CN106103053B - 包括磁性材料的三维物体的形成 - Google Patents

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Abstract

本文中描述的实现涉及形成包括含磁性材料的聚合材料的一个或多个层的物体。物体可通过形成包括第一聚合材料的一个或多个第一层来产生。该一个或多个第一层可没有磁性材料。此外，物体可通过形成包括第二聚合材料的一个或多个第二层来产生，该第二聚合材料具有磁性材料。例如，一个或多个第二层可包括嵌入有磁性颗粒的聚合材料。一个或多个第一层和一个或多个第二层可通过将第一聚合材料和第二聚合材料根据图案挤压在基板上来形成。磁化设备可被用来将包括在一个或多个第二层中的磁性材料磁化。

Description

包括磁性材料的三维物体的形成
背景
积层制造是一种用于生产三维(3D)物体的工艺。积层制造可通过以下方式来执行：通过喷嘴挤压材料并(通常一层接一层地)将该材料沉积在基板上来形成物体。在一些实例中，用于形成3D物体的各层的材料在本文中可被称为“构建材料”。基于挤压的积层制造有时被称为(这是明尼苏达州埃迪那市的Stratasys有限公司的商标)、“熔丝制造”(FFF)或更一般地“3D打印”。
积层制造过程通常利用表示物体的电子数据(诸如物体的计算机辅助设计(CAD)模型)来形成物体。电子数据可由积层制造装置(例如，3D打印机)的计算设备组件处理来形成物体。例如，物体的电子表示可被算术地切割成多个水平层。各水平层可具有将生产积层制造装置正形成的物体的形状的轮廓。计算设备组件可生成构建路径以形成每一水平层的轮廓，并且将控制信号发送给积层制造装置的挤压部分以沿着该构建路径移动喷嘴，以沉积一定量的材料来形成每一水平层。各水平层被形成在彼此顶部以便以一层接一层的形式将该构建材料的连贯的线或“线路”沉积在平台或构建基板上。例如，积层制造系统可使挤压头/喷嘴、平台/构建基板、或喷嘴和平台两者垂直地和水平地相对于彼此移动以形成物体。用于形成物体的构建材料在挤压之后很快变硬以形成坚固的3D物体。
概述
提供本概述是为了以精简的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征；也不旨在用于确定或限制所要求保护的主题的范围。
本申请涉及通过3D打印过程来形成包括磁性材料的物体。在一实现中，可形成一种物品，该物品包括第一聚合材料的多个层和第二聚合材料的至少一个层，该第二聚合材料具有磁性材料。该物品可通过以下方式形成：将第一聚合材料的多个层沉积在基板的表面上，并将第二聚合材料的至少一个层沉积在第一聚合材料的多个层中的至少一个层上。一种装置可用于形成该物品，其中该装置包括针对第一聚合材料的第一材料源和针对第二聚合材料的第二材料源。该装置还可包括第一挤压组件，以将第一聚合材料的多个层沉积在基板的表面上。此外，该装置可包括第二挤压组件，以将第二聚合材料的至少一个层沉积在第一聚合材料的多个层中的至少一个层上。
附图简述
参考附图阐述详细描述。在附图中，附图标记最左边的数字标识该附图标记首次出现的附图。在不同附图中使用同一附图标记指示相似或相同的项或特征。
图1示出用于形成包括含磁性材料的聚合材料的一个或多个层的物体的示例框架。
图2示出用于形成包括含磁性材料的聚合材料的一个或多个层的物体并使该磁性材料磁化的第一示例装置。
图3示出用于形成包括含磁性材料的聚合材料的一个或多个层的物体并使该磁性材料磁化的第二示例装置。
图4示出用于通过将磁场施加于包括在物体的某层中的磁性材料来使该磁性材料磁化的第一示例装置。
图5示出用于通过将磁场施加于包括在物体的某层中的磁性材料来使该磁性材料磁化的第二示例装置。
图6示出用于形成包括含磁性材料的聚合材料的一个或多个层的物体的示例过程。
详细描述
本文中描述的技术一般涉及形成包括含磁性材料的聚合材料的一个或多个层的物体。具体地，物体可通过形成包括第一聚合材料的一个或多个第一层来产生。该一个或多个第一层可不含磁性材料。此外，物体可通过形成包括第二聚合材料的一个或多个第二层来产生，该第二聚合材料具有磁性材料。例如，一个或多个第二层可包括嵌入有磁性颗粒的聚合材料。一个或多个第一层和一个或多个第二层可通过将第一聚合材料和第二聚合材料挤压在基板上来形成。一个或多个第一层和一个或多个第二层可根据由计算机可读数据表示的图案来沉积。
磁化设备可被用来将包括在一个或多个第二层中的磁性材料磁化。在一个实现中，磁化设备可以是用于产生一个或多个第一层和一个或多个第二层的装置的组件。在一具体实现中，磁化设备可将磁场施加于一个或多个第二层以使磁性材料的颗粒对准。通过这种方式，一个或多个第二层可在被放置成与可受磁场影响的材料邻近时产生吸引力或排斥力。
图1示出用于形成包括含磁性材料的聚合材料的一个或多个层的物体的示例框架100。框架100可包括可生产物体104的三维(3D)打印装置102。在一实现中，3D打印装置102可通过根据图案在层中沉积材料来生产物体104。例如，物体104可包括多个层，诸如代表层106、108、110、112、114。层106、108、110、112、114可包括至少一种聚合材料。在图1的说明性实现中，层106、108、114可包括第一聚合材料。此外，层110、112可包括具有磁性材料的第二聚合材料。
3D打印装置102可包括一个或多个挤压组件116以形成层106、108、110、112、114。一个或多个挤压组件116可被耦合到非磁性材料源118。非磁性材料源118可存储用于形成物体104的层106、108、114的第一聚合材料。第一聚合材料可不含磁性材料。如本文中所使用的，当第一材料被称为“不含”第二材料时，第一材料不包含任何量的第二材料或者包含微量的第二材料。
此外，一个或多个挤压组件116可被耦合到磁性材料源120。磁性材料源120可存储用于形成物体104的层110、112的第二聚合材料。在一实现中，一个或多个挤压组件116可包括耦合到非磁性材料源118的第一挤压头和耦合到磁性材料源120的第二挤压头。在一具体实现中，非磁性材料源118可包括为第一聚合材料的细丝，该细丝可被馈送到一个或多个挤压组件116的第一挤压头以形成层106、108、114。同样，磁性材料源120可包括为第二聚合材料的细丝，该细丝可被馈送到一个或多个挤压组件116的第二挤压头以形成层110、112。
第一聚合材料可包括一定量的一种或多种聚合物，诸如一定量的一种或多种热塑性聚合物。在一实现中，第一聚合材料可包括一定量的一种或多种聚酯。此外，第一聚合材料可包括一定量的聚对苯二甲酸乙二酯。此外，第一聚合材料可包括一定量的共聚物。为了说明，第一聚合材料可包括一定量的共聚酯。第一聚合材料还可包括一定量的聚乳酸、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、聚苯砜、聚砜、聚醚砜、聚亚苯基、聚(甲基丙烯酸甲酯)或其组合。
第二聚合材料可包括微量以上的磁性材料。在一些情况下，包括在第二聚合材料中的磁性材料可包括钕(Nd)。此外，在一些场景中，包括在第二聚合材料中的磁性材料可包括铌(Nb)。此外，包括在第二聚合材料中的磁性材料可包括硼(B)。在有一些实例中，包括在第二聚合材料中的磁性材料可包括铁(Fe)。在一说明性实现中，磁性材料可包括Nd、Fe和B的组合。例如，包括在第二聚合材料中的磁性材料可包括Nd2Fe14B。在另一说明性实现中，磁性材料可包括Nd、Fe、Nb和B的组合。
