生成三维物体制造技术

在示例中，一种用于生成三维物体的装置包括：构造区域平台；构造材料分配器；辅助材料喷射设备；聚结剂喷射设备；以及控制器。控制器可以：控制辅助材料喷射设备以预定图案将辅助材料喷射到构造区域平台上；控制构造材料分配器以将构造材料的层分布在所喷射的辅助材料周围；控制聚结剂喷射设备以将聚结剂喷射到构造材料的层上；以及控制能量源以将能量施加到所喷射的聚结剂上，以使得与所喷射的聚结剂接触的构造材料聚结并固化。

Generating 3D objects

In the example, an apparatus for generating a three-dimensional object includes a construction area platform; a construction material dispenser; an auxiliary material jet device; a coalescing agent; a jet device; and a controller. The controller can control auxiliary material injection device in a predetermined pattern of auxiliary material is injected into the structure of regional platform; control of construction materials to construct material distributor layer distributed around the auxiliary material injection; control coalescent injection equipment to coalescent injection into the structure material layer; and to control energy source applying energy to coalescence agent injection, so as to spray the coalescent contact structure material agglomeration and curing.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生成三维物体
技术介绍
诸如基于粉末的系统等增材制造系统通过实施逐层制造工序来生成三维物体。例如，基于粉末的构造材料的部分可以在每一层被固化，以形成三维物体。这些类型的系统已被用于构造具有相对复杂的内部及外部特征的三维物体。附图说明本公开的特征通过示例的方式来示出，并且不限于以下附图，附图中相同的附图标记指代相同的元件，其中：图1示出根据本公开示例的用于生成三维物体的装置的简化轴测图；图2示出根据本公开示例的在图1中所描绘的控制器的简化框图；图3示出根据本公开示例的用于生成三维物体的方法的流程图；图4A至图4D整体地示出根据本公开示例的、在其中装置被用于生成三维物体的工序；图5A至图5D整体地示出根据本公开示例的、在其中构造材料可以被施加在所施加的辅助材料的周围的工序；图6示出根据本公开另一示例的用于生成三维物体的方法的流程图；以及图7示出根据本公开示例的可以被用于执行在图1和图2中所描绘的控制器的各种功能的计算设备的示意性表示。具体实施方式为了简单和说明的目的，本公开通过主要参考其示例来进行描述。在下面的描述中，将阐述许多具体细节，以便提供对本公开的透彻理解。然而，将容易显而易见的是，本公开可以在不局限于这些具体细节的情况下被实践。在其他情况下，并未详细描述一些方法和结构，以免对本公开造成不必要的混淆。如本文所使用的，术语“一”和“一个”旨在表示特定元件中的至少一个，术语“包括”是指包括但并不限于，术语“包括有”是指包括有但并不限于，并且术语“基于”是指至少部分地基于。本文所公开的是一种用于生成包括多种类型的材料的三维物体的装置。例如，装置包括：构造材料分配器，用以分配构造材料；以及辅助材料喷射设备，用以施加辅助材料。根据示例，可以施加辅助材料，并且可以围绕所施加的辅助材料来分布构造材料的层。构造材料的层可以围绕所施加的辅助材料来分布，以具有与所施加的辅助材料相同或大致相同的高度。此外，可以将聚结剂喷射到构造材料的选定部分以及辅助材料上。此外，在单程期间或者在多程期间，可以将能量施加在所喷射的聚结剂、所施加的辅助材料、以及构造材料上。