CN107921471A - 三维打印系统和设备组件 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于制造三维打印物件的三维打印系统和设备组件。设备组件包括三维打印构建系统、可选的脱液系统和可选的收获器系统。构建系统包括传送器、多个构建模块以及具有粉末布层系统和打印系统的至少一个构建站。设备组件可以被用于制造药物、医疗、以及非药物/非医疗目的。它可以被用于制备单一或多个物件。

Description

三维打印系统和设备组件
技术领域
本发明涉及一种制造系统和设备组件、及其通过腔体三维打印来制备物件以及利用可变层密度来制备物件的用途。
背景技术
快速成形描述了由对象的计算机模型来制造对象的三维原型的各种技术。一种技术是三维打印，由此打印机被用于由多个二维层制造3-D原型。具体地，3-D对象的数字表征被存储在计算机存储器中。计算机软件将对象的表征划分成多个不同的2-D层。替换性地，可以直接输入用于每个递增层的一串(一连续的系列)指令，例如，一系列图像。然后，3-D打印机为由软件划分的每个2-D图像层制造结合材料的薄层。所述层被以上下方式进行打印并且粘结到彼此，一起形成理想的原型。
三维粉液打印技术已经被用于制备物件，诸如，药物剂型、机械原型和概念模型、用于铸造机械零件的模具、促进骨头生长的植入物、电路板、用于组织工程学的脚手架、敏感性生物医疗复合材料、促进组织生长的植入物、牙修复物、珠宝、流体过滤器以及其他这类物件。
三维打印是固体自由成形的制造技术/快速成形技术，在这种技术中，薄粉末层扩散在表面上，并且粉末的选定区域通过流体的受控沉积(“打印”)结合在一起。此基础操作一层一层地重复，其中每个新层形成在先前打印层的上面且粘附到先前打印层，以最终制出在未结合粉末的床体内的三维对象。当打印对象充分凝聚时，所述打印对象可以与未结合粉末分离。
用于物件的三维打印的系统和设备组件通过其他机构在市场上可购买或被使用：麻省理工学院三维打印实验室(Cambridge，MA)，公司ZCorporation的3DP和HD3DPTM系统(Burlington，MA)，公司Ex One Company,L.L.C.(Irwin，PA)，公司Soligen(Northridge，CA)，公司Specific Surface Corporation(Franklin，MA)，公司TDK Corporation(Chiba-ken，Japan)，公司Therics L.L.C.(Akron，OH，现在是公司Integra Lifesciences的一部分)，公司Phoenix Analysis&Design Technologies(Tempe，AZ)，公司Stratasys,Inc.的DimensionTM系统(Eden Prairie，MN)，公司Objet Geometries(Billerica，MA或Rehovot，Israel)，公司Xpress3D(Minneapolis，MN)，以及3D Systems’InvisionTM系统(Valencia，CA)。
一些系统已经在专利文献中被描述：美国公开No.20080281019，No.20080277823，No.20080275181，No.20080269940，No.20080269939，No.20080259434，No.20080241404，No.20080231645，No.20080229961，No.20080211132，No.20080192074，No.20080187711，No.20080180509，No.20080138515，No.20080124464，No.20080121172，No.20080121130，No.20080118655，No.20080110395，No.20080105144，No.20080068416，No.20080062214，No.20080042321，No.20070289705，No.20070259010，No.20070252871，No.20070195150，No.20070188549，No.20070187508，No.20070182799，No.20070182782，No.20070168815，No.20070146734，No.20060268057，No.20060268044，No.20060230970，No.20060141145，No.20060127153，No.20060111807，No.20060110443，No.20060099287，No.20060077241，No.20050054039，No.20060035034，No.20060030964，No.20050247216，No.20050204939，No.20050197431，No.20050179721，No.20050104241，No.20050069784，No.20050061241，No.20050059757，No.20040265413，No.20040262797，No.20040252174，No.20040243133，No.20040225398，No.20040187714，No.20040183796，No.20040145781，No.20040145628，No.20040145267，No.20040143359，No.20040141043，No.20040141030，No.20040141025，No.20040141024，No.20040118309，No.20040112523，No.20040056378，No.20040012112，No.20040005360，No.20040005182，No.20040004653，No.20040004303，No.20040003741，No.20040003738，No.20030207959，No.20030198677，No.20030143268，No.20020125592，No.20020114652，No.20020079601，No.20020064745，No.20020033548，No.20020015728，No.20010028471，和No.20010017085；美国专利No.5,490,962，No.5,204,055，No.5,121,329，No.5,127,037，No.5,252,264，No.5,340,656，No.5,387,380，5,490,882，No.5,518,680，No.5,717,599，No.5,851,465，No.5,869,170，No.5,874,279，No.5,879,489，No.5,902,441，No.5,934,343，No.5,940,674，No.6,007,318，No.6,146,567，No.6,165,406，No.6,193,923，No.6,200,508，No.6,213,168，No.6,336,480，No.6,363,606，No.6,375,874，No.6,416,850，No.6,508,971，No.6,530,958，No.6,547,994，No.6,596,224，No.6,772,026，No.6,838,035，No.6,850,334，No.6,905,645，No.6,945,638，No.6,989,115，No.7,220,380，No.7,291,002，No.7,365,129，No.7,435,368，No.7,455,804，No.7,686,955，No.7,828,022，No.8,017,055；No.8,888,480；PCT国际公开No.WO00/26026，No.WO98/043762，No.WO95/034468，No.WO95/011007；No.WO 2014/039378；以及欧洲专利No.1,631,440，所述系统由于其构造采用基于柱形(径向或极)坐标的系统。
采用粉末和结合流体的三维打印系统通常通过将粉末层放置在容器内并在单体的粉末层上沉积结合流体来形成物件。将结合流体以图案形式施加到每一层中的粉末区域，使未结合的粉末状材料保留在各图案的外周围上。然后将包含结合粉末的被打印物件与大量的未结合粉末分离开。这些过程很不理想地浪费或再循环(recycle)未结合的粉末。提供用于显著减少或消除浪费或回收未结合粉末的需要的设备组件、系统和方法将是本领域内的重大改进。
三维打印系统经常被用于定制零件或“一次性零件”的制造，或在一些情况下用于大规模定制。这可以包括制造彼此具有不同尺寸和形状的许多不同部件，或者在一系列单独的构建循环中，或者在一些情况下在同一构建循环的不同处理区域内。不使用工具的灵活性和定制化的目标已经导致许多的这些系统使用大的开放式床体，这在处理粉-液三维打印时进一步有利于未结合粉末的浪费或回收的潜在问题。这些系统不太适合制造大量相同的零件，并且提供下述的设备组件、系统和方法将是本领域内的重大改进，该设备组件、系统和方法适用于制造大量相同的部件，同时减少或消除了浪费或回收未结合粉末的需要。
迄今为止，尚未公开在三维打印物件的形成期间(该过程的该打印循环期间)采用任何类型的压缩的系统。3DP物件的仅有压缩类型是在物件形成之后、即在大于循环和干燥循环完成之后进行冷等静压制或单轴压缩。单轴压缩的三维打印剂型是已知的(U.S.7,931,914，U.S.8,758,658和WO2003/037607，其克服了冷等静压制的一些缺点)。它们通过首先完成该过程的三维打印部分、干燥所述剂型、然后单轴压缩所述剂型而进行。如果使用冷等静压制，则对于每个物件来说需要临时的弹性袋或模具以浸没在封闭液体中，用于对所有表面均匀地施加压力，之后将袋或模具移除。在任一种情况下，由于在整个打印的物件上进行压缩，所以这种系统和方法都不允许在打印物件的各层之间形成具有受控的且变化的空隙率的三维打印物件。此系统和方法不能形成包括更紧密地压缩的下区域(较高密度部分)和更松散地压缩或甚至未压缩的上区域(较低密度部分)的三维打印物件。提供用于制备包括密度(或空隙率)不同的上部分和下部分的三维打印物件的设备组件、系统和方法将是本领域内的重大改进。
发明内容
本发明提供一种具有通过三维打印来制备物件的用途的制造系统和设备组件。所述系统和组件可以被用于在灵活物件设计的背景下以最少产品损失、高效率、以及高产品再现性进行高物料通过量的连续、半连续、或批量的制造。
与其他三维打印(3DP)工艺相比，本发明可以显著地减少或消除对未结合的粉末的浪费。腔体3DP使得进入每个腔体的大部分、基本上全部或全部的固体材料被引入到相应的单一3DP物件中。术语腔体是指接收固体材料的容器。容器可以是构建模块的一部分。在一些实施例中，粉末状的固体材料和液体材料被结合而形成腔体中的物件。
在一些方面中，本发明提供了一种三维打印设备组件(或装置)，其包括：
a)三维打印构建系统，包括：
至少一个粉末布层区域(或系统)；
至少一个结合流体施加区域(或系统)；和
在这些区域之间可移动的至少一个粉末容器，其中粉末容器的俯视平面图的内周边近似于将利用本构建系统制备的物件的平面图的外周边。
本发明的实施例包括：a)设备组件包括多个粉末容器；b)这些粉末容器相对于它们靠近粉末布层系统的方向依次地排列；c)粉末容器是构建模块的一部分；和/或d)高度可调节平台设置在容器内。
在一些方面中，本发明提供了一种三维打印设备组件(或装置)，其包括：
a)三维打印构建系统，包括：
至少一个构建模块，其包括接收且暂时保持来自粉末布层系统的粉末的至少一个容器(腔体)，其中容器具有近似于利用本设备组件制备的物件的平面图的周边的俯视平面图周边；和
至少一个构建站，其包括：1)将粉末沉积在所述容器内的至少一个粉末布层系统；和2)至少一个打印系统，该打印系统至少将结合流体施加到容器周边附近的粉末层周边。
在一些实施例中，设备组件(或装置)还包括：a)脱液系统；b)3DP物件除尘系统；c)包装系统；e)冲压系统；f)包括至少一个上冲头和至少一个下冲头的冲压系统；g)包括上冲头的冲压系统，所述上冲头具有周边与容器的周边近似的仰视平面图；h)下冲头，其具有周边与容器的周边近似的俯视平面图；i)冲头还包括位于冲头和容器的内表面之间的密封件；j)容器中的高度可调节平台和上冲头；k)容器中的高度可调节平台；1)容器中的高度可调节平台，其中平台的俯视平面图的周边近似于容器的内周边；m)当上冲头进入腔体时释放移动的空气或均衡空气压力的空气释放装置；n)上冲头、下冲头或两者的伺服电机控制；o)上冲头、下冲头或两者上的定位系统，在每种情况下都包括滚珠丝杠，滚珠丝杠的特征在于导程精度V300p值小于或等于约50微米，或小于或等于约20微米，或小于或者等于约10微米，或小于或者等于约5微米。
在一些实施例中，容器的周边近似于要制备的单一物件的平面图的周边。容器、上冲头和高度可调节平台的周边近似于要制备的单一物件的平面图的周边。
本发明还包括这样的实施例，其中：a)容器的俯视平面图表面积近似于要制备的物件的平面图表面积(在20％内，在15％内，在10％内，在5％内，在1％内或在0.5％内)或与其相同；b)容器的俯视平面图近似于要制备的物件的平面图或与其相同；和/或c)容器的俯视平面图周边近似于要制备的物件的平面图周边或与其相同。
在一些实施方案中，进入被引入到对应的单一最终物件内的每个腔体的粉末的重量百分比>80％，>90％，>95％，>98％，>99％或100％。在一些实施例中，该过程是零浪费过程，因为在完成构建循环之后固体材料既不会再循环也不会废弃。
在使用腔体3DP装置或设备组件的3DP构建循环期间，粉末层被置放在腔体(容器)内，结合流体的液滴被施加在粉末的周边处或附近以形成递增层，递增层的俯视平面图近似于腔体的周边。任选地，在上述施加步骤之后、在腔体中置放另一粉末层之前进行干燥步骤。重复该过程的步骤以在腔体内形成多个递增层。在完成构建循环之后，将3DP物件从腔体排出。3DP物件任选地被干燥，任选地被除尘，和/或任选地被包装。
在一些方面中，本发明提供了一种制备三维打印物件的方法，所述方法包括：
在容器中形成粉末层，其中容器的俯视平面图的内周边近似于物件的平面图的外周边；
将结合流体沉积在容器内的粉末层的周边处或附近以形成由一打印图案限定的递增层，所述打印图案的外周边具有近似于腔体的内周边的俯视平面图。
本发明的实施例包括：a)本过程还包括提供容器，所述容器的俯视平面图由近似于所述物件的平面图的外周边的内周边限定；b)本过程进一步包括将结合流体沉积到由所述打印图案限定的区域内的粉末上；c)粉末具有平均颗粒尺寸，并且递增层中打印图案的外周边被从容器的内周边间隔开一距离，所述距离是平均颗粒尺寸的0.1，0.5，1，2.5或10倍(fold)，或者选自平均颗粒尺寸的0.1至1倍的范围，0.5至2倍的范围，1至5倍的范围或5至10倍的范围；d)在沉积步骤之后，递增层包含一粉末(未打印粉末，松散粉末，未结合粉末)带，其为平均颗粒尺寸的0.1，0.5，1，2.5或10倍，或者选自平均颗粒尺寸的0.1至1倍的范围，0.5至2倍的范围，1至5倍的范围或5至10倍的范围，所述带位于容器的内周边和打印图案的外周边之间；e)重复形成和沉积步骤以形成3DP物件；f)递增层中的打印图案的外周边包封包括打印粉末、未打印粉末或其组合的区域；f)所述物件的平面图是所述物件的侧视平面图、俯视平面图、仰视平面图或立体图轮廓；g)递增层的打印图案的外周边与容器的内周边相邻；h)任何上述的组合。
在一些实施例中：a)容器(腔体)的周边不被成形为正方形，长方形，或星形(例如五角星形)，或具有多个尖锐的、薄的边缘、拐角或远离容器(腔体)的中心延伸的突起的其它形状；b)容器的周边包括几何形状，非几何形状或其组合；c)每个容器内形成单一物件；d)打印图案用于单一物件的递增层；e)没有未打印(未结合)的粉末留在容器中；f)未打印的粉末留在由打印图案的外周边限定的递增层区域内；g)通过将结合流体不止一次地沉积到粉末层上来形成一个或多个递增层；h)结合流体的施加或沉积速率(mL/cm2或mL/min或mL/sec)对于所有的递增层来说相同的；i)结合流体的施加或沉积速率在3DP物件的至少两个递增层之间是不同的；j)通过将结合流体沉积到其相应的粉末层仅仅一次来形成每个递增层；k)一个或多个腔体可被表征为具有最长的线性尺寸，并且腔体或每个腔体的最长线性尺寸长度小于或等于12英寸，6英寸，3英寸，2英寸或1英寸；1)腔体被容纳在转台构件内的开口内或由所述开口限定，或被容纳在所述开口内并且由所述开口限定；m)该过程的特征在于在撒播和打印步骤期间一个或多个腔体的连续运动；n)该过程的特征在于停止一个或多个腔体以允许使用上冲头可选地平移、压缩、标记或成形所述一个或多个递增打印层。
在一些方面中，本发明提供了一种制备三维打印物件的方法，所述方法包括：
a)在包括下高度可调节平台(或冲头)的容器内形成一个或多个粉末层，其中容器的俯视平面图的内周边和平台(或冲头)的俯视平面图的外周边近似于物件的平面图的外周边；
b)将结合流体沉积在容器内的一个或多个粉末层的周边处或附近以形成由打印图案限定的一个或多个递增打印层，所述打印图案的外周边具有近似于容器的外周边的俯视平面图；
c)在3DP物件完成之前，利用冲压系统平移、压缩、标记或成形容器中的所述一个或多个递增打印层；和
d)重复步骤a)和b)，并且任选地重复步骤c)，以完成3DP物件的形成。
在一些方面中，本发明提供一种制备三维打印物件的方法，所述方法包括：
a)在包括下高度可调节平台(或冲头)的容器内形成一个或多个粉末层；
b)根据打印图案，将结合流体沉积到所述一个或多个粉末层上以形成打印床体，所述打印床体包括松散的未打印粉末和对应于一个或多个3DP物件的一个或多个递增打印层；
c)在所述一个或多个3DP物件完成之前，利用冲压系统平移、压缩、标记或成形容器中的所述一个或多个递增打印层；和
d)重复步骤a)和b)，并且可选地重复步骤c)，以完成所述一个或多个3DP物件的形成。
