[发明专利]在挤出设备中的自动端部校准

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用添加加工成型技术的三维目标的制造。更具体地，本发明涉及一种用于在三维成型机中的校准挤出端部的方法。

背景技术

根据由计算机辅助设计(CAD)系统提供的设计数据，添加加工成型机通常通过在平面层上建造成型介质而制作三维模型。通常将待产生的物理零件的数学说明分成平面层，这些层单独形成，并应用于生产最终的零件。三维模型用作审美判断、验算数学CAD模型、形成硬加工、研究干涉和空间配置以及测试功能性的功能。在最近几年，分层制造已经主要应用于快速原型机。

用于通过将可固化的成型材料沉积制作三维模型的设备和方法的实例在以下专利中执行了说明：克鲁波(Crump)的美国专利第No.5,121,329号，巴彻尔德(Batchelder)等的美国专利第No.5,303,141号，克鲁波(Crump)的美国专利第No.5,340,433号，巴彻尔德(Batchelder)等的美国专利第No.5,409,351号，克鲁波(Crump)等的美国专利第No.5,503,785号，阿布莱姆斯(Abrams)等的美国专利第No.5,587,913号，丹福思(Danforth)等的美国专利第No.5,738,817号，巴彻尔德(Batchelder)等的美国专利第No.5,764,521号，以及孔巴(Comb)等的美国专利第No.5,939,008号，所有这些专利都归属于本发明的受让人斯特拉塔西斯有限公司(Stratasys，Inc.，)。挤出头从挤出端部以流畅的串(也称为“珠”或“路径”)将可固化的材料挤出到底座上。挤出头可以具有几个挤出端部，以便挤出不同的材料。例如，挤出头可以具有挤出成型材料以建造三维模型的第一挤出端部和在模型建造周期期间挤出支撑材料以提供临时支撑的第二挤出端部。底座包括可去除地粘附到成型平台上的成型基板。当挤出头和底座通过机械装置在三维中彼此相对移动时，挤出材料通过在由CAD模型限定的区域中通过挤出端一层一层地沉积。重要的是在模型建造时保持挤出头和底座之间适当的距离以保证适合的模型结构。如果挤出端部与底座太远，则构造材料可能错位或变形。相反，如果挤出端部与底座太近，则可能接触模型，并损坏模型，造成损坏模型或可能损坏挤出端部或头本身。此外，重要的是严格地控制在多个端部系统中的挤出端部之间的距离，以确保材料层被适当地放置在基板上或彼此的顶部上。

一旦完成，则从基板上去除模型。可固化材料用作成型材料，当固化时可固化材料用足够的粘接力粘接到先前层上。已经发现，热塑材料特别适用于这些沉积成型技术。其它添加处理制造技术包括如在马斯特(Master)的美国专利第No.5,46,569中的沉积UV可固化聚合物；在黑林斯基(Helinski)的美国专利第No.5,50,515中的材料的液滴的喷射；在瓦拉瓦拉(Valavaara)的美国专利第No.4,749,347中以垂直带挤出可变塑料；在卜纳特(Pratt)的美国专利第No.5,038,014中的激光焊接沉积；在迪马特奥(DiMatteo)的美国专利第No.3,932,923中的堆叠和粘接平面件；以及在赫尔(Hull)的美国专利第No.5,82,559中的施加纸的成型层。

几种不同类型的快速原型机都为商业可用。这个商业可用性使得对于消费者执行三维造型很方便，因为其可以在其自己的工厂中生产三维模型。然而，例如，当由于在端部内部的成型材料的阻塞或固化使挤出端部可能变为不能用或不可靠时，机器也需要一次次地维护。当通过挤出端部流动的成型材料阻碍时，通常需要安装新的端部。在快速原型领域内，包括更换挤出端部的消费者可更换的部件已经变为更适合。虽然消费者可更换的挤出端部已经使机器的维修更方便，但一旦更换或重新安装，还需要端部的校准。校准程序包括校准Z轴端部到基板的位置偏移，以在建造模型之前保证系统获得挤出端部和基板之间的空间关系。此外，校准程序可以包括校准X轴和Y轴端部到原点的位置偏移，以保证系统获得挤出端部和基板上的原点之间的空间关系。如果存在多个端部，则校准程序还包括Z轴的端部到端部的位置偏移、X轴的端部到端部的位置偏移、以及Y轴的端部到端部的位置偏移。若不执行校准，则挤出端部相对底座以及彼此相对的位置可能不正确，这可能导致成型系统不能建造精确的无误差的模型。