CN110891765A - 用于构建材料储存器的气体入口结构 - Google Patents
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Abstract
描述了气体入口结构(1130)和存储构建材料(1126)的可变形结构(1120)的示例。该气体入口结构可被耦接到该可变形结构。该可变形结构还可具有出口(1121),该出口(1121)可连接到三维打印系统的抽吸系统的元件(1122),以允许在通过该抽吸系统施加真空时从该可变形结构供应构建材料。在对该出口施加真空时,该气体入口结构的阀可被选择性地致动,以允许气流进入到该可变形结构中。
Description
背景技术
例如三维打印之类的增材制造技术涉及用于通过增材过程由数字三维模型制作几乎任何形状的三维物体的技术。在这些过程中,三维物体在计算机控制下逐层生成。已开发了多种增材制造技术,这些技术在构建材料、沉积技术和由构建材料形成三维物体的过程方面有所不同。这样的技术可范围从对光聚合物树脂构建材料施加紫外线,到熔化呈粉末或粉末状形式的半结晶热塑性构建材料,再到金属粉末构建材料的电子束熔化。构建材料的其他示例包括短纤维构建材料。
增材制造过程通常开始于待制造的三维物体的数字表示。该数字表示实际上通过计算机软件切成切片,或者可按预切片的形式提供。每个切片代表期望物体的剖面。在一些示例中,这些切片被发送到增材制造设备,该增材制造设备在某些情况下被称为三维打印机。在其他示例中,切片通过三维打印机执行。在基于粉末的3D打印系统中,基于接收到的切片数据、3D打印机在构建平台上形成连续的构建材料层,并且每一层被选择性地固化。重复该过程直到物体完成,从而逐层地构建物体。其他3D打印技术可能以不同的方式形成物体,例如通过基于切片数据直接沉积材料。
用于制造物体的构建材料可根据制造技术而变化,并且例如可包括干粉或粉末状材料。
附图说明
结合附图,根据下面的详细描述,各种示例性特征将是显而易见的,附图中:
图1A至图1C是示出了示例性构建材料容器和储存器的示意性剖面图;
图1D至图1F是示出了构建材料储存器的示例的示意性剖面图;
图1G至图1I是示出了构建材料容器内的支撑结构的示例的示意性剖面图;
图2A和图2B是示出了示例性三维打印系统的示意图;
图3A至图3D是示出了具有承载元件和加强构件的示例性构建材料容器的示意性剖面图;
图3E至图3F是示出了具有承载元件和加强构件的示例性构建材料容器的示意性顶视图;
图3G是根据一个示例的套件的示意图;
图4A是示出了用于制造构建材料容器的示例性方法的流程图;
图4B是示出了用于构造构建材料容器的示例性方法的流程图;
图5是示出了用于构建材料容器的示例性坯件或网状物的示意图;
图6A是示出了具有移除部分的示例性构建材料容器的示意性剖面图;
图6B是图6A的示例性构建材料容器的示意性等距图;
图6C至图6I是外壳的示例性结构弱化部分的示意图;
图7是示出了用于具有可移除部分的构建材料容器的示例性坯件或网状物的示意图;
图8A是示出了用于制造构建材料容器的示例性方法的流程图;
图8B是示出了用于打开构建材料容器的示例性方法的流程图;
图9A至图9C是示出了具有隔离件(partition)的示例性构建材料容器的示意性剖面图;
图9D是示例性隔离件的示意性等距图;
图9E至图9F是示出了具有隔离件的附加的示例性构建材料容器的示意性剖面图;
图10A是示出了用于组装构建材料容器的示例性方法的流程图;
图10B是示出了用于填充构建材料容器的示例性方法的流程图;
图11A是示例性气体入口结构的示意性剖面图;
图11B至图11G是在使用期间的示例性构建材料储存器的示意性剖面图;
图11H至图11J是示例性气体入口结构的另外的示意性剖面图;
图12是示出了用于在三维打印系统中供应构建材料的示例性方法的流程图;
图13A至图13C是包括多个容器单元(container cell)的示例性构建材料容器的示意性剖面图;
图13D是用于多个容器单元的支撑元件的示意图;
图14是示出了用于填充构建材料容器的示例性方法的流程图;
图15A和图15B是示例性构建材料容器的相应的正剖面图和侧剖面图;以及
