CN107530968A - 用于3d打印的受控加热 - Google Patents

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Abstract

在一个示例中，描述了一种用于打印三维(3D)物体的方法。该方法可以包括处理器在支撑构件上沉积可烧结材料的层，并用可移动的辐射源来预加热可烧结材料的层。该方法可以进一步包括处理器在可烧结材料的层的成像区上沉积熔剂，并使用可移动的辐射源来熔化可烧结材料的层的成像区。

Description

用于3D打印的受控加热
背景技术
三维(3D)打印为一种根据数字模型敷设连续层的材料以形成三维物体的增材制造工艺。在增材制造中，通过包括烧结、挤压和辐射的过程，经熔化、粘合或固化将连续的材料层连接在一起。例如，3D物体打印系统的粉末床(powder bed)需要被预加热到目标温度，且整个3D物体打印过程中都需要被保持。目前，在3D物体打印系统中部署专用的加热源，例如多个短波红外(IR)发射器，以执行此预加热过程。
附图说明
现在将参考附图，举例描述各种实施例，其中：
图1图示用于制造多结构的3D物体的三维(3D)打印系统的示例；
图2图示涉及3D打印系统中3D物体的制造或打印的示例性方法的流程图；
图3图示涉及3D打印系统中3D物体的制造或打印的示例性方法的流程图；
图4图示涉及3D打印系统中3D物体的制造或打印的示例性方法的流程图。
贯穿附图，相同的附图标记指示类似(但不必相同)的元件。
具体实施方式
在三维(3D)打印的一些示例中，使用热喷墨阵列等来形成3D物体。3D打印期间，可烧结材料(例如粉末)的层暴露于辐射，这样可烧结材料熔化并硬化，变成3D物体的层。在一些示例中，聚结剂或熔剂与可烧结材料的选择区域接触，被选择性地沉积(或打印)。熔剂能够渗入可烧结材料的层，并扩散到可烧结材料的外表面上。熔剂能够吸收辐射(例如热辐射，本文广义地称为热)，其又融化或烧结与熔剂接触的可烧结材料。这导致可烧结材料熔化、粘合、固化等，以形成3D物体的层。用若干可烧结材料的层重复此过程，使得各层连接在一起，导致3D物体的形成。
在一些3D打印系统中，支撑构件(例如也叫作粉末床)被预加热(广义地加热)到某个目标温度，且整个3D打印过程中都被保持。一些系统使用专用的固定加热源，例如部署在3D物体打印系统中的多个短波红外(IR)发射器，以执行此预加热过程。这些静态固定的短波IR发射器昂贵，增加了3D打印系统的总成本。而且，在3D打印系统中使用短波IR发射器是有缺点的。
例如，因打印站及辐射源(例如定影灯)的清洁需求，通常将短波IR发射器静态地部署在离可烧结材料表面(例如粉末床)极远的架空配置中。因此，IR辐射穿过将短波IR发射器和可烧结材料表面分离的大空气间隙时会分散，这降低了3D打印系统的加热效率。而且，短波IR发射器在打印阶段期间会辐射打印站。打印站这一不必要的加热负面地影响了打印头的状况，并可能缩短打印站的打印杆的寿命。而且，随着达到更高的3D打印系统的粉末台的大小以提供打印较大3D物体的能力，将需要增加这些固定的短波IR发射器的数量，从而增加了大型3D打印系统的总成本。最后，3D打印系统的粉末消耗也会因提供较大的3D打印系统所需的短波IR发射器数量的增加而增大。
在一个示例中，本公开文件提供了一种方法及装置，其中从3D打印系统中省略了短波IR发射器。相反，本公开文件使用一种加热方法，其中用于熔化处理的辐射源也进一步用来加热可烧结材料表面。换言之，熔化辐射源被用来代替静态固定的短波IR发射器。
本文公开的三维(3D)打印的示例使得3D打印系统能够完全省略对任务为加热可烧结材料表面的静态固定的短波IR发射器的使用。相反，选择性地控制辐射源的移动，以提供除了熔化处理之外的可烧结材料表面的加热。
在一个示例中，描述了一种打印三维(3D)物体的方法。所述方法可以包括处理器在支撑构件上沉积可烧结材料的层，使用可移动辐射源来加热所述可烧结材料的层，在所述可烧结材料的层的成像区上沉积熔剂，并使用所述可移动的辐射源熔化所述可烧结材料的层的成像区。
在另一示例中，描述了一种用于打印三维(3D)物体的系统。所述系统包括支撑构件、在所述支撑构件上提供可烧结材料的第一分发器、用于提供辐射的可移动辐射源、提供熔剂的第二分发器和控制器。所述控制器用于运行执行操作的指令，所述操作包括在所述支撑构件上沉积所述可烧结材料的层，使用所述可移动辐射源来加热所述可烧结材料的层，在所述可烧结材料的层的成像区上沉积所述熔剂，并使用所述可移动的辐射源熔化所述可烧结材料的层的成像区。
