[发明专利]使用超细喷射材料增材制造的设备、系统和方法

说明书

一种用于增材制造的设备、系统和方法。该设备、系统和方法可包括溶液分配器，该溶液分配器包括其中嵌入有尺寸为约1‑5微米的颗粒的载体；适于从分配器分散溶液的喷口；和可调热过滤器，其适于在溶液通过载体时烧尽载体并使颗粒熔融；其中增材制造打印构建接收所述熔融颗粒。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年12月20日提交的名称为：“使用超细喷射材料增材制造的设备、系统和方法”的美国临时申请62/782,843的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文，如同其全部内容被阐述一样。

背景技术

技术领域

本公开涉及增材制造，并且更具体地，涉及使用超细(ultra-fine)喷射材料的增材制造的设备、系统和方法。

背景说明

三维(3D)打印是在计算机控制下接合或固化其中材料以产生三维物体的各种方法中的任一种。3D打印材料例如以添加的液体分子或粉末晶粒(grain)的层或熔融进料的形式被“添加”到基底上，并且在打印材料连续熔合到基底时，形成3D物体。3D打印因此是增材制造(AM)的子集。

3D打印物体可以具有几乎任何形状或几何形状，并且通常，监督3D物体的创建的计算机控制根据数字数据模型或类似的增材制造文件(AMF)文件(即，“打印计划”)来执行。通常，该AMF在逐层的基础上执行，并且可以包括对用于形成层的其他硬件的控制，例如激光器或热源。

存在许多不同的技术用于执行AMF。示例性技术可以包括：熔融沉积成型(FDM)；立体光刻(SLA)；数字光处理(DLP)；选择性激光烧结(SLS)；选择性激光熔融(SLM)；高速烧结(HSS)；喷墨打印和/或材料/颗粒喷射制造(IPM或MJ)；分层实体制造(LOM)；和电子束熔融(EBM)。

前述方法中的一些熔融或软化打印材料以产生打印层。例如，在FDM中，通过挤出硬化以形成层的材料的珠粒(bead)或流来制造3D物体。热塑体、金属丝或其它材料的丝材被送入挤出喷嘴头，该喷嘴头通常加热材料并开启和关闭流动。

其它方法，例如激光或类似的基于光束的技术或烧结技术，可以加热或以其它方式激活打印材料，例如打印粉末，以便将粉末颗粒熔合成层。例如，这些方法可以使用高能激光熔融粉末以产生完全致密的材料，该材料可以具有与常规制造方法类似的机械性能。例如，SLS使用激光将塑料、陶瓷、玻璃、金属或其它材料的晶粒固化并结合成层以产生3D物体。激光追踪每层切片的图案进入粉末床，然后降低粉末床，并且在前一层的顶部追踪并结合另一层。

相反，其他类似的方法，例如IPM，可以通过散布粉末层并在3D物体的横截面中打印粘合剂而一次一层地产生3D物体。该粘合剂可以使用喷墨类工艺打印。

材料喷射(MJ)类似于2D打印，例如使用喷墨打印机，但是MJ不是将墨滴喷射到纸上，而是将许多光敏液体材料(通常是热固性光聚合物)微滴喷射到打印构建上。通常，多个打印头同时喷射材料以产生每一层，然后使用紫外(UV)光来固化这些层。这些层一次一个地建立以创建3D输出。

与大多数增材制造技术不同，MJ以线性方式沉积材料。多个喷射打印头可以并排地附接到相同的载体以在单次通过中在整个打印床上沉积多个打印材料。因此，MJ可获得多种材料打印、全色打印和分配可溶解的支撑结构。

完全固化的MJ模型通常可被立即处理和使用，而不需要另外的后固化。与所选择的打印材料一起，凝胶状支撑材料可以促进复杂几何形状的成功打印。

MJ是目前唯一的允许在同一打印过程中在同一3D打印内组合不同打印材料的增材制造技术。此外，应当注意，MJ的变型使用按需喷墨(DOD)打印头来分配粘性液体并产生蜡状部件。

发明内容