增材制造结构及其制造方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年1月23日提交的序列号为62/620,891的美国临时专利申请的优先权。明确要求该临时专利申请的优先权，并且该临时申请的公开内容全部在此通过参引并入本文并用于所有目的。

相关非临时申请的交叉引用

以下美国专利申请完全为本申请的受让人所有，并与本申请在同一天提交。该美国专利申请的公开内容全部在此通过参引并入本文并用于所有目的：

于2019年1月23日提交的代理人案卷号为36681.4002的“additivelymanufacturedstructureandmethodformakingthesame(增材制造结构及其制造方法)”。

所公开的实施方式总体上涉及增材制造，并且更具体地，但非排他性地，涉及增材制造结构及其制造方法。

背景技术：

也被称为增材制造的三维(3d)打印是一种仅在需要的地方沉积材料的技术，因此与通常通过从块体材料(bulkmaterial)减少或移除材料来形成部件的传统制造技术相比材料浪费明显减少。在典型的增材制造过程中，通过在计算机控制下形成材料层来创建3d对象。虽然最初的三维(3d)打印制品通常是模型，但通过创建可以为更复杂系统中的功能部件——比如铰链、工具、结构元件——的3d打印制品，该行业正在快速发展。

用于制造大尺寸(即通常有至少一个维度尺寸大于5英尺)的3d制品的增材制造可以称为大尺寸增材制造。用于大尺寸增材制造的系统(或技术)可以被称为大尺寸增材制造系统(或技术)。示例性大尺寸增材制造系统包括：例如，能够从位于俄亥俄州哈里森的辛辛那提股份有限公司(cincinnatiincorporated)获得的大面积增材制造(bigareaadditivemanufacturing,baam)100alpha，或者能够从位于印第安纳州戴尔的瑟姆伍德公司(thermwoodcorporation)获得的大尺寸增材制造(largescaleadditivemanufacturing,lsam)机器。使用挤出沉积以进行大尺寸增材制造的示例性系统包括baam100alpha和lsam机器。

由于材料性能的改进和定制大型结构的需求增加，大尺寸增材制造最近已成为研究、使用和技术进步较多的领域。例如，位于亚利桑那州凤凰城的本地汽车公司(localmotors)首先使用大尺寸增材制造或大尺寸挤出沉积来打印车辆。然而，大尺寸增材制造也面临着无法通过直接采用较小尺寸增材制造中使用的技术来解决的巨大挑战。挑战之一是使悬伸或桥接结构不遭受比如在重力作用下变形(比如下垂)或断裂之类的失效。悬伸结构可以包括从打印结构的主要部分延伸并沿与重力至少部分地正交的方向延伸到空的空间中的打印结构的一部分。桥接结构可以包括具有各自连接至打印结构的两个相对的端部区域的示例性悬伸结构。

本公开的发明人已经发现，尽管较小尺寸增材制造可能会遇到制造悬伸结构的困难，但是该困难在大尺寸增材制造中尤其严重并且呈现独特的挑战。例如，在大尺寸挤出沉积过程中，大尺寸的挤出珠粒可以更长时间保持热度，并且在喷嘴试图将珠粒沉积在期望的位置后很长时间仍保持橡胶或熔融状态。在珠粒的固化期间，珠粒可能无法在珠粒本身的重量作用下和/或打印在珠粒的顶部上的材料的重量作用下保持尺寸。此外，发明人已经考虑过使用快速固化过程、比如用液氮喷射珠粒来加速固化，但是考虑到快速固化过程可能降低打印层之间的层间粘附力并削弱大尺寸打印结构的强度。相比之下，在小尺寸挤出沉积过程中，可以使用风扇来快速固化离开喷嘴的材料，并且因此悬伸部可以更容易地打印。

发明人进一步发现，在大尺寸挤出沉积过程中，悬伸结构通常是具有大尺寸的。例如，在使用大尺寸增材制造来打印车辆时，可能需要打印比如翼子板和凸起平面的结构，并且打印这种结构会出现问题。悬伸结构的变形量可能很大。由于重量大，可能会发生悬伸结构的断裂。相比之下，在较小尺寸挤出沉积过程中，悬伸结构较小。因此，悬伸结构的变形量可以非常小或者忽略不计。由于重量轻，悬伸结构不太可能断裂。

发明人进一步发现，用于在小尺寸增材制造中制造结构的方法通常不适用于大尺寸增材制造。在一个示例中，支承结构可以与主要部分同时打印，并且悬伸结构随后被打印在支承结构上。然而，在大尺寸增材制造中，这种支承结构消耗大量资源，比如材料、打印时间和能量消耗。此外，支承结构的性能不能灵活选择，因此移除支承结构可能是困难的。即使支承结构在没有损坏的情况下被成功移除，支承结构也不会重复使用，从而导致大量浪费。

