CN110891763A - 采用热熔的三维打印机 - Google Patents

Abstract

3D打印机和方法包括用于热熔的构建平台。3D打印机还包括用于保持材料墨盒的墨盒接收器，材料墨盒从3D打印机接受构建材料至材料墨盒中，并使得来自材料墨盒的构建材料可用于打印。

Description

采用热熔的三维打印机

背景技术

三维(3D)打印机可以产生3D物体。特别地，3D打印机可以添加诸如粉末的连续构建材料层至构建平台。3D打印机可以在计算机控制下选择性地固化每层的部分以产生3D物体。

附图说明

在以下具体实施方式中并参考附图描述某些示例，其中：

图1是根据本技术示例的3D打印机的框图；

图2A是根据本技术示例的3D打印机的框图；

图2B是根据本技术示例的3D打印机的框图；

图3是根据本技术示例的3D打印机的框图；

图4是根据本技术示例的3D打印机的示意图；

图5是根据本技术示例的3D打印机的框图；

图6A是根据本技术示例的热熔系统的框图；

图6B是根据本技术示例的3D打印机的框图；以及

图7是根据本技术示例的操作3D打印机的方法的框流程图。

具体实施方式

产生3D物体的3D打印机的成本可以与构建材料的成本直接相关。此外，增加的成本可以由打印机外部的专用资源、附加占地空间、以及可以由一些打印机采用以混合并提取构建材料的外部设备而导致。

在此所述技术的示例提供了可以接收新材料的3D打印机。3D打印机还可以处理再循环材料。在一些示例中，3D打印机可以具有用于在3D打印机内运输材料的闭环或实质上闭环的材料处理系统。某些示例可以通常不使用外部专用资源、与打印机分离的占地空间、或者用以混合粉末或从未熔化粉末提取3D物体的外部设备。此外，在此所述的技术可以促进再循环材料的处理。在示例中，3D打印机内的再循环材料可以加载至墨盒中并随后移除和存储用于未来使用。此外，在此所述的技术可以提供干净的材料添加和从3D打印机移除材料。对于特定示例，再循环材料可以保持实质上不含外部污染物，且闭环材料处理可以减小未知材料进入3D打印机的风险，等等。

在一个实施方式中，输入至打印机的材料是新材料。材料输入还可以可能或间歇地包括再循环材料，尽管对于再循环材料更通常是从打印机移除而不是用作至打印机的输入。同样，再循环材料可以作为打印操作的结果而产生并内部存储。然而，再循环材料的量可以超过内部存储容量且从打印机移除。

在此讨论用于由3D打印机处理构建材料、以及由3D打印机热熔构建材料以形成3D物体的一些技术。构建材料可以包括新或新鲜材料、以及从打印机回收的再循环材料。3D打印机可以包括构建壳体以及3D打印机在其上从构建材料形成3D物体的相关联构建平台。如下所讨论，当打印或形成3D物体的每一层时，打印机可以逐步地降低构建平台。

3D打印机可以具有保持材料墨盒的墨盒接收器。材料墨盒可以是用于容纳材料的外壳或筒罐。保持或保存材料墨盒的墨盒接收器可以是腔、插口、槽、套筒、或其任意组合。同样，3D打印机可以由材料形成3D物体。材料可以由金属、塑料、聚合物、玻璃、陶瓷或其他材料中的一种或多种制成。墨盒接收器中的材料墨盒可以从3D打印机接收材料，且可以使得材料可用于3D打印机以打印3D物体。打印机输送系统可以运输材料至热熔系统用于打印。打印机的热熔系统的至少一部分可以与构建壳体相邻或在其之上。

3D打印机可以包括构建材料施加器，诸如粉末散布器或粉末散布器臂，以跨构建平台逐层分布构建材料。构建材料施加器可以包括用于促进粉末的接收和卸放或者分布至构建壳体和构建平台的附加部件。

热熔系统可以包括打印杆，以将诸如熔剂和其他试剂的打印液体喷射至被放置在构建平台上的构建材料上。打印杆可以具有喷嘴以喷射打印液体。例如，打印杆可以在3D模型的控制之下将打印液体喷射至构建材料表面的特定点或区域以逐层形成3D物体。

热熔系统可以包括能量源，以将诸如热或光的能量施加至构建材料并由此施加至被喷射至构建材料上的打印液体，而促进在打印液体施加至构建材料所在的点或区域处构建材料(例如粉末)的熔化。在某些示例中，能量源可以在构建平台上跨构建材料实质上均匀地施加能量。在一些示例中，诸如熔剂的打印液体可以提高在打印液体所施加处由构建材料对能量的吸收。热熔系统还可以包括诸如滑架的一个或多个移动装置，以在构建平台上的构建材料之上保持、移动和定位打印杆和/或能量源。

3D打印机可以具有用于接收材料墨盒的一个或多个墨盒接收器、以及作为热处理或熔化模块以熔化材料形成3D物体的热熔系统。在具有两个墨盒接收器的3D打印机中，一个墨盒接收器可以接收包含新材料的第一墨盒。另一墨盒接收器可以接收包含再循环材料的第二墨盒，或者可以接收空墨盒以从3D打印机收集构建材料。再循环材料可以是来自构建壳体的在3D物体生成期间未熔化的过量材料。再循环材料可以称作已回收或回收材料、再循环材料、过量材料、未熔材料等。

可以移除并存储再循环材料墨盒用于未来使用或废弃。一旦已经由3D打印机放空了新鲜材料墨盒，可以将空的新鲜材料墨盒插入第二墨盒接收器中以接收未熔或再循环材料。此外，3D打印机可以包括多个内部容器以存储从新鲜材料墨盒接收的新鲜材料或者从再循环材料墨盒或构建壳体接收的再循环材料。在一个实施方式中，新材料墨盒(例如新鲜粉末容器)放空为内部容器或料斗，且从该内部容器获取由打印机所使用的新鲜或新材料作为打印机形成3D物体的构建材料。然而，在另一实施方式中，不存在内部容器或料斗，且从新材料墨盒直接地获取新鲜或新材料以由打印机形成3D物体。

