一种用于制造三维物体的三维打印设备，包括控制器和三维打印机。控制器具有信号发生器。三维打印机包括打印头、零件托架和等离子体场施加器。等离子体场施加器设置在打印头的一端。控制器与打印头、零件托架和等离子体场施加器通信。三维打印机将三维物体构建在零件托架上。信号发生器将信号输出到等离子体场施加器，等离子体场施加器产生入射到零件托架上的三维物体的电磁场和感应电流通路。
3D printing equipment
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维打印设备本申请为美国非临时申请，其要求2017年5月19日提交的申请号为62/508,464的美国临时申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及一种用于生产三维打印零件的设备和方法。
技术介绍
本节声明只提供与本公开相关的背景信息，可构成或不构成现有技术。三维打印或增材制造表示根据数字化CAD设计模型构建三维物体的若干工艺。通过堆叠若干二维材料层从而最终获得具有长度、宽度和高度的物体来形成三维打印零件。在其中一些工艺中，用来形成物体的材料的范围可以是从金属到热塑性塑料和复合材料。然而，尽管这些工艺能够快速生产出有大量细节的复杂零件，但是当前的工艺似乎只能够生产用途非常有限的物体，包括原型零件、新颖物体、演示零件或组件，或其他轻型用途的零件。这种使用上的限制主要是由于增材组装工艺生产若干二维层之间具有高内聚强度的打印零件的能力。一些工艺上的改进包括尝试增加三维打印物体各层之间的内聚强度。这些尝试包括在工艺中和工艺后进行的步骤：通过不同的方法加热打印物体，以使各层变软甚至熔化从而促进各层之间的交联固化或结晶。然而，在工艺中或工艺后加热整个三维零件，除了其他缺点之外，可能还会由于下垂和残留的残余应力而导致零件变形。虽然当前的三维打印机和工艺实现了其预期目的，但是仍需要一种改进的三维打印机和工艺来为越来越广泛的应用提供零件以满足其对增大强度、维度能力以及多功能用途的需求。
技术实现思路
本公开包括用于制造三维物体的三维打印设备，包括控制器和三维打印机。控制器具有信号发生器。三维打印机包括打印头、零件托架和等离子体场施加器。等离子体场施加器设置在打印头的一端。控制器与打印头、零件托架和等离子体场施加器通信。三维打印机将三维物体构建在零件托架上。信号发生器向等离子体场施加器输出信号，等离子体场施加器产生入射到零件托架上的三维物体的电磁场和感应电流通路。在本专利技术的一个示例中，输出到等离子体场施加器的信号包括高电位电磁信号。在本专利技术的另一个示例中，高电位电磁信号包括频率大约在10kHz-100kHz的交流信号。在本专利技术的又一个示例中，高电位电磁信号包括连续波信号、方波信号、三角波信号、短脉冲信号和整流信号中的一个。在本专利技术的又一个示例中，等离子体场施加器包括高压电极和电介质绝缘体，并且高压电极由电介质绝缘体包封。在本专利技术的又一个示例中，等离子体场施加器的高压电极连接至信号发生器，并且零件托架接地。在本专利技术的又一个示例中，等离子体场施加器为盘形。在本专利技术的又一个示例中，打印头为贯通连续进料打印头喷嘴。在本专利技术的又一个示例中，打印头为螺杆式挤出打印头喷嘴。在本专利技术的又一个示例中，打印头包括粉末压实辊。结合附图，通过以下详细说明，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将显而易见。附图说明本文描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。图1描绘了根据本专利技术原理的用于执行三维打印过程的三维打印设备；图2描绘了根据本专利技术原理的用于执行三维打印过程的三维打印设备；图3描绘了根据本专利技术原理的用于执行三维打印过程的三维打印设备；图4描绘了根据本专利技术原理的用于执行三维打印过程的三维打印设备；图5描绘了根据本专利技术原理的用于执行三维打印过程的三维打印设备；图6是根据本专利技术原理的用于三维打印设备的打印头的透视图；图7是根据本专利技术原理的用于三维打印设备的打印头的侧视图；图8是根据本专利技术原理的用于三维打印设备的打印头的前视图；以及图9是根据本专利技术原理的用于三维打印设备的打印头的剖面图。具体实施方式以下描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。参考图1，示出了三维打印设备10的剖面示意图，现在将对其进行描述。三维打印设备10包括三维打印机20、等离子体施加设备30、控制器50和激励信号60。更具体地，三维打印机20包括打印头喷嘴22、零件托架24和支撑打印头喷嘴22的支撑结构，例如笛卡尔龙门架(未示出)、三角型结构或机械臂(未示出)。打印头喷嘴22为贯通连续进料打印头喷嘴22，其包括第一端或喷嘴尖端22A、第二端或进料端22B和原料孔22C。打印头喷嘴22竖直设置在外壳(未示出)中。当细丝28穿过打印头喷嘴22并沉积在零件托架24或三维零件26的先前层31上时，便开始在零件托架24上构建三维零件26。打印头喷嘴22和零件托架24中的一者或二者都能够在x、y和z方向上移动，或在形成圆形或弧形图案的x、y和z的组合方向上移动，以将加热的细丝沉积到三维零件26的先前层31上。等离子体施加设备30包括等离子体场施加器32和零件托架24。