产生三维物体的制作方法
【专利摘要】提供了一种用于产生三维物体的设备。所述设备可以包括具有限定了用于接收不同大小的构造模块或用于接收多个构造模块的构造接收器的表面的外壳。构造模块可以各自包括用于从构造材料分配器接收构造材料层的构造腔室。所述设备可以包括用于将聚结剂选择性地递送至将要从构造材料分配器接收的构造材料层的部分上以使得当能量被施加至层时层的部分聚结并固化以形成三维物体的切片的试剂分配器。
【专利说明】
产生三维物体
【背景技术】
[0001]已经提出了在逐层的基础上产生三维物体的增材制造系统作为少量生产三维物体的潜在方便的方式。
[0002]由这种系统所生产的物体的质量可以取决于所使用的增材制造技术的类型而宽广地变化。通常，可以使用较低成本的系统可生产低质量和低强度的物体，而可以使用较高成本系统可生产高质量和高强度的物体。
【附图说明】
[0003]参照以下附图描述一些示例:
[0004]图1a是根据一些示例的用于产生三维物体的设备的简化示意图。
[0005]图1b是根据一些示例的用于产生三维物体的设备的简化示意图。
[0006]图2a是根据一些示例的增材制造系统的简化透视图；
[0007]图2b是根据一些示例的用于增材制造系统的可移除构造模块的简化透视图；
[0008]图2c是根据一些示例的用于增材制造系统的可移除构造模块的简化透视图；
[0009]图2d是根据一些示例的构造模块的构造组件的简化透视图；
[0010]图2e是根据一些示例的构造模块的构造组件的简化侧视图；
[0011]图2f是根据一些示例的已经接收了可移除构造模块的增材制造系统的简化透视图；
[0012]图2g是根据一些示例的已经接收了可移除构造模块的增材制造系统的简化透视图；
[0013]图2h是根据一些示例的用于增材制造系统的可移除构造模块的简化透视图；
[0014]图3是根据一些示例的构造模块的构造组件的简化侧视图；
[0015]图4是根据一些示例的示出了三维物体的方法的流程图；以及
[0016]图5a—图5d示出了根据一些示例的构造材料层的一系列剖面侧视图。
【具体实施方式】
[0017]以下术语应该理解为当由说明书或权利要求陈述时意味着下述内容。单数形式“一”、“一个”和“该”意味着“一个或多个”。术语“包含”和“具有”意在具有与术语“包括”具有相同的包括性含义。
[0018]使用增材制造系统，可以通过构造材料的一个或多个连续层的部分的固化而产生三维物体。构造材料可以是基于粉末的，并且所产生物体的属性取决于所使用的构造材料类型和固化机制类型。在一些示例中，可以使用液体粘合剂以化学地固化构造材料而实现固化。在其他示例中，可以通过临时性地将能量施加至构造材料而实现固化。这可以例如包括使用聚结剂，其是当将合适量的能量施加至构造材料和聚结剂的组合时可以使得构造材料聚结并固化的材料。在其他示例中，可以使用其他固化方法。
[0019]然而，一些增材制造系统可以例如具有并未提供足够的灵活性和速度的设计。例如，当构造材料需要重新填充或者系统需要清洁时打印连续性可能难以维持。此外，在打印作业之间可能存在时间延迟。此外，在一些示例中这些系统可以具有需要诸如处理构造材料和清洁的高度用户交互的设计。
[0020]因此，本公开提供了一种可以可移除地接收构造模块的增材制造系统。模块化设计可以例如通过允许不同类型构造模块(诸如不同大小和/或多个构造模块)同时被插入构造而提供多用性。模块化设计还可以通过在系统的连续使用中允许更快使用和更少中断、例如允许连续打印作业在它们之间以较少或没有时间延迟完成来提供高产率。构造模块可以提供有外壳，在外壳中可以提供构造腔室、构造材料腔室和/或用于腔室的移动的电动机。当构造模块被移除时该设计可以允许构造模块的更快清洁。构造模块也可以容易地可插入至增材制造系统以及从增材制造系统可移除。
[0021]图1a是根据一些示例的用于产生三维物体的设备10的简化示意图。设备10可以包括具有表面14的外壳12，表面14限定了用于接收不同大小的构造模块或者用于接收多个构造模块的构造接收器16。“不同大小”意味着构造接收器16能够一次接收至少一个构造模块，不论一个构造模块是否具有第一大小或第二大小。“用于接收多个构造模块”意味着构造接收器16能够一次接收两个或更多个构造模块。因此，构造接收器16不限于接收一个固定大小的构造模块。构造模块可以各自包括构造腔室以从构造材料分配器接收构造材料层。设备10可以包括试剂分配器18以选择性地将聚结剂递送至将要从构造材料分配器接收的构造材料层的部分上，以使得当将能量施加至层时层的部分聚结并固化而形成三维物体的切片。
