CN109153176B - 三维打印系统中构造材料的冷却 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于三维打印系统的构造材料管理装置，该构造材料管理装置具有连接到至少一个构造材料容器的相应的多个端口的多个导管。提供了一种处理电路，所述处理电路控制五个泵接口到多个导管的耦接，以针对多个导管中的至少两个导管独立地设定用于对至少一个构造材料容器中的构造材料进行冷却的给定气流参数。还提供了一种构造材料容器和机器可执行指令。

Description

三维打印系统中构造材料的冷却

背景技术

已经提出在逐层基础上生成三维(3D)物体的增材制造系统作为小批量生产三维物体的潜在的方便方法。

增材制造系统的效率不同。由诸如利用热来熔合构造材料的3D打印系统和激光烧结系统之类的一些增材制造系统生成的3D物体可以在制造之后、进一步处理之前具有冷却时段。

附图说明

下文参考附图对本公开的示例进行进一步描述，其中：

图1是用于3D打印系统的构造材料管理系统的示例的示意图；

图2是用于在构造材料管理系统中使用的冷却模块的示例的示意图；

图3是用于在构造材料管理系统中使用的冷却模块的另一示例的示意图；

图4是用于在构造材料管理系统中使用的冷却模块的进一步示例的示意图；

图5是用于3D打印系统的构造材料管理系统的泵浦(pumping)模块的示例的示意图；

图6是根据示例的构造材料管理系统的简化图；

图7是根据示例概述对构造材料管理系统进行操作的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出用于3D打印系统的构造材料管理系统的示例的示意图。构造材料系统100用于在3D打印系统中使用。3D打印系统可以包括在逐层基础上生成三维物体的3D打印机(未示出)，这可以称作增材制造过程。三维物体从可以是采用粉末形式的构造材料生成。可以将构造材料选择性地按层熔合在一起，以形成三维物体。熔合过程可以是将定向的热施加于构造材料的结果、或是使用化学粘合剂来粘合构造材料的化学过程的结果，并且可能在构造材料体内产生大量的热。

构造材料可以是或包括例如粉状构造材料、粉状复合材料、粉状陶瓷材料、粉状玻璃材料、粉状树脂材料、粉状聚合材料等。在构造材料为基于粉状的构造材料的一些示例中，术语基于粉状的材料旨在涵盖干的和湿的基于粉状的材料、粒子材料和颗粒材料。应该理解，本文描述的示例不限于基于粉状的材料，并且可以与其它适当的构造材料一起使用，如果适当的话，则进行适当的修改。在其它示例中，例如，构造材料可以是丸的形式、或构造材料的任何其它适当形式。

构造材料管理系统100包括构造材料管理站110，以对可运输的容器内包含的构造材料执行构造材料管理操作。在所示的示例中，三个容器被用作包含热构造材料的“热”构造材料容器131a、131b、131c。还可以提供推车160形式的构造材料容器，其可以具有用于其上提供的构造材料的可移动(可释放地可拆卸)或固定的容器。推车160可以包括冷却的构造材料，预备由用户使用构造材料抽取软管116进行处理。推车160上的构造材料可以自然冷却，或可以使用“热”构造材料容器131a、131b、131c中的一个或多个冷却。推车160可替代地能够容纳热构造材料。构造材料管理站110具有包括泵浦模块的外壳112。热构造材料容器131a、131b、131c可以是可移动的。

泵浦模块120可以具有用于经由正压或负压提供受控气流的一个或多个装入式泵(integral pump)。风扇可以是正压泵的一个示例。在可替代的示例中，构造材料管理站110可以具有用于可释放地连接到一个或多个分离的泵的泵浦接口。在具有装入式泵的示例中，可以在构造材料管理站110中内部地提供泵接口(压力源)。因此，如本文所描述的到泵接口的连接可以涉及到用于控制气流进或出构造管理站110的一个或多个装入式泵或一个或多个可释放地连接的泵的连接。可以由构造管理站110上的一个或多个导管或进气口或出气端口提供外部气流控制。在一些示例中，经由泵浦模块120提供正压泵及负压泵接口两者。

泵浦模块120可以是将空气和/或构造材料从多个构造材料容器131a、131b、131c、160泵送到构造材料管理站110的真空泵，并且下面参考图5更详细地描述。在图1的示例中，泵浦模块120通过三个冷却上部连接软管114a、114b、114c的形式的相应导管连接到构造材料容器131a、131b、131c中的每一个。上部软管114a、114b、114c可以被视为构造材料管理110站外部的导管，但构造材料管理站具有在泵浦模块120内的导管网络(未示出，但参见图5示例)，导管网络在适当时能够将受控气流提供给上部连接软管114a、114b、114c以及三个下部连接软管132a、132b、132c中的每一个。在一些示例中，多个上连接软管和下连接软管全都可以连接到一个或多个构造材料容器，但在其他示例中，仅多个软管的子集可以连接到构造材料容器。构造材料管理站110的控制器可以自动检测每个软管的连接状态，并且关闭被设置为将气流提供给与任何未连接的软管相对应的导管的阀。每个上部连接软管114a、114b、114c可以在构造材料容器的壁的上部或面的上部连接到各自的构造材料容器131a、131b、131c。

在图1的示例中，构造材料管理站110被提供有总共六个软管，两个软管连接到三个构造材料容器131a、131b、131c中的每一个。在可替代的示例中，由源自构造材料管理站110的泵浦模块120中的相应气流端口供给的多个连接软管可以可交换地连接到包括一个或多个构造材料容器的集合上的不同位置的多个气流端口。给定构造材料容器可以连接到多个软管中的一个或多个(参见下面描述的图2和图3)。多个软管允许在多个容器中同时执行冷却，每个容器连接到至少一个气流。构造材料管理站中的处理电路可以独立地设定至少一个气流参数，以在至少两个软管中具有不同的值。因此，构造材料管理站110可以提供不同的冷却气流，以适应例如不同的容器类型和形状以及不同的构造材料。在一些示例中，包括多个软管中的至少一个构造材料管理站连接软管的子集可以被设置为以正压提供气流，同时多个软管中的至少一个的互补子集可以被设置为以负压提供气流。可以在正压软管和负压软管上提供不同的连接器，并且泵浦模块内的不同泵接口可以将气流供给连接软管中的不同的连接软管。

