在增材制造中使用圆筒形层的构造制造技术

一种用于打印三维零件的增材制造系统(100)包括构造辊(116)，其在接收零件材料(254,368)的同时旋转，使得零件材料层(254,368)形成在构造辊(116)的圆筒形基体(349)上的圆筒形涡卷中，以形成所述三维零件。其中，相邻多层零件材料(254,368)的所述零件材料(254,368)在所述构造辊(116)结合在一起，其中，所述三维零件可以是非圆筒形的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在增材制造中使用圆筒形层的构造技术背景本公开涉及用于三维(3D)零件的增材制造的系统和方法。具体而言，本公开涉及用于使用成像过程来构造3D零件和支撑结构的增材制造系统和方法。增材制造通常是使用物体的计算机模型来制造三维(3D)物体的方法。增材制造系统的基本操作包括：将三维计算机模型切片成薄的横截面，将结果转换成位置数据，并将位置数据提供给控制设备，该控制设备使用一或多种增材制造技术以分层的方式制造三维结构。增材制造需要许多不同步骤完成制造方法，包括熔融沉积建模、喷墨、选择性激光烧结、粉末/粘合剂喷射、电子束熔化、电子照相成像和立体平版打印工艺。例如，在基于挤出的增材制造系统中，3D零件或模型可以通过挤出可流动的零件材料而逐层地从3D零件的数字表示来打印。零件材料通过由系统的打印头携带的挤出尖端挤出，并且在x-y平面上作为一系列路径沉积在基底上。挤出的零件材料熔合到先前沉积的零件材料上，并在温度下降时固化。然后沿z轴(垂直于x-y平面)增加打印头相对于基底的位置，然后重复该过程以形成类似于数字表示的3D零件。在这个过程中，3D零件在直线的(x,y,z)坐标内被切割，该零件是静止的，并且打印头通过相对于基底的一系列直线位移移动以在平面基底上构造该零件。在通过沉积多层零件材料来制造3D零件时，支撑层或结构通常建造在那些不被零件材料本身支撑的悬挂部分的下方或正在建造中的物体的腔体中。可以利用沉积零件材料的相同沉积技术来构造支撑结构。主机生成额外的几何形状，充当正在形成的3D零件的用于悬垂或自由空间部分的支撑结构。支撑材料在制造过程中粘附在零件材料上，并且在完成打印过程时可从完整的3D零件上移除。在二维(2D)打印中，电子照相(即静电复印)和喷墨是用于在平面基底(例如打印纸)上产生2D图像的常用技术。大多数电子照相系统包括涂覆有光电导材料层的导电支撑鼓以形成光电导鼓。在最常见的实施方式中，静电潜像通过对光电导鼓进行充电，然后用光源对其进行成像曝光而形成。对于数字打印机，光源是线性LED打印头或扫描激光源。这些光源被用于沿着鼓的长度以逐行的方式横向曝光光电导材料层。然后将静电潜像移动到显影台，在该显影台中，来自与光电导鼓相邻的显影辊的调色剂被施加到光电导绝缘体的放电区域以形成可见图像。这被称为放电区显影。然后将形成的调色剂图像转移到基底(例如打印纸)上并用热或压力将其附着到基底上。喷墨办公打印机使用类似的几何结构，其中喷墨打印头在往复运动中以直线方式移动，以横跨通常由与打印头的路径相邻的辊或鼓支撑的纸张或其他接收件进行横向打印。喷墨打印生产型打印机使用打印头的全宽度线性阵列在横跨移动的纸幅的宽度上进行打印。在基本上平坦的纸张基底上打印的喷墨和电子照相打印机都可以被描述为平面打印机。在电子照相3D打印过程中，使用电子照相引擎对3D零件的数字表示的每个切片进行打印或显影。电子照相引擎通常根据2D电子照相打印工艺操作并使用聚合物调色剂。对于3D打印，电子照相引擎通常使用涂覆有光电导材料层的光电导支撑鼓，其中通过静电充电形成静电潜像，随后通过光源对光电导层进行成像曝光。