在一说明性实现中，第二聚合材料可包含包括在体积为第二聚合材料的总体积的约1％到体积为该总体积的约5％的范围内的量的磁性材料。在另一说明性实现中，第二聚合材料可包括量包括在体积为第二聚合材料的总体积的约2％到体积为该总体积的约10％的范围内的磁性材料。在又一说明性实现中，第二聚合材料可包括量包括在体积为第二聚合材料的总体积的约8％到体积为该总体积的约20％的范围内的磁性材料。在再一说明性实现中，第二聚合材料可包括量包括在体积为第二聚合材料的总体积的约15％到体积为该总体即的约30％的范围内的磁性材料。。在其他说明性实现中，第二聚合材料可包括量包括在体积为第二聚合材料的总体积的约25％到体积为该总体积的约40％的范围内的磁性材料。在又一些说明性实现中，第二聚合材料可包括量包括在体积为在第二聚合材料的总体积的约35％到体积为该总体积的约50％的范围内的磁性材料。在再一些附加说明性实现中，第二聚合材料可包括量包括在体积为在第二聚合材料的总体积的约45％到体积为该总体积的约60％的范围内的磁性材料。同样，第二聚合材料也可包括量包括在体积为第二聚合材料的总体积的约55％到体积为该总体积的约75％的范围内的磁性材料。此外，第二聚合材料可包括量包括在体积为第二聚合材料的总体积的约70％到体积为该总体积的约90％的范围内的磁性材料。
此外，第二聚合材料可包括具有不大于约150微米、不大于约125微米、不大于约110微米、不大于约90微米、不大于约75微米或不大于约50微米的d50的磁性材料颗粒。第二聚合材料还可包括具有至少约2微米、至少约5微米、至少约10微米、至少约20微米、至少约25微米或至少约30微米的d50的磁性材料颗粒。在一说明性示例中，第二聚合材料可包括具有包括在约2微米到约25微米的范围内的d50的磁性材料颗粒。在另一说明性示例中，第二聚合材料可包括具有包括在约3微米到约10微米的范围内的d50的磁性材料颗粒。在又一说明性示例中，第二聚合材料可包括具有包括在约20微米到约50微米的范围内的d50的磁性材料颗粒。在再一说明性示例中，第二聚合材料可包括具有包括在约40微米到约80微米的范围内的d50的磁性材料颗粒。在还一些说明性示例中，第二聚合材料可包括具有包括在约75微米到约150微米的范围内的d50的磁性材料颗粒。
除了磁性材料以外，第二聚合材料还可包括一定量的一种或多种聚合物，诸如一定量的一种或多种热塑性聚合物。在一实现中，第二聚合材料可包括一定量的一个或多个聚酯。另外，第二聚合材料可包括一定量的聚对苯二甲酸乙二酯。此外，第二聚合材料可包括一定量的共聚物。为了说明，第二聚合材料可包括一定量的共聚酯。第二聚合材料还可包括一定量的聚乳酸、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、聚苯砜、聚砜、聚醚砜、聚亚苯基、聚(甲基丙烯酸甲酯)或其组合。
在一说明性实现中，第二聚合材料可包括量包括在体积为第二聚合材料的总体积的约10％到体积为该总体积的约25％的范围内的一种或多种聚合物。在另一说明性实现中，第二聚合材料可包括量包括在体积为第二聚合材料的总体积的约20％到体积为该总体积的约40％的范围内的一种或多种聚合物。在又一说明性实现中，第二聚合材料可包括量包括在体积为第二聚合材料的总体积的约35％到体积为该总体积的约55％的范围内的量的一种或多种聚合物。在再一说明性实现中，第二聚合材料可包括量包括在体积为第二聚合材料的总体积的约50％到体积为该总体积的约75％的范围内的一种或多种聚合物。在其他说明性实现中，第二聚合材料可包括量包括在体积为第二聚合材料的总体积的约70％到体积为该总体积的约80％的范围内的一种或多种聚合物。在又一些说明性实现中，第二聚合材料可包括量包括在体积为第二聚合材料的总体积的约75％到体积为该总体积的约85％的范围内的一种或多种聚合物。在还一些说明性实现中，第二聚合材料可包括量包括在体积为第二聚合材料的总体积的约80％到体积为该总体积的约90％的范围内的一种或多种聚合物。同时，第二聚合材料还可包括量包括在体积为第二聚合材料的总体积的约85％到体积为该总体积的约95％的范围内的一种或多种聚合物。此外，第二聚合材料还可包括量包括在体积为第二聚合材料的总体积的约90％到体积为该总体积的约99％的范围内的一种或多种聚合物。
在一些情况中，第一聚合材料和第二聚合材料可包括其他成份。例如，第一聚合材料和/或第二聚合材料可包括各种添加剂。为了说明，第一聚合材料、第二聚合材料或两者可包括色素或染料以更改该材料的色彩。第一聚合材料和/或第二聚合材料还可包括影响该材料的光学属性的其他添加剂。
3D打印装置102也可包括可使层110、112的磁性材料磁化的至少一个磁化设备124。例如，至少一个磁化设备124可包括用于将磁场施加于层110、112的磁性颗粒的一个或多个磁体。通过将磁场施加于层110、112的磁性颗粒，层110、112的磁性颗粒可被对准，使得层110、112的各部分具有特定极性。为了说明，层110、112可被磁化，使得层110的各个部分具有第一极性和与第一极性相对的第二极性，并且层112的各个部分具有第一极性和第二极性。通过这种方式，层110、112可展现出经磁化颗粒的特征。在一说明性示例中，层110可被磁化成使得层110的具有第一极性的第一部分被吸引到附加物体的具有第二极性的一部分，并被附加物体的具有第一极性的一部分排斥。继续该示例，层110可包括具有第二极性的第二部分，该第二部分被吸引到附加物体的具有第一极性的一部分，并被附加物体的具有第二极性的一部分排斥。
在一些情况下，层110、112具有第一极性和第二极性的各部分可被布置在Z方向中。例如，层112可具有邻近层110的第一经磁性化颗粒子层以及邻近层114的第二经磁化颗粒子层，其中该第一子层具有第一极性，并且第二子层具有第二极性。在其他情况下，层110、112具有第一极性和第二极性的各部分可被布置在X方向中。为了说明，层112可具有被布置在具有第一极性的第一端126处的第一经磁化颗粒部分以及被布置在具有第二极性的第二端128处的第二经磁化颗粒部分。
虽然图1的说明性示例示出层110、112到处都具有磁性材料，但在其他情形中，层110和/或层112可部分地包括磁性材料。例如，层110的第一部分可具有磁性材料，而层110的第二部分可不含磁性材料。在其他情形中，层110可包括包含磁性材料的多个部分以及不含磁性材料的多个部分。
3D打印装置102还包括控制一个或多个挤压组件116和至少一个磁化设备124的操作的控制系统130。例如，控制系统130可向一个或多个挤压组件116发送用于控制一个或多个挤压组件116的移动以将第一聚合材料从非磁性源118中挤出以形成物体104的一个或多个层的信号。控制系统130也可向一个或多个挤压组件116发送用于控制一个或多个挤压组件116的移动以将第二聚合材料从磁性源120中挤出以形成物体104的一个或多个附加层的信号。控制系统130还可向至少一个磁化设备124发送用于使得磁化设备124生成磁场并移动磁化设备124使得磁场被施加于物体104的包括磁性材料的各部分的信号。
图2示出用于形成包括含磁性材料的聚合材料的一个或多个层的物体，并使该磁性材料磁化的第一示例装置200。在一些情形中，系统200可被认为是 系统、熔丝制造(FFF)系统或更一般地为3D打印系统(或3D打印机)。
装置200可包括针对装置200的多个组件的外壳202。外壳202可由多种材料形成，诸如一种或多种金属、一种或多种聚合物或其组合。装置200还可包括第一挤压头204和第二挤压头206。第一挤压头204和第二挤压头206可被安装在水平轨道208上。第一挤压头204和第二挤压头206可沿着水平轨道208在X方向中移动。在一实现中，第一挤压头204和第二挤压头206可通过使用一个或多个步进电机、一个或多个伺服电机、一个或多个微控制器、一条或多条皮带、或其组合等沿着水平轨道208移动。在一些情况下，第一挤压头204和第二挤压头206可沿着水平轨道208一前一后地移动。在具体实现中，第一挤压头204和第二挤压头206可被耦合在一起。在其他情况下，第一挤压头204和第二挤压头206可沿着水平轨道208分开地移动。
装置200还可包括第一垂直轨道210和第二垂直轨道212。第一挤压头204可沿着第一垂直轨道212在Z方向中移动，并且第二挤压头206可沿着第二垂直轨道214在Z方向中移动。在一些场景中，第一挤压头204和第二挤压头206可沿着第一垂直轨道210和第二垂直轨道212一前一后地移动。在其他场景中，第一挤压头204和第二挤压头206可沿着第一垂直轨道210和第二垂直轨道212分开地移动。在具体实现中，第一垂直轨道210和第二垂直轨道212可被布置成沿着水平轨道208在X方向中移动。在一些情况下第一垂直轨道210和第二垂直轨道212可沿着水平轨道208一起移动，而在其他情况下，第一垂直轨道210和第二垂直轨道212可沿着水平轨道208分开地移动。
