本發(fā)明涉及使用多種不同材料進(jìn)行打印的三維打印機(jī)和打印方法。更具體地，本發(fā)明涉及具有多種不同的材料粉末分配部的三維打印機(jī)和打印方法，材料粉末分配部將其材料放置在所形成的層的不同部分中，并且不同的材料粉末粘合在一起，之后在先前已完成的層上打印下一個層。

背景技術(shù)：

三維(3D)打印或增材制造作為一種制造技術(shù)被寄予厚望，因為它能夠替代用于傳統(tǒng)技術(shù)的必要的工具作業(yè)，它運(yùn)用CAD/CAM系統(tǒng)將材料的固定直接驅(qū)動成為如CAD文件所限定的物體。3D打印的所有基本方法都設(shè)計為對物體的所有部分，以及對該打印機(jī)所生成的所有物體都使用單一類型的材料。采用被稱為熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的這一類打印機(jī)最能夠使用多材料。FDM機(jī)器使用材料絲，材料絲能夠融化并通過計算機(jī)控制的打印頭擠出，并在材料離開擠壓部之后立即固化，以形成按照CAD文件中的設(shè)計的建模。通過采用多于一個的打印頭，每個打印頭具有不同類型的絲材，可以建立多于一種材料的模型。雖然這些不同的絲材代表不同種類的聚合材料，但是這項技術(shù)僅限于低熔點、主要為有機(jī)材料。

因為FDM打印機(jī)要求打印頭追蹤3D模型中的每一個體素，一次追蹤一個體素，并且是以與融化和擠壓材料相兼容的速度，那么它們在生產(chǎn)較大體積的物體時會很慢。因為這樣，F(xiàn)DM打印機(jī)主要被用于構(gòu)建模型或原型。

基于粘合劑噴射的3D打印機(jī)因為其在可用材料的靈活性上而被寄予厚望，并且相比于其他種類的3D打印機(jī)有潛力能大幅增加產(chǎn)量?；谡澈蟿﹪娚涞?D打印機(jī)使用墨噴射型打印頭來將膠水噴灑在粉末的薄層上，當(dāng)這樣設(shè)置時，膠合在一起的粉末形成固體片，并且為由計算機(jī)指令給打印頭的圖案所限定的構(gòu)造，用于物體的給定層。當(dāng)膠水凝固后，將下一個粉末的薄層鋪撒在原始層之上，然后在該層的圖案中重復(fù)膠水或粘合劑的定圖案噴射。每個層都因此而形成圖案之后，工件從打印頭處大致轉(zhuǎn)位，使得墨噴射部和粉末層之間的關(guān)系與它們在第一層中的關(guān)系一樣。沒有通過粘合劑形成圖案的粉末，留在它最初被存儲的位置，并充當(dāng)存放在先前沒有被粘合劑圖案化的區(qū)域中的粉末/粘合劑部分的基底，還充當(dāng)用于粉末/粘合劑結(jié)構(gòu)的支撐部。當(dāng)這部分的存儲完成后，沒有通過粘合劑形成圖案的粉末被移除。

現(xiàn)有的系統(tǒng)使用的粉末從通過水粘合用于實體模型的熟石膏，到通過膠水粘合用于沙模鑄造核心的沙子，到通過膠水粘合并接下來燒結(jié)成完成的金屬部的金屬?，F(xiàn)有的系統(tǒng)中沒有一個能夠構(gòu)建一種物體，該物體的不同區(qū)域包括不同材料。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供三維(3D)打印機(jī)，其能夠構(gòu)建全自由形態(tài)的3D物體，該物體內(nèi)的區(qū)域包括不同的材料，并且能夠在這樣的物體內(nèi)構(gòu)建具有扭曲的出口路徑(或到物體的外表面甚至無孔)的孔隙空間。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的物體能夠在打印過程完成之后完成，但是更普遍的，當(dāng)移除粘合劑材料時，被打印的物體將會以使得不同材料的粉末更加致密的方式得以處理，以產(chǎn)生與得到粉末材料的固體材料的性能具有類似性能的物體的部件。具體地，例如，粉末化的氧化鋁陶瓷將獲得與氧化鋁陶瓷的固體件相同的性能，粉末化的合金鋼將得到與傳統(tǒng)粉末冶金技術(shù)構(gòu)建的合金鋼的條塊相同的性能?？蛇x地，物體會被充分處理為當(dāng)移除未被粘合的粉末材料時，恰好將粉末的顆粒粘合在一起，留下孔隙空間或孔隙空間可由另一種材料通過注入填充。

