專利名稱：分層制造的具有小寬度流體引流口的制品及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分層制造的制品，該制品包括至少一個小寬度的流體引流口。更具體地說，本發(fā)明涉及這樣的制品，其中，在分層制造的過程中，制造至少一個這種引流口。再具體地說，本發(fā)明涉及這樣一種制品，其中，一個或多個引流口具有變化的形狀或非直線的中心線。本發(fā)明還涉及制造這種制品的方法。
背景技術(shù)：
很多制造的制品包括小直徑的流體引流口，所述引流口允許流體流入和/或流出該制品或者該制品的一部分。例如，用諸如膨脹性聚苯乙烯(“EPS”)等膨脹性聚合物珠制造制品的模具包括多個小寬度的流體引流口，所述小寬度的流體引流口用于將蒸氣導(dǎo)入到模具中或者引導(dǎo)穿過該模具，以便使聚合物珠進一步膨脹并結(jié)合到一起。注塑成形模具包括小寬度的流體引流口，所述小寬度的流體引流口在注塑工藝中允許被捕獲的空氣從模具中逸出。真空成形工具、諸如用于熱成形塑料片材的真空成形工具，包括小寬度的流體引流口，用于在所述工具與將要貼著工具的表面形成的塑料片材之間抽真空。流體調(diào)節(jié)裝置、諸如用于減震器中的流體調(diào)節(jié)裝置，也包括至少一個小寬度的流體引流口。用于開環(huán)和閉環(huán)熱交換器的熱交換裝置。
目前，一個或多個小寬度流體引流口的生成需要在制品上實施的某些類型的穿孔步驟，例如利用一些機械、電學(xué)、光學(xué)或者化學(xué)的手段沖孔或鉆孔。在EPS珠模具的情況下，引流口的制造需要鉆出約0.16cm和約0.64cm之間的帶肩孔，具有要被壓入配合到孔內(nèi)的帶槽端面的圓柱形五金具，以及將要被加工的模具表面，以便確保五金具與模具表面齊平。或者，這樣的引流口可以通過激光鉆孔形成，在激光鉆孔之后，手工清理模具表面以去除由于激光鉆孔操作引起的毛刺以及其它的不規(guī)則性。這樣的引流口也可以通過放電加工或者通過化學(xué)腐蝕或鉆孔來產(chǎn)生。
這樣的引流口制造工藝是昂貴的和費時的。而且，這些工藝將引流口的部位限制在制造所述引流口所要使用的工具能夠接近的區(qū)域。如果在另外的不能接近的區(qū)域需要引流口，必須將制品切開，以便能夠接近所需要的區(qū)域，在被卸下的部分中制造所述一個或多個引流口，然后將被卸下的區(qū)域重新結(jié)合到制品上。
現(xiàn)有技術(shù)的另一個缺點是，小寬度的流體引流口相對于制品表面的取向，受到所采用的穿孔技術(shù)以及單個小寬度的流體引流口所處的表面部分的可接近性的限制。當表面形狀彎曲或者是復(fù)雜的、或者其接近受到限制時，小寬度流體引流口很可能具有不太理想的取向。當采用諸如激光或者化學(xué)鉆孔等技術(shù)時，小寬度流體引流口的取向通常被限制在基本上垂直于制品表面。
現(xiàn)有技術(shù)的另一個缺點是，它限制所述一個或多個引流口具有基本上直的中心線，并且絕大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)的方法限于制造具有基本上圓形橫截面形狀的引流口。
需要一種制造包括至少一個小寬度的流體引流口的制品的方法，該方法可以避免與制造所述引流口的穿孔技術(shù)相關(guān)的高成本以及困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面是提供一種制造包含至少一個小寬度的流體引流口的制品的方法，該方法避免現(xiàn)有技術(shù)中的一個或多個固有的缺點。為此，本發(fā)明采用一種分層制造工藝，用于制造具有至少一個小寬度的流體引流口的制品，其中，所述一個或多個引流口在分層制造工藝過程中進行制造。
這里以及所附權(quán)利要求書中所用的術(shù)語“分層制造工藝”，指的是任何一種這樣的工藝該工藝產(chǎn)生一種有用的三維制品，該工藝包括每次一層地按順序形成該制品的形狀的步驟。在采用逐層構(gòu)造工藝制造少量的特定的制品時，在本領(lǐng)域中，分層制造工藝也被稱為“快速原型制作工藝(rapid prototyping processes)”。分層制造工藝可以包括一個或多個后形狀成形操作(post-shape forming operations)，用于提高制品的物理和/和機械性質(zhì)。優(yōu)選地分層制造工藝包括三維印刷(“3DP”)工藝，和選擇性的激光燒結(jié)(“SLS”)工藝。3DP工藝的一個例子可以在2000年3月14日公告的Sachs的美國專利No.6,036,777中找到。SLS工藝的一個例子可以在1991年12月31日公告的Bourell等人的美國專利No.5,076,869中找到。根據(jù)本發(fā)明的分層制造工藝可以用于制造由金屬、聚合物、陶瓷或復(fù)合材料制成的制品。
這里和所附權(quán)利要求中使用的術(shù)語“寬度”是指對著引流口的外周并通過引流口的橫截面上的引流口中心線的最短的線，其中，所述引流口的橫截面垂直于所述引流口的中心線。這里和所附權(quán)利要求中使用的術(shù)語“小寬度”是指0.25cm或更小的寬度。優(yōu)選地，對于本發(fā)明，小寬度流體引流口具有尺寸范圍從約0.02cm到約0.25cm的寬度。
當在這里提到小寬度流體引流口時所用的術(shù)語“橫截面形狀”，指的是由局部垂直于該引流口的中心線的平面內(nèi)的引流口的外周所限定的形狀。