本发明的一些实施例包括：1)在步骤a)和b)之间执行附加步骤c)；2)在步骤b)之前执行步骤c)；3)所述过程还包括在步骤b)之后的干燥步骤，使得在进行步骤c)之前，所述一个或多个递增打印层中的结合流体的量被减少；4)重复步骤a)和b)，并且在制备3DP物件的过程中至少执行一次步骤c)；5)在制备3DP物件的过程中，步骤a)，b)和c)分别重复至少一次；6)该过程中的最小步骤顺序是：i)步骤a)，步骤b)，干燥，步骤c)和步骤d)；ii)步骤a)，步骤c)，步骤b)，干燥，步骤c)和步骤d)；和/或7)当容器静止时执行步骤c)。
冲压系统可以包括设置在高度可调节平台上方(或下冲头上方)的上冲头，使得递增打印层位于两者之间。平移步骤可以通过使平台降低与上冲头相同(或近似相同或约相同)的竖直距离来进行。压缩步骤可以通过以下方式进行：a)使平台降低第一竖直距离，并使上冲头降低第二竖直距离，第二竖直距离大于第一竖直距离；b)首先降低上冲头然后降低平台；c)将上冲头保持在一位置并升高平台；d)降低上冲头并升高平台；或者e)首先升高平台然后升高上冲头。
本发明还提供一种具有孔隙率(密度)不同的区域(包括一个或多个递增打印层)的三维打印(3DP)物件，其中至少一个区域已经被压缩而另一个区域未被压缩。3DP物件包括多个递增打印层，其中至少一个递增打印层被压缩。在一些实施例中，3DP物件包括多个递增打印层，其中至少一个递增打印层是压缩层并且至少一个递增打印层是未压缩(非压缩)层。与未压缩层相比，压缩层可以具有更低的孔隙率和更高的密度。在一些实施例中，3DP物件包括多个压缩的递增打印层和至少一个未压缩的递增打印层。在一些实施例中，3DP物件包括多个压缩的递增打印层和多个未压缩的递增打印层。
在一些实施例中，压缩层被均匀地压缩，并且在一些实施例中，该层被不均匀地压缩。本发明提供了一种3DP物件，其包括至少一个均匀压缩的递增层和至少一个非均匀压缩的递增层。在一些实施例中，本发明不包括在完成构建循环(所有递增层的形成)之后或者在物件干燥之后仅仅通过单轴压缩来压缩的3DP物件。所述至少一个压缩的递增打印层在构建周期完成之前的构建行程期间形成。
本发明提供了一种用于制备包括至少一个被压缩、标记或成形的递增打印层的3DP物件的过程、设备组件/装置。该过程包括在3DP物件的形成期间(在构建周期期间)压缩、标记和/或成形一个或多个递增打印层。包括至少一个被压缩、标记和/或成形的区域的3DP物件可以通过包括以下的过程制造：a)形成递增打印层；和b)在3DP物件的形成(打印)完成之前用冲压系统压缩、标记和/或成形递增打印层。该过程还可以包括：在步骤a)之前或在步骤b)之后形成另一递增打印层。在一些实施例中，在3DP物件的每个递增打印层上或在3DP物件的至少一个但少于所有的递增打印层上进行压缩、标记和/或成形步骤。
本发明还包括包含至少两个递增打印层的三维打印(3DP)物件，其中：至少一个打印递增层包括第一区域和水平相邻的第二区域；第一区域由第一散装粉末和第一结合流体制备；第二区域由第二散装粉末和第二结合流体制备；并且第一散装粉末不同于第二散装粉末。第一结合流体和第二结合流体可以相同或不同。第一结合流体和第二结合流体可以具有不同的组成。第一散装粉末和第二散装粉末可以具有相同或不同的组成。
在一些实施方案中，该过程包括：在腔体中形成粉末层；将液体沉积或打印到腔体中的粉末层上以形成递增打印层；以及平移、压缩、标记和/或成形粉末层和/或递增打印层。在一些实施方案中，该过程包括：在腔体中形成粉末层；将液体沉积或打印到腔体中的粉末层上以形成递增打印层；在腔体中形成另一粉末层；同时地平移、压缩、标记和/或成形粉末层和递增打印层。该过程还可以包括在平移、压缩、标记和/或成形之前或之后干燥递增打印层。根据需要重复这些步骤以形成包括完成其结构所需的全部递增打印层的3DP物件。
在一些实施例中，本发明不包括下述过程，其中三维打印物件在构建循环完成之后、在物件的形成(打印)完成之后、或在物件的干燥之后仅仅通过单轴压缩进行了压缩。
本发明还提供了用于在形成一个或多个递增层之后、但在形成一个或多个3DP物件的构建循环完成之前平移、压缩、标记和/或成形所述一个或多个递增层的3DP设备组件(或装置)和过程。在一些方面中，本3DP设备组件(或装置)包括：
至少一个粉末布层区域(或系统)；
至少一个结合流体施加区域(或系统)；
至少一个冲压区域(或系统)；和
在这些区域之间可移动的至少一个粉末容器。
该设备组件(或装置)可以还包括干燥区域(或系统)和排出(物件传递)区域(或系统)。
所述粉末容器当处于所述粉末布层区域中时接收粉末以在所述容器中形成粉末层。当所述容器处于结合流体施加区域中时结合流体被施加到粉末层以在容器中形成递增打印层。在冲压区域中，所述容器中的材料(粉末层或递增打印层)被冲压，其中所述冲压可导致所述粉末层或递增打印层的平移、压缩、标记和/或成形，这取决于如何进行冲压。在一些实施例中，一个或多个递增打印层在冲压区域中被平移、压缩、标记和/或成形。在一些实施例中，一个或多个递增打印层在冲压区域中不被压缩。在一些实施例中，一个或多个递增打印层在冲压区域中被平移、压缩、标记和/或成形，并且一个或多个递增层在冲压区域中不被平移、压缩、标记和/或成形。
容器可以以任何顺序在这些区域(系统)之间移动。在一些实施例中，容器：a)从所述粉末布层区域移动到所述结合流体施加区域，然后移动到所述冲压区域；b)从所述粉末布层区域移动到所述冲压区域，然后移动到所述结合流体施加区域；c)从所述粉末布层区域移动到所述结合流体施加区域，然后返回到所述粉末布层区域，再移动到所述冲压区域；或d)从所述粉末布层区域移动到所述结合流体施加区域，再到所述干燥区域，然后移动到所述冲压区域。排出区域可以布置在粉末布层区域、结合流体施加区域、干燥区域或冲压区域之后。
在一些方面中，本发明提供了一种三维打印设备组件/装置，包括：
a)三维打印构建系统，包括：
至少一个构建模块，其包括粉末容器和设置在所述容器内的高度可调节平台(或冲头)；
至少一个粉末布层系统，用于通过在容器内沉积粉末来形成粉末层；
至少一个结合流体沉积系统，用于使结合流体沉积到粉末层以形成递增打印层；以及
至少一个冲压系统，用于平移、压缩、标记或成形容器内的粉末层或递增打印层。
构建系统可以进一步包括层干燥系统，用于在递增打印层形成之后进行干燥。设备组件/装置可以进一步包括用于在3DP物件的形成完成之后干燥3DP物件的物件干燥系统。
冲压系统用于平移、压缩、标记和/或成形至少一个过程中的递增打印层。冲压系统可用于在容器中形成用于接收下一个粉末层的竖直空间。在一些实施例中，冲压系统影响容器的内容物的非压缩性竖直平移。在一些实施例中，冲压系统影响容器的内容物的压缩。换句话说，冲压可能会或可能不会导致容器中粉末层和/或递增层的压缩。在一些实施例中，在夯实时，冲压对存在于容器(腔体)中的材料造成很小的压缩或不压缩，这意味着冲压不会压缩容器中的递增层或粉末层。在一些实施例中，冲压步骤通过首先使容器(容器内的高度可调节平台的表面)的底部下降然后使冲头降低到容器中来实现。这里，容器中的材料可被压缩或可不被压缩。如果上冲头下降到容器中的距离大于容器底部下降的距离，则材料将被压缩。如果上冲头下降到容器中的距离大于容器底部降低的距离和被添加到容器内(或其递增层内)的粉末层的厚度的总和，那么材料会被压缩。如果上冲头下降到容器中的距离小于容器底部下降的距离和被添加到容器内(或其递增层内)的粉末层的厚度的总和，那么材料不会被压缩。
在一些实施例中，平台(或下冲头)与上冲头同时下降。在一些实施例中，平台(或下冲头)相对于上冲头下降的时间在一滞后时间之后下降。在一些实施例中，上冲头相对于平台(或下冲头)下降的时间在一滞后时间之后下降。在其它实施例中，冲压步骤受到以下的影响：首先将上冲头降低到容器中，然后将平台降落到容器中，从而压缩容器中的粉末层或递增层。在一些实施例中，此滞后时间可以小于1.0秒，或者0.5秒，或者0.25秒，或者0.1秒，或者0.05秒。
本发明的实施例包括其中：a)设备组件(或装置)还包括配置成传导多个构建模块的传送器系统；b)传送器系统在至少一个粉末布层系统和至少一个打印系统之间重复地传导构建模块以在构建模块内形成至少一个物件；c)所述设备组件还包括至少一个脱液系统(物件干燥系统)，其接收一个或多个3DP物件并从其脱除液体；d)构建系统进一步包括至少一个脱液系统(层干燥系统)，其在完成构建循环之前(即在递增层的形成之间)从一个或多个递增层脱除液体；e)传送器系统在至少一个粉末布层系统，至少一个打印系统和至少一个冲压系统之间重复地传导构建模块以在构建模块内形成至少一个物件；f)传送器系统在至少一个粉末布层系统，至少一个打印系统，至少一个层干燥系统和至少一个冲压系统之间重复地传导构建模块以在构建模块内形成至少一个物件。
在一些实施例中，构建模块包括至少一个容器(腔体)和设置在其中的递增式高度可调节平台(下冲头)。容器和平台接收并暂时保持至少一个递增粉末层或多个堆叠的递增粉末层。在一些实施例中，构建模块包括多个容器和多个相应的递增式高度可调节平台(下冲头)。在一些实施例中，构建模块包括具有带腔体的上表面的本体、布置在腔体内的高度可调节构建平台、与本体和所述平台接合的高度调整器、以及接合装置。在一些实施方式中，平台配置成在其上形成递增打印层之前或之后以一个或多个增量降低(凹陷)和/或升高。平台的移位可以在随后的递增粉末层置放于其上之前或之后发生，从而进行滚压或从已铺设的粉末层移除一部分粉末。在一些实施例中，递增的规格是预先设定的。
在一些实施例中，接合装置可拆卸地将构建模块与传送器系统接合。在一些实施例中，多个构建模块可移除地与传送器系统接合。在一些实施例中，构建模块包括围绕腔体并且配置成将粉末保持在高度可调节平台上的一个或多个侧壁。
本系统包括沿经过3DP构建系统的各区域的路径运输一个或多个构建模块的传送器。在一些实施方式中，该路径是平面迂回路径、水平迂回路径、竖直迂回路径、或它们的组合路径。在一些实施方式中，该路径是圆形的、椭圆形的、卵形的、矩形的、半圆形的、正方形的、三角形的、五边形的、六边形的、八边形的、卵形的、多边形的、平形四边形的、四边形的、几何结构的、对称的、非对称的、或这些形状的具有倒圆拐角和/或边缘的等价形状。传送器可以是分级传送器，转台，带式传送器，轮式传送器，辊式传送器，链式传送器，网带式传送器，板式传送器，板条式传送器，磁性传送器，斗式传送器，轨道车传送器，或用于沿过程流传导固体物件的其它装置。此传送器可以是无源的(passive)或电动的。传送器可以是带槽的、带夹板的或平坦的。
在一些实施方式中，传送器系统是包括多个传送器模块的模块化传送器系统。传送器系统可以包括至少一个驱动电机、至少一个定位控制器、以及路径，多个构建模块沿所述路径传导。在一些实施方式中，传送器模块包括本体、一个或多个构建模块接合装置、以及传送器模块接合装置，多个传送器模块配置成借助于传送器模块接合装置接合而形成模块化传送器。在一些实施方式中，传送器系统包括配置成可移除地保持多个构建模块的多个附接件。在一些实施方式中，附接件包括多个具有凸轮随动件的一个或多个金属链接件，或包括附接到构建模块且安装在轨道系统上的轮、面板和/或承载件，构建模块在所述轨道系统上传导。在一些实施方式中，传送器系统还包括一个或多个定位控制器。在一些实施方式中，传送器系统是连续或非连续循环系统。在一些实施方式中，传送器和多个构建模块作为组合体存在。
在一些实施方式中，所述至少一个构建站相对于构建模块递增式高度可调，由此构建模块和构建站之间的竖直空间可以以一个或多个增量调整。在一些实施方式中，递增式高度可调构建站配置成在将粉末层置放在构建模块上之后且在将后续粉末层置放在构建模块上之前以一个或多个增量上升。在一些实施方式中，高度改变通过相对于所述平台的先前位置改变竖直位置而实现、或相对于所述平台的与构建模块相关的绝对位置改变竖直位置而实现。在一些实施方式中，构建站相对于构建模块竖直固定，并且在构建模块内的构建平台相对于构建模块竖直高度可调以使得构建站和构建模块之间的竖直距离在打印行程或打印周期期间维持相同。
在一些实施方式中，增量规格对于构建周期的每个递增层相同、对于构建周期的一个或多个递增层不同、或是它们的组合。构建周期包括一个或多个构建行程、或多个构建行程，并且被定义为形成3DP物件所需的构建行程的总数。构建行程被定义为形成递增打印层(即，置放粉末构建材料的递增层)并且将液体沉积(打印)在递增层上的过程。因此，构建周期导致粘结到彼此一起形成三维打印物件的多个堆叠的递增打印层的形成。
在一些实施方式中，所述至少一个粉末布层系统包括至少一个粉末填充头。在一些实施方式中，粉末填充头当在构建模块上施加递增粉末层时没有相对于构建模块的上表面的平面纵向或横向移动。在一些实施方式中，粉末填充头包括至少一个粉末填充头本体、至少一个粉末撒播器、以及可选的至少一个粉末高度控制器。在一些实施方式中，粉末布层系统包括粉末填充头、至少一个粉末储存器以及配置成将粉末从粉末储存器传递到粉末填充头的粉末供给管。在一些实施方式中，粉末撒播器是柱形辊、杆、棒、面板、桨轮、带槽的轮、带辐条的轮盘、或笔直光滑的边缘。在一些实施方式中，粉末填充头包括料斗或滑槽。在一些实施方式中，粉末撒播器是柱形辊，所述柱形辊的轴线具有或限定与构建模块经过粉末布层系统的直线运动方向相反的径向运动方向。
在一些实施方式中，所述至少一个打印系统根据笛卡尔坐标算法和/或极(径向)坐标算法(柱形坐标系统、圆形坐标系统、或球形坐标系统)向粉末施加(沉积)液体。在一些实施方式中，打印系统包括至少一个打印头和至少一个液体供给系统。打印头可以包括一个或多个打印模块或多个打印模块。
在一些实施方式中，本发明不包括下述这种设备组件或方法，其中，粉末填充头在沉积递增粉末层时相对于构建模块侧向或横向移动或不是静止的。在一些实施方式中，本发明不包括下述这种设备组件或方法，其中，打印头在向递增粉末层施加液体时相对于构建模块侧向或横向移动或不是静止的。在一些实施方式中，打印头和粉末填充头两者在形成打印递增层的过程中是静止的或者如本文中所描述的那样是静止的。
在一些实施方式中，所述至少一个打印系统以定义一个或多个物件的微滴三维图案或微滴的多个二维图案施加(沉积)液体。在一些实施方式中，所述图案包括在一个或多个物件内等距隔开的微滴。在一些实施方式中，所述图案包括在一个或多个物件内非等距隔开的微滴。在一些实施方式中，所述图案包括在物件的不同区域内具有不同间距的微滴。在一些实施方式中，所述图案包括在限定物件外部区域中具有较紧凑间距(即，较高打印密度)的微滴。在一些实施方式中，所述图案包括在物件内部的区域中具有较宽松间距(即，较低打印密度)的微滴。在一些实施方式中，使用多用一种图案。
在一些实施方式中，使用多于一种粉末(大量粉末)。在一些实施方式中，使用多于一种液体(结合流体)。在一些实施方式中，液体包括纯溶剂、混合溶剂、溶液、悬浮液、胶体、乳液、融化体或它们的组合物。结合流体可以进一步包括一种或多种结合剂和/或其它赋形剂。
在一些实施方式中，设备组件还包括远离三维打印构建系统地以每次一个或多个的方式传递3DP物件的物件传递系统。在一些实施方式中，物件传递系统将3DP物件传递到一个或多个脱液系统和/或一个或多个收获系统。在一些实施方式中，物件传递系统与传送器系统、脱液系统或两者集成为一体。
在一些实施方式中，脱液系统包括至少一个干燥器。在一些实施方式中，脱液系统每次处理一个、两个或更多个3DP物件。在一些实施方式中，脱液系统每次处理一个、两个或更多个构建模块。
在一些实施方式中，设备组件包括将大量松散粉末从一个或多个3DP物件分离的一个或多个收获系统。在一些实施方式中，收获系统处理已经被脱液系统处理的物件。在一些实施方式中，收获系统包括松散粉末收集器和三维打印物件收集器。在一些实施方式中，收获系统包括配置成接收三维打印物件的振动或绕转表面。在一些实施方式中，收获系统包括真空传送器，所述真空传送器具有用于将物件与松散粉末分离的筛体。振动表面可以是多孔的、非多孔的、波浪形的、光滑的或非光滑的，以允许松散粉末从打印物件分开。本发明的一些实施方式不包括收获系统。
在一些实施方式中，设备组件还包括从打印物件移除松散颗粒的除尘系统。除尘系统可以包括限定除尘区域的壳体、将加压空气引入除尘区域的一个或多个空气喷口(例如，一个或多个气刀)、在除尘区域中用于暂时保持被除尘的一个或多个打印物件的一个或多个表面或保持器、以及一个或多个出口，空气和被除颗粒通过所述一个或多个出口离开壳体或除尘区域。
在一些实施方式中，设备组件还包括从设备组件的所述一个或多个系统收集粉末且使所述粉末返回粉末储存器的一个或多个粉末回收系统。回收系统可以包括一个或多个松散粉末收集器和用于将来自一个或多个收集器的松散粉末传导到粉末储存器的一个或多个管道。回收系统可以还包括：a)用于将回收的松散粉末与初始松散粉末混合的一个或多个粉末混合器；b)有助于将松散粉末从一个位置传递到另一位置的一个或多个加压空气粉末操纵系统；c)有助于将松散粉末从一个位置传递到另一位置的一个或多个真空粉末操纵系统；d)将松散粉末从一个位置传递到另一位置的一个或多个机械粉末操纵系统；e)将松散粉末从一个位置传递到另一位置的一个或多个人工粉末操纵系统；或f)它们的组合。
在一些实施例中，3DP设备组件不包括从设备组件的一个或多个系统收集粉末并将其返回到粉末储存器的粉末回收系统。在一些实施例中，3DP设备组件不包括从包含多个3DP物件和松散的(未结合的，未打印的)粉末的打印床体收集粉末的粉末回收系统。
在一些实施方式中，设备组件还包括控制系统，所述控制系统包括一个或多个计算机化控制器、一个或多个计算机、以及用于一个或多个计算机的一个或多个用户界面。在一些实施方式中，设备组件的一个或多个部件被计算机控制。在一些实施方式中，3DP构建系统的一个或多个部件被计算机控制。在一些实施方式中，传送器系统、构建模块的高度可调节平台、所述至少一个粉末布层系统、所述至少一个冲压系统、所述至少一个冲压干燥系统和/或所述至少一个打印系统被计算机控制。
在一些实施方式中，设备组件根据由计算机化控制器提供的指令撒播粉末层并且预先设定图案形式的液滴沉积(打印)在所述层上。在一些实施方式中，预先设定图案基于包括像素的一个或多个二维图像文件。在一些实施方式中，二维图像文件被结构化成使得某些像素指示微滴的分配，而其他像素代表无微滴分配。在一些实施方式中，二维图像文件包括不同色彩的像素，以指示不同液体的分配或无液体分配。在一些实施方式中，用于施加液体的预先设定图案在每个递增层中相同、在两个或更多个递增层中相同、在一个或多个递增层中不同、在全部递增层中不同、或对于第一组递增层相同且对于第二组递增层相同但用于第一组的图案不同于用于第二组的图案。