本發(fā)明使用在現(xiàn)有的粘合劑噴射系統(tǒng)上采用的某些特定粘合劑噴射系統(tǒng)。具體地，本發(fā)明包括多噴嘴、墨噴射型頭，以及相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動電子件和計算機(jī)，以分配粘合材料。本發(fā)明也可以包括第二相似的、多噴嘴、頭，以分配不同的粘合劑材料，和/或一定量的諸如易揮發(fā)材料的填充材料。本發(fā)明還使用了粉末涂布系統(tǒng)，該粉末涂布系統(tǒng)與使用在傳統(tǒng)粘合劑噴射系統(tǒng)中的粉末涂布系統(tǒng)相似，以存儲被精確控制厚度和粉末密度的粉末的薄層。

傳統(tǒng)的粘合劑噴射系統(tǒng)使用一個粉末涂布系統(tǒng)以存儲用于全部構(gòu)建過程的單一材料，而本發(fā)明包括超過一個粉末涂布系統(tǒng)，每一個粉末涂布系統(tǒng)都存儲一種不同的材料。多種材料中的每一種可以存儲在被打印的物體的每一層中，或任意層可以僅使用可用材料中的一種或可用材料的總數(shù)中的一部分。每個粉末涂布系統(tǒng)在被激活時優(yōu)選地在整個可打印表面上存儲均勻的且未形成圖案的粉末的層，或在一些情況下僅僅在可打印的表面的意于通過特殊材料形成圖案的選定部分上存儲。

在粉末被存儲在打印空間中之后，可以通過粘合劑使給定材料形成圖案，如傳統(tǒng)的粘合劑噴射那樣，或粘合劑可以由墨噴射頭存儲在之前完成的層上，粉末被存儲在之前完成的層上并且粘合劑允許吸收進(jìn)入并弄濕圖案中的所有粉末。這兩種技術(shù)能夠在給定物體中結(jié)合。粘合劑提前噴射進(jìn)入粉末或之后噴射進(jìn)入粉末，粘合劑通常都通過應(yīng)用一些形式的諸如紫外線光的固化能或熱能而被固化，通過固化的粘合劑材料使粉末粘合在一起形成堅固的圖案。

為了方便在任意層上使用多種材料，沒有被粘合到物體的層中的粉末在下一種材料被存儲之前被從打印區(qū)域處移除。打印物體的層中的每一種后續(xù)的材料都通過粉末存儲、圖案化的粘合劑噴射、固化以及過量粉末的移除的連續(xù)循環(huán)來完成。當(dāng)層上的所有材料都被存儲、粘合和固化時，被打印的物體和墨噴射頭之間的空間相對于先前完成的層轉(zhuǎn)位以維持打印表面和打印頭之間合適的關(guān)系。因為通常需要改變物體的任意給定層的厚度，出于從一層至下一層的設(shè)計上的必要改變的考慮，或出于給定的層或部分中的所需圖案的精確性的考慮，完成的層的厚度以及因此部分打印的物體的量相關(guān)于打印頭轉(zhuǎn)位，可與每一個完成的層都不同。

在每一個材料存儲步驟的最后移除過量粉末可在相同層中應(yīng)用后續(xù)材料，保證了不同材料的被移除的粉末至少大部分分離，消除了在打印過程的最后移除過量粉末的需要，并且通常，加速了打印過程。也消除了對打印結(jié)構(gòu)的支撐以及對在之前的層中未被打印的物體的任意部分的基底。這些功能可以根據(jù)需要容易地由功能性材料中的一種的支撐結(jié)構(gòu)提供或由將在后續(xù)過程中從物體中移除而留下孔洞的易揮發(fā)材料提供。

在本發(fā)明的一個實施方式中，粉末涂布機(jī)構(gòu)將涂布與構(gòu)建平臺一樣寬的區(qū)域，并與打印頭配合運(yùn)動。在本優(yōu)選的實施方式中，當(dāng)涂布機(jī)構(gòu)橫跨整個構(gòu)建板時，每一粉末層被存儲在單獨的連續(xù)操作中。在粉末層的存儲完成后，涂布機(jī)構(gòu)撤退，以允許打印頭進(jìn)入構(gòu)建平臺板的區(qū)域。

