本发明专利技术公开了一种三维增材制造系统。第一和第二打印机模块分别在第一和第二载体基底上形成一系列第一图案化单层对象和第二图案化单层对象。图案化的单层对象在组装站的组装板上被组装成三维物体。控制器控制在打印机模块形成的图案化单层对象的顺序和图案，以及将第一图案化单层对象和第二图案化单层对象在组装板上组装成三维物体的顺序。第一转移模块在第一转移区内将第一图案化单层对象从第一载体基底转移至组装装置，以及第二转移模块在第二转移区内将第二图案化单层对象从第二载体基底转移至组装装置。第一和第二打印机模块被配置为分别在第一和第二沉积条件下沉积第一和第二材料。所述第一和第二材料不同，和/或所述第一和第二沉积条件不同。所述第一和第二沉积条件不同。所述第一和第二沉积条件不同。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维、增材制造系统，以及制造三维物体的方法
[0001]优先权
[0002]本申请主张享有于2019年10月7日提交的序列号为16/595,265的美国专利申请的优先权，且该美国专利申请享有于2018年10月8日提交的、名称为“多方法三维打印机”的美国临时专利申请号为62/742,505的权益，其全部内容通过引用合并于本文中。
[0003]本专利技术涉及用于三维打印的系统和设备。
技术介绍
[0004]自30年前首次提出以来，三维增材制造(3D打印)已经引起了人们对于潜在的更快、更经济的制造方法的浓厚兴趣。然而，迄今为止，这种潜力基本上没有实现。如今，绝大多数3D打印机被用来制造演示部件或非功能性原型，而大多数演示部件或非功能性原型都由塑料材料制成，选择这些塑料材料主要是为了与打印机兼容、而不是最终部件的材料要求。
[0005]阻碍更广泛地接受3D打印作为一种商业上可行的制造方法的问题之一是对于与这些应用兼容的特定材料的特定应用的要求。另一个问题是，与部件的其余大部分相比，需要提高部件的某些部分的精度。对于当前的技术，对提高精度的需求迫使人们选择能够提供所需精度的3D打印技术，这通常会导致比精度较差的方法更慢的构建速度。如果应用于部件的总体积，这些较慢的构建速度将对最终部件产生重大的成本影响。
[0006]尽管3D打印具有以更有效的材料利用和降低成品的最终重量来生产三维物体的潜力，但大多数的传统3D打印技术一次只能将一个体素沉积或固定到位。熔融沉积成型(FDM)类型的最常见3D打印机会挤出一条熔融聚合物线。除了受可用材料集的严格限制外，FDM也非常慢。定向能打印机在材料层中产生相变。该相变可能是通过由计算机导向的激光或电子束的烧结或熔化而引起的，也可能是通过定向暴露于所选择的电磁辐射进行聚合来引起的。定向能打印机作为一个类别，显著扩展了可用的材料集，并且由于它们在快速定位的材料层上运行，因此具有比FDM打印机更快的潜力。在当前的3D打印机技术中，在材料选择上具有最大灵活性和最快速度的打印机是采用喷射粘合剂技术的打印机。这些打印机迅速沉积一整层粉末，然后通过喷墨式打印头沉积粘合剂来固定粉末中的图案。其结果是一个可以使用多种材料、以至少比FDM打印机大一个数量级的速率来构建对象的系统。
[0007]总体而言，喷射粘合剂打印机是当前技术中最好的，但只能在一个对象中包含一种材料。尽管它们能够在单位时间内对大量材料进行图案化，但使用此类系统可达到的最小实际层厚度通常在25μm左右。这一限制也限制了打印层的精度。
[0008]诸如电子照相术的打印技术能够以非常高的精度快速打印较大的面积，但仅限于打印非常薄的层。如果物体中的所有体素都是以电子照相术形成的，则电子照相术的相对较低的质量沉积速率和电子照相系统的高复杂性使得其对于3D打印系统没有吸引力。
技术实现思路