在另一示例中，邻近于主要部分定位有填充结构，使得悬伸结构随后被打印在填充结构上。填充结构保持为打印结构的一部分并且不会被移除。在大尺寸增材制造中，填充结构的尺寸可能很大，并且对填充结构的机械强度要求高，因此填充结构不能具有很低的密度。填充结构为打印结构增加的重量显著，有时使得打印结构不实用。

因此，如由发明人发现的，对于制造悬伸结构，大尺寸增材制造中的问题不同于和/或大于小尺寸增材制造中的问题。此外，用于解决小尺寸增材制造中的问题的任何方法在大尺寸增材制造中可能是无效的或不实用的。

鉴于上述情况，需要改进和/或替代性方案或附加解决方案来改进用于制造悬伸结构的增材制造过程并生产目前不可能通过增材制造来制造的悬伸结构。

技术实现要素：

本公开涉及增材制造结构及其制造和使用方法。

根据本文中公开的第一方面，阐述了一种用于增材制造的方法，该方法包括：

形成至少一个第一层结构；

在第一层结构和第一支承结构上形成第二层结构；以及

从第二层结构移除第一支承结构。

在所公开的方法的一些实施方式中，所述形成第二层结构的步骤包括在所述形成期间形成至少部分地由所述第一支承结构支承的悬伸结构。

在所公开的方法的一些实施方式中，所述形成所述至少一个第一层结构的步骤包括形成两个第一层结构，所述第一支承结构位于所述两个第一层结构之间。

在所公开的方法的一些实施方式中，所述形成第二层结构的步骤包括在所述形成第二层结构期间形成桥接所述两个第一层结构并至少部分地由所述第一支承结构支承的所述第二层结构。

在所公开的方法的一些实施方式中，在所述形成第二层结构的步骤期间，在所述第一支承结构与所述至少一个第一层结构之间存在间隙。

在所公开的方法的一些实施方式中，在所述形成第二层结构的步骤期间，所述第一支承结构不与所述至少一个第一层结构接触。

在所公开的方法的一些实施方式中，所述形成第二层结构的步骤包括形成桥接所述第一支承结构和所述至少一个第一层结构的所述第二层结构。

在所公开方法的一些实施方式中：

所述形成所述至少一个第一层结构的步骤包括沿打印方向打印一个或更多个第一层，所述一个或更多个第一层沿与所述打印方向垂直的堆叠方向堆叠；并且

所述形成第二层结构的步骤包括沿所述打印方向打印一个或更多个第二层，所述一个或更多个第二层沿所述堆叠方向堆叠。

在所公开的方法的一些实施方式中，所述形成所述至少一个第一层结构的步骤包括形成具有相对于打印方向成侧角的侧壁的第一层结构，该侧角的范围为从35度至90度。

在所公开的方法的一些实施方式中，所述形成所述至少一个第一层结构的步骤包括形成具有侧壁的第一层结构，该侧壁具有沿着侧壁变化的侧角。

在所公开的方法的一些实施方式中，所述形成所述至少一个第一层结构的步骤包括形成具有弯曲的侧壁的所述第一层结构，其中，所述侧角沿着堆叠方向减小。

在所公开的方法的一些实施方式中，该方法还包括：在所述形成所述至少一个第一层结构的步骤之后且在所述形成第二层结构的步骤之前，将所述第一支承结构定位在与所述至少一个第一层结构相距选定距离处。

在所公开的方法的一些实施方式中，所述至少一个第一层结构和第一支承结构分别具有靠近所述第二层结构的接合面侧，并且所述定位步骤包括将所述第一支承结构定位成使得所述接合面侧共面。

在所公开的方法的一些实施方式中，所述第一支承结构包括具有顶表面的基部，该顶表面用以接纳所述第二层结构，该方法还包括：在所述形成第二层结构的步骤之前，在所述基部的顶表面上沉积释放层。

在所公开的方法的一些实施方式中，所述沉积释放层的步骤包括在所述基部的顶表面上沉积皂石。

在所公开的方法的一些实施方式中，所述第一支承结构包括具有顶表面的基部，该顶表面用以接纳第二层结构，该方法还包括：

经由增材制造形成所述基部；以及

在形成所述第二层结构的步骤之前冷却所述基部的顶表面。

在所公开的方法的一些实施方式中，所述冷却步骤包括在形成所述第二层结构的步骤之前将压缩空气喷射到所述基部的顶表面上。

在所公开的方法的一些实施方式中，该方法还包括在所述形成第二层结构的步骤之前在所述基部的顶表面上沉积释放层。

在所公开的方法的一些实施方式中，所述第二层结构由第一材料制成，并且所述第一支承结构由与所述第一材料不同的第二材料制成。

在所公开的方法的一些实施方式中，该方法还包括使所述第一支承结构至少部分地由泡沫制成。

在所公开的方法的一些实施方式中，所述第一支承结构包括基部和位于基部上的一个或更多个补偿层，该方法还包括在所述形成第二层结构的步骤之前经由所述一个或更多个补偿层调节所述第一支承结构的高度。