與現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明給予制品的設(shè)計者將所述一個或多個小寬度的流體引流口配置在他們最需要的部位的自由，而無需將制品切開并重新裝配。本發(fā)明還允許制品設(shè)計者將所述一個或多個引流口的取向以及多個引流口的配置密度最佳化。例如，本發(fā)明允許制品設(shè)計者將EPS珠模具的引流口與模具開口方向平行地取向，以便于容易地卸下成形的EPS部件并且降低引流口被可能擠壓到引流口內(nèi)的EPS材料堵塞的可能性。本發(fā)明還允許設(shè)計者在需要大的通風(fēng)量的區(qū)域中采用高的引流口配置密度，而在需要小的通風(fēng)量的區(qū)域中采用低的引流口配置密度。而且，本發(fā)明所提供的靈活性允許設(shè)計者利用計算機運算的算法將引流口的設(shè)計、配置和排列密度最佳化。包含所述算法的計算機程序甚至可以創(chuàng)建將引流口結(jié)合到制品內(nèi)的電子文件并使得制品被印刷，而所有這些，在選擇好設(shè)計標準之后，只需很少或者無需人的介入。
而且，雖然絕大部分穿孔技術(shù)限制設(shè)計者只能使用具有圓形截面的一個或多個小寬度流體引流口，而本發(fā)明則允許設(shè)計者使用各種各樣的截面形狀，甚至是正方形的截面形狀。本發(fā)明還允許設(shè)計者改變引流口沿著其長度方向的截面形狀和/或?qū)挾?。本發(fā)明還使設(shè)計者擺脫現(xiàn)有技術(shù)的限制，所述限制是引流口的中心線必須是直線，并具有只依賴于制品的厚度的長度。而本發(fā)明則允許設(shè)計者旋轉(zhuǎn)、彎曲中心線或者改變中心線的方向。關(guān)于單獨或者與本發(fā)明允許引流口在任何需要的部位并以任意的陣列密度配置的容易性相結(jié)合地采用的引流口的截面形狀、寬度、取向和中心線曲率，本發(fā)明所提供的巨大的靈活性，對于利用引流口設(shè)計作為流體和壓力控制的手段的設(shè)計者而言提供了空前的機會。
例如，通過考慮到其特定位置的特性地配置每一個引流口，本發(fā)明可以在其整個厚度變化的、具有位于復(fù)雜的表面上的多個小寬度流體引流口的制品中，使得通過其每一個引流口具有相等的流體流速。
本發(fā)明的另一個方面提供一種包括至少一個小寬度的流體引流口的制品，其中，所述制品和所述一個或多個小寬度的引流口同時由分層制造工藝制成。
本發(fā)明所制造的制品特別適合于制造EPS模塑發(fā)泡制品，用作消失模模制(lost-foam moulding)工藝的模型，飲用杯，圣誕節(jié)裝飾品，包裝材料，浮動裝置，以及絕緣材料。


通過參照附圖，可以更好地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點的關(guān)鍵性。但是，應(yīng)當理解，附圖只是為了說明的目的而設(shè)計的，而不是對本發(fā)明作出的限定。
圖1A是EPS珠模具的一個半模的頂視圖，該EPS珠模具具有根據(jù)本發(fā)明制造的小寬度流體引流口。
圖1B是圖1A所示的EPS珠模具的帶孔的模具表面的一小部分的頂視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例具有各種小寬度流體引流口結(jié)構(gòu)的制品的壁的截面表示(representation)。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有各種截面形狀的小寬度流體引流口的制品的平坦表面的表示的頂視圖。
具體實施例方式
在本節(jié)，將詳細描述本發(fā)明的一些目前的優(yōu)選實施例，對于熟悉本領(lǐng)域的人員來說，足以實施本發(fā)明。但是，應(yīng)當理解，這里描述了有限數(shù)目的目前優(yōu)選的實施例這一事實，絕不以任何方式限制所附權(quán)利要求書中所提出的本發(fā)明的范圍。
為了說明的清楚性和簡明性，將目前優(yōu)選實施例的描述限制為對制造EPS珠模具的描述，其中，所采用的分層制造工藝是3DP工藝。熟悉本領(lǐng)域的人員將會認識到，本發(fā)明包括，在任何分層制造工藝的尺寸及材料能力范圍內(nèi)、對任何類型的具有一個或多個小寬度的流體引流口的制品的制造，所述分層制造工藝適合于包括在以層狀的方式構(gòu)成的制品中包含一個或多個小寬度的流體引流口。
在傳統(tǒng)的EPS珠模塑操作中，將部分膨脹的EPS珠裝入到閉合的雙件式EPS珠模具中。然后將蒸氣導(dǎo)入到包圍EPS珠模具的腔室內(nèi)。蒸氣通過多個小寬度的流體引流口被導(dǎo)入到EPS珠模具中，導(dǎo)致在部分膨脹的EPS珠內(nèi)的例如戊烷等發(fā)泡劑進一步將珠膨脹，然后，以由EPS珠模具限定的形狀熔合在一起。在通入蒸氣的步驟完成之后，通過向圍繞EPS珠模具的腔室施加真空和/或在EPS珠模具的外表面上噴水，將模塑的制品冷卻。然后，打開EPS珠模具，將模塑的部件卸下。傳統(tǒng)的EPS珠的模塑操作，在1995年10月3日公告的Bishop的美國專利No.5,454,703中進行過描述。
將蒸氣導(dǎo)入到EPS珠模具內(nèi)的引流口的寬度必須小于部分膨脹的EPS珠的尺寸，以便防止所述珠阻塞引流口或通過引流口離開模腔。典型地，部分膨脹的EPS珠的直徑在大約0.05cm的量級。部分是由于這種小的尺寸，部分是由于需要使裝入到EPS珠模具的模腔中的所有部分膨脹的EPS珠與蒸氣接觸，希望將盡可能多的小寬度的流體引流口配置在EPS珠模具的表面上。但是，穿孔工具向EPS珠模具的膜塑表面的復(fù)雜或凹入的區(qū)域的可接近性問題，使得利用傳統(tǒng)的EPS珠模具制造技術(shù)很難將引流口的配置最佳化。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可以將多個小寬度流體引流口結(jié)合到作為利用分層制造工藝、例如3DP工藝制造的EPS珠模具部分的EPS珠模具的每一個部分中。