图16是示出了如何可构造示例性构建材料容器的等距视图。
具体实施方式
三维物体可使用增材制造技术来生成。物体可通过固化连续的构建材料层的多个部分来生成。所述构建材料可以是基于粉末的,并且所生成的物体的性质可取决于构建材料的类型和固化的类型。在一些示例中,使用例如粘合剂之类的液体结合剂来使得能够实现粉末材料的固化。在另外的示例中,可通过例如使用聚焦的激光束暂时对构建材料施加能量,来使得能够实现固化。在某些示例中,液体熔剂被施加于构建材料,其中,熔剂是如下材料,即:当适量的能量被施加于构建材料和熔剂的组合时,该材料使得构建材料加热、熔化、熔合和固化。也可使用其他试剂,例如当选择性地沉积在某些区域中时抑制或改变熔合水平的试剂。在其他示例中,可使用其他构建材料和其他固化方法。在某些示例中,构建材料包括糊状材料、浆状材料或液体材料。本文呈现的某些示例描述了构建材料容器的示例,该构建材料容器包含构建材料并将其提供给增材制造过程。在示例中,构建材料可以是干燥的或基本上干燥的粉末。
在一个示例中,本公开的增材制造过程中所用的构建材料是如下粉末,即:其具有介于大约5微米和大约400微米之间、介于大约10微米和大约200微米之间、介于大约15微米和大约120微米之间或介于大约20微米和大约70微米之间的基于体积的平均剖面粒径尺寸。合适的基于体积的平均粒径范围的其他示例包括大约5微米至大约70微米或者大约5微米至大约35微米。在该示例中,基于体积的颗粒尺寸是与粉末颗粒具有相同体积的球体的尺寸。使用“平均”意在说明容器中的大多数基于体积的颗粒尺寸具有提到的尺寸或尺寸范围,但该容器也可含有直径处于所提范围之外的颗粒。例如,颗粒尺寸可被选择成有助于分配具有如下厚度的构建材料层,即:该厚度介于大约10微米和大约500微米之间,或介于大约10微米和大约200微米之间,或介于大约15微米和大约150微米之间。增材制造系统的一个示例可被预先设置成使用包含粉末的构建材料容器来分配大约80微米的构建材料层,该粉末具有介于大约40微米和大约60微米之间的基于体积的平均粒径。例如,增材制造设备可被构造或控制为形成具有不同层厚度的粉末层。
用于本公开的示例性容器中的合适的基于粉末的构建材料包括聚合物、结晶塑料、半结晶塑料、聚乙烯(PE)、聚乳酸(PLA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、无定形塑料、聚乙烯醇塑料(PVA)、聚酰胺、热(固性)塑料、树脂、透明粉末、有色粉末、金属粉末、例如玻璃颗粒之类的陶瓷粉末和/或这些或其他材料中的至少两种的组合中的至少一种,其中,这样的组合可包括各自不同材料的不同颗粒,或者单一化合物颗粒中的不同材料。混合的构建材料的示例包括尼龙铝粉(alumide),其可包括铝和聚酰胺的混合物、多色粉末以及塑料/陶瓷混合物。混合的构建材料可包括两种或更多种不同的相应平均颗粒尺寸。
如上所述,在其他示例中,构建材料包括纤维。这些纤维例如可通过将挤出纤维切割成短的长度而形成。该长度可被选择成允许将构建材料有效地撒布到构建平台上。例如,该长度可近似等于纤维的直径。
用于增材制造过程中的特定批次的构建材料可以是“原始”的构建材料或“用过”的构建材料。原始的构建材料应被认为是先前未在增材制造过程的任何部分中使用和/或未通过三维打印系统的任何部分的构建材料。因此,由构建材料制造商供应的未打开的构建材料供应可包含原始的构建材料。相比之下,用过的构建材料是先前已被供应到三维打印系统以用于增材制造过程中但在该过程期间未固化的构建材料。例如,用过的构建材料可在热熔合的三维打印操作期间产生,在该操作中,粉末构建材料被加热到接近其熔化温度一段时间,这段时间可能足以引起粉末的材料降解。在这方面,将会理解的是,不是供应到三维打印系统以用于增材制造过程中的所有构建材料都可被使用和/或结合到三维打印制品中。在3D打印作业期间或3D打印作业完成之后回收的至少一些未固化的构建材料可能适合在后续的增材制造过程中重新使用。例如,这样的构建材料可在内部或外部存储到三维打印系统,以供后续使用。用过的构建材料可与原始的构建材料混合,以用于后续的打印例程。混合比例例如可基于粉末性质而变化。