在另一示例中，描述了一种存储指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令由处理器执行时使得处理器执行操作。所述操作包括在粉末床上沉积粉末的层，通过使用可移动的定影灯以波形加热所述粉末的层，在所述粉末的层的成像区上沉积熔剂，并使用所述可移动的定影灯来熔化所述粉末的层的成像区域。
图1未根据本公开文件的示例性实施例图示了3D打印系统100的示例。3D打印系统100不包括静态固定的短波IR发射器。相反，示例性3D打印系统100使得仅以用于熔化处理的辐射源就能够执行各种3D打印操作。
如图1所示，3D打印系统100包括支撑构件102，例如粉末床。支撑构件102起到制造基的作用，以接收并容纳可烧结材料(图1中未示出)，例如聚酰胺粉末和尼龙粉末等，用于形成诸如多结构的3D物体之类的3D物体。在一个示例中，支撑构件102具有范围从约10厘米x10厘米直至约100厘米x100厘米的尺寸，尽管取决于要形成的3D物体或3D打印系统的整体大小，支撑构件102可能有更大或更小的尺寸。
可烧结材料分发器104将可烧结材料的层提供到支撑构件102上。适当的可烧结材料分发器的示例包括刮片、辊子和其组合。在一些示例中，可烧结材料分发器104可以包括供应基和将可烧结材料推到支撑构件102上的制造活塞。能够从送料斗或其它适当的递送系统将可烧结材料提供给可烧结材料分发器104。在如图1所示的示例性系统100中，可烧结材料分发器104跨支撑构件102的长度(Y轴)移动，以沉积可烧结材料的层。
如下所述，在支撑构件102上沉积可烧结材料的第一层，接下来将随后的可烧结材料的层沉积到之前沉积的(且固化的)层上。据此，支撑构件102可以是沿Z轴可移动的，这样当沉积新的可烧结材料的层时，在最近形成的层的表面和图示为熔剂分发器106a和细化剂分发器106b的试剂分发器106的下表面之间保持预定的间隙。在其它示例中，可以沿Z轴固定支撑构件102，且试剂分发器106可以是沿Z轴可移动的，以保持此类预定的间隙。
试剂分发器106分别经熔剂分发器106a(例如打印头)和细化剂分发器106b(例如打印头)，以选择性的方式将熔剂和/或细化剂递送到支撑构件102上提供的可烧结材料的层的部分。例如，熔剂分发器106a可以将熔剂递送到可烧结材料的层的选择部分，同时细化剂分发器106b可以将细化剂递送到在支撑构件102上提供的可烧结材料的层的相同部分和/或其它部分。试剂分发器106a和106b可以分别包括熔剂和装饰剂的供给，或者这些试剂分发器可以分别操作连接到熔剂和细化剂的分离供给。
尽管可能有且本文设想了其它类型的试剂分发器，但图1的示例性3D打印系统中所示的试剂分发器106(即106a、106b)包括一个或多个打印头，例如热喷墨打印头或压电喷墨打印头。打印头106a和106b可以是按需滴落式打印头或持续滴落式打印头。当熔剂和细化剂的形式为适当的流体时，打印头106a和106b可以分别用于选择性递送此类试剂。在打印系统100的其它示例中，单个打印头106可以用于选择性地递送熔剂和细化剂两者。在此类示例中，单个打印头106上的第一组打印头喷嘴能够递送熔剂，单个打印头106上的第二组打印头喷嘴能够递送细化剂。熔剂和细化剂各包含水性载体，例如水、共溶剂、表面活性剂等，以使得能够经打印头106a和106b递送。
各打印头106能够包括喷嘴阵列，通过该阵列，喷嘴能够选择性地喷射液滴。在一个示例中，各滴可以为约10微微升(pl)每滴的数量级，尽管设想可以使用更高或更低的滴大小。在一些示例中，打印头106a和106b能够递送可变大小的滴。在一个示例中，打印头106a和106b能够以范围从约300点数每英寸(DPI)至约1200DPI的分辨率递送熔剂和细化剂的滴。在其它示例中，打印头106a和106b能够以更高或更低的分辨率递送熔剂和细化剂的滴。滴速度的范围可以从约5米/秒至约24米/秒，发射频率的范围可以从约1kHz至约100kHz。打印头106a和106b可以是打印系统100的必备部件，或者打印头可以是用户可替换的。当打印头106a和106b为用户可替换的时，打印头可以可移除地可插入到适当的分发器接收器或接口模块(未示出)中。
