建封壳604移除大部分或全部过剩或未固化的材料或粉末之后,构建封壳604可包括3d物体608,其中部分固化的粉末结块在3d物体608的外侧上。在某些示例中,可通过喷丸器(beadblaster)、刷或可作为构建单元处理模块的一部分的其他工具来移除该部分固化的粉末。可从构建封壳604移除部分固化的粉末。可从构建封壳604中的3d物体或在从构建封壳604移除3d物体之后移除部分固化的粉末。

此外,在一些示例中,打印机600可具有3d打印物体回收区域。实际上,在那些示例中,一旦已从3d物体608(以及从构建封壳604)移除一些或大部分未固化粉末,就可通过3d打印物体回收区域来回收3d物体608。在操作中,构建平台606可手动地或例如通过下面的活塞自动地朝向构建封壳404的顶部升起至回收区域,使得用户可回收3d物体608。在一个示例中,用户或机器可通过3d打印机600的顶部或侧面开口来接近该3d打印物体回收区域。该开口可穿过3d打印机600的外壳体或外壳。在一些示例中,可通过抬起3d打印机600的盖或可移除顶部来接近该区域。在其他示例中,可打开3d打印机的门以接近该区域。

该回收区域可包括工具,以从3d物体608移除任何剩余的自由构建材料或粉末以及清洁构建平台606。该3d打印物体回收区域还可包括存储打印的3d物体的容纳器、照亮该区域的光源以及提供气流以防止或减少过剩的构建材料在打印的3d物体的回收期间离开3d打印机600的装置等。

最后,图6描绘了材料筒634,其可被插入到筒接收器610或612中。如所描绘的筒634仅是示例,并且可具有顶表面632并且包括容纳器或壳体630,以容纳或保持例如新材料或再循环材料的材料。在特定示例中,顶表面632可具有用户接口,以便于用户将材料筒634提起并插入到接收器610或612中,以将筒634固定在接收器610或612中。

图7是操作3d打印机的方法700。在框702处,该方法包括通过输送系统来运送构建材料以用于粉末撒布器和构建平台。在某些示例中,该输送系统可以是气动输送系统。运送的构建材料可包括可从插入3d打印机中的再循环材料筒获得的再循环材料。而且,方法700可包括将从与构建平台相关联的构建封壳回收的过剩的构建材料接收到再循环材料筒中。

通过输送系统运送到粉末撒布器的构建材料可包括可从3d打印机中的新材料筒获得的新材料。再循环材料和新材料的运送可包括提供具有新材料与再循环材料的指定比率的构建材料,所述指定比率例如重量比或体积比。在一个示例中,该指定比率为处于0.2至0.8的范围内的重量比或体积比。也可采用该范围之外的比率。实际上,在某些情况下,运送到粉末撒布器的构建材料可以是全部新材料(例如,比率为1),或者全部再循环材料(例如,比率为0)。

此外,在特定示例中,再循环材料的运送可包括将再循环材料从再循环材料筒接收到3d打印机中的再循环材料容器中。同样,运送新材料可包括将新材料从新材料筒接收到3d打印机中的新材料容器中。所述输送系统可相应地从再循环材料容器和新材料容器接收再循环材料和新材料。

在框704处,该方法包括通过粉末撒布器将构建材料放置在构建平台上,该构建材料包括新材料和再循环材料。在框706处,该方法包括将打印液体筒接收到3d打印机中。在一些示例中,3d打印机可包括接收打印液体筒的第一打印液体筒接收器和接收第二打印液体筒的第二打印液体筒。

在框708处,该方法包括通过重力或3d打印机中的泵将打印液体从打印液体筒提供到打印杆。如果采用泵,则该泵可以是正排量泵(例如,隔膜泵、齿轮泵等)或其他类型的泵。在框710处,该方法包括通过打印杆将打印液体喷射到构建平台上的构建材料上。打印液体的喷射可包括在计算机控制下通过打印杆将打印液体喷射到构建平台上的构建材料的选定部分上。该打印液体可包括熔剂、固化剂、粘合剂、精细剂、着色剂、着色熔剂、墨、颜料或它们的任何组合。最后,方法700还可包括对构建平台上的构建材料施加能量,并且因此,对喷射到构建材料上的打印液体施加能量,以由构建材料形成3d物体。

