增材制造设备及其操作方法与流程

本说明书大体涉及增材制造设备，并且更具体地，涉及增材制造设备操作及其使用方法。

背景技术：

1、增材制造设备可用于以逐层方式从构建材料(例如有机或无机粉末)“构建”物体。增材制造设备的早期迭代用于三维物体的原型制作。然而，随着增材制造技术的改进，人们对利用增材制造设备进行物体的大规模商业化生产越来越感兴趣。将增材制造设备扩展到商业生产的一个问题是提高增材制造设备的吞吐量以满足商业需求，同时维持和提高机器可靠性。

2、因此，存在对改进制造吞吐量和可靠性的替代增材制造设备及其部件的需要。

技术实现思路

1、第一方面a1包括一种增材制造设备，该增材制造设备包括：处理室，处理室具有长度，长度至少由沿处理室的长度顺序定位在离散部分的清洁区、构建区和供应区限定；支撑件，支撑件在第一竖直平面中沿处理室的长度延伸；打印组件，打印组件包括用于在构建区内分配粘合剂的多个喷嘴，打印组件经由第一致动器可移动地联接到支撑件，第一致动器被构造为沿支撑件的长度在正向和反向方向上移动，并且打印组件定位在平行于第一竖直平面的第二竖直平面中；视觉系统，视觉系统被构造为对构建区中的分配的粘合剂图案进行成像；以及电子控制单元，电子控制单元通信地联接到打印组件、第一致动器和视觉系统。电子控制单元被构造为：使打印组件在正向或反向方向上穿越构建区，同时根据编程沉积图案分配粘合剂，从视觉系统接收由编程沉积图案产生的分配的粘合剂图案的图像数据，分析图像数据以确定分配的粘合剂图案中是否存在异常，并且响应于确定分配的粘合剂图案中存在异常，针对打印组件在构建区上的后续穿越调整编程沉积图案以解决异常。

2、第二方面a2包括根据第一方面a1的增材制造设备，其中，当打印组件在正向或反向方向上穿越构建区时，视觉系统捕获分配的粘合剂图案的图像数据。

3、第三方面a3包括根据前述方面a1-a2中任一方面的增材制造设备，其中，异常是在构建区中制造的构建的构建层的区域，其中基于图像数据和编程沉积图案的比较，在所述区域中存在少于预限定量的粘合剂。

4、第四方面a4包括根据前述方面a1-a3中任一方面的增材制造设备，其中，异常是在构建区中制造的构建的构建层的区域，其中基于图像数据和编程沉积图案的比较，在所述区域中存在多于预限定量的粘合剂，或者在所述区域中在不应沉积粘合剂的一个或多个位置处检测到粘合剂。

5、第五方面a5包括根据前述方面a1-a4中任一方面的增材制造设备，根据权利要求1所述的设备，其中，编程沉积图案将多个喷嘴中的所选喷嘴映射到构建区中制造的构建的构建层的所选像素。

6、第六方面a6包括根据第五方面a5的增材制造设备，其中，针对打印组件在构建区上的后续穿越调整编程沉积图案包括更新多个喷嘴中的所选喷嘴被限定进行分配的粘合剂的量。

7、第七方面a7包括根据第五方面a5的增材制造设备，其中，针对打印组件在构建区上的后续穿越调整编程沉积图案包括更新多个喷嘴中的所选喷嘴到后续构建层的所选像素的映射，使得被映射为在打印组件的第一次穿越期间将粘合剂分配到第一组所选像素的第一喷嘴被映射为在打印组件在构建区上的第二次穿越期间将粘合剂分配到第二组所选像素。

8、第八方面a8包括根据前述方面a1-a7中任一方面的增材制造设备，其中，针对打印组件在构建区上的后续穿越调整编程沉积图案包括实施子像素偏移，以对准多个射流喷嘴和限定在编程沉积图案中的像素。

9、第九方面a9包括根据前述方面a1-a8中任一方面的增材制造设备，进一步包括定位在清洁区中的清洁站，清洁站被构造为清洁打印组件的多个喷嘴，其中，电子控制单元进一步被构造为响应于确定分配的粘合剂图案中存在异常，使打印组件与清洁站的一个或多个清洁元件对接。

10、第十方面a10包括根据前述方面a1-a9中任一方面的增材制造设备，其中，电子控制单元进一步被构造为响应于确定分配的粘合剂图案中存在异常，使打印组件在清洁区内进行吹扫(purge)操作。

