生成三維物體制造技術

在示例中，一種用于生成三維物體的裝置包括：構造區域平臺；構造材料分配器；輔助材料噴射設備；聚結劑噴射設備；以及控制器。控制器可以：控制輔助材料噴射設備以預定圖案將輔助材料噴射到構造區域平臺上；控制構造材料分配器以將構造材料的層分布在所噴射的輔助材料周圍；控制聚結劑噴射設備以將聚結劑噴射到構造材料的層上；以及控制能量源以將能量施加到所噴射的聚結劑上，以使得與所噴射的聚結劑接觸的構造材料聚結并固化。

Generating 3D objects

In the example, an apparatus for generating a three-dimensional object includes a construction area platform; a construction material dispenser; an auxiliary material jet device; a coalescing agent; a jet device; and a controller. The controller can control auxiliary material injection device in a predetermined pattern of auxiliary material is injected into the structure of regional platform; control of construction materials to construct material distributor layer distributed around the auxiliary material injection; control coalescent injection equipment to coalescent injection into the structure material layer; and to control energy source applying energy to coalescence agent injection, so as to spray the coalescent contact structure material agglomeration and curing.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】生成三維物體
技術介紹
諸如基于粉末的系統等增材制造系統通過實施逐層制造工序來生成三維物體。例如，基于粉末的構造材料的部分可以在每一層被固化，以形成三維物體。這些類型的系統已被用于構造具有相對復雜的內部及外部特征的三維物體。附圖說明本公開的特征通過示例的方式來示出，并且不限于以下附圖，附圖中相同的附圖標記指代相同的元件，其中：圖1示出根據本公開示例的用于生成三維物體的裝置的簡化軸測圖；圖2示出根據本公開示例的在圖1中所描繪的控制器的簡化框圖；圖3示出根據本公開示例的用于生成三維物體的方法的流程圖；圖4A至圖4D整體地示出根據本公開示例的、在其中裝置被用于生成三維物體的工序；圖5A至圖5D整體地示出根據本公開示例的、在其中構造材料可以被施加在所施加的輔助材料的周圍的工序；圖6示出根據本公開另一示例的用于生成三維物體的方法的流程圖；以及圖7示出根據本公開示例的可以被用于執行在圖1和圖2中所描繪的控制器的各種功能的計算設備的示意性表示。具體實施方式為了簡單和說明的目的，本公開通過主要參考其示例來進行描述。在下面的描述中，將闡述許多具體細節，以便提供對本公開的透徹理解。然而，將容易顯而易見的是，本公開可以在不局限于這些具體細節的情況下被實踐。在其他情況下，并未詳細描述一些方法和結構，以免對本公開造成不必要的混淆。如本文所使用的，術語“一”和“一個”旨在表示特定元件中的至少一個，術語“包括”是指包括但并不限于，術語“包括有”是指包括有但并不限于，并且術語“基于”是指至少部分地基于。本文所公開的是一種用于生成包括多種類型的材料的三維物體的裝置。例如，裝置包括：構造材料分配器，用以分配構造材料；以及輔助材料噴射設備，用以施加輔助材料。根據示例，可以施加輔助材料，并且可以圍繞所施加的輔助材料來分布構造材料的層。