用于增材制造系统的打印头模块的阵列技术方案

一种增材制造系统包括：工作台，具有顶表面以用于支撑要制造的物体；支撑结构；致动器，耦接至工作台或支撑结构中的至少一者以形成在这两者之间的沿着平行于顶表面的第一轴线的相对运动；多个打印头，安装在支撑结构上；以及能量源。每个打印头包括分配器以用于在工作台上方输送进料的多个连续的层。打印头沿着垂直于第一轴线的第二轴线而间隔开，使得在沿着第一轴线的运动期间，多个打印头在沿着第一轴线的多个平行狭条中分配进料。能量源经构造以熔融进料的至少一部分。

Array of printhead modules for additive manufacturing system

A material adding system includes a worktable with a top surface to support the object to be made; a support structure; an actuator, coupled to at least one of the worktable or support structure to form the relative movement of the first axis parallel to the top surface between the two, and a plurality of printing heads, installed in the support knot. Construction; and energy sources. Each print head includes a plurality of successive layers of distributor used to feed feed over the workbench. The printing head is separated between the second axes perpendicular to the first axis, so that during the movement of the first axis, a plurality of printing heads are allocated in a plurality of parallel narrow strips along the first axis. The energy source is configured to melt at least part of the feed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增材制造系统的打印头模块的阵列
本专利技术涉及增材制造，并且更特别地，涉及分配粉末层的3D打印工艺。
技术介绍
增材制造(additivemanufacturing,AM)，也被称为实体自由成形制造(solidfreeformfabrication)或3D打印，是指三维物体由原料(例如粉末、液体、悬浮液或熔化固体)以一系列的二维层或横截面而建造的制造工艺。与之相反，传统加工技术涉及减材工艺并生产从库存材料(例如，木头块、塑料块或金属块)切出的物体。在增材制造中可以使用各种增材工艺。各种工艺在沉积层以形成完成物体的方式上和在每个工艺中可相容地使用的材料上有所不同。一些方法熔化或软化材料以生产层，例如，选择性激光熔化(SelectiveLaserMelting；SLM)或直接金属激光烧结((DirectMetalLaserSintering；DMLS)、选择性激光烧结(SelectiveLaserSintering；SLS)、熔融沉积成型(FusedDepositionModeling；FDM)，而另外一些方法则使用不同技术(例如，立体光刻(Stereolithography；SLA))来固化(cure)液体材料。烧结是熔融小粒(例如，粉末)来形成物体的工艺。烧结通常涉及加热粉末。当在烧结工艺中将粉末状的材料加热至足够温度时，粉末颗粒中的原子扩散穿越颗粒边界，从而将颗粒熔融在一起以形成固体件。与熔化相反，烧结中使用的粉末无需达到液相。由于烧结温度不必达到材料熔点，通常对诸如钨和钼的具有高熔点的材料使用烧结。烧结和熔化两者均可以用于增材制造。常规的基于粉末的增材制造系统可以在平台上沉积粉末状的材料的层。激光束或电子束被用作能量源，用于烧结或熔化粉末状的材料，并且一般在粉末状的材料的层中的选定点上引导束并且在跨层的选定位置处激活使之进行光栅扫描。一旦已经烧结或熔化第一层上的所有选定位置，平台就被降低并且新的粉末状的材料的层被沉积在已完成的层的顶部上，并且所述工艺逐层重复直至生产出期望物体。
