粉末回收制造技术

描述了用于粉末回收的方法的示例。在一些示例中，一种方法包括基于模拟来估计三维(3D)制造构建物的体素的粉末降级。在一些示例中，该方法包括确定回收粉末的数量。在一些示例中，可以基于估计的粉末降级来确定回收粉末的数量。数量。数量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】粉末回收

技术介绍

[0001]增材制造是一种通过添加材料直到形成三维(3D)对象为止来形成该对象的技术。可以通过以每一层堆叠在前一层的顶部上的方式形成若干层材料来添加材料。增材制造的示例包括：熔化细丝以形成3D对象的每一层(例如，熔融细丝制造)；固化树脂以形成3D对象的每一层(例如，立体光固化)；烧结、熔化或粘合粉末以形成3D对象的每一层(例如，选择性激光烧结或熔化、多射流熔融、金属射流熔融等)；以及粘合材料片材以形成3D对象(例如，层压对象制造等)。
附图说明
[0002]图1是图示了用于粉末回收确定的方法的示例的流程图；
[0003]图2是图示了用于粉末回收的引擎的示例的框图；
[0004]图3是可以用于粉末回收的装置的示例的框图；
[0005]图4是图示了用于粉末回收的计算机可读介质的示例的框图；
[0006]图5是图示了构建体积和隔离网格的示例的图；以及
[0007]图6是图示了用于确定3D打印时的粉末降级程度的引擎的示例的框图。
具体实施方式
[0008]增材制造可以用于制造三维(3D)对象。3D打印是增材制造的示例。在许多类型的3D打印中，粉末层被输送到构建体积。在输送了每一层之后，对该层的部分施加热量，以使得粉末在这些部分中聚结(例如，烧结)和/或从粘合剂中去除溶剂。例如，可以将熔融试剂或粘合剂施加到应当聚结或粘合的部分，和/或可以将细化剂施加到不应当聚结的部分。能量源可以输送能量，该能量被熔融试剂吸收以使得粉末聚结。输送附加层并且对其进行选择性加热，以由聚结的粉末构建3D对象。在所有层已经被输送和加热之后，允许将构建体积冷却一段时间。然后从粉末床中移除3D对象。剩余的粉末可以被再利用或丢弃。再利用粉末减少了浪费，并且降低了打印每个对象的成本。
[0009]不幸的是，当暴露在高温下时，这些粉末可能会降级和氧化。例如，诸如聚酰胺12(PA 12)的聚合物粉末在3D打印期间可能由于暴露于高温下而降级。在一些示例中，在打印和冷却过程期间，粉末处于160℃以上的时间可能为30至40小时，这足以导致粉末降级。重复打印可能会导致粉末降级到足以影响3D打印过程的程度。例如，降级的粉末可能导致诸如桔皮效应的表面变形、机械性能不良、会在零件中产生气孔的放气等。
[0010]可以使用各种补救技术来限制降级。例如，粉末内部可能包含抗氧化剂包，但是仍然可能发生降级。在3D打印期间使用氮气环境可以减少氧化。然而，氧气可以溶解在粉末中或者可以进入粉末。相应地，补救技术的效果可能有限。此外，补救技术可能会增加打印成本。
[0011]降级也可以通过将新鲜粉末与再利用粉末进行混合来补救。如本文所使用的，术语“新鲜粉末”是指尚未用于3D打印的粉末，而术语“再利用粉末”是指已经经历过3D打印过
程的粉末。可以使用品质度量来确定粉末的降级量。例如，品质度量可以是可以与降级量相关的相对溶液粘度、分子量等。对于PA 12，品质度量可以是颜色计量。PA 12的降级量与粉末的颜色高度相关。例如，降级量与照明委员会L
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a
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(CIELAB)颜色空间的b
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分量高度相关。在一些示例中，降级和/或粉末品质可以用b
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来衡量和/或表示。例如，品质度量可以与粉末颜色相关联(例如，黄度指数(YI)、美国材料试验协会(ASTM)E313[3])。
[0012]可以将新鲜粉末添加到再利用粉末中，以保持品质度量高于阈值。例如，用户可能以使用b
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小于4的粉末为目标。不幸的是，可能很难辨别粉末在特定打印期间的降级程度。粉末可能经历30至40个小时的温度曲线变化。降级受到气体扩散到周围环境中的能力(该能力进而取决于零件的布置)的影响，并且受到输送到粉末中的试剂(例如，细化剂、着色剂等)的量的影响。