在一些实施例中，设备组件还包括一个或多个工作表面，框架，支撑件，桌台，架台，包封体，转台和/或平台。
本发明还提供了一种三维打印设备组件，包括：
a)三维打印构建系统，包括：
传送器系统，其传导多个构建模块并且包括定位控制器和多个构建模块接合件；
与传送器系统接合的多个构建模块，其中构建模块接收并暂时保持来自粉末布层系统的粉末，并且其中构建模块包括：1)限定腔体的一个或多个侧壁；和2)设置在腔体内的递增式高度可调节平台(冲头)；
至少一个构建站，所述构建站包括：1)至少一个粉末布层系统，其在所述腔体内形成递增粉末层并且包括至少一个粉末填充头，至少一个粉末撒播器和至少一个粉末储存器；以及2)至少一个打印系统，其根据至少一个预先设定图案将液体施加到所述递增粉末层，并且包括至少一个液体供给系统和根据所述至少一个预先设定图案沉积液体的至少一个打印头；
至少一个冲压系统，其包括至少一个上冲头；
其中所述传送器系统重复地将所述多个构建模块从所述至少一个粉末布层系统运输送到所述至少一个打印系统，
由此所述三维打印构建系统：1)在构建模块中每个构建行程形成至少一个递增打印层；2)在构建模块中每个构建周期形成单一3DP物件；3)在构建模块中每个构建周期形成多个3DP物件；或4)在构建模块中每个构建周期形成3DP床体，所述3DP床体包含一个或多个三维打印物件并且任选地包括未被打印的松散的(未结合的或仅仅部分结合的)粉末；
b)任选地，至少一个收获系统，其将松散粉末从下述分离：1)一个或多个递增打印层；2)一个或多个3DP物件；或3)一个或多个3DP床体；和
c)任选地，至少一个脱液系统，其从下述脱除液体：1)过程中的未完全形成的3DP物件的一个或多个递增打印层；2)打印后的一个或多个3DP物件；或3)一个或多个3DP床体。
本发明的一些实施方式包括这些，其中：1)存在至少一个脱液系统；2)设备组件还包括包装一个或多个三维打印物件的至少一个包装系统；3)传送器系统重复地将多个构建模块从所述至少一个粉末布层系统以直线方式运输到所述至少一个打印系统由此促成笛卡尔坐标打印，或者以径向方式运输到所述至少一个打印系统由此促成极坐标打印；4)设备组件还包括用于回收(recover)且可选地再循环未打印粉末的粉末回收系统；5)设备组件还包括液体检测器；6)液体检测器检测在一个或多个打印递增层和/或一个或多个打印物件中液体的存在；7)设备组件还包括检验系统；8)检验系统是打印粉末检验系统，其确定在一个或多个递增打印层和/或一个或多个打印物件中打印的完整性、和/或确定是否粉末是否适当地施加到一个或多个递增层中；9)确定打印的完整性包括确定是否液体已经根据一个或多个预先设定图案正确地施加到一个或多个递增层和/或确定是否液体已经根据预先设定量正确地施加到一个或多个递增层中的至少一个；10)检验系统是打印物件检验系统，其确定是否一个或多个打印物件具有正确规格、形状、重量、外观、密度、含量和/或色彩；11)检验系统是液体施加检验系统，其监控由打印头向粉末施加的液滴；12)检验系统包括一个或多个摄像机；13)摄像机在每种情况下从由可见波长摄像机、UV波长摄像机、近红外线波长摄像机、x光摄像机以及红外线波长摄像机组成中的一组中独立选出；和/或14)设备组件不包括用于回收和再循环未打印粉末的粉末回收系统。
本发明包括本文公开的实施方式、子实施方式和方面的全部组合。因此，本发明包括本文特别公开的、广义上公开的、或狭义上公开的实施方式和方面、以及它们的组合、还有所述实施方式和方面的对应元件的子组合。本发明可以是本文描述的或权利要求中指出的两个或更多个元素的组合。本发明大致如本文所描述的。在一些实施方式中，本发明大致如一个或多个附图中所描述的。
通过下面的说明、所附的示例，本发明的其他特征、优点以及实施方式对于本领域技术人员将变得明显。
附图说明
下图形成本说明内容的一部分且描述了本发明要求保护的示例性实施方式。这些图并非必然按比例绘制，而是旨在阐述如本文进一步描述的本发明的概略原理。虽然下文特别参考所提供的图示描述特定实施方式，但是在不偏离本发明的精神和范围的情况下，其他实施方式也是可行的。鉴于这些视图和本文的说明内容，本领域技术人员将能够在无需过度试验的情况下实践本发明。
图1A-1D描述了U.S.8,888,480的三维打印设备组件的现有技术的开放式床体构建模块的俯视平面图，其中多个物件在单一松散粉末床体中打印。
图2A-2G描绘了本发明的构建模块的俯视平面图。
图3和4描绘了本发明的示例性三维打印设备组件(或装置)的俯视平面图。
图5A-5I描绘了在制备腔体内的单一3DP物件的处理使用期间、图3的示例性三维打印设备组件(或装置)的俯视平面图。
图6描绘了本发明的另一示例性三维打印设备组件(或装置)的透视图。
图7描绘了本发明的另一示例性三维打印设备组件(或装置)的俯视平面图。
图8描绘了本发明的另一示例性三维打印设备组件(或装置)的透视图。
图9A-9I描绘了在用于在腔体内制备未压缩3DP物件的处理使用期间的示例性冲压系统、示例性粉末布层系统和示例性液体沉积(打印)系统的局部截面侧视图。
图10A-10C描绘了在用于在腔体内制备压缩3DP物件的过程中使用期间的示例性冲压系统的部分截面侧视图。
图11A-11E描绘了在用于在相应腔体内制备压缩3DP物件的过程中使用期间的四个不同的示例性冲压系统的局部截面侧视图。
图12A和图12B描绘了在从腔体排出3DP物件的过程中使用期间的示例性冲压系统的局部截面侧视图。
图13描绘了根据U.S.7,931,914和U.S.8,758,658的现有技术的单轴压缩3DP剂型的透视图。
图14A和14B描绘了本发明的示例性3DP物件的透视图，其包括孔隙率(密度)不同的区域或增量层。
图15A-15B描绘了本发明的示例性3DP物件的横截面侧视图。
图15C描绘了本发明的示例性3DP物件的俯视平面图。
图15D描绘了本发明的示例性3DP物件的透视图。
图15E描绘了本发明的示例性3DP物件的横截面侧视图。
图16描绘了本发明的示例性脱液系统、下冲头和构建模块的局部截面侧视图。
图17描绘了本发明的示例性脱液系统、下冲头和构建模块的局部截面侧视图。
图18描绘了本发明的另一示例性三维打印设备组件(或装置)的透视图。
图19A描绘了本发明的示例性构建模块、高度可调节平台和下冲头的局部截面侧视图。
图19B描绘了本发明的示例性构建模块、高度可调节平台和下冲头的侧视图。
图20示出了本发明的示例性粉末布层系统和构建模块的局部截面侧视图。
图21描绘了示例性粉末布层系统和具有多个容器的示例性转台(turret)的俯视平面图。
图22描绘了本发明的3DP设备的局部截面透视图。
图23-25描绘了本发明的三个不同的示例性3DP设备组件(或装置)的透视图。
图26示出了本发明的示例性冲压系统和示例性构建模块的局部截面侧视图。
图27描绘了本发明的示例性3DP设备组件(或装置)的俯视平面图。
图28描绘了具有跑道式传送器、多个构建站和物件传递系统的示例性连续3DP设备组件的俯视平面图。
图29描绘了具有线性传送器和多个构建站的另一示例性连续3DP设备组件的俯视平面图。
图30描绘了具有线性传送器、多个构建站和物件传递系统的另一示例性连续3DP设备组件的俯视平面图。
图31描绘了具有传送器、构建站和物件传递系统的另一示例性连续3DP设备组件的一部分的俯视平面图。
图32描绘了示例性连续3DP设备组件的俯视平面图，该3DP设备组件具有带水平移位的分段式传送器、多个构建站和物件传递系统。
图33描绘了示例性连续3DP设备组件的侧视平面图，该3DP设备组件具有带竖直移位的模块化传送器和构建站。
图34描绘了具有传送器、多个粉末布层系统、多个打印系统、多个冲压系统、多个干燥系统、计算机控制器、物件传递系统以及可选的一个或多个检验系统的示例性连续3DP设备组件的俯视平面图。
图35描绘了表示3DP物件移动经过该设备组件的各部分的总体过程流程图。
图36描绘了示例性多腔体三维打印设备组件的示例性布局的俯视平面图。
图37描绘了示例性多腔体构建模块的透视图。
图38描绘了示例性打印系统的侧视图。
图39描绘了打印系统的打印头中的打印模块的示例性布局的底部透视图。
图40描绘了不同打印头中的打印模块的可替代示例性布局的底部平面图。
图41描绘了示例性粉末布层系统的侧视图。
图42描绘了过程中使用期间的粉末布层系统和多腔体构建模块的透视图。
图43描绘了示例性多腔体构建模块和包括粉末布层系统和打印系统的构建站的局部俯视平面图。
图44A-44D描绘了打印头及其布置的各种不同实施例的俯视平面图。
图45描绘了示例性物件干燥系统的截面侧视图。
图46描绘了示例性物件包装系统的侧视图。
图47-49一起描绘了用于操作本发明的设备组件的示例性逻辑流程。图47继续到图48，图48继续到图49，图49向回继续到图47。
图50描绘了用于操作粉末布层系统的示例性逻辑流程。
图51描绘了用于操作打印系统的示例性逻辑流程。
图52描绘了用于设计剂型的示例性逻辑流程。
图53描绘了用于具有过程中的层冲压系统和过程中的层干燥系统的3DP系统的一般操作的示例性逻辑流程。
图54描述了冲压系统的操作的示例性逻辑流程，取决于冲压系统要进行的操作。
图55描绘了利用冲压系统进行平移操作的示例性逻辑流程。
图56描绘了利用冲压系统进行压缩操作的示例性逻辑流程。
图57描绘了利用冲压系统进行标记或成形操作的示例性逻辑流程。
图58描绘了转台盘组件的透视图。
图59描绘了图58的转台盘组件的横截面侧视图。
图60描绘了采用可移除转台盘的3DP设备组件的透视图。
具体实施方式
本发明提供一种对于通过三维打印过程来制造物件很有用的设备组件和系统。所述组件和系统适用于物件的小规模/少量、中规模/中量以及大规模/大量制备。三维打印(3DP)过程包括：在表面上形成递增粉末层且随后在所述层上打印/施加液体，然后将形成和打印的步骤重复足够的次数以在该表面上形成3DP物件或形成包括一个或多个3DP物件和松散粉末的打印粉末床体。剩余在所述物件中的任何过量/非期望液体被脱除且松散粉末(如果存在的话)被与物件分离，松散粉末而后被收集。
如本文所使用的，3DP意指三维打印，被三维打印或其其他的变化形式(conjugation)。如本文所使用的，“腔体三维打印”或“腔体3DP”或“c3DP”是指这样的三维打印，其中一层一层的(一个增量层一个增量层的)组装步骤在一个或多个腔体中进行，其中腔体的大小被设计为适合单个物件，每个腔体内的每个物件(或增量层)周围有很少或没有未打印的粉末，或者每个腔体中的每个物件周围具有最少量的松散粉末。换句话说，通过内周边(边缘)限定俯视平面图的腔体被充满粉末层，并且结合流体至少被施加到邻近该腔体内周边的粉末层外周边，以形成物件，使得只有最少量的(如果有的话)未打印粉末留在腔体表面和打印粉末之间。
如本发明在本文中所使用的，除非另有说明，术语“夯实(tamp)”与术语“压缩”可互换使用。夯实利用冲压系统执行，由此在腔体内的3DP物件的一个或多个递增层或粉末层被压缩。该冲压系统包括放在腔体上方的上冲头和设置在腔体内的下冲头或下高度可调节平台。在一些实施例中，夯实通过以下步骤实现：a)在降低腔体中的下冲头或平台之前，将上冲头降低到腔体中；b)使上冲头降低到腔体内比腔体中的下冲头或平台降低的距离更大的距离；c)在四个腔体中的上冲头之前，升高腔体中的下冲头或平台；或者d)使腔体中的下冲头或平台升高比腔体中的上冲头升高更大的距离。本发明的过程可以包括一个或多个夯实步骤。
如本文所使用的，“在平移”或“平移”(或其它变化形式)是指通过使用冲压系统竖直地(和线性地)移位或移动腔体内的一个或多个递增层的动作或结果。在平移和平移被认为是非压缩或本质上非压缩的动作，由此腔体中的3DP物件或一个或多个层通过使用冲压系统向下或向上推动，而3DP物件的体积基本上没有变化。在一些实施例中，平移通过下述实现：a)将腔体室中的上冲头和下冲头或平台降低相同或大致相同的距离；或者b)将腔体室中的上冲头和下冲头或平台升高相同或大致相同的距离。在一些实施例中，平移的时机通过以下来实现：a)在大约同一时刻移动下和上冲头；b)下冲头在上冲头之前移动，向下移动；c)上冲头在下冲头之前移动，向上移动。
如本文所用的，“标记”是指在递增层(假设其为递增粉末层或递增打印层)的表面上形成至少一个升高或降低的特征使该表面不再是严格平坦的表面的动作，意思是它是不平坦的表面。标记是通过使该层的该表面与冲头(或平台)接触从而在该表面上形成印痕而实现的。标记的含义与由3DP(“非接触3DP标记”)实现的先前的非接触标记不同，例如通过除去物件的选定外部区域中的液滴而产生凹陷特征，允许未结合的粉末排空。这种非接触3DP标记在美国专利No.8,828,411中有讨论。在3DP过程中用于标记的这种非接触技术可以单独认为是选项或者被认为与本文所述的标记相结合作为选项。
如本文中关于递增层所使用的，“成形”是指改变递增层的一个或多个表面的形状或整个层的形状使递增层的上和下表面都不是平坦、平行表面的动作。递增层的相反表面可以是或可以不是平坦的，但它们不同时是平坦且平行的平面。这两个表面可以同时是平坦的，但它们也是不平行的。带轮廓的，浮凸的或凹陷的表面被认为是不平坦的表面。成形通过下述实现：使递增层的一个或多个表面与冲头(或平台)接触，以使递增层的上和下表面不是既平坦又平行的平面，并且可以包括带轮廓表面、浮凸表面或者凹陷表面中的一个或多个。
本发明的过程可以包括一个或多个平移步骤，一个或多个夯实(压缩)步骤，一个或多个标记步骤和/或一个或多个成形步骤。
总体上，3DP设备组件、装置或系统包括各种子系统，所述子系统包括一个或多个三维打印构建系统、一个或多个收获系统、以及可选地一个或多个脱液系统。设备组件可以包括一个或多个三维打印构建系统、一个或多个收获系统、一个或多个脱液(干燥)系统以及可选地一个或多个其他系统。在一些实施方式中，设备组件还包括选自由下述构成的组中的一个或多个(子)系统：一个或多个冲压系统、一个或多个排出系统、一个或多个粉末回收系统、一个或多个控制系统、一个或多个构建模块或传送器定位系统、一个或多个传送器驱动电机、一个或多个物件传递系统、一个或多个检验系统以及一个或多个床体传递系统。3DP设备组件、装置或系统可以包括上述系统中的一些或所有。例如，在腔体3DP设备组件、装置或系统的某些实施例中，不必须具有收获系统，因为进入腔体的基本上所有粉末材料都被引入到形成于该腔体内的容器中，仅有很少或根本没有过多的粉末需要分离。
如同在本文所用的，“三维打印构建系统”总体包括传送器系统、至少一个构建模块、至少一个构建站、以及可选地一个或多个其他部件。三维打印构建系统的功能在于由在构建模块中的多粉末层型床体形成一个或多个三维打印物件。在一些实施例中，3D构建系统在腔体(容器)中每个构件周期形成单一3DP物件。一个或多个、或者多个构建模块与传送器系统接合，传送器系统配置成沿穿过一个或多个构建站的预先设定路径传导构建模块。构建模块被传导到粉末布层系统(区域)，并且递增粉末层形成在所述腔体中。构建模块然后传导到打印系统(区域)，并且根据预先设定图案向递增粉末层施加结合液体，由此形成部分或完全结合的粉末层(递增打印层)。
传导构建模块、形成递增粉末层以及向所述层施加液体以形成递增打印层的步骤被认为是所述过程的单次构建行程(lap)。重复构建行程以使得来自一个行程的递增打印层粘结到来自先前或后续行程的递增打印层。构建行程在构建模块中重复足够的次数，以在构件模块中每个周期形成单一3DP物件或者以形成包括一个或多个三维打印物件和松散粉末的三维打印床体，其中，三维打印物件包括至少两个打印递增层。
在构建行程之间被施加到粉末的液体在周围环境中可能充分干燥或可能没有充分干燥；因此，在构建行程之间可以包括脱液步骤。在一些实施例中，干燥器存在于构建站中以在结合流体沉积之后干燥过程中的递增层。在这种实施例中，构建行程将包括传导构建模块、在构建模块中形成递增粉末层、向该粉末层施加液体以形成递增打印层、以及将该打印层暴露于干燥器的步骤。然而，如果在构建行程之间递增层没有充分干燥，则可选的脱液步骤可以在完成全部构建行程之后(即，在完成用于三维打印物件的构建周期之后)执行。换句话说，如果需要的话，已经完成了构建周期的3DP物件可以在物件干燥器中进行干燥。
传送器系统被适于在构建行程期间以及在构建行程之间传导一个或多个构建模块经过一预先设定路程/路径。可以使用具有将固体材料从第一位置传送到第二位置且传送回到第一位置的用途的基本上任何系统。在一些实施方式中，传送器系统是循环式(cyclic)、直线、往复或摆动传送器系统。在一些实施方式中，循环式传送器系统将构建模块从第一位置传导到第二位置且而后传导回到第一位置。在一些实施方式中，传送器系统是循环式或迭代式传送器系统，其重复地传导构建模块经过一个或多个构建站。在一些实施方式中，直线传送器系统将构建模块从第一构建站传导到第二构建站以及可选地一个或多个其他构建站。在一些实施方式中，摆动系统沿第一方向传导一个或多个构建模块经过至少一个构建站，而后沿相反方向传导所述一个或多个构建模块经过所述至少一个构建站。
图1A-1D描述了U.S.8,888,480的3DP设备组件的现有技术的开放式床体(open-bed)构建模块的俯视平面图，其中多个物件被打印在松散粉末的单一床体中。图1A的开放式床体系统包括具有单一腔体(2)的构建模块(1)，多个3DP物件(3)被在所述单一腔体内进行打印，留下大量的未打印粉末(4)。限定出该腔体的俯视平面图的内周边(边缘)并不像打印粉末床体中的3DP物件的外周形状那样成形。图1B的开放式床体系统与图1A的非常相似。它包括构建模块(5)和腔体(6)，在所述腔体内打印多个3DP物件(7)，留下大量的未打印粉末(8)。图1C的开放式床体构建模块(10)可以用于制备多个三角形3DP物件；然而，仍然有大量未打印的粉末(11)必须进行处理或回收。对于图1D的构建模块(12)和未打印粉末(13)也是如此。虽然图1C和图1D由于形状和包装的优势显示了更加靠近的物件间距，但在物件之间仍需要一些未打印粉末来防止它们彼此结合。图1A-1D的打印图案不同，但都留下了大量的未打印粉末必须从物件分离，然后进行回收或处理。这是因为它们各自的腔体的俯视平面图的内周边不与它们各自的3DP物件的平面图的外周边相邻。因此，现有技术的开放式床体系统具有大量散装粉末的大量浪费或需要处理或回收大量散装粉末的重要缺点。开放式床体系统的另一个重要缺点是，只要使用两种不同的散装粉末来形成层，它们就不允许回收未打印粉末并且需要处理掉未打印粉末，因为这两种不同的散装粉末在该过程的收获步骤中会发生混合。利用本发明的腔体3DP系统克服了此重要缺点，其能够打印包含由不同散装粉末制成的递增层的3DP物件，同时最小化或消除散装粉末的处理。
