CN110382210A - 构建材料输送器 - Google Patents

Abstract

公开一种构建材料输送器。这种输送器包括用于沿着基本上竖直的方向运送构建材料的螺旋推运器，其中输送器还包括一组壁元件，该组壁元件被选择性地定位为在第一位置占据螺旋推运器的部分体积。

Description

构建材料输送器

背景技术

许多增材制造系统，通常被称为三维(3D)打印机，能够逐层生成物体。例如，基于粉末的3D打印系统在打印机中形成构建材料的连续层，并选择性地固化构建材料的部分以形成正在生成的一个或多个物体的层。

构建材料在被运送到打印机进行处理之前可以被储存在被称为构建单元的容器中，并通过构建材料输送器被传递到打印机。

构建材料至少在它被储存在构建单元中时经常是粉末状材料或颗粒型材料或者液体材料。

附图说明

现在参见附图，仅以非限定性示例的方式描述示例。

图1是用于运送构建材料的输送器的示例；

图2是图1的示例的纵向截面；

图3是从输送器的示例的顶部的横向剖视图；

图4是输送器的螺旋元件的详图；

图5是以指状物作为壁元件的输送器的示例；

图6是以弹性带作为壁元件的输送器的示例；

图7是以毛作为壁元件的输送器的示例；

图8是以纵向可移动叶片作为壁元件的输送器的示例；

图9是以互补元件作为壁元件的输送器的示例

图10是以旋转叶片作为壁元件的输送器的示例。

具体实施方式

基于粉末或液体的3D打印系统通过在可移动的支撑平台上形成构建材料的连续层来生成物体。使用任何适当的技术来选择性地固化每层的部分，并且支撑平台可以降低到构建室(也称为构建空间)中，以使能够形成构建材料的下一层。例如，合适的选择性固化系统包括激光烧结系统、化学粘合剂系统以及熔剂和熔化能量系统。

在这种3D打印系统中，生成一个或多个物体所需的时间在一定程度上可以取决于将材料从构建单元输送到打印机的速度。此外，可希望材料被馈送到打印机的流速尽可能高且可重复。

图1示出用于将构建材料从储存容器2运送到出口3的构建材料输送器1的示例，该出口3可以被连接到例如3D打印机内诸如构建单元或打印模块的另一模块。图1示出一示例，其中输送器包括螺旋元件11，诸如螺旋推运器，其中随着该元件沿着限定的方向旋转，构建材料遵循脊部(crest)的行进路径被运送。此外，图1示出一示例，其中输送器还包括一组壁元件12，该组壁元件12被定位成选择性地覆盖输送器的部分，如在下面将更详细地解释。

图2示出一纵向截面，其中螺旋元件11可以被更详细地看到，与壁元件12的相互作用也可以被更详细地看到。此外，可以看到构建材料从储存容器2通过入口21运送到输送器1，在这种情况下，入口21是与储存容器2和输送器1连通的开口。此外，参见图2，可以看出螺旋元件基本上是竖直的，输送器可以在与竖直面倾斜大约20度或大约10度，甚至没有倾斜的情况下工作，如图2中示出的示例。

图3示出显示构建材料在输送器中运送过程的示例。随着螺旋元件旋转，构建材料4通过入口21从构建材料储存容器2运送，并到达螺旋元件1的上表面，其中该螺旋元件1的转动遵循螺旋运动运送材料，直到它到达壁元件12，该壁元件12消除这种螺旋运动的旋转分量，使得材料大部分向上移动。另外，该壁元件12堆叠构建材料4，从而增加到达输出部的流动构建材料，并使流动更加反复，即，与壁元件12未放置到位的情况相比，到达输出部的构建材料的量基本上更恒定。在自由流动的粉末型材料沿着向上行进的方向行进的情况下，该壁元件防止构建材料4流回或掉落到储存容器2或入口21。

在图3的示例中，壁元件12是弹性元件，其可枢转地附接到辅助结构120，弹性元件沿着与螺旋元件11的旋转方向相反的方向偏置。

图4更详细地示出螺旋元件11。在该图中，可以看到螺旋元件包括轴110和脊部111。如上所述，构建材料的运送由脊部的上表面进行。因此，脊部的区域(或者换句话说，螺旋元件的横向长度)越大，可以运送的材料越多。通过将壁元件定位在至少一对脊部111之间，材料的堆叠增加螺旋元件每次完整旋转可以运送的材料体积，本质上，可以用于运送的螺旋元件11的有效区域112由螺旋元件11的横向长度、轴110的宽度和脊部之间的距离限定，即螺旋元件11的有效区域112是在螺旋元件的每对相邻脊部111之间且横向在相邻脊部111的边缘和轴110之间的区域。