在一个示例中,80%用过的构建材料和20%原始的构建材料的混合物可用于原型设计,而100%原始的构建材料用于关键物体。在另一个示例中,80%用过的粉末和20%原始的粉末的混合物用于生产零部件,而较高比例的用过的粉末用于原型设计。除了原始(即,未使用)的构建材料之外或代替原始原始(即,未使用)的构建材料,构建材料容器可用于供应再循环或翻新(即,用过但未固化)的构建材料。在某些情况下,可供应不同质量的构建材料,例如,不同的构建材料储存器可能会供应各自遵循不同的质量规格的不同等级的构建材料。在一些示例中,用过的构建材料被返回到构建材料的供应商。然后,该供应商可按比纯原始构建材料低的成本来提供翻新的用过的构建材料或翻新的用过的构建材料和原始的构建材料的混合物。不同等级的构建材料可适应不同的用途,例如再循环或翻新的构建材料可用于原型设计,而具有大比例原始构建材料(例如,大于50-80%)的构建材料可用于生产。
本文所述的某些示例提供了向三维打印系统供应构建材料的方式,所述三维打印系统例如三维打印机或用于三维打印机的构建材料处理站。某些示例涉及构建材料容器和储存器,其允许构建材料在位置之间输送并被存储直至使用。某些示例特别适合于容纳和存储大量的构建材料,例如适于高通量增材制造商。某些示例使得能够安全地填充、输送和供应大体积(例如,大约1-2m3)的构建材料。某些示例还被设计成是可再循环的并最大程度地减少浪费。
图1A至图1I介绍了一组结构,其可被单独或组合使用,以形成构建材料容器。
图1A至图1C示出了根据示例的构建材料容器的某些方面。
图1A示意性地示出了构建材料容器101,其包括外壳110和用于接收构建材料储存器的内部空间或隔室111。示出了外壳110的剖面。外壳110可以是任何三维形状。它可以是多面体,例如长方体、棱柱或棱锥。它可由多种材料构成,其中包括波纹状介质或板、聚合物和模制天然纤维。
图1B示意性地示出了根据一个示例的构建材料储存器112或子容器的剖面。储存器112被构造成装配到外壳110的内部空间111中。在使用中,构建材料储存器112容纳或存储例如上述形式的构建材料。如此,在本示例中,该外壳相对于构建材料储存器处于“外部”(例如,处于所述储存器外侧)。在某些示例中,本文所述的外壳可被包装在另外的壳或包装内,例如用于输送的另外的容器,和/或包裹在保护膜中。
构建材料储存器112可包括具有通道结构113的容器,以允许接近构建材料。该容器在使用前可被密封。通道结构113可包括:出口结构,其用于从构建材料储存器112抽取构建材料;或者入口结构,其用于向构建材料储存器112供应构建材料。在一种情况下,构建材料储存器112可包括多个进入通道,例如出口结构和入口结构。在某些情况下,构建材料储存器112还可包括气流阀,例如用于使气体进入到储存器中或从储存器中离开。尽管在该示例中构建材料储存器112具有指示立方体结构的方形剖面,但是其可具有任何三维形状,例如刚性多面体布置结构或柔性袋状结构。类似地,为便于例示,通道结构113被示出为处于构建材料储存器112的顶部处,在其他示例中,它可位于另一位置。
图1C示意性地示出了安装在外壳110内的构建材料储存器112的剖面。构建材料储存器112可被构造成装配在外壳110的尺寸内。在一个示例中,外壳110的上部114可以是可折叠的,以提供外壳110的外表面并覆盖构建材料储存器112。构建材料储存器112可直接安装在外壳110内,或者可安装在一个或多个中间内部结构内。
图1D至图1F示出了根据示例的构建材料储存器的某些方面。例如,这可以是图1A至图1C中所示的构建材料储存器112。
图1D示意性地示出了根据一个示例的构建材料储存器104。构建材料储存器104包括外部结构120、出口结构121和耦接到出口结构121的内部抽吸通道122。外部结构120可包括预定厚度的聚合物箱或袋。在后一种情况下,除其他制造方法外,袋可通过模制和/或热封来成形。在本示例中,出口结构121被布置成耦接到抽吸系统。该抽吸系统可形成用于三维打印系统的供应系统的一部分,所述供应系统即构造成向三维打印系统供应构建材料的系统。出口结构121可形成为外部结构120的一部分和/或可例如通过耦接机构附接到该外部结构,所述耦接机构例如外部结构120的螺纹部分。