增材制造制造技术

在一个示例中，一种处理器可读介质，其上具有指令，所述指令当被执行时使得用于增材制造机的熔合系统：在第一次滑架通过期间，预加热未熔合构建材料层中的构建材料；在所述第一次滑架通过期间和/或在第二次滑架通过期间，将液体熔剂分配到所述层中的预加热的未熔合构建材料上，并且随后，在所述第二次滑架通过期间，用熔合光照射所述层中的其上分配有所述熔剂的构建材料；以及在第三次滑架通过期间，用所述熔合光照射熔合的构建材料；以及在第四次滑架通过期间，用所述熔合光照射熔合的构建材料，并且随后，主动冷却熔合的构建材料。

Additive manufacturing

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增材制造
技术介绍
增材制造机通过构建材料层来产生3D物体。一些增材制造机通常被称为“3D打印机”。3D打印机和其他增材制造机使得可以将物体的CAD(计算机辅助设计)模型或其他数字表示转变成物理物体。模型数据可被处理成切片，这些切片各自限定一个或多个构建材料层的待形成该物体的部分。附图说明图1和图2分别是正视图和平面图，其图示了用于增材制造机的熔合系统的一个示例。图3-28呈现了一系列视图，其示出了使用图1和图2的熔合系统的四通熔合循环的一个示例。图29是图示了四通熔合循环的一个示例的示图。图30和图31是图示了用于增材制造的熔合过程的示例的流程图，该熔合过程例如可用图1和图2的熔合系统来实施。图32是图示了处理器可读介质的一个示例的框图，该处理器可读介质具有熔合指令，以在3D物体的增材制造期间熔合构建材料。图33是图示了用于增材制造机的熔合系统的一个示例的框图，该熔合系统实施了具有熔合指令的控制器，该熔合指令用于在3D物体的增材制造期间熔合构建材料。贯穿附图，相同的附图标记标示相同或相似的部分。附图未按比例绘制。附图中极大地放大了构建材料层和物体切片的比例。例如图3-28中所示的熔合过程的熔合过程中的每层构建材料可小于100μm，而以数千层来制造物体。具体实施方式在一些增材制造过程中，使用热将粉末状构建材料中的颗粒熔合在一起，以形成固体物体。例如，可通过将液体熔剂以基于物体切片的图案施加于粉末状构建材料的薄层，并且随后将图案化区域暴露于熔合光，来生成熔合构建材料的热。熔剂中的光吸收组分吸收光能以帮助将图案化的构建材料加热到熔合温度以上，以烧结、熔化或以其他方式熔合构建材料。可使用其他液体试剂来产生物体的期望特性。例如，精细剂可用于增强或抑制物体的某些区域中的熔合，着色剂可用于不同颜色的物体或单个物体中的不同颜色，并且其他试剂可被用于影响例如延展性和导电性之类的物理性质。逐层并且逐切片重复该过程，以完成所述物体。已经开发出新的熔合技术来帮助改善塑料物体的延展性。在一个示例中，使用四通熔合过程将构建材料加热到熔合温度以上并将其保持在那里处于熔融状态足够长的时间以便蠕动(reptation)，并且随后，将熔合的构建材料冷却至低于结晶温度，并将其短暂地留在那里以帮助将聚合物锁定到无定形状态，同时抑制结晶。在一个这样的四通熔合过程中，例如，在第一次滑架通过期间，预加热未熔合构建材料层中的构建材料，并且随后，液体熔剂被选择性地分配到预加热的未熔合构建材料上。在第二次滑架通过期间，用熔合光来照射其上已分配有熔剂的构建材料，以将构建材料加热到熔合温度以上，以形成熔合的构建材料。尽管熔合光通常被施加于整个工作区域，从而照射用熔剂处理的构建材料以及未处理的构建材料，但是也可使用选择性光照来针对经处理的构建材料。在第三次滑架通过期间，用熔合光照射熔合的构建材料，并且在第四次滑架通过期间，再次用熔合光照射熔合的构建材料，以在期望的蠕动期内将熔合的构建材料保持在熔合温度以上。然后，同样在第四次滑架通过期间，通过将下一层未熔合的构建材料铺展在热的构建材料上，熔合的构建材料被快速地冷却到结晶温度以下。然后，该序列立即以第一次滑架通过再次开始。