CN110366485B - 利用喷射成形的3d打印 - Google Patents

Abstract

公开了利用喷射成形3D打印部件的技术。3D打印机接收用于打印结构的指令，其中所述指令基于结构的数据模型。3D打印机接收合适的材料，比如金属、塑料或复合材料，并且利用喷射成形基于指令来打印结构。在一个实施例中，3D打印机采用喷射成形来精加工3D打印部件的具有阶梯效应的成角度表面。

Description

利用喷射成形的3D打印

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年3月1日提交的题为“3-D PRINTING USING SPRAY FORMING”的美国专利申请No.15/446,932的权益，其通过引用明确地整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及制造技术，并且更具体地涉及利用喷射成形的3D打印方法。

背景技术

近年来，随着三维(3D)打印在各种应用中的越来越多的广泛使用，已经在制造方面取得了关键的技术发展和进步。这些应用在制造多种类型的复杂机械结构的情况下尤其普遍。关于3D打印技术本身的进展，最近已经取得了类似的进步，并且实现了里程碑。作为这些最近进步的主题的许多现代3D打印技术包括例如立体光刻(SLA)、数字光处理(DLP)、熔融沉积成型(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、选择性激光熔化(SLM)等。

现有3D打印应用的各种限制仍然存在。作为说明，利用FDM和其它技术的3D打印依赖于材料层的连续沉积。作为这种逐层沉积技术的结果，打印部件尤其是相对于成角度的表面可能表现出阶梯效应。举例来说，在打印部件是面板(比如用于车辆的引擎罩)的情况下，该部件可能不符合适用的车辆要求和规格。因此，这些打印部件可能需要额外的打磨、机加工或其它精加工步骤以使它们平滑。

例如，利用常规制造技术，面板可以是3D打印的。然后，该部件可以准备用于第二制造步骤，其中利用打磨、手动喷射成形或一些其它工艺来减少或消除阶梯效应。需要单独的制造步骤来生产平滑的3D打印部件可能导致制造效率低下、增加的复杂性以及增加的成本。此外，由于在常规方法中，通常利用对于生产该部件的3D打印机未校准的技术来消除阶梯效应，因此可能损害所得到的打印部件的精度。

发明内容

在下文中将参考三维打印技术更全面地描述方法的若干方面。

对结构进行三维(3D)打印的方法的一个方面包括：接收用于打印该结构的指令，所述指令基于该结构的数据模型；接收材料；以及基于所述指令打印该结构，打印包括对材料进行喷射成形以产生所述结构。

对结构进行3D打印的方法的另一方面包括：接收用于打印该结构的指令，所述指令基于该结构的数据模型；接收材料；利用材料基于所述指令打印该结构，所述打印包括：形成材料的连续层以产生具有阶梯表面部分的中间结构；以及将材料喷射成形到阶梯表面部分上，以通过使阶梯表面部分平滑由中间结构产生所述结构。

对结构进行三维(3D)打印的方法的另一方面包括：接收用于打印该结构的指令；接收用于该结构的一层或更多层的标称尺寸和相应公差；基于所述指令打印该结构，所述打印包括：形成材料的连续层以产生中间结构；扫描中间结构以确定一层或更多层的物理尺寸；以及喷射成形中间结构的选定部分以产生所述结构，使得物理尺寸落在标称尺寸的接受公差内。

应该明白的是，根据以下详细描述，利用喷射成形进行3D打印的其它方面对于本领域技术人员来说将变得显而易见，其中通过图示仅示出并描述了几个实施例。如本领域技术人员将认识到的，面板、工具壳体以及用于生产面板的方法能够具有其它和不同的实施例，并且其若干细节能够在各种其它方面进行改变，所有这些都不背离本发明。因此，附图和详细描述本质上被认为是示例性的，而不是限制性的。

