專利名稱：改進(jìn)的快速原型成型和制造系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于快速原型成型和制造(“RP&M”)以生產(chǎn)三維物體的方法和裝置，更特別地，本發(fā)明涉及對(duì)RP&M系統(tǒng)的生產(chǎn)率和效率的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
RP&M是用于成形三維物體或?qū)嶓w圖像的技術(shù)領(lǐng)域的名字。通常，RP&M技術(shù)利用表示待成形物體連續(xù)截面的數(shù)據(jù)并通過構(gòu)造介質(zhì)來一層接一層地構(gòu)造三維物體。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)，通常稱作CAD/CAM系統(tǒng)，通常將表示物體的數(shù)據(jù)提供給RP&M系統(tǒng)。RP&M的三個(gè)主要模式包括立體印刷成型(stereolithography)，激光燒結(jié)，和實(shí)體圖像的噴墨印刷。
激光燒結(jié)通過可熱熔粉末(包括陶瓷、聚合物、和涂覆有聚合物的金屬)的薄層來構(gòu)造實(shí)體圖像，其中足夠的能量施加到所述粉末薄層以便固化所述薄層。噴墨印刷通過在與粘合劑結(jié)合時(shí)固化的粉末來構(gòu)造實(shí)體圖像。這里主要針對(duì)的主題——立體印刷成型，是通過可聚合的液體(通常指的是樹脂)薄層來構(gòu)造實(shí)體圖像。
立體印刷成型和激光燒結(jié)系統(tǒng)通常通過對(duì)激光的調(diào)制和精密的方向控制來提供用于創(chuàng)造和建造三維物體薄截面的能量。激光向粉末層的目標(biāo)區(qū)域或液體構(gòu)造介質(zhì)層的目標(biāo)區(qū)域施加能量。薄的目標(biāo)層被稱為構(gòu)造介質(zhì)的工作面。傳統(tǒng)的RP&M激光系統(tǒng)通過使用掃描系統(tǒng)來定位激光束，其中掃描系統(tǒng)具有由控制計(jì)算機(jī)引導(dǎo)的檢流計(jì)驅(qū)動(dòng)鏡子。所述鏡子響應(yīng)于已經(jīng)被表面細(xì)分成STL格式并且切片成并入到建造文件的截面數(shù)據(jù)文件的CAD/CAM程序來偏轉(zhuǎn)激光束。
在立體印刷成型中，三維物體通過可聚合液體的多個(gè)薄層的連續(xù)固化而得到，其中一層在另一層之上，直到所有的薄層結(jié)合在一起而形成三維物體。每一層代表預(yù)期三維物體的薄截面。可聚合的液體通常指的是“樹脂”，并且樹脂的固化層被稱為熟化。實(shí)際的構(gòu)造介質(zhì)通常包括可利用紫外線充分快速熟化的樹脂。紫外線激光器產(chǎn)生小的、強(qiáng)烈的光點(diǎn)，并且該光點(diǎn)利用x-y掃描器中的檢流計(jì)鏡子以預(yù)定的方式移過液體表面。該掃描器由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的矢量或類似的來驅(qū)動(dòng)。這種技術(shù)快速地制造精密和復(fù)雜的模型。
典型的立體印刷成型系統(tǒng)包括激光掃描器、用于容納樹脂的槽(vat)、能夠在槽內(nèi)升高和降低的物體支撐平臺(tái)，以及控制計(jì)算機(jī)。該計(jì)算機(jī)自動(dòng)地控制該系統(tǒng)以制造塑料部件，在物體支撐平臺(tái)上一次形成熟化樹脂的一個(gè)薄截面，并且一層接一層地構(gòu)造預(yù)期的三維物體。物體支撐平臺(tái)支撐熟化后的層，并且位于液體樹脂表面之下一個(gè)層厚度的距離，以便限定工作面。激光使工作面處的液體樹脂的選定部分熟化，以便熟化下一層。計(jì)算機(jī)控制該系統(tǒng)以便在熟化后的樹脂表面上重新涂上新樹脂，并且成千上萬次重復(fù)這些步驟，直到完成預(yù)期的物體。被構(gòu)造的物體或多個(gè)物體以及完整的系列步驟有時(shí)候稱作是“構(gòu)造”。操作員從樹脂槽移走該構(gòu)造以便根據(jù)需要清潔和進(jìn)一步熟化。殘留在槽內(nèi)的液體樹脂仍可被使用，只要它沒有被熟化樹脂的懸浮小塊污染得太厲害。
一種在熟化后的樹脂層上重新涂覆新樹脂的方法需要使平臺(tái)“深浸”在液體樹脂中。平臺(tái)豎直地降到樹脂液的表面之下大于預(yù)定的層厚的距離，以便以新的液體樹脂涂覆熟化后的層。該系統(tǒng)將平臺(tái)在樹脂表面之下升高至一個(gè)層厚。過量的液體樹脂流走并該樹脂借助重力變平至單個(gè)層厚。在這之后，激光向工作面施加能量。
薄層變平的等待時(shí)間取決于幾種因素而改變，包括可聚合液體的粘度，層厚，部件的幾何形狀，截面，等等。近來有一些樹脂可比傳統(tǒng)樹脂更快地變平。可通過使用刮刀或真空輔助刮刀來幫助變平，有時(shí)稱作Zephyr式刮刀，用于掠過樹脂的表面，與在容納樹脂的槽內(nèi)通過重力使樹脂工作面沉積和變平相比，這可更快地施加新樹脂及移除過量的樹脂。刮刀被用于重新涂覆固化后的層并且通常稱作“重新涂覆器”(recoater)。
已經(jīng)提出了各種改進(jìn)以增加實(shí)現(xiàn)RP&M技術(shù)的效率，包括改進(jìn)激光系統(tǒng)以便更有效的使用激光和更精密的成像，改進(jìn)構(gòu)造介質(zhì)，減少熟化時(shí)間，控制槽內(nèi)的樹脂水平面，等等。理想的是進(jìn)行另外的改進(jìn)，以使立體印刷成型系統(tǒng)能在較少的時(shí)間內(nèi)制造更多的物體，同時(shí)精度更高且人為干預(yù)更少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了對(duì)快速原型成型和制造系統(tǒng)的多個(gè)改進(jìn)，從而能夠完成三維物體的自動(dòng)構(gòu)造。兩個(gè)三維物體可從單個(gè)構(gòu)造介質(zhì)的相同位置處一個(gè)接一個(gè)地順序構(gòu)造，并且在第一物體的構(gòu)造開始后無需操作員在場(chǎng)。該系統(tǒng)不需要操作員照看第一構(gòu)造的完成和它從構(gòu)造介質(zhì)移走，以及第二構(gòu)造的開始，或者第二構(gòu)造的完成。盡管該系統(tǒng)可被用于單個(gè)構(gòu)造，但是該系統(tǒng)允許操作員返回至具有兩個(gè)物體的系統(tǒng)，該兩物體順序構(gòu)造并且等候卸載，清潔，以及根據(jù)需要進(jìn)行進(jìn)一步熟化。
本發(fā)明的系統(tǒng)可適用于具有單個(gè)能量源的多室單元，以使得一次可完成不止一個(gè)構(gòu)造，每一個(gè)構(gòu)造之后接著第二個(gè)自動(dòng)構(gòu)造。在單個(gè)第一構(gòu)造中完成的物體和那些在第二構(gòu)造中完成的物體可具有相同或不同的設(shè)計(jì)，并且第二構(gòu)造與第一構(gòu)造具有相同的構(gòu)造介質(zhì)。在相鄰的室內(nèi)同時(shí)完成的物體(將是自動(dòng)構(gòu)造順序中的第一或第二構(gòu)造)通常由相同構(gòu)造介質(zhì)制備，但是構(gòu)造介質(zhì)也不必相同，只要做出適當(dāng)?shù)臋C(jī)器和工藝調(diào)節(jié)以使得能夠熟化。
在本發(fā)明實(shí)施例的更特別的細(xì)節(jié)中，本發(fā)明提供了用于立體印刷成型的裝置和方法，其包括具有用于支撐、提升、和降低用于待構(gòu)造物體的支撐平臺(tái)的升降機(jī)的外殼，用于容納構(gòu)造物體的液體樹脂的槽，用于固化液體樹脂選定薄層的能量源，用于從升降機(jī)處自動(dòng)移除第一構(gòu)造的小車，和用于控制升降機(jī)、能量源、小車以及槽內(nèi)的樹脂水平面的控制系統(tǒng)。
在更特別的實(shí)施例中，升降機(jī)部件包括升降機(jī)連接支架，用于連接至立體印刷成型外殼內(nèi)的升降機(jī)驅(qū)動(dòng)板。連接支架具有用于可釋放地接合連接至升降機(jī)驅(qū)動(dòng)板上的支撐桿的鉤，和用于接收升降機(jī)驅(qū)動(dòng)板上的定心銷的接收器，該定心銷使連接支架定位成與樹脂工作面的水平x，y平面精確地對(duì)準(zhǔn)。
連接支架固定地支撐在豎直延伸的升降機(jī)框架上，以便容易地降低到樹脂槽內(nèi)以及從槽內(nèi)提出。升降機(jī)框架還大體上水平地延伸，以便提供一對(duì)用于支撐和固定物體支撐平臺(tái)的升降機(jī)叉子。物體支撐平臺(tái)由叉子和臂支撐，其中臂從叉子后部的每一側(cè)水平向外延伸。平臺(tái)通過叉子前部的可釋放接合鎖銷部件固定至叉子。鎖銷部件由彈簧偏壓的鎖銷連接件驅(qū)動(dòng)。鎖銷連接件是可操作的，以便在升降機(jī)被充分升高到樹脂之上時(shí)接合升降機(jī)支撐件上的斜面，以便從鎖定接合狀態(tài)釋放鎖銷部件從而釋放平臺(tái)。
