过渡三维物体的增材制造制造技术

一些示例包括一种用于产生三维物体的方法，该方法包括在打印区域内连续形成多个层。在打印区域内连续形成多个层包括：沉积包括第一固体颗粒的第一材料；在该第一材料上选择性地喷涂第二材料，该第二材料包括悬浮在液体介质中的第二固体颗粒，其中，该第一材料具有不同于该第二材料的化学组成；以及对该多个层中的每一层中的第一材料和第二材料施加熔融能量，以形成三维物体，该三维物体包括：由该第一材料构成的第一区域，由该第二材料构成的第二区域，以及在该第一区域与该第二区域之间延伸的、由该第一材料和该第二材料构成的过渡区域。域。域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】过渡三维物体的增材制造

技术介绍

[0001]增材制造机器通过构建多个材料层来产生三维(3D)物体。一些3D打印技术被认为是增材工艺，因为它们涉及施加连续的材料层。一些增材制造机器常被称为“3D打印机”。3D打印机和其他增材制造机器使得可以将物体的其他数字表示的CAD(计算机辅助设计)模型转换成物理物体。
附图说明
[0002]图1是根据本公开的方面的用于产生渐变三维物体的示例方法的流程图。
[0003]图2是根据本公开的方面的在产生渐变三维物体时有用的示例增材制造系统的框图。
[0004]图3是根据本公开的方面的在产生渐变三维物体时有用的示例增材制造系统的示意图。
[0005]图4A和图4B是根据本公开的方面的形成渐变三维物体的示例增材制造过程的截面示意图。
[0006]图5是示例渐变三维物体的立体示意图。
具体实施方式
[0007]在以下具体实施方式中，对附图进行了参考，附图形成具体实施方式的一部分，并且在附图中通过说明的方式示出了可以实践本公开的具体示例。应当理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他示例并且可以做出结构或逻辑变化。因此以下具体实施方式不应当被理解为限制性的意义，并且本公开的范围由所附权利要求限定。应当理解的是，除非另外特别指出，否则本文所描述的各种示例的特征可以部分地或全部地彼此组合。
[0008]各种三维打印技术的不同之处可以在于，沉积和熔融或以其他方式固化多个层以创建构建物体的方式、以及在每个过程中采用的材料。可以将本文提供的描述和示例应用到用于基于3D物体模型的数据来形成3D物体的各种增材制造技术、环境和材料中。
[0009]增材制造或3D打印可以包括两个过程：以逐层方式沉积(多种)粉状材料、以及将这些层选择性地熔融以形成期望的3D物体。选择性的熔融可以以多种方式实现。例如，在沉积材料层之后，选择性地打印粘合剂。然后，以相同的方式形成下一层，其中粘合剂“胶合”每层内和层间的粉状材料。在完成该过程之后，在炉中对形成的“绿色”部分进行退火，从而去除粘合剂并熔融粉状颗粒。该过程被称为粘合剂喷涂。
[0010]实现选择性熔融的另一种方式是如以上描述的方式沉积层，然后用激光束(或电子束或离子束)在限定被打印物体的截面的区域内逐点加热直到熔融该层。对每层重复该过程来产生最终的3D打印物体(通常无需额外进行炉加热)。实现选择性熔融的又另一种方式是沉积层，然后用增强或抑制能量吸收的试剂选择性地涂覆该层，随后用使粉状材料熔融的光脉冲均匀地辐照。该试剂可以是负面的(抑制吸收)——覆盖不要被熔融的区域，或
正面的(增强吸收)——覆盖要被熔融的区域。该方法与激光(或其他类型的射束)过程的不同之处在于辐照整个表面而不是单点，并且被称为射流熔融或光子熔融。然后，沉积下一层，并且重复整个过程直到完成期望物体的3D打印。可以结合所描述的过程。例如，光子熔融之后可以接着进行某种炉退火，或者光子熔融可以与粘合剂的使用结合等。
[0011]本公开的示例在粘合剂喷涂增材制造过程的背景下进行讨论。同样可以采用其他类型的增材制造过程和系统。在增材制造过程中，计算机根据3D物体的数字模型来控制构建材料(例如，粉末)的散布和粘合或熔融并控制试剂的散布，以形成连续的材料层。
[0012]本公开提供用于打印具有功能上渐变的特征或渐变特征的三维(3D)物体或部分的系统和方法。一些3D物体包括金属材料。由增材制造系统产生的3D物体如果包括任何金属材料，则它们可以包括单一金属材料，该金属材料有时被称为基底金属。
[0013]本公开的示例包括3D物体的增材制造，这些3D物体包括功能上渐变的材料组成。如本文所使用的功能上渐变的材料组成或渐变材料组成是在材料的空间分布上变化的化学组成。示例可以包括在单个3D构建物体中使用陶瓷、塑料、金属陶瓷(即，陶瓷和金属颗粒的混合物)、各种金属等。根据本公开的方面，可以采用喷涂过程来将多种材料组合到组成上渐变的结构中，在此，组成上的渐变可以提供其他3D打印过程无法实现的特定优点。
