利用脉冲激光束用于材料移置的方法、装置和系统制造方法及图纸

一种方法，包括：提供材料的离散容体(908b)的第一流，以及将脉冲激光束(912)定向到材料的离散容体的第一流中的材料的第一离散容体(908b)处，使得与材料的第一离散容体相互作用，并且因此将第一离散容体移置离开第一流。还公开了用于实现这些步骤的装置和系统。

Methods, devices and systems for material displacement using pulsed laser beams

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用脉冲激光束用于材料移置的方法、装置和系统
技术介绍
在各种技术中，能够在特定的地方沉积材料或将材料从一个地方移置到另一个地方可以是有用的。在一些示例中，材料可以在诸如二维打印系统的打印系统中对材料进行移置，其中打印剂分布在可打印的基质上。在其他示例中，可以在增材制造系统中对材料进行移置，所述增材制造系统使用构建材料在逐层的基础上生成三维对象。附图说明现在将参照附图以非限制性示例的方式描述示例，在附图中：图1是移置材料的方法的示例的流程图；图2是移置材料的另一方法的示例的流程图；图3是移置材料的另一方法的示例的流程图；图4是移置材料的另一方法的示例的流程图；图5是移置材料的另一方法的示例的流程图；图6是用于移置材料的装置的示例的简化示意图；图7是用于移置材料的装置的另一示例的简化示意图；图8是用于移置材料的系统的示例的简化示意图；图9是用于移置材料的系统的另一示例的简化示意图；图10是用于移置材料的系统的另一示例的简化示意图。具体实施方式在二维打印系统中，可以通过打印头将诸如油墨的打印剂沉积到诸如纸张的可打印基质上。在一些示例中，打印剂是从打印头的喷嘴中沉积的。在一些打印系统中，可以使用液体打印剂，而在其他打印系统中，可以使用固体打印剂。在一些示例中，打印剂的连续滴剂可以从打印头的喷嘴以精确的位置沉积到基质上。要沉积到基质的特定区域内的滴剂的数量或在特定的时间段内要沉积的滴剂数量可以取决于正在执行的打印作业的性质。r>在增材制造系统中，指代为构建材料的液体或固体打印剂可以由打印剂分布器沉积到打印床上。在一些增材制造的示例中，可以将构建材料沉积在精确的位置以在打印床上形成一系列层。可以对这些层中的每一个进行加工以形成要制造的对象的切片。在一些增材制造系统中，构建材料可以是粉末状材料。在打印和增材制造之外的
中，能够以精确的位置在表面上沉积材料或物质可以是有用的。如本文所使用的“材料的离散容体(volume)”、“物质的定义容体”和“零碎材料”的表达是可以互换使用的。本文所公开的方法涉及使用辐射，并且特别是使用辐射束来对材料进行移置。图1是示出了用于移置材料的方法100的示例的流程图。该方法100包括，在框102处提供材料的离散容体的第一流。该材料可以是液体或固体形式，或可以包括固体颗粒在液体中的悬浮物，或熔融固体材料。固体材料的示例可以包括金属、塑料、陶瓷、玻璃等。通过将固体材料打碎为更小的容体或颗粒可以形成固体材料的离散容体。在一些示例中，固体材料可以以离散容体的形式存在—例如，包括众多材料的小颗粒的粉末状材料—而在其他示例中，可以将固体材料碾碎或研磨以创建离散容体。通过允许固体材料的容体在重力作用下下落，或通过控制固体材料的离散容体的供应，可以提供离散容体流。液体材料的示例可以包括熔融金属、熔融塑料、熔融玻璃、打印剂(例如，油墨)等。液体材料可以以连续流或以喷射物的形式提供。在一些示例中，由于Plateau-Rayleigh不稳定性的影响，可以导致液体材料的喷射物被打碎成微滴。在其他示例中，可以引起液体材料的喷射物形成离散容体。例如，可以使用设备以从液体材料的较大容体中形成液体材料的微滴，或者以将液体材料的喷射物打碎为离散容体。在一些示例中，可以使用压电设备以将震动引入至液体材料的喷射物中，或引入至液体材料将要穿过的一部装备中，以引起液体材料形成稳定的微滴。这样，可以以基本上恒定的速率形成基本上相等大小的微滴。在一些示例中，固体或液体材料的离散容体可以以类似于喷枪的方式承载在气体喷射物中。在一些示例中，材料的离散容体可以与彼此大小相同，或基本上与彼此大小相同。材料的离散容体的大小可以取决于材料的期望用途。在一些示例中，材料的离散容体的大小可以从几微米(例如，大约10微米)到几百微米(例如，大约500微米)不等。材料的离散容体可以是彼此相同的形状，或基本上与彼此相同的形状。在使用液体材料的示例中，液体材料的离散容体可以自然地形成为微滴，在一些示例中，所述微滴基本上是球形的，而在其他示例中，所述微滴是无定形的。在使用固体材料的示例中，可以选择材料的离散容体的形状，并且可以形成该离散容体以具有期望的形状。在一些示例中，可以使用基本上是球形的固体材料的容体。尽管在框102中，提供了离散容体的第一流，在一些示例中，如下文所讨论的，可以提供离散容体的多个流。方法100包括，在框104处，将脉冲激光束定向于材料的离散容体的第一流中的材料的第一离散容体处，使其与材料的第一离散容体相互作用，并且由此将第一离散容体移置离开第一流。