技术实现思路
在一方面，一种增材制造系统包括：工作台，具有用于支撑要制造的物体的顶表面；支撑结构；致动器，耦接至工作台或支撑结构中的至少一个以形成在这两者之间的沿着平行于顶表面的第一轴线的相对运动；多个打印头，安装在支撑结构上；以及能量源。每个打印头包括分配器以用于在工作台上方输送进料(feedmaterial)的多个连续的层。打印头沿着垂直于第一轴线的第二轴线而间隔开，使得在沿着第一轴线的运动期间，多个打印头在沿着第一轴线的多个平行狭条(swath)中分配进料。能量源经构造以熔融进料的至少一部分。特征可以包括以下中的一个或多个。工作台可以具有建造宽度，并且多个打印头可以经布置以使得进料的多个平行狭条跨越建造宽度。多个打印头可以以交错阵列的方式而布置，其中打印头的一部分沿着第二轴线重叠。交错阵列可以包括第一列和第二列，第一列包括具有第一分配器的第一打印头，第二列包括具有第二分配器的第二打印头。第一分配器可以包括第一分配区域并且第二分配器可以包括第二分配区域，它们经布置以使得第一区域与第二区域邻接而不沿着第二轴线重叠。第一分配器可以包括第一分配区域并且第二分配器可以包括第二分配区域，它们经布置以使得第一区域与第二区域沿着第二轴线重叠。延展器(spreader)(刀片和/或辊)可以延展输送到第一区域与第二区域重叠的区域的进料。可以包括延展器。第一分配器可以包括第一多个可独立控制的开口并且第二分配器包括第二多个可独立控制的开口，并且控制器可以经构造以致使第一分配器和第二分配器的开口在沿着第二轴线不重叠的区域中进行分配。多个打印头可以并排布置。相邻的打印头的分配区域可以沿着第二轴线被间隙所分开。延展器(例如，刀片和/或辊)可以将由分配器输送的进料延展到间隙中。多个打印头可以包括第一打印头和与第一打印头相邻的第二打印头。第一打印头可以包括第一分配器并且第二打印头可以包括第二分配器，并且第一分配器和第二分配器中的每一者可以经构造以在邻近间隙的第一区域处以比距间隙更远的第二区域处更高的速率分配进料。第一分配器可以包括第一多个可独立控制的开口且第二分配器可以包括第二多个可独立控制的开口，并且控制器可以经构造以致使第一分配器和第二分配器的开口在第一区域中以比第二区域更高的速率进行分配。能量源可以包括多个能量源，并且每个相应打印头可以包括来自多个能量源的相应能量源。每个相应能量源可以经构造以熔融由相应打印头分配的狭条中的进料。能量源可以与打印头分开地安装到支撑件。热源可以经构造以将进料加热到低于进料的颗粒熔融的温度的温度。热源可以包括多个热源，并且每个相应打印头可以包括来自多个热源的相应热源。每个相应热源可以经构造以加热由相应打印头分配的狭条中的进料。热源可以与打印头分开地安装到支撑件。延展器可以经构造以使在工作台上方分配的进料平滑化。延展器可以包括刀片和/或辊。延展器可以包括多个延展器，并且每个相应打印头可以包括来自多个延展器的相应延展器，延展器经构造以使由相应打印头分配的狭条中的进料平滑化。延展器可以与打印头分开地安装到支撑件。多个打印头可以包括第一多个第一打印头和第二多个第二打印头，每个第一打印头包括第一分配器并且每个第二打印头包括第二分配器。第一多个打印头可以沿着第二轴线而间隔开，第二多个打印头可以沿着第二轴线而间隔开，并且沿着第一轴线与多个打印头间隔开，并且第一多个打印头中的每个第一分配器可以具有第一分配区域，所述第一分配区域与第二多个打印头的对应的第二分配器的对应的第二分配区域重叠。每个第一分配器可以具有第一多个孔并且每个第二分配器可以具有第二多个孔。第一多个孔可以沿着第二轴线与第二多个孔对准。第一分配器可以包括用于保持第一进料的贮槽(reservoir)并且第二分配器可以包括用于保持第二进料的贮槽。第一材料可以是具有第一粒度的第一粉末并且第二材料可以是具有小于第一粒度的第二粒度的第二粉末。第一材料和第二材料可以具有相同材料组成，或者第一材料和第二材料可以具有不同材料组成。每个第一分配器可以包括第一多个可独立控制的开口并且每个第二分配器可以包括第二多个可独立控制的开口，并且控制器可以经构造以控制第一分配器和第二分配器的开口。控制器可以经构造以致使第一分配器将第一进料分配到多个体素中，并且致使对应的第二分配器将第二进料分配到第一分配器没有分配第一进料的体素中。第一材料可以是具有第一熔融温度的第一粉末并且第二材料可以是具有不同的第二熔融温度的第二粉末。