3DP工藝在概念上類似于噴墨打印。但是，代替墨，3DP工藝將粘合劑沉積到粉末床的頂層上。根據(jù)將被制造的制品的三維電子表示(three-dimensional representation)的兩維片段(two-dimensionalslice)，將這種粘合劑印刷到粉末層上。一層接一層地印刷，直到形成整個制品為止。所述粉末可以包括金屬、陶瓷、聚合物或者復(fù)合材料。粘合劑可以包括聚合物和碳水化合物中的至少一種。適合的粘合劑的例子在1991年10月31日公告的Bourell等人的美國專利No.5,076,869中以及2003年7月1日公告的Liu等人的美國專利.No.6,585,930中給出。
根據(jù)粉末的堆積密度，印刷的制品典型地由從約30到超過60體積百分比的粉末、以及約10體積百分比的粘合劑構(gòu)成，其余為空隙空間。在這一階段，印刷的制品是有些易碎的。可以進行印刷后處理，以便提高印刷制品的物理和/或機械性質(zhì)。典型地，這種印刷后處理包括熱處理印刷的制品，以便利用隨后硬化或固化的熔滲劑材料代替粘合劑，從而制成具有所需物理和機械性質(zhì)的高密度的制品。在采用熔滲步驟的情況下，必須防止所述熔滲封住小寬度引流口?？梢允褂?998年7月7日公告的Sachs等人的美國專利No.5,775,402中描述的關(guān)于避免熔滲劑堵塞形成在分層制造的物品內(nèi)的冷卻劑通道的技術(shù)，以防止熔滲劑堵塞根據(jù)本發(fā)明制造的物品中的引流口。
用于分層制造工藝中的物品的三維電子表示，典型地利用計算機輔助設(shè)計(CAD)軟件來創(chuàng)建。三維電子表示的CAD文件，典型地被轉(zhuǎn)換成另外的文件格式，所述格式在工業(yè)中稱為立體平版印刷文件格式或者標準三角語言(“STL”)文件格式或STL格式。然后，利用適當?shù)那衅?slicing)程序處理STL格式文件，以便產(chǎn)生電子文件，該電子文件將制品的三維電子表示轉(zhuǎn)換成包括被表示為兩維片段的制品的STL格式文件。所述片段的厚度典型地在約0.008cm到約0.03cm的范圍內(nèi)，但是，根據(jù)所要制造的制品的設(shè)計標準以及所采用的特定的分層制造工藝，也可以顯著不同于該范圍。對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，用于制造各種電子文件的適當程序是公知的。
作為實施本發(fā)明的一個方面的例子，現(xiàn)將描述雙件式EPS珠模具中的一個部件的制造。這里將EPS珠模具中的每一部件都看成一個獨立的制品，第二個部件可以單獨地制造，也可以和第一部件同時制造。
首先，作為CAD文件創(chuàng)建模具部件的三維電子表示，然后轉(zhuǎn)換成STL格式文件。接著，創(chuàng)建制品將要具有的小寬度流體引流口陣列的三維電子表示的CAD文件。然后，將引流口陣列的CAD文件轉(zhuǎn)換成STL格式文件。
熟悉本領(lǐng)域的人員將會認識到，在創(chuàng)建每個制品和引流口的CAD文件的過程中，必須調(diào)整制品和引流口的尺寸，以便考慮到在制造過程中可能發(fā)生的諸如收縮等的任何尺寸變化。例如，為了補償在特定制品的由3DP工藝進行的制造的過程中產(chǎn)生的收縮，有可能把具有最終直徑為0.046cm的引流口，設(shè)計成用0.071cm的直徑進行印刷。
將兩個STL格式文件進行比較，以便確保各個引流口位于制品中的所需位置上。可以對STL文件進行任何需要的修正和修改。然后，利用合適的軟件程序?qū)蓚€STL格式文件合并，所述合適的程序執(zhí)行布爾運算，例如執(zhí)行二進制減法運算，將引流口的三維表示從制品的三維表示中減去。這種程序的一個例子是Magics RP軟件，可以從Materialise NV，Leuven，Belgium獲得。也可以進行需要的修正或修改，以便獲得例如將引流口從不需要的區(qū)域除去的電子表示。
文件合并步驟產(chǎn)生包含所需的小寬度流體引流口陣列的制品的三維電子文件。這種電子文件在這里稱為“3-D帶孔制品文件”。然后可以利用傳統(tǒng)的切片程序?qū)?-D帶孔制品文件轉(zhuǎn)換成包括表示成兩維片段的制品的電子文件。這種電子文件在這里稱為“帶孔制品2-D片段文件”?？梢詫Э字破?-D片段文件檢查錯誤以及對其進行任何需要的修正或修改。然后由3DP工藝設(shè)備利用該帶孔制品2-D片段文件創(chuàng)建制品的印刷型式，隨后可以對該型式進行處理，進一步改進其物理和/或機械性質(zhì)。這種3DP工藝設(shè)備的一個例子是可以從Extrude HoneCorporation，Irwin，PA 15642獲得的ProMetalModel RTS 300單元。
應(yīng)當理解，在前面的章節(jié)中所揭示的用于產(chǎn)生包括一個或多個所需的小寬度流體引流口的制品的電子表示的方法，只是很多產(chǎn)生這種電子表示的方法中的一個，其中，所述的制品的電子表示可以被分層制造工藝設(shè)備使用以便逐層地制造制品。所采用的確切的方法由設(shè)計者自由決定，并與以下因素有關(guān)，例如，制品的復(fù)雜性和尺寸，制品將要具有的小寬度流體引流口的尺寸和數(shù)目，能夠獲得的計算機處理設(shè)備，可用于處理一個或多個電子文件的計算時間。例如，對于只包含單一的小寬度流體引流口的簡單制品，可以很迅速地將引流口包括到含有制品的三維電子表示的初始CAD文件中。在其它情況下，有可能需要在將兩個文件合并之前就消除引流口陣列和制品的STL文件的比較步驟。熟悉本領(lǐng)域的人員將會認識到，有些分層制造工藝使得切片步驟對于使用者而言是一目了然的，即，使用者只須將物體的三維表示的CAD或者STL文件輸入到處理設(shè)備中，設(shè)備會自動地完成產(chǎn)生逐層建造制品所需的二維片段所必要的額外的操作。雖然如此，在這種過程中，仍然完成切片操作。應(yīng)當理解，產(chǎn)生可以被分層制造工藝設(shè)備使用的、具有一個或多個小寬度流體引流口的制品的電子表示的所有可能的變化，都在本發(fā)明的意圖的范圍之內(nèi)。
