CN109311223B - 包括选择性加热的增材制造 - Google Patents

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Abstract

为了增材制造3D物体，将材料层沉积到接收表面上。将液滴选择性沉积到具有至少一些包含至少第一着色剂的液滴的所述层的第一部分上。气体放电光源在所述层的第一部分中选择性引起第一加热量，所述第一加热量显著高于在省略第一着色剂的所述层的第二部分中的第二加热量。

Description

包括选择性加热的增材制造
发明背景
3D印刷极大地改变了制造业的前景。经由3D印刷，可以在没有工厂或其它大规模生产设备的资源的情况下制造制品和组件。
附图概述
图1是根据本公开的一个实例示意性显示了用于增材制造3D物体的装置的包括顶视图的框图。
图2是根据本公开的一个实例示意性显示了在3D物体的增材制造过程中施加着色剂的包括侧视图的图。
图3是根据本公开的一个实例示意性显示了在3D物体的增材制造过程中施加能量的包括侧视图的图。
图4是根据本公开的一个实例示意性显示了控制部分的框图。
图5是根据本公开的一个实例示意性显示了制造引擎的框图。
图6是根据本公开的一个实例示意性显示了关于能量发射和吸收的信息的图。
图7是根据本公开的一个实例示意性显示了增材制造3D物体的方法的流程图。
发明详述
在以下详述中，参考构成其一部分的附图，其中通过图式的方式显示了实施本公开的具体实例。要理解的是，其它实例也可以使用，并且可以在不离开本公开的范围的情况下进行结构或逻辑的改变。因此，以下详述不被视为具有限制含义。要理解的是，除非另行特别说明，本文中描述的各种实例的特征可以部分或全部彼此组合。
本公开的至少一些实例涉及增材制造3D物体。在一些实例中，增材制造的方法包括将材料层沉积到接收表面上，所述接收表面可以持有或不持有先前沉积的材料层。在一些实例中，该材料是聚合物材料。在一些实例中，该材料包含粉末状材料。
该方法包括将包含至少第一着色剂的液滴选择性沉积到该层的第一部分上。气体放电光源在该层的第一部分中选择性引起第一加热量，所述第一加热量显著高于在省略第一着色剂的该层第二部分中的第二加热量。在一些实例中，加热量有时表示为在第一部分或第二部分中在该材料中的能量吸收量。
在一些实例中，与第一着色剂相关的第一加热量导致第一部分中的该材料熔合，第二加热量不会导致第二部分中的该材料熔合。在一些实例中，该第一加热量比第二加热量高至少一个数量级。
经由这种布置，可以实现材料层的目标部分的选择性加热，此类加热通过熔融或烧结导致材料的目标部分熔合。
在一些实例中，通过使用不同的着色剂(相对于气体放电光源的发射光谱，其各自具有不同的吸收光谱)，可以根据在材料层上各自不同位置处沉积的着色剂，对该材料层上不同位置处的材料层施加选择性加热。在一些实例中，此类着色剂可以包括青色、品红色、黄色和黑色，以及其混合物，如可以经由半色调印刷和类似技术实现的混合物。
此外，在一些实例中，一种着色剂是最低光吸收性的，使得此类着色剂在特定位置处的沉积可能减少或基本防止该位置处的加热。在一些实例中，一种此类着色剂可以是白色或灰白色的。在一些实例中，当沉积材料已经包含明显光吸收性(例如能量吸收性)的颜色且沉积的着色剂用于选择性遮蔽沉积材料的部分时，可以使用这种布置。
此外，在一些实例中，该气体放电光源可以非常快速地并以高强度进行此类加热，以使具有高熔融温度的聚合物材料可用于增材制造3D物体。在一些实例中，这些聚合物材料表现出高强度。
此外，经由气体放电光源进行此类加热的速度可以显著减少增材制造3D物体所涉及的时间量，因此其能够更快地沉积连续的材料层。
结合至少图1-7描述了这些实例和附加实例。
图1是根据本公开的一个实例示意性显示了用于增材制造3D物体的装置30的图。
如图1中所示，装置30包括材料分配器50，所述材料分配器50布置为将材料沉积到接收表面42上以增材形成3D物体，如圆柱体90。要理解的是，可以制造任何形状的3D物体，并且圆柱体90仅提供一种示例性形状。尽管要理解的是，在装置30中可以包括各种沉积或分配技术的任一种，在一些情况下，装置30有时被称为3D印刷机以描述其增材制造3D物体的能力。
在一些实例中，该装置30包括材料分配器50、气体放电光源55、流体喷射阵列58和试剂供应器60。
