CN108602256B - 一种构建材料源容器 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于三维(3D)打印机的材料管理站中的构建材料源容器(114)。源容器限定用于容纳构建材料的大致封闭的空间，并具有用于构建材料进出的孔(206)。构建材料源容器的至少一部分由导电材料形成。构建材料源容器的导电材料部分能连接到地以释放构建材料源容器内产生的静电。

Description

一种构建材料源容器

技术领域

本公开涉及用于三维打印机的材料管理站中的构建材料源容器、用于3D打印机构建材料源容器的出口结构和能更换或一次性的3D粉末容器。

背景技术

诸如三维(3D)打印的增材制造技术涉及根据数字3D模型通过增材工艺制造几乎任何形状的3D物体的技术，在增材工艺中3D物体在计算机控制下逐层生成。已经开发了各种各样的增材制造技术，其在构建材料、沉积技术和由构建材料形成3D物体的工艺方面存在不同。这些技术可以包括将紫外光施加到光敏聚合物树脂、熔合粉末形式的半结晶热塑性材料，和金属粉末的电子束熔合。

增材制造工艺通常从要制造的3D物体的数字表示开始。该数字表示通过计算机软件虚拟地分割成层，或者可以以预分割的格式提供。每一层代表期望的物体的截面，并被送到增材制造设备，其在某些情况下被称为3D打印机，在那里它被构建在先前构建的层上。重复此过程，直到物体完成，从而逐层构建物体。虽然一些可用的技术直接打印材料，但其它技术使用重涂工艺来形成增材层，然后这些增材层可以选择性地固化，以产生物体的新截面。

3D打印系统利用构建材料(也称为增材制造构建材料)，通常包含粉末材料，即由粉末颗粒形成的材料，这些材料在打印过程中熔合在一起。构建材料也可包含糊状材料、浆状材料或液体材料。这些粉末材料可以在打印过程中和打印过程后进行输送，例如当多余的粉末材料从打印部件或零件周围被去除时。多余的粉末可以再循环以用于未来的打印过程。

构建材料通常被提供在源容器中，构建材料需要从该源容器被转移到实际制造发生的增材制造设备的构建区域或构建隔室。这种材料的移动可以通过抽吸技术进行。然而，由于高速颗粒的摩擦，颗粒构建物在这种抽吸系统内的移动可能产生静电。希望能减少静电在这种系统的构建材料容器内的积聚。

发明内容

本公开的一个方面提供一种用于三维打印机的材料管理站中的构建材料源容器，所述源容器限定用于容纳构建材料的大致封闭的空间，并具有供构建材料进出的孔；其中所述构建材料源容器的至少一部分由导电材料形成；其中所述构建材料源容器的导电材料部分能连接到地，以释放所述构建材料源容器内产生的静电；并且其中所述构建材料源容器具有出口结构，所述出口结构包括用于联接到连接单元的端部的适配器，其中所述适配器包括至少一个第一导电互连器，用于连接到设置在所述连接单元的端部处的第二适配器的相应的至少一个第二导电互连器。

本公开的另一方面提供一种用于3D打印机构建材料源容器的出口结构，包括：适配器，用于连接到外部连接单元；和出口孔，用于使构建材料流向所述连接单元；其中所述适配器的至少一部分包括导电材料，并且其中所述适配器包括至少一个第一导电互连器，用于连接到设置在所述连接单元的端部处的第二适配器的相应的至少一个第二导电互连器。

本公开的又一方面提供一种能更换或一次性的3D粉末容器，具有容纳上述出口结构的能折叠储存器。

附图说明

图1A示意性地例示了三维(3D)打印系统的示例；

图1B示意性地例示了图1A的示例的材料管理站；

图2A和2B示出了构建材料源容器的一个示例的部分的局部截面，该构建材料源容器可以联接到材料管理站；

图3例示了示例构建材料源容器的截面；

图4例示了构建材料源容器的一个示例的示意性俯视图；

图5例示了示例构建材料源容器的出口结构和连接单元的示意性正视图；和

图6A和6B提供了示例构建材料源容器的一部分的进一步视图。

具体实施方式

三维物体可以使用增材制造技术生成。物体可以通过固化构建材料连续层的部分而生成。构建材料可以是粉末基的，并且生成物体的性能可取决于构建材料的类型和固化的类型。在一些示例中，粉末构建材料的固化是使用液体熔剂实现的。在进一步的示例中，固化可以通过将能量临时施加到构建材料来实现。在某些示例中，将熔剂和/或粘合剂施加到构建材料，其中熔剂是这样一种材料，当将适当量的能量施加到构建材料和熔剂的组合物上时，该材料使构建材料融合和固化。在其它示例中，可以使用其它构建材料和其它固化方法。在某些示例中，构建材料包括糊状材料、浆料材料或液体材料。本公开描述了在示例三维(3D)打印系统的构建材料容器内减少静电积聚的示例。

图1A和1B例示了示例3D打印系统。如图1A所示，根据一个示例的3D打印系统100(或增材制造系统)包括多个增材制造设备，例如：台车102、3D打印机104和材料管理站MMS106。材料管理站106管理构建材料。打印系统100可使用固化装置选择性地熔合粉末材料以形成3D打印物品。固化装置的类型可以包括激光(称为选择性激光烧结，SLS)或熔剂的沉积。粉末材料是构建材料，并且可以使用不同类型的构建材料。

台车102被设置成插入打印机104中的对接位置，以允许打印机104在台车内生成3D物体。台车也被设置成(在不同的时间)也插入到材料管理站106中的对接位置107中。台车102可在3D打印过程之前对接在材料管理站106中，以将构建材料装载到台车中，为后续3D打印过程做准备。