附图说明

现在将通过示例的方式而非限制的方式在详细描述中、在附图中展示利用喷射成形的3D打印的各个方面，其中：

图1A-图1B示出了利用熔融沉积成型(FDM)的常规3D打印机的示图。

图2是示出3D打印的示例性过程的流程图。

图3A、图3B和图3C是支撑所得3D打印部件的所需部件和构建板的图示。

图4是采用喷射成形的3D打印机的示图。

图5是集成了喷射成形和熔融沉积成型(FDM)打印的3D打印机的示图。

图6A-图6B是示出利用喷射成形进行3D打印的示例性方法的流程图。

图7是示出利用3D打印结构的阶梯效应的原位监测进行3D打印的示例性方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图阐述的详细描述旨在提供对利用喷射成形进行3D打印的各种示例性实施例的描述，并且不旨在表示可以实施本发明的唯一实施例。贯穿本公开使用的术语“示例性”意指“用作示例、实例或说明”，并且不一定被解释为优选或优于本公开中提出的其它实施例。详细描述包括为了提供向本领域技术人员充分传达本发明范围的详尽且完整的公开内容目的的具体细节。然而，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实施。在一些情况下，公知的结构和部件可以以框图形式示出，或者完全省略，以便避免使贯穿本公开提出的各种构思模糊。

图1A-图1B示出了利用熔融沉积成型(FDM)的常规3D打印机的示图。FDM是一种增材制造技术，其中热塑性塑料或其它材料通过温度控制的打印喷嘴102挤出。打印喷嘴102可以通过在计算机辅助制造(CAM)软件包的控制下的机械装置在水平方向和竖直方向上移动。待构造的3D部件一次构建一层，并且这些层以规定方式顺序地彼此叠置以形成部件121。

图1A的3D打印机还包括第一卷筒104和第二卷筒，第一卷筒用于提供给送到挤出头102的第一材料，第二卷筒用于提供给送到挤出头102的第二材料。虽然在一些构造中，材料114可以构成用于形成部件的连续层的构建材料，并且材料116可以构成用于提供临时支撑的支撑材料，以适应由某些结构的预定形状形成的空间空位，否则这些结构的形状可能在凝固之前因重力受到损害，但本公开中考虑的3D打印技术可以通过使用复杂的矩阵列作为背衬结构来消除对支撑材料的需要。

3D打印机100还可以包括可以在其上进行打印的基板或基底112以及可竖直移动的构建平台110。在3D打印过程中，其中材料114被挤出到部件121的表面上以形成连续层，构建平台110可以构造成在软件控制下在竖直方向上逐渐向下移动(如支撑臂123上的箭头所示)，以适应由部件121的层数增加所占据的空间。

图1B示出了挤出头102的放大图。材料114和116可以利用旋转驱动轮125分别给送到挤出喷嘴126和128中。材料114和116通过在相应的挤出喷嘴126和128中施加热量而熔化，于是在软件控制下从喷嘴喷射到基板110上，或者喷射到之前设置在基板上的层上。

虽然这里为了说明目的描述了FDM打印技术，但是本文的公开内容不局限于此，并且结合下面的描述可以采用任何合适的3D打印技术。

图2是示出3D打印的示例性过程的流程图200。呈现期望的待打印3D对象的数据模型(步骤210)。数据模型是3D对象的虚拟设计。因此，数据模型可以反映3D对象的几何特征和结构特征、以及其材料成分。可以利用各种方法(包括3D扫描、3D建模软件、摄影测量软件和相机成像)来创建数据模型。

用于创建数据模型的3D扫描方法还可以利用各种技术来生成3D模型。这些技术可以包括例如飞行时间、体积扫描、结构光、调制光、激光扫描、三角测量等。

3D建模软件进而可以包括许多市售的3D建模软件应用程序中的一种。可以利用合适的计算机辅助设计(CAD)包(例如以STL格式)来呈现数据模型。STL文件是与市售的CAD软件相关联的文件格式的一种示例。CAD程序可以用于将3D对象的数据模型创建为STL文件。因此，STL文件可以经历借以识别和解决文件中的错误的过程。

在错误解决之后，可以通过称为切片机的软件应用程序对数据模型“切片”，从而产生用于对对象进行3D打印的指令集，其中指令与待使用的特定的3D打印技术兼容并且与其相关联(步骤220)。许多切片机程序是市售的。一般而言，切片机程序将数据模型转换为表示待打印对象的薄切片(例如，100微米厚)的一系列单独层，以及包含用于3D打印这些连续的单独层的打印机特定指令的文件，以产生数据模型的实际3D打印表示。

用于此目的的常见类型的文件是G代码文件，其是一种包括用于对对象进行3D打印的指令的数字控制编程语言。将G代码文件或构成指令的其它文件上传到3D打印机(步骤230)。因为包含这些指令的文件通常被构造为可用特定的3D打印过程操作，所以应理解的是，根据所使用的3D打印技术，指令文件的许多格式是可能的。