图8是3d打印机800,其接收打印液体和构建材料以生成3d物体。该构建材料可以是粉末。打印机800通常可具有壳体,并且在该壳体内部具有用于处理打印液体和构建材料的部件。打印机800具有盖804和门或检修面板806。盖804的顶表面由附图标记802指示。

打印机800包括打印液体供应系统808,以接收和供应用于3d打印的打印液体。供应系统808包括筒接收器组件810,以接收并固定可移除的打印液体筒812。供应系统808包括储存器组件814,其具有多个容器或储存器,用于容纳从插入到筒接收器组件810中的打印液体筒收集的打印液体。这些容器可提供打印液体的供给量或缓冲量。打印液体可从容器或储存器提供用于3d打印,例如提供给构建封壳和构建平台上方的打印组件或打印杆。

3d打印机800可包括材料筒接收器816,以保持可移除的材料筒818。打印机800可具有多于一个材料筒接收器816。材料筒接收器816可使得来自材料筒818的材料可用作构建材料用于3d打印,例如用于构建平台。在一些示例中,材料筒接收器816还可将构建材料从3d打印,例如从构建封壳或从内部的回收材料容器,接受到材料筒818中。

打印机800还可包括具有内部材料容器的隔室820,该内部材料容器可从插入到材料筒接收器816中的材料筒818接收构建材料。在一些示例中,一个内部容器可以是新材料容器,而另一个内部容器可以是再循环材料容器。在特定示例中,打印机800还可包括隔室822,其具有作为回收材料容器或第二再循环材料容器的内部容器。隔室820和822中的内部材料容器的其他构造也是适用的。此外,在某些示例中,内部材料容器可通过用户接近隔室820和822而可操作性地移除。

最后,在所示示例中,打印机800包括与打印机800的计算系统相关联的用户控制面板824。控制面板824和计算系统可提供打印机800的控制功能。此外,在3d打印中制造3d物体可在计算机控制下进行。模型和自动控制可有助于分层制造和增材制造。该模型可以是例如计算机辅助设计(cad)模型、类似模型或其他电子数据源。计算机系统具有硬件处理器和存储器。该硬件处理器可以是微处理器、中央处理单元(cpu)、asic或其他电路、打印机控制卡等。该处理器可以是一个或多个处理器,并且可包括一个或多个核心。该存储器可包括易失性存储器,例如随机存取存储器(ram)、高速缓存等。该存储器可包括非易失性存储器,例如硬盘驱动器、只读存储器(rom)等。该计算机系统可包括例如指令、逻辑之类的代码,该代码存储在存储器中,并通过处理器执行,以指导打印机800的操作并有助于本文论述的各种技术。

图9是整合在3d打印机内的打印液体供应系统900。供应系统900可包括液体筒接收器以保持液体筒902。在所示示例中,供应系统900包括容器904,该容器904可以是存储容器、储存器等。供应系统900包括第一泵906,以有助于将打印液体从液体筒902运送到容器904。供应系统900可将来自容器904的打印液体提供给3d打印机的打印组件908。供应系统900可包括第二泵910,以有助于将打印液体从容器904运送到打印组件908。

泵906和910可以是正排量泵、隔膜泵、齿轮泵、离心泵、轴流泵等。在特定示例中,不使用泵906和910中的一个或两个,而是通过重力或其他动力来供应打印液体。此外,供应系统900包括例如管道、管路和通道之类的导管,并且还包括相关联的导管配件、阀等,以有助于通过重力或者一个或多个泵906和910来运送或输送打印液体。