装载到台车中的构建材料可包括来自一个或多个先前打印过程中的再循环或回收的构建材料、新鲜构建材料或部分新鲜和再循环构建材料。一些构建材料可能是不可再循环的，因此在这种情况下，不会使用回收的构建材料来装载台车。构建材料可以是或可以包括例如粉末金属材料、粉末复合材料、粉末陶瓷材料、粉末玻璃材料、粉末树脂材料、粉末聚合物材料等。在构建材料是粉末基构建材料的一些示例中，术语“粉末基材料”意指包括干粉末基材料和湿粉末基材料两者、微粒材料和颗粒材料。应当理解，本文所述的示例不限于粉末基材料，并且如果合适的话可进行适当的改变，与其它合适的构建材料一起使用。在其它示例中，构建材料可以是例如丸粒的形式，或者构建材料的任何其它适当形式。

图1B示意性地例示了图1A中示例的材料管理站MMS106，其中图1A中的台车102对接在其中。

如图1B的示例所示，材料管理站106具有两个接口，用于接收两个新鲜构建材料源容器(或筒)114a、114b，它们可以插入到材料管理站106中以及从其中释放。这种新鲜构建材料源容器可被替代地称为供应或源筒，或构建材料供应罐。在一个示例中，构建材料可以是粉末状半结晶热塑性材料。在一个示例中，源容器114a、114b是可替换的源容器，其将在至少部分填充的情况下连接到增材制造系统，以便从容器114a、114b收集构建材料，并在耗尽之后被移除，以便用填充有构建材料的第二类似容器来替换。

源容器114a、114b被例示为竖直取向。在一个示例中，构建材料是粉末，例如具有如上所述的类型和/或颗粒尺寸。容器114a、114b包括用于容纳构建材料的储存器(也称为外壳)。构建材料被储存器的壁所容纳。容器114a、114b还包括出口结构，该出口结构包括开口或孔，以允许构建材料流出储存器，或者在需要时进入储存器。

在该示例中，每个新鲜构建材料源容器114a、114b的容量在30升和50升之间。提供两个新鲜构建材料源容器114a、114b允许执行“热交换(hot swapping)”，使得如果当前使用的容器在台车102被材料管理站106填充构建材料以准备增材制造过程时构建材料变得缺乏了或接近缺乏了，则新鲜构建材料供应源可以动态地切换到两个容器中的另一个。材料管理站106可以具有一个或多个重量测量装置，以评估在给定时间内在一个或多个新鲜构建材料源容器114a、114b中存在多少新鲜构建材料。来自容器114a、114b的新鲜构建材料可被消耗，例如，当在台车102被安装在打印机104中用于3D打印生产运行之前给台车102装载构建材料时。

在一个示例中，供应容器内的构建材料是粉末，其具有约5微米和约400微米之间、约10微米和约200微米之间、约15微米和约120微米之间或约20微米和约70微米之间的基于体积的平均截面粒径尺寸。合适的基于体积的平均粒径范围的其它示例包括约5微米至约70微米，或约5微米至约35微米。在本公开中，基于体积的颗粒尺寸是具有与粉末颗粒相同体积的球体的尺寸。“平均”意在说明容器中大多数基于体积的颗粒尺寸具有所述尺寸或尺寸范围，但是容器也可以包含直径在所述范围之外的颗粒。例如，可以选择颗粒尺寸以便于分配厚度在大约10微米和大约500微米之间、或者在大约10微米和大约200微米之间、或者在大约15微米和大约150微米之间的构建材料层。增材制造系统的一个示例可以预设为使用包含基于体积的平均粒径在约40微米和约60微米之间的粉末的构建材料容器，来分配约80微米的构建材料层。例如，增材制造设备可被重置以分配不同的层厚度。

用于本公开的示例容器的合适的粉末基构建材料包括聚合物、结晶塑料、半结晶塑料、聚乙烯(PE)、聚乳酸(PLA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、无定形塑料、聚乙烯醇塑料(PVA)、聚酰胺、热(固化)塑料、树脂、透明粉末、有色粉末、金属粉末、陶瓷粉末(例如玻璃颗粒)中的至少一种和/或这些或其它材料中的至少两种的组合，其中这种组合可以包括不同材料的不同颗粒，或者在单一复合颗粒中的不同材料。混合构建材料的示例包括铝化物，其可以包括铝和聚酰胺的混合物、多色粉末和塑料/陶瓷混合物。

在该示例中，使用真空系统在材料管理站106内四处移动构建材料，这提升了系统内的清洁度，并允许在连续的3D打印作业之间再循环一部分构建材料，其中选择使用的构建材料的类型是可再循环的。本说明书中提到的真空系统包括部分真空的真空或者例如相对于大气压有所降低的压力。真空可对应于“负压”，其可用于表示在被大气压包围的回路中低于大气压的压力。

在台车102能够被重新使用之前，用于打印3D物体的总共的台车使用周转时间可取决于台车在打印机104中时打印机104的打印时间和台车104的构建体积内容物的冷却时间。在一些示例中，真空系统可用于促进在3D打印生产过程之后构建体积的内容物比没有真空系统时更快地冷却。真空系统的替代物，如压缩空气系统，会产生过量的灰尘，可能使清理过程更加困难。