[0009]本专利技术的实施方式涉及如本文中所描述的多材料、多方法打印机系统的三维增材制造系统。所述打印机系统包括打印机模块系统。所有模块均由中央计算机系统(有时称为控制器)控制，以必要时协调模块，以将适当的材料以所需的精度沉积到单个构建位置，同时最大程度地提高总体构建速率。由于高构建速率对于经济运行至关重要，因此每个模块的首选基本技术是喷射粘结剂。如果喷射粘合剂技术无法提供特定体素所需的属性，则打印机模块可以基于更合适的技术。例如，可以使用定向能量束打印机或电子照相列印机。
[0010]在一实施方式中，结合了喷射粘合剂技术的打印机模块与基于其它技术的打印机模块相结合。在2018年6月7日提交的、名为“多材料3D打印机”的美国临时专利申请62/682,067和于2018年10月22日提交的、名为“多材料三维打印机”的美国专利申请16/167,088中描述了多材料3D打印机，其全部内容通过引用并入本文中，代表了一种可以结合到本专利技术的多材料多方法3D打印机的打印机模块中的喷射粘合剂技术。
[0011]解决上述问题的方法是采用为应用所需的材料和部件内特定体素所需的精度进行了优化的打印技术。本专利技术的实施方式提供了一种解决方案，该解决方案提供了一种包括多材料打印机模块的3D打印系统，这些模块中的每一个都是为了其能够以目标应用的特定体素所需的精度沉积特定的材料或材料组而选择的。
[0012]根据本专利技术的一个方面，公开了一种喷射粘合剂打印系统，其包括在其上形成有多个图案化的单层对象的载体基底，所述图案化的单层对象在载体基底上彼此分离，所述载体基底沿行进方向移动；用于将流化的颗粒分配到载体基底上以形成材料层的分配模块；沿着行进方向位于分配模块的下游、以将材料层的压实增加到预定的压实范围的压实模块；沿行进方向位于压实模块下游、以根据预定图案将粘合剂材料打印到材料层上的粘合剂打印机；沿行进方向位于粘合剂打印机下游、以根据预定图案选择性地融合材料层的融合模块；沿行进方向位于融合模块下游、用于去除材料层的非融合部分以形成图案化的单层对象之一的材料去除模块；沿行进方向位于材料去除模块下游，以将其中一个图案化的单层对象从载体基底转移到组装板的转移模块；包括所述组装板的组装站，所述图案化的单层对象在组装板上按照包括所述图案化的单层对象的物体的预设顺序组装到堆叠中；控制预设顺序和预设图案的控制器。
[0013]在上述喷射粘合剂打印系统中，载体基底可以是带。
[0014]在上述喷射粘合剂打印系统中，载体基底还可包括粘合控制层，其上形成有所述材料层。
[0015]在上述喷射粘合剂打印系统中，分配模块可包括分配控制器，其被配置为精确地计量分配到载体基底上的流化颗粒的量。
[0016]在上述喷射粘合剂打印系统中，分配模块可包括用于将流化的颗粒散布在载体基底上的辊。
[0017]在上述喷射粘合剂打印系统中，压实模块可包括顺应性压力带或压力板组件。
[0018]在上述喷射粘合剂打印系统中，压实器模块可包括振动能量源，以引起流化颗粒的沉降。
[0019]在上述喷射粘合剂打印系统中，所述粘合剂打印机可以包括喷墨打印头。
[0020]在上述喷射粘合剂打印系统中，融合模块可以包括选自以下的能量源：紫外线
(UV)源、红外线(IR)源、电子束源和热源。
[0021]在上述喷射粘合剂打印系统中，融合模块可以包括反应剂分配器，以分配与粘合剂材料和流化颗粒反应以固定流化颗粒的反应剂。
[0022]在上述喷射粘合剂打印系统中，材料去除模块可以包括机械粉碎器。
[0023]在上述喷射粘合剂打印系统中，材料去除模块可以包括气刀。
[0024]在上述喷射粘合剂打印系统中，材料去除模块可以包括真空端口。
[0025]在上述喷射粘合剂打印系统中，组装站还可包括横向定位器，以横向移动组装板。
[0026]在上述喷射粘合剂打印系统中，组装站还可包括竖直定位器，以竖直移动组装板。
