包括旋转粘合剂喷射打印头的增材制造系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及包括旋转粘合剂喷射打印头的增材制造系统和方法。用于通过使微粒固结而制备构件的方法和系统包括：构建平台，其构造成接收微粒；微粒分配器，其构造成使微粒沉积于构建平台上；以及至少一个打印头，其包括至少一个喷口。至少一个打印头构造成将粘合剂通过至少一个喷口分配到微粒上，以使微粒的至少部分固结并且形成构件。方法和系统还包括至少一个致动器组件，至少一个致动器组件构造成使构建平台和至少一个打印头中的至少一个围绕延伸通过构建平台的旋转轴线旋转并且使构建平台和至少一个打印头中的至少一个沿与构建平台垂直的构建方向移动来作为用于构件的螺旋构建过程的部分。构建过程的部分。构建过程的部分。

【技术实现步骤摘要】
包括旋转粘合剂喷射打印头的增材制造系统和方法


[0001]本文中所描述的主题大体上涉及增材制造系统，并且更特别地涉及包括相对于构建平台旋转的粘合剂喷射打印头的增材制造系统。

技术介绍

[0002]至少一些已知的增材制造系统涉及使微粒固结以制备构件。这样的技术促进以降低的成本并且以改进的制造效率由微粒材料生产复杂构件。至少一些已知的增材制造系统使用将粘合剂分配到微粒上的一个或多个粘合剂喷射打印头来制备构件。另外，在至少一些增材制造系统中，一个或多个致动器用于在构件的制备期间使构建平台移动。然而，所制备的构件的尺寸受到粘合剂喷射打印头、致动器以及构建平台的构造限制。
[0003]另外，在至少一些已知的增材制造系统中，再涂器用于使微粒分布于构建平台上。例如，在一些实施例中，再涂器使微粒从容器移动到构建平台上并且跨越构建平台移动。再涂器和粘合剂喷射打印头在分开的时间操作，因为当再涂器正在使微粒散布时，粘合剂喷射打印头不可使微粒固结。结果，制备构件所需的时间延长，以适应再涂器和粘合剂喷射打印头的顺序操作。
[0004]因此，需要包括允许在缩短的时间内制备具有任何尺寸的构件的粘合剂喷射打印头的改进的增材制造系统。