本發(fā)明允許設(shè)計者使用計算機運行的算法，以便優(yōu)化引流口的設(shè)計、配置和陣列密度。也可以利用包含該算法的計算機程序，例如以上面描述的方式，創(chuàng)建將引流口結(jié)合到制品中的電子文件。也可以使得該制品能夠被印刷。從而，本發(fā)明的這個方面，在選擇了設(shè)計標準之后，允許設(shè)計者在很少或者完全沒有人的介入的情況下從設(shè)計準則轉(zhuǎn)為印刷的制品。這種算法的設(shè)計以及運行該算法的相關(guān)軟件，通過綜合流體動力學(xué)的原理、制品設(shè)計、機械自動化以及計算機編程，完全處于熟悉本領(lǐng)域的人員的技能范圍之內(nèi)。
本發(fā)明的另外一個方面提供一種制品，該制品包括至少一個小寬度的流體引流口，其中，該制品和引流口借助分層制造工藝同時制造。這種制品的例子包括、但并不局限于EPS珠模具及其部分，帶孔的注塑模具，真空成形工具，傳熱裝置，流體調(diào)節(jié)裝置，以及用于減震器中所使用的制品。
本發(fā)明的另外一個方面在于，允許每個單獨的小寬度流體引流口的幾何形狀的幾乎無限制的靈活性。例如，圖2表示根據(jù)本發(fā)明的具有各種引流口結(jié)構(gòu)的制品的壁的一部分橫截面。制品的壁10的厚度變化，并且樣品小寬度流體引流口12-32每一個都具有不同的幾何結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明制造的引流口甚至可以是分支的，如樣品引流口18所例示的那樣，該引流口18具有分支20、22、24、26。分支的引流口可以包括、但不局限于具有1至n或者n至1主干至分支的關(guān)系的引流口。而且，根據(jù)本發(fā)明制造的引流口可以具有非直線的中心線，如樣品引流口16、28所例示的那樣。
進而，借助本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)任何所需橫截面形狀的小寬度流體引流口。和絕大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)不同，設(shè)計者不僅不被限制在單一的基本上圓形的橫截面形狀，本發(fā)明還允許設(shè)計者在制品內(nèi)采用不同橫截面形狀的引流口。另外，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)令人驚奇的結(jié)果，即，對于具有大量的引流口，例如幾百個或者更多的引流口的制品，不管是單獨的還是作為制品的一部分，當引流口的橫截面形狀為多邊形、例如為六邊形或者正方形而非圓形時，電子文件的大小以及包含引流口的表示的電子文件處理時間顯著降低。
例如，參照圖3，該圖表示根據(jù)本發(fā)明的一個制品的帶孔的平的表面40的一小部分。帶孔的表面40包括五個小寬度流體引流口42-50。引流口42具有圓形的橫截面形狀；引流口44具有三角形橫截面形狀；引流口46具有正方形橫截面形狀；引流口48具有矩形橫截面形狀；引流口50具有六邊形橫截面形狀。
熟悉本領(lǐng)域的人員將會認識到，在本發(fā)明的意圖的范圍內(nèi)的制品，是可以與利用其它方法制造的具有小寬度流體引流口的制品區(qū)分開的。例如，在某些情況下，這種制品可以通過利用任何其它制造方法所不能實現(xiàn)的引流口的配置和取向來加以區(qū)分。這是因為，現(xiàn)有技術(shù)的引流口的配置和取向受到穿孔工具的可接近性的限制，而本發(fā)明允許將引流口配置在制品上的任何部位并沿著任意方向取向。這樣的制品還可以由所屬一個或多個引流口的橫截面形狀來區(qū)分，利用現(xiàn)有技術(shù)的方法該橫截面形狀限于大致圓形的形狀，而根據(jù)本發(fā)明則可以是包括正方形在內(nèi)的任何形狀。這樣的制品也可以通過各個引流口的壁的結(jié)構(gòu)被區(qū)分開，因為利用穿孔方式制造的引流口的壁可能顯示出所采用的引流口成形方法的印跡，而根據(jù)本發(fā)明制造的引流口可能會顯示出制造所述制品所采用的逐層制造工藝的結(jié)構(gòu)特征。
包含有小寬度流體引流口的制品的一個例子示于圖1A，其中，所述制品和引流口借助分層制造工藝同時制成。所示制品是EPS珠模具的上半模，該模具用于制造四缸發(fā)動機頭的消失模模型。半模2具有復(fù)雜的模具表面4，并且，在印刷階段，長74.6cm，寬49.4cm，厚4.6cm。該半模2包括27,000以上的小寬度流體引流口6。每一個引流口6具有正方形的橫截面，寬度為0.05cm。為了更好地說明引流口6，圖1B表示半模2的模具表面4的一小部分的特寫視圖。引流口6全部與EPS珠模具的開口方向8平行取向，也就是與進入圖1A的頁面的方向平行。采用3DP工藝，利用顆粒尺寸為-170目/+325目、等級為420的不銹鋼粉末和印刷粘合劑，制造印刷的半模2。印刷粘合劑為ProMetalSBC-1，一種可以從Extrude Hone Corporation，Irwin，PA15642獲得的碳水化合物/丙烯酸粘合劑。