图1的示例中的软管与构造材料容器之间的连接机制包括软管114a、114b、114c的端部附接到相应的构造材料容器131a、131b、131c的主体上提供的端口。在可替代的示例中，软管与构造材料容器之间的连接可以由软管的端部上的、与构造材料容器的主体上的对应入口或出口上的接口进行协作的连接器附件提供，或由具有软管容纳接口和容器附件接口两者的连接体提供。构造材料管理站110可以使用例如位于软管的附接部分中、连接附件中或甚至泵浦模块120自身中导管内的压力传感器或压力开关，对软管的离构造材料管理站最远的端部与构造材料容器131a、131b、131c上的端口中的一个端口之间的物理连接的存在进行自动检测。构造材料管理站110中的控制器或处理电路(参见图6)可以使用来自压力传感器和/或压力开关的反馈，以确定如何对构造材料管理站100内管道中的阀装置的阀进行设定。阀装置可以包括一个或多个阀。

图1的示例中的上部连接软管114a、114b、114c连接到相应的构造材料容器131a、131b、131c的顶表面的输入端口，但在可替代的示例中，上部连接软管可以连接到例如在相应的构造材料容器131a、131b、131c的侧壁的上部的进气(或出气)端口。在一些示例中，上部连接软管114a、114b、114c可以易于与材料管理站110可分离，以便它们可以易于拆卸以替换和维护。

泵浦模块120可以采用构造材料抽取软管116的形式由另一导管连接到推车160。构造材料抽取软管116可以经由构造材料抽取软管116与拖车160之间提供的取出(unpacking)端口或站而连接到推车160。

图1的示例中的泵浦模块120不仅经由上部连接软管114a、114b、114c连接，而且还由进一步的采用三个冷却下部连接软管132a、132b、132c的形式的相应导管连接到构造材料容器131a、131b、131c中的每一个。每个下部连接软管132a、132b、132c在构造材料容器的下部处连接到相应的构造材料容器131a、131b、131c。下部连接可以处于如图1的示例中的构造材料容器的底部，或在侧壁下部的位置上。

在一些示例中，类似于上部连接软管114a、114b、114c，下部连接软管132a、132b、132c可以直接连接到相应的构造材料容器131a、131b、131c的主体的下部上所提供的协作成形的端口。在其它示例中，可以在连接软管132a、132b、132c的端部上提供连接器，而在进一步的示例中，连接器可以可释放地连接到连接软管和构造材料容器上的对应端口两者。

当冷却和/或构造材料收集过程正由构造材料管理站执行时，构造材料管理站110的泵接口(压力源)与任何给定构造材料容器之间的上部连接和下部连接可以是相对彼此上下的。构造材料可以受助于重力，以从上部落至下部。在图1的示例中，下部连接软管132a、132b、132c连接到相应构造材料容器131a、131b、131c的底部，但在可替代的示例中，下部连接软管可以连接到相应构造材料容器131a、131b、131c的侧壁下部上的端口。

构造材料容器131a、131b、131c中的每一个位于在构造材料管理站110的外壳112附近所提供的构造材料容器架130上。下面参考图2至图4，更详细地描述构造材料容器131a、131b、131c的示例结构。

构造材料容器131a、131b、131c、160可以容纳构造材料体，构造材料体包括例如被一部分非熔合或非烧结(非聚结)的构造材料围绕的一个或多个3D打印的部分。取决于什么类型的3D打印操作用于生成那些3D打印的部分，紧接着3D打印操作和其后一段时间，构造材料体的温度对于将一个或多个3D打印的部分从构造材料体安全和/或有效移除可能太高。因此，在将例如通过熔合或激光烧结所形成的一个或多个3D打印的部分与过剩构造材料的围绕部分相分离的取出操作之前，可以允许构造材料体冷却。

在图1的示例中，在3D打印操作后，构造材料体从另一构造材料容器(未示出)传输到构造材料容器131a、131b、131c中。在此示例中，在容器131a、131b、131c中的每一个容器中，构造材料体在3D打印机中同时在不同容器中处理。使用泵浦模块120、经由冷却上部连接软管114a、114b、114c和冷却下部连接软管132a、132b、132c中的任何一个或两者，通过抽吸空气通过构造材料容器131a、131b、131c，使构造材料容器131a、131b、131c中的任何给定一个构造材料容器内的构造材料体主动冷却。由于泵浦模块120生成的气流中环境空气的温度低于热构造材料体的温度，所以受控气流使构造材料体主动冷却。在主动冷却操作后，构造材料容器131a、131b、131c每个变为冷却的构造材料容器。每个构造材料容器131a、131b、131c可以易于从各个冷却上部连接软管114a、114b、114c和冷却下部连接软管132a、132b、132c中的至少一个可移除，并且因此可以是可运输的。可以将冷却的构造材料容器运送到推车160以用于处理，例如使用构造材料抽取软管116。冷却的构造材料容器可以放在推车160的底部上，或可释放地附接到推车160的底部。

在另一示例中，诸如风扇之类的正压泵可以用于使空气流过冷却上部连接软管114a、114b、114c和冷却下部连接软管132a、132b、132c中的任何一个或两者，以到达并且穿过构造材料容器131a、131b、131c，而不是使用泵浦模块120中的真空泵将通过热构造材料容器131a、131b、131c的空气抽到冷却上部连接软管114a、114b、114c和冷却下部连接软管132a、132b、132c中的任何一个或两者。