在所公开的方法的一些实施方式中，该方法还包括：

在所述移除第一支承结构的步骤之前，在所述第二层结构和第二支承结构上形成第三层结构，所述第二支承结构至少部分地位于所述第一支承结构上；以及

从所述第三层结构移除所述第二支承结构。

在所公开方法的一些实施方式中：

所述形成所述至少一个第一层结构的步骤包括形成底盘底部；

所述形成第二层结构的步骤包括形成各自连接至底盘底部的翼子板和悬架组件安装位置，所述翼子板限定翼子板顶部开口；并且

所述形成第三层结构的步骤包括在所述第二支承结构上形成翼子板顶部并覆盖所述翼子板顶部开口。

在所公开的方法的一些实施方式中，该方法还包括在所述形成第二层结构的步骤之前将所述第一支承结构定位在限定于所述底盘底部中的槽中。

在所公开的方法的一些实施方式中，该方法还包括在所述形成第三层结构的步骤之前将所述第二支承结构定位在所述第一支承结构上并与所述翼子板顶部开口对准。

在所公开的方法的一些实施方式中，所述至少一个第一层结构或所述第二支承结构在至少一个维度上的尺寸大于5英尺。

附图说明

图1是图示了用于增材制造的系统的示例图。

图2是图示了在使用图1的系统进行制造期间的结构的实施方式的示例性横截面图，其中，该结构包括第一层结构。

图3是图示了在制造期间图2的结构的替代性实施方式的示例性横截面图，其中，邻近该结构定位有支承结构。

图4是图示了在制造期间图3的结构的替代性实施方式的示例性横截面图，其中，在支承结构上打印有第二层结构。

图5是图示了在制造期间图4的结构的替代性实施方式的示例性横截面图，其中，支承结构从第二层结构移除。

图6是图示了用于基于图1的系统进行增材制造的方法的实施方式的示例性最高级流程图。

图7是图示了图4的结构的替代性实施方式的示例性横截面图，其中，支承结构位于两个第一层结构之间。

图8是图示了图7的结构的替代性实施方式的示例性横截面图，其中，支承结构从第二层结构移除。

图9是图示了图5的结构的替代性实施方式的示例性横截面图，其中，第一层结构具有倾斜的侧壁。

图10是图示了图5的结构的另一替代性实施方式的示例性横截面图，其中，第一层结构具有弯曲的侧壁。

图11是图示了图5的结构的另一替代性实施方式的示例性横截面图，其中，第二层结构具有倾斜角。

图12是图示了图3的结构的替代性实施方式的示例性横截面图，其中，支承结构包括释放层。

图13是图示了图3的结构的替代性实施方式的示例性横截面图，其中，压缩气体被喷射到支承结构上。

图14是图示了图13的结构的替代性实施方式的示例性横截面图，其中，支承结构包括释放层。

图15是图示了图3的结构的另一替代性实施方式的示例性横截面图，其中，支承结构包括一个或更多个补偿层。

图16是图示了图4的结构的替代性实施方式的示例性横截面图，其中，该结构包括第三层结构。

图17是图示了图6的用于增材制造的方法的替代性实施方式的示例性流程图。

图18是图示了使用图17的方法制造的车身的实施方式的示例性立体图。

图19是图示了图18的车身的底盘的实施方式的示例性细节图。

图20是图示了在制造期间图19的底盘的替代性实施方式的示例性细节图，其中，第一层结构被打印出。

图21是图示了在制造期间图20的底盘的替代性实施方式的示例性细节图，其中，第二层结构被打印出。

图22是图示了在制造期间图21的底盘的替代性实施方式的示例性细节图，其中，第三层结构被打印出。

图23是图示了在制造期间图22的底盘的替代性实施方式的示例性细节图，其中，支承结构从底盘移除。

图24是图示了用于控制图1的系统的控制系统的实施方式的示例图。

应当指出的是，附图未按比例绘制，并且出于贯穿所有附图的说明性目的，具有类似的结构或功能的元件通常由相似的附图标记表示。还应当指出的是，附图仅意在帮助描述优选的实施方式。附图未图示所描述的实施方式的每个方面并且不限制本公开的范围。

具体实施方式

图1示出了用于增材制造的示例性系统100。系统100可以经由挤出沉积(或材料挤出)来打印3d制品。打印头120被示出为包括构造成将一个或更多个聚合物层沉积到打印床140上以形成3d打印制品的喷嘴。打印床140可以包括加热台和/或先前沉积的层。层的堆叠方向为z方向并且打印方向为x方向。