3D打印机的某些示例接收材料墨盒，且可以具有一个或多个材料墨盒接收器(例如槽)以固定材料墨盒。材料墨盒可以可操作地从材料墨盒接收器或槽可移除。其中具有材料墨盒的槽可以向3D打印机提供材料并从3D打印机回收材料。在特定示例中，3D打印机可以具有两个槽，一个用于“新”材料且第二个用于“再循环”材料。其他示例可以具有多于两个的用于材料墨盒的槽，或者用于材料墨盒的单个槽。新或新鲜材料槽可以保持材料墨盒，该材料墨盒将新材料作为构建材料供应、使得可用、或另外提供至构建壳体用于3D物体的打印。相反，再循环材料槽可以保持从3D打印机(诸如从构建壳体)接收材料的材料墨盒。进入再循环材料槽中的材料墨盒中的材料可以是从3D物体的打印剩下的过剩材料。再循环材料槽还可以保持使得再循环材料作为构建材料可用于构建壳体以用于3D物体的打印的材料墨盒。

当新材料墨盒实质上或完全耗尽时，例如当3D打印机已经消耗了材料墨盒的内含物时，可以由用户移除材料墨盒并再试图稍后在再循环材料槽中使用。在一个示例中，空墨盒作为槽中或再循环材料槽中的再循环材料墨盒可以在打印作业期间或结束时从打印机接收过量或未熔的粉末。再循环材料槽中包含再循环材料的材料墨盒可以随后供应或另外提供再循环材料用于打印。同样，如所述，3D打印机的示例可以具有用于材料墨盒的多个槽。

用户移除被放空的新材料墨盒可以通常在放空之后很快或立即发生，因此可以采用来自待插入的另一新材料墨盒的更多新材料再装满3D打印机。然而，空且现在“再循环”墨盒的再安装或再使用可以有时不发生。空的再循环墨盒可以远离打印机被存储直至再循环材料将由3D打印机接收。换言之，用户可以在打印机外部的储器存中保留再循环墨盒以供打印机未来使用。当然，用户可以存储许多空的再循环墨盒。3D打印机可以要求用户将空的或未完全满的再循环墨盒再安装在诸如再循环材料槽的槽中。此外，多种材料类型可以由3D打印机在不同时间采用，且因此标签、标记、指示器或其他技术可以促进对在再循环墨盒中的再循环材料类型的计数。

如所示，再循环材料墨盒和3D打印机中的相关联槽的目的可以是从构建壳体接收过量材料，且因此，促进从打印机卸除过量材料。换言之，3D打印机的单个槽或第二槽中的再循环墨盒可以在打印期间或之后从构建壳体接收过量材料。过量材料可以是来自构建壳体的并未熔化成3D物体的构建材料。

全或部分填满的再循环墨盒可以将再循环材料供应至构建壳体，或者被移除以供未来使用，等等。换言之，填充有再循环材料的这些墨盒中的一些可以在打印机槽中的原处保留，或者被移除并被存储或被废弃。当3D打印机短缺与新材料混合并在打印期间被利用或被消耗的再循环材料时，填充有再循环材料的这些再循环墨盒中的一些可以被移除且保留以待未来使用。在具有用于材料墨盒的单个槽的3D打印机的某些示例中，可以将新材料墨盒插入槽中并使其内含物排空至打印机的内部存储容器中。墨盒随后可以变成用于再循环材料的接受器。

图1是具有热熔系统102、构建平台104和墨盒接收器106的3D打印机100。热熔系统102可以选择性地熔化构建平台104上的连续构建材料层中的部分以打印或形成3D物体。当然，3D打印机可以在构建平台104上放置例如粉末的构建材料以生成3D物体。热熔系统102可以至少部分地在构建平台104之上操作或运行以形成3D物体。

如所述，热熔系统102可以包括打印杆以将诸如熔剂的打印液体喷射至构建平台104上的构建材料上。此外，热熔系统102可以包括能量源以将能量施加至被喷射至构建材料上的熔剂，以选择性地熔化构建平台104上的连续构建材料层中的部分。进一步，热熔系统可以包括移动装置以在构建平台104之上定位打印杆或能量源。移动装置可以例如是滑架或其他类型移动装置。可以采用多于一个的移动装置。

图1的讨论的方面还可以应用于作为选择性激光烧结打印机的打印机100。热熔系统102是经由所施加能量(例如激光)执行选择性激光烧结(SLS)或类似3D打印技术的选择性固化模块。在其他示例中，打印机100不是选择性激光烧结打印机，且热熔系统102经由所施加的能量和打印液体而执行熔化以用于选择性固化。其他配置是可应用的。

3D打印机100可以采用墨盒接收器106以保持材料墨盒。墨盒接收器106可以是腔、插口、槽、套管、或其任意组合。材料墨盒可以是用于包含或保留材料的壳体。在一些示例中，可以密封或实质上密封材料墨盒以防止或减少当从打印机移除材料墨盒时构建材料泄漏或逸出。这可以促进用于处理材料的干净和方便的方法。可以将材料墨盒插入或安装至墨盒接收器106中。由墨盒接收器106保持的材料墨盒可以从与构建平台104相关联的构建壳体接受过量材料，且可以使得材料可应用于构建壳体和构建平台104用于3D物体的打印。可替代地或附加地，可以将存储在内部存储容器中的材料进给至构建壳体。3D物体的打印可以包括由材料墨盒中的材料形成3D物体。材料可以是构建材料，其可以是由塑料、聚合物、金属、玻璃、陶瓷、或其任意组合所构成的粉末。

在一些示例中，3D打印机100可以包括集成进给容器或分配容器，以从材料墨盒接收由墨盒接收器106可用的材料。在某些示例中，包括粉末散布器的粉末处理系统可以从进给容器接收材料，且将作为构建材料的材料分散跨越与构建壳体相关联的构建平台104的表面。

粉末处理系统可以包括进给设备，以从进给容器接收构建材料并向粉末散布器提供构建材料。最后，在该示例中，粉末散布器不是热熔系统102的部件。然而，在另一示例中，粉末散布器可以视作是热熔系统102的部件。在任一情形中，粉末散布器或类似部件可以跨构建平台104分布构建材料。