如图1所示，在页宽阵列配置中，试剂分发器106a和106b各具有使得它能够跨越支撑构件102的整个宽度的长度。在一个示例中，通过多个打印头的适当布置，实现该页宽阵列配置。在另一示例中，通过具有长度使得它们能够跨越支撑构件102的宽度的喷嘴阵列的单个打印头，来实现该页宽阵列配置。在打印系统100的其它示例中，试剂分发器106a和106b可以具有较短的长度，使得它们无法跨越支撑构件102的整个宽度。
在一些示例中，试剂分发器106a和106b安装在可移动的字车上，以使它们能够沿图示的Y轴跨越支撑构件102的长度双向地移动。这使得能够在单次通过中跨越支撑构件102的整个宽度及长度来选择性递送熔剂和细化剂。在其它示例中，支撑构件102能够相对试剂分发器106a和106b移动，如同它们保持在固定的位置。
如本文所用的，术语“宽度”通常指示与图1所示的X及Y轴平行的平面中最短的尺寸，术语“长度”指示此平面中最长的尺寸。然而，在其它示例中，术语“宽度”可以是与术语“长度”可互换的。作为一个示例，试剂分发器106可以具有使它能够跨越支撑构件102的整个长度的长度，而可移动的字车可以跨越支撑构件102的宽度双向地移动。
在试剂分发器106a和106b具有无法使得它们能够跨越支撑构件102的整个宽度的较短长度的示例中，分发器106a和106b还可以在图示的X轴中跨越支撑构件102的宽度双向可移动的。此配置使得能够利用多次通过跨越支撑构件102的整个宽度及长度来选择性地递送熔剂和细化剂。
如图1所示，3D打印系统100包括发出辐射的可移动的辐射源108(例如定影灯)。可移动的辐射源108能够以各种方式实现为包括例如IR、近场IR、UV或可见光固化灯、IR、近场IR、UV或可见光发光二极管(LED)或具有特定波长的激光。所用的可移动的辐射源108将至少部分取决于所用的熔剂的类型。可移动的辐射源108附于例如字车(未示出)。该字车允许辐射源108移动到接近支撑构件102的位置。在不同的示例中，可移动的辐射源108将能量施加于沉积的可烧结材料的层、熔剂和细分剂，以使得可烧结材料的部分固化。在一个示例中，可移动的辐射源108为能够将能量均匀地施加于沉积到支撑构件102上的材料的单个能量源。在另一示例中，可移动的辐射源108可以包括将能量均匀地施加于沉积的材料的多个可移动的辐射源。
在一些示例中，可移动的辐射源108能够以基本上均匀的方式将能量施加于沉积在支撑构件102上的可烧结材料的层的整个表面。这类可移动的辐射源108可以被称作不聚焦的能源。同时使整个可烧结材料的层暴露于能量可以有助于加快生成三维物体的速度。
在一个示例中，传感器105，例如IR传感器，部署为测量支撑构件102的表面温度。更具体地，传感器105能够受控为测量可烧结材料表面温度。换言之，传感器105能够提供可烧结材料表面的温度数据，以允许处理器112有能力如下所述地在支撑构件102上施加可移动的辐射源108的各种波形及通过。
应该注意到，还在图1中用虚线示出静态固定的短波IR发射器103。以假想方式展现这些短波IR发射器103是为了说明从本公开文件的示例性3D打印系统100中省略它们。
如图1所示，示例性3D打印系统100包括控制器110。如图1所示的示例性控制器110适于控制打印系统100以使用多结构的3D物体内各结构的不同处理参数来形成多结构的3D物体。将不同的处理参数应用于可烧结材料的层内的可烧结材料的不同部分和/或应用于不同的可烧结材料的层，使得能够制造结构可能具有诸如不同机械强度和不同色彩质量等之类的不同特性的结构的多结构的3D物体。
控制器110通常包括处理器112(例如中央处理单元(CPU))和存储器114，并可以额外地包括固件和用于与3D打印系统100的各种组件通信并控制其的其它电子设备。存储器114能够包括易失性(即RAM)和非易失性存储器组件(例如ROM、硬盘、光盘、CD-ROM、磁带、闪存等)。存储器114的组件包括非暂时性的、物理的、机器可读的(例如计算机/处理器可读的)介质，其提供机器可读的编码的程序指令、数据结构、程序指令模块、JDF(作业定义格式)和其它数据和/或由3D打印系统100的处理器112可执行的指令的存储。
