CN108698326B - 3d构建平台再填充开口和盖帽 - Google Patents

Abstract

在示例实施方式中，一种设备包括构建平台和盖帽。构建平台具有在顶表面上用于填充构建材料存储单元的开口。盖帽被插入到开口中以密封开口。当盖帽被插入到开口中时，盖帽的顶表面与构建平台的顶表面具有一致的热导率。

Description

3D构建平台再填充开口和盖帽

背景技术

三维(3D)打印机，也被称为增材制造机，通常通过使用材料来操作以逐层生成3D物体。在一些3D打印系统中，粉末从粉末存储单元的被传送到构建平台。粉末层被整平(leveled)且过量粉末可被再循环。粉末层的部分可以被打印且使用能源被熔融。3D打印系统可以以高温来操作以在构建零件时熔化和熔融粉末的被打印的部分。

附图说明

图1是本公开的3D打印系统的示例的侧视图的框图；

图2是3D打印系统的示例构建单元的框图；

图3是示例构建单元的截面图；

图4是盖帽的示例的等距视图；

图5是盖帽上的示例把手的侧视图；

图6是构建平台的顶表面中的开口中的盖帽的示例的等距视图；

图7是构建平台的顶表面中的开口的示例的截面图；

图8是连接到开口的供应软管的示例的截面图；以及

图9是用于通过构建平台的顶表面中的开口来供应构建材料的示例方法的流程图。

具体实施方式

本公开公开了构建单元上的构建平台的示例，其包括构建平台的顶表面中的开口和盖帽。构建单元具有构建单元的构建平台的顶表面中的开口。开口可以提供通向在构建单元内且在构建平台下方的封闭构建材料存储单元的接入口。因此，构建材料存储单元可以经由重力填充由构建材料来尽快地再填充。任何尘埃云被包含在构建材料存储单元内且不会形成在构建平台上方的打印区域中。

构建平台的顶表面中的开口提供容易通向粉末存储单元的接入口。例如，开口允许操作者容易地观察粉末存储单元中剩余的粉末水平。此外，粉末可以被定期地改变或粉末存储单元可以被定期地清洁。因此，开口允许容易接入粉末存储单元。

此外，当开口由盖帽塞住时，顶表面和盖帽可以被设计为具有一致的热导率以确保整个顶表面具有均匀的温度曲线。例如，如果冷点(cool spot)形成在盖帽上方，或在盖帽与构建平台的顶表面之间存在大温差，则被打印的零件的完整性可能被损坏。

图1示出3D打印系统100的示例。3D打印系统100可包括构建单元102、打印机或3D打印机104以及构建材料供应/后处理部件106。在一个实施方式中，构建单元102可以存储被用于通过使用增材打印/处理来逐层构建零件的构建材料。构建材料可以是粉末(例如，金属粉末、陶瓷粉末等)。此外，构建单元102可以提供在其上构建零件的竖直可移动的构建平台。构建材料可以从构建单元102的侧面被向上传送到构建平台上。构建平台可以在打印每层之后移动下降。

在一个示例中，构建单元102可以被连接到构建材料供应/后处理部件106以接收构建材料。例如，图1示出与构建单元102连接的构建材料供应/后处理部件106。

在构建单元102接收构建材料之后，构建单元102可以与构建材料供应/后处理部件106断开且连接到打印机104。图1示出与构建单元102连接的打印机104。

在一些实施方式中，打印机104可以具有第一打印头，该第一打印头用于将助熔剂施加到将被熔融的构建材料的区域以打印正被打印的零件的层。第一打印头也可以在构建材料的一些区域上施加细化剂(detailing agent)以帮助阻止构建材料在将不熔融的区域中熔融。然后打印机104可以具有第二打印头，该第二打印头施加能量以熔融构建材料的具有助熔剂的区域。构建单元102的构建平台可以被降低且构建材料的新层可以被添加在构建材料的被打印的层的顶部上。该过程可以重复直至零件被完成。

构建单元102可以在零件的打印已经完成之后从打印机104移除。然后构建单元102可以再次被连接到构建材料供应/后处理部件106以提取零件。此外，构建材料供应/后处理部件106也可以回收并再循环未熔融的构建材料。

