用于3D打印机的辊控制制造技术

在一个示例中，用于3D打印机的分层系统包括用于在表面上分散和压实构建材料粉末的辊和可操作地连接到辊的控制器。控制器被编程为：同时以第一平移速度并且以大于第一平移速度的第一旋转切向速度在表面上平移和旋转辊，以将构建材料粉末以层的形式分散在表面上；并且然后同时以第二平移速度和小于第二平移速度的第二旋转切向速度在表面上平移和旋转辊，以在表面上压实分层的构建材料粉末。以在表面上压实分层的构建材料粉末。以在表面上压实分层的构建材料粉末。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于3D打印机的辊控制

技术介绍

[0001]3D打印机通过构建材料层来生产对象。3D打印机通常也被称为添加制造机器。3D打印机将CAD(computer aided design，计算机辅助设计)模型或对象的其他数字表示转换为物理对象。模型数据可以被处理成各自限定要形成为对象的构建材料层的这个部分的切片。
附图说明
[0002]图1至图24呈现了一系列正视图和平面图，示出了实施构建材料粉末分层过程的一个示例的3D打印机中的融合系统。
[0003]图25和图26分别来自图21和图23的细节。
[0004]图27是示出诸如图1至图24中示出的示例融合系统的示例融合系统的框图。
[0005]图28和图29是示出了诸如可以用图27中示出的融合系统来实施的示例构建材料粉末分层过程的流程图。
[0006]在所有附图中，相同的零件号指代相同或相似的零件。附图不是按比例绘制的。构建材料层和对象切片的比例在图中被极大地夸大了。在如图1至图24中示出的融合过程的融合过程中的每个构建材料层可以是几十微米厚的量级、具有几千层来制造对象。
具体实施方式
[0007]在一些3D打印机中，热量用于将粉末状构建材料中的颗粒融合在一起，形成固体对象。用于融合构建材料的热量可以例如通过将液体融合剂以基于对象切片的图案施加到粉末状构建材料的薄层上，并且然后将图案化区域暴露于融合光来生成。融合剂中的光吸收成分吸收光能，以帮助将图案化的构建材料加热到融合温度以上，从而烧结或熔化，并且因此融合构建材料。可以使用其他液体试剂来产生对象的期望特性。例如，精细剂可以用于增强或抑制对象的某些区域中进行的融合，并且着色剂可以用于给对象着色。该过程逐层且逐切片地重复以完成对象。
[0008]分散一致的、更高密度的构建材料粉末层可以提高对象质量。较低密度的粉末层可能导致较弱的材料性能，以及在对象中的孔洞、凹坑或其他缺陷。增加层密度的一种技术是使用“反向旋转”辊来分散构建材料粉末。将辊旋转到行进方向，以在工作表面上推动粉末。如果反向旋转的辊的切向速度比辊的平移速度更慢，则位于下面的层中的未融合的粉末容易在分散后续的一粉末层时被干扰。当打印具有特殊颜色表面的对象时，干扰位于下面的层中的未融合的粉末特别会成为一个问题，因为利用液体着色剂处理的未融合的粉末可能被拖过工作表面并污染加工中的结构的相邻区域。
[0009]已经开发了新的分层技术，以降低未融合的粉末在形成后续的一粉末层的时将被干扰的风险，同时仍然呈现一致的、更高密度的层。在一个示例中，在3D打印机中将构建材料粉末分层的工艺包括在第一通过中以层的形式分散构建材料粉末，并且在第二通过中压实分层的构建材料粉末。例如，(1)在第一通过中，通过利用以第一平移速度平移并同时以
比第一平移速度更快的第一旋转切向速度旋转的反向旋转辊推动粉末以在工作表面上分散粉末，以及(2)在第二通过中，通过以第二平移速度在分层的粉末上平移辊并同时以比第二平移速度更慢的第二旋转切向速度旋转辊来压实粉末。在第一通过中更快地旋转辊减少了压实，从而降低了干扰位于下面的层中的未融合的粉末的风险。在第二通过中较慢地旋转辊增加了压实以便获得较高密度层，但是仅具有干扰位于下面的层中的未融合的粉末的很小的风险，因为未融合的粉末已经在第一通过中被覆盖。
[0010]新技术的示例也可以用于3D打印技术，其中施加到构建材料的粘合剂用光和/或热量固化以形成“生零件”，随后在烧结炉中加热该生零件以形成最终对象。因此，本文件中使用的“融合”包括3D打印机粘合以及熔化和烧结。
[0011]在附图中示出并在下面描述的这些和其他示例示出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。
[0012]如本文件所用：“和/或”指相关事物中的一个或多个；“融合”包括熔化、烧结和/或粘合；“存储器”是指能够实现、包含、存储或维护以便处理器使用的指令和其他信息的任何非暂时性有形介质，并且可以包括例如电路、集成电路、ASIC(application specific integrated circuit，专用集成电路)、硬盘驱动器、随机存取存储器(random access memory，RAM)和只读存储器(read
‑
only memory，ROM)；“工作表面”是指支撑或容纳用于熔合的构建材料的任何合适的表面，包括构建材料的下面的层和加工中的切片以及其他对象结构；并且“旋转切向速度”是指仅仅由于旋转而导致的辊的切向速度，并且包括由于辊的平移而导致的切向速度。