[0027]在上述喷射粘合剂打印系统中，载体基底可以包括用于每个图案化的单层对象的基准标记；并且本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种三维增材制造系统，其包括：第一载体基底；第二载体基底；第一打印机模块，以在所述第一载体基底上形成一系列第一图案化单层对象；第二打印机模块，以在所述第二载体基底上形成一系列第二图案化单层对象；包括组装板的组装站，所述第一图案化单层对象和第二图案化单层对象在所述组装板上被组装成三维物体；第一转移模块，以在第一转移区内将所述第一图案化单层对象从第一载体基底转移至所述组装站；第二转移模块，以在第二转移区内将所述第二图案化单层对象从第二载体基底转移至所述组装站；控制器，以控制：(1)在所述第一打印机模块形成的第一图案化单层对象的顺序以及图案，(2)在所述第二打印机模块形成的第二图案化单层对象的顺序以及图案，以及(3)在所述组装板上将所述第一图案化单层对象和第二图案化单层对象组装成三维物体的顺序；其中，所述第一打印机模块被配置为在第一沉积条件下沉积第一材料；以及所述第二打印机模块被配置为在第二沉积条件下沉积第二材料，其中，所述第二材料不同于第一材料和/或所述第二沉积条件不同于第一沉积条件。2.根据权利要求1所述的三维增材制造系统，其特征在于：所述第一打印机模块包括喷射粘合剂打印机。3.根据权利要求2所述的三维增材制造系统，其特征在于：所述第二打印机模块包括喷射粘合剂打印机。4.根据权利要求1所述的三维增材制造系统，其特征在于：所述第二打印机模块包括电子照相打印机。5.根据权利要求1所述的三维增材制造系统，其特征在于：所述第二沉积条件不同于第一沉积条件，所述第一沉积条件包括沉积厚度为25μm
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2000μm的层，以及，所述第二沉积条件包括沉积厚度为3μm
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75μm的层。6.根据权利要求1所述的三维增材制造系统，其特征在于：所述第二沉积条件不同于第一沉积条件，所述第一沉积条件包括25μm
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4000μm的体素分辨率；以及，所述第二沉积条件包括3μm
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150μm的体素分辨率。7.根据权利要求1所述的三维增材制造系统，其特征在于：所述第二材料不同于第一材料，所述第一图案化单层对象的特性为第一材料的特性，所述第二图案化单层对象的特性为与第一材料特性不同的第二材料特性。8.根据权利要求7所述的三维增材制造系统，其特征在于：第一材料特性和第二材料特性中的一个是在0％
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10％范围内的孔隙率，并且第一材料特性和第二材料特性的另一个是在25％
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75％范围内的孔隙率。9.根据权利要求1所述的三维增材制造系统，其特征在于：还包括：第三打印机模块，以在第三载体基底上形成一系列第三图案化单层对象；第三转移模块，以在第三转移区内将所述第三图案化单层对象从第三载体基底转移至所述组装站；
其中，所述第一图案化单层对象、第二图案化单层对象以及第三图案化单层对象在所述组装板上被组装成三维物体；所述控制器还控制：(1)在所述第三打印机模块形成的第三图案化单层对象的顺序以及图案，(2)在所述组装板上将所述第一图案化单层对象、第二图案化单层对象以及(3)第三图案化单层对象组装成三维物体的顺序。10.根据权利要求1所述的三维增材制造系统，其特征在于：所述第一载体基底和第二载体基底中的至少一个为带。11.根据权利要求1所述的三维增材制造系...
【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普，
申请(专利权)人：凯洛赛尔公司，
类型：发明
国别省市：
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