存储器114中存储的指令示例包括与多结构处理模块116相关联的指令，而存储的数据的示例包括递送控制数据120。模块116能够包括由处理器112可执行的编程指令，以使得3D打印系统100执行如下分别关于图2、3和4所描述的诸如方法200、300和400的步骤、框或操作之类的各种通用和/或特定功能。
例如，根据图3的方法300，多结构处理模块116可以包括多个指令117a-d。例如，指令117a包括用于沉积可烧结材料的层的指令。指令117b包括使用可移动的辐射源用于预加热可烧结材料的层的指令。指令117c包括用于将熔剂沉积到成像区上的指令。指令117d包括使用可移动的辐射源用于熔化成像区的指令。
存储器114中存储的程序指令、数据结构、模块等可以是安装包的部分，其能够由处理器112执行以实现诸如本文讨论的示例之类的各种示例。因此，存储器114可以是诸如CD、DVD或闪存盘之类的可携介质，或是由能够下载并安装安装包的服务器所维护的存储器。在另一示例中，存储器114中存储的程序指令、数据结构、模块等可以是已安装的一个应用或多个应用的部分，在此情况下存储器114可以包括诸如硬盘之类的集成存储器。
如上所述，控制器110控制3D打印系统100使用在多结构的3D物体内用于处理不同结构的不同参数来形成多结构的3D物体。在一些示例中，控制器110使用来自存储器114的递送控制数据120和编程指令(例如指令模块116)来管理可烧结材料、熔剂和细化剂以及3D打印系统100内的辐射的施加，以便于多结构的3D物体的制造。
例如，控制器110可以从诸如计算机之类的主机系统接收递送控制数据120，并将数据120存储在存储器114内。数据120表示例如定义要打印的多结构的3D物体的对象文件或打印作业。此类定义3D物体的文件能够包括要用于控制处理的各方面的处理参数118，例如熔剂的墨水浓度和将熔剂及细化剂选择性地递送到可烧结材料的层的不同部分上和/或递送到不同的可烧结材料的层上。
通常，在能够改变正在打印的3D物体的各种特性的3D打印过程之前或期间，处理参数118能够包括能够由3D打印系统100调节或3D打印系统100内的任意参数或参数集。例如，处理参数118能够包括对用于形成3D物体的各可烧结材料的层的厚度、喷射到可烧结材料的层的不同部分上的熔剂数量、喷射到不同可烧结材料的层的熔剂数量、施加于熔剂的墨水的颜色、熔剂的墨水浓度(例如熔剂内墨水的数量)、可烧结材料的层的不同部分暴露于辐射的持续时间、不同可烧结材料的层暴露于辐射的持续时间和从可移动的辐射源所施加的辐射密度等进行控制的参数。因此，处理参数118能够包括提供优化的设计为实现正在打印的3D物体的期望特性的处理文件的参数或参数集。
在如下面进一步描述的各种示例中，处理参数118包括用于控制可移动的辐射源的移动以对可烧结材料表面预加热的各种方法。广义地，可移动的辐射源108的移动包括可移动的辐射源108跨越支撑构件102和在支撑构件102上移动的方向、速度及频率。
将不同的处理参数118应用于不同的可烧结材料的层和/或单一的可烧结材料的层内可烧结材料的不同部分，使得能够制造多结构的3D物体，其中能够形成3D物体内具有诸如不同的零件密度、不同的机械强度和不同的色彩特性之类的变化特性的不同结构。因此，数据120包括打印作业数据、命令和/或命令参数，为3D打印系统100定义用于多结构的3D物体的3D打印作业。使用来自数据120的打印作业，控制器110的处理器112执行对3D打印系统100的组件(例如支撑构件102、可烧结材料分发器104、试剂分发器106、可移动的辐射源108)进行控制的指令(例如来自模块116)，以通过本文下面更具体描述的3D打印过程、一次一层地形成多结构的3D物体。
再次参考图1，多结构处理模块116包括可执行根据递送控制数据120对将可烧结材料的层施加到支撑构件102上进行控制的编程指令。另外，来自模块116的指令可执行根据递送控制数据120对将熔剂施加到对3D物体的横截面“成像”或限定的可烧结材料的层的选择部分进行控制。例如，执行来自模块116的指令，控制器110能够根据控制数据120，使得打印头106a将液体形式的熔剂喷射(即发射、沉积、涂敷)到可烧结材料的层的选择部分，以对3D物体横截面成像/限定。根据处理参数118和其它控制数据120，能够以不同的量、用不同的墨水浓度将熔剂施加于可烧结材料的层的不同部分，以便于3D物体内不同结构的形成。在一些示例中，来自模块116的指令进一步执行，以对将细化剂施加到可烧结材料的层上进行控制。例如，执行来自模块116的指令，控制器110能够使得打印头106b根据递送控制数据120将液体形式的细化剂喷射到可烧结材料的层的选择的其它部分和/或相同部分。