接著將印刷的制品利用90重量百分比的銅、10重量百分比的青銅合金進行熔滲，以提高其物理和機械性質(zhì)。在熔滲步驟中，通過控制印刷制品在熔滲劑被通過毛細作用進入到印刷的制品內(nèi)的熔滲劑源上方的高度，從而使得熔滲的毛細管力與熔滲劑的靜水頭壓力平衡，基本上防止熔滲劑流入到引流口內(nèi)。這種高程控制技術(shù)，使得制品被完全熔滲，而不會阻塞引流口6或?qū)е乱骺谧兊贸叽绮蛔恪４婊蛘叱烁叱炭刂萍夹g(shù)之外，防止引流口被阻塞或者變得尺寸不足的另外一種技術(shù)是加大引流口6的尺寸，以允許熔滲劑對引流口6的內(nèi)表面在一定程度上覆皮。
為了對模具表面4生成所需的表面光潔度，只需要比較少量的精加工工作。
盡管只給出并描述了本發(fā)明的少數(shù)幾個實施例，但對于熟悉本領(lǐng)域的人員來說，很明顯，可以對其進行很多改變和改型，而不超出下面的權(quán)利要求書中所描述的本發(fā)明的主旨和范圍。這里所提到的全部美國專利，通過引用將其全部內(nèi)容結(jié)合在此。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)權(quán)利要求1-12(刪除)13.一種方法，包括利用分層制造工藝制造具有多個小寬度流體引流口的制品，其特征在于，至少一個所述小寬度流體引流口具有多邊形橫截面形狀并且借助所述分層制造工藝形成在所述制品中，所述制品是EPS珠模具的組成部分，所述多個小寬度流體引流口包括有足夠大數(shù)量的小寬度流體引流口，使得處理包含有小寬度流體引流口的表示的電子文件的時間顯著小于所述小寬度流體引流口的橫截面形狀為圓形時的處理時間。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，進一步包括以下步驟a)利用所述制品制造模型；以及b)將所述模型用在消失模模制工藝中。
權(quán)利要求15.-42.(刪除)43.一種制品，該制品利用權(quán)利要求13所述的方法制造。
權(quán)利要求44.-86.(刪除)87.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述分層制造工藝是從由三維印刷和選擇性激光燒結(jié)組成的組中選擇出的。
88.如權(quán)利要求13所述的方法，進一步包括在利用分層制造工藝制造出該制品后，對該制品進行熔滲的步驟。
89.如權(quán)利要求13所述的方法，進一步包括以下步驟a)創(chuàng)建包含所述制品的表示的第一電子文件，其中，所述至少一個流體引流口不在所述制品的表示內(nèi)；b)創(chuàng)建第二電子文件，該第二電子文件包含有所述至少一個不在的小寬度流體引流口的表示；c)將所述第一電子文件和所述第二電子文件合并，以便創(chuàng)建第三電子文件，該第三電子文件包含所述制品的表示，其中，所述制品帶有位于所述制品內(nèi)的所述至少一個不在的小寬度流體引流口；以及d)利用所述第三文件和所述分層制造工藝制造所述制品。
90.如權(quán)利要求13所述的方法，進一步包括設(shè)計所述至少一個小寬度流體引流口、使之具有從正方形和六邊形組成的組中選擇出來的橫截面形狀的步驟。
91.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在所述模具使用過程中具有開口方向，所述方法進一步包括對所述至少一個小寬度流體引流口進行取向、使之具有與所述開口方向平行取向的中心線的步驟。
92.一種方法，包括以下步驟a)建造具有多個小寬度流體引流口的制品的模型，以便創(chuàng)建電子文件，其中，每一個小寬度流體引流口都具有六邊形橫截面形狀；以及b)利用該電子文件和分層制造工藝制造所述制品；其特征在于，所述多個小寬度流體引流口包括足夠大數(shù)量的小寬度流體引流口，使得處理所述電子文件的時間顯著小于所述小寬度流體引流口的橫截面形狀為圓形時的處理時間。
93.如權(quán)利要求92所述的方法，進一步包括選擇該制品作為減震器的流體調(diào)節(jié)部件的步驟。
94.如權(quán)利要求92所述的方法，進一步包括選擇該制品作為模具的步驟。
95.如權(quán)利要求94所述的方法，其特征在于，該模具具有開口方向，所述方法進一步包括對所述至少一個小寬度流體引流口進行取向、使之具有與所述開口方向平行取向的中心線的步驟。
96.如權(quán)利要求94所述的方法，其特征在于，將該制品選擇作為EPS珠模具。
97.如權(quán)利要求96所述的方法，進一步包括用該EPS珠模具制造用于消失模模制工藝的模型。
98.如權(quán)利要求92所述的方法，進一步包括選擇該制品作為熱傳導(dǎo)裝置的步驟。
99.如權(quán)利要求92所述的方法，其特征在于，所述建造模型的步驟包括
i)建造制品的模型以便創(chuàng)建第一電子文件；ii)建造多個小寬度流體引流口的模型，以便創(chuàng)建第二電子文件，其中，所述至少一個流體引流口具有多邊形橫截面；iii)將第一和第二電子文件合并，以便創(chuàng)建用于步驟b)的電子文件。
100.如權(quán)利要求92所述的方法，進一步包括從由正方形和六邊形組成的組中選擇多邊形橫截面形狀的步驟。
101.如權(quán)利要求92所述的方法，進一步包括從三維印刷和選擇性激光燒結(jié)組成的組中選擇分層制造工藝的步驟。
102.如權(quán)利要求92所述的方法，進一步包括在借助所述分層制造工藝制造出制品之后，對所述制品進行熔滲的步驟。
103.如權(quán)利要求92所述的方法，進一步包括設(shè)計所述至少一個小寬度流體引流口、使之具有沿著其中心線改變寬度的橫截面的步驟。