由于能够对构造材料管理站100的连接软管114a、114b、114c和132a、132b、132c中的至少两个中的一个或多个气流参数进行独立设定的灵活性，因此冷却的气流能够用于执行部分取出操作，在此期间，将一些非聚结材料从构造材料容器131a、131b、131c中移除。独立设定气流参数的能力允许按需要在不同的导管中对参数进行同样设定，或在不同的导管中进行不同的设定。下部连接软管132a、132b、132c可以允许部分取出操作受助于重力。在其它示例中，可以在构造材料容器上的端口中使用气旋式过滤器来执行部分取出。

在一些示例中，接着可以将冷却的构造材料体传输到另一构造材料容器(诸如推车160上的容器)，以用于将3D打印的物体与围绕的未熔合的构造材料分离的取出操作。可以将移除了冷却的构造材料体后的构造材料容器称为空构造材料容器。然后，空构造材料容器在接收了由3D打印机输出的另一热构造材料体后，可以再用于另一冷却操作。在其它示例中，可以将构造材料容器可以移至取出模块，而不从构造材料容器中移除构造材料体。

此示例中的取出操作包括经由构造材料抽取软管116、将围绕形成3D制造的物体的熔合的或烧结的构造材料的冷却的过剩构造材料从推车160移除。构造材料抽取软管116的自由端是可移动的，以至于绕构造体对其进行操纵，以放置在适于冷却的过剩构造材料与3D打印的部分的最佳分离的任何位置处。此取出操作可以由诸如人之类的操作者执行，以对构造材料抽取软管116的自由端进行操作。操作者可以在取出操作期间对构造体进行操作。取出操作可以由作为取出模块而操作的泵浦模块120执行。换言之，在使用例如阀装置来控制附接到泵接口的导管网络内的压差的路由控制下，构造材料抽取软管116可以连接到与冷却连接软管114a、114b、114c、132a、132b、132c相同的泵接口。构造材料抽取软管116可以连接到构造材料管理站110内的构造材料容器，以接收所提取的、不构成熔合的或激光烧结的3D打印物体的一部分的过剩构造材料。

在取出操作后，可以从推车160移除3D打印的部分。在一些示例中，可以从推车160移除作为取出操作的一部分的3D打印的部分。取出操作之后，推车160上提供的容器可以称为空构造材料容器。然后，在从冷却过程中使用的构造材料容器131a、131b、131c中的一个或多个接收另一冷却的构造材料体后，可以在随后的取出操作中再使用来自推车的空构造材料容器。

在一些示例中，相同的构造材料容器还用于将构造材料提供至3D打印机(未示出)，以用于随后的3D打印操作。以此方式，来自推车160的空构造材料容器可以填满非聚结的构造材料，并且移至3D打印机，以用于在进一步的3D打印操作中使用。

在图1的示例中，外壳112还包括用于在完成取出操作后、用构造材料填充空构造材料容器的填充端口118。构造材料容器填满构造材料，以用于3D打印机中进一步的3D打印操作。构造材料可以是新的，或是新的与之前用过的回收的未熔合的构造材料的混合物。

在一些示例中，构造材料可以由用户手动地在不同容器之间传输，以用于下面过程中的每一个过程：3D打印机中3D打印的部分的生成；构造材料管理站100中打印的构造体的冷却；冷却的打印构造体处理，以将未熔合的构造材料与构造材料管理站110中打印的部分分离；用构造材料填充3D打印机的罐，以用于3D打印操作。在其它示例中，相同的构造材料容器可以再用于这些过程的中的两个或多个过程。例如，在冷却操作结束处，构造材料容器131a可以从上部连接软管114a和下部连接软管132a拆卸，并且然后附于推车160的底部，以用于取出操作。相同的容器一旦没有打印部分和未熔合的构造材料，可以然后由材料管理站100用新的和/或回收的构造材料填满，以在3D打印机中用于打印操作。

使用泵浦模块120执行的主动冷却操作可以包括在循环操作中、经由各个冷却上部连接软管114a、114b、114c和各个冷却下部连接软管132a、132b、132c、每次抽吸空气通过连接到泵浦模块120的多个热构造材料容器131a、131b、131c中的一个。以此方式，可以将泵浦模块120控制为抽吸空气通过第一构造材料容器131a，并且随后抽吸空气通过第二构造材料容器131b，并且进一步地随后抽吸空气通过第三构造材料容器131c。然后可以重复该过程，以并行地继续所有三个构造材料容器131a、131b、131c的主动冷却操作，而不是同时抽吸空气通过构造材料容器131a、131b、131c中的每一个。

如下所讨论的，在构造材料管理站110的多个导管的至少两个中的不同导管中，可以对诸如冷却空气流动的时间和或速率、以及在流动方向上的任何变化之类的一个或多个气流参数进行独立控制，这可以允许在构造材料容器131a、131b、131c中的不同容器中提供不同的气流特性。具有不同设定的气流参数的至少两个导管可以连接到单个构造材料容器131a、131b、131c，以通过协作地对不同气流进行控制，促进更高效的冷却。在可替代的操作方法中，可以同时或以其它方式抽吸空气通过构造材料容器131a、131b、131c中的每一个。如下面将参考图2至图4更详细描述的，可以在指定时间抽吸空气通过冷却上部连接软管114a、114b、114c和冷却下部连接软管132a、132b、132c中的一个或两者。

许多因素可以影响用于构造材料体的冷却时间，包括但不限于：构造材料类型、构造材料的体积、该体积内的一个或多个3D打印的部分的数量、尺寸和形状、冷却气流的速率以及构造材料体的硬度(即构造材料体的抗破裂性)。因此，用于每个不同构造材料容器的主动冷却操作可以不同。举例来说，对于不同容器，在以下的至少一个之间可以存在差异：泵气流的时序特性(例如，脉动式)；冷却空气流动的速率；气流的方向。此外，对于每个可运输的容器，可以对在流动方向上的变化的时序进行独立控制。这可能基于对可运输容器的内容(例如来自可运输容器上的存储器上所存储的数据或来自用户的输入)的了解。在一些示例中，可以基于构造材料体的诸如尺寸(例如高度)之类的单个参数来确定具体的主动冷却操作参数。尽管此类方法无法完全匹配到要冷却的构造材料体的精确属性，但这使得用户可以选择的选项的数量相对较少，确保用户接口保持简单以易于使用。在另一示例中，可以基于诸如嵌入构造材料体内或与构造材料体相邻的热传感器(例如热偶探针)之类的传感器的反馈，由构造材料管理站110的处理电路对具体的主动冷却操作参数进行调整。