所施加的能量可以使辅助材料熔合在一起，并且使构造材料聚结并熔合在一起。因此，在一方面，辅助材料和构造材料可以在单次熔合操作期间变成熔合的。如下面更为详细讨论的，聚结剂可被充分加热，以使构造材料聚结并且使辅助材料聚结，并且因此可以在能量施加期间，增强这些材料的聚结性。根据特定示例，构造材料是热塑性材料，并且辅助材料是导电材料，诸如焊料材料。在该示例中，可以执行熔合操作来熔化辅助材料以形成三维物体的部分，诸如导电迹线(即，导电线)。此外，熔合操作可以使基于粉末的热塑性材料的部分固化，以将导电迹线嵌入到基于粉末的热塑性材料内。因此，导电迹线可以被嵌入到热塑性材料内，该热塑性材料是非导电材料。首先参考图1，其示出了根据示例的用于生成三维物体的装置100的简化轴测图。应当理解的是，图1中所描绘的装置100可以包括附加部件，并且在不脱离本文所公开的装置的范围的情况下，可以移除和/或更改本文所描述的一些部件。还应当理解的是，图1中所描绘的装置100可能不是按比例绘制的，因此，装置100可以具有与图中所示不同的尺寸和/或结构。例如，装置100可以包括附加的材料喷射设备，举例而言，用以使用两种以上不同类型的材料来生成三维物体。如图1所示，装置100包括构造区域平台102，构造区域平台102包括在其上将根据构造材料104来生成三维物体的构造区域表面。构造材料104可以被包含在料斗或构造材料库(未示出)中，并且可以根据需要通过构造材料分配器106被施加到构造区域平台102上。例如，构造材料104可以被存储在与构造区域平台102相比稍高的高度上，并且构造材料分布器106可以如箭头108所示在y方向上移动，以将构造材料104的层施加到或形成在构造区域平台102上。根据示例，构造区域平台102可以在如箭头110所示朝下的方向上移动，并且在生成三维物体的各层时，可以形成构造材料104的附加层。根据示例，构造材料104是基于粉末的构造材料。如本文所使用的，术语“基于粉末的构造材料”旨在包括基于干粉末的材料、基于湿粉末的材料、微粒状材料、颗粒状材料等。在其他示例中，构造材料104可以与其他适当的构造材料一起使用，如若合适，则需要进行适当的修改。在另外其他的示例中，构造材料104可以是任何其他适当形式的构造材料。作为特定示例，构造材料104是具有平均粒径约为50微米的尼龙塑料。根据特定示例，构造材料104是粉末状的热塑性材料。一种适当的材料可以是可例如从西格玛奥德里奇公司(Sigma-AldrichCo.LLC)获得的尼龙12。另一种适当的材料可以是可从易欧司光电技术有限公司(ElectroOpticalSystemsEOSGmbH)获得的PA2200。在其他示例中，构造材料104可以包括例如：粉末状金属材料、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、粉末状聚合物材料等。在另外其他示例中，构造材料104可以是液体、膏状物或凝胶。构造材料104的示例包括聚合半结晶塑料材料，该聚合半结晶塑料材料具有大于5℃的宽处理窗口(即，在熔点和再结晶温度之间的温度范围)。在示例中，处理窗口的范围从15℃至约30℃。适当的构造材料104的示例可以包括：聚酰胺、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、以及这些材料的非结晶变体。适当的构造材料104的另外其他示例可以包括：聚苯乙烯、聚缩醛、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酯、聚氨酯、其他工程塑料、以及本文所列出的任何两种或更多种聚合物的混合体。也可以使用这些材料的核壳聚合物颗粒。构造材料104可以具有从约55℃至约450℃的熔点范围。其熔点在该范围内的构造材料12的一些具体示例包括聚酰胺，诸如尼龙11、尼龙12、尼龙6、尼龙8、尼龙9、尼龙66、尼龙612、尼龙812、尼龙912等。作为示例，聚酰胺12具有约为180℃的熔点，聚酰胺6具有约为220℃的熔点，以及聚酰胺11具有约为200℃的熔点。构造材料104也可以是改性聚酰胺。在示例中，改性聚酰胺材料是在比尼龙12更低的温度下熔化的弹性体改性聚酰胺。当构造材料104为粉末形式时，构造材料12可以由相似尺寸的颗粒或不同尺寸的颗粒来构成。在示例中，构造材料104包括三种不同尺寸的颗粒。在该示例中，第一颗粒的平均尺寸大于第二颗粒的平均尺寸，并且第二聚合物颗粒的平均尺寸可以大于第三聚合物颗粒的平均尺寸。