在一些实例中，该材料分配器50具有足以将材料沉积到该接收表面42的整个长度(L)上的长度(L)，以使该材料分配器50能够在该材料分配器50行经该接收表面42的宽度(W)时在单一道次中涂布整个接收表面。在一些实例中，该材料分配器50可以以小于该材料分配器50的全长的长度和图案选择性沉积材料。在一些实例中，该材料分配器50可以使用多个道次而非单一道次用材料(一种或多种)涂布该接收表面42。
在一些实例中，该材料分配器50以第一方向(以方向箭头F表示)移动，而流体喷射阵列58以通常垂直于第一方向的第二方向(以方向箭头S表示)移动。在一些实例中，该材料分配器50可以在沿第一方向的前后行进路径的各道次中沉积材料，同时流体喷射阵列58可以在沿第二方向的前后行进路径的各道次中沉积试剂。当然，如前所述，在至少一些实例中，由该材料分配器50完成一个道次，随后在开始该材料分配器50的第二道次之前进行流体喷射阵列58的一个道次，等等。
在一些实例中，沉积的材料是聚合物材料。在一些实例中，该材料采取粉末的形式。在一些实例中，该材料是非粉末材料。
在一些实例中，该材料排除金属材料，而在一些实例中，该材料包括金属材料。在一些实例中，该材料包括导电材料。
在一些实例中，该材料具有最低光吸收性的颜色。在一些实例中，该材料可以是白色的。在一些实例中，此类最低光吸收性材料是灰白色的，其包括除了纯白之外但仍然为最低光吸收性的颜色。
在一些实例中，最低光吸收性颜色是在暴露于发射光谱在紫外-可见波长范围内的气体放电光源55时不会引起该材料熔合(经由熔融或烧结)的颜色。在一些实例中，该气体放电光源55的此类实例不包括超出可见波长范围的波长。
在一些实例中，最低光吸收性颜色是在暴露于发射光谱在紫外-可见-近红外波长范围内的气体放电光源55时不会引起该材料熔合(经由熔融或烧结)的颜色。在一些实例中，该气体放电光源55的此类实例基本不包括超出近红外波长范围的波长。
在一些实例中，经由材料分配器50沉积的材料包含高强度聚合物材料。在一些实例中，此类材料包括聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTPE)、全氟烷氧基烷烃(PFA)、全氟聚合物(PFPE)、全氟磺酸(PFSA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺4，6(PA46)、聚酰胺6，6(PA66)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
在一些实例中，此类高强度材料具有高熔点。在一些实例中，该聚醚醚酮(PEEK)材料具有350℃的熔点，该聚醚酮(PEK)材料具有360℃的熔点，该聚苯硫醚(PPS)材料具有280℃的熔点，该聚四氟乙烯(PTPE)材料具有327℃的熔点，该全氟烷氧基烷烃(PFA)材料具有300℃的熔点，该全氟聚合物(PFPE)材料具有300℃的熔点，该全氟磺酸(PFSA)材料具有280℃的熔点，该聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料具有260℃的熔点，该聚酰胺4，6(PA46)材料具有295℃的熔点，该聚酰胺6，6(PA66)材料具有255℃的熔点，该聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)材料具有230℃的熔点。
在一些实例中，待沉积材料的这些熔点的至少一部分可以超出构成市售增材制造装置和/或包含在市售增材制造装置中的组件的材料的熔点，以使供应能量以熔融此类高熔点材料来形成3D物体的尝试可能破坏市售的增材制造装置。但是，根据本公开的至少一些实例，经由该气体放电光源55所发出的非常快速的能量发射和高强度能量，此类高熔点材料可用于经由装置30的增材制造，而不会损坏装置30。因此，根据本公开的至少一些实例，该气体放电光源55能够在增材制造中使用高强度材料，所述高强度材料先前因与此类高熔融温度相关的装置限制而无法使用。
在一些实例中，该材料包含具有至少200℃的熔融温度的聚合物。在一些实例中，该材料包含具有至少300℃的熔融温度的聚合物。在一些实例中，该材料包含具有至少350℃的熔融温度的聚合物。在一些实例中，该材料包含具有低于200℃的熔融温度的聚合物。