[0022]图1b是根据一些示例的用于产生三维物体的设备100的简化示意图。设备100可以包括具有表面104的外壳102，表面104限定了用于接收多个大小的构造模块或多个构造模块的构造空间(build volume)106。构造模块可以各自包括构造腔室以从构造材料分配器接收构造材料层。设备100可以包括试剂分配器接收器108以可移除地接收试剂分配器，试剂分配器用于选择性地将聚结剂递送至将要从构造材料分配器接收的构造材料层的部分上，以使得当将能量施加至层时层的部分聚结并固化而形成三维物体的切片。
[0023]图2a是根据一些示例的增材制造系统200的简化透视图。增材制造系统200可以包括外壳202。外壳202可以收纳各种部件，诸如试剂分配器和其他部件，如将更详细所述。
[0024]外壳202可以包括侧边外壳部分204，中心外壳部分206，以及背面外壳部分208。这些外壳元件的表面可以限定包括了接收空间的构造接收器212。图2a示出了具有立方体形状的接收空间212，但是在其他示例中接收空间212可以取决于侧边外壳部分204、中心外壳部分206以及背面外壳部分208的配置和形状而具有其他形状。如图2a中所示，中心外壳部分206和接收空间212可以沿着y轴方向延展至足够长度以使得系统200可以视作是宽格式系统。在其他示例中，中心外壳部分206和接收空间212可以具有沿着y轴方向更短或更长的长度。
[0025]增材制造系统200可以包括系统控制器256，其可以包括用于执行诸如在此处方法中所述那些指令的处理器258。处理器258可以例如是微处理器、微控制器、可编程门阵列、专用集成电路(ASIC)、计算机处理器等等。处理器258可以例如包括在芯片上的多个内核、跨越多个芯片的多个内核、跨越多个装置的多个内核、或者其组合。在一些示例中，处理器258可以包括至少一个集成电路(1C)、其他控制逻辑、其他电子电路、或者其组合。
[0026]控制器256可以支持直接用户交互。例如，系统200可以包括联接至处理器258的用户输入装置，诸如键盘、触摸垫、按钮、小键盘、拨号盘、鼠标、轨迹球、读卡器、或其他输入装置中的一个或多个。此外，系统200可以包括联接至处理器212的输出装置，诸如液晶显示器(LCD)、打印机、视频监控器、触摸屏显示器、发光二极管(LED)或其他输出装置中的一个或多个。输出装置可以响应于指令以显示文本信息或图像数据。
[0027]处理器258可以经由通信总线与计算机可读存储介质260通信。计算机可读存储介质260可以包括单个介质或多个介质。例如，计算机可读存储介质260可以包括ASIC的存储器、以及控制器256中的分立存储器中的一个或两者。计算机可读存储介质260可以是任何电子、磁性、光学、或其他物理存储装置。例如，计算机可读存储介质260可以例如是随机访问存储器(RAM)、静态存储器、只读存储器、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、硬盘驱动、光盘驱动、存储装置驱动、CD、DVD等等。计算机可读存储介质260可以是非暂时性的。计算机可读存储介质260可以存储、编码或传送当由处理器258执行时可以使得处理器258根据各个示例执行在此所公开的方法或操作中的任意一个或多个的计算机可执行指令262。
[0028]图2b—图2c是根据一些示例的用于增材制造系统200的可移除构造模块214的简化透视图。构造模块214可以包括外壳216。滚轮218可以附接至外壳216的底表面以使得构造模块214可以如手推车那样滚动。备选地，除了滚轮之外可以提供固定支脚。然而，在一些示例中可以不附接滚轮218或支脚。封盖222可以可移除地联接至外壳216以形成构造模块214的顶表面的一部分。当移除封盖222时，如图2b中所示，可以暴露可以包含在外壳216中的构造组件224。图2c示出了被附接的封盖。外壳216和封盖222可以防止构造材料逃离构造模块214。
[0029]如图2c中所示，构造组件224可以由用户使用附接至构造组件224的侧表面的把手220而从外壳216作为抽屉而可移除。额外的把手可以提供在构造组件224的表面上。在其他示例中，自动和/或电子机构可以用于当例如用户提供输入(诸如在外壳216或构造组件224上按下按钮)时自动地打开抽屉。
[0030]图2d—图2e分别是根据一些示例的构造模块214的构造组件224的简化透视图和简化侧视图。如所示，构造组件224已经完全从外壳216移除。构造组件224可以包括构造材料腔室226和构造腔室228。
