[發(fā)明專利]用于制造物體的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580054129.3
• 申請日: 2015-08-05
• 公開（公告）號: CN106794624B
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J.B.加德納
• 申請（專利權(quán)）人: 萊茵奧洛克澳大利亞有限公司
• 主分類號: B29C64/106
• 分類號: B29C64/106;B29C64/205;B29C64/393;B33Y10/00;B33Y50/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 王小京

一種使用添加制造工藝制造物體的方法。該方法涉及包括用于選擇性地制造材料的制造頭和用于接收所制造的材料的構(gòu)建區(qū)域的計(jì)算機(jī)控制設(shè)備，并且包括以下步驟：該設(shè)備接收與物體幾何有關(guān)的計(jì)算機(jī)指令，以及移動制造頭和構(gòu)建區(qū)域，并且選擇性地操作制造頭，以在對應(yīng)于物體幾何的構(gòu)建區(qū)域中制造至少一個材料條，由此至少一個條具有不均勻的厚度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及制造物體，并且特別涉及用計(jì)算機(jī)控制的“添加制造”設(shè)備制造物體。

背景技術(shù)

通常稱為“3D打印”的添加制造通常涉及根據(jù)從物體的三維數(shù)字模型導(dǎo)出的計(jì)算機(jī)指令通過形成物體的橫截面的連續(xù)平面層制造物體。流行的添加制造技術(shù)包括熔融沉積建模(FDM)、立體光刻(SLA)和選擇性激光燒結(jié)(SLS)；所有這些通常涉及移動“打印頭”越過龍門系統(tǒng)并且通過選擇性地沉積熔融材料、固化液體材料或熔化粉末材料而選擇性地制造鄰近打印頭的材料，從而制造該物體。

無論使用哪種添加制造工藝，典型的是，所制造的物體的每一層具有大致一致的均勻厚度(忽略了由于所使用的設(shè)備的限制或不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的該層的表面中的缺陷)。此外，通常，物體的各層的厚度通常由用戶或軟件在制造物體之前指定為等于所有其它層。例如，如果優(yōu)先的是盡可能快地制造物體，則將層厚度設(shè)置為最大值，從而減少制造物體所需的時間，但是導(dǎo)致物體上的相對粗糙或“帶階梯”的表面光潔度。替代地，如果優(yōu)先的是制造具有精確幾何和/或精細(xì)表面光潔度的物體(稱為以“高分辨率”打印)，則將層厚度設(shè)置為最小值，從而減少粗糙度/臺階高度并導(dǎo)致在光滑的表面光潔度，但增加制造物體所需的時間。

在某些情況下，由于結(jié)構(gòu)原因，已知配置該設(shè)備以通過不同的層厚度制造物體的不同部分。例如，當(dāng)使用選擇性沉積工藝制造物體時，已知配置該設(shè)備以2“X”厚度尺寸制造物體的初始層，并且其余層以“X”厚度尺寸制造。這確保了初始層具有足夠的熱量以牢固地粘附到設(shè)備的基部，從而防止在制造過程的其余部分期間物體移動，和/或在制造過程期間為物體提供改進(jìn)的穩(wěn)定性。

類似地，該設(shè)備可以被配置為由于該部分的幾何而通過不同層厚度來制造物體的不同部分。例如，當(dāng)物體包括被排列成立方體的第一部分和在立方體的頂部上被布置為穹頂?shù)牡诙糠謺r，該設(shè)備可以被配置為通過具有5“X”厚度尺寸的層制造立方體，并且通過具有“X”厚度尺寸的層制造穹頂部分。這種方法允許僅包括垂直壁的物體的第一部分盡可能快地制造，而包括彎曲壁(其最易形成階梯狀外觀)的物體的第二部分制造得更慢，從而在物體的兩個部分上實(shí)現(xiàn)可接受的表面光潔度，并盡可能地最小化構(gòu)建時間。

不管采取哪種方法，以如上所述的連續(xù)層制造的物體經(jīng)常遭受許多問題。例如，由于每個層通常彼此平行并且是平面的，所以相鄰層之間的結(jié)合相對較弱。這意味著當(dāng)物體暴露于某些環(huán)境條件(例如暴露于溫度變化、灰塵、化學(xué)品和/或水分)或機(jī)械應(yīng)力時，層之間的結(jié)合會退化，因而層彼此分層。這對于物體的功能可能是致命的。此外，能夠以連續(xù)的平面層制造的物體的幾何固有地受到限制，這意味著一些幾何不能被制造，或者可能需要構(gòu)造額外的支撐結(jié)構(gòu)以在制造過程中支撐物體，從而增加了過程的復(fù)雜度、所需時間和成本。

因此，提供使用添加制造方法制造物體的替代方法將是有用的，該方法提供了制造的層之間的改進(jìn)的結(jié)合，或以其他方式減少了與制造的物體分層相關(guān)的問題。此外，提供避免或改善現(xiàn)有技術(shù)中存在的任何缺點(diǎn)的解決方案或者為現(xiàn)有技術(shù)方法提供另一種替代方案將是有用的。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種使用計(jì)算機(jī)控制設(shè)備制造物體的方法，該設(shè)備具有用于選擇性地制造材料的制造頭和用于接收制造材料的構(gòu)建區(qū)域，至少一個制造頭和構(gòu)建區(qū)域可相對于彼此移動，并且所述制造頭選擇性地可操作以響應(yīng)于計(jì)算機(jī)指令來制造所述材料，所述方法包括以下步驟：通過所述設(shè)備接收與所述物體幾何相關(guān)的計(jì)算機(jī)指令；以及移動所述制造頭和構(gòu)建區(qū)域中的至少一個，以及選擇性地操作所述制造頭，以在對應(yīng)于所述物體幾何的構(gòu)建區(qū)域中制造至少一個材料條，所述至少一個條具有不均勻的厚度。

還公開了其他方面。