多结构处理模块116内其它指令的执行进一步使得控制器110能够控制并执行熔化处理，即在熔剂(在一些情况下，细化剂)已喷射到可烧结材料上之后，对将来自可移动的辐射源108的辐射施加到可烧结材料的各层上进行控制。因此，“熔化处理”涉及在熔剂(一些情况下，细化剂)已喷射到可烧结材料上后可移动的辐射源108的操作。因此，特定的可烧结材料的层的“熔化处理”与如下所述的在“熔化处理”之前发生的特定的可烧结材料的层的“可烧结材料表面处理的预加热”截然不同。
例如，根据处理参数118和其它控制数据120，能够控制可移动的辐射源108以各种方式，例如改变可移动辐射源108跨越支撑构件102和在支撑构件102上移动的方向、速度及频率，施加可烧结材料表面处理的预加热的辐射。例如，在支撑构件102上施加了新的可烧结材料的层后，能够在新的可烧结材料的层上物理地移动可移动的辐射源108，以在应用熔化处理之前对新的可烧结材料的层进行预加热。此类可烧结材料表面处理的预加热之前是通过使用图1的本3D打印系统中不存在的静态固定的短波IR发射器来执行的。
依次地，在可烧结材料表面处理的预加热之后，根据处理参数118和其它控制数据120，能够控制可移动的辐射源108以各种方式，例如以变化的强度和变化的持续时间，在熔化处理中施加辐射。此类来自可移动的辐射源108的辐射的变化的施加能够便于在具有不同机械及视觉特性的3D物体内不同结构的形成。在熔化处理(已施加熔剂)中，能够以多个步骤或操作施加辐射，例如第一预熔化步骤之后是熔化步骤。在第一熔化步骤中，能够通过可移动的辐射源108跨越可烧结材料层的短时间扫过来施加辐射，以将该层“仅成像的”区域(即仅接收熔剂的区域)的温度升至周围可烧结材料的温度或稍高于周围可烧结材料的温度。在第二熔化步骤中，能够以可移动的辐射源108跨越可烧结材料层的较长时间扫过来施加辐射，以将仅成像的区域的温度升至彻底熔化该层的仅成像的区域的高得多的温度。在一些示例中，能够跨越相同可烧结层和/或不同可烧结层改变此类辐射扫过时间和辐射强度。
如上所述，控制器110可以另外包括固件和用于与3D打印系统100的各种组件通信并控制各种组件的其它电子设备。据此，在3D打印系统100的一些示例中，诸如模块116之类的指令模块的功能可以实现为3D打印系统100的各引擎(例如多结构处理引擎)，各引擎包括实现引擎功能的硬件及编程的任意组合。
图2图示了涉及3D打印系统中3D物体的制造或打印的第一示例性方法200的流程图。方法200可以例如由图1的系统100的各种组件执行。例如，现在将根据方法的框由诸如图1中控制系统100的各种组件的处理器112之类的处理器执行的示例来描述方法200。如结合图1的描述所用的，术语“处理器”还可以包括多个处理器或硬件逻辑单元，例如专用集成电路(ASIC)和诸如现场可编程门阵列(FPGA)之类的可编程逻辑设备(PLD)等。
方法200在框205开始。在框210中，处理器控制可移动的辐射源108(例如定影灯)对多个可烧结材料的层(例如多层粉末)进行预加热(或广义地加热)。例如，在打印3D物体之前，将多个可烧结材料的层沉积到支撑构件102(例如粉末台)上。然而，对于各可烧结材料的层，在将下一可烧结材料的层沉积到支撑构件102上之前，由处理器控制可移动的辐射源108将辐射(例如热辐射)施加于各可烧结材料的层。在一个示例中，将不同数量的热辐射施加于多个可烧结材料的层的各层。
举例而言，在一个示例中，要将五(5)个可烧结材料的层沉积到支撑构件102上。在将第一可烧结材料的层沉积到支撑构件102上后，处理器将使得可移动的辐射源108将六(6)个波形的热辐射施加到第一可烧结材料的层上。在已施加预定数量波形的热辐射之后，将第二可烧结材料的层沉积到支撑构件102上。处理器将使得可移动的辐射源108将五(5)个波形的热辐射施加到第二可烧结材料的层上。因此，为新的可烧结材料的层的各自随后的沉积施加少了一个波形的热辐射。应该注意到，此示例是说明性的，不应该解释为本公开文件的限制。
