[发明专利]以可变挤出器轮廓进行增材制造的设备和方法

说明书

本文中描述了以可变挤出器轮廓进行增材制造的设备和方法。具有以不同角度放置的多个喷嘴的挤出器打印头允许用于增材制造具有复杂形状的零件的额外自由度。除了使用形状记忆合金材料之外，可以在增材制造过程期间调节一个或更多个喷嘴的直径。这允许独立控制构建分辨率和构建速率。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年2月1日提交的题为“APPARATUS AND METHODS FOR ADDITIVEMANUFACTURING WITH VARIABLE EXTRUDER PROFILES”的美国专利申请No.15/886,761的权益，其内容明确地通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及三维(3D)增材制造，更具体地说涉及以可变挤出器轮廓进行的增材制造。

背景技术

使用三维(3D)打印机构建材料层的过程被称为增材制造(AM)。材料挤出打印机是3D打印机的一种类型，其通过喷嘴挤出熔融材料来在打印床上增材地制造固体物体。

材料挤出打印机由计算机控制，该计算机获取固体物体的3D模型并将其转换成打印机控制命令。响应于控制命令，材料挤出打印机通过挤出器头供给材料(比如热塑性塑料)的细丝。细丝被推入到已受热的喷嘴中，在这里材料被液化并挤出到打印物体上。挤出器头和打印床响应于控制命令而移动，使得液化的材料可以沿着指定的坐标沉积以渲染物体。

发明内容

在下文中，将参考材料挤出打印机更全面地描述以可变挤出器轮廓进行的增材制造的数个方面。

在一个方面，增材制造(AM)设备包括打印材料源和三维(3D)打印施用器。三维打印施用器包括至少一个喷嘴；所述至少一个喷嘴被构造成从所述打印材料源处接收打印材料，并将顺次层的打印材料沉积到构建板上以生产增材制造部件。至少一个喷嘴的轮廓被构造成响应于来自与所述3D打印施用器关联的控制器的指令而改变。

所述至少一个喷嘴可以是增材制造的。所述轮廓可以包括喷嘴开口轮廓，并且喷嘴开口轮廓可以包括一定的直径。

喷嘴开口轮廓可以包括多种尺寸，并且喷嘴开口轮廓可以被构造成将其尺寸减小到与增材制造部件的一个或更多个特征相关的值。

所述喷嘴开口轮廓的尺寸上的减小可以增加所述一个或更多个特征的渲染精度。响应于控制器指令，喷嘴开口轮廓可被构造成增加其尺寸以减少增材制造部件的渲染时间。

3D打印施用器可以包括表面，所述至少一个喷嘴布置在所述表面上以将所述打印材料沉积到所述构建板上；并且所述表面弯曲成延伸到平行于所述至少一个喷嘴的平面外。弯曲表面可以包括凹形或凸形特性中的至少一个。

至少一个喷嘴可以包括布置在弯曲表面上的多个喷嘴。所述至少一个喷嘴可以被构造成相对于构建板以不同角度沉积打印材料。

所述至少一个喷嘴可以包括具有第一轮廓的第一可移除喷嘴；并且该设备可以包括联接到3D打印施用器的机械组件。

该设备可进一步包括传感器和致动器。传感器可以与控制器通信以接收指令。致动器可以联接到3D打印施用器。响应于来自传感器的指示并基于接收到的指令，致动器可以用具有第二轮廓的第二可移除喷嘴替换第一可移除喷嘴。

在另一方面，一种增材制造的方法包括：提供打印材料源；从打印材料源接收打印材料；沉积顺次层的打印材料；以及改变至少一个喷嘴的轮廓。打印材料在三维(3D)打印施用器处被接收。通过与3D打印施用器相关联的至少一个喷嘴沉积顺次层，从而形成3D打印物体。至少一个喷嘴的轮廓响应于来自与3D打印施用器关联的控制器的指令而变化。

所述轮廓可以包括喷嘴开口轮廓；并且喷嘴开口轮廓可以包括一定的直径。该轮廓可以包括一定的喷嘴曲率。