對特定物體所用到的每一種材料，提供單獨的粉末存儲機(jī)構(gòu)。這些粉末存儲機(jī)構(gòu)中的每一個可移動以轉(zhuǎn)位進(jìn)入實施粉末涂布操作的位置，并且當(dāng)粉末層完成時，移動到停位點，以為粘合劑打印噴射頭或粉末移除機(jī)構(gòu)或接下來的用于當(dāng)前層上待涂布的不同粉末的粉末存儲機(jī)構(gòu)讓路。單獨的粉末存儲機(jī)構(gòu)能夠在一個實施方式中一起運(yùn)行，但是按順序存儲粉末(或不存儲)，并由粘合、固化和粉末移除步驟分開。

在本發(fā)明的另一個實施方式中，粉末涂布機(jī)構(gòu)涂布的區(qū)域與多噴嘴打印頭一樣寬，并且與打印頭配合運(yùn)動。該實施方式在準(zhǔn)備粉末的存儲時在粘合劑預(yù)噴射到所需圖案中的情況下非常重要。粉末存儲和粘合劑的存儲的密切配合允許粘合劑噴射和粉末引入之間更均勻的同步，這將提升粘合劑的吸收、流動或烘干的可控性。

在本發(fā)明的另一個實施方式中，粉末涂布系統(tǒng)使用閥的系統(tǒng)，當(dāng)粉末涂布部橫跨打印區(qū)域時該閥能夠打開和關(guān)閉，使得實際上涂布有粉末的區(qū)域能夠被控制到這樣的程度：沒有過量的粉末被存儲，以及所有的存儲的粉末都涂布有粘合劑?？蛇x地，如果粘合劑噴射頭的分辨率(resolution)大于粉末閥系統(tǒng)的分辨率，在待由粘合劑處理的區(qū)域外部僅存儲最小量的過量粉末。這個特點能夠起到縮短打印時間的作用。過量粉末能夠通過諸如真空吸塵器的移除系統(tǒng)來捕獲，每一種類型的材料被分別收集以用于再循環(huán)。這也允許了在需要的情況下一定程度的提純和/或過程再處理。僅僅存儲在給定層上完成設(shè)計圖案所需的最小量的粉末能夠減小材料耗損，尤其在有珍貴材料或材料需要額外再處理以重復(fù)使用的過程的情況下。

在本發(fā)明中，3D部分在由構(gòu)建平臺/板限定的構(gòu)建體積中被打印，構(gòu)建平臺/板實際上可以為正方形或矩形形狀，尺寸范圍從每邊數(shù)十厘米到每邊數(shù)米。構(gòu)建平臺由計算機(jī)控制，使得它能夠在每一層完成時遠(yuǎn)離打印頭向下運(yùn)動。構(gòu)建平臺充當(dāng)一個或多個物體的構(gòu)建的第一層的基底，并設(shè)置有保證在打印操作期間構(gòu)建物體與平臺的充分粘合的機(jī)構(gòu)，并且還設(shè)置為在構(gòu)建物體完成后輕松移除已完成的構(gòu)建物(一個或多個)。因為本發(fā)明能夠應(yīng)用于很多不同尺寸的部件，但是通常顯著小于總的構(gòu)建體積，因此很多相同的部件，或具有不同設(shè)計但是需要相同的材料設(shè)置的多個部件可以在單個構(gòu)建中打印。小部件可按陣列打印以最大化地使用構(gòu)建平臺的可用區(qū)域，并且也可以堆疊打印，以最大化地使用打印體積。因此，給定的構(gòu)建可從單個或多個設(shè)計的一個至上千個完成的部件產(chǎn)生。打印體積由構(gòu)建平臺的面積乘以構(gòu)建平臺從起始位置相對于打印頭的最大位移限定。