图2是用于在构造材料管理站110中使用的冷却模块的示例的示意图。冷却模块包括在地表面之上的构造材料容器架230上被支撑的构造材料容器231。构造材料容器231包括至少部分地围住构造材料体240的外壳234。如上所讨论的，恰好在3D打印操作后和之后一段时间，构造材料体240可能是温的。在此示例中，外壳234基本上是立方形，并且在五个侧面围住构造材料体240。外壳234在其上端238是开放的。因此，可以在底部和所有四个基本垂直的侧面围住构造材料体240，但在其上端处不围住构造材料体240。以此方式，构造材料容器231是非密封容器。

在图2的示例中，构造材料容器231在其下部中具有下端口236，以允许空气流出外壳234，并且通过构造材料体240。在此示例中，构造材料管理站110的下部连接软管可以处于与下端口236连接的状态，同时上部连接软管可以处于断开连接状态。在一个示例中，可以为仅具有下部连接软管的多个构造材料容器231提供构造材料管理站的、连接到不同构造材料容器的多个软管114a、114b、114c、132a、132b、132c中的不同软管。

可以在构造材料管理站110中提供诸如压力传感器之类的传感器，以对到构造材料容器231的软管中的至少一个的连接状态进行自动检测。相对大气压力的、压力读数的差异可以提供软管处于连接状态的指示。可替代地，可以提供压力开关，以对例如相应软管的端部与构造材料容器231上的端口之间的机械啮合进行检测。来自压力传感器或压力开关的信号可以反馈回构造材料管理站110的处理电路，以便能够取决于当前连接状态，对构造材料管理站110的导管系统的阀装置进行适当配置。例如，在图2的设置中，当上部连接软管处于断开连接状态时，可以关闭对断开连接的软管进行供给的导管中的一个或多个阀，以对断开连接的软管与泵接口之间的路径进行阻断。在一些示例中，可以在构造材料管理站内部的导管的一部分中提供压力传感器，而在其它示例中，可以在构造材料管理站110外部的软管的长度中(诸如在软管的可以与构造材料容器231上的端口啮合的端部中)提供压力传感器。

在旨在接收单个构造材料容器的示例中，构造材料管理站110可以提供总数为两个的、包括一个上部连接软管和一个下部连接软管的软管。构造材料管理站110的泵接口所驱动的气流通过开放的上端238进入外壳234。构造材料容器231的下端口236连接到冷却下部连接软管232，而后连接到之前参考图1所描述的构造材料管理站。使用时，可以经由冷却下部连接软管232施加压差，而低于大气压的压力施加给冷却下部连接软管232的构造材料管理系统端部。以此方式，可以通过开放的上端238将处于大气压的空气抽入构造材料容器231，以生成受控的气流。该气流穿过和/或绕过构造材料体240。气流使得围绕构造材料体240的、被温暖的构造材料体240加热的空气被移除，并且被较冷的空气代替。以此方式，能够加快构造材料体240的冷却速度。在一些示例中，由于通过构造材料容器231的气流，构造材料体240至少部分分裂，导致冷却又进一步被改善。

因空气在重力作用的同一方向上流动，构造材料容器231下部中的下端口236的位置对于使构造材料体240分裂可能是有效的。以此方式，用于去除构造材料体240的部分的力可以减小。在一些示例中，经由冷却下部连接软管232连接到下端口236的构造材料管理站(图2中未示出)可以控制泵浦模块，以间歇性地抽吸空气通过构造材料容器231。通过以此方式对气流进行脉冲，相较于常态，构造材料体240可能使通过构造材料体240的单向气流冷却更快。此原因各种各样，但可以包括：由于流动速度快速变化；空气搅动更大；导致更汹涌的气流更可能快速移除构造材料体240附近任何加热的空气；从构造材料体240去除的非聚结的(例如，非熔合的或非烧结的)材料增多，导致促进冷却改善的非聚结的构造材料的曝露表面积增大；并且气流中去除的非聚结的构造材料对构造材料体240具有磨蚀效应，这有助于进一步从构造材料体240去除非聚结构造材料。

在一些示例中，构造材料管理系统可以使用控制器(参见图6)的处理电路控制泵浦模块，以在第一方向上抽吸空气通过构造材料容器231，例如每次少于一分钟。在一些示例中，构造材料管理站110可以控制泵浦模块120在第一方向上抽吸空气通过构造材料容器231，例如每次少于30秒。在一些示例中，构造材料管理系统可以控制泵浦模块间歇性地抽吸空气通过构造材料容器231。在其它示例中，构造材料管理系可以控制泵浦模块以恒定或变化的气流速率、在指定的时间间隔、持续地抽吸空气通过构造材料容器231。气流可以受控于构造材料管理系统的泵浦模块中的一个或多个阀(未示出)的操作。处理电路可以控制阀装置中阀的开与关，并且可以控制诸如气流速率、气流方向(例如，吸入或吹动空气通过指定导管)和气流模式之类的气流参数。气流模式可以包括对一个或多个气流参数进行设定，以提供在指定的时间间隔中气流速率的受控变化，诸如气流速率的递增或递减之类，或可以包括连续的冷却气流与间歇的或脉冲的冷却气流之间的受控转换。在连接软管131a、131b、131c、132a、132b、132c中的两个或多个连接到单个构造材料容器的情况下，构造材料管理站110的控制器可以被设置为对通过不同连接软管的气流参数(流速、流模式、流方向、气流随时间的变化)进行设定，以控制通过指定构造材料容器的整体气流，从而执行经由多个气流的协作冷却。

