CN104802401A - 聚合物喷洒沉积方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭露了多种聚合物喷洒沉积系统及方法，其可以与广泛的热塑性材料使用于生产通常只使用更传统的制造技术所取得的具复杂度及结构完整性的高分辨度物件，如注射成型方法。该等聚合物喷洒沉积系统及方法使用一拉伸流体于二个渐扩表面(诸如二个滚筒或二个活塞)之间的喷雾生成器。经拉伸的流体断裂开而成为复数个液滴，并经导引通过一可含有可选的液滴尺寸选择器的传输系统而进入一多喷嘴阵列。该多喷嘴阵列经控制以导引该喷雾至一目标表面上，藉以产生一三维物件。被揭露的该等聚合物喷洒沉积系统及方法可使用在三维打印头及打印技术中。

Description

聚合物喷洒沉积方法及系统

技术领域

本发明大体上有关一种用于制造三维物件的聚合物喷洒沉积方法及系统。

背景技术

零件定制生产是一个不断发展的产业且具有广泛的应用。传统上，射出成型及其它加工技术被用来产生物件的模型或生产物件本身。更具体而言，经加热的材料(如玻璃、金属、热塑性塑料及其它聚合物)被射入一特成型为所预期物件形状的注塑模具中。该材料能够在模具中冷却，并呈现模具的形状以形成物件。注塑模具的生产是昂贵且费时的，且物件形状的改变是难以在不进一步增加生产物件的时间和费用的情形下调整适应。

附加制造业因响应在改变注塑模具以生产模具或物件本身上的费用、时间及困难性而兴起。已知的附加制造技术包含熔融沉积成型(FDM)、立体光刻(SLA)、选择性激光烧结(SLS)及喷射系统在内。各个已知的附加制造技术在材料、费用及/或体积容量上具有限制，阻碍了使用一整套热塑性材料进行小型运作生产、定制生产及原型制作。再者，已知的附加制造技术不能够精确地生产具有与通过传统技术(如射出成型)所产生机械性能、表面处理及特征复制度质量目标相比的零件。

在附加制造业不能产生具有足够应用表现的零件的情况下，已经出现整个使用低成本工具的快速计算机数值控制(CNC)加工及快速射出成型的产业。然而，这些技术明显比附加制造技术更加昂贵，并具有其本身的制造限制。

产业被迫在一通过传统但昂贵、不易变更且耗时的技术(如射出成型)所做出的高质量及高体积容量物件，与产生较低质量物件(或许不具有所预期的结构完整度，且有时不具有所预期的材料)但有较快速度及灵活性的附加制造技术之间作出决定。例如，FDM及SLS在能够使用的材料种类上受到限制，并产生出密度小于100％的物件。快速CNC成型具有特征细节及完成度优异但仍是昂贵的较好质量物件。利用已知附加制造技术所产生的原型常常被精制，直至在产生出供大规模使用的射出模具的时点选定出最终设计。这样的多阶段生产过程也是费时且昂贵的。

制造业将受益于一可实现数字化、使用一套广泛热塑性材料的附加制造、及特征分辨率的优点的制造过程，而能够制造出具有藉更传统的制造技术所得到的复杂度及结构完整性的物件。

发明内容

以下的详细描述结合了目前最好的实施本发明示例性实施例的设想模式。本发明大致上提供一种聚合物喷洒沉积系统，其包括一喷雾生成器，该喷雾生成器自一流体源接收一流体并通过将二渐扩表面之间的流体拉伸成一流体细丝直至该流体细丝断裂而生成复数个流体液滴，该复数个流体液滴形成一喷雾。该系统亦具有：一收集组件，其自该喷雾生成器接收该喷雾并挟带该喷雾于一载体气流中；一多喷嘴阵列，其接收该载体气流并将该载体气流引向一目标表面；以及一物件产生平台，其控制该多喷嘴阵列反复涂覆该载体气流于该目标表面以在该目标表面上形成一三维物件。

于本发明的一方面中，该流体为一高分子量聚合物流体溶液。其它实施例可包含一或多个喷雾生成器，各喷雾生成器包含二个滚筒，该等滚筒吸引该流体至该二滚筒所界定的一辊隙的一上游侧内，并使该流体在该辊隙的一下游侧于该二滚筒的相对渐扩表面之间拉伸。