在一个示例中，单个波形的热辐射包括可移动的辐射源108在支撑构件102上的移动，例如在两次通过(广义地第一通过和第二通过)中的y轴或x轴中，例如从左到右方向移动可移动的辐射源108，接着从右到左方向将可移动的辐射源108移回可移动的辐射源原来的起始位置或反之。应该注意到，术语“左到右方向”和“右到左方向”是相对性术语，取决于可移动的辐射源的初始方位。换言之，取决于可移动的辐射源108的起始位置，处理器112可以在图1所示的y轴或x轴中以任意方式移动可移动的辐射源108。
在框220，处理器打印多个空白层，例如处理器与图1的各种组件进行交互以发生多个空白层的打印。例如，能够在熔化处理中使用一个波形的加热来打印十(10)个空白层。广义地，各层的打印包括沉积可烧结材料的层，之后预加热可烧结材料，再后沉积熔剂，然后以熔化成像区(例如，已施加熔剂的区域)结束。在实际打印期望的3D物体之前，多个空白层的打印提供了热均匀性。应该注意到，能够打印任意数量的空白层。
在框230，处理器在熔化处理中使用一个波形的加热来打印3D物体的各零件。例如，3D物体的各零件可以包括多个熔化的可烧结材料的层。方法200接着在框295中结束。
图3图示了涉及3D打印系统中3D物体的制造或打印的第二示例性方法300的流程图。方法300可以例如由图1的系统100的各种组件执行。应该注意到，方法300能够由图2的框220和230各自执行。例如，现在将根据方法的框由诸如图1中控制系统100的各种组件的处理器112之类的处理器执行的示例来描述方法300。如结合图1的描述所用的，术语“处理器”还可以包括多个处理器或硬件逻辑单元，例如专用集成电路(ASIC)和诸如现场可编程门阵列(FPGA)之类的可编程逻辑设备(PLD)等。
方法300在框305开始。在框310中，处理器将可烧结材料的层沉积、施加或涂敷到例如粉末床的支撑构件102上。例如，处理器112执行相关指令，以使得可烧结材料分发器104将可烧结材料的层提供到支撑构件102上。
在框320中，处理器对已使用可移动的辐射源108沉积到支撑构件102上的可烧结材料的层进行预加热(或广义地加热)。
在框330中，处理器将熔剂沉积或施加到成像区上，例如有要打印3D物体的部分的支撑构件上的预定义区域。
在框340中，处理器使用可移动的辐射源108熔化(或广义地加热)支撑构件102上的成像区。换言之，在“预加热”框320中使用与当前“熔化”框340相同的可移动的辐射源108，方法400在框395中结束。
图4图示了涉及3D打印系统中3D物体的制造或打印的第三示例性方法400的流程图。方法400可以例如由图1的系统100的各种组件执行。应该注意到，能够在图2的框220和230各自执行方法400。例如，现在将根据方法的框由诸如图1中控制系统100的各组件的处理器112之类的处理器执行的示例来描述方法400。如结合图1的描述所用的，术语“处理器”还可以包括多个处理器或硬件逻辑单元，例如专用成电路(ASIC)和诸如现场可编程门阵列(FPGA)之类的可编程逻辑设备(PLD)等。
方法400在框405中开始。在框410中，处理器将可烧结材料的层沉积、施加或涂敷到例如粉末床的支撑构件102上。例如，处理器112执行相关指令，以使得可烧结材料分发器104将可烧结材料的层提供到支撑构件102上。
在框415中，处理器测量可烧结材料的层表面的温度。例如，处理器112执行相关指令，以使用IR传感器105获得温度读数。
在框420中，处理器确定可烧结材料的层表面的温度是否高于温度阈值(广义地，第一温度阈值)。在一个示例中，能够将温度阈值设置在120-123摄氏度之间。应该注意到，根据所用的可烧结材料的类型或与要打印的3D物体相关的其它打印参数来选择温度阈值。假如可烧结材料的层表面的温度高于阈值温度，那么方法400将进行到框425，否则方法400将进行到框430。
在框425中，处理器将第一速度的第一波形的热施加于支撑构件以用于预加热(或广义地加热)支撑构件102顶部的可烧结材料的层。例如，处理器112执行相关指令，以使得可移动的辐射源108的移动经过支撑构件102。在一个示例中，第一速度包括在第一波形的各次通过中以25-30英寸每秒(ips)的速率移动可移动的辐射源108，其中第一波形包括可移动的辐射源108的单个波形的移动。从可烧结材料的层具有当前测量的无需大量预加热的温度的意义上说，此第一波形能被认作“弱”波形。应该注意到，速率25-30ips仅是一个示例。