104.如權(quán)利要求92所述的方法，進一步包括設(shè)計所述至少一個小寬度流體引流口、使之具有沿著其長度改變橫截面形狀的步驟。
105.如權(quán)利要求92所述的方法，進一步包括在借助所述分層制造工藝制造出該制品之后，對該制品進行熔滲的步驟。
106.一種制品，所述制品利用權(quán)利要求92所述的方法制造。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括利用分層制造工藝制造具有至少一個小寬度流體引流口的制品，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口具有非圓形橫截面形狀，并且借助所述分層制造工藝形成在所述制品中。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口具有多邊形橫截面形狀。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口具有正方形橫截面形狀和六邊形橫截面形狀中的至少一種。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口的寬度沿著其中心線變化。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口的橫截面形狀沿著其中心線變化。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口具有非直線的中心線。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括以下步驟a)提供粉末層；以及b)通過在所述粉末層的預(yù)先限定的區(qū)域內(nèi)將所述粉末粘結(jié)到一起，印刷所述制品的層。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述粉末包括從由金屬、陶瓷、聚合物和復(fù)合物組成的組中選擇出來的至少一種。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口具有在約0.02cm和約0.25cm之間的范圍內(nèi)的寬度。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括創(chuàng)建所述制品的電子表示的步驟，所述制品帶有至少一個位于所述制品內(nèi)的小寬度流體引流口。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，進一步包括以下步驟a)提供一種算法；以及b)在計算機上執(zhí)行所述算法，以便進行下述中的至少一項i)設(shè)計所述至少一個小直徑流體引流口；ii)在所述制品內(nèi)選擇用于所述至少一個小直徑流體引流口的位置；iii)對于所述制品的表面的至少一部分，選擇多個所述小直徑流體引流口的陣列密度；iv)將所述至少一個小直徑流體引流口的電子表示結(jié)合到所述制品的電子表示內(nèi)；以及v)使所述制品以逐層的方式被印刷。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括以下步驟a)創(chuàng)建包含所述制品的表示的第一電子文件，其中，所述至少一個流體引流口不在所述制品的所述表示內(nèi)；b)創(chuàng)建第二電子文件，該第二電子文件包含所述至少一個不在的小寬度流體引流口的表示；以及c)將所述第一電子文件和所述第二電子文件合并，以便創(chuàng)建第三電子文件，該第三電子文件包含所述制品的表示，其中，所述制品帶有設(shè)置在所述制品內(nèi)的所述至少一個不在的小寬度流體引流口。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述制品是EPS珠模具的組成部分。
14.如權(quán)利要求13述的方法，進一步包括以下步驟a)利用所述制品制成模型；以及b)將所述模型用在消失模模制工藝中。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述制品是從射出成型模具、真空成形工具、熱傳導(dǎo)裝置和流體調(diào)節(jié)裝置組成的組中選擇出來的至少一種的組成部分。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括將所述制品用到由EPS珠模塑工藝、射出成型工藝、真空成形工藝、熱傳導(dǎo)裝置和流體調(diào)節(jié)裝置組成的組中選擇出來的至少一種的步驟。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括將所述至少一個小寬度流體引流口沿著基本上不與所述小寬度流體引流口終止的表面垂直的方向取向的步驟。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述制品具有多個小寬度的流體引流口，并且，所述制品是在使用時具有開口方向的多件式模具的組成部分，其中，取向步驟包括對所述多個小寬度流體引流口中的至少一個進行取向，使之具有與所述開口方向平行取向的中心線。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括利用熔滲劑熔滲所述制品的步驟。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述熔滲劑是金屬。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述熔滲劑是青銅。
