[发明专利]用具有不同性质的不同材料构建三维打印物体的系统和方法

说明书

技术领域

本文中公开的系统和方法涉及三维打印物体的制造，并且更具体地，涉及使用具有不同性质的材料构建三维物体。

背景技术

数字三维物体制造也称为数字增材制造，是从数字模型制造实质上任何形状的三维固体物体的过程。三维物体打印是增材过程，其中在衬底上以不同形状形成材料的连续层。可以通过喷射粘合剂材料、定向能量沉积、挤出材料、喷射材料、熔融粉末床、层压片材或将液体光聚合物材料暴露于固化辐射来形成层。其上形成有层的衬底支撑在平台上，所述平台可以通过可操作地连接到平台的致动器的操作三维地移动，或者材料沉积装置可操作地连接到一个或多个致动器以便控制沉积装置的运动以产生形成物体的层。三维物体打印与主要依赖通过减材过程从工件去除材料的传统物体形成技术(如切割或钻孔)可区分。

三维打印的增材制造可以包括使用具有多种竞争性质的材料。例如，在打印电气装置的电绝缘结构内或上形成导电路径可以包括在由紫外线(UV)可固化聚合物制成的电绝缘结构内或上提供水性或溶剂基金属胶体溶液。导电材料可以具有与绝缘结构非常不同的固化和烧结条件。聚合物典型地需要少得多的能量来结合该层，而金属溶液需要高得多的温度来熔合在一起。聚合物材料暴露于金属胶体溶液结合过程的更高热可能不利地影响聚合物的结构。因此，电迹线的形成可以在与形成电绝缘结构不同的时间发生以避免该暴露。另外，当水或溶剂挥发时，金属胶体溶液的体积显著减小。然而，UV可固化聚合物或其它电绝缘材料的液滴保持当它们被喷射时液滴具有的大致相同的体积。通过材料的固化、干燥和烧结产生的两种材料的不同体积在层中产生空隙或凹陷。因此，形成于该不均匀层上的后续层在它们的结构上会具有变形。因此，用于制造物体的不同材料的施加、干燥、固化和烧结的协调对于物体中的层的可靠和水平形成是重要的。使部件的层能够参考材料的不同性质以及它们的干燥、固化或烧结形成的增材制造工艺将是有益的。

发明内容

在三维打印物体的增材制造期间协调具有不同性质的材料的固化、干燥和烧结的增材制造方法包括：用控制器接收对应于将由增材制造系统形成的物体的绘制数据，用所述控制器参考接收到的绘制数据识别用于形成物体的层的至少两种材料，所述至少两种材料中的一种材料具有与所述至少两种材料中的另一种材料的材料性质不同的材料性质，用所述控制器识别每个不同材料性质的量化，用所述控制器参考每个不同材料性质的被识别的量化修改绘制数据，以及用所述控制器操作材料施加器，所述材料施加器配置成将具有不同材料性质的两种材料施加到正形成的物体，参考经修改的绘制数据操作所述材料施加器。

在三维打印物体的增材制造期间协调具有不同性质的材料的固化、干燥和烧结的增材制造系统包括：第一材料施加器，所述第一材料施加器配置成将第一材料施加到正由所述增材制造系统形成的物体；第二材料施加器，所述第二材料施加器配置成将第二材料施加到正由所述增材制造系统形成的物体，所述第二材料具有与所述第一材料的材料性质不同的材料性质；以及控制器，所述控制器可操作地连接到所述第一材料施加器和所述第二材料施加器。所述控制器配置成：接收对应于将由所述增材制造系统形成的物体的绘制数据，参考接收的绘制数据识别正在用所述第一材料和所述第二材料形成的物体的层，识别所述两种材料的每种材料性质的量化，参考每种材料的材料性质的被识别的量化修改接收的绘制数据，以及参考经修改的绘制数据操作所述第一材料施加器和所述第二材料施加器。

附图说明

在结合附图进行的以下描述中解释方法和系统的前述方面和其它特征。

图1显示可以在三维打印物体的增材制造期间协调具有不同性质的材料的施加、固化、干燥和烧结的增材制造系统。

图2示出用于在三维打印物体的增材制造期间操作增材制造系统以协调具有不同性质的材料的施加、固化、干燥和烧结的过程。

具体实施方式

为了本文中公开的系统和方法以及系统和方法的细节的一般理解，参考附图。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。