專利名稱：用于實(shí)體成像的材料輸送系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在用于分層形成三維目標(biāo)的裝置中使用可固化構(gòu)建材料通過(guò)圖像投射系統(tǒng)形成橫截面層。更具體地，本發(fā)明涉及一次性料筒分配器，并涉及一種方法用于將響應(yīng)于UV或可見輻射光的照射而形成所構(gòu)建的三維目標(biāo)的可固化液體構(gòu)建材料輸送到輻射透明環(huán)形帶，并且在曝光工藝之后從環(huán)形帶去除未使用的可固化液體構(gòu)建材料并將其返回到料筒分配器來(lái)過(guò)濾和重復(fù)使用。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，已經(jīng)發(fā)展了許多種不同的三維模型快速制造技術(shù)來(lái)用于工業(yè)應(yīng)用。這些實(shí)體成像技術(shù)有時(shí)稱為快速原型設(shè)計(jì)制造(“RP&M”)技術(shù)。通常，快速原型設(shè)計(jì)制造技術(shù)使用表示待形成目標(biāo)橫截面的切片數(shù)據(jù)組，而從工作介質(zhì)分層構(gòu)建三維目標(biāo)。通常，最初由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)系統(tǒng)提供目標(biāo)表示。
當(dāng)前最通用的RP&M技術(shù)是光固化成型技術(shù)(Stereolithography)，這是從CAD數(shù)據(jù)生成三維目標(biāo)的第一個(gè)在商業(yè)上成功的實(shí)體成像技術(shù)。光固化成型技術(shù)可定義為以下這樣的技術(shù)，其通過(guò)在工作表面對(duì)各材料層的選擇性曝光以固化和粘附目標(biāo)的連續(xù)的各層(即，薄層)，而從流體狀材料自動(dòng)制成三維目標(biāo)。在光固化成型技術(shù)中，表示三維目標(biāo)的數(shù)據(jù)輸入為或轉(zhuǎn)換成表示目標(biāo)各橫截面的二維層數(shù)據(jù)。最常使用計(jì)算機(jī)控制紫外(UV)激光束輻射來(lái)根據(jù)二維層數(shù)據(jù)而連續(xù)地形成材料層并將其選擇性地轉(zhuǎn)換或固化(即，硬化)成連續(xù)薄層。在轉(zhuǎn)換期間，將連續(xù)薄層粘合到先前形成的薄層，以允許三維目標(biāo)的整體形成。這是添加工藝。近來(lái)更多的設(shè)計(jì)是利用可見光來(lái)啟動(dòng)聚合反應(yīng)，以使通常稱為樹脂的光聚合物構(gòu)建材料固化。
光固化成型技術(shù)代表了一種無(wú)需模具制造就快速制作復(fù)雜或簡(jiǎn)單部件的前所未有的方法。由于該技術(shù)依靠使用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生其橫截面圖案，所以存在到CAD/CAM的固有數(shù)據(jù)鏈路。這些系統(tǒng)已經(jīng)遇到了其不得不克服的有關(guān)收縮、卷曲和其它變形以及分辨率、精度的困難，還有在生產(chǎn)特定目標(biāo)形狀中的困難。盡管光固化成型技術(shù)顯示出其本身是形成三維目標(biāo)的有效技術(shù)，但是隨著時(shí)間的發(fā)展，還發(fā)展了其它實(shí)體像技術(shù)，以解決光固化成型技術(shù)中固有的困難，并提供其它RP&M優(yōu)點(diǎn)。
這些替代技術(shù)連同光固化成型技術(shù)一起共同地稱為實(shí)體自由制造(solid freeform fabrication)技術(shù)或?qū)嶓w成像技術(shù)。它們包括分層目標(biāo)制造(LOM)、激光熔結(jié)、熔融沉積成型(FDM)和各種基于噴墨的系統(tǒng)，這些基于噴墨的系統(tǒng)輸送液體粘合劑至粉末材料或輸送通過(guò)溫度變化或光電硬化而固化的構(gòu)建材料。最近，使用數(shù)字光處理技術(shù)的一種技術(shù)利用可見光來(lái)啟動(dòng)聚合反應(yīng)，以使通常稱為樹脂的光聚合物構(gòu)建材料固化。這些附加技術(shù)每個(gè)都改善了精度、構(gòu)建速度、材料特性、降低成本和構(gòu)建目標(biāo)的外觀中的一個(gè)或多個(gè)方面。
所有成功的實(shí)體成像技術(shù)或自由制造技術(shù)必須形成接近全密度(full density)或沒(méi)有不期望有的孔隙或氣孔。氣孔引起的孔隙會(huì)在要構(gòu)建的目標(biāo)中產(chǎn)生不連續(xù)性和脆弱點(diǎn)，并且無(wú)法精確地復(fù)制從CAD表示產(chǎn)生的目標(biāo)的三維方面。在使用中間轉(zhuǎn)移工藝分層布置可固化液體樹脂的技術(shù)中，這個(gè)問(wèn)題尤其嚴(yán)重。中間轉(zhuǎn)移表面的使用減少了必須從完成部件去除的多余樹脂的量，并消除了構(gòu)建大桶或大型樹脂容器的需要，其中可固化液體樹脂從中間轉(zhuǎn)移表面轉(zhuǎn)移至支撐臺(tái)或材料的底層。這確實(shí)消除了超出構(gòu)建所需部件所必需量的附加樹脂的成本。但是，它增加了在形成材料橫截面時(shí)，對(duì)于所轉(zhuǎn)移液體樹脂的可靠且一致的層厚以及對(duì)于一種將可固化液體樹脂輸送到用作轉(zhuǎn)移表面的環(huán)形帶的可靠的輸送系統(tǒng)的需求。此外，使用環(huán)形帶作為中間轉(zhuǎn)移表面使得需要在隨后的再涂覆和選擇性成像步驟之前從帶上去除未使用液體樹脂。
另外，現(xiàn)有實(shí)體自由制造方法盡管有了很大的提高，但是仍未實(shí)現(xiàn)在短的構(gòu)建時(shí)間內(nèi)制造高精度且外觀吸引人的三維目標(biāo)的真正低成本系統(tǒng)。
在本發(fā)明的設(shè)計(jì)中，通過(guò)以生成三維目標(biāo)的方式結(jié)合使用數(shù)字成像投射或激光掃描來(lái)利用可在低成本實(shí)體成像技術(shù)中采用的一次性可固化液體構(gòu)建材料或樹脂料筒分配器和設(shè)計(jì)，可解決這些問(wèn)題。該設(shè)計(jì)和技術(shù)精確反映待形成目標(biāo)的CAD表示，同時(shí)始終涂覆均勻厚度的可固化液體樹脂來(lái)形成三維目標(biāo)。該一次性可固化液體樹脂料筒分配器可容易地從柔性傳送成像系統(tǒng)拆除。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面在于提供一種實(shí)體成像裝置，其利用采用了一次性構(gòu)建材料料筒分配器的構(gòu)建材料分配系統(tǒng)，該分配器可靠地將可固化液體構(gòu)建材料分配到輻射透明的中間構(gòu)建材料轉(zhuǎn)移表面，以便在使用UV輻射或可見光以及光聚合物構(gòu)建材料構(gòu)建的三維目標(biāo)中實(shí)現(xiàn)高分辨率成像。