在该示例中，材料管理站106具有位于内部的回收构建材料罐108(见图1B)，在该罐中存储由真空系统从打印过程回收的构建材料，以便随后再使用(如果合适)。一些构建材料可能是可再循环的，而另一些可能是不可再循环的。在初始3D打印生产循环中，通常将使用100％的新鲜构建材料。然而，在第二次和随后的打印循环中，根据构建材料特性和用户选择，用于打印作业的构建材料可以包括一定比例的新鲜构建材料(例如20％)和一部分再循环构建材料(例如80％)。一些用户可以选择在第二次和随后的打印循环中主要或专门使用新鲜的构建材料，例如，考虑到保障打印物体的质量。内部回收构建材料罐或容器108可以在生产后的清理过程中变满，尽管它可以在已经执行两个或更多个生产后清理过程之后变满，但不是之前变满。因此，外部溢流罐110形式的溢流罐可被提供为材料管理站106的一部分，以便一旦内部回收构建材料罐108已满或接近满的容量，就为回收的构建材料提供额外的容量以供使用。作为选择，外部溢流罐110可以是可移除罐。在该示例中，一个或多个端口被提供作为材料管理站106的一部分，以允许构建材料输出到外部溢流罐110和/或从外部溢流罐110接收构建材料。筛网116或替代性的构建材料筛选装置可提供与内部回收构建材料罐108一起使用，以使未熔合构建材料从3D打印生产过程回收，用于再循环更多颗粒，即减少团聚(结块)。

在该示例中，材料管理站106具有混合罐112(或调配罐)，该混合罐112包括混合叶片(未示出)，用于将来自内部回收构建材料罐108的再循环构建材料与来自新鲜构建材料源容器114a、114b之一的新鲜构建材料混合，以在打印生产过程之前装载台车102时供应给台车102。两种材料的混合在混合罐112中进行，在该示例中，混合罐112提供在材料管理站106的顶部，当台车102对接在构建平台122中时，在构建平台122的位置上方。

新鲜构建材料源容器114a、114b、外部溢流罐110和材料管理站106的主体可以被构造成以模块化的方式装配在一起，从而允许完全组装的材料管理站106具有多种替代几何结构。这样，材料管理站106可适于装配到制造环境中的不同容纳空间中。

新鲜构建材料源容器114a、114b可以经由相应的源罐连接单元134a、134b连接到材料管理站106的主体上，使得容器是可释放的。这些源容器连接单元134a、134b可以包含安全系统，以降低3D打印系统中使用不合适构建材料的可能性。在一个示例中，合适的新鲜构建材料源容器114a、114b提供有安全存储器芯片，该安全存储器芯片可以由材料管理站106的主体上的芯片读取器(未示出)或其它处理电路读取，以验证已经安装的任何替换供应罐(筒)114a、114b的真实性。在该示例中，芯片读取器可以提供在源容器连接单元134a、134b上，并且在将新鲜构建材料源容器114a、114b附接到相应的连接单元134a、134b上时，可以形成电连接。材料管理站106中的处理电路还可用于将确定将在相应的新鲜构建材料源容器114a、114b中的构建材料的测量重量写入到容器的安全存储器芯片上，以存储和/或更新该值。因此，可以记录台车装载过程结束时残留在新鲜构建材料供应容器114a、114b中的授权构建材料的量。这能够防止从新鲜构建材料源容器114a、114b中取出的颗粒构建材料的量超过制造商填充的量。例如，对于罐制造商的授权的新鲜构建材料之前已经被完全从其取出的新鲜构建材料源容器114a、114b而言，如果新鲜构建材料源容器114a、114b重新填充替代的新鲜构建材料，这防止取出可能损害打印机或打印质量的另外的构建材料。

新鲜构建材料源容器114a、114b的安全存储器芯片可以存储包含在新鲜构建材料源容器内的构建材料的材料类型。在一个示例中，材料类型是这样的材料(例如，陶瓷、玻璃、树脂等)。这样，材料管理站106可以确定材料管理站106要使用的材料类型。

参考图1A，打印部件以及未熔合的构建材料，例如粉末基材料，可以通过台车102从3D打印机104输送到材料管理站106。然后，材料管理站106可用于处理构建材料，例如来自台车102的粉末基材料和打印部件。

图2A和2B例示了新鲜构建材料源容器114(例如图1B所示的容器114a、114b)的部分的局部截面视图。图2A和2B示出了可连接到材料管理站MMS的新鲜构建材料源容器114a、114b的一个示例，在该材料管理站内可能希望减少静电积聚。尽管以下段落详细描述了新鲜构建材料源容器114a、114b的具体结构；但在进一步的示例中，以下结构可另外地或替代地包括在材料管理站106内另外的构建材料容器(例如，回收材料罐108)内的潜在静电积聚区域内。

参考图2A和2B，新鲜构建材料源容器114a、114b中的每一个均包括用于容纳构建材料的大致封闭的空间和用于允许材料进出的孔206。每个源容器114通过相应的出口结构234连接到材料管理站106的主体，出口结构234可以接收相应的连接单元202，例如图1B中详细描述的连接单元134a、134b。

在一些示例中，出口结构234由导电模制塑料形成，在一些示例中导电模制塑料可以是炭黑；然而，可以使用任何这种合适的模制材料。在另外的示例中，出口结构234的与粉末流相连或面向粉末流的部分可以由这样的材料形成。出口结构234可通过螺旋运动或许多替代固定装置中的一种来插入源容器114和/或从源容器114移除。这种装置允许用户方便地移除出口结构234，例如，如果它们希望处置源容器114的话。

出口结构234至少部分地封闭在源容器114的储存器210的顶部侧的孔206内。如图2A所示，出口结构234用于接收连接单元202，以将材料源容器114连接到材料管理站106。在一些示例中，连接单元202包括管体212，管体212限定允许诸如粉末的构建材料在材料管理站106和源容器114之间流动的内部通道。在另外的示例中，可以在源容器114的储存器210的顶部侧提供排气口，这可以降低源容器114中的压力。

