[发明专利]用于增材制造系统的打印头模块

说明书

一种用于增材制造系统的模块包括：框架，经构造以可移除地安装在可移动支撑件上；分配器，经构造以在与框架分开的工作台上输送颗粒层或在工作台上输送下伏层；热源，经构造以将颗粒层加热到低于颗粒熔融的温度的温度；和能量源，经构造以熔融颗粒。分配器、热源和能量源沿着第一轴按顺序地定位在框架上，并且分配器、热源和能量源被固定到框架，使得框架、分配器、热源和能量源可作为单个单元安装到支撑件和从支撑件上拆下。

技术领域

本发明涉及增材制造，并且更特别地，涉及分配、熔融粉末层并使之形成为3维形状的3D打印工艺。

背景技术

增材制造(Additive Manufacturing,AM)，也被称为实体自由成形制造(SolidFreeform Fabrication)或3D打印，是指从原料(一般地是粉末、液体、悬浮液或熔化固体)以一系列二维层或横截面来构建三维物体的制造工艺。相比之下，传统机械加工技术涉及减材工艺并且产生从库存材料(诸如木头块或金属块)切出的物体。

在增材制造中可以使用各种增材工艺。各种工艺在层沉积以形成完成物体的方式上和在每个工艺中可相容地使用的材料上有所不同。一些方法熔化或软化材料以生产层，例如，选择性激光熔化(Selective Laser Melting；SLM)或直接金属激光烧结(DirectMetal Laser Sintering；DMLS)、选择性激光烧结(SelectiveLaser Sintering；SLS)、熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling；FDM)，而另外一些方法则使用不同的技术(例如，立体光刻(Stereolithography；SLA))来固化(cure)液体材料。

烧结是熔融小粒(或颗粒)(例如，粉末)来形成物体的工艺。烧结常常涉及加热粉末。当在烧结工艺中将粉末状材料加热到足够的温度(典型地是低于熔点)时，粉末颗粒中的原子扩散穿越颗粒边界，从而将颗粒熔融在一起以形成固体件。相较熔化来说，烧结中使用的粉末无需达到液相。由于烧结温度不必达到材料熔点，因此通常是对诸如钨和钼的具有高熔点的材料使用烧结。

在增材制造中既可使用烧结也可使用熔化。使用的材料确定进行的工艺。非晶固体(诸如丙烯腈丁二烯苯乙烯(Acrylonitrile Butadiene Styrene；ABS))实际上是过冷粘性液体，并且实际上不会熔化；因为熔化涉及从固态到液态的相变。选择性激光烧结(Selective Laser Sintering；SLS)是用于ABS的相关工艺，而选择性激光熔化(DirectMetal Laser Melting；SLM)则用于结晶和半结晶材料(诸如尼龙和金属)，所述材料具有离散熔化/冻结温度并且在SLM工艺期间经历熔化。

使用激光束或电子束作为用于烧结或熔化粉末状材料的能量源的常规粉末分配系统典型地在粉末状材料层中的选定的点上引导束并且选择性地使束跨层光栅扫描到某些位置。一旦已烧结或熔化第一层上的所有选定位置，支撑粉末的平台就会向下移动，并且新的粉末状材料层沉积在已完成层的顶部。工艺逐层重复，直至产生期望物体。

发明内容

在一方面，一种用于增材制造系统的模块包括：框架，经构造以可移除地安装在可移动支撑件上；分配器，经构造以在与框架分开的工作台上输送颗粒层或在工作台上输送下伏层；热源，经构造以将颗粒层加热到低于颗粒熔融的温度的温度；和能量源，经构造以熔融颗粒。分配器、热源和能量源沿着第一轴按顺序地定位在框架上，并且分配器、热源和能量源被固定到框架，使得框架、分配器、热源和能量源可作为单个单元安装到支撑件和从支撑件上拆下。

另一方面，一种用于增材制造系统的打印头组件包括：打印头支撑件；和多个打印头模块，可移除地安装在打印头支撑件上。每个打印头模块在物理构型上是基本上相同的。每个打印头模块包括：框架，可移除地安装在支撑件上；和分配器，经构造以在与框架分开的工作台上输送进料层或在工作台上输送下伏层。分配器被固定到框架，使得框架和分配器可作为单个单元安装到支撑件和从支撑件上拆下。