用于生成具有可调属性的三维物体的装置、系统和方法制造方法及图纸

本公开内容提供了用于形成三维物体的系统和方法。可以使用本文所描述的材料、过程、方法和系统形成本公开内容的基材。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生成具有可调属性的三维物体的装置、系统和方法交叉引用本申请要求2016年3月10日提交的美国临时专利申请序列号62/306,088的优先权，其通过引用全部地并入本文。
技术介绍
三维打印(3D打印)是用于制作各种形状和大小的三维物体的过程。可以基于模型设计来形成三维物体。模型设计可以经由计算机、绘图来形成，或者可以基于另一个物体。在三维打印中可以使用不同的材料，包括硅、硅胶橡胶、硅化丙烯酸填缝料、聚氨酯和可固化树脂。三维打印可以有效地形成经由传统方法难以制造的物体。
技术实现思路
虽然三维(3D)打印系统和方法是可用的，但是本文认识到了某些3D打印系统和方法的各种问题。例如，3D打印系统和方法可能无法打印具有可调属性的3D物体，可调属性诸如是材料成分、颜色梯度、密度和硬度。本文所提供的方法和系统有利地使得能够形成具有可调属性的3D物体。在一个方面，本公开内容提供了一种用于形成三维物体的方法，包括：(a)提供与混合器流体连通的至少两个材料盒(materialcartridge)，所述混合器与打印头的喷嘴流体连通，其中所述至少两个材料盒包含构建材料(buildingmaterial)；(b)使用来自所述至少两个材料盒的构建材料来在所述混合器中生成第一混合物；(c)通过所述喷嘴将所述第一混合物从所述混合器朝向支撑件引导，以形成与所述支撑件相邻的所述三维物体的第一层，其中所述第一层包括第一周边(perimeter)和在所述第一周边内的区间的第一子区段；(d)使用来自所述至少两个材料盒的构建材料来在所述混合器中生成第二混合物；和(e)通过所述喷嘴将所述第二混合物从所述混合器朝向所述支撑件引导，以形成与所述支撑件相邻的所述三维物体的第二层，其中所述第二层包括第二周边和在所述第二周边内的区间的第二子区段，其中所述第二子区段的至少一部分与所述第一子区段的至少一部分相邻。在一些实施方式中，所述方法还包括重复(d)-(e)至少10次。在一些实施方式中，所述方法还包括重复(d)-(e)至少100次。在一些实施方式中，所述方法还包括重复(d)-(e)至少200次。在一些实施方式中，所述混合器是通道。在一些实施方式中，所述第一子区段小于由所述第一周边包围的区间的99％。在一些实施方式中，所述第一子区段小于由所述第一周边包围的区间的90％。在一些实施方式中，所述第一子区段小于由所述第一周边包围的区间的75％。在一些实施方式中，所述至少两个材料盒包括具有第一颜色和第二颜色的构建材料，并且其中所述第一混合物具有与所述第一颜色和所述第二颜色不同的第三颜色。在一些实施方式中，所述第一颜色不同于第所述二颜色。在一些实施方式中，所述构建材料中的至少一种包括硅胶、硅胶橡胶、聚氨酯、含氟弹性体、丙烯酸糊、环氧树脂或其组合。在一些实施方式中，所述构建材料中的至少一种具有小于或等于10,000,000厘泊(cP)的粘度。在一些实施方式中，所述构建材料中的至少一种具有小于或等于1,000,000cP的粘度。在一些实施方式中，所述构建材料中的至少一种具有小于或等于100,000cP的粘度。在一些实施方式中，所述三维物体的所述第一层具有至少0.1毫米的厚度。在一些实施方式中，所述三维物体材料的所述第一层具有至少0.2毫米的厚度。在一些实施方式中，所述三维物体的所述第一层具有0.1毫米至100毫米的厚度。在一些实施方式中，所述构建材料中的至少一种处于液态。在一些实施方式中，通过机械力、气动力、重力、渗透压差、压力差或其组合将所述构建材料引导至所述喷嘴。在一些实施方式中，所述打印头相对于所述支撑件移动到所述第一子区段。在一些实施方式中，所述喷嘴在所述第一周边内的所述第一子区段上方移动，而不将所述构建材料向所述支撑件引导。在一些实施方式中，所述三维物体是各向异性的。在一些实施方式中，所述三维物体是各向同性的。在一些实施方式中，所述三维物体的所述第一层和所述三维物体的所述第二层具有不同的至少一种物理属性。在一些实施方式中，所述至少一种物理属性是填充密度、拉伸强度或颜色。在一些实施方式中，所述第一子区段符合所述三维物体的模型设计。在一些实施方式中，所述三维物体在小于1周的时间段内形成。在一些实施方式中，所述三维物体在小于3天的时间段内形成。在一些实施方式中，所述三维物体在小于36小时的时间段内形成。在一些实施方式中，所述三维物体具有小于10m×10m×10m的尺寸。在一些实施方式中，所述三维物体具有小于1m×1m×1m的尺寸。在一些实施方式中，所述三维物体具有小于0.5m×0.5m×0.5m的尺寸。在一些实施方式中，所述模型设计包括所述三维物体的至少10个平行横截面。在一些实施方式中，所述模型设计包括所述三维物体的至少100个平行横截面。在一些实施方式中，所述构建材料中的至少一种包括聚合物。