用于打印材料粉末表征的3D打印工艺内粉末胶囊制造技术

本发明专利技术题为“用于打印材料粉末表征的3D打印工艺内粉末胶囊”。公开了一种三维打印胶囊，该三维打印胶囊包括均由第一粉末源形成的烧结的外部和未烧结粉末。烧结的外部限定了容纳未烧结粉末的内部部分。烧结的外部包括基座和可移除顶盖。可移除顶盖能够在固定位置与分离位置之间转换。内部部分在固定位置相对于外部环境被密封，而内部部分在分离位置暴露于外部环境。当可移除顶盖处于固定位置时，未烧结粉末不受外部环境的影响。当可移除顶盖处于分离位置时，未烧结粉末暴露于外部环境。

【技术实现步骤摘要】
用于打印材料粉末表征的3D打印工艺内粉末胶囊
技术介绍
三维(3D)打印为用于从数字模型制造三维实体物体的增材打印工艺。3D打印可用于各种工艺中，包括但不限于快速产品成型、产品制造、模具生成和模具母板生成。3D打印技术被视为增材工艺，因为它们涉及连续材料层的施加。这不同于传统的机加工工艺，该机加工工艺通常依赖于材料的移除来产生最终物体。各种材料可用于3D打印中。例如，诸如聚酰亚胺、铝/尼龙粉、钛或热塑性聚氨酯之类的材料可用于3D打印中。一些3D打印技术利用粉末作为基础材料，随后使粉末转换成期望的形状或结构来形成产品。例如，激光烧结涉及以一层紧邻另一层的方式施加连续的粉末薄层。在每层粉末的施加之间，激光在当前层粉末的期望部分上移动并且将目标粉末烧结在一起，从而最终形成期望的形状或结构。一旦完成，就可从未烧结粉末中移除最终产品。对于通过基于粉末的3D打印制造的各种物体而言，可期望分析用作3D打印中的基础材料的粉末的样品。例如，由3D打印制成的某些物体和/或产品可需要特定的粉末规格，使得物体和/或产品具有特定的特性。为了确认特定的粉末规格，可需要测试和确认化学特性和颗粒品质(诸如形状和尺寸分布)。尽管多种概念已在增材制造的语境中形成和使用，但据信在本专利技术人之前无人制造或使用所附权利要求中描述的本专利技术。附图说明尽管本说明书得出了具体地指出和明确地声明这种技术的权利要求，但是据信从下述的结合附图描述的某些示例将更好地理解这种技术，其中相似的参考标号指示相同的元件，并且其中：图1示出了示例性粉末胶囊的透视图；图2示出了图1的粉末胶囊的分解形式的透视图；图3示出了沿图1的线3-3截取的图1的粉末胶囊的剖视图；图4A示出了制造图1的粉末胶囊的烧结的外部的一部分的3D打印机的侧剖视图；图4B示出了制造图1的粉末胶囊的烧结的外部的另一部分的图4A的3D打印机的侧剖视图；图4C示出了在图1的粉末胶囊的未烧结粉末的顶层上移动的图4A的3D打印机的侧剖视图；图4D示出了制造图1的粉末胶囊的烧结的外部的另一部分的图4A的3D打印机的侧剖视图；图4E示出了制造图1的粉末胶囊的烧结的外部的另一部分的图4A的3D打印机的侧剖视图；图4F示出了将未烧结粉末包封在图1的粉末胶囊的烧结的外部的范围之内的图4A的3D打印机的侧剖视图；图5A示出了图1的粉末胶囊的透视图，其中将基座固定到台钳夹具并且利用抓持工具固定顶盖；图5B示出了图1的粉末胶囊的透视图，其中将基座固定到图5A的台钳夹具并且利用图5A的抓持工具移除顶盖；图5C示出了图1的粉末胶囊的透视图，其中将基座固定到图5A的台钳夹具并且将储存瓶插入到粉末胶囊的颈缩开口上；图5D示出了当图5C的储存瓶插入到粉末胶囊的颈缩开口上时倒置翻转的图1的粉末胶囊的透视图，其中未烧结粉末从粉末胶囊转移到储存瓶；并且图5E示出了图5C的储存瓶的前正视图，该储存瓶储存粉末胶囊的未烧结粉末并且具有位于其顶部的顶盖。附图并非旨在以任何方式进行限制，并且设想本技术的各种实施方案可以多种其它方式来执行，包括那些未必在附图中示出的方式。并入本说明书中并构成其一部分的附图示出了本技术的若干方面，并与说明书一起用于解释本技术的原理；然而，应当理解，本技术不限于所示出的精确布置。具体实施方式下面对本技术的某些示例的说明不应用于限制本技术的范围。从下面的描述而言，本技术的其它示例、特征、方面、实施方案和优点对于本领域的技术人员而言将变得显而易见，下面的描述以举例的方式进行，这是为实现本技术所设想的最好的方式中的一种方式。