[0031]支撑构件230可以提供在构造材料腔室224中。活塞232可以附接至支撑构件230的底表面。电动机234可以驱动活塞232以使得支撑构件230沿着z轴可移动。类似地，支撑构件236可以提供在构造腔室228中。活塞238可以附接至支撑构件236的底表面。电动机240可以驱动活塞238以使得支撑构件236沿着z轴可移动。在一个示例中，支撑构件230和236可以具有在从约1cm乘以1cm直至10cm乘以10cm范围中的尺寸。在其他示例中，支撑构件230和236可以具有更大或更小的尺寸。
[0032]图2e示出了存储在构造材料腔室226中的支撑构件230的顶表面上的构造材料246。图2e也示出了在构造腔室228中的支撑构件238的顶表面上的先前沉积的构造材料层248。先前沉积的构造材料248包括使用增材制造系统200已经处理并固化为三维物体的一部分的部分250。
[0033]在一些示例中，构造材料可以是基于粉末的构造材料。如在此使用的，术语基于粉末的材料意在包括基于干燥和潮湿的粉末的材料、微粒材料、以及粒状材料。在一些示例中，构造材料可以包括空气与固态聚合物微粒的混合物，例如以约40 %空气和约60 %固态聚合物微粒的比例。一种合适的材料可以是Ny 1n 12，其例如可以从Sigma-Aldrich有限公司获得。另一合适的Nylon 12材料可以是PA2200，其可以从电光系统EOS GmbH获得。合适的构造材料的其他示例可以包括例如粉末状金属材料、粉末状合成材料、粉末状陶瓷材料、粉末状玻璃材料、粉末状树脂材料、粉末状聚合物材料等等。然而，应该理解的是，在此所述的示例并不限于基于粉末的材料或者以上列出的任何材料。在其他示例中，构造材料可以是膏体或胶体。根据一个示例，合适的构造材料可以是粉末状的半晶质热塑性材料。
[0034]构造组件224可以包括构造材料分配器242，诸如例如刮刀或辊轴。构造材料分配器242可以由电动机244驱动以将构造材料的连续层从构造材料腔室226中的支撑构件230提供(例如递送和/或沉积)至构造材料腔室228中的支撑构件236。然而，在其他示例中，构造材料分配器242可以替代地是系统200的部件并且附接至外壳202或者在其中。
[0035]返回至图2a，紧固件构件252可以在中心外壳部分206的底表面处附接至外壳22。备选地或此外，紧固件构件可以附接至侧边外壳部分204和/或背面外壳208。在图2a中，紧固件构件252示出为沿着中心外壳部分206的长度纵向地延伸，但是在其他示例中紧固件构件252可以具有其他配置。在一些示例中，多个分立紧固件构件252可以沿着中心外壳部分206的底表面的长度而提供在不同点处。
[0036]返回至图2b，紧固件构件254可以附接至外壳216的底表面。备选地或此外，紧固件构件可以附接至外壳216的任何其他表面，包括四个侧表面中的任何一个。在图2b中，紧固件构件254示出为沿着外壳216的长度纵向地延伸，但是在其他示例中，紧固件构件254可以具有其他配置。在一些示例中，多个分立的紧固件构件254可以沿着外壳216的顶表面的长度而提供在不同点处。
[0037]紧固构件252和254可以被联接在一起以使得增材制造系统200可以可移除地联接至并且可移除地接收接收空间212中的构造模块214。如所示，构造模块214可以横向地或者通常横向地、例如水平地或者通常水平地接收至接收空间212中。紧固件252和254可以是磁性紧固件、机械紧固件和/或其他紧固件类型。
[0038]如果紧固件252和254是磁性紧固件，则它们各自可以是磁性的，意味着它们各自可以由合适的材料制成以使其在存在磁场时经受力并且/或其自身产生磁场。因此，当紧固件252和254充分接近时，它们可以吸引以在增材制造系统200中锁定构造模块214。例如，紧固件252和254可以包括诸如铁磁体的永磁体，或者抗反铁磁体、铁氧磁体、顺磁体、抗磁体、或者电磁体。
[0039]如果紧固件252和254是机械紧固件，则紧固件252和254中的一个可以是闩锁构件而另一个是接收构件。例如，闩锁可以插入或附接至接收构件以在增材制造系统200中锁定构造模块214。
[0040]当构造模块214插入在系统200的接收空间212中时，有意地移除封盖222以使得系统中的诸如试剂分配器、能量源、加热器和传感器的部件可以能够与构造腔室228以及其中的任何构造材料相互作用，如将所述。