抽吸通道122可包括刚性封闭通道,例如固定到出口结构121的聚合物管。抽吸通道122可终止于外部结构120的基部处的开口中。以这种方式,施加于出口结构120的例如真空的低压可引起抽吸通道122中的压力变化,即压力降低。如果构建材料储存器104包含构建材料,则抽吸通道122的开口处的低压可使构建材料沿抽吸通道122被向上抽吸并且通过出口结构121被取出。在一种情况下,抽吸通道122可与出口结构121分开。在这种情况下,出口结构121可连接到抽吸通道122。在另一种情况下,抽吸通道122和出口结构121可形成共同结构的两个部分。在某些示例中,抽吸通道122帮助从构建材料储存器104抽取构建材料。在其他示例中,例如在出口结构121位于构建材料储存器104的基部处的情况下,可在没有抽吸通道122的情况下从外部结构120抽取构建材料。
图1E示意性地示出了根据一个示例的构建材料储存器105,该构建材料储存器105设有围绕件(surround)125。构建材料储存器105包括类似于构建材料储存器104的部件。在该示例中,外部结构120可包括可变形结构,例如柔性聚合物袋。该可变形结构包括至少一个可变形侧壁。当外部结构120内的压力低于给定值时(例如,当通过出口结构121施加真空时),可变形结构通过使该至少一个可变形侧壁向内变形(例如,塌陷)来帮助清空构建材料储存器104。该可变形结构还可由于该结构中存在构建材料而变形,例如,构建材料的存在可施加向外压力,该向外压力被施加于侧壁。可变形结构向外变形的程度可受该可变形结构中的围绕件和/或张力的限制。
围绕件125围绕外部结构120。它可由比外部结构120具有更高刚度的材料形成,在这种情况下,它可用于支撑外部结构120。在一种情况下,外部结构120例如可通过诸如胶或胶带之类的紧固物质来至少部分地物理附接到围绕件125。外部结构120可以附接到围绕件125的平坦或折叠的形式提供,或者可被插入到围绕件125中。在图1E中,外部结构125终止于顶点123。抽吸通道122可被定位成使其端部处于顶点123处。在三维中,顶点123可形成外部结构120的基部处的多面体部分的点,该多面体部分例如呈锥体或棱锥的形式。该多面体部分可具有如下高度,即:该高度是外部结构120的高度的一定比例,例如该高度的三分之一或四分之一。该多面体部分的高度可基于参考后面的示例所描述的角度来确定。可通过热封外部结构120的侧面来形成外部结构120的形状。在一个示例中,可变形的外部结构120的形状可至少部分地扩展,这是通过经由出口结构121或另一开口(例如,图1B中的113)插入抽吸通道122,例如,抽吸结构的插入可对可变形结构的基部施加力,并且由此,帮助在插入方向上将其延伸到其最大程度或接近其最大程度。在图1E中,围绕件125匹配并支撑顶点123。具有位于结构120的最低操作点处的顶点使得能够从构建材料储存器105高效地抽取构建材料,例如,构建材料通过重力朝向该顶点供给,并且因此,聚集在外部结构120内部中的该顶点周围,在那里可使用抽吸通道122来将其抽取。另外,外部结构120的至少一个可变形侧面也可将构建材料朝向该顶点供给。
图1F是示例性构建材料储存器106的示意图,其示出了外部结构120在使用中可如何变形。同样,在实施方式中,外部结构120的形状可不同于图中所示的形状。在图1F中,外部结构120在若干位置126固定到围绕件125。在一种情况下,该围绕件可在顶部处敞开,例如,该围绕件可具有围绕外部结构120的若干个侧面,加上围绕任何平坦的或多面体的下部的基部元件。当在出口结构121处施加例如真空之类的低压时,这可降低外部结构120内的压力,从而使外部结构如图所示向内变形,除了它受到任何固定位置126约束的位置。
图1G是示例性构建材料容器107的示意图,其示出了在图1E中示出为105的构建材料储存器可如何安装在图1A和图1C中所示的外壳110内。在图1G中,设置了支撑结构130,其容纳构建材料储存器的外部结构120的顶点。在某些情况下,例如在图1E的情况下,支撑结构130可容纳围绕外部结构120的围绕件125的顶点。尽管在图1G中示出了锥形或棱锥形的基部,但是支撑结构130可容纳其他三维形状。在某些情况下,支撑结构130可被模制成适合外部结构120或围绕件125的特定三维形状。