在一些示例中，出口结构234可以进一步包括内部纵向收集单元，该内部纵向收集单元从储存器210的顶部处的出口开口延伸到储存器210的内底部附近，以便从源容器114的底部收集构建材料。内部收集单元将构建材料引导到出口结构234处的出口开口，其中构建材料可以借助于真空力被吸入到连接单元202的管体212中。出口结构234可包括保持结构，以保持与连接单元202的连接，这将结合后面的附图针对特定示例进行描述。出口结构234可包括适配器208，以另外引导连接单元202与出口结构234连接。适配器208确保出口结构234符合连接单元202的下侧的形状。

连接单元202可包括管体212，该管体212限定允许诸如粉末的构建材料在管212的第一端和第二端之间流动的内部通道。例如，构建材料可以通过气压输送通过内部通道，其中形成真空(例如使用泵)以抽吸粉末通过管212，从而提供了抽吸系统。

图3例示了包括构建材料储存器210的构建材料源容器(例如构建材料源容器114)的另一个详细示例。储存器210可以是至少部分柔性的，并且在一些示例中可以是柔性袋。容器214可以提供有例如围绕储存器210的加强结构223。储存器210的至少一部分可附接或粘附到加强结构223。加强结构223可以包括例如由纸板形成的盒子。柔性袋可以设置成装配在盒子内并由盒子支撑。构建材料源容器可包括一次性或可更换部件。可由导电模制塑料形成的出口结构可以联接到盒子和/或袋子。例如如果出口结构被移除，则盒子可以是可折叠的。

储存器210可包括至少一个相对竖立的壁的上部部分和漏斗形的下部部分。上部竖立部分的至少一个侧壁可以在容器114a、114b处于竖立、展开和填充的状态下大致垂直地延伸。在不同的示例中，从俯视图(未示出)可见，至少一个基本垂直的侧壁可以是至少一个圆形壁，或者可以形成具有直角或圆角的矩形。在本示例中，我们将讨论具有四个侧壁的矩形版本，以便于存储更多体积的构建材料。

源容器114包括上部205和下部207，其中上部205包括非会聚的例如基本竖立的壁219，并且覆盖容器114的大部分高度H。容器114包括出口结构234，出口结构234在顶侧具有出口开口231，以允许构建材料从顶侧215离开储存器210。出口结构234可以包括适配器208，以连接到外部连接单元，该外部连接单元可以是压力单元，例如真空源或泵，以便于通过真空抽吸从储存器210取回构建材料。

在例示的示例中，下部207成漏斗形状，以在重力和/或压力单元产生的压力的影响下，将构建材料朝向储存器210的底部209处的中心收集区域引导。漏斗形状由倾斜的会聚壁221形成。

容器114的出口结构234包括内部纵向收集单元217，该内部纵向收集单元217从储存器210的顶部215附近的出口开口231延伸到底部209，以从储存器210的底部209收集构建材料。收集单元217可形成出口结构234的固定或可拆卸部分。收集单元217用于从底部209处的收集区域收集构建材料，并通过顶部215处的出口开口231将构建材料导出。在一个示例中，收集单元217至少部分为管状。管状单元可以从顶部215处的出口开口231延伸到储存器210的中心底部209。收集单元217沿着非会聚的例如竖立的上部205延伸，并进入漏斗207，以从漏斗207的底部209收集构建材料。在一些示例中，收集单元217可以包括刚性管或柔性软管。

在一个示例中，收集单元217通过其管便于真空抽吸。在这样的示例中，出口结构234的适配器部分208被设置成连接到增材制造设备的压力单元，使得当压力单元连接到出口结构234并被打开时，构建材料(和空气)流沿向上的方向F通过管而建立。

在一个示例中，容器114包括在顶壁215中靠近出口结构234的吞吐结构235，以便于在真空抽吸期间将空气排出到储存器210中。在另一个示例中，储存器210至少部分是柔性的，由此在所述真空抽吸期间，某些壁部分可以向内弯曲和/或振动。在另一示例中，压力单元可以例如在填充储存器210时向储存器210施加正压。在某些示例中，柔性壁可以在这样的正压下方便地弯曲和/或振动，从而有利于构建材料的适当填充和混合。

在一个示例中，储存器210的内部容积在大约5升和60升之间，例如在大约15升和45升之间，并且管在出口开口231和远端241之间的长度可以为大约40至65厘米。管的直径可以在大约10毫米和70毫米之间，例如在大约25毫米和60毫米之间。

构建材料将在管的远端部分237进入管。端部237在底部209附近延伸，以从底部209提取构建材料。在另一个示例中，端部237接触底部209，由此管可以向容器214提供附加的结构加强，例如除了加强结构223之外。端部237包括至少一个抽吸开口239，构建材料将通过该抽吸开口进入。在一个示例中，端部237包括螺纹或表面，多个这样的抽吸开口239在螺纹或表面之间延伸。在一个示例中，端部237可以包括过滤器，以限制不需要的颗粒被提供给收集系统。

在一个示例中，管的端部237包括横向抽吸开口239，由此在操作中，构建材料沿至少部分横向方向L进入管233。端部237可以进一步包括远端结构241，例如帽或螺纹。在一个示例中，远端结构241接合储存器底部209。横向开口239至少部分地在远端结构241上方延伸，使得在操作中，构建材料在远端结构241上方横向进入管233。远端结构241可以防止底壁部分堵塞抽吸开口239。