另外的实施例可使用一具有一熔点的热塑性塑料的流体，且其中该收集组件以一高于该熔点的温度保留该热塑性塑料于该载体气流中。

附图说明

图1A为一根据本发明该等方面的聚合物喷洒沉积系统方块图。

图1B显示在一使用根据本发明的聚合物喷洒沉积系统及方法产生三维物件的方法中的步骤。

图2A显示一具有二个滚筒喷雾生成器的实例。

图2B显示一具有二个活塞喷雾生成器的实例。

图3显示一含有输送信道的收集组件的实例。

图4A为液滴尺寸选择器的实例。

图4B为液滴尺寸选择器的另一实例。

图5为多喷嘴阵列的实例。

图6A及6B为具有垂直于该等喷嘴循环的气流的多喷嘴阵列实例。

图7为多喷嘴阵列的另一实例。

图8A为聚合物喷洒沉积系统的实例。

图8B为图8A中所示聚合物喷洒沉积系统实例中的喷嘴。

图9为用以导引该喷雾至目标表面的闸控机构的实例。

图10A显示一来自于图9中所示闸控机构的单一喷嘴于关闭位置时的示意图。

图10B显示一来自于图9中所示闸控机构的单一喷嘴于开启位置时的示意图。

具体实施方式

本发明所揭露的聚合物喷洒沉积系统及方法有助于实现具有更广泛热塑性材料及所生成物件特征尺寸分辨率的三维数字化附加制造技术的优势，其在复杂度及结构完整性上近似于更传统的制造技术(诸如射出成型制程)。本发明所揭露的聚合物喷洒沉积系统及方法可从高分子量聚合物及其溶液与其它热塑性塑料(诸如尼龙、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚砜及乙缩醛)中气溶胶化并产生三维物件。该等聚合物喷洒沉积系统及方法可气溶胶化任何具有高度粘弹性的牛顿型及非牛顿型流体。

图1A显示了一聚合物喷洒沉积系统100实例的方块图，其包含一喷雾生成器102、一收集组件104、一多喷嘴阵列106及一物件产生平台108。该喷雾生成器102由一流体源110接收流体，并生成用以形成一喷雾的复数个流体液滴。该复数个流体液滴通过将流体拉伸以形成一流体细丝的流体拉伸技术而生成。该流体细丝断裂成复数个流体液滴而形成该喷雾。流体拉伸方法及系统的实例已在名称均为“METHODS AND SYSTEMS FOR CREATINGAEROSOLS”的第14/066,418及14/066,435号美国专利申请案中讨论，且该等专利均由本申请案的受让人共同拥有，其全文以引用方式并入本文中。

图2A及2B显示了喷雾生成器的方法及系统实例，其通过将二个渐扩表面之间的流体拉伸成一流体细丝直至该流体细丝断裂而生成复数个流体液滴，该复数个流体液滴形成一喷雾。其它适合在二个渐扩表面之间拉伸流体的方法可以使用多种选择而达到，包含多个滚筒排列、共同转动的滚筒、反向旋转的滚筒、于环圈或皮带内的滚筒等。

图2A显示了连续的流体经由一对反向旋转的滚筒200、202而拉伸。该二个滚筒200、202之间的空间界定出一辊隙204而于该等滚筒200、202反向旋转时吸引该流体于其内。该流体于该辊隙204的上游侧206处汇集并被吸引通过该辊隙204。于该辊隙204的下游侧208，该流体于该二反向旋转的滚筒200、202的渐扩表面之间拉伸成一流体细丝210。当该等滚筒200、202反向旋转，该流体细丝210所黏附的滚筒200、202渐扩表面保持不变，但这些表面之间的空间更大。该流体细丝212于该等滚筒200、202的表面远离彼此旋转时变得更长更细。

当流体细丝212达到该液桥变得不稳定的时点(对该流体细丝212而言也是毛细管断裂点)时，该流体细丝212断裂成数个液滴214且可留下过剩的流体216在该滚筒表面的每一者上。过剩的流体216缩回到其各自的滚筒表面上并可成为再循环及再汇集于该辊隙上游侧的流体的一部分，以于该等滚筒的下次转动时再次被吸引通过该辊隙。此过程可反复发生以提供连续的喷雾。

