三维打印机部件的自动移除的制作方法
【专利说明】三维打印机部件的自动移除
[0001]优先权信息
[0002]本申请要求于2014年I月16日提交的实用申请第14/157，027号的优先权和于2013年2月I日提交的临时申请第61/759，686号的优先权，所述申请的全部内容通过引用并入本文中。
【背景技术】
[0003]本发明涉及3D打印机，并且更特别地涉及3D打印机中自动的部件移除。
[0004]增材制造形式的3D打印在其现有状态下是繁重的制造过程。图1中示出的通用的现有技术打印机10包括打印表面12和承载打印设备16的可移动滑架14。图1中示出的现有技术的系统通常包括联机计算机18。
[0005]如图2中所示，现有技术的打印机通常需要如图所示的六个或更多个用户步骤。首先，用户在CAD软件上设计3D模型。然后，用户将待制造部件的3D模型上传到分层程序。在用户手动校准150到250个设置之后，分层程序生成用于3D打印机10的机器代码。流程的第四个步骤是将计算机或SD卡上的程序形式的机器代码上传到打印主机。机器代码从那里流传输到打印机10上的微处理器，以控制致动。打印机完成打印之后，部件被手动移除。在检查部件的质量之后，用户决定是否需要重新打印该部件。
[0006]完全自动的3D打印机系统需要自动的部件移除，以便消除本地操作者移除部件以开始下一个作业的需要。目前的自动的部件移除系统以三种形式存在:传送带、挤出机头附接件和加热/冷却打印床。通常，这些系统的缺点在于对打印过程和/移除过程是有害的。传送带系统已经不是成功的，这通常是因为平台是柔性的，导致了翘曲的部件。具有刚性轨道的传送带可能提供相当昂贵的解决方案。还已知将移除板或移除块附接到挤出机头。这种布置通常在传动系上产生过度的压力并且可能在打印喷嘴中产生不对齐从而导致调平(leveling)问题。最后，已知利用加热/冷却来将部件从打印表面释放。在这种系统中，在打印期间打印表面是热的。一旦部件的打印完成，使得板被动地冷却。收缩导致部件“爆裂”。
【发明内容】
[0007]在一方面，根据本发明的三维打印系统包括在其上制造部件的打印表面。打印设备被支持用于相对于打印表面受控地移动，以在打印表面上打印部件。刀片被支持用于横跨打印表面运动，以将部件从打印表面释放。在本发明该方面的一个优选实施例中，使用由电磁控制的气动活塞来使刀片移动。刀片可以由在打印表面一侧上的支承件悬臂支承。替代地，刀片可以被支承在打印表面的两侧。对于被悬臂支承的刀片来说，支承件形成顺应式接头是优选的。刀片具有接合所述部件的硬化钢部分也是优选的。
[0008]在优选的实施例中，可以提供丝杠来使刀片移动。替代地，能够使用驱动皮带的驱动滑轮来使刀片移动。可以利用齿轮与齿条布置来使刀片移动。在一个实施例中，使刀片振动以便于部件移除。
[0009]在另一个方面，本文中公开的三维打印系统包括打印表面，部件在其上被打印，所述打印表面包括成阵列的孔。打印设备被支持用于相对于打印表面受控地移动以在打印表面上打印所述部件。成阵列地布置销以使其与成阵列的孔匹配，并且提供用于推动销穿过孔以使部件从表面升起的装置。在一个实施例中，用于推动销穿过孔的装置包括使表面降低到销上。替代地，可以提供用于通过使所述销升起来推动销穿过孔的装置。
[0010]在又一个方面，本发明是包括打印表面的三维打印系统，所述打印表面包括在部件位置之下的至少一个孔。压缩空气被引导穿过孔以使部件从所述表面升起。
[0011]在本发明的再一个方面，系统包括用于使打印表面振动的装置。可以使用电磁体来使打印表面振动。
[0012]本文中公开的实施例中的许多还包括用于移除被释放部件的辅助装置。所述辅助件包括压缩空气喷射器、用于限制被释放部件的固定阻挡件和附接到刀片的枢轴转动阻挡件。
【附图说明】
[0013]图1是现有技术的三维打印设备的透视图。
[0014]图2是示出了与现有技术的三维打印设备相关的用户步骤的框图。
[0015]图3是根据本发明的一个实施例的打印机的透视分解图。
[0016]图4是示出与本文中公开的三维打印机结合的用户步骤的框图。
[0017]图5是用于移除被打印部件的铲子/刀片实施例的透视图。
[0018]图6是利用销将部件推离打印表面的本发明的一个实施例的横截面视图。
[0019]图7是利用从打印表面之下输送的空气压力来释放被打印部件的本发明的一个实施例的示意图。
[0020]图8构成在本发明的一个实施例中的被悬臂支承的刀片的视图。
[0021]图9是用于容纳在本发明中作为刀片使用的硬化钢片的铝支承件的透视图。
[0022]图10是利用螺杆或者丝杠使用于部件移除的刀片移动的本发明的一个实施例的透视图。
[0023]图11是示出了被支承在打印表面两侧上的刀片的示意图。
[0024]图12是用于为了部件移除而使打印表面振动的电磁体的示意图。
[0025]图13是用于使刀片振动以便于部件移除的结构的示意图。
[0026]图14是利用压缩空气来移除被释放的部件的示意图。
[0027]图15是用于容纳被释放的部件的阻挡刷的示意图。
[0028]图16构成用于移除部件的安装有刀片的弹簧枢轴的视图。
[0029]图17是用于移除部件的柔性阻挡件的另一个实施例。
[0030]图18示出了具有固定刷的枢轴转动阻挡件。
[0031]图19是供与本文中公开的发明结合使用的枢轴阻挡件的透视图。
[0032]图20是具有凹槽的打印板的底侧的横截面视图，所述凹槽用于运动耦接到支承结构。
【具体实施方式】
[0033]现在参照图3，本发明的一个实施例包括部件移除刀片20，其能够移动以释放被打印部件22。提供相机24用于在部件被打印期间和之后评估部件。本发明还包括连接到W1-Fi网络的机载的打印机主机26。与被存储于如现有技术的系统中联机到打印机的计算机中不同，用于修补和对3D模型分层的软件被存储在云中。提供自动队列来命令打印机将打印的下一个部件。
[0034]现在参照图4，与以上关于现有技术的3D打印机所讨论的的六个步骤不同，本文中公开的系统仅需要三个用户步骤。在本系统中，在内容被创建之后，3D模型被上传到系统。在管理员许可(可选的)之后，利用云中的自动选择的分层设置(基于速度-质量和速度-强度的两个用户输入)，部件被自动修复和分层(从3D模型生成机器代码)，然后自动被加载到具体打印机的自动队列上。当打印机已经到达队列上的那个部件时，g代码(机器代码)被自动加载到打印机的本地主机程序中(通常在本地的微型计算机上)，然后被流传输到打印机的微处理器。在打印过程进行时，相机24利用自动的计算机视觉来监视每个2D层，以确保部件正在被正确地打印。如果部件在任一层被打印失败，那么部件将会自动被移除并且被重新打印(如果人工智能软件认为有必要，那么在重新打印之前利用不同的设置进行重新分层)。已完成的部件(再一次由计算机视觉子系统检查质量)被移除并且准备好用于提取。打印机然后继续移动到队列上的下一个部件。总计严格地存在三个