在构建材料源容器内构建材料的颗粒物质移动期间，由于颗粒物质之间的持续摩擦力，可能产生静电。颗粒物质和构建材料源容器的结构之间也可能产生摩擦力。这种考虑也可应用于材料管理站106中其它地方的颗粒物质的移动。尽管对构建材料源容器114进行了具体公开，但是不用导电材料形成容器的部分的公开的相同方法可以应用于基本上材料管理站106的任何部分。具体而言，材料管理站106的粉末高速移动并且由于摩擦而产生静电的任何部分都可能这样由导电材料形成。这种部分也可以是任何的粉末流引导部件，诸如出口结构234或连接单元202内。由导电材料形成的材料管理站106的这些部分或引导部件可接地以提供放电路径。

在一个示例中，用于沿着粉末流部件将容器接地的导电材料是管233的一部分或沿着管233延伸。在一些示例中，这从入口开口附近直到孔206。合适的导电材料包括具有导电颗粒的塑料复合物、金属或金属合金、涂层、膜、布线、线圈等。具有导电材料的构建材料容器可以设计成可易于更换。

图4和5例示了示例构建材料容器的示例出口结构234的适配器部分以及经由相关联的连接单元202(例如压力单元259)向前连接到材料管理站106的图。图4例示了示例出口结构234的示意性俯视图。图5例示了将与示例出口结构234相关联的外部压力单元259的端部的示意性局部截面侧视图。

在示例中，源容器114的出口结构234包括用于连接到连接单元202的适配器208。出口结构234包括位于其中心的出口开口231，以例如经由出口管233提供到储存器内部的通路，如图3所示，出口管233从适配器208的底部突出到储存器中直到储存器底部209。

在例示的示例中，适配器208比管233宽。适配器208包括沿着适配器208的接口面263的外边缘261的至少一个竖立壁257。竖立壁257可以是圆周壁。竖立壁257可用于引导相应的压力单元259相互连接。

管233可以用作第一引导特征，因为它可以将压力鼻273引导到出口结构234中。竖立壁257可以用作第二引导特征，因为它可以将压力单元适配器275引导到出口结构234中。

竖立壁257可以沿空气/构建材料流动方向A突出。竖立壁257可以装配到相应的压力单元259，例如以提供与压力单元259的适配器275的某种程度的摩擦配合。出口结构适配器208还包括接口面263。接口面263可以是环形的，并在出口开口231和竖立壁257之间垂直于空气/构建材料流动方向A围绕出口开口231延伸。接口面263中可以提供若干接口元件。在一个示例中，在接口面263中可以提供某些另外的引导特征，以帮助将压力单元引导并联接到出口结构234，例如可以用作第三引导特征的数字互连袋268。

出口适配器208可在接口面263中包括至少一个互连特征255。互连特征可以是磁性的。磁性互连特征255包括至少一个磁性元件，例如磁性金属或磁体，以吸引到外部连接单元202的适配器275中的相应磁性元件。互连特征255可以暴露在环形接口面263中和/或从环形接口面263突出。一旦相应的磁性元件283靠近出口适配器208的磁性互连件255，接口面263上的磁性互连件255就吸引连接单元适配器275，从而自动完成最终的互连运动。磁性引导特征255可将鼻273吸引到最终互连状态，由此磁性引导特征255的吸引力可向操作者提供出口结构234和鼻273被适当连接的反馈。磁吸引也可有助于保持互连的鼻273和出口结构234。当作为压力单元的连接单元202被接通时，鼻273和适配器208之间的互连可以通过真空吸引力进一步维持。

出口结构234的其它引导特征可包括突起、轨道、凹口等，例如互连结构的阳元件或阴元件。此外，可以提供诸如棘爪、闩锁、凹口、摩擦配合元件等的保持特征，以锁定到压力单元，以便也当压力单元未被打开时，适配器和压力单元例如通过钩挂、闩锁、摩擦等保持联接。也就是说，互连特征255可有助于牢固且用户友好地互连，其例如可在多尘环境中良好地工作。

出口适配器208还可包括传感器启动器265。在一个示例中，启动器265从接口面263突出，以例如光学地或机械地启动连接单元202的传感器装置。适配器208还包括数据接口267。数据接口可以提供在接口面263中，例如提供在接口面263的袋268中。数据接口267本身可以由存储器芯片、微控制器、集成电路、智能芯片等的接触垫形成。数据接口267将要连接到提供在连接单元202的适配器275上的相应数据接口287。数据接口可以与构建材料源容器的导电部分电绝缘。例如，接口面263可以在适配器的绝缘塑料部分上形成。

出口结构234可进一步包括阀269以覆盖出口开口231。阀269可在管233内延伸。阀269用于在压力单元259未连接时阻止例如粉末灰尘的构建材料离开储存器。在一个示例中，阀269将通过(i)由连接单元202施加到出口结构234上的足够压力，和(ii)插入出口结构234中并由此推动阀269打开的外部适配器管等中的至少一个而打开。在所例示的示例中，阀269是柔性薄膜阀，例如由四个柔性薄膜构成，每个柔性薄膜形成四分之一圆并且从管233的内壁突出。薄膜阀269B通过插入鼻273而打开，并且当鼻273从出口结构234撤回时弯曲回到关闭位置。

出口适配器208还可包括从管233的内壁向上突出的突出指状物271。在所例示的示例中，指状物271首先远离内壁突出，然后向上指向出口开口231，以便推动打开连接单元202中的相应阀。

鼻273可以是管状的，其外壁直径对应于容器114的出口管233的内径，以便于鼻273沿与真空抽吸方向A相反的插入方向I滑入管233中。鼻273比管233短，用于部分插入管233的上部。鼻273可装配在管233中，以从储存器203吸入构建材料，同时抑制构建材料沉降在鼻273的外壁和管233的内壁之间。在一个示例中，可以在鼻273和管233之间建立摩擦配合。