尽管图1将增材制造示出为通过使用挤出沉积的系统100实施的，但是在本公开中可以使用用于实施增材制造的任何其他系统或工艺方法。用于增材制造的示例性工艺方法可以包括粘合剂喷射、定向能量沉积、材料喷射、粉末床熔合、薄材叠层、还原光聚合、立体光刻或其组合。

由于当前可用的方法和系统不能生产具有坚固的悬伸结构的大尺寸增材制造部件，因此具有坚固的悬伸结构的增材制造结构及其制造方法可以被证明是令人期望的，并且为广泛的应用比如用于车辆和/或建筑结构的增材制造提供了基础。

尽管将在本公开中阐述的结构和方法应用于解决大尺寸增材制造中的技术问题，但是这些结构和方法可以不受限制地应用于任何较小尺寸增材制造，比如中等尺寸和/或小尺寸增材制造。

转向图2，示出了结构200的横截面。结构200可以包括第一层结构210，第一层结构210包括沿z方向堆叠的一个或更多个层(或第一层)212。第一层结构210可以使用增材制造来制造。

第一层结构210被示出为具有侧壁214。侧壁214被示出为相对于x方向成侧角a。换句话说，侧壁214相对于打印床140成侧角a。

转向图3，在距侧壁214距离d处定位有支承结构240。尽管图3将支承结构240和第一层结构210示出为被放置在打印床140上，但是支承结构240和/或第一层结构210可以不受限制地定位在任何相同和/或不同的平面上。

支承结构240被示出为具有远离打印床140的接合面侧246。第一层结构210可以包括远离打印床140的接合面侧216。出于说明的目的，如图3中所示，接合面侧216、246可以是共面的。然而，接合面侧216、246不是必须共面的并且可以不受限制地是非共面的。换句话说，接合面侧216、246可以处于距打印床140相同和/或不同的距离处。

距离d可以是第一层结构210上的任何点与支承结构240上的任何点之间的间距。如图3中说明性地示出的，距离d可以是接合面侧246、216之间的间隙242的尺寸。换句话说，距离d可以是在支承结构240的可以供后续层打印的区域与第一层结构210的可以供后续层打印的区域之间测量出的间距。

图3仅出于说明的目的而示出了均匀的间隙242。间隙242可以在沿着侧壁214的不同位置处是相同的和/或不同的。例如，侧壁214可以具有弯曲、倾斜和/或不规则的形状，从而导致沿着侧壁214的不均匀间隙242和不均匀距离d。在一个示例中，距离d在不同的位置处可以为零和/或非零。换句话说，侧壁214可以与支承结构240部分地接触。

支承结构240可以具有任何选定的形状和尺寸。支承结构240可以使用任何适合的材料和过程制成。在一个实施方式中，支承结构240可以使用3d打印制成。有利地，3d打印可以制成具有复杂轮廓的支承结构240。在一个示例中，支承结构240可以被打印在打印床140上，并且在使用期间倒置放置。有利地，支承结构240可以提供平坦的接合面侧246。

附加地和/或替代性地，支承结构240可以至少部分地由泡沫制成。泡沫可以被机加工以获得选定的尺寸和形状。有利地，支承结构240可以以比较廉价的方式制成。

尽管图3示出了第一层结构210和支承结构240在由z方向和x方向限定的平面中具有间隙242，但是第一层结构210和支承结构240可以不受限制地在由z方向和y方向限定的平面和/或任何其他平面中间隔开和/或接触。

转向图4，第二层结构220被示出为布置在支承结构240和第一层结构210上。第二层结构220被示出为包括沿z方向堆叠的一个或更多个层(或第二层)222。在一个实施方式中，第二层结构220可以使用制造第一层结构210的相同的增材制造技术来制造。

第二层结构220被示出为跨越间隙242。距离d可以是任何适合的长度。小距离d可以有利地减小跨越间隙的第二层结构220变形的可能性。距离d可以由第二层结构220的桥接能力——即，第二层结构220的材料在沿竖向方向没有任何支承的情况下从第二层结构220下方的空间悬伸的能力——确定。在一个实施方式中，距离d可以为零。有利地，第二层结构220可以在打印期间被完全支承，并且可以减小或防止变形。

转向图5，支承结构240被示出为从第二层结构220移除。第二层结构220延伸超过第一层结构210的部分为悬伸结构224。

悬伸结构224可以在移除第二层结构220之前和之后保持形状。换句话说，即使悬伸结构224没有被支承并且定位于空的空间上，悬伸结构224也不会在重力作用下变形或者脱离第二层结构220。

转向图6，示出了制造结构200(如图5中所示)的示例性方法300。在附图标记310处，可以打印第一层结构210。在附图标记330处，可以将第二层结构220打印在支承结构240和第一层结构210上。