图1H示出了用于构建材料容器108的支撑结构135。在该示例中,支撑结构135在支撑结构135的上部中包括多面体凹部,例如谷或模制的凹陷。该多面体凹部被构造成接收用于构建材料容器的外部结构120的基部。支撑结构135的基部被布置成搁置在平面表面上,例如外壳110的基部上。在某些情况下,支撑结构135可尺寸设定成容纳在长方体外壳110的基部内。支撑结构135可由例如聚合物或天然纤维(例如,基于板或纸)之类的模制材料构成。后一种材料使得能够在使用后回收利用支撑结构135。图1I从上方示出了支撑结构135,并且显现了凹部或凹陷136。
图2A和图2B示出了可与图1A至图1I的构建材料容器示例一起使用的示例性三维打印系统。
图2A示出了三维打印系统201,其包括三维打印机205、构建材料容器210和用于在构建材料容器210和三维打印机205之间输送构建材料的构建材料输送系统215。三维打印系统201可以是用于使用存储在构建材料容器210中的构建材料来生成三维物体的增材制造系统。三维打印机205可包括三维打印部分和分开的构建材料管理部分。可替代地,三维打印机205可包括结合在单个设备内的三维打印模块和构建材料管理模块。输送系统215可包括抽吸系统(未示出),其产生抽吸或真空压力,以从构建材料容器210抽取构建材料,以便通过气动输送递送到三维打印机205。构建材料出口结构220有助于输送系统215与构建材料容器210之间的连接。这可包括参考图1D至图1F所述的出口结构121。构建材料容器210还可提供抽吸通道,通过该抽吸通道,存储在容器210中的构建材料可通过输送系统215被抽取或“抽吸”到三维打印机205。根据一些示例,输送系统215设有喷嘴结构(未示出),来以可密封的方式(例如,气体/流体密封)连接到容器210的出口结构220,从而有助于将构建材料从构建材料容器210气动输送到三维打印机205。
图2B示出了三维打印系统202的一个示例,该三维打印系统202包括三维打印机205和分开的构建材料管理站230(有时称为“处理站”)。如果构建材料管理站230被布置成向三维打印机205供应构建材料,则其可被称为“供应系统”。在图2B中,构建材料管理站230包括输送系统215,以通过出口结构220从构建材料容器210抽取构建材料。在某些情况下,附加地或替代地,构建材料管理站230可被布置成使用输送系统215通过入口结构将构建材料填充或转移到构建材料容器210。在图2B中,例如可移动台车之类的构建单元235通过构建材料管理站230用构建材料填充,并且随后,被移动至三维打印机205,以便打印物体。例如,构建单元235可耦接到构建材料管理站230和三维打印机205两者。在其他示例中,构建单元235可以是固定的和/或具有受约束的移动路径,例如包括可移动滑架。尽管三维打印系统202在图2B中被示出为具有分离的单元,但是在某些实施方式中,这些可形成单个设备的分离部段。构建材料管理站230可管理从构建材料容器210抽取的构建材料,以便用构建材料填充构建单元235,以用于后续的三维打印操作中。在某些情况下,构建单元235在打印之后可返回到构建材料管理站230。例如,构建材料管理站230可用于在打印操作完成之后移除未固化的构建材料。未固化的构建材料可用作再循环的构建材料以用于将来的打印,例如用于填充构建单元235以用于将来待构建的物体。在一种情况下,构建材料管理站230可将“用过”的构建材料与先前从构建单元235抽取的“原始”的构建材料以用户限定的比例混合。构建材料管理站230可包括存储单元,以存储“用过”和“原始”的构建材料两者。
图3A至图3F示意性地描绘了根据某些示例的可单独或组合使用以形成构建材料容器的一组结构301-305。如将会清楚的,结构301-305的各方面对应于上面关于图1A至图1I所述的结构101-109的类似方面。除非另有说明,否则在一些示例中,这些方面具有如上所述的形式和功能。
图3A示意性地示出了用于三维打印系统的构建材料容器301。图3A呈现为从一侧的示意性竖直剖面图。容器301包括外壳310和下部隔室311,以接收构建材料储存器。如上面关于图1A至图1I所述的,在一些示例中,构建材料储存器可包括具有入口和/或出口的可变形结构,以及处于该可变形结构内的耦接到出口的抽吸通道。