第一挤压头204、第二挤压头206或两者可以以至少约5毫米/秒、至少约10毫米/秒、至少约25毫米/秒、至少约50毫米/秒、至少约75毫米/秒或至少约125毫米/秒的速度沿着水平轨道208、第一垂直轨道210和/或第二垂直轨道212移动。此外，第一挤压头204、第二挤压头206或两者可以以不大于约400毫米/秒、不大于约350毫米/秒、不大于约300毫米/秒、不大于约250毫米/秒、不大于约200毫米/秒或不大于约150毫米/秒的速度沿着水平轨道208、第一垂直轨道210和/或第二垂直轨道212移动。在一说明性示例中，第一挤压头204、第二挤压头206或两者可以以包括在约2毫米/秒到约500毫米/秒的范围内的速度沿着水平轨道208、第一垂直轨道210和/或第二垂直轨道212移动在另一说明性示例中，第一挤压头204、第二挤压头206或两者可以以包括在约200毫米/秒到约300毫米/秒的范围内的速度沿着水平轨道208、第一垂直轨道210和/或第二垂直轨道212移动在又一说明性示例中，第一挤压头204、第二挤压头206或两者可以以包括在约30毫米/秒到约100毫米/秒的范围内的速度沿着水平轨道208、第一垂直轨道210和/或第二垂直轨道212移动
装置200还可包括存储没有磁性材料的第一聚合材料的第一材料源214。第一材料源214可通过第一供应线216被耦合到第一挤压头204。此外，装置200包括存储包括至少一种磁性材料的第二聚合材料的第二材料源218。第二材料源218可通过第二供应线220被耦合到第二挤压头206。第一聚合材料可从第一材料源214被馈送到第一挤压头204以将第一聚合材料的一个或多个层形成在装置200的平台222(诸如物体226的第一层224)上。在一些情形中，平台222在本文中还可被称为基板。第二聚合材料可从第二材料源218被馈送到第二挤压头206以将第二聚合材料的一个或多个层形成在平台222(诸如物体226的第二层228)上。在一些情况下，取代分别沿着第一垂直轨道210和第二垂直轨道212移动第一挤压头204和/或第二挤压头206，而是形成物体226，平台222可沿着第一垂直轨道210和第二垂直轨道212被移动。在其他情形中，第一挤压头204、第二挤压头206和平台222在物体226的形成期间可沿着第一垂直轨道210和第二垂直轨道212被移动。
平台222可被提供作为用于构建物体226的“工作面”。在一些情况下，附加基板(未示出)可被安装在平台222上作为用于构建物体226的工作面，并且第一聚合材料和第二聚合材料的一个或多个层可被形成在该附加基板上，而非被形成在平台222本身上。在装置200的操作期间，平台222最初在沿着Z轴的方向中可被定位在第一挤压头204和第二挤压头206下面。平台222和/或第一挤压头204和第二挤压头206可被定位成使得物体226的某一层与第一挤压头204和/或第二挤压头206的下面间隔的距离可以是允许以期望厚度沉积构建材料的连贯的线或“线路”的距离。在一些实例中，物体226与第一挤压头204和/或第二挤压头206之间的距离可在从约0.02毫米到约4毫米的范围内。随着物体226的各层被沉积，第一挤压头204和/或第二挤压头206可以被定位成在Z方向中距离递增以允许以期望厚度沉积物体226的下一层的。在一些示例中，递增距离可以是0.1毫米。
此外，在一些实现中，在物体226的形成期间，平台222可被加热以帮助将物体226粘合到平台222。在一说明性示例中，平台222可被加热到包括在约30℃到约125℃的范围内的温度。在另一说明性示例中，平台222可被加热到包括在约40℃到约90℃的范围内的温度。在一些实例中，平台222被加热到的温度可取决于正被沉积在平台222上以形成物体226的构建材料中的至少一者的玻璃化转换温度。此外，加热平台222可在用于形成物体226的构建材料上提供抗翘曲效果。平台222的加热可由合适的加热元件执行，诸如可打开或关闭的电气元件、平台222下面的气体加热元件或其他合适的加热元件。但是在一些情形中，平台222可以不被加热。
在一实现中，第一材料源214和第二材料源218可单独包括包含构建材料细丝的卷轴的材料室或外壳，构建材料细丝可被电机或驱动单元从该卷轴中展开。在一些示例中，构建材料通过第一供应线216和/或第二供应线218的供应可被打开或关闭，并且构建材料可沿着第一供应线216和/或第二供应线218在向前和向后两个方向中前进。沿着第一供应线216朝向第一材料源收回第一聚合材料和沿着第二供应线220朝向第二材料源218收回第二聚合材料可有利于防止相应的挤压头204、206处的漏滴和/或在完成物体后回收未经使用的构建材料。此外，第一聚合材料被供应到第一挤压头204的速度以及第二聚合材料被供应到第二挤压头206的速度可由驱动单元(例如，蜗轮驱动)以变化的速度控制，使得各速度可被增加或减小。
第一聚合材料和/或第二聚合材料的细丝可具有至少约0.5毫米、至少约1毫米、至少约1.5毫米或至少约2毫米的直径。此外，第一聚合材料和/或第二聚合材料的细丝可具有不大于约7毫米、不大于约5毫米、不大于约3毫米或不大于约2.5毫米的直径。在说明性示例中，第一聚合材料的直径和/或第二聚合材料的直径可包括在约0.2毫米到约10毫米的范围内。在另一说明性示例中，第一聚合材料的直径和/或第二聚合材料的直径可包括在约1.7毫米到约2.9毫米的范围内。
第一挤压头204和第二挤压头206可被配置成在形成物体226的过程期间将材料挤压在平台222上。第一挤压头204和第二挤压头206可以是被配置成接纳材料并将材料挤压通过包括孔口的喷嘴(或尖端)的合适类型的挤压头，材料的连贯的线或“线路”可通过该挤压头按一层接一层的方式被沉积在平台222上以形成物体226。在一实现中，有不同尺寸的孔口的喷嘴可被利用来通过第一挤压头204和/或第二挤压头206沉积具有不同厚度的构建材料的线路。
在一些情况下，第一挤压头204可包括加热元件，该加热元件在将第一聚合材料挤压到平台222上之前将第一聚合材料加热到使得第一聚合材料变得可流动的温度。此外，第二挤压头206可包括加热元件，该加热元件在将第二聚合材料挤压到平台222上之前将第二聚合材料加热到使得第二聚合材料变得可流动的温度。在第一挤压头204中向第一聚合材料施加的温度以及在第二挤压头206中向第二聚合材料施加的温度可取决于正被加热的材料而变化。例如，第一温度可被施加以加热第一聚合材料，第二温度可被施加以加热第二聚合材料。
第一挤压头204中被施加以加热第一聚合材料的温度和/或第二挤压头206中被施加以加热第二聚合材料的温度可为至少约150℃、至少约170℃、至少约190℃或至少约210℃。此外，第一挤压头204中被施加以加热第一聚合材料的温度和/或第二挤压头206中被施加以加热第二聚合材料的温度可为不大于约350℃、不大于约300℃、不大于约280℃、不大于至少约260℃或不大于约240℃。在说明性示例中，第一挤压头204中被施加以加热第一聚合材料的温度和/或第二挤压头206中被施加以加热第二聚合材料的温度可包括在约135℃到约360℃的范围内。在另一说明性示例中，第一挤压头204中被施加以加热第一聚合材料的温度和/或第二挤压头206中被施加以加热第二聚合材料的温度可包括在约230℃到约290℃的范围内。
此外，第一挤压头204中被施加以加热第一聚合材料的温度和/或第二挤压头206中被施加以加热第二聚合材料的温度可基于材料的玻璃化转换温度。例如，第一挤压头204中被施加以加热第一聚合材料的温度可在约2℃的第一聚合材料的玻璃化转换温度内，并且第二挤压头206中被施加以加热第二聚合材料的温度可在约2℃的第二聚合材料的玻璃化转换温度内。在另一示例中，第一挤压头204中被施加以加热第一聚合材料的温度可在约5℃的第一聚合材料的玻璃化转换温度内，并且第二挤压头206中被施加以加热第二聚合材料的温度可在约5℃的第二聚合材料的玻璃化转换温度内。在又一示例中，第一挤压头204中被施加以加热第一聚合材料的温度可在约12℃的第一聚合材料的玻璃化转换温度内，并且第二挤压头206中被施加以加热第二聚合材料的温度可在约12℃的第二聚合材料的玻璃化转换温度内。在再一示例中，第一挤压头204中被施加以加热第一聚合材料的温度可在约25℃的第一聚合材料的玻璃化转换温度内，并且第二挤压头206中被施加以加热第二聚合材料的温度可在约25℃的第二聚合材料的玻璃化转换温度内。