虽然构建单元102被示出为是与打印机104分离的部件，但是应注意的是，构建单元102可以是打印机104的一部分。例如，构建材料可以被供应在打印机104中且构建平台可以是打印机104的一部分而不是被部署为诸如构建单元102的可移除构建单元的一部分。

图2示出构建单元102的示例框图，该构建单元102包括构建平台210的顶表面212上的开口206。在一个示例中，进料托盘204可以位于构建平台210的每侧上。

在一个实施方式中，构建平台210可以在构建单元102内是竖直可移动的。例如，在构建材料被放置在构建平台210上、被打印以及被熔融时，构建平台210可以被降低以接收另一层构建材料。然后该过程可以重复直至3D零件被完全打印。

在一些实施方式中，开口206可以由用户或技术人员容易接入。也就是说，用户不需要爬梯子或在构建单元102之上的奇妙装置(contraption)以接入开口206。在一个示例中，开口206可以位于小于六英尺高的高度处。例如，开口206可以位于大约四英尺高到五英尺高的柜台高度处。

图3示出构建单元102的截面图。构建材料存储单元208可以位于构建平台的开口206和顶表面212下方。构建材料存储单元208可以被封闭且存储用于经由3D打印系统100的增材工艺来打印零件的构建材料。

在一个实施方式中，构建材料可以经由螺旋钻(auger)被供给到构建材料存储单元208的侧面，该螺旋钻通过进料托盘204来分配构建材料。构建材料可以被分配到打印区302中。

如以上所讨论的，构建材料存储单元208可以被封闭且位于构建平台210下方。因此，构建材料存储单元208可以经由重力填充系统由构建材料来快速地填充。此外，构建材料的危险尘埃云不会由于将构建材料快速倾倒到构建材料存储单元208中而形成在打印区302中。

在一个实施例中，开口206也可以提供容易通向构建材料存储单元208的接入口。例如，操作者可以通过窥视开口206来快速观察构建材料水平。此外，开口206可以提供容易改变构建材料或清理构建材料存储单元208内部的接入口。

在一个示例中，开口206可以是圆形形状且位于构建平台210的顶表面212的中心中。然而，应注意的是，开口206可以是任何形状且位于构建平台210的顶表面212上的任何地方。

图4示出盖帽400的示例的等距视图，该盖帽400可以被插入到开口206中以塞住或密封开口206。在一个示例中，盖帽400可以包括顶部部分402、主体部分404以及把手406。顶部部分402可以被联接到主体部分404(或模制为单个一体件)且可以具有对应于开口206的形状。例如，如果开口206是圆形，则顶部部分402和主体部分404也可以具有与开口206类似尺寸(例如，长度、宽度、直径等)的对应圆形形状。

在一个实施方式中，顶部部分402和主体部分404可以由具有类似于构建平台210的顶表面212的传导率的传导材料来制造。也就是说，盖帽400可以是传导盖帽。在一个示例中，顶部部分402和主体部分404可以由与构建平台210的顶表面212相同的金属制造。也就是说，如果构建平台210的顶表面212由铝、金属合金等制成，则顶部部分402和主体部分404可以由相同的铝、金属合金等制造。因此，包括盖帽400的顶部部分402的顶表面的整个顶表面212可以具有相同的热导率且在构建平台210的顶表面212上不会形成温度梯度差。也就是说，盖帽402的顶部部分402和构建平台210的顶表面212可以具有一致的热导率。

在一个实施方式中，主体部分404可以包括配合机构410以与开口206中的相应机构配合。例如，配合机构410可以是诸如扭转并锁定机构的机械连接件，或允许盖帽400被旋入的螺纹、具有弹簧和球形柱塞的锁、磁体等。

在一些实施方式中，配合机构410可以被定向，使得在盖帽400被插入到开口206中时，把手406定位为在打印机104的散布器的移动方向上落下。也就是说，配合机构410可以确保把手406处于使得当构建材料散布器在构建平台210上方移动时散布器可以撞倒把手406而不干扰散布器的移动的位置中。

在一个示例中，把手406可以被联接到顶部部分402。顶部部分402也可以包括腔室408。腔室408可以具有与把手406类似的形状(例如，外周的形状和厚度)。把手406可以搁置在腔室408中，使得顶表面212、顶部部分402以及把手406在操作打印机104期间是全部共面的。也就是说，顶表面212、顶部部分402以及把手406位于单个平面或相同平面上。换言之，当搁置在腔室408中时把手406的顶表面不低于盖帽400的顶部部分402的顶表面。因此，顶部部分402和把手406不会干扰打印机104的辊和打印机托架的操作。此外，顶部部分402和把手406不会导致横跨构建平台的顶部而散布的构建材料的层的高度变化。