除了指示待呈现的对象是什么和如何呈现对象的打印指令之外，3D打印机在呈现对象时必需使用的适当物理材料也可以利用若干常规且常用的打印机特定方法中的任一种装载到3D打印机中(步骤240)。在以上指出的熔融沉积成型(FDM)3D打印机中，材料可以作为细丝装载在卷筒上，卷筒放置在一个或更多个卷筒保持器上。通常将细丝给送到挤出机装置中，在操作中，挤出机装置在将材料喷射到构建板或其它基板上之前将细丝加热成熔化形式。在选择性激光烧结(SLS)打印和其它方法中，材料可以作为粉末装载到腔室中，腔室将粉末给送到构建平台。根据3D打印机，可以使用用于装载打印材料的其它技术。

然后，利用材料基于所提供的指令来打印3D对象的相应数据切片(步骤250)。在利用激光烧结的3D打印机中，激光扫描粉末床并将粉末在需要结构的位置熔化在一起，并避免扫描切片数据指示不打印任何东西的区域。该过程可以重复数千次，直到形成期望的结构，然后由制作者移除打印部件。在如上所述的熔融沉积成型中，通过将模型连续层和支撑材料施加到基板来打印部件。一般而言，出于本公开的目的，可以采用任何合适的3D打印技术。

与其它3D打印技术一样，FDM技术具有最小的层分辨率，根据打印机分辨率和其它因素，这在某些构造中可能大约为0.127mm左右。由于这种最小分辨率，很明显，所尝试的成角度表面的3D打印将导致由连续层的有限厚度引起的通常不希望的“阶梯式”制品。

参考图3A-图3C可以理解这种现象，图3A-图3C是期望部件312和支撑所得3D打印部件320的构建板310的图示。图3A是待打印部件312的数据模型的视觉表示。出于该图示的目的，部件312具有大致平坦的第一表面314以及在两端成角度并且具有平坦顶表面的第二表面313。例如，部件312可以是用于运输结构中的面板，其中表面313用于表示面板的外部部分，比如车门的外部部分。

图3B示出了基于部件312的数据模型在基板310上3D打印的部件320。可以看出，由于沉积的层的有限的最小厚度，3D打印过程在部件320的表面(用于表示成角度表面313(图3A)之一)上产生阶梯效应322。结果，部件(比如本体面板)的外部表面可能具有不希望的和不美观的锯齿状边缘，这些锯齿状边缘必须通过某种其它工艺来平滑。根据正在构造的部件和具体实施方案，所产生的阶梯效应322可能进一步增加复杂性。例如，它可能致使部件不符合规范或适用规则，或者不能用于特定目的。

图3C示出了在经过附加的制造步骤之后的部件320。具体而言，阶梯效应322被减小以形成部件320的大致平坦的表面302和304。一个这样的制造步骤可以包括工人从3D打印机移除部件320、将部件320沉积在第二基板330上、以及应用手动喷射成形技术以使阶梯效应平滑。

常规的喷射成形包括经由将液态金属流的惰性气体雾化成液滴并将半固态喷射的液滴沉积到成形的基板上来铸造具有均匀微结构的金属部件。基板收集液滴并将它们固化成连贯的预制件。在该过程的一个示例中，通常在感应熔炉中熔化合金，然后将熔化的金属通过锥形中间包缓慢地倒入小孔陶瓷喷嘴中。熔化的金属离开熔炉并通过雾化器破碎成液滴。然后液滴向下行进以撞击基板。该过程被布置成使得液滴在半固态条件下撞击基板。该过程提供了足够的液体部分以将固体部分“粘”在一起。继续沉积，在基板上逐渐构建金属的喷射成形部件，比如坯段。喷射成形可以使用具有待成形部件的形状的腔室。

喷射成形可以包括在如上指出的金属结构上应用精加工程序，或者在腔室中形成金属结构。更具体而言，金属部件可以在温度控制腔室中喷射成形，该温度控制腔室通常具有与最终部件的形状一致的形状。在当前的金属喷射成形工艺中，需要专用设备，比如腔室、喷嘴、雾化器等。另外，金属部件受到腔室约束的限制，并且只能成形为大致粘附于腔室的几何结构。