在附图标记340处，可以将支承结构240从第二层结构220移除。将支承结构240从第二层结构220移除可以包括使支承结构240脱离与第二层结构220的直接接触。支承结构240可以在任何适合的时间移除。在一个实施方式中，在支承结构240从第二层结构220移除之前，第二层结构220可以被冷却至室温和/或固化。有利地，支承结构240可以在冷却和/或固化期间为第二层结构220提供支承以避免第二层结构220变形。在冷却和/或固化完成时，第二层结构220可以获得足够的结构强度，并且即使在支承结构240被移除之后也不会变形。

有利地，支承结构240可以重复使用以用于重复制造结构200。重复使用可以显著节省材料、打印时间和能量。此外，因为支承结构240可以与结构200分开，所以支承结构240可以由具有高密度的材料制成，以提供足够的强度来支承第二层结构220，但是仍然不增加结构200的重量。

可选地，在附图标记320处，可以将支承结构240定位在与第一层结构210相距选定距离d处。在一个实施方式中，支承结构240可以在打印第一层结构210之后且在打印第二层结构220之前定位。例如，打印过程可以在打印第一层结构210之后且在打印第二层结构220之前具有暂停或时间间隔。支承结构240可以在该时间间隔期间由操作者手动定位和/或以机器辅助的方式(例如，用机器人)定位。有利地，支承结构240不妨碍打印第一层结构210的过程。附加地和/或替代性地，支承结构240可以在完成第一层结构210的打印之前放置。定位支承结构240的过程可以明显短于打印第一层结构210的过程。

转向图7，第一层结构210被示出为包括第一层结构210a、210b。第一层结构210a、210b中的每一者被示出为包括沿z方向堆叠的一个或更多个层212。第一层结构210a、210b可以包括相同和/或不同数目的层212。在一个实施方式中，第一层结构210a、210b可以包括相同数目的层212。有利地，第一层结构210a、210b可以被同时打印，并且第一层结构210a、210b的暴露于后续打印层的表面可以是平齐的和/或共面的。

图7将支承结构240示出为位于第一层结构210a、210b之间。支承结构240被示出为分别距第一层结构210a、210b距离d1、d2。距离d1、d2可以相同和/或不同。图7将第二层结构220示出为布置在第一层结构210a、210b和支承结构240上。

转向图8，支承结构240被示出为从第二层结构220移除。悬伸结构224被示出为跨越在第一层结构210a、210b之间。悬伸结构224可以在移除第二层结构220之前和之后保持形状。换句话说，悬伸结构224可以桥接第一层结构210a、210b。

转向图9，第一层结构210的侧壁214被示出为远离z方向倾斜的表面。换句话说，侧角a不是直角。图9将侧角a示出为小于90度。

侧角a可以具有任何适合的值。侧角a的最小值可以由打印过程确定。在一个实施方式中，当用于打印第一层结构210的珠粒(未示出)是宽的时，侧角a可以是小的。例如，当珠粒具有大的宽高比时，侧角a可以是小的。宽高比可以包括珠粒的宽度(或沿x方向的尺寸)与高度(或沿z方向的尺寸)之比。附加地和/或替代性地，当层212之间具有长的固化时间时，侧角a可以是小的。示例性侧角a可以在从35度至90度、从40度至90度或从45度至90度的范围内。

转向图10，第一层结构210的侧壁214被示出为包括远离z方向倾斜的弯曲表面。侧壁214可以在沿着侧壁214的各位置处具有多个侧角a。如图10中图示的，侧角a被示出为包括侧壁214的端部区域处的侧角a1和侧壁214的中部区域处的侧角a2。

侧角a1、a2中的每个侧角的最小值可以由第一层结构210的桥接能力确定。在一个实施方式中，当用于打印第一层结构210的珠粒(未示出)是宽的时，侧角a1、a2可以是小的。例如，当珠粒具有大的宽高比时，侧角a1、a2可以是小的。宽高比可以包括珠粒的宽度(或沿x方向的尺寸)与高度(或沿z方向的尺寸)之比。附加地和/或替代性地，当层212之间具有长的固化时间时，侧角a1、a2可以是小的。示例性侧角a1、a2可以各自处于从35度至90度、从40度至90度或从45度至90度的范围内。

尽管侧壁214在图9中被示出为直的，并且在图10中被示出为弯曲的，但是侧壁214可以不受限制地是直的、弯曲的或其组合。

转向图11，接合面侧246被示出为与第二层结构220接合。接合面侧246的形态和/或形状可以确定打印在支承结构240上的第二层结构220。

图11示出了存在于接合面侧246与打印床140之间的倾斜角b。有效地，形成在支承结构240上的悬伸结构224可以具有相对于打印床140成倾斜角b的侧壁。

倾斜角b可以有任何适合的值。在一个实施方式中，倾斜角b可以具有在不使用支承结构240的情况下在3d打印中难以实现和/或不可能实现的值。示例性倾斜角b可以在从0度至45度的范围内。有利地，当第二层结构220由具有有限桥接能力的材料制成并且在没有任何支承的情况下不能形成具有小的值的倾斜角b时，支承结构240可以提供支承以使这种小的倾斜角b可行。