图10是图8的打印液体供应系统808的一个示例。供应系统808具有筒接收器组件810,以保持可移除的打印液体筒812。筒接收器组件808包括用于固定多个打印液体筒812的多个接收器槽。在所示示例中,组件810包括七个接收器槽,以相应地保持七个打印液体筒812。第一排1002具有四个接收器槽以及插入其中的相关联的相应打印液体筒812。第二排1004具有三个接收器槽以及插入其中的相关联的相应打印液体筒812。筒接收器组件810可具有少于或多于七个接收器槽,以保持打印液体筒。

供应系统808还包括储存器组件814,其具有容器1006或容纳器,以从打印液体筒812接收打印液体。作为储存器的容器1006或容纳器可与相应的打印液体筒812对应。在该示例中,储存器组件814的第一排1008包括四个容器1006。第二排1010包括三个容器1006。在一个示例中,每个容器1006可以是储存器桶,其具有针对储存器桶密封的盖。供应系统808可包括托架1012或其他耦接装置,以将供应系统808及其组件810和812安装并固定到3d打印机(例如,参见图8的3d打印机800)中。

此外,供应系统808例如在供应系统808的后部1014处可包括泵、其他设备、配件、阀、通风口、导管等,用于输送打印液体。在一个示例中,所述泵是正排量泵或隔膜泵。供应系统808可包括相应的泵,以有助于将打印液体从液体筒812运送到相关联的容器1006。此外,供应系统808可包括附加的相应泵,以将来自容器1006的打印液体提供给3d打印机的打印组件。

在一个示例中,供应系统808在打印组件的打印杆处包括导管歧管。该歧管可将打印液体分配到在打印杆上具有打印喷嘴的打印头或管芯。不同的管芯可接收不同的相应打印液体。此外,在某些示例中,操作性地设置在容器1006和打印组件之间的泵和导管可使液体在容器1006和打印杆之间再循环。

此外,打印液体供应系统808可具有一个或多个压力控制装置,以为打印组件、打印杆或打印头调节打印液体的入口压力。另外,储存容器1006可具有液位传感器,以指示储存容器1006中的打印液体的液位或高度。打印液体供应系统808可采用附加的仪器或控制装置。

打印液体供应系统808可具有与液位传感器以及与打印液体供应系统808的其他装置或功能相关联的控制器。在一些示例中,该控制器可与3d打印机的计算机系统接口。该控制器可包括处理器、微处理器、中央处理单元(cpu)、存储通过处理器执行的代码的存储器、集成电路、专用集成电路(asic)、打印电路板(pcb)、打印电路组件(pca)或打印电路板组件(pcba)、打印机控制器卡、现场可编程门阵列(fpga)或其他类型的电路。可采用固件。固件可以是嵌入控制器上的代码,例如程序化到只读存储器(rom)或闪存中的代码。固件可以是用于控制器硬件的指令或逻辑,并且可有助于通过控制器的控制、监测、数据操纵等。在一个示例中,该控制器是pca或pcba。另外,打印液体筒812可具有数据存储装置或安全芯片,该数据存储装置或安全芯片存储与原始打印液体填充量、当前打印液体填充量、打印机系列相关的数据以及其他数据。

如所示,液体筒接收器组件810具有用于每个打印液体筒812的液体筒接收器。同样,在一些示例中,储存器组件814具有相应的容器1006,以从每个打印液体筒812接收打印液体。因此,在示例中,供应系统808可接收用于3d打印机所用的每种类型的打印液体的打印液体筒812,并且具有用于所用的每种类型的打印液体的相关联的储存容器1006。

用于每个筒812(以及每种打印液体类型)的相应容器1008可有助于打印机800具有足够的打印液体容积以完成构建,例如完成形成3d物体的打印作业。容器1006可充当用于打印液体的储存器,并且因此,在相应的打印液体筒812耗尽打印液体时提供3d打印机的操作。换句话说,在一些示例中,利用储存容器1008,当打印液体筒812被耗尽时,3d打印可继续。例如,在那些示例中,当用满的筒812来替换空的筒812时,3d打印不会中断或暂停。实际上,在这段时间内,储存容器1008可提供打印液体。