此外，可以在进给容器下游的粉末处理系统可以包括进给设备(例如配量装置)、粉末散布器以及其他部件。在一些示例中，进给设备从进给容器接收构建材料。换言之，进给设备可以经由输送系统从进给容器接收构建材料。进给设备可以卸放或配量用于粉末散布器的构建材料，以跨构建平台104分布所配量的构建材料。在一个示例中，进给设备卸放用于粉末散布器的构建材料的线条或带状物，以跨构建平台104分布。

打印杆可以将熔剂选择性地喷射(例如基于待生成的物体的3D物体模型)至构建平台104上的构建材料上以用于3D物体的第一层。诸如光源或热源的能量源可以选择性地熔化在构建平台104上的材料或者使其选择性熔化以形成3D物体的层。粉末散布器或其他构建材料施加器可以跨构建平台104的表面分散更多材料以形成下一层。打印杆可以将另外熔剂喷射至构建平台104上的材料上，并施加能量以形成下一层。当然，可以选择性地熔化附加材料以形成3D物体的下一层(第二层)。该构建材料重复分散至构建平台104上并将熔剂喷射至构建平台104上的构建材料上(以及施加能量)可以对于后续层继续，直至例如完全形成或实质上完全地形成了3D物体。在某些示例中，如下所讨论的，打印杆和能量源可以是热熔系统的部件。在一些示例中，热熔系统以及粉末散布器或构建材料施加器可以至少部分地布置在构建壳体和构建平台104之上。

墨盒接收器106可以是再循环墨盒接收器。同样，材料墨盒可以是再循环材料墨盒。注意，然而，墨盒接收器106可以在某些示例中不是专用的再循环墨盒接收器。换言之，打印机100可以包括在墨盒接收器106的设计中提供灵活性的导管或管道以及相关联的控制阀。

再循环材料墨盒可以包含再循环材料。再循环材料可以是从3D打印剩下的过量或未熔材料。在一些示例中，打印机100可以包括构建材料回收系统，以在3D物体生成之后分离未熔构建材料与已熔构建材料。墨盒接收器106可以从再循环材料墨盒提供再循环材料或使其可应用于构建壳体和构建平台104。在构建壳体处，在构建平台104上由再循环材料形成3D物体。通常，在构建平台104上处理的构建材料的每个层可以是新构建材料与再循环构建材料的混合，尽管构建平台上的构建材料或构建材料层可以全是新材料或全是再循环材料。

同样，热熔系统102可以至少部分地布置在构建壳体处。此外，构建壳体和相关联的构建平台104一起可以构成构建单元。在某些示例中，构建单元可以可操作地可移除。尽管图1描绘了构建平台104，但可以在没有构建平台104的情况下制造并售卖打印机100。

图2A是具有用于选择性地熔化构建平台204上的连续构建材料层中的部分的热熔系统202A的3D打印机200A。热熔系统202A可以包括打印杆、能量源、移动装置、以及其他部件。打印杆可以将打印液体喷射至构建平台204上的构建材料上。打印液体可以包括促进热熔化的熔剂，抑制熔化的细化剂(例如水)，着色剂，以及其他化合物。在一些示例中，可以分离地施加不同的打印液体，或者通过打印杆的分离喷嘴施加，等等。在一个示例中，在彩色打印期间，可以采用至少七种打印试剂。同样，这些试剂的一些可以用于熔化，其他的用于着色，以及标注为细化剂的另一个用于抑制熔化，等等。

在操作中，打印杆可以由移动装置定位在构建平台204之上。能量源可以施加能量至构建平台204上的构建材料，且因此，施加至被喷射至构建材料上的熔剂以选择性地熔化构建平台204上的连续构建材料层中的部分。能量源可以是光源或热源，或两者。移动装置可以在构建平台204之上定位打印杆或能量源，或者两者。移动装置可以是滑架。此外，打印杆和能量源可以由不同的移动装置承载和定位。当然，打印杆与能量源的这种分离可以减少打印杆暴露至来自能量源的热量。

3D打印机200A可以包括新墨盒接收器206以保持新材料墨盒。新墨盒接收器206和新材料墨盒可以使得新材料可用于热熔系统202A和与构建平台204相关联的构建壳体，以用于3D物体的打印。打印机200还可以包括再循环墨盒接收器208以保持再循环材料墨盒。再循环墨盒接收器208和再循环材料墨盒可以使得再循环材料可用于热熔系统202A和构建壳体，以用于3D物体的打印。在一些示例中，可以将保持新材料的新材料墨盒插入至再循环墨盒接收器208中。

3D打印机200A可以经由输送系统将新材料和再循环材料以新材料对再循环材料的规定比率而进给至热熔系统202A和构建壳体。比率的范围可以从零(例如没有新材料、全是再循环材料)至1.0(例如全是新材料、没有再循环材料)。比率可以是重量比、体积比、或其他类型比率。作为重量比的比率的范围可以从0.01至0.99、0.05至0.95、0.1至0.9、0.15至0.85、0.2至0.8、0.25至0.75、0.3至0.7等。在特定示例中，进给至热熔系统202A和构建壳体可以20％重量新材料和80％重量再循环材料，产生了0.25的重量比。在另一示例中，进给具有20％体积新材料和80％体积再循环材料，产生0.25的体积比。

图2B是类似于图2A的3D打印机200A的3D打印机200B。3D打印机200B可以包括热熔系统202B以熔化构建平台204上的构建材料层的部分以形成3D物体。3D打印机200B还可以包括新墨盒接收器206以接收新材料墨盒，以及再循环墨盒接收器208以接收再循环材料墨盒。如所述，3D打印机200B可以将作为构建材料的新材料和作为构建材料的再循环材料两者进给至构建平台204。3D打印机200B可以包括构建材料施加器，例如粉末散布器或粉末散布器臂，以跨构建平台204的表面分散构建材料。在一些示例中，构建材料施加器可以布置在诸如滑架的移动装置上。构建材料施加器可以具有机械臂以散布或分散构建材料。