[0041]图2f—图2g是根据一些示例的已经接收了可移除构造模块的增材制造系统的简化透视图。通常，构造模块可以具有沿着X轴方向或y轴方向的任意长度。例如，如所示，各种大小的构造模块214a —214d可以具有沿着X轴方向的任意长度。例如，在图2g中，单个构造模块214d具有沿着y轴方向的长度，该长度允许其当被插入在系统200中时填充整个接收空间212。在图2f中，具有沿着y轴方向的较小长度的多个构造模块214a — 214c可以沿着y轴方向排列以共同地填充整个接收空间212。因此，在图2f中，构造模块214a — 214c的构造腔室和支撑构件可以串行排列。此外，在图2f中，示出了不同长度的构造模块，例如构造模块214a — 214c具有相对于彼此不同的长度。
[0042]图2h是根据一些示例的用于增材制造系统的可移除构造模块214c的简化透视图。构造模块214c在图2f中示出为从系统200移除。如所示，由于比图2b—图2e的构造模块214更长，构造模块214c可以具有沿着y轴方向比构造模块214的构造材料腔室226更长的构造材料腔室226c，并且具有沿着y轴方向比构造材料腔室228更长的构造腔室228c。尽管未示出，构造模块214d可以是沿着y轴方向横跨构造模块214d的整个长度的腔室。
[0043]此外，尽管未示出，构造模块和腔室也可以沿着X轴方向改变宽度。
[0044]在一些示例中，可以使用构造模块和/或构造组件的不同配置。图3是根据一些示例的构造模块的构造组件324的简化侧视图。除了能够可移除地接收构造组件224之外，图2b—图2c的外壳216也可以能够可移除地接收构造组件324。当构造组件324在外壳216内时，封盖222可以从外壳216可移除以暴露构造组件324及其构造腔室328。
[0045]构造组件324可以由用户使用附接至构造组件324的侧表面的把手而从外壳216作为抽屉而可移除。额外的把手可以提供在构造组件324的表面上。在其他示例中，自动和/或电子机制可以用于当例如用户提供输入(诸如在外壳216或构造组件324上按下按钮)时自动地打开抽屉。
[0046]在图3中，构造组件324已经完全从外壳216移除。构造组件324可以包括构造材料腔室326和构造腔室328。构造材料腔室326可以在构造材料腔室328下方。这可以例如允许构造材料腔室328是宽的以使得构造材料的宽层可以向其递送。
[0047]支撑构件330可以提供在构造材料腔室326中。构造材料246示出为存储在构造材料腔室326中的支撑构件330的顶表面上。支撑构件330可以成角度以允许构造材料246借由重力而下滑。支撑构件336可以提供在构造腔室328中。先前沉积的构造材料层248示出为在构造腔室328中的支撑构件330的顶表面上。先前沉积的构造材料248包括使用增材制造系统200已经处理并且固化为三维物体的一部分的部分250。活塞338可以附接至支撑构件336的底表面。电动机340可以驱动活塞338以使得支撑构件336沿着z轴可移动。在一个示例中支撑构件330和336可以具有在从约1cm乘以1cm直至10cm乘以10cm范围中的尺寸。在其他示例中，支撑构件330和336可以具有更大或更小的尺寸。
[0048]一个或多个构造材料分配器332、284和342可以用于将构造材料的连续层从构造材料腔室326中的支撑构件330提供(例如递送和/或沉积)至构造材料腔室328中的支撑构件336。例如，构造材料分配器332 (例如可旋转的球体、转轮或辊轴)可以附接在构造材料腔室326中。电动机234可以驱动构造材料分配器332以旋转而如弯曲箭头所示移动构造材料246。附接至组件324的构造材料分配器384(例如传送器)可以由电动机344驱动以随后沿z轴方向向上移动构造材料246，如由箭头所示。附接至构造组件324的构造材料分配器342(例如刮刀或辊轴)可以由电动机344驱动以沿y轴方向纵向地移动而将构造材料242滚动至构造材料腔室328中的支撑构件336中。在一些示例中，构造材料分配器342可以替代地是系统200的部件并且附接至外壳202或者在外壳202中。
[0049]在一些示例中，构造模块214可以包括具有与早先所述的控制器256和计算机可读介质260类似特征的控制器和计算机可读介质。在这些示例中，计算机可读介质可以存储规定了构造模块214特征的数据和/或指令，特征例如是其大小、其每个腔室的大小、提供在其构造材料腔室中所存储的构造材料的类型等等。这些数据和/或指令可以存储以用于当构造模块214被插入在系统200中以用于产生三维物体时由控制器256访问。在一些示例中，诸如关于构造模块214中的构造材料的类型，在构造模块上具有与早先所述控制器256的输入装置类似特征的输入装置可以从用户接收关于构造模块214中所存储的构造材料类型的输入。在一些示例中，构造模块214上的传感器可以自动地检测构造材料的类型。