本發(fā)明這方面的一個(gè)實(shí)施例涉及一種一次性液體供給材料料筒，在通過(guò)實(shí)體成像分層形成三維目標(biāo)的裝置中使用，所述一次性液體供給材料料筒包括a.具有頂部、底部、第一側(cè)和相對(duì)第二側(cè)的殼體；b.位于所述殼體內(nèi)的可固化液體構(gòu)建材料供應(yīng)容器；c.位于所述第一側(cè)中與所述可固化液體構(gòu)建材料供應(yīng)容器流體流動(dòng)連通的分配開口，用于從所述供給材料料筒供給液體構(gòu)建材料；d.流體流動(dòng)控制裝置，用于有選擇地控制從所述可固化液體構(gòu)建材料供應(yīng)容器到所述分配開口的可固化液體構(gòu)建材料的流動(dòng)；e.與所述殼體的底部和第一側(cè)相鄰的刮除器，用于從液體構(gòu)建材料承載件收集未使用的液體構(gòu)建材料并將所述未使用的液體構(gòu)建材料引入所述液體供給材料料筒；以及f.與所述刮除器相鄰的收集容器，用于接納被引入所述液體供給材料料筒的所述未使用的液體構(gòu)建材料。
本發(fā)明這方面的另一實(shí)施例涉及一種可固化液體構(gòu)建材料分配系統(tǒng)，在通過(guò)實(shí)體成像分層形成三維目標(biāo)的裝置中使用，所述可固化液體構(gòu)建材料分配系統(tǒng)包括a.液體構(gòu)建材料承載件，可運(yùn)動(dòng)地安裝到所述裝置以沿著行進(jìn)路徑繞一系列引導(dǎo)表面和至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)表面行進(jìn)；b.可拆卸地連接到所述裝置的一次性液體供給材料料筒，所述一次性液體供給材料料筒具有可固化液體構(gòu)建材料供應(yīng)容器、與所述液體構(gòu)建材料承載件相鄰的分配開口、用于有選擇地控制從所述可固化液體構(gòu)建材料供應(yīng)容器到所述分配開口的可固化液體構(gòu)建材料流動(dòng)的流體流動(dòng)控制裝置、用于從所述液體構(gòu)建材料承載件收集未使用的液體構(gòu)建材料并將所述未使用的液體構(gòu)建材料引入所述液體供給材料料筒的刮除器、以及與所述刮除器相鄰且用于接納被引入所述液體供給材料料筒的所述未使用的液體構(gòu)建材料的收集容器；以及c.安裝到所述裝置且與所述刮除器相鄰的接觸表面，由所述液體構(gòu)建材料承載件將所述接觸表面與所述刮除器分開，所述接觸表面用于將所述液體構(gòu)建材料承載件偏壓抵靠所述刮除器，并在所述液體構(gòu)建材料承載件沿著行進(jìn)路徑行進(jìn)時(shí)幫助去除未使用的液體構(gòu)建材料，所述未使用的液體構(gòu)建材料被引入所述收集容器中。
本發(fā)明的另一方面是構(gòu)建材料分配系統(tǒng)從輻射透明的中間轉(zhuǎn)移表面去除未使用的液體構(gòu)建材料并將其返回到一次性構(gòu)建材料料筒分配器以重新使用。
本發(fā)明這方面的一個(gè)實(shí)施例涉及一種在用于分層形成三維目標(biāo)的實(shí)體成像裝置中分配可固化液體構(gòu)建材料的方法，所述方法包括以下步驟a.使可固化液體構(gòu)建材料從供應(yīng)容器運(yùn)動(dòng)到能容易拆除的一次性構(gòu)建材料供給料筒中的分配開口；b.通過(guò)所述分配開口將所述可固化液體構(gòu)建材料分配到液體構(gòu)建材料承載件上以通過(guò)成像固化；
c.在對(duì)所述可固化液體構(gòu)建材料的一部分通過(guò)成像固化之后，從所述液體構(gòu)建材料承載件去除未使用的液體構(gòu)建材料，并將所述未使用的液體構(gòu)建材料引導(dǎo)回去而收集在所述構(gòu)建材料供給料筒中；d.在收集所述未使用的液體構(gòu)建材料之后將其過(guò)濾并使其返回到所述供應(yīng)容器用于重新使用；以及e.在將所述可固化液體構(gòu)建材料分配到輻射透明的構(gòu)建材料承載件上之后從所述可固化液體構(gòu)建材料中擠出氣泡，以避免在通過(guò)成像固化之前將氣泡捕獲在所轉(zhuǎn)移的可固化液體構(gòu)建材料中。
本發(fā)明的一個(gè)特征是使用環(huán)形帶作為輻射透明的中間轉(zhuǎn)移表面來(lái)從一次性液體構(gòu)建材料料筒分配器接收可固化液體構(gòu)建材料層，并隨后將可固化液體構(gòu)建材料分層轉(zhuǎn)移到接收基底且對(duì)輻射曝光以產(chǎn)生三維部件。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是通過(guò)流體楔將可固化液體構(gòu)建材料從一次性液體構(gòu)建材料料筒分配器中的通道分配到環(huán)形帶。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是一次性液體構(gòu)建材料料筒分配器包括內(nèi)部供應(yīng)容器，液體構(gòu)建材料從該供應(yīng)容器提供到分配室，液體構(gòu)建材料從該分配室通過(guò)分配通道分配到作為輻射透明中間轉(zhuǎn)移表面的環(huán)形帶。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是采用泵來(lái)將液體構(gòu)建材料從供應(yīng)容器輸送到分配室，而液體構(gòu)建材料從該分配室涂覆到環(huán)形帶。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是一次性液體構(gòu)建材料料筒分配器包括刮除表面，以從輻射透明中間轉(zhuǎn)移表面去除未使用的液體構(gòu)建材料并將所去除的未使用液體構(gòu)建材料引導(dǎo)到收集室。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是一次性液體構(gòu)建材料料筒分配器包括過(guò)濾器，以在將構(gòu)建材料的固體顆粒和收集室中的其它物質(zhì)留下的同時(shí)將未使用的液體構(gòu)建材料從收集室通到供應(yīng)容器來(lái)重新使用。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是一次性液體構(gòu)建材料料筒分配器包括溢出通道，以將多余的液體構(gòu)建材料從分配室返回到供應(yīng)容器。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是得到了一種用于實(shí)體成像裝置的低成本、一次性且容易拆除的液體構(gòu)建材料供給料筒分配器，其在構(gòu)建三維目標(biāo)過(guò)程中可靠地分配構(gòu)建材料。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是液體構(gòu)建材料分配系統(tǒng)在構(gòu)建過(guò)程中回收未使用的液體構(gòu)建材料以重新使用，從而使浪費(fèi)最少。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是液體構(gòu)建材料分配系統(tǒng)避免在構(gòu)建過(guò)程中需要構(gòu)建材料的開口浴或大桶。
本發(fā)明通過(guò)使用如下實(shí)體成像裝置和方法，獲得了這些及其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)，該裝置和方法采用一次性液體構(gòu)建材料料筒分配器來(lái)使液體構(gòu)建材料從供應(yīng)容器移動(dòng)到分配室，以通過(guò)通道以流體楔將液體構(gòu)建材料分配到作為輻射透明中間轉(zhuǎn)移表面的環(huán)形帶，并作為成像過(guò)程的一部分而利用刮除表面來(lái)從帶去除未使用的液體構(gòu)建材料、過(guò)濾和回收未使用的液體構(gòu)建材料，在該成像過(guò)程中可固化液體構(gòu)建材料被涂覆到帶并分層轉(zhuǎn)移到接收基底來(lái)曝光以產(chǎn)生三維目標(biāo)。