装置200还包括具有第一臂232和第一磁性板234的第一磁化设备230。此外，装置200还包括具有第二臂238和第二磁性板240的第二磁化设备236。第一磁化设备230和第二磁化设备236可创建磁场以使物体226的磁性材料磁化。第一磁化设备230可被设置在第三垂直轨道242上，并且第二磁化设备236可被设置在第四垂直轨道244上。第一磁化设备230可沿着第三垂直轨道242在Z方向中移动，并且第二磁化设备236可沿着第四垂直轨道244在Z方向中移动。在一些实现中，第一臂232和第二臂238可以是可伸缩的，或以其他方式被配置成修改第一臂232的相应长度或第二臂238的相应长度。将参考图4和图5更详细地讨论使物体226中的磁性材料磁化。
装置200可包括控制系统242。控制系统242可包括由处理器244表示的一个或多个硬件处理器设备以及由存储器246表示的一个或多个物理存储器设备。在一些情况下，处理器244可以是单个处理单元或多个处理单元，它们都可包括单个或多个计算单元或多个核。替换地，处理器244可被实现为一个或多个微处理器、微型计算机、微控制器、数字信号处理器、中央处理单元、状态机、逻辑电路和/或基于操作指令来操纵信号的任何设备。在诸多能力中，处理器244可被配置成提取并执行计算机可读指令，诸如存储在存储器246中的计算机可读指令。
存储器246是用于存储由处理器244执行来执行各种功能的指令的计算机存储介质的示例。在一示例中，存储器246可一般包括易失性存储器和非易失性存储器(例如，RAM、ROM等)。存储器246还可包括一个或多个高速缓存处理器设备、一个或多个缓冲器、一个或多个闪存设备或其组合。计算机存储介质包括以存储如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括但不限于，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存或其他存储器技术、紧致盘ROM(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)或其他光存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备，或者可用于存储信息以供计算设备访问的任何其他非传输介质。相反，通信介质可在诸如载波等已调制数据信号中具体化计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。如本文所定义的，计算机存储介质不包括通信介质。
装置244还可包括一个或多个附加组件248。例如，一个或多个附加组件248可包括一个或多个输入/输出设备，诸如键盘、鼠标、触摸屏、显示器、扬声器、话筒、相机、其组合等。一个或多个附加组件248还可包括用于诸如经由网络、直接连接等来与其它设备交换数据的一个或多个通信接口。例如，通信接口可促成各种各样的网络或连接(诸如一个或多个有线网络或有线连接和/或一个或多个无线网络或无线连接)内的通信。
控制系统242可包括、被耦合到或获得来自计算机辅助设计(CAD)系统的数据以提供将由装置200形成的物体226的数字表示。任何合适的CAD软件程序可被被利用来创建物体226的数字表示。例如，用户可使用在主机计算机上执行的3D建模软件程序来以指定的维度设计具有特定形状的物体(诸如物体226)，该物体将使用装置200来制造。为了将物体226的几何结构转换为处理器244或合适的控制器在形成物体226时可用的计算机可读指令或命令，控制系统242可算术地将物体226的数字表示切割为多个水平层。控制系统242可随后设计构建材料将沿着其以一层接一层的形式被沉积以形成物体226的构建路径。
控制系统242可通过以下方式来管理和/或引导装置200的一个或多个组件(诸如第一挤压头204和/或第二挤压头206)：根据数字控制的计算机辅助制造(CAM)程序沿着计算机控制的路径控制这些组件的移动。各组件(诸如第一挤压头204、第二挤压头206或两者)的移动可通过使用步进电机、伺服电机、微控制器、其组合等来执行。
在一说明性实现中，控制系统242可控制第一聚合材料从第一材料供应214到第一挤压头204的供应，以及第二聚合材料从第二材料供应218到第二挤压头206的供应。构建材料被供应给第一挤压头204和/或第二挤压头208，控制系统242可引导第一挤压头204和/或第二挤压头206沿着水平轨道206、第一垂直轨道210、第二垂直轨道212或其组合的移动，使得第一挤压头204、第二挤压头206或两者可跟随预定构建路径，同时为物体226的每一层沉积构建材料。在该场景中，水平轨道208、第一垂直轨道210和/或第二垂直轨道212(诸如门架)允许第一挤压头204和/或第二挤压头206以二维和/或三维方式在如图2中的箭头所示的垂直和/或水平方向上移动。附加地或替换地，平台222可能在两个维度和/或三个维度中是可移动的，并且这样的移动可由控制系统242控制以在平台222与第一挤压头204和第二挤压头206之间提供类似的相对移动，使得构建材料的多个线路可通过在二维(2D)水平平面(即，X-Y平面)上移动第一挤压头204、第二挤压头206、平台222来沉积以形成物体226的每一层，并且随后多个连续层可通过在垂直Z方向上移动第一挤压头204、第二挤压头206和/或平台222被沉积在彼此之上。
控制系统242还可控制第一磁化设备230沿着第三垂直轨道242的移动、第二磁化设备236沿着第四垂直轨道244的移动和/或平台222的移动，使得第一磁化设备230和/或第二磁化设备236可被定位在物体226包括磁性材料的各部分附近。控制系统242还可通过提供用于向第一磁化设备230和/或第二磁化设备236提供电流的信号来控制第一磁化设备230和第二磁化设备236将在何时生成磁场。控制系统242可控制向第一磁化设备230提供的电流的幅度和/或向第二磁环设备236提供的电流的幅度。另外，控制系统242可控制第一磁化设备230和/或第二磁化设备236生成磁场的持续时间。此外，控制系统242可控制第一臂232的配置和/或位置、第二臂238的配置和/或位置以将第一磁性板234和第二磁性板240定位成使物体226的各部分磁化。
物体226可诸如通过以下方式被形成在受控环境中：将装置200中的各单独组件约束在由外壳202所形成的腔室或其他包围中，在外壳202中，温度以及任选地其他参数(例如，压力)可由被配置成控制温度、压力等的组件(例如，加热组件、泵等)控制和维持在期望水平。在一些实例中，向构建材料施加的温度可对应于处于或高于构建材料的蠕变松驰温度的温度。这可允许在将构建材料沉积在平台222上时对构建材料的较渐变的冷却，从而防止物体226的各层在沉积之际的翘曲。
虽然图2示出了可用于实施本文中公开的技术的积层制造系统中的特定组件的一个说明性示例，但将领会，图2中示出的某些组件的配置和包括是合适积层制造系统的一个非限制性示例。也就是说，其他类型和配置的积层制造系统可与本文中公开的技术和材料联用，而不改变装置200的基本特征，并且装置200可被实现为任何合适的尺寸以用于特定的产业或应用，诸如被标准尺寸化以用于商业物体生产和/或测试、被桌面尺寸化、被手持式化以用于消费者使用等等。例如，随但图2的说明性示例示出装置200包括两个磁化设备和两个臂，但装置200可包括不同数目的磁化设备和不同数目的臂。为了说明，在一些情况下，装置200可包括两个以上的磁化设备和两个以上的臂。在其他实现中，装置200可被配置成包括单个磁化设备和/或单个臂。