用于從升降機(jī)移除第一構(gòu)造的小車(如果需要的話)由計(jì)算機(jī)控制來操作以便將新的物體支撐平臺(tái)安裝在升降機(jī)上。支撐平臺(tái)可降低至槽內(nèi)以用于第二個(gè)自動(dòng)構(gòu)造。在構(gòu)造完成后，升降機(jī)升高以便從樹脂那里移走完成了的三維物體或構(gòu)造中的物體并且移走平臺(tái)以便瀝干。小車，在下文指的是自動(dòng)卸載小車，被配置成精確對(duì)接到外殼中并且與樹脂槽對(duì)接。伸縮臂根據(jù)計(jì)算機(jī)控制的指令伸出，以便接合和移走第一構(gòu)造和相關(guān)的支撐平臺(tái)，并且其可被伸長(zhǎng)以便在需要時(shí)安裝用于第二構(gòu)造的新的平臺(tái)。
樹脂槽包括附加樹脂容器，用于在需要時(shí)響應(yīng)水平面高度傳感器向槽提供額外的液體。在構(gòu)造過程中，保持槽內(nèi)液體精確控制的水平面高度是可取的。當(dāng)一些樹脂固化并且平臺(tái)使構(gòu)造降低至樹脂內(nèi)以便在表面完成另外的層時(shí)，樹脂水平面高度將波動(dòng)。在構(gòu)造之間向槽內(nèi)加入樹脂以便保持足夠的樹脂水平面高度以用于第二構(gòu)造也是必要的。
在本發(fā)明的特定實(shí)施例中，槽和附加樹脂容器包括用于射頻識(shí)別(RFID)的標(biāo)簽。附加容器中的樹脂可被容易地在進(jìn)入到槽內(nèi)的樹脂之前被檢測(cè)和識(shí)別，以避免槽內(nèi)的樹脂受到錯(cuò)誤樹脂的污染。
在其它實(shí)施例中，本發(fā)明包括可由計(jì)算機(jī)控制的用于使樹脂變平的重新涂覆器組件，以便使整個(gè)樹脂表面保持平行于工作面。重新涂覆器組件包括重新涂覆器刮刀和用于該刮刀的載運(yùn)架，該載運(yùn)架在三個(gè)方向任意之一做出調(diào)節(jié)(y，z和θ)1)掠過樹脂表面的重新涂覆器組件的水平y(tǒng)軸移動(dòng)方向，2)上下移動(dòng)的豎直z軸，允許在重新涂覆器刮刀的底部和樹脂工作面之間提供刮刀間隙，以及允許從槽那里移走重新涂覆器組件，和3)平行于y軸的旋轉(zhuǎn)θ軸，用于保持刮刀在整個(gè)移動(dòng)的y軸方向平行于樹脂表面。所述x，y平面相應(yīng)于樹脂的工作面。
在重新涂覆器的整個(gè)移動(dòng)長(zhǎng)度上，重新涂覆器刮刀保持距樹脂工作面的距離相同。重新涂覆器刮刀沿z軸豎直移動(dòng)同時(shí)還圍繞縱軸θ旋轉(zhuǎn)，該縱軸θ平行于重新涂覆器移動(dòng)的y軸且與其間隔開，以使得重新涂覆器的端部距樹脂表面總是相同的距離，并且刮刀平行于樹脂表面。本發(fā)明的該實(shí)施例校正機(jī)器誤差并且減少三維產(chǎn)品的誤差。機(jī)器誤差由機(jī)械系統(tǒng)的不平而導(dǎo)致產(chǎn)生，這在過去需要對(duì)重新涂覆器系統(tǒng)做出冗長(zhǎng)的調(diào)節(jié)。
重新涂覆器的計(jì)算機(jī)控制提供用于響應(yīng)于為重新涂覆器的底部和樹脂工作面之間的距離設(shè)定的數(shù)據(jù)，其中該數(shù)據(jù)在起動(dòng)激光與樹脂表面的接觸之前得到。容納在重新涂覆器載運(yùn)架殼內(nèi)的傳感器將該數(shù)據(jù)提供至計(jì)算機(jī)。該傳感器位于沿刮刀的長(zhǎng)度方向(x軸)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)上。傳感器在樹脂工作面的水平x，y平面上的兩個(gè)固定位置x處操作，其中在靠近槽邊緣的重新涂覆器的每一側(cè)上有一個(gè)固定位置，用于在重新涂覆器移動(dòng)的多個(gè)點(diǎn)y處獲得數(shù)據(jù)。重新涂覆器在每一個(gè)端部具有減薄的底腳，即刮刀間隙檢測(cè)底腳，其中傳感器確定到其的距離。由于至底腳底部的距離是已知的，因此傳感器至底腳底部的距離可被精確地確定，并且該距離可加到傳感器確定的至底腳減薄部分的頂部的距離。傳感器移動(dòng)少許距離x，以便獲得至樹脂工作面的距離讀數(shù)。至工作面的距離和至重新涂覆器底部的距離之間的差別被計(jì)算并且該數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)以用于樹脂槽的每一側(cè)。計(jì)算機(jī)根據(jù)所用特定樹脂的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來設(shè)定z軸的刮刀間隙。該重新涂覆器繞θ軸旋轉(zhuǎn)并且沿z軸提升或降低以便在每一個(gè)端部保持與工作面的距離恒定，以使得刮刀間隙保持固定。因此，機(jī)器和定位誤差，包括重新涂覆器沿著移動(dòng)的軌道的誤差可被考慮和校正。
在自動(dòng)連續(xù)構(gòu)造模式的構(gòu)造之間無需改變重新涂覆器，并且該重新涂覆器被設(shè)計(jì)成通過手動(dòng)而無需工具進(jìn)行精確定位和容易移除以及替換。重新涂覆器在每一個(gè)端部固定地連接至載運(yùn)架?？墒褂么盆F。
刮刀的正確定位通過兩種方式來確認(rèn)。在刮刀的每一個(gè)端部上包括不同形狀的對(duì)準(zhǔn)銷，用于安置在重新涂覆器載運(yùn)架殼上相應(yīng)的容座中。在重新涂覆器載運(yùn)架的每一個(gè)端部上包括有觸頭，所有觸頭均需被致動(dòng)以便使接近開關(guān)產(chǎn)生信號(hào)，以顯示刮刀是否被正確地定位在載運(yùn)架殼上。重新涂覆器通常是真空幫助的并且在刮刀內(nèi)具有真空容器，即用于軟裝配的并從載運(yùn)架延伸的埋頭孔，與該真空容器的真空連接可簡(jiǎn)單地通過在載運(yùn)架上正確地定位刮刀并且打開真空來建立。
本發(fā)明的裝置和過程可適用于單個(gè)樹脂槽或兩個(gè)或更多個(gè)以單個(gè)激光器操作的槽，其中一層在選定的槽內(nèi)固化而其它層被重新涂覆。通常，兩個(gè)槽可一個(gè)接一個(gè)地接受激光照射，并且通過采用適當(dāng)?shù)膾呙杵骱凸馐质鱽碚丈鋬蓚€(gè)以上的槽是可能的。
因此，本發(fā)明允許在第一構(gòu)造已經(jīng)完成后可根據(jù)單個(gè)樹脂槽來進(jìn)行自動(dòng)立體印刷成型構(gòu)造。本發(fā)明包括對(duì)立體印刷成型裝置的多個(gè)改進(jìn)，以便能提供自動(dòng)構(gòu)造，而且本發(fā)明提供了多個(gè)特征，其可受自動(dòng)計(jì)算機(jī)控制，以便極大地簡(jiǎn)化獲得精確生產(chǎn)三維物體所需的精度。這些改進(jìn)包括用于從升降機(jī)上移走第一構(gòu)造和提供新的物體支撐平臺(tái)的自動(dòng)卸載小車，在槽之間切換激光以用于同步構(gòu)造，將附加樹脂容器直接連接至立體印刷成型系統(tǒng)以用于自動(dòng)確定足量的樹脂供應(yīng)以支持自動(dòng)構(gòu)造，樹脂容器的RFID識(shí)別以用于保持樹脂的完整性，在構(gòu)造過程中的樹脂工作面的自動(dòng)平整和構(gòu)造之間對(duì)槽的自動(dòng)再充填，自動(dòng)確定工作面和重新涂覆器之間的距離以及在重新涂覆器的整個(gè)移動(dòng)軸上測(cè)繪(mapping)該距離以用于自動(dòng)控制重新涂覆器的旋轉(zhuǎn)和機(jī)器誤差的校正，從升降機(jī)上自動(dòng)釋放物體支撐平臺(tái)并替換以新的平臺(tái)，在無工具的情況下完全通過手動(dòng)安裝和移除重新涂覆器刮刀。


已經(jīng)對(duì)本發(fā)明做出了概括說明，現(xiàn)在將參照不必是按比例繪制的附圖，它們是圖1是本發(fā)明的用于通過立體印刷成型來制造物體的雙室外殼的透視圖，并且還示出了與其相關(guān)聯(lián)的樹脂槽，其中一個(gè)以陰影示出，另一個(gè)以透視圖示出；圖2是樹脂槽的透視圖，以分解圖示出了設(shè)置在該槽上的物體支撐平臺(tái)和用于提升和降低樹脂內(nèi)的平臺(tái)的升降機(jī)子組件；圖3是圖2的升降機(jī)子組件一部分的透視圖，其中一些部分移除了，以示出升降機(jī)子組件的各個(gè)細(xì)節(jié)；圖4是本發(fā)明重新涂覆器組件的透視圖；圖5是圖4的重新涂覆器組件的一個(gè)端部的重新涂覆器載運(yùn)架和重新涂覆器刮刀的分解部分透視圖；圖6是圖5的重新涂覆器刮刀部分的下側(cè)的部分透視圖；圖7是本發(fā)明的立體印刷成型室的內(nèi)部后面的部分透視圖，并且示出了升降機(jī)子組件的一部分；圖8是圖7的升降機(jī)子組件的部分透視圖和隔離視圖，并且示出了它與圖2的升降機(jī)子組件部分的關(guān)系；圖9是圖2和8的裝配好的升降機(jī)子組件的部分透視圖；圖10是室殼一部分的部分剖視圖，示出了升降機(jī)的移動(dòng)軸(即豎直Z軸)，重新涂覆器刮刀和載運(yùn)架的移動(dòng)軸(即水平的從前至后的y軸)，刮刀間隙傳感器的移動(dòng)軸(即y軸和水平的側(cè)到側(cè)的x軸)；圖11是截面圖，示出了樹脂小車進(jìn)入到處理室；圖12-14是一系列的側(cè)截面圖，示出了樹脂小車在處理室內(nèi)就位和連接至升降機(jī)，以及平臺(tái)的提升；圖15是橫過樹脂表面的重新涂覆器組件和用于獲得讀數(shù)以保持刮刀間隙的傳感器的示意性透視圖；圖16A，16B和16C是側(cè)視圖，示出了在樹脂表面上隔開的重新涂覆器組件，用于獲得讀數(shù)以保持刮刀間隙；圖17是示意性的透視圖，示出了激光掃描器和重新涂覆器組件在槽上移動(dòng)的關(guān)系；圖18是透視圖，示出了立體印刷成型激光束在極限位置的光點(diǎn)尺寸、焦距和功率的評(píng)估；圖19是透視圖，示出了施加激光束以便固化一層樹脂；圖20和21是圖19的透視圖的剖面?zhèn)纫晥D，并且示出了單個(gè)物體構(gòu)造的構(gòu)造完成的各個(gè)階段；圖22和23分別是構(gòu)造物體并且平臺(tái)從樹脂的水平面上提升至卸載位置的剖面?zhèn)纫晥D和透視圖；圖24-31是一系列的側(cè)視圖，示出了自動(dòng)卸載小車的操作，包括第一構(gòu)造的完成，移至小車，安裝新的平臺(tái)，第二構(gòu)造的完成，以及從槽上移走第二構(gòu)造；圖32是本發(fā)明的樹脂槽的透視圖，其具有再供應(yīng)樹脂容器和安裝在其上的水平面保持容器；和圖33是流程圖，示出了完成第二自動(dòng)構(gòu)造而主要采取的步驟。