在框430中，处理器将第二速度的第二波形的热施加于支撑构件，以用于预加热(或广义地加热)支撑构件102顶部的可烧结材料的层。例如，处理器112执行相关指令，以使得可移动的辐射源108的移动经过支撑构件102。在一个示例中，第二速度包括在第一波形的各次通过中以20-25ips的速率移动可移动的辐射源108，其中第二波形包括可移动的辐射源108的单个波形的移动。从可烧结材料的层具有当前测量的需要大量预加热的温度的意义上说，此第二波形能被认作“强”波形，因为测量的温度低于温度阈值。应该注意到，速率25-30(ips)仅是一个示例。
在框435中，处理器将熔剂沉积或施加到成像区上，例如有要打印的3D物体的一部分的支撑构件上的预定义区域。例如，处理器112执行相关指令，以使得试剂分发器106(即106a，106b)的移动经过支撑构件102，以用于沉积熔剂。
在框440中，处理器测量具有沉积的熔剂的可烧结材料的层表面的温度。例如，处理器112执行相关指令，以使用IR传感器105获得另一温度读数。
在框445中，处理器确定具有沉积的熔剂的可烧结材料的层表面的温度是否高于另一温度阈值(广义地，第二温度阈值)。在一个示例中，能够将第二温度阈值设置在130-135摄氏度之间。应该注意到，根据所用的可烧结材料的类型或与要打印的3D物体相关的其它打印参数来选择温度阈值。假如具有沉积的熔剂的可烧结材料的层表面的温度高于温度阈值，那么方法400将进行到框450，否则方法400将进行到框455。
在框450中，处理器用第一速度的第一通过的热来熔化成像区，即将第一速度的第一通过的热施加于支撑构件，以熔化可烧结材料的层。例如，处理器112执行相关指令，以使得可移动的辐射源108的移动经过支撑构件102。在一个示例中，第一速度包括在单次通过中以18-24英寸每秒(ips)的速率移动可移动的辐射源108。从具有熔剂的可烧结材料的层具有当前测量的无需大量熔化热的温度的意义上说，此第一通过能被认为施加了“弱”功率。应该注意到，速率18-24ips仅是一个示例。在框450之后，方法400进行到框460。
在框455中，处理器以第二速度的第二通过的热来熔化成像区，即将第二速度的第二通过的热施加于支撑构件，以熔化可烧结材料的层。例如，处理器112执行相关指令，以使得可移动的辐射源108的移动经过支撑构件102。在一个示例中，第二速度包括在单次通过中以14-18英寸每秒(ips)的速率移动可移动的辐射源108。从具有熔剂的可烧结材料的层具有当前测量的需要大量熔化热的温度的意义上说，此第二通过能被认为施加了“强”功率。应该注意到，速率14-18ips仅是一个示例。在框455之后，方法400进行到框460。
在框460，处理器确定是否要沉积额外的可烧结材料的层。假如要沉积另一可烧结材料的层，那么方法400将进行到框410，否则方法将在框495中结束。
应该注意到，本公开文件中使用的诸如“弱”和“强”之类的术语仅是说明性的，它们是相对性术语。换言之，这些术语用于指示在不同的检测的条件下不同比率的相对应用，不应该解释为本公开文件的限制。
而且，尽管上面的公开文件指示各波形至少包括两次通过，但应该注意到，为至少两次通过各设置的操作参数可能相同或不同。例如，可以在21ips以移动可移动的辐射源的速率设置单个波形的第一通过，而还可以在21ips以移动可移动的辐射源的速率设置同一个波形的第二通过。对于另一示例，可以在21ips以移动可移动的辐射源的速率设置单个波形的第一通过，而可以在19ips以移动可移动的辐射源的速率设置同一个波形的第二通过，等等。而且，应该注意到，移动辐射源的波形可以包括多于两次的通过，例如三次通过和四次通过等。换言之，在一个示例中，左到右方向的移动或右到左方向的移动可能需要两次交错的通过，而不是单一的通过等。
应该注意到，如本公开文件中使用的诸如“第一”和“第二”的术语仅是说明性的，它们仅是标记性术语。换言之，这些标记性术语用于指示不同元件或参数，不一定意味着一系列事件，除非这样专门说明。
应该注意到，尽管未明确规定，但上面描述的方法200、300和400的框、功能或操作至少之一可以包括存储、显示和/或输出。换言之，取决于特定应用，所述方法中讨论的任意数据、记录、域和/或中间结果都能存储、显示和/或输出到另一设备。而且，图2-4中记载了确定操作或涉及决策的框、功能或操作不一定意味着实现确定操作的两个分支。换言之，确定操作的分支之一能被认作是可选的。