在示例中，壁元件位于至少一对脊部之间，尽管如此，这种壁元件可以位于一些对或者甚至所有对脊部之间。

图5示出壁元件12的示例。在这个示例中，壁元件12是一组指状物，其通过弹性构件或符合弹簧要求的构件121被偏置到有效区域。在特定示例中，弹性构件121可以由弹簧代替，或者甚至可以由诸如螺线管的电激活构件代替。在这个示例中，螺旋元件11的顺时针旋转沿着顺时针方向移动一些指状物，从而将它们移动到有效区域之外，使得在螺旋元件旋转时，脊部允许移动。在有效区域中的元件作为止动件工作，防止材料沿着除了输送方向之外的方向移动，在输送器被用于竖直运送的情况下(诸如在图1和图2中)，输送方向基本上是向上的方向。

图6和图7示出壁元件的另外两个示例，其中壁元件可以例如是弹性元件，诸如挠性元件或被可枢转地附接到辅助结构120的元件。在图6的情况下，弹性元件是挠性带，并且在图7的情况下，毛(bristle)也可以用作壁元件12。这种带或毛可以由例如塑料或薄金属的任何挠性材料制成。

在这个示例中，弹性元件被附接到辅助结构，使得它们沿着基本上垂直的方向从这种辅助结构中突出。在螺旋元件11旋转以便输送构建材料时，螺旋元件的脊部沿着这种螺旋元件的旋转方向推动一些弹性元件，弹性元件以这样的方式被附接到辅助结构：弹性元件沿着相反的旋转方向偏置，使得该弹性元件允许脊部通过，但是一旦脊部通过，该弹性元件偏置返回到它们的原始位置，从而返回到占据有效区域的至少部分的位置。

图8示出一示例，其中壁元件12是被配置成沿着构建材料的行进方向沿着螺旋元件11纵向移动的一组叶片，其中叶片被设置在至少一些对脊部111之间。叶片可以通过铰接头可旋转地附接在一起。

该示例可以被配置成使得螺旋元件11的旋转引起壁元件沿着输送方向例如向上移动。叶片可以被布置在引导机构中，或者被附接到围绕基本上正交于轴的轴线的旋转机构。

在这个示例中，假设壁元件12和脊部111之间没有或只有很小的摩擦，旋转机构对螺旋元件造成较小的磨损。此外，叶片的移动也可以通过马达装置来执行，使得螺旋元件不必作用在壁元件12上，从而进一步减少其磨损。

图9示出一示例，其中壁元件12可以是沿着与螺旋元件11相反的方向旋转的互补螺旋元件。该互补螺旋元件11可以设定尺寸成使得其每个脊部具有大约有效区域的宽度，即螺旋元件11的螺距。该宽度可以是有效宽度的大约90％或80％，以避免元件磨损。

互补螺旋元件也可以被视为开槽圆柱体，其中槽被配置成使得螺旋元件的脊部通过这样的槽。互补元件可以沿着与螺旋元件11的旋转方向相反的方向旋转。

可以具有与互补螺旋元件的功能相似的功能的另一示例在图10中示出，其中壁元件12是一组旋转叶片。这种叶片被附接到作为它们旋转的轴线工作的辅助结构122，叶片也可以由弹性材料制成，以在脊部的上表面上具有清扫效果(sweepingeffect)。

上面已经示出壁元件12的几个示例，然而，壁元件可以是被配置成从它们覆盖螺旋元件的较少有效区域(或者甚至在有效区域之外)的位置移动到它们用作活性壁元件并且占据更多有效区域的位置的任何元件，从而在构建材料4上实现堆叠功能。

本质上，示例示出一种构建材料输送器，该构建材料输送器包括：限定构建材料容器和输送器之间的通道的入口；远离入口定位的出口，以及在入口和出口之间的螺旋元件，该螺旋元件围绕由其轴限定的中心轴线；其中构建材料输送器使用螺旋元件的有效区域的至少部分运送构建材料，该有效区域被限定为在螺旋元件的每对相邻脊部之间且横向在相邻脊部的边缘和中心轴线之间的区域，并且其中构建材料输送器还包括一组壁元件，该组壁元件被配置成选择性地至少部分地覆盖螺旋元件的有效区域。

此外，公开壁元件可以在第一位置和第二位置之间可移动，在第一位置，壁被定位成至少部分地覆盖有效区域，在第二位置，壁元件位于有效区域之外。

在示例中，壁元件包括用于使该元件在第一位置和第二位置之间移动的弹性机构。在这种情况下，壁元件可以是弹性元件，诸如，被可旋转地附接到辅助结构且被偏置朝向有效区域的一组指状物、一组挠性带和/或一组挠性毛。在任何情况下，壁元件可以被偏置以覆盖有效区域，并通过螺旋元件的脊部被移动到有效区域之外的第二位置。

在弹性元件的情况下，它们可以被附接到辅助结构且被偏置以覆盖有效区域。

在另一个示例中，公开一种用于沿着基本上竖直的方向运送构建材料的螺旋推运器，其中输送器还包括一组壁元件，该组壁元件被选择性地定位成在第一位置占据螺旋推运器的部分体积。运送可以完全竖直，或者倾斜大约20度。该示例的壁元件可以被选择性地定位成在平行于螺旋元件的轴线的平面中占据螺旋推运器的体积。