然而，本发明的腔体3DP系统能够最小化甚至消除处理或回收散装粉末的需要。图2A-2G描绘了本发明的构建模块和它们各自的腔体(容器)的俯视平面图。图2A的构建模块(15)包括腔体，该腔体的俯视平面图由内周边(边缘17)限定。3DP物件(18)在腔体内进行打印。3DP物件(18)的平面图的外周边与腔体的俯视平面图的内周近似。在构建周期期间，将结合流体施加到各粉末层的外周边，使得结合流体与腔体的内周边相邻(或最小限度地隔开)。因此，很少或没有散装粉末需要处理或回收。图2B的构建模块(20)以与图2A相同的方式操作。除了腔体和打印图案是六边形的而不是圆形的之外。图2C的构建模块(21)以与图2A相同的方式操作，除了腔体和打印图案是心形的而不是圆形的之外。
图2D的构建模块(22)包括具有限定出腔体的外周边的边缘(23A)的本体(23)。高度可调节的平台设置在腔体内，并且具有被成形为类似于腔体的俯视平面图的俯视平面图。构建模块还包括高度不可调节并由相应边缘(周边，24A，25A)限定的台柱(24，25)。由于这种构造，3DP物件(26)包括环形部分(26B)和连接部分(26A)。相应地，本发明的腔体3DP系统可用于制备具有比现有技术3DP系统(例如开放式床体3DP系统)更清晰的表面特征的3DP物件，并且可以以腔体粉末结合到最终物件内的高得多的结合率(incorporate rate)而实现。
作为开放式床体系统的改进替代方案，图2E的构建模块(30)包括多个腔体(容器，31-34)，在所述腔体中形成相应的单一3DP物件(35)。本发明的构建模块可以包括本体和多个腔体，每个腔体的俯视平面图由与将要在该腔体中打印的3DP物件的平面图近似的边缘限定，其中构建模块还在每个构建腔体中包括高度可调节平台(或冲头)，并且平台(或冲头)的俯视平面图近似于其相应腔体的俯视平面图。图2F的构建模块(36)用于改进的开放式床体系统。构建模块包括其俯视平面图由边缘(38)限定的腔体，从而边缘(38)近似在腔体内打印的物件(37)的平面图的外周边。在图2F的狭窄实例中，边缘(38)的对置部分(39)彼此非常接近地间隔开或彼此接触。
图2G的构建模块(40)包括具有由构建模块的本体中的边缘(41)限定的俯视平面图的腔体。物件(42)的平面图的外周边的形状与边缘(41)的形状近似。
图2A-2G的改进系统不需要处理或回收大量的未打印粉末。
图3的3DP设备组件(或装置)(45)包括粉末布层区域(Z-1)，打印区域(Z-2)，脱液区域(Z-3)和冲压区域(Z-4)。该组件包括静止的本体和传送器(47)，该传送器包括具有相应腔体的多个构建模块(48)。对于每个构建行程来说，传送器沿箭头方向(A)沿从区域(Z-1)到区域(Z-2)到区域(Z-3)到区域(Z-4)的迂回路径传导构建模块。该组件还包括与冲压区域基本上成一体的排出区域，在这里3DP物件从它们各自的腔体排出。
图4的3DP设备组件(或装置)(50)与图3的相似，除了排出区域(Z-5)现在与冲压区域(Z-4)分离开之外。在这种情况下，该组件可以包括两个(完整的或部分的)冲压系统。完整的冲压系统包括：a)上冲头和下冲头，可选地位于腔体内；或b)上冲头和腔体中的下高度可调节平台。部分的冲压系统包括：a)上冲头；b)腔体中的下冲头；或者c)腔体中的下高度可调节平台。
图5A-5I描绘了用于在相应腔体(C-1至C-8)中制备单一3DP物件的过程中使用期间的、图3的示例性三维打印设备组件(或装置)的俯视平面图。在图5A(阶段I)中，一层粉末被添加到位于粉末布层区域(Z-1)中的腔体(C-1)。传送带顺时针前进以将腔体(C-2)置放在区域(Z-1)中，这时腔体(C-2)接收粉末层并且腔体(C1)接近打印区域(Z-2)(图5B，阶段II)。传送带再顺时针前进(图5C，阶段III)，这时腔体(C-3)接收粉末层，腔体(C-2)接近打印区域(Z-2)，并且腔体(C-1)中的层被打印于其上。传送器再顺时针前进(图5D，阶段IV)，这时腔体(C-4)接收粉末层，腔体(C-3)接近打印区域(Z-2)，腔体(C-2)中的层被打印于其上，并且腔体(C-1)接近干燥区域(Z-3)。传送带再顺时针前进(图5E，阶段V)，这时腔体(C-5)接收粉末层，腔体(C-4)接近打印区域(C-3)，腔体(C-3)中的层被打印于其上，腔体(C-2)接近干燥区域(Z-3)，并且腔体(C-1)中的打印层被干燥。传送器再顺时针前进(图5F，阶段VI)，这时腔体(C-6)接收粉末层，腔体(C-5)接近打印区域(Z-2)，腔体(C-4)中的层被打印于其上，腔体(C-3)接近干燥区域(Z-3)，腔体(C-2)中的打印层被干燥，腔体(C-1)接近冲压区域(Z-4)。传送带再顺时针前进(图5G，阶段VII)，这时腔体(C-7)接收粉末层，腔体(C-6)接近打印区域(Z-2)，腔体(C-5)中的层被打印于其上，腔体(C-4)接近干燥区域(Z-3)，腔体(C-3)中的打印层被干燥，腔体(C-2)接近冲压区域(Z-4)，并且腔体(C-1)中的递增层向下平移以在其上方形成空间用于在粉末布层区域(Z-1)中接收额外的粉末。传送带再顺时针前进(图5H，阶段VIII)，这时腔体(C-8)接收粉末层，腔体(C-7)接近打印区域(Z-2)，腔体(C-6)中的层被打印于其上，腔体(C-5)接近干燥区域(Z-3)，腔体(C-4)中的打印层被干燥，腔体(C-3)接近冲压区域(Z-4)，腔体(C-2)中的递增层向下平移，腔体(C-1)接近粉末布层区域(Z-1)。上述步骤定义了用于此特定实施例的单一构建行程。使构建行程重复所需要的次数，以形成包括多个打印递增层的3DP物件。在构建周期完成之后，每个物件被从其各自的腔体排出。例如，图5I描述了排出阶段的开始。注意，腔体(C-8)的过程中(未完成)物件正在接近粉末布层区域(Z-1)，但腔体(C-1)中的已经完成的物件已经排出。输送器再顺时针前进(图5J)，这时腔体(C-1)接近粉末布层区域(Z-1)，准备接收另一层粉末以开始形成另一3DP物件。
图6描绘了另一示例性三维打印设备组件(或装置)(55)的透视图，该组件(或装置)(55)包括在相应区域(Z-1)中的粉末布层系统(56)，在相应区域(Z-2)中的打印系统(60)，在相应区域(Z-3)中的干燥系统(61)，以及在相应区域(Z-4)中的冲压系统(63)。包括粉末供给系统或储存器(57)的粉末布层系统由至少一个支撑件(58)保持在位。干燥系统通过至少一个支撑件(62)保持在位。打印系统和冲压系统也通过支撑件(未示出)保持在位。该组件包括静止本体(67)，在该静止本体内包括电机驱动器(66)的传送器(69，在本实例中是转台)，并且具有相应腔体(68)的多个构建模块旋转(回转)以将这些腔体传导依次经过每一个过程区域。冲压系统(63)包括具有末端的冲头(64)，所述末端具有接近腔体周边的周边，使得冲头可滑入和滑出所述腔体。已完成的物件通过排出端口(65)或滑槽排出。
图7描绘了本发明的另一示例性三维打印设备组件(或装置)(70)的俯视平面图。它包括粉末布层区域/系统(Z-1)，第一冲压区域/系统(Z-6)，打印区域/系统(Z-2)，干燥区域/系统(Z-3)，第二冲压区域/系统(Z-4)。尽管该组件(70)的各系统的顺序被描述为(Z-1)至(Z-6)至(Z-2)至(Z-3)至(Z-4)，但顺序可以是(Z-1)至(Z-2)至(Z-6)至(Z-3)至(Z-4)，或(Z-1)至(Z-2)至(Z-3)至(Z-6)至(Z-4)，或(Z-1)至(Z-2)至(Z-3)至(Z-6)，或(Z-1)至(Z-2)至(Z-3)至(Z-4)。
第一冲压系统可用于平移或压缩位于相应区域内的腔体中的材料。它也可以用来使材料的表面变光滑。它也可以用于在打印之前形成或成形材料的表面，即使该表面定轮廓、浮凸、凹陷或进行标记。
第二冲压系统可用于平移或压缩位于相应区域内的腔体中的材料。它也可以用于在排出或附加打印之前形成或成形材料的表面，即使该表面定轮廓、浮凸、凹陷或进行标记。它也可以用来从腔中排出3DP物件。
图8描绘了本发明的示例性3DP设备组件(或装置)(71)的透视图。就各区域/系统的布置或顺序而言，它类似于图7的组件/装置；然而，图8的组件描绘了第一(Z-6)和第二(Z-4)冲压系统的替代实施例。
第一冲压系统包括上冲头(72)和下冲头(73)。它们用虚线表示，因为这两者中的任何一个可以不存在或者两者可以都存在，意思是第一冲压系统可以包括上冲头和/或下冲头。
第二冲压系统包括上冲头(63)和下冲头(74)。它们用虚线表示，因为这两者中的任何一个可以不存在或者两者可以都存在，意思是第二冲压系统可以包括上冲头和/或下冲头。第二冲压系统可以用于通过将3DP物件向上或向下推出其相应腔体而排出3DP物件。
图9A-9I描绘了用于在腔体内制备未压缩3DP物件的递增层的过程中使用期间的示例性冲压系统、示例性粉末布层系统(81)，示例性构建模块(83)(带腔体)以及示例性液体沉积(打印)系统(90)的局部截面侧视图。
在图9A中，第一递增打印层(85)已经形成在构建模块(83)的腔体中。粉末布层系统(81)被描绘为已经在打印层上方填充了松散粉末(86)。下冲头(84)设置在腔体中，并帮助将处理中的材料保持在位。然后将腔体传导至可选的包括上冲头(86，图9B)的第一冲压系统，所述上冲头可以下降(箭头J，图9C)到松散粉末上以使其表面变光滑、定轮廓、进行修改或标记。然后升高上冲头(箭头K，图9D)并将该腔体传导至打印系统(90，图9E)，其将结合流体(91)的液滴沉积到粉末层上，使得处理中的(未完成的)3DP物件(92)现在包含两个递增打印层。在可选的干燥步骤(未示出)之后，腔体被传导至第二冲压系统(图9F)，该第二冲压系统将处理中的物件(92)在腔体中向下平移(箭头J)与将被添加到该腔体的下一递增粉末层的竖直高度(厚度)相对应的竖直距离。在升高上冲头(箭头K，图9G)之后，将腔体传导至粉末布层系统并且填充另一递增粉末层(93，图9H)，由此将处理中的物件(94，91)留在腔体中。
图10A-10C描绘了图9F-9G中描绘的步骤的替代实施例。在此，通过降低上冲头(箭头J，图10B)但不降低下冲头、或者在降低下冲头之前降低上冲头(箭头J，图10B)来压缩处理中的物件(92，图10A)，从而形成被压缩的过程中物件(5)。因此在腔体中形成用于接收下一层的空间(图10C)。在基于粉末布层的3DP技术中在3DP物件的形成步骤中首次使用冲头允许形成包括压缩的和非压缩的递增打印层的3DP物件。因此，本发明还提供了一种包括一个或多个压缩的递增打印层和一个或多个非压缩的递增打印层的3DP物件。
尽管到目前为止的实施例中，接触过程中3DP物件的上和下冲头的表面被描绘为是平坦的，但冲头的表面可以是不平坦的，意味着根据需要进行成形(或定轮廓)。上冲头(96，图11A)包括在递增层上形成相应凹面(98)的凸下表面(97，表面)。图11B的上冲头(96)和下冲头(99)两者都包括在过程中物件上形成相应凹面的凸面。上冲头(100，图11C)包括在递增层上形成对应的互补凸面(102)的凹下表面(101，表面)。图11D的上冲头(100)和下冲头(104)包括在递增层上形成相应的互补凸面(103)的凹面。图11E的上冲头(118)和下冲头(119)具有在递增层上形成互补的复杂轮廓面(114)的复杂轮廓面。
在基于粉末布层的3DP技术中首次使用带轮廓(不平坦)面的冲头允许形成包含部分地或非均匀地压缩的递增打印层的3DP物件。因此，本发明还提供了一种3DP物件，其包括一个或多个部分地或非均匀地压缩的递增打印层，或者包括一个或多个部分地或非均匀地压缩的递增打印层和一个或多个非压缩的递增打印层。本发明还提供了一种3DP物件，其包括一个或多个带轮廓(不平坦)的递增打印层，或者包括一个或多个带轮廓的递增打印层和一个或多个不带轮廓(平坦)的递增打印层。
预期其它冲压面。冲压面可以包括凸起的(或可能凹入的)文字、编号或其它符号，以便向3DP物件的外部或内部递增层内提供印痕，所述印痕以反向的方式映射冲压面的轮廓(即，冲压面上的凸起特征在递增层上创建的是凹低的特征，反之亦然)。冲压面可以包括具有创建和压印到3DP物件的内部或外部递增层内的类似目的的特定图案或纹理。在某些实施例中，冲压面上的图案或纹理特征允许来自一个以上递增层的粉末在3DP物件的同一水平片内混合。例如，在存在具有不同的相应粉末的两个连续递增层的情况下，实质上并不是每种粉末都保持在其各自的层内，而是其中的一种或两种粉末在被具有凸起或凹陷特征的不光滑冲压面的作用移位时可能向上或向下移位到相邻的递增层内。在某些实施方案中，这可以包括在瞬时递增层中创建的凹痕(depression)，所述瞬时递增层包括第一粉末，所述第一粉末在随后的粉末扩散步骤中用第二粉末填充，或者这可以包括在瞬时递增层中的凸起区域，所述瞬时递增层包括第一粉末并且延伸到为具有第二相应粉末的下一个递增层分配的空间中，或者上述两者相组合。
冲压系统可用于从腔体排出3DP物件。图12A-12B描绘了使用下冲头从构建模块(123)中的腔体排出3DP物件(105)，这通过向上(箭头K)推动该物件将其从腔体中排出而实现。然后可以通过物件传递系统将排出的物件传导远离该构建模块。
图13描绘了根据U.S.7,931,914和U.S.8,758,658的现有技术的单轴压缩3DP剂型(106B)的透视图，其中在完成构建周期并且完成干燥周期之后，非压缩3DP剂型(106A)被单轴压缩。整个单轴压缩剂型(106B)仅包含均匀压缩的打印递增层，因为在形成所有的递增层之后整个剂型被均匀地单轴压缩。它不包含压缩的递增打印层和非压缩的递增打印层的组合。它不包括非均匀压缩的递增打印层或者非均匀压缩的递增打印层和非压缩的递增打印层的组合。
然而，现在本发明的组件(装置)和方法允许形成具有复杂的内部和外部几何形状的基于粉末布层的3DP物件。图14A的3DP物件(107)包括非压缩的递增打印层(108)和压缩的递增打印层(109)。图14B的3DP物件(110)包括非压缩的递增打印层的第一部分(111)(第一最低密度部分)，轻压缩的递增打印层的第二部分(112)(第二中间密度部分)，以及较重压缩的递增打印层的第三部分(113)(第三最高密度部分)。还可以制备包括不同几何形状的压缩和非压缩递增打印层的其他3DP物件。
图15A的3DP物件(115)包括上和下较高密度部分(117)和中间较低密度部分(116)。图15B的3DP物件(120)包括包含第一散装粉末的第一部分(121)和包含第二散装粉末的第二部分(122)，其中所述粉末的组成不同。
现在使用不平坦的冲压面允许制备具有带浮凸或带凹陷表面特征的基于粉末布层的3DP物件。图15C的3DP物件(124)包括带凹陷(降低)特征(125)的面。图15D的3DP物件(126)包括具有对应的浮凸(凸起)特征(128)的相反面。
图15C的3DP物件(124)可以被修改为在递增打印层中包括多于一种的散装粉末组成。图15E描绘了包括下打印层(124b)和上打印层(124a)的3DP物件(124)的截面侧视图，每个打印层均由已经沉积了第一结合流体的第一散装粉末制成。上层包括通过使用具有不平坦表面(带浮凸面)的冲头形成的空间(125a)。该空间已经填充与所述层(124a，124b)的第一散装粉末在组成上不同的第二散装粉末。因此，递增打印层(124a)包括由第一散装粉末和第一结合流体制成的至少一个第一部分(区域)和由第二散装粉末和第二结合流体制成的至少一个第二部分(区域)。第一部分和第二部分水平地相邻(紧邻)。第一散装粉末与第二散装粉末不同。第一和第二结合流体可以相同或不同。区别可以是组成和/或物理性质的区别。
图16描绘了本发明的示例性脱液系统(130)，下冲头(138)和构建模块的局部截面侧视图。此脱液系统(干燥器)特别适用于在制备过程中的3DP物件期间从递增打印层脱除液体。它包括具有用于将来自源(132)的空气引导至目标递增层(137)的表面的管道(133)的本体(131)。干燥器可选地包括用于感测空气的温度的温度传感器(135)。如果被传导的空气不事先加热，则其可以被本体(131)中的一个或多个加热元件(134)加热。从干燥器的处理区域上升的潮湿空气可被抽空系统(136)捕获并通过其从处理区域除去。
替代的脱液系统(140，图17)包括位于干燥处理区域上方的一个或多个加热元件(141)和/或在与腔体从导热角度来说相邻的一位置处嵌入在构建模块内的一个或多个加热元件(142)。
本发明的3DP设备组件/装置可以在不同的实施例中提供。图18描绘了一种组件/装置(145)，其包括粉末布层区域/系统(Z-1)，第一冲压区域/系统(Z-6)，打印区域/系统(Z-2)，干燥区域/系统(Z-3)，排出区域/系统(Z-4)，驱动电机/系统(157)，高度调节器(154)，具有多个腔体(149)的组合旋转传送器和构建模块系统(146，147)。第一冲压系统包括上冲头(150)和下冲头(159)。该系统还包括第二下冲头(158)，该第二下冲头通过向上推动3DP物件使3DP物件从其各自的腔体中排出，使得推动机构(161)能够将3DP物件引导到滑槽(156)。驱动电机驱动从一个区域到另一个区域传导腔体的传送器。高度调节器(154)调节每个腔体中的高度可调节平台的高度。