[0013]在附图中：没有任何试剂的构建材料由浅点画描绘；仅具有着色剂构建材料以中等点画描绘；仅具有融合剂的构建材料以格子阴影描绘；具有着色剂和融合剂的构建材料以深色点画描绘；并且经融合的构建材料由规则的交叉阴影描绘。
[0014]图1至图24呈现了一系列正视图和平面图，示出了用于实施新的构建材料粉末分层过程的一个示例的3D打印机的融合系统10。图27是示出诸如图1至图24中示出的融合系统的融合系统10的框图。参考图1、图2和图27，融合系统10包括第一“融合器”滑架12和第二“分配器”滑架14。滑架12和14在工作表面18上方的导轨16上来回移动。融合器滑架12承载辊22、升温灯24和融合灯26。本文中的“升温”是指升温灯24帮助将未融合的构建材料加热到更接近融合温度的温度的预热功能。虽然仅示出了单个升温灯，但是也可以使用多个升温灯或其他辐射加热设备24。而且，虽然仅描绘了单个融合灯26，但是可以使用多个融合灯。分配器滑架14承载喷墨打印头组件或其它合适的液体分配组件28，以分配融合剂。组件28也可以分配其他试剂。在该示例中，分配组件28包括分配着色剂的第一分配器30和分配融合剂的第二分配器32。
[0015]如上定义中所述，工作表面18代表支撑或容纳用于熔合的构建材料的任何合适的结构，工作表面18包括构建材料的位于下面的层和加工中的切片以及其他对象结构。例如，对于构建材料的第一层，工作表面18可以形成在平台34的表面上，该平台34上下移动以适应分层过程。对于随后的构建材料层，工作表面18可以形成在位于下面的结构36上。在图1中，下面的结构36是构建材料粉末38的第一层。
[0016]在图1和图2中，构建材料38的堆沿着邻近工作表面18的台面40沉积，辊22被展开，升温灯24打开，并且融合器滑架12在第一分层通过中向右移动，如运动箭头42所示。
[0017]在图3和图4中，随着融合器滑架12继续向右移动，升温灯24加热第一层36，同时辊22在第一层36上方以层44的形式分散粉末38。如下文参考图25的详图所述，在该第一通过中，辊22以引起比辊22的平移速度更快的旋转切向速度的角速度并且在与辊22在工作表面18上方移动的相同的方向42(如旋转箭头46所示)上旋转。
[0018]在图5和图6中，如运动箭头48所示，融合器滑架12在第二分层通过中向左移动。辊22被展开以抵靠工作表面18压实层44中的构建材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于3D打印机的系统，包括：辊，所述辊用于在表面上分散和压实构建材料粉末；和控制器，所述控制器可操作地连接到所述辊并被编程为：以第一平移速度并且以大于所述第一平移速度的第一旋转切向速度在所述表面上同时平移和旋转所述辊，以将构建材料粉末以层的形式分散在所述表面上；并且然后以第二平移速度并且以小于所述第二平移速度的第二旋转切向速度在所述表面上同时平移和旋转所述辊，以在所述表面上压实分层的构建材料粉末。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二平移速度与所述第一平移速度相同。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述辊是单个辊，并且所述控制器被编程为；在第一通过中，以所述第一平移速度并且以所述第一旋转切向速度在所述表面上同时平移和旋转所述单个辊，以在所述表面上分散构建材料粉末；并且然后在第二通过中，以所述第二平移速度并且以所述第二旋转切向速度在所述表面上同时平移和旋转所述单个辊，以在所述表面上压实所述构建材料粉末。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被编程为：在第一通过中，在第一方向上以所述第一平移速度并且在所述第一方向上以所述第二旋转切向速度在所述表面上同时平移和旋转所述辊；并且然后在第二通过中，在与所述第一方向相反的第二方向上以所述第二平移速度并且在所述第二方向上以所述第二旋转切向速度在所述表面上同时平移和旋转所述辊。5.根据权利要求1所述的系统，其中：所述第一平移速度和所述第一旋转切向速度之间的比率在1.0至0.7的范围内；并且所述第二平移速度和所述第二旋转切向速度之间的比率在1.0至2.0的范围内。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述辊能够沿着轴线平移，并且平移的轴线对于两次通过是相同的。7.一种在3D打印机中在表面上使构建材料粉末分层的方法，包括：在所述表面上的第一通过中，将构建材料粉末以层的形式分散在所述表面上；以及在所述表面上的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
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：