[發明專利]補償失配準的三維（3D）物體打印系統

有效

• 申請號: 202110161937.7
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN113370531B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: J·T·萊斯特蘭奇;A·S·布魯厄姆;M·R·麥克勞克林;J·L·賈克比;V·L·沃內
• 申請（專利權）人: 施樂公司
• 主分類號: B29C64/209
• 分類號: B29C64/209;B29C64/20;B29C64/393;B29C64/112;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 李獻忠

本發明公開了一種補償失配準的三維物體打印系統，該三維物體打印系統包括臺板、定位在該臺板上方的臺架、定位在該臺架上的噴射器頭、傳感器和控制器。該控制器被配置為操作該噴射器以使至少一個材料液滴朝向該臺板噴射在上部構建層級處，并且確定框標與沉積在該上部構建表面上的該至少一個材料液滴之間的過程差分和交叉過程差分。該控制器還被配置為至少部分地基于該所確定的過程差分和交叉過程差分以及該基礎構建層級與該上部構建層級之間的構建層級數量來確定與該多個構建層級中的每個構建層級相關聯的過程方向和交叉過程方向上的噴射器頭偏移。

技術領域

本文件中所公開的設備和方法涉及三維物體打印，并且更具體地講，涉及三維物體打印機中的診斷系統。

背景技術

數字三維物體制造也稱為數字增材制造，是由數字模型制備幾乎任何形狀的三維固體物體的工藝。三維(3D)物體制造是增材工藝，其中3D打印機的一個或多個噴射器頭沉積材料以逐步建立部件。通常按受控方式以離散量沉積材料以形成層，這些層共同形成部件。初始材料層沉積到基片上，并且后續層沉積在先前層的頂部上。基片支撐在平臺上，該平臺可相對于噴射頭移動，因此可打印每個層；要么經由操作性地連接到平臺的致動器的操作來移動基片，要么經由操作性地連接到噴射器頭的致動器的操作來移動噴射器頭。三維物體打印與傳統物體形成技術不同，該傳統物體形成技術主要依賴于通過減成法(諸如切割或鉆孔)從工件上去除材料。

在打印機部件的制造和3D打印機的初始設置期間必須小心以確保臺架、臺板和其他部件的導軌在過程方向(即，Y方向)、交叉過程方向(即，X方向)和構建方向(即，Z方向)上適當對準。理想的是，每個方向上的導軌應完全垂直于另兩個方向上的導軌(例如，Z方向上的導軌應完全垂直于X方向和Y方向上的導軌)。另外，噴射器頭、臺板及被配置為沿著構建軸(即，Z方向)分配和接收構建材料的相關部件應在理想情況下在打印機設置期間與重力適當對準，使得構建材料液滴直接沿著該軸落到構建表面。如果打印機的部件未如預期的那樣適當制造和對準，則用3D打印機構建的部件的每個后續層將與先前層偏移，造成每個附加構建層級的累積誤差(即，將隨每個連續構建層級發生過程漂移和/或交叉過程漂移并且誤差將加重)以及不滿足設計規范的不良構建的部件。因各種原因中的任何原因而引起的打印機部件的此類失準可在本文中稱為打印機的“失配準”，這導致打印機在許多構建層級內在過程方向和交叉過程方向上的漂移。

上述討論表明，打印3D物體的一個挑戰是在構建層級的整個高度(Z方向)內保持交叉過程方向和過程方向(即，X方向和Y方向)上的精確配準。保持此類精確度在低端3D打印機中尤為突出，因為它們是用具有顯著誤差容限的低質量部件制成的。然而，包括更昂貴、精密加工的部件的高端3D打印機也可經歷該相同問題。因此，在高端打印機和低端打印機兩者中，必須遵循艱辛且耗時的設置工序以便確保打印機的所有部件盡可能緊密對準并且因此產生最佳可能部件。遺憾的是，這些設置工序難以遵循，實現起來很耗時，并且會增加3D打印機的成本。

鑒于前述內容，提供具有誤差補償機制和慣例的改進的3D打印機將是有利的，該誤差補償機制和慣例允許低端打印機產生更高質量部件并且使高端打印機能夠以更低成本制造并在減少的設置時間和復雜性的情況下操作。能夠將此類誤差補償機制整合到新建的打印機和已在現場操作的現有打印機中在本領域中也將是有用的。

發明內容