技术实现思路

[0005]在一个方面，提供了一种增材制造系统。增材制造系统包括：构建平台，其构造成接收微粒；以及微粒分配器，其构造成使微粒沉积于构建平台上。增材制造系统还包括至少一个打印头，至少一个打印头包括至少一个喷口。至少一个打印头构造成将粘合剂通过至少一个喷口分配到微粒上，以使微粒的至少部分固结并且形成构件。增材制造系统进一步包括至少一个臂，至少一个臂至少部分地跨越构建平台延伸，并且构造成支承至少一个打印头。增材制造系统还包括至少一个致动器组件，至少一个致动器组件构造成使构建平台和至少一个打印头中的至少一个围绕延伸通过构建平台的旋转轴线旋转并且使构建平台和至少一个打印头中的至少一个沿与构建平台垂直的构建方向移动来作为用于构件的螺旋构建过程的部分。
[0006]在另一方面，提供了一种使用增材制造系统来制备构件的方法。方法包括：使微粒沉积于构建平台上；以及使至少一个再涂器刀片围绕延伸通过构建平台的旋转轴线相对于构建平台旋转。方法还包括：使用至少一个再涂器刀片来接触构建平台上的微粒，以使微粒跨越构建平台分布。方法进一步包括：使至少一个打印头围绕旋转轴线相对于构建平台旋转。至少一个打印头包括至少一个喷口。方法还包括：将粘合剂通过至少一个喷口分配到微粒上，以使微粒的至少部分固结。
[0007]在又一方面，提供了一种增材制造系统。增材制造系统包括：构建平台，其构造成接收微粒；微粒分配器，其构造成使微粒沉积于构建平台上；以及至少一个打印头，其包括
至少一个喷口。至少一个打印头构造成将粘合剂通过至少一个喷口分配到微粒上，以使微粒的至少部分固结并且形成构件。增材制造系统还包括至少一个致动器组件，至少一个致动器组件构造成使至少一个打印头围绕延伸通过构建平台的中心的旋转轴线相对于构建平台旋转，并且在至少一个打印头旋转时使至少一个打印头沿与构建平台垂直的构建方向移动。
附图说明
[0008]当参考附图而阅读以下详细描述时，本公开的这些及其它特征、方面以及优点将变得更好理解，在附图中，遍及附图，同样的字符表示同样的部分，其中：图1是包括至少一个旋转粘合剂喷射打印头的示例性增材制造系统的透视图；图2是图1中所示出的增材制造系统的部分的放大透视图；图3是图1和图2中所示出的增材制造系统的框图；图4是包括供给系统和至少一个旋转粘合剂喷射打印头的增材制造系统的实施例的示意性平面视图；图5是图4中所示出的增材制造系统的示意性侧视图；图6是包括旋转粘合剂喷射打印头和多个铰接臂的增材制造系统的实施例的透视图；图7是使用包括旋转粘合剂喷射打印头的增材制造系统来制备构件的示例性方法的流程图；图8是由使用包括旋转粘合剂喷射打印头的增材制造系统来制备的模具部分组装的模具的示意性透视图；图9是使用图8中所示出的模具来铸造构件的示例性方法的流程图；图10是用于包括旋转粘合剂喷射打印头的增材制造系统的微粒供给及分配器系统的示例性实施例的透视图；图11是图10中所示出的微粒供给及分配器系统的部分的放大透视图；图12是用于包括旋转粘合剂喷射打印头的增材制造系统的再涂器组件的示例性实施例的透视图；图13是图12中所示出的再涂器组件的部分的放大透视图；以及图14是包括旋转供给系统的增材制造系统的示意性侧视图。
[0009]除非另外指示，否则本文中所提供的附图意在图示本公开的实施例的特征。这些特征被认为可适用于包括本公开的一个或多个实施例的许多种系统中。照此，附图不意在包括本领域普通技术人员已知的实践本文中所公开的实施例所需的所有常规特征。
具体实施方式
[0010]在以下说明书和权利要求书中，将引用应当被限定成具有以下含义的许多用语。
[0011]除非上下文清楚地另外规定，否则单数形式“一”、“一种”以及“该”包括复数个引用对象。
[0012]“任选的”或“任选地”意味着，随后描述的事件或情形可发生或可不发生，并且，本描述包括事件发生的实例和事件不发生的实例。
[0013]如在本文中遍及说明书和权利要求书使用的近似语言可适用于修饰可容许变化
的任何定量表示，而不会造成与其相关的基本功能的改变。因此，由诸如“大约”、“基本上”以及“近似地”的一个或多个用语修饰的值将不限于所指定的精确值。在至少一些实例中，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精度。在此并且遍及说明书和权利要求书，可将范围限制组合和/或互换，除非上下文或语言另外指示，否则这样的范围被标识，并且包括其中所包含的所有子范围。
[0014]增材制造过程和系统包括例如但不限于容器内光聚合(vat photopolymerization)、粉末床熔合、粘合剂喷射、材料喷射、片材层压、材料挤出、定向能量沉积以及混合系统。这些过程和系统包括例如但不限于SLA-立体光刻设备、DLP-数字光处理、3SP-扫描、自旋以及选择性地光固化、CLIP-连续液体界面生产、SLS-选择性激光烧结、DMLS-直接金属激光烧结、SLM-选择性激光熔融、EBM-电子束熔融、SHS-选择性热烧结、MJF-多喷射熔合、3D打印、Voxeljet、Polyjet、SCP-平滑曲率打印、MJM-多喷射建模ProJet、LOM-层压物体制造、SDL-选择性沉积层压、UAM-超声增材制造、FFF-熔合长丝制备、FDM-熔合沉积建模、LMD-激光金属沉积、LENS-激光工程化净成形、DMD-直接金属沉积、混合系统以及这些过程和系统的组合。这些过程和系统可采用例如但不限于所有形式的电磁辐射、加热、烧结、熔融、固化、粘合、固结、冲压、嵌入以及它们的组合。