正如将意识到的，本文所述的技术能够具有其它不同的和明显的方面，所有这些方面均不脱离本技术。因此，附图和说明应被视为实质上是例示性的而非限制性的。I.示例性的打印的工艺内粉末胶囊如上所述，粉末形式的各种材料可用于3D打印技术中以产生物体和/或产品。另外如上所述，一些物体和/或产品可需要特定粉末规格，以有助于确保3D打印物体具有特定的材料特性。使用3D打印技术可能产生的可需要特定粉末规格的物体和/或产品的各种非限制性示例包括外科器械、外科工具、或医疗植入物。为了确认3D打印物体/产品是否使用符合特定粉末规格的粉末来打印，可需要测试和确认化学特性和颗粒品质(诸如颗粒形状和颗粒尺寸分布)。因此，可期望测试用于产生需要特定材料特性的特定物体的粉末的样品。然而，所获得的粉末样品可受到各种外部因素的不利影响。例如，当转移粉末样品以供测试时(或者其中粉末样品相比于实际3D打印粉末而言暴露于不同因素的任何其他情况)，粉末的品质可通过氧化、暴露于水分、各种操作误差、或在转移过程中暴露于其他污染物而受到损害。与用于3D打印需要特定粉末规格的物体的实际粉末的规格相比，受到不利影响的粉末样品可具有不同的规格。粉末规格的这种偏差可导致本领域的普通技术人员错误地断定用于3D打印物体的实际粉末具有第一表征范围，但事实上，实际的3D打印粉末不具有第一表征范围。因此，可期望具有一种获得未烧结粉末的样品的工艺，该未烧结粉末在可需要特定特性的特定物体的3D打印期间使用。此外，可期望具有一种工艺，以有助于确保所测试的粉末尽可能地类似于需要特定粉末规格的3D打印物体中所用的实际粉末，即使测试粉末被长时间地储存。为了有助于确保粉末样品与用于3D打印物体的实际粉末之间的一致品质，可期望在3D打印物体的打印过程期间密封和包封未烧结粉末中的一些，从而提供特定物体打印期间所使用的实际粉末的样品。此外，可期望在用于产生3D打印物体的相同的3D打印工艺中密封和包封未烧结粉末，因为这可允许测试粉末与用于3D打印物体的实际粉末暴露于相同的外部因素。图1示出了可在各种物体的3D打印期间产生的示例性粉末胶囊(100)。粉末胶囊(100)可与需要特定粉末规格的物体同时地并且在相同打印机基板(或“构建板”)上进行3D打印。因此，用于产生粉末胶囊(100)的粉末可与用于产生需要特定粉末规格的物体的粉末来自相同的粉末源；并且从而可精确地充当用于产生3D打印物体的实际粉末的样品。在一些情况下，将多个物体3D打印在相同的构建板上。在此类情况下，可将多个粉末胶囊(100)沿相同构建板上的各种位置与需要特定粉末规格的物体同时进行3D打印。如图3所示，粉末胶囊(100)包括烧结的外部(105)，该烧结的外部(105)限定容纳未烧结粉末(112)的密封内部(110)。当在3D打印工艺中完成粉末胶囊(100)时，未烧结粉末(112)被烧结的外部(105)密封和包封以免受到外部环境的影响。容纳在胶囊(100)的内部(110)内的未烧结粉末(112)可用于提供测试样品，以确认在打印粉末胶囊(100)的同时使用相同粉末(112)打印的物体是否具有特定粉末规格。因此，烧结的外部(105)可在测试开始之前充当未烧结粉末(112)的运送容器。另外，烧结的外部(105)可密封未烧结粉末(112)以免受到外部的影响，诸如水分和大气环境。烧结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维打印胶囊，包括：/n(a)由第一粉末源形成的烧结的外部，其中，所述烧结的外部限定内部部分，其中所述烧结的外部包括：/n(i)基座，和/n(ii)可移除顶盖，所述可移除顶盖被构造成能够从固定位置转换到分离位置，其中所述可移除顶盖在所述固定位置相对于所述基座被固定，其中当所述可移除顶盖处于所述固定位置时，所述内部部分相对于外部环境被密封，其中当所述可移除顶盖处于所述分离位置时，所述内部部分暴露于所述外部环境；和/n(b)由所述第一粉末源形成的未烧结粉末，其中所述未烧结粉末容纳在所述烧结的外部的密封内部部分内，其中当所述可移除顶盖处于所述固定位置时，所述未烧结粉末不受所述外部环境的影响，其中当所述可移除顶盖处于所述分离位置时，所述未烧结粉末暴露于所述外部环境。/n