图19描绘了具有相应腔体(163)的组合旋转传送器和构建模块系统(146，147)，高度调节器(154)和下旋转驱动器(171)的局部截面侧视图。当传送器(147)旋转时，它转动与之接合的构建模块(146)。在该特定实施例中，构建模块包括高度可调节平台(168)，高度可调节平台(168)具有与互补螺母(165)和传送器(147)的互补螺纹孔(162)接合的螺纹本体(169)。螺母(165)的外周边短暂接触高度调节器(154)的脚部或轮(166)，从而旋转该螺母并使平台(168)的高度相对于构建模块的上表面降低(箭头M)。可替代地，该平台可以通过利用高度调节器(154)沿所需方向旋转螺母(165)或者通过使螺纹本体(169)的底部与下旋转驱动器(171)接合来升高(箭头N)或降低(箭头M)，所述下旋转驱动器(171)在所需方向上旋转(箭头O或箭头P)。
粉末布层系统通常包括粉末撒播器(spreader)，粉末供给器和粉末储存器。图20描绘了粉末布层系统(175)，其包括储存器(176)，供给器(177)，料斗(178)和也用作撒播器的本体(181)。粉末布层系统通过将粉末从料斗下落到腔体中而在腔体中形成粉末层。如果需要的话，撒播器将粉末撒播在腔体中并且从腔体中去除多余的粉末。
图21描绘了可替代粉末布层系统(185)的俯视平面图，该系统包括支撑件(187)，中空本体或护罩(186)，叶轮式撒播器(189)设置在该中空本体或护罩内。在使用期间，装入料斗(188)内的粉末下落到撒播器中，撒播器将粉末投入撒播器下方的腔体中。撒播器旋转以从腔体中去除多余粉末并使腔体中的粉末表面变光滑。以这种方式重复填充腔体(C-1到C-8)。
图22的设备组件/装置(195)包括驱动系统(208)，其使组合传送器和构建模块系统(200)旋转/回转，从而其腔体在粉末布层系统(201)，打印系统(204)，干燥系统(205)和冲压系统(195)下面进行传导。粉末布层系统具有能够通过组件/装置(195)的盖(197)中的端口(203)填充的储存器(202)。所述盖由被安装在静止平台(199)上的支撑件(198)支撑。干燥系统包括抽空系统，该抽空系统通过管道从干燥区域移除湿气并通过盖(197)中的端口(206)排出。3DP物件被从腔体排出到滑槽(209)，该滑槽向该过程的下游进一步引导该物件，例如，用于干燥或除尘。计算机(207)使各种部件同步操作。
带有组件/装置(195)的构建行程需要传送器转单一完整的一圈，这样包括10个递增打印层的3DP物件需要传送器的10个构建行程(10圈)。然而，根据需要，该系统的各种部件可以布置成提供关于传送器的旋转的期望的处理步骤。
图23的组件/装置(210)包括多个处理站(以虚线包围)，每个站依次包括粉末布层系统(214)，打印系统(215)，干燥系统(216)和冲压系统(217)。该组件包括至少十个沿传送器(212)的长度顺序布置的处理站(五个示出，五个未示出)。这意味着准备包括十个递增打印层的3DP物件只需要传送器的单一旋转(由驱动系统(211)驱动)。该组件还包括在每个腔体下面的下冲头，但在腔体上方只包括十个上冲头。换句话说，本发明的组件可以包括比下冲头少的上冲头，意思是它们可以包括部分的和整个的冲压系统。
图24的组件/装置(220)不同于图23在于，每个处理站依次包括粉末布层系统(214)，冲压系统(217)，打印系统(215)，干燥系统(216)，意思是，相对于图23的操作顺序，冲压系统已经以不同的操作顺序放置了。此外，由于下冲头(221)仅位于上冲头(217)的下方，所以该可选实施例不需要在每个腔体下方有下冲头。其它下冲头是可选的。然而，该组件仍然包括十个处理站(五个描绘出了，五个未绘出)。
图25的组件/装置包括八个处理站，每个处理站依次包括粉末布层系统，第一冲压系统(228)，打印系统，干燥系统和第二冲压系统(227)。如图24中那样，该组件不需要在每个腔体下方具有下冲头。
图26包括组件(230)的更详细的局部剖视侧视图，包括上冲压系统(231)，上冲头驱动器(232)，上冲头(233)，支撑件(234)，平台(235)，底座(236)，传送器驱动器(244)，传送器(240)，构建模块(241)，腔体(242)，下冲头驱动器(240)，下冲头(245)，下冲头致动器(237)以及联接器(238，243)。构建模块可以是衬套，轴杆，夹头，片材，模具或其他类似装置，使得传送器将包括多个在其中具有腔体的装置。构建模块被放置在传送器中的座部(239)内。上冲头和下冲头相互对齐并与腔体对齐。在该实施例中，下冲头基本上等同于腔体内的高度可调节平台。在操作期间，腔体被放置在冲头之间。上冲头驱动器(232)使上冲头(233)升降(箭头Q)。在致动器(237)已经与驱动器(240)联接之后，通过使轴杆(238)与联接器(243)侧向地(箭头T)接合，下冲头驱动器(240)升高和降低下冲头(245)。在可替代的实施例中，下冲头驱动器(240)被移除并且致动器(237)与下冲头接合，然后直接升高和降低该冲头。
包括多个构建站的本发明的组件/装置特别适用于制备包含组成不同的递增层的3DP物件。在一些实施例中，3DP物件包括：a)包含第一散装粉末的至少第一递增打印层，和包含不同的第二散装粉末的至少第二递增打印层；b)包含第一组成的至少第一递增打印层，和包含不同的第二组成的至少第二递增打印流体；c)至少第一递增打印层，其包含来自第一结合流体的至少一种成分，和至少第二递增打印流体，其包含来自第二结合流体的至少一种不同的成分；或者d)它们的组合。
本发明还提供了用于制备3DP物件的方法，所述3DP物件包括包含第一组成的至少第一递增打印层和包含不同的第二组成的至少第二递增打印层，所述方法包括：a)形成至少一个第一递增打印层；和b)形成至少一个第二递增层，其中：1)用于形成第一递增打印层的散装粉末与用于形成第二递增打印层的散装粉末不同；2)用于形成第一递增打印层的打印流体不同于用于形成第二递增打印层的打印流体；或3)1)和2)的组合，并且其中当形成3DP物件时没有显著过量的一种或多种散装粉末围绕3DP物件。
图27示出了本发明的可选组件/装置(250)的俯视平面图，其包括本体(251)，具有多个构建模块和相应腔体(253，一些以虚线示出了)的传送器(252)，支撑系统(254)，排出系统(260)和多个构建站(261，示例性一个用虚线包围)，所述构建站包括粉末布层系统(256)，打印系统(257)，处理中的层干燥系统(258)和冲压系统(259)。该组件/装置(250)包括四个构建站。在该实施例中，传送器的单一循环提供四个构建行程。每个相应构建站中的散装粉末可以与另一个构建站中的散装粉末相同或不同。每个相应构建站中的结合流体可以与另一个构建站中的结合流体相同或不同。如果需要，该组件/装置可用于制备包括组成不同的两个、三个、四个或更多个递增打印层的3DP物件。
图28描绘了可替代组件/装置(265)的俯视平面图，其包括循环传送器(266)，具有相应腔体(未示出)的多个构建模块，包括排出器(274)和滑槽(273)的至少一个排出系统，以及多个构建站(267，268)，构建站包括粉末布层系统(269)，打印系统(270)，处理中的层干燥系统(271)和冲压系统(272)。在该实施例中，传送器的单一循环提供两个构建行程。每个相应构建站中的散装粉末可以与另一个构建站中的散装粉末相同或不同。每个相应构建站中的结合流体可以与另一个构建站中的结合流体相同或不同。如果需要，该组件/装置还可用于制备包括组成不同的两个或更多个递增打印层的3DP物件。
图29描绘了可替代组件/装置(275)的一部分的俯视平面图，其包括线性传送器(276)，具有相应腔体(未示出)的多个构建模块，包括(未示出)的至少一个排出系统，和多个构建站(277，278)，每个构建站包括粉末布层系统，打印系统，处理中的层干燥系统，和冲压系统。构建模块被依次传导经过各构建站(箭头V)。每个相应构建站中的散装粉末可以与另一个构建站中的散装粉末相同或不同。每个相应构建站中的结合流体可以与另一个构建站中的结合流体相同或不同。如果需要，该组件/装置还可用于制备包括组成不同的两个或更多个递增打印层的3DP物件。
图30描绘了可替代组件/装置(280)的俯视平面图，其包括往复(振荡)传送器(281)，具有相应腔体(未示出)的多个构建模块，包括排出器(285)和滑槽(284)的至少一个排出系统，和多个构建站(282，283)，每个构建站包括粉末布层系统，打印系统，处理中的层干燥系统，和冲压系统。在该实施例中，传送器来回传导(箭头W和X)构建模块使其通过各构建站。每个相应构建站中的散装粉末可以与另一个构建站中的散装粉末相同或不同。每个相应构建站中的结合流体可以与另一个构建站中的结合流体相同或不同。如果需要，该组件/装置还可用于制备包括组成不同的两个或更多个递增打印层的3DP物件。
图31描绘了可替代组件/装置(290)的一部分的俯视平面图，其包括传送器(291)，具有相应腔体(未示出)的多个构建模块，至少一个排出系统(未示出)，以及至少一个构建站(292)，所述构建站包括至少两个粉末布层系统(293)，至少两个打印系统(294)，至少一个处理中的层干燥系统(295)，至少一个冲压系统(296)和至少一个排出系统(297，298)。构建模块被传导通过第一粉末布层系统、到第一打印系统、到第二粉末布层系统、到第二打印系统、再到层干燥系统。可以在第一打印系统和第二粉末布层系统之间设置另一冲压系统(未示出)。在这种情况下，构建模块被传导通过第一粉末布层系统、到第一打印系统、到第一冲压系统、到第二粉末布层系统、到第二打印系统、再到层干燥系统。
图32描绘了可替代组件/装置(300)的俯视平面图，其包括模块化传送器(301)，具有相应腔体(未示出)的多个构建模块，至少一个排出系统(313，314)，至少两个构建站(302，303)，至少两个构建模块传递装置(310-312，316-318)。构建站包括粉末布层系统(304)，打印系统(305)，第一冲压系统(306)，处理中的层干燥系统(307)，和第二冲压系统(308)。利用传送器的第一部分，构建模块被传导(箭头Y)通过一个构建站的每个系统，然后使用传递装置传递到传送器的另一部分。完成的3DP物件利用排出系统和冲压系统(315)排出。因此单一传送器循环提供两个构建行程。
图33(侧视图)的组件/装置(320)使用组合线性和循环(箭头Z)模块化传送器提供构建模块(325a-325e)的竖直位移。将模块(325a)装载到传送器的循环部分内并通过构建站(326)的粉末布层系统(321)，打印系统(322)，层干燥系统(323)和冲压系统(324)。然后这些模块被竖直移动(325b)并循环(325c，325d)回到构建站的入口点。打印完成后，将模块(325e)远离构建站传导。本发明因此提供了一种3DP组件/装置，其包括组合模块化(分段)传送器系统，其包括至少一个线性区域和至少一个循环区域。因此单一传送器循环提供单一构建行程。
图34示出了本发明的替代组件/装置(330)的俯视平面图，其包括本体(331)，具有多个腔体(333)的传送器(332)，用于将传送器从一个位置推进到下一个位置的驱动装置(340)，计算机控制器(341)，排出系统(339)，和两个构建站，每个构建站包括粉末布层系统(334)，打印系统(335)，干燥系统(336)，和冲压系统(337)。该系统还包括一个或多个检验系统(338)，用于对递增粉末层和/或打印层的特征进行过程中监测。因此单一传送器循环提供两个构建行程。每个相应构建站中的散装粉末可以与另一个构建站中的散装粉末相同或不同。每个相应构建站中的结合流体可以与另一个构建站中的结合流体相同或不同。如果需要，该组件/装置可用于制备包括组成不同的两个或更多个递增打印层的3DP物件
排出器(排出系统)可以包括用于将固体材料从一个位置移动到另一个位置的基本上任何装置，特别是适于从传送器移除固体的系统。排出器可以包括用于提升或推动或以其他方式转移物件使其离开装置、系统或部件的一个部分并且可选地进入另一部分的杆，棒，板，转向器或其他固定或铰接的移动装置。在第一位置，排出器不会将物件远离构建系统引导，而在第二位置排出器将物件远离构建系统引导。
3DP物件在构建系统的下游被进一步处理。图35描绘了包括3DP物件收集系统(346)，3DP物件干燥系统(347)，3DP物件除尘系统(348)和3DP物件包装系统(349)的处理区域/系统(345)的概括顺序。这些系统中的每一个都可以一次处理一个或多个物件。虽然对3DP物件收集系统(346)的描述暗含着散装容器的重量式填充，但是这种描述仅是象征性的，因为所有其他收集装置都是可设想的并且可以以与图35所示的顺序类似的顺序部署。
图36示出包括传送器(351)的示例性多腔体三维打印设备组件(350)的俯视平面图，所述传送器沿着预先设定路径传送与传送器系统接合的多个构建模块(355)通过一个或多个构建站中的构建区域，所述构建站分别包括：a)至少一个粉末布层系统(352)，其在构建模块内形成递增粉末层；和b)至少一个打印系统(353)，其根据预先设定的图案向构建模块内的递增粉末层沉积液体(结合流体)。构建模块接收且暂时保持来自粉末布层系统的粉末。连续循环(cyclic)传送器系统形成将构建模块从所述至少一个粉末布层系统重复地运输/循环到所述至少一个打印系统以形成3DP床体或形成在构建模块的腔体中的一个或多个3DP物件的连续环系统。示例性传送器系统包括至少一个驱动器(358)和多个传送器模块(351a)，由此形成分段式或模块化传送器系统。传送器模块与相应构建模块接合且沿在箭头A1的方向上的预先设定路径传导。
图36中的设备组件被描绘成经由腔体3DP过程完成了第一批3DP物件的打印且开始第二批3DP物件的3-D打印。来自第一构建周期结尾处的刚刚完成的3DP物件位于构建模块(351a)中，并且第二批的开端以在构建模块(355L)中的递增打印层开始。构建模块(355a)包括六个3DP物件，每一个在其各自的腔体中。在腔体3DP中，3DP物件的俯视平面图近似相应腔体的俯视平面图，其在本特殊实施例中被绘示为正方形形状。随着构建模块(355，355a-355L)被沿预先设定路程传导，它们穿过物件传递系统(357)，所述物件传递系统远离3DP构建系统地以每次一个或多个的方式传递构建模块和完成的3DP物件或刚刚完成的3DP物件。构建模块包括本体(356a)和具有多个腔体的上表面(356c)，高度可调构建平台(356b)布置在所述腔体内。构建模块(355h)现在预备接收粉末。
构建模块(355j)被描绘成穿过粉末布层系统的粉末分配区域。构建模块(355k)被描绘成位于粉末布层系统和打印系统之间。作为下一构建行程的第一构建模块的构建模块(355L)被描绘成穿过打印系统的打印区域。包括至少一个或多个计算机和一个或多个用户界面(354)的控制系统可以被用于控制且集成(协调)设备组件的各种部件和系统的操作。在一些实施方式中，传送器系统、构建模块的高度可调节平台、所述至少一个粉末布层系统、以及所述至少一个打印系统中的每个的操作被控制系统控制。在一些实施方式中，床体传递系统的操作被控制系统控制。
设备组件还可以包括远离3DP构建系统地以每次一个或多个的方式传递3DP物件(以及可选地对应的构建模块)的物件和/或构建模块传递系统(357)。示例性传递系统同时移除物件传递区域中的两个或更多个3DP物件或构建模块。
在一些实施方式中，三维打印设备组件包括：
a)三维打印构建系统，其包括：
传送器系统，其配置成传导多个构建模块；
与传送器系统接合的多个构建模块，其中，构建模块能够接收且暂时保持来自粉末布层系统的粉末，并且其中每个构建模块包括一个或多个腔体；以及
至少一个构建站，其包括：1)至少一个粉末布层系统，其配置成形成在暂时布置在构建站的粉末分配区域中的构建模块内的递增粉末层；和2)至少一个打印系统，其配置成根据预先设定图案向暂时布置在构建站的打印区域中的构建模块内的递增粉末层施加液体；
其中，所述传送器系统重复地将构建模块从所述至少一个粉末布层系统的粉末分配区域运输到所述至少一个打印系统的打印区域，以形成构建模块中的一个或多个3DP物件；
b)至少一个物件(和/或构建模块)传递系统，其远离3DP构建系统的构建区域地以每次一个或多个的方式传递已完成的3DP物件(和/或构建模块)；
c)至少一个控制系统，其控制设备组件的一个或多个系统的操作；
d)可选地，至少一个脱液系统；以及
e)可选地，至少一个包装系统，其配置成每次包装一个或多个3DP物件。
构建模块接收和保持由粉末布层系统沉积在构建模块中的粉末。在一些实施方式中，构建模块包括高度可调节平台(或下冲头)，所述高度可调节平台布置在构建模块的上表面中的腔体内，其中，腔体被侧壁和边缘限定。高度可调节平台与侧壁结合形成用于粉末的腔体。所述平台逐渐上升或下降。粉末置放在腔体内且置放在平台上。
图37描绘了示例性构建模块(365)，其包括本体(361)、一个或多个腔体(362)、以及与布置在相应腔体中的一个或多个高度可调节平台(冲头)(365)接合且配置成上升和下降所述高度可调节平台(冲头)(365)的高度调整器(364)。构建模块可以与传送器系统永久地或可移除地接合。虽然本体和构建模块的腔体被描绘成具有矩形形状，但是它们可以按需成形。在腔体3DP系统中，腔体的俯视平面图近似于将在该腔体中打印的3DP物件的平面图。高度调整器可以包括一个或多个高度调整器。在一些实施方式中，高度调整器递增式高度可调，由此致使高度可调节平台也递增式高度可调。在一些实施方式中，递增式高度可调部件或系统在将粉末层置放在构建模块上之前和/或之后、且在将后续粉末层置放在构建模块之前，以一个或多个增量上升。
增量高度(因此递增层厚度)可以以不同方式被控制。在一些实施方式中，高度调整器被计算机控制，由此计算机以增量规格和/或增量数量控制高度调整装置的上升或下降。增量规格(高度、竖直移位)可以递增层到递增层地变化、递增层到递增层地相同、或它们的组合方式。在一些实施方式中，增量规格对于构建周期的每个递增层(构建行程)是相同的、对于构建周期的一个或多个递增层是不同的、或它们的组合方式。
竖直增量的规格可以相关于构建平台的先前初始位置、或粉末填充头的高度调整器、或两者。例如，平台以第一增量在腔体内相对于构建模块的上表面下降到第一位置。在第一构建行程期间打印递增层在第一位置处形成在平台上。平台然后以第二增量相对于其在第一位置处的地方下降到第二位置。在第二构建行程期间另一打印递增层在第二位置处时形成在平台上。这种处理被重复直到完成构建周期。