因此，在一个实施例中，喷射成形技术被结合作为3D打印机的一部分。3D打印机包括具有六个自由度的灵活的计算机控制喷嘴，其能够在所有三个X-Y-Z方向上操纵，并相对于打印机构建板以各种角度倾斜。根据实施例，包含喷射成形器的3D打印机可以用于现有部件的表面的精加工和部件的批量构造。在其它示例性实施例中，喷射成形3D打印机并不局限于金属的喷射成形，并且可以附加地或替代地采用塑料和其它材料的喷射成形。因此，3D打印机可以包含喷射成形器，其广泛地包括一个或更多个机械组件，用于将所需材料转换成液滴并以与3D打印机相关联的3D打印指令和/或CAM程序指定的方式对材料喷射成形。

图4示出了采用喷射成形的3D打印机400的构思图。3D打印机包括支撑臂402、构建板404和基板406。在该实施例中，工具壳体408设置在基板406的表面上。在一个示例性实施例中，工具壳体408被预先加工或3D打印，并且在其构造之后放置在基板408上。

在下面参考图5和图6进一步描述的另一示例性实施例中，可以在3D打印机400上3D打印工具壳体408。例如，3D打印机400可以包括常规的计算机控制的打印挤出机(未示出)，其可以利用各种已知方法(SLS、FDM等)中的任一种来对模具进行3D打印。在另一示例性实施例中，利用3D打印机400喷射成形模具。

在3D打印机的计算机控制下的机械手臂414可以用于在工具壳体408的表面上喷射成形部件410，比如面板。在其它示例性实施例中，喷射成形直接沉积在基板406上以喷射成形部件410。机械手臂414的喷嘴416将材料的液滴412射出到工具壳体408上，从而形成如上所述的部件410。

由于部件410由利用喷射成形的3D打印机形成，应理解的是，部件410的成角度或倾斜的部段418和420可以在没有任何明显的阶梯效应的情况下产生。因此，喷射成形作为3D打印机的一部分并在计算机控制下的使用使得制造商能够形成不需要进一步精加工步骤的部件410。因此，可以在单个步骤中或在单个3D打印机上提供平滑的部件。

在示例性实施例中，机械手臂414可以在各种方向和角度上操纵。例如，机械手臂414可以在A、B或C方向中的一个或更多个方向上(或在其间的任何点处的方向)移动，A、B、C方向可以分别对应于3D打印机的坐标轴X、Y、Z。例如，在另一示例性实施例中，机械手臂414可以基本上以任何角度倾斜，以便以各种角度执行喷射成形。在又一实施例中，机械手臂414可以被构造为旋转或扭转，如箭头和相应标记D所示。在示例性实施例中，机械手臂414配备有六个自由度。在一个实施例中，机械手臂414设计成相对于通常庞大的打印挤出机502和相关的机械组件更纤细。这使机械手臂414具有额外的灵活性以围绕基板移动。

执行塑料挤出的常规3D打印机通常具有改变打印挤出机的角度的有限能力。这种常规的打印机通常采用用于打印喷嘴的枢转点来代替纤细的柔性机械手臂。为此原因，3D打印机上的挤出机通常不具有使得它们在其移动程度上具有显著灵活性的六个自由度。这种限制的一个原因是，与圆滑的机械手臂414相比，常规的打印喷嘴通常具有较粗的直径并且不能容易地绕不同的轴线操纵，机械手臂的直径范围可以非常纤细，部分原因在于喷射成形技术的固有性质以及喷射喷嘴所需的小尺寸液滴。

另外，由于挤出材料的厚度和其它约束，当挤出机角度改变(例如改变到相对于沉积材料稍微成角度的位置)时，从常规打印机挤出的材料可能受到重力的不利影响。也就是说，常规3D打印机中的打印挤出机通常体积庞大，承载更大的惯性，并且由于其与挤出系统的其余部分的枢转点连接而受到运动限制，使得其改变角度和方向的灵活性因此是有限的。这种现象在原理上类似于试图用圆珠笔倒置地书写。利用喷射成形的3D打印没有这种限制。喷射成形技术允许3D打印机基本上以任何角度(包括在倒置方向上)在基板或部件上喷射轻液滴，并且喷射机构基本上不受重力的不利影响。

因为机械手臂414和喷射成形能力被结合作为3D打印机的一部分，所以可以利用直接提供给3D打印机的指令在计算机控制下控制和引导臂414。另外，与常规的喷射成形方法(其中腔室约束部件成形以粘附到单个或有限的几何结构)相比，本文所公开的3D打印机可以三维地喷射成形部件，其中这些部件在软件控制下具有各种可能的几何形状和特征。