热熔系统202B可以包括打印杆210和能量源212。打印杆210可以跨构建平台204移动并将熔剂喷射至构建平台204上的构建材料上。打印杆210可以布置在例如滑架的移动装置上，该移动装置将打印杆210定位在构建平台204之上。打印杆210可以经由打印杆210的多个喷嘴喷射熔剂。诸如光源或加热灯的能量源212可以跨构建平台204移动，并施加能量至被喷射至构建平台204上的构建材料上的熔剂以选择性地熔化材料来打印所形成3D物体的层。能量源212可以由诸如滑架的移动装置承载或与其相关联，该移动装置将能量源212定位或放置在构建平台204之上。在一些示例中，能量源212可以是静态的且不是可操作地可移动的。

图3是具有热熔系统302以熔化在构建平台304上的构建材料来形成3D物体的3D打印机300。如对于一些示例所示，打印机300及其热熔系统302可以选择性地熔化在构建平台304上的连续构建材料层中的部分。如所述，热熔系统302可以包括用于将熔剂喷射至构建平台304上的构建材料上的打印杆，用于在构建平台304之上定位打印杆的移动装置，以及用于施加能量至被喷射到构建材料上的熔剂以熔化构建平台304上的构建材料的层的部分的能量源。移动装置或第二移动装置可以在构建壳体和构建平台304之上承载并定位能量源。在一些示例中，能量源可以是静态的且在打印期间不移动。

3D打印机300还可以包括用以保持新材料墨盒的新墨盒接收器306，以及用以保持再循环材料墨盒的再循环墨盒接收器308。打印机300可以包括布置在打印机300内并靠近新墨盒接收器306的新材料容器310，以从新墨盒接收器306中的新材料墨盒接收新材料。同样，再循环材料容器312可以布置在打印机300内且靠近再循环墨盒接收器308，并可以从再循环墨盒接收器308中的再循环材料墨盒接收再循环材料。新材料和再循环材料可以分别重力自流进料或另外输送至新材料容器310和再循环材料容器312。在一个示例中，接收器306和308通过重力将材料从墨盒分别卸放至容器310和312。在特定示例中，通过将接收器306和308连接至容器310和312的导管(例如管道、接管等)的气流可以促进材料流动或补充材料的重力运输。

此外，可以从3D打印机300移除容器310和312并放空。可替代地，可以通过将材料从容器310和312进给至热熔系统302或构建壳体和构建平台304而放空容器310和312。如果容器310和312填充有材料或具有材料，在某些示例中3D打印机可以不插入材料墨盒而工作。最后，在一些情形中，墨盒接收器306和308中的材料墨盒可以在3D打印机300内旋转以解聚集在3D打印机300中已经存储了延长时间段的材料。

图4是3D打印机400的示意图。3D打印机400示出为其正面访问面板402打开且内部部分可见。3D打印机400可以包括构建壳体404。构建壳体404可以与构建平台406相关联，3D物体408在构建平台406上由如上所述新材料和再循环材料的混合所构成的进料形成。3D打印机400可以包括接收并保持新材料墨盒以使得来自新材料墨盒的新材料可应用于3D打印机400的新墨盒接收器410。3D打印机400可以包括接收并保持用于从构建壳体404接受过量材料的再循环材料墨盒的再循环墨盒接收器412。此外，再循环墨盒接收器412可以使得来自再循环材料墨盒的再循环材料可用于3D打印机400。在特定情形中，新材料墨盒可以在新墨盒接收器410中旋转以防止、减少、结束或去除粉末状新材料的结块。同样，再循环材料墨盒可以在再循环墨盒接收器412中旋转以防止或减少粉末状再循环材料的结块。如果采用这种旋转，当墨盒在特定情形中旋转时可以填充或放空新材料墨盒和再循环材料墨盒。在一些示例中，不采用旋转。换言之，在那些示例中，打印机400和墨盒接收器410和412不提供材料墨盒的旋转以减少结块。此外，打印机400可以确定内部再循环容器或料斗何时充满，且指示用户插入空的材料墨盒，其可以随后采用来自充满的内部再循环容器的再循环材料而填充。

3D打印机400可以包括用以从新材料墨盒接收新材料的新材料容器414，以及用以从再循环材料墨盒接收再循环材料的再循环材料容器416。可以向输送系统提供来自新材料容器414的新材料和来自再循环材料容器416的再循环材料。当材料通过输送系统移动时，新材料和再循环材料可以混合或串行混合。在一个示例中，在输送管道中串行采用诸如导流片或静态混合器的混合装置。在另一示例中，输送系统是其中以可以促进混合的相对高速度输送材料的气动输送系统。新材料和再循环材料的混合可以提供至热熔系统424和构建平台406。

在图4中，虚线框表示热熔系统424，其可以包括数个部件，包括在构建壳体和构建平台106之上可操作地移动的部件。热熔系统424可以包括打印杆，以将诸如熔剂的打印液体喷射至构建平台406上的构建材料上。在一些示例中，打印杆可以具有喷嘴以喷射打印液体或熔剂。此外，可以在构建材料上的特定点、线或区域处喷射打印液体，以在形成被打印3D物体408的每层中熔化构建材料的那些部分。打印杆在构建平台406之上的移动和定位以及所喷射打印液体的引导可以每个是在计算机控制之下的3D模型。进一步，热熔系统424通常包括施加能量至被喷射到构建平台上的构建材料上的熔剂以选择性地熔化构建材料来形成3D物体408的层(或多层)的能量源。

在该示例中，3D打印机400具有舱门或访问面板402以及顶表面422。当然，打印机400可以通常具有部分或整体壳体以容纳打印机400的部件。一些打印机400的部件可以容易地可移除或可操作地可移除，而其他打印机400的部件可以更静态或倾向于并未经常移除。最后，由附图标记418和420所指示的导管代表材料或粉末的一般性流动。与材料的这种流动相关联的打印机400的导管(例如管道、管线等)可以在一些示例中容纳在打印机400内。