如本文所使用的，术语“尺寸”是指球形颗粒的直径或非球形颗粒的平均直径(即，跨越非球形颗粒的多个直径的平均值)。通常而言，构造材料104的颗粒的平均尺寸可以在约10μm至约100μm的范围内。在一些示例中，构造材料104的颗粒的平均尺寸在约40μm至约50μm的范围内。作为用于颗粒中的每一个颗粒的不同尺寸的示例，第一颗粒的平均尺寸可以大于50μm，第二颗粒的平均尺寸可以在10μm和30μm之间，以及第三颗粒的平均尺寸可以等于或小于10μm。在示例中，第一聚酰胺颗粒的存在量在约70wt％至约95wt％，第二聚酰胺颗粒的存在量在约0.5wt％至约21wt％，并且第三聚酰胺颗粒的存在量在大于0wt％至最多约21wt％的范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生成三维物体的装置，所述装置包括：构造区域平台；构造材料分配器；辅助材料喷射设备；聚结剂喷射设备；以及控制器，用于：控制所述辅助材料喷射设备以预定图案将辅助材料喷射到所述构造区域平台上；控制所述构造材料分配器以将构造材料的层分布在所喷射的辅助材料周围；控制所述聚结剂喷射设备以将聚结剂喷射到所述构造材料的层上；以及控制能量源以将能量施加到所喷射的聚结剂上，以使得与所喷射的聚结剂接触的所述构造材料聚结并固化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生成三维物体的装置，所述装置包括：构造区域平台；构造材料分配器；辅助材料喷射设备；聚结剂喷射设备；以及控制器，用于：控制所述辅助材料喷射设备以预定图案将辅助材料喷射到所述构造区域平台上；控制所述构造材料分配器以将构造材料的层分布在所喷射的辅助材料周围；控制所述聚结剂喷射设备以将聚结剂喷射到所述构造材料的层上；以及控制能量源以将能量施加到所喷射的聚结剂上，以使得与所喷射的聚结剂接触的所述构造材料聚结并固化。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述辅助材料包括导电材料。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述导电材料由导电粉末形成，其中所述控制器进一步控制所述聚结剂喷射设备以将所述聚结剂喷射到所述辅助材料上，并控制所述能量源以将能量施加到所述辅助材料和所述聚结剂上从而将所述导电粉末的颗粒熔化并熔合在一起，并且其中所述辅助材料具有在所述构造材料的熔点的约20℃以内的熔点。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器在控制所述辅助材料喷射设备喷射所述辅助材料之前进一步用以：控制所述构造材料分配器以在所述构造区域平台上形成所述构造材料的层；控制所述聚结剂喷射设备以将所述聚结剂喷射到所述构造材料的层上；以及控制所述能量源以将能量施加到所喷射的聚结剂和所述构造材料的层上，以使得与所喷射的聚结剂接触的所述构造材料聚结并固化，并且其中所述控制器控制所述辅助材料喷射设备以将所述辅助材料喷射到所述构造材料的固化部分上。5.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：可移动滑架，相对于所述构造区域平台可移动，其中所述聚结剂喷射设备被安装在所述可移动滑架上。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述控制器控制所述聚结剂喷射设备以将聚结剂喷射到所喷射的辅助材料上，并且其中所述能量源被安装在所述可移动滑架上，并且所述能量源还将能量施加到所喷射的辅助材料和在所喷射的辅助材料上的所述聚结剂上，以使所喷射的辅助材料中的颗粒熔化并熔合在一起。7.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：聚结改性剂喷射设备，并且其中所述控制器进一步控制所述聚结改性剂喷射设备以将所述聚结改性剂选择性地喷射到所述构造材料的选定区域上。8.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：致动器，使所述构造区域平台和所述辅助材料喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：雅各布·泰勒·赖特，格伦·托马斯·哈迪克，大卫·H·多诺万，
申请(专利权)人：惠普发展公司有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国,US