图2B显示了连续的流体于一对活塞220、222之间被拉伸，以形成一最终断裂成复数个流体液滴224的流体细丝。流体218被放置在该等活塞220、222之间。该等活塞220、222被拉开并施以一连续拉力，促使该流体218于该等活塞220、222之间拉伸并形成一流体细丝226。当该流体细丝226变得更长更细时，该流体细丝226最终达到其毛细管断裂点而在该点断裂成多个液滴224，并留下过剩的流体228在各个活塞220、222的表面。图2B亦显示一成串液珠结构230，其为该流体细丝达到其毛细管断裂点且该流体细丝在该点断裂成复数个流体液滴224前的前驱物。过剩的流体228被汇集在该等活塞220、222上且该等活塞220、222可被带回在一起让该流体再次拉伸，藉以反复此过程并形成额外的喷雾液滴。

再参照图1A，该聚合物喷洒沉积系统100可包含多个喷雾生成器112。该多个喷雾生成器112可与该主要喷雾生成器102同时生成液滴。在图1A中所显示的示例实施例中，全部的喷雾生成器102、112接收来自相同流体源110的流体。该多个喷雾生成器102、112中每一者生成复数个液滴而共同形成该喷雾。该收集组件104挟带由该多个喷雾生成器102、112所形成的喷雾于该载体气流中。

该收集组件104是一个传输系统，其可提供足够的速度将该等喷雾生成器102、112所生成的液滴由该等喷雾生成器102、112输送到该多喷嘴阵列106以及由该多喷嘴阵列106输送到该供产生三维物件于其上的目标表面。该收集组件104亦提供一均匀且稳定流动，以流畅的输送该等液滴至该多喷嘴阵列，防止液滴的聚结或结块发生。

该收集组件104可包含一可选的温度调节器114，供调节该载体气流的温度。例如，该流体是一种具有特定熔点的热塑性塑料。当该热塑性塑料液滴通过该收集组件104而挟带于该载体气流中时，该温度调节器114以一高于其熔点的温度保留该热塑性塑料液滴于该载体气流中，以维持该热塑性塑料液滴于液滴形式。若该热塑性塑料液滴的温度将到其熔点以下，该液滴可能会硬化或冻结，且不能或会以较低效率被导引通过该多喷嘴阵列106。该收集组件104顺着其整个流动路径对挟带于该载体气流中的液滴提供了温度均匀性，以维持其熔点并确保该等液滴可被导引通过该(等)多喷嘴阵列。

例如，图3显示了一收集组件300实例。该收集组件可以是一个具有供该聚合物喷雾304行进于其内的输送通道302的边鞘流设计300。该聚合物喷雾304被一空气层306径向围绕，该空气层306通常经加热至可维持该聚合物喷雾304在其熔点上的温度。该空气层306被一加热组件308(诸如一电阻管加热器)围绕以助于保持该气流306及该聚合物喷雾304中的一或二者在高于该聚合物喷雾304熔化温度的预期温度以上。可包含可选的隔热材料310(如图3中所示)以增加效率并有助于维持该聚合物喷雾304的温度。

再参照图1A，该收集组件104亦可包含一液滴尺寸选择器116。该液滴尺寸选择器116控制输送到该多喷嘴阵列106的液滴的尺寸。控制输送到该多喷嘴阵列106且最后被导引至该目标表面上以产生该三维物件的液滴尺寸可控制该三维物件的分辨率。较小的液滴由该多喷嘴阵列导引至该目标表面可达到有较高分辨率的三维物件。液滴的尺寸可通过一控制输送到该多喷嘴阵列的液滴尺寸的调整机构而调整。需要产生所预期三维物件的液滴尺寸是取决于其应用，甚至在产生一单一物件的过程中有所变化。

一些液滴尺寸选择器的实例包含使用流动流形几何学及分离特征的惯性撞击、涡旋浓度和分离技术、及静电转向。液滴尺寸选择器的类型可根据几何形状及整个聚合物喷雾沉积系统100的生产量而选定。

一惯性撞击技术的实例被显示于图4A中。左侧的流动路径400显示了液滴402、404具有不同的尺寸，且其于流向流动路径400中的弯取处(如隔板410)或侧壁时分别采取不同的路径406、408。较大液滴的惯性大于较小液滴的惯性。当挟带液滴的载体气流遇到侧壁、隔板或其它物体时，较大的液滴无法或较没效率的流过该物体，并使较小的液滴围绕该物体移动并沿着预期的流动路径继续行进。