阀279可提供在鼻273中以关闭鼻273，例如当压力单元(连接单元)202关闭时。关闭的阀279可在真空关闭时阻止构建材料离开鼻273。在所例示的示例中，鼻阀279是圆形旋转阀，其外径与鼻的内径匹配。阀279可位于鼻273远端的入口开口281附近。出口管233中的指状物271在鼻279插入管233中时接合阀279，从而推动打开阀279，使得构建材料可以自由地流入鼻279。同时，出口管233中的另一个阀269、269B被鼻273打开。

如前所详述，压力单元259的适配器275可包括至少一个可以是磁性的互连特征283，以吸引出口适配器208的相关磁性互连特征255，从而促进鼻273和出口结构234之间的适当互连。如上所述，当压力单元259打开时，真空本身可将鼻273和出口结构234保持在互连状态。适配器275可以包括感测出口适配器251的突起265的传感器电路285。传感器电路285可以向压力单元259或增材制造设备的控制器或伺服装置发信号通知已经建立了适当的互连，例如，以打开压力单元259和/或打开压力单元259内部的另一内部阀单元。由此，压力单元259在与构建材料容器114建立适当的机械和电互连期间被接通。压力单元适配器275还可包括将与出口适配器208的容器数据接口267互连的主机数据接口287。在一个示例中，数据接口287可以将从容器数据接口267接收的包括认证数据和构建材料数据的传输数据提供给压力单元259或增材制造设备的控制器。控制器可以基于读取的数据来认证容器。在一个示例中，如果建立了认证，则压力单元259接通。在另一个示例中，包括认证数据的传感器接合突起265和数字接口267都需要适当地互连以接通压力单元259。

在另一示例中，磁性互连特征255是固定元件，例如螺钉，用于将适配器208定位或固定到源容器或出口结构234的其余部分。在一个示例中，固定元件255将不被连接到压力单元259的磁性元件。在不同的示例中，螺钉255可以用作(i)固定元件,(ii)磁性引导特征和(iii)接地连接件中的至少一个，或更多。在固定和/或磁性元件255将通过地面放电的情况下，压力单元259的鼻273可具有相应的连接到地面的导电和/或磁性互连特征283，例如，用于在构建材料(例如粉末)流动期间对容器的出口结构234进行放电。

构建材料收集管233可包括在其远端的具有至少一个构建材料真空抽吸开口239的端部237。在操作中，管233可以在构建材料储存器内延伸，以从储存器的底部收集构建材料。管233在其近端连接到适配器208以连接到外部压力单元259。在所例示的示例中，收集管233还包括空气通道(未示出)。空气通道可以沿着管233的长度方向延伸。空气通道包括用于与周围空气连通的近端开口和用于与储存器内部连通的远端开口，例如在储存器中的底部构建材料收集区域附近。空气通道可便于容易地从底部209收集构建材料，例如有助于底部209附近的通风。

空气通道可以与管233形成一体。在一个示例中，一个或多个空气通道平行于管233中的真空通道延伸，紧邻管233的真空通道。在另一示例中，空气通道253与管233中的真空通道同轴地延伸，即围绕真空通道的至少一部分延伸，由此管233包括围绕中心轴线的两个同轴管状壁。

出口结构234的内壁可将构建材料从容器114引导到压力单元259。例如，在构建材料的真空抽吸期间，构建材料沿着远端入口开口239、管233的内壁、以及适配器208的开口231和圆柱形内壁流出容器114。在一个示例中，构建材料从管233直接流入压力单元259的鼻273，从而不直接接触适配器208。容器114的这些部件(构建材料在收集事件期间沿其流动)包含用于接地的导电部分。在一个示例中，例如远端部分237、管233和/或适配器208的部件由至少部分导电的材料形成。该至少部分导电的材料可以是包括导电颗粒或金属的塑料复合物。金属可以是铝或包含铝和/或其它金属的任何允许的材料。在其它示例中，可将涂层施加到构建材料沿其流动的所述部件上。在另一个示例中，出口管233被制成导电的，由此在互连期间在管233和外部管鼻273之间建立接地连接。

在另一示例中，适配器208至少部分地由所述导电材料制成，使得当构建材料流过管233时从管233接收的电荷可以由适配器208传导。该适配器208可通过连接到压力单元鼻273而放电。在另一示例中，通过适配器208中的其它导电部件，例如互连特征455，可以进一步促进到压力单元259的接地连接件的连接。

返回参考图2A和2B，导电的放电路径可以提供通过连接单元202的导电元件(例如图5的压力单元259)至材料管理站106的接地部分。在一些示例中，连接单元202可以包括细长导体204，细长导体204沿着连接单元202的管体212的长度方向从第一端延伸到第二端，并为单元202提供静电放电路径。然而，在进一步的示例中，导体204可以沿着管体212部分地延伸。细长导体可以是金属丝，并且可以至少部分地封装在管体212内。导体204可以至少部分地或基本上封装在管体材料内，使得导体204在连接单元202内绝缘。单元202的主体可以由非导电材料构成。作为选择，导体204可以提供在外部，例如围绕单元202螺旋运动。

连接单元202的第一端和第二端包括电连接到导体以使导体204电接地的连接件。在一个示例中，连接线在管202的第一端处被卷曲到导体204的连接件上，但是应当理解，也可以使用其它连接技术。导体204和连接线之间的连接件可以用电绝缘覆盖物覆盖。