图3是用于在构造材料管理系统中使用的冷却模块的另一示例的示意图。以类似于之前参考图2描述的冷却模块的方式，构造处理容器331在地表面之上的构造材料容器架330上被支撑。构造材料容器331包括基本上围住构造材料体340的外壳334。在图3的示例中，外壳334是立方形的，并且六个侧面中的每一侧面围住构造材料340体。外壳334在其中限定了外壳334的上部所提供的上端口338，上端口338基本上位于外壳334的顶面中央。在使用真空泵的示例中，上端口338允许空气流出构造材料容器331。可以给上端口338提供一个或多个固件(未示出)，以可释放地连接到冷却上部连接软管314。如之前关于图1描述的，冷却上部连接软管314连接到构造材料管理系统。

在图3的示例中，类似于图2，上部连接软管和下部连接软管中的一个而不是另一个连接到构造材料容器，以执行冷却。在图3的示例中，上部连接软管处于连接状态，而下部连接软管处于断开连接状态。类似于图2的设置，压力传感器或压力开关可以用于允许处理电路对上连接软管和下连接软管的连接状态进行自动检测，并且因此控制阀系统关闭构造材料管理站110中的、提供泵接口与断开连接的下部连接软管之间的路径的导管。外壳334还在它的侧壁的下部中具有气孔(通风孔)335a、335b。在一些示例中，提供了单个气孔，但如图3中，可以提供两个或多个气孔。气孔335a、335b允许空气从周围环境流入构造材料容器331中。因此，构造材料容器331为非密封的容器。在此示例中，气孔335a、335b在每一个侧面位于外壳334的最下端。

以类似于关于图2描述的冷却模块类似的方式，可以经由冷却上部连接软管314施加压差，而低于大气压的压力施加给冷却上部连接软管314的构造材料管理系统端部。以此方式，在大气压下的空气可以通过气孔335a、335b抽入构造材料容器331，以生成气流。气流穿过和/或绕过构造材料体340。气流使得围绕构造材料体340、被温暖的构造材料体340加热的任何空气被移除，并且被较冷的空气代替。以此方式，能够加快构造材料体340的冷却速度。在一些示例中，因泵推动的、通过构造材料容器331的受控气流，构造材料体340至少部分分裂，导致冷却又进一步被改善。经由冷却上部连接软管314连接到上端口338的构造材料管理站110(图3中未示出)可以控制泵浦模块(图3中未示出)，以间歇性地的抽吸空气通过构造材料容器331。间歇性爆发期间，可以将包括气流速率的气流参数控制为可变的或恒定的。气流可以受控于构造材料管理系统的泵浦模块中阀装置的一个或多个阀(未示出)的操作。阀可以是计算机控制或手动控制的。

在一个示例中，可以提供多个仅具有下部连接软管的多个构造材料容器331，构造材料管理站的多个软管114a、114b、114c、132a、132b、132c中的不同软管连接到不同的构造材料容器。在其它示例中，可以提供类似于图1的、但具有多个不同容器的设置，多个不同容器具有不同定位的连接端口，一些容器具有上端口和下端口，一些容器如图2中所图示仅具有下端口，并且一些容器如图3中所图示仅具有上端口。在这些示例中，构造材料管理站110的多个连接软管可以按需连接到容器端口，而处理电路可以对用于通过各个导管的气流的气流参数进行控制，以取决于容器类型和连接配置而按需来改变气流特性。

正如参考图1所描述的示例一样，泵浦模块120中的泵可以提供泵下游的正压差，以迫使空气例如经由冷却上部连接软管314、从泵流至并流过构造材料容器331。在此情况下，如果在冷却操作期间要收集非聚结的构造材料，那么可以提供用于非聚结的构造材料的出口的分离端口，以及将收集的非聚结的构造材料抽入构造材料管理站110的导管网络的导管，以用于存储。

图4是用于在构造材料管理系统中使用的冷却模块的进一步示例的示意图。图4中所示的冷却模块能够被视为图2和图3中所示的冷却模块的特征的合并，因为它具有构造材料管理站110的、物理连接到构造材料容器的相应端口的上部连接软管和下部连接软管两者。冷却模块包括地表面之上的构造材料容器架430上被支撑的构造材料容器431。构造材料容器431具有基本上围住构造材料体440的外壳434。恰好在3D打印操作后和之后一段时间，构造材料体440可能是温的。在此示例中，外壳434基本上是立方形，并且在六个侧面的每一侧面围住构造材料体440。

外壳434在其中限定了构造材料容器外壳434的上部所提供的上端口438，在此示例中，上端口438基本上在外壳443的顶面中央。在可替代的示例中，可以在构造材料容器外壳434上部的任何位置处提供构造材料容器431的上端口438，诸如在侧壁的上半部。构造材料容器431的上端口438与下端口436之间更大的垂直间隔可以促进改善空气流通。上软管连接与下软管连接之间的更大垂直间隔还可以促进未熔合的构造材料的受助于重力的移除，因为它被通过构造材料容器431的泵送的气流所干扰。

在此示例中的上端口438允许空气流出构造材料容器431。可以给上端口438提供固件(未示出)，以连接到冷却上部连接软管414。冷却上部连接软管414连接到如之前关于图1所描述的构造材料管理站110。在图4的设置中，能够经由第一导管414和第二导管432引导通过外壳434的上端口438和下端口436的空气的流动，协作地提供冷却气流。外壳434还在它的侧壁下部具有气孔435a、435b。其中的气孔435a、435b允许空气流入构造材料容器431。但在其它示例中，空气可以流出气孔435a、435b。因此，构造材料容器431是非密封的容器。

进一步，构造材料容器431被提供有在其下部的下端口436，以允许空气进一步流出外壳434并且通过构造材料体440。在泵浦模块120的作用下，气流通过气孔435a、435b进入外壳434。下端口436连接到冷却下部连接软管432，而后连接到之前参考图1描述的构造材料管理站110。在此示例中，在容器431的底部提供下端口436，但在可替代的示例中，可以在容器431的各侧壁中的一个侧壁的下部提供下端口。