竖直增量的规格可以相关于在构建模块的腔体中的平台的一个或多个绝对位置。例如，构建模块可以包括在腔体内或邻近于腔体竖直分布的多个编码器。然后，第一竖直增量的规格由平台的相对于第一编码器的绝对位置(绝对竖直距离)限定。当平台以第二增量下降到目标第二竖直位置时，第二竖直位置根据平台的相对于第二解码器的绝对竖直距离确定或由之限定。这种类型的绝对定位可以通过如下作为示例。如果目标增量是在构建模块的上表面下方0.50mm，则平台被命令降低0.50mm。如果下一目标增量将是额外0.25mm，则平台被命令降低到在构建模块的上表面下方的0.75mm的深度而不是命令平台相对于初始0.5mm增量降低0.25mm。这种方法总体优于利用相对移动(0.500，而后0.250)，因为任何微小定位误差将被解决或至少不会积累。
递增的高度也可以通过冲压系统的下冲头和/或上冲头的相对垂直位移来控制。在一些实施例中，上冲头和下冲头(平台)在相同的方向上降低相同的距离，其中该竖直距离对应于递增的高度。在一些实施例中，上冲头下降第一距离并且下冲头下降第二距离，其中第一距离大于第二距离，使得距离的差对应于递增的高度。在一些实施例中，上冲头下降第一距离并且下冲头下降第二距离，其中第一距离大于第二距离，并且下冲头和上冲头随后被升高，使得递增的高度对应于被下冲头移动的垂直距离的净变化。在一些实施例中，可以通过上冲头和下冲头进行一个或多个竖直运动，并且递增的高度对应于从腔体中的固体材料的顶表面到腔体的侧壁的顶表面的高度的相对竖直距离。在一些实施例中，递增层的高度(厚度)等于腔体的顶部与腔体中的固体材料(即之前的粉末层或之前的递增层)的顶部之间的竖直距离。
在腔体内的平台(或下冲头)的高度可以通过伺服电机或其它这种装置进行控制，变更或调整。
在图41中描绘的示例性粉末布层系统(381)安装在支撑件(桌台、框架、本体，384)上且包括至少一个粉末填充头(381)、至少一个粉末储存器(387)以及由粉末供给驱动器(384)驱动的至少一个粉末供给管(383)。它将粉末从粉末储存器传递到粉末填充头。粉末供给管可以包括驱动电机和螺杆类型的轴，例如螺旋钻或具有螺旋刀片/叶片的轴，比如在Schenk供给器中找到的。当构建模块穿过粉末分配区域(386，也称为布层区域)时，粉末布层系统将粉末供应给递增粉末层并且可选地形成递增粉末层。
在一些实施方式中，粉末填充头包括粉末填充头本体、至少一个粉末填充头料斗以及至少一个粉末撒播器。料斗从粉末供给管接收材料以形成可选地被粉末填充头搅动器搅动的暂时粉末供应(63)，替代地所述粉末填充头搅动器可以是粉末填充头分配面板。在一些实施方式中，料斗被滑槽(未示出，或分配面板)替代，所述滑槽具有带槽道内表面，所述带槽道内表面均匀地跨越所述表面宽度地分配粉末且将粉末向下分配到构建模块上。在一些实施方式中，粉末填充头还包括至少一个粉末高度控制器，所述至少一个粉末高度控制器配置成控制粉末撒播器和在粉末撒播器下方的表面(诸如构建模块的上表面、高度可调节平台、或先前粉末层)之间的相对距离。可选的分配杆(或板，未示出)可以置放在填充头本体的出口和粉末撒播器(辊)之间。分配杆用于在被粉末撒播器接触之前更好地遍及粉末层地分配粉末，由此形成递增粉末层。
粉末高度控制器可以使粉末撒播器上升或下降，以便增加或减小被置放在平台(下冲头)上或在平台上的先前粉末层上的粉末层厚度。例如，如果平台(下冲头)以第一增量下降且粉末高度控制器以相同或另一第二增量上升，则沉积的粉末厚度将近似于第一和第二增量的总和。如果平台以第一增量下降且粉末高度控制器以第二增量下降，则粉末厚度沉积将近似于第一增量减去第二增量的差值。替换性地，与粉末高度控制器组合的粉末撒播器可以协作以压缩先前已经沉积的粉末层。这可以通过下述实现：首先在第一构建行程期间沉积具有第一厚度的粉末层，使粉末高度控制器和粉末撒播器下降、而后经过在被下降的粉末撒播器下方的粉末层以由此压缩粉末层。
在一些实施方式中，粉末撒播器是柱形辊，柱形辊的轴线具有与经过粉末布层系统的构建模块的直线运动方向相反的运动径向方向。例如，柱体表面具有与下面的构建模块经过柱体下方的第二方向相反的第一直线方向。在一些实施方式中，粉末撒播器是柱形辊、杆、棒、面板或笔直光滑的边缘。可以使用其他构造的粉末填充头。
由粉末填充头排出的粉末量或速率可以通过一个或多个控制器调节。随着粉末由粉末填充头排出且扩散以形成递增粉末层，粉末排出反馈控制器可以监控在粉末撒播器处的粉末积累。如果粉末释放速率过快，则过量粉末将在粉末撒播器处积累，从而可能引起粉末撒播器不适当地扩散粉末。然后，反馈控制器发送信号，由此引起粉末从粉末填充头排出的速率减小。相反地，如果反馈控制器感应到粉末排出速率过低，则反馈控制器发送信号，由此引起粉末排出速率增加。反馈控制器可以采用一个或多个视觉、激光、声音或机械传感器、或它们的组合。可以使用其它控制方法，比如来自粉末供应源的重量式控制，或者单独或者与上述的方法相结合。
传送器模块包括本体、接合装置(公和/或母)、以及配置成可移除地或永久地接合构建模块的一个或多个构建模块接合装置。在一些实施方式中，传送器的邻近区段(模块)借助于接合装置枢转地接合以使得所述区段可以围绕一轴线枢转。虽然接合装置可以是铰链类型接头，但是可以使用其他接合件。
图42描绘了粉末布层系统(390)的透视图，该粉末布层系统将散装粉末沉积到包括多个腔体的构建模块的各个腔体(394)中。散装粉末被通过导管(392)装入料斗(391)。布层系统将粉末沉积到腔体中，但该系统可以可选地进一步包括粉末去除系统，其从构建模块的上表面去除多余的粉末，由此仅留下在构建模块的腔体中的松散粉末。
图43描绘了包括粉末填充头(397)和打印头(399)的局部构建站的俯视平面图，它们的下面是在箭头Q1的方向上向粉末分配区域和打印区域移动的传送器模块(395)和相应构建模块(396)。与包括多个腔体的构建模块的运动方向横向设置的填充头，当其将递增粉末层(401)置放在一个或多个腔体内并跨越一个或多个腔体的宽度置放时，保持横向地和纵向地静止(相对于限定构建模块的上表面的平面，尽管其可以竖直地朝向或远离所述平面)。填充头(397)包括撒播器(398，以虚线示出)和料斗。构建模块沿着箭头Q1的方向移动，由此其穿过横向于构建模块的运动方向设置的打印头(399)和打印模块(400)下方的打印区域。打印头相对于限定构建模块的上表面的平面保持横向地、纵向地和竖直地静止。打印模块根据预先设定的图案将液体施加到递增粉末层上，由此在相应腔体中形成递增打印层(402)。示例性打印头包括跨越构建模块的腔体的宽度的单一打印模块(400；以虚线描绘)。
图38描绘了向在打印系统的打印区域中的粉末层施加液体(结合流体)的示例性打印系统。在一些实施方式中，液体根据笛卡尔坐标系统或根据极坐标系统(径向系统、柱形坐标系统、圆形坐标系统、或球形坐标系统)施加。示例性打印系统包括：至少一个打印头(372)，其将液体沉积于构建模块中的递增粉末层上；和至少一个液体供给系统，其将液体从一个或多个液体储存器传导到所述至少一个打印头。在一些实施方式中，打印系统包括多个打印头、多个液体供给系统、多个储存器或它们的组合。在一些实施方式中，打印系统包括单一打印头、多个液体供给系统、以及多个储存器。
图38的打印头将一股液滴引入构建模块经过的打印区域(374)。示例性系统包括框架或台架(371)，打印头(372)可以借助于所述框架或台架沿箭头D的方向移位/移动，这横向于在打印期间构建模块的运动方向。打印系统可以安装到支撑件(373)。打印头的移位可以人工地或经由计算机控制操作执行。在一些实施方式中，当液体施加到递增粉末层上时打印头是静止的，从而意味着当在打印行程期间液体被施加到粉末层时，打印头(具体地，打印模块)没有沿这个方向移动，所述方向相对于构建平面横向于在打印期间(即，在施加液体期间)构建模块的运动方向。这种打印手段不同于先前系统，在先前系统中，打印头(具体地，打印模块)沿这个方向前后移动，所述方向横向于在打印期间构建模块的运动方向。
打印头可以包括将液体沉积在粉末层上的一个或多个打印模块。打印头可以包括形成相应打印区域的多个打印模块。当打印头包括多个打印模块时打印模块的布置方式/布局可以按需要设置。图39的打印头(375)包括以多个列设置的多个打印模块(376)，其中每列包括多个打印模块。粉末可以沿箭头E1的方向横过打印模块，以使得打印方向横向于打印模块的水平形状。
在图40中描绘了用于打印模块的其他合适的布置方式。打印头(379)包括单一打印模块。打印头(380)包括四个打印模块，所述四个打印模块成对组成两组(380a，380b)，彼此水平地偏置。打印头(378)些许类似于工具头(380)，除了打印模块(380a，380b)比打印模块(378a)在水平方向上更宽且水平偏置程度的更大之外；而且，打印模块彼此水平地偏置。打印头(377)包括打印模块的两个直线且横向偏置的组(377a，377b)。当沿箭头E1的方向观察时，两组的邻近边缘交叠(每组与虚线交叠)。
通过如对于模块(378)描绘的那样使打印模块偏置可以增加打印头的表观总体打印分辨率。打印模块可以相对于打印头以交错、交织、不扭曲、或成角度的布置方式偏置，以增加总体打印密度/分辨率。例如，如果每个打印模块的打印分辨率是75dpi(每英寸点数)，则打印头(378)的表观总体打印分辨率可以是75dpi、150dpi、225dpi、300dpi、375dpi、450dpi或甚至更高。如果每个打印模块的打印分辨率是100dpi，则打印头(378)的表观总体打印分辨率可以是100dpi、200dpi、300dpi、400dpi或甚至更高。在一些实施方式中，打印头的打印分辨率相同于或大于包括在打印头内的打印模块的打印分辨率。在一些实施方式中，打印头的打印分辨率是包括在打印头内的一个或多个打印模块的打印分辨率的倍数。在一些实施方式中，打印头的打印分辨率小于包括在打印头内的打印模块的打印分辨率。
在打印头中的一个或多个打印模块的布置方式可以按需修改以提供理想的打印效果。图44A中描绘的打印头(405)包括既横向又纵向移位(相对于打印头的运动方向)地设置的四个打印模块(406)。四个打印模块一起跨越构建模块的腔体宽度。图44B的实施方式(407)不同于图44A的实施方式之处在于，四个打印模块(408)仅仅横向移位但无纵向移位。
在一些实施方式中，当在递增层上施加液体时，即当打印时，所述一个或多个打印头是静止的。具体地，当打印时，所述一个或多个打印头可以相对于构建模块(且因此递增粉末层)运动的直线方向横向且纵向静止。具体实施方式包括这些，其中：a)打印根据笛卡尔坐标算法执行；b)构建模块在打印期间沿垂直于打印模块(和一个或多个打印头)移位的直线方向移动；c)打印头和一个或多个打印模块在打印时(当向递增粉末层施加液体时)是静止的且没有沿相对于构建模块的运动方向横向或纵向的方向移动；和/或d)根据极坐标算法执行打印。
本发明的三维打印系统/组件采用基于笛卡尔坐标和/或极坐标的打印系统和算法。不同于当打印时横向和/或纵向移动打印头的其他系统，本发明的打印头在打印期间可以(但不必须)基本静止。术语“横向”相对于在打印头之下的构建模块的运动方向确定且意思是基本垂直于构建模块传导经过打印区域的方向。术语“纵向”相对于在打印头之下的构建模块的运动方向确定且意思是基本平行于构建模块传导经过打印区域的方向。遍及在打印头之下的粉末层宽度地施加液体通过采用一个或多个打印模块实现，所述一个或多个打印模块单独地或一起横跨粉末层宽度的至少75％、80％、至少85％、至少90％、至少95％、至少97.5％或至少99％。在这种情况下，粉末层“宽度”沿这个方向确定，所述方向横向于在打印头之下的构建模块的运动方向，而术语“长度”沿这个方向确定，所述方向平行于在打印头之下的构建模块的运动方向。换言之，单一打印头可以横跨宽度、或横向邻近于彼此的多个打印头可以横跨粉末层宽度。
在具体实施方式中，打印头包括多个打印模块，所述多个打印模块单独不会但一起则跨越递增粉末层的宽度和/或构建模块的腔体宽度。在一些实施方式中，一个或多个打印模块一起跨越构建模块的腔体宽度的至少50％、至少55％、至少75％、至少90％、至少95％、至少99％或全部。在具体实施方式中，构建模块沿第一方向移动，并且当液体被施加到递增粉末层时打印头是静止的。在具体实施方式中，打印主要或仅仅根据笛卡尔坐标算法执行。例如，算法控制相对于传送器的直线(非径向，笔直)方向施加打印流体的微滴，以使得打印头沿相对于传送器运动的直线方向平行(纵向)或垂直(横向)的方向施加微滴。传送器和相应构建模块仅仅沿在打印头和构建工具头之下的笔直直线方向移动。
在图44C中描绘本发明的替换性实施方式，其中打印头(409)包括没有跨越递增粉末层的宽度和/或构建模块的腔体宽度的一个或多个打印模块、或多个打印模块。这个打印头在打印时(当向递增粉末层施加液体)是静止的、或在向粉末施加液体时相对于构建模块的运动方向横向移动。打印头的打印模块(图40和44C的377，378，380，409)被设置成使得在多个打印头上的喷口交错以增加遍及打印床体的打印密度。例如，具有100dpi的固有打印密度的单个打印模块被交错在一起，以使得打印头中的四个一起提供400dpi的打印密度。
在一些实施方式中，诸如在图44D中描绘的打印模块群被设置成使得它们的总体跨度覆盖粉末层宽度的仅仅一部分，从而需要多个打印头(每个包含具有交错喷口的打印模块群)以覆盖全部粉末层宽度。例如，每个均具有一起跨越仅仅2.5”的打印模块群的三个打印头(410)将需要以水平偏离方式设置，以覆盖宽5至7.5英寸之间的粉末床体或粉末层的宽度。
所述至少一个打印系统可以将液体根据任何预先设定打印图案或随机地施加在递增粉末层上。所述图案可以递增层到递增层地相同、或可以对于打印物件的一个或多个递增层有所不同。概括而言，两个相邻的打印图案(即，在同一3DP物件设计中竖直相邻的)将包括至少两个交叠打印部分，以使得在一个形成在另一个上面时在一个递增打印层中的打印/结合粉末的至少一部分将粘结(结合)到邻近打印递增层的打印/结合粉末的至少一部分。在这种方式下，多个堆叠邻近打印递增层粘结到彼此，由此形成三维打印物件，所述三维打印物件包括具有完全或部分结合粉末的多个邻近打印递增层。即使三维打印物件可以包括切口、悬伸部分、腔体、孔以及其他这类特征，邻近递增打印层的打印部分的至少一部分也必须粘结到彼此，以形成和填充物件的合成体积。
打印系统在向递增粉末层施加液体时采用基于笛卡尔坐标和/或极坐标的打印算法。所述系统包括计算机和包括一个或多个打印作业的相关软件。打印作业包括：与递增层的厚度和待打印在打印物件的递增层上的预先设定图案有关的信息，等等。打印作业向打印头(打印模块(一个或多个))一层一层地提供有关将液滴生成且置放在递增粉末层上的指令。打印作业基于一系列二维图像(切片)，所述一系列二维图像当堆叠时一起形成预先设定的三维图像(对象)。
在没有被保持绑定于具体机构的情况下，目标三维物件诸如利用CAD程序设计。目标物件的虚拟图像被虚拟地切片成多个堆叠的薄片图像(在本文中称为“二维”图像)，其中，每个二维图像实际上是厚度递增粉末层。图像切片厚度的总和等于目标物件的总“高度”。然后，每个二维“图像”转换成打印指令，它们一起定义用于那个图像的预先设定打印图案。全部打印指令分组被结合在一起以形成由计算机使用以控制打印的最终打印指令组。除了递增层厚度、预先设定图案的二维形状以及目标物件的形状之外，最终打印指令组也包括对以下参数的说明或考量：在打印头之下的构建模块的直线速度、向递增粉末层施加液体的速率、递增粉末层的长度和宽度、构建模块的腔体尺寸、构建模块的高度可调节平台的递增式高度调整、将粉末载入粉末填充头的速率、将粉末载入构建模块以形成递增层的速率、将粉末从供给储存器传递到填充头的速率、待打印到每个递增层上的两维图像的分辨率、将液体施加到每个递增层的数量、将一个或多个特定液体施加到递增层的一个或多个特定位置、相对于每个构建模块开始和停止液体施加、待打印的物件的数量、在设备组件中的构建模块的数量、待被打印上的构建模块的数量、构建模块的平台向下移动的速率、相对于整个构建周期开始和停止粉末传递的时间、平整装置(辊)的旋转速度、以及其他这类参数。
设备组件包括控制系统，所述控制系统包括一个或多个控制器。在没有被保持绑定于具体机构的情况下，定位在传送器的固定点处的回归原位开关(homing switch)提供就在一组构建模块中的“第一”构建模块的位置而言的参考点。从那里，计算机能够通过获知传送器的规格、构建模块的间距以及构建模块的尺寸而确定在那组中的其余构建模块的位置。控制系统也可以包括近距离传感器，所述近距离传感器指明一个或多个构建模块相对于传送器的位置。控制系统包括同步器，所述同步器有助于设备组件的各种部件的操作的同步。通过将传送器的轨迹(直线)速度和递增层的目标厚度和宽度考虑在内，计算机能够指示粉末布层系统以某个供给速率将粉末装载在构建模块上。在一部分行程之后或在一个或两个校准行程之后，粉末供给速率可以是连续的。一旦形成适当的递增粉末层，就可以开始将液体沉积在递增层上。近距离传感器感应到构建模块的前边缘，而后向打印系统发送指令。控制打印系统的计算机将一组打印指令(其可以包括待打印在递增层上的目标打印分辨率(密度)、图像(一个或多个)(图案(一个或多个))、液体沉积的目标速率、待沉积液体的种数、打印头和打印模块的尺寸、轨迹速度、待打印以形成目标3D打印物件的一组图像(图案)、目标物件孔隙率或密度、或其他这类参数，等等)和由轮式编码器产生的信号考虑在内，例如，以提供脉冲，所述脉冲设定消耗打印指令中的图像文件的打印速率和打印图像文件(一个或多个)的分辨率。在依据打印指令完成布层和打印之后，构建周期完成。
如本文所述，粉末系统可以包括一个或多个反馈控制器，所述一个或多个反馈控制器确定进入粉末供给器和进入构建模块的适当的粉末供给速率。同样，打印系统可以包括一个或多个反馈控制器，所述一个或多个反馈控制器确定打印流体(液体)被施加和/或消耗的速率，以及因此可以控制液体施加速率并且也可以重新加载液体储存器(一个或多个)。