附圖說明

圖1示出了本發(fā)明的一個實施方式中所實施的用三種材料構(gòu)建物體的過程的流程圖。

圖2-8示出了本發(fā)明所實施的在包括兩種材料的物體上形成一個附加層的過程的多個階段的立體圖。

圖2示出了本發(fā)明的部分完成的3D打印物體，其涂布有第一粉末材料層以提供物體的第五完成層。

圖3示出了圖2中的物體處于粘合劑中，粘合劑可選擇地被噴射到第一粉末材料的層中。

圖4示出了圖3中的物體，其中粘合劑噴射限于一定區(qū)域，以限定由CAD文件和計算機(jī)或其他控制指示的圖案。

圖5示出了在第一粉末材料的粘合劑噴射完成、噴射到第一粉末材料中的粘合劑已被固化、并且過量粉末被移除之后的圖4的物體。

圖6示出了在第二粉末材料已被存儲在整個部分完成的物體上之后的圖5的物體。

圖7示出了圖6中的物體部分經(jīng)歷將粘合劑噴射進(jìn)第二粉末材料的過程。

圖8示出了在粘合劑噴射進(jìn)入第二粉末材料已完成、噴射進(jìn)入第二粉末材料的粘合劑已固化、以及過量粉末被移除、物體的該附加層完成之后的圖7的物體。

圖9為本發(fā)明的一個實施方式中的主要部分的立體圖。

具體實施方式

參考附圖，其中相似的附圖標(biāo)記在所有的多個附圖中代表相似部件，本發(fā)明涉及打印機(jī)，該打印機(jī)用多種材料進(jìn)行三維打印。打印機(jī)包括構(gòu)建板10(圖9)，物體或物體的列陣15以連續(xù)的層構(gòu)建在構(gòu)建板10上。每個完成的層可由限制于其不同部分的第一材料20和第二材料30(以及附加材料)形成。也可以通過用易揮發(fā)材料填充層的該部分來在各個層內(nèi)設(shè)置孔洞，易揮發(fā)材料后續(xù)將會移除。

圖1的流程圖描述了本發(fā)明所實施的基本過程。首先，待打印的物體開始時為三維模型，然后被切片成多個二維切片，二維切片可在構(gòu)建板10上平行于構(gòu)建板10取向。選擇第一個切片。如果此切片內(nèi)需要第一材料，那么采取任意順序施加第一材料粉末和粘合劑，以使第一材料粉末在層內(nèi)需要位置處粘合。粘合可以通過固化加速，諸如穿過輻射源。將過量的第一材料粉末移除。如果該層需要第二材料，則重復(fù)此過程，但是使用第二材料。也可使用第三材料(以及可能的其他附加材料)重復(fù)該過程。如果在層/切片上需要孔洞，則孔洞處可以由易揮發(fā)材料填充。當(dāng)該層完成時，使用待打印的物體的下一個切片來控制重復(fù)該過程，但使用的是第二個切片所需的幾何形狀。該過程一直進(jìn)行到最后一個切片被完全打印。最終，通常通過加熱到諸如燒結(jié)溫度來將粉末燒結(jié)在一起而完成該物體，然后使用充足的熱量來使易揮發(fā)材料揮發(fā)并在物體內(nèi)留下孔洞。

具體參考圖2-9，本發(fā)明首先提供了構(gòu)建板10，在構(gòu)建板10上執(zhí)行物體的3D打印。物體以多個粉末材料的層構(gòu)建，由粘結(jié)材料粘結(jié)在一起，粘結(jié)材料在計算機(jī)控制模式中由噴墨型打印頭150輸送。

圖2示出了部分完成的物體的例子，該部分完成的物體具有四個完成的層，每個完成的層包括第一材料20，以及第二材料30，并且四個完成的層中的兩個進(jìn)一步具有不包含打印材料的區(qū)域80。這種孔洞可以保持開放，或可以由易揮發(fā)材料的層填充以便于在隨后的層中在該孔洞之上打印。圖2-8描述了第五完成層的構(gòu)建。在圖2中，粉末分撒機(jī)構(gòu)110提供了一種形式的分配部，該分配部將第一粉末層60分配在打印物體的所有已完成部分上，包括分配至第二材料30的區(qū)域50之上以及分配至溝槽80之內(nèi)，在溝槽80中的第三或第四完成層上不存在打印材料。粉末分撒機(jī)構(gòu)包括粉末存儲部100、粉末攪拌部/調(diào)節(jié)部90和分撒頭40。分撒頭40可包括閥，閥允許計算機(jī)控制的開口僅將第一粉末分配至所選中區(qū)域。粉末分撒機(jī)構(gòu)從第一端至與第一端相對的第二端橫跨構(gòu)建板的整個長度，其速度選擇為分配期望厚度的均勻的第一粉末層60。

