本发明专利技术涉及一种三维(3D)物体打印机，该3D物体打印机具有喷射器头部，该喷射器头部具有流体地连接到喷射器头部的孔板中的多个孔口的单个喷嘴。材料通过单个喷嘴的喷射同时通过多个孔口进行喷出。在一个实施方案中，孔口中的一些孔口以相对于孔板的平面的法线的一定角度进行取向。生成用于操作打印机的机器就绪指令的打印机的拼接器识别孔板和液滴正喷射于其上的表面之间的间隔距离，以实现喷射于表面上的液滴的目标液滴间距。这样，可实现层内结构的材料密度，而无需显著地增加喷射频率或无需打印器并入多个喷射器头部。无需打印器并入多个喷射器头部。无需打印器并入多个喷射器头部。
【技术实现步骤摘要】
具有增加材料沉积速率的金属液滴喷射三维(3D)物体打印机
[0001]本公开涉及在三维(3D)物体打印机中使用的熔融金属喷射器，并且更具体地，涉及在那些系统中使用的喷射器。
技术介绍
[0002]三维打印也称为增材制造，是由几乎任何形状的数字模型制备三维固体物体的工艺。许多三维打印技术使用增材法，其中增材制造设备在先前沉积的层的顶部上形成部件的连续层。这些技术中的一些技术使用喷射UV可固化材料的喷射器，诸如光聚合物或弹性体。打印机通常操作一个或多个挤出机以形成连续的塑性材料层，该连续的塑性材料层形成具有各种形状和结构的三维打印物体。在形成三维打印物体的每一层之后，将塑性材料进行UV固化并硬化以将该层粘结到三维打印物体的下面层。这种增材制造方法与传统物体形成技术不同，该传统物体形成技术主要依赖于通过减成法(诸如切割或钻孔)从工件上去除材料。
[0003]最近，已经开发出一些3D物体打印机，从一个或多个喷射器喷射熔融金属液滴以形成3D物体。这些打印机具有送入加热室中的固体金属源，诸如线材卷或粒料，在该加热室中固体金属熔融并且该熔融金属流动至喷射器的室中。该室由非导电材料制成，该非导电材料周围缠绕非绝缘电线。电流穿过导体以产生电磁场，以引起室的喷嘴处的熔融金属的弯月面与室内的熔融金属分开并且从喷嘴推进。与喷射器的喷嘴相对的平台通过控制器操作致动器在平行于平台平面的X
‑
Y平面上移动，使得喷射的金属液滴在平台上形成物体的金属层，并且另一个致动器由控制器操作以改变喷射器或平台在竖直方向或Z方向上的位置，以维持喷射器与所形成的金属物体的最上层之间的恒定距离。这种类型的金属液滴喷射打印机也称为磁流体动力学打印机。
[0004]大多数金属液滴喷射打印机具有单个喷射器，该单个喷射器在约50Hz至约1KHz范围内的喷射频率下操作并且喷射具有约50μm直径的液滴。相比于用以形成由热塑性或其它已知材料所制成的物体所需的时间，这种喷发频率范围和液滴尺寸延长了用以形成金属物体所需的时间。一些金属液滴喷射打印机具有一个或多个喷射器头部，但多个喷射器头部的提供为昂贵的，并且使系统更复杂和在一些系统中使系统更笨重。其它金属液滴喷射打印机具有喷射器头部，该喷射器头部具有流体地联接至共同歧管的多于一个喷嘴。如果喷嘴的数量足以明显地增加喷射器头部的材料沉积速率，那么喷射液滴倾向于同时降落并且彼此重叠。这种趋势导致金属积聚并且引起问题，诸如特征限定等。如果喷嘴充分地隔开以防止重叠和重叠附属问题，那么所得条带的尺寸对于此类系统当前所产生的许多物体配置为太大的。将有益的是，能够操作金属液滴喷射打印机以提供较高效率的熔融金属沉积速率，而不过度地增加熔融金属的条带或带状物的尺寸。
技术实现思路
[0005]新材料液滴喷射器头部提供了相比于先前已知那些的较大沉积速率，而不过度地
增加由喷射器头部所产生的条带的尺寸。材料喷射器头部包括单个喷嘴和孔板，该单个喷嘴被配置为喷射材料，该孔板具有流体地连接到该单个喷嘴的多个孔口，使得从单个喷嘴所喷射的材料作为液滴同时从多个孔口进行喷出。
[0006]新三维(3D)物体打印机包括喷射器头部，该喷射器头部提供了相比于先前已知那些的较大沉积速率，而不过度地增加由喷射器头部所产生的条带的尺寸。3D物体打印机包括：具有单个喷嘴的喷射器头部，该喷射器头部被配置为通过该单个喷嘴喷射材料；孔板，该孔板具有流体地连接到喷射器头部的单个喷嘴的多个孔口，使得从单个喷嘴所喷射的材料作为液滴同时从多个孔口喷出；平台，该平台定位成与孔板相对；至少一个致动器，该至少一个致动器操作地连接到平台和喷射器头部中的至少一者，该至少一个致动器被配置为使平台和喷射器头部相对于彼此移动；和控制器，该控制器操作地连接到喷射器头部和至少一个致动器。控制器被配置为：生成机器就绪指令，该机器就绪指令操作至少一个致动器和喷射器头部以实现目标液滴间距；操作至少一个致动器以使喷射器头部和平台相对于彼此移动；并且操作喷射器头部以通过喷嘴和多个孔口喷射材料，使得从至少两个孔口所喷射的液滴在平台或物体的表面上实现目标液滴间距，该物体以该目标液滴间距形成于平台上。
附图说明
[0007]结合附图，下述描述解释了具有喷射器头部的3D物体打印机的前述方面和其它特征，该喷射器头部提供了相比于先前已知那些的较大沉积速率，而不过度地增加由喷射器头部所产生的条带的尺寸。
[0008]图1示出包括喷射器头部的3D物体打印机，该喷射器头部提供了相比于先前已知那些的较大沉积速率，而不过度地增加由喷射器头部所产生的条带的尺寸。
