通过选择性烧结的三维打印的方法及设备
2020-01-15

通过选择性烧结的三维打印的方法及设备

一种用于构建一三维物体的系统(100),其包含:一粉料输送台(10),用于平铺一层的粉末材料于一构建盘(200)上;一数码打印台(30),用于在所述层上打印一掩模图案;一烧结台(50),用于选择性地烧结由所述掩模所界定的需被烧结的所述层的所述部分;以及一平台(250),用于重复地将所述构建盘(200)推进至所述粉料输送台、所述数码打印台与所述烧结台的每一个以构建多个层,而共同形成所述三维物体。所述掩模图案界定了需被烧结的所述层的一部份的一负型。所述系统选择性地包含一用于压实每层的粉末材料的压模站(40)。

请参照图3,其显示本发明的一些实施例中粉末分配站的简化方块图。特别地,粉末分配站10包含了一储存粉末55的容器12、一泵浦14,所述泵浦14用于透过一管子16将粉末55撷取一定量和/或体积施于盘200上。在一些示例性实施例中,所述界定的量在构建过程中基于系统100和/或控制器300的回馈来进行调整。在一些示例性实施例中,压实后的一层的厚度是被监测的,及通过粉末分配站10所分配的所述界定的量会因应所述压实层的厚度来做调整。可选择地,当盘200移动时粉末55被分配使粉末55被铺满盘200的长度。在一些示例性实施例中,粉末分配站10适应于提供铝粉。在其他的示例性实施例中,其他金属和/或合金通过粉末分配站10被储存且输送。可选择地,容器12包含多个混合的成分。可选择地,容器12包含了一用于混合存储的内容物的机构。

可选择地,所述烧结的执行是通过使一热源通过所述构建盘的一长度上方,其中所述热源沿着延伸至所述构建盘的一宽度上方的一窄条提供热能。

图4为本发明的一些实施例中粉末平铺站的简化方块图。

可选择地,所述方法包含包含在所述烧结后立刻冷却所述层,其中所述冷却是以一喷射气流来执行的。

根据本发明的一些实施例,所述烧结滚轴519的直径被定义,以致所述烧结滚轴519的周长大于盘200的长度和/或所述烧结滚轴519需在层151上滚动的长度。在一些示例性实施例中,滚轴是使用电热器521(例如指型电热器)的阵列组来加热的。特别地,所述烧结滚轴519提供600摄氏度至800摄氏度之间的均匀加热表面。通常,所述烧结滚轴519在层151上的滚动为远小于一圈内,以致归咎于与层151接触的所述烧结滚轴519的潜在局部冷却不会对所述烧结工序产生负面影响。此外,所述烧结滚轴519上所累积的任何碎屑不会被重新引入于所述层151上。此外,支持所述加热指状物的电缆通常不被扭转。在一些示例性实施例中,所述烧结滚轴519以一或多个活塞520向下施压于层151,所述一或多个活塞520向下施压于一连接于滚轴519的轮轴的臂状物518。

可选择地,所述方法包含包含在所述烧结后立刻冷却所述层,其中所述冷却是以一喷射气流来执行的。

可选择地,在烧结期间多个通道205提供工作台200和邻近工作台200的多个层保持在所需温度,例如多达高于环境温度的约10摄氏度。在烧结工序期间,热量通常从所述顶表面(保持在高温)传播到工作台200(保持在相对的低温),且所述流体通常吸收所述热量。特别地,流体流过通道205循环且在重新进入通道205之前通过一热交换单元冷却所述流体。根据本发明的一些实施例,滚轴519在烧结后被清洁,例如在烧结每层后。在一些示例性实施例中,一刷子514刷滚轴519。可选择地,刷子514被一收集罩515部分地覆盖,粉末通过刷子514被去除,而后再以吸入口516来去除。可选择地,清洁期间滚轴519的旋转是通过一活塞25来启动的,所述活塞25移动连接于滚轴519的臂状物518。

可选择地,所述墨水提供一隔离涂料于所述层的一掩蔽的部分上。

可选择地,所述烧结的执行是通过使一热源通过所述构建盘的一长度上方,其中所述热源沿着延伸至所述构建盘的一宽度上方的一窄条提供热能。

所述用语「包括(comprises)」、「包括(comprising)」、「包含(includes)」、「包含(including)」、「具有(having)」及他们的结合是意谓着「包含但不限于」。

根据本发明的一些实施例,在烧结后,层151和/或物体15在冷却站60中立即被冷却。可选择地,冷却站60被放置大体上靠近于所述烧结台,以便在烧结后可立即进行冷却。根据本发明的一些实施例,一种氮气风刀65的模式被使用于提供一用于冷却层151和或物体15的喷射气流。

根据本发明的一些实施例,提供了从烧结粉末的复数层来构建一物体的三维打印系统与方法。根据本发明的一些实施例,所述系统包含一构建盘,在其上粉末分配器将粉末材料洒于每一层的基底并由一滚轴平铺每一层粉末。可选择地,粉末分配与粉末平铺是在所述系统的一粉料输送台中被执行。根据本发明的一些实施例,一金属粉末被使用作为所述构建材料。在一些示例性实施例中,使用铝粉。可选择地,使用一金属合金,例如使用一铝合金或一粉末金属的组合物。可选择地,一陶瓷粉末被使用作为所述构建材料和/或金属及陶瓷粉末的组合物。