在第一次滑架通过中预加热新的未熔合构建材料层将下面的熔合构建材料加温到结晶温度以上，以限制“极端”冷却的持续时间，并且因此，抑制结晶和沿周边的边缘卷曲。对于增材制造塑料物体，新的熔合技术的这个和其他示例使得构建材料中的聚合物能够形成并保持与其他增材制造技术相比表现出较高的延展性和较低的脆性的无定形结构。然而，示例不限于增材制造塑料物体。在其他示例中，可使用其他类型的构建材料来制造物体。在下文中描述和在附图中示出的这些和其他示例说明但不限制本专利的范围，本专利的范围在本说明书之后的权利要求中限定。如本文件中所使用的：“和/或”意指关联事物中的一个或多个；“熔剂”意指使得或有助于使得构建材料烧结、熔化或以其他方式熔合的物质；“精细剂”意指例如通过改变熔剂的效果来抑制或防止或增强熔合构建材料的物质；“照射”意指暴露于辐射，包括热和光；“光”意指任何波长的电磁辐射；“液体”意指不主要由一种或多种气体组成的流体；“处理器可读介质”意指可实施、包含、存储或维护指令和其他信息以供处理器使用的任何非暂时性有形介质，并且例如可包括电路、集成电路、ASIC(专用集成电路)、硬盘驱动器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和闪存；以及“工作区域”意指支撑或包含用于熔合的构建材料的任何合适的结构，包括处于下面的构建材料层和处理中的切片以及其他物体结构。图1和图2分别是正视图和平面图，其图示了用于增材制造机的熔合系统10的一个示例。图3-28呈现了一系列视图，其示出了使用系统10的四通熔合过程的一个示例。参照图1和图2，熔合系统10包括第一“熔合器”滑架12和第二“分配器”滑架14。滑架12和14在工作区域18上方在轨道16上来回移动。熔合器滑架12承载层叠装置22、加热器24和熔合灯26。分配器滑架14承载喷墨打印头组件或其他合适的液体分配组件28，以分配液体熔剂。在所示示例中，分配组件28包括分配熔剂的第一分配器30和分配例如精细剂的另一种试剂的第二分配器32。在图1和图2中所示的示例中，层叠装置22被实施为辊22，该辊22在当滑架12在工作区域18上方移动时层叠(layer)构建材料的展开位置和当滑架12在工作区域18上方移动时不层叠构建材料的缩回位置(图9中所示)之间移动。层叠装置22的其他实施方式也是可能的，包括例如直接在工作区域之上将构建材料分配成一层的刮片或装置。加热器24可被实施为“加温”灯或其他辐射加热装置24。在这种背景下“加温”是指加热器24的将工作区域18中的未熔合构建材料加热到更接近熔合温度的温度的预加热功能。尽管示出了单一的装置24，但是也可使用多个加温灯或其他辐射加热装置24。同样，虽然描绘了单一的熔合灯26，但是也可使用多个熔合灯，以例如使得能够实现更大范围的熔合光。尽管加温灯24和熔合灯26的特性可根据构建材料和熔剂的特性(以及其他熔合过程参数)而变化，但通常较低色温的加温灯24和较高色温的熔合灯26将是期望的，以相应地更好匹配未处理和经处理的构建材料的光谱吸收，以便增加从灯到构建材料的能量传递。例如，可使用在800K至2150K的范围内操作的加温灯24来实现期望的功率吸收水平，以便有效地预加热未处理的白色或其他浅色的构建材料，并且可使用在2400K至3500K的范围内操作的熔合灯26来实现期望的功率吸收水平，以便有效地熔合用黑色或高吸收性低色调(lowtint)液体熔剂处理的相同构建材料，而不会显著地加热周围的未处理构建材料。吸收由较高色温的熔合灯发出的几乎所有辐射能量的黑色熔剂熔合经处理的构建材料，而不会也熔合周围的未处理构建材料。如上所述，工作区域18表示支撑或包含用于熔合的构建材料的任何合适的结构，包括处于下面的构建材料层和处理中的切片以及其他物体结构。例如，对于第一层构建材料，工作区域18可形成在平台34的表面上，该平台34上下移动以适应层叠过程。对于随后的构建材料层，工作区域18可形成在下面的结构36上。