能量源可安装到支撑件或保持支撑件和工作台的框架，并且能量源经构造以在第一粉末和第二粉末两者被分配之后熔融进料。控制器可以经构造以致使第一分配器将第一进料分配到多个体素中，并且致使对应的第二分配器将第二进料分配到被第一分配器分配了第一进料的多个体素的子组中。第一材料可以是具有第一粒度的第一粉末并且第二材料可以是具有小于第一粒度的第二粒度的第二粉末。多个体素的子组可以是位于要制造的物体的边缘的体素。第一多个孔可以沿着第二轴线与第二多个孔之间的空间对准。每个第一分配器可以包括第一多个可独立控制的开口并且每个第二分配器可以包括第二多个可独立控制的开口，并且控制器可以经构造以控制第一分配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增材制造系统，包括：工作台，具有顶表面以用于支撑要制造的物体；支撑结构；致动器，耦接至所述工作台或所述支撑结构中的至少一者，以形成在这两者之间的沿着平行于所述顶表面的第一轴线的相对运动；多个打印头，安装在所述支撑结构上，每个打印头包括分配器以用于在所述工作台上方输送进料的多个连续的层，其中所述打印头沿着垂直于所述第一轴线的第二轴线而间隔开，使得在沿着所述第一轴线的运动期间，所述多个打印头在沿着所述第一轴线的多个平行的狭条中分配进料；以及能量源，经构造以熔融所述进料的至少一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.16 US 62/219,605;2015.12.04 US 62/263,4751.一种增材制造系统，包括：工作台，具有顶表面以用于支撑要制造的物体；支撑结构；致动器，耦接至所述工作台或所述支撑结构中的至少一者，以形成在这两者之间的沿着平行于所述顶表面的第一轴线的相对运动；多个打印头，安装在所述支撑结构上，每个打印头包括分配器以用于在所述工作台上方输送进料的多个连续的层，其中所述打印头沿着垂直于所述第一轴线的第二轴线而间隔开，使得在沿着所述第一轴线的运动期间，所述多个打印头在沿着所述第一轴线的多个平行的狭条中分配进料；以及能量源，经构造以熔融所述进料的至少一部分。2.如权利要求1所述的增材制造系统，其中所述工作台具有建造宽度，并且所述多个打印头经布置以使得进料的所述多个平行狭条跨越所述建造宽度。3.如权利要求2所述的增材制造系统，其中所述多个打印头以交错阵列的方式而布置，其中所述打印头的一部分沿着所述第二轴线重叠。4.如权利要求3所述的增材制造系统，其中所述交错阵列包括第一列和第二列，所述第一列包括具有第一分配器的第一打印头，所述第二列包括具有第二分配器的第二打印头。5.如权利要求4所述的增材制造系统，其中所述第一分配器包括第一分配区域并且所述第二分配器包括第二分配区域，所述第一分配区域和所述第二分配区域经布置以使得所述第一区域与所述第二区域邻接而不沿着所述第二轴线重叠。6.如权利要求4所述的增材制造系统，其中所述第一分配器包括第一分配区域并且所述第二分配器包括第二分配区域，所述第一分配区域和所述第二分配区域经布置以使得所述第一区域和所述第二区域沿着所述第二轴线重叠。7.如权利要求6所述的增材制造系统，包括延展器以用于延展输送到所述第一区域与所述第二区域重叠的区域的进料。8.如权利要求6所述的增材制造系统，其中所述第一分配器包括第一多个可独立控制的开口并且所述第二分配器包括第二多个可独立控制的开口，并且所述增材制造系统包括控制器，所述控制器经构造以致使所述第一分配器和所述第二分配器的开口在沿着所述第二轴线不重叠的区域中进行分配。9.如权利要求2所述的增材制造系统，其中所述多个打印头并排布置。10.如权利要求9所述的增材制造系统，其中相邻的打印头的分配区域沿着所述第二轴线被间隙分隔开。11.如权利要求10所述的增材制造系统，包括延展器以用于将由所述分配器输送的进料延展到所述间隙中。12.如权利要求10所述的增材制造系统，其中所述多个打印头包括第一打印头和与所述第一打印头相邻的第二打印头，其中所述第一打印头包括第一分配器并且所述第二打印头包括第二分配器，并且其中所述第一分配器和第二分配器中的每一者经构造以在邻近所述间隙的第一区域处以比距所述间隙更远的第二区域处更高的速率分配进料。13.如权利要求1所述的增材制造系统，其中所述多个打印头包括第一多个第一打印头和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡·T·额，拉阿南·柴海威，奈格·B·帕蒂班德拉，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US