具體實(shí)施例方式
在下文中將參照附圖對(duì)本發(fā)明更全面地描述，其中這些附圖示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。這些實(shí)施例的提出使得本公開內(nèi)容更徹底和完全，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全傳達(dá)本發(fā)明的范圍。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖1，通常以10表示的是雙室外殼，其容納用于立體印刷成型的兩個(gè)室12，13。該外殼具有兩個(gè)室以用于增加的激光使用效率。當(dāng)一個(gè)室內(nèi)的物體表面被重新涂覆，激光可施加到另一室內(nèi)的重新涂覆的物體表面，以使得可在一個(gè)操作中同時(shí)在兩個(gè)室內(nèi)構(gòu)造物體。用于在多個(gè)室內(nèi)使用光束的激光器和系統(tǒng)將在下面詳細(xì)描述。
外殼的相對(duì)側(cè)壁上具有觀察窗14，15，每個(gè)室12，13分別有一個(gè)觀察窗。每一個(gè)室具有一個(gè)帶有鉸接地可開啟和移除的窗的門16、17。這些窗被用于操作自動(dòng)化系統(tǒng)，該自動(dòng)化系統(tǒng)用于自動(dòng)移除支撐平臺(tái)和所完成物體，以及放置用于第二自動(dòng)化構(gòu)造的新物體支撐平臺(tái)。
槽21容納樹脂18，立體印刷成型裝置通過該樹脂來創(chuàng)造三維物體。以陰影線示出的槽20設(shè)置在室12內(nèi)。所示的槽21準(zhǔn)備通過打開的室門17引入到室13內(nèi)。升降機(jī)連接支架23位于靠近槽21的后部，以用于連接至升降機(jī)提升板82(圖8)，以便使物體支撐平臺(tái)30(圖2)(在該平臺(tái)上進(jìn)行構(gòu)造)能在槽中相對(duì)于樹脂的工作面升高和降低。升降機(jī)連接支架具有鉤86(圖8)，通過該鉤可確保連接至升降機(jī)提升板。
升降機(jī)連接支架和升降機(jī)提升板相配合而作為包括數(shù)個(gè)部件的升降機(jī)組件的一部分，升降機(jī)組件的所有這些部件相互配合以提升和降低平臺(tái)。圖2示出了在槽21上設(shè)置的升降機(jī)部件的子組件22，其可隨著槽一起引入到室以及從室中移出。如果需要，示于圖2的可移動(dòng)的子組件可專用于一個(gè)槽。這些部件包括剛性地固定至升降機(jī)支撐框架24的升降機(jī)連接支架23和支撐在框架24上的升降機(jī)叉子25?？蚣?4豎直地延伸以便能夠到達(dá)槽的底部?？蚣苌系牟孀优c從框架的后部橫向延伸的間隔開的支撐件27，28相配合，用于支撐構(gòu)造平臺(tái)30。鎖銷36與升降機(jī)框架前端部上的舌片33和35一起工作以固定和釋放平臺(tái)，用于在構(gòu)造已經(jīng)完成并且升降機(jī)已從槽升起后自動(dòng)安裝和移除平臺(tái)。
應(yīng)該理解，上述圖2和8關(guān)于與槽21和室13相關(guān)聯(lián)的升降機(jī)組件和子組件22的討論同等地適用于槽20和室12，并且槽20將具有類似的升降機(jī)部件和物體支撐平臺(tái)。基于這種考慮，在下面討論的與一個(gè)槽或室相關(guān)的升降機(jī)組件和子組件，重新涂覆器組件，槽，工藝步驟，以及對(duì)自動(dòng)卸載小車的操作同等地適用于另一個(gè)槽或室。
圖3示出了框架24和用于支撐平臺(tái)30的升降機(jī)叉子25，其中金屬板蓋被移除了從而使鎖銷連接件37暴露在外。鎖銷連接件37可被操作而驅(qū)動(dòng)鎖銷36以確保安裝時(shí)平臺(tái)與舌片33和35相結(jié)合，并且從叉子釋放該平臺(tái)以便從系統(tǒng)中移除。該鎖銷連接件可通過彈簧偏置桿38驅(qū)動(dòng)，以便在平臺(tái)安裝在叉子上時(shí)使36將平臺(tái)固定至叉子上，并且隨后在平臺(tái)充分升高到槽之上時(shí)釋放平臺(tái)以便移除。
鎖銷連接件的驅(qū)動(dòng)以用于從升降機(jī)叉子上釋放構(gòu)造平臺(tái)在圖9以及參照?qǐng)D22和23示出。圖9示出了平臺(tái)30在室12內(nèi)和該室內(nèi)的槽20內(nèi)被固定到升降機(jī)叉子25上。當(dāng)升降機(jī)組件被充分地提高后，桿38與室部件框架92上的斜面90相接合(圖3，9，22和23)。隨著升降機(jī)繼續(xù)升高，斜面向外朝著平臺(tái)對(duì)鎖銷釋放桿施壓，并且驅(qū)動(dòng)鎖銷連接件釋放鎖銷36。類似地，當(dāng)平臺(tái)被裝配到空的叉子上并且升降機(jī)組件降低以使得斜面不與釋放桿接合時(shí)，隨后彈簧偏置鎖銷釋放桿和連接件，以便關(guān)閉鎖銷并將平臺(tái)固定靠到叉子上的舌片33和35(圖28和29)。
圖7和8詳細(xì)示出了升降機(jī)組件的部件的第二子組件39。圖7示出了立體印刷成型室的子組件，圖8示出了與第一子組件的升降機(jī)連接支架23相關(guān)的子組件。第二子組件的這些部件沿著與門16(圖1)相對(duì)的后壁80(圖7)固定在立體印刷成型室12內(nèi)，并且不像圖2所示的子組件22的部件那樣與槽一起進(jìn)入或退出。圖7和8的第二子組件的這些固定的升降機(jī)部件，室升降機(jī)部件，接收第一子組件的升降機(jī)部件、槽升降機(jī)部件(圖2)以及特別是圖8的升降機(jī)連接支架23，以一起形成整個(gè)升降機(jī)組件。圖9以透視圖示出了連有兩個(gè)子組件的升降機(jī)組件。
升降機(jī)提升板82包括用于裝配到升降機(jī)連接支架23上的圖9的接收器96中的定位銷83，以使連接支架23并且從而將升降機(jī)框架25和叉子24定位于水平的x，y平面內(nèi)。升降機(jī)提升板82包括與連接支架23上的鉤86(圖8)接合的桿84，用于提升和降低連接支架和相連的框架以及叉子，使它們進(jìn)出樹脂槽。在圖7和8中示出了用于升降機(jī)提升板82的提升絲杠85。提升絲杠85通過馬達(dá)91被轉(zhuǎn)動(dòng)，以便沿著豎直的z軸提升和降低升降機(jī)提升板，連接支架，框架，和叉子。還包括用于將樹脂槽20定位在平行于樹脂18的表面112的x，y平面的水平平面上的定位銷88(可從圖12簡(jiǎn)要地看出)。
圖10以部分透視圖的形式示出了定位在z軸上以用于在立體印刷成型室12內(nèi)接收樹脂槽的升降機(jī)提升板82，以及激光掃描器100和重新涂覆器刮刀42和載運(yùn)架44分別相關(guān)于升降機(jī)提升板82的位置。使槽滾動(dòng)到平板印刷術(shù)室中并且預(yù)備構(gòu)造的一系列步驟示于圖11-23。隨著槽及其升降機(jī)子組件和固定平臺(tái)滾動(dòng)到本發(fā)明的平板印刷術(shù)室中并且在定位銷88上對(duì)中，隨后連接支架23與升降機(jī)提升板82和提升桿84豎直對(duì)準(zhǔn)(圖11和12)。馬達(dá)91使提升絲杠85轉(zhuǎn)動(dòng)以提升升降機(jī)提升板(圖13)。當(dāng)提升板升高后，提升桿接合并就位于連接支架23上的鉤86中(圖13)，并且定位銷83接合并就位于連接支架上的接收器96中(可從圖8簡(jiǎn)單地看出)，從而連接室升降機(jī)和槽升降機(jī)子組件并且使槽升降機(jī)子組件在槽內(nèi)對(duì)中。當(dāng)提升板仍繼續(xù)升高時(shí)，槽升降機(jī)子組件和平臺(tái)在樹脂內(nèi)升高(圖14)。正如前面所述，提升板的充分升高將釋放鎖銷36。提升板的充分降低將使提升桿解除與連接支架的接合，因此槽和槽升降機(jī)子組件在需要時(shí)可被移除。通常，槽與具有構(gòu)造的平臺(tái)分離地被移除。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向討論重新涂覆器組件和它在構(gòu)造之前對(duì)刮刀間隙進(jìn)行測(cè)繪的使用，圖15示出了沿y方向橫過樹脂工作面112的重新涂覆器42和載運(yùn)架44的通過室12的截面圖。重新涂覆器組件總體上以40表示(圖4)。重新涂覆器組件包括重新涂覆器刮刀42和載運(yùn)架44，其中重新涂覆器刮刀連接至載運(yùn)架，并且所述載運(yùn)架用于使重新涂覆器刮刀移動(dòng)。重新涂覆器刮刀是計(jì)算機(jī)控制的以便沿著軸按下述方式運(yùn)動(dòng)1)沿y軸方向橫過樹脂表面水平地往復(fù)移動(dòng)，2)沿z軸方向豎直上下移動(dòng)，以及3)圍繞刮刀的中心旋轉(zhuǎn)，該中心是平行于y軸并且與y軸間隔開的θ軸。重新涂覆器刮刀的傳統(tǒng)功能和圖示重新涂覆器刮刀的傳統(tǒng)功能是用于加速新樹脂層在工作面112的激光掃描照射之間的變平，這與深浸和重力沉積相比，通常在更短的時(shí)間內(nèi)使零件精度更高。