图5示出把手406的示例的侧视图。在一个实施方式中，把手406可以被设计为具有相对于构建平台的顶表面212小于90度至当搁置在腔室408中时0度的运动范围。

例如，图5示出在虚线504与顶表面212之间所测量的角度502。虚线504被示出为相对于顶表面212处于90°的角度。把手406可以被设计为具有不到达虚线504至齐平在腔室408中的搁置位置的运动范围。

把手406的运动范围的设计确保把手406将经由重力而落下。把手406的运动范围、配合机构410的设计确保把手406在散布器的移动方向上落下到腔室408中，且盖帽400可以被设计为确保在处理构建材料期间没有部件干扰散布器或打印机102的其他机械部分的移动。

例如，图6示出被插入到构建平台210的顶表面212中的开口206中的盖帽400的示例。把手406可以重置在腔室408中使得盖帽400的顶部部分402与构建平台210的顶表面212齐平、共面或在相同平面上。也就是说，当构建材料被放在构建平台210的顶部上且由散布器平整时，在构建材料中将不存在高度变化。

图7示出构建平台210的顶表面212中的开口206的示例的截面图。在一个实施例中，开口206可以包括相应的配合机构708。例如，盖帽400的配合机构410可以与开口206的相应的配合机构708对齐且配合。如以上所述，在一些实施方式中，相应的配合机构708可以被对齐，使得当盖帽400被插入到开口中时，把手406将在散布器的移动方向上落下。

在一个示例中，开口可以包括底部环706。底部环706的表面可以包括软管阀打开机构702和磁体704。图8示出供应软管802的示例，该供应软管802被插入到开口206中以由构建材料来填充构建材料存储单元208。软管802可以包括阀804以阻止松散的构建材料溢出软管802。软管802也可以包括用于检测磁体704的传感器806。

在一个示例中，传感器806可以检测磁体704，从而指示软管802已经被适当地插入在开口206中。在一个示例中，软管阀打开机构702可以包括垂直于底部环706的表面而伸出的钩。钩可以将阀804转动并锁定到打开位置中。因此，当软管802被适当地插入到开口206中(例如，如检测磁体704的传感器806所指示的)，阀804可以被打开且准备填充构建材料存储单元208。

图9示出用于通过构建平台的顶表面中的开口来供应构建材料的示例方法900的流程图。在一个示例中，方法900的框可以执行构建单元102或3D打印系统100。

在框902处，方法900开始。在框904处，方法900提供待从3D构建平台的顶表面中的开口被移除的传导盖帽。例如，传导盖帽可以被移除以允许接入开口。3D构建平台可以位于可移动的构建单元的顶部上。在传导盖帽被移除之后，构建单元可以被移动到3D打印系统的构建材料供应/后处理部件中。

在一个示例中，传导盖帽可以由被联接到传导盖帽的顶表面的把手来移除。把手可以搁置在传导盖帽的顶表面中的腔室中，且被设计为即使把手被意外地向上遗留也自动落入腔室中。

在框906处，方法900提供被插入到开口中的供应软管。在一个示例中，供应软管可以是3D打印系统的构建材料供应/后处理部件的一部分。供应软管可以被用于由被用于打印3D零件的构建材料来填充构建单元中的构建材料存储单元。

在框908处，存在传感器被触发以确定供应软管被连接。在一个示例中，构建单元由于3D打印中使用的高操作温度而不可能包含任何传感器。相反，传感器可以被包含在供应软管中。构建单元中的开口可以包含磁体，该磁体由供应软管上的存在传感器来检测以指示供应软管已经被适当地插入到开口中。

此外，开口可以包含软管阀打开机构，其将供应软管的端部处的阀打开。例如，供应软管的端部可以具有阀以阻止松散的或过量的构建材料溢出供应软管。软管阀打开机构可以引起供应软管的端部上的机械阀打开并保持打开。