应该注意到，本公开文件能以机器可读指令和/或机器可读指令及硬件的组合来实现，例如使用专用集成电路(ASIC)、包括现场可编程门阵列(FPGA)的可编程逻辑阵列(PLA)或部署在硬件设备、计算机或任意其它硬件等同物上的状态机，例如涉及上面讨论的方法的计算机可读指令能够用于配置硬件处理器，以执行上面公开的方法的框、功能和/或操作。
要理解上面公开的变体和其它特征及功能或其替代物，可以结合到许多其它不同的系统或应用中。可以随后进行各种当前未预见或未预料的替代、更改或其变形，这也旨在由所附的权利要求涵盖。

Claims (15)

1.一种打印三维(3D)物体的方法，所述方法包括：
由处理器在支撑构件上沉积可烧结材料的层；
由所述处理器使用可移动的辐射源来加热所述可烧结材料的层；
由所述处理器在所述可烧结材料的层的成像区沉积熔剂；
由所述处理器使用所述可移动的辐射源来熔化所述可烧结材料的层的成像区。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述可烧结材料包括聚酰胺粉末。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述可烧结材料包括尼龙粉末。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在所述支撑构件上沉积所述可烧结材料的层之后，测量所述可烧结材料的层的表面的第一温度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述加热包括当所述可烧结材料的层的表面的第一温度高于第一温度阈值时，施加第一速度的第一波形的热。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述加热包括当所述可烧结材料的层的表面的第一温度低于第一温度阈值时，施加第二速度的第二波形的热。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
施加所述熔剂之后，测量所述可烧结材料的层的表面的第二温度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述熔化包括当施加所述熔剂后所述可烧结材料的层的表面的第二温度高于第二温度阈值时，将第一速度的第一通过的热施加于所述可烧结材料的层的成像区上。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述熔化包括当施加所述熔剂后所述可烧结材料的层的表面的第二温度低于第二温度阈值时，将第二速度的第二通过的热施加于所述可烧结材料的层的成像区上。
10.一种用于打印三维(3D)物体的系统，所述系统包括：
支撑构件；
第一分发器，以在所述支撑构件上提供可烧结材料；
可移动的辐射源，用于提供辐射；
第二分发器，以提供熔剂；和
控制器，以执行指令而进行操作，所述操作包括：
使用所述第一分发器在所述支撑构件上沉积所述可烧结材料的层；
使用所述可移动的辐射源来加热所述可烧结材料的层；
使用所述第二分发器在所述可烧结材料的层的成像区上沉积所述熔剂；
使用所述可移动辐射源来熔化所述可烧结材料的层的成像区。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述支撑构件包括粉末床。
12.根据权利要求10所述的系统，其中所述可移动的辐射源包括定影灯。
13.一种存储指令的非暂时性的计算机可读的介质，所述指令由处理器执行时使得所述处理器进行操作，所述操作包括：
在粉末床上沉积粉末的层；
通过使用可移动的定影灯，以波形加热所述粉末的层；
在所述粉末的层的成像区上沉积熔剂；并且
使用所述可移动的定影灯来熔化所述粉末的层的所述成像区。
14.根据权利要求13所述的非暂时性的计算机可读的介质，其中所述波形包括用于在所述熔化之前对所述粉末的层进行加热的所述可移动定影灯在所述粉末床上的至少两次通过。
15.根据权利要求14所述的非暂时性的计算机可读的介质，其中所述至少两次通过的第一通过的第一速度不同于所述至少两次通过的第二通过的第二速度。
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