此外,在开始打印作业之前,用户可将打印液体筒812插入到筒接收器组件810的筒接收器中,并使3d打印机将筒812倒空到相关联的储存容器1006中。然后,用户可用满的筒812来替换空的筒812,并开始打印作业或构建。

若干不同的打印液体供应系统808是适用的。例如,供应系统808可具有冗余的打印液体筒812。供应系统808可具有更少的或没有打印液体容器1008。

供应系统808可具有更多打印液体容器1008,包括串联的或“菊花链式”的容器1008。例如,两个容器1008可串联,以从打印液体筒812供应打印液体。例如,处于串列中并且可设置成低于第二容器的第一容器从打印液体筒812接收打印液体。可设置成高于第一容器、例如高于打印组件上的打印杆的串列中的第二容器从第一容器接收打印液体。在该示例中,第二容器将打印液体排放到打印杆。这样的一连串两个或更多个打印液体储存容器1008可便利用于向打印杆供应打印液体的泵送实施方式。

图11是3d打印机1100,其具有热熔合系统1102和构建平台1104,以在3d打印中形成3d物体1106。在示例中,如前图的论述中所示,热熔合系统1102的大部分或全部可设置在构建平台1104上方。此外,在本图示示例中,打印机1100具有打印液体供应系统1108,以接收可移除的打印液体筒并将打印液体从打印液体筒提供到热熔合系统1102。

在该示例中,打印机1100具有与构建平台1104相关联的构建封壳1110。在某些示例中,构建平台1104可驻留在活塞(未示出)上,使得打印机1100可在构建封壳1110内升高和降低构建平台1104。在一些示例中,打印机1110可通过该活塞升高构建平台1104,使得构建平台1104的上表面到达构建封壳1110的顶部或延伸出构建封壳1110。

另外,打印机1100包括构建单元处理模块1112,其可包含或包括构建平台1104,该构建平台1104具有孔供过剩的构建材料或未熔合的粉末流过构建平台1104。处理模块1112可包括部件1114,以处理3d物体1106并处理未熔合的粉末。部件1114可以是过滤器、筛、分离器、振动源、具有偏心质量的马达以及提供气流的装置等,以处理未熔合的粉末。

在操作中,在完成打印作业之后,所形成的3d物体1106和周围的构建材料可冷却。当从构建封壳1110移除未熔合的粉末时,3d物体1106可以加速的速率冷却。此外,可利用构建单元处理模块1112的一些部件1114来处理形成的3d物体1106。例如,在移除过剩的构建材料(例如,未熔合的粉末)之后,处于构建封壳1110中的打印3d物体1106可具有在3d物体1106的外侧上结块的部分熔合的粉末。该部分熔合的粉末可通过或利用例如喷丸器、刷或其他工具的部件1114来移除。

打印机1110可具有3d打印物体回收区域1116。构建平台1104可手动地或自动地朝向回收区域1116升起。换句话说,构建平台1104可朝向构建封壳1110的顶部升起并升到构建封壳1110的顶部,以将构建平台1104上的打印物体1106呈现给用户或机器。在一个示例中,用户可通过提起打印机1100的壳体的顶表面1118处的盖来接近回收区域1116。在另一个示例中,处于壳体的侧面1120上的门或开口可提供通向回收区1116的通路。

回收区域1116可包括部件1122,以清洁3d物体1106和下面的构建区域,例如包括构建封壳1110。部件1122可包括从打印物体1106移除构建材料或粉末以及清洁构建区域的工具。部件1122可包括容纳器,以存储打印物体1106以及通过打印机1100形成或待通过打印机1100形成的其他打印的3d物体。部件1122可包括其他设备,例如灯,以照明区域1116,以及空气装置或风扇,以提供气流,从而减少在打印物体回收期间可能离开打印机1100的壳体的构建材料的量。