图3示出了用于形成包括含磁性材料的聚合材料的一个或多个层的物体并将磁性材料磁化的第二示例装置300。除了装置300的磁化设备的布置以外，装置200包括与相对于图2的装置200描述的各相应组件都相同或类似的组件。由此，装置300的许多组件的细节被忽略，因为这些组件的特征已在先前相对于图2被详细描述。
装置300可包括用于装置300的多个组件的外壳302。外壳302可由诸如一种或多种金属、一种或多种聚合物或其组合之类的多种材料形成。装置300还可包括第一挤压头304和第二挤压头306。第一挤压头304和第二挤压头306可被安装在水平轨道308上。第一挤压头304和第二挤压头306可沿着水平轨道208在X方向上移动。在一实现中，第一挤压头304和第二挤压头306可通过使用一个或多个步进电机、一个或多个伺服电机、一个或多个微控制器、一条或多条皮带、其组合等沿着水平轨道308移动。在一些情况下，第一挤压头304和第二挤压头306可沿着水平轨道308一前一后地移动。在特定实现中，第一挤压头304和第二挤压头306可被耦合在一起。在其他情况下，第一挤压头304和第二挤压头306可沿着水平轨道308分开地移动。
装置300还可包括第一垂直轨道310和第二垂直轨道312。第一挤压头304可沿着第一垂直轨道312在Z方向中移动，并且第二挤压头306可沿着第二垂直轨道314在Z方向中移动。在一些场景中，第一挤压头304和第二挤压头306可沿着第一垂直轨道310和第二垂直轨道312一前一后地移动。在其他实例中，第一挤压头304和第二挤压头306可沿着第一垂直轨道310和第二垂直轨道312分开地移动。在特定实现中，第一垂直轨道310和第二垂直轨道312可被布置成沿着水平轨道308在X方向中移动。在一些情况下，第一垂直轨道310和第二垂直轨道312可沿着水平轨道308一起移动，而在其他情形中，第一垂直轨道310和第二垂直轨道312可沿着水平轨道308分开地移动。
装置300还可包括存储没有磁性材料的第一聚合材料的第一材料源314。第一材料源314可通过第一供应线316耦合到第一挤压头304。此外，装置300包括存储包括至少一种磁性材料的第二聚合材料的第二材料源318。第二材料源318可通过第二供应线320耦合到第二挤压头306。第一聚合材料可从第一材料源314被馈送到第一挤压头304，以便在装置300的平台322上形成第一聚合材料的一个或多个层，诸如物体326的第一层324。第二聚合材料可从第二材料源318被馈送到第二挤压头306，以便在平台上形成第二聚合材料的一个或多个层，诸如物体326的第一层328。在一些情况中，在形成物体326时，取代沿着第一垂直轨道310和第二垂直轨道312分别移动第一挤压头304和/或第二挤压头306，可沿着第一垂直轨道310和第二垂直轨道312移动平台322。在其他情形中，可在物体326的形成期间沿着第一垂直轨道310和第二垂直轨道312移动第一挤压头304、第二挤压头306和平台。
平台322可被提供作为用于构建物体326的“工作面”。在一些情况下，附加基板(未示出)可被安装在平台322上作为用于构建物体326的工作面。在装置300的操作期间，平台322可最初在沿着Z轴的方向上被定位在第一挤压头304和第二挤压头306下面。平台322和/或第一挤压头304和第二挤压头306可被定位成使得物体326的某层与第一挤压头304和/或第二挤压头306下面间隔的距离可以是允许以期望厚度沉积构建材料的连贯的线或“线路”的任何合适的距离。随着物体326的各层被沉积，第一挤压头304和/或第二挤压头306可被定为成在Z方向中距离递增以允许以期望厚度沉积物体326的下一层。
此外，在一些实现中，在物体326的形成期间，平台322可被加热以帮助将物体326粘合到平台322。在一些实例中，平台322被加热到的温度可取决于正被沉积在平台322上以形成物体326的构建材料中的至少一者的玻璃化转换温度。此外，加热平台322可在用于形成物体326的构建材料上提供抗翘曲效果。平台326的加热可由任何合适的加热元件执行，诸如可打开或关闭的电气元件、平台322下面的气体加热元件或其他合适的加热元件。但是，在一些情形中，平台322可不被加热。
在一实现中，第一材料源314和第二材料源318可单独包括包含构建材料细丝的卷轴的材料室或外壳，构建材料细丝可被电机或驱动单元从该卷轴中展开。在一些示例中，构建材料通过第一供应线316和/或第二供应线318的供应可被打开或关闭，并且构建材料可沿着第一供应线316和/或第二供应线318在向前和向后两个方向中前进。此外，第一聚合材料被供应到第一挤压头304的速度以及第二聚合材料被供应到第二挤压头306的速度可由驱动单元(例如，蜗轮驱动)以变化的速度控制，使得各速度可被增加或减小。
第一挤压头304和第二挤压头306可被配置成在形成物体326的过程期间将材料挤压在平台322上。第一挤压头304和第二挤压头306可以是被配置成接纳材料并将材料挤压通过包括孔口的喷嘴(或尖端)的任何合适类型的挤压头，该材料的连贯的线或“线路”可通过该挤压头按一层接一层的方式被沉积在平台322上以形成物体326。在一实现中，有不同尺寸的孔口的喷嘴可被利用来通过第一挤压头304和/或第二挤压头306沉积具有不同厚度的构建材料的线路。
在一些情况下，第一挤压头304可包括加热元件，该加热元件在将第一聚合材料挤压到平台322上之前将第一聚合材料加热到使得第一聚合材料变得可流动的温度。此外，第二挤压头306可包括加热元件，该加热元件在将第二聚合材料挤压到平台322上之前将第二聚合材料加热到使得第二聚合材料变得可流动的温度。在第一挤压头304中向第一聚合材料施加的温度以及在第二挤压头306中向第二聚合材料施加的温度可取决于正被加热的材料而变化。例如，第一温度可被施加以加热第一聚合材料，第二温度可被施加以加热第二聚合材料。
装置300还包括具有第一臂332和第一磁性板334的第一磁化设备330。此外，装置300包括具有第二臂338和第二磁性板340的第二磁化设备336。第一磁化设备330和第二磁化设备336可创建磁场以使物体326的磁性材料磁化。第一磁化设备330和第二磁化设备336可被设置在水平轨道308上。第一磁化设备330和第二磁化设备336可沿着水平轨道308在X方向上移动。在一些实现中，第一臂332和第二臂338可以是可伸缩的，或以其他方式被配置成修改相应的长度。此外，第一臂332可包括一个或多个肘，且第二臂338可包括一个或多个肘，这允许第一臂332和第二臂338按多种配置被布置成将磁场施加到物体326，并且使物体326中位于物体326内的多个位置处的磁性材料磁化。将参考图4和图5更详细地讨论使物体326中的磁性材料磁化。
装置300可包括控制系统342。控制系统342可包括由处理器344表示的一个或多个硬件处理器设备以及由存储器346表示的一个或多个物理存储器设备。在其他能力中，处理器344可被配置成取回并执行计算机可读指令，诸如存储在存储器346中的计算机可读指令。存储器346可以是用于存储由处理器344执行以执行各种功能的指令的计算机存储介质的示例。
发射机344还可包括一个或多个附加组件348。例如，一个或多个附加组件348可包括一个或多个输入/输出设备，诸如键盘、鼠标、触摸屏、显示器、扬声器、话筒、相机、其组合等。一个或多个附加组件348还可包括用于诸如经由网络、直接连接等来与其它设备交换数据的一个或多个通信接口。例如，通信接口可促成各种各样的网络或连接(诸如一个或多个有线网络或有线连接和/或一个或多个无线网络或无线连接)内的通信。
控制系统342可包括、被耦合到或获得来自计算机辅助设计(CAD)系统的数据以提供将由装置形成的物体326的数字表示。在一实现中，控制系统342可通过以下方式来管理和/或引导装置300的一个或多个组件(诸如第一挤压头304和/或第二挤压头306)：根据数字控制的计算机辅助制造(CAM)程序沿着计算机控制的路径控制这些组件的移动。各组件(诸如第一挤压头304、第二挤压头306或两者)的移动可通过使用步进电机、伺服电机、微控制器、其组合等来执行。
