[发明专利]带有平整装置的粉末层三维打印机

说明书

描述了适于与粉末层三维打印机(10)一起使用的粉末层平整装置(34)。平整装置(34)包括反向旋转辊(36、50、60)，该反向旋转辊具有复杂的粉末接合面(38)，该复杂的粉末接合面可以包括一系列或多个凹槽(54)，或者可以包括沿其旋转轴线(56、66)、沿着反向旋转辊(36、50、60)至少一部分延伸的滚花(64)。平整装置(34)还可以包括竖直可调的修整辊(35)，以跟随反向旋转辊(36、50、60)横跨粉末层三维打印机(10)的构建箱(12)。

技术领域

本发明涉及具有平整装置的粉末层三维打印机，该平整装置包括具有复杂的粉末接合面的反向旋转辊。

背景技术

目前存在各种类型的三维打印机，即通过系统地堆积一种或多种材料将三维物品的电子表示转换成物品本身的装置。本发明的装置发现尤其对那些通过选择性地将连续沉积的粉末层的预选区域结合在一起而产生三维物品的类型的三维打印机有用。这些类型的三维打印机在本文中称为“粉末层三维打印机”，因为通过这种打印机构造的三维物品利用粉末层作为构建材料。这种类型的粉末层三维打印机的实例包括但不限于粘合剂喷射三维打印机、选择烧结三维打印机和电子束熔化三维打印机。

应理解，术语“粉末”在本领域中有时也称为“颗粒材料”或“颗粒”，而术语“粉末”在本文中应解释为任何此类材料，无论何种名称，在这种三维打印机中用作层形成材料。粉末可以包括能够呈现粉末形式的任何类型的材料，例如金属、塑料、陶瓷、碳、石墨、复合材料、矿物等，以及它们的组合。术语“构建粉末”在本文中用以指用于形成粉末层的粉末，并且物品在粉末层三维打印机中由该粉末构建。

在粉末层三维打印机的操作期间，将第一层构建粉末沉积在垂直可索引的构建平台上，然后在第一粉末层上一次一层地沉积连续的粉末层。当形成一个或多个三维制品时，处理选定粉末层的选定部分以将这些部分中的粉末结合在一起。共同地，沉积的粉末层的未结合在一起的部分在本文中称为“粉末床”。

形成粉末层的过程有时在本领域中称为并且在本文中称为“涂覆”。实现再涂覆的具体粉末层三维打印机的装置或装置的组合有时在本领域中称为，并且在本文中称为“粉末涂覆器(recoater)”或更简单地称为“涂覆器”。

在一些粉末层三维打印机中，每个粉末层通过首先向上分度(indexing)平台，来转移来自敞口固定粉末储存器的预定量的构建粉末而形成，该平台支承储存器内的粉末预定量以在储存器壁上方提高预定量，然后将该量的粉末推过构建平台或粉末床的顶部，例如，通过刮刀刀片或反向旋转辊，形成粉末层。在Cima等人的美国专利5,387,380中描述了这种涂覆器的例子。这种涂覆器通常限于与较小尺寸的粉末床一起使用，即具有再涂覆方向长度小于几十厘米的粉末床。

在一些粉末层三维打印机中，每个粉末层通过包括行进粉末分配器的涂覆器沉积在构建平台上或现存的粉末床上，所述行进粉末分配器在横穿构建平台或粉末床时通过开口狭缝分配构建粉末。在Hochsmann等人的美国专利7,799,253B2中描述了这种涂覆器的实例。这种涂覆器可以包括或不包括适于使粉末层顶部平整的一些装置。如本文中所用，术语“平整”应阐释为意指对一定量的粉末操作以便做成以下中的至少一个：(a)将至少一部分量的粉末形成为层，(b)使包含一定量粉末的层的表面的至少一部分不那么粗糙，以及(c)压缩包含一定量粉末的层的至少一部分。平整一定量粉末的机构在本文中称为“平整装置”。