[0015]增材制造过程和系统采用包括例如但不限于下者的材料：聚合物、塑料、金属、陶瓷、砂、玻璃、蜡、纤维、生物物质、复合物以及这些材料的混合物。这些材料可在这些过程和系统中以如适于给定的材料和过程或系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种增材制造系统(100, 200, 248, 300)，包括：构建平台(104, 210, 316, 606, 704)，其构造成接收微粒(218)；微粒分配器(250)，其构造成使所述微粒(218)沉积于所述构建平台(104, 210, 316, 606, 704)上；至少一个打印头(102, 202, 302)，其包括至少一个喷口(108)，所述至少一个打印头(102, 202, 302)构造成将粘合剂通过所述至少一个喷口(108)分配到所述微粒(218)上，以使所述微粒(218)的至少部分固结并且形成构件(518)；至少一个臂(116, 214)，其至少部分地跨越所述构建平台(104, 210, 316, 606, 704)延伸，并且构造成支承所述至少一个打印头(102, 202, 302)；以及至少一个致动器组件(128, 130)，其构造成使所述至少一个打印头和所述构建平台(104, 210, 316, 606, 704)中的至少一个围绕延伸通过所述构建平台(104, 210, 316, 606, 704)的旋转轴线(124, 216)旋转并且使所述至少一个打印头和所述构建平台(104, 210, 316, 606, 704)中的至少一个沿与所述构建平台(104, 210, 316, 606, 704)垂直的构建方向移动来作为用于所述构件(518)的螺旋构建过程的部分。2. 根据权利要求1所述的增材制造系统(100, 200, 248, 300)，其特征在于，进一步包括至少一个再涂器刀片(132, 614, 716)，所述至少一个再涂器刀片(132, 614, 716)定位成与所述构建平台(104, 210, 316, 606, 704)相邻，并且构造成接触沉积于所述构建平台(104, 210, 316, 606, 704)上的所述微粒(218)并且使所述微粒(218)跨越所述构建平台(104, 210, 316, 606, 704)分布，其中，所述至少一个再涂器刀片(132, 614, 716)联接到所述至少一个臂(116, 214)，并且其中，所述至少一个致动器组件(128, 130)进一步构造成使所述至少一个臂(116, 214)和所述至少一个再涂器刀片(132, 614, 716)相对于所述构建平台(104, 210, 316, 606, 704)旋转。3. 根据权利要求2所述的增材制造系统(100, 200, 248, 300)，其特征在于，所述至少一个臂(116, 214)包括第一臂(116, 214)，所述第一臂(116, 214)支承所述至少一个打印头和所述至少一个再涂器刀片(132, 614, 716)。4. 根据权利要求2所述的增材制造系统(100, 200, 248, 300)，其特征在于，所述至少一个臂(116, 214)包括支承所述至少一个打印头的第一臂(116, 214)和支承所述至少一个再涂器刀片(132, 614, 716)的第二臂(116, 214)。5. 根据权利要求4所述的增材制造系统(100, 200, 248, 300)，其特征在于，所述至少一个致动器组件(128, 130)包括：第一致动器，其构造成使所述第一臂(116, 214)相对于所述构建平台(104, 210, 316, 606, 704)旋转；以及第二致动器，其构造成使所述第二臂(116, 214)相对于所述构建平台(104, 210, 316, 606, 704)旋转。6. 根据权利要求1-5中的任一项所述的增材制造系统(100, 200, 248, 300)，其特征在于，所述打印头(102, 202, 302)是第一打印头(102, 202, 302)，所述增材制造系统(100, 200, 248, 300)进一步包括第二打印头(102, 202, 302)，所述至少一个致动器组件(128, 130)构造成使所述第二打印头围绕所述旋转轴线(124, 216)相对于所述构建平台(104, 210, 316, 606, 704)旋转。7. 根据权利要求1-6中的任一项所述的增材制造系统(100, 200, 248, 300)，其特征在于，所述构建平台(104, 210, 316, 606, 704)是圆形的，并且其中，所述增材制造系统
(100, 200, 248, 300)进一步包括圆柱形壁(134)，所述圆柱形壁(134)围绕所述构建平台(104, 210, 316, 606, 704)延伸，以限定构建容器，所述旋转轴线(124, 216)延伸通过所述构建平台(104, 210, 3...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：