在一个实施方式中，倾斜角b可以为零。接合面侧246因此可以平行于打印床140。例如，接合面侧246可以与第一层结构210的接合面侧216(在图3中示出)共面。

转向图12，支承结构240被示出为包括布置在基部241上并提供接合面侧246的释放层244。释放层244可以在第二层结构220(在图4中示出)被打印在支承结构240上之前布置。

释放层244可以用于防止第二层结构220与支承结构240之间紧密结合。有利地，在第二层结构220被冷却和/或固化之后，支承结构240可以在不会损坏第二层结构220的情况下从第二层结构220移除。附加地和/或替代性地，释放层244可以用于在打印第二层结构220期间在第二层结构220与支承结构240之间提供足够的粘附力。有利地，第二层结构220可以固定至支承结构240以防止第二层结构220与支承结构240之间的位置偏移。示例性释放层244可以包括无粘性材料。例如，释放层244可以包括滑石粉、云母粉、油比如食用油和/或脱模材料。替代性地和/或附加地，释放层244可以至少部分由皂石制成。例如，释放层244可以通过使用皂石标记物来施加。有利地，施加释放层244可以是比施加松散粉末更清洁的过程。

附加地和/或替代性地，释放层244可以包括提供如上阐述的性能的片材和/或涂层。示例性片材可以包括丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)片材、其他热塑性片材、以接触式粘合剂涂覆的织物、镶板(beadboard)、以木胶覆盖的中密度纤维板(mdf)(或在镶板的顶部上没有散布设置小球的镶板)、泡沫嵌件、纸板或其组合。

尽管图12示出了释放层244，但是在没有释放层244的情况下，也可以实现第二层结构220与支承结构240之间的期望的表面相互作用。在一个实施方式中，第二层结构220和支承结构240可以由不同的材料制成。例如，第二层结构220和支承结构240可以分别由第一材料和第二材料制成。第一材料和第二材料可以具有足够不同的化学性能和/或物理性能，以实现与由滑石粉提供的相互作用相同和/或更大的有利接合面相互作用。

在一个实施方式中，第一材料和第二材料中的每一者可以包括abs、碳纤维填充abs(cf/abs)、聚碳酸酯、聚酰胺、聚氧化二甲苯(ppo)、聚苯醚(ppe)或其组合。例如，cf/abs可以包括不连续的碳纤维复合材料，比如20％短切碳纤维填充的丙烯腈丁二烯苯乙烯(20％cf/abs)。附加地和/或替代性地，第一材料可以包括abs和/或共聚酯，并且可以填充有碳纤维和/或石墨烯纳米填充物。第二材料可以不同于第一材料。在一个示例中，第一材料可以包括abs，并且第二材料可以包括ppo。

附加地和/或替代性地，在将第二层结构220打印于支承结构240上的期间，第一材料和第二材料可以具有不同的温度。当第一材料与第二材料相同或不同时，第一材料与第二材料之间的温度差可以有助于第一材料与第二材料之间的释放。例如，第一材料和第二材料可以包括相同的材料，但是在打印第二层结构220期间，第二材料的温度可以低于第一材料的温度。有利地，可以实现第二层结构220与支承结构240之间的期望的释放性能。

转向图13，支承结构240被示出为包括沿z方向堆叠的一个或更多个层212。在一个实施方式中，支承结构240可以使用增材制造制成。例如，支承结构240可以使用3d打印并且与第一层结构210同时制成。换句话说，可以生成包括第一层结构210和支承结构240的计算机化模型，并且可以在一个打印过程中打印第一层结构210和支承结构240。

图13示出了压缩气体243可以可选地喷射在支承结构240上，以在打印第二层结构220(在图4中示出)期间和/或之前降低支承结构240的温度。压缩气体243可以包括保持在大于大气压的压力下的任何气体。示例性压缩气体243可以包括压缩空气、液氮或其组合。

新打印的支承结构240可能具有处于高温的接合面侧246。压缩气体243可以使接合面侧246冷却。第二层结构220可以在比接合面侧246的温度高的温度下打印于支承结构240上，并且即使释放层244(在图12中示出)没有施加至支承结构240，第二层结构220也可以随后容易地被释放。有利地，第一层结构210不由压缩气体243冷却，因此可以实现第一层结构210与第二层结构220之间的良好粘附。