构造材料管理站110的泵接口可以利用上部连接软管414和下部连接软管432引导气流经由构造材料容器431通过上部连接软管414和下部连接软管432中的至少一个，以协作地对位于构造材料容器431内的熔合的和未熔合的构造材料的构造体进行冷却。取决于给定构造材料的内在可再循环性，为下端口连接软管432的连接提供下端口436方便地允许引导气流通过构造材料容器431，以执行制造物体(熔合的构造材料)的冷却和将未熔合的构造材料中的至少一些从构造材料容器431提取到构造材料管理站的导管网络中，以用于存储和潜在的重用。

以与关于图2和图3中描述的冷却模块类似的方式，可以经由冷却上部连接软管414施加压差，而低于大气压的压力施加给冷却上部连接软管414的构造材料管理系统端部。以此方式，在大气压下的空气可以通过气孔(通气孔)435a、435b抽入构造材料容器431，以生成气流。气流穿过和/或绕过构造材料体440，并且经由上端口438进入冷却上部连接软管414。可替代地或另外，在给定时间，可以经由冷却下部连接软管432施加压差，而低于大气压的压力施加给冷却下部连接软管432的构造材料管理系统端部。在大气压力下的空气可以通过气孔435a、435b抽入构造材料容器431，以生成冷却气流。该气流穿过和/或绕过构造材料体440，并且经由下端口436进入冷却下部连接软管432。

气流使得围绕构造材料440体的、被温暖的构造材料体440加热的空气移除，并且由较冷的空气代替。以此方式，能够加快构造材料体440的冷却速度。正如上面的示例一样，由于泵浦模块120中的泵下游的正压差，可能造成气流。

在一些示例中，构造材料体440由于通过其的气流而至少部分分裂，导致冷却进一步改善。在一些示例中，经由冷却下部连接软管232连接到下端口236的构造材料管理系统(图2中未示出)可以控制泵浦模块(图2中未示出)在间歇的间隔抽吸空气通过冷却上部连接软管414和冷却下部连接软管432中的每一个。在一些示例中，间歇的间隔可以至少部分非重叠，使得在一些时间间隔或时段中，控制泵浦模块，以使得空气流过冷却上部连接软管414而不是下部连接软管432，并且在其它时间间隔或时段中，控制泵浦模块，以使得空气流过冷却下部连接软管432而不是冷却上部连接软管414。

在一些示例中，可以控制泵浦模块，以使得空气同时流过冷却上部连接软管414和冷却下部连接软管432两者。在一些进一步的示例中，构造材料管理站110可以控制泵浦模块，以使得空气间歇地流过构造材料容器431。在其它示例中，构造材料管理站110可以控制泵浦模块，以使得空气以恒定的或变化的气流速率、持续地流过构造材料容器431。气流可以受控于构造材料管理系统的泵浦模块中的一个或多个阀(未示出)的操作。在一些示例中，泵浦模块120可以可用于吹动(而不是吸入)空气通过冷却上部连接软管414和冷却下部连接软管432中的一个，并且抽吸所吹动的空气通过冷却上部连接软管414和冷却下部连接软管432中的另一个。

图5是用于3D打印系统的泵浦模块的示例的示意图。泵浦模块520包括经由采用冷却上部连接软管514形式的一个或多个冷却连接软管连接到采用构造材料容器(图5中未示出)形式的可运输构造材料容器的泵522和泵至构造材料捕集器导管524。在操作期间，泵522生成泵522与冷却上部连接软管514的末端之间的压差，以将空气从构造材料容器抽入冷却上部连接软管514。在此示例中，泵522为离心泵，并且在冷却上部连接软管514中生成低于泵522的上游的大气压的压力。在冷却上部连接软管514与泵至构造材料捕集器导管524之间提供诸如气旋式分离器或过滤器之类的构造材料捕集器526。构造材料捕集器526防止在冷却上部连接软管514内存在构造材料，并且防止构造材料朝向泵522移动、进入泵至构造材料捕集器导管524。由构造材料捕集器526提取的构造材料存储在存储容器528内。

在一个示例中，泵浦模块520给连接到冷却上部连接软管514的构造材料容器提供冷却，而不提供取出功能，并且因此冷却上部连接软管514内朝向泵522传输的构造材料的量可能很小或不存在。在此示例中，存储容器528可以很小。当泵浦模块120要提供冷却而不提供取出功能时，抽入冷却上部连接软管514的气流可能低得足以不将松散的构造材料从可运输的容器传输到冷却上部连接软管514中。在一些示例中，构造材料捕集器526可以位于构造材料容器内，并且因此上部连接软管514与泵522之间的泵浦模块520中可能没有构造材料捕集器526。

在可替代的示例中，泵浦模块520还可以从构造材料容器中提取非聚结的构造材料的至少一部分到存储容器528。在此可替代的示例中，可以将存储容器528的尺寸做成大得足以容纳非聚结的构造材料的该部分。泵浦模块520进一步包括具有处理电路(未示出)的控制器550，以控制泵浦模块520的操作，并且因此在生成通过构造材料容器的气流时控制泵522的操作。尽管图5中所示的泵浦模块520包括冷却上部连接软管514，但泵浦模块520的其它示例可以包括冷却下部连接软管，而不包括冷却上部连接软管514或除了冷却上部连接软管514之外。在一些示例中，泵浦模块520还包括一个或多个阀，以控制通过一个或多个冷却连接软管的气流。

图5示例的上部连接软管514包括从泵浦模块520内部延伸到泵浦模块外部的软管的连续长度，并且软管的此单个长度可以一路延伸到构造材料容器的上部上的端口。在其它示例中，上部连接软管514可以具有在泵浦模块520和构造材料管理站110内部的第一长度，以及从构造材料管理站的外部上的用户可访问的端口延伸至构造材料容器的上部的第二长度。软管的第二长度可以例如拧或锁入用户可访问的端口，以允许维护或替换软管的此部分。上部连接软管514的第一(内部)长度可以独立形成用于连接到构造材料容器的上部的第一连接导管，尽管第二(外部)长度可以用于完成该连接。