結(jié)合附圖，通過(guò)對(duì)下面本發(fā)明詳細(xì)描述的研究，可清楚本發(fā)明的這些及其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中圖1是拆除封蓋的柔性傳送實(shí)體成像系統(tǒng)的正面透視圖，其中該系統(tǒng)使用柔性環(huán)形帶作為構(gòu)建材料承載裝置并使用定軌與張緊裝置；圖2是在柔性傳送實(shí)體成像系統(tǒng)中使用的構(gòu)建材料料筒分配器的一個(gè)實(shí)施例的視圖；圖3是圖2的構(gòu)建材料料筒分配器的側(cè)剖視圖，示出構(gòu)建材料供給料筒中的可固化液體構(gòu)建材料；圖4是圖2的構(gòu)建材料料筒分配器的具有分配通道的前板的視圖，其中通過(guò)該分配通道分配液體構(gòu)建材料；圖5是構(gòu)建材料料筒分配器的示意性剖視圖，該分配器通過(guò)分配通道分配液體可固化構(gòu)建材料并通過(guò)刮除器在收集室中回收未使用的液體構(gòu)建材料；圖6是構(gòu)建材料料筒分配器的示意性剖視圖，其中分配閥關(guān)閉以將可固化液體構(gòu)建材料保持在料筒容器中，而回收閥打開以將回收的未使用液體構(gòu)建材料引入收集室中；圖7是與作為構(gòu)建材料中間轉(zhuǎn)移表面的環(huán)形帶接觸的一次性構(gòu)建材料料筒分配器的另一實(shí)施例的側(cè)視示意圖，其中在容器室中包含液體構(gòu)建材料以準(zhǔn)備通過(guò)泵將液體構(gòu)建材料輸送到分配室；圖8是圖7的一次性構(gòu)建材料料筒分配器的側(cè)視示意圖，其通過(guò)泵將液體構(gòu)建材料輸送到分配室，其中多余的液體構(gòu)建材料經(jīng)由溢出通道返回到供應(yīng)容器，并且未使用的液體構(gòu)建材料從環(huán)形帶表面去除、經(jīng)過(guò)濾而返回到供應(yīng)容器；圖9是圖7的一次性構(gòu)建材料料筒分配器的側(cè)視示意圖，示出了利用可在打開和關(guān)閉位置之間運(yùn)動(dòng)的閥來(lái)控制通過(guò)刮除通道的未使用液體構(gòu)建材料流動(dòng)；圖10是密封液體構(gòu)建材料袋容器的正視透視圖；以及圖11是圖7的一次性構(gòu)建材料料筒分配器的側(cè)視示意圖，其中散布輥通過(guò)抵靠導(dǎo)輥擠壓環(huán)形帶上的液體構(gòu)建材料而去除經(jīng)由分配通道定量供應(yīng)到環(huán)形帶上的液體構(gòu)建材料中所捕獲的氣泡。
具體實(shí)施例方式
本文公開的柔性傳送實(shí)體成像包括從可固化液體構(gòu)建材料分層構(gòu)建制品，該可固化液體構(gòu)建材料是可見光或UV輻射可固化的液體光聚合物材料。液體光聚合物材料由對(duì)輻射透明的柔性環(huán)形傳送帶或往復(fù)式膜片輸送。利用適當(dāng)?shù)母矊友b置，例如影印輪(gravure wheel)或流體楔(fluid wedge)，將液體光聚合物材料從本發(fā)明的一次性供給料筒涂覆到環(huán)形帶或往復(fù)式膜片上，該覆層裝置將光聚合物構(gòu)建材料轉(zhuǎn)移到中間轉(zhuǎn)移柔性傳送表面，以便在構(gòu)建三維目標(biāo)時(shí)提供新的材料來(lái)產(chǎn)生新的層。光聚合物構(gòu)建材料從此柔性中間轉(zhuǎn)移表面通過(guò)轉(zhuǎn)移裝置轉(zhuǎn)移至接收基底，而不會(huì)在轉(zhuǎn)移層中產(chǎn)生氣泡。通過(guò)從數(shù)字UV投射儀或數(shù)字可見光投射儀射出的輻射來(lái)使光聚合物構(gòu)建材料成像，并分層固化。投射儀包括空間光調(diào)制器，例如選擇性地照明像素以便成像的數(shù)字微鏡裝置(“DMD”)?？梢姽馔渡涫且环N優(yōu)選的方法。
優(yōu)選地，實(shí)體成像部件建在升降臺(tái)上，在構(gòu)建工藝過(guò)程中形成各連續(xù)層或薄層時(shí)，該升降臺(tái)使所構(gòu)建目標(biāo)或部件移動(dòng)來(lái)與液體光聚合物構(gòu)建材料相接觸，并在曝光之后使所構(gòu)建目標(biāo)或部件移動(dòng)而與液體光聚合物構(gòu)建材料脫離接觸。所構(gòu)建目標(biāo)可以構(gòu)建在已知為支撐件的結(jié)構(gòu)上，而不是直接構(gòu)建在升降臺(tái)上。支撐件用于構(gòu)建具有不可支撐或部分不可支撐表面的更復(fù)雜的三維目標(biāo)。
可使用可商業(yè)購(gòu)得的數(shù)字光投射儀(可選地可改動(dòng)成具有較短焦距)，例如可從InFocus Corporation of Wilsonville，Oregon、BenQAmerica Corp.of Irvine，California或者臺(tái)灣的Optima Corporation獲得的數(shù)字光投射儀。
在本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用中，可固化液體光聚合物構(gòu)建材料經(jīng)由對(duì)輻射透明的柔性構(gòu)建材料承載膜(例如，聚丙烯或聚碳酸酯)輸送到成像區(qū)域。在圖1所示的實(shí)施例中，光聚合物構(gòu)建材料以薄層的形式涂覆到柔性傳送膜上。
如圖1中所示，去除封蓋的柔性傳送成像系統(tǒng)總體由標(biāo)號(hào)10表示。柔性傳送成像系統(tǒng)10具有形式為環(huán)形帶11的對(duì)輻射透明的構(gòu)建材料中間轉(zhuǎn)移表面或承載件，該環(huán)形帶11繞驅(qū)動(dòng)輥14、15和從動(dòng)輥或惰輥19、20定位。構(gòu)建材料供給料筒組件總體由標(biāo)號(hào)12表示。料筒組件12和惰輥14、15固定在其相對(duì)位置上。帶11由分別驅(qū)動(dòng)輥14、15的驅(qū)動(dòng)電機(jī)22、24沿箭頭21所示的方向驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)輥14與驅(qū)動(dòng)輥15之間的垂直距離是固定的，但是驅(qū)動(dòng)輥14、15與惰輥19、20之間的水平距離是可變的，以便控制環(huán)形帶11的張力。惰輥19、20可旋轉(zhuǎn)地安裝在垂直機(jī)架元件17、23之間。
數(shù)字光投射儀(未示出)是輻射源，在對(duì)支撐臺(tái)(未示出)上形成的三維目標(biāo)的橫截面進(jìn)行曝光時(shí)，該輻射源將具有選擇來(lái)照射的像素的圖像投射在處于環(huán)形帶11上側(cè)運(yùn)行部的下方的鏡系統(tǒng)41上。支撐臺(tái)通過(guò)一對(duì)步進(jìn)電機(jī)(也未示出)升降，這對(duì)步進(jìn)電機(jī)將螺紋絲杠以及成像系統(tǒng)10相對(duì)兩側(cè)的導(dǎo)軌向上驅(qū)動(dòng)。通過(guò)適當(dāng)緊固在系統(tǒng)機(jī)架上的導(dǎo)軌錨板(全都未示出)，將導(dǎo)軌保持在適當(dāng)?shù)奈恢弥?。支撐臺(tái)裝配桿31被緊固到各個(gè)步進(jìn)電機(jī)。如圖1中所清楚示出的，支撐臺(tái)裝配桿31延伸穿過(guò)機(jī)架端板35中的槽32和位于系統(tǒng)10相對(duì)側(cè)的相對(duì)端機(jī)架中的相應(yīng)槽(兩者都未示出)。這使支撐臺(tái)裝配桿31能夠通過(guò)步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)，以升降支撐臺(tái)。這使已形成的橫截面層與由構(gòu)建材料供給料筒組件12通過(guò)分配口或通道沉積在環(huán)形帶11上的樹脂或可固化液體構(gòu)建材料層47相接觸。