在一些实例中，如图1中所示，该流体喷射阵列58包括印刷机构，其包括印刷头的阵列，所述印刷头各自包括多个可单独寻址的喷嘴以便将试剂选择性喷射到接收表面42上。要理解的是，在该接收表面42上已经存在材料层(一个或多个)的情况下，该液滴沉积在此类材料层上而不是直接沉积到接收表面42上。
在一些实例中，流体喷射阵列58包含热喷墨阵列。在一些实例中，该流体喷射阵列58可以喷射具有皮升量级或纳升量级的体积的单个液滴。
在一些实例中，在逐个体素的基础上进行液滴的选择性沉积。体素是体积像素，即体积图像元素。在一些实例中，经由流体喷射阵列58实现每英寸1200体素的分辨率。
在一些实例中，该流体喷射阵列58具有能够将试剂沉积到该接收表面42的整个宽度(W)上的宽度(W)，并因此有时被称为提供页面宽度制造(例如页面宽度印刷)。在此类实例中，经由这种布置，在该流体喷射阵列58行经该接收表面42的长度(L1)时，该流体喷射阵列58可以在单一道次中将试剂沉积到整个接收表面上。在一些实例中，该流体喷射阵列58可以采用多个道次而非单一道次将试剂沉积到材料层上。
但是，要理解的是，该流体喷射阵列58包括可单独寻址的喷嘴以便在接受表面42上的目标位置(如图1中显示的目标部分80A、80B、80C)处选择性喷射/分配液滴。要进一步理解的是，图1中显示的部分80A-80C的尺寸、数量和/或形状仅仅是代表性的，并且可以实现目标部分的其它尺寸、数量和/或形状。
要进一步理解的是，经由装置30增材形成的3D物体可以具有小于该接收表面42的宽度(W)和/或长度(L)的宽度和/或长度。在一个方面，在一些实例中，一旦形成，该3D物体与该接收表面42分离并独立于该接收表面42。
在一些实例中，装置30的试剂供应器60与流体喷射阵列58流体连通，并包括储存器阵列以含有各种试剂，例如但不限于着色剂62和其它试剂64，例如细化剂、补充熔合剂等等。在下文中结合至少图5-6进一步描述至少一部分所述不同着色剂。如前所述，至少该着色剂可以促进加热材料层的至少所选部分以引起熔合，如经由熔融、烧结等等。在一些实例中，至少一部分着色剂可以在没有(即不包括)补充熔合剂，如近红外(NIR)染料的情况下使用。在一些实例中，所有着色剂可以在没有(即不包括)补充熔合剂，如近红外(NIR)染料的情况下使用。因此，在此类实例中，该着色剂不包括NIR染料，即并未补充有NIR染料或其它补充熔合剂。
但是，在一些实例中，补充熔合剂与着色剂(一种或多种)结合使用以进一步促进吸收由气体放电光源55发射的光能量。在一些实例中，该补充熔合剂包含近红外(NIR)染料。在一些实例中，该补充熔合剂包含除NIR染料之外的试剂。
在一些实例中，该装置30可用于经由MultiJet Fusion(MJF)工艺(可获自HP，Inc.)增材形成3D物体。在一些实例中，经由装置30进行的增材制造工艺不包括：选择性激光烧结(SLS)；选择性激光熔融(SLM)；3D粘合剂印刷(例如3D粘合剂喷射)；熔融沉积成型(FDM)；立体光刻法(SLA)；或可固化液体光聚合物喷射(Polyjet)。
在至少一些实例中，在没有减材制造过程如机械加工、蚀刻等等的情况下结合装置30(图1)进行该增材制造过程。
在一些实例中，整个增材形成的3D物体是实心的，而在一些实例中，仅一部分该3D物体是实心的。在一些实例中，整个3D物体或一部分3D物体是中空的，即成型为一起限定中空内部空间的壁。
如图1中进一步所示，装置30包括用于照射沉积材料、试剂等等以加热该材料的气体放电光源55，加热该材料又导致材料粒子相对于彼此熔合，此类熔合经由熔融、烧结等等来发生。
在一些实例中，该气体放电光源55的发射光谱的至少大部分(例如51％)发生在紫外-可见波长范围内。在一些实例中，该气体放电光源55的发射光谱的至少绝大部分(例如67％)发生在紫外-可见波长范围内。
在一些实例中，该气体放电光源55能够实现每单位时间的能量发射的高速率。
在一些实例中，该气体放电光源55可以经由单次闪光来照射沉积的材料和试剂，所述闪光具有大约1焦耳/平方厘米至大约50焦耳/平方厘米的能量密度，并具有几十微秒(例如50微秒)至几十毫秒(例如20、30毫秒)的持续时间。在一些实例中，这些用于照射的参数可以经由充当气体放电光源的氙闪光灯来实现。.