在圖3中，第一粉末層60已被分撒在部分打印的物體的整個暴露的表面上，并且如圖所示多噴嘴打印頭150從左至右橫跨過物體的一部分。當(dāng)打印頭移動跨越物體時，計算機(jī)根據(jù)被打印的層的設(shè)計控制每個噴嘴的操作。具體地，打印頭150將粘合劑材料分配至物體的第一邊緣46的整個寬度上，并且在它橫跨過溝槽80的左部分55時被完全關(guān)閉。

當(dāng)打印頭到達(dá)中心凸起部45時，在中心部45上開始粘合劑噴射，其中只有在中心凸起部45上的噴射部160在計算機(jī)(或其他)的控制下被打開。從打印頭分撒有粘合劑的區(qū)域用較暗陰影表示，沒有用粘合劑噴射粉末60的區(qū)域由較淺陰影表示。圖4示出了當(dāng)打印頭150橫跨過第二材料的區(qū)域50上方時構(gòu)建中的物體，其中第二材料30的區(qū)域50上的噴射部被關(guān)閉，并且只有中心凸起部161的第一材料20區(qū)域上的噴射部被打開。

圖5示出了粘合劑被噴射到將成為第五層47的一部分的所有第一材料20中且粘合劑已固化并且過量的粉末60已被移除之后的物體。在本圖中溝槽80示出為無陰影，以表示粉末已被移除。區(qū)域50的粉末也被移除了但是用淺色陰影示出。移除可以通過以下方式實現(xiàn)：吸塵、或掃除、或吹除或通過對適當(dāng)材料的磁性或靜電吸引而去除，或通過其他移除技術(shù)。

圖6示出了第二粉末層130已被分撒在部分完成的物體的整個暴露的表面上之后的構(gòu)建下的物體。第二粉末130通過第二粉末分撒機(jī)構(gòu)111(圖9)分撒，第二粉末分撒機(jī)構(gòu)111與用于分撒第一粉末60的機(jī)構(gòu)相似。第二粉末130被分撒至物體的整個上表面上。

此第二粉末層130為多平面的，具有一些放置在粘合的第一粉末60上的第二粉末130和一些放置在被打印物體的第五層中的第二粉末130。但是，放置在粘合的第一粉末60上的第二粉末130沒有被粘合，而是被移除了，使得能夠在平坦表面上打印物體的第六層(除非有未填充的孔洞)。如果需要，第二粉末130可以限于不被放置在存在粘合的第一材料60的位置處，以避免第二粉末130的浪費。

圖7示出了粘合劑162噴射到僅在物體的第二材料區(qū)域50上的第二粉末層130中。在本發(fā)明的另一個實施方式中，根據(jù)給定設(shè)計中的幾何結(jié)構(gòu)和精密因素，對于任意或所有層上的任意或所有材料，粉末涂布和粘合劑噴射的順序可以顛倒。

圖8示出了已完成將粘合劑噴射到第二材料130中時的構(gòu)建下的物體。并且，粘合劑已被噴射進(jìn)溝槽80以向溝槽80添加第二粉末層130。將粘合劑固化，將過量的粉末移除，完成物體的已完成的第五層47。需要說明的是，所提及的第一材料層和第二材料層(以及附加材料層)指代子層，其可以包括被打印物體的完整層，但是更典型地為完成層的僅僅部分，其與可能揮發(fā)的材料一起包括物體的完成層。

雖然上述例子描述了包括兩種不同材料的物體，但是本發(fā)明能夠構(gòu)建具有更多種材料的物體，僅僅通過增加附加的粉末分撒機(jī)構(gòu)110、111、112(圖9)即可，其優(yōu)選地與如圖2所示的類型相同。另外，易揮發(fā)材料可以由特別為易揮發(fā)材料設(shè)計的第二噴射型打印頭直接噴射進(jìn)物體內(nèi)的洞腔區(qū)域。然后，當(dāng)進(jìn)行接下來的燒結(jié)或其他加熱步驟時，易揮發(fā)材料揮發(fā)(通常變?yōu)闅鈶B(tài))，在物體內(nèi)的設(shè)計所需要的地方留下孔洞/洞腔。

圖9以透視的形式示出了本發(fā)明的主要部分。構(gòu)建板10提供了基底，用于開始對待構(gòu)建物體的列陣15進(jìn)行3D打印。雖然可以形成單個的物體，但在本實施方式中同時形成多個物體，多個物體示為相同，但也可以為不同。