诸如干燥器的脱液系统可以包括一个或多个相对湿度控制器、温度控制器以及传送器速度控制器。所述系统因此能够调整干燥时间和状况，以提供包含理想湿度等级的打印物件。脱液系统可以使用一个或多个热传递机构，比如传导、对流或辐射。
在一些实施方式中，设备组件的一个或多个部件被计算机控制。控制器在每种情况下从计算机化控制器、电控制器、机械控制器以及它们的组合物中独立选出。在一些实施方式中，控制系统包括一个或多个计算机化控制器、一个或多个计算机、用于一个或多个计算机的一个或多个用户界面。在一些实施方式中，三维打印构建系统的一个或多个部件被计算机控制。在一些实施方式中，传送器系统、构建模块的高度可调节平台、所述至少一个粉末布层系统以及所述至少一个打印系统被计算机控制。在一些实施方式中，设备组件配置成根据由计算机化控制器提供的指令扩散粉末层且打印预先设定图案中的液滴。在一些实施方式中，预先设定图案基于包括像素的一个或多个二维图像文件。在一些实施方式中，二维图像文件被结构化成使得某些像素指示微滴的分配，而其他像素代表无微滴分配。在一些实施方式中，二维图像文件包括不同色彩的像素以指示不同液体的分配、或无液体分配。
图47-49描绘了用于本发明的示例性实施方式的操作的流程图。处理例如通过操作员或诸如计算机的电部件启动。操作员启动且检验系统和组件部件的状态，所述系统和组件部件然后被同步，在此之后所述系统(组件)为操作做好准备。如待三维打印的产品需要的，打印流体和粉末被载入它们相应的系统。检查打印流体(一种或多种)和粉末(一种或多种)的高度且当存在所需量时，传送器操作启动。
移动到图48，用于构建模块的粉末供给速率和运输速度(传送器速度)被施加且做出询问以确定是否构建模块应该接收粉末。如果是，则所述平台下降，并且随着构建模块在粉末填充头下方经过，粉末层被沉积在构建模块上。如果不是，则构建模块不接受粉末。然后，做出询问以确定是否粉末层应该接收打印图像。如果是，则随着构建模块在打印头下方经过，二维图案被打印在所述层上。如果不是，则构建模块不接受打印溶液。做出询问以确定是否安装在传送器上的全部构建模块已经处理，即，是否构建行程完成或是否构建模块应该接收另一粉末层。如果不是，任何未处理构建模块被处理。如果全部构建模块已经处理，即，构建行程完成，则做出询问以确定是否构建周期完成。如果不是，则执行一个或多个附加构建行程。如果是，则构建模块准备好如图49中描述的卸载3DP物件(和/或构建模块)。已完成的3DP物件被卸载且传递到干燥系统。在全部3DP物件已经被卸载之后，根据图47做出询问以确定是否将执行附加构建周期。如果不是，则处理结束。如果是，则下一构建周期处理启动。
图50描绘了平台层增量如何在构建行程和构建周期内被控制的示例性子路线细节。在这个实施例中，层厚度(增量)由产品定义规定。根据已经沉积的粉末层数量计算累积厚度。平台(冲头)被降低到算出厚度，并且做出决定以确认所述平台在预先设定公差内位于正确位置。然后，做出询问以确定是否在具体构建行程中的全部构建模块的平台已经降低到正确位置。如果不是，则平台按需调整。如果是，则做出询问以确定是否构建周期的全部层完成。如果不是，则这个视图的处理被按需重复用于构建层中的每个，直到构建周期完成。
图51描述了打印系统的示例性子路线的详细操作。构建过程启动且打印流体的必要量(一份或多份)被载入储存器(一个或多个)。一组图像文件被识别且传送器操作开始。在操作期间，打印流体(一种或多种)的高度被监控，以使得打印流体可以按需补充。当构建模块在打印头之下经过时，产生触发信号，从而提示询问以确定是否构建模块将接收打印图像。如果不是，则触发信号被忽略。如果是，则打印图像文件被接收且处理，以使得图像像素列(像素沿构建模块的移动轴线定位)被分配到打印头的特定喷口。此外，图像像素排以将传送器的直线速度和待打印图像的预期打印密度考虑在内的方式发送到打印头。然后，打印头按照打印指令将打印流体微滴传递到在构建模块上的粉末层。然后，做出询问以确定是否全部构建模块已经处理。这个询问可以被重复用于构建行程和/或构建周期程度。当完成构建周期时，所述处理可以结束。如果需要，则打印头可以被撤回且清洁。
图52描绘了这样一种示例性处理的流程图，所述处理用于设计剂型且确定剂型的层厚度以及用于剂型的图像文件(二维打印图案)。所述处理可以在具有或没有计算机的情况下执行。设计一种剂型，其具有特定三维结构且包括目标药物剂量。大概目标粉末层厚度被选出，并且剂型高度以目标的递增粉末层厚度划分以提供制备剂型所需的粉末层的数量。基于所述层及其在剂型内的位置，每个层按需被分配初始二维图案，即，图像文件，所述图像文件最终生成由打印系统采用以产生相应打印增量层的一组打印指令。分配到每个层的图像文件可以被输入，或可以从图像库检索分配到每个层的图像文件。为了确定是否需要来自图像库的存档图像，所述系统询问是否全部层已经被按需分配图像文件。如果是，则剂型设计完成且处理结束。如果不是，则所述系统询问是否特定层所需的图像存在于图像库中。如果是，则图像文件从库中检索出且分配到对应粉末层。然后，所述系统再次询问是否全部层已经被按需分配图像文件且逻辑循环按需持续直到完成剂型设计。如果图像文件不存在于图像库中，则生成新的图像文件、可选地存储在图像库中、并且分配到对应层，并且逻辑循环按需持续直到完成剂型设计。应该理解的是，一个或多个层可能完全不需要任何图像文件，从而意味着在制备剂型期间不会打印特定层。
在图53中描绘了用于操作包括处理中冲压系统和处理中干燥系统的3DP系统的概要流程图。本系统确定是否应该形成(另一个)递增层。如果不是，则终止构建操作并且排出3DP物件。如果是，则该系统在容器中形成粉末层并确定是否应将结合流体沉积(打印)到粉末层上。如果是，则它会沉积结合流体并继续构建操作。如果不是，则继续构建操作并确定是否应该用处理中干燥系统进行干燥。如果是，则其干燥该层并继续构建操作。如果不是，则继续构建操作并确定是否应该冲压。如果是，它会冲压该层并继续构建操作。如果不是，则确定是否应该形成(另一个)递增层。该操作循环继续，直到不再形成递增层。
如果要在处理中冲压一个或多个层，则图54的概要流程图可用于冲压系统的整体操作。在这里，该系统确定所述层是否应该被平移、压缩、标记或成形。在完成这些操作中的一个或多个之后，构建操作继续。
在图55中示出了在平移期间用于操作冲压系统的概要流程图。冲压系统接收包含所述层要在腔体内平移的目标竖直距离的信息。然后下(和可选的上冲头)被移动所述目标竖直距离以平移所述腔体中的层。如果使用的是上冲头，则竖直收回，并继续构建操作。
在图56中描绘了在压缩期间的冲压系统的操作的概要流程图。冲压系统接收包含在腔体内的一个或多个层将被压缩的目标压缩厚度的信息。然后移动下冲头和/或上冲头以达到目标厚度。然后系统确定所述层是否也必须在腔体内竖直平移。如果是，则进行平移并继续操作。如果不是，则继续操作，并且如果使用上冲头的话，则上冲头被竖直地收回并继续构建操作。
在图57中描绘了在标记或成形期间的冲压系统的操作的概要流程图。冲压系统接收包含上冲头的目标竖直下降量和/或下冲头的目标竖直升起量的信息。然后移动下冲头和/或上冲头以达到上述目标距离。然后系统确定所述层是否也必须在腔体内竖直平移。如果是，则进行平移并继续操作。如果不是，则继续操作，并且如果使用上冲头的话，则上冲头被竖直地收回并继续构建操作。
在一些实施方式中，床体传递系统或物件传递系统配置成将3DP床体(3DP物件)传递到一个或多个脱液系统、一个或多个收获系统和/或一个或多个包装系统。在一些实施方式中，传递系统与传送器系统、脱液系统或两者成一体。
脱液系统配置成接收一个或多个构建模块、一个或多个完成的3DP物件和/或一个或多个处理中的3DP物件并且从其脱除液体。脱液系统可以是构建模块中的一个或多个传导经过的处理区域。例如，图6中的脱液系统(61)可以从处理中的3DP物件的递增打印层脱除或减少液体。替换性地，脱液系统可以是与三维打印构建系统不直接相关的另一处理区域，诸如，暂时保持或存储区域，其中，三维打印床体被置放且在环境状况下被干燥。在一些实施方式中，脱液系统是一个或多个干燥器。
图45描绘了可适于用作脱液系统的干燥器(415)的可替代实施例。干燥器包括壳体(416)，里面包含有多个加热元件(417)和传送器系统(418)。壳体包括入口(420)和出口(419)，3DP物件，以及可选的它们的相应构建模块，被借助于传送器传导经过所述入口和出口。在一些实施方式中，干燥器包括用于所述入口和/或出口的一个或多个盖(521)。干燥器可选地还包括用于移除蒸汽的排气系统(423)和/或为干燥器提供热量的加热气体源(424)。
在一些实施方式中，三维打印床体包括松散粉末和一个或多个三维打印物件。本发明的设备组件可以还包括配置成将松散粉末与一个或多个三维打印物件分离的一个或多个收获系统。在一些实施方式中，收获器包括松散粉末收集装置和三维打印物件收集装置。在一些实施方式中，收获器包括配置成接收三维打印床体的振动和/或绕转表面。在一些实施方式中，收获器包括一个或多个除团块器。
在一些实施方式中，设备组件还包括配置成从已经收获的物件移除松散粉末的一个或多个除尘器。在一些实施方式中，除尘器包括一个或多个空气刷。除尘器系统包括框架、具有空气分配器的接收平台、与框架可移动地接合且与床体传递区域叠加的床体传递机构、抽吸器、除团块器、除尘器、打印物件收集器、以及粉末收集器。也包括至少一个空气刷。物件(或构建模块)传递机构可包括配置成沿轨道移位的托架。床体传递机构还可以包括容器，所述容器包括腔体，所述腔体配置成接收且暂时保持3DP物件。容器可以借助于与容器和床体传递机构的本体接合的往复机构以竖直方式往复运动。在操作期间，传送器传导且定位在容器之下且在物件传递区域中的一个或多个物件，以便将物件与腔体对准。然后，容器以足以将基本全部三维打印床体保持在腔体内的量下降到运输托盘上。然后，抽吸器借助于在腔体中且在物件上方的管道和多孔面板抽吸物件，由此移除松散粉末的主要部分、同时将一个或多个打印物件留在容器的腔体内。然后，床体传递机构使打印的物件在一个或多个空气刷上方滑动/移位，所述一个或多个空气刷配置成指引在打印物件处的空气在腔体中流动，以协助从打印物件释放额外松散粉末。粉末收集器配置成接收松散粉末和否则被抽吸器收集的其他固体材料。物件传递机构持续移动直到其与除团块器重叠。然后，抽吸器断开且打印物件落在除团块器的处理托盘上，所述除团块器配置成移除和收集来自打印物件的团块，以提供除团块后的打印物件。然后，床体传递机构返回到其初始位置以准备加载和处理其它的打印物件。
除尘器还可以包括振动处理托盘，所述振动处理托盘配置成从除团块后的打印物件移除和收集灰尘，以提供除尘后的打印物件。完成后的打印物件传导到打印物件收集器。除尘器和/或除团块器可以还包括用于收集松散粉末和/或团块的固体收集器。
除尘器系统可以包括壳体、容器、抽屉、包封体、在包封体内的例如气刀的一个或多个空气喷口、用于包封体的入口、以及用于包封体的出口。具有已经收获的一个或多个打印物件的多孔构建托盘被置放在抽屉中，所述抽屉随后经由入口被推入包封体，由此形成基本包封的除尘区域。一个或多个空气喷口朝向打印物件指引加压空气，由此已经粘附在打印物件上的粗糙和精细的松散粉末从所述打印物件去除。松散粉末落入容器且随着由空气喷口释放的空气传导到出口。除尘后打印物件通过抽屉的开口取回。回收松散粉末被收集到箱体中。松散粉末的收集可以人工地、机械地和/或利用真空系统和/或空气操纵系统完成。除尘器系统和/或收获器系统可以被置放在较大包封体内，以最小化在处理区域中的灰尘的扩散。
在构建周期、干燥、收获、除团块和/或除尘期间收集的松散粉末、团块或微粒可以布置或可以混合以形成回收散装材料，所述回收散装材料可以被粉碎(可选地)且再次循环回到初始未打印散装材料的供给供应器中。这种散装材料回收系统可以包括一个或多个真空系统、一个或多个加压空气系统、一个或多个非真空机械系统、一个或多个人工系统或它们的组合，以用于将散装材料从一个位置传递到另一位置。在一些实施方式中，腔体3DP组件不包括收获器和粉末再循环(recycle)系统。
作为实施例，具有在制造期间将固体物件从一个位置传导到另一位置的用途的传送器系统包括模块化传送器、非模块化传送器、连续传送器、接连传送器、传送器带、凸轮、托板传送器或链接传送器。可以使用它们的组合。
图46描绘了配置成包装一个或多个三维打印物件(430)的示例性包装系统(425)的侧视图。所述系统包括提供三维打印物件的料斗(426)，所述三维打印物件被置放在传送器(428)上。物件传导经过包装模块(427)，所述包装模块将一个或多个物件置放到包装件(428)中。合适的包装系统可以采用瓶体、透明包装件、管件、盒体以及其他这类箱体。
设备组件的各种部件和系统将包括由耐用材料制成的部分，所述耐用材料诸如金属、塑料、橡胶或它们的组合物。在一些实施方式中，设备组件的部件在可能的位置包括304或316不锈钢。
图58描绘了转台盘组件(440)的透视图，其包括具有多个容器(腔体)(442)的可移除的上转台盘(或板；441)和具有多个相应的下冲头(高度可调节平台，444)的下转台盘(或板；443)，所述多个相应的下冲头与上盘的相应腔体竖直地对齐。上板与下板可拆卸地接合并且可以从下板移除或安装到下板上(箭头R)。可选地，下板是可移除的。
图59描绘了转台盘组件(440)的横截面透视侧视图。下盘与上盘接合并与驱动轴(445)接合，在操作期间所述驱动轴使整个转台组件旋转(回转)。尽管示出了驱动轴，但是可以使用致动和旋转转台组件的任何其他方式。下盘具有在操作期间升高到上盘中的相应容器内的冲头(递增式高度可调节平台)。
由于转台盘组件的上盘和/或下盘可以是可拆卸的，所以设备组件可以进一步包括转台盘替换系统。图60描绘了包括转台盘替换系统(452)的3DP设备组件(450)，其移除并安装(箭头S)转台盘(451)。在一些实施例中，替换系统(452)还围绕轴线旋转(箭头T)以移除并重新安装转台盘。
粉末可以包括适用于药物或非药物用途的一种或多种材料。在一些实施方式中，粉末包括一种或多种药物赋形剂、一种或多种药物活性剂、或它们的组合物。在一些实施方式中，三维打印物件是药物剂型、医疗装置、医疗植入物、或如描述的其他这类物件。
作为实施例且并非限定性的，可以被包括在三维打印物件中的示例性类型的药物赋形剂包括螯合剂、防腐剂、吸附剂、酸化剂、碱化剂、防泡剂、缓冲剂、着色剂、电解质、食用香料、磨光剂、盐、稳定剂、甜味剂、肌肉弹性改性剂、抗粘附剂、结合剂、稀释剂、直接压缩赋形剂、分解质、助流剂、润滑剂、不透明剂、磨光剂、增塑剂、其他药物赋形剂、或它们的组合物。
作为实施例且并非限定性的，可以被包括在三维打印物件中的示例性类型的非药物赋形剂包括灰、粘土、陶瓷、金属、聚合物、生物材料、塑料、无机材料、盐、其他这类材料或它们的组合物。
在一些实施方式中，粉末包括一种或多种、两种或更多种、三种或更多种、四种或更多种、五种或更多种、六种或更多种、七种或更多种、八种或更多种、九种或更多种、十种或更多种或多个成分，每种成分在每种情况下被独立选出。在一些实施方式中，设备组件包括一个或多个、两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、五个或更多个、六个或更多个、七个或更多个、八个或更多个、九个或更多个、十个或更多个、或多个粉末(或固体成分)储存器。
药物活性剂总体包括在动物、细胞、非人类以及人类中产生一个或多个系统或局部作用的生理或药理活性物质。当存在活性剂时，可以使用任何这类药剂。作为实施例且并非限定性的，示例性类别的活性剂包括杀虫剂、灭草剂、灭虫剂、抗氧化剂、植物生长刺激剂、灭菌剂、催化剂、化学试剂、食物产品、营养品、化妆品、维他命、不育剂、肥力刺激剂、微生物、调味剂、甜味剂、清洁剂以及其他这类合成物，以用于药物、兽医学、园艺、家庭、食物、烹饪、农业、化妆品、工业、清洁、甜食以及调味应用。
每当提及且除非另有说明，否则术语“活性剂”包括全部活性剂型，所述全部活性剂型包括中性、离子、盐、碱、酸、天然、合成、非对映、同质异构、光学纯、外消旋、水合物、螯化、衍生物、同系物、有旋光力、富光、游离碱、游离酸、区域同质异构、非晶形、无水和/或结晶型。
三维打印剂型可以包括一种、两种或更多种不同活性剂。可以提供活性剂的具体组合物。活性剂的一些组合物包括：1)来自第一治疗类别的第一药物和来自相同治疗类别的不同第二药物；2)来自第一治疗类别的第一药物和来自不同治疗类别的不同第二药物；3)具有第一类型的生物活性的第一药物和具有大约相同生物活性的不同第二药物；4)具有第一类型的生物活性的第一药物和具有不同第二类型的生物活性的不同第二药物。本文描述了活性剂的示例性组合物。
活性剂可以在每种情况下独立选自于活性剂，诸如，抗生素药剂、抗组织胺药剂、解充血药、消炎药剂、抗寄生物药剂、抗病毒药剂、局部麻醉剂、抗真菌药剂、灭变形虫药剂、灭毛滴虫药剂、止痛剂、抗关节炎药剂、平喘药剂、抗凝血剂、抗惊厥药剂、抗抑郁药剂、抗糖尿病药剂、抗肿瘤药剂、精神抑制药剂、安定药剂、抗高血压药剂、催眠药剂、镇静药剂、抗焦虑兴奋剂、抗帕金森病药剂、肌肉松弛药剂、抗疟药剂、荷尔蒙药剂、避孕药剂、拟交感神经药剂、低血糖症药剂、抗高血脂药剂、眼药剂、电解质剂、诊断剂、促动力剂、胃酸分泌抑制剂、抗溃疡剂(anti-ulcerant agent)、防胀气剂、抗失禁药剂、心血管药剂或它们的组合物。这些及其他类别的有用药物的说明和在每个类别内的种类列表可以在第31版Martindale的名为Extra Pharmacopoeia(药学出版社，伦敦1996年)的书中找到，其公开内容通过引用以其整体结合于此。
以上提及的列表不应该被当作是详尽无遗的且仅仅是举出考虑在本发明的范围内的许多实施方式。在本发明的粉末中可以包括许多其他活性剂。
向粉末施加的液体可以是溶液或悬浮液。液体可以包括水性载体、非水性载体、有机载体或它们的组合物。水性载体可以是水或缓冲溶液。非水性载体可以是有机溶剂、低分子量聚合物、油、硅胶、其他合适的材料、酒精、乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇、聚乙烯(乙烯乙二醇)、乙二醇、其他这类材料或它们的组合物。术语流体、打印流体、结合流体和液体可以可互换地使用以表示被作为3DP的一部分递送的液体。
