数字打印的构造材料的提取制造技术

在示例性实施方式中，一种用于将构造材料的层提取至载体中的方法。该方法包括将构造材料的层提供至床上。用液体功能材料(LFM)数字打印床上的构造材料的层的部分。该方法重复提供构造材料的层和数字打印而不向LFM施加能量，以在床上的构造材料的层中限定结构。将构造材料的层提取至载体中并且移除载体。

Extraction of structural materials for digital printing

In the exemplary embodiment, a method for extracting a layer of a structural material into a carrier is described. The method includes providing a layer of structural material to a bed. Use liquid functional material (LFM) to print the part of the structure material on the bed. The method repeatedly provides layers and digital printing of the construction material without applying energy to the LFM to confine the structure in the layer of the construction material on the bed. The layer of the structural material is extracted into the carrier and the carrier is removed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】数字打印的构造材料的提取
技术介绍
随着打印机的成本下降，三维(3D)打印机变得更加普遍。3D打印机，也称为增材制造机器，通常通过使用材料逐层产生3D对象来操作。在一些系统中，可创建三维计算机辅助绘图(CAD)模型。然后，可根据模型产生对象。示例性材料可包括聚合物、金属或塑料。附图说明图1是本公开的示例的装置的框图；图2是本公开的示例的示意性流程图；图3是用于将未结合的构造材料的层提取至载体(carrier)中的示例的方法的流程图；图4是本公开的示例的控制器的框图；图5是本公开的示例的载体和基板的正面截面框图；以及图6是本公开的示例的载体和基板的侧面截面框图。具体实施方式本公开公开了用于经由载体从3D打印机提取数字打印的构造材料的方法和装置。载体和被数字打印的但是未结合的构造材料的层可被置入微波熔炉中进行熔融。例如，可在每遍打印时用液体功能材料数字打印构造材料的每个层的部分。液体功能材料对将在构造材料熔融之后形成三维对象的每个层的部分“描绘轮廓”。注意，在本公开中，在将液体功能材料施加至构造材料的每个层的部分之后，每个层不是固化的或熔融的。而是，在构造材料的每个层的部分被数字打印之后，包含未结合的数字打印的构造材料的层的载体可被移动至熔炉，以使数字打印的构造材料的每个层的部分熔融。换句话说，数字打印的构造材料的层的熔融发生在熔炉中，而不是如一些其他3D打印技术那样发生在3D打印机内。相反，一些3D打印过程在每个层被打印时加热和熔融每个层或者在层的每遍打印之后立即加热和熔融每个层。通过消除打印每个层期间或之后的加热过程，可提高3D打印过程的效率和材料特性的均匀性。另外，本公开允许使用要求过高温度以用于一些3D打印机的某些材料，比如陶瓷。另外，本公开允许被数字打印但是未结合的构造材料的层被置入载体并且置入熔炉(例如，微波熔炉、熔炉、将对象暴露于指定为微波辐射范围之外的电磁辐射的熔融室)中。熔炉提供热量或能量，其使彼此接收液体功能材料和在接收液体功能材料的构造材料的层之间的构造材料的部分熔融。用液体功能材料数字打印的构造材料的层的每个层的部分可在单个操作中在载体内同步或同时熔融。图1阐释了本公开的示例的3D打印机100的框图。在一个实施例中，3D打印机100可包括床108、液体功能材料(LFM)分配器110和构造材料分配器和涂布器112。在一个实施方式中，床108可与马达116耦联，以上下移动床108。在一个实施方式中，控制器114可与LFM分配器110、构造材料分配器和涂布器112和马达116通信。控制器114可控制构造材料分配器和涂布器112，以分配构造材料102的层104-1至104-N(本文各自称为层104或共同称为层104)。控制器114可控制LFM分配器110，以在构造材料102的每个层104的部分上分配LFM。控制器114可控制马达116，以在每个层104被提供并且被LFM数字打印之后，更向下移动床108，以接收构造材料102的附加层104。控制器114也可控制马达116，以更向上移动床108，以将层104-1至104-N置入载体中，该载体被去除并且置入熔炉(例如，微波熔炉、熔炉、将对象暴露于指定为微波辐射范围之外的电磁辐射的熔融室)，如下面进一步详细讨论的。在一个实施例中，床108可经由机械连接与马达116耦联。例如，床108可与连接至马达116的导螺杆耦联。马达116可以是以限定的增量移动导螺杆的步进马达。床108在向下方向上的移动可称为向下引导(indexingdown)并且床108在向上方向上的移动可称为向上引导(indexingup)。在一个实施例中，可使用例如计算机辅助设计(CAD)程序设计结构106并且上传至控制器114。在一些实施方式中，可将结构106的设计的每个层的位图切片或每个层的光栅切片上传至控制器114。然后控制器114可控制LFM分配器110、构造材料分配器和涂布器112和马达116，以在构造材料102的层104中数字打印结构106，而不施加能量。在一个实施方式中，构造材料102可以是透射微波的材料。换句话说，构造材料102可以不吸收微波能量或允许微波能量穿过，而不改变构造材料102。换句话说，构造材料102可以不吸收微波能量以及另一种材料(例如，下面描述的液体功能材料)。