構造材料的層可以圍繞所施加的輔助材料來分布，以具有與所施加的輔助材料相同或大致相同的高度。此外，可以將聚結劑噴射到構造材料的選定部分以及輔助材料上。此外，在單程期間或者在多程期間，可以將能量施加在所噴射的聚結劑、所施加的輔助材料、以及構造材料上。所施加的能量可以使輔助材料熔合在一起，并且使構造材料聚結并熔合在一起。因此，在一方面，輔助材料和構造材料可以在單次熔合操作期間變成熔合的。如下面更為詳細討論的，聚結劑可被充分加熱，以使構造材料聚結并且使輔助材料聚結，并且因此可以在能量施加期間，增強這些材料的聚結性。根據特定示例，構造材料是熱塑性材料，并且輔助材料是導電材料，諸如焊料材料。在該示例中，可以執行熔合操作來熔化輔助材料以形成三維物體的部分，諸如導電跡線(即，導電線)。此外，熔合操作可以使基于粉末的熱塑性材料的部分固化，以將導電跡線嵌入到基于粉末的熱塑性材料內。因此，導電跡線可以被嵌入到熱塑性材料內，該熱塑性材料是非導電材料。首先參考圖1，其示出了根據示例的用于生成三維物體的裝置100的簡化軸測圖。應當理解的是，圖1中所描繪的裝置100可以包括附加部件，并且在不脫離本文所公開的裝置的范圍的情況下，可以移除和/或更改本文所描述的一些部件。還應當理解的是，圖1中所描繪的裝置100可能不是按比例繪制的，因此，裝置100可以具有與圖中所示不同的尺寸和/或結構。例如，裝置100可以包括附加的材料噴射設備，舉例而言，用以使用兩種以上不同類型的材料來生成三維物體。如圖1所示，裝置100包括構造區域平臺102，構造區域平臺102包括在其上將根據構造材料104來生成三維物體的構造區域表面。構造材料104可以被包含在料斗或構造材料庫(未示出)中，并且可以根據需要通過構造材料分配器106被施加到構造區域平臺102上。例如，構造材料104可以被存儲在與構造區域平臺102相比稍高的高度上，并且構造材料分布器106可以如箭頭108所示在y方向上移動，以將構造材料104的層施加到或形成在構造區域平臺102上。根據示例，構造區域平臺102可以在如箭頭110所示朝下的方向上移動，并且在生成三維物體的各層時，可以形成構造材料104的附加層。根據示例，構造材料104是基于粉末的構造材料。如本文所使用的，術語“基于粉末的構造材料”旨在包括基于干粉末的材料、基于濕粉末的材料、微粒狀材料、顆粒狀材料等。在其他示例中，構造材料104可以與其他適當的構造材料一起使用，如若合適，則需要進行適當的修改。在另外其他的示例中，構造材料104可以是任何其他適當形式的構造材料。作為特定示例，構造材料104是具有平均粒徑約為50微米的尼龍塑料。根據特定示例，構造材料104是粉末狀的熱塑性材料。一種適當的材料可以是可例如從西格瑪奧德里奇公司(Sigma-AldrichCo.LLC)獲得的尼龍12。另一種適當的材料可以是可從易歐司光電技術有限公司(ElectroOpticalSystemsEOSGmbH)獲得的PA2200。在其他示例中，構造材料104可以包括例如：粉末狀金屬材料、粉末狀復合材料、粉末狀陶瓷材料、粉末狀玻璃材料、粉末狀樹脂材料、粉末狀聚合物材料等。在另外其他示例中，構造材料104可以是液體、膏狀物或凝膠。構造材料104的示例包括聚合半結晶塑料材料，該聚合半結晶塑料材料具有大于5℃的寬處理窗口(即，在熔點和再結晶溫度之間的溫度范圍)。在示例中，處理窗口的范圍從15℃至約30℃。適當的構造材料104的示例可以包括：聚酰胺、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、以及這些材料的非結晶變體。適當的構造材料104的另外其他示例可以包括：聚苯乙烯、聚縮醛、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酯、聚氨酯、其他工程塑料、以及本文所列出的任何兩種或更多種聚合物的混合體。也可以使用這些材料的核殼聚合物顆粒。構造材料104可以具有從約55℃至約450℃的熔點范圍。其熔點在該范圍內的構造材料12的一些具體示例包括聚酰胺，諸如尼龍11、尼龍12、尼龍6、尼龍8、尼龍9、尼龍66、尼龍612、尼龍812、尼龍912等。作為示例，聚酰胺12具有約為180℃的熔點，聚酰胺6具有約為220℃的熔點，以及聚酰胺11具有約為200℃的熔點。