在一些实例中，气体放电光源55与材料层间隔大约15毫米。
在一些实例中，该气体放电光源55发射高强度脉冲而不是连续(CW)照射。在一些情况下，该高强度脉冲可以加速加热目标材料的速度，并同时潜在地减少引导至非目标材料与增材制造装置中(或与增材制造装置相关)的组件的热量总量。
在一些实例中，该材料分配器50和该气体放电光源55由共同的托架57来支承，该托架可以沿着第一方向(F)相对于接收表面42移动。考虑到气体放电光源的短时间和高强度的发射(如下文中结合至少图6进一步描述的那样)，在一些实例中，该气体放电光源55发射一系列闪光以便在单一道次中照射接收表面42上的整个材料层。与一些使用多个道次的照射装置充分照射材料层以便在增材制造方法中引起熔合的市售装置相比，这种布置可以大大提高增材制造的速度。
在一些实例中，该气体放电光源55具有在接收表面42上或朝向接收表面42的固定位置，并因此未被可移动托架57支承。在此类实例中，该气体放电光源55与该材料分配器50分离并独立于该材料分配器50支承。在一些此类实例中，该气体放电光源55产生具有足以照射整个接收表面42并因此足以照射该接收表面42上的整个材料层的面积的单次闪光。
在一些实例中，该气体放电光源55由如前所述的可移动托架57支承。但是，不同于提供一系列闪光的气体放电光源55，该可移动托架57将气体放电光源55移动至接收表面42上的中心位置，在那里该气体放电光源55发射足以照射该接收表面42上的整个材料层的单次闪光。在该单次闪光之后，托架57移动到可以在适当情况下由此开始下一道次的材料分配的位置。
在一些实例中，在经由气体放电光源55施加能量之后，可以按需经由装置30沉积材料和/或试剂的附加层，并经由气体放电光源55进一步随后施加能量。
在一些实例中，该气体放电光源55包括脉冲放电灯，如氙闪光管、氪闪光管、氩闪光管和氖闪光管，以及包含氙、氪、氩和氖的各种组合的闪光管。
在一些实例中，该气体放电光源55包括高强度连续波(CW)放电灯，例如但不限于汞(Hg)蒸气光源、金属卤化物光源、钠(Na)蒸气光源和氙短弧灯。
在一些实例中，用回旋加速器辐射源代替气体放电光源55。
图2是根据本公开的一个实例示意性显示了在3D物体的增材制造过程中施加着色剂的包括侧视图的图150。如图2中所示，在182处以液滴阵列184的形式将着色剂(例如经由流体喷射阵列58)施加到材料的第二层170上，所述第二层位于材料的第一层160的顶部。如图2中进一步所示，该第一层160包括未熔合部分162和熔合部分164。虚线A表示第一层160与第二层170之间的层连接。在经由装置30沉积着色剂液滴184之后，如图3中进一步所示施加能量。
图3是根据本公开的一个实例示意性显示了在3D物体的增材制造过程中施加能量的包括侧视图的图200。如图3中所示，经由气体放电光源55，将能量212施加到材料的第二层170上，包括在其上施加着色剂的第二层170的部分。如图3中所示，由于气体放电光源55具有基本与着色剂的吸收光谱重叠的发射光谱，该第二层的目标部分(T)加热至超出第二层170中材料的熔点的温度，由此导致目标部分T中材料粒子的熔合。关于着色剂的吸收光谱与气体放电光源，例如但不限于气体放电光源(例如氙闪光灯)的发射光谱之间基本重叠的进一步细节结合至少图6在下文中进一步描述。同时，如图3中进一步显示的那样，由于在该位置处不存在着色剂，非目标部分(N)未被熔合。
采用结合至少图1-3所述的框架，装置30可用于以至少以下方式增材制造3D物体。经由材料分配器50，可以将材料层沉积到接收表面上。经由使用流体喷射阵列58的单一道次，装置30将包含至少第一着色剂的液滴选择性沉积到该层的第一部分上。但是，在一些实例中，可以采用多个道次来沉积该液滴。在任一种情况下，该气体放电光源55随后用于在该层的第一部分中引起第一能量吸收量，所述第一能量吸收量显著高于在省略第一着色剂的该层的第二部分中的第二能量吸收量。在一些实例中，显著更高的能量吸收量是在第一部分中比在第二部分中高3-4倍。在一些实例中，显著更高的能量吸收量是在第一部分中比在第二部分中高至少5倍。在一些实例中，显著更高的能量吸收量是在第一部分中比在第二部分中高至少10倍(例如至少一个数量级)。
在一些实例中，与第一着色剂相关的第一能量吸收量导致第一部分中的该材料的熔合，并且第二能量吸收量不会导致第二部分中的熔合。在一些实例中，该第一能量吸收量比第二能量吸收量高至少一个数量级。
要理解的是，作为覆盖任何先前沉积的着色剂的后续材料层，在这些位置处几乎不发生加热至不发生加热，直到/除非在施加后续材料层之后向这些位置施加附加的光吸收性着色剂。