机械手臂414和打印机的机械组件可以根据实施例而变化。在进行金属的喷射成形的情况下，该组件可以包含用于加热金属的机构、雾化器和其它元件。在另一实施例中，3D打印机的机械手臂414可以构造成将树脂喷射到模具或基板上以便形成或精加工部件。一般而言，在考虑不同类型材料的喷射成形时，熔融材料不应过于粘稠，从而致使喷嘴416难以喷出液滴。因此，在示例性实施例中，机械手臂414的喷嘴416可以包括用于调节在喷射成形过程中待使用目标材料的粘度的组件。在一个实施例中，可以根据在喷射成形过程中待使用的材料按照软件来动态地调节该组件。另外，对于塑料而言，加热机构可以包括在喷嘴416中或靠近喷嘴，以便于材料的流动。

在使用热固性树脂的情况下，树脂和硬化剂通常以一定比例混合然后施加。将树脂和硬化剂预混合然后试图喷射成形所得的粘性材料会产生固有的困难。例如，将树脂和硬化剂预混合并喷射成形组合材料可以导致材料在喷嘴内固化，从而堵塞喷嘴。

因此，在另一示例性实施例中，机械手臂414可以包括两个喷嘴416(仅示出一个)，每个喷嘴构成单独的喷射成形头。第一这种喷嘴可以喷射树脂，并且第二喷嘴可以喷射硬化剂。该技术消除了预混合和喷射组合树脂和硬化剂所固有的困难。

上述3D打印技术可以用于利用喷射成形来平滑(精加工)部件(比如面板)，或者用于形成部件。

在喷射成形塑料时，喷嘴416的直径通常非常小，在一些实施例中约为50μm。因为喷嘴416的直径小，所以离开喷嘴416的材料的相应厚度可以忽略不计，从而当利用喷射成形技术3D打印部件时基本上不会观察到阶梯效应。

机械手臂414有利于结合到3D打印机400中以用于喷射成形，因为除了其它原因之外，这种机械手组件可以由数据模型和3D打印机中使用的相关指令控制。

再次参考图4，在待成形部件410构成车辆的外部本体面板的示例中，形成面板的材料可以喷射在3D打印的工具壳体408(或其它实施例中的基板406)上。这样，由于3D打印的工具壳体408的表面性质而出现的缺陷仅存在于最终面板的B侧上，部件410与工具壳体408的表面在该侧相接。相比之下，面板的A侧(部件410的表面418、420)可以制成为基本上完美地平滑，从而满足A级车辆表面要求。

在另一示例性实施例中，如上所述的3D打印机可以用于在金属或塑料的3D打印工具上喷射树脂，以使工具的表面平滑。

在涉及金属的喷射成形的实施例中，各种技术和工艺可以适合与包括等离子体沉积、物理气相沉积、化学气相沉积等在内的技术结合使用。

利用本文描述的技术，可以在打印机的软件控制下完全地喷射成形具有复杂几何形状的平滑的金属或塑料部件和面板。各层可以从构建板404喷射，或替代地，第一材料可以用作基底406，并且第二材料可以用于喷射成形过程。

在另一示例性实施例中，喷射成形机构与常规的3D打印挤出机集成在一起以形成单个3D打印机。根据该示例性实施例的3D打印机能够具有双重(或多个)功能：即，常规的挤出机(比如SLS、FDM等)可以用于3D打印部件，并且喷射成形器既可以用于形成部件，也可以为常规打印挤出机打印的部件提供精加工。

图5示出了集成了喷射成形和FDM打印能力的3D打印机500的示图。尽管出于说明目的示出了FDM组件，但应理解的是，任何常规的3D打印技术都可以与喷射成形机构集成。喷射成形机构包括机械手臂514、喷嘴516以及由打印机软件引导的相关控制机构(未示出)。如先前参考图4所示出的，图5的机械手臂514可以在3D打印机指令的控制下，并且可以在各种角度和方向上(包括在A、B、C和D方向上)操纵。

在所示实施例中，利用打印挤出机502以及打印材料514和518中的一种或两种，部件508被3D打印在构建板504(或居间基板或泡沫基底)上。如结合先前实施例所讨论的，部件508的成角度部分的特征在于阶梯效应，为了清楚起见，其尺寸在这里被夸大。在部件508经由打印挤出机502进行3D打印之后，机械手臂的喷嘴516施加喷射成形以精加工部件，从而减少或消除阶梯效应，使得部件508将具有如先前参考图5A和图5C指出的平滑的成角度表面。根据实施例，可以对金属、塑料或复合材料进行喷射成形。