然后将静电潜像移动到显影台，在该显影台中，聚合物调色剂从显影辊施加到放电区域，或者替代地到光电导体的充电区域，以形成表示3D零件切片的聚合物调色剂层。将所显影的层传送到转印介质上，通过该转印介质，利用热和/或压力将该层转印到先前打印的层上从而构造3D零件。喷墨3D打印工艺使用与前述基于挤出的增材制造系统非常相似的工艺，即打印头通过喷射零件材料或粘合剂以逐层方式打印3D零件或模型。系统的打印头在基底上方的在x-y平面内以直线路径移动。喷射的零件材料在先前沉积的零件材料上固化。然后沿z轴(垂直于x-y平面)增加打印头相对于基底的位置，然后重复该过程以形成类似于数字表示的3D零件。在这个过程中，3D零件在直线(x,y,z)坐标内被进行切割，零件是静止的，并且打印头通过相对于基底的一系列直线位移移动。喷墨和电子照相术均使用线性写入过程以一次一层地产生3D零件的层。电子照相打印机中的扫描激光光源类似于喷墨办公打印机中的往复式打印头。电子照相打印机中的LED条类似于喷墨生成打印机中的全宽打印头阵列。使用线性书写系统的打印机，如扫描激光光源、LED条或全宽度喷墨打印头，可称为线性打印机。而且，对于喷墨和电子照相术，零件的单层的数字表示可以被分成多个部分，通常每种颜色一个，这被称为分离。尽管许多单层打印机是线性的，但并非所有的单层打印机都是线性的。例如，电子照相闪光复印机为每次分离同时曝光光电导体材料的整个平面。
技术实现思路
一种用于打印三维零件的增材制造系统包括构造辊，所述构造辊在接收零件材料的同时旋转，使得在构造辊上形成零件材料的圆筒形层以形成三维零件，其中三维零件是非圆筒形的。在另一实施例中，一种增材制造系统包括构造辊，该构造辊在接收零件材料和支撑材料的同时，旋转使得在构造辊上形成圆筒形的多层零件材料和支撑材料，从而形成由支持材料围绕或支撑的三维零件。在另一实施例中，所述多层零件材料和支撑材料的数字表示呈圆筒形弧段、全圆筒形弧段、圆筒形螺旋段的形式或者呈可以包含螺旋线段和弧形段的连续的圆筒形涡卷形式。在进一步的实施例中，所述多层零件材料和支撑材料呈圆筒形弧段的形式或完整圆筒形弧的形式。通过多层零件材料和支撑材料在构造辊上形成的结构被称为构造圆筒。构造圆筒的半径如构造圆筒每次转动而增加一次那样不频繁地增加，或者如所期望的那样频繁地增加。在一个优选实施例中，所述多层零件材料和支撑材料呈圆筒形螺旋段的形式或呈连续圆筒形螺旋的形式。随着圆筒形螺旋施加到构造辊上，构造圆筒的半径随着圆筒形螺旋长度上的每个打印点而连续增加。在又一实施例中，一种方法包括：形成零件的第一圆筒形切片，并将所述零件的第二圆筒形切片输送到所述零件的第一圆筒形切片上。一种增材制造系统包括打印机和转印介质。基于表示三维零件的圆筒形弧切片或表示三维零件的圆筒形螺旋切片的打印点的坐标，打印机创建材料层。如果转印介质将材料层转印到圆筒形弧切片形式的构造圆筒上，则随着圆筒形弧施加到构造圆筒，所述构造圆筒的半径如构造圆筒每次转动而增加一次那样不频繁地增加，或者如所期望的那样频繁地增加。如果转印介质将材料层以圆筒形螺旋切片的形式转印到构造圆筒上，随着圆筒形螺旋施加到构造圆筒上，构造圆筒的半径随着沿圆筒形螺旋体的长度上的每个打印点连续增加。圆筒形切片可以包含圆筒形弧切片和圆筒形螺旋切片。圆筒形切片的长度可以小于辊的周长，等于辊的周长，或者大于辊的周长并且重叠在其自身上。一种计算机实现方法包括将零件表面定向在圆筒形构造空间中并且识别零件表面与圆筒形弧或圆筒形螺旋之间的交点。对于沿着存在交点的圆筒形弧或圆筒形螺旋的一组离散角度值中的每一个，至少一个打印点被存储在存储器中。