类似地，下部连接软管(诸如图4中的软管432)可以具有泵浦模块520或构造材料管理站110内部的软管的第一长度，以及从构造材料管理站110上的用户可访问的外部端口延伸以与构造材料容器的下部连接的软管的第二长度。在此情况下，构造材料管理站内部的下部连接软管的第一长度可以是用于连接到构造材料容器的下部的第二连接导管，尽管是经由第二(外部)软管长度。

如之前关于图4描述的，在一些示例中，在操作期间，泵浦模块520可以吹动空气从泵522通过冷却上部连接软管514(或另一软管)。在一些具有采用多个连接软管的形式的多个导管的示例中，可以给泵浦模块520提供多个泵，以将空气吹出一个或多个连接软管，同时使用不同的泵将空气抽入其它连接软管。在一些示例中，构造材料管理系统可以包括多个泵浦模块。

图6是根据本公开示例的构造材料管理系统600的简化图示。系统600包括对构造材料管理系统600的总体操作进行控制的控制器650。在图6中所示的示例中，控制器650为基于微处理器的、例如经由通信总线(未示出)耦接到存储器610的控制器。存储器对机器可读指令612进行存储。控制器650可以执行指令612，并且因此根据那些指令对构造材料管理系统600的操作进行控制。可以在瞬态或非瞬态机器可读存储介质上提供机器可读指令。

在一个示例中，控制器650控制泵520实现上文描述的冷却操作。

图7是根据本公开的示例概述对构造材料管理系统进行操作的方法的流程图。在图7的方法700中，在702处，构造材料管理系统接收(可运输的)构造材料容器。构造材料容器包括热构造材料体。在704处，构造材料容器经由第一导管和第一构造材料容器连接端口连接到构造材料管理系统的泵接口。在706处，构造材料容器还经由源自构造材料管理站100的第二导管和第二构造材料容器连接端口连接到泵。第一导管和第二导管可以分别连接到构造材料容器的上部及下部，或可以连接在容器的同一部分中的不同点处，诸如在顶端的两个不同位置处。在708处，取决于将泵接口连接到多个连接软管的导管系统中的阀装置的配置，由构造材料管理站110中的处理电路控制泵，以使得气流通过构造材料容器。阀装置可以包括一个或多个阀，并且可以取决于到构造材料容器上端口的连接软管的连接状态和用于冷却操作的指定适当气流特性的至少一个气流参数中的至少一个，由处理电路将阀设定为开或关。处理电路可以通过对至少一个气流参数进行配置以设定例如瞬间或连续的气流速率和通过容器的气流方向，对构造材料容器中的构造体的协作冷却进行控制。连接到同一容器的两个不同导管中的气流可以由处理电路配置为选择例如气流参数，气流参数包括以下中的一个或多个：气流速率；气流速率随时间的变化；通过在正压或负压下吹动或吸入空气的气流方向；间歇或连续的气流轮廓(air flow profile)。处理器可以对第一导管和第二导管中的气流特性进行独立设定，以协作地实现诸如期望的气流方向之类的期望的、通过构造材料容器的气流轮廓，并且控制通过容器的气流变化作为时间的函数。处理电路可以取决于容器内容或诸如容器体积或容器端口的位置之类的容器特性，选择一个或多个气流控制参数。

构造材料容器可以包括柄、轮或其它结构特征，以便于容易运输构造材料容器。在一些情况下，可能期望将已经用于3D打印操作的可运输容器的内容传输到另一可运输容器，例如使构造过程与冷却及取出过程脱离。

可以采用硬件的形式或硬件和软件的组合的形式来实现本文描述的示例。任何此类软件可以采用易失性或非易失性存储的形式存储、或采用存储器的形式存储、或存储在光的或磁的可读介质上，易失性或非易失性存储诸如例如类似ROM的存储设备，无论是否可擦除或可重写，存储器诸如例如RAM、存储芯片、设备或集成电路，光的或磁的可读介质诸如例如CD、DVD、磁盘或磁带。存储设备和存储介质是适于存储程序的机器可读存储的示例，程序在执行时实现本文描述的示例。因此，示例提供了包括用于实现如本文描述的系统或方法的代码的程序和存储此类程序的机器可读存储。

贯穿此说明书的描述和权利要求，词语“包括”和“包含”及其变体意指“包括但不限于”，并且它们不旨在(且不会)排除其它部件、整数或处理元件。贯穿此说明书的描述和权利要求，单数涵盖复数，除非上下文以其它方式暗示。使用不定冠词时，将该说明书理解为多个以及单个，除非上下文另有暗示。在使用不定冠词的情况下，要将本说明书理解为考虑了复数及单数，除非上下文另有暗示。

要理解结合本公开的给定示例所描述的特征、整数或特性可应用于本文描述的任何其它示例，除非与其不兼容。此说明书中公开的全部特征(包括任何所附的权利要求、摘要及附图)和/或如此公开的任何方法或过程的全部阶段都可以以任何组合方式组合，除了此类特征和/或阶段中的至少一些互斥的组合方式。本公开不受限于任何前述示例的细节。本公开扩展至此说明书中公开的各特征中的任何新颖特征或特征的任何新颖组合方式(包括任何所附的权利要求、摘要及附图)，或如此公开的任何方法或过程的各阶段中的任何新颖阶段或阶段的或任何新颖组合。

词组“A、B和C中的至少一个”意指(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)。

根据一个示例，提供了一种对构造材料管理装置中打印的构造材料体进行冷却的方法，打印的构造材料体包括一个或多个3D打印的部分和非聚结的构造材料围绕所述一个或多个3D打印的部分的部分，该方法包括：

