用于利用微波能从三维打印物体去除支承结构的系统和方法技术方案

一种在降低对物体的损坏的风险的情况下利用微波能从三维打印物体去除支承材料的系统。该系统包括微波源、三端口装置、感受器、温度传感器和控制器。控制器操作微波源以将微波能导入三端口装置的第一端口，三端口装置在三端口装置的第二端口处发射微波以照射三维物体并且熔化支承材料。所反射的微波随着接触物体的支承材料的量的减少而增加并且进入三端口装置的第二端口内，第二端口将反射能导向联接至三端口装置的第三端口的感受器。控制器监控由温度传感器产生的信号并且响应于所达到的预定状态使微波源停用。

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

A system for removing supporting material from a three-dimensional printing object using microwaves, in the case of reducing the risk of damage to the object. The system consists of a microwave source, a three port device, a sensor, a temperature sensor and a controller. The controller operates a microwave source to introduce microwave energy to the first port of the three port device, and the three port device emits microwaves to irradiate the three-dimensional object and to melt the supporting material at the second port of the three port device. The microwave reflected with the decrease in the supporting material contact bodies by increasing the amount of and into the three port device second port, second port reflection sensors connected to the guide three port third port device. The controller monitors the signals generated by the temperature sensor and deactivate the microwave source in response to the predetermined state achieved.

【技术实现步骤摘要】
用于利用微波能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，更具体地涉及利用微波能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，又被称为数字辅助制造，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、挤压材料、喷射材料、熔化粉末层、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不存在物体的表面或在前成形部分的位置。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形成有支承材料，比如蜡状物。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
一种在降低物体损坏风险的情况下利用微波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，以使支承三维打印物体的压盘运动，通过至少一个控制器操作微波源，以将微波能导入三端口装置的第一部分内，从而发射来自三端口装置的第二端口的微波能并且利用微波能照射具有支承材料的三维打印物体，微波能将支承材料加热至支承材料从固体相变成液体的温度，由此支承材料流动远离物体，将在三端口装置的第二端口处接收的微波能导向操作地连接至三端口装置的第三端口的感受器，通过温度传感器产生表示感受器的温度的信号，以及响应于由所产生的信号表示的达到预定状态的温度利用操作地连接至温度传感器和微波源的至少一个控制器停用微波源。一种在降低物体损坏风险的情况下利用微波从一个或更多个三维打印物体去除支承材料的系统，包括支承具有支承材料的三维打印物体的压盘，构造成使压盘运动的输送装置，构造成将接收在第一端口上的微波能导向第二端口并且将在第二端口处接收的微波能导向第三端口的三端口装置，操作地连接至三端口装置的第三端口的感受器，构造成产生表示感受器的温度的信号的温度传感器，构造成向三端口装置的第一端口引导微波以利用来自三端口装置的第二端口的微波能照射具有支承材料的物体的微波源，微波能将支承材料加热至支承材料从固体相变成液体的温度，由此支承材料流动远离物体，以及操作地连接至输送装置、温度传感器和微波源的至少一个控制器，控制器构造成参照由温度传感器产生的信号操作微波源。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是用于利用微波能从打印物体去除支承材料的过程的流程图。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的系统中的压盘的可替代实施例。图3是利用感受器来保护在微波加热站中处理的物体的过程的流程图。图4描绘了构造成利用感受器来保护在微波加热站中处理的物体的微波加热站。图5示出现有技术的三维物体打印机。图6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7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5示出喷射材料以形成层中的支承件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″指的是建造材料层邻近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化或暴露于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6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基本上布置成三维阵列，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7示出现有技术块200的侧视图。如图6和图7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。为了促进通过传统对流烘箱执行的支承材料去除处理，图1的处理400利用微波能以加热和相变支承材料208。在对处理400的说明中，方法执行一些任务或功能的声明指的是执行存储在操作地连接至控制器或处理器的非暂时性计算机可读存储介质中的程序指令的控制器或通用处理器，以便操控数据或操作打印机中的一个或更多个部件以执行任务或功能。上述打印机100的控制器120可以配置有部件和程序指令以提供执行处理400的控制器或处理器。可替代地，可以利用一个以上的处理器以及相关电路和部件执行控制器，其中的每一个构造成形成在此说明的一个或更多个任本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从三维打印物体去除支承材料的系统，包括：压盘，所述压盘支承具有支承材料的三维打印物体；输送装置，所述输送装置构造成使所述压盘运动；三端口装置，所述三端口装置构造成将接收在第一端口上的微波能导向第二端口并且将在第二端口处接收的微波能导向第三端口；感受器，所述感受器操作地连接至所述三端口装置的所述第三端口；温度传感器，所述温度传感器构造成产生表示所述感受器的温度的信号；微波源，所述微波源构造成向所述三端口装置的所述第一端口引导微波以利用来自所述三端口装置的所述第二端口的微波能照射具有支承材料的物体，所述微波能将所述支承材料加热至所述支承材料从固体相变成液体的温度，由此所述支承材料流动远离所述物体；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输送装置、所述温度传感器和所述微波源，所述控制器构造成根据由所述温度传感器产生的信号操作所述微波源。

【技术特征摘要】
2015.11.11 US 14/9383321.一种用于从三维打印物体去除支承材料的系统，包括：压盘，所述压盘支承具有支承材料的三维打印物体；输送装置，所述输送装置构造成使所述压盘运动；三端口装置，所述三端口装置构造成将接收在第一端口上的微波能导向第二端口并且将在第二端口处接收的微波能导向第三端口；感受器，所述感受器操作地连接至所述三端口装置的所述第三端口；温度传感器，所述温度传感器构造成产生表示所述感受器的温度的信号；微波源，所述微波源构造成向所述三端口装置的所述第一端口引导微波以利用来自所述三端口装置的所述第二端口的微波能照射具有支承材料的物体，所述微波能将所述支承材料加热至所述支承材料从固体相变成液体的温度，由此所述支承材料流动远离所述物体；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输送装置、所述温度传感器和所述微波源，所述控制器构造成根据由所述温度传感器产生的信号操作所述微波源。2.根据权利要求1所述的系统，还包括：壳体，所述壳体操作地连接至所述三端口装置的所述第二端口以使来自所述第二端口的微波能能够照射所述压盘上的物体，所述壳体具有第一开口和第二开口；以及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通过所述第一开口运动至所述壳体内的位置。3.根据权利要求2所述的系统，所述压盘还包括：穿过所述压盘的至少一个开口，以使熔化的支承材料能够离开所述压盘。4.根据权...

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