[0014]图1是根据本公开的方面的用于产生渐变三维物体的示例方法的流程图。在102处，在打印区域内连续形成多个层。在打印区域内连续形成多个层包括框104至108。在104处，沉积包括第一固体颗粒的第一材料。在106处，将第二材料选择性地喷涂在第一材料上。第二材料包括悬浮在液体介质中的第二固体颗粒。第一材料具有不同于第二材料的化学组成。第一固体颗粒和第二固体颗粒中的至少一者包括金属颗粒。如下面进一步讨论的，在108处，对该多个层中的每一层中的第一材料和第二材料施加熔融能量，以形成三维物体，该三维物体包括：由第一材料构成的第一区域，由第二材料构成的第二区域，以及在第一区域与第二区域之间延伸的、由第一材料和第二材料构成的过渡区域。
[0015]图2是根据本公开的方面的示例增材制造系统200的框图。增材制造系统200包括构建空间202、喷涂组件204以及控制器206。下面提供了各个部件的细节。然而，一般而言，控制器206控制喷涂组件204在构建空间或构建体积202内分配材料，以形成3D构建物体。
[0016]控制器206可以是计算设备、基于半导体的微处理器、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)和/或另一种硬件设备。控制器206可以与数据存储(未示出)进行通信，该数据存储可以包括与要由增材制造系统200形成的3D构建物体相关的数据。控制器206可以接收限定要被打印的物体的数据，该数据包括例如3D物体模型数据和材料性质(例如，化学性质)数据。在一个示例中，3D物体模型数据包括与构建物体大小、形状、位置、取向、传导性、颜色等相关的数据。该数据可以从计算机辅助设计(CAD)系统或在三维构建物体的创建中有用的其他电子系统进行接收。控制器206可以操纵和变换所接收的数据以生成打印数据。控制器206采用根据3D构建物体的3D物体模型数据和材料性质数据得到的所生成的打印数据，该打印数据可以被表示为物理(电子)量，以便控制增材制造机器的元件以导致构建材料、粘合剂和能量的传输，从而创建3D构建物体。
[0017]可以对所接收的包括3D物体模型数据的构建物体数据进行变换，以确定与所期望的化学性质和机械性质相对应的材料，从而在3D构建物体的区域中实现所期望的材料性质(例如，化学性质)，该3D构建物体的区域将表现出所希望的化学、机械、电子或结构性质，以
这种方式确定对应于为所期望的(多个)区域实现所期望的性质或特性的材料。可以采用机器可读指令(其存储在非暂态计算机可读介质上)使控制器206控制由喷涂组件204分配的材料。
[0018]在这方面，控制器206可以执行一组功能208至210。在208处，控制器206控制喷涂组件204将第二材料沉积到第一材料上的第二区域处。在210处，控制器206控制能量源施加熔融能量以形成物体层。3D构建物体的物体层包括：由第一材料构成的第一区域，由第二材料构成的第二区域，以及在第一区域与第二区域之间延伸的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于产生三维物体的方法，包括：在打印区域内连续形成多个层，包括：沉积包括第一固体颗粒的第一材料；在所述第一材料上选择性地喷涂第二材料，所述第二材料包括悬浮在液体介质中的第二固体颗粒，其中，所述第一材料具有不同于所述第二材料的化学组成；以及对所述多个层中的每一层中的所述第一材料和所述第二材料施加熔融能量，以形成所述三维物体，所述三维物体包括：由所述第一材料构成的第一区域，由所述第二材料构成的第二区域，以及在所述第一区域与所述第二区域之间延伸的、由所述第一材料和所述第二材料构成的过渡区域。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述过渡区域包括从所述第一区域向所述第二区域过渡的、在空间中渐变到所述第二材料的所述第一材料。3.如权利要求1所述的方法，其中，通过在所述第一材料上方多次经过来执行所述选择性地喷涂所述第二材料。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一固体颗粒和所述第二固体颗粒中的一者包括陶瓷颗粒。5.如权利要求1所述的方法，其中，沉积所述第一材料包括用喷涂组件喷涂所述第一材料。6.如权利要求1所述的方法，包括：将试剂选择性地沉积到所述第一材料上，以粘合所述第一区域处的所述第一材料，其中，通过用流体分配器进行打印来选择性地沉积所述试剂。7.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一材料和所述第二材料中的每一者由选自陶瓷、金属和聚合物的组的材料构成。8.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一材料包括第一金属，并且所述第二材料包括第二金属。9.一种增材制造构建物体，包括：第一部分，所述第一部分具有第一材料属性，所述第一材料属性是通过对包含第一固体颗粒的第一材料的施加和选择熔融而获得的；以及第二部分，所述第二部分具有第二材料属性，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
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：