在一说明性实现中，控制系统342可控制第一聚合材料从第一材料供应314到第一挤压头304的供应，以及第二聚合材料从第二材料供应318到第二挤压头306的供应。构建材料被供应给第一挤压头304和/或第二挤压头308，控制系统342可引导第一挤压头304和/或第二挤压头306沿着水平轨道308、第一垂直轨道310、第二垂直轨道312或其组合的移动，使得第一挤压头304、第二挤压头306或两者可跟随预定构建路径，同时为物体326的每一层沉积构建材料。在该场景中，水平轨道308、第一垂直轨道310和/或第二垂直轨道312允许第一挤压头304和/或第二挤压头306以二维和/或三维方式在如图3中的箭头所示的垂直和/或水平方向上移动。附加地或替换地，平台322可能在两个维度和/或三个维度中是可移动的，并且这样的移动可由控制系统342控制以在平台322与第一挤压头304和第二挤压头306之间提供类似的相对移动，使得构建材料的多个路可通过在二维(2D)水平平面(即，X-Y平面)上移动第一挤压头304、第二挤压头306、平台322来沉积以形成物体326的每一层，并且随后多个连续层可通过在垂直Z方向上移动第一挤压头304、第二挤压头306和/或平台322被沉积在彼此之上。
控制系统342还可控制第一磁化设备330和第二磁化设备336沿着水平轨道308的移动和/或平台322将被定位成在物体326中包括磁性材料的各部分附近的移动。控制系统342还可通过提供用于引导电流到第一磁化设备330和/或第二磁化设备336的信号来控制第一磁化设备330和第二磁化设备336将在何时生成磁场。控制系统342可控制向第一磁化设备330提供的电流的幅度和/或向第二磁环设备336提供的电流的幅度。另外，控制系统342可控制第一磁化设备330和/或第二磁化设备336生成磁场的持续时间。此外，控制系统342可控制第一臂332的配置和/或位置、第二臂338的配置和/或位置以将第一磁性板334和第二磁性板340定位成使物体326的各部分磁化。
虽然图3示出了可用于实施本文中公开的技术的积层制造系统中的特定组件的一个说明性示例，但将领会，图3中示出的某些组件的配置和包括是合适积层制造系统的一个非限制性示例。也就是说，其他类型和配置的积层制造系统可与本文中公开的技术和材料联用，而不改变装置300的基本特征，并且装置300可被实现为任何合适的尺寸以用于特定的产业或应用，诸如被标准尺寸化以用于商业物体生产和/或测试、被桌面尺寸化、被手持式化以用于消费者使用等等。例如，随但图3的说明性示例示出装置300包括两个磁化设备和两个臂，但装置300可包括不同数目的磁化设备和不同数目的臂。为了说明，在一些情况下，装置300可包括两个以上的磁化设备和两个以上的臂。在其他实现中，装置300可被配置成包括单个磁化设备和/或单个臂。此外，虽然图3示出第一臂332具有单个肘，并且第二臂338具有单个肘，但装置300的各臂可包括不同数目的肘或没有肘。此外，装置300可包括作为允许臂的各部分旋转的肘的替换的组件，诸如铰链或另一类型的可旋转连接器。
图4示出用于通过将磁场施加到包括在物体402的某层中的磁性材料来使该磁性材料磁化的第一示例装置400。物体402可包括包含第一聚合材料的第一层404、包含第二聚合材料的第二层406和包含第一聚合材料的第三层408。第二层406中的第二聚合材料可包括可被装置400磁化的磁性材料。在一些情况下，磁性材料中的颗粒在磁场被施加到物体404的第二层406之前可能是未经对准的。另外，虽然图4的说明性示例示出物体402包括第一聚合材料的两个层以及第二聚合材料的一个层，但物体402可具有第一聚合材料的至少一个层和第二聚合材料的至少一个层。在具体实现中，第一层404、第二层406和第三层408可通过将第一聚合材料和第二聚合材料挤压在平台或其他基板上来形成。
磁场可由第一磁化设备410和/或第二磁化设备412生成。在一实现中，磁场可通过引导电流通过第一磁化设备410的第一线圈414和/或引导电流通过第二磁化设备412的第二线圈416来生成。装置400还可包括第一磁性板418和第二磁性板420。在磁场由第一磁化设备410和/或第二磁化设备412生成时，第一磁性板418可具有第一极性，且第二磁性板420可具有与第一极性相对的第二极性。在图4的说明性实现中，磁场可以以箭头422所指示的方向生成。通过这种方式，第二层406中的磁性颗粒可根据磁场的方向被对准，使得第二层406包括具有第二极性的第一部分424以及具有第一极性的第二部分426。由此，第一部分424和第二磁性板420可具有相同的极性，并且第二部分426和第一磁性板418可具有相同的极性。因此，当第一部分424在包括具有第二极性的磁性材料的附加物体的一部分附近时，第一部分424和附加物体的该部分可彼此排斥。同样，当第一部分424在包括具有第一极性的磁性材料的附加物体的一部分附近时，第一部分424和附加物体的该部分可彼此吸引。
另外，装置400可具有第一臂428和第二臂430。第一臂428可用于定位第一磁化设备410和第一磁性板418，且第二臂430可用于定位第二磁化设备412和第二磁性板420，以将磁场施加到物体402包括磁性颗粒的一部分。
在一具体实现中，第一磁性板418、第二磁性板420、第一臂428和第二臂430可由诸如坡莫合金之类的高导磁率材料制成。任选地，可添加用于连接第一臂428和第二臂430的磁性支架436以加强并稳定化由装置400生成的磁场。磁性支架436也可由诸如坡莫合金之类的高导磁率材料制成，并且还可以是柔性的。
第一磁性设备410和第一磁性板418可沿着第一轨道432被移动成接近第二层406。此外，第二磁性设备412和第二磁性板420可沿着第二轨道434被移动以接近第二层406。在一些情况下，第一臂428的长度和第二臂430的长度可被控制成在第二层406的指定距离内移动第一磁性板418和第二磁性板420以将足够强的磁场施加到第二层406以使第二层406中的磁性颗粒磁化。
虽然图4的说明性示例示出正以箭头422所指示的方向生成磁场，但装置400可被用来以与箭头422所指示的方向相对的方向生成磁场。在这些情况下，磁场可被生成为从第一磁性板418到第二磁性板420，其中第一磁性板418具有第二极性，并且第二磁性板420具有第一极性。同样，在这些情况下，第二层406的各部分可被布置成使得第一部分424具有第一极性，并且第二部分426具有第二极性。此外，在一些场景中，装置400可被配置成以与箭头422所指示的方向垂直的方向生成磁场。即，第一磁化设备410、第二磁化设备412、第一磁性板418、第二磁性板420、第一臂428和第二臂430可被布置成沿着Z轴施加磁场。通过这种方式，包括在第二层406中的磁性材料中的颗粒可以按不同的方式被对准。在一个说明性示例中，第二层406具有第一极性的颗粒的第一部分可被设置成在沿着X轴的方向中并邻近于第一层404，而第二层406具有第二极性的颗粒的第二部分可被设置成在沿着X轴的方向中并邻近于第三层408。在另一说明性示例中，第二层406具有第一极性的颗粒的第一部分可被设置成在沿着X轴的方向中并邻近于第三层408，并且第二层406具有第二极性的颗粒的第二部分可被设置成在沿着X轴的方向中并邻近于第一层404。此外，虽然图4的说明性实现包括多个磁化设备，但在其他实现中，装置400可包括单个磁化设备，该磁化设备具有被耦合到第一磁性板418和第二磁性板420的线圈。
图5示出用于通过将磁场施加到包括在物体502的某层中的磁性材料来使该磁性材料磁化的第二示例装置500。物体502可包括包含第一聚合材料的第一层504和包含第二聚合材料的第二层506。第二层506中的第二聚合材料可包括可被装置500磁化的磁性材料。在一些情况下，磁性材料中的颗粒在磁场被施加到物体504的第二层506之前可能是未经对准的。另外，虽然图5的说明性示例示出物体502包括第一聚合材料的一个层和第二聚合材料的一个层，但物体502可具有第一聚合材料的至少一个层和第二聚合材料的至少一个层。在具体实现中，第一层504和第二层506可通过将第一聚合材料和第二聚合材料挤压在平台或其他基板上来形成。