转向图14，压缩气体243被示出为可选地喷射在支承结构240上，以降低支承结构240的温度。例如，支承结构240可以经由增材制造制成，并且新打印的支承结构240可能处于高温。压缩气体243可以降低支承结构240的温度。

释放层244可以施加至支承结构240。释放层244可以由皂石、滑石粉和/或任何其他有助于释放支承结构240的材料制成。第二层结构220可以在比支承结构240的温度高的温度下打印在支承结构240上。有利地，第二层结构220可以更容易地从支承结构240释放。

转向图15，支承结构240被示出为包括远离打印床140布置的一个或更多个补偿层248。补偿层248可以具有相同和/或不同的厚度和/或形态。可以选择补偿层248来调整支承结构240的高度和/或形状，使得接合面侧246可以相对于第一层结构210处于期望的位置处。例如，补偿层248可以选择成使得支承结构240的接合面侧246与第一层结构210的接合面侧216共面。

当支承结构240在多个打印过程中重复使用时，每个打印过程中的第一层结构210可能具有不同程度的变形，从而导致不同的形状和/或厚度。通过将选定的补偿层248固定在支承结构240上，可以有利地调节支承结构240的尺寸、厚度和/或形状以与第一层结构210中的每个第一层结构210的几何形状精确匹配和/或对准。

补偿层248可以由第三材料制成。第二材料和第三材料可以是相同的和/或不同的。例如，补偿层248可以由泡沫制成并且可以定形状成类似于垫片。

尽管图15仅出于说明性目的示出了两个补偿层248，但是支承结构240可以不受限制地包括具有相同和/或不同几何形状的一个或更多个补偿层248。尽管图15示出了补偿层248沿z方向堆叠，但是补偿层248可以不受限制地沿任何方向设置。

转向图16，支承结构240被示出为包括支承结构(或第一支承结构)240a和堆叠在支承结构240a上的支承结构(或第二支承结构)240b。支承结构240b被示出为具有比支承结构240a的接合面侧246a更远离打印床140的接合面侧246b。结构200被示出为包括形成在第二层结构220和支承结构240b上的第三层结构230。第三层结构230被示出为包括沿z方向堆叠的一个或更多个层(或第三层)232。在移除支承结构240时，可以形成悬伸结构224、234。

尽管图16将支承结构240b示出为堆叠在支承结构240a上，但是支承结构240b可以不受限制地位于任何表面、比如打印床140和/或任何先前打印的层上。尽管图16示出了支承结构240a、240b，但是可以使用任何数目的具有相同和/或不同的厚度和/或形状的支承结构240。

转向图17，示出了制造结构200(在图16中示出)的示例性方法300。在附图标记310处，可以打印第一层结构210。在附图标记330处，可以将第二层结构220打印在第一层结构210和支承结构240a上。在附图标记332处，可以将第三层结构230打印在第二层结构220和支承结构240b上。在附图标记340处，可以从第二层结构220和第三层结构230移除支承结构240a、240b。

换句话说，在附图标记330处的打印可以重复执行，如在附图标记332处示出的，通过定位附加的支承结构240以供在其上进行打印，以在距打印床140不同的高度和/或距离处创建多个悬伸结构(在图16中示出)。尽管在图17中被示出为重复执行一次，但是附图标记330处的打印可以不受限制地被重复执行任意次数。

转向图18，示例性汽车车身400被示出为包括位于车身400的底部处的底盘420。底盘420可以通过使用公开的方法300(在图17中示出)经由增材制造制成。

底盘420被示出为包括底盘底部426。底盘420还包括各自在底盘底部426上方突起的悬架组件安装位置422和翼子板428。换句话说，悬架组件安装位置422和翼子板428两者均可以比底盘底部426距地面更远。翼子板428被示出为包括翼子板顶部424，翼子板顶部424比悬架组件安装位置422距地面更远。图19示出了底盘420的特写视图。

转向图20，底盘420的至少一部分被示出为在打印过程期间制成。第一层结构210被打印出并被示出为包括底盘底部426。支承结构240a被示出为插入第一层结构210中。换句话说，底盘底部被示出为包括两个第一层结构210；支承结构240a可以插入两个第一层结构210之间。支承结构240的表面可以与底盘底部426的表面共面。

支承结构240a可以在打印过程期间插入第一层结构210中，并且可以花费短时间而不会显著影响生产速度。例如，打印可以暂停30秒至60秒的时间间隔，并且支承结构240a可以在该时间间隔期间插入。

转向图21，第二层结构220被示出为形成在第一层结构210和支承结构240a上。第二层结构220的一部分可以包括悬架组件安装位置422(在图19中示出并且在图21中不可见)。

图21将第二层结构220示出为限定翼子板顶部开口423。直接打印翼子板顶部424(在图19中示出)可能需要打印材料可能不具备的显著的桥接能力。在一个实施方式中，第二层结构220的高度可以至少部分地由翼子板428的可以利用打印材料的桥接能力打印的部分的尺寸来确定。当打印材料具有很好的桥接能力时，第二层结构220可以包括翼子板428的大部分，并且翼子板顶部开口423可以是小的。

