[發明專利]一種用于三維物體之增材制造的機器與模式

有效

• 申請號: 201880052732.1
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN110997193B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 娜塔莎·穆什維克
• 申請（專利權）人: 艾奧尼斯有限責任公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y10/00;B33Y30/00;B29C64/20;B29C64/277;B29C64/264;B29C64/268
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 王蕊;臧建明

上述公開的發明，通過在第三方向z坐標上堆疊二維材料片層解決了制造三維物體方面的問題。上述是為用于增材制造系統打印三維物體的機器與模式，其中使用序列(51)中的各個曲面之三維打印體積(1、2、3...Z)的打印過程(100)的步驟來制造預定的終端物體。粉末狀材料(102)在相交體積(28)內的熔覆體積(280)中熔融，并且在該熔覆體積中，從至少兩個空間定位的粒子源(11、12)發出至少兩個粒子簇(160,170)所施加的能量，其質量顆粒加起來超過了粉末狀材料熔化所需的閾值。根據所公開發明的機器與模式，使得能夠同時在多個不同的打印方向上進行制造。

本專利申請已優先以斯洛文尼亞文提交，其專利申請號碼為NO.P-2017-00168，日期為2017年6月13日。

技術領域

本發明是一種粉末材料，用于增材制造(3D列印)打印三維物體，屬于材料技術之領域。更具體地說，本發明屬于3D列印領域，其中利用質量粒子的動能使粉末狀的材料熔化。

發明背景

在Tadeja?Muck與Igor?合著的《3D-Tisk》一書中(?Pasadena,2015年11月，國際標準書號ISBN：9789616661690)詳細介紹了3D打印技術，并將該技術分作四類：(i)通過材料擠壓(ASTM–材料擠壓)制造物體的技術；(ii)通過使用光源選擇性固化液態光敏聚合物來制造物體的技術(ASTM：大桶液態光敏聚合，材料噴射)；(iii)使用粉末狀材料并將其與粘合劑材料粘合一起、或通過使用各種熱源將粉末狀材料熔化之技術(ASTM-粘合劑噴射，粉末床熔融，直接能量沉積)；(iv)通過堆疊和粘合、或層壓片狀基本材料來制造物體的技術(ASTM–片層壓膜)。

在上述所有技術中，透過增材制造的物體打印制作，是按特定順序制造單個二維(2D)層來執行的，其方法是在一個特定的方向——通常是從高度(即z坐標)處逐漸將一層堆疊在另一層之上。因此，具有限定的最小厚度的各個2D與平坦片層被堆疊一起，并且在高度z坐標的一個方向點上以特定的順序被熔化、或被激光燃點或熔覆結合。在通過從擠出機頭擠出材料來制造物體的3D打印技術中，其單個物體層是逐點制造的，而每個點都有自己的坐標。這些單個點的坐標的打印順序，是相對于給定堆層的、擠出機頭的數量來執行的。因此，這種3D打印方法非常耗時。然而，由于打印頭中材料是在材料從打印頭排出到專用打印點之前熔化的，所以運用此法可以制作出各種材料的列印。

在3D打印技術中，透過使用光來固化液態聚合物用以制造物體，該技術是基于光敏聚合物二維層的順序來制造的。在這些技術中，將每個連續的堆層添加到先前已固化的堆層上，然后將隨后添加的液態光敏聚合物層的表面照亮、并以此種方式固化。這種3D打印的方法，極大地受制于材料上的選擇限制，因為需要使用光敏聚合物來制造打印物體。

在通過粘結或堆疊粉末材料來制造物體的3D打印技術中，該技術也是基于連續的2D片層之制造，然后再通過逐層依次堆疊單個平面二維層、在高度z坐標的方向上逐層分層來制造物體。

技術問題

現有用于3D打印的技術，多為透過二維薄層材料的疊加堆疊來形成，這技術，分別代表了具有打印分辨率或物體外觀上的限制。如果需要非常精確地制造在其外部表面具有高打印分辨率的物體，則將需要堆疊適當的薄片材料層。因此，物體在打印方向上所需的打印分辨率、或高度坐標z中的單一片層的厚度，分別確定了所需添加材料層的厚度。而已知的、用于增材制造打印三維物體的技術無法施加較厚的堆層，即使有足夠的粘合劑材料、或足夠的熔化或固化的能量，想要實現此目的亦無法達成。若要制造出具有光滑外表面的物體，則制造出的堆層必須盡可能地細薄。

根據本公開發明所要解決的主要問題，是針對增材制造打印三維物體的、通過依次堆疊二維材料層所生之問題。其中所述的堆層沿著一個主體的列印方向(三維，通常是在高度z坐標上)堆疊。并且，所堆疊的所述堆層的厚度，還分別確定了物體或其表面的外部邊緣，而在此模式下，所述堆層的厚度影響了所制造物體的外觀。

先進技術