[0050]增材制造系统200可以包括聚结剂分配器268以选择性地将聚结剂递送至提供在一个或多个构造腔室228中的一个或多个支撑构件236上的构造材料的连续层，如将所述。聚结剂是当将合适量的能量施加至构造材料和聚结剂的组合时可以使得构造材料聚结并固化的材料。根据一个非限定性示例，合适的聚结剂可以是包括碳黑的油墨类型配方，诸如例如商业上已知为从Hewlett-Packard公司可获得的CM997A的油墨配方。在一个示例中，该油墨可以此外包括红外光吸收剂。在一个示例中，该油墨可以此外包括近红外光吸收剂。在一个示例中，该油墨可以此外包括可见光吸收剂。包括可见光增强剂的油墨的示例是基于染料的有色油墨以及基于颜料的有色油墨，诸如商业上已知为从Hewlett-Packard公司可获得CE039A和CE042A的油墨。
[0051]控制器256可以根据包括存储在计算机可读介质260中的试剂递送控制数据266的指令而控制聚结剂选择性地递送至所提供构造材料层。
[0052]试剂分配器268可以是打印头，诸如热打印头或压电喷墨打印头。打印头可以具有喷嘴的阵列。在一个示例中，可以使用诸如那些通常用于商业上可购得的喷墨打印头的打印头。在其他示例中，除了通过打印头之外，可以通过喷雾喷嘴递送试剂。也可以使用其他递送机制。
[0053]试剂分配器268可以用于选择性地递送(例如沉积)以诸如液体的合适流体的形式的聚结剂。在一些示例中，可以选择试剂分配器268以在每英寸300至1200个点(DPI)之间(例如600DPI)的分辨率而递送试剂液滴。在其他示例中，可以选择试剂分配器268以能够以更高或更低分辨率递送试剂液滴。在一些示例中，试剂分配器268可以具有喷嘴的阵列，试剂分配器268通过该喷嘴的阵列能够选择性地喷射流体的液滴。在一些示例中，每个液滴可以是每液滴约10皮升(pi)的量级，尽管在其他示例中可以使用能够递送更大或更小液滴大小的试剂分配器268。在一些示例中，可以使用能够递送可变大小液滴的试剂分配器268。
[0054]在一些不例中，试剂分配器268可以是系统200的整体部分。在一些不例中，试剂分配器268可以是用户更可替换的而不是固定的，在该情形中其可以可移除地可接收(例如可插入至)系统200的合适的试剂分配器接收器(例如接口模块)中。
[0055]在图2a的示例中，试剂分配器268具有沿X轴方向的长度，该长度使其能够在所谓的宽页面阵列配置中沿构造模块214的支撑构件236或336的X轴方向横跨整个宽度。在一个示例中，这可以通过多个打印头的合适排列设置而实现。在其他示例中，可以使用具有喷嘴阵列的单个打印头，其具有能够使得它们横跨支撑构件236或336宽度的长度。在其他示例中，试剂分配器268可以具有无法使得它们横跨支撑构件236或336的整个宽度的较短的长度。
[0056]试剂分配器268可以安装在可移动托架(carriage)上以使其能够沿着所示y轴跨越一个或多个支撑构件236或336的序列的整个长度而双向地移动，如由箭头270所示。这使能跨越支撑构件236或336的整个宽度和长度而单程地选择性递送聚结剂。
[0057]应该注意的是，在此使用的术语“宽度”用于通常表示在平行于图2a—图2e中所示的X轴和y轴的平面中的最短尺寸，而在此使用的术语“长度”用于通常表示在该平面中的最长的尺寸。然而，应该理解的是，在其他示例中，术语“宽度”与术语“长度”可以是可互换的。例如，在其他示例中，试剂分配器268可以具有使其横跨支撑构件236或336的整个长度的长度，而可移动托架可以横跨支撑构件236或336而双向地移动。
[0058]在另一示例中，试剂分配器268并不具有使其能够横跨支撑构件236或336的整个宽度的长度，但是此外沿所示X轴横跨支撑构件236或336的宽度而双向地可移动。该配置使能使用多程跨越支撑204的整个宽度和长度而选择性地递送聚结剂。然而，诸如页宽阵列配置的其他配置可以使三维物体能够被更快地创建。
[0059]聚结剂分配器268可以包括聚结剂的供给源(supply)，或者可以可连接至聚结剂的分立供给源。