構(gòu)建材料供給料筒組件12是作為柔性傳送實(shí)體成像系統(tǒng)10的一體部件的一次性料筒分配器。該一次性料筒分配器不僅用可固化液體構(gòu)建材料涂覆帶11，而且從帶去除未使用的液體構(gòu)建材料。料筒分配器還包括過(guò)濾裝置，該過(guò)濾裝置通過(guò)在將所去除的未使用液體構(gòu)建材料返回到供應(yīng)容器之前分離固體顆粒而清潔所述未使用液體構(gòu)建材料。
構(gòu)建材料供給料筒組件12的一個(gè)實(shí)施例在圖2中示出為一次性料筒分配器44。料筒分配器44包括可固化液體材料47的樹脂供應(yīng)容器48和分配口或通道45，可固化液體構(gòu)建材料47通過(guò)該分配口或通道45涂覆到帶11。分配通道45是細(xì)長(zhǎng)的窄開口并橫跨一次性料筒分配器44的前部的幾乎整個(gè)寬度，但是取決于待分配的液體構(gòu)建材料的體積，其還可以是一系列任何合適幾何形狀(例如圓形、正方形、矩形或三角形)的孔或者單個(gè)其它合適形狀(例如橢圓形或矩形)的開口。由分配通道45形成的開口的長(zhǎng)度和高度取決于在期望面積上分配的液體構(gòu)建材料的體積。一次性料筒分配器44包括形式為3位置閥52的流路流控制裝置，該閥可以關(guān)閉、部分打開以從帶上去除材料、或者全部打開以進(jìn)行涂覆和去除。
圖2是組裝好的料筒分配器44的視圖。它包括頂部49和底部51，這兩個(gè)部分在其間有密封件(未示出)的情況下固定到一起。頂部49中的孔50用于用可固化液體構(gòu)建材料47填充料筒分配器44并隨后被密封。銷43位于料筒的兩端上，并用于將料筒分配器可拆卸地固定到柔性傳送實(shí)體成像系統(tǒng)。分配通道45和刮除回收通道46是到液體構(gòu)建材料供應(yīng)容器48的通路，并由通過(guò)柱塞53致動(dòng)的圖3的內(nèi)部滑閥52控制。
圖3示出可固化液體構(gòu)建材料料筒分配器44的側(cè)剖視圖，其中閥52處于關(guān)閉位置。這是閥52的缺省位置。在料筒分配器的發(fā)運(yùn)和存放期間以及當(dāng)柔性傳送實(shí)體成像系統(tǒng)10未使用時(shí)，閥52處于此位置。圖3示出頂部49和底部51以及分配通道45和刮除回收通道46。閥柱塞53致動(dòng)滑閥52。料筒分配器供應(yīng)容器48包含可固化液體構(gòu)建材料47。
圖4示出滑閥52及其致動(dòng)柱塞53的視圖。兩個(gè)用于閥52的朝向前方附裝的密封表面54、55附裝到閥52，其中下方的一個(gè)表面54還用作密封件來(lái)防止構(gòu)建材料流過(guò)分配通道45。頂部的朝向前方密封件55與頂部密封件57一起防止液體構(gòu)建材料流過(guò)刮除回收通道46。供應(yīng)通道56穿過(guò)滑閥52的前部。頂部的朝向前方密封件55防止液體構(gòu)建材料向上升入刮除回收通道46中。
如圖3所示，滑閥52處于關(guān)閉位置。柱塞53由于其緊密配合穿過(guò)料筒分配器44的頂部49中的孔而還用作用于滑閥52的上引導(dǎo)件。在滑閥52的任一端或優(yōu)選地相對(duì)兩側(cè)上，彈簧58將閥52向著其上部關(guān)閉位置偏壓。另一彈簧59提供偏壓力來(lái)使滑閥的前向邊緣保持與料筒分配器殼體的內(nèi)表面緊密接觸，以實(shí)現(xiàn)緊密密封。在此關(guān)閉位置，可以看到下部密封件54覆蓋分配通道45，頂部密封件57覆蓋刮除回收通道46，而上部密封件55密封地抵靠分配器頂部49的內(nèi)殼體?，F(xiàn)在就防止可固化液體構(gòu)建材料47通過(guò)這些通道中的任一個(gè)流出而回收的未使用液體構(gòu)建材料無(wú)法經(jīng)由刮除回收通道46進(jìn)入。
圖5是料筒分配器44的剖視圖，其中滑閥52處于全部打開或構(gòu)建位置。閥52在構(gòu)建操作過(guò)程中處于此位置。在此位置中，允許可固化液體構(gòu)建材料47流出分配通道45來(lái)涂覆環(huán)形帶11，簡(jiǎn)要參見圖1，同時(shí)恰在帶運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)分配通道45之前從帶11刮除未使用的液體構(gòu)建材料60，其中在分配通道45處施加新的一層可固化液體構(gòu)建材料47以再涂覆到圖1的帶11用于下一成像循環(huán)。未使用的液體構(gòu)建材料60通過(guò)過(guò)濾器62進(jìn)行過(guò)濾，并隨后返回到液體構(gòu)建材料供應(yīng)容器48用于重新使用。帶11上的未使用液體構(gòu)建材料60是涂覆到帶11的光固化材料中在成像期間未被從數(shù)字光投射儀投射的成像輻射曝光而固化的一部分。固體顆粒物質(zhì)由過(guò)濾器62保持并被防止進(jìn)入供應(yīng)容器48。在工作期間，在帶在邊緣63上行進(jìn)時(shí)，與料筒44的頂部和前部相鄰的尖的刮除邊緣63刮擦帶11的表面以去除未使用的液體構(gòu)建材料。
在圖5所示的此全部打開位置，柱塞53被作為柔性傳送成像系統(tǒng)10部件的外部致動(dòng)器(未示出)壓到其最低位置?；y52行進(jìn)到其最低位置，從而壓縮彈簧58。下部密封件54現(xiàn)在在分配通道45下方，將液體構(gòu)建材料47暴露到閥52中的供應(yīng)通道56，由此允許可固化液體構(gòu)建材料47流到分配通道45并從其流出。在此位置中，上部密封件55打開刮除回收通道46，以允許未使用液體構(gòu)建材料60重新進(jìn)入料筒分配器44，通過(guò)過(guò)濾器62而回到供應(yīng)容器48以重新使用。
圖6示出閥52處于中間位置的一次性料筒分配器44，其中外部致動(dòng)器僅僅將柱塞53部分向下壓。該位置用于清潔帶11，而非用于用新的液體構(gòu)建材料47重新涂覆帶。這對(duì)于在構(gòu)建結(jié)束時(shí)或在柔性傳送成像系統(tǒng)需要停機(jī)或暫停時(shí)從帶11去除未使用的液體構(gòu)建材料60是有用的。下部密封件54覆蓋分配通道45，以防止液體構(gòu)建材料47流出料筒分配器44。但是，上部密封件57現(xiàn)在不在刮除回收通道46中，該刮除回收通道46如同構(gòu)建位置中那樣通過(guò)刮除邊緣63抵靠帶11的作用來(lái)收集未使用構(gòu)建材料60，以清潔帶。這也允許未使用液體構(gòu)建材料60經(jīng)由刮除回收通道46和收集容器61重新進(jìn)入料筒分配器44，通過(guò)過(guò)濾器62并返回到液體構(gòu)建材料供應(yīng)容器48。