在一些实例中，对于一些层而言，沉积的材料层具有默认颜色，其在暴露于来自气体放电光源55的足够高的能量发射时具有足以发生熔合(经由熔融、烧结等等)的光吸收性。在此类实例中，在由气体放电光源55施加能量之前，该流体喷射阵列58可以选择性沉积具有第二颜色的着色剂，所述第二颜色是最低光吸收性的，使得在暴露于来自气体放电光源55的能量发射时不会引起熔合。经由此类布置，该气体放电光源55可以引起该材料(已经具有第一颜色)的熔合，并且不会导致覆盖有选择性沉积的着色剂(第二颜色)的材料的熔合。换句话说，沉积的着色剂用于选择性遮蔽部分沉积材料以实现未被沉积着色剂覆盖的沉积材料部分的所需熔合图案。
在一些实例中，经由装置30的增材制造方法包括以基本上与上文所述相同的方式使用材料分配器50将第一材料层沉积到接收表面上。经由流体喷射阵列58，装置30在第一层上的不同位置处选择性沉积至少第一着色剂和第二着色剂的液滴。该气体放电光源55用于在具有第一着色剂的第一层的位置处引起熔合，而不会在具有第二着色剂的位置处引起熔合。在一些实例中，第一着色剂通常是光吸收性的，第二着色剂是具有最低光吸收性的颜色，并且在不需要熔合的情况下沉积该第二着色剂。同时，第一着色剂表现出与气体放电光源的发射光谱充分重叠的吸收光谱，导致覆盖有第一着色剂的材料的熔合(经由熔融或烧结)。
在一些实例中，装置30(图1)包括控制部分和/或与控制部分合作运行，由此实现3D物体的增材制造，结合至少图4描述了控制部分300的一种示例性实施方式。
图4是根据本公开的一个实例示意性显示了控制部分300的框图。
在一些实例中，如结合图1-3和5-7在本公开通篇中所示那样，控制部分300提供了构成实施和/或管理装置、材料分配器、试剂供应器、流体喷射阵列、气体放电光源、引擎、功能、参数和/或方法的任一者的一部分的控制部分的一种示例性实施方式。
在一些实例中，控制部分300包括控制器302和存储器310。
一般而言，控制部分300的控制器302包括至少一个处理器304和相关的存储器。如本公开通篇中所示那样，控制器302电连接到存储器310上并与之连通，以产生控制信号来引导该装置、材料分配器、试剂供应器、流体喷射阵列、气体放电光源、引擎、功能、参数和/或方法中至少一部分的操作。在一些实例中，这些生成的控制信号包括但不限于使用存储在存储器310中的制造引擎311以便以至少一些本公开的实例中所述的方式来至少引导和管理3D物体的增材制造。
响应于或基于经由用户界面(例如图4中的用户界面320)和/或经由机器可读指令接收的命令，控制器302生成控制信号以便根据本公开的至少一些实例来实现3D物体的增材制造。在一些实例中，控制器302体现为通用计算设备，而在一些实例中，将控制器302并入至少一些本公开通篇中所述的相关装置、材料分配器、试剂供应器、流体喷射阵列、气体放电光源、引擎、功能、参数和/或方法等等或与之相关联。
对本申请而言，参考控制器302，术语“处理器”应当是指目前开发的或未来开发的处理器(或处理资源)，其执行包含在存储器中的机器可读指令的序列。在一些实例中，执行机器可读指令的序列(如经由控制部分300的存储器310提供的那些)使得处理器执行动作，如操作控制器302以便如本公开的至少一些实例中通常所述(或与之一致)那样来实现3D物体的增材制造。该机器可读指令可以加载到随机存取存储器(RAM)中以便由它们在只读存储器(ROM)、大容量存储设备或一些其它永久存储(例如非暂时性有形介质或非易失性有形介质)中的储存位置(如通过存储器310所示)通过该处理器执行。在一些实例中，存储器310包含提供可通过控制器302的过程执行的机器可读指令的非易失性存储的计算机可读有形介质。在其它实例中，硬连线电路可以取代或与机器可读指令结合使用以实现所述功能。例如，控制器302可以体现为至少一个专用集成电路(ASIC)的一部分。在至少一些实例中，该控制器302不限于硬件电路与机器可读指令的任何特定组合，也不限于由控制器302执行的机器可读指令的任何特定来源。
在一些实例中，控制部分300完全在独立设备内实现或由独立设备来实现，该独立设备具有至少一些与先前结合至少图1-3所述的装置30基本相同的特征和属性。在一些实例中，该控制部分300部分在该装置30中实现，部分在分离且独立于该装置30但与该装置30连通的计算资源中实现。
在一些实例中，控制部分300包括图4中显示的用户界面320。在一些实例中，用户界面320包括用户界面或其它显示器，其提供了如结合图1-3和5-7所述的至少一些该装置、材料分配器、试剂供应器、流体喷射阵列、气体放电光源、引擎、功能、参数和/或方法的同时显示、激活和/或操作。在一些实例中，经由图形用户界面(GUI)提供该用户界面320的至少一些部分或方面，并可以包括显示器324和输入设备322。