可以将过量材料(例如未熔材料)从构建壳体404输送至再循环墨盒接收器412中的再循环材料墨盒，或者输送至再循环材料容器416。过量材料还可以离开构建壳体404，诸如在真空之下，并进入在某些示例中可以是第二再循环材料容器的回收容器426。过量材料428可以通过集管或导管从构建壳体404的底部部分(或其他部分)运输至回收容器426。此外，或者如果不存在回收容器426，从构建壳体404回收的过量材料428可以直接送至运输再循环材料418的导管。在一些示例中，过量材料428可以经受过滤、分离或其他处理，以在过量材料进入回收容器426之前移除较大的颗粒、空气等等。

构建单元处理模块可以包括或包含构建单元，构建单元包括构建壳体404和构建平台406。构建平台406可以具有孔以允许未熔粉末流过构建平台406。此外，构建处理模块可以包括筛网、振动源(诸如具有离心或偏心质块的电动机)、气流装置、以及用以从构建平台406移除过量构建材料(例如未熔粉末)的其他部件。布置在构建平台406上的3D物体408可以取决于何时从构建壳体404移除未熔材料或粉末而自然地或者以加速率冷却。换言之，3D物体408可以随着移除周围过量构建材料而更快冷却。以该方式，构建单元处理模块可以管理冷却过程，例如通过移除过量构建材料。构建单元处理模块可以提供从构建壳体404卸放过量材料428。

在从构建壳体404移除了过量或未熔材料或粉末的大多数或全部之后，构建壳体404可以使得3D物体408具有在3D物体408外侧结块的部分熔化的粉末。在某些示例中，可以由珠粒喷砂器、刷子或可以是构建单元处理模块部件的其他工具而移除该部分熔化的粉末。可以从构建壳体404移除部分熔化的粉末。可以从构建壳体404的3D物体中或者在已经从构建壳体404移除了3D物体之后移除部分熔化的粉末。

进一步，在一些示例中，打印机400可以具有3D打印物体回收区域。当然，一旦已经从3D物体408(并从构建壳体404)移除了未熔粉末的一些或大部分，在那些示例中可以经由3D打印物体回收区域而回收3D物体408。在操作中，可以手动或自动地升起构建平台406至或朝向构建壳体404的顶部到达回收区域，以便用户可以回收3D物体408。在示例中，该3D打印物体回收区域可以由用户或机器通过3D打印机400的顶部或侧面开口而访问。开口可以穿过3D打印机400的外壳或外套。在一些示例中，可以通过升起3D打印机400的盖板或可移除顶部而访问该区域。在其他示例中，可以打开3D打印机的舱门以访问该区域。回收区域可以包括用于从3D物体408移除任何剩余的自由构建材料或粉末并清洁构建平台406的工具。3D打印物体回收区域还可以包括用于存储被打印3D物体的容器，用于照明该区域的光源，以及用于提供气流以在被打印3D物体回收期间防止或减少过量构建材料离开3D打印机400的装置。

图5是具有热熔系统502、构建壳体503、以及与构建壳体503相关联或者至少部分地在其内的构建平台504的3D打印机500。在一些示例中，构建壳体503至少部分地包含构建平台504。可以向热熔系统502或构建壳体503提供进料，例如进给粉末或构建材料。集管506可以从构建壳体503抽吸过量材料或过量粉末(例如未熔粉末)作为回收材料508。在示例中，这在完成了3D物体生成之后而执行。在一个示例中，仅在3D物体生成完成之后或者在打印作业完成之后，执行从构建壳体508抽吸过量材料。在另一示例中，在打印作业期间且在打印作业完成之后而执行过量构建材料的抽吸。

集管506可以耦合至移动部件(未示出)，诸如真空泵、吹风机、文氏管或其任意组合。可以经由集管和移动部件输送回收材料508至回收容器510。回收材料可以绕过回收容器510，如由附图标记538所示，且经由进给输送系统运输至例如再循环墨盒接收器514中的再循环材料墨盒，或者运输至再循环材料容器516，如由附图标记512所示。再循环材料容器516还可以由再循环墨盒接收器514中的再循环材料墨盒提供。同样，可以由新墨盒接收器520中的新材料墨盒提供新材料容器518。

此外，回收材料508可以与再循环材料524以及新鲜或新材料526组合。再循环材料容器516和新材料容器518可以分别提供再循环材料524和新材料526。在一些示例中，可以提供再循环材料524和新材料526以给出新材料526与再循环材料524的所希望或指定比率(例如重量比或体积比)。回收材料508可以具有新材料526与再循环材料524的所希望或指定比率，或者可以分类为再循环材料。进给至分配容器530和热熔系统502的进料528可以包括再循环材料524、新材料526、或回收材料508、或者其任意组合。当在某些示例中进给528在至分配容器530的路线中时，各种材料524、526和508可以串行混合。

在一些示例中，进给528可以包括来自回收材料容器510的回收材料522，来自再循环材料容器516的再循环材料524，以及来自新材料容器518的新材料526。在不采用回收材料522的示例或操作中，当运输材料至分配容器530时，新材料526和再循环材料524可以形成进料528。分配容器530可以提供进料528作为构建材料532至热熔系统502。可替代地，分配容器530可以提供构建材料532至构建平台504。控制系统可以促进进料528成分和构建材料532成分具有新材料与再循环材料的规定比率。控制系统可以通过计量从新材料容器518和再循环材料容器516分散的材料的重量或体积而递送规定比率。

在所示的示例中，回收材料522、再循环材料524和新材料526可以作为进料528而进给至分配容器530。3D打印机500可以包括输送系统以促进进料528运输至分配容器530并至构建壳体503。在一些示例中，采用气动输送系统。如果这样，气动输送系统可以包括真空部件534，其可以是文氏管或吹风机或两者。气动输送空气536可以通过真空部件534排放。进料532减去输送空气的大部分或全部可以例如由重力、气流等从分配容器530流动至构建壳体503或其他打印机部件，以用于在构建平台504上打印3D物体。

图6A是具有热熔系统601的3D打印机600。热熔系统601可以定位邻接构建平台602且在其之上。在操作中，3D打印机600A可以将构建材料604放置或沉积在构建平台602上。打印机600A可以包括构建材料施加器606。在示例中，构建材料施加器606可以是粉末散布器或粉末散布器臂。施加器606可以包括附加部件和多于一个粉末散布器。构建材料施加器606可以跨构建平台602的表面而分散例如粉末的构建材料604。构建材料施加器606可以是与热熔系统601分离的部件，如图示的示例中所描绘的。在其他示例中，热熔系统601可以包括构建材料施加器606。在示例中，构建材料施加器606可以与能量源614在相同的移动装置上。