圖4中用于重新涂覆器刮刀的載運(yùn)架被安裝在豎直移動(dòng)臺(tái)47上。豎直移動(dòng)臺(tái)47就位于軌道49內(nèi)，用于沿著豎直的z軸上下平移刮刀。而軌道49裝配到軌道50中并且在軌道50中移動(dòng)，以便使重新涂覆器刮刀橫過樹脂的表面沿著水平的y軸方向前進(jìn)。電纜驅(qū)動(dòng)裝置和相關(guān)的基于步進(jìn)器的線性驅(qū)動(dòng)馬達(dá)已被確定為適合于實(shí)施本發(fā)明的這些方面。
本發(fā)明的重新涂覆器組件包括用于為控制器提供讀取信息的傳感器45，以便保持重新涂覆器刮刀在它的移動(dòng)的整個(gè)長(zhǎng)度上均平行于樹脂表面。重新涂覆器刮刀的每一端均被保持距樹脂表面相同距離。該傳感器容納在載運(yùn)架44內(nèi)，并且可沿載運(yùn)架的長(zhǎng)度在x軸方向平移，以使得距離信息可在沿著樹脂表面的x軸的不同位置得到。容納在載運(yùn)架中的電纜驅(qū)動(dòng)裝置可被用于通過豎直移動(dòng)臺(tái)47中的馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)而平移載運(yùn)架內(nèi)的傳感器。
當(dāng)重新涂覆器刮刀掠過樹脂表面時(shí)，重新涂覆器刮刀與樹脂表面之間的距離被稱為“刮刀間隙”。該刮刀間隙通常取決于所選擇的用于特定構(gòu)造的樹脂和它的物理特征，并且是用于構(gòu)造的預(yù)定的經(jīng)驗(yàn)值，并被存儲(chǔ)在立體印刷成型控制計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中。傳感器45的功能是提供必須的數(shù)據(jù)，以便在重新涂覆器刮刀掠過樹脂表面的整個(gè)移動(dòng)范圍期間保持刮刀間隙為特定值。重新涂覆器組件所運(yùn)行的軌道差異以及其它機(jī)器誤差源會(huì)改變刮刀間隙。本發(fā)明的計(jì)算機(jī)控制的重新涂覆器組件基本上解決了這些問題，解決了曾是本領(lǐng)域中的硬件問題并提供了軟件解決方案。
傳感器45是激光二極管傳感器，而且是具有較窄測(cè)量范圍的高分辨率傳感器?？蓮囊晾Z斯州schaumberg的Omron ElectronicComponents買到的ZXLD30型的Omron光學(xué)傳感器已被認(rèn)為可用作傳感器45。該Omron傳感器是高度靈敏的，并且其工作方式為通過發(fā)出聚焦能量束以便與目標(biāo)接觸，并且隨后接收反射束，通過進(jìn)行比較，距目標(biāo)的距離能以對(duì)于立體印刷成型的足夠的精確度被確定。
重新涂覆器刮刀42在開始構(gòu)造之前響應(yīng)Omron傳感器45得到的數(shù)據(jù)而保持平行于樹脂表面。傳感器獲得這樣的數(shù)據(jù)，即通過這些數(shù)據(jù)，沿著與重新涂覆器刮刀的兩個(gè)端部相應(yīng)的樹脂槽的每一側(cè)在兩個(gè)點(diǎn)x處沿著變化的多個(gè)點(diǎn)y，計(jì)算機(jī)控制器確定重新涂覆器刮刀的底部76(圖6)與樹脂的頂面或工作面112(圖12)的距離。圖4，5，6，15，16A-16C，和17示出了Omron傳感器和重新涂覆器組件之間的相互作用，以便得到該數(shù)據(jù)并且對(duì)將在構(gòu)造過程中進(jìn)行的對(duì)重新涂覆器刮刀的調(diào)節(jié)進(jìn)行測(cè)繪。在構(gòu)造過程中，計(jì)算機(jī)控制器響應(yīng)在構(gòu)造之前得到的測(cè)繪圖而使重新涂覆器刮刀繞它的移動(dòng)軸θ轉(zhuǎn)動(dòng)(其中θ軸是平行于樹脂表面的y軸且與其間隔開的軸)，用于保持重新涂覆器的兩端沿y軸在間隔的點(diǎn)x處距樹脂表面的距離相同。刮刀旋轉(zhuǎn)所基于的數(shù)據(jù)并不是實(shí)時(shí)得到，并且實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和在開始構(gòu)造之前得到的測(cè)繪圖之間的差異還未被認(rèn)為是顯著的。
圖5和6示出了沿x軸截取并且相應(yīng)于示于圖4的重新涂覆器刮刀的右手端的重新涂覆器刮刀42的端部。圖6示出了與圖5相同的端部，并且從刮刀的底部完全示出刮刀的特征。底部56(僅示出了一個(gè))從每一個(gè)端部上的刮刀的底部橫向向外延伸，其底表面(即表面60)限定了刮刀的底部以用于測(cè)量目的。每一個(gè)底腳在其遠(yuǎn)離刮刀頂表面的底腳端部上被切掉或精磨成薄表面58，用于得到對(duì)于刮刀底部的Omron傳感器讀取數(shù)據(jù)。底腳的底表面60至切掉部分的頂表面58之間的距離是固定的并且存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。該底腳的深度距離由于Omron傳感器的操作范圍而較小。
為了得到讀數(shù)，Omron傳感器被設(shè)置在載運(yùn)架內(nèi)沿x軸鄰近重新涂覆器刮刀的一個(gè)端部的某點(diǎn)處。圖4，15，和16A-16C以陰影示出了載運(yùn)架內(nèi)靠近左端的傳感器45。在得到讀數(shù)時(shí)刮刀不接觸樹脂并且沒有樹脂遮住底腳的頂部而與Omron傳感器隔開。如圖15所示的室以及圖16A的詳細(xì)視圖，在固定的x，y位置處，Omron傳感器45獲取傳感器至底腳56頂部58的距離讀數(shù)，以便給相應(yīng)于底腳底部60并且根據(jù)表面58和底部60之間底腳預(yù)定深度的底腳位置賦值。如圖16B所示，在與圖16A所示的相同位置y處，Omron傳感器移動(dòng)小的距離x，以接近與底腳相同位置x，并且該距離足以使Omron傳感器能獲取從傳感器至樹脂頂部表面112的讀數(shù)。計(jì)算機(jī)控制器確定用于底腳底部和樹脂表面的該兩讀數(shù)之間的差異并且存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)。如圖16C所示，重新涂覆器組件隨后按箭頭指示平移距離y，以便得到另外的數(shù)據(jù)點(diǎn)，直到沿槽一側(cè)的整個(gè)表面已經(jīng)在對(duì)于一個(gè)x的多個(gè)點(diǎn)y處被測(cè)繪。此后，Omron傳感器平移到載運(yùn)架的相反側(cè)，即右側(cè)，以便獲得在不同的位置x和相同位置y處對(duì)槽該側(cè)測(cè)繪的數(shù)據(jù)，以完成測(cè)繪。整個(gè)測(cè)繪圖通過計(jì)算機(jī)控制器得到，并且其被存儲(chǔ)以便在接下來的構(gòu)造中使用。
重新涂覆器刮刀42可通過手連接至載運(yùn)架44或者從載運(yùn)架44完全移除。立體印刷成型系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制重新涂覆器刮刀的對(duì)準(zhǔn)并且顯著減少了與現(xiàn)有裝置相關(guān)的冗長(zhǎng)程序?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5和6并對(duì)使刮刀便于安裝和移除的重新涂覆器刮刀和載運(yùn)架的特征討論，滾花手柄55(在圖6的重新涂覆器刮刀上僅示出了一個(gè))用于通過手安裝該重新涂覆器刮刀和從載運(yùn)架上移除重新涂覆器刮刀。應(yīng)理解，在刮刀的端部上有相應(yīng)的手柄，這在圖6中未示出，但可從圖4和17-19中看出。重新涂覆器刮刀上的接收器64(圖5)接收重新涂覆器載運(yùn)架上相應(yīng)的對(duì)準(zhǔn)銷66。所示出的銷66的截面為圓形并且該形狀可以改變。在重新涂覆器載運(yùn)架的相反端部上提供不同形狀的第二對(duì)準(zhǔn)銷并且在刮刀上提供相應(yīng)的接收器是可取的。這些對(duì)準(zhǔn)銷幫助操作員確保刮刀被正確地定位在載運(yùn)架上。磁鐵70和71或其它連接裝置，其中在刮刀載運(yùn)架的每一個(gè)端部和重新涂覆器刮刀的每一個(gè)端部上均分別具有一個(gè)，用于將重新涂覆器刮刀固定在載運(yùn)架上。也可以使用其它連接裝置，盡管這些裝置可能需要工具來安裝或移除刮刀?？商峁┯|頭72來觸發(fā)接近開關(guān)75，用于指示刮刀正確地在載運(yùn)架上固定到位。提供三個(gè)這樣的觸頭是有利的，其中一個(gè)如所示那樣位于載運(yùn)架的端部上，兩個(gè)位于相反的端部上，以使得三點(diǎn)接觸用來觸發(fā)接近開關(guān)，以便指示重新涂覆器刮刀在載運(yùn)架上的正確位置。