構(gòu)建平臺10自身安裝在升降系統(tǒng)210上，對于每個新層，例如通過在每個層完成后使其從正在使用的打印平面向下移動而允許完成的層的頂部最佳地相對于粉末分撒機(jī)構(gòu)110和打印頭150而轉(zhuǎn)位。在本實施方式中，本發(fā)明的所有其他主要部件都被直接或間接地安裝至主軸傳送機(jī)構(gòu)170，主軸傳送機(jī)構(gòu)170自身被接附至打印機(jī)的框架。

主軸傳送機(jī)構(gòu)170提供了一種形式的方式，以通過計算機(jī)解釋CAD文件(或其他控制)以高度可控的方式使粉末分撒機(jī)構(gòu)110、111、112，打印頭150(通過與其關(guān)聯(lián)的次軸傳送機(jī)構(gòu)180)，固化輻射源190(或其他粘合劑加速部)，以及過量粉末移除系統(tǒng)200(諸如真空吸塵器)，橫穿過物體15的列陣的頂表面。例如，每個機(jī)構(gòu)170上的轉(zhuǎn)換夾能夠可選擇地夾持這些部件中的一個(或多個)的端部，并使這(些)部件一起在列陣15上行進(jìn)，然后返回歸位由夾子釋放，并選擇其他部件來橫跨構(gòu)建板上的使用中的打印平面。

粉末分撒系統(tǒng)109包括兩個或更多個粉末分撒機(jī)構(gòu)110、111、112，其在本實施方式中布置在存放系統(tǒng)中，存放系統(tǒng)諸如升降機(jī)220，其允許計算機(jī)(或其他控制)來選擇容納有用于待打印的物體陣列的當(dāng)前層和區(qū)域的合適的粉末材料的粉末分撒機(jī)構(gòu)，并與主軸傳送機(jī)構(gòu)170接合。一旦與傳送機(jī)構(gòu)170接合，粉末分撒機(jī)構(gòu)110、111、112可以優(yōu)選地以精確控制的粉末遞送速度來橫跨過構(gòu)建板10的長度。在一個優(yōu)選的實施方式中，粉末分撒機(jī)構(gòu)110、111、112也會包含一系列的閥，這一系列的閥控制穿過粉末分撒機(jī)構(gòu)110、111、112的寬度的多個位置，在該位置粉末被分配至構(gòu)建下的物體的列陣上。所述閥將被控制為分配最小量的粉末材料以形成針對給定材料的區(qū)域和層。因此，可以將粉末分配至整個表面上或僅僅所選擇的區(qū)域上。

打印頭150自身接附至次軸傳送機(jī)構(gòu)180，使得在計算機(jī)的控制下，打印頭可以橫跨穿過構(gòu)建板10的寬度的任意區(qū)域。次軸傳送機(jī)構(gòu)180自身與主軸傳送機(jī)構(gòu)170接合，使得次軸傳送機(jī)構(gòu)180可以在控制下橫跨構(gòu)建板10的整個長度。這樣，打印頭150可以移動至構(gòu)建板10上的任意位置，并且是以在x-y平面中的運(yùn)動的任意模式。作為替代，打印頭150可以與次軸傳送機(jī)構(gòu)180一樣寬，使得打印頭150不用相對于機(jī)構(gòu)180運(yùn)動。

在一個實施方式中，固化輻射源190與主軸傳送機(jī)構(gòu)170接合，使得固化輻射源190可橫跨構(gòu)建板10的整個長度。在一個實施方式中，輻射固化源190構(gòu)成一系列紫外線發(fā)光二極管(UV LED)，分別可由計算機(jī)訪問。在另一個實施方式中，輻射固化源190構(gòu)成紅外輻射(IR)源，能夠在非常短的時間內(nèi)將粘合劑固化。在另一個實施方式中，固化輻射源190構(gòu)成UV源，構(gòu)建平臺的寬度的一部分，與第二次軸傳送機(jī)構(gòu)180接合，第二次軸傳送機(jī)構(gòu)180又轉(zhuǎn)而與主軸傳送機(jī)構(gòu)170接合，使得UV源能夠橫跨構(gòu)建板10上的任意點，并以期望速度橫跨。