構造材料104也可以是改性聚酰胺。在示例中，改性聚酰胺材料是在比尼龍12更低的溫度下熔化的彈性體改性聚酰胺。當構造材料104為粉末形式時，構造材料12可以由相似尺寸的顆粒或不同尺寸的顆粒來構成。在示例中，構造材料104包括三種不同尺寸的顆粒。在該示例中，第一顆粒的平均尺寸大于第二顆粒的平均尺寸，并且第二聚合物顆粒的平均尺寸可以大于第三聚合物顆粒的平均尺寸。如本文所使用的，術語“尺寸”是指球形顆粒的直徑或非球形顆粒的平均直徑(即，跨越非球形顆粒的多個直徑的平均值)。通常而言，構造材料104的顆粒的平均尺寸可以在約10μm至約100μm的范圍內。在一些示例中，構造材料104的顆粒的平均尺寸在約40μm至約50μm的范圍內。作為用于顆粒中的每一個顆粒的不同尺寸的示例，第一顆粒的平均尺寸可以大于50μm，第二顆粒的平均尺寸可以在10μm和30μm之間，以及第三顆粒的平均尺寸可以等于或小于10μm。在示例中，第一聚酰胺顆粒的存在量在約70wt％至約95wt％，第二聚酰胺顆粒的存在量在約0.5wt％至約21wt％，并且第三聚酰胺顆粒的存在量在大于0wt％至最多約21wt％的范圍本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于生成三維物體的裝置，所述裝置包括：構造區域平臺；構造材料分配器；輔助材料噴射設備；聚結劑噴射設備；以及控制器，用于：控制所述輔助材料噴射設備以預定圖案將輔助材料噴射到所述構造區域平臺上；控制所述構造材料分配器以將構造材料的層分布在所噴射的輔助材料周圍；控制所述聚結劑噴射設備以將聚結劑噴射到所述構造材料的層上；以及控制能量源以將能量施加到所噴射的聚結劑上，以使得與所噴射的聚結劑接觸的所述構造材料聚結并固化。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種用于生成三維物體的裝置，所述裝置包括：構造區域平臺；構造材料分配器；輔助材料噴射設備；聚結劑噴射設備；以及控制器，用于：控制所述輔助材料噴射設備以預定圖案將輔助材料噴射到所述構造區域平臺上；控制所述構造材料分配器以將構造材料的層分布在所噴射的輔助材料周圍；控制所述聚結劑噴射設備以將聚結劑噴射到所述構造材料的層上；以及控制能量源以將能量施加到所噴射的聚結劑上，以使得與所噴射的聚結劑接觸的所述構造材料聚結并固化。2.根據權利要求1所述的裝置，其中所述輔助材料包括導電材料。3.根據權利要求2所述的裝置，其中所述導電材料由導電粉末形成，其中所述控制器進一步控制所述聚結劑噴射設備以將所述聚結劑噴射到所述輔助材料上，并控制所述能量源以將能量施加到所述輔助材料和所述聚結劑上從而將所述導電粉末的顆粒熔化并熔合在一起，并且其中所述輔助材料具有在所述構造材料的熔點的約20℃以內的熔點。4.根據權利要求1所述的裝置，其中所述控制器在控制所述輔助材料噴射設備噴射所述輔助材料之前進一步用以：控制所述構造材料分配器以在所述構造區域平臺上形成所述構造材料的層；控制所述聚結劑噴射設備以將所述聚結劑噴射到所述構造材料的層上；以及控制所述能量源以將能量施加到所噴射的聚結劑和所述構造材料的層上，以使得與所噴射的聚結劑接觸的所述構造材料聚結并固化，并且其中所述控制器控制所述輔助材料噴射設備以將所述輔助材料噴射到所述構造材料的固化部分上。5.根據權利要求1所述的裝置，進一步包括：可移動滑架，相對于所述構造區域平臺可移動，其中所述聚結劑噴射設備被安裝在所述可移動滑架上。6.根據權利要求5所述的裝置，其中所述控制器控制所述聚結劑噴射設備以將聚結劑噴射到所噴射的輔助材料上，并且其中所述能量源被安裝在所述可移動滑架上，并且所述能量源還將能量施加到所噴射的輔助材料和在所噴射的輔助材料上的所述聚結劑上，以使所噴射的輔助材料中的顆粒熔化并熔合在一起。7.根據權利要求1所述的裝置，進一步包括：聚結改性劑噴射設備，并且其中所述控制器進一步控制所述聚結改性劑噴射設備以將所述聚結改性劑選擇性地噴射到所述構造材料的選定區域上。8.根據權利要求1所述的裝置，進一步包括：致動器，使所述構造區域平臺和所述輔助材料噴...

【專利技術屬性】
技術研發人員：雅各布·泰勒·賴特，格倫·托馬斯·哈迪克，大衛·H·多諾萬，
申請(專利權)人：惠普發展公司有限責任合伙企業，
類型：發明
國別省市：美國,US