图5是根据本公开的一个实例示意性显示了制造引擎350的框图。在一些实例中，制造引擎350提供了图4中控制部分300中的制造引擎311的一个示例性实施方式。在一些实例中，控制部分制造引擎350具有至少一些与结合图4所述的制造引擎311基本相同的特征和属性。
如图5中所示，在一些实例中，制造引擎350包括分配引擎360、组合引擎380和/或能量引擎390。在一些实例中，该制造引擎350引导和管理3D物体的增材制造，包括相对于接收表面沉积材料以增材形成三维(3D)物体。
一般而言，该分配引擎360使得能够选择(自动或手动)材料、试剂等等以便沉积到接收表面上和/或部分形成的3D物体上。在一些实例中，该分配引擎360包含材料参数362。经由该材料参数362，该制造引擎350规定了可用于增材形成3D物体的主体的哪些材料和此类材料的量。在一些实例中，这些材料经由装置30(图1)的材料分配器50沉积。
该材料可以包含聚合物、陶瓷等等，其具有足以用于3D物体预期用途的强度、可成形性、韧性等等，先前结合图1描述了至少一些示例性材料。
在一些实例中，该分配引擎360包括试剂功能364以指定哪些试剂将被选择性沉积到先前沉积的材料层和/或其它试剂上。在一些实例中，此类试剂经由流体喷射阵列58(图1)来沉积。在一些实例中，该试剂功能364包括颜色阵列参数366、细化参数368和熔合参数369。
颜色阵列参数366能够选择可以沉积的不同着色剂及其混合物。在一些实例中，所述不同的着色剂可以包括青色、品红色、黄色和黑色。但是，可以使用其它着色剂，包括专色。与可以经由颜色阵列参数366选择的此类着色剂相关的至少一些方面在下文中结合至少图6来进一步描述。经由吸收来自气体放电光源55的光能量，该着色剂可以促进该材料的熔合。
在一些实例中，细化参数368控制细化剂的沉积以补充沉积材料的熔合，而熔合参数366控制补充熔合剂的沉积，所述补充熔合剂可以与着色剂一起促进沉积材料熔合成整块结构。在一些实例中，选择性沉积其它试剂或附加试剂。要理解的是，在至少一些实例中，该补充熔合剂被省略且不沉积到该材料上，着色剂(选择性沉积到该材料上)足以引起意在用于熔合的材料的足够的加热和熔融。
要理解的是，在一些实例中，该分配引擎360不限于规定与图5中所示参数362、366、368、369相关的材料、试剂等等的类型，而是可以根据3D物体的尺寸、类型、形状、用途等等和根据用于实施3D物体的增材制造的方法的特定类型来规定有助于3D物体的增材制造的任何类型的材料、试剂等等，以及此类类型的材料、试剂等等。
不同的相应类型的试剂等等可以各自单独包含在试剂供应站60的不同储存器(例如图1中的62、64)中，并在3D物体的增材制造过程中按需选择性抽取。类似地，就每个参数362使用的不同材料而言，不同的材料可以各自包含在单独的储存器中，直到经由分配器50(图1)沉积。
一般而言，该制造引擎350的组合引擎380能够选择(自动或手动)由此沉积所选试剂的属性。例如，在一些实例中，该组合引擎380包括位置参数382、尺寸参数384、形状参数386、数量参数388和间距参数389。位置参数382可以规定各种试剂和/或该3D物体的结构特征所处的位置。例如，该位置参数382可以规定沉积着色剂以导致材料层熔合(例如经由熔融、经由烧结等等)的位置。同时，尺寸参数384可以规定在其上沉积特定试剂(例如着色剂、细化剂等等)的区域的尺寸。该尺寸可以规定为绝对量或相对量，即相对于未接收特定试剂的周边材料的尺寸或体积的尺寸。
在一些实例中，形状参数386能够规定在其上沉积特定试剂的形状，其可以是绝对的或相对于该3D物体的一般形状。在一些实例中，数量参数388能够规定在材料层上沉积特定试剂的位置的数量。在一些实例中，间距参数389能够规定沉积特定试剂的多个位置之间的间距。
一般而言，制造引擎350的能量引擎390能够规定在沉积材料和试剂上的各种加工步骤，如施加能量以导致沉积材料的熔合等等。
在一些实例中，能量功能390包括时间功能392、强度参数397和波长参数398。时间功能392包括静态参数394和动态参数395。
在一些实例中，时间功能392规定了朝向接收表面42上的材料、试剂等等发射来自气体放电光源55的能量的时间量。在一些实例中，该气体放电光源55以单次闪光照射该材料层。因此，该气体放电光源55可以在此类发射过程中保持静止(即静态)，可以经由静态参数394来规定照射的时间。但是，在其中在一系列闪光过程中气体放电光源55在该材料、试剂等等(在该接收表面42上)上移动的一些实例中，动态参数395可以规定发射的总时间量或每次闪光的发射时间。
