[发明专利]用于增材制造的多区域温度控制的基底

说明书

本发明涉及用于增材制造的多区域温度控制的基底。描述了各种增材制造系统和方法。在一个实例中，基底配置为从增材制造设备接收沉积材料。基底包括多个区域，该多个区域配置为被单独地控制温度以影响接收的沉积材料的至少一部分的传热特性。温度控制系统与区域连接并且配置为调节每个区域的相关联的温度。

技术领域

本申请一般地涉及增材制造，并且更具体地，涉及用于增材制造的温度控制技术。

背景技术

各种材料可以用于增材制造(例如，3-D打印)领域以制造几何学上简单或复杂的部件。一般地，增材制造过程包括加热沉积材料，例如，聚合物或金属，并且根据各种技术将它们沉积在基底(例如，沉积表面)上使得沉积的材料凝固并且固化成几何形状。为了本公开内容的目的，几何形状可以被称为制造的部件或产品。例如，实心圆形图案可以被沉积在基底上并且相同的图案可以分层为一个叠加在另一个的顶部以形成相对简单的实心圆柱形部件。在这种简单的部件中，特别是形状对称的几何图形中，热趋向于基本上均匀地消散，并且部件冷却而没有显著的残余应力或变形。

增材制造过程也可以用于制造几何学上更复杂的部件，该部件不一定是对称的并且遍及部件可能具有不同的厚度和尺寸。例如，用于义齿或飞行器发动机的部件的模具可以具有复杂的结构，该复杂的结构具有不同厚度、形状和尺寸。在这种情况下，部件的不同区域以不同速率冷却(例如，凝固并固化)。例如，较薄的区域可能更快地消散热并且因此也可能更快地冷却并固化，然而较厚的区域可能更慢地消散热并且因此也可能更慢地冷却并固化。靠近部件的外部边缘的区域可能更快地消散热，然而更接近部件中心的区域可能更慢地消散热。当相同部件的相邻区域以不同速率冷却时，由于材料的物理效应诸如收缩，部件可能展现增大的变形和增大的残余应力。

发明内容

根据各种实例在本文中公开了系统和方法，其在增材制造操作中提供了对热流和热梯度的改进的控制。具体地，在这种制造操作中使用的沉积基底板的单个区域的温度可以被单独地控制。这样做，可以减小制造的产品中的残余应力和变形。例如，通过控制与沉积基底板的单个区域相关联的传热速率和传热流/路径，制造的部件的期望部分可以在增材制造过程期间以基本上相同的速率更均匀地冷却以减小这种残余应力和变形。

根据实例，系统可以包括配置为从增材制造设备接收沉积材料的基底，其中基底包括多个区域，多个区域配置为被单独地控制温度以影响接收的沉积材料的至少一部分的传热特性；和温度控制系统，其与该区域连接并且配置为调节该区域的每一个的相关温度以减小在增材制造过程期间由接收的沉积材料制备的产品中的残余应力和变形。

根据另一个实例，用于增材制造的方法可以包括：在基底上接收沉积材料，该基底包括多个区域，多个区域配置为被单独地控制温度以影响接收的沉积材料的至少一部分的传热特性；和通过与该区域连接的温度控制系统基于传热特性调节每个区域的相关的温度以减小在增材制造过程期间由接收的沉积材料制备的产品中的残余应力和变形。

本发明的范围由权利要求限定，其通过引用并入本部分。通过考虑一个或多个实例的以下详细描述，本领域技术人员将更全面地理解本发明的实例，以及实现其另外的优势。将参考首先被简要描述的所附的数张附图。

附图说明

图1是根据本公开内容的实例的增材制造系统的概览框图。

图2是根据本公开内容的实例的与增材制造系统一起使用的计算装置的框图。

图3是根据本公开内容的实例的多区域温度控制的基底的框图。

图4A-4E是根据本公开内容的实例的多区域基底的各种配置的透视图。

图5是根据本公开内容的实例的包括弹性构件的多区域基底的框图。

图6是根据本公开内容的实例的使用多区域温度控制的基底的增材制造过程的流程图。