重新涂覆器刮刀包括位于它的底表面76(在圖6中處于顛倒位置)上的真空通道77。真空通道可幫助傳統(tǒng)方式的變平新樹脂層。刮刀包括居中定位的視窗78(圖4)，以用于操作員觀察真空是否被啟動(dòng)了。刮刀和載運(yùn)架之間的真空連接不是硬性插接的，因此不需要工具來完成。真空連接是“軟的”，該連接是在刮刀和載運(yùn)架中部的配合和密封真空端口之間提供，通常是在刮刀上的真空杯和載運(yùn)架上的配合部件。
在槽裝配到立體印刷成型室中之前，重新涂覆器組件是“停靠的”，即重新涂覆器刮刀在y軸方向上位于最靠近室門處，并且沿z軸方向提升以便不擋槽的道，槽底部固定有輪子，這樣槽可像小車一樣操縱(圖11和12)。槽可滾動(dòng)到室內(nèi)，而不撞擊重新涂覆器組件。一旦槽被安裝后，重新涂覆器組件可被降低至靠近樹脂表面并且與樹脂表面間隔開，以用于測(cè)繪樹脂表面和重新涂覆器刮刀底部之間的關(guān)系(圖17)。本發(fā)明在重新涂覆器刮刀保持位于樹脂工作面上的距離大于刮刀間隙的情況下來完成繪圖，該距離足以確保刮刀上的底腳不會(huì)被樹脂覆蓋，如果被覆蓋則可能對(duì)Omron傳感器獲取控制刮刀間隙所需要數(shù)據(jù)的能力造成負(fù)面影響。
當(dāng)開始構(gòu)造時(shí)，重新涂覆器刮刀真空開啟并且刮刀降低至用于樹脂的預(yù)定刮刀間隙(圖14)。真空將樹脂吸起至刮刀中的真空通道77中以及視窗78中。當(dāng)刮刀掠過表面時(shí)，樹脂通常將覆蓋在底部上，這在新樹脂層施加到平臺(tái)上的構(gòu)造時(shí)會(huì)發(fā)生。
構(gòu)造的精度對(duì)于槽內(nèi)樹脂保持精確的水平面非常敏感。構(gòu)造平面在開始構(gòu)造前被建立。激光掃描系統(tǒng)100(圖19)被剛性地安裝至室，并且被控制以便掃描在空間特定點(diǎn)處的樹脂工作面，被稱為的“構(gòu)造平面”，這樣建立起工作面的x，y平面可被定位于其中的z值范圍。本發(fā)明使重新涂覆器刮刀有效刮平自動(dòng)化的能力取決于將樹脂保持在與當(dāng)樹脂表面的測(cè)繪圖在構(gòu)造前建立起來時(shí)相同的水平面。
第二Omron液面?zhèn)鞲衅鞅硎緸?7(圖7和9)，并且其被剛性地固定至室殼體后部的升降機(jī)框架，以用于確定槽內(nèi)的樹脂水平面以及是否需要額外的樹脂加入到槽內(nèi)。傳感器87確定是否需要加入或者移除樹脂以便在構(gòu)造過程中保持構(gòu)造平面。在構(gòu)造過程中，傳感器(圖30)確定槽內(nèi)的樹脂水平面高度，以使得樹脂可被添加或者移除，以便總是保持相同的水平面高度，并且從而保持與刮刀的距離等于在測(cè)繪時(shí)得到的距離。該Omron傳感器是以閉環(huán)回路工作的激光二極管傳感器，其中該傳感器在激光對(duì)工作面連續(xù)掃描之間工作，且當(dāng)達(dá)到了適當(dāng)?shù)臉渲矫娓叨群箨P(guān)閉。
示于圖32中的具有用于控制樹脂水平面的附加樹脂容器127，128，129的槽21具有可拆卸的蓋141。樹脂容器127，128，129被分別保持在可傾動(dòng)的托座133，134和135中，這些托座通過操作手柄136，137和138而可樞轉(zhuǎn)地遠(yuǎn)離槽21，以便于安裝和拆除。每一個(gè)容器127，128和129通過快速拆卸的雙斷開接頭連接至槽21。每一個(gè)容器127，128和129具有與槽21上的相應(yīng)托座133，134和135內(nèi)的接頭(均未顯示)相配合的噴嘴，以使得當(dāng)連接后，樹脂能夠從容器流經(jīng)接頭而進(jìn)入槽21。每一個(gè)噴嘴具有通過模制或其它方式集成于其中的RFID標(biāo)簽。每一個(gè)接頭是“智能接頭”，因?yàn)樗哂型ㄟ^模制或其它方式集成于其中的讀出器，用于檢測(cè)容器及其中的樹脂數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳遞至立體印刷成型系統(tǒng)的控制計(jì)算機(jī)，例如樹脂類型，樹脂批號(hào)，有效期，樹脂容積，以及可能的，正在使用容器的槽和立體印刷成型系統(tǒng)的身份。讀出器為接近式讀出器，因此，如果不恰當(dāng)?shù)臉渲蜻^期的樹脂被裝配到了容器中，立體印刷成型系統(tǒng)的控制計(jì)算機(jī)可在容器噴嘴通過托座接頭連接到槽之前通過警報(bào)來提醒操作員。當(dāng)槽和立體印刷成型系統(tǒng)通過適當(dāng)?shù)牟季€連接在一起時(shí)，槽和立體印刷成型系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)流通過數(shù)據(jù)和動(dòng)力端口101發(fā)生。每一個(gè)容器還可以運(yùn)送從它流進(jìn)槽的一定量的樹脂。其中兩個(gè)附加樹脂容器127和128在構(gòu)造之間再次充填槽和通過波紋管泵102進(jìn)行操作，以向420升容積的槽提供大約每分鐘一升樹脂的足夠的行程容積。兩個(gè)Omron超聲波傳感器(未示出)安裝在槽21的壁上，用于確定在構(gòu)造之前樹脂是否在預(yù)選的最小和最大值范圍內(nèi)，以便發(fā)出樹脂是否需要添加的信號(hào)。每一個(gè)槽21還在外壁上具有RFID標(biāo)簽19，在該外壁上支撐有圖11和12的升降機(jī)連接鉤86，其中RFID標(biāo)簽19由讀出器81讀出并且將關(guān)于槽的識(shí)別、初始樹脂量的數(shù)據(jù)以及安裝數(shù)據(jù)傳遞至立體印刷成型系統(tǒng)的控制計(jì)算機(jī)。
樹脂首先從一個(gè)容器(例如128)通過管道106供應(yīng)，并且當(dāng)該容器排空后，通過管道107從另一個(gè)容器例如127供應(yīng)，這通過具有適當(dāng)?shù)拈y的閥組件131來完成，所述閥由立體印刷成型控制計(jì)算機(jī)響應(yīng)于超聲波傳感器檢測(cè)到樹脂在開始構(gòu)造之前低于最小水平面高度時(shí)打開。補(bǔ)充樹脂通過閥組件131和供應(yīng)管111從供應(yīng)容器通過入口孔流至波紋管泵102，并通過出口孔(入口孔和出口孔均未顯示)流至槽21。另一容器129用作儲(chǔ)罐，其借助于閥組件131中的雙向流動(dòng)閥并響應(yīng)于在構(gòu)造過程中的波動(dòng)而通過入口管108和流出管109來降低或增加槽中的水平面高度，其中該雙向流動(dòng)閥由來自立體印刷成型系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)響應(yīng)傳感器87的檢測(cè)發(fā)出的指令來類似地驅(qū)動(dòng)。液面?zhèn)鞲衅?7獲得槽內(nèi)的每一層之間的精確水平面高度的讀數(shù)。樹脂在固化時(shí)可收縮。平臺(tái)和構(gòu)造降低時(shí)所導(dǎo)致的樹脂排量會(huì)影響槽內(nèi)的樹脂平面高度。在構(gòu)造過程中用于控制樹脂水平面高度的有用的泵是計(jì)量泵，例如蠕動(dòng)泵104，用于傳送少量的、精密控制的流體量，并且可采用數(shù)個(gè)沖程來添加或移除樹脂，以使得槽內(nèi)的水平面高度可被精密地控制。蠕動(dòng)泵可在數(shù)個(gè)沖程期間提供1微米的流體容量以提供精密的控制。閥組件131還可以使樹脂從槽21通過管110循環(huán)通過閥組件131，管111，波紋管泵102，管113，并且在需要時(shí)返回至槽21中。這種循環(huán)特征可幫助保持槽21內(nèi)的樹脂量并且防止粘度增加。這在構(gòu)造之間通過立體印刷成型控制系統(tǒng)軟件以自動(dòng)方式或由操作員啟動(dòng)而被最好的應(yīng)用。
應(yīng)該理解，由Omron傳感器發(fā)出的激光束的焦平面無論是在樹脂表面還是在重新涂覆器刮刀的平面都是相同的。傳統(tǒng)的光束測(cè)繪分析系統(tǒng)(beam profiler system)使用檢測(cè)器陣列并且建立起高斯光束分布，以確定光束的位置和激光束的寬度。該系統(tǒng)可使用3軸掃描器來改變光束的焦距，其中該3軸掃描器是自我校正的并且允許用于不同樹脂的定制的刮刀間隙設(shè)定。此信息隨時(shí)間的存儲(chǔ)將建立起用于本發(fā)明各單獨(dú)系統(tǒng)內(nèi)的特定樹脂的數(shù)據(jù)日志文件庫。
使用射頻識(shí)別標(biāo)簽(RFID技術(shù))來標(biāo)記樹脂容器是有用的，以便確保精確的樹脂替換和避免混合不同樹脂的誤差帶來的高昂代價(jià)。如果樹脂不同，操作員在將樹脂槽連接至附加容器之前可得到提醒，并且可得到正確樹脂的確認(rèn)。