在一些实施方式中，所述三维物体的所述第一层和所述三维物体的所述第二层具有相同的至少一种物理属性。在一些实施方式中，所述至少两个材料盒的构建材料具有不同的参数。在一些实施方式中，所述不同参数包括颜色或材料成分。在一些实施方式中，在形成所述第二层时，所述三维物体的横截面不是100％填充的。在一些实施方式中，其中沿着横截面，所述三维物体具有不同填充密度的多个区域。在一些实施方式中，所述三维物体具有各向同性的填充密度。在一些实施方式中，所述三维物体具有各向异性的填充密度。在一些实施方式中，所述方法还包括填充所述三维物体的腔体。在一些实施方式中，所述腔体以这样的填充速率填充：所述填充速率被选择为提供所述三维物体的预定物理属性。在一些实施方式中，所述预定物理属性是硬度、密度、拉伸强度和断裂伸长率中的一个或多个。在一个方面，本公开内容提供了一种用于形成三维物体的方法，包括：(a)提供与打印头的喷嘴流体连通的至少一个材料容器，其中所述至少一个材料容器包括至少一种构建材料；(b)通过所述喷嘴将处于液态的所述至少一种构建材料从所述至少一个材料容器朝向支撑件引导，以形成与所述支撑件相邻的所述三维物体的第一部分，在与所述支撑件相邻的所述构建材料凝固时形成该第一部分，其中所述第一部分包括第一物理属性；(c)通过所述喷嘴将处于所述液态的所述至少一种构建材料从所述至少一个材料容器朝向所述支撑件引导，以形成与所述第一部分或所述支撑件相邻的所述三维物体的第二部分，在所述构建材料凝固时形成该第二部分，其中所述第二部分包括与所述第一物理属性不同的第二物理属性。在一些实施方式中，所述构建材料是聚合材料。在一些实施方式中，在向所述构建材料施加能量时所述构建材料固化。在一些实施方式中，所述聚合材料包括硅胶、聚氨酯、弹性体或环氧胶。在一些实施方式中，所述弹性体是含氟弹性体。在一些实施方式中，所述方法还包括向所述构建材料施加热能或电磁能以固化所述构建材料。在一些实施方式中，所述电磁能是紫外光。在一些实施方式中，所述方法还包括通过所述喷嘴将处于所述液态的所述至少一种构建材料从所述至少一个材料容器朝向所述支撑件引导，以形成所述三维物体的第三部分，在所述构建材料凝固时形成该第二部分。在一些实施方式中，所述第一部分和/或所述第二部分包括一层或多层所述构建材料。在一些实施方式中，所述第一物理属性或所述第二物理属性选自填充密度、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于形成三维物体的方法，包括：(a)提供与混合器流体连通的至少两个材料盒，所述混合器与打印头的喷嘴流体连通，其中所述至少两个材料盒包含构建材料；(b)使用来自所述至少两个材料盒的构建材料在所述混合器中生成第一混合物；(c)通过所述喷嘴将所述第一混合物从所述混合器朝向一支撑件引导，以形成与所述支撑件相邻的所述三维物体的第一层，其中所述第一层包括第一周边和在所述第一周边内的区间的第一子区段；(d)使用来自所述至少两个材料盒的构建材料在所述混合器中生成第二混合物；和(e)通过所述喷嘴将所述第二混合物从所述混合器朝向所述支撑件引导，以形成与所述支撑件相邻的所述三维物体的第二层，其中所述第二层包括第二周边和在所述第二周边内的区间的第二子区段，其中所述第二子区段的至少一部分与所述第一子区段的至少一部分相邻。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.10 US 62/306,0881.一种用于形成三维物体的方法，包括：(a)提供与混合器流体连通的至少两个材料盒，所述混合器与打印头的喷嘴流体连通，其中所述至少两个材料盒包含构建材料；(b)使用来自所述至少两个材料盒的构建材料在所述混合器中生成第一混合物；(c)通过所述喷嘴将所述第一混合物从所述混合器朝向一支撑件引导，以形成与所述支撑件相邻的所述三维物体的第一层，其中所述第一层包括第一周边和在所述第一周边内的区间的第一子区段；(d)使用来自所述至少两个材料盒的构建材料在所述混合器中生成第二混合物；和(e)通过所述喷嘴将所述第二混合物从所述混合器朝向所述支撑件引导，以形成与所述支撑件相邻的所述三维物体的第二层，其中所述第二层包括第二周边和在所述第二周边内的区间的第二子区段，其中所述第二子区段的至少一部分与所述第一子区段的至少一部分相邻。2.根据权利要求1所述的方法，还包括重复(d)-(e)至少10次。3.根据权利要求2所述的方法，还包括重复(d)-(e)至少100次。4.根据权利要求3所述的方法，还包括重复(d)-(e)至少200次。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合器是通道。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合器是腔室。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一子区段小于由所述第一周边包围的区间的99％。