[发明专利]3D打印方法及设备

说明书

一种用于打印三维物体的打印设备，该设备包括操作表面、至少一个用于将粉末层沉积到操作表面上的供料斗和用于将至少一个能量束发射到所述粉末层上的能量源。该供料斗和能量源被配置成使得当最上层的粉末被沉积到操作表面上的下层的粉末上时，在沉积所述最上层时供料斗行进的方向与沉积下层时供料斗行进的方向不同，以及至少一个能量束被发射到所述最上层上并且至少一个另外的能量束被同时发射到所述下层上，以熔化、熔合或烧结所述最上层和下层。

技术领域

本发明涉及3D打印方法及设备。

更具体地，本发明涉及适用于高速制造物体的3D打印方法和设备。

背景技术

根据三维(3D)数字图像通过铺设连续的薄层材料而制造的3D打印部件产生物理物体。

典型地，这些3D打印部件可以通过多种方式制造，诸如选择性激光熔化或烧结，其通过粉末床来操作，在该粉末床上投射能量束以熔化该粉末床的顶层，并使得它焊接到基板或底板上。重复执行该熔化过程以向底板添加另外的层，以递增地构建该部件直至其被完全制造。

这些打印方法执行起来非常耗时，并且可能需要几天或几周来制造合理尺寸的物体。对于包含错综复杂的零部件的复杂物体，这个问题将会恶化。这显著降低了3D打印机的实用性，并且是目前妨碍消费者和工业中大规模采用3D打印的主要障碍之一。

本发明试图至少部分地克服前面所描述的3D打印方法和设备的缺点。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于打印三维物体的打印设备，包括：

操作表面；

至少一个供料斗，用于将粉末层沉积到所述操作表面上；以及

能量源，用于将至少一个能量束发射到所述粉末层上，其中所述供料斗和能量源被配置成使得当最上层的粉末正被沉积到所述操作表面上的下层的粉末上时：

在沉积所述最上层时所述供料斗移动的方向与在沉积所述下层时所述供料斗移动的方向不同；以及

至少一个能量束被发射到所述最上层上，并且至少一个另外的能量束被同时发射到所述下层上，以同时熔化、熔合或烧结所述最上层和所述下层。

所述供料斗可以沿垂直于所述操作表面的基本上呈正弦曲线的摆动路径行进。

所述供料斗可以沿着垂直于所述操作表面的符合正方形、三角形或其他波形的摆动路径行进。

所述设备可以包括用于基本上调平沉积在操作表面上的粉末层的调平装置。

所述调平装置可以包括刀片，在使用中，该刀片周期性地刮擦粉末层的上表面。

所述调平装置可以包括静电充电装置。

所述调平装置可以包括振动产生装置，其用于向包含在粉末层中的颗粒施加振动力。

所述振动产生装置可以包括机械振动发生器。

所述振动产生装置可以包括超声波振动发生器。

所述设备可以包括扫描装置，其用于当包括在所述粉末中的颗粒或每个颗粒正在所述供料斗和所述操作表面之间行进时确定包括在所述粉末中的一个或多个颗粒的位置、速度和/或尺寸。

所述扫描装置可以适于测量所述粉末的气载密度。

所述扫描装置可以适于测量沉积在所述操作表面上的粉末的体积。

所述扫描装置可以适于测量沉积在操作表面上的粉末的水平(level)。

所述扫描装置可以适于测量粉末层或其部分的拓扑结构。