透射微波的材料可以是主要为透射微波的任何类型的颗粒材料，包括粉末、凝胶、料浆等。颗粒材料可具有约3微米-30微米(μm)的平均直径。对于料浆和凝胶，平均直径可小至为1纳米(nm)。可用作构造材料102的透射微波的材料的实例可包括氧化铝(Al2O3)、氮化硅(SiN)、陶瓷、玻璃陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯(PTFE)、二氧化锆(ZrO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化钇(Y2O3)、氧化镁(MgO)、三氧化二铝(Al2O3)、氮化硼(BN)、氟化钙(CaF2)、五氧化二钽(Ta2O5)、五氧化二铌(Nb2O5)、氧化钛(TiO2)、石英、熔融二氧化硅、莫来石等。构造材料102的层104可被分配在床108上并且通过构造材料分配器和涂布器112轧制成水平或平坦的。基于结构106，控制器114可将LFM分配在构造材料102的层104的部分上。LFM可以是比构造材料102更好地选择性吸收微波能量的感受器。LFM也可以是设计为降低局部熔融温度或以其他方式局部修饰数字限定的对象的材料特性的材料。通过将LFM施加至构造材料102的层104的部分来数字打印构造材料102的层104，以创建对应于结构106的相应层的感受器图案。LFM也可用于修饰构造材料102的局部电学特性或其他基本特性，以为最终的结构106提供益处。应当注意，LFM本身不是粘合剂并且在不施加能量的情况下不结合构造材料102的颗粒。换句话说，单独的LFM不结合构造材料102的颗粒。而是，如下所述在熔炉中将能量施加至LFM，以结合构造材料102。LFM的实例可包括导电的、半导电的或具有可在环境温度下用作微波或射频(RF)感受器的磁偶极子的任何类型的材料。一些实例可包括炭黑、石墨、碳纳米管、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锡(ITO)、氮化钛(TiN)、铁素体油墨、铁磁材料、铁电材料等。另外，LFM可包括设计为与基础材料反应的材料，以确保用递送的更少的熔融能量熔融。这可包括在颗粒之间的间隙区域形成玻璃的二氧化硅(SiO2)纳米颗粒、氧化物的组合等。可重复分配构造材料102和数字打印构造材料102的层104的部分，直到在构造材料102的多个层104-N内数字打印整个结构106。注意，不加热或熔融构造材料102的每个层104。而是，构造材料102的层104-1至104-N保持为松散的或未结合的。在一个实施方式中，可将不含LFM的附加层104分配为最底层和最顶层，以提供绝缘。另外，可在构造材料102的每个层104内以与3D打印机和/或(下面讨论的)载体的壁150的最小距离118来数字打印结构106，以提供绝缘层。在一个实施方式中，最小距离118可约为大于或等于10毫米(mm)。如下面讨论，构造材料102的层104-1至104-N可被插入载体中。载体可从3D打印机100移除并且插入微波熔炉中，以使每个层104-1至104-N的数字打印的部分同时熔融。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：将构造材料的层提供至床上；在所述床上的所述构造材料的层的部分上数字打印液体功能材料(LFM)；重复所述提供和所述数字打印而不向所述LFM施加能量，以在所述床上的构造材料的层中限定结构；将所述构造材料的层提取至载体中；并且移除所述载体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，包括：将构造材料的层提供至床上；在所述床上的所述构造材料的层的部分上数字打印液体功能材料(LFM)；重复所述提供和所述数字打印而不向所述LFM施加能量，以在所述床上的构造材料的层中限定结构；将所述构造材料的层提取至载体中；并且移除所述载体。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将所述载体置入熔炉中；以及将在所述载体中的所述构造材料的层中数字打印的所述结构熔融。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述提取包括：用基板密封所述载体。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述基板是反射微波的金属或透射微波的。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述载体包括透射微波的材料。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述透射微波的材料包括下述的至少一种：氧化铝、氮化硅、陶瓷、玻璃陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯(PTFE)、二氧化锆(ZrO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化钇(Y2O3)、氧化镁(MgO)、三氧化二铝(Al2O3)、氮化硼(BN)、氟化钙(CaF2)、五氧化二钽(Ta2O5)、五氧化二铌(Nb2O5)、氧化钛(TiO2)、石英、熔融二氧化硅或莫来石。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述结构以与所述载体的壁最小的距离限定在所述构造材料的层中，以提供绝缘层。8.一种用处理器可执行的指令编码的非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质包括：将构造材料的层分配至床上的指令；将液体功能材料(LFM)分配至所述构造材料的层的部分上的指令；重复分配所述构造材料的层和所述LFM的所述指令而不施加能量，以在所述床上的构造材料的层中限定结构的指令；...

【专利技术属性】
技术研发人员：小詹姆斯·埃尔默·阿博特，戴维·A·钱皮恩，费尔南多·朱昂，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国,US