[0013]可以执行粉末降级估计(例如，预测和/或模拟)以确定粉末刷新率，这可以减少总体拥有成本并控制制造的对象品质。例如，由粉末制成的对象如果热应力过大，可能会导致品质下降。
[0014]体素是3D空间中位置的表示。例如，体素可以表示3D空间的体积或组成部分。例如，体素可以表示作为3D空间的子集的体积。在一些示例中，体素可以布置在3D网格上。例如，体素的形状可以是矩形或立方体。体素尺寸大小的示例可以包括25.4毫米(mm)/150≈170微米(150个点每英寸(dpi))、490微米(50dpi)、0.5mm、1mm、2mm、4mm、5mm等。可以利用一组体素来表示构建体积。
[0015]构建体积是可以在其中制造一个或多个对象的体积。例如，构建体积可以是物理体积的表示和/或可以是可以在其中制造一个或多个对象的实际物理体积。“构建物”可以指3D制造的实例。层是构建体积的一部分。例如，层可以是构建体积的截面(例如，二维(2D)截面或3D部分)。在一些示例中，层可以指构建体积的水平部分(例如，平面)。在一些示例中，“对象”可以指层和/或构建体积中被指示用于形成对象的面积和/或体积。
[0016]本文描述的技术的一些示例可以估计(例如，预测和/或模拟)构建物可能对该构建物的每个体素中包含的粉末造成的热应力。这些技术的一些示例可以确定已回收粉末的数量(例如，每个体素中可回收粉末的质量)。这些技术的一些示例可以计算出哪些体素可以排除在粉末回收之外，以增强已回收粉末的品质。已回收粉末是可以被再利用和/或重新用于后续制造的粉末。在一些示例中，处于不同降级级别的聚合物粉末共混物(例如，混合物)的品质可能遵循成分降级级别的平方平均数。相应地，高度降级的体素可能会对粉末共混物的品质产生不成比例的影响。例如，通过去除构建物中2千克(kg)降级程度最高的粉末，可以节省大约5kg的新鲜粉末，这些粉末本来可能会被用于抵消高度降级的体素的影响并保持目标粉末品质级别。
[0017]虽然塑料(例如，聚合物)可以用作说明本文描述的方法中的一些方法的方式，但是本文描述的一些技术可以用于增材制造的各种示例中。例如，一些示例可以用于塑料、聚合物、半结晶材料、金属等。一些增材制造技术可以是基于粉末的并且通过粉末熔融驱动。本文描述的方法的一些示例可以应用于诸如立体光固化(SLA)、多射流熔融(MJF)、金属射流熔融、选择性激光熔化(SLM)、选择性激光烧结(SLS)、基于液体树脂的打印等基于区域的粉末床熔融增材制造。本文描述的方法的一些示例可以应用于增材制造，其中，由液滴携带的试剂用于体素级热调制。
[0018]在一些示例中，“粉末”可以指示或对应于颗粒。在一些示例中，对象可以指示或对应于颗粒要被烧结、熔化或固化的位置(例如，区域、空间等)。例如，对象可以由烧结的或熔化的粉末形成。
[0019]在所有附图中，相似的附图标记可以表示相似或相同的元件。当在没有附图标记的情况下提及元件时，这可以泛指该元件，而限于/不限于任何特定的附图或图。在一些示例中，附图不是按比例绘制的，和/或一些部件的尺寸可能被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，包括：基于模拟来估计三维(3D)制造构建物的体素的粉末降级；以及基于估计的粉末降级来确定回收粉末的数量。2.如权利要求1所述的方法，还包括：确定所述3D制造构建物的对象周围的外周体素；以及基于回收校准值来缩放所述外周体素以产生经缩放的外周体素；以及基于经缩放的外周体素来确定经清洁补偿的回收体素，其中，所述回收粉末的数量是基于经清洁补偿的回收体素确定的。3.如权利要求2所述的方法，其中，确定所述外周体素包括：对一组体素进行二值化处理，以确定包括对象体素和非对象体素的二值体素；使所述对象体素膨胀以产生扩展体素；以及对所述扩展体素和所述二值体素执行异或(XOR)操作以产生所述外周体素。4.如权利要求3所述的方法，其中，确定经清洁补偿的回收体素包括对经缩放的外周体素和所述二值体素执行OR操作以产生经清洁补偿的回收体素。5.如权利要求2所述的方法，还包括：确定自由粉末体素；对经清洁补偿的回收体素和所述自由粉末体素执行AND操作以产生可回收体素。6.如权利要求5所述的方法，其中，确定所述自由粉末体素包括对所述3D制造构建物执行漫水填充。7.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述回收粉末的数量包括确定与回收体素相对应的所述回收粉末的质量。8.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
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：