图6A-图6B是示出利用喷射成形进行3D打印的示例性方法的流程图。参考图6A，在610处，呈现待打印部件的数据模型。在620处，将数据模型切片成多个层以产生3D打印指令。根据应用程序，这些指令可以包括用于常规3D打印(比如SLS或FDM)、喷射成形或两者的指令。在630处，将指令上传到3D打印机。

在640处，将材料提供给3D打印机500以用于对对象进行3D打印。这些材料可以包括塑料、金属、树脂和复合材料中的一种或更多种，它们以合适的形式用于所采用的特定3D打印技术中。该步骤还可以包括提供用于喷射成形部件的材料。在示例性实施例中，将材料提供给3D打印机内的不同功能机构。在其它实施例中，喷射成形机构可以从共同源(如常规的3D打印头)抽吸其材料。应该指出的是，步骤640不需要以任何特定顺序发生，并且可以发生在步骤610-630中的任一步骤之前或之后，只要材料在打印部件的实际时间可用即可。

参考图6B，在650处，3D打印机500可以基于指令确定待生产的部件是经由喷射成形(如经由图5中的机械手臂514和喷嘴516应用材料)还是经由常规3D打印技术(如经由图5中的打印挤出机502应用一种或更多种材料514、518)来形成。如果确定部件将被喷射成形，则在660处，3D打印机500将在基板504上或在另一基底板上形成部件。相反地，如果确定利用常规打印挤出机502对部件进行3D打印，则在步骤670处，3D打印机500继续将连续层沉积到基板上，直到形成部件508。应理解的是，部件508的成角度部分可以包括如前面描述的阶梯效应。

在示例性实施例中，在利用3D打印挤出机502(图5)打印部件508之后，然后在680处，3D打印机500可以喷射成形部件508的包括阶梯部分的表面，以精加工该部件，从而使部件508的成角度部分平滑。在该示例性实施例中，利用常规手段打印的部件508构成利用3D打印机500的喷射成形部分精加工的中间结构。在另一示例性实施例中并且根据提供给3D打印机500的指令，机械手臂514可以在打印挤出机502沉积材料层时在中间结构508的部分上同时提供精加工。在另一示例性实施例中，基于不同的指令集，3D打印机500可以部分地利用打印挤出机502并且部分地经由机械手臂514和喷嘴516利用喷射成形来3D打印结构508。

虽然为了清楚起见，机械手臂514被示出为相对于构建板504和部件508在比例上较小，但是在其它实施例中，机械手臂514可以以任何灵活方式构造。例如，机械手臂514可以更长，具有更宽的范围，并且具有更灵活的几何结构，以允许其从所有角度或宽范围的角度(包括相对于地板倒置的角度)喷射成形部件508。

在图7的流程图700所示的另一示例性实施例中，3D打印机采用阶梯效应或3D打印结构的其它变化的原位监测。在利用CAD模型或其它合适的软件技术进行编程期间，可以定义构成该结构的一层或更多层的标称尺寸和公差(步骤710)。例如，可以(在边缘处或其它位置)定义层厚度的标称尺寸以及与标称尺寸偏离的相应公差。作为说明，如果针对特定层的标称厚度是1英寸，则相应公差可以是+/-0.005英寸，或任何合适的数值。可以类似地定义其它尺寸。例如，可以定义结构的倾斜表面的角度或轮廓的指定标称尺寸以及针对该角度或轮廓的相应公差。

3D打印机打印中间结构(步骤720)。3D打印机可以扫描所打印的中间结构，从而确定所涉及的实际物理尺寸，比如层的厚度，成角度部分中的阶梯效应的测量值等(步骤730)。在一个示例性实施例中，在呈现3D打印的中间结构之后进行扫描。在另一示例性实施例中，在打印中间结构的同时实时地进行扫描。在接收所涉及的实际物理尺寸后，3D打印机和/或其控制系统或相关软件应用程序可以将所确定的物理尺寸与标称尺寸和相应公差进行比较(步骤740)。

