[发明专利]用于处理三维打印机中材料的装置和方法

说明书

相关申请的交叉参考 

本申请要求序列号为No.60/808,721、申请日为2006年5月26日的美国临时专利申请的利益和优先权，在本文中以参考的方式结合上述申请的全部公开。 

技术领域

本发明总体上涉及三维打印机领域，尤其涉及用于三维打印机的粉末和废物处理系统。 

背景技术

一般来说，三维打印涉及使用喷墨式打印头来将液体的或者胶体的粘结剂材料运送到粉末状制作材料层上。打印技术涉及将一层粉末状制作材料施加至一个表面上，通常应用辊子进行。在制作材料被施加到上述表面上之后，打印头将液体粘结剂运送到材料层的预定区域。粘结剂渗透进材料并且与粉末反应，从而造成所述材料层在打印区域凝固，例如通过活化粉末中的胶粘剂。粘结剂还穿透进入下面各层，从而产生层间结合。在形成第一横截面部分之后，重复前述步骤，从而构建连续的横截面部分，直至形成最终物体。例如见美国专利No.6,375,874和No.6,416,850，这两个专利文献的公开在此以全文参考的方式被结合。 

用于执行三维打印的装置通常产生灰尘，这会不利地影响打印头的操作。例如，灰尘会堵塞分配粘结剂材料的喷嘴，这会导致没有粘结剂材料被分配，或者粘结剂材料被不精确地分配。 

在三维打印中，粉末的处理以及粉末和灰尘的管理是主要问题。将粉末装载到进给位置通常涉及提升重的粉末桶并且将它灌入。这总是导致大的尘雾并且常常导致飞溅大量粉末。这种打印工艺还由于散播粉末以及将粉末倾倒进溢流容器中而激起大量灰尘。一旦零件被打印，则未打印的粉末必须在一个烦琐而且通常非常杂乱的过程中从制 作盒中被除去。溢流容器必须被腾空而放回到进给位置中，这也涉及提升重的容器、将粉末倾倒出容器、产生尘雾和通常有的溢出粉末。在零件被打印后除去零件上的粉末产生额外的问题。 

由于成本问题，大多数使用者希望回收从零件上去除的粉末。目前，这涉及将真空袋从吸尘器中移除、撕开真空袋并且将粉末倒入进给位置。通常需要一个过滤步骤，原因是被打印零件的破碎件被真空吸起。这两个过程均是特别肮脏的，使粉末弄到使用者、地板和机器上，并且产生尘雾。 

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供用于在三维打印系统中自动处理粉末的装置和方法，以便减少浪费，并且最小化系统和周围环境免受松散粉末的污染。 

本发明提供了一种用于在三维打印机中处理粉末和其它材料的装置，并且提供了一种用于自动装载、施加、回收和过滤在三维打印中所使用的粉末的方法。因此，该三维打印系统的效率得以改进，由该过程所产生的废物得以最小化，并且充分减少了由于逃逸或溅射的粉末所产生的对打印机和周围环境的污染。 

在一方面，本发明涉及一种用于三维打印机的粉末处理系统，所述粉末处理系统包括：多个粉末保持接收器，所述多个粉末保持接收器选自以下部件：制作室、分配料斗、除粉末室、以及至少一个溢流腔；与所述多个粉末保持接收器相连的真空源，其中所述真空源在所述多个粉末保持接收器之间传输粉末；以及布置在所述多个粉末保持接收器和所述真空源之间的多路阀，所述多路阀布置成选择性地将所述真空源连接到所述多个粉末保持接收器。 

在一个方面，本发明涉及用于三维打印机的粉末处理系统。该系统可包括多个粉末保持接收器以及与所述多个粉末保持接收器相连的真空源。所述真空源在粉末保持接收器之间传输粉末。在一个实施例中，所述系统包括与所述多个粉末保持接收器以及真空源流体连通的多路阀。真空源通过所述阀在粉末保持接收器之间传输粉末。所述阀可被用来有选择地将真空源连接到特定的粉末保持接收器或者将一个或多个粉末保持接收器与真空源隔离。所述阀可以被人工致动或者自动致动。