在图1中，下面的结构36是一层未熔合的构建材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于增材制造的熔合过程，包括：形成第一层未熔合的构建材料；以基于第一物体切片的图案来熔合所述第一层中的构建材料；将熔合的构建材料维持在熔融状态至少1秒；并且随后将熔合的构建材料冷却至处于或低于所述构建材料的结晶温度的温度小于0.75秒，以形成所述第一物体切片；在所述第一物体切片上形成第二层未熔合的构建材料；以基于第二物体切片的图案来熔合所述第二层中的构建材料；将所述第二层中的熔合的构建材料维持在熔融状态至少1秒；并且随后将所述第二层中的熔合的构建材料冷却至处于或低于所述构建材料的结晶温度的温度小于0.75秒，以形成所述第二物体切片；以及针对多个后续的层和切片，重复所述形成、所述熔合、所述维持和所述冷却。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于增材制造的熔合过程，包括：形成第一层未熔合的构建材料；以基于第一物体切片的图案来熔合所述第一层中的构建材料；将熔合的构建材料维持在熔融状态至少1秒；并且随后将熔合的构建材料冷却至处于或低于所述构建材料的结晶温度的温度小于0.75秒，以形成所述第一物体切片；在所述第一物体切片上形成第二层未熔合的构建材料；以基于第二物体切片的图案来熔合所述第二层中的构建材料；将所述第二层中的熔合的构建材料维持在熔融状态至少1秒；并且随后将所述第二层中的熔合的构建材料冷却至处于或低于所述构建材料的结晶温度的温度小于0.75秒，以形成所述第二物体切片；以及针对多个后续的层和切片，重复所述形成、所述熔合、所述维持和所述冷却。2.如权利要求1所述的过程，其特征在于：所述熔合包括以基于物体切片的图案将液体熔剂分配到构建材料上，并且随后，从上方照射图案化的构建材料；所述维持包括在熔合之后多次从上方照射图案化的构建材料；以及所述冷却包括在先前层中形成的切片上形成未熔合的构建材料的后续层。3.如权利要求2所述的过程，其特征在于，所述构建材料为聚酰胺粉末，所述熔合温度为至少180℃，并且所述结晶温度为145℃或更低。4.如权利要求3所述的过程，包括：在熔合所述第一层中的构建材料之前，将所述第一层中的未熔合的构建材料预加热至145℃-180℃；以及在熔合所述第二层中的构建材料之前，将所述第二层中的未熔合的构建材料预加热至145℃-180℃。5.一种处理器可读介质，其上具有指令，所述指令当被执行时使得用于增材制造机的熔合系统：在第一次滑架通过期间，预加热未熔合构建材料层中的构建材料；在所述第一次滑架通过期间和/或在第二次滑架通过期间，将液体熔剂分配到所述层中的预加热的未熔合构建材料上，并且随后，在所述第二次滑架通过期间，用熔合光照射所述层中的其上分配有所述熔剂的构建材料；以及在第三次滑架通过期间，用所述熔合光照射熔合的构建材料；以及在第四次滑架通过期间，用所述熔合光照射熔合的构建材料，并且随后，主动冷却熔合的构建材料。6.如权利要求5所述的介质，其特征在于，所述指令包括针对多个接连的构建材料层重复以下序列的指令，即：在第一次滑架通过期间预加热，在所述第一次滑架通过和/或第二次滑架通过期间分配，在所述第二次滑架通过中照射，在第三次滑架通过中照射，以及在第四次滑架通过中照射和冷却。7.如权利要求5所述的介质，其特征在于，在所述第四次滑架通过期间主动冷却熔合的构建材料的所述指令包括将未熔合的构建材料层叠在熔合的构建材料上的指令。8.如权利要求5所述的介质，其特征在于，在第四次滑架通过期间主动冷却熔合的构建材料的所述指令包括如下指令，即：所述指令用于在构建材料于所述第二次滑架通过中被用所述熔合光照射之后至少1-3...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·H·巴尔内，
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