[0009]图2A为用于图1的系统中的喷射器头部的底视图，并且图2B为图2A的喷射器头部的侧视图。
[0010]图3A为由图2A的喷射器头部的单个喷射循环所产生的液滴图案的图示，并且图3B为通过使图2A的喷射器头部在该图案的液滴之间移动一定距离并然后将第二组液滴喷射于第一组液滴之间的空间中所产生的所得图案。
[0011]图4A和图4B示出孔板和正打印的表面之间的间隔距离的影响。
[0012]图5A示出通过喷射器头部的另选喷嘴布置所形成的液滴图案，该喷射器头部可用于图1的系统中；并且图5B示出由图5A所示的多个液滴图案所产生的双行材料液滴图案。
[0013]图6示出如何识别间隔距离以实现目标液滴间距。
[0014]图7示出可由不同液滴重叠所形成的不同结构。
[0015]图8示出可在无液滴重叠的情况下所形成的结构。
[0016]图9为由切片器程序用以生成图1的打印机的机器就绪指令的过程的流程图。
具体实施方式
[0017]为了如本文所公开的系统及其操作的环境以及该设备及其操作的细节的一般性理解，参考附图。在附图中，类似的附图标记指示类似的元件。
[0018]图1示出熔融金属3D物体打印机100的一个实施方案，该熔融金属3D物体打印机提
供了相比于先前已知那些的较大沉积速率，而不过度地增加由喷射器头部所产生的条带的尺寸。在该实施方案中，熔融块体金属的多个液滴在每个喷射循环期间从喷射器头部104同时地喷射，该喷射器头部具有流体地连接到多个孔口的单个喷嘴。虽然下文参考图1的金属液滴喷射系统讨论了新喷射器头部和利用该新喷射器头部的切片器，但是喷射器头部和切片器中所实施的原理可用于其它3D物体打印机中，诸如喷射热塑性材料液滴的那些。由图1的打印机所喷射的液滴形成平台112上的物体108的层的条带。如本文档中所用，术语“喷射循环”意指通过喷嘴的单次喷射，该喷嘴分布至所连接孔口。如本文档中所用，术语“块体金属”意指以聚集体形式可用的导电金属，诸如通常可用规格的线材，通常可用直径的棒材，或宏观尺寸比例的粒料。块体金属源160(诸如金属线材130)送入喷射器头部中并熔融，以向喷射器头部内的室提供熔融金属。惰性气体供应部164通过气体供应管144向喷射器头部104中的熔融金属室提供惰性气体168(诸如氩气)的压力调节源，以防止金属氧化物在喷射器头部中的形成。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种3D物体打印机，包括：具有单个喷嘴的喷射器头部，所述喷射器头部被配置为通过所述单个喷嘴喷射材料；孔板，所述孔板具有流体地连接到所述喷射器头部的所述单个喷嘴的多个孔口，使得从所述单个喷嘴所喷射的材料作为液滴同时从所述多个孔口进行喷出；平台，所述平台定位成与所述孔板相对；至少一个致动器，所述至少一个致动器操作地连接到所述平台和所述喷射器头部中的至少一者，所述至少一个致动器被配置为使所述平台和所述喷射器头部相对于彼此移动；和控制器，所述控制器操作地连接到所述喷射器头部和所述至少一个致动器，所述控制器被配置为：生成机器就绪指令，所述机器就绪指令操作所述至少一个致动器和所述喷射器头部以实现目标液滴间距；操作所述至少一个致动器以使所述喷射器头部和平台相对于彼此移动；以及操作所述喷射器头部以通过所述喷嘴和所述多个孔口喷射材料，使得从至少两个孔口所喷射的液滴在所述平台或物体的表面上实现所述目标液滴间距，所述物体以所述目标液滴间距形成于所述平台上。2.根据权利要求1所述的打印机，其中所述多个孔口中的每个孔口平行于所述孔板的法线，并且相邻孔口被分开一定距离，所述距离允许来自相邻孔口的液滴在所述平台上或所述平台上的所述物体的所述表面上彼此接触。3.根据权利要求2所述的打印机，其中所述多个孔口以在所述孔板中彼此正交的行和列进行布置。4.根据权利要求1所述的打印机，其中所述多个孔口中的至少两个孔口以不平行于所述平台和所述孔板之间的法线的角度进行取向。5.根据权利要求4所述的打印机，所述控制器被进一步配置为：识别所述孔板和所述平台上的所述物体的所述表面或所述平台之间的间隔距离；以及生成所述机器就绪指令的一部分以操作所述至少一个致动器来以所述间隔距离将所述孔板与所述平台或所述平台上的所述物体的所述表面分开。6.根据权利要求5所述的打印机，其中所述多个孔口以在所述孔板中彼此正交的行和列进行布置。7.根据权利要求6所述的设备，其中第一组孔口以被定位在第二组孔口和第三组孔口之间的第一列进行布置，所述第二组孔口以第二列进行布置，所述第三组孔口以第三列进行布置，所述第一组孔口中的所述孔口以平行于所述平台和所述孔板之间的所述法线的角度进行取向，并且所述第二组孔口中的所述孔口以不平行于所述平台和所述孔板之间的所述法线的第一角度进行取向，并且所述第三组...
【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：施乐公司，
类型：发明
国别省市：
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