在构造材料管理装置处接收包括打印的构造材料体的至少一个构造材料容器；

将至少一个构造材料容器上的多个端口中的至少两个端口连接到包括多个导管的构造材料管理装置，以执行；以及

通过独立地设定多个导管中的至少两个导管中的给定气流参数，对连接到至少一个构造材料容器的各个端口的多个导管中的至少两个导管中的气流进行控制，以对打印的构造材料体进行冷却。

Claims (15)

1.一种用于三维3D打印系统的构造材料管理装置，所述构造材料管理装置包括：

多个导管，所述多个导管连接到至少一个构造材料容器的相应的多个端口，其中，所述多个端口包括在所述至少一个构造材料容器的下部中的下端口和在所述至少一个构造材料容器的外壳的上部所提供的上端口；以及

处理电路，所述处理电路控制泵接口到所述多个导管的耦接，以针对所述多个导管中的至少两个导管独立地设定用于冷却所述至少一个构造材料容器中的构造材料的给定气流参数，

其中，所述至少一个构造材料容器中的每一个构造材料容器的侧壁下部具有允许空气流入所述每一个构造材料容器以生成冷却气流的至少一个气孔，并且

其中，所述冷却气流经由所述上端口进入连接到所述上端口的导管，并且经由所述下端口进入连接到所述下端口的导管。

2.根据权利要求1所述的构造材料管理装置，其中所述多个导管中的至少第一导管和第二导管可连接到同一构造材料容器上的不同端口。

3.根据权利要求1所述的构造材料管理装置，其中所述多个导管中的至少两个导管可连接到相应的不同构造材料容器上的端口，以对所述不同构造材料容器中的构造材料执行同时冷却。

4.根据权利要求2所述的构造材料管理装置，其中所述处理电路控制所述泵接口，以设定所述多个导管中的至少一个导管中的气流参数，从而使得空气间歇性地流过所连接的构造材料容器端口。

5.根据权利要求2所述的构造材料管理装置，其中所述处理电路：

控制所述泵接口以在一个或多个循环中操作，以使得空气从所述构造材料容器间歇地流过所述第一导管和所述第二导管中的一个导管，而不流过所述第一导管和所述第二导管中的另一导管。

6.根据权利要求5所述的构造材料管理装置，其中所述处理电路：

控制所述泵接口以在所述一个或多个循环中操作，所述一个或多个循环进一步使得空气从所述构造材料容器间歇地流过所述第一导管和所述第二导管中的所述另一导管，而不流过所述第一导管和所述第二导管中的所述一个导管。

7.根据权利要求1所述的构造材料管理装置，进一步包括所述至少一个构造材料容器，其中所述至少一个构造材料容器可释放地从所述构造材料管理装置可拆卸。

8.根据权利要求1所述的构造材料管理装置，包括具有至少一个阀的阀组件，以在所述处理电路的控制下选择性地限制或使能所述泵接口与所述多个导管中的至少一个导管之间的气流。

9.一种机器可读介质，所述机器可读介质上存储有机器可执行指令，所述指令由具有多个导管的构造材料管理装置的控制器可执行，所述多个导管将气压接口连接到至少一个构造材料容器的相应的多个端口，其中，所述多个端口包括在所述至少一个构造材料容器的下部中的下端口和在所述至少一个构造材料容器的外壳的上部所提供的上端口，并且其中，所述至少一个构造材料容器中的每一个构造材料容器的侧壁下部具有允许空气流入所述每一个构造材料容器以生成冷却气流的至少一个气孔，并且其中，所述冷却气流经由所述上端口进入连接到所述上端口的导管，并且经由所述下端口进入连接到所述下端口的导管，所述机器可执行指令包括指令，以：

独立地设定所述多个导管中的至少两个导管中的给定气流参数，以控制所述气压接口，从而对所述至少一个构造材料容器中的构造材料进行冷却。

10.根据权利要求9所述的机器可读介质，其中所述多个导管中的所述至少两个导管包括第一导管和第二导管，并且其中所述机器可执行指令包括用于控制所述气压接口以协调来自所述第一导管和所述第二导管的气流从而协作地对单个构造材料容器中的构造材料进行冷却的指令。

11.根据权利要求9所述的机器可读介质，包括用于控制所述气压接口以使得空气间歇性地流过所述多个导管中的至少一个导管的指令。

12.根据权利要求10所述的机器可读介质，包括用于控制所述气压接口以在一个或多个循环中操作的指令，以：

使得空气间歇性地从所述单个构造材料容器流过所述第一导管和所述第二导管中的一个导管，而不流过所述第一导管和所述第二导管中的另一导管。

13.根据权利要求12所述的机器可读介质，其中用于控制所述气压接口以在一个或多个循环中操作的所述指令包括指令，以：

使得空气间歇性地从所述单个构造材料容器流过所述第一导管和所述第二导管中的所述另一导管，而不流过所述第一导管和所述第二导管中的所述一个导管。

14.根据权利要求10所述的机器可读介质，包括用于控制所述气压接口独立地改变在所述多个导管中的所述至少两个导管中的气流参数以使用所述第一导管和所述第二导管协作地对所打印的构造材料体进行冷却的指令，所述气流参数包括以下中的至少一个：所述气流的时序特性，所述气流的速率和所述气流的方向。

15.一种用于从增材制造系统接收聚结的和非聚结的构造材料体的容器，所述容器包括：

所述容器的主体的第一部分中的第一连接端口，所述第一连接端口将所述容器连接到气压源的第一导管，其中，所述第一连接端口是在所述容器的下部中的下端口；

所述容器的所述主体的第二部分中的第二连接端口，所述第二连接端口将所述容器连接到所述气压源的第二导管，其中，所述第二连接端口是在所述容器的外壳的上部所提供的上端口；

在所述容器的侧壁下部中的至少一个气孔，所述至少一个气孔允许空气流入或流出所述容器；

其中，所述容器可连接到所述气压源，以接收由所述气压源生成的压差所造成的至少一个气流，所述气流通过所述至少一个气孔以及所述第一连接端口和所述第二连接端口中的至少一个，以实现对所述聚结的和非聚结的构造材料体的冷却。

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