11、第十一方面a11包括根据前述方面a1-a10中任一方面的增材制造设备，其中，视觉系统包括电磁辐射源、相机、红外相机或x射线成像装置中的至少一个。

12、第十二方面a12包括一种增材制造设备，该增材制造设备包括：处理室，处理室具有长度，长度至少由沿处理室的长度顺序定位在离散部分的清洁区、构建区和供应区限定；支撑件，支撑件在第一竖直平面中沿处理室的长度延伸；重涂组件，重涂组件包括用于在构建区内分布构建材料的刮刀或辊中的至少一个，重涂组件经由第二致动器可移动地联接到支撑件，第二致动器被构造为沿支撑件的长度在正向和反向方向上移动，并且重涂组件定位在平行于第一竖直平面的第二竖直平面中；视觉系统，视觉系统被构造为对构建区中的分布的构建材料层进行成像；以及电子控制单元，电子控制单元通信地联接到重涂组件、第二致动器和视觉系统。电子控制单元被构造为：使重涂组件穿越构建区，使得重涂组件根据预限定构建材料配料参数来分布供应区中供应的构建材料，以在构建区中形成新的构建材料层，从视觉系统接收构建区中的分布的构建材料的图像数据，分析图像数据以确定分布的构建材料中是否存在异常，并且响应于确定分布的新的构建材料层中存在异常，对通过重涂组件后续分布构建材料实施校正动作。

13、第十三方面a13包括根据第十二方面a12的增材制造设备，其中，校正动作包括调整预限定构建材料配料参数。

14、第十四方面a14包括根据第十三方面a13的增材制造设备，其中，预限定构建材料配料参数包括构建材料厚度、穿越构建区的重涂组件速度、重涂组件的辊的旋转速度或重涂组件的辊的旋转方向中的至少一个。

15、第十五方面a15包括根据前述方面a12-a14中任一方面的增材制造设备，其中，校正动作包括在打印组件将粘合剂分配到新的构建材料层上之前，使重涂组件在新的层上重新分布构建材料。

16、第十六方面a16包括根据前述方面a12-a15中任一方面的增材制造设备，其中，校正动作包括停止构建。

17、第十七方面a17包括根据前述方面a12-a16中任一方面的增材制造设备，进一步包括定位在清洁区或供应区中的清洁站，清洁站被构造为清洁重涂组件的刮刀或辊中的至少一个，其中，电子控制单元进一步被构造为响应于确定分布的新的构建材料层中存在异常，使重涂组件与清洁站的一个或多个清洁元件对接。

18、第十八方面a18包括根据前述方面a12-a17中任一方面的增材制造设备，其中，电子控制单元进一步被构造为：接收驱动重涂组件的辊的马达的电流消耗值，确定辊是根据预限定构建材料配料参数操作的，并且响应于确定辊不是根据预限定构建材料配料参数操作的，确定重涂组件的辊存在异常。

19、第十九方面a19包括根据前述方面a12-a18中任一方面的增材制造设备，其中，视觉系统包括相机、红外相机或x射线成像装置中的至少一个。

20、第二十方面a20包括一种增材制造设备，该增材制造设备包括：处理室，处理室具有长度，长度至少由沿处理室的长度顺序定位在离散部分的清洁区、构建区和供应区限定；支撑件，支撑件在第一竖直平面中沿处理室的长度延伸；打印组件，打印组件经由第一致动器可移动地联接到支撑件，第一致动器被构造为沿支撑件的长度在正向和反向方向上移动，并且打印组件定位在平行于第一竖直平面的第二竖直平面中；重涂组件，重涂组件经由第二致动器可移动地联接到支撑件，第二致动器被构造为沿支撑件的长度在正向和反向方向上移动，并且重涂组件定位在平行于第一竖直平面的所述第二竖直平面中；一个或多个ir灯，一个或多个ir灯被构造为向构建区中的构建材料和粘合剂施加能量以激发固化反应，一个或多个ir灯联接到打印组件或重涂组件中的至少一个；一个或多个温度传感器，一个或多个温度传感器被构造为监测处理室中的气体温度或构建材料表面温度中的至少一个；以及电子控制单元，电子控制单元通信地联接到打印组件、第一致动器、重涂组件、第二致动器、一个或多个ir灯和一个或多个温度传感器。电子控制单元被构造为：当打印组件或重涂组件穿越构建区时，使一个或多个ir灯发射能量，从一个或多个温度传感器接收温度值，确定温度值是否在预限定范围内，响应于确定温度值不在预限定范围内，调整一个或多个ir灯的强度或一个或多个ir灯周围的气体流率。

