[发明专利]用于分层物体制造的粘性和粘结胶粘剂系统和方法

说明书

本发明提供一种点胶装置，在分层物体制造(LOM)系统中使用以形成三维(3D)物体，该点胶装置被配置为将胶粘剂施用于多个物体介质层，每个物体介质层包括临时区域(1)和永久区域(2)。在物体介质层的临时区域(1)施用第一胶粘剂，而在物体介质层的永久区域(2)施用第二胶粘剂。本发明进一步提供了第一胶粘剂和第二胶粘剂的配方、使用第一胶粘剂和第二胶粘剂来粘结多个单个物体介质层的粘结模块，和包括粘结模块的LOM系统。本发明还提供了一种用于LOM物体自除杂的方法。

技术领域

本发明涉及层压或分层物体制造(LOM)领域，尤其涉及设备，特别是用于分层物体制造的粘性和粘结胶粘剂系统和方法。

背景技术

快速原型的定义是受计算机控制的增材制造，原因在于它是通过增加材料而不是通过去除或减少材料的常规加工方法来制造物体。必须理解，术语“快速”是一个相对术语，在本领域内具有特定含义，其原因在于构造一个三维物品成品要耗费几小时到几天不等，具体取决于所采用的方法以及模型的大小和复杂度。已知的在快速原型领域内采用的方法有许多种，分层物体制造(LOM)是快速原型(RP)的其中一种形式，涉及将涂有粘合剂的纸、塑料或金属层压板依次层叠，然后将它们依次地粘结在一起并且用刀具或激光切割机切割成形。

多个介质物体层形成之后，执行仿形和层粘结过程。将多个层粘结在一起，然后执行仿形或除杂过程，该过程包括：从打印的介质堆叠中去除不需要的支撑材料，从而使3D打印物体显露出来。

在LOM快速原型中，最初有LOM物体的两个区域。即，LOM物体包括永久区域和临时区域，其中永久区域的层被粘合在一起构成最终的3D对象，而临时区域随后“除杂”，将其从最后的3D物体中分离和删除。在典型的LOM制造中，胶粘剂被预先施加到卷筒上的介质上。图1示出了常规的LOM装配过程，其中胶粘剂预施加在卷筒1上的介质上。胶粘剂由加热辊2激活，以引起若干接触着的层6粘结在一起。激光单元5经由棱镜4发射激光光束3，以便于去除废料。

在现有的采用基于纸的原材料的LOM系统中，纸以卷的形式提供。提供的纸卷底面可以预先附有胶粘剂。在这种情况下，可以通过热和/或压力激活胶粘剂，从而在前一层上形成粘结。在另一种方法中，胶粘剂可以在材料从卷中抽出时施加于材料的底面上。然而，存在若干与卷材料的使用有关的缺点。例如，一台机器通常只能使用专门制造的材料卷，而获得和/或取代它的代价高昂。还存在一些与日常原材料卷的使用相关的缺点。例如，由于预先施加了胶粘剂在卷上，在给料机构中该卷可能会被卡住或堵塞。由于上述原因，废料去除非常困难，因为它与所制成的部件一样，以相同的粘结力粘结在一起。这可能导致在废料去除的“除杂”期间损坏所制成的部件，原因在于经常需要凿子和其他尖锐的工具将物体分离开。

在US 2011/0094441 A1中，胶粘剂通过使用带凹陷的轮并在该凹陷中填满胶粘剂而施用到介质上，然后通过轮与基底层接触，将控制量的胶粘剂转移到基底层的离散点上。该系统能够数字地在LOM装配的永久粘结区域施用高的胶点打印密度，以及在临时支撑区域中施用低的胶点打印密度。

在纸层之间施用胶粘剂的其他方法包括：涂布片材的整个工作区域，如上所述，这会造成在已完成部件的后处理过程中，当去除废料时产生严重的困难；还使用一种物质，当其放置在片材上的某些位置时，可以防止这些位置发生粘结。这种技术的缺点是严重浪费胶粘剂，这是由胶粘剂涂布片材的整个工作区域造成的。

还应该指出，目前LOM系统经常使用的胶粘剂为溶剂型，不具有水溶性，因此产生了环境问题，例如由于处置(排放)目的。然而，这样的溶剂型胶粘剂却不得不天天用在LOM中，因为使用具有高的湿含量的水基胶粘剂产生了进一步的问题，如纸张的翘曲和变形，这些问题妨碍了它们在LOM系统中的应用。

因此，在用于快速原型的LOM系统中，存在大量与粘结和废料去除有关的问题需要解决。

发明内容

综上，本发明提供了一种如权利要求1详细描述的点胶装置。