在一些实例中，该强度参数397控制由气体放电光源55发射的能量强度，而波长参数398选择性地控制可以由气体放电光源55发射的波长光谱的范围。
图6是包括根据本公开的一个实例示意性显示了吸光度和发射的图452的图表450。
如图6中所示，图表450包括显示吸光度的第一y轴454、显示发射(a.u.)的第二y轴456和显示波长(纳米)的x轴458。经由图例460，根据相应的线条图案和相关的附图标记(例如分别为470、472、474、478)来标记各着色剂(例如青色、品红色、黄色、黑色)。此外，图例460提供了对两种不同的示例性气体放电光源，如氙闪光灯(分别例如Xe闪光灯1和Xe闪光灯2)根据相应的线条图案和相关的附图标记及其相关的480、482进行的标记。
在一个方面，该图452将相应的氙闪光灯的发射光谱并置，如相对于各相应着色剂(C-470；M-472；Y-474；和K-478)的吸收光谱经由线480、482所表示的那样。对于这种并置，可以看出，在高于2000a.u.的灯480、482的能量发射与大约300至大约425纳米的波长范围内的黄色-474的吸收之间发生了显著的重叠。进一步参考图452，可以看出，在高于2000a.u.的灯480、482的能量发射与大约500至大约600纳米的波长范围内的着色剂品红色-472的吸收之间发生了显著的重叠。进一步参考图452，可以看出，在高于2000a.u.的灯480、482的能量发射与大约550至大约700纳米的波长范围内的着色剂青色-474的吸收之间发生了显著的重叠。这一信息表明，在氙闪光灯的波长光谱与相应的黄色、品红色和青色着色剂的波长之间发生了显著的重叠，使得由闪光灯480、482发射的绝大部分能量被相应的着色剂黄色、品红色和/或青色吸收。
经由这种布置，在着色剂(例如青色、品红色、黄色)的吸收光谱和氙闪光灯的发射光谱之间发生显著的重叠。
在一些实例中，在本公开的至少一些实例通篇中公开的气体放电光源可以是紫外(UV)-可见气体放电光源，其基本排除了大于近红外(IR)发射光谱的波长。
在此类紫外(UV)-可见气体放电光源的一些实例中，该气体放电光源还排除了近红外(NIR)光谱中的波长。换句话说，此类紫外(UV)-可见气体放电光源基本排除了大于紫外-可见发射光谱的波长。
图7是根据本公开的一个实例示意性显示了制造3D物体的方法的流程图。在一些实例中，经由先前结合至少图1-6所述的至少一些材料分配器、流体喷射阵列、试剂供应器、气体放电光源、装置、引擎、功能、方法来进行方法600。在一些实例中，经由除了先前结合至少图1-6所述那些之外的至少一些材料分配器、流体喷射阵列、试剂供应器、气体放电光源、装置、引擎、功能、方法来进行方法600。特别地，在一些实例中，经由至少制造引擎，如图5中的制造引擎250来实施该方法600。
如图7中所示，在602处，方法600包括相对于接收表面沉积材料层以增材形成整块的3D物体。在一些实例中，其中先前的材料层和/或试剂已经沉积到接收表面上，随后不再将后面的材料层直接沉积到接收表面上，而是沉积到先前沉积的材料、试剂等等上。
在604处，方法600包括将包含至少第一着色剂的液滴选择性沉积到该材料层的第一部分上。在606处，方法600包括施加气体放电光源以选择性地引起在该层的第一部分中的第一能量吸收量，该第一能量吸收量显著高于在省略第一着色剂的该层的第二部分中的第二能量吸收量。
尽管在本文中已经说明和描述了特定实例，但是在不脱离本公开的范围的情况下，可以用各种替代和/或等效的实施方式来代替所示和所述的特定实例。本申请意在覆盖本文中所讨论的特定实例的任何改编或变化。

Claims (15)

1.一种增材制造方法，包括：
将材料层沉积到接收表面上；
经由使用页面宽度流体喷射阵列的单一道次，将包含至少第一着色剂的液滴选择性沉积到所述层的第一部分上；并且