22.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分層制造工藝是三維印刷工藝。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口具有多邊形的橫截面形狀。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口的寬度沿著其中心線變化。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口的橫截面形狀沿著其中心線變化。
26.如權(quán)利要求22所述的方法，進一步包括以下步驟a)提供包括金屬粉末的粉末層；以及b)通過將粘合劑沉積到所述粉末層上以便在所述粉末層的預(yù)先選定的區(qū)域中將所述金屬粉末粘結(jié)到一起，印刷所述制品的層。
27.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述粘合劑包括聚合物和碳水化合物中的至少一種。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述金屬粉末包括不銹鋼粉末。
29.如權(quán)利要求22所述的方法，進一步包括利用熔滲劑熔滲所述制品的步驟。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述熔滲劑包括金屬。
31.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分層制造工藝是選擇性激光燒結(jié)工藝。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口具有多邊形橫截面形狀。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口的寬度沿著其中心線變化。
34.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口的橫截面形狀沿著其中心線變化。
35.如權(quán)利要求31所述的方法，進一步包括以下步驟a)提供包括金屬粉末和粘合劑的粉末層；以及b)通過在所述粉末層上掃描激光束以使所述粘合劑在所述粉末層的預(yù)先選定的區(qū)域內(nèi)將所述金屬粉末結(jié)合到一起，印刷所述制品的層。
36.如權(quán)利要求31所述的方法，進一步包括利用熔滲劑熔滲所述制品的步驟。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，所述熔滲劑包括金屬。
38.一種制品，該制品利用權(quán)利要求1所述的方法制造。
39.一種制品，該制品利用權(quán)利要求3所述的方法制造。
40.一種制品，該制品利用權(quán)利要求6所述的方法制造。
41.一種制品，該制品利用權(quán)利要求7所述的方法制造。
42.一種制品，該制品利用權(quán)利要求9所述的方法制造。
43.一種制品，該制品利用權(quán)利要求13所述的方法制造。
44.一種制品，該制品利用權(quán)利要求17所述的方法制造。
45.一種制品，該制品利用權(quán)利要求18所述的方法制造。
46.一種方法，包括利用分層制造工藝制造具有至少一個小寬度流體引流口的制品，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口具有非直線中心線，并且借助所述分層制造工藝將所述引流口形成在所述制品中。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口具有非圓形橫截面形狀。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口具有多邊形橫截面形狀。
49.如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口具有正方形橫截面形狀和六邊形橫截面形狀中的至少一種。
50.如權(quán)利要求46所述的方法，進一步包括以下步驟a)提供包括粉末的粉末層；以及b)通過在所述粉末層的預(yù)先限定的區(qū)域內(nèi)將所述粉末粘結(jié)到一起，印刷所述制品的層。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所述粉末包括從由金屬、陶瓷、聚合物和復(fù)合物組成的組中選擇出來的至少一種。
52.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，所述至少一種小寬度流體引流口具有在約0.02cm和約0.25cm之間的范圍內(nèi)的寬度。
53.如權(quán)利要求46所述的方法，進一步包括創(chuàng)建所述制品的電子表示的步驟，其中，所述制品帶有至少一個位于所述制品內(nèi)的所述小寬度流體引流口。
54.如權(quán)利要求53所述的方法，進一步包括以下步驟a)提供一種算法；以及b)在計算機上執(zhí)行所述算法，以便進行下述至少一項i)設(shè)計所述至少一個小直徑流體引流口；ii)在所述制品內(nèi)選擇用于所述至少一個小直徑流體引流口的位置；iii)對于所述制品的表面的至少一部分，選擇多個所述小直徑流體引流口的陣列密度；iv)將所述至少一個小直徑流體引流口中的電子表示結(jié)合到所述制品的電子表示內(nèi)；以及v)使所述制品以逐層的方式被印刷。
