增材制造设备及其操作方法技术

一种增材制造设备，包括具有长度的处理室、沿处理室的长度延伸的支撑件、打印组件、被构造为对分配的粘合剂图案进行成像的视觉系统，以及通信地联接到打印组件、第一致动器和视觉系统的电子控制单元。电子控制单元被构造为：使打印组件在正向或反向方向上穿越构建区，同时根据编程沉积图案分配粘合剂；从视觉系统接收由编程沉积图案产生的分配的粘合剂图案的图像数据；分析图像数据以确定分配的粘合剂图案中是否存在异常；并且响应于确定分配的粘合剂图案中的异常，针对打印组件在构建区上的后续越调整编程沉积图案以解决异常。上的后续越调整编程沉积图案以解决异常。上的后续越调整编程沉积图案以解决异常。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增材制造设备及其操作方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本说明书要求2020年11月2日提交的题为“增材制造设备及其操作方法”的美国临时专利申请序列号63/108,549的权益，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本说明书大体涉及增材制造设备，并且更具体地，涉及增材制造设备操作及其使用方法。

技术介绍

[0004]增材制造设备可用于以逐层方式从构建材料(例如有机或无机粉末)“构建”物体。增材制造设备的早期迭代用于三维物体的原型制作。然而，随着增材制造技术的改进，人们对利用增材制造设备进行物体的大规模商业化生产越来越感兴趣。将增材制造设备扩展到商业生产的一个问题是提高增材制造设备的吞吐量以满足商业需求，同时维持和提高机器可靠性。
[0005]因此，存在对改进制造吞吐量和可靠性的替代增材制造设备及其部件的需要。

技术实现思路

[0006]第一方面A1包括一种增材制造设备，该增材制造设备包括：处理室，处理室具有长度，长度至少由沿处理室的长度顺序定位在离散部分的清洁区、构建区和供应区限定；支撑件，支撑件在第一竖直平面中沿处理室的长度延伸；打印组件，打印组件包括用于在构建区内分配粘合剂的多个喷嘴，打印组件经由第一致动器可移动地联接到支撑件，第一致动器被构造为沿支撑件的长度在正向和反向方向上移动，并且打印组件定位在平行于第一竖直平面的第二竖直平面中；视觉系统，视觉系统被构造为对构建区中的分配的粘合剂图案进行成像；以及电子控制单元，电子控制单元通信地联接到打印组件、第一致动器和视觉系统。电子控制单元被构造为：使打印组件在正向或反向方向上穿越构建区，同时根据编程沉积图案分配粘合剂，从视觉系统接收由编程沉积图案产生的分配的粘合剂图案的图像数据，分析图像数据以确定分配的粘合剂图案中是否存在异常，并且响应于确定分配的粘合剂图案中存在异常，针对打印组件在构建区上的后续穿越调整编程沉积图案以解决异常。
[0007]第二方面A2包括根据第一方面A1的增材制造设备，其中，当打印组件在正向或反向方向上穿越构建区时，视觉系统捕获分配的粘合剂图案的图像数据。
[0008]第三方面A3包括根据前述方面A1
‑
A2中任一方面的增材制造设备，其中，异常是在构建区中制造的构建的构建层的区域，其中基于图像数据和编程沉积图案的比较，在所述区域中存在少于预限定量的粘合剂。
[0009]第四方面A4包括根据前述方面A1
‑
A3中任一方面的增材制造设备，其中，异常是在构建区中制造的构建的构建层的区域，其中基于图像数据和编程沉积图案的比较，在所述区域中存在多于预限定量的粘合剂，或者在所述区域中在不应沉积粘合剂的一个或多个位
置处检测到粘合剂。
[0010]第五方面A5包括根据前述方面A1
‑
A4中任一方面的增材制造设备，根据权利要求1所述的设备，其中，编程沉积图案将多个喷嘴中的所选喷嘴映射到构建区中制造的构建的构建层的所选像素。
[0011]第六方面A6包括根据第五方面A5的增材制造设备，其中，针对打印组件在构建区上的后续穿越调整编程沉积图案包括更新多个喷嘴中的所选喷嘴被限定进行分配的粘合剂的量。
[0012]第七方面A7包括根据第五方面A5的增材制造设备，其中，针对打印组件在构建区上的后续穿越调整编程沉积图案包括更新多个喷嘴中的所选喷嘴到后续构建层的所选像素的映射，使得被映射为在打印组件的第一次穿越期间将粘合剂分配到第一组所选像素的第一喷嘴被映射为在打印组件在构建区上的第二次穿越期间将粘合剂分配到第二组所选像素。