例如，液滴尺寸选择器可包含界定出一流动路径418的多个隔板414及侧壁416，该流动路径418产生出一具有预期液滴尺寸的挟带液滴载体气流420。超出预期尺寸的液滴不能够围绕由该等隔板414及侧壁416所产生流动路径418的几何形状而偏向。该等隔板414及侧壁416的形状、长度、尺寸、轮廓、结构、材料及其它特征可经调整以产生一具有预期液滴尺寸的载体气流。

图4B显示另一类型的液滴尺寸选择器422，其在该聚合物喷雾428从该喷雾生成器430散发出时，依靠重力从较小的液滴426沉淀出较大的液滴424。地心引力使较大的液滴424向下回落至该喷雾生成器430。在某些情形下，向下回落的较大液滴424又流回至该聚合物喷洒沉积系统内，并成为可再次拉伸并经由该喷雾生成器430成为一批新液滴的流体。一可选的气流432可被导引至该较小的液滴426，且在这情形下其是以一相对于该液滴从喷雾生成器散发的方向的垂直角度而导引。该气流432沿着输送通道导引较小的液滴至该多喷嘴阵列。该气流432是设置于一分隔线434的上方，该分隔线434被定义为该较大液滴424向下回落至该喷雾生成器430的地点。

再次参照图1A，该聚合物喷雾沉积系统100可包含多个多喷嘴阵列106、118供导引该喷雾至该目标表面上。该聚合物喷雾沉积系统100可包含任何合适数量的多喷嘴阵列。显示于图1A中的实例包含二个多喷嘴阵列106、118，其每一者由该收集组件104接收该载体气流并将该等液滴导引至该目标表面上以形成该三维物件。多喷嘴阵列的数量不仅可增加该三维物件的分辨率，且可增加该三维物件的生产效率。例如，在一些情形中该第二多喷嘴阵列可包含一低分辨率喷嘴以填入大部分的结构。在另一实例中，增加该多喷嘴阵列的数量可增进所形成三维物件的分辨率。再者，在多个多喷嘴阵列的系统中，各个多喷嘴阵列可经由控制浓度、液滴尺寸、以及该导向至目标表面的载体气流的方向而个别开启及关闭。

在任何多喷嘴阵列系统中，该多喷嘴阵列的各个喷嘴可经开启或关闭以提供该导向至目标表面的载体气流的几何形状、浓度、液滴尺寸、方向等的精细控制，以影响并控制整体的分辨率及所形成三维物件的形状。

在该系统的一些实例中(诸如图1A中所示的聚合物喷洒沉积系统100)，该多喷嘴阵列包含一流体回收器120。该流体回收器120通过将回收的流体传送回流体源110而回收利用未被从该多喷嘴阵列106导引至该目标表面的液滴。

图5显示一多喷嘴阵列500的实例，其具有复数个喷嘴502，每一喷嘴具有各自的阀门504。该载体气流被气动导引通过该多喷嘴阵列500的该等喷嘴502。从每一喷嘴502的载体气流排出是受到一阀门504的控制。所有喷嘴502的阀门504可在相同时间成群或单独开启，以将载体气流导向该目标表面。每一喷嘴具有一直径范围在1至100微米的孔口，其直径取决于该装置的分辨率而定。该孔口控制由该喷嘴导引至目标表面上的液滴的体积以及该液滴所导向的区域尺寸。

例如，一可允许只有单一液滴或少量液滴由每一喷嘴导引至目标表面的较小孔口增加了在该目标表面上所形成的三维物件的分辨率。相比之下，较大的孔口可允许大量的液滴从喷嘴分配到目标表面上，从而降低了分辨率，但增加了所施用液滴的用量。在一些实例中，在相同多喷嘴阵列内的喷嘴具有相同尺寸的孔口，而在其它实例中在相同多喷嘴阵列中的该等喷嘴的孔口尺寸可不相同。在又其它实施例中，在相同多喷嘴阵列中的该等喷嘴的孔口尺寸在尺寸上可被调整，使得所形成的三维物件的分辨率同样也可调整。

再参照图5，该多喷嘴阵列具有一个连续循环的载体气流，其通过该喷嘴502及阀门504而被气动导引至该目标表面。该等喷嘴502导引该载体气流至一输送管506内。一屏蔽气体源发出径向围绕该输送管506且邻近该等喷嘴循环的屏蔽气体508，防止该载体气流中的液滴冻结及防止从喷嘴502漏泄到该输送管506。