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一子区段小于由所述第一周边包围的区间的90％。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一子区段小于由所述第一周边包围的区间的75％。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少两个材料盒包括具有第一颜色和第二颜色的构建材料，并且其中所述第一混合物具有与所述第一颜色和所述第二颜色不同的第三颜色。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一颜色不同于所述第二颜色。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述构建材料中的至少一种包括硅胶、硅胶橡胶、聚氨酯、含氟弹性体、丙烯酸糊、环氧树脂或其组合。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述构建材料中的至少一种具有小于或等于10,000,000厘泊(cP)的粘度。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述构建材料中的至少一种具有小于或等于1,000,000cP的粘度。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述构建材料中的至少一种具有小于或等于100,000cP的粘度。16.根据权利要求1所述的方法，其中所述三维物体的所述第一层具有至少0.1毫米的厚度。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述三维物体的所述第一层具有至少0.2毫米的厚度。18.根据权利要求1所述的方法，其中所述三维物体的所述第一层具有0.1毫米至100毫米的厚度。19.根据权利要求1所述的方法，其中所述构建材料中的至少一种处于液态。20.根据权利要求1所述的方法，其中通过机械力、气动力、重力、渗透压差、压力差或其组合将所述构建材料引导到所述喷嘴。21.根据权利要求1所述的方法，其中所述打印头相对于所述支撑件移动到所述第一子区段。22.根据权利要求1所述的方法，其中所述喷嘴在所述第一周边内的所述第一子区段上方移动，而不将所述构建材料向所述支撑件引导。23.根据权利要求1所述的方法，其中所述三维物体是各向异性的。24.根据权利要求1所述的方法，其中所述三维物体是各向同性的。25.根据权利要求1所述的方法，其中所述三维物体的所述第一层和所述三维物体的所述第二层具有不同的至少一种物理属性。26.根据权利要求25所述的方法，其中所述至少一种物理属性是填充密度、拉伸强度或颜色。27.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一子区段符合所述三维物体的模型设计。28.根据权利要求1所述的方法，其中所述三维物体在小于1周的时间段内形成。29.根据权利要求28所述的方法，其中所述三维物体在小于3天的时间段内形成。30.根据权利要求29所述的方法，其中所述三维物体在小于36小时的时间段内形成。31.根据权利要求1所述的方法，其中所述三维物体具有小于10m×10m×10m的尺寸。32.根据权利要求31所述的方法，其中所述三维物体具有小于1m×1m×1m的尺寸。33.根据权利要求32所述的方法，其中所述三维物体具有小于0.5m×0.5m×0.5m的尺寸。34.根据权利要求1所述的方法，其中所述模型设计包括所述三维物体的至少10个平行横截面。35.根据权利要求34所述的方法，其中所述模型设计包括所述三维物体的至少100个平行横截面。36.根据权利要求1所述的方法，其中所述构建材料中的至少一种包括聚合物。37.根据权利要求1所述的方法，其中所述三维物体的所述第一层和所述三维物体的所述第二层具有相同的至少一种物理属性。38.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少两个材料盒的构建材料具有不同的参数。39.根据权利要求38所述的方法，其中所述不同参数包括颜色或材料成分。40.根据权利要求1所述的方法，其中在形成所述第二层时，所述三维物体的横截面不是100％填充的。41.根据权利要求1所述的方法，其中沿着横截面，所述三维物体具有不同填充密度的多个区域。42.根据权利要求1所述的方法，其中所述三维物体具有各向同性的填充密度。43.根据权利要求1所述的方法，其中所述三维物体具有各向异性的填充密度。44.根据权利要求1所述的方法，还包括填充所述三维物体的腔体。45.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯瑞，卢少淳，
申请(专利权)人：三递公司，
类型：发明
国别省市：美国,US