圖7示出用作構(gòu)建材料供給料筒組件12的一次性料筒分配器70的一個(gè)替代且更優(yōu)選的實(shí)施例。圖7是總體由標(biāo)號(hào)70示出的液體構(gòu)建材料分配器料筒以及帶11、惰驅(qū)動(dòng)輥19、20和輔助輥71的示意圖。在一次性料筒分配器70內(nèi)供應(yīng)可固化液體構(gòu)建材料47。泵73是料筒分配器70的部件，該泵例如是氣動(dòng)硅樹脂隔膜泵或蠕動(dòng)泵。合適的聯(lián)接件74連接到作為柔性傳送成像系統(tǒng)10一部分的受控空氣供應(yīng)器(未示出)。料筒分配器70還包括分配開口或通道75、刮除邊緣76、刮除回收通道77、收集容器78和材料過(guò)濾器79。分配通道75是細(xì)長(zhǎng)的窄開口。如前所述，取決于待分配的液體構(gòu)建材料的模式和體積，分配通道75還可以是一系列任何合適幾何形狀(例如圓形、正方形、矩形或三角形)的孔或者單個(gè)其它合適形狀(例如橢圓形或矩形)的開口。由分配通道75形成的開口的長(zhǎng)度和高度取決于在期望面積上分配的液體構(gòu)建材料的體積?？晒袒后w構(gòu)建材料通過(guò)管道80被泵送到室81和分配通道75。
如圖8所示，泵73已經(jīng)被驅(qū)動(dòng)?？晒袒后w構(gòu)建材料47從供應(yīng)容器72泵送通過(guò)管道80并進(jìn)入室81，當(dāng)帶11被向下驅(qū)動(dòng)經(jīng)過(guò)分配通道75時(shí)該室81供應(yīng)分配通道75并涂覆帶11。阻擋件82位于室81頂部，在阻擋件82上方開口到料筒分配器70和可固化液體構(gòu)建材料供應(yīng)容器72內(nèi)部。在此頂部開口的阻擋件82的水平面上方的任何液體構(gòu)建材料47溢出而回到供應(yīng)容器72。這樣，容器中可固化液體構(gòu)建材料47的液面被補(bǔ)充，并通過(guò)泵73在分配通道75處保持不變的壓頭，從而產(chǎn)生流體楔和帶11的均勻覆層。在室81的底部有一個(gè)或多個(gè)小的排泄孔83，其允許可固化液體構(gòu)建材料47不斷地排回到供應(yīng)容器72中。在出現(xiàn)動(dòng)力故障時(shí)，或者任何時(shí)候柔性傳送成像系統(tǒng)一停機(jī)，室81中的所有液體構(gòu)建材料47將排回到供應(yīng)容器72，并可以在不溢出液體構(gòu)建材料的情況下拆除一次性料筒分配器70或帶11。泵73設(shè)計(jì)有足夠的容量以即使在排泄孔83的情況下也能夠在系統(tǒng)工作期間保持室81充滿且溢出阻擋件82，從而實(shí)現(xiàn)恒定壓力的防故障供應(yīng)系統(tǒng)。
在圖7和8中還示出可以包括來(lái)對(duì)帶11和刮除邊緣76之間的結(jié)合施加附加力的輔助輥71。輔助輥71可以是涂覆硅樹脂的輥或其它合適的接觸表面，其引導(dǎo)帶11與刮除邊緣76接觸以實(shí)現(xiàn)比僅僅帶張緊所能實(shí)現(xiàn)的更完全的清潔。輔助輥71可以安裝來(lái)橫向運(yùn)動(dòng)以在需要時(shí)調(diào)節(jié)由刮除邊緣76抵靠帶11的接觸表面施加的壓力。如圖8中的84所示的回收的未使用液體構(gòu)建材料通過(guò)刮除回收通道77進(jìn)入收集容器78而回到料筒分配器70，所述材料從收集容器78通過(guò)途中的過(guò)濾器79而回到供應(yīng)容器72。
參照?qǐng)D9，裝載有一個(gè)或多個(gè)彈簧86的滑閥85可以包括在料筒分配器70中以使刮除回收通道77常閉，從而在料筒分配器70未安裝在柔性傳送成像系統(tǒng)中時(shí)防止液體構(gòu)建材料漏出。當(dāng)料筒分配器70被安裝時(shí)，成像系統(tǒng)中的被動(dòng)機(jī)構(gòu)例如銷或桿(未示出)將滑動(dòng)件向下推，從而如虛線所示壓縮彈簧86并打開滑閥85進(jìn)行使用。還可以使用類似的機(jī)構(gòu)來(lái)關(guān)閉分配通道75。
在制造料筒分配器70之前，可以將預(yù)定量的可固化液體構(gòu)建材料47分配到在圖10中由標(biāo)號(hào)87總體示出的塑料袋中。通過(guò)熱或其它合適手段在密封接頭88處密封袋87，從而形成防泄漏封裝。
圖11示出如前所述的料筒分配器70的示意圖，但其中增加了位于分配通道75下游的散布輥89。在所示料筒分配器70中，未使用的液體構(gòu)建材料84被刮除邊緣76從之前涂覆的帶11去除并經(jīng)由刮除回收通道77返回到料筒分配器70。在此刮除過(guò)程期間，在未使用液體構(gòu)建材料84中捕獲有空氣。當(dāng)未使用液體構(gòu)建材料84被循環(huán)通過(guò)料筒時(shí)，所捕獲的空氣也循環(huán)，從而當(dāng)可固化液體構(gòu)建材料47通過(guò)分配通道75定量供應(yīng)到帶11上時(shí)，氣泡形式的空氣在帶11上的液體構(gòu)建材料覆層的覆層中產(chǎn)生孔隙和條紋，導(dǎo)致通過(guò)分層反復(fù)曝光構(gòu)建材料47所形成的最終部件中的孔隙。
以在輥之間驅(qū)動(dòng)帶11的方式將散布輥89布置承與下惰輥20相鄰，其中散布輥89位于帶11的涂覆有液體構(gòu)建材料47的這一側(cè)。當(dāng)帶11被驅(qū)動(dòng)時(shí)，散布輥89使帶11上的液體構(gòu)建材料47重新分布。通過(guò)這樣，將捕獲的空氣從液體構(gòu)建材料47中去除或擠出，從而產(chǎn)生無(wú)孔隙的覆層。如前所述，由分配通道75以計(jì)量速率將可固化液體構(gòu)建材料47的覆層涂覆到帶11。然后散布輥89在無(wú)空氣的情況下重新分布可固化液體構(gòu)建材料47的覆層，并作為附加優(yōu)點(diǎn)，還有助于平滑覆層厚度在經(jīng)向和緯向的任何不一致。
在優(yōu)選實(shí)施例中，散布輥89具有用軟彈性材料例如硅樹脂制成的外覆層90，并利用彈簧加載(未示出)抵靠驅(qū)動(dòng)輥。在實(shí)踐中，也可以采用其它合適材料和合適偏壓方法。
當(dāng)料筒分配器70被組裝好并使用塑料袋時(shí)，將密封的塑料袋87置于其中。這樣，構(gòu)建材料供給料筒組件在發(fā)運(yùn)和存放期間是防泄漏的。在料筒分配器70的底部中包括可滑動(dòng)刀片(未示出)或其它合適裝置，其具有切開塑料袋87并將可固化液體構(gòu)建材料47釋入供應(yīng)容器72中的能力。在刀片上附裝帶子(也未示出)或類似裝置，其穿過(guò)料筒分配器殼體的壁延伸到外側(cè)，優(yōu)選繞料筒分配器的上表面延伸出去。當(dāng)要將一次性料筒分配器布置就位時(shí)，安裝者拉動(dòng)帶子，該帶子拉動(dòng)可滑動(dòng)刀片而切割塑料并將可固化液體構(gòu)建材料47釋入到料筒分配器70的供應(yīng)容器72中。料筒分配器現(xiàn)在就準(zhǔn)備好使用了。
現(xiàn)在回到圖1，還示出了柔性傳送成像系統(tǒng)10的驅(qū)動(dòng)輥支架27和部分帶定軌與張緊系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)輥支架27和帶定軌與張緊系統(tǒng)在共同待審的申請(qǐng)案卷號(hào)USA.406中更詳細(xì)描述。驅(qū)動(dòng)輥14、15可旋轉(zhuǎn)地安裝在垂直機(jī)架組件16、18之間。驅(qū)動(dòng)電機(jī)22、24安裝到垂直機(jī)架組件18上，并驅(qū)動(dòng)地連接到驅(qū)動(dòng)輥14、15上。驅(qū)動(dòng)輥垂直機(jī)架組件25附裝到驅(qū)動(dòng)電機(jī)的末端。帶定軌電機(jī)26在帶11繞著輥14、15、19和20旋轉(zhuǎn)時(shí)控制帶11的定軌，并且反向與驅(qū)動(dòng)電機(jī)22和24相對(duì)。電機(jī)軸從電機(jī)26延伸穿過(guò)機(jī)架組件25。帶定軌控制臂29附裝到電機(jī)軸的末端。定軌控制臂機(jī)架組件30連接機(jī)架組件16和18，并包括用來(lái)安裝驅(qū)動(dòng)輥支架的樞軸附件。如圖1所示，在機(jī)架組件30上安裝有左邊緣帶定軌光學(xué)傳感器33和右邊緣帶定軌光學(xué)傳感器37。