施加气体放电光源以便在所述层的第一部分中选择性引起第一能量吸收量，所述第一能量吸收量显著高于在省略第一着色剂的所述层的第二部分中的第二能量吸收量，其中施加气体放电光源包括经由单次闪光来照射沉积的材料层和着色剂，所述闪光具有1焦耳/平方厘米至50焦耳/平方厘米的能量密度，并具有50微秒至30毫秒的持续时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其中与所述第一着色剂相关的第一能量吸收量导致第一部分中的材料熔合，并且第二能量吸收量不会导致第二部分中的熔合。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一能量吸收量比所述第二能量的量高至少一个数量级。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述材料包含具有至少200℃的熔融温度的聚合物。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述材料选自聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTPE)、全氟烷氧基烷烃(PFA)、全氟聚合物(PFPE)、全氟磺酸(PFSA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺4，6(PA46)、聚酰胺6，6(PA66)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
6.一种增材制造装置，包括：
用于将第一材料层沉积到接收表面上的材料分配器；
用于在第一层上的不同位置处选择性沉积至少第一着色剂和第二着色剂的液滴的流体喷射喷嘴的页面宽度阵列；和
用于在第一层的具有第一着色剂的位置处引起熔合且不会在具有第二着色剂的位置处引起熔合的气体放电光源，其中所述气体放电光源经由单次闪光来照射沉积的材料层和着色剂，所述闪光具有1焦耳/平方厘米至50焦耳/平方厘米的能量密度，并具有50微秒至30毫秒的持续时间。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述第一着色剂相对于所述气体放电光源的发射光谱的吸光度显著高于所述第二着色剂相对于所述气体放电光源的发射光谱的吸光度。
8.根据权利要求6所述的装置，其中所述第一着色剂的吸光度比所述第二着色剂的吸光度高至少一个数量级。
9.根据权利要求6所述的装置，其中所述材料包含具有至少200℃的熔融温度的聚合物，并且所述材料选自聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTPE)、全氟烷氧基烷烃(PFA)、全氟聚合物(PFPE)、全氟磺酸(PFSA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺4，6(PA46)、聚酰胺6，6(PA66)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
10.根据权利要求6所述的装置，其中所述气体放电光源的发射光谱基本上不包括大于近红外(NIR)发射光谱波长的波长。
11.根据权利要求6所述的装置，包括：
包括颜色阵列参数的控制部分，所述颜色阵列参数用于从包含第一着色剂和第二着色剂的着色剂阵列中选择颜色的沉积，
其中至少所述第一着色剂具有与所述气体放电光源的发射光谱基本重叠的吸收光谱，并且所述第二着色剂具有相对于所述气体放电光源的发射光谱的吸收光谱，由此在具有第二着色剂的位置处不会引起熔合。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述控制部分包括组合引擎，所述组合引擎包括以下的至少一者：
用于选择在此处沉积相应着色剂的位置的位置参数；
用于选择在其上沉积相应着色剂的区域尺寸的尺寸参数；
用于选择在其上沉积相应着色剂的区域形状的形状参数；
用于选择在此处沉积相应着色剂的位置数量的数量参数；和
用于选择在此处沉积相应着色剂的位置之间的间距的间距参数。
13.根据权利要求11所述的装置，其中所述控制部分包括能量引擎，所述能量引擎包括时间功能以便根据以下的至少一者由所述气体放电光源选择施加能量：
静态参数，其中气体放电光源在能量施加过程中是静止的；和
动态参数，其中气体放电光源在能量施加过程中在接收区域上以单一道次移动，以便在具有所述第一着色剂的位置处熔合所述材料。
14.一种增材制造装置，包括用于执行存储在非暂时介质中的机器可读指令的处理资源，以便：
将聚合物材料层沉积到接收表面上；
将包含至少第一着色剂的液滴选择性沉积到所述层的第一部分上；和
经由气体放电光源，在所述层的第一部分中选择性引起第一加热量，所述第一加热量显著高于在省略第一着色剂的所述层的第二部分中的第二加热量，其中所述气体放电光源经由单次闪光来照射沉积的材料层和着色剂，所述闪光具有1焦耳/平方厘米至50焦耳/平方厘米的能量密度，并具有50微秒至30毫秒的持续时间。
15.根据权利要求14所述的增材制造装置，其中所述气体放电光源是氙闪光灯。
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