[發(fā)明專利]用于半色調(diào)著色3D對象的附加制造系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010195389.5
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111805897B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設計）人: M·D·丹尼爾斯;W·A·布加;R·L·特里普利特;M·S·馬爾茨
• 申請（專利權(quán)）人: 施樂公司
• 主分類號: B29C64/147
• 分類號: B29C64/147;B29C64/188;B29C64/205;B29C64/255;B29C64/314;B29C64/321;B29C64/386;B29C64/393;B29C64/40;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y40/10
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 李獻忠

本發(fā)明題為“用于半色調(diào)著色3D對象的附加制造系統(tǒng)”。3D打印系統(tǒng)在打印聚合物層中施加著色粉末(例如，原色，白色，黑色，青色，品紅，黃色，熒光色，金屬色)以形成著色3D對象。該系統(tǒng)可例如利用熱，壓力和/或高強度光中的一者或多者來穩(wěn)定粉末層或其顏色子層。在每一層上，各種顏色的粉末可按半色調(diào)圖案順序沉積并穩(wěn)定，以便在其整個結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生具有指定顏色排列的部件。有益效果包括比涉及噴射有色流體的策略更穩(wěn)定的顏色。部件內(nèi)部的顏色布置可為特定應用提供功能或可追溯性有益效果。實施例允許在每個纖維基座或襯底上沉積更大量的粉末，降低纖維與粉末的比率并提高生產(chǎn)速度。

技術(shù)領域

本公開整體涉及用于基于復合材料的添加劑制造的系統(tǒng)和方法，更具體地講，涉及同時生產(chǎn)著色復合結(jié)構(gòu)的此類方法。

背景技術(shù)

通常包括對輸出產(chǎn)品進行模制或機加工的各種形式的傳統(tǒng)對象、零件和部件制造過程已擴展到包括全球范圍內(nèi)稱為“增材制造”或AM技術(shù)的一類新技術(shù)的商業(yè)實施方式。這些AM技術(shù)通常涉及替代地被稱為“固態(tài)自由形式制造(SFF)”或“3D打印”的過程，其中根據(jù)特定的材料沉積和固化方案，將處于未完成狀態(tài)的添加劑材料層(有時有毒或其他危險)依次沉積在進程中的3D對象上。在3D對象形成過程中添加每一個層時，新材料層將被添加并粘附到一個或多個已經(jīng)存在的層。然后，在3D對象構(gòu)建過程中沉積任何下一個AM層之前，可以至少部分地分別固化每個AM層。貫穿3D工作行程的這種連續(xù)層材料添加/接合是在各種復雜級別的自動控制下執(zhí)行的。

AM制造技術(shù)包括但不限于已被廣泛地稱為可用于生產(chǎn)3D打印對象的“3D打印”技術(shù)的那些技術(shù)。3D打印技術(shù)采用一種或多種過程，這些過程改良自并且在一些方面看來類似于眾所周知的用于在圖像接收介質(zhì)襯底上形成二維(2D)打印圖像的過程。通過3D打印技術(shù)生產(chǎn)的輸出結(jié)構(gòu)的顯著差異通常基于(1)用于從3D打印機形成輸出3D打印對象的沉積材料的組合物；和/或(2)“打印”頭在沉積相對大量的連續(xù)(且非常薄)的沉積材料層以將層構(gòu)建成輸出3D打印對象的形式時進行的掃描遍數(shù)。

許多基于粉末的AM技術(shù)已經(jīng)被商業(yè)化。這些技術(shù)包括選擇性激光燒結(jié)(SLS)，以及用于3D打印的基于調(diào)色劑的2D打印技術(shù)的某些適配。本領域技術(shù)人員認識到，在這些實施方式中的某些實施方式中，通常不需要單獨的支持結(jié)構(gòu)來支持某些復雜形狀的創(chuàng)建。在這些過程中的某些過程中，粉末材料被選擇性地固結(jié)成3D對象，同時多余粉末被手動移除。例如，在SLS過程中，薄粉末層沉積在工作空間容器中，并且然后使用跟蹤期望橫截面形狀的激光束將粉末融合在一起。通過沉積粉末層來重復該過程，由此以這種方式逐層構(gòu)建3D對象。在典型的基于調(diào)色劑的3D打印過程中，在通常用于將粘結(jié)劑以3D對象橫截面形狀打印在每個粉末層上的打印技術(shù)中，粘結(jié)劑材料選擇性地粘結(jié)沉積在層中的粉末。

現(xiàn)在可以使用數(shù)量越來越多的AM或3D打印過程和技術(shù)。這些AM或3D打印過程的多樣性之間的主要區(qū)別特性是沉積層以創(chuàng)建輸出3D對象的方式、以及用于形成輸出3D對象的材料。

某些AM技術(shù)(貫穿本公開的其余部分將使用此術(shù)語來指代各種3D對象分層和構(gòu)建技術(shù)，包括3D打印)熔化或軟化材料，以使用技術(shù)(諸如通過施加熱的對輸入材料的選擇性激光熔化或燒結(jié))來生產(chǎn)構(gòu)建層。其他AM制造技術(shù)使用用于沉積液體材料的技術(shù)(諸如噴射(油墨)材料“打印”技術(shù))來沉積和固化液體材料。

使用著色碳纖維或其他纖維襯底的著色潤濕劑完成制備著色的基于復合材料的添加劑制造(CBAM)雕塑對象的現(xiàn)有方法，然后將單層粉末施加到每個襯底層上。然后將層壓縮并加熱以形成疊堆。然后通過噴砂或化學方法除去不需要的多余襯底。該方法公開于題為“Methods?for?Photosculpture”的美國專利9,393,770B2中。如第4欄第12行中所述，“使用制造商油墨，在這種情況下HP的問題是油墨是水溶性的，并且可在載體移除過程中滲出，漂白和移動。該問題可以多種方式解決，包括使用壓電頭和顏料油墨或使用顏料。”在單次加工過程中以集成方式制造復合多色結(jié)構(gòu)將是有益的。

發(fā)明內(nèi)容