类似于上面关于图1A所述的,外壳310可以是任何三维形状,并且可由包括波纹状介质或板、聚合物和模制天然纤维的多种材料构成。
容器301包括至少一个承载元件312。在图3A中,承载元件312与下部隔室311的轴线对准。在图3A中,元件312还被示出为位于下部隔室311内的中央并且与其竖直轴线对准。在其他示例中,元件312可不处于中央和/或具有非竖直的对准。该轴线可代表构建材料容器的高度维度,即施加重力载荷的维度。容器301在外壳310的上表面314下方包括上部隔室313。上部隔室313和下部隔室311被下表面315分隔,至少一个柱状承载元件312被布置在该下表面下方。尽管为便于说明而在图3A中示出了柱状的承载元件,但是承载元件312可被布置成使用非柱状结构,例如使用拱形和/或对角构件,来将来自下表面315的竖直载荷分配到构建材料容器的基部。当使用非柱状结构时,该至少一个承载元件312可不与下部隔室311的轴线对准以支撑构建材料容器301的顶部上的载荷。
在一些示例中,所述上表面和所述下表面由与外壳310相同的材料形成。例如,该上表面和/或下表面可由外壳310的一个或多个折板形成。可替代地,该上表面和/或下表面可由与外壳310分离的一件或多件材料形成。例如,该下表面可包括如下面参考图9A至图9F所述的隔离件。
在其他示例中,该上表面和/或下表面由与外壳310不同的材料形成。在一个这样的示例中,外壳310由瓦楞纸板形成,而该上表面和/或下表面由聚合物形成。
上部隔室313包括加强构件313a、b,其布置成将从上表面314接收的载荷分配到该至少一个承载元件312。加强构件313a、b围绕用于构建材料储存器的通道结构的孔316布置。加强构件313a、b将该载荷分配到该至少一个承载元件312。这些加强构件加强的原因在于它们加强了构建容器承受竖直载荷的能力,例如,它们加强了上部隔室313。
如此,施加于容器301的顶部的载荷通过上部隔室313传递到承载元件312,并且由此,不施加于通道结构,或者更一般地,不施加于储存器。这允许例如通过在容器301的顶部上叠置附加的构建材料容器或其他物件而将载荷施加于容器301的顶部,而不损伤该通道结构或压紧储存器中的构建材料。因此,载荷通过容器301分配,而不会影响其中的构建材料。因此提高了存储和输送容器301的简便性。
通过承载元件312的力传递还使得通过外壳310的壁传递的力减小。因此,外壳在材料和设计方面具有更大的灵活性,从而例如在不损害容器301的完整性或不使其弯曲的情况下,允许将更轻、刚度更小且通常更便宜的材料用于壳310。
图3B示意性地示出了根据另一示例的构建材料容器302。在图3B、图3E和图3F中,为清楚起见省略了上表面314。上表面314可由外壳310的折板形成,该折板在输送之前被折叠。容器302包括外壳310和下部隔室311,如上面关于图3A所述。容器302还包括例如在外壳310内围绕下部隔室311的外部布置的多个承载元件312a、312b。图3B示出了上部隔室313的分开的部分313a、313b,其中每个承载元件312a、312b对应一个部分。这些分开的部分313a、b包括前述加强构件。以这种方式增加承载元件的数量允许施加于容器302的顶部的载荷更均匀地分散,从而提高容器302的强度。
图3C和图3D示意性地示出了根据另一示例的构建材料容器303。容器303包括如上面关于图3A所述的外壳310。该容器还包括用于容纳构建材料的多个构建材料储存器320a、b,例如,如上面关于图1B至图1F或关于后续的附图所描述的。容器303包括围绕构建材料储存器320a、b布置的多个承载元件312a-c。上部隔室的部分313a-c作为加强构件,并且各自对应于承载元件312a-c,使得施加于容器310的顶部的载荷通过上部隔室的部分313a-c传递到相应的承载元件312a-c。因此,该载荷散布在承载元件312a-c上。图3C示出了移除了前侧壁的前剖面图。图3D示出了容器中心处的侧剖面图。在图3C中,用虚线示出了承载元件312a、c之后的构建材料储存器320a、b和中央承载元件312b的位置。在图3D中,未示出承载元件312a、c。在图3D中,至少一个承载元件312b位于构建材料储存器之间。相对于承载元件围绕容器的边缘布置的类似容器,这提高了容器303的强度。这样的布置结构可有助于符合跌落安全测试。
