用于构建三维制品的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于构建呈顺序截面层的三维制品的装置，此装置包含：包含一个或多个用于输送粉末的储罐（１）的粉末输送系统和粉末撒布系统（２）；构建室（３），其包含外壁、内壁和可沿构建室的内壁移动的构建平台（７）；以及粉末回收系统（１１）；其中５０％以上的构建室外壁与粉末回收系统连通。本发明专利技术进一步提供一种使用所述装置构建三维制品的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于构建呈顺序横截面层的三维制品的装置，和使用 所述装置构建这种制品的方法。
技术介绍
对于由工程CAD数据直接生产高强度、技术上可用的三维制品的需求越 来越强。已经提出了许多技术，但大部分得到是易碎并因此短或中等使用寿命 的制品。在US4， 575， 330中描述了一种液体和浆料光敏聚合物激光寻址的方法。 尽管所述方法非常成功，但这种技术需要实验室标准的后处理条件和熟练 的技工，能产生现有技术水平的光滑表面但直接使用的可能性有限的制1=1另一种技术是挤出沉积，其例如在US6,869，559中有描述，在最终制品 中能产生极好的性能例如热塑性能。但是，该过程很慢且需要湿法处理来 去除支撑结构。在US5， 136， 515中描述了一种使用可固化流体的直接喷射系统。这些是 快速系统，但都需要后处理和去除/处理支撑结构。在US4， 938， 816中描述了一种粉末基系统，其中使用了大功率二氧化碳 激光器来烧结粉末。这种粉末基系统的好处在于当形成三维制品时其可以 是自支撑的。尽管激光烧结可以产生接近真实热塑性塑料的高强度制品， 但该过程很慢且生成产品的表面质量很粗糙。另一种粉末基系统使用粘合剂喷射过程,主要基于水喷射的材料，例如 在US5，204，055中有描述。这种系统更迅速但会产生脆性的模型，其需要更 进一步的渗入过程来实现高强度。在WO 02/064354 Al中记述了一种三维结构的印刷工艺，其中彼此叠置施加了粉末材料的顺序层，各个粉末层含有反应性或活性组分，这些组分 在接触时会发生反应形成呈所需模样的固体薄层，重复此过程直到形成要 求的固体制品。许多构建三维制品的工艺通常都是在包含粉末撒布系统、用于输送粘 结剂材料的印刷系统、用于形成所需制品的构建室，以及粉末去除系统的 装置中进行的，其中来自粉末撒布系统的多余粉末通过设置于粉末撒布系 统和构建室一端的开口狭缝被输入粉末回收系统。这种装置例如在US2001/0045678 Al中有描述。然而，这种装置存在很大的改进余地，因为粉末撒布系统会由于多余 的粉末而变得极脏，这会使生产过程复杂化。此外，还会产生很多不能再 利用的废物。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于构建三维制品的装置，其相对较简单 且同时有利于实现更清洁的生产过程，其中未使用的粉末材料能被以最有 效的方式再利用。现已发现，这在使用构建室时可得以实现，该构建室相当大的部分与 粉末回收系统直接接触。因此，本专利技术涉及一种用于构建呈顺序横截面层的三维制品的装置，此装置包括含一个或多个用于输送粉末的储罐的粉末输送系统和粉末撒 布系统；用于输送液体的印刷系统；用于在其中构建制品的构建室，其包 含外壁、内壁和可沿构建室内壁移动的构建平台；以及粉末回收系统；其 中构建室外壁的50%以上与粉末回收系统连通。优选地，构建平台能够将未使用的粉末在向下的方向释放到粉末回收 系统中。优选地，构建平台能够将未使用的粉末在向下的方向直接从构建室释 放到粉末回收系统中。这意味着构建平台被保持在构建室之内的同时就能 从构建平台上释放未使用的粉末。换句话说，在将未使用的粉末从构建平 台上释放之前无需将构建平台从构建室中移出。按照本专利技术装置的应用有利于实现改善的构建三维制品的生产过程。而且，提供了大大简化的制造三维制品的装置，从而消除了对支撑件的需 要，且未使用的粉末可被完全再循环。在本专利技术的范围内，未使用的粉末定义为未包括在所要构建的制品之 内的粉末，即其可能既包含新鲜粉末又包含再循环粉末。在本专利技术装置的不同实施方案中，至少50%的构建室外壁与粉末回收系 统相连通。