热熔系统601还可以包括具有喷嘴610的打印杆608，以将熔剂喷射至构建平台602上的构建材料604上。移动装置612可以将打印杆608定位在构建平台602之上。热熔系统601还可以包括能量源614，以促进构建材料604的熔化而形成3D物体的层。在一些示例中，移动装置612或热熔系统601的另一移动装置可以移动并定位能量源614。在某些示例中，能量源614可以是静态的。

为了打印3D物体，热熔系统601可以通过打印杆608的喷嘴610将熔剂喷射至构建材料604或粉末上，且从能量源614将能量施加至构建材料604上的被喷射液体，以熔化构建材料604而由构建材料604逐层形成3D物体。能量源614可以是光源或热源，以施加光或热至用于每层的熔剂。光源或热源可以是加热灯、红外(IR)光源等。如在此所使用，光源可以视作或称作热源，诸如当光源是IR光时。在某些示例中，采用熔化灯且可以标记为光源或热源。

如在此所使用，作为构建材料604的术语“粉末”可以例如指的是粉末状或粉状材料，其可以层叠并在3D打印作业期间经由熔剂而熔化。粉末状材料可以例如是粉末状半晶质热塑性材料、粉末状金属材料、粉末状塑料材料、粉末状合成材料、粉末状陶瓷材料、粉末状玻璃材料、粉末状树脂材料、或粉末状聚合物材料、以及其他类型粉末状材料。在一些情形中，粉末可以在潮湿环境中使用粉末期间通过捕捉湿气而潮化，或者粉末可以与水预混合。因此，构建材料可以通常包括潮湿粉末、浆料、悬浮液、胶体等。

如所述，打印杆608可以包括多个打印喷嘴610以喷射熔剂。在一些示例中，如果采用，喷嘴610可以驻留在打印杆608上的子结构上，或者是子结构的部件。子结构可以例如是裸片、管脚、打印头或其他子结构。此外，打印喷嘴610的数目范围可以高达数百或数千，或更多。在一个示例中，打印喷嘴610的数目少于500个喷嘴。在另一示例中，打印喷嘴610的数目范围从10,000至70,000个喷嘴。

打印喷嘴610的直径可以小至70微米或更小。直径可以是5微米、10微米、15微米、30微米或50微米，或者这些之间的任何数值。在一个示例中，喷嘴直径范围从5微米至30微米。直径可以大于70微米。喷嘴610的直径可以部分地由打印杆608上存在的喷嘴610数目而确定。

熔剂通过喷嘴610的喷射可以经由压力差、泵、加热元件、热汽泡、汽泡喷射、压电技术等等。如果采用加热元件，加热元件在一些示例中可以是电阻器。压电技术可以包括向其施加电压或电流的压电晶体。

热熔系统601可以包括打印杆608，以及可以驻留在移动装置612(诸如滑架或其他定位设备)中或上的任何附加打印杆。3D打印机600A及其热熔系统601可以具有电动机以移动滑架。移动装置612的移动可以将打印杆608定位在构建平台602之上、或在停止位置或服务位置中等等。一个或多个移动装置612还可以承载可移动部件，诸如能量源614、粉末散布器或粉末散布臂、以及其他装置。

3D打印机可以经由熔剂打印或形成3D物体。如所述，在某些示例中，熔剂可以从喷嘴610喷射至构建平台602上的构建材料604上。构建材料604可以包括粉末，诸如塑料粉末或金属粉末。在一个示例中，粉末是尼龙粉末。在另一示例中，粉末是金属粉末，诸如不锈钢粉末。通常，打印杆608可以在粉末上放置熔剂。如所示，例如光源、热源、加热灯、组合光/热源等的能量源614可以熔化粉末与熔剂组合。当然，从能量源614施加至构建材料604上的熔剂的能量可以促进更多能量包括至其中施加有熔剂的粉末中。在某些示例中，能量源614是可操作地可移动的，且打印机在打印期间定位能量源614。能量源614可以是可操作地可移动的、固定的或静态的、或者其组合。此外，应该注意，能量源614可以是用以施加光的光源，但是在施加光的效果是施加热量的意义上而言是热源。因此，在该示例中，能量源614可以称作热源或光源。

3D物体可以逐层形成，例如厚度大约80微米的层。如所示，选择性施加的熔剂提供了由顶部具有熔剂的粉末比缺乏熔剂的剩余粉末吸收更多热或光。粉末的熔化部分可以是施加熔剂的地方。当然，可以由计算机控制(诸如在3D模型的引导下)驱动熔剂施加的特定点或区域。进一步，打印杆608还可以喷射细化剂以进一步精炼3D物体。

因此，3D打印机可以打印或促进实体3D物体。实体物体可以是完整产品，产品的一部分，原型，等等。3D打印可以由数字文件制造3D实体物体。可以通过层叠连续构建材料层而创建物体直至创建了物体。在一些情形中，这些层的每一个可以视作完成物体的薄切片水平剖面。与打印杆608相关联的控制器可以控制将熔剂从打印杆608喷射至构建材料604上。控制器可以在一些示例中控制在构建平台602之上定位打印杆608。

同样，构建材料604可以驻留在构建平台602上。为了执行3D打印，3D打印机可以具有与构建平台602相关联的构建壳体。构建壳体可以是构建腔、构建桶斗等等。3D打印机可以经由构建平台602从构建材料604打印或形成3D物体。例如，在操作中，构建材料604可以布置在构建平台602上。构建平台602可以驻留在例如活塞的移动装置上，当逐层形成3D物体时移动装置逐步降低。在打印作业完成之后，可以从3D打印机移除3D物体。在示例中，3D物体可以经受附加的处理，诸如后处理、抛光等等。