[0013]第八方面A8包括根据前述方面A1
‑
A7中任一方面的增材制造设备，其中，针对打印组件在构建区上的后续穿越调整编程沉积图案包括实施子像素偏移，以对准多个射流喷嘴和限定在编程沉积图案中的像素。
[0014]第九方面A9包括根据前述方面A1
‑
A8中任一方面的增材制造设备，进一步包括定位在清洁区中的清洁站，清洁站被构造为清洁打印组件的多个喷嘴，其中，电子控制单元进一步被构造为响应于确定分配的粘合剂图案中存在异常，使打印组件与清洁站的一个或多个清洁元件对接。
[0015]第十方面A10包括根据前述方面A1
‑
A9中任一方面的增材制造设备，其中，电子控制单元进一步被构造为响应于确定分配的粘合剂图案中存在异常，使打印组件在清洁区内进行吹扫(purge)操作。
[0016]第十一方面A11包括根据前述方面A1
‑
A10中任一方面的增材制造设备，其中，视觉系统包括电磁辐射源、相机、红外相机或X射线成像装置中的至少一个。
[0017]第十二方面A12包括一种增材制造设备，该增材制造设备包括：处理室，处理室具有长度，长度至少由沿处理室的长度顺序定位在离散部分的清洁区、构建区和供应区限定；支撑件，支撑件在第一竖直平面中沿处理室的长度延伸；重涂组件，重涂组件包括用于在构建区内分布构建材料的刮刀或辊中的至少一个，重涂组件经由第二致动器可移动地联接到支撑件，第二致动器被构造为沿支撑件的长度在正向和反向方向上移动，并且重涂组件定位在平行于第一竖直平面的第二竖直平面中；视觉系统，视觉系统被构造为对构建区中的分布的构建材料层进行成像；以及电子控制单元，电子控制单元通信地联接到重涂组件、第二致动器和视觉系统。电子控制单元被构造为：使重涂组件穿越构建区，使得重涂组件根据预限定构建材料配料参数来分布供应区中供应的构建材料，以在构建区中形成新的构建材料层，从视觉系统接收构建区中的分布的构建材料的图像数据，分析图像数据以确定分布的构建材料中是否存在异常，并且响应于确定分布的新的构建材料层中存在异常，对通过重涂组件后续分布构建材料实施校正动作。
[0018]第十三方面A13包括根据第十二方面A12的增材制造设备，其中，校正动作包括调整预限定构建材料配料参数。
[0019]第十四方面A14包括根据第十三方面A13的增材制造设备，其中，预限定构建材料
配料参数包括构建材料厚度、穿越构建区的重涂组件速度、重涂组件的辊的旋转速度或重涂组件的辊的旋转方向中的至少一个。
[0020]第十五方面A15包括根据前述方面A12
‑
A14中任一方面的增材制造设备，其中，校正动作包括在打印组件将粘合剂分配到新的构建材料层上之前，使重涂组件在新的层上重新分布构建材料。
[0021]第十六方面A16包括根据前述方面A12
‑
A15中任一方面的增材制造设备，其中，校正动作包括停止构建。
[0022]第十七方面A17包括根据前述方面A12
‑
A16中任一方面的增材制造设备，进一步包括定位在清洁区或供应区中的清洁站，清洁站被构造为清洁重涂组件的刮刀或辊中的至少一个，其中，电子控制单元进一步被构造为响应于确定分布的新的构建材料层中存在异常，使重涂组件与清洁站的一个或多个清洁元件对接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种增材制造设备，其特征在于，包括：处理室，所述处理室具有长度，所述长度至少由沿所述处理室的所述长度顺序定位在离散部分的清洁区、构建区和供应区限定；支撑件，所述支撑件在第一竖直平面中沿所述处理室的所述长度延伸；打印组件，所述打印组件包括用于在所述构建区内分配粘合剂的多个喷嘴，所述打印组件经由第一致动器可移动地联接到所述支撑件，所述第一致动器被构造为沿所述支撑件的长度在正向和反向方向上移动，并且所述打印组件定位在平行于所述第一竖直平面的第二竖直平面中；视觉系统，所述视觉系统被构造为对所述构建区中的分配的粘合剂图案进行成像；以及电子控制单元，所述电子控制单元通信地联接到所述打印组件、所述第一致动器和所述视觉系统，所述电子控制单元被构造为：使所述打印组件在正向或反向方向上穿越所述构建区，同时根据编程沉积图案分配粘合剂，从所述视觉系统接收由所述编程沉积图案产生的所述分配的粘合剂图案的图像数据，分析所述图像数据以确定所述分配的粘合剂图案中是否存在异常，并且响应于确定所述分配的粘合剂图案中存在所述异常，针对所述打印组件在所述构建区上的后续穿越调整所述编程沉积图案以解决所述异常。