[发明专利]一种用于减少三维增材制造生产时间的系统和方法

说明书

公开了一种用于将增材制造零件从构建位置释放出来的系统，该系统具有固化抑制剂传输系统，以在固化抑制光敏聚合物树脂层中再次供应固化抑制剂，其中所述增材制造零件在所述光敏聚合物树脂层中构建，所述传输系统包括一固化抑制贮存器，以在最初保持所述固化抑制剂；一固化抑制分配器层，其与所述固化抑制贮存器相邻，通过所述固化抑制分配器层，固化抑制剂从所述固化抑制贮存器传输到所述固化抑制光敏聚合物树脂层并进入相邻的光敏聚合物，以创建固化抑制光敏聚合物树脂层。还公开了另一种系统和另一种方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年6月20日提交的美国临时申请No.62/352,413的优先权，并且其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于减少三维增材制造生产时间的系统和方法。

背景技术

增材制造设备按照部件创建说明书依次将材料添加到正在成型的零件中来从进料中生产三维部件。通过增材制造可以快速、简单、精准且可重复地创建各种物体。

熔融丝制造增材制造设备，也称为熔融沉积成型打印机，通过以光栅图案沉积熔融丝来创建零件。这种设备通常只能生产分辨率为150至300微米的零件，其尺寸为每侧小于2英尺。在这种比例下，由于长丝挤出机的光栅移动，零件创建时间是显著的。此外，这种长丝不适用于众所周知的技术，例如失蜡铸造，并且还能产生由于长丝束脱落而易于失去其自身的几个部分的零件，其中长丝束脱落的原因是相邻长丝束之间的粘合不佳。

基于光敏聚合物的增材制造设备能够产生具有更高特征分辨率的零件，通常以10s微米来测量特征分辨率。这些零件也可用于失蜡铸造工艺。基于光敏聚合物的增材制造设备通常包括可移动构建板、可控光源、光敏聚合物供应源(例如，大桶光敏聚合物)和构建区域，其中来自光敏聚合物供应源的光敏聚合物被选择性地固化，形成正在创建的零件的部分。零件在创建时连接到构建板。零件(例如，层)的每个新创建的部分在创建时粘附到构建区域，从而需要通过施加分离力将零件与构建区域分离。零件与构建区域的分离可以通过剥离、拉动、滑动或其他运动来实现。在某些情况下，分离力足够强以致扭曲或破坏零件的易碎部分，因为在重新放置零件以形成零件的下一层时所述易碎部分被拉伸、拉紧，甚至与零件完全分离。因为这种分离力破坏或损害理想的部件设计中的精细细节，所以质量受到限制。

在(通过流动，沉积或供应材料)沉积附加的光敏聚合物材料，将附加的光敏聚合物材料暴露于电磁辐射并添加到零件之前，每个新形成的层必须与构建区域表面分离。粘合力和/或真空力可以将零件的新形成部分连接到构建区域表面。必须以不损坏正在创建的零件的方式克服这些力，从而建立最小特征尺寸和最大打印速度。

许多现有技术的增材制造设备使用至少滑动运动或倾斜运动来释放在构建过程中构建的零件，以将零件与构建台分离，从而可将下一层施加到零件上。需要这些运动来最小化施加在正在构建的零件上的破坏力。一种已知的现有技术方法使用同时出现的提升和滑动运动，以帮助零件从构建台释放出来。提供任何这些运动需要额外的动力释放机构作为增材制造设备的一部分并且增加形成零件所需的时长。

从构建区域垂直向上拉动正在成型的零件是已知的，并且不需要额外的动力释放机构。与采用滑动或倾斜运动相比，已经证明现有技术试图仅垂直提升该零件需要更长的时间。将零件提升多远以及以何种速率提升零件以可靠地产生零件是未知的。为了补偿，这种利用垂直升力的现有技术系统仅通过向高的高度提供缓慢升力以避免损坏，以确保在任何零件构造的速率和高度都是静态的情况下不会发生损坏。

虽然上述增材制造工艺被认为是快速制造，但是该工艺和已知的增材制造设备存在若干低效率，通过进一步增加加工速度可以改善上述低效率。鉴于前述内容，这种设备的用户将受益于增材制造设备，其有助于更快速和更有效的操作，这种快速且有效的操作会改善制造时间。

发明内容