在一些实例中，屏蔽气流604、606垂直该等喷嘴608、610，诸如图6A、6B中所示的多喷嘴阵列600、602实例。于图6A中所示的多喷嘴阵列600中，该屏蔽气流604垂直于该等喷嘴608并顺着该等阀门612的轴心。于图6B中所示的多喷嘴阵列602具有一垂直于该等喷嘴610并也垂直于该等阀门614轴心的屏蔽气流604。在图6A、6B中所示的多喷嘴阵列600、602实例中，该等阀门612、614为描绘成正方形的平面式阀门。

图7显示一替代多喷嘴阵列700，其具有复数个喷嘴702及各自的阀门704。在此实例中，该等阀门704与该等喷嘴702偏离以增加可容许的间距。该等阀门704彼此毗邻设置，且其每一者连接各自的喷嘴702。该等喷嘴702排列成两列706、708，其中一列706的喷嘴702以与另一列708喷嘴702连续交替的方式连接各自的阀门704。可实施任何合适于连接阀门的喷嘴排列方式，且在一些实例中可依据该多喷嘴阵列中可用的实体空间而实施。

图8A的聚合物喷洒沉积系统800实例具有一喷雾生成器802、一收集组件804或传输系统、一多喷嘴阵列806、及一物件产生平台808。该喷雾生成器802为一个双滚筒810、812的体现，其于该二个反向旋转的滚筒的渐扩表面之间拉伸流体成流体细丝。该喷雾生成器802产生复数个液滴，该等液滴含有较大的液滴814及较小的液滴816。在一些实例中，该喷雾生成器802所产生的较小液滴可在≤10微米的范围内。气流818被导向所生成的流体液滴814、816以将其导向该收集组件804。

如上所述，该流体可为任何的流体，包含高黏弹性聚合物及其溶液，诸如高温热塑性熔体或其溶液。可加入任何适量的溶剂至该流体，以助于控制流体的浓度，且因而控制该喷雾生成器所生成的液滴尺寸。

图8A中所示的收集组件804实例包含具有隔热材料、屏蔽气流及过滤件的隔热管，如上所述在图3中所示的边鞘流设计收集组件300。此收集组件804依靠惯性撞击而从大的液滴814中分离出小的液滴816。此收集组件804输送该等小的液滴816至该多喷嘴阵列806。该多喷嘴阵列806以数字式控制该等液滴导引至该目标表面820上。横向气流822被导向该多喷嘴阵列806，使该流体的单一液滴被导向该目标表面820，如下所述在图8B中所示。过剩的液滴可再回收至流体源内，以通过一回收路径840而供给至喷雾生成器802。

对于每一层由该多喷嘴阵列806导向目标表面820的液滴，该物件产生平台808相对该多喷嘴阵列806位移。该三维物件的第一层824于该多喷嘴阵列806导引第一层液滴808时产生，以形成该三维物件的第一层。该物件产生平台808以一垂直且远离该多喷嘴阵列806的方向远离该多喷嘴阵列806移动，让该系统准备好产生第二层液滴826。

该物件产生平台808基于有关于输入到聚合物喷洒沉积系统800的三维物件数字信息，持续相对该多喷嘴阵列806移动。于图8A所示的系统实例中，该物件产生平台808相对于该多喷嘴阵列806移动。于该物件产生平台808与详述该系统所产生三维物件的数字信息一致而相对该多喷嘴阵列806移动时，该多喷嘴阵列806、该收集组件804及该喷雾生成器806保持不动。在其它实例中，该多喷嘴阵列亦可相对该目标表面移动，且该物件产生平台可或不可移动。

图8B显示了图8A的多喷嘴阵列的其中一喷嘴828，其将流体的液滴导向该目标表面820。图8B显示了该喷嘴828的剖面图，其具有一孔口832及一进入口834。可通过该喷嘴的进入口834对该喷嘴施加一压力836，使该流体的单一液滴838通过该喷嘴的孔口832离开该喷嘴828而被导向该目标表面820。如上所述，该聚合物喷洒沉积系统可选择性的控制对该等喷嘴施加压力，且因而控制将该等流体液滴导向该目标表面。可使用任何合适的基板做为该目标表面。

