具有破裂通道的三维（3D）打印物体制造技术

在根据本公开的一个示例中，描述了一种系统。所述系统包括用于确定三维(3D)打印物体的破裂通道的破裂通道控制器。与所述3D打印物体的非通道部分相比，所述3D打印物体的沿着破裂通道的部分要在更低程度上被固化。所述系统还包括用于控制增材制造设备的增材制造控制器。所述增材制造控制器控制所述增材制造设备以：1)固化粉末状构建材料层的部分以形成所述3D打印物体的切片，以及2)选择性地固化所述切片中的破裂通道，其中，与非通道部分相比，所述破裂通道在更低程度上被固化。裂通道在更低程度上被固化。裂通道在更低程度上被固化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有破裂通道的三维（3D）打印物体

技术介绍

[0001]增材制造系统通过构建材料层来产生三维(3D)物体。一些增材制造系统被称为“3D 打印设备”，因为这些系统使用喷墨或其他打印技术来施加一些制造材料。3D打印设备和其他增材制造设备使得可以将物体的计算机辅助设计(CAD)模型或其他数字表示直接转换为物理物体。
附图说明
[0002]附图图示了本文所描述原理的各种示例并且是本说明书的一部分。所图示的示例仅出于说明的目的给出，而不限制权利要求的范围。
[0003]图1是根据本文所描述原理的示例的用于在3D打印物体中形成破裂通道的控制系统的框图。
[0004]图2是根据本文所描述原理的示例的用于在3D打印物体中形成破裂通道的方法的流程图。
[0005]图3是根据本文所描述原理的示例的具有破裂通道的3D打印物体的等距视图。
[0006]图4A至图4C描绘了根据本文所描述原理的示例的破裂通道的截面。
[0007]图5A和5B描绘了根据本文所描述原理的示例的破裂通道的俯视图。
[0008]图6描绘了根据本文所描述原理的示例的破裂通道的图案的俯视图。
[0009]图7是根据本文所描述原理的另一个示例的用于在3D打印物体中形成破裂通道的方法的流程图。
[0010]图8描绘了根据本文所描述原理的示例的用于在3D打印物体中形成破裂通道的非暂态机器可读存储介质。
[0011]在所有附图中，相同的附图标记指代相似但不一定相同的要素。附图不一定是按比例绘制的，并且一些部分的尺寸可以被放大以更清楚地图示所示的示例。此外，附图提供了与描述一致的示例和/或实施方式；然而，描述不限于附图中提供的示例和/或实施方式。
具体实施方式
[0012]增材制造系统通过固化构建材料层来形成三维(3D)物体。增材制造系统基于例如使用计算机辅助绘图(CAD)计算机程序产品生成的物体的3D模型中的数据来制造物体。模型数据被处理成切片，每个切片定义要固化的构建材料层的部分。
[0013]与所有所制造的物品一样，3D打印物体可能断裂。例如，足够的力可能导致3D打印物体碎裂。在一些示例中，碎裂的碎片可能具有尖角，这些尖角可能显现为对特定个人有害。例如，3D打印物体可能被放置在如头盔或手套等保护性穿戴物中。如果在破裂时碎片具有尖角，则个人可能会被尖锐的碎片伤害。
[0014]因此，本说明书描述了通过在3D打印物体中形成预定的破裂图案来避免3D打印物体碎片的尖角的系统和方法。与3D打印物体的其他部分相比，3D打印物体的以破裂图案形成破裂通道的部分可以是固化不足的。在一些示例中，3D打印物体的非通道部分自身可以
完全熔融或部分熔融，而破裂通道在更低程度上熔融。即，增材制造过程中的固化程度影响所得的材料属性，如杨氏模量、极限应变和应力。因此，与完全固化的聚合物粉末相比，固化不足的聚合物粉末可以呈现不同的材料属性。
[0015]本说明书描述了有意地形成固化不足的区域以在3D打印物体中创建预定的断裂图案。破裂图案可以以任何数量的方式生成，包括通过使用较低密度的熔融试剂、较高密度的冷却试剂、或者通过依赖于来自完全固化的区域的热渗出。因此，在打印过程期间， 3D打印物体的形成破裂通道的部分固化不足，使得这些部分具有的破裂韧性比完全固化的部分低。因此，任何断裂都将沿着这些破裂通道。通道可以被制成弯曲的，以便减少由 3D打印材料的尖锐破片所导致的额外危险。
[0016]换句话说，可以调整结构的几何形状、熔融试剂和冷却试剂的密度、打印过程参数以及构建方向，使得破裂通道脆弱得足以引导裂纹同时坚固得足以为零件提供结构支撑。
[0017]虽然特别提及了破裂图案用于防止经固化的粉末状构建材料的破片的尖角，但可以出于各种原因形成破裂通道。例如，在一些情况下，破裂通道产生更可能发生产品的破损的位置。因此，制造商可以形成3D打印物体的固化不足的部分，以促进在特定期望位置(如给用户带来较少风险的区域)破损，并且通过指引沿着预定线路(即，破裂通道) 延展的裂纹来潜在地提高零件的总体破裂强度。
