[发明专利]用于基于选择性沉积的增材制造的层输注排序

说明书

一种利用基于静电照相的增材制造系统制造三维(3D)零件的方法，该方法包括建立第一控制参数曲线和第二控制参数曲线，建立输注序列，以及根据该输注序列将n+m个层输注到该3D零件的先前累积层的粘合区域上。这些第一控制参数曲线和第二控制参数曲线各自包括可用于输注该3D零件的单个层的不同温度和压力参数组合。该输注序列指定以指定的次序使用第一控制参数曲线和第二控制参数曲线中的每一个。这n+m个层的总厚度小于热扩散深度。输注步骤包括根据该第一控制参数曲线输注n个层，以及在输注这n个层之后，根据该第二控制参数曲线输注m个层。

本申请在所有国家的指定申请人、美国国营公司Evolve Additive Solutions公司，以及在所有国家的指定发明人、美国公民J.Samuel Batchelder和美国公民ManishBoorugu的名义下作为PCT国际专利申请于2020年5月15日提交，并且要求于2019年5月17日提交的美国临时专利申请号62/849,213的优先权，该临时申请的内容通过引用以其整体并入本文。

背景技术

本披露内容涉及用于三维(3D)零件的增材制造的系统和方法，并且更具体地，涉及用于对选择性输注的层的特性进行排序以构建3D零件及其支撑结构的增材制造系统和工艺。

增材制造通常是用于利用物体的计算机模型通过选择性层沉积来制造三维(3D)物体的工艺。增材制造系统的基本操作由以下操作组成：将三维计算机模型切割成薄的截面；将结果转换成位置数据；以及位置数据以控制设备，该设备使用一种或多种增材制造技术以分层方式制造三维结构。增材制造的制造方法需要许多不同的途径，包括熔融沉积成型、喷墨、选择性激光烧结、粉末/粘合剂喷射、电子束熔化、电子照相成像和立体光刻工艺。

在通过沉积零件材料层来制造3D零件时，支撑层或结构通常被构建在悬伸部分下方或构建的物体的腔内，这些悬伸部分或腔不被零件材料本身支撑。可以利用与沉积零件材料的技术相同的沉积技术来构建支撑结构。在一些情况下，主计算机可以任选地生成附加的几何形状，充当所形成的3D零件的悬伸段或自由空间段的支撑结构，并且在一些情况下，充当所形成的3D零件的侧壁的支撑结构。支撑材料在制造期间粘附到零件材料上，并且在打印过程完成时可以从完成的3D零件上移除。

在静电照相3D打印过程中，使用电子照相引擎打印3D零件及其支撑结构的数字表示的切片或使其显影。静电照相引擎通常根据2D电子照相打印工艺，使用被配制用于构建3D零件的带电粉末材料(例如，聚合物调色剂材料)操作。静电照相引擎通常使用涂覆有光电导材料层的支撑鼓，其中在由光源按图像方式暴露光电导层之后，通过静电充电形成静电潜像。静电潜像然后被移动到显影站，在该显影站处，聚合物调色剂被施加到带电区域，或者替代性地被施加到光电导绝缘体的放电区域，以形成表示3D零件的切片的带电粉末材料层。显影层被转印到转印介质，通过热和压力将该层从转印介质输注到先前打印的层，以构建3D零件。

除了上述可商购的增材制造技术之外，已经出现了一种新颖的增材制造技术，其中首先在成像过程中选择性地沉积颗粒，从而形成与要制造的零件的切片相对应的层；然后这些层相互粘合，从而形成零件。这是选择性沉积工艺，与例如其中成像和零件形成同时发生的选择性烧结相反。选择性沉积工艺中的成像步骤可以使用电子照相术来完成。在二维(2D)打印中，电子照相术(即，静电复印术)是用于在如打印纸等平面基底上创建2D图像的流行技术。电子照相系统包括涂覆有光电导材料层的导电支撑鼓，其中通过充电然后由光源按图像方式暴露光电导层来形成静电潜像。静电潜像然后被移动到显影站，在该显影站处，调色剂被施加到光电导绝缘体的带电区域，以形成可视图像。形成的调色剂图像然后被转印到基底(例如，打印纸)上，并且通过加热或压力附着到基底上。

发明内容