转向图22，第三层结构230被示出为形成在第二层结构220和支承结构240b上。为了易于观察，第一层结构210、第二层结构220和第三层结构230以线框示出。图22将支承结构240b示出为包括矩形盒状件或矩形六面体并且堆叠在支承结构240a上。第三层结构230包括打印在支承结构240b上的翼子板顶部424。

支承结构240b在打印过程期间可以定位在翼子板顶部开口423(在图21中示出)中，并且可以花费短时间而不会显著影响生产速度。例如，打印可以暂停30秒至60秒的时间间隔，并且支承结构240b可以在该时间间隔期间插入。

转向图23，支承结构240a、240b(在图22中示出)被示出为已经从第二层结构220和第三层结构230移除。因此可以形成底盘420。

所公开的实施方式还公开了经由增材制造制成的结构200(在图5中示出)。结构200可以包括具有侧壁214(在图5中示出)的第一层结构210(在图5中示出)。结构200可以包括沿z方向堆叠在第一层结构210上的第二层结构220(在图5中示出)。换句话说，第一结构210和第二结构220可以共用同一堆叠方向。第二层结构220可以包括延伸超过侧壁214并且沿堆叠方向未被支承的悬伸结构224(在图5中示出)。所公开的实施方式进一步公开了如图7至图11、图16和图18至图23中示出的结构200。

转向图24，示出了用于增材制造的控制系统500。控制系统500可以配置成用于控制打印头120(在图1中示出)。控制系统500可以包括处理器510。处理器510可以包括一个或更多个通用微处理器(例如，单核或多核处理器)、专用集成电路、专用指令设定处理器、图形处理单元、物理处理单元、数字信号处理单元、协处理器、网络处理单元、加密处理单元等。

处理器510可以执行用于实现控制系统500和/或结构200(在图5中示出)的计算机化模型的指令。在非限制性示例中，指令包括一个或更多个增材制造软件程序。这些程序可以利用多种打印选项、设定和技术而操作以控制系统100，从而实现大部件的增材打印。

程序可以包括计算机辅助设计(cad)程序以生成结构200的3d计算机模型。附加地和/或替代性地，3d计算机模型可以从另一计算机系统(未示出)导入。3d计算机模型可以是行业标准中的实体、表面或网格文件格式。

程序可以加载3d计算机模型、创建打印模型并生成用于控制系统100的机器代码以打印结构200。示例性程序可以包括能够从位于印第安纳州戴尔的瑟姆伍德公司(thermwoodcorporation)获得的lsamprint^3d。附加地和/或替代性地，示例性程序可以包括能够从位于俄亥俄州哈里森市的辛辛那提股份有限公司(cincinnatiincorporated)获得的unfoldermodule软件、bendsimulation软件、laserprogramming和/或nesting软件。

如图24中所示，控制系统500可以根据需要包括一个或更多个附加硬件部件。示例性附加硬件部件包括但不限于存储器520(在本文中替代性地被称为非暂时性计算机可读介质)。示例性存储器520可以包括例如随机存取存储器(ram)、静态ram、动态ram、只读存储器(rom)、可编程rom、可擦除可编程rom、电可擦除可编程rom、闪存、安全数字(sd)卡等。用于实现控制系统500和/或结构200的计算机化模型的指令可以存储在存储器520上以供处理器510执行。

附加地和/或替代性地，控制系统500可以包括通信模块530。通信模块530可以包括使用任何有线和/或无线通信方法操作以在控制系统500与另一计算机系统(未示出)之间交换数据和/或指令的任何常规的硬件和软件。例如，控制系统500可以经由通信模块530接收与结构200对应的计算机设计数据。示例性通信方法包括例如无线电、无线保真(wi-fi)、蜂窝、卫星、广播或其组合。

附加地和/或替代性地，控制系统500可以包括显示装置540。显示装置540可以包括操作以呈现用于操作控制系统500的编程指令和/或呈现与打印头120相关的数据的任何装置。附加地和/或替代性地，控制系统500可以根据需要包括一个或更多个输入/输出装置550(例如，按钮、键盘、小键盘、轨迹球)。

处理器510、存储器520、通信模块530、显示装置540和/或输入/输出装置550可以配置成例如使用硬件连接器和总线和/或以无线方式进行通信。

所公开的实施方式易于进行各种改型和替代性形式，并且其具体示例已经通过附图中的示例示出并且在本文中详细描述。然而，应当理解的是，所公开的实施方式不限于所公开的特定形式或方法，而是相反地，所公开的实施方式将涵盖所有改型、等同方案和替代性方案。