在本發(fā)明的再另一個實施方式中，固化輻射源構(gòu)成廣域UV或IR源(通常為靜態(tài)或僅僅能垂直移動)，廣域UV或IR源同時照射構(gòu)建板10的表面上的整個使用中的打印平面。廣域UV或IR源可以被固定在構(gòu)建板10上的位置中，布置為使得粉末分撒機(jī)構(gòu)110、111、112、打印頭150以及過量粉末移除系統(tǒng)200可以橫跨輻射源下的構(gòu)建板。在本發(fā)明的再另一個實施方式中，廣域UV或IR固化輻射源可以為可移動的，使得其能夠在固化步驟期間移動至正好位于構(gòu)建板之上的位置，并且在3D打印操作的余下時間期間移至靠邊位置。

在一個優(yōu)選的實施方式中，過量粉末移除系統(tǒng)200構(gòu)成高容量真空吸塵頭，沿構(gòu)建板10的整個寬度延伸。所述過量粉末移除系統(tǒng)與主軸傳送系統(tǒng)170接合，以允許過量粉末移除系統(tǒng)200橫跨構(gòu)建板10的整個長度，以吸除沒有涂粘合劑和沒有固化的所有粉末。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，為粉末分撒機(jī)構(gòu)110、111、112中的每一個設(shè)置單獨的過量粉末移除系統(tǒng)，用于將多種材料保持分離并在過量粉末再引入過程之前使過量粉末的凈化和翻新最小化(或甚至消除)。在本發(fā)明的一個實施方式中，多個過量粉末移除系統(tǒng)附接至相應(yīng)的粉末分撒機(jī)構(gòu)110、111、112。如果不需要高純度，吸入的粉末可以直接再次使用?？蛇x的，用于每個機(jī)構(gòu)110、111、112的再循環(huán)/翻新過程大致保持限于單一種類的粉末。

所提供的本公開揭示了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式和用于操作本發(fā)明的最好的模式。通過這樣的方式描述本發(fā)明，那么明顯地只要在不偏離本發(fā)明公開的范圍和精神的情況下，可以對優(yōu)選的實施方式進(jìn)行各種不同的變形。當(dāng)某種結(jié)構(gòu)被認(rèn)定為實現(xiàn)具體功能的方式時，這種認(rèn)定應(yīng)該意為包含能實現(xiàn)這種具體功能的所有結(jié)構(gòu)。當(dāng)當(dāng)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)被認(rèn)定為聯(lián)接在一起，應(yīng)當(dāng)廣義理解這種描述，包括直接聯(lián)接或通過中間結(jié)構(gòu)聯(lián)接。這種聯(lián)接可以為永久的或暫時的，為剛性方式聯(lián)接或在提供接附方式的同時允許樞轉(zhuǎn)、滑動或其他相對運(yùn)動，除非特意限定。

工業(yè)實用

本發(fā)明展示了工業(yè)實用，其中提供了用于對包括超過一種材料或復(fù)合材料的物體進(jìn)行三維打印的機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種粘合劑噴射類型的3D打印機(jī)，能夠在3D打印的物體中包括不同材料的多個區(qū)域。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種粘合劑噴射類型的3D打印機(jī)，能夠創(chuàng)建高度可控的多種不同材料的層。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種3D打印機(jī)，能夠?qū)⒁讚]發(fā)材料的多個區(qū)域嵌入到主要包括堅固持久材料的物體內(nèi)，易揮發(fā)材料接下來可以變?yōu)槲矬w中的孔洞。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種3D打印機(jī)，能夠?qū)⒖锥辞度胫饕▓怨坛志貌牧系奈矬w內(nèi)，并且從空的孔洞至打印的物體的外表面只有彎曲的路徑或根本沒有路徑。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種構(gòu)建3D物體的方式，這種方式直接來自計算機(jī)設(shè)計數(shù)據(jù)，來自高性能工程材料，而不是為配合特定的3D打印過程而選擇的材料。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種3D打印機(jī)，構(gòu)建速度足夠高，相比于構(gòu)建在結(jié)構(gòu)內(nèi)包括多種材料和孔洞區(qū)域的物體的傳統(tǒng)方法在成本上更具有競爭力。

表明本發(fā)明工業(yè)實用性的其他進(jìn)一步的主題，明顯可以從仔細(xì)閱讀本文所包含的細(xì)節(jié)性描述、從閱讀本公開的附圖和從本文所包括的權(quán)利要求中得到。