壁元件在第一位置和第二位置之间可移动，在第一位置，元件至少部分地占据螺旋推运器的体积，在第二位置，壁元件在螺旋推运器的体积之外。

输送器的一种用途可以是在3D打印系统中，该3D打印系统包括储存模块和另一模块，该3D打印系统包括用于将材料从储存模块运送到另一模块的构建材料输送器，所述构建材料输送器包括:

-入口，限定构建材料容器和输送器之间的通道；

-远离入口定位的出口，以及

-在入口和出口之间的螺旋元件，该螺旋元件围绕中心轴线；

其中构建材料输送器使用螺旋元件的有效区域运送构建材料，该有效区域被限定为在螺旋表面的每对相邻脊部之间且横向在相邻脊部的边缘和中心轴线之间的区域，并且其中构建材料输送器还包括一组壁元件，该组壁元件被配置为选择性地至少部分地覆盖螺旋元件的有效区域。

此外，讨论一种用于通过使用包括螺旋元件的输送器将构建材料从构建材料容器输送到其他3D打印模块的方法，该方法包括:

-旋转螺旋元件，使得螺旋元件使用螺旋元件的有效区域运送构建材料，该有效区域被限定为在螺旋表面的每对相邻脊部之间且横向在相邻脊部的边缘和中心轴线之间的区域；和

-选择性地设置一组壁元件以至少部分地覆盖螺旋元件的有效区域。

壁元件可以被设置为覆盖在平行于螺旋元件的轴线的平面中的有效区域。此外，壁元件可以在第一位置和第二位置之间可移动，在第一位置，壁元件至少部分地覆盖螺旋元件的有效区域，在第二位置，壁元件在螺旋元件的有效区域之外。

Claims (15)

1.一种构建材料输送器，包括:

-入口，限定构建材料容器和所述输送器之间的通道；

-远离所述入口定位的出口，以及

-在所述入口和所述出口之间的螺旋元件，所述螺旋元件围绕中心轴线；

其中所述构建材料输送器使用所述螺旋元件的有效区域的至少部分运送构建材料，所述有效区域被限定为在所述螺旋元件的每对相邻脊部之间且横向在所述相邻脊部的边缘和所述中心轴线之间的区域，并且其中所述构建材料输送器还包括一组壁元件，所述组壁元件被配置成选择性地至少部分地覆盖所述螺旋元件的所述有效区域。

2.根据权利要求1所述的构建材料输送器，其中所述壁元件在第一位置和第二位置之间能移动，在所述第一位置，所述壁被定位成至少部分地覆盖所述有效区域，在所述第二位置，所述壁元件位于所述有效区域之外。

3.根据权利要求1所述的构建材料输送器，其中所述壁元件包括用于使所述元件在所述第一位置和所述第二位置之间移动的弹性机构。

4.根据权利要求3所述的构建材料输送器，其中所述壁元件是一组指状物。

5.根据权利要求4所述的构建材料输送器，其中所述指状物由所述弹性机构偏置以覆盖所述有效区域。

6.根据权利要求5所述的构建材料输送器，其中所述指状物通过所述螺旋元件的所述脊部从所述第一位置移动到所述第二位置。

7.根据权利要求1所述的构建材料输送器，其中所述壁元件是弹性元件。

8.根据权利要求7所述的构建材料输送器，其中所述弹性元件是一组挠性带。

9.根据权利要求7所述的构建材料输送器，其中所述弹性元件是一组挠性毛。

10.根据权利要求7所述的构建材料输送器，其中所述弹性元件被附接到辅助结构且被偏置以覆盖所述有效区域。

11.根据权利要求10所述的构建材料输送器，其中所述弹性元件通过所述螺旋元件的所述脊部从覆盖所述有效区域的位置移动到所述有效区域之外的位置。

12.一种构建材料输送器，所述构建材料输送器包括用于沿着基本上竖直的方向运送构建材料的螺旋推运器，其中所述输送器还包括一组壁元件，所述组壁元件被选择性地定位成在第一位置占据所述螺旋推运器的部分体积。

13.根据权利要求12所述的构建材料输送器，其中所述壁元件被选择性地定位成在平行于所述螺旋元件的轴线的平面中占据所述螺旋推运器的体积。

14.根据权利要求12所述的构建材料输送器，其中所述壁元件在所述第一位置和第二位置之间能移动，在所述第一位置，所述元件至少部分地占据所述螺旋推运器的体积，在所述第二位置，所述壁元件在所述螺旋推运器的体积之外。

15.一种3D打印系统，包括储存模块和另一模块，所述3D打印系统包括用于将材料从所述储存模块运送到所述另一模块的构建材料输送器，所述构建材料输送器包括：

-入口，限定所述储存模块和所述输送器之间的通道；

-远离所述入口定位的出口，以及

-在所述入口和所述出口之间的螺旋元件，所述螺旋元件围绕中心轴线；

其中所述构建材料输送器使用所述螺旋元件的有效区域运送构建材料，所述有效区域被限定为在所述螺旋元件的每对相邻脊部之间且横向在所述相邻脊部的边缘和所述中心轴线之间的区域，并且其中所述构建材料输送器还包括一组壁元件，所述组壁元件被配置为选择性地至少部分地覆盖所述螺旋元件的所述有效区域。