例如，脉冲激光束可以由激光源产生(诸如脉冲镱光纤激光源)。通过将激光束脉冲定向于离散容体流中的离散容体，激光束可以以多种方式与离散容体相互作用。第一相互作用可以发生在激光脉冲和离散容体或材料本身之间；材料的离散容体被激光束击中的部分的温度会引起升高。离散容体的温度的迅速升高可以引起从材料中形成蒸汽和/或等离子体并从材料的离散容体中喷射出。从离散容体中喷射出的大部分材料是以激光束入射的方向喷射的。材料的这种迅速喷射引起在离散容体上的冲力，由此促使离散容体朝向与材料喷射的方向相反的方向。以这种方式，激光脉冲与之相互作用的材料的离散容体可以从离散容体流中移置出来。如果在材料的离散容体周围存在气体(即，如果材料流不是在真空中提供的)，那么在激光脉冲和围绕材料的离散容体的一些气体之间可以发生第二相互作用。激光脉冲可以引起靠近材料的离散容体的气体的温度升高，并且，在一些示例中，温度的迅速升高可以导致压力波的产生，从而导致离散容体所承受的力促使其离开离散容体流。在一些示例中，如果激光脉冲引起材料内部发生化学反应，则在激光脉冲与材料容体之间可以发生第三相互作用。这种化学反应可以导致能量的产生，这可以有助于由离散容体所承受的力以促使其离开离散容体流。材料容体从材料容体流中的移置量可以取决于许多因素，包括材料的特性、围绕材料的大气的特性以及与材料相互作用的辐射的特性。例如，移置可以取决于材料的类型、材料的单个容体的大小、材料的单个容体的形状、围绕材料的气体存在与否，并且如果存在，气体的类型和/或气体的密度、辐射的波长、辐射的频率、辐射的功率和/或能量、脉冲持续时间和/或当辐射束与材料相互作用时的光斑大小。为了控制离散容体的移置量，可以控制上述因素中的一个、一部分或全部。在一些示例中，为了控制材料的移置，可以控制上面提到的因素以外的因素。在一些示例中，激光的脉冲持续时间可以足够短，使得当激光脉冲与材料接触时，材料的容体有效地静止。在一些示例中，脉冲激光束的脉冲可以具有低于大约100纳秒的脉冲持续时间。在其他示例中，脉冲持续时间可以在大约1纳秒和大约100纳秒之间。激光束的能量可以基于材料容体从材料流中的期望移置来选择。激光束的能量可以基于下列各项来选择，例如，材料容体的质量、激光束在与材料容体所接触的点所聚焦的光斑的大小、材料容体的速度和/或轨迹的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：/n提供材料的离散容体的第一流；和/n将脉冲激光束定向到所述材料的离散容体的第一流中的材料的第一离散容体处，使得与所述材料的第一离散容体相互作用，并且因此将所述第一离散容体移置离开所述第一流。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，包括：
提供材料的离散容体的第一流；和
将脉冲激光束定向到所述材料的离散容体的第一流中的材料的第一离散容体处，使得与所述材料的第一离散容体相互作用，并且因此将所述第一离散容体移置离开所述第一流。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
调节所述脉冲激光束的参数以改变所述第一离散容体离开所述第一流的位移的距离和/或方向。


3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将所述材料的离散容体的提供与所述激光束的脉冲同步，使得所述激光束中的每一个脉冲与所述第一流中的材料的一离散容体接触并且相互作用。


4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
对所述脉冲激光束进行聚焦，使得所述激光束以小于所述材料的第一离散容体的直径的光斑大小与所述材料的第一离散容体接触。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述脉冲激光束的脉冲具有小于100纳秒的脉冲持续时间。


6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一流中的所述材料的离散容体是规则地间隔的。


7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
提供材料的离散容体的第二流；和
将所述脉冲激光束定向到所述材料的离散容体的第二流中的材料的第二离散容体处，使得与所述材料的第二离散容体相互作用，并且因此将所述第二离散容体移置离开所述第二流。


8.一种装置，包括：
用于产生脉冲辐射束的辐射源；
光学组件，所述光学组件用于将辐射束朝着物质的定义容体的流动体定向；和
处理装置，所述处理装置用于：
控制所述辐射...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·塔甘斯基，G·费舍尔，M·普洛特金，M·桑德勒，A·泰舍夫，
申请(专利权)人：惠普印迪格公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL