CN107206704A - 包括存储器的可移除3d构建模块 - Google Patents

Abstract

一种连接到主机装置的可移除构建模块(1)，包括：用于支撑要被构建的物体的构建平台(3)；用于移动构建平台的驱动单元(5)；用于接收并且存储构建参数的存储器(13)以及用于向主机装置传送构建参数的接口电路(11)。

Description

包括存储器的可移除3D构建模块

背景技术

诸如三维(3D)打印之类的增材制造技术涉及通过在计算机控制下逐层地生成3D物体的添加处理根据数字3D模型制作几乎任意形状的3D物体的技术。已经开发了大量的增材制造技术，这些技术在构建材料、从构建材料形成3d物体的沉积技术和工艺方面不同。此类技术范围可以从向光敏树脂施加紫外光到熔化粉末形式的半晶体热塑性材料、到金属粉末的电子束熔炼。

增材制造处理通常从将要制造的3D物体的数字表示开始。该数字表示由计算机软件虚拟地切片为多个层，或可以以预切片的格式提供。每个层表示期望的物体的横截面，并且被发送给增材制造装置，该增材制造装置在一些实例中被称为3D打印机，基于先前构建的层构建每个层。重复该处理直到物体完成，由此逐层地构建物体。尽管一些可用的技术直接地打印材料，但其他可用的技术使用重涂处理以形成能够后续被有选择地固化的附加的层，以便创建物体的新的横截面。

从其制造物体的构建材料可以取决于制造技术而改变，并且可以包括粉末材料、糊料、浆材或液体材料。构建材料通常被提供于源容器中，需要将构建材料从源容器传送到实际进行制造的增材制造装置的构建区域或构建舱体。

附图说明

图1图示了示例性构建模块的图。

图2图示了另一示例性构建模块的图。

图3图示了连接到示例性主机增材制造装置的示例性构建模块的图。

图4利用两个可兼容主机装置图示了构建模块的示例的图。

图5图示了构建模块的示例的图。

图6图示了构建模块的另一示例的图。

图7图示了构建模块的另一示例的图。

图8图示了构建模块的另一示例的图。

图9图示了源供给器的另一示例的图。

图10图示了在构建模块的存储器上存储构建参数的示例性方法的流程图。

图11图示了向主机装置传送构建参数的示例性方法的流程图。

图12图示了在构建模块的存储器上存储校准参数的示例性方法的流程图。

图13图示了使用图11的校准参数的示例性方法的流程图。

图14图示了使用内部构建模块组件的状态的示例性方法的流程图。

图15图示了在增材制造中在主机装置之间传送参数的示例性方法的流程图。

图16图示了在增材制造中在主机装置之间传送参数的另一示例性方法的流程图。

图17图示了构建后作业处理的示例的流程图。

具体实施方式

能够使用增材制造技术来生成三维物体。可以通过固化一个或多个连续构建材料层的部分来生成每个层。构建材料能够是基于粉末的并且生成的物体的属性可以取决于构建材料的类型和固化的类型。在一些示例中，使用液体粘合制剂来实现粉末材料的固化。在另一示例中，可以通过向构建材料临时施加能量来实现固化。在特定示例中，聚结剂被施加到构建材料，其中，聚结剂是当适当量的能量被施加到构建材料和聚结剂的组合时可以使构建材料聚结和固化的材料。在其他示例中，可以使用其他构建材料和固化的其它方法。在特定示例中，构建材料包括糊料、浆材或者液体材料。

示例性增材制造处理被称为3D打印。在本公开中，增材制造或者3D打印也被称为“构建”。构建作业是由增材制造装置(和/或其他主机装置)接收、处理以生成至少一个物体的单个作业。一个构建作业可以包括多个物体或物体部分。

当构建材料的供给器需要被重新填充时，或者当物体或部分需要清洗时，增材制造处理可能被延迟。另外，可能存在构建作业之间的时间延迟。此外，在一些实例中，增材制造系统可能需要来自操作者的相对较高水平面的专业知识和交互，以操作增材制造系统并且制造质量合格的3D物体。本公开的示例提出了可以促进相对高效的增材制造处理的构建模块。本公开的另一示例描述了用于增材制造处理中的构建模块，其可以降低对高级操作者专业知识和交互的需要。

图1图示了用于连接到诸如3D打印机之类的主机装置并且从该主机装置移除的用于三维增材制造的可移除构建模块1的示图。构建模块1包括构建平台3以支撑构建材料以逐层地构建要被制造的3D物体。为此目的，构建平台3可以包括促进顺序堆叠的层的构建的硬化平面支撑表面。例如，3D打印机用于向平台3上的每个连续构建材料层分配制剂和/或能量，使得随后的层与彼此融合并且固化。

构建模块1进一步包括驱动单元5以驱动平台3并且例如相对于增材制造装置的制剂分配器或能量源将平台维持在期望的高度。在示例中，驱动单元5用于在每个连续的层已经被处理之后使平台3下降。在一些示例中，驱动单元5包括驱动马达和编码器。在示例中，驱动单元5至少部分地包括气动或液压机构来驱动平台3。在另一示例中，驱动单元5可以包括诸如齿轮、活塞、线性马达、齿轮齿条、步进电机、伺服和螺旋类型机构中的至少一个的传输元件来升高和降低平台3。

在示例中，构建模块1包括外壳7来容纳平台3、驱动单元5和其他组件。可以通过可以具有以下三重功能的墙壁和/或框架来限定外壳7：形成舱体、支撑内部组件以及保护操作者及其内容。在示例中，外壳7包括构建材料存储器9来存储用于在平台3上构建物体的模块1中的构建材料。外壳7还可以容纳形成舱体的子外壳。外壳7可以包括平台3上方的开口以允许由主机增材制造装置将能量和/或制剂递送到平台3上的构建材料层。在示例中，外壳包括密封或盖或类似物，以能够关闭此类顶部开口，例如用于在构建模块1被从主机装置断开连接时相对于操作者保护其内容并且相对于其内容保护操作者。

构建模块1可连接到主机装置。在不同的示例中，主机装置包括适于接收构建模块的接收结构，并且反之亦然，构建模块被适配为连接到接收结构。在示例中，构建模块1可连接到多个主机装置，例如不同类型的主机装置或者类似类型的主机装置。一种类型的主机装置是诸如3D打印机之类的增材制造装置。另一种类型的主机装置能够是用于在3D物体已经被构建之后处理3D物体的后处理装置。此类后处理装置可以执行诸如构建体的冷却之类的操作，其中，例如构建体包括构建物体以及物体周围的非构建粉末(有时被称为“饼”(cake))。另一后处理操作可以包括把物体从所述构建体积/饼状物分离。不同的冷却和分离处理可以包括通风、筛分、刷洗，等等。另一示例性后处理装置能够是例如通过施加抛光层或涂敷来对物体进行后处理——例如对物体的表面进行后处理的装置。另一示例性后处理装置装配不同的打印出的物体部件。在一个示例中，构建模块1被连接到用于增材制造的增材制造装置，并且在构建作业完成之后，被移动并且连接到后处理装置。

在另一示例中，主机装置是预处理装置，诸如向构建模块1(进一步)添加构建材料的构建材料(重新)填充装置。在一个示例中，构建模块1在后处理装置中被后处理，并且在重新连接到用于增材制造新的物体的增材制造装置之前被移动并且连接到预处理装置以在增材制造之前(重新)填充构建模块。

在特定示例中，多个功能被组合在单个主机装置中，即，单个主机装置执行增材制造并且还执行后处理和预处理中的至少一个。在一个示例中，预处理和后处理被组合在单个主机装置中，即，与增材制造装置(例如，3D打印机)分离。这可以允许相对高效地使用两个主机装置的生产力。

构建模块1可连接到至少一个兼容主机装置并且可从至少一个兼容主机装置移除，至少一个兼容主机装置进而被布置为接收构建模块1。在示例中，构建模块1被插入增材制造装置中，以这样的方式，平台3被恰当地相对于增材制造装置的制剂分配器和/或能量源被定位。构建模块1还可以被布置为连接到其他主机装置。构建模块1具有接口电路11以与相应的连接的主机装置交换数据。接口电路11包括物理或非接触式数据传送接口。例如，接口电路11的通信总线被连接至主机装置的通信总线。在一个示例中，接口电路11包括物理功率接口。主机装置可以通过接口电路11将来自电网的电源传输至构建模块1的内部组件。

在示例中，能够在制造了物体之后将构建模块1从增材制造装置移除，以例如在增材制造装置的外部冷却构建模块1内的物体。增材制造装置然后可用于使用另一个——例如类似类型的第二构建模块1继续进行增材制造以制造第二物体。这允许增材制造装置将以相对较高生产力的方式采用，降低停工时间。并行地，构建模块1中的构建物体能够被冷却并且被清洗/与饼状物分离。在一个示例中，“清洗”指的是移除物体周围的未固化的构建材料。示例性清洗方法包括筛分、刷洗、吹等等。

构建模块1进一步包括存储器13。存储器13能够是非易失性非暂时性数字存储器设备。存储器13包括至少一个数据字段15以接收并且存储与构建材料的构建材料特性和/或在构建模块1中呈现的物体相对应的构建参数。在不同的示例中，构建参数包括与用于构建作业的存储的构建材料有关的预构建作业构建参数，或者完成构建作业之后的与构建物体和构建材料有关的构建后作业构建参数。在该说明书中，数据字段应当被理解为被设置(即，编码)为表示构建参数的存储器中的一系列比特。数据字段可以具有任意适当的大小。例如，数据字段15用于存储与多个构建参数有关的代码，主机装置以此对代码进行解码。例如，能够在至少一个数据字段15中对构建参数的至少一个查找表(LUT)进行编码。

在一个示例中，当构建模块1是空的，或者是新的并且还未使用时，其缺乏构建材料。在空态中，数据字段15可以是零或被编码以反映构建模块1的空态。存储器13被配置为当构建模块1通过主机装置填充构建材料时利用与构建材料相对应的构建参数来对数据字段15进行编码。存储器13被配置为在构建模块1中已经制造了物体时利用与该物体和周围的构建材料(例如“饼状物”)相对应的构建参数对数据字段15进行编码。在稍后的使用(多个)期间，接口电路11将与主机装置交换这些构建参数。构建参数然后用于优化增材制造设置或者用于优化主机装置的预处理或后处理设置。

在一个示例中，存储的构建材料具有粉未状，并且被存储或者要被存储在存储器13上的一些构建参数与熔化温度、结晶温度和辐射吸收率因子中的至少一个相对应。当填充模块1时，由主机装置将参数编码在数据字段15上。能够在存储器13上编码另一构建材料参数，诸如结晶温度的宽度、熔化温度的宽度、粒度分布、玻璃转换温度、熔化焓、热传导、热容量、振实粉末密度、熔融指数/粘性和收缩率中的至少一个。这些示例性构建参数能够被用作增材制造装置的参数以优化要被施加到构建材料层的能量的量。

在另一示例中，存储器13存储至少一个标识符。标识符可以用于从主机装置的存储器调取参数。例如，一个标识符与一种类型的构建材料相对应。

在示例中，所提及示例构建参数与待固化构建材料相对应。在示例中，此类构建参数可以被称为预构建作业参数，其可以作为增材制造装置的输入。能够基于这些预构建的作业参数来适配增材制造设置。

在另一示例中，构建参数包括构建后作业参数，其中，存储与打印的物体有关的参数，诸如像制造的物体和/或周围的未固化构建材料的重量、体积，或者导热性。这些构建后作业参数可以充当后处理装置的输入以优化后诸如冷却、筛分、清洗、抛光、涂敷、重新填充等等的后处理。

接口电路11促进由被授权的主机装置进行的构建参数的上载或更新。接口电路11还促进由相应的被授权的主机装置进行的构建参数的调取。在模块1中的构建材料和物体被主机装置操纵时，数据字段15将被更新。例如，第一主机装置将更新后的构建参数上载到字段15，使得能够在相应的处理期间或在相应的处理之后从第一主机装置容易地移除模块1，并且连接到更新后的构建参数被传送到的第二主机装置。构建参数传送构建材料的状态。因此，第二主机装置能够使用由第一主机装置更新的构建参数来向构建材料和/或物体施加定制的处理。在将构建模块连接到主机装置之前，操作者不需要输入或更新构建参数。由此，能够将操作者输入或干扰保持在较低水平面。

图2图示了可移除构建模块101的另一示例。构建模块101包括由驱动单元105驱动的构建平台103。构建模块101另外包括公共外壳107，该公共外壳107将驱动单元105和平台103容纳在被降低的扩展的位置中。构建模块101另外包括接口电路111以与主机装置的互连电路互联，以便连接到电源电路并且作为与主机装置的数据接口。模块101的电路进一步包括非易失性非暂时性存储器113，该存储器113包括用于存储构建参数的至少一个数据字段115，或者用于从分立的存储器调取构建材料的构建参数的构建材料标识符。

外壳107包括用于存储构建作业的构建材料的存储舱体109和在构建作业期间和在构建作业之后用于包含相应的构建材料和物体层的构建舱体117。在一个示例中，构建平台103将存储舱体109和构建舱体117分离。该布置在于在构建平台103降低时从平台103下方的存储舱体109向平台103上方的构建舱体117输送构建材料，并且通过所述降低，存储舱体109的体积减小，并且构建舱体117的体积增大。存储舱体109和构建舱体117的总体积可以保持相对不变。因此，可以获取相对空间高效的总体构建材料存储器109、117。并且，存储的构建材料从存储舱体109到构建舱体117的行进距离可以保持相对小。

在该示例中，提供输送单元119以将构建材料从存储舱体109输送到构建舱体117。输送单元119可被设置为紧邻构建平台103以将构建材料从平台103下方输送到平台103上方。在一个示例中，输送单元119包括由输送通道包围的螺旋或螺线类型的输送机构。在其他示例中，输送单元119包括传送带、拖动机构或诸如密相输送或稀释相输送之类的气动输送系统。在其他示例中，能够在平台103的一侧上或在平台103的两侧上提供输送单元119。在示例中，输送单元119用于将构建材料递送到至少高至平台103的顶端边缘，从该平台103的顶端边缘构建材料能够被分布在平台103的表面上或分布在先前的层上。能够通过诸如辊子、铲或刮水器之类的分配构件来实现构建材料的层在平台103的表面上的分布。在一个示例中，这些分配构件是增材制造装置的部件。在另一示例中，这些分配构件是构建模块101的部件。

至少一个数据字段115用于存储与存储舱体109中的构建材料有关的预构建作业构建参数。至少一个数据字段115还用于存储与构建舱体117中的物体和构建材料有关的构建后作业构建参数。至少一个数据字段115存储诸如驱动单元105和输送单元119之类的内部构建模块驱动组件的状态。例如，每个组件的状态可以包括指相应的驱动组件105、119的高度、旋转位置或者其他状态的信息。

图3图示了安装在增材制造装置223中的示例性构建模块201。在示例中，增材制造装置223被称为3D打印机。增材制造装置223接收构建模块201。为此目的，增材制造装置223设置有接收结构。

增材制造装置包括制剂和/或打印流体分配器225以将制剂和/或打印流体分配到构建模块201的构建平台203上的构建材料层的部分上。在一个示例中，制剂是聚结制剂以促进通过辐射进行的构建材料固化。增材制造装置223可以包括辐射源227以将预先确定的波长范围的热和/或光发射到平台203上的构建材料层上。

在不同示例中，能够从构建模块201中的构建材料存储舱体209或者从用于连接到增材制造装置223的分立的可更换源供给器275提供平台203上的构建材料。在另一示例中，源供给器275用于将构建材料供给到构建模块201的存储舱体209，构建材料被从构建模块201的存储舱体209输送到构建平台203。增材制造装置包括用于构建材料的源供给器的第二接收结构。在其他示例中，构建材料源供给器275被连接到不是增材制造装置223的主机装置，并且构建模块201需要被填充进不是增材制造装置223的其他主机装置中。在此类示例中，源供给器275和构建模块201可被连接到不是增材制造装置的分立的主机装置，以填充构建模块201。

在图3的示例中，增材制造装置223包括控制分配器225和辐射源227的控制器229。控制器229包括处理器231，诸如微处理器、计算机处理器和/或微控制器。处理器231可以包括至少一个集成电路、其他控制逻辑、其他电子电路或者其组合。控制器229可以包括可编程门阵列、专用集成电路(ASIC)。控制器229可以包括数字和模拟ASIC，包括数模(D/A)转换器。控制器229还可以包括非易失性非暂时性计算机可读存储器233。能够设置至少一个通信总线以允许存储器233和处理器231之间的通信。存储器233可以是ASIC的一部分或与ASIC分离。在不同示例中，存储器233能够包括随机存取存储器(RAM)、静态存储器、只读存储器、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、硬盘驱动器、光驱、存贮器驱动器等等。存储器233可以存储当由处理器231执行时驱动诸如制剂分配器225、辐射源227和/或像驱动单元205的构建模块组件之类的组件的指令。这些指令可以包括从构建模块201的存储器213调取的固定工厂校准参数以及可变构建参数。控制器229可以直接对驱动单元205进行驱动或者可以指示存在于构建模块1中的从属控制器，其中，从属控制器指示驱动单元205。

增材制造装置223包括互连电路235。互连电路235可以包括通信总线和接触电路。控制器233通过互连电路235连接至构建模块201的接口电路211。

在一个示例中，增材制造装置223包括构建模块201能够在其中配合的接收结构。可以通过增材制造装置223中的中空空间来表示接收结构。可以在接收结构中提供互连电路235以在插入时连接到构建模块201的接口电路211。能够在接收结构中提供引导结构237以引导构建模块201，直到在互连电路235和接口电路211之间建立恰当的接触并且相对于制剂分配器225和辐射源227恰当地定位了构建平台203。例如，通过将构建模块201移动到接收结构中来接合引导结构237。在一个示例中，在构建模块201基本上被完全地插入接收结构中并且相对于制剂分配器225和辐射源227恰当地定位了构建平台203时，建立恰当的接触。引导结构237可以包括壁、轨道、杆或凸出，其在插入构建模块201时接合构建模块201的外壳207以引导构建模块201。构建模块外壳207可以包括对应的壁、轨道、杆、凸出、槽口、缝隙等等。

图4图示了构建模块301和两个主机装置323A、323B的示例。在一个示例中，主机装置323A、323B是不同类型的主机装置323A、323B，例如增材制造装置和后处理装置。在另一示例中，主机装置323A、323B类型类似，例如每个均是增材制造装置。在两个示例中，构建模块301的存储器313将可交换地连接到一个或其他主机装置323A、323B中的任意一个并且从主机装置323A、323B接收更新后的构建参数以及向主机装置323A、323B传送更新后的构建参数。

每个主机装置323A、323B包括电路，该电路包括互连电路335、具有处理器331和存储器333的控制器329，以及电源电路339。每个主机装置323A、323B包括接收结构341以接收构建模块301。每个接收结构341包括引导结构337以将构建模块301引导到相对于主机装置323A、323B的正确位置中。在一示例中，每个接收结构341包括紧固件构件343以将构建模块301紧固在相对于主机装置323A、323B的正确的固定位置中。在紧固构建模块301时，其被锁止或锁定到相应的主机装置323A、323B。

构建模块301包括接口电路311以连接到互连电路335。构建模块301进一步包括外壳307。构建模块301包括紧固件构件345，该紧固件构件345紧固至主机装置323A、323B的接收结构341的对应紧固件构件343，以将构建模块301固定至主机装置323A、323B并且将两者关于彼此维持在固定位置中。

构建模块301可以包括在底部的轮345以将模块301从一个主机装置323A驱动到另一主机装置323B。每个主机装置323A、323B设置有相应的构建材料处理构件347。例如，取决于主机装置323A、323B的类型，构建材料处理构件347能够是制剂分配器、热/光辐射源、(重新)填充单元、冷却设备或清洗设备。示例性冷却设备是通风器。示例性清洗设备是刷子或通风器。

构建模块301包括存储器313。存储器313存储至少一个数据字段315。至少一个数据字段315用于基于构建材料存储舱体309中的构建材料的特性存储构建参数。构建参数被传送到主机装置323A、323B。在每个构建作业、后处理或预处理之后，由主机装置323A、323B来更新数据字段315。在一个示例中，例如当新的构建材料添加到老的构建材料时，主机装置在没有完全去除已经存储在数据字段315中的老的构建参数的情况下添加构建参数，不同的类型构建材料仍然存在于存储舱体309中，使得不同构建材料的混合存在于存储舱体309中。在另一示例中，主机装置323A、323B在对构建材料或物体施加其相应的处理时或在施加其相应的处理之后利用新的构建参数更换老的构建参数，例如以反映存储舱体309中的构建材料或所有新的构建材料的新的状态。

在一个示例中，存储器313用于将构建参数从一个主机装置323A传送到其他主机装置323B。例如，一旦第一主机装置323A处理了(例如3D打印了)构建材料的一部分，其更新存储器313上的(例如与平台303上的物体和构建材料相对应的)构建参数。然后，构建模块301连接到第二主机装置323B(例如后处理装置)，其中更新后的构建参数被传送到第二主机装置323B，使得第二主机装置323B相应地优化其构建材料处理设置(例如冷却时间或温度设置)。例如，平台303上的构建材料或者打印的物体的体积或重量能够影响冷却设置或冷却时间。

图5图示了可移除构建模块401的另一示例。构建模块401包括构建平台403及其驱动单元405。构建模块电路包括接口电路411以接触主机装置的电源和数据接口。构建模块电路包括控制器451以控制驱动单元405，以及例如诸如输送单元之类的其他构建模块组件。在该示例中，控制器是从属控制器451。从属控制器451用于基于存储在模块401的存储器413上的指令指示驱动单元405经受主机装置的主控制器的指示。能够由从属控制器451使用存储器413存储的特定构建参数来控制驱动单元405。

从属控制器451包括处理器453，诸如微处理器、计算机处理器和/或微控制器。处理器453可以包括至少一个集成电路、其他控制逻辑、其他电子电路或者其组合。从属控制器451可以包括可编程门阵列和/或专用集成电路(ASIC)。从属控制器451可以包括数字和模拟ASIC，包括数模(D/A)转换器。模拟ASIC可以对驱动单元405进行驱动。从属控制器451还可以包括非易失性非暂时性计算机可读存储器413。能够设置至少一个通信总线以允许存储器413和处理器453之间的通信。存储器413可以是ASIC的一部分或与ASIC分离。在不同示例中，存储器413能够包括随机存取存储器(RAM)、静态存储器、只读存储器、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、硬盘驱动器、光驱、存贮器驱动器，等等。存储器413存储当由处理器453执行时驱动诸如驱动单元405和用于输送构建模块401中的构建材料的输送单元之类的组件的指令。指令可以包括存储在存储器的至少一个专用数据字段415中的工厂校准设置和可变构建参数。

在图6中图示出了另一示例性构建模块501。构建模块501包括驱动单元505和平台503。可以通过主机装置的主控制器来对驱动单元505进行驱动。提供包括接口电路511和存储器513的构建模块501电路。存储器513存储用于存储构建参数的至少一个数据字段515。构建模块501包括应用闭环控制来控制驱动单元505的伺服机构551。为此目的，可以为驱动单元505提供编码器，其中能够从该编码器获取构建平台位置。伺服控制机构551将主机装置的主控制器的输入与编码器的输出进行比较并且向主控制器提供反馈，以校正构建平台503的不正确位置。

图7图示了构建模块601的另一示例。构建模块601包括驱动单元605和由驱动单元605驱动的构建平台603。构建模块601包括存储将被输送到平台603的构建材料的构建材料存储舱体609以及构建物体的构建舱体617。模块601的公共外壳607容纳平台603、构建舱体617和存储舱体609。构建模块601还包括输送单元619以将构建材料从存储舱体609输送到构建平台603，例如至少高至构建平台603的一侧，从该构建平台603的一侧通过分立的分配机构使构建材料可以被均匀分布在平台603上或分布在先前的层上。

在示例中，模块601包括至少一个温度传感器655。至少一个温度传感器655能够被提供于构建舱体617中，例如附接至平台603或构建舱体617的壁。能够提供多个温度传感器655以获取构建层的温度地图，例如获取构建材料层的固化部分和未固化部分两者的温度。能够在存储舱体609中提供其他温度传感器655。在不同示例中，至少一个温度传感器655能够在增材制造期间提供构建材料和物体的温度数据以控制增材制造过程，并且在增材制造之后提供构建材料和物体的温度数据以控制冷却过程。获取的温度数据能够用于指示何时物体已经充足地冷却或硬化，例如以实现清洗和从模块移除物体。在特定示例中，读取和解译传感器信号可以允许构建后过程中的物体的状态的解译。在另一示例中，在存储舱体609中读取的温度可以用于设置构建材料预加热条件。

在示例中，模块601包括至少一个水平面传感器657以感测构建舱体617中的构建材料的顶面。在示例中，水平面传感器657是打印头至粉末间距(PPS)传感器。水平面传感器657能够是光学传感器或任意电磁辐射发射和感测设备。可以接近构建舱体617的上部和/或侧壁提供水平面传感器657以感测构建材料的最上层的顶部水平面。在示例中，如果层水平面在预定义的适当高度范围之外，则水平面传感器657能够向控制器提供校正反馈。在特定示例中，水平面传感器能够设置在主机装置中。

在另一示例中，模块601包括预加热器659以预加热构建材料层。预加热器659可以被设置在构建舱体617中以在实际进行制剂和辐射分布之前预加热平台603上的构建材料，以加速构建材料的熔化和/或聚结。在一个示例中，预加热器659被设置平台603上和/或构建舱体617的壁上。在其他示例中，预加热器655被设置在输送单元619和/或存储舱体609和/或分立的分配机构中。在一个示例中，当感测到的构建舱体或存储舱体中的温度低于特定阈值时，预加热器659被激活。在另一示例中，例如在连续层的分布之间，预加热器被自动地间歇激活。在另一示例中，预加热器取决于构建参数被激活。例如，预加热器取决于构建材料特性被激活。

在示例中，通过模块601中的从属控制器651来控制预加热器659、温度传感器655和水平面传感器657。从属控制器651能够仅在校正措施必要时监视传感器并且向主机装置的主控制器提供反馈。从属控制器651还能够例如基于来自传感器655、657的信号来主动地控制预加热器659。在另一示例中，主机装置的主控制器经由模块601的接口电路611直接控制传感器655、657以及预加热器659。在另一示例中，伺服机构661和编码器663可以连接到驱动单元605和/或输送单元619以向从属控制器651或直接向主控制器提供校正反馈。在另一示例中，伺服机构661检查传感器655、657和/或预加热器并且在必要时向从属或主控制器提供校正反馈。

接口电路611连接到主机装置的电源以向驱动单元605、输送单元619、预加热器659和传感器655、657发送电流。在示例中，接口电路611还可以向主机装置传送驱动单元605、输送单元619、预加热器659和/或传感器655、657的传感器信号，例如用于由主控制器来解译。在另一示例中，构建模块601包括诸如压力传感器或气体传感器之类的另一传感器，例如用于感测构建舱体中的压力或用于感测诸如氧之类的气体的量。

构建模块601包括被划分为不同的存储器模块665、667、669的存储器613。在不同示例中，可以在一个物理存储器设备中、一个物理存储器设备中的分立的分区中、分立的物理存储器设备中，或者那些的组合中由分立的数据字段或数据字段组来定义每个存储器模块665、667、669。例如，能够由单个共用物理存储器设备上的分区来定义存储器模块665、667、669中的两个，而模块665、667、669中的一个能够是另一个分立的物理存储器设备的一部分。

第一存储器模块665用于存储构建参数671。构建参数可以基于构建材料和/或所制造的物体。第一存储器模块665可以包括例如基于存储舱体609中的构建材料的特性来存储预打印作业参数的至少一个数据字段，以及例如基于构建舱体617中的构建材料和物体的特性来存储后打印作业参数的至少一个数据字段。在一个示例中，当构建模块601被第一次填充时，在第一存储器模块665中对构建参数进行第一次编码。构建后作业参数可以基于构建舱体617中的所打印的物体或周围的构建材料的特性，例如打印物体的体积和/或重量，或者相应的构建材料的循环次数，或者其他特性。可以将累积的构建作业循环的值存储在构建模块存储器613上。累积的作业循环值可以用于重新校准构建模块601和/或启动维护程序。

第二存储器模块667存储与构建模块601的至少一个内部组件的状态673相关的数据。至少一个内部组件可以包括驱动单元605、构建平台603、输送单元619、预加热器659、温度传感器655、水平面传感器657和/或其他传感器。在一个示例中，存储器613通过通信总线和/或通过控制器651而连接到所述至少一个内部组件，以将状态写入至存储器613。在另一示例中，主控制器读取状态并且将其写入到第二存储器模块667。由第二存储器模块667存储的状态包括马达状态、系统误差、打印平台位置、驱动马达的历史电流和电压、构建作业循环次数等。另一状态可以包括构建舱体或存储舱体的温度及其历史值。

第三存储器模块669存储工厂校准参数668。工厂校准参数668可以是构建模块601的固件的一部分，并且工厂校准参数668可以在整个构建模块601使用周期内是固定的，或者构建模块601可以在从第二存储器模块667读取特定次数的循环之后被重新校准。可以通过加密或其他特殊的编码防止校准参数668被篡改。

在一个示例中，第一存储器模块665和第二存储器模块667在构建作业期间和在构建作业之间基于构建模块601中的内部组件和构建材料的状态改变来存储可变参数，而第三存储器模块671存储包括用于驱动内部组件的固定指令的固件，在打印作业的量相对较大的情况下，用于驱动内部组件的固定指令相同。

图8图示了构建模块701的另一示例。构建模块701包括构建材料存储舱体709以存储构建材料。构建模块701可以另外包括例如在以上各种示例中描述的驱动单元、构建平台、构建舱体、接口电路和其他组件。在图8的示例中，存储舱体709包含每个具有至少一个不同的特性的第一、第二和第三构建材料。例如，第一构建材料可以由新进的构建粉末组成。第二构建材料可以由不同于第一构建材料的粉末组成。第三构建材料可以是先前使用的粉末，其中，先前使用的粉末已经在先前的构建作业中被加热但是未固化。在一示例中，第一构建材料相比第二构建材料具有不同特性，但是两者都具有至少部分地重叠的熔化温度范围。

对于每个不同的构建材料，在对应的数据字段715A、715B、715C中对对应的LUT进行编码。存储器包括三个对应的数据字段715A、715B、715C，其中，利用与存储709中的构建材料中的一种构建材料有关的构建材料参数对每个数据字段715A、715B、715C进行编码。利用第一构建材料的构建参数对第一数据字段715A进行编码。例如，第一构建材料是具有熔化温度X1、结晶温度Y1和辐射吸收率因子Z1的新的、新进的构建材料。利用第二构建材料的构建参数对第二数据字段715B进行编码。例如，第二构建材料是新的，与第一构建材料不同的新进的构建材料。第二构建材料具有熔化温度X2、结晶温度Y2和辐射吸收率因子Z2。在一个示例中，第二构建材料的熔化温度X2、结晶温度Y2和辐射吸收率因子Z2，或者其范围足以靠近第一构建材料的熔化温度X1、结晶温度Y2和辐射吸收率因子Z1，以允许能够在混合条件中3D打印第一构建材料和第二构建材料。

利用第三构建材料的构建参数对第三数据字段715C进行编码。例如，第三构建材料是先前使用的类似于第一构建材料的构建材料。第三构建材料与第一构建材料不同，这是因为其在先前的构建作业中已经被使用但是未固化。在一示例中，第三构建材料可以具有类似于第一构建材料的一些或大多数构建参数。在一个示例中，第三构建材料具有不同于第一构建材料的构建参数的至少一个构建参数。作为说明性示例，辐射吸收率因子可以低于第一构建材料的辐射吸收率因子，这是因为第三构建材料的辐射吸收率因子在先前的构建作业中受到影响。例如，当构建材料已经被用于先前的循环时，构建材料的各部分可能已经接收了可能会经影响一个或多个材料特性的热辐射、抑制剂制剂或其他处理。相应地更新构建参数。如所图示出的，可以利用与先前的构建作业循环相关的附加构建参数(诸如基于先前的循环次数、热暴露、接收到的制剂等参数)来对数据字段715A、715B、715C进行编码。因此，每次由主机装置利用先前的构建作业的构建材料重新填充构建模块时，更新构建参数。

存储在存储器713的每个数据字段715A、715B、715C中的构建参数中的一个构建参数可以与每个构建材料的绝对量或相对量相关。在图8的示例中，通过每个构建材料的每个LUT的顶行来示出这一点。

存储器713向主机装置传送构建参数，使得主机装置能够适配其处理。作为说明性示例，当构建材料的部分包括先前使用的构建材料时，主机装置可以分配额外量的促进制剂或额外量的辐射。

在未被图示的另一示例中，在存储器713上的单个LUT中对与每个构建材料有关的不同构建参数进行编码。

图9图示了构建材料的源供给器875的示例。源供给器875包括外壳876和形成舱体878以存储构建材料的内部壁。源供给器875存储单个类型的构建材料，诸如粉末。在一个示例中，构建材料是没有先前用于构建3D物体的新进的、未使用构建材料。源供给器875包括存储器877。存储器877设置有至少一个数据字段879。至少一个数据字段879存储与供给器875中的构建材料相对应的构建参数。源供给器875包括接近其外部的接口电路874。存储器877连接到接口电路874以与具有对应的互连电路的第二接收结构交换数据。源供给器875可被适配为连接到主机装置的第二接收结构。在另一示例中，第二接收结构是构建模块的一部分。在连接状态下，构建参数被主机装置交换。

在一个示例中，源供给器875存储粉末，并且构建参数基于材料的熔化温度、结晶温度和/或辐射吸收率因子。能够在存储器877上编码另一构建参数，诸如这些参数中的至少一个：结晶温度的宽度、熔化温度的宽度、粒度分布、玻璃转换温度、熔化焓、热传导、热容量、振实粉末密度、熔融指数/粘性，以及收缩率。当向构建模块提供供给器875的构建材料时，例如经由源供给器和构建模块二者连接到的主机装置来将对应的参数上载至构建模块的存储器。

图10图示了将构建参数存储在构建模块的存储器上以用于增材制造的方法的示例。该方法包括：利用构建材料填充模块的舱体(框100)。该方法进一步包括对存储器上的对应的构建参数进行编码(框110)。能够通过构建模块所连接到的主机装置对构建参数进行编码。构建参数可以来源于源供给器的存储器。

图11图示了在增材制造中从构建模块向主机装置传送构建参数的方法的示例的流程图。该方法包括：将构建模块连接到主机装置(框200)。连接包括将构建模块的接口电路连接到增材制造装置的互连电路。该方法进一步包括通过构建模块的接口电路将构建参数传送至主机装置(框210)。

图12图示了校准构建模块的内部组件以用于增材制造的方法的流程图。通常，内部组件的工厂和裕度要求在制造期间甚至在等同的设计之间，一些校准是必要的。因此，在一个示例中，构建模块存储校准参数。校准的方法包括：当制造构建模块时校准内部组件(框500)，其中，内部组件可以包括用于构建平台的驱动单元、输送单元、预加热器以及诸如温度传感器和水平面传感器之类的传感器中的至少一个。该方法进一步包括从校准获取校准参数(框510)。该方法进一步包括将校准参数存储在构建模块的存储器上(框520)。校准参数可以是构建模块的存储器的固件的一部分。

图13图示了在增材制造过程中使用图12的校准参数的示例的流程图。该方法包括：例如当将构建模块连接到主机装置时，向主机装置传送校准参数(框540)。该方法可以进一步包括使用校准参数来控制构建模块的内部组件(550)。可以通过主机装置的主控制器或者构建模块的从属控制器本身来控制内部组件。在另一示例中，通过伺服机构来提供附加的控制。

图14图示了在存储器中更新内部构建模块组件的状态的方法的示例的流程图，其中，内部组件可以包括用于构建平台的驱动单元、用于向构建平台输送构建材料的构建材料输送单元、对构建材料的各部分进行预加热的预加热器，以及诸如温度传感器和水平面传感器的传感器中的至少一个。该方法包括：在增材制造装置中的构建模块中的构建平台上构建物体(框600)。该方法包括：在构建作业的完成期间和/或在构建作业的完成之后在构建模块的存储器中更新至少一个内部组件的状态(610)。在一个示例中，此类状态可以是基于编码器位置的读出的构建平台的高度位置。该方法进一步包括将构建模块连接到不同的主机装置(框620)。该方法包括：在开始相应的过程之前读取并且使用读取到的内部组件状态(630)。例如，特定状态可以包括构建平台的高度和构建材料和所打印的物体的顶面的高度。该方法包括：基于读取到的状态的处理方法(640)。例如，主机装置可以基于读取到的高度来适配清洗和/或冷却设置。

图14的示例性方法可以应用于若干增材制造处理。例如，在完成构建作业并且把模块连接到另一个主机装置之后，读取到的模块中的温度较高。因此，另一个主机装置可以基于读取到的温度来设置冷却时间。例如，在完成构建作业并且把模块连接到另一个主机装置之后，读取到平台被定位在特定高度。因此，主机装置可以升高平台以允许利用构建材料来填充构建模块。例如，在完成构建作业并且把模块连接到另一个主机装置之后，水平面传感器指示平台上的构建材料和物体的特定高度水平。因此，主机装置可以针对读取到的高度和/或体积来适配清洁和/或冷却设置。

图15图示了在增材制造中在主机装置之间传送参数的示例性方法的流程图。该方法包括：在第一主机装置中，处理物体和/或构建材料(框700)。处理可以包括包含打印处理或后处理的任意形式的处理。该方法进一步包括更新存储器上的构建参数(框710)。还可以更新内部组件的状态。该方法进一步包括将构建模块从第一主机装置(框720)断开连接。该方法进一步包括将构建模块连接到第二主机装置(730)。该方法进一步包括向第二主机装置传送更新后的参数(框740)。此处，第二主机装置可以使用这些更新后的参数来针对构建模块的状态——即，构建材料(多个)和内部组件的状态来适配其相应的处理过程。当将构建模块从主机装置断开连接时，并且在等待一些时间之后，在再次连接时将类似的方法再次应用至相同的主机装置。

图16图示了在增材制造中在主机装置之间传送参数的另一示例性方法的流程图。该方法可以包括将构建模块连接到增材制造装置(框800)。该方法可以包括将预构建作业参数传送至增材制造装置(框810)。该方法可以包括使用预构建作业参数通过增材制造构建物体(框820)。该方法可以包括：在完成作业之后，将构建后作业参数存储在存储器上(框830)。在一个示例中，构建后作业构建参数包括与打印物体有关的参数。可以由增材制造装置将构建后作业参数上载到构建模块存储器。该方法可以进一步包括将构建模块从增材制造装置断开连接(框840)。该方法可以进一步包括将构建模块连接到后处理装置(框850)。该方法可以进一步包括将构建后作业参数传送至后处理装置(框860)。在示例中，可以在连接时传送附加的更新后的构建后作业参数或内部组件状态，诸如构建材料和物体的更新后的温度。该方法可以进一步包括基于读取到的构建后作业参数来处理物体(例如，筛分、冷却、清洗、涂敷等)(框870)。在示例中，相同的或者不同的主机装置可以促进重新填充构建模块。因此，该方法可以进一步包括从构建平台移除所制造的物体，以及将构建材料添加到存储舱体以用于随后的构建作业(框880)。此处，被添加的构建材料的体积也可以基于构建后作业参数，例如基于所打印的物体的体积。该方法可以进一步包括通过将与所添加的构建材料相对应的构建参数存储在构建模块的存储器上来更新构建参数(框890)。该方法可以进一步包括将构建模块从后处理装置断开连接(框895)。在另一示例中，被填充的构建模块被再次连接到增材制造装置以开始新的构建作业，其中，可以传送更新后的(预构建作业)构建参数。

图17图示了构建后作业过程的示例。该过程包括从构建模块存储器向后处理装置传送构建后作业参数和温度传感器状态(框900)。在一个示例中，通过后处理装置的主控制器来直接读取传感器。例如，传送可以包括与物体的体积和构建舱体中的温度有关的信息。该过程包括后处理装置基于构建后作业参数和温度传感器状态来适配其冷却参数(框910)。该过程进一步包括有规则地检查传感器状态并且在模块的存储器中更新这些状态(框920)。该过程进一步包括基于传感器状态来适配后处理装置的冷却参数。当把构建模块重新连接到主机装置时，把传感器状态存储在存储器中允许由主机装置快速读取内部组件状态。

在本公开的特定示例中描述了智能构建模块，该智能构建模块包括构建平台和构建材料存储器、能够连接到多个主机装置，并且在任意时间传送包括构建材料和内部组件的其内容的更新后的状态，使得相应的主机装置能够基于更新后的状态来优化其处理。

尽管本公开主要地引用“物体”，但事实上，在本公开的语境中，可以在单个构建作业中制造多个物体或物体部分。事实上，物体可以被解释为物理地从彼此卸离的多个物体。尽管本公开主要地引用构建模块的存储器，但构建模块可以包括多个存储器，例如具有备份功能的额外的存储器。

Claims (15)

1.一种连接到主机装置并且从所述主机装置移除的可移除构建模块，包括:

用于存储构建材料的构建材料存储舱体；

用于支撑要被构建的物体的构建平台；

用于移动所述构建平台的驱动单元；

包括用于接收和存储至少一个构建参数的数据字段的存储器；以及

连接到主机装置的互连电路以与所述主机装置交换所述至少一个构建参数的接口电路。

2.根据权利要求1所述的可移除构建模块，包括：构建材料输送单元，用于在内部将构建材料从所述存储舱体输送到所述平台。

3.根据权利要求1所述的可移除构建模块，其中，所述存储器和所述接口电路用于：

连接到至少两个不同的主机装置；

存储由所述主机装置接收到的参数；并且

将从一个主机装置接收到的特定参数传送到其他主机装置。

4.根据权利要求1所述的可移除构建模块，其中，所述存储器用于接收、存储和传送预构建作业参数和构建后作业参数。

5.根据权利要求1所述的可移除构建模块，其中，所述存储器用于并行地存储与所述存储舱体中的不同构建材料的混合相对应的不同构建参数。

6.根据权利要求1所述的可移除构建模块，其中，所述构建参数包括：熔化温度、结晶温度和辐射吸收率因子，和/或所述熔化温度、所述结晶温度和所述辐射吸收率因子的范围。

7.根据权利要求1所述的可移除构建模块，包括：至少一个温度传感器，用于感测所述平台上的材料的温度。

8.根据权利要求1所述的可移除构建模块，包括：至少一个构建材料水平面传感器，用于感测所述平台上方的构建材料顶面水平面。

9.根据权利要求1所述的可移除构建模块，包括：预加热器，用于预加热所述构建平台上的构建材料。

10.根据权利要求1所述的可移除构建模块，其中，所述存储器包括：

存储内部组件的可变状态的第一存储器模块；

存储由主机装置可修改的可变构建参数的第二存储器模块；以及

存储固件的第三存储器模块，所述固件包括内部组件的不能由主机装置修改的固定校准参数。

11.根据权利要求10所述的可移除构建模块，其中，所述内部组件是所述驱动单元、输送单元、构建材料传感器和预加热器中的至少一个。

12.根据权利要求1所述的可移除构建模块，包括：控制器和伺服机构中的至少一个，用于控制所述驱动单元、输送单元、构建材料传感器和预加热器中的至少一个。

13.根据权利要求1所述的可移除构建模块，其中，所述存储器存储所述模块的累积构建作业循环的计数值。

14.根据权利要求1所述的可移除构建模块，包括：紧固件构件，用于将所述构建模块紧固到所述主机装置，以使构建平台被正确地定位并且保持在适当的位置，并且维持电路互连。

15.一种可移除地连接到主机装置的可移除构建模块，包括：

内部组件，包括：

用于支撑要被构建的物体的构建平台；和

用于移动所述构建平台的驱动单元；以及

至少一个存储器，用于：

接收和存储构建参数，

接收和存储至少一个内部组件状态，并且

存储固定校准参数；以及

接口电路，用于向不同的主机装置传送所述构建参数、内部组件状态和校准参数。