在图6A中，构建材料施加器606、打印杆608和能量源614可以至少驻留在构建平台602的相同侧或不同侧上。进一步，如所述，热熔系统601可以包括至少一个移动装置612。打印杆608和能量源614可以布置在相同的移动装置612或不同的移动装置612上或中。对于一个或多个移动装置612或墨盒的移动选项包括串行(左至右、右至左、前至后以及后至前)、正交、对角、不规则图形等等。

3D物体的制造可以在计算机控制之下。模型和自动化控制可以促进分层制造和增材制造。模型可以例如是计算机辅助设计(CAD)模型，类似模型，或其他电子数据源。如此形成的3D物体可以是各种形状和几何结构。

3D打印机可以包括具有硬件处理器和存储器的计算机系统。硬件处理器可以是微处理器、中央处理单元(CPU)、ASIC或其他电路、打印机控制卡、等等。处理器可以是一个或多个处理器，且可以包括一个或多个内核。存储器可以包括易失性存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、高速缓存等等。存储器可以包括非易失性存储器，诸如硬盘驱动、只读存储器(ROM)等等。计算机系统可以包括存储在存储器中并由处理器执行以引导打印机的操作并促进在此所述各种技术的代码，例如指令、逻辑等。

至于产品应用，3D打印机可以制造物体作为包括航空部件、机器部件、例如注射器的医学装置、汽车部件、时尚产品、结构和导电金属、陶瓷、导电粘合剂、半导体装置以及其他产品的原型或产品。在一个示例中，打印机形成机械部件，其可以是金属或塑料，且可以等价于或类似于例如经由注塑产生的机械部件。

图6B是具有热熔系统601和构建平台602以在3D打印中形成3D物体622的3D打印机620。在示例中，如在之前附图讨论中所示，热熔系统601的大多数或全部可以布置在构建平台602之上。此外，在本发明所示的示例中，打印机620具有与构建平台602相关联的构建壳体624。在某些示例中，构建平台602可以驻留在活塞(未示出)上，以使得打印机620可以在构建壳体624内升起并降低构建平台602。在一些示例中，打印机620可以能够经由活塞升起构建平台602，以便构建平台602的上表面到达构建壳体624的顶部分或者延伸出构建壳体624。

此外，打印机620包括构建单元处理模块626，其可以包含或包括具有用于过量构建材料或未熔粉末流过构建平台602的孔的构建平台602。处理模块626可以包括用以处理3D物体622并处理未熔粉末的部件628。部件628可以是过滤器、套管、分离器、振动源、具有离心质块的电动机、和用于提供气流的装置等等，以处理未熔粉末。

在操作中，在打印作业完成之后，被形成3D物体622和周围构建材料可以取决于例如何时从构建壳体624移除未熔粉末而自然地或以加速率冷却。进一步，可以采用构建单元处理模块626的一些部件628处理被形成3D物体622。例如，在移除了过量构建材料(例如未熔粉末)之后，构建壳体624中的被打印3D物体622可以具有在3D物体622外侧结块的部分熔化的粉末。可以经由或采用诸如珠粒喷砂器、刷子或其他工具的部件628移除该部分熔化的粉末。

打印机620可以具有3D打印物体回收区域630。构建平台602可以手动地或自动地朝向回收区域630升起。换言之，构建平台602可以朝向构建壳体624的顶部升起，以向用户或机器展示在构建平台602上被打印物体622。在一个示例中，用户可以通过在打印机620外壳的顶表面634处升起盖板而访问回收区域630。在另一示例中，外壳侧面636上的舱门或开口可以提供对回收区域630的访问。回收区域630可以包括用以清洁3D物体622和下方的包括例如构建壳体624的构建区域的部件632。部件632可以包括用于从被打印物体622移除构建材料或粉末并清洁构建区域的工具。部件632可以包括用于存储被打印物体622和由打印机620所形成或待形成的其他被打印3D物体的容器。部件632可以包括诸如用于照明区域630的灯的其他设备，用于提供气流以减少在被打印物体回收期间可能离开打印机620的构建材料的量的空气装置或风扇。

最后，打印机620可以具有用以保持材料墨盒的集成墨盒接收器638，该材料墨盒供应用于3D打印机的构建材料，并从3D打印接收材料。打印机620可以具有多于一个墨盒接收器638。打印机620可以附加地包括诸如料斗或容器的集成材料容器，以接收、存储和供应构建材料。

图7是操作3D打印机以形成3D物体的方法700。在框702处，方法包括3D打印机经由热熔从可以包括再循环材料的进料而打印3D物体。再循环材料可以是在3D打印期间未熔化或另外并未包括至3D物体中的过量材料。在框704处，方法包括3D打印机从再循环材料墨盒提供再循环材料用于打印。可替代地或附加地，3D打印机可以从再循环材料容器提供再循环材料。再循环材料墨盒可以布置或插入至打印机的集成再循环墨盒接收器中。在一些示例中，再循环材料容器可以布置在再循环墨盒接收器之下，并由再循环墨盒接收器中的再循环材料墨盒供应。在框706处，方法包括将来自3D物体打印的过量材料接收至再循环墨盒接收器中的再循环材料墨盒中。例如，打印机的一个或多个集成输送系统可以将过量材料从打印机的构建壳体运输至再循环材料墨盒。

可以从由新材料和再循环材料构成的进料打印3D物体。进料可以具有在从零至一的范围中的新材料与再循环材料的指定重量或体积比。例如，作为重量比或体积比的比率范围可以从0.01至0.99，0.05至0.95，0.1至0.9，0.15至0.85，0.2至0.8，0.25至0.75，0.3至0.7等。新材料可以由3D打印机的新墨盒接收器中的新材料墨盒提供。可替代地，新材料容器可以提供新材料。新材料容器可以布置在新墨盒接收器之下并由新材料墨盒供应。

在具有新材料容器和再循环材料容器的3D打印机中，新材料和再循环材料可以分别从新材料容器和再循环材料容器输送至热熔系统或构建平台，以用于3D物体打印。新材料和再循环材料可以串行混合并输送至热熔系统或热熔模块，作为具有新材料与再循环材料的指定比率的进料。替代于直接进给至构建平台，进料可以通过分配容器输送至构建材料施加器，构建材料施加器可以跨构建平台施加进料。因此，分配容器可以为构建平台供应进料。