最后,打印机1100可具有整合的筒接收器1124,以保持材料筒来供应用于3d打印的构建材料,以及接收来自3d打印的材料。打印机1100可具有多于一个筒接收器1124。打印机1100可另外包括例如漏斗或容纳器之类的整合材料容器,以接收、存储和供应构建材料。

图12是3d打印机800的打印液体供应系统808的筒接收器组件810的一个示例,该筒接收器组件810具有插入其中的打印液体筒812,如图8中所描绘的。在所示示例中,筒接收器组件810具有七个槽,以接收七个相应的打印液体筒。在该示例中,3d打印机及其打印组件采用由插入的打印液体筒812上和上方描绘的文字表示的打印液体类型。然而,3d打印机和筒接收器组件810可被构造成用于其他类型的打印液体,并且具有多于或少于七个槽。此外,3d打印机可包括用于所接收的打印液体筒中的一个或多个的指示器1200,以例如指示何时打印液体筒是空的或接近空的并且应当更换。在所示示例中,指示器1200是发光二极管(led)。其他类型的指示器1200也是适用的。

在一些示例中,打印液体可包括熔剂以促进构建材料的熔合。在一个示例中,该熔剂是热熔剂,其吸收近红外光以促进构建材料的熔化或熔合。该熔剂可被定制成吸收例如光之类的能量,以促进3d打印机的构建平台上的构建材料的加热和熔合。所述熔剂可包括运载体或载体以保持吸收光或辐射的颗粒。除了或代替促进构建材料的热熔合,所述熔剂可依靠与构建材料的反应。

该打印液体还可包括精细剂,其防止构建平台上的构建材料的熔合。精细剂的一些示例包括水。打印液体可包括着色剂,其包括四种颜色,例如黑色、青色、品红色、黄色等。着色剂也可以是着色熔剂。出于装饰原因和其他原因,可施加作为着色剂的打印液体。打印液体可包括颜料墨、特殊配方的墨等。最后,打印液体也可以是粘合剂或固化剂等。

总之,示例包括一种3d打印机,其具有材料筒接收器以保持可移除的材料筒,以将构建材料从3d打印机接受到材料筒中,并且使得可从材料筒获得构建材料。该构建材料可包括粉末,包括塑料、聚合物、金属、玻璃、陶瓷或它们的任何组合。该材料筒可以是或具有容纳器,以存储构建材料。该材料筒接收器可包括腔、接受器、槽或套筒或者它们的任何组合。在一个示例中,接受到材料筒中的构建材料可包括从构建封壳回收的过剩构建材料。该3d打印机可包括存储容器,以从材料筒接收构建材料。该3d打印机可具有输送系统,例如气动输送系统,以有助于将构建材料从存储容器运送到构建材料施加器,其中,该存储容器和气动输送系统在3d打印机内部。该构建材料施加器可越过构建平台分配构建材料。实际上,该3d打印机可具有构建平台,以接收构建材料。该3d打印机还可具有与构建平台相关联的前述构建封壳。在一些示例中,材料筒接收器可以是再循环筒接收器,其中,材料筒是再循环材料筒,以使得再循环材料可用作构建材料。如果是这样,则3d打印机还可包括新材料筒接收器,以保持新材料筒,从而使得可从新材料筒获得新材料作为构建材料。在某些示例中,3d打印机向构建平台提供构建材料,包括再循环材料和新材料。在特定示例中,这种向构建平台供给的构建材料可具有基于新材料与再循环材料的重量或体积的指定比率。在一个示例中,该指定比率在0.2至0.8的范围内。超出此范围的指定比率也是适用的。该3d打印机可具有新材料容器,以从新筒接收器中的新材料筒接收新材料,以及再循环材料容器,以从再循环筒接收器中的再循环材料筒接收再循环材料。