[0018]在又一示例中，破裂通道可以用于防止物体断裂。即，破裂通道可以使物体的非通道部分互锁，使得即使存在足以使3D打印物体出现裂纹的力，由于破裂通道的几何形状，这些碎块也不会断裂而是保持在一起。
[0019]破裂通道可以使用各种增材制造设备而被形成。即，增材制造设备广义地指生成3D 打印物体的任何设备。现在呈现可以使用上文描述的生成破裂图案的系统来实施的不同增材制造设备的几个示例。
[0020]在一个示例中，为了形成3D打印物体，将构建材料沉积在床上，该构建材料可以是粉末。然后，将熔融试剂分配到构建材料层的要熔融以形成3D打印物体的层的部分上。执行这种类型的增材制造的系统可以被称为基于粉末和熔融试剂的系统。以期望图案设置的熔融试剂增加了其上设置有试剂的构建材料层的能量吸收。然后，将构建材料暴露在如电磁辐射等能量下。电磁辐射可以包括红外光、激光或其他合适的电磁辐射。由于由熔融试剂赋予的热吸收属性的提高，使构建材料的设置有熔融试剂的部分加热到大于构建材料的熔融温度的温度。相比之下，施加的热量没有大到将不含试剂的构建材料的部分的热量提升到该熔融温度。此工艺以逐层的方式重复进行，以生成3D物体。然后，未熔融的材料部分可以与熔融部分分离，并且未熔融部分被回收用于随后的3D形成操作。
[0021]用于形成3D打印物体的另一种方式是将粘合剂选择性地施加到松散构建材料的区域。在此示例中，在填充有构建材料的构建床内部准备好“潜在”零件。构建床可以被转移到炉，在该炉中，第一加热操作去除所施加的粘合剂中存在的溶剂。随着溶剂被去除，剩余的粘合剂硬化并将构建材料胶合在一起以将“潜在”零件转换成“生坯”零件。然后，从床移除生胚零件。由于此操作，残留的构建材料可能会在生胚零件上结块。可能期望在清洁操作中从生胚零件去除残留的构建材料。在一些示例中，生胚零件被装入烧结炉中，在该烧结炉中，所施加的热量可以导致粘合剂分解并且导致构建材料粉末颗粒烧结或熔融在一起而成为耐久的固体形式。
[0022]在又一示例中，将激光器或其他能量源选择性地瞄准粉末构建材料或粉末构建材料层，以形成3D打印物体的切片。这种工艺可以被称为选择性激光烧结。
[0023]在被称为激光熔融的增材制造的一个特定示例中，激光器阵列扫描每个粉末状构建材料层以形成3D打印物体的切片。在此示例中，根据图像切片而在扫描过程期间动态开启和关闭每个激光束。与基于熔融试剂的系统类似，此激光熔融工艺也是逐层的。
[0024]在又一示例中，增材制造工艺可以使用选择性激光熔化，其中，粉末材料的部分被选择性地熔化在一起以形成3D打印物体的切片，该粉末材料可以是金属的。
[0025]作为又一示例，在熔融沉积成型中，将熔化的构建材料选择性地沉积在其冷却的层中。随着构建材料的冷却，其熔融在一起并粘附至先一层。重复进行此过程以构造3D打印物体。
[002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】1.一种系统，包括：破裂通道控制器，所述破裂通道控制器用于确定三维(3D)打印物体的破裂通道，其中，与所述3D打印物体的非通道部分相比，所述3D打印物体的沿着破裂通道的部分要在更低程度上被固化；以及增材制造控制器，所述增材制造控制器用于控制增材制造设备以：固化粉末状构建材料层的部分以形成所述3D打印物体的切片；以及选择性地固化所述切片中的破裂通道，其中，与非通道部分相比，所述破裂通道在更低程度上被固化。2.如权利要求1所述的增材制造设备，其中，所述破裂通道包括在所述非通道部分之间的弯曲通道。3.如权利要求1所述的增材制造设备，其中，所述破裂通道包括在所述非通道部分之间的互锁通道。4.如权利要求1所述的增材制造设备，其中，所述破裂通道被嵌入在所述3D打印物体的内层上。5.如权利要求1所述的增材制造设备，其中，为了调整用于形成所述破裂通道的所述粉末状构建材料的固化程度，所述增材制造控制器用于执行以下各项中的至少一项：调整所述破裂通道的宽度；调整所述破裂通道中的细化试剂的密度；调整所述破裂通道中的熔融试剂的密度；在所述破裂通道上方沉积附加的材料；调整固化设备的发射能量；以及调整所述3D打印物体的构建方向。6.如权利要求1所述的系统，其中，所述破裂通道控制器用于更改与所述3D打印物体相关联的设计文件以定义所述破裂通道。7.如权利要求1所述的系统，其中，所述破裂通道控制器用于更改与所述3D打印物体相关联的构建文件以定义所述破裂通道。8.一种方法，包括：确定要在三维(3D)打印物体上...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄魏，G，
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：