然后，3D打印机可以向机械手臂的控制系统提供反馈(步骤750)，比如例如当所确定的物理尺寸落在所识别的标称尺寸的公差之外时。利用该反馈，3D打印机可以喷射成形中间结构，以提供材料使受影响的层和/或结构在指定公差内(步骤760)。因此，例如，喷射成形器可以使粗糙边缘平滑和/或增加结构的各部分的厚度。根据实施例，可以在中间结构的3D打印(利用FDM、SLS或其它技术)期间实时地进行喷射成形。替代地，可以在中间结构完成之后进行喷射成形。

提供前面的描述是为了使本领域任何技术人员能够实施本文描述的各个方面。贯穿本公开提出的这些示例性实施例的各种变型对于本领域技术人员而言将是显而易见的，并且本文公开的构思可以应用于利用喷射成形的3D打印技术。因此，权利要求不旨在受限于贯穿本公开提出的示例性实施例，而是要符合与语言权利要求一致的全部范围。贯穿本公开所描述的示例性实施例的各元件的对于本领域普通技术人员而言是已知的或后来将是已知的所有结构和功能等同方案均旨在被权利要求书所包含。另外，本文公开的任何内容都不旨在贡献给公众，不管这种公开是否在权利要求中明确记载。权利要求要素不得根据35 U.S.C.§112(f)的规定或适用权限中的类似法律来解释，除非该要素使用短语“用于...的装置”明确阐述，或者在方法权利要求的情况下，该要素使用短语“用于...的步骤”阐述。

Claims (16)

1.一种对结构进行三维3D打印的方法，包括：

接收用于打印所述结构的多个层的指令，所述指令基于所述结构的数据模型，所述多个层中的每个层具有边缘；以及

基于所述指令3D打印所述结构的多个层，所述3D打印包括3D打印材料，并且所述3D打印进一步包括对所述材料进行喷射成形以平滑在3D打印期间形成在所述结构上的阶梯边缘，所述阶梯边缘包括多个边缘，其中喷射成形包括引导包括喷嘴的可移动臂，从而以不同的角度将材料喷射到阶梯边缘上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述喷射成形包括喷射一层或更多层材料以产生所述结构。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述结构包括适合用于运输结构中的面板。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述材料包括树脂、金属或碳纤维中的一种或更多种。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述结构包括适合于模制用于运输结构中的面板的工具壳体。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述喷射成形包括将材料喷射到模具的表面上以产生包括适合用于运输结构中的面板的结构。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述喷射成形包括喷射树脂和硬化剂。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述喷射成形进一步包括：将树脂引导到联接至所述可移动臂的第一喷嘴中，以便喷射树脂；以及将硬化剂引导到联接至所述可移动臂的第二喷嘴中，以便喷射硬化剂。

9.一种对结构进行三维3D打印的方法，包括：

接收用于打印所述结构的指令，所述指令基于所述结构的数据模型；

基于所述指令3D打印所述结构，所述3D打印包括：

形成材料的连续层以产生具有阶梯表面部分的中间结构，每个层均具有厚度；以及

将所述材料喷射成形到所述阶梯表面部分上，以通过使所述阶梯表面部分平滑由所述中间结构产生所述结构，其中喷射成形包括引导包括喷嘴的可移动臂，从而以不同的角度对所述阶梯表面部分进行喷射。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述材料包括树脂、金属或复合材料中的一种或更多种。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述材料包括适合用于运输结构中的面板。

12.根据权利要求9所述的方法，进一步包括接收第二材料，并且其中所述喷射成形进一步包括将所述第二材料喷射成形到所述阶梯表面部分上。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述结构包括适合于模制用于运输结构中的面板的工具壳体。

14.一种对结构进行三维3D打印的方法，包括：

接收用于打印所述结构的指令；

接收用于结构的一层或更多层的标称尺寸和相应公差；

基于所述指令3D打印所述结构，所述3D打印包括：

形成材料的连续层以产生中间结构，每个层均具有厚度；

扫描所述中间结构以确定一层或更多层的物理尺寸；以及

喷射成形所述中间结构的选定部分以产生所述结构，使得所述物理尺寸落在所述标称尺寸的接受公差内，所述选定部分包括多个所述层，其中喷射成形包括引导包括喷嘴的可移动臂，从而在所述结构的3D打印期间以不同的角度对所述选定部分进行喷射。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述标称尺寸包括一层或更多层的厚度。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述标称尺寸包括所述结构的倾斜表面的角度或轮廓。

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