[0060]在一些示例中，可以存在额外的聚结剂分配器，诸如试剂分配器274。在一些示例中，系统200的分配器可以位于相同的托架上，或者彼此相邻或者以短距离分隔。在其他示例中，两个或多个托架各自可以包含一个或多个分配器。例如，每个分配器可以位于其自己的分立托架中。任何额外的分配器可以具有与参照聚结剂分配器268早先所述那些相似的特征。然而，在一些示例中，例如，不同的试剂分配器可以递送不同的聚结剂。
[0061 ]系统200可以此外包括附接至外壳202的能量源272。能量源272可以将能量施加至构造材料以使得构造材料的部分根据聚结剂已经被递送或已经被渗透的地方而固化。在一些示例中，能量源272是红外(IR)辐射源，近红外辐射源，或卤素辐射源。在一些示例中，能量源272可以是单个能量源，其能够将能量均匀地施加至沉积在支撑构件236或336上的构造材料。在一些示例中，能量源272可以包括能量源的阵列。
[0062]在一些示例中，配置能量源272被配置为以基本上均匀的方式将能量施加至构造材料层的整个表面。在这些示例中，能量源272可以称作是未聚焦的能量源。在这些示例中，整个层可以具有同时地施加至其的能量，这可以有助于增大可以产生三维物体的速度。
[0063]在其他示例中，配置能量源272被配置为以基本上均匀的方式将能量施加至构造材料层的整个表面的一部分。例如，配置能量源272可以被配置为将能量施加至构造材料层的一条整个表面。在这些示例中，能量源可以跨越构造材料层被移动或扫描以使得最终跨越构造材料层的整个表面而施加基本上相等量的能量。
[0064]在一些示例中，能量源272可以安装在可移动托架上。
[0065]在其他示例中，能量源272可以当其例如根据试剂递送控制数据208而跨越构造材料层移动时施加可变量的能量。例如，控制器210可以控制能量源以将能量仅施加至构造材料的已经施加了聚结剂的部分。
[0066]在其他示例中，能量源272可以是聚焦的能量源，诸如激光束。在该示例中，激光束可以被控制为跨越构造材料层的整体或一部分而扫描。在这些示例中，激光束可以被控制为根据试剂递送控制数据跨越构造材料层而扫描。例如，激光束可以被控制为将能量施加至层的递送了聚结剂的那些部分。
[0067]在一些示例中，系统200还可以包括加热器或预加热器以发出热量，以将沉积在支撑构件236上的构造材料维持在预定的温度范围内。加热器可以具有加热单元的阵列。加热单元可以各自是任意合适的加热单元，例如诸如红外灯的加热灯。配置可以被优化为向由构造材料所横跨的区域提供均匀的热分布。每个加热单元或者加热单元的组可以具有可调的电流或电压供给源以可变地控制施加至构造材料表面的局部能量密度。
[0068]图4是示出了根据一些示例的产生三维物体的方法400的流程图。该方法可以是计算机实施的。在一些示例中，所示的顺序可以改变，以使得一些步骤可以同时发生，可以添加一些步骤，并且可以省略一些步骤。在描述图3中，将参照图2a、图2e、图3以及图5a—图5d。图5a—图5d示出了根据一些示例的构造材料层的一系列截面侧视图。
[0069]在402处，控制器210可以获得试剂递送控制数据208。试剂递送控制数据208可以对于将要产生的三维物体的每个切片限定构造材料上的部分或位置，如果有的话，聚结剂将要递送至该部分或位置。可以由在系统200中或外部的合适的三维物体处理系统得到试剂递送控制数据208。在一些示例中，可以基于表示了将要产生的物体的三维模型的物体设计数据和/或从表示了物体的属性的物体设计数据而产生试剂递送控制数据208。模型可以限定物体的固体部分，并且可以由三维物体处理系统处理以产生模型的平行平面的切片。每个切片可以限定将要由增材制造系统固化的构造材料的各自层的一部分。物体属性数据可以限定物体的属性，诸如密度、表面粗糙度、强度等等。
[0070]在404处，构造模块214上的计算机可读介质可以确定和/或存储表示了诸如所所使用的构造材料类型的构造模块特征的构造模块数据，例如基于用户输入或者由传感器检测。诸如构造模块的物理尺寸的构造模块的其他特征可以预存储在计算机可读介质上，如之前所述。
[0071]在406处，可以由系统200接收一个或多个构造模块214。系统200的控制器256可以访问构造模块214的计算机可读介质以发现构造模块数据。
[0072]在408处，可以提供构造材料层276，如图5a中所示。例如，控制器210可以控制构造分配器242以在图2e和图4a中所示的先前完成的层248上提供层276。完成的层248可以包括已固化的部分250。尽管为了示意说明的目的而在图5a—图5d中示出了完成的层248，但应该理解的是，可以初始地应用步骤408至412以产生第一层248。
