用于产生三维构建物体的方法和系统技术方案

一种操作挤出器组件以形成三维构建物体的方法快速地形成构建物体，具有增强的特征分辨率和增加的结构强度。所述方法包括用至少一个致动器定位具有限定挤出区域的至少一个开口的挤出器，材料能够通过所述挤出区域通过所述至少一个开口被挤出。所述挤出器定位成用支撑在构建台板上的物体的一部分覆盖所述挤出区域的第一部分并且所述挤出区域的第二部分保持敞开。所述方法还包括邻近物体通过所述挤出区域的第二部分挤出构建材料的第一连续带，同时用所述至少一个致动器沿着物体移动所述挤出器。

Methods and systems for generating three-dimensional building objects

An operation extruder assembly is used to form three dimensional building objects to form objects quickly, with enhanced feature resolution and increased structural strength. The method includes locating at least one actuator with an extruder which has at least one opening defining the extrusion area, and the material can be extruded through the said opening through the extrusion area. The extruder is positioned to cover the first part of the extrusion area with a part supported on the construction platen, and the second part of the extrusion area is kept open. The method also includes a neighboring object extruding the first continuous belt of the building material through the second part of the extrusion area, and moving the extruder along the object with the at least one actuator.

【技术实现步骤摘要】
用于产生三维构建物体的方法和系统
本文中公开的系统和方法涉及产生三维物体的打印机，并且更特别地，涉及用于这种打印机的挤出器组件。
技术介绍
数字三维制造也称为数字增材制造，是从数字模型制造实质上任何形状的三维固体物体的过程。三维物体打印是增材过程，其中一个或多个挤出器或喷射器组件在衬底上以不同形状形成连续材料层，例如热塑性塑料，如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(“ABS”)或聚乳酸(“PLA”)。在一些常规三维物体打印机中，挤出器类似于文件打印机中的打印头。这样的挤出器包括发出连续材料流以形成层的挤出器的阵列，而不是喷射材料滴的喷射器的阵列。在其它已知的三维物体打印机中，挤出器组件包括单个喷嘴，其配置成挤出构建材料以形成用于产生打印物体的层。喷嘴大体上配置为发出构建材料的连续细丝的小圆孔。将细丝逐层地铺设在相邻条带中以形成三维部件。在这样的挤出器组件中，打印物体应当快速和精确地形成。喷嘴的尺寸确定部件的最小分辨率和可以形成物体的速度。具有较大喷嘴的挤出器可以更快地形成物体，但是分辨率减小，原因是相邻条带的形成需要层的宽度等于喷嘴宽度的整数倍。在另一方面，具有较小直径喷嘴的挤出器可以用于形成较小的细节，但是由于每次通过中挤出的体积小，因此产品需要更多的时间产生，有时大约数小时或数天。因此，在常规三维物体打印机中，喷嘴的尺寸在构建速度和构建分辨率之间取舍。该问题的一个解决方案是使用具有用于较大物体的大喷嘴和用于细节形成的小喷嘴的挤出器组件。然而，这样的挤出组件是昂贵的，原因是每个喷嘴都需要连接、阀和控制电路。另一种解决方案是使用小喷嘴挤出器组件来构建内部大部分中空的部件。尽管构建中空部件减少了产生物体所需的时间，但是物体的结构强度严重减小，限制了中空物体的效用。因此，用包括挤出器组件的打印机形成三维物体的系统和方法的改进将是有益的，使得物体具有更大的细节，增加的结构强度，和减少的生产时间。
技术实现思路
一种操作挤出器组件以形成三维构建物体的方法快速地形成构建物体，具有增强的特征分辨率和增加的结构强度。所述方法包括用至少一个致动器定位具有限定挤出区域的至少一个开口的挤出器，材料能够通过所述挤出区域通过所述至少一个开口被挤出。所述挤出器定位成用支撑在构建台板上的物体的一部分覆盖所述挤出区域的第一部分并且所述挤出区域的第二部分保持敞开。所述方法还包括邻近物体通过所述挤出区域的第二部分挤出构建材料的第一连续带，同时用所述至少一个致动器沿着物体移动所述挤出器。在另一实施例中，一种用于三维物体打印系统的挤出器组件包括挤出器，至少一个致动器，以及控制器。所述挤出器包括配置成挤出连续材料带的至少一个开口，并且所述至少一个开口限定挤出区域，材料能够通过所述挤出区域通过所述至少一个开口被挤出。所述至少一个致动器可操作地连接到所述挤出器并且配置成在水平面中移动所述挤出器。所述控制器可操作地连接到所述挤出器、所述至少一个致动器和存储器。所述控制器配置成执行存储在所述存储器中的程序指令，从而操作所述至少一个致动器以将所述挤出器定位成由支撑在构建台板上的物体的一部分覆盖所述挤出区域的第一部分并且所述挤出区域的第二部分保持敞开，以及操作所述至少一个致动器以沿着物体移动所述挤出器，以及操作所述挤出器以通过所述挤出区域的第二部分挤出构建材料，同时操作所述至少一个致动器以移动所述挤出器以邻近物体挤出构建材料的第一连续带。附图说明在结合附图进行的以下描述中解释具有挤出器的打印机和用于操作具有挤出器的打印机的方法的前述方面和其它特征。图1是具有挤出器组件的三维物体打印机的示意图。图2示出了在构建物体的产生期间使用自阀调过程形成构建材料带的方法。图3示出了使用图2的自阀调过程形成构建材料带的图1的3D物体打印机的挤出器主体的侧视部分横截面图。图4示出了使用图2的自阀调过程形成构建材料带的图1的3D物体打印机的挤出器主体的另一侧视部分横截面图。图5示出了在构建物体的产生期间使用自阀调过程形成构建材料带的方法。图6示出了使用图4的自阀调过程形成构建材料带的图1的3D物体打印机的挤出器主体的侧视部分横截面图。图7示出了使用图4的自阀调过程形成构建材料带的图1的3D物体打印机的挤出器主体的另一侧视部分横截面图。图8示出了操作图1的3D物体打印机以产生构建物体的方法。图9示出了根据图10的方法由图1的3D物体打印机产生的第一层的俯视图。图10示出了图11的第一层和根据图10的方法由图1的3D物体打印机产生的第二层的俯视图。图11示出了操作图1的3D物体打印机以产生构建物体的方法。图12示出了同时平移和旋转从而形成弯曲特征的图1的挤出器主体的俯视部分示意图。图13示出了使用图1的挤出槽产生弯曲特征的挤出因数相对于半径与挤出宽度的比率的图形。图14是具有带挤出槽的挤出器组件并且包括独立致动器的三维物体打印机的示意图，致动器配置成在x、y、z和旋转方向的每一个上移动挤出器主体。具体实施方式为了本文中公开的系统和方法的环境以及系统和方法的细节的一般理解，参考附图。在附图中，相同的附图标记始终用于表示相同的元件。图1示出了三维物体打印机100。三维物体打印机100包括致动器组件104，挤出器组件108，构建台板112，和控制器116。致动器组件104包括至少一个致动器120和附接到支撑框架(未示出)的一对轨道124。轨道124配置成支撑致动器120和挤出器组件108以使致动器120能够沿着x轴128，y轴132和z轴136平移挤出器组件108，并且围绕在所示实施例中平行于z轴136的旋转轴线140旋转挤出器组件108。在图1的实施例中，致动器组件104包括单个致动器120，其配置成相应地在x轴、y轴和z轴128、132、136上平移挤出器组件108，并且围绕旋转轴线140旋转挤出器组件108。在另一实施例中，致动器组件104包括配置成在x轴、y轴和z轴128、132、136上移动挤出器组件108的第一致动器，以及配置成围绕旋转轴线140旋转挤出器组件108的第二致动器。在另外的实施例中，致动器120可以被配置成相应地在x轴、y轴和z轴128、132、136中的一个或多个上平移挤出器组件108，而不旋转挤出器组件108。在图13中所示的又一实施例中，致动器组件104A包括配置成在x方向128上移动挤出器主体164的第一致动器120X，配置成在y方向132上移动挤出器主体164的第二致动器120Y，配置成在z方向136上移动挤出器主体164的第三致动器120Z，以及配置成围绕旋转轴线140旋转挤出器主体164的第四致动器120R。在另一实施例中，致动器组件104A包括第一、第二和第三致动器120X、120Y和120Z中的一个或多个，但是不包括第四致动器120R。返回参考图1，挤出器组件108包括挤出器主体160和储存器164，所述储存器配置成储存一定量的构建材料。在挤出器主体160的底部限定至少一个挤出开口168(在图1的视图中未按比例示出)。至少一个挤出开口168可操作地连接到储存器164，并且配置成挤出从储存器164接收的材料以在构建台板112上形成构建物体180。在图1所示的实施例中，至少一个挤出开口168是单个槽形开口。在一个实施例中，槽形挤出开口168的长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作挤出器组件以形成三维构建物体的方法，其包括：用至少一个致动器定位具有限定挤出区域的至少一个开口的挤出器，材料能够通过所述挤出区域从所述至少一个开口被挤出，所述挤出器定位成用支撑在构建台板上的物体的一部分覆盖所述挤出区域的第一部分并且所述挤出区域的第二部分保持敞开；以及邻近物体通过所述挤出区域的第二部分挤出构建材料的第一连续带，同时用所述至少一个致动器沿着物体移动所述挤出器。