当该物件产生平台相对该多喷嘴阵列移动以产生所预期的三维物件几何形状，该多喷嘴阵列内的各别喷嘴被选择性的开启或关闭。传统的附加制造方法使用默认为被关闭，然后可以打开以喷出墨水或不打开的多喷射系统。揭露于本申请案中的独立喷嘴控制系统提供了一横向气流系统，该系统具有利用按需求或依计划爆发的空气或压力将从该多喷嘴阵列的一或多个喷嘴喷出的液滴导向该目标表面而连续喷出的液滴。

当液滴从该等喷嘴(诸如图8B中所示的喷嘴828)喷出时，该物件产生平台808控制该目标表面820。如上所述，该物件产生平台808以一垂直并远离该多喷嘴阵列806的方向平移该目标表面820，以一层层的产生多层三维物件。图8B显示出该物件产生平台808亦可平移于一平行并沿着该多喷嘴阵列806的孔口轴心的方向838，以产生导向该目标表面820的液滴的每一层形状、轮廓及结构等。图8a及8B中所示的物件产生平台808是在两个方向上相对于该多喷嘴阵列806位移。在其它实例中，该物件产生平台可在任何合适的方向上相对该多喷嘴阵列位移。

图9显示了另一多喷嘴阵列900的实施例，其包含一将载体气流导向该目标表面的连续喷墨闸控机构。连续的聚合物液滴喷射流902是从该多喷嘴阵列900的主腔室904通过该主腔室904内的一第一喷嘴阵列906而喷出。施加于该主腔室904的压力促使液滴从该主腔室904通过该主腔室开口908而喷出到一中间腔室912内。该中间腔室912具有一小于该主腔室904压力的压力，以允许液滴从该主腔室904流至该中间腔室912，并防止液滴从该中间腔室912流回到该主腔室904内。

该中间腔室912包含一具有复数个开口914的第二喷嘴阵列910。该第二喷嘴阵列910的该等开口914与该第一喷嘴阵列906的该等开口908对齐，以对要被分发到目标表面916上的液滴提供一直通路径。如上所述，连续的聚合物液滴喷射流902是由该主腔室904喷出到该中间腔室912内。然而，在该第二喷嘴阵列910中的个别喷嘴可被开启或关闭，以选择性地将液滴从该中间腔室912喷向该目标表面916。取决于个别的喷嘴是否开启或关闭，该等液滴可从个别的喷嘴射出。在图9所示的机构实例中，该第二喷嘴阵列910具有两个喷嘴路径918是处在开启的位置，且液滴从该二“开启”的喷嘴射出到该目标表面916上。

可设置一回收槽130于该中间腔室910内。该回收槽130收集接收自该第一喷嘴阵列906且未穿过该第二喷嘴阵列910中已开启的喷嘴的液滴。在一些实例中，收集到的液滴可再回收而重新使用于喷雾生成器中。

图10A及10B分别显示了在图9中所示的多喷嘴阵列中处在关闭位置及开启位置的单一喷嘴。图10A显示出该喷嘴处在关闭位置。该等液滴被导引通过该第一喷嘴阵列906中的喷嘴开口908，而连续的聚合物液滴喷射流922是通过该开口由该主腔室904被喷至该中间腔室912。在此实例中，该第一喷嘴阵列的开口908及该第二喷嘴阵列910的开口914彼此偏离。在此实例中使用了一可选的气体喷流924以促进该聚合物液滴喷流922朝向该回收槽920并远离该第二喷嘴阵列910的喷嘴开口914。于该第一喷嘴阵列906的开口908处是以一垂直该开口908的角度导引该气体喷流924远离该第二喷嘴阵列910的开口914。因此，于该喷嘴处在关闭位置时该聚合物液滴喷流922未被喷穿过该第二喷嘴阵列910的开口914。

当该喷嘴处在开启的位置时，该聚合物液滴喷流922被导引通过该第二喷嘴阵列910的开口914并导引至该目标表面916上。可按需求于，以与该喷嘴关闭时所使用气体喷流924的相反方向(该方向亦垂直于该第一喷嘴阵列906的开口908)，将一定向脉冲气流926导向该聚合物液滴喷流922。该定向脉冲气流926使该聚合物液滴喷流922被导向该第二喷嘴阵列910的开口914，且因而导向该目标表面916。