尽管本技术可以容许各种修改和替代形式，已经借由示例的方式示出了上述示例。应该理解，技术并非旨在限于在此所公开的特定示例。当然，本技术包括落入本发明范围内的所有替代物、修改和等价物。

Claims (15)

1.一种三维(3D)打印机，包括：

热熔系统，用于选择性地熔化构建平台上的连续构建材料层中的部分，以供所述3D打印机生成3D物体；以及

墨盒接收器，用于保持可移除材料墨盒，以从所述3D打印机接受构建材料至所述可移除材料墨盒中，并使得来自所述可移除材料墨盒的构建材料可用于生成所述3D物体。

2.根据权利要求1所述的3D打印机，其中，所述热熔系统包括：

打印杆，用于将熔剂喷射至构建材料上以选择性地熔化所述构建平台上的连续构建材料层中的所述部分；

移动装置，用于将所述打印杆定位在所述构建平台上方；以及

能量源，用于将能量施加至被喷射至所述构建材料上的所述熔剂，以选择性地熔化所述构建平台上的连续构建材料层中的所述部分。

3.根据权利要求1所述的3D打印机，包括：

内部容器，用于接收由所述可移除材料墨盒可用的所述构建材料；以及

粉末散布器，用于跨所述构建平台的表面分散构建材料。

4.根据权利要求1所述的3D打印机，包括：

所述构建平台；

与所述构建平台相关联的构建壳体，其中所述可移除材料墨盒用于接受从所述构建壳体回收的过量构建材料；

构建单元处理模块，用于冷却并管理所述3D物体的冷却，并将所述3D物体与所述过量构建材料分离；以及

3D打印物体回收区域，用于回收与所述过量构建材料分离的被打印3D物体。

5.根据权利要求1所述的3D打印机，其中，所述可移除材料墨盒包括用于保持构建材料的外壳，其中所述墨盒接收器包括腔、插口、槽、套管、或其任意组合，其中所述打印机用于从所述构建材料打印所述3D物体，并且其中所述构建材料包括包含塑料、聚合物、金属、玻璃、陶瓷、或其任意组合的粉末。

6.根据权利要求1所述的3D打印机，其中，所述墨盒接收器包括再循环墨盒接收器，其中所述可移除材料墨盒包括再循环材料墨盒以使得再循环材料作为构建材料可用于所述构建平台，或其中所述再循环材料墨盒用于从所述3D打印机接收再循环材料，并且其中所述3D打印机包括用于保持新材料墨盒的新墨盒接收器，所述新材料墨盒使得新材料作为构建材料可用于所述构建平台。

7.根据权利要求6所述的3D打印机，包括：

新材料容器，用于从所述新墨盒接收器中的所述新材料墨盒接收新材料；以及

再循环材料容器，用于从所述再循环墨盒接收器中的所述再循环材料墨盒接收再循环材料，其中待从所述再循环墨盒接收器中移除所述再循环材料墨盒以从所述3D打印机移除再循环材料。

8.根据权利要求7所述的3D打印机，包括：

分配容器，用于从所述新材料容器接收新材料并从所述再循环材料容器接收再循环材料，并且将所述新材料和所述再循环材料供应至所述热熔系统以用于所述构建平台，其中所述3D打印机包括与所述构建平台相关联的构建壳体；以及

气动输送系统，用于将所述新材料从所述新材料容器输送至所述分配容器并将所述再循环材料从所述再循环材料容器输送至所述分配容器。

9.一种用于热熔打印的三维(3D)打印机，包括：

打印杆，用于将熔剂喷射至构建平台上的构建材料上；

能量源，用于将能量施加至被喷射至所述构建材料上的所述熔剂上；

新墨盒接收器，用于保持新材料墨盒以使得来自所述新材料墨盒的新材料可用作构建材料；以及

再循环墨盒接收器，用于保持再循环材料墨盒以从所述3D打印机接受过量构建材料至所述再循环材料墨盒中并使得来自所述再循环材料墨盒的再循环材料可用作构建材料。

10.根据权利要求9所述的3D打印机，包括：

所述构建平台，用于接收所述构建材料；

构建壳体，与所述构建平台相关联；

分配容器，用于使得包括所述新材料和所述再循环材料的构建材料可用于所述构建壳体；

粉末散布器，用于跨所述构建平台的表面分散构建材料；以及

滑架，用于将所述打印杆定位在所述构建平台上的所述构建材料上方。

11.根据权利要求9所述的3D打印机，包括：

热熔模块，用于将构建材料提供至所述构建平台；

新材料容器，用于从所述新墨盒接收器中的所述新材料墨盒接收新材料；

再循环材料容器，用于从所述再循环墨盒接收器中的所述再循环材料墨盒接收再循环材料；

输送系统，用于将构建材料提供至所述热熔模块，所述构建材料包括来自所述新材料容器的新材料和来自所述再循环材料容器的再循环材料；以及

控制系统，用于促使所述构建材料至所述热熔模块以包括新材料与再循环材料的指定比率。

12.一种操作三维(3D)打印机的方法，包括：

经由热熔从包括再循环材料的进料打印3D物体；

从所述3D打印机中的再循环材料墨盒提供所述再循环材料；以及

从所述3D物体的打印中接收过量材料至所述3D打印机中的所述再循环材料墨盒中。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，经由所述热熔打印包括：

跨构建平台散布所述进料；

将熔剂喷射至所述构建平台上的所述进料上；以及

将能量施加至被喷射至所述构建平台上的所述进料上的所述熔剂。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述进料包括新材料，其中所述方法进一步包括：从所述3D打印机中的新材料墨盒提供所述新材料，并且其中所述进料包括新材料与再循环材料的指定比率。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，提供所述新材料包括从所述新材料墨盒接收所述新材料至新材料容器中，其中提供所述再循环材料包括从所述再循环材料墨盒接收所述再循环材料至再循环材料容器中，其中所述方法进一步包括：以所述指定比率将分别来自所述新材料容器和所述再循环材料容器的所述新材料和所述再循环材料输送至构建壳体用于打印所述3D物体，并且其中所述新材料和所述再循环材料串行混合至所述构建壳体作为所述进料。

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