用于立體印刷成型的典型激光系統(tǒng)在本發(fā)明的方法和裝置的實(shí)踐中是有用的。x，y掃描激光器使用由檢流計(jì)控制的鏡子來定位激光束是有效的。圖19，20和21高度示意性示出了掃描系統(tǒng)100，其沿預(yù)定的路徑將能量施加到樹脂的工作面112(構(gòu)造平面)，以用于固化物體117的層115。激光器窗通常使激光器和檢流計(jì)系統(tǒng)與被加熱的處理室隔開。
可使用動(dòng)態(tài)光束偏轉(zhuǎn)器來產(chǎn)生用于激光束的不止一個(gè)順序路徑，以使得激光可被更有效地使用。為了提高效率，單個(gè)激光器可與本發(fā)明的實(shí)踐結(jié)合起來使用，以向用于同步構(gòu)造的兩個(gè)或更多個(gè)單獨(dú)的立體印刷成型室12，13(圖1)和檢流計(jì)系統(tǒng)提供能量。當(dāng)一個(gè)室內(nèi)的三維物體正被重新涂覆新的樹脂層時(shí)，激光器可在相鄰室內(nèi)執(zhí)行掃描照射，以使得激光器不會(huì)在構(gòu)造的重新涂覆之間閑著。
激光器控制系統(tǒng)能夠動(dòng)態(tài)地改變激光焦點(diǎn)，以使得在不損失精度的情況下可制造較大的物體。如圖9和18所示，位于室后部并且安裝至室升降機(jī)子組件框架92的檢測(cè)器單元89提供用于控制強(qiáng)度、焦距和激光束光斑尺寸的信息，激光束由掃描器100(圖18)提供并且用于固化樹脂。如同Omron傳感器一樣，3軸掃描器有助于改變激光的焦距和光斑尺寸，以使得無論是在樹脂的中間還是槽的外邊緣處，構(gòu)造均具有相同的質(zhì)量和精度。
圖19以透視圖形式示出了在樹脂表面的x，y平面中的激光的掃描照射。構(gòu)造的過程示于圖20-23中。應(yīng)該理解，用于預(yù)期物體的支撐層是首先被固化的。如圖20的室截面所示，當(dāng)截面層115通過施加激光束被固化時(shí)支撐平臺(tái)逐漸降低。激光固化一層，升降機(jī)降低平臺(tái)以提供新樹脂層，并且重新涂覆器刮平樹脂以提供一個(gè)層厚度。在進(jìn)行多層序列的激光掃描照射和重新涂覆樹脂后，平臺(tái)如圖21所示那樣已降低至較大的深度并且單個(gè)構(gòu)造物體117被完成。升降機(jī)隨后將構(gòu)造和平臺(tái)從樹脂移至圖22以截面圖示出的和圖23以透視圖示出的卸載位置。
圖24-31示出了自動(dòng)卸載完成后的構(gòu)造和支撐平臺(tái)以及完成第二構(gòu)造所涉及的一系列步驟。圖24示出了本發(fā)明的立體印刷成型室的側(cè)視圖，其具有支撐在平臺(tái)30上的完成的構(gòu)造物體117，且被升高以便用于釋放如上所述的平臺(tái)鎖銷。該階段的位于室內(nèi)的完成后構(gòu)造的透視圖示于圖23中。應(yīng)該理解，重新涂覆器刮刀42和載運(yùn)架44在構(gòu)造被提升到樹脂外部之前是?？康?。在圖24中還示出了連接至計(jì)算機(jī)控制器126的自動(dòng)卸載小車120，用于執(zhí)行自動(dòng)平臺(tái)交換以便進(jìn)行第二構(gòu)造。小車120具有伸縮臂節(jié)段123和125(圖25)，分別用于支撐和輸送用于卸載構(gòu)造物體117和平臺(tái)30的滴干盤122，和用于向槽提供新的平臺(tái)124。
圖24的側(cè)視截面圖示出了卸載小車滾動(dòng)至與圖1的立體印刷成型室的門16或17接觸(該室窗已被手動(dòng)移除或者擺動(dòng)到開啟位置)，并且滾動(dòng)至樹脂槽的一部分之下。如圖1所示，門具有限定底部開口的刷子，自動(dòng)卸載小車的滾輪可進(jìn)入到該開口中。自動(dòng)卸載小車應(yīng)與槽對(duì)接，以便伸縮臂與槽和升降機(jī)相協(xié)作以用于完美的平臺(tái)替換。圖32示出了可被用于確保對(duì)接至樹脂槽的配件132和139。對(duì)接不是自動(dòng)的，而是通過操作員來完成，操作員還將小車連接至用于立體印刷成型系統(tǒng)的控制器系統(tǒng)126(圖24)。室門16，17(圖1)中的窗通過操作員鉸接地開啟或移除，以使得可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的移除構(gòu)造。
在構(gòu)造結(jié)束時(shí)，平臺(tái)30和構(gòu)造物體117被足夠高地提升，以釋放將平臺(tái)抵靠舌片33和35固定至叉子和框架24的鎖銷36。在其上具有滴干盤122的伸縮臂123從小車處延伸出來，以使得升降機(jī)框架24處于滴干盤上方(圖25)。升降機(jī)框架被降低，并且滴干盤和叉子被構(gòu)造成使得平臺(tái)和構(gòu)造放在滴干盤上且框架穿過(圖26)。伸縮臂123縮回并且構(gòu)造物體和平臺(tái)從室移除以放在小車上。升降機(jī)框架隨后降低以便接收新的平臺(tái)，而鎖銷36仍然位于釋放的位置中(圖27)。
伸縮臂125按圖28所示那樣延伸，并且在其上具有新的平臺(tái)124。升降機(jī)框架隨后被提升以便接合并接收該新的平臺(tái)，并且伸縮臂縮回(圖29)。應(yīng)該理解，將平臺(tái)固定至升降機(jī)框架的鎖銷36直至平臺(tái)充分地降低時(shí)才接合，這與鎖銷被打開的方式相反。
一旦新的平臺(tái)就位并且鎖銷固定后，升降機(jī)可將該新的平臺(tái)降低至樹脂槽內(nèi)以及樹脂表面之下，以用于如上述那樣確定第二構(gòu)造需要添加的樹脂的量(圖30)。如圖31所示，第二構(gòu)造像第一構(gòu)造那樣完成，即第一構(gòu)造物體117被卸載且第二構(gòu)造物體130在其平臺(tái)上被提起到樹脂槽之上。
已對(duì)本發(fā)明的裝置作了相當(dāng)詳細(xì)地說明，現(xiàn)在轉(zhuǎn)向考慮操作步驟，圖33是根據(jù)本發(fā)明在單個(gè)槽內(nèi)完成自動(dòng)構(gòu)造的基本流程圖。在自動(dòng)構(gòu)造模式中，該裝置構(gòu)造第一個(gè)三維物體，從槽和升降機(jī)中移除完成的構(gòu)造物體，并且完成第二自動(dòng)構(gòu)造。在第一構(gòu)造被移除后，該裝置在升降機(jī)上安裝新的平臺(tái)，并且根據(jù)需要調(diào)節(jié)樹脂參數(shù)，完成第二構(gòu)造，并且從樹脂槽內(nèi)移除該第二構(gòu)造。應(yīng)該理解，可在一個(gè)槽中或相鄰槽中在一次構(gòu)造中同時(shí)構(gòu)造幾個(gè)物體，并且圖33示出了在一個(gè)槽內(nèi)自動(dòng)構(gòu)造單個(gè)物體。自動(dòng)構(gòu)造可同時(shí)發(fā)生在多個(gè)槽工藝的其它槽內(nèi)。
根據(jù)圖33的步驟140，當(dāng)程序開始時(shí)，操作員將已執(zhí)行了數(shù)個(gè)功能。選擇自動(dòng)構(gòu)造模式后，操作員首先需要輸入表示物體的信息，通常使用CAD/CAM程序來用于表示物體的信息。操作員隨后確定第一構(gòu)造所需要的樹脂量，以及該構(gòu)造量是否在裝置的設(shè)計(jì)限制內(nèi)。例如，如果裝置的容量包括使用至多20千克的樹脂來構(gòu)造零件，那么如果選擇的物體需要更多的樹脂，操作員將需要選擇不同的構(gòu)造模式。如果設(shè)計(jì)容量允許制造需看管的第一構(gòu)造，但不是自動(dòng)的第二構(gòu)造，則不能使用自動(dòng)模式。
操作員還要驗(yàn)證重新涂覆器刮刀是否被安裝，并且?？恳约安粨醯溃员阍诎惭b時(shí)不撞擊樹脂槽。一旦樹脂槽被安裝，操作員應(yīng)驗(yàn)證槽是否被正確安裝，并且槽是否容納有足夠的正確類型的樹脂。通常，槽將包括升降機(jī)子組件，升降機(jī)子組件包括升降機(jī)連接支架、升降機(jī)支撐框架和叉子，以及由鎖銷36和舌片33和35固定至叉子的構(gòu)造平臺(tái)。整個(gè)槽和升降機(jī)子組件滾動(dòng)至立體印刷成型室中，以便與室升降機(jī)子組件相接合。
樹脂表面和重新涂覆器刮刀之間的關(guān)系可在構(gòu)造之前在該點(diǎn)或其它點(diǎn)處測(cè)繪，并且該數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)以便在構(gòu)造過程中使用。一旦特定的樹脂被識(shí)別，且用于控制的刮刀間隙被選定，并且樹脂水平面可復(fù)制地在槽內(nèi)控制，隨后用于這些條件的測(cè)繪圖應(yīng)有利于一定時(shí)間期間的相同裝置。
根據(jù)步驟142，操作員安裝自動(dòng)卸載小車，其曾經(jīng)滿足了初始需要并且驗(yàn)證自動(dòng)的構(gòu)造是否被支持。為了安裝自動(dòng)卸載小車，操作員鉸接地開啟或移除室門上的窗，以使得自動(dòng)卸載小車的伸縮臂可伸進(jìn)處理室以用于取出平臺(tái)和第一構(gòu)造。在室門關(guān)閉的情況下操作員使自動(dòng)卸載小車對(duì)接到槽中。該室被加熱并且為了避免干擾該過程，室門保持關(guān)閉。帶輪子的底腳從自動(dòng)卸載小車穿過室門的底部切口伸至室內(nèi)，其中切口被刷子覆蓋以便使碎片和熱量損失最少。槽和自動(dòng)卸載小車被構(gòu)造為在對(duì)接時(shí)相對(duì)于彼此保持一致的位置，以用于自動(dòng)操作。操作員還要確保自動(dòng)卸載小車連接至立體印刷成型系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，以用于控制自動(dòng)操作。