该目标表面916周围附近的压力为一低于该中间腔室912及主腔室904二者压力的环境压力。在一些替代实例中，该中间腔室912的压力可与该目标表面周围的环境压力相等。该气体喷流924及该定向脉冲气流926是由与该第一喷嘴阵列906及第二喷嘴阵列910相称的喷嘴阵列(图中未示)所施与，且可单独为分配液滴的每一个喷嘴而切换。所揭露的聚合物喷洒沉积系统可包含任何合适的闸控机构。

本文所揭露的聚合物喷洒沉积系统可于一用于三维打印机的打印头中实施。该三维打印机可包含多个打印头。在一些多打印头的实例中，可使用一或多个打印头以打印供该三维物件使用的支撑材料，且可使用另一或其它多个打印头以打印覆盖于该支撑材料上的主要材料。该等支撑材料中的一些支撑材料是可溶解的，让其在产生该三维物件时提供支持，但在该三维物件完成后溶解掉。

图1B显示在使用一聚合物喷洒沉积系统产生三维物件的方法中的步骤方块图，其包含从一流体122产生喷雾，收集该喷雾124，将该喷雾导向一目标表面126，以及从经导引的喷雾产生一物件128。

已经在本发明的优选实施方案中描述并阐释了本发明的原理，应理解，在不偏离这些原理的情况下，可以在布置和细节上对本发明做出修改。本人要求享有落在本发明的精神和范围内的所有修改和变动的权利。

Claims (10)

1.一种聚合物喷洒沉积系统，包括：

一喷雾生成器，其自一流体源接收一流体并通过将二渐扩表面之间的流体拉伸成一流体细丝直至该流体细丝断裂而生成复数个流体液滴，该复数个流体液滴形成一喷雾；

一收集组件，其自该喷雾生成器接收该喷雾并挟带该喷雾于一载体气流中；

一多喷嘴阵列，其接收该载体气流并将该载体气流引向一目标表面；以及

一物件产生平台，其控制该多喷嘴阵列反复涂覆该载体气流于该目标表面以在该目标表面上形成一三维物件。

2.根据权利要求1所述的聚合物喷洒沉积系统，其特征在于，该流体为一高分子量聚合物流体溶液。

3.根据权利要求1所述的聚合物喷洒沉积系统，其特征在于，该喷雾生成器包含二滚筒，该等滚筒吸引该流体至该二滚筒所界定的一辊隙的一上游侧内，并使该流体在该辊隙的一下游侧于该二滚筒的相对渐扩表面之间拉伸。

4.根据权利要求1所述的聚合物喷洒沉积系统，其特征在于，该喷雾生成器为一生成复数个第一流体液滴的第一喷雾生成器，该第一喷雾生成器通过将该二渐扩表面之间的流体拉伸成一第一流体细丝直至该第一流体细丝断裂成该复数个第一流体液滴，且更包括一自该流体源接收该流体而生成复数个第二流体液滴的第二喷雾生成器，该第二喷雾生成器通过将该二渐扩表面之间的流体拉伸成一第二流体细丝直至该第二流体细丝断裂成该复数个第二流体液滴，该复数个第一流体液滴及该复数个第二流体液滴形成该喷雾。

5.根据权利要求1所述的聚合物喷洒沉积系统，其特征在于，该流体为一具有一熔点的热塑性塑料，且其中该收集组件以一高于该熔点的温度保留该热塑性塑料于该载体气流中。

6.根据权利要求1所述的聚合物喷洒沉积系统，其特征在于，该收集组件包含一层径向围绕该载体气流的空气以及一径向围绕该空气层的加热组件。

7.根据权利要求6所述的聚合物喷洒沉积系统，其特征在于，该收集组件更包括径向围绕该加热组件的隔热材料。

8.根据权利要求1所述的聚合物喷洒沉积系统，其特征在于，该多喷嘴阵列将该载体气流气动引向该目标表面。

9.根据权利要求1所述的聚合物喷洒沉积系统，其特征在于，该多喷嘴阵列包含复数个喷嘴，且更包括一以一垂直该等喷嘴的方向围绕该等喷嘴循环的屏蔽气体源，其中该物件产生平台封闭在一温度受控的外壳中，该外壳维持该载体气流于该喷雾的一冻结温度以上，并维持该物件产生平台于该三维物件的一玻璃化转变温度以上。

10.根据权利要求1所述的聚合物喷洒沉积系统，其特征在于，该物件产生平台以一垂直该目标表面的方向相对该多喷嘴阵列位移，以形成该三维物件。