21、第二十一方面a21包括根据方面a20的增材制造设备，其中，当确定温度值低于预限定范围时，增加一个或多个ir灯的强度。

22、第二十二方面a22包括根据前述方面a20-a21中任一方面的增材制造设备，其中，当确定温度值高于预限定范围时，降低一个或多个ir灯的强度。

23、第二十三方面a23包括根据前述方面a20-a22中任一方面的增材制造设备，其中，一个或多个ir灯中的第一ir灯联接到打印组件，并且一个或多个ir灯中的第二ir灯联接到重涂组件。

24、第二十四方面a24包括根据前述方面a20-a23中任一方面的增材制造设备，其中，电子控制单元控制一个或多个ir灯周围的气体流率。

25、第二十五方面a25包括根据前述方面a20-a24中任一方面的增材制造设备，其中，一个或多个温度传感器是气体温度传感器，并且电子控制单元进一步被构造为响应于确定构建材料的表面温度值不在预限定范围内，调整一个或多个ir灯周围的气体的气体流率。

26、第二十六方面a26包括根据前述方面a20-a25中任一方面的增材制造设备，其中，当确定表面温度值低于预限定范围时，增加一个或多个ir灯周围的气体流率。

27、第二十七方面a27包括根据前述方面a20-a26中任一方面的增材制造设备，其中，当确定表面温度值高于预限定范围时，降低一个或多个ir灯周围的气体流率。

28、第二十八方面a28包括根据前述方面a20-a27中任一方面的增材制造设备，进一步包括流体联接到处理室的环境控制系统，其中环境控制系统响应于确定处理室温度值不在预限定处理室范围内而将加热的气体输送到处理室。

29、第二十九方面a29包括根据前述方面a20-a28中任一方面的增材制造设备，进一步包括热联接到构建区中的构建平台的构建板加热器，其中当构建材料表面的表面温度的温度值被确定为低于预限定范围时，电子控制单元使构建板加热器增加输送到构建区中的构建板和构建材料的能量的量。

30、第三十方面a30包括一种增材制造设备，该增材制造设备包括：处理室，处理室具有长度，长度至少由沿处理室的长度顺序定位在离散部分的清洁区、构建区和供应区限定；环境控制系统，环境控制系统联接到处理室，环境控制系统包括一个或多个子系统以控制处理室内的环境条件；一个或多个传感器，一个或多个传感器被构造为监测处理室内的处理室温度、蒸气含量或处理气体浓度中的至少一个；以及电子控制单元，电子控制单元通信地联接到环境控制系统和一个或多个传感器。电子控制单元被构造为：从一个或多个传感器接收传感器数据，确定来自一个或多个传感器的传感器数据是否对应于构建期间处理室的一组预限定环境条件，响应于确定传感器数据不在一组预限定环境条件内，自动调整环境控制系统的一个或多个环境控制的设置。

31、第三十一方面a31包括根据方面a30的增材制造设备，其中，电子控制单元进一步被构造为：当传感器数据指示处理室温度低于一组预限定环境条件时，使环境控制系统激活通过环境控制系统的热交换器进入处理室的流，并且当传感器数据指示处理室温度高于一组预限定环境条件时，使环境控制系统停用通过环境控制系统的热交换器进入处理室的流。

32、第三十二方面a32包括根据前述方面a30-a31中任一方面的增材制造设备，其中，电子控制单元进一步被构造为：当传感器数据指示蒸气含量高于一组预限定环境条件时，使环境控制系统激活通过环境控制系统的热交换器、除湿器或冷凝器的流，并且当传感器数据指示蒸气含量低于一组预限定环境条件时，使环境控制系统停用通过环境控制系统的热交换器、除湿器或冷凝器的流。

33、第三十三方面a33包括根据前述方面a30-a32中任一方面的增材制造设备，其中，电子控制单元进一步被构造为：当传感器数据指示处理气体浓度低于一组预限定环境条件时，使环境控制系统激活来自环境控制系统的处理气体供应部的流，并且当传感器数据指示处理气体浓度高于一组预限定环境条件时，使环境控制系统停用来自环境控制系统的处理气体供应部的流。

34、第三十四方面a34包括根据前述方面a30-a33中任一方面的增材制造设备，进一步包括微粒传感器，微粒传感器被构造为感测处理室内的气载构建材料的浓度，并且电子控制单元进一步被构造为：当传感器数据指示气载构建材料的浓度高于一组预限定环境条件时，使环境控制系统激活环境控制系统的空气过滤系统，并且当传感器数据指示气载构建材料的浓度低于一组预限定环境条件时，使环境控制系统停用来自环境控制系统的空气过滤系统的流。