该3d打印机包括打印组件,以将打印液体喷射到3d打印机的构建平台上的构建材料的选定部分上,以由构建材料形成3d物体。该打印组件可以是或包括打印杆,其具有喷嘴以喷射打印液体。该3d打印机包括液体筒接收器,以保持可移除的液体筒,从而使得来自液体筒的打印液体可用于打印组件。该打印机包括输送系统,其包括泵以向打印组件提供打印液体。在某些示例中,该输送系统将来自液体筒接收器中的液体筒的打印液体供应到打印组件。该泵可以是正排量泵或其他类型的泵。该输送系统可包括用于打印液体的储存容器。该打印液体可包括热熔剂、熔剂、固化剂、粘合剂、精细剂、着色剂或它们的任何组合。该3d打印机可包括能源,以对构建平台上的构建材料施加能量,并且因此,对喷射到构建材料的选定部分上的打印液体施加能量,以形成3d物体。该3d打印机可熔合构建平台上的构建材料的选定部分的连续层,以形成3d物体。最后,该液体筒接收器可以是第一液体筒接收器,以使得可获得包括来自该液体筒的第一打印液体的打印液体。如果是这样,则3d打印机还可包括第二液体筒接收器,以保持可移除的第二液体筒,以使得可获得包括来自第二液体筒的第二打印液体的打印液体,该第二打印液体不同于第一打印液体。

另一个示例包括一种3d打印机,其具有构建材料施加器,以越过3d打印机的构建平台分配构建材料。该3d打印机具有材料筒接收器,以保持可移除的材料筒,以将构建材料从3d打印机接受到可移除的材料筒中,并使得来自可移除的材料筒的构建材料可用于构建材料施加器和构建平台。该打印机可具有多于一个材料筒接收器。此外,提供给构建材料施加器和构建平台的构建材料可包括新材料和再循环材料。此外,该3d打印机包括热熔合系统,以将打印液体喷射到构建平台上的构建材料上,以由构建平台上的构建材料形成3d物体。在一些示例中,打印液体可包括熔剂、精细剂、着色剂、着色熔剂或它们的任何组合。在某些示例中,该热熔合系统包括打印杆以喷射打印流体。该热熔合系统还可包括能源,其对构建材料施加能量,并且因此,对喷射到构建材料上的打印流体施加能量,以在构建平台上形成3d物体。在示例中,该热熔合系统选择性地熔合构建平台上的连续构建材料层的多个部分,以形成3d物体。

该3d打印机具有打印液体筒接收器,以保持可移除的打印液体筒,从而使得来自打印液体筒的打印液体可用于热熔合系统。在一种实施方式中,该3d打印机可具有第二打印液体筒接收器,以保持可移除的第二打印液体筒,以使得包括来自第二打印液体筒的第二打印液体的打印液体可用于热熔合系统,其中,在该示例性实施方式中,第一打印液体包括促进熔合的熔剂,并且第二打印液体包括抑制熔合的精细剂。此外,该3d打印机具有打印液体输送系统,其包括泵和储存容器,以将打印液体运送到热熔合系统。在一个示例中,该储存容器具有传感器,以指示该储存容器中的打印液体的液位。在特定示例中,该泵是正排量泵,例如隔膜泵或齿轮泵,或者其他类型的正排量泵。在其他示例中,该泵可以是离心泵或轴流泵等。在又其他的示例中,打印液体输送系统不采用泵,而是依靠重力或其他动力,以便将打印液体从液体筒运送到打印组件。此外,打印液体供应系统也可不采用储存容器,而是例如可容纳用于相同类型的打印液体的冗余打印液体筒。在其他示例中,该储存容器可以是串联的两个储存容器,以将来自液体筒接收器中的液体筒的打印液体提供给打印组件。

虽然本技术可能易于进行各种修改和采用替代形式,但是已借助于示例示出了上面论述的示例。要理解的是,本技术不意在限于本文所公开的特定示例。实际上,本技术包括落入本技术的范围内的所有替代方案、修改和等同物。

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