在框910处，构建材料被供应到3D构建平台下方的封闭构建材料存储单元中。在一个示例中，构建材料可以经由重力填充来供应。也就是说，构建材料可以从位于构建单元中的开口之上的来源来倾倒。

此外，构建材料可以以最大速度或无任何倾倒速度控制地倾倒。因为构建材料存储单元被封闭在构建平台的顶表面下方，所以任何构建材料的云将保持在构建材料存储单元内部。构建材料可以被尽快地供应在构建材料存储单元中，而不必担忧形成潜在危险的构建材料云。

在框912处，传导盖帽被放回到3D构建平台的顶表面中的开口中。例如，供应软管可以被断开且构建单元可以从构建材料供应/后处理部件移除。传导盖帽可以被放置在开口中且构建单元可以被移动到打印机以构建3D零件。例如，把手可以被用于将传导盖帽上的配合机构与开口中的相应配合结构对齐。在传导盖帽被插入之后，把手可以被降低到传导盖帽的顶表面中的腔室中。当把手被降低时，把手、传导盖帽的顶表面以及构建单元的构建平台的顶表面可以是共面的。在框914处，方法900结束。

应理解，以上公开的以及其他的特征和功能的变体、或其替代可以被组合到许多其他不同系统或应用中。其中各种目前未预见或未预测的替代、修改、变体或改进可以随后由本领域技术人员作出，其也旨在由随附权利要求书来涵盖。

Claims (15)

1.一种3D打印设备，包括：

构建平台，具有在顶表面上用于填充构建材料存储单元的开口；和

盖帽，用于密封所述开口，其中当所述盖帽被插入到所述开口中时，所述盖帽的顶表面与所述构建平台的顶表面具有一致的热导率。

2.根据权利要求1所述的3D打印设备，其中所述盖帽包括：

顶部部分；

联接到所述顶部部分的主体部分，其中所述主体部分包括与所述构建平台的顶表面中的开口配合的配合机构；和

联接到所述顶部部分的把手，其中所述把手搁置在所述顶部部分中的腔室中。

3.根据权利要求2所述的3D打印设备，其中当所述把手搁置在所述顶部部分中的所述腔室中时，所述顶部部分和所述把手与所述构建平台的顶表面共面。

4.根据权利要求2所述的3D打印设备，其中所述配合机构包括扭转并锁定机构或螺纹中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的3D打印设备，其中所述把手包括从相对于所述构建平台的顶表面小于90度至搁置在所述腔室中的0度的运动范围。

6.根据权利要求1所述的3D打印设备，其中所述构建平台在所述设备内能竖直移动。

7.一种3D打印设备，包括：

用于3D打印机的构建平台；

在所述构建平台下方的封闭构建材料存储器；和

在所述构建平台的顶表面中的开口，该开口提供通向所述封闭构建材料存储器的接入口，其中所述开口包括：

底部环；

联接到所述底部环的软管阀打开机构，用于打开抵靠所述底部环的供应软管上的阀；以及

磁体，提供所述供应软管被连接的反馈。

8.根据权利要求7所述的3D打印设备，其中所述开口包括用于与盖帽配合的配合机构。

9.根据权利要求8所述的3D打印设备，其中所述配合机构与所述盖帽对齐，使得所述盖帽上的把手在散布器移动的方向上落下。

10.根据权利要求7所述的3D打印设备，其中所述软管阀打开机构包括钩，所述钩垂直于所述底部环的表面而伸出。

11.根据权利要求7所述的3D打印设备，其中所述供应软管包括存在传感器，用于当所述供应软管被正确地连接到所述开口中时检测所述磁体。

12.根据权利要求7所述的3D打印设备，其中所述开口包括用于与填充所述开口的盖帽配合的配合机构。

13.一种供应构建材料的方法，包括：

将传导盖帽从三维(3D)构建平台的顶表面中的开口移除；

将供应软管插入到所述开口中；

触发存在传感器以确定所述供应软管被连接；

将构建材料以不受控制的速率供应到所述3D构建平台下方的封闭构建材料存储器中；以及

将所述传导盖帽放回到所述3D构建平台的顶表面中的所述开口中。

14.根据权利要求13所述的方法，其中触发所述存在传感器包括连接所述供应软管，使得所述存在传感器检测所述开口中的磁体。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述传导盖帽经由把手被移除，所述把手搁置在所述传导盖帽的顶表面中的腔室中。

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