在一些示例中，新鲜构建材料源容器114、连接单元202和适配器208中的每一个的至少一部分由导电材料形成。用导电材料构造每个部件可以降低成本和制造难度。在进一步的示例中，导电材料的使用可限于那些由于与移动粉末材料接触而可能产生摩擦的部分，例如源容器114、适配器208或连接单元202的部分可能由导电材料形成。在这样的示例中，可以不使用单独的互连器(如图4和5所示)，因为诸如适配器和连接单元的导电部件是电联接的。然而，如上所详述，互连器可另外用于改善连接。可替换地或附加地，导电材料可以包括管部分的内侧的从适配器208向内延伸到源容器114中的至少一部分或整个长度，如图3中的管233所例示。另外，收集单元202的管体212的至少一部分可以由导电材料构成。在这些示例中，新鲜构建材料源容器114的其余部分可以由替代材料构建。这种替代材料可以基于材料的成本或相关性能来选择。

在一个示例中，导电材料可以是覆盖或粘附到适配器208的导电膜。可选地，适配器208的某些表面可以被这样覆盖，例如那些与快速移动的构建材料接触的表面——主要是内表面。因此，如上所详述，导电材料的覆盖源容器114的这些部分的部分可以由导电膜构成。导电材料的这些部分可替代地被视为涂层。

在一个示例中，用于至少一个部件的导电材料可以是导电塑料。导电塑料可以是包括导电颗粒的塑料复合物。进一步的示例可以包括这些部件中的至少一个的金属的使用。某些塑料可能比其它导电材料(例如金属)更轻和更便宜。合适的导电塑料材料包括聚碳酸酯或聚丙烯，或添加如碳、镍、不锈钢或石墨填料的添加剂的塑料。作为选择，在一些示例中，使用的填料是碳纤维、纳米纤维或金属纤维。一般而言，合适的材料是导电的，并且对于容器的特定部分具有合适的机械性能。形成出口结构的一部分的示例导电材料包括模制塑料部件，其中碳或替代导电添加剂混合到塑料中。导电材料可以仅限于出口结构的面向构建材料流动路径的部分，或者可以包括或覆盖基本上整个出口结构。示例导电材料可以包括表面电阻为1x10³至1x10⁵Ω/m²的材料。在进一步的示例中，可以使用表面电阻为1x10⁵至1x10⁹Ω/m²的耗散材料。在进一步的示例中，可使用表面电阻为1x10⁹至1x10¹²Ω/m²的合适的抗静电材料。

在另一个示例中，导电材料可以是金属。例如，管233可以至少部分地由铝制成，例如挤压铝。

图6A-6B例示了连接单元202与材料管理站106(例如在一个示例中图6所例示的压力单元259与新鲜构建材料源容器114的出口结构234)之间的连接，以及形成的放电路径的更详细的示例。

为了将连接单元202连接到出口结构234，将连接单元202的管状鼻273插入容器单元114的出口适配器208中，直到连接单元适配器275的基部定位为邻近源容器的出口适配器208的上侧。这种定位使得鼻273能够装配在管233内，如图5所详示，其中在一些示例中，可以建立摩擦配合。

每个适配器208、275可包括多个磁性元件255、283或其它类型的互连器，其用于将连接单元适配器275固定到源容器114的适配器208。这些互连器可以暴露在每个适配器208、275的围绕每个适配器中的圆柱形粉末流动通道的环形接口面中或者从其部分突出。这种互连器283用于将适配器208磁性联接到管，并用作电连接件。在互连状态下，互连器在源容器114的导电材料部分(例如提供包括在源容器适配器208的至少一部分内的导电材料)和出口管233之间提供连续导电路径，其中该路径延续到材料管理站106的接地部分。当连接元件被带到一定距离内时，它们之间的磁力使互连部分283接触并如箭头所示固定该连接。该磁力确保了连接单元202和构建材料容器114之间的连接，并且为用户提供了安全和方便的连接器插入方法。在该示例中，除了保持力之外，磁性互连器还提供接地接触。

在一些示例中，所使用的互连器元件可以是金属固定元件，例如螺钉或磁体，它们便宜且使用方便。然而，应当理解，提供合适的磁和电连接的任何合适的材料或元件都可以使用。在另外的示例中，这样的连接可以通过如图5所示的数据接口287提供。应当理解，在这种情况下，数据接口287不会与适配器或出口结构的导电部分完全绝缘。还应当理解，在一些情况下，如果适配器的至少一部分由导电材料形成并且至连接单元的向上连接件与连接单元的导电部分电接触，则可以不提供单独的互连器元件。

因此，新鲜构建材料源容器114的接地连接通过连接单元202和源容器114的出口结构234之间的连接来提供。在一个示例中，导电路径由源容器的至少连接单元适配器275和出口适配器208的导电材料形成，例如，通过包括在适配器208和275每一个中的至少一个互连元件，向前到朝向材料管理站106穿过外管212延伸的导线(如图2A和2B所示)。然而，本领域技术人员将理解，可以使用将源容器电连接到导线或管的其它导电部位的许多替代方案。在一些示例中，为了向材料管理站208供应构建材料而将连接单元202的鼻273连接到源容器214的动作用于形成电连接，而无需用户进行进一步动作。在一些示例中，连接单元202和出口结构234用于自动匹配电连接，例如通过磁体的引起鼻273的适当旋转的作用。在一些示例中，源容器214的导电部分足够宽大，以确保在分别联接内管217和外管212时总是进行电连接。因此，连续的静电放电路径提供通过源容器114的导电材料部分至材料管理站106的接地部分。

当将连接单元202的适配器275磁性地固定在容器114的适当位置时，该适配器275可被视为手柄。用户可以通过在远离新鲜构建材料源容器114的出口结构234的方向上移动手柄来随时释放连接。这提供了一种廉价、安全、坚固和用户友好的方法，以确保供应部的抽吸系统的电接地。