打印点被确定并以与打印点将被打印的相同的顺序存储在存储器中。在另一实施例中，一种增材制造系统包括控制器，所述控制器接收三维表面的打印点的坐标，每个打印点被表示为所述三维表面的圆筒形弧切片或圆筒形螺旋切片的一部分。打印机组件从控制器接收打印点的坐标，并作为响应打印材料的平面层并将所述材料的平面层固化或粘合到构造辊上以形成包含所述三维表面的构造圆筒。一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于打印三维零件的增材制造系统，所述增材制造系统包括构造辊，所述构造辊在接收零件材料的同时旋转，使得多层零件材料形成在构造辊的圆筒形基体上的圆筒形涡卷中以形成所述三维零件，其中，相邻多层零件材料的所述零件材料在所述构造辊上结合在一起，并且其中，所述三维零件可以是非圆筒形的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.31 US 62/273,873;2015.12.31 US 62/273,903;1.一种用于打印三维零件的增材制造系统，所述增材制造系统包括构造辊，所述构造辊在接收零件材料的同时旋转，使得多层零件材料形成在构造辊的圆筒形基体上的圆筒形涡卷中以形成所述三维零件，其中，相邻多层零件材料的所述零件材料在所述构造辊上结合在一起，并且其中，所述三维零件可以是非圆筒形的。2.根据权利要求1所述的增材制造系统，其中，所述构造辊还接收多层结构支撑材料，使得所述圆筒形涡卷包括连续多层零件材料和结构支撑材料，并且所述结构支撑材料在所述构造辊上在所述三维零件周围形成圆筒形结构支撑。3.根据权利要求2所述的增材制造系统，其中，所述构造辊接收包含所述零件材料和所述结构支撑材料的连续材料网。4.根据权利要求2所述的增材制造系统，其中，所述结构支撑材料可溶解于不影响所述三维零件的溶液中。5.根据权利要求1所述的增材制造系统，还包括接收附加零件材料，使得所述附加零件材料的圆筒形层形成在所述构造辊上，使得在形成所述三维零件的同时形成第二三维零件。6.根据权利要求5所述的增材制造系统，其中，所述零件材料包括多种材料。7.根据权利要求1所述的增材制造系统，其中，所述层由电子照相成像引擎形成。8.一种计算机实现方法，包括：将零件表面定向于在圆筒形构造空间；识别零件表面和圆筒形螺旋之间的交点；对于沿着存在所述交点的所述圆筒形螺旋的一组离散角度值中的每一个值，将至少一个打印点存储在存储器中，其中，所述打印点被确定并以与打印点将要被打印的相同的顺序被存储在存储器中。9.根据权利要求8所述的计算机实现方法，其中，定向所述零件表面包括定向具有多个零件表面的零件，并且识别交点还包括识别所述多个零件表面与所述圆筒形螺旋之间的所有交点。10.根据权利要求9所述的计算机实现方法，其中，以打印点将要被打印的顺序存储所述打印点包括存储用于单个离散角度值的多个零件表面的打印点。11.根据权利要求10所述的计算机实现方法，其中，所述圆筒形螺旋形成连续涡卷的一部分，所述连续涡卷随着所述角度值的变化而具有连续增加的半径，并且所述方法还包括识别在所述零件表面和所述连续涡卷之间的多个交点。12.根据权利要求11所述的计算机实现方法，其中，以打印点将要被打印的顺序存...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·卡尔·斯特尔特，斯蒂文·A·克尔希恩，杰罗姆·格茨克，
申请(专利权)人：伊沃尔沃增材制造有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US