3D打印方法和装置制造方法及图纸

一种用于打印三维物体的打印装置。该装置包括操作表面；能量源，用于将至少一个能量束发射到所述操作表面；以及粉末分配机构，用于将粉末沉积在所述操作表面上，所述粉末适用于被所述能量束或每个能量束熔化。所述粉末分配机构被配置成将多个粉末层同时沉积到所述操作表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】3D打印方法和装置
本专利技术涉及3D打印方法和装置。更具体地，本专利技术涉及适用于高速制造物体的3D打印方法和装置。
技术介绍
三维(3D)打印部件制造物理实体，该物理实体是根据3D数字图像通过层叠材料的连续薄层制作的。典型地，这些3D部件可以由各种方式制成，例如选择激光熔化或烧结。选择激光熔化或烧结是通过粉末床进行操作，把能量束照射到该粉末床上以熔化该粉末床的顶层，由此该顶层可熔接到基板或底层。该熔化过程被重复以添加另外的层到底层，以逐层地构建部件，直到部件完全被制成。这些打印方法的进行非常耗时间且其可能花费好几天或几个星期来制造合理尺寸的物体。对于包括负载组成部件的复合物体，问题更甚。这基本上降低了3D打印机的实用性且是目前阻碍消费者和工业中大规模采用3D打印的重要障碍之一。对于现有打印方法来说还有一个明显的限制因素是功率。虽然选择电子束熔化技术可以用作有力的材料制造方法，但这通常必须在真空中进行，因为在大气压下带电粒子束与空气分子之间的相互作用使得粒子束分散和衰减，这会明显削弱其功率。因此，已知的是使用一种组件，其包括高功率电子枪(例如150kW电子枪)，电子枪包含在第一真空壳中，第一真空壳邻近包含要被处理的工件的第二真空壳。然而，由于这些壳抽真空所需的抽气时间，这些组件导致低产率。可以包含在第二壳中的工件的实际尺寸也在很大程度上受到限制。因此，众所周知的是使用等离子体窗结合高功率电子枪来执行材料制造工作。这种组件包括包含在真空室中的电子枪，其中真空室邻近包含工件的更高压区(例如大气压)。带电粒子束在真空室内失去电荷并通过设置在室壁中的粒子束出口从真空室出来。等离子体接口设置在粒子束出口处，包括用于束缚等离子体的伸长通道。被高度电离的等离子体形成气体，例如氦气、氩气或氮气被注入到通道。电流被施加到设置在通道相对两端的阴极和阳极，这使得等离子体在阴极和阳极之间形成并被静态束缚。等离子体用作阻止较高压区域和真空室之间进行压力交换，同时允许带电粒子通过通道基本顺畅地从真空室传输到较高压区，并到工件。虽然以上方式构建的等离子体接口还用于对真空室抽真空，但是这种抽真空动作较弱且效果有限。实际上，真空室和等离子体接口的通道必须被抽真空由此在形成等离子体之前基本上是真空。这是耗时的，为了实现效果，需要昂贵且机械结构上笨重的设备。因此，包括以这种方式构建的等离子体接口的粒子枪组件不是非常适合3D打印装置，其中枪组件需要在操作上灵巧且灵活。专利技术目的本专利技术的目的是提供用于高速打印3D物体的方法和装置。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供用于打印三维物体的打印装置，包括：操作表面；能量源，用于将至少一个能量束发射到所述操作表面；粉末分配机构，用于将粉末沉积在所述操作表面上，所述粉末适用于被所述能量束或每个能量束熔化，其中所述粉末分配机构被配置成将多个粉末层同时沉积到所述操作表面。所述粉末分配机构可以包括多个分配粉末的供应料斗和供应控制机构，所述供应料斗和控制机构被配置成将粉末从所述供应料斗的每一个供应料斗分配到所述操作表面，以同时形成所述多个粉末层。所述供应料斗和控制机构可以被配置成以交错的方式将所述多个粉末层沉积到所述操作表面，由此当所述能量束作用于所述粉末层时，每个粉末层具有至少部分没有被上覆盖粉末层覆盖的最顶端表面。所述能量源可以在使用中同时向两个或更多个粉末层发射能量束。所述能量源可以在使用中顺次向单独的粉末层发射能量束。所述打印装置可以包括能量束分离装置，用于将能量束分离并定向成两个或更多个分开的能量束。所述供应料斗和控制机构可以被配置成以弯曲路径将所述多个粉末层沉积到所述操作表面。根据本专利技术的另一方面，提供了用于打印三维物体的方法，该方法包括步骤：将多个粉末层同时沉积到操作表面；使用能量源向在所述操作表面上形成的至少一个粉末层发射至少一个能量束，以熔化所述粉末并形成部分所述三维物体的；以及重复上述步骤直到完全形成所述三维物体。所述方法中的所述粉末层可以以交错方式被沉积到所述操作表面，由此当所述能量束或每个能量束作用于所述粉末层时，被沉积的每个粉末层具有至少部分没有被上覆盖粉末层覆盖的最顶端表面。所述方法中的所述能量束或每个能量束可以同时被发射到两个或更多个粉末层。所述方法中的所述能量束或每个能量束可以顺次被发射到单独的粉末层。所述方法中的能量束可以通过使用能量束分离装置被分离并被定向成两个或更多个分开的能量束。根据本专利技术的另一方面，提供了用于打印三维物体的打印装置，包括：操作表面；至少一个供应料斗和控制机构，用于同时将多个粉末层沉积到所述操作表面；以及能量源，用于向在所述操作表面上形成的至少一个粉末层发射至少一个能量束，其中所述供应料斗或每个供应料斗和所述控制机构适用于以以下方式将粉末分配在所述操作表面上的堆：多个层叠粉末层在所述堆的外表面上形成并流动(flow)，每个粉末层具有暴露面，即当形成相邻粉末层时，至少部分没有被所述相邻粉末层覆盖。