連同垂直機(jī)架組件16、18和25一起示出了驅(qū)動(dòng)輥14、惰輥19和環(huán)形帶11。驅(qū)動(dòng)輥支架上的樞軸附件(未示出)與機(jī)架端板35上的樞軸39之間附裝有安裝臂36。整個(gè)驅(qū)動(dòng)輥支架繞著樞軸39運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)使驅(qū)動(dòng)輥14、15與惰輪19、20之間的距離伸長(zhǎng)，由此當(dāng)氣缸柱塞(未示出)伸出時(shí)在環(huán)形帶11上施加張力，或者當(dāng)氣缸柱塞縮回時(shí)減小張力。樞軸附件上的樞軸點(diǎn)從樞軸附件的中心偏移一小段距離。氣缸(未示出)安裝成穿過(guò)端板35，使得氣缸柱塞與定軌控制臂機(jī)架組件30背面上的樞軸附件的背部相接觸。當(dāng)給氣缸增壓時(shí)，氣缸柱塞通過(guò)樞軸附件在驅(qū)動(dòng)輥支架上施加力。這樣，可在環(huán)形帶11上保持所需的張力。
如圖5和8中所示，當(dāng)帶11垂直向下行進(jìn)分別通過(guò)構(gòu)建材料料筒分配器44或70中的分配口或分配通道45或75時(shí)，帶11中的張力控制著涂覆到環(huán)形帶11的可固化液體構(gòu)建材料47的厚度。每個(gè)實(shí)施例中的分配口或分配通道從料筒分配器44或70之中的供應(yīng)容器向環(huán)形帶11的表面供應(yīng)液體構(gòu)建材料。料筒分配器44或70可以具有分別位于分配通道45或75上方和下方的平坦部分，并且在底部具有大半徑弧形部分，以便在帶被沿其路徑繞著輥14、15、19和20驅(qū)動(dòng)時(shí)，對(duì)帶11的覆層表面上的構(gòu)建材料47提供間隙?？蛇x擇地，該底部部分可成銳角或直角，以提供所需的間隙。當(dāng)帶11運(yùn)動(dòng)通過(guò)通道45或75時(shí)，在通道的底邊產(chǎn)生流體楔，通過(guò)流體楔效應(yīng)在帶11上涂覆均勻的覆層，使得帶11中的張力越大，覆層就越薄。
覆層厚度由適當(dāng)?shù)膫鞲衅鞅O(jiān)測(cè)，如圖案識(shí)別裝置。如果覆層厚度太厚，則氣缸柱塞將緩慢地伸出，以提高帶11的張力并減小流體楔，從而使覆層變薄，直到得到正確厚度的覆層?；蛘撸绻矊犹?，則柱塞將縮回，以降低帶11的張力并從而增大流體楔，使覆層變厚直到達(dá)到所需的厚度。覆層厚度可控制到0.002英寸以用于較快的成像，或者可控制到0.001英寸以用于較慢的成像。氣缸可以對(duì)帶11施加每平方英寸10至20磅之間的力，以確保帶被繞著輥14、15、19和20張緊。還可使用任意其它有效裝置來(lái)在帶11上施加壓力，例如電磁閥、氣缸、彈簧或其它適當(dāng)?shù)臋C(jī)械系統(tǒng)。無(wú)論通道45或75具有傾斜底邊還是直的或圓的底表面，都可有效地產(chǎn)生流體楔。流體楔的效率隨著很多因素的變化而變化，這些因素包括可固化液體構(gòu)建材料47的粘度、構(gòu)建材料47與帶11之間的表面張力、一次性料筒分配器中液體構(gòu)建材料47的壓頭(pressure head)、分配通道45或75的開口的高度、分配通道上方和下方的平坦部分的長(zhǎng)度、以及帶11在繞著輥14、15、19和20運(yùn)行經(jīng)過(guò)通道50時(shí)帶11的速度和張力。
如圖1所示，帶定軌電機(jī)26在定軌控制臂29上施加旋轉(zhuǎn)力?？刂票?9經(jīng)由磁球或任何其它適于使驅(qū)動(dòng)輥支架樞轉(zhuǎn)的連接件而附裝到安裝臂36。磁球位于控制臂29的槽和安裝臂的埋頭孔內(nèi)，使得如果電機(jī)22施加順時(shí)針的旋轉(zhuǎn)力，則控制臂29將磁球推入安裝臂，迫使驅(qū)動(dòng)輥支架離開安裝臂。相反，如果電機(jī)22施加逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)力，則控制臂遠(yuǎn)離安裝臂，磁力將支架推向安裝臂。這使驅(qū)動(dòng)輥支架繞著樞軸點(diǎn)39旋轉(zhuǎn)。因此，驅(qū)動(dòng)輥14和15旋轉(zhuǎn)以轉(zhuǎn)動(dòng)帶11。如圖1所示，如果驅(qū)動(dòng)輥支架順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則帶11左轉(zhuǎn)，而驅(qū)動(dòng)輥支架逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶11右轉(zhuǎn)。定軌傳感器33和37相距一段距離，使得帶11的寬度剛好分別在傳感器33和37的邊緣上方延伸。傳感器33和37為感測(cè)帶11的存在的光學(xué)傳感器。在操作中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)帶11時(shí)，帶11將橫向平移，直到其露出傳感器33或37之一。然后，定軌電機(jī)22上的力將反向，并且?guī)?1將平移，直到露出另一個(gè)傳感器，該過(guò)程再次反向。這樣，帶11不斷地在一小段距離中橫向地來(lái)回移動(dòng)。
在輻射光源與覆有可固化液體構(gòu)建材料47的帶11上的對(duì)象區(qū)域之間設(shè)有適當(dāng)?shù)母毕袼貓D像位移裝置(未示出)。通過(guò)照射所選像素來(lái)曝光圖像橫截面而產(chǎn)生要形成的三維目標(biāo)的橫截面的固化部分?？蛇x擇地，副像素圖像位移裝置可以是具有位于環(huán)形帶11運(yùn)行部之外的像素移位裝置的鏡子，或者副像素圖像位移裝置可在單個(gè)組件中組合有鏡子和像素移位裝置。
在本發(fā)明的實(shí)施中，可使用能夠響應(yīng)于施加適當(dāng)形式的能量激勵(lì)而固化的任何適當(dāng)?shù)囊后w構(gòu)建材料。已知許多種可通過(guò)用UV輻射或可見光照射而變?yōu)楣虘B(tài)聚合塑料的液態(tài)化學(xué)物質(zhì)。在下面的表格I中示出了在實(shí)施本發(fā)明中可以使用的適合的可見光可固化的光聚合物。當(dāng)使用BenQ PB7220投射儀時(shí)，該配方展示出優(yōu)異的分辨率和感光速度。所產(chǎn)生的部件顯示出具有平衡硬度和韌性的突出的生坯強(qiáng)度(green strength)。
表I

可向配方中加入添加劑以提高從透明傳送裝置分離的能力，這些添加劑例如硅丙烯酸脂材料。