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，其中，当所述打印组件在正向或反向方向上穿越所述构建区时，所述视觉系统捕获所述分配的粘合剂图案的图像数据。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，其中，所述异常是在所述构建区中制造的构建的构建层的区域，其中基于所述图像数据和所述编程沉积图案的比较，在所述区域中存在少于预限定量的粘合剂。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，其中，所述异常是在所述构建区中制造的构建的构建层的区域，其中基于所述图像数据和所述编程沉积图案的比较，在所述区域中存在多于预限定量的粘合剂，或者在所述区域中在不应沉积粘合剂的一个或多个位置处检测到粘合剂。5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，其中，所述编程沉积图案将所述多个喷嘴中的所选喷嘴映射到所述构建区中制造的构建的构建层的所选像素。6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，其中，针对所述打印组件在所述构建区上的所述后续穿越调整所述编程沉积图案包括更新所述多个喷嘴中的所选喷嘴被限定进行分配的粘合剂的量。7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，其中，针对所述打印组件在所述构建区上的所述后续穿越调整所述编程沉积图案包括更新所述多个喷嘴中的所选喷嘴到后续构建层的所选像素的映射，使得被映射为在所述打印组件的第一次穿越期间将粘合剂分配到第一组所选像素的第一喷嘴被映射为在所述打印组件在所述构建区上的第二次穿越期间将粘合剂分配到第二组所选像素。8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，其中，针对所述打印组件在所述构建区上的所述后续穿越调整所述编程沉积图案包括实施子像素偏移，以对准所述多个射流喷嘴和
限定在所述编程沉积图案中的所述像素。9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括定位在所述清洁区中的清洁站，所述清洁站被构造为清洁所述打印组件的所述多个喷嘴，其中：所述电子控制单元进一步被构造为：响应于确定所述分配的粘合剂图案中存在所述异常，使所述打印组件与所述清洁站的一个或多个清洁元件对接。10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，其中，所述电子控制单元进一步被构造为响应于确定所述分配的粘合剂图案中存在所述异常，使所述打印组件在所述清洁区内进行吹扫操作。11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，其中，所述视觉系统包括电磁辐射源、相机、红外相机或X射线成像装置中的至少一个。12.一种增材制造设备，其特征在于，包括：处理室，所述处理室具有长度，所述长度至少由沿所述处理室的所述长度顺序定位在离散部分的清洁区、构建区和供应区限定；支撑件，所述支撑件在第一竖直平面中沿所述处理室的所述长度延伸；重涂组件，所述重涂组件包括用于在所述构建区内分布构建材料的刮刀或辊中的至少一个，所述重涂组件经由第二致动器可移动地联接到所述支撑件，所述第二致动器被构造为沿所述支撑件的长度在正向和反向方向上移动，并且所述重涂组件定位在平行于所述第一竖直平面的第二竖直平面中；视觉系统，所述视觉系统被构造为对所述构建区中的分布的构建材料层进行成像；以及电子控制单元，所述电子控制单元通信地联接到所述重涂组件、所述第二致动器和所述视觉系统，所述电子控制单元被构造为：使所述重涂组件穿越所述构建区，使得所述重涂组件根据预限定构建材料配料参数来分布构建材料，以在所述构建区中形成新的构建材料层，从所述视觉系统接收所述构建区中的分布的构建材料的图像数据，分析所述图像数据以确定所述分布的构建材料中是否存在异常，并且响应于确定分布的新的构建材料层中存在所述异常，对通过所述重涂组件后续分布构建材料实施校正动作。