操作員可在本發(fā)明裝置的制備過程的任何時(shí)間點(diǎn)處換班，以用于自動(dòng)構(gòu)造模式。因此，該系統(tǒng)的成功操作通常需要操作員多次驗(yàn)證關(guān)于系統(tǒng)的信息。因此，有利的是通過計(jì)算機(jī)控制器來提示操作員在第一構(gòu)造開始之前驗(yàn)證空的平臺(tái)是否實(shí)際上就位于自動(dòng)卸載小車上以用于當(dāng)?shù)谝粯?gòu)造完成后安裝?？商鎿Q地，驗(yàn)證平臺(tái)是否適當(dāng)?shù)鼐臀豢赏ㄟ^使用合適的傳感器來完成。
根據(jù)步驟144，隨后操作員使重新涂覆器組件和升降機(jī)移動(dòng)到起始位置。升降機(jī)降低到槽內(nèi)并且被帶至正好是樹脂表面之下的水平面，以便限定工作面。重新涂覆器組件降低至樹脂以便限定底腳的底部和樹脂工作面之間的預(yù)定刮刀間隙。
此時(shí)，在激光器和重新涂覆器實(shí)際上起動(dòng)之前，提示操作員驗(yàn)證操作參數(shù)是有利的。操作員應(yīng)該檢驗(yàn)構(gòu)造平臺(tái)是否實(shí)際上被裝配到了叉子上。如果構(gòu)造在平臺(tái)沒有就位時(shí)開始，作為結(jié)果的生產(chǎn)率和樹脂的損失將是慘重的。如果平臺(tái)未就位于升降機(jī)叉子之上，操作員應(yīng)?？恐匦峦扛财鳎瑢⑸禉C(jī)提升至平臺(tái)釋放位置，并且安裝新的平臺(tái)。一旦檢驗(yàn)到平臺(tái)的存在，應(yīng)檢查樹脂和室的溫度。通常，溫度控制是連續(xù)執(zhí)行的計(jì)算機(jī)控制功能。但是，有利的是操作員應(yīng)檢驗(yàn)在開始構(gòu)造之前溫度是否正確。操作員還應(yīng)該檢驗(yàn)槽內(nèi)是否具有足夠的樹脂。即使該系統(tǒng)的容量足夠用于構(gòu)造，該系統(tǒng)也應(yīng)被檢查以便檢驗(yàn)槽內(nèi)是否容納有樹脂，以及樹脂水平面高度是否在為精確控制構(gòu)造平面所必需的槽內(nèi)預(yù)定最小和最大水平面高度之間。
根據(jù)步驟148，操作員還應(yīng)檢驗(yàn)附加樹脂容器是否容納有足夠的樹脂以用于在構(gòu)造之間對(duì)槽再充填和在構(gòu)造過程中進(jìn)行精細(xì)水平面高度控制。如果樹脂量不夠，根據(jù)步驟149操作員應(yīng)被系統(tǒng)提示，以用充滿的容器替換部分充滿的容器并且檢驗(yàn)新的容器是否包含與槽內(nèi)相同的樹脂。檢驗(yàn)樹脂是否相同的一個(gè)有效方法是運(yùn)行射頻識(shí)別程序，或“RFID”程序。RFID標(biāo)簽可被包括在容器中，用于在完成連接至槽之前進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，在這之后，如果樹脂相同的話，操作員可完成安裝。容器和槽上的RFID標(biāo)簽的使用允許通過來自用于槽的位于升降機(jī)組件上的特定RFID讀出器以及用于每一個(gè)容器的位于槽上的智能接頭上的各個(gè)RFID讀出器的數(shù)據(jù)流而對(duì)系統(tǒng)的樹脂和樹脂用途進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
如果已經(jīng)滿足了上述參數(shù)，則可進(jìn)行構(gòu)造。操作員應(yīng)根據(jù)步驟150開啟重新涂覆器真空，并且分別按步驟152和154調(diào)節(jié)樹脂水平面高度以及樹脂和室的溫度。此時(shí)，樹脂水平面高度在預(yù)定的最小和最大水平面高度范圍內(nèi)，并且該水平面高度在這些水平面高度范圍內(nèi)被調(diào)節(jié)至已被選定的構(gòu)造平面的精確水平面高度。材料通過與兩個(gè)附加樹脂容器連接的計(jì)量泵而泵入或移出槽，并且響應(yīng)于傳感器而自動(dòng)地控制。
重新涂覆器刮刀準(zhǔn)備好工作面以接收激光，并且根據(jù)步驟156，實(shí)際的立體印刷成型現(xiàn)在以支撐層的制備而開始。此時(shí)，操作員無需看護(hù)該過程，并且構(gòu)造可完全根據(jù)計(jì)算機(jī)控制的功能來進(jìn)行。通常，在每一層都被固化后，升降機(jī)將使平臺(tái)降低以便接收新的樹脂涂覆，并且充分提升該平臺(tái)以用于對(duì)下一層的激光作用。根據(jù)由樹脂表面之下的平臺(tái)和物體導(dǎo)致的排量和由固化引起的收縮量而按照需要調(diào)節(jié)樹脂水平面高度。重新涂覆器刮刀掠過每一層之間的表面以便準(zhǔn)備工作面，并且根據(jù)步驟158執(zhí)行構(gòu)造。步驟156和158可重疊。
一旦物體完成后，構(gòu)造停止，并且激光器關(guān)閉，隨后該系統(tǒng)可在無需操作員照看的情況下替換平臺(tái)。該系統(tǒng)根據(jù)步驟160使重新涂覆器組件?？坎⑹蛊洳粨跎禉C(jī)叉子的道，以便在構(gòu)造位于平臺(tái)上的情況下使升降機(jī)能完全移到樹脂槽之外。升降機(jī)被提升至卸載位置，在那里，固定平臺(tái)的鎖銷被釋放，并且平臺(tái)可從叉子上移走。升降機(jī)叉子、構(gòu)造平臺(tái)和構(gòu)造現(xiàn)在可被定位在槽之上，并且仍然與叉子、平臺(tái)和構(gòu)造物體接觸的未使用的樹脂隨后根據(jù)步驟164排入到槽內(nèi)。在暫停足夠的時(shí)間以提供有效的排出后，根據(jù)步驟166自動(dòng)卸載小車移走平臺(tái)以及完成和瀝干后的構(gòu)造物體。計(jì)算機(jī)控制器使一組伸縮臂從自動(dòng)卸載小車伸到升降機(jī)叉子下面，以使得叉子可降低以便使平臺(tái)和構(gòu)造放到自動(dòng)卸載小車的伸縮臂上。在伸縮臂上設(shè)置滴干盤以使得平臺(tái)和完成的構(gòu)造物體放到伸縮臂上的滴干盤上是可取的。伸縮臂縮回以便從升降機(jī)叉子和立體印刷成型室移除平臺(tái)和構(gòu)造物體。
在第一構(gòu)造從室移走后，根據(jù)步驟168升降機(jī)將叉子移至接收新的平臺(tái)的位置。伸縮臂再次從自動(dòng)卸載平臺(tái)伸出。根據(jù)自動(dòng)卸載小車的結(jié)構(gòu)，小車可具有一組或兩組伸縮臂。如果是兩組的話，第一構(gòu)造物體和平臺(tái)保持在室外部。如果是一組，第一構(gòu)造物體再次進(jìn)入室和槽之上的區(qū)域并且定位在叉子之上。根據(jù)步驟170升降機(jī)叉子被提升以便從伸縮臂那里接合并接收新的平臺(tái)，并且伸縮臂隨后被移走，第一構(gòu)造物體和平臺(tái)將被儲(chǔ)存在自動(dòng)卸載小車上，直至第二構(gòu)造物體被完成并且操作員返回系統(tǒng)為止。
一旦新的平臺(tái)被安裝后，該系統(tǒng)返回以便按步驟172重復(fù)先前的數(shù)個(gè)步驟。在步驟171中，升降機(jī)使新的平臺(tái)降低至樹脂內(nèi)，并且將平臺(tái)帶至適當(dāng)?shù)乃矫娓叨?。該系統(tǒng)自動(dòng)地并且根據(jù)傳感器再次充填槽，并且調(diào)節(jié)樹脂水平面高度、溫度，以及掃過工作面以便為第二構(gòu)造做準(zhǔn)備。進(jìn)行第二構(gòu)造，并且完成后，重新涂覆器?？坎⑶疑禉C(jī)將第二構(gòu)造和平臺(tái)移至槽外部的較高位置處。
當(dāng)操作員返回時(shí)，第一和第二構(gòu)造完成，第一構(gòu)造物體被儲(chǔ)存在室外的自動(dòng)卸載小車上，而第二構(gòu)造物體位于室內(nèi)，在槽之上被瀝干并且準(zhǔn)備卸載。應(yīng)該理解，單個(gè)構(gòu)造中構(gòu)造物體的步驟類似，并且自動(dòng)卸載小車可以按照需要安裝或者不安裝。在任意一種情況下，對(duì)于單個(gè)構(gòu)造，該系統(tǒng)在第一構(gòu)造后被指示關(guān)閉。圖1的系統(tǒng)是雙室系統(tǒng)，因此對(duì)于每一個(gè)室，可使用單個(gè)激光器和各單獨(dú)的掃描器以及自動(dòng)卸載小車來執(zhí)行兩個(gè)自動(dòng)構(gòu)造，以便在室的外部提供兩個(gè)構(gòu)造，其中一個(gè)小車上具有一個(gè)構(gòu)造，以及在內(nèi)部提供兩個(gè)構(gòu)造，其中每一個(gè)室內(nèi)有一個(gè)構(gòu)造。