这意味着可以很好地将未使用的粉末材料从构建平台移除和传 送到粉末回收系统，构建室与粉末回收系统相连通。优选地，至少75%的构 建室外壁与粉末回收系统连通。适宜地，所述至少50%、最优选地至少75%的构建室外壁与粉末回收系统直接连通，这意味着未使用的粉末材料可以直接从构建平台传送到粉末 回收系统。本装置的优点在于粉末回收系统的相当大一部分与构建室直接连通， 从而为一旦在制备和从构建平台上移除制品之后清洁制品创造了充分的空 间。为了此清洁目的，所述空间内可以包含用于搅动或移动制品以去除所 有多余粉末的机械装置。构建平台可适宜地具有如正方形的矩形、环形或椭圆形的形状。 优选地，构建平台具有矩形的形状，矩形的一个以上的边与粉末回收 系统相连通。更优选地，矩形的两个边与粉末回收系统相连通。最优选地， 矩形的三个边与粉末回收系统相连通。优选地，矩形的边与粉末回收系统直接连通。 适宜地，按照本专利技术装置的印刷系统包含一或多个喷头。 优选地，印刷系统包含多个喷头。更优选地，所述喷头构成喷墨式打 印机或包含一组大致相当于喷墨打印头的喷头的设备的一部分。优选地， 喷头根据压电喷墨技术的原理工作。优选地，印刷系统包含两个或两个以 上打印头。适用于按照本专利技术的喷墨打印头的例子包括那些可商业得到的喷墨打印头，例如Xaar (Leopard 、 XJ系列、0ranidot系列)、 Spectra/Dimatix(Nova、 Galaxy、 SL系列、M级)禾口Trident (Pixeljet 、 Ultrajet)、 Image禾口Domino。优选地，喷头开孔的尺寸在10至100ura的范围和/或所施加的液滴的尺 寸在5至100lim的范围，尽管喷头开孔也可以小于lum，甚至小至几纳米，由此使得可以施加相应尺寸的液滴。根据本专利技术装置的粉末输送系统包含一或多个用于输送粉末的储罐。 优选地，粉末输送系统包含多个用于输送粉末的储罐。可以理解，在各个层中可以使用不同类型的粉末材料。因此，各个储 罐可以各包含不同类型的粉末材料。优选地，各个储罐包含相似类型的粉 末材料。适合地，构建室的构建平台包括设有开口的上部结构和可被打开或移 除以通过上部结构的开口释放未使用的粉末的底部结构。优选地，上部结 构包含网孔盘、架子或格栅。适合地，构建平台的底部结构包含可打开、可折叠或可移动的部件。 可折叠部件可适合地包括折板。优选地，底部结构包含可打开的部件，例 如可通过绕其旋转轴转动而打开的部件。优选地，所述可打开、可折叠或 可移动的部件可以振动以进一步促进粉末从所形成的物体上的去除或分 离。构建平台可适合地连接到用于机械搅动或移动该平台，以使多余和由 此未使用的粉末从要构建地制品上去除的器具。根据本专利技术的装置可适合地包含用于固化所要构建的制品的器具。 按照本专利技术装置的粉末回收系统适合地包含用于传输未使用的粉末的 管道和用于通过所述管道移动未使用的粉末的粉末输送器螺杆，或者其包 含用于传输未使用的粉末的管道和用于通过所述管道移动未使用的粉末的 真空泵。在另一实施方案中，粉末回收系统包含用于移动未使用的粉末的 输送带。优选地，印刷系统和粉末撒布系统连接到同一导向器具。除了降低硬 件成本之外，这还使得两者可以并行运行以提高构建速度，以及由于两者 的精确直线性而实现更高的精确度。本专利技术还涉及一种根据制品的一个模型构建呈顺序横截面层的三维制 品的方法，此方法包括步骤_限定粉末材料层；-以与模型的各个横截面层相对应的模样向如此限定的粉末材料层施加液体；_重复这些步骤形成顺序层以获得三维制品； _本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于构建呈顺序截面层的三维制品的装置，此装置包含：包含一个或多个用于输送粉末的储罐的粉末输送系统和粉末撒布系统；用于输送液体的印刷系统；构建室，其包含外壁、内壁和可沿构建室的内壁移动的构建平台；以及粉末回收系统；其中５０％以上的构建室外壁与粉末回收系统相连通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：FK芬斯特拉，
申请(专利权)人：荷兰应用科学研究会TNO，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]