[實用新型]用于打印三維部件的累積制造系統

有效

• 申請號: 201420508694.5
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN204222195U
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 史蒂文·A·奇爾森西恩;詹姆斯·W·科姆;威廉·J·漢森;J·倫道夫·桑德斯;邁克爾·W·巴庫斯
• 申請（專利權）人: 斯特拉塔西斯公司
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00;G03G15/16;G03G15/20;G03G15/22
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李江暉

本申請是申請人斯特拉塔西斯公司的國際申請日為2012年9月21日的中國申請號201290000831.3的名稱為“用于累積制造的層轉輸組件”的申請(國際申請號為PCT/US?2012/056599，國際公開號為WO?2013/044047)的分案申請。

技術領域

本公開內容涉及用于構建三維(3D)部件和支撐結構的累積制造系統。特別地，本公開內容涉及用于采用成像處理，如電子照相術，構建3D部件和支撐結構的累積制造系統。

背景技術

累積制造系統用來采用一種或多種累積制造技術從3D部件的數字表示(如，STL格式文件)構建3D部件。商業上可獲得的累積制造技術的示例包括基于擠壓的技術、油墨噴射、選擇性激光燒結、粉末/粘結劑噴射、電子束熔化和立體平面打印工藝。對于這些技術中的每一種，3D部件的數字表示最初分成多個水平層。對于每個分成的層，隨后產生工具路徑，其提供用于特定累積制造系統的指令以形成給定層。

例如，在基于擠壓的累積制造系統中，可以通過擠出可流動部件材料，根據3D部件的數字表示以逐層方式打印3D部件或模型。部件材料通過由該系統的打印頭攜帶的擠出端擠出，并且作為一系列道路沉積在x-y平面中的基板上。擠出的部件材料熔合至先前沉積的部件材料，并在溫度下降時凝固。打印頭相對于基板的位置然后沿著z軸(垂直于x-y平面)遞增，并且隨后重復該過程以形成仿造所述數字表示的3D部件。

在通過沉積部件材料的層制造3D部件時，支撐層或結構通常被構建在未被部件材料本身支撐的突出部的下面或在所構建的物體的空腔中。可以利用沉積部件材料所采用的相同的沉積技術構建支撐結構。主機產生用作用于正被形成的3D部件的突出或自由空間部分的支撐結構的附加幾何結?構。隨后在打印工藝期間根據所產生的幾何結構從第二噴嘴沉積支撐材料。支撐材料在制造期間粘附至建模材料，并且在打印工藝完成時能夠從所完成的3D部件上去除。

在二維(2D)打印中，電子照相術(即，靜電打印術)是用于在平坦基板上(如在打印紙上)形成2D圖像的普通技術。電子照相系統包括涂覆有光電導材料層的導電支撐滾筒，其中通過充電且隨后由光源對光電導層進行圖像方向曝光，形成潛隱靜電圖像。潛隱靜電圖像隨后被移動至顯影臺，在顯影臺上調色劑被涂覆至光電導絕緣體的帶電區域以形成可見圖像。所形成的調色劑圖像隨后被轉移至基板(如，打印紙)并通過熱或壓力固定至基板。

發明內容

本公開內容的一個方面涉及一種用于打印三維部件的累積制造系統。該累積制造系統包括被配置成用于從成像工具接收和轉移熱塑基粉末的已成像層的轉移介質，和被配置成用于將轉移介質上的已成像層加熱到至少熱塑基粉末的熔化溫度的加熱器。該系統還包括：包括構建平臺的層轉輸組件，其中該層轉輸組件被配置成用于以逐層方式將已加熱層轉輸到構建平臺上以打印三維部件。該系統還包括冷卻單元，其被配置成用于主動地冷卻被轉輸層以將已打印的三維部件保持在大約低于三維部件的形變溫度的平均部件溫度處。

本公開內容的另一個方面涉及一種用于打印三維部件的累積制造系統，該累積制造系統包括被配置成用于接收來自電子照相工具的顯影層的可旋轉帶，和被配置成用于將可旋轉帶上的顯影層加熱到至少熱塑基粉末的熔化溫度的加熱器。該系統還包括轉輸元件和構建平臺，構建平臺被配置成用于從可旋轉帶接收已加熱層并采用轉輸元件以逐層方式轉輸已加熱層以在構建平臺上打印3D部件。該系統還包括冷卻單元，該冷卻單元被配置成主動地冷卻被轉輸層以將已打印3D部件大約保持在低于3D部件的形變溫度的平均部件溫度處。

本公開內容的另一個方面涉及一種用于采用累積制造系統打印三維部件的方法。該方法包括從熱塑基粉末對三維部件的層進行成像，將已成像?層轉移至轉移介質，以及在已成像層被保持在轉移介質上的同時加熱已成像層。該方法還包括將已加熱層轉輸至三維部件的表面，從轉移介質釋放被轉輸層，使得被轉輸層保持粘附至三維部件，以及冷卻被轉輸層以將已打印的三維部件保持在大約低于三維部件的形變溫度的平均部件溫度處。

在一些實施例中，累積制造系統被配置成用于以比3D部件的被動熱擴散速率快的速率打印或以其它方式制造層。

定義

除了另外指明，如本文中使用的下述術語具有下文中提供的含義：

術語″轉輸(transfusion)″，″被轉輸″，″正轉輸″等涉及利用熱量和壓力粘附層，其中所述層的聚合物分子至少部分地相互擴散。

術語″轉輸壓力″涉及在轉輸步驟期間，如在將3D部件的層轉輸在一起時施加的壓力。