磁场可由第一磁化设备508和/或第二磁化设备510生成。在一实现中，磁场可通过引导电流通过第一磁化设备508的第一线圈512和/或引导电流通过第二磁化设备510的第二线圈514来生成。装置500还可包括第一磁性板516和第二磁性板518。在磁场由第一磁化设备508和/或第二磁化设备510生成时，第一磁性板516可具有第一极性，且第二磁性板518可具有与第一极性相对的第二极性。在图5的说明性实现中，磁场可以以箭头520所指示的方向生成。通过这种方式，第二层506中的磁性颗粒可根据磁场的方向被对准，使得第二层506包括具有第二极性的第一部分522以及具有第一极性的第二部分524。由此，第一部分522和第二磁性板518可具有相同的极性，并且第二部分524和第一磁性板516可具有相同的极性。因此，当第一部分522在包括具有第二极性的磁性材料的附加物体的一部分附近时，第一部分522和附加物体的该部分可彼此排斥。同样，当第一部分522在包括具有第一极性的磁性材料的附加物体的一部分附近时，第一部分522和附加物体的该部分可彼此吸引。
另外，装置500可具有第一臂526和第二臂528。第一臂526可包括第一肘530和第二肘532。同样，第二臂528可包括第三肘534和第四肘536。第一臂526、第一肘530和第二肘532可用于定位第一磁化设备508和第一磁性板516，且第二臂528、第三肘534和第四肘536可用于定位第二磁化设备510和第二磁性板518，以将磁场施加到物体502包括磁性颗粒的一部分。
在一具体实现中，第一磁性板516、第二磁性板518、第一臂526、第二臂528、第一肘530、第二肘532、第三肘534和第四肘536可由诸如坡莫合金之类的高导磁率材料制成。任选地，可添加用于连接第一臂526和第二臂528的磁性支架538以加强并稳定化由装置500生成的磁场。磁性支架538也可由诸如坡莫合金之类的高导磁率材料制成，并且可以是柔性的。
第一磁性设备508和第二磁性设备510可沿着轨道540被移动为接近第二层506的各部分。在一些情况下，第一臂526的长度、第一肘530的旋转、和/或第二肘532的旋转和第二臂528的长度、第三肘534的旋转、和/或第四肘536的旋转可被控制以在第二层506的指定距离内移动第一磁性板516和第二磁性板518，以将足够强的磁场施加于第二层506以将第二层506中的磁性颗粒磁化。此外，虽然图5的说明性实现包括多个磁化设备，但在其他实现中，装置500可包括单个磁化设备，该磁化设备具有被耦合到第一磁性板516和第二磁性板518的线圈。
虽然图5的说明性示例示出正以箭头522所指示的方向生成磁场，但装置500可被用来以与箭头522所指示的方向相对的方向生成磁场。在这些情况下，磁场可被生成为从第一磁性板516到第二磁性板518，其中第一磁性板516具有第二极性，并且第二磁性板518具有第一极性。同样，在这些情况下，第二层506的各部分可被布置成使得第一部分522具有第一极性，并且第二部分524具有第二极性。
在图6的流程图中，每一框表示一个或多个操作。在一些情况下，每一框的一个或多个操作的至少一部分可由装置根据由该装置的控制系统处理的计算机可执行指令执行。在其他情况下，每一框的一个或多个操作的至少一部分可被手动地执行。描述各个框的次序并不旨在被解释为限制，并且任何数量的所述框可以按任何次序和/或并行地组合以实现该过程。
图6示出用于形成包括含磁性材料的聚合材料的一个或多个层的物体的示例过程600。在602，过程600可包括将第一聚合材料的多个层沉积在基板的表面上。在一些情况下，第一聚合材料的多个层可被挤压在基板上。此外，第一聚合材料可不含磁性材料。在一实现中，第一聚合材料的多个层中的一个层具有不大于约100微米的厚度。
在604，过程600可包括将第二聚合材料的至少一个层沉积在第一聚合材料的多个层中的至少一个层上。第二聚合材料的至少一个层可包括磁性材料。在一实现中，磁性材料可包括钕颗粒，这些钕颗粒具有小于100微米的颗粒尺寸。同样，第二聚合材料的至少一个层可具有不大于约100微米的厚度。此外，第一聚合材料和第二聚合材料中的至少一者可包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
在具体实现中，第一挤压过程可用于将第一聚合材料的多个层沉积在基板的表面上，并且第二挤压过程可用于将第二聚合材料的至少一个层沉积在第一聚合材料的多个层中的至少一个层上。在一些情况下，第一挤压过程和第二挤压过程可具有不同的条件。例如，第一挤压过程可包括将包括在约210℃到约270℃的范围中的温度施加到第一聚合材料，并且第二挤压过程可包括将包括在约180℃到约250℃的范围中的温度施加到第二聚合材料。
在606，过程600可包括使第二聚合材料的至少一个层中的磁性材料磁化。在一实现中，磁场可被施加于第二聚合材料的至少一个层中的磁性材料以使该磁性材料磁化。在一示例中，一个或多个磁化设备可被移动成被设置在磁性材料附近。磁场可随后通过引导电流通过至少一个磁化设备的相应线圈以使磁性材料磁化来生成。在一些情况下，磁场可由用于将磁性材料沉积在基板上的装置生成。在其他情况下，与用于将磁性材料沉积在基板上的装置分开的设备可使磁性材料磁化。
在一实现中，该至少一个磁化设备可包括具有第一线圈的第一磁化设备和包括第二线圈的第二磁化设备。在这些实现中，第二聚合材料的至少一个层中的磁性材料可通过引导电流通过第一线圈、引导电流通过第二线圈或引导电流通过第一线圈和第二线圈被磁化。另外，第一磁化设备可被耦合到第一臂，且第二磁化设备可被耦合到第二臂。此外，第一磁化设备和第二磁化设备在一些实现中可被耦合到单个轨道，或者在其他实现中可被耦合到分开的轨道。使物体的某层中的磁性材料磁化可包括将第一磁化设备和/或第二磁化设备沿着至少一个轨道移动到在包括在物体的某层中的磁性材料附近的位置。同样，第一臂和第二臂可被移动到相应的位置，使得这些磁化设备的磁性板可将磁场施加于该物体的某层中包括磁性材料的各部分。
在一实现中，磁性材料可被磁化成使得磁性材料中的第一部分颗粒以第一方向布置，并具有第一极性。此外，磁性材料还可被磁化成使得磁性材料中的第二部分颗粒以第二方向布置，并具有第二极性。第二方向可与第一方向相对，并且第二极性可与第一极性相对。在一说明性示例中，磁性材料中的第一部分颗粒可具有北极，而磁性材料中的第二部分颗粒可具有南极。在一特定实现中，第一多个颗粒和第二多个颗粒可被布置成使得第一多个颗粒被设置成在基本上垂直于基板的表面的方向中邻近第二多个颗粒。在另一实现中，第一多个颗粒和第二多个颗粒可被布置成使得第一多个颗粒被设置成在基本上平行于基板的表面的方向中邻近第二多个颗粒。
示例条款
A.一种方法，包括：将第一聚合材料的多个层沉积在基板的表面上；将第二聚合材料的至少一个层沉积在第一聚合材料的多个层中的至少一个层上，第二聚合材料的至少一个层包括磁性材料。
B.如条款A所述的方法，其中：第一聚合材料的多个层是使用第一挤压过程被沉积在基板上的；并且第二聚合材料的至少一个层是使用第二挤压过程被沉积在第一聚合材料的多个层中的至少一个层上的。
C.如条款B所述的方法，其中：第一挤压过程包括将包括在约210℃到约270℃的范围中的温度施加到第一聚合材料；并且第二挤压过程包括将包括在约180℃到约250℃的范围中的温度施加到第二聚合材料。
D.如条款A-C中的任一项所述的方法，进一步包括使第二聚合材料的至少一个层中的磁性材料磁化。
E.如条款D所述的方法，其特征在于：磁性材料包括具有第一极性的第一多个颗粒和具有第二极性的第二多个颗粒；并且该方法进一步包括：将第一多个颗粒和第二多个颗粒布置成使得第一多个颗粒被设置成在基本上垂直于基板的表面的方向中邻近于第二多个颗粒。
F.如条款D所述的方法，其中：磁性材料包括具有第一极性的第一多个颗粒和具有第二极性的第二多个颗粒；并且该方法进一步包括：将第一多个颗粒和第二多个颗粒布置成使得第一多个颗粒被设置成在基本上平行于基板的表面的方向中邻近于第二多个颗粒。
G.一种装置，包括：针对第一聚合材料的第一材料源；针对第二聚合材料的第二材料源，该第二聚合材料包括磁性材料；第一挤压组件，该第一挤压组件用于将第一聚合材料的多个层沉积在基板的表面上；以及，第二挤压组件，该第二挤压组件用于将第二聚合材料的至少一个层沉积在第一聚合材料的多个层中的至少一个层上。