【技术特征摘要】
20181107 US 16/182,8191.一种三维打印胶囊，包括：
(a)由第一粉末源形成的烧结的外部，其中，所述烧结的外部限定内部部分，其中所述烧结的外部包括：
(i)基座，和
(ii)可移除顶盖，所述可移除顶盖被构造成能够从固定位置转换到分离位置，其中所述可移除顶盖在所述固定位置相对于所述基座被固定，其中当所述可移除顶盖处于所述固定位置时，所述内部部分相对于外部环境被密封，其中当所述可移除顶盖处于所述分离位置时，所述内部部分暴露于所述外部环境；和
(b)由所述第一粉末源形成的未烧结粉末，其中所述未烧结粉末容纳在所述烧结的外部的密封内部部分内，其中当所述可移除顶盖处于所述固定位置时，所述未烧结粉末不受所述外部环境的影响，其中当所述可移除顶盖处于所述分离位置时，所述未烧结粉末暴露于所述外部环境。


2.根据权利要求1所述的三维打印胶囊，其中，所述基座包括一对平坦表面。


3.根据权利要求1所述的三维打印胶囊，其中，所述烧结的外部包括标识区域。


4.根据权利要求3所述的三维打印胶囊，其中，所述标识区域位于所述基座上。


5.根据权利要求1所述的三维打印胶囊，其中，所述烧结的外部还包括在所述基座与所述顶盖之间延伸的连接部分。


6.根据权利要求5所述的三维打印胶囊，其中，所述连接部分为截头圆锥体形状。


7.根据权利要求1所述的三维打印胶囊，其中，所述基座包括面向所述顶盖的向上的肩部。


8.根据权利要求1所述的三维打印胶囊，其中，由所述烧结的外部限定的所述内部部分包括与处于所述固定位置的所述顶盖相邻的颈缩开口。


9.根据权利要求1所述的三维打印胶囊，其中，所述未烧结粉末和所述烧结的外部由相同的材料制成。


10.一种用第一粉末源三维打印粉末胶囊的方法，其中，所述粉末胶囊包括
(a)由一体式构造形成的烧结的外部，其中所述烧结的外部限定内部部分；以及(b)未烧结粉末，所述未烧结粉末容纳在所述烧结的外部的所述内部部分内，使得所述未烧结粉末被所述烧结的外部完全包封；所述方法包括：
(a)沉积第一层粉末；
(b)烧结所述第一层粉末的第一完全封闭周边、以及所述第一层粉末的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·A·加特雷尔，R·尼米雷，A·D·琼斯，
申请(专利权)人：爱惜康有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US