用于利用微波能和纳米粒从三维打印物体去除支承结构的系统和方法技术方案

一种制造三维物体的方法，其便于从物体去除支承材料。该方法包括通过包含纳米粒材料的支承材料形成用于物体的支承物的至少一部分，纳米粒材料准备将微波能转换成热。使物体和支承物运动至与微波辐射器相对的位置，操作微波辐射器以在开始由仅支承材料制成的支承物的一部分的相变之前开始包含纳米粒的支承材料的部分的相变。控制器监控预定时间段的届满或监控物体的温度，以确定何时终止微波辐射器操作。

System and method for removing a support structure from a three-dimensional printing object using microwave energy and nanoparticles

A method of manufacturing a three-dimensional object that facilitates removal of supporting material from an object. The method includes forming at least a portion of the support for the object by supporting material containing the nanoparticle material, and the nanoparticle material is prepared to convert the microwave energy to heat. The objects and supports the movement to the relative position and the microwave radiator, before operation to support microwave radiator at the beginning of the supporting material made of only a part of the phase transformation start supporting part of the material containing nanoparticles. The controller monitors the expiration of the scheduled time period or monitors the temperature of the object to determine when the microwave emitter operation will be terminated.

【技术实现步骤摘要】
用于利用微波能和纳米粒从三维打印物体去除支承结构的系统和方法
该文献中公开的系统和方法涉及三维打印物体的处理，更具体地涉及从三维打印物体去除支承材料。
技术介绍
数字三维物体制造，又被称为数字增材制造，其为由数字模型制造实际任何形状的三维实体物体的过程。三维物体打印是连续材料层以不同形状形成在基材上的添加过程。可以通过喷射粘合材料、定向能量沉积、挤出材料、喷射材料、熔融粉末层、层压片材或将液体光聚合物材料暴露于固化辐射形成层。层形成其上的基材支承在可以通过操作地连接至平台的致动器的操作而三维地运动的平台上，或者材料沉积装置操作地连接至一个或更多个致动器，用于控制沉积装置的运动以产生形成物体的层。三维物体打印区别于传统物体成形技术，传统成形技术大多数依靠通过减法处理比如切割或钻削从工件去除材料。以高速制造三维打印零件是非常具有挑战性的，因为所涉及的许多处理是耗时并且通常是手工完成的。在许多三维物体打印机中，支承材料包括在层中以使得层中的物体材料的区域形成在物体的表面或在前成形部分不存在的位置。具体地，这些支承区域在物体的区域的顶部上或邻近于物体的部分利用支承材料，比如蜡状物形成。在形成物体之后，从物体去除支承材料。一般通过将物体浸泡在水中、向物体上喷射水、将物体浸泡在除水以外的化学品中或者在对流烘箱中加热物体来去除支承材料。然而，这些方法中的每一个均具有随着打印物体的尺寸的增大而加剧的限制。当三维物体打印机变得更大以增加打印机的批量生产时，由支承材料分离的多个零件可以三维地堆叠。然而，在这多个物体生产过程中，在完全形成物体之后需要去除相当大量的支承材料。所需要的是一种用于从打印零件有效去除相当大量的支承材料以便提高整体生产速度的方法。
技术实现思路
一种便于从一个或更多个三维打印物体去除支承材料的方法，包括通过至少一个控制器操作输送装置以使压盘运动，通过至少一个控制器操作第一喷射器头以喷射第一材料滴，从而在压盘上形成物体，通过至少一个控制器操作第二喷射器头以朝向压盘仅喷射第二材料滴，从而在压盘上形成用于物体的支承物的部分，通过至少一个控制器操作第三喷射器头以朝向压盘喷射包含纳米粒的第二材料滴，从而在压盘上形成用于物体的支承物的其他部分，以及通过至少一个控制器操作微波辐射器以利用微波能照射物体和用于物体的支承物，以便在仅由第二材料形成的支承物的部分从固体相变至液体之前使得包含纳米粒的支承物的部分开始从固体相变至液体。一种用于通过便于从一个或更多个三维零件去除支承材料的支承材料打印三维打印物体的系统，包括压盘，构造成使压盘运动的输送装置，流体地连接至第一材料的供给源的第一喷射器头，流体地连接至第二材料的供给源的第二喷射器头，流体地连接至包含纳米粒的第二材料的供给源的第三喷射器头，构造成照射压盘上的物体的微波辐射器，以及操作地连接至第一喷射器头、第二喷射器头、第三喷射器头和微波辐射器的至少一个控制器，至少一个控制器构造成操作第一喷射器头以朝向压盘喷射第一材料滴从而在压盘上形成物体，操作第二喷射器头以朝向压盘喷射第二材料滴从而仅通过第二材料在压盘上形成用于物体的支承物的部分，操作第三喷射器头以喷射包含纳米粒的第二材料滴从而在压盘上形成用于物体的支承物的其他部分，以及操作微波辐射器以通过微波能照射物体和用于物体的支承物，以便在仅通过第二材料形成的支承物的部分开始从固体相变成液体之前使得包含纳米粒的支承物的部分开始从固体相变成液体。如上所述的系统和方法可以生产便于从打印物体去除支承材料的制品。该制品包括由第一材料形成的物体、仅通过第二材料形成的用于物体的支承物的一部分以及通过其中嵌入纳米粒的第二材料形成的用于物体的支承物的另一部分。支承的仅由第二材料形成的部分可以位于物体的外部上，用于物体的支承物的由具有纳米粒的第二材料形成的另一部分可以位于物体的内部中以在物体暴露于微波能期间对物体提供保护。纳米粒基本上可以包括铁磁材料。附图说明在以下结合附图的描述中说明了该方法和打印机的上述方面和其他特征。图1示出用于通过微波能从打印物体去除支承材料的过程。图2A描绘了使得能够利用微波能从打印物体去除支承材料的系统。图2B描绘了图2A的系统中示出的压盘的可替代实施例。图3示出现有技术的三维物体打印机。图4示出具有由支承材料分离的多个相同零件的现有技术打印块的透视图。图5示出图4中示出的现有技术块的侧视图。具体实施方式为了大致理解本文中公开的方法的环境以及对于方法的细节，对附图做出参照。在附图中，相同的附图标记指代相同的元件。图3示出喷射材料以形成层中的支承物和物体区域的现有技术的三维物体打印机100。打印机100包括压盘104和喷射器头108。喷射器头108具有构造成朝向压盘104的表面112喷射材料滴以形成比如为零件116的三维物体和使得零件特征能够形成的支承区域的多个喷射器。具体地，喷射器头108具有构造成喷射建造材料滴以形成物体的第一组多个喷射器和构造成喷射比如为蜡状物的支承材料滴以形成工作架以支承待形成的物体的第二组多个喷射器。如该文献中所使用的，″支承物″指的是建造材料层邻近其或在其上建造的一个或更多个支承材料层，以使得在建造材料从流体或粉末通过比如为热熔融或暴露于UV辐射的固化过程被转换成固体之前，在不由建造材料的重力或层流引起的变形的情况下形成物体的一部分的层。″支承材料″指的是用在打印物体中并且在打印物体之后从物体去除的材料。喷射器头108构造成沿处理方向P、横向处理方向CP和垂直方向V相对于压盘104运动。在一些实施例中，打印机100包括构造成使喷射器头108和压盘104中的一者或两者相对于彼此运动的致动器。打印机100包括操作地连接至至少喷射器头108的控制器120。控制器120构造成根据已被呈现为压盘表面112上形成三维物体的层的物体图像数据操作喷射器头108。为了形成三维物体每一层，控制器124操作打印机100以沿处理方向P一次或更多次地扫描喷射器头108，同时向压盘104上喷射材料滴。在多次通行的例子中，喷射器头108在每次扫描之间沿横向处理方向CP移动。在形成每一层之后，喷射器头108沿垂直方向V运动远离压盘104，以开始打印下一层。在一些实施例中，打印机100足够大以使得生产过程包括一个以上零件。具体地，可以在单次打印作业中打印多个零件，通过支承材料包封每个零件以形成材料块。在一些实施例中，控制器120接收对应于布置在三维空间中的多个零件的图像数据，支承材料布置在零件中的每一个之间以允许多个零件作为整块进行打印。根据图像数据，控制器120操作喷射器头108以在单个生产过程中形成多个零件。图4示出具有形成在压盘104上的多个相同零件204的现有技术块200的透视图。零件204基本上布置成三维矩阵，并且在整个块200中均匀地间隔开。零件204通过支承材料208隔离。在其他实施例中，多个零件可以是不同类型的零件，并且可以彼此相对布置成以便有效地利用块200内的空间。图5示出现有技术块200的侧视图。如图4和图5所示，块200包括必须去除以释放零件204的相当大量的支承材料208。为了促进通过对流烘箱执行的支承材料去除处理，图1的处理400利用微波能加热和相变支承材料208，支承材料208种有准备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产三维物体的系统，包括：压盘；输送装置，所述输送装置构造成使所述压盘运动；第一喷射器头，所述第一喷射器头流体地连接至第一材料的供给源；第二喷射器头，所述第二喷射器头流体地连接至第二材料的供给源；第三喷射器头，所述第三喷射器头流体地连接至包含纳米粒的所述第二材料的供给源；微波辐射器，所述微波辐射器构造成照射所述压盘上的物体；以及至少一个控制器，所述至少一个控制器操作地连接至所述第一喷射器头、所述第二喷射器头、所述第三喷射器头和所述微波辐射器，所述至少一个控制器构造成操作所述第一喷射器头以朝向所述压盘喷射第一材料滴从而在所述压盘上形成物体，操作所述第二喷射器头以朝向所述压盘喷射第二材料滴从而仅通过所述第二材料在所述压盘上形成用于所述物体的支承物的部分，操作所述第三喷射器头以喷射包含纳米粒的第二材料滴从而在所述压盘上形成用于所述物体的支承物的其他部分，以及操作所述微波辐射器以通过微波能照射所述物体和用于所述物体的支承物，以便在仅通过所述第二材料形成的支承物的部分开始从固体相变成液体之前使得包含纳米粒的支承物的部分开始从固体相变成液体。

【技术特征摘要】
2015.11.11 US 14/9383011.一种用于生产三维物体的系统，包括：压盘；输送装置，所述输送装置构造成使所述压盘运动；第一喷射器头，所述第一喷射器头流体地连接至第一材料的供给源；第二喷射器头，所述第二喷射器头流体地连接至第二材料的供给源；第三喷射器头，所述第三喷射器头流体地连接至包含纳米粒的所述第二材料的供给源；微波辐射器，所述微波辐射器构造成照射所述压盘上的物体；以及至少一个控制器，所述至少一个控制器操作地连接至所述第一喷射器头、所述第二喷射器头、所述第三喷射器头和所述微波辐射器，所述至少一个控制器构造成操作所述第一喷射器头以朝向所述压盘喷射第一材料滴从而在所述压盘上形成物体，操作所述第二喷射器头以朝向所述压盘喷射第二材料滴从而仅通过所述第二材料在所述压盘上形成用于所述物体的支承物的部分，操作所述第三喷射器头以喷射包含纳米粒的第二材料滴从而在所述压盘上形成用于所述物体的支承物的其他部分，以及操作所述微波辐射器以通过微波能照射所述物体和用于所述物体的支承物，以便在仅通过所述第二材料形成的支承物的部分开始从固体相变成液体之前使得包含纳米粒的支承物的部分开始从固体相变成液体。2.根据权利要求1所述的系统，所述至少一个控制器还构造成操作所述第二喷射器头以仅通过所述第二材料在所述压盘上的所述物体的外部区域上形成所述支承物的所述部分，以及操作所述第三喷射器头以通过包含纳米粒的所述第二材料在所述压盘上的所述物体的内部区域上形成所述支承物的其他部分。3.根据权利要求1所述的系统，还包括：壳体，所述微波辐射器定位在所述壳体中，所述壳体具有第一开口和第二开口；以及至少一个控制器，所述控制器操作地连接至所述输送装置，所述至少一个控制器进一步被构造成操作所述输送装置以使支承具有支承材料的物体的所述压盘运动至与所述微波辐射器相对的位置。4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·E·都佛特，L·C·胡佛，E·鲁伊斯，P·J·豪，A·W·海斯，
申请(专利权)人：施乐公司，
类型：发明
国别省市：美国,US