35、第三十五方面a35包括一种增材制造设备，该增材制造设备包括：处理室，处理室具有长度，长度至少由沿处理室的长度顺序定位在离散部分的清洁区、构建区和供应区限定；支撑件，支撑件在第一竖直平面中沿处理室的长度延伸；打印组件，打印组件包括用于在构建区内分配粘合剂的多个喷嘴，打印组件经由第一致动器可移动地联接到支撑件，第一致动器被构造为沿支撑件的长度在正向和反向方向上移动，并且打印组件定位在平行于第一竖直平面的第二竖直平面中；重涂组件，重涂组件包括用于在构建区内分布构建材料的刮刀或辊中的至少一个，重涂组件经由第二致动器可移动地联接到支撑件，第二致动器被构造为沿支撑件的长度在正向和反向方向上移动，并且重涂组件定位在平行于第一竖直平面的第二竖直平面中；视觉系统，视觉系统被构造为对构建区进行成像；以及电子控制单元，电子控制单元通信地联接到打印组件、重涂组件、第一致动器和第二致动器、以及视觉系统。电子控制单元被构造为：在第一间隔期间，使打印组件在正向方向上穿越构建区，同时根据编程沉积图案分配粘合剂，在第一间隔之后的第二间隔期间，从视觉系统接收分配的粘合剂图案的图像数据，在第二间隔期间，分析图像数据以确定分配的粘合剂图案中是否存在异常，以及在第二间隔期间，使打印组件在反向方向上穿越构建区，同时根据编程沉积图案分配粘合剂，在第二间隔和第三间隔期间，使重涂组件在反向方向上穿越构建区，根据预限定构建材料配料参数分布供应区中供应的构建材料，以在构建区中形成新的构建材料层，重涂组件跟随打印组件跨过构建区，并且在第三间隔期间，使打印组件在正向和反向方向上穿越清洁区的同时执行吹扫处理或擦拭处理中的至少一个。

36、第三十六方面a36包括根据方面a35的增材制造设备，其中，电子控制单元进一步被构造为在第四间隔期间，使重涂组件在正向方向上穿越构建区，并且使打印组件跟随重涂组件跨过构建区而在正向方向上穿越构建区，同时根据编程沉积图案在新的构建材料层上分配粘合剂。

37、第三十七方面a37包括根据前述方面a35-a36中任一方面的增材制造设备，其中，电子控制单元进一步被构造为：响应于确定分配的粘合剂图案中存在异常，针对打印组件在构建区上的后续穿越调整射流喷嘴映射以解决异常。

38、第三十八方面a38包括根据前述方面a35-a37中任一方面的增材制造设备，其中，电子控制单元进一步被构造为：响应于确定分布的新的构建材料层中存在异常，对通过重涂组件后续分布构建材料实施校正动作。

39、第三十九方面a39包括根据前述方面a35-a38中任一方面的增材制造设备，其中，电子控制单元进一步被构造为：在第一间隔和第二间隔之间，使打印组件执行多个喷嘴的子像素索引。

40、第四十方面a40包括根据前述方面a35-a39中任一方面的增材制造设备，其中，在第二间隔和第三间隔期间，在重涂组件跟随打印组件跨过构建区开始在反向方向上穿越构建区之前实施延迟。

41、第四十一方面a41包括根据前述方面a35-a40中任一方面的增材制造设备，其中，打印组件以第一速度在正向和反向方向上穿越构建区。

42、第四十二方面a42包括根据前述方面a35-a41中任一方面的增材制造设备，其中，打印组件以第二速度在正向和反向方向上穿越清洁区，第二速度比第一速度慢。

43、第四十三方面a43包括根据前述方面a35-a42中任一方面的增材制造设备，进一步包括一个或多个ir灯，一个或多个ir灯被构造为向构建区中的构建材料和粘合剂施加能量以刺激固化反应，一个或多个ir灯联接到打印组件或重涂组件中的至少一个。

44、第四十四方面a44包括根据方面a43的增材制造设备，其中，两个ir灯联接到重涂组件，第一ir灯联接到重涂组件的面向正向的表面，并且第二ir灯联接到重涂组件的面向反向的表面。

45、本文所述的制造设备及其部件的附加特征和优点将在下面的详细描述中阐述，并且对于本领域的技术人员来说，根据该描述，部分内容将是显而易见的，或者通过实践本文描述的实施例(包括以下的详细描述、权利要求以及附图)，部分内容将被认识到。

46、应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都描述了各种实施例，并且旨在提供用于理解要求保护的主题的性质和特性的概述或框架。附图被包括在内以提供对各种实施例的进一步理解，并且结合到本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了本文描述的各种实施例，并且与描述一起用于解释要求保护的主题的原理和操作。