55.如權(quán)利要求46所述的方法，進一步包括以下步驟a)創(chuàng)建包含所述制品的表示的第一電子文件，其中，所述至少一個流體引流口不在所述制品的表示內(nèi)；b)創(chuàng)建第二電子文件，該第二電子文件包含有所述至少一個不在的小寬度流體引流口的表示；以及c)將所述第一電子文件和所述第二電子文件合并，以便創(chuàng)建第三電子文件，該第三電子文件包含所述制品的表示，其中，所述制品帶有位于所述制品內(nèi)的所述至少一個不在的小寬度流體引流口。
56.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，所述制品是EPS珠模具的組成部分。
57.如權(quán)利要求56所述的方法，進一步包括以下步驟a)利用所述制品制成模型；以及b)將所述模型用在消失模模制工藝中。
58.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，所述制品是從射出成型模具、真空成形工具和流體調(diào)節(jié)裝置組成的組中選擇出來的至少一種的組成部分。
59.如權(quán)利要求46所述的方法，進一步包括將所述制品用到由EPS珠模塑工藝、射出成型工藝、真空成形工藝和流體調(diào)節(jié)裝置組成的組中選擇出來的至少一種的步驟。
60.如權(quán)利要求46所述的方法，進一步包括利用熔滲劑熔滲所述制品的步驟。
61.如權(quán)利要求60所述的方法，其特征在于，所述熔滲劑是金屬。
62.如權(quán)利要求61所述的方法，其特征在于，所述熔滲劑是青銅。
63.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，所述分層制造工藝是三維印刷工藝。
64.如權(quán)利要求63所述的方法，進一步包括以下步驟a)提供包括金屬粉末的粉末層；以及b)通過將粘合劑沉積到所述粉末層上以便在所述粉末層的預(yù)先選定的區(qū)域中將所述金屬粉末粘結(jié)到一起，印刷所述制品的層。
65.如權(quán)利要求64所述的方法，其特征在于，所述粘合劑包括聚合物和碳水化合物中的至少一種。
66.如權(quán)利要求63所述的方法，進一步包括利用熔滲劑熔滲所述制品的步驟。
67.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，所述分層制造工藝是選擇性激光燒結(jié)工藝。
68.如權(quán)利要求67所述的方法，進一步包括以下步驟a)提供包括金屬粉末和粘合劑的粉末層；以及b)通過在所述粉末層上掃描激光束以使所述粘合劑在所述粉末層的預(yù)先選定的區(qū)域內(nèi)將所述金屬粉末粘結(jié)到一起，印刷所述制品的層。
69.如權(quán)利要求67所述的方法，進一步包括利用熔滲劑熔滲所述制品的步驟。
70.如權(quán)利要求69所述的方法，其特征在于，所述熔滲劑包括金屬。
71.一種制品，該制品利用權(quán)利要求46所述的方法制造。
72.一種制品，該制品利用權(quán)利要求47所述的方法制造。
73.一種制品，該制品利用權(quán)利要求48所述的方法制造。
74.一種制品，該制品利用權(quán)利要求50所述的方法制造。
75.一種制品，該制品利用權(quán)利要求56所述的方法制造。
76.一種制品，該制品利用權(quán)利要求58所述的方法制造。
77.一種方法，包括利用分層制造工藝制造具有至少一個小寬度流體引流口的制品，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口是分支的，并且借助所述分層制造工藝將所述引流口形成在所述制品中。
78.一種制品，該制品利用權(quán)利要求77所述的方法制造。
79.一種方法，包括利用分層制造工藝制造具有至少一個小寬度流體引流口的制品，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口具有多邊形橫截面形狀，并且借助所述分層制造工藝將所述引流口形成在所述制品中。
80.如權(quán)利要求79所述的方法，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口具有正方形橫截面形狀。
81.一種方法，包括利用分層制造工藝制造具有至少一個小寬度流體引流口的制品，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口的寬度沿著其中心線變化，并且借助所述分層制造工藝將所述引流口形成在所述制品中。
82.一種方法，包括利用分層制造工藝制造具有至少一個小寬度流體引流口的制品，其特征在于，所述至少一個小寬度流體引流口的橫截面形狀沿著其中心線變化，并且借助所述分層制造工藝將所述引流口形成在所述制品中。
83.一種制品，該制品利用權(quán)利要求79所述的方法制造。
84.一種制品，該制品利用權(quán)利要求80所述的方法制造。
85.一種制品，該制品利用權(quán)利要求81所述的方法制造。
86.一種制品，該制品利用權(quán)利要求82所述的方法制造。
全文摘要
本發(fā)明利用分層制造工藝制造制品(2)，該制品(2)具有至少一個在分層制造過程中制造的小寬度流體引流口(6)。這種小寬度流體引流口(6)可以具有任何所需的橫截面形狀、取向、曲率。本發(fā)明還包括包含有至少一個小寬度流體引流口(6)的制品(2)，其中，借助分層制造工藝同時制造所述制品(2)和所述小寬度引流口(6)。
文檔編號B29C33/10GK1874863SQ200480031877
公開日2006年12月6日 申請日期2004年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月11日
發(fā)明者M·L·賴納松, J·赫茨納, J·L·菲舍, D·J·馬斯, D·R·納爾遜, L·J·沃斯 申請人:Ex一公司, 通用汽車公司