H.如条款G所述的装置，进一步包括至少一个磁化设备，该至少一个磁化设备用于将第二聚合材料的至少一个层中的磁性材料磁化。
I.如条款H所述的装置，其中该至少一个磁化设备包括具有第一线圈的第一磁化设备和包括第二线圈的第二磁化设备，并且第二聚合材料的至少一个层中的磁性颗粒通过引导电流通过第一线圈、引导电流通过第二线圈或引导电流通过第一线圈和第二线圈被磁化。
J.如条件1所述的装置，进一步包括：耦合到第一磁化设备的第一臂；以及耦合到第二磁化设备的第二臂。
K.如条款J所述的装置，进一步包括：至少一个轨道；以及控制系统，该控制系统包括：一个或多个处理器；以及存储指令的一个或多个计算机存储介质，该指令能由所述一个或多个处理器执行以执行各操作，所述操作包括：将第一臂移动到第一位置，以及将第二臂移动到第二位置，以将第二聚合材料的至少一个层中的磁性材料磁化。
L.如条款K所述的装置，其中至少一个轨道包括第一轨道和第二轨道，并且这些操作将第一臂沿着第一轨道移动到第一位置并将第二臂沿着第二轨道移动到第二位置。
M.如条款H-L中的任一项所述的装置，进一步包括：第一轨道，其中第一挤压组件和第二挤压组件被安装在第一轨道上；第二轨道，其中第一磁化组件被安装在第二轨道上；以及第三轨道，其中第二磁化组件被安装在第三轨道上。
N.如条款H-M中的任一项所述的装置，进一步包括：轨道，其中第一挤压组件、第二挤压组件、第一磁化组件和第二磁化组件被安装在该轨道上。
O.一种制品，包括：第一聚合材料的多个层；以及第二聚合材料的至少一个层，第二聚合材料的至少一个层具有磁性材料，其中第二聚合材料的至少一个层被设置在第一聚合材料的至少一个层上。
P.如条款O所述的制品，其中该磁性材料包括钕颗粒，所述钕颗粒具有小于100微米的颗粒尺寸。
Q.如条款P所述的制品，其中：第一聚合材料的多个层中的一个层具有不大于约100微米的厚度，并且第二聚合材料的至少一个层具有不大于约100微米的厚度。
R.如条款Q所述的颗粒，其中第一聚合材料和第二聚合材料中的至少一者包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
S.如条款Q或R所述的制品，其中：磁性材料包括具有第一极性的第一多个颗粒和具有第二极性的第二多个颗粒；并且，第一多个颗粒被设置成在基本上平行于物体的水平平面的方向中邻近于第二多个颗粒。
T.如条款Q、R或S中的任一项所述的制品，其中：磁性材料包括具有第一极性的第一多个颗粒和具有第二极性的第二多个颗粒；第一多个颗粒被设置成在基本上垂直于物体的水平平面的方向中邻近于第二多个颗粒。
此外，本发明提供了如在附图中描述和示出的各种示例实现。然而，这里所揭示的内容并不局限于此处所描述和示出的实现，如本领域的技术人员所知道的那样，可延伸至其它实现。在说明书中所引用的“一个实现”、“这个实现”、“这些实现”或“一些实现”意味着所描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实现中，且在说明书中的各个位置中的这些短语的出现并不需要全部都引用同一实现。
尽管用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本主题，但所附权利要求书中定义的主题不限于上述具体特征或动作。更确切而言，上述具体特征和动作是作为实现权利要求的示例形式公开的。本公开旨在覆盖所公开的实现的任一和所有改编或变型，并且所附权利要求书不应被解释为限于说明书中所公开的具体实现。

Claims (11)

1.一种包括磁性材料的装置，包括：
第一聚合材料的第一材料源；
第二聚合材料的第二材料源，所述第二聚合材料包括磁性材料；
第一挤压组件，所述第一挤压组件用于将所述第一聚合材料的多个层沉积在基板的表面上；
第二挤压组件，所述第二挤压组件用于将所述第二聚合材料的至少一个层沉积在所述第一聚合材料的多个层中的至少一个层上；以及
至少一个磁化设备，所述至少一个磁化设备用于将所述第二聚合材料的至少一个层中的磁性材料磁化,其中所述至少一个磁化设备中的每一者具有臂，并且其中所述至少一个磁化设备中的每一者被配置成能够沿着水平或垂直轨道移动，所述臂被配置成能伸缩。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个磁化设备包括具有第一线圈的第一磁化设备和包括第二线圈的第二磁化设备，并且所述第二聚合材料的至少一个层中的所述磁性材料通过引导电流通过所述第一线圈、引导电流通过所述第二线圈或引导电流通过所述第一线圈和所述第二线圈被磁化。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，进一步包括：
至少一个轨道；以及
控制系统，包括：
一个或多个处理器；以及
存储指令的一个或多个计算机存储介质，所述指令能由所述一个或多个处理器执行来执行操作，所述操作包括：
将第一臂移动到第一位置，以及将第二臂移动到第二位置，以将所述第二聚合材料的至少一个层中的所述磁性材料磁化。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述至少一个轨道包括第一轨道和第二轨道，并且所述操作将所述第一臂沿着所述第一轨道移动到所述第一位置并将所述第二臂沿着所述第二轨道移动到所述第二位置。
5.一种制造包括磁性材料的物体的方法，包括：
将第一聚合材料的多个层沉积在基板的表面上；
将第二聚合材料的至少一个层沉积在所述第一聚合材料的多个层中的至少一个层上，所述第二聚合材料的至少一个层包括磁性材料；
利用至少一个磁化设备将所述第二聚合材料的至少一个层中的所述磁性材料磁化，其中所述至少一个磁化设备中的每一者具有臂，并且其中所述至少一个磁化设备中的每一者被配置成能够沿着水平或垂直轨道移动，所述臂被配置成能伸缩。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：
所述第一聚合材料的多个层是使用第一挤压过程被沉积在所述基板上的；以及
所述第二聚合材料的至少一个层是使用第二挤压过程被沉积在所述第一聚合材料的多个层中的至少一个层上的。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于：
所述磁性材料包括具有第一极性的第一多个颗粒和具有第二极性的第二多个颗粒；以及
所述方法进一步包括：
将所述第一多个颗粒和所述第二多个颗粒布置成使得所述第一多个颗粒被设置成在基本上垂直于所述基板的表面的方向中邻近于所述第二多个颗粒。
8.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于：
所述磁性材料包括具有第一极性的第一多个颗粒和具有第二极性的第二多个颗粒；以及
所述方法进一步包括：
将所述第一多个颗粒和所述第二多个颗粒布置成使得所述第一多个颗粒被设置成在基本上平行于所述基板的表面的方向中邻近于所述第二多个颗粒。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于：
所述磁性材料包括钕颗粒，所述钕颗粒具有小于100微米的颗粒尺寸；
所述第一聚合材料的多个层中的一个层具有不大于100微米的厚度；以及
所述第二聚合材料的至少一个层具有不大于100微米的厚度。
10.一种制造包括磁性材料的物体的系统，包括：
用于将第一聚合材料的多个层沉积在基板的表面上的装置；
用于将第二聚合材料的至少一个层沉积在所述第一聚合材料的多个层中的至少一个层上的装置，所述第二聚合材料的至少一个层包括磁性材料；以及
用于利用至少一个磁化设备将所述第二聚合材料的至少一个层中的所述磁性材料磁化的装置，所述至少一个磁化设备中的每一者具有臂，并且其中所述至少一个磁化设备中的每一者被配置成能够沿着水平或垂直轨道移动，所述臂被配置成能伸缩。
11.一种存储指令的计算机存储介质，所述指令在被执行时使得计算机执行如权利要求5-9中的任一项所述的方法。
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