在其它示例中，3D打印机的材料管理站106可以包括构建材料源容器，该源容器具有限定用于容纳构建材料的大致封闭的空间的壁和用于构建材料进出的孔，以及连接单元，连接单元的第一端可连接到源容器的孔，以从源容器输送粉末材料。材料源容器的至少一部分可以包含导电材料，并且连接单元包括导电部分，用于将构建材料源容器电连接到材料管理站的接地部分。该连接单元可以包括用于输送构建材料的管状主体。连接单元的导电部分可以包括至少部分地封装在管体内的细长导体。

在另外的示例中，材料管理站206可以进一步包括位于管体第一端的第一连接端子，第一连接端子电连接到用于将管接地的导体，以及位于管的第二端的第二连接端子，以提供从粉末材料供应罐到地的向前连接。

本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征可以以任何组合方式进行组合，但其中至少一些特征相互排斥的组合除外。

除非另有明确说明，否则本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由用于相同、等效或类似目的的可选特征替代。因此，除非另有明确说明，所公开的每个特征都是通用系列的等同或相似特征的一个示例。

本教导不限于任何前述示例的细节。可以设想本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖组合。权利要求不应被解释为仅覆盖前述示例，而是还应覆盖落入权利要求范围内的任何变型。

Claims (20)

1.一种用于三维打印机的材料管理站中的构建材料源容器，所述源容器限定用于容纳构建材料的大致封闭的空间，并具有供构建材料进出的孔；

其中所述构建材料源容器的至少一部分由导电材料形成；

其中所述构建材料源容器的导电材料部分能连接到地，以释放所述构建材料源容器内产生的静电；并且

其中所述构建材料源容器具有出口结构，所述出口结构包括用于联接到连接单元的端部的适配器，其中所述适配器包括至少一个第一导电互连器，用于连接到设置在所述连接单元的端部处的第二适配器的相应的至少一个第二导电互连器。

2.根据权利要求1所述的构建材料源容器，其中所述孔是能连接到所述连接单元的所述出口结构的一部分，用于通过气压从所述源容器提取构建材料。

3.根据权利要求1所述的构建材料源容器，其中所述第一导电互连器用于将所述构建材料源容器的导电部分电联接到所述连接单元的导电部分。

4.根据权利要求1所述的构建材料源容器，其中所述适配器在连接到所述连接单元时形成静电放电路径的一部分；

其中所述第一导电互连器进一步将所述适配器固定到构建材料源容器。

5.根据权利要求1所述的构建材料源容器，其中所述出口结构的至少一部分包括所述构建材料源容器的由导电材料形成的所述至少一部分；并且

其中所述出口结构的由导电材料形成的所述一部分被设置成接触所述连接单元的导电部分，以将所述构建材料源容器电联接到地。

6.根据权利要求1所述的构建材料源容器，其中所述第一导电互连器和第二导电互连器中的至少一个是磁性的，以磁联接到所述第一导电互连器和第二导电互连器中的另一个，从而将所述适配器连接到所述连接单元的所述端部。

7.根据权利要求1所述的构建材料源容器，其中所述适配器还包括数据接口，用于连接到提供在所述第二适配器内的相应数据接口；并且

其中所述数据接口与所述构建材料源容器的所述导电材料部分电绝缘。

8.根据权利要求1所述的构建材料源容器，其中所述导电材料的至少一部分包括导电塑料。

9.根据权利要求1所述的构建材料源容器，其中所述导电材料包括应用到所述构建材料源容器的部件上的导电塑料、导电膜或涂层、导线或其它电路。

10.根据权利要求9所述的构建材料源容器，其中所述导电材料的至少一部分沿着所述出口结构的限定所述容器的构建材料流出路径的至少一部分延伸。

11.根据权利要求10所述的构建材料源容器，其中所述出口结构包括从所述孔延伸到所述大致封闭的空间中的内管，用于从所述容器的在所述孔的远端的部分收集构建材料。

12.一种用于3D打印机构建材料源容器的出口结构，包括：

适配器，用于连接到外部连接单元；和

出口孔，用于使构建材料流向所述连接单元；

其中所述适配器的至少一部分包括导电材料，并且

其中所述适配器包括至少一个第一导电互连器，用于连接到设置在所述连接单元的端部处的第二适配器的相应的至少一个第二导电互连器。

13.根据权利要求12所述的出口结构，还包括延伸到所述容器中以收集构建材料并将所述构建材料引导到所述出口孔的内管，其中所述内管的至少一部分包括导电材料；或者

其中所述导电材料包括具有导电颗粒以传导电荷的塑料复合物或覆盖有导电涂层或膜的塑料复合物。

14.根据权利要求13所述的出口结构，其中所述塑料复合物涂覆有导电涂层或膜。

15.根据权利要求12所述的出口结构，其中所述第一导电互连器暴露在围绕所述出口结构的接口面上，用于相对于所述出口结构的其余部分定位所述连接单元，其中，所述第一导电互连器用于与所述连接单元上的相应导电元件接触。

16.根据权利要求12所述的出口结构，其中所述连接单元将所述出口结构联接到外部压力单元，以从所述容器抽吸构建材料，从而便于通过所述外部压力单元放电。

17.一种能更换或一次性的3D粉末容器，具有容纳权利要求12所述的出口结构的能折叠储存器。

18.根据权利要求17所述的3D粉末容器，其中内管从所述出口孔延伸到所述储存器中。

19.根据权利要求17所述的3D粉末容器，其中出口结构的限定所述容器的粉末流出路径的至少一部分由导电材料形成。

20.根据权利要求17所述的3D粉末容器，其中所述3D粉末容器包括限定所述储存器的柔性袋和支撑所述袋的加强结构。

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