为清楚起见,在图3A至图3D中未示出例如图1G至图1H中所示的支撑结构的支撑结构。当提供这样的支撑结构时,承载构件可位于支撑结构中的孔内和/或围绕支撑结构定位。
在一种示例性实施方式中,外壳310可以是1.5m高(即,如图中所示的z维度上的长度),具有1m的长度(即,如图中所示的x维度上的长度)和0.75m的宽度(即,如图中所示的y维度上的长度)。示例的高度通常可在1m至2m的范围内,并且宽度和长度可从0.5m至2m的范围选择。外壳310的宽度和长度,例如水平剖面的尺寸,可具有相等或不同的值。上部隔室313的高度(例如,z尺寸值)可在5cm至20cm之间,并且可取决于构建材料储存器的出口结构的高度。如此,在这些情况下,承载元件可具有处于130cm至145cm之间的高度。加强构件313a、b可具有多达或等于外壳310的宽度的长度,例如75cm。加强构件313a、b的长度可小于外壳的侧面的长度。加强构件313a、b可具有大约等于上部隔室313的高度的剖面高度,例如在5cm至20cm之间。加强构件可具有在5cm至20cm之间的剖面宽度,其中,在一种情况下,加强构件可包括具有10cm×75cm×6cm的x、y和z尺寸的长方体。如果使用波纹状介质,则外壳、加强构件、承载元件和/或表面可具有介于2mm至10mm之间的厚度。下部支撑结构可具有大约30cm至50cm的高度。构建材料容器的下部多面体可具有大约20cm至40cm的高度。
具有上述尺寸的填充的构建材料容器包括构建材料容器的重量可重量为大约150kg至180kg。未填充的构建材料容器可重量为20kg至30kg之间。示例性未填充的构建材料容器的储存器具有大约0.75m3的总内部容积。如果叠置这种尺寸的构建材料容器,则最大载荷可包括大约1500牛顿至1800牛顿。
应当理解的是,上面列出的尺寸和载荷是用于一个示例,并且可根据不同的实施方式而变化。
图3E示意性地示出了根据一个示例的构建材料容器304的平面图,例如下部隔室下方的水平剖面图。容器304可按与上面关于图3C和图3D所述的容器303相同的方式来构造。为清楚起见,未示出上部隔室。容器304包括以二乘二网格形式布置的多个单独的构建材料储存器325。容器304还包括承载元件326,其中二乘二网格的每个交叉点处定位一个这样的元件。这允许载荷有效地散布在承载元件上。在该示例中,承载元件326是柱状的。
这些承载元件具有与其在网格内的位置相对应的剖面形状,使得外角处的元件具有直角“L”形,外侧中间的元件具有“T”形,并且网格中间的元件具有“+”形。在其他示例中,可使用不同形状的元件,并且例如,每个元件可具有相同的形状。这有助于高效地利用可用于容纳储存器325的内部容积,同时不损害元件的承载能力。在一种情况下,承载元件由类似于外壳310的材料形成,例如折叠和/或固定成所示形状的一种类型的波纹状介质。在另一种情况下,承载元件由不同的材料形成,例如具有较高载荷强度的材料,例如金属或聚合物。在其他示例中,承载元件具有其他剖面形状,例如圆形或矩形剖面。
图3F示意性地示出了根据一个示例的构建材料容器305的平面图。该构建材料容器通常可如上面关于图3A至图3D所描述的那样来构造。容器305包括构建材料储存器325和承载元件326,其如上面关于图3D所描述的那样来构造。容器305包括上部隔室330。上部隔室330具有“H”形,并且位于多个承载元件326上方。点线指示承载元件326位于上部隔室330的一部分正下方的位置。
在图3E中,上部隔室330包括两个相对的加强构件327a、b,它们沿上表面的宽度、例如沿壳310的宽度或其他水平尺寸延伸。上部隔室330还包括沿上表面的长度延伸的加强构件328。这代表一种示例性构造:在其他示例中,上部隔室330包括这些加强构件327a、b、328中的一个或两个。在又另外的示例中,上部隔室330包括附加的加强构件。
