具有嵌入的感测设备的3D打印对象制造技术

根据示例，三维(3D)打印对象可以包括由非导电材料形成的主体。另外，导电通道、感测设备和信号发射器可以嵌入在主体内。感测设备可以与导电通道电连通，使得感测设备被通过导电通道施加的电流的破坏所影响。另外，信号发射器可以响应于感测设备被所施加电流的破坏所影响而发射无线信号。

3D Printing Object with Embedded Sensor Device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有嵌入的感测设备的3D打印对象
技术介绍
采用增材制造技术来建构或打印部件的3D制造装置越来越受欢迎和使用越来越多。一些增材制造技术采用分层工艺，其中建构材料的颗粒扩散到层中并选择性地熔合在一起。在该工艺之后，将另外的颗粒扩散到另一层中并熔合在一起。该工艺可以重复多次以建构具有期望配置的3D部件。附图说明通过示例的方式示出了本公开的特征，并且本公开的特征不限于以下附图，其中相同的数字表示相同的元件，其中：图1A示出了示例三维(3D)打印对象的简化等距视图，其中内部部件被描绘为可见的；图1B至图1D分别示出了其他示例3D打印对象的简化框图；图2A和图2B分别示出了可以实现为制造图1A至图1D所描绘的3D打印对象的示例装置；图3示出了另一示例装置的简化框图；以及图4示出了用于制造具有嵌入的感测部件的3D打印对象的示例方法的流程图。具体实施方式本文公开了3D打印对象以及用于制造3D打印对象的方法和装置。本文公开的3D打印对象可包括由非导电材料形成的主体。嵌入在主体内的可以是导电通道、与导电通道电连通的感测设备、以及信号发射器。感测设备可以受到通过导电通道施加的电流的破坏的影响，并且信号发射器可以响应于感测设备受到破坏的影响而发射无线信号。嵌入在主体内的还可以是电流供应设备，例如电池和/或感应能量到电能转换器。电流供应设备可以向导电通道和信号发射器供应电流。导电通道、感测设备、信号发射器和电流供应设备可以在主体的增材形成期间布置。例如，这些部件中的一些或全部可以通过施加各种熔合和/或导电剂并将其与用于增材形成主体的非导电材料颗粒混合来形成。在其他示例中，这些部件中的一些或全部可以在引入主体内之前形成，并且先前形成的部件可以在主体形成期间放置在主体的层上。对象可能因破裂和/或磨损而出故障。破裂故障可能是由机械过载、疲劳、应力腐蚀裂缝等引起的。对于疲劳和应力腐蚀裂缝，可能会出现断裂，并可能在对象突然破裂之前传播。因此，在其早期阶段发现裂缝能够防止对象破裂故障，这可以避免对包括对象的整个系统的损坏。然而，手动检查裂缝是不可靠和费力的，特别是当裂缝微小或窄小时。通过实施本文公开的方法和装置，可以利用嵌入的感测设备和信号发射器以自动检测并通知3D打印对象中的断裂来制造3D打印对象。例如，当在3D打印对象中发生诸如断裂的故障时，断裂可能导致导电通道破裂。嵌入的感测设备可能受到破裂的影响，并且信号发射器可以输出信号以指示发生破裂。因此，可以检测和定位断裂，而不会破坏3D打印对象，例如，以非破坏性方式，无需实时或间歇地手动检查3D打印对象的断裂，基本上不影响3D打印对象的物理特性，在3D打印对象的外部不可见，基本上不限制3D打印对象的几何形状等。在继续之前，应注意，如本文所用，术语“包括”意指但不限于“包括”和“至少包括”。术语“基于”意指但不限于“基于”和“至少部分地基于”。首先参考图1A，示出了示例三维(3D)打印对象100的简化等距视图，其中内部部件被描绘为可见的。应该理解，图1A所描绘的3D打印对象100可以包括附加部件，并且可以在不脱离本文公开的3D打印对象100的范围的情况下去除和/或修改本文描述的一些部件。可以通过任何合适的增材3D打印或制造技术来打印3D打印对象100。3D打印或制造技术可以包括基于粉末的熔合技术，基于粉末的熔合技术包括将熔剂施加到建构材料颗粒的选定区域上，随后加热和固化上面已沉积有熔剂的建构材料颗粒。其他合适的技术可以包括光固化(SLA)、熔融沉积成型(FDM)、可固化液体光聚合物喷射(Polyjet)、选择性激光烧结(SLS)、选择性激光熔化(SLM)、3D粘合剂喷射等。在任何方面，3D打印对象100可以包括由非导电材料形成的主体102。非导电材料可以是塑料、陶瓷、聚合物等材料。为了说明的目的，在图1A中非导电材料被描绘为透明的，但是应该理解，非导电材料可以是透明的或不透明的，或者可以包括不透明和透明的部分。在增材3D打印工艺期间，3D打印对象100可以形成为包括各种感测部件，以感测主体102中的断裂，例如裂缝、破裂等。由于机械过载、疲劳、应力腐蚀裂缝等，在主体102的制造期间或在制造之后随着时间的推移，断裂可能发生在主体102中。如图1A所示，感测部件可以包括导电通道104(其在本文中也称为导电部件)，导电通道104定位成延伸穿过主体102中的某些位置。导电通道104可以是导线或其他部件，通过该导线或其他部件可以从电池或其他源(未示出)传导电流，如本文更详细地讨论的。在这方面，导电通道104可以被形成为闭环，使得可以通过导电通道104施加电流。另外，导电通道104可以被形成为在任何方向(包括水平、垂直、对角线和其他方向)上延伸穿过主体102的某些区域，并且可以形成多个导电通道104。