在操作中，構(gòu)建三維目標(biāo)的數(shù)據(jù)從CAD站(未示出)發(fā)送到柔性傳送實(shí)體成像系統(tǒng)，該CAD站將CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)臄?shù)字層數(shù)據(jù)格式并將其輸入到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(也未示出)，在該計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，通過(guò)算法操縱目標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)優(yōu)化數(shù)據(jù)以給數(shù)字光投射儀提供開啟/關(guān)閉指令。通過(guò)由產(chǎn)生橫截面數(shù)據(jù)的切片程序處理的CAD數(shù)據(jù)得到實(shí)體成像層數(shù)據(jù)。然后，通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂破?，例如微處理器或?jì)算機(jī)，對(duì)橫截面數(shù)據(jù)應(yīng)用算法以對(duì)數(shù)字光投射儀提供指令，以便照射所形成橫截面中位于三維目標(biāo)邊界內(nèi)的圖像中的所選像素?？墒褂眠m當(dāng)?shù)南袼匾莆粓D像位移裝置，以提高所生成橫截面的分辨率和邊緣平滑度。液體構(gòu)建材料47從一次性液體料筒分配器44和70中的供應(yīng)容器移動(dòng)到分配通道并涂覆到帶11。
在完成層的成像后，降低支撐臺(tái)。由于固化圖像現(xiàn)在粘在帶11與支撐臺(tái)上，所以帶11通過(guò)合適技術(shù)由支撐臺(tái)向下拉，直到將部件層從帶11剝離。然后帶11返回其伸直的狀態(tài)。承載液體構(gòu)建材料47的輻射透明帶11從形成待形成三維部件橫截面的構(gòu)建材料的暴露固化層剝離，且其間不會(huì)有水平運(yùn)動(dòng)。輻射透明帶11的柔性使得分離能夠以剝離作用的形式發(fā)生，因?yàn)榉蛛x力與構(gòu)建材料47的曝光區(qū)域的寬度成比例而與曝光構(gòu)建材料的總面積成反比，如同在非柔性平面的情形中所發(fā)生的那樣。未使用的液體構(gòu)建材料在帶11上沿著其行進(jìn)路徑向回行進(jìn)經(jīng)過(guò)一次性液體構(gòu)建材料分配器44和70，在該處刮除邊緣63和76去除未使用的液體構(gòu)建材料60和84并將其引導(dǎo)回到料筒收集容器61和78中。在經(jīng)過(guò)過(guò)濾器62和79以分離固體顆粒物質(zhì)后，未使用的液體構(gòu)建材料60和84通入可固化液體構(gòu)建材料容器48和72中，并準(zhǔn)備好重新使用和分配到輻射透明帶11上。
選擇部件在構(gòu)建支撐臺(tái)上構(gòu)建的基底，以使該部分對(duì)該基底的粘合強(qiáng)度大于其對(duì)帶11的粘合強(qiáng)度?；撞牧蠎?yīng)當(dāng)是透光的、柔性的，并且易于附裝到構(gòu)建支撐臺(tái)上。其可為細(xì)砂紙或類似的材料以提供握持性，但是更優(yōu)選地是多孔材料，例如硅樹脂粉(ground silicone)，該多孔材料允許所有濕的未固化材料從部件流走以使部件盡可能保持干燥。
隨著部件的增大，各新層粘合到位于其下方的固化構(gòu)建材料層上。一旦支撐臺(tái)處于其最低位置，就沿行進(jìn)方向21驅(qū)動(dòng)帶來(lái)用構(gòu)建材料47重新涂覆帶11。為建立層厚一致的構(gòu)建材料，帶11將被驅(qū)動(dòng)約12”至18”。然后構(gòu)建支撐臺(tái)上升至適當(dāng)?shù)奈恢?。由于現(xiàn)在在構(gòu)建支撐臺(tái)上具有0.001”厚的部件切片，所以構(gòu)建支撐臺(tái)升入比前一個(gè)低0.001”的位置，使得現(xiàn)在部件頂部與帶11的表面51上的構(gòu)建材料47的覆層緊密接觸。實(shí)際上，由步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制該定位，所述步進(jìn)電機(jī)以非常精確的運(yùn)動(dòng)并且可重復(fù)的方式升降構(gòu)建支撐臺(tái)。例如，如果在每次曝光之后步進(jìn)電機(jī)將支撐臺(tái)向下移0.500”，但只向上移0.499”，則它們將總是補(bǔ)償每次循環(huán)所產(chǎn)生的0.001”。既然帶11已經(jīng)被重新涂覆并且構(gòu)建支撐臺(tái)處于適當(dāng)?shù)奈恢茫谑蔷屯渡洳考南乱磺衅?，并且該過(guò)程繼續(xù)直到完成部件。
盡管已經(jīng)參考其具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)清楚，在不脫離這里公開的本發(fā)明概念的情況下，可在材料、各部分的布置及步驟上做出許多變化、修改和變動(dòng)。例如，構(gòu)建過(guò)程和裝置可以倒置，使得通過(guò)步進(jìn)電機(jī)使構(gòu)建支撐臺(tái)從頂部向下移動(dòng)來(lái)與環(huán)形帶接觸，并且在倒置位置中構(gòu)建部件。
因此，所附權(quán)利要求的精神和范圍希望覆蓋所有這些本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)閱讀本公開后可做出的變化、修改和變動(dòng)。本文所引用的所有專利申請(qǐng)、專利和其它公開文獻(xiàn)都通過(guò)參考而整體包含于此。
權(quán)利要求
1.一種一次性液體供給材料料筒，在通過(guò)實(shí)體成像分層形成三維目標(biāo)的裝置中使用，所述一次性液體供給材料料筒包括a.具有頂部、底部、第一側(cè)和相對(duì)第二側(cè)的殼體；b.位于所述殼體內(nèi)的可固化液體構(gòu)建材料供應(yīng)容器；c.位于所述第一側(cè)中與所述可固化液體構(gòu)建材料供應(yīng)容器流體流動(dòng)連通的分配開口，用于從所述供給材料料筒供給液體構(gòu)建材料；d.流體流動(dòng)控制裝置，用于有選擇地控制從所述可固化液體構(gòu)建材料供應(yīng)容器到所述分配開口的可固化液體構(gòu)建材料的流動(dòng)；e.與所述殼體的底部和第一側(cè)相鄰的刮除器，用于從液體構(gòu)建材料承載件收集未使用的液體構(gòu)建材料并將所述未使用的液體構(gòu)建材料引入所述液體供給材料料筒；以及f.與所述刮除器相鄰的收集容器，用于接納被引入所述液體供給材料料筒的所述未使用的液體構(gòu)建材料。
2.如權(quán)利要求1所述的一次性液體供給材料料筒，其中位于所述收集容器和所述可固化液體構(gòu)建材料容器之間的過(guò)濾器用于收集固體顆粒物質(zhì)并將未使用且經(jīng)過(guò)濾的液體構(gòu)建材料通到所述可固化液體構(gòu)建材料供應(yīng)容器。
3.如權(quán)利要求1所述的一次性液體供給材料料筒，其中刮除回收通道用于接收來(lái)自所述刮除器的未使用液體構(gòu)建材料并將其引入所述收集容器中。
4.如權(quán)利要求2所述的一次性液體供給材料料筒，其中所述流體流動(dòng)控制裝置是閥。
5.如權(quán)利要求2所述的一次性液體供給材料料筒，其中所述流體流動(dòng)控制裝置是泵，所述泵用于將可固化液體構(gòu)建材料從所述可固化液體構(gòu)建材料容器移動(dòng)到與所述分配開口相鄰的分配室。
6.如權(quán)利要求4所述的一次性液體供給材料料筒，其中所述閥關(guān)閉或打開從所述可固化液體構(gòu)建材料容器到所述分配開口的可固化液體構(gòu)建材料的流動(dòng)，并關(guān)閉或打開從所述刮除器到所述收集容器中的未使用液體構(gòu)建材料的流動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1所述的一次性液體供給材料料筒，其中所述分配開口是細(xì)長(zhǎng)窄開口。
