[发明专利]利用使用猝发模式喷射的三维打印机构建物体

说明书

本发明题为“利用使用猝发模式喷射的三维打印机构建物体”。三维(3D)打印机包括喷射器和至少部分地包在喷射器周围的线圈。3D打印机还包括被配置为将电压脉冲传输到线圈的电源。3D打印机还包括计算系统，该计算系统被配置为导致电源以间歇猝发将电压脉冲传输到线圈。每个猝发中的电压脉冲以约60Hz至约2000Hz的猝发频率发生。线圈响应于每个电压脉冲而导致打印材料的液滴通过喷射器的喷嘴喷射。响应于每个猝发中的电压脉冲而生成的液滴落在水平平面中的基本上相同的位置处。

技术领域

本教导内容整体涉及三维(3D)打印，并且更具体地，涉及用于利用使用猝发模式喷射的3D打印机构建(例如，打印)物体的系统和方法。

背景技术

3D打印机通常通过逐层地连续沉积材料来从计算机辅助设计(CAD)模型构建(例如，打印)3D物体。例如，可将第一层沉积在基底上，然后可将第二层沉积在第一层上。一种特定类型的3D打印机是磁流体动力(MHD)打印机，其适用于将液态金属逐层地喷射以形成3D金属物体。磁流体动力学是指对磁性能和导电流体的行为的研究。

MHD打印机使电流流过金属线圈，该金属线圈产生在液态金属组合物的贮存器内感应涡电流的时变磁场。液态金属内的磁场和电场之间的耦合产生洛伦兹力，该洛伦兹力使液态金属的液滴通过打印机的喷嘴喷射。可以控制喷嘴以选择液滴的大小和形状。液滴落在基底和/或先前沉积的液滴上，以导致物体大小生长。然而，以这种方式生产的物体通常具有粗糙表面，这导致结构弱化。

发明内容

以下给出简要的发明内容，以便提供对本教导内容的一个或多个实施方案的一些方面的基本理解。这个发明内容不是全面的概述，也并不旨在标识本教导内容的关键或重要元素，也并不旨在描述本公开的范围。相反，其主要目的仅仅是以简化形式呈现一个或多个概念，作为后面所呈现的具体实施方式的前序。

本发明公开了一种三维(3D)打印机。3D打印机包括喷射器和至少部分地包在喷射器周围的线圈。3D打印机还包括被配置为将电压脉冲传输到线圈的电源。3D打印机还包括计算系统，该计算系统被配置为导致电源以间歇猝发将电压脉冲传输到线圈。每个猝发中的电压脉冲以约60Hz至约2000Hz的猝发频率发生。线圈响应于每个电压脉冲而导致打印材料的液滴通过喷射器的喷嘴喷射。响应于每个猝发中的电压脉冲而生成的液滴落在水平平面中的基本上相同的位置处。

本发明还公开了一种用于使用三维(3D)打印机对3D物体进行打印的方法。该方法包括以猝发频率通过喷嘴喷射打印材料的第一猝发液滴。猝发频率为约60Hz至约2000Hz。第一猝发液滴落在基底上的基本上相同的位置处。该方法还包括在喷射出第一猝发液滴之后，停止喷射打印材料的液滴持续暂停持续时间。该方法还包括在暂停持续时间之后，以猝发频率通过喷嘴喷射打印材料的第二猝发液滴。

在另一个实施方案中，该方法包括以猝发频率通过喷嘴喷射液态金属的第一猝发液滴。第一猝发液滴至少包括第一液滴和第二液滴。第一液滴落在基底上。第二液滴落在与第一液滴基本上相同的位置处，同时第一液滴部分地或完全地处于液态。猝发频率为约60Hz至约2000Hz。第一猝发液滴包括2液滴至50液滴。该方法还包括在喷射出第一猝发液滴之后，停止喷射液态金属的液滴持续暂停持续时间。第一猝发液滴在暂停持续时间期间部分地或完全地固化在基底上以形成第一层。暂停持续时间为约500μs至约1秒。该方法还包括在暂停持续时间之后，以猝发频率通过喷嘴喷射液态金属的第二猝发液滴持续猝发持续时间。

附图说明

并入本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本教导内容的实施方案，并且与描述一起用于说明本公开的原理。在图中：

图1描绘了根据一个实施方案的3D打印机(例如，MHD打印机和/或多喷头打印机)的示意性剖视图。

图2示出了根据一个实施方案的基底上的3D物体的第一示例的示意性侧视图。

图3示出了根据一个实施方案的来自图2的3D物体的第一示例的照片。