[0073]在一些示例中，诸如如果使用构造组件224，则层276可以如下递送。参照图2e和图4a，可以由活塞232沿z轴方向以这样的方式定位构造材料腔室226中的支撑构件230:所存储的构造材料246的一部分延伸到越过构造组件224的顶部边缘。构造腔室228中的支撑构件236可以由活塞236沿z轴方向以这样的方式定位:在构造材料的先前沉积的层248之上提供预定的间隙。构造材料分配器242可以随后沿y轴方向纵向地移动以将所存储构造材料246的延伸部分滚动至预定的间隙中以在构造腔室228中创建新的层276。递送可以基于关于构造模块的计算机可读介质中所存储的构造模块的特征的数据和/或指令。
[0074]在一些示例中，诸如如果使用构造组件324，则层276可以如下递送。参照图3和图4a，可以由活塞332沿z轴方向以这样的方式定位在构造材料腔室326中的支撑构件330:所存储的构造材料246的一部分延伸到越过构造组件324的顶部边缘。构造腔室328中的支撑构件336可以由活塞336沿z轴向方向以这样的方式定位:在先前沉积的构造材料层248之上提供预定的间隙。接着，构造材料分配器332、284和342可以用于递送层276。所存储的构造材料246可以沿着图3中的箭头移动并且滚动至预定的间隙中以在构造腔室228中创建新的层276。递送可以基于在构造模块的计算机可读介质中存储的关于构造模块的特征的数据和/或指令。
[0075]在410处，可以选择性地将聚结剂278递送至构造材料层276的表面的一个或多个部分，如图5b中所示。可以在试剂递送控制数据208可以限定为变为固体的层276的部分上的图形中执行聚结剂278的选择性递送以形成正产生的三维物体的一部分。“选择性递送”意味着聚结剂可以以各种图形而递送至构造材料的表面层的被选择的部分。图形可以由试剂递送控制数据208限定，并且基于存储在构造模块的计算机可读介质中的关于构造模块的特征的数据和/或指令。
[0076]图5c示出了已经基本上完全渗透至构造材料层276中的聚结剂278，但是在其他示例中，渗透的程度可以小于100%。
[0077]在412处，预定水平的能量可以暂时性地施加至构造材料层276。在各个示例中，所施加的能量可以是红外或近红外能量、微波能量、紫外(UV)光、卤素光、超声能量等等。能量的暂时性施加可以使得聚结剂278已经递送或者已经渗透的构造材料的部分加热至构造材料的熔点以上并且聚结。一旦冷却，已经聚结的部分变为固体并且形成正产生的三维物体的部分。如之前所述，一个这样的部分250可以已经在先前的迭代中产生。在能量施加期间吸收的热量可以正比于先前固化的部分250以使得部分250的一部分加热至其熔点以上。该效应有助于创建在已固化的构造材料的相邻层之间具有强的层间接合的部分280，如图5d中所示。
[0078]在已经如上所述处理了构造材料层之后，可以在先前已处理的构造材料层的顶部上提供构造材料的新层。以该方式，先前处理的构造材料层用作构造材料的后续层的支撑。随后可以重复方框408至412的过程以逐层地产生三维物体。
[0079]此外，在方框408至412期间的任意时刻，可以由系统200诸如在方框406处接收额外的构造模块214。因此，当方法400正通过方框408至412迭代时，方法400的并行实例可以继续，以使得系统200可以由不同构造模块214上的不同三维物体而立刻执行多个打印作业。在其他示例中，紧接着方法400的第一实例已经完成并且产生了三维物体之后，方法400的第二实例可以以方框408至412继续以使得在完成了第一个之后立即产生第二个三维物体，两者之间时间延迟很少或没有延迟。
[0080]此外，在一些示例中，即使构造模块214在三维物体产生期间需要清洁或者重新填充，也可以存在很少的时间延迟或者没有时间延迟。例如，如果构造模块214需要被清洁或重新填充，则构造模块214可以从系统200移除，而系统200继续在其他构造模块214中产生其他三维物体。此外，构造模块214的设计(例如包括图2d —图2e中的电动机234和240以及图3的电动机334、340、344和344的其完整功能构造系统)可以允许构造模块214能够快速地和容易地被清洁。例如，外壳216可以有助于避免构造材料逃入构造模块214中的不期望的位置中。此外，构造模块214可以插入在清洁装置中，其可以例如自动地清洁构造模块214的部分，与此同时电动机在运行使得构造材料可以从构造模块214的部件抖出。在一些示例中，还可以例如在运行电动机的同时执行清洁中的手工步骤。