更具体地，等离子体场施加器32包括由电介质绝缘体36包封的高压电极34。等离子体场施加器32是盘形的，并且与打印头喷嘴22同轴地设置在打印头喷嘴22的喷嘴尖端22A上。零件托架24将三维零件26接地以形成传导通路，该传导通路包括等离子体场施加器32、三维零件26和等离子体场施加器32之间的气隙38、接地的三维零件26、零件托架24。打印头喷嘴22也接地。当三维零件26的各层全部或至少部分完成时，等离子体场施加器32在三维零件26上方移动或在非常靠近三维零件26的位置移动，从而使三维零件26处于等离子体场施加器32产生的等离子体场40下方或内部。通过等离子体场40形成传导通路，以直接将高压电极34与三维零件26耦合。除了等离子体场40之外，电磁场和感应电流通路42也是由等离子体场施加器32产生的。等离子体场40将高压电极34与三维零件26传导耦合，从而产生电磁场和感应电流通路42，如图所示，该通路42从等离子体场施加器32的表面行进到打印头喷嘴22的喷嘴尖端22A。控制器50优选为电子控制装置，其具有预编程的数字计算机或处理器、控制逻辑、用于存储数据的存储器以及至少一个I/O外围设备。控制逻辑包括用于监测、操纵和生成数据的多个逻辑例程。控制器50控制三维打印机20和等离子体施加设备30的操作。控制逻辑可由硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。例如，控制逻辑可以是存储在电子存储器中并且可由处理器执行的程序代码的形式。控制器50将专用软件生成的控制信号提供给龙门架、打印头喷嘴22、等离子体场施加器32和零件托架24，从而制造三维零件26，其中该专用软件基于来自CAD模型数据程序的特定横截面几何形状为喷嘴创建路径。控制器还可修改等离子体的频率、电压、电流和波形形状。控制器50的另一特征是信号发生器52，信号发生器52向等离子体场施加器32输出高电位电磁信号。信号发生器52优选地提供10-100kHz的交流信号，以消除辐射并最大化传导加热效率。但是，可以使用任何信号频率或波形形状，包括但不限于连续波、方波、三角波、短脉冲和整流信号。现在参考图2，示出了三维打印设备100的另一示例，现在将对其进行描述。三维打印设备100包括三维打印机120、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三维打印设备，用于制造三维物体，所述设备包括：/n具有信号发生器的控制器；/n三维打印机，该三维打印机具有打印头、零件托架和等离子体场施加器，其中所述等离子体场施加器设置在所述打印头的一端，所述控制器与所述打印头、零件托架和等离子体场施加器通信，所述三维打印机将所述三维物体构建在所述零件托架上；并且/n其中所述信号发生器向所述等离子体场施加器输出信号，所述等离子体场施加器产生入射到所述零件托架上的所述三维物体的电磁场和感应电流通路。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170519 US 62/508,4641.一种三维打印设备，用于制造三维物体，所述设备包括：
具有信号发生器的控制器；
三维打印机，该三维打印机具有打印头、零件托架和等离子体场施加器，其中所述等离子体场施加器设置在所述打印头的一端，所述控制器与所述打印头、零件托架和等离子体场施加器通信，所述三维打印机将所述三维物体构建在所述零件托架上；并且
其中所述信号发生器向所述等离子体场施加器输出信号，所述等离子体场施加器产生入射到所述零件托架上的所述三维物体的电磁场和感应电流通路。
2.根据权利要求1所述的三维打印设备，其中输出到所述等离子体场施加器的所述信号包括高电位电磁信号。
3.根据权利要求2所述的三维打印设备，其中所述高电位电磁信号包括频率大约在10kHz-100kHz的交流信号。
4.根据权利要求2所述的三维打印设备，其中所述高电位电磁信号包括连续波信号、方波信号、三角波信号、短脉冲信号和整流信号中的任一信号。
5.根据权利要求1所述的三维打印设备，其中所述等离子体场施加器包括高压电极和电介质绝缘体，所述高压电极由所述电介质绝缘体包封。
6.根据权利要求5所述的三维打印设备，其中所述等离子体场施加器的所述高压电极连接至所述信号发生器，所述零件托架接地。
7.根据权利要求6所述的三维打印设备，其中所述等离子体场施加器为盘形。
8.根据权利要求5所述的三维打印设备，其中所述打印头为贯通连续进料打印头喷嘴。
9.根据权利要求5所述的三维打印设备，其中所述打印头为螺杆式挤出打印头喷嘴。
10.根据权利要求5所述的三维打印设备，其中所述打印头包括粉末压实辊。
11.一种三维打印设备，用于制造三维物体，所述设备包括：
具有信号发生器的控制器；
三维打印机，该三维打印机具有打印头、零件托架和等离子体场施加器，其中所述等离子体场施加器设置在所述打印头的一端，所述控制器与所述打印头、零件托架和等离子体场施加器通信，所述等离子体场施加器为盘形，所述三维打印机将所述三维物...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·B·斯威尼，T·尤班克斯，A·斯托克顿，B·泰佩，
申请(专利权)人：埃森提姆公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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