8.如權(quán)利要求1所述的一次性液體供給材料料筒，其中所述液體構(gòu)建材料承載件是輻射透明的環(huán)形帶。
9.如權(quán)利要求5所述的一次性液體供給材料料筒，其中所述泵將所述可固化液體構(gòu)建材料經(jīng)由管道供給到所述分配室。
10.如權(quán)利要求9所述的一次性液體供給材料料筒，其中所述分配室具有至少一個(gè)排泄孔，所述排泄孔用于允許可固化液體構(gòu)建材料從所述室排回到所述可固化液體構(gòu)建材料供應(yīng)容器。
11.如權(quán)利要求9所述的一次性液體供給材料料筒，其中與所述分配室相鄰且位于所述收集容器下方的頂部開口阻擋件用于保持所述分配室中的可固化液體構(gòu)建材料的供應(yīng)并允許所述分配室中的多余可固化液體構(gòu)建材料溢出而返回到所述可固化液體構(gòu)建材料供應(yīng)容器。
12.一種可固化液體構(gòu)建材料分配系統(tǒng)，在通過(guò)實(shí)體成像分層形成三維目標(biāo)的裝置中使用，所述可固化液體構(gòu)建材料分配系統(tǒng)包括a.液體構(gòu)建材料承載件，可運(yùn)動(dòng)地安裝到所述裝置以沿著行進(jìn)路徑繞一系列引導(dǎo)表面和至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)表面行進(jìn)；b.可拆卸地連接到所述裝置的一次性液體供給材料料筒，所述一次性液體供給材料料筒具有可固化液體構(gòu)建材料供應(yīng)容器、與所述液體構(gòu)建材料承載件相鄰的分配開口、用于有選擇地控制從所述可固化液體構(gòu)建材料供應(yīng)容器到所述分配開口的可固化液體構(gòu)建材料流動(dòng)的流體流動(dòng)控制裝置、用于從所述液體構(gòu)建材料承載件收集未使用的液體構(gòu)建材料并將所述未使用的液體構(gòu)建材料引入所述液體供給材料料筒的刮除器、以及與所述刮除器相鄰且用于接納被引入所述液體供給材料料筒的所述未使用的液體構(gòu)建材料的收集容器；以及c.安裝到所述裝置且與所述刮除器相鄰的接觸表面，由所述液體構(gòu)建材料承載件將所述接觸表面與所述刮除器分開，所述接觸表面用于將所述液體構(gòu)建材料承載件偏壓抵靠所述刮除器，并在所述液體構(gòu)建材料承載件沿著行進(jìn)路徑行進(jìn)時(shí)幫助去除未使用的液體構(gòu)建材料，所述未使用的液體構(gòu)建材料被引入所述收集容器中。
13.如權(quán)利要求12所述的可固化液體構(gòu)建材料分配系統(tǒng)，還包括位于所述收集容器和所述可固化液體構(gòu)建材料容器之間的過(guò)濾器，所述過(guò)濾器用于收集固體顆粒物質(zhì)并將未使用且經(jīng)過(guò)濾的液體構(gòu)建材料通到所述可固化液體構(gòu)建材料供應(yīng)容器。
14.如權(quán)利要求13所述的可固化液體構(gòu)建材料分配系統(tǒng)，還包括刮除回收通道，用于接收來(lái)自所述刮除器的未使用液體構(gòu)建材料并將其引入所述收集容器中。
15.如權(quán)利要求12所述的可固化液體構(gòu)建材料分配系統(tǒng)，其中所述流體流動(dòng)控制裝置是泵，所述泵用于將可固化液體構(gòu)建材料從所述可固化液體構(gòu)建材料容器移動(dòng)到與所述分配開口相鄰的分配室。
16.如權(quán)利要求12所述的可固化液體構(gòu)建材料分配系統(tǒng)，其中所述分配開口是細(xì)長(zhǎng)窄開口。
17.如權(quán)利要求12所述的可固化液體構(gòu)建材料分配系統(tǒng)，其中所述液體構(gòu)建材料承載件是輻射透明的環(huán)形帶。
18.如權(quán)利要求15所述的可固化液體構(gòu)建材料分配系統(tǒng)，其中所述泵將所述可固化液體構(gòu)建材料經(jīng)由管道供給到所述分配室。
19.如權(quán)利要求15所述的可固化液體構(gòu)建材料分配系統(tǒng)，其中所述分配室具有至少一個(gè)排泄孔，所述排泄孔用于允許可固化液體構(gòu)建材料從所述室排回到所述可固化液體構(gòu)建材料供應(yīng)容器。
20.如權(quán)利要求15所述的可固化液體構(gòu)建材料分配系統(tǒng)，還包括與所述分配室相鄰且位于所述收集容器下方的頂部開口阻擋件，用于保持所述分配室中的可固化液體構(gòu)建材料的供應(yīng)并允許所述分配室中的多余可固化液體構(gòu)建材料溢出而返回到所述可固化液體構(gòu)建材料供應(yīng)容器。
21.如權(quán)利要求12所述的可固化液體構(gòu)建材料分配系統(tǒng)，其中接觸表面可運(yùn)動(dòng)地安裝到所述裝置而與位于所述分配開口下游的引導(dǎo)表面相對(duì)，并且當(dāng)所述液體構(gòu)建材料承載件繞其行進(jìn)路徑運(yùn)動(dòng)時(shí)能與所述液體構(gòu)建材料承載件接觸，以在層結(jié)構(gòu)的實(shí)體成像之前從可固化構(gòu)建材料擠出任何氣泡。
22.一種在用于分層形成三維目標(biāo)的實(shí)體成像裝置中分配可固化液體構(gòu)建材料的方法，所述方法包括以下步驟a.使可固化液體構(gòu)建材料從供應(yīng)容器運(yùn)動(dòng)到能容易拆除的一次性構(gòu)建材料供給料筒中的分配開口；b.通過(guò)所述分配開口將所述可固化液體構(gòu)建材料分配到液體構(gòu)建材料承載件上以通過(guò)成像固化；c.在對(duì)所述可固化液體構(gòu)建材料的一部分通過(guò)成像固化之后，從所述液體構(gòu)建材料承載件去除未使用的液體構(gòu)建材料，并將所述未使用的液體構(gòu)建材料引導(dǎo)回去而收集在所述構(gòu)建材料供給料筒中；d.在收集所述未使用的液體構(gòu)建材料之后將其過(guò)濾并使其返回到所述供應(yīng)容器用于重新使用；以及e.在將所述可固化液體構(gòu)建材料分配到輻射透明的構(gòu)建材料承載件上之后從所述可固化液體構(gòu)建材料中擠出氣泡，以避免在通過(guò)成像固化之前將氣泡捕獲在所轉(zhuǎn)移的可固化液體構(gòu)建材料中。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中通過(guò)將所述液體構(gòu)建材料從所述供應(yīng)容器泵送到與所述分配開口相鄰的分配室來(lái)使所述液體構(gòu)建材料運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于實(shí)體成像裝置的一次性液體構(gòu)建材料供給料筒以及一種在具有輻射透明的構(gòu)建材料承載件的這樣一種裝置中使用的分配構(gòu)建材料的方法。該一次性液體構(gòu)建材料供給料筒從輻射透明的構(gòu)建材料承載件回收未使用的液體材料并將其循環(huán)通過(guò)過(guò)濾器而進(jìn)入供應(yīng)容器中以重新使用。采用散布輥以在對(duì)分配到輻射透明的構(gòu)建材料承載件上的可固化液體構(gòu)建材料成像之前擠出其中捕獲的任何氣泡。
文檔編號(hào)G03F7/16GK101067721SQ200710101130
公開日2007年11月7日 申請(qǐng)日期2007年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月3日
發(fā)明者C·R·斯佩里, S·M·斯科特, D·F·麥克納馬拉 申請(qǐng)人:3D系統(tǒng)公司