本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)想到對(duì)本文提出的本發(fā)明進(jìn)行許多改進(jìn)和其它實(shí)施例，這些改進(jìn)和實(shí)施例具有在前述說明書和相關(guān)附圖的教導(dǎo)給出的優(yōu)點(diǎn)。因此，可以理解，本發(fā)明不限于這些公開的特定實(shí)施例，并且其改進(jìn)和其它實(shí)施例預(yù)期將包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。盡管這里使用了特定的術(shù)語，但是它們僅是一般意義的和描述性的并且并不意味著限制目的。
權(quán)利要求
1.一種由構(gòu)造介質(zhì)并響應(yīng)施加到該介質(zhì)的能量以便一層接一層地構(gòu)造物體來制造三維物體的裝置，所述裝置包括外殼，其具有至少一個(gè)在所述外殼內(nèi)限定了室的內(nèi)部框架，用于由構(gòu)造介質(zhì)來制造三維物體；用于構(gòu)造介質(zhì)的容器，該容器適合于容納在所述室內(nèi)，并且相對(duì)于所述框架可釋放地固定到位；位于所述室內(nèi)的能量源，用于向所述容器中的構(gòu)造介質(zhì)的表面層厚度的選定部分提供能量，以便固化所述層的部分；用于支撐固化后的構(gòu)造介質(zhì)的層部分的構(gòu)造平臺(tái)，所述構(gòu)造平臺(tái)適合于裝配在所述容器內(nèi)且在構(gòu)造介質(zhì)表面之下；可平移地固定至所述框架的升降機(jī)，用于豎直地向上和向下移動(dòng)并且水平地伸至所述室內(nèi)，以便將所述平臺(tái)可釋放地固定在所述水平延伸部上，從而提升和降低所述構(gòu)造平臺(tái)；相對(duì)于構(gòu)造介質(zhì)的所述容器可釋放地固定到位的小車，并且其具有用于接收所述構(gòu)造平臺(tái)和三維物體以及從所述升降機(jī)上移除它們的伸縮臂；和操作地連接至所述能量源、所述升降機(jī)、和所述小車的控制器，用于控制向構(gòu)造介質(zhì)提供能量，用于所述構(gòu)造平臺(tái)的豎直平移，和用于從所述升降機(jī)上移除所述構(gòu)造平臺(tái)和三維物體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述構(gòu)造平臺(tái)是第一構(gòu)造平臺(tái)，并且所述裝置還包括由所述小車上的伸縮臂支撐的第二構(gòu)造平臺(tái)，以在所述第一構(gòu)造平臺(tái)已從所述升降機(jī)上移除后響應(yīng)所述控制器而放在所述升降機(jī)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述控制器包括可編程的處理器，以用于接收一個(gè)或多個(gè)物體表示，用于響應(yīng)所述一個(gè)或多個(gè)物體表示來控制所述能量源和升降機(jī)，并且用于控制所述升降機(jī)和所述小車以便實(shí)現(xiàn)從所述升降機(jī)上移除所述第一構(gòu)造平臺(tái)并將所述第二構(gòu)造平臺(tái)放置在所述升降機(jī)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述伸縮臂包括具有第一和第二部分的單組的所述臂，所述第一部分用于支撐所述第一構(gòu)造平臺(tái)，所述第二部分用于支撐所述第二平臺(tái)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述裝置是立體印刷成型裝置，所述容器是用于液體樹脂的槽，所述能量源是激光器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，還包括由所述伸縮臂支撐的用于接收構(gòu)造平臺(tái)的滴干盤。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括操作地連接至所述控制器和可平移地固定至所述框架的重新涂覆器，用于響應(yīng)所述控制器而豎直和水平移動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括操作地連接至所述控制器和固定至所述框架的傳感器，用于確定所述容器內(nèi)的構(gòu)造介質(zhì)表面的水平面高度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，包括兩個(gè)內(nèi)部框架，其中每一個(gè)框架限定用于單獨(dú)制造三維物體的室。
10.立體印刷成型裝置，用于由液體樹脂并通過向樹脂一層接一層地施加激光制造三維物體，所述裝置包括具有用于自動(dòng)更換構(gòu)造平臺(tái)的伸縮臂的小車。
11.一種小車，其操作地連接至控制器，以用于從立體印刷成型裝置無需操作員看管的自動(dòng)移除構(gòu)造平臺(tái)，所述小車包括底座，豎直延伸的支撐部件，和從所述支撐部件延伸出來的伸縮臂，伸縮臂用于響應(yīng)控制器而伸至立體印刷成型室中以便在其上接收構(gòu)造平臺(tái)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的小車，其中所述伸縮臂支撐第二構(gòu)造平臺(tái)，以用于自動(dòng)交換構(gòu)造平臺(tái)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的小車，其中所述伸縮臂包括用于接收構(gòu)造平臺(tái)的滴干盤。
14.一種操作地連接至控制器的小車，用于在立體印刷成型室內(nèi)實(shí)現(xiàn)構(gòu)造平臺(tái)的一個(gè)自動(dòng)交換，所述小車包括底座，豎直延伸的支撐部件和伸縮臂，伸縮臂支撐滴干盤并且響應(yīng)控制器而從所述支撐部件延伸出來，以便延伸至立體印刷成型室中以用于在所述滴干盤上接收構(gòu)造平臺(tái)，并且伸縮臂在其上支撐另一構(gòu)造平臺(tái)以便伸至立體印刷成型室中，以用于在立體印刷成型室中引入另一構(gòu)造平臺(tái)以便實(shí)現(xiàn)交換。
15.一種通過構(gòu)造介質(zhì)來制造三維物體的方法，其響應(yīng)施加至該介質(zhì)的能量并根據(jù)預(yù)編程的控制器一層接一層地構(gòu)造物體，所述方法包括響應(yīng)預(yù)編程的控制器來執(zhí)行完成至少一個(gè)第一構(gòu)造和自動(dòng)移除該至少一個(gè)第一構(gòu)造的步驟，以使得至少一個(gè)第二構(gòu)造可被起動(dòng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括響應(yīng)預(yù)編程的控制器來起動(dòng)至少一個(gè)第二構(gòu)造的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中移除所述至少一個(gè)第一構(gòu)造的步驟包括?？恐匦峦扛财?。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括完成至少兩個(gè)第一構(gòu)造和自動(dòng)移除所述第一構(gòu)造的步驟，以使得一個(gè)或多個(gè)第二構(gòu)造可被起動(dòng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中完成至少兩個(gè)第一構(gòu)造的步驟包括對(duì)于一個(gè)構(gòu)造和該兩個(gè)第一構(gòu)造中的另一個(gè)交替地從單個(gè)能量源向一層新的介質(zhì)施加能量以便固化該介質(zhì)，使重新涂覆器在能量施加操作之間在第一個(gè)構(gòu)造然后在另一個(gè)構(gòu)造的固化層上掠過以便在它們之上沉積一層新的介質(zhì)，并且重復(fù)上述交替向一層施加能量和在固化區(qū)域上掠過重新涂覆器的步驟，其中所述兩個(gè)第一構(gòu)造通過執(zhí)行以逐層的方式施加能量和重新涂覆的交替順序的步驟來完成。
20.一種立體印刷成型方法，用于在液體樹脂槽內(nèi)的物體支撐平臺(tái)上一層接一層地構(gòu)造三維物體，包括在液體樹脂槽內(nèi)的第一物體支撐平臺(tái)上完成第一構(gòu)造，和以用于第二構(gòu)造的第二平臺(tái)自動(dòng)交換該第一構(gòu)造和平臺(tái)。
全文摘要
一種立體印刷成型裝置，該裝置具有樹脂槽，該樹脂槽具有單向流體連通的再供給容器和雙向流體連通的平化容器；用于移走和替換構(gòu)造支撐平臺(tái)的自動(dòng)卸載小車；升降機(jī)組件，其用于支撐和可釋放地保持可拆卸地連接至立體印刷成型裝置框架的構(gòu)造平臺(tái)，以使得支撐構(gòu)造平臺(tái)的升降機(jī)叉子可釋放到槽內(nèi)并且與槽一起從立體印刷成型裝置移走；以及重新涂覆器組件和重新涂覆器刮刀，用于測(cè)繪槽內(nèi)的樹脂表面并施加新的樹脂涂覆至在槽內(nèi)構(gòu)造的截面上。
文檔編號(hào)B28B1/00GK1939706SQ20061013954
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2006年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者B·瓦爾斯特倫, M·斯通史密斯, D·F·亨特 申請(qǐng)人:3D系統(tǒng)公司