在一些实施方式中，设备组件包括一个或多个、两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、或多个液体储存器。液体可以是彩色的或非彩色的。液体可以包括颜料、涂料、染料、色泽物、墨水或它们的组合物。
液体可以包括溶解在其中的一种或多种溶质。粉末和/或液体可以包括一种或多种结合剂。
本文的示例性实施方式不应该当作是详尽无遗的且仅仅是阐述由本发明构思的许多实施方式中的仅仅一小部分。
如本文使用的，术语“大约”被当作意味着在指示值的±10％、±5％或±1％内的值。
如本文所使用的，滚珠丝杠的“导程精度(lead accuracy)”应意指相关领域公认的指定距离与导杆螺母的实际行程距离之间的差。这表示为在指定行程距离上的误差，并有助于确定滚珠丝杠的精度等级。“导程精度V300p”指在300mm的行程长度上的波动。
本文引述的所有文件的全部公开内容通过引用以其整体结合于此。
实施例1
以下材料和程序被用于制备在唾液中快速溶解的三维打印剂型。
包括至少一种药物载体的粉末被载入粉末储存器。包括液体和至少一种活性组分的流体被载入流体储存器。设备组件被操作，由此通过重复地使构建模块穿过一个或多个构建站，打印粉末的多个堆叠递增层按顺序形成在构建模块中。典型地，四个至五十个递增打印粉末层被形成且粘结到彼此，由此形成打印床体，所述打印床体具有被松散粉末包围或嵌在松散粉末中的一个或多个物件。打印床体在干燥器中被干燥。打印物件利用收获器与松散粉末分离。然后，打印物件可选地利用除尘器被除尘。然后，打印物件可选地被包装。
以上是本发明的具体实施方式的详细说明。将理解的是，虽然出于阐述目的本文已经描述本发明的特定实施方式，但是在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以实施各种修改。因此，本发明并不受限，除了如被所附权利要求限制。本文公开和要求保护的所有实施方式可以在无需过度试验的情况下鉴于公开内容实施和执行。

Claims (43)

1.一种制备三维打印物件的方法，所述方法包括：
a)在包括下高度可调节平台(或冲头)的容器内形成一个或多个粉末层；
b)使结合流体沉积在所述容器内的一个或多个粉末层上，以形成一个或多个递增打印层；
c)在3DP物件完成之前，用包括至少一个上冲头的冲压系统平移、压缩、标记或成形容器中的所述一个或多个递增打印层；和
d)重复步骤a)和b)，任选地重复步骤c)，以完成3DP物件的形成。
2.一种制备三维打印物件的方法，所述方法包括：
a)在包括下高度可调节平台(或冲头)的容器内形成一个或多个粉末层；
b)使结合流体沉积到所述一个或多个粉末层上，以形成包含松散的未打印粉末和对应于一个或多个3DP物件的一个或多个递增打印层的打印床体；
c)在所述一个或多个3DP物件完成之前，用包括至少一个上冲头的冲压系统平移、压缩、标记或成形容器中的所述一个或多个递增打印层；和
d)重复步骤a)和b)，任选地重复步骤c)，以完成所述一个或多个3DP物件的形成。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：1)在步骤a)和b)之间执行附加步骤c)；2)在步骤b)之前执行步骤c)；3)所述过程还包括在步骤b)之后的干燥步骤，使得在进行步骤c)之前，所述一个或多个递增打印层中的结合流体的量被减少；4)重复步骤a)和b)，并且在制备3DP物件的过程中至少执行一次步骤c)；5)在制备3DP物件的过程中，步骤a)，b)和c)分别重复至少一次；6)该过程中的最小步骤顺序是：i)步骤a)，步骤b)，干燥，步骤c)和步骤d)；ii)步骤a)，步骤c)，步骤b)，干燥，步骤c)和步骤d)；和/或7)当容器静止时执行步骤c)。
4.一种制备包括至少一个压缩、标记和/或成形区域的3DP物件的方法，所述方法包括：
a)形成递增打印层；和
b)在3DP物件的形成(打印)完成之前，用冲压系统压缩、标记和/或成形所述递增打印层，其中所述冲压系统包括至少一个上冲头。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：在步骤a)之前或在步骤b)之后形成另一递增打印层。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述压缩、标记和/或成形步骤a)在3DP物件的每个递增打印层上执行；或b)在3DP物件的至少一个但少于全部的递增打印层上执行。
7.一种制备3DP物件的方法，所述方法包括：
a)在腔体中形成粉末层；
b)将液体沉积或打印到腔体中的粉末层上以形成递增打印层；和
c)用包括至少一个上冲头的冲压系统平移、压缩、标记和/或成形所述粉末层和/或递增打印层。
8.根据权利要求7所述的方法，其中重复步骤a)和b)以形成多个递增打印层。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤c)至少重复一次。
10.一种制备3DP物件的方法，所述方法包括：
a)在腔体中形成粉末层；
b)将液体沉积或打印到腔体中的粉末层上以形成递增打印层；
c)在腔体中形成另一粉末层；和
d)用包括至少一个上冲头的冲压系统同时平移、压缩、标记和/或成形所述粉末层和递增打印层。
11.根据权利要求10所述的方法，其中重复步骤a)和b)并且可选地重复步骤c)以形成多个递增打印层。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤d)重复至少一次。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在平移、压缩、标记和/或成形之前或之后干燥所述递增打印层。
14.一种具有孔隙率(密度)不同的区域的三维打印(3DP)物件，其中每个区域包括一个或多个递增打印层，并且至少一个区域已经被压缩，而另一个区域未被压缩。
15.根据权利要求14所述的物件，其中：a)存在多个递增打印层，并且至少一个递增打印层被压缩；b)存在多个递增打印层，至少一个递增打印层是压缩层并且至少一个递增打印层是未压缩(非压缩)层；或者c)存在多个递增打印层，并且存在多个未压缩的递增打印层。
16.根据前述权利要求中任一项所述的物件，其中至少一个压缩层被均匀地压缩，至少一个压缩层被不均匀地压缩，或它们的组合。
17.一种3DP设备组件(系统或装置)，包括：
至少一个粉末布层区域(或系统)；
至少一个结合流体施加区域(或系统)；
至少一个冲压区域(或系统)；和
在这些区域之间可移动的至少一个粉末容器。
18.根据权利要求17所述的组件，还包括干燥区域(或系统)和排出(物件传递)区域(或系统)。
19.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中：a)所述粉末容器当处于所述粉末布层区域中时接收粉末以在所述容器中形成粉末层；b)当所述容器处于结合流体施加区域中时，结合流体被施加到粉末层以在容器中形成递增打印层；以及c)在冲压区域中，所述容器中的粉末层或递增打印层被冲压，其中所述冲压可导致所述粉末层或递增打印层的平移、压缩、标记和/或成形。
20.根据权利要求19所述的组件，其中：a)在冲压区域中，一个或多个递增打印层被平移、压缩、标记和/或成形；b)在冲压区域中，一个或多个递增打印层未被压缩；或c)在冲压区域中一个或多个递增打印层被平移、压缩、标记和/或成形，并且在冲压区域中一个或多个递增层未被平移、压缩、标记和/或成形。
21.根据权利要求17-19中任一项或权利要求20所述的组件或装置，其中所述容器：a)从所述粉末布层区域移动到所述结合流体施加区域，然后移动到所述冲压区域；b)从所述粉末布层区域移动到所述冲压区域，然后移动到所述结合流体施加区域；c)从所述粉末布层区域移动到所述结合流体施加区域，然后返回到所述粉末布层区域，再移动到所述冲压区域；或d)从所述粉末布层区域移动到所述结合流体施加区域，再到所述干燥区域，然后移动到所述冲压区域。
22.一种三维打印设备组件，包括：
a)三维打印构建系统，包括：
至少一个构建模块，其包括至少一个粉末容器和设置在所述容器内的高度可调节平台(或冲头)；
至少一个粉末布层系统，用于通过在容器内沉积粉末来形成粉末层；
至少一个结合流体沉积系统，用于使结合流体沉积到粉末层以形成递增打印层；以及
至少一个冲压系统，用于平移、压缩、标记或成形容器内的粉末层或递增打印层，其中所述冲压系统包括至少一个上冲头。
23.根据前述权利要求中任一项所述的设备组件，还包括：a)至少一个层干燥系统，用于在递增打印层形成之后进行过程中地干燥；和/或b)至少一个物件干燥系统，用于在3DP物件的形成完成之后干燥3DP物件。
24.根据前述权利要求中任一项所述的设备组件，其中：a)所述设备组件(或装置)还包括配置成传导多个构建模块的传送器系统；b)所述设备组件还包括接收一个或多个3DP物件并从其脱除液体的至少一个脱液系统(物件干燥系统)；c)所述构建系统还包括至少一个脱液系统(层干燥系统)，其在完成构建循环之前，即在递增层的形成之间，从一个或多个递增层脱除液体；d)所述设备组件(或装置)还包括物件传递系统，所述物件传递系统远离所述三维打印构建系统以每次一个或多个的方式传递3DP物件；e)所述设备组件(或装置)还包括从3DP物件去除松散颗粒的除尘系统；f)所述设备组件(或装置)还包括一个或多个控制系统；g)所述设备组件(或装置)还包括一个或多个检验系统。
25.根据前述权利要求中任一项所述的设备组件，其中：a)所述传送器系统在所述至少一个粉末布层系统、所述至少一个打印系统和所述至少一个冲压系统之间重复地运输所述构建模块，以在构建模块内形成至少一个物件；b)所述传送器系统在所述至少一个粉末布层系统、所述至少一个打印系统、所述至少一个层干燥系统和至少一个冲压系统之间重复地运输所述构建模块，以在构建模块内形成至少一个物件；c)所述传送器系统在所述至少一个粉末布层系统和所述至少一个打印系统之间重复地运输所述构建模块，以在构建模块内形成至少一个物件；或者d)它们的组合。
26.一种三维打印设备组件，包括：
a)三维打印构建系统，包括：
传送器系统，其传导多个构建模块并包括定位控制器和多个构建模块接合件；
与传送器系统接合的多个构建模块，其中构建模块接收且暂时保持来自粉末布层系统的粉末，并且其中构建模块包括：1)限定腔体的一个或多个侧壁；和2)设置在腔体内的递增式高度可调节平台(下冲头)；
至少一个构建站，其包括：1)至少一个粉末布层系统，其在所述腔体内形成递增粉末层，并且包括至少一个粉末填充头，至少一个粉末撒播器和至少一个粉末储存器；和2)至少一个打印系统，其根据至少一个预先设定图案将液体施加到递增粉末层，并且包括至少一个液体供给系统和根据所述至少一个预先设定图案沉积液体的至少一个打印头；
至少一个冲压系统，其包括至少一个上冲头；
其中所述传送器系统重复地将所述多个构建模块从所述至少一个粉末布层系统运输到所述至少一个打印系统，
由此所述三维打印构建系统：1)在构建模块中每个构建行程形成至少一个递增打印层；2)在构建模块中每个构建周期形成单一3DP物件；3)在构建模块中每个构建周期形成多个3DP物件；或4)在构建模块中每个构建周期形成3DP床体，所述3DP床体包含一个或多个三维打印物件并且任选地包括未被打印的松散的(未结合的或仅仅部分结合的)粉末。
27.根据前述权利要求中任一项所述的三维打印设备组件，还包括：
a)至少一个收获系统，其从下述分离松散粉末：1)一个或多个递增打印层；2)一个或多个3DP物件；或3)一个或多个3DP床体；和/或
c)至少一个脱液系统，其从下述脱除液体：1)过程中未完全形成的3DP物件的一个或多个递增打印层；2)打印后的一个或多个3DP物件；或3)一个或多个3DP床体。
28.一种三维打印设备组件，包括：
a)三维打印构建系统，包括：
至少一个构建模块，其包括粉末接收容器，所述粉末接收容器具有由第一周边限定的俯视平面图并具有设置在所述容器内的高度可调节平台(或冲头)；
至少一个粉末布层系统，用于通过在所述容器内沉积粉末来形成粉末层；
至少一个结合流体沉积系统，用于将结合流体沉积到粉末层以形成递增打印层；以及
包括至少一个上冲头的至少一个冲压系统，所述上冲头具有由第二周边限定的上或下平面图，所述第二周边的俯视平面图近似于所述第一周边的俯视平面图。
29.一种三维打印设备组件，包括：
a)三维打印构建系统，包括：
传导多个构建模块的传送器系统；
与所述传送器系统接合的多个构建模块，其中所述构建模块接收且暂时保持来自粉末布层系统的粉末，并且其中构建模块包括：1)限定腔体的一个或多个侧壁，所述腔体的俯视平面图由第一周边限定；和2)设置在所述腔体内的递增式高度可调节平台(下冲头)；
至少一个构建站，所述构建站包括：1)至少一个粉末布层系统，其在所述腔体内形成递增粉末层，并且包括至少一个粉末填充头，至少一个粉末撒播器和至少一个粉末储存器；和2)至少一个打印系统，其根据至少一个预先设定图案将液体施加到递增粉末层，并且包括至少一个液体供给系统和根据所述至少一个预先设定图案沉积液体的至少一个打印头；
其中所述传送器系统重复地将所述多个构建模块从所述至少一个粉末布层系统运输到所述至少一个打印系统，
由此所述三维打印构建系统：1)在构建模块中每个构建行程形成至少一个递增打印层；2)在构建模块中每个构建周期形成单一3DP物件；3)在构建模块中每个构建周期形成多个3DP物件；或4)在构建模块中每个构建周期形成3DP床体，所述3DP床体包含一个或多个三维打印物件并且任选地包括未被打印的松散的(未结合的或仅仅部分结合的)粉末。
30.一种包括至少两个递增打印层的三维打印(3DP)物件，其中：
至少一个打印递增层包括第一区域和水平相邻的第二区域；
所述第一区域由第一散装粉末和第一结合流体制备；
所述第二区域由第二散装粉末和第二结合流体制备；并且
所述第一散装粉末不同于所述第二散装粉末。
31.根据前述权利要求中任一项所述的物件，其中：a)所述第一结合流体和所述第二结合流体相同；b)所述第一结合流体和所述第二结合流体不同。
32.根据前述权利要求中任一项所述的物件，其中：a)所述第一结合流体和所述第二结合流体具有不同的组成；和/或b)所述第一散装粉末和所述第二散装粉末具有不同的组成。
33.包含本文中权利要求中的任何两个或更多个权利要求的组合的发明。
34.基本上如本文所述的发明。
35.基本上如在一个或多个附图中描述的发明。
36.一种制备三维打印物件的方法，所述方法包括：
a)在包括下高度可调节平台(或下冲头)的容器内形成一个或多个粉末层，其中所述容器的俯视平面图的内周边和所述平台(或下冲头)的俯视平面图的外周边近似于所述物件的俯视平面图的外周边；
b)将结合流体沉积在容器内的所述一个或多个粉末层的周边处或附近以形成由打印图案限定的一个或多个递增打印层，其外周边具有近似于所述容器的内周边的俯视平面图；
c)在3DP物件完成之前，利用上或下冲压系统平移、压缩、标记或成形容器中的所述一个或多个递增打印层；和
d)重复步骤a)和b)，并且任选地重复步骤c)，以完成3DP物件的形成。
37.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中所述预先设定图案包括近似于所述第一周边的第二周边。
38.一种三维打印设备组件，包括：
a)三维打印构建系统，包括：
至少一个构建模块，其包括粉末接收容器，所述粉末接收容器具有由第一周边限定的俯视平面图并具有设置在所述容器内的高度可调节平台(或冲头)；
至少一个粉末布层系统，用于通过在容器内沉积粉末来形成粉末层；
至少一个结合流体沉积系统，用于将结合流体沉积到所述粉末层以形成递增打印层，其中所述流体根据包括第二周边的图案进行沉积，所述第二周边的俯视平面图近似于所述第一周边的俯视平面图。
39.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中所述流体根据包括第二周边的图案进行沉积，所述第二周边的俯视平面图近似于所述第一周边的俯视平面图。
40.一种三维打印设备组件，包括：
a)三维打印构建系统，包括：
传导多个构建模块的传送器系统；
与所述传送器系统接合的多个构建模块，所述构建模块接收且暂时保持来自粉末布层系统的粉末，并且其中构建模块包括：1)限定腔体的一个或多个侧壁，其俯视平面图由第一周边限定；和2)设置在所述腔体内的递增式高度可调节平台(下冲头)；
至少一个构建站，所述构建站包括：1)至少一个粉末布层系统，其在所述腔体内形成递增粉末层，并且包括至少一个粉末填充头，至少一个粉末撒播器和至少一个粉末储存器；和2)至少一个打印系统，其根据至少一个预先设定图案将液体施加到递增粉末层，并且包括至少一个液体供给系统和根据所述至少一个预先设定图案沉积液体的至少一个打印头，其中所述预先设定图案包括近似于所述第一周边的第二周边；
其中所述传送器系统重复地将所述多个构建模块从所述至少一个粉末布层系统运输到所述至少一个打印系统，
由此所述三维打印构建系统：1)在构建模块中每个构建行程形成至少一个递增打印层；2)在构建模块中每个构建周期形成单一3DP物件；3)在构建模块中每个构建周期形成多个3DP物件；或4)在构建模块中每个构建周期形成3DP床体，所述3DP床体包含一个或多个三维打印物件并且任选地包括未被打印的松散的(未结合的或仅仅部分结合的)粉末。
41.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中所述传送器是分级传送器，转台组件，带式传送器，轮式传送器，辊式传送器，链式传送器，网带式传送器，板式传送器，板条式传送器，磁性传送器，斗式传送器，轨道车传送器。
42.根据权利要求41所述的组件，其中所述转台组件包括包含多个容器的可移除的上盘和包括与所述上盘的相应容器竖直地对准的多个冲头(递增式高度可调节平台)的下盘。
43.根据权利要求41或42所述的组件，还包括转台盘替换系统。
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