所述粉末中包含的每一个粒子可以具有在所述堆上形成所述层叠粉末层的一种或多种属性。所述能量源可以同时向所述堆上的两个或更多个粉末层发射能量束。所述能量源可以顺次向所述堆上的单独粉末层发射能量束。所述装置可以包括扫描装置，用于当所述粒子或每个粒子从所述供应料斗运行到所述堆时，确定包括在所述粉末中的一个或多个粒子的位置、速度和/或尺寸。所述扫描装置可以适用于测量运行到所述堆的所述粉末的空气中密度。所述扫描装置可以适用于测量沉积在所述堆上的粉末量。所述扫描装置可以适用于测量所述堆的形状或轮廓。所述扫描装置可以适用于测量形成在所述堆的外表面上的所述粉末层的形状、外形、相对位置或一个或多个表面特性。根据本专利技术的另一个方面，提供用于打印三维物体的方法，包括以下步骤：将粉末沉积在设置在操作表面的堆上，由此多个层叠粉末层在所述堆的外表面上形成并同时流动；以及使用能量源向至少一个粉末层上发射至少一个能量束。根据本专利技术的另一个方面，提供带电粒子的传输装置，包括：发生器，包括真空室，该真空室中具有枪，用于使所述真空室内的带电粒子失去电荷并通过设置在所述真空室壁上的粒子束出口离开所述真空室；较高压区在所述粒子束出口处邻近所述真空室，其可维持在高于所述真空室压力的压力；等离子体接口设置在所述粒子束出口处，包括等离子体通道，其中所述等离子体通道：与所述粒子束出口对齐；具有第一端和第二端；以及具有设置在所述第一端和所述第二端之间的至少三个电极板，以及其中：电流序列被施加到所述电极板以使得至少一个等离子体从所述等离子体通道的所述第一端移动到所述第二端，由此对所述粒子束出口抽真空；以及所述带电粒子束通过所述等离子体通道中的所述等离子体或每个等离子体从所述真空室传输到所述较高压区。所述序列可以使得多个等离子体同时从所述等离子体通道的所述第一端移动到所述第二端。非等离子体区可以在同时从所述等离子体通道的所述第一端向所述第二端移动的两个连续等离子体之间形成。所述非等离子体区或每个非等离子体区包含来自所述真空室的残余气体。所述序列可以是使得所述粒子束出口持续被抽真空的重复序列。根据本专利技术的另一个方面，提供用于对真空室抽真空的抽真空方法，包括步骤：在包括等离子体通道的所述真空室的出口设置等离子体接口，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于打印三维物体的打印装置，包括：操作表面；能量源，用于将至少一个能量束发射到所述操作表面；粉末分配机构，用于将粉末沉积在所述操作表面上，所述粉末适用于被所述能量束或每个能量束熔化，其中所述粉末分配机构被配置成将多个粉末层同时沉积到所述操作表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.23 AU 2015902421;2015.12.23 AU 20159053531.一种用于打印三维物体的打印装置，包括：操作表面；能量源，用于将至少一个能量束发射到所述操作表面；粉末分配机构，用于将粉末沉积在所述操作表面上，所述粉末适用于被所述能量束或每个能量束熔化，其中所述粉末分配机构被配置成将多个粉末层同时沉积到所述操作表面。2.根据权利要求1所述的打印装置，其中所述粉末分配机构包括多个分配粉末的供应料斗和供应控制机构，所述供应料斗和控制机构被配置成将粉末从所述供应料斗的每一个供应料斗分配到所述操作表面，以同时形成所述多个粉末层。3.根据权利要求2所述的打印装置，其中所述供应料斗和控制机构被配置成以交错的方式将所述多个粉末层沉积到所述操作表面，由此当所述能量束作用于所述粉末层时，每个粉末层具有至少部分没有被上覆盖粉末层覆盖的最顶端表面。4.根据上述权利要求中任意一项所述的打印装置，其中所述能量源在使用中同时向两个或更多个粉末层发射能量束。5.根据权利要求1至3中任意一项所述的打印装置，其中所述能量源在使用中顺次向单独的粉末层发射能量束。6.根据上述权利要求中任意一项所述的打印装置，其中所述打印装置还包括能量束分离装置，用于将能量束分离并定向成两个或更多个分开的能量束。7.根据上述权利要求中任意一项所述的打印装置，其中所述供应料斗和控制机构被配置成以弯曲路径将所述多个粉末层沉积到所述操作表面。8.根据权利要求1所述的打印装置，其中所述粉末分配机构包括至少一个供应料斗，所述供应料斗或每个供应料斗适用于将粉末分配到所述操作表面上的堆上，以便于多个层叠的粉末层在所述堆的外表面上同时形成和流动，每个粉末层在相邻粉末层形成时，具有至少部分没有被该相邻粉末层覆盖的暴露面。9.根据权利要求8所述的打印装置，其中所述能量源同时向所述堆上的两个或更多个粉末层发射能量束。...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·巴奇，
申请(专利权)人：极光实验室企业有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU