[发明专利]增材制造中多余构造材料的移除

说明书

公开了一种三维(3D)打印机和一种增材制造方法。该方法包括：通过三维(3D)打印工艺构造3D物体。在3D打印工艺之后，3D物体被容纳在结块中，该结块包括该3D物体以及部分熔融的多余构造材料。该方法还包括：振动结块以使多余构造材料松散。振动的频率在预定扫描间隔内扫过预定频率范围。

背景技术

增材制造(AM)可包括三维(3D)打印以生成3D物体。在一些AM工艺中，在计算机的控制下形成材料的连续层，从而制作该物体。材料可为包括金属的粉末、塑料、混凝土、复合材料以及其他类型的构造材料。该物体可为各种不同的形状和几何图形，并且可通过诸如3D模型的模型或其他电子数据源而生成。制作可能涉及激光熔融(melting)、激光烧结(sintering)、电子束熔融、熔融沉积(fused deposition)等等。模型和自动化控制可利于分层制造和增材制作。对于应用而言，AM可制作用于航空航天(例如，飞行器)、机器零部件、医疗设备(例如，植入管)、汽车零部件、时尚产品、结构化导电金属、陶瓷、导电黏合剂、半导体装置以及其他应用的中间产品和最终产品。

附图说明

在以下详细描述中参照附图描述某些实施例，在附图中：

图1是一种示例3D打印机的框图；

图2是示出了通过示例频率扫描技术而流化构造材料的有效性的图表；并且

图3是根据一个实施例的一种增材制造方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

本公开描述了增材制造中构造材料的流化技术。更具体地，在本公开描述的技术中，对构造材料施加振动，以使得该振动的频率扫过一频率范围，从而流化该构造材料。与在单个固定频率下施加振动相比，频率扫描(frequency sweep)技术已呈现出高得多的效率。频率扫描技术使得能够用幅度更低的振动来实现构造材料的流化。

在此公开的流化技术有益于3D打印工艺的各个不同阶段。例如，在已经通过选择性层熔融形成3D物体之后，该3D物体可能会被包裹在部分熔融的多余构造材料的块(block)内，这种块有时被称为“结块(cake)”。取回该3D物体通常涉及徒手从结块中移除3D物体。作为通过3D打印系统控制的预编程构造材料移除工艺的一部分，在此描述的技术可用于自动移除多余构造材料或者基本上多余构造材料的大部分。所公开的流化技术还可用于3D打印机的其他组件中，以引导构造材料流动通过3D打印系统或将构造材料混合。

图1是一种示例3D打印机的框图。3D打印机100是在逐层增材制作工艺中形成3D物体的计算机控制的系统。3D打印的物体可为各种不同形状和几何图形，并且可通过诸如3D模型的模型或者其他电子数据源生成。通过3D打印机100的这种制作可以涉及激光熔融、激光烧结、电子束熔融等等。该3D打印机100可制作物体以作为用于航空航天(例如，飞行器)、机器零部件、医疗设备(例如，植入管)、汽车零部件、时尚产品、结构化导电金属、陶瓷、导电黏合剂、半导体装置以及其他应用的中间产品和最终产品。

3D打印机100包括粉末存储器(reservoir)102、供给(feed)系统104和构造容器106。粉末存储器102保存用于构造3D物体的构造材料。构造材料可为塑料粉末、金属粉末、复合材料或其他类型的构造材料。供给系统104将构造材料从粉末存储器102转移到构造容器106，并且在构造容器106内形成粉末床。构造材料106可在顶部具有开口，并且可包括设置在活塞(未示出)上的构造平台，该活塞随着产品的形成而向下移动以利于计算机控制的逐层制作。

3D打印机还包括选择性固化模块108，选择性固化模块108通过使得粉末床的选定部分熔融在一起而形成3D物体。选择性固化模块108可使用任意通过加热、添加化学熔融剂或其他技术引起粉末床的选定区域中颗粒间的聚结的增材制造技术。以此方式，可在沉积的构造材料的连续层中制作3D物体。例如，选择性固化模块108可包括激光，该激光扫描粉末床的表面，使得构造材料的选定部分熔融(选择性激光熔融)或烧结(选择性激光烧结)。