【技术特征摘要】
2016.07.14 US 15/2106201.一种操作挤出器组件以形成三维构建物体的方法，其包括：用至少一个致动器定位具有限定挤出区域的至少一个开口的挤出器，材料能够通过所述挤出区域从所述至少一个开口被挤出，所述挤出器定位成用支撑在构建台板上的物体的一部分覆盖所述挤出区域的第一部分并且所述挤出区域的第二部分保持敞开；以及邻近物体通过所述挤出区域的第二部分挤出构建材料的第一连续带，同时用所述至少一个致动器沿着物体移动所述挤出器。2.根据权利要求1所述的方法，形成所述第一带还包括：以基于所述挤出区域的第二部分的面积的流速通过所述挤出区域的第二部分挤出构建材料。3.根据权利要求1所述的方法，其还包括：在通过所述挤出区域的第二部分挤出所述构建材料的第一连续带之前，通过所述至少一个开口挤出构建材料的第二连续带，同时用所述至少一个致动器移动所述挤出器；定位所述挤出器包括将所述挤出器定位成用所述第二连续带覆盖所述挤出区域的第一部分；以及所述构建材料的第一带邻近所述构建材料的第二带被挤出。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一带和所述第二带形成构建物体的第一层的相邻部分。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一带和所述第二带中的一个形成所述第一层的最外缘。6.一种用于三维物体打印系统的挤出器组件，其包括：挤出器，所述挤出器具有配置成挤出连续材料带的至少一个开口，所述至少一个开口限定挤出区域，材料能够通过所述挤出区域从所述至少一个开口被挤出；可操作地连接到所述挤出器的至少一个致动器，所述至少一个致动器配置成在水平面中移动所述挤出器；以及控制器，所述控制器可操作地连接到所述挤出器、...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·A·曼特尔，
申请(专利权)人：施乐公司，
类型：发明
国别省市：美国,US