[0081]该说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中所公开的所有特征和/或如所公开的任意方法或过程的所有步骤可以组合在任意组合中，除了这些特征和/或步骤中的至少一些互斥的组合之外。
[0082]在前述说明书中，阐述了数个细节以提供对在此所公开主题的理解。然而，可以不采用这些细节中的一些或全部而实施示例。其他示例可以包括来自如上所述细节的修改和变形。其意图的是所附权利要求覆盖这些修改和变形。
【主权项】
1.一种用于产生三维物体的设备，所述设备包括: 外壳，具有限定了用于接收不同大小的构造模块或者用于接收多个构造模块的构造接收器的表面，所述构造模块各自包括用于从构造材料分配器接收构造材料层的构造腔室；以及 试剂分配器，用于将聚结剂选择性地递送至将要从所述构造材料分配器接收的所述构造材料层的部分上，以使得当能量被施加至所述层时所述层的所述部分聚结并固化以形成所述三维物体的切片。2.根据权利要求1所述的设备，还包括用于将能量施加至将要由所述构造材料分配器接收的所述构造材料层以使得所述构造材料层的一部分聚结并随后固化的能量源。3.根据权利要求1所述的设备，还包括联接至所述外壳以在所述构造腔室中提供所述构造材料层并且在先前提供的构造材料层上提供构造材料的连续层的所述构造材料分配器。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述构造模块包括用于在所述构造腔室中提供所述构造材料层并用于在先前提供的构造材料层上提供构造材料的后续层的所述构造材料分配器。5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述外壳包括联接至所述构造模块的第二接收构件以在所述外壳中锁定所述构造模块的第一紧固构件。6.根据权利要求1所述的设备，还包括附接至所述外壳以控制所述试剂分配器基于表示所述构造模块的特征的构造模块数据而将所述聚结剂选择性地递送至所述构造材料的控制器。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述构造接收器用于接收不同大小的构造模块。8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述构造接收器用于接收多个构造模块。9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述多个构造模块中的每个具有不同大小。10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述构造接收器用于通常横向地接收所述不同大小的构造模块或者所述多个构造模块。11.一种用于产生三维物体的设备，所述设备包括: 外壳，具有限定了用于接收多个大小的构造模块或者多个构造模块的构造空间的表面，所述构造模块各自包括用于从构造材料分配器接收构造材料层的构造腔室；以及 试剂分配器接收器，用于可移除地接收试剂分配器，所述试剂分配器用于将聚结剂选择性地递送至将要从所述构造材料分配器接收的所述构造材料层的部分上，以使得当能量被施加至所述层时所述层的所述部分聚结并固化以形成所述三维物体的切片。12.根据权利要求11所述的设备，还包括附接至所述外壳以在所述构造腔室中提供所述构造材料层并用于在先前提供的构造材料层上提供构造材料的后续层的所述构造材料分配器。13.根据权利要求11所述的设备，其中，所述构造接收器用于接收不同大小的构造模块。14.根据权利要求11所述的设备，其中，所述构造接收器用于接收多个构造模块。15.—种用于产生三维物体的设备，所述设备包括: 外壳，具有用于接收不同大小的构造模块并用于接收多个构造模块的构造接收器，所述构造模块各自包括用于从构造材料分配器接收构造材料层的构造腔室； 试剂分配器，附接至所述外壳以将聚结剂选择性地递送至将要从所述构造材料分配器接收的所述构造材料层的部分上；以及 能量源，附接至所述外壳以将能量施加至将要从所述构造材料分配器接收的所述构造材料层以使得已被递送有聚结剂的所述构造材料层的所述部分聚结并随后固化。
【文档编号】B29C67/00GK105916664SQ201480073358
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2014年1月31日
【发明人】费尔南多·朱昂, 亚历杭德罗·曼纽尔·德·佩尼亚, 埃斯特韦·科马斯, 爱德华·达莱·戴维斯
【申请人】惠普发展公司，有限责任合伙企业