通过将导电通道104嵌入主体102内，可以保护导电通道104免受腐蚀性环境的影响和/或可以增强3D对象的外观，因为可以隐藏导电通道104。导电通道104可以延伸穿过主体102的可能易于断裂的位置、主体102的可能是关键的位置，等等。作为特定示例，导电通道104可以定位成在主体102的外表面附近延伸，因为这些区域可能比主体102的内部区域更容易断裂。另外或作为另一示例，导电通道104可以定位成延伸穿过主体102的相对薄的部分。作为另一示例，导电通道104可以定位成延伸穿过主体102的可能对3D打印对象100关键的部分，例如，可能对3D打印对象100或其他对象的操作和性能关键的部分。在其他示例中，导电通道104可以延伸穿过主体102的可能不是关键的其他位置。在任何方面，导电通道104穿过主体102的内部的布置可以使得能够对3D打印对象100执行非破坏性断裂感测。感测设备106可以定位成被通过导电通道104的电流流动的破坏所影响。也就是说，当通过导电通道104的电流流动不被破坏时，电流可以流过感测设备106。然而，当通过导电通道104的电流流动被破坏时，流过感测设备106的电流也可以离散地或连续地改变。例如，当导电通道104中发生部分或完全破裂时(当主体102中的导电通道104所穿过的一部分破裂时可能发生这种情况)，可能破坏通过导电通道104的电流流动。感测设备106可以包括可被通过导电通道104施加的电流的破坏所影响的电阻器或其他设备。换句话说，感测设备106可以是可被流过包含导电通道104的电路的电流变化所影响的任何合适的设备。还如图1A所示，3D打印对象100可以包括嵌入在主体102中的信号发射器108。根据示例，信号发射器108可以响应于感测设备106被通过导电通道104施加的电流的破坏所影响而发射无线信号。例如，信号发射器108可以检测感测设备106何时被流过导电通道104的电流的破坏所影响，并且可以在进行这样的检测时发射无线信号。无线信号可以是BluetoothTM信号、wifi信号、电磁信号(例如射频信号)等。无线信号还可以或在其他示例中是声学、光学等信号。在无线信号是声学或光学信号的示例中，主体102可以被形成为包括开口，声学或光学信号可以通过该开口被引导出主体102。在一些示例中，信号发射器108可以发射新的无线信号，例如，可以响应于感测设备106被流过导电通道104的电流的破坏所影本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维(3D)打印对象，包括：由非导电材料形成的主体；被嵌入在所述主体内的导电通道；与所述导电通道电连通的感测设备，其中所述感测设备被通过所述导电通道施加的电流的破坏所影响，所述感测设备被嵌入在所述主体内；以及信号发射器，响应于所述感测设备被所施加的电流的破坏所影响而发射无线信号，所述信号发射器被嵌入在所述主体内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种三维(3D)打印对象，包括：由非导电材料形成的主体；被嵌入在所述主体内的导电通道；与所述导电通道电连通的感测设备，其中所述感测设备被通过所述导电通道施加的电流的破坏所影响，所述感测设备被嵌入在所述主体内；以及信号发射器，响应于所述感测设备被所施加的电流的破坏所影响而发射无线信号，所述信号发射器被嵌入在所述主体内。2.根据权利要求1所述的3D打印对象，其中所述导电通道由所述非导电材料和导电剂的混合物形成。3.根据权利要求1所述的3D打印对象，进一步包括：被嵌入在所述主体中的电池，其中所述电池与所述导电通道和所述信号发射器电连通，并且其中所述导电通道、所述感测设备、所述信号发射器和所述电池在所有侧面被所述主体的所述非导电材料包围。4.根据权利要求1所述的3D打印对象，进一步包括：用于容纳可更换电池的槽，其中所述导电通道包括在所述槽处终止以在所述可更换电池插入所述槽中时与所述可更换电池电连通的接头。5.根据权利要求1所述的3D打印对象，进一步包括：用于将接收到的感应能量转换成电能的功率转换器，所述功率转换器与所述导电通道和所述信号发射器电连通。6.根据权利要求1所述的3D打印对象，其中所述导电通道包括与所述感测设备形成电路的回路，并且延伸穿过所述主体的多个区域。7.一种方法，包括：由非导电材料增材形成主体；在所述主体的增材形成期间，在所述主体内布置导电材料以形成嵌入的导电部件；在所述主体内布置感测设备，所述感测设备连接到所述嵌入的导电部件，以被通过所述嵌入的导电部件施加的电流的破坏所影响；以及在所述主体内布置信号发射器，所述信号发射器响应于所述感测设备被通过所述嵌入的导电部件的电流的破坏所影响而发射无线信号。8.根据权利要求7所述的方法，其中增材形成所述主体进一步包括：以多层增材形成所述主体；以及通过将所述多层中的一层中的所述非导电材料的建构材料颗粒与所述导电材料混合，在该层上形成所述嵌入的导电部件，其中所述导电材料是流体...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄魏，赵利华，加里·J·迪斯波托，
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