13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，其中，所述校正动作包括调整所述预限定构建材料配料参数。14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，其中，所述预限定构建材料配料参数包括构建材料厚度、过量剂量、穿越所述构建区的重涂组件速度、所述重涂组件的所述辊的旋转速度或所述重涂组件的所述辊的旋转方向中的至少一个。15.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，其中，所述校正动作包括在打印组件将粘合剂分配到所述新的构建材料层上之前，使所述重涂组件在新的层上重新分布构建材料。16.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，其中，所述校正动作包括停止构建。17.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，进一步包括定位在所述清洁区或所述供
应区中的清洁站，所述清洁站被构造为清洁所述重涂组件的所述刮刀或所述辊中的所述至少一个，其中：所述电子控制单元进一步被构造为：响应于确定分布的所述新的构建材料层中存在所述异常，使所述重涂组件与所述清洁站的一个或多个清洁元件对接。18.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，其中，所述电子控制单元进一步被构造为：接收驱动所述重涂组件的所述辊的马达的电流消耗值，确定所述辊是根据所述预限定构建材料配料参数操作的，并且响应于确定所述辊不是根据所述预限定构建材料配料参数操作的，确定所述重涂组件的所述辊存在异常。19.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，其中，所述视觉系统包括相机、红外相机或X射线成像装置中的至少一个。20.一种增材制造设备，其特征在于，包括：处理室，所述处理室具有长度，所述长度至少由沿所述处理室的所述长度顺序定位在离散部分的清洁区、构建区和供应区限定；支撑件，所述支撑件在第一竖直平面中沿所述处理室的所述长度延伸；打印组件，所述打印组件经由第一致动器可移动地联接到所述支撑件，所述第一致动器被构造为沿所述支撑件的长度在正向和反向方向上移动，并且所述打印组件定位在平行于所述第一竖直平面的第二竖直平面中；重涂组件，所述重涂组件经由第二致动器可移动地联接到所述支撑件，所述第二致动器被构造为沿所述支撑件的长度在正向和反向方向上移动，并且所述重涂组件定位在平行于所述第一竖直平面的所述第二竖直平面中；一个或多个IR灯，所述一个或多个IR灯被构造为向所述构建区中的构建材料和粘合剂施加能量以激发固化反应，所述一个或多个IR灯联接到所述打印组件或所述重涂组件中的至少一个；一个或多个温度传感器，所述一个或多个温度传感器被构造为监测所述处理室中的气体温度或构建材料表面温度中的至少一个；以及电子控制单元，所述电子控制单元通信地联接到所述打印组件、所述第一致动器、所述重涂组件、所述第二致动器、所述一个或多个IR灯和所述一个或多个温度传感器，所述电子控制单元被构造为：当所述打印组件或所述重涂组件穿越所述构建区时，使所述一个或多个IR灯发射能量，从所述一个或多个温度传感器接收温度值，确定所述温度值是否在预限定范围内，响应于确定所述温度值不在所述预限定范围内，调整所述一个或多个IR灯的强度或所述一个或多个IR灯周围的气体流率。21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，其中，当确定所述温度值低于所述预限定范围时，增加所述一个或多个IR灯的强度。
22.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，其中，当确定所述温度值高于所述预限定范围时，降低所述一个或多个IR灯...

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