在一些示例中,加强构件327a、b是折叠的加强构件。在一个这样的示例中,加强构件327a、b由容器305的外壳的折叠的折板形成。如此,在某些情况下,加强构件可由波纹状介质构成。于是,一个或多个垂直的加强构件328可在加强构件327a、b之间越过上部隔室330延伸。如图3E中所示,容器305的承载元件被布置成从加强构件327a、b、328接收载荷。可通过将外壳的折板的端部向内朝向容器305的内部折叠,来构造加强构件328。加强构件327、328的高度可被构造成是上部隔室330的高度。上面提供了示例性尺寸。
图3G示出了示例性套件340,其用于构造用于三维打印系统的构建材料容器,例如,如上面关于图3A至图3E所述的容器。该套件包括具有高度、长度和宽度的外箱310。例如,该高度可以是竖直(z)尺寸,并且该长度和宽度可以是水平尺寸(x、y)。在一种情况下,该箱的x、y和z尺寸可以是1m x 0.75m x 1.5m。该外箱可作为待折叠和组装的网状物或坯件提供,或者可以现成的形式提供,例如作为模制的聚合物箱提供。该箱可具有如上面论述的尺寸范围。
套件340还包括内部纸箱345,其用于存储用于三维打印系统的构建材料,该内部纸箱345将装配在外箱310内并且具有小于外箱310的高度的高度。因此,如上所述,纸箱345可形成用于构建材料的储存器320。内部纸箱345可包括围绕件和可变形结构,如参考本文中的其他示例所述。该可变形结构可包括聚合物袋,其在该围绕件内固定就位。
该套件包括平面部分346,其用于在外箱310内装配在内部纸箱345上方,例如平行于箱310的基部装配。
套件340包括多个细长的承载构件312,其具有的长度等于或大于内部纸箱345的长度,并且小于外箱310的高度。这些构件312被构造成在使用中围绕外箱310内的内部纸箱345装配。在一些示例中,还设置了附加的加强构件作为套件340的一部分。这些加强构件被布置成在使用中装配在外箱310的表面和平面部分346之间。因此,这些加强构件可被构造成将来自该表面的载荷分配到平面部分346。因此,平面部分346被构造成在使用中从外箱310接收载荷,并且将所述载荷分配到细长的承载构件312。
在一些示例中,加强构件包括外箱310的多个部分。例如,加强构件可包括外箱310的折叠部分。在其他示例中,加强构件可以是分开的构件,例如附接到纸板外箱310的金属或聚合物增强构件。
因此,可由该套件组装构建材料容器,例如上面关于图3A至图33E所述的构建材料容器。
在一种情况下,设置了多个如示例中所述的构建材料容器,其中,这些构建材料容器容纳构建材料并且竖直地叠置,即沿z维度叠置。
图4A和图4B示出了根据示例的方法401、402。图4A示出了根据示例的方法401的流程图,该方法401用于制造如上面更详细地描述的用于三维打印系统的构建材料容器。该方法可用如前面段落中描述的套件来执行。
方法401包括为构建材料容器设置外壳的框404。这可以是该套件的外箱。然后,方法401包括将构建材料储存器布置在该外壳内的框405。这可包括将构建材料储存器的围绕件插入到外壳的内部中或者将外壳围绕构建材料储存器组装。该方法可包括将抽吸管插入到储存器中。在框406处,方法401包括围绕构建材料储存器布置至少一个承载元件。这可包括将承载元件从外壳的敞开的顶部插入到外壳的内部中。除其他之外,这可包括以下一项或多项:在外壳的角部中布置承载元件;布置一个或多个中央承载元件;以及在外壳的侧面处布置承载元件。可按照图3E来布置承载元件,使得每个构建材料储存器被至少四个承载元件围绕。在框407处,方法401包括在构建材料储存器上方布置隔离件。该隔离件包括构建材料储存器的通道结构的孔,并且被支撑在所述至少一个柱状承载元件上。这可包括将隔离件放置在任何构建材料储存器和承载元件的顶部上,从而确保通道结构通过隔离件内的孔来供给。
在一些示例中,该方法还包括将构建材料供应到通道结构,以填充构建材料储存器。执行这样的供应增加了容器内的压力,并且因此,可在将承载元件围绕储存器布置之后执行,以避免难于插入承载元件。
在某些情况下,方法401可包括另一框,即:在围绕通道结构的隔离件上布置一组加强构件,并封闭外壳。这些加强构件被构造成将施加于容器的顶部的载荷传递到承载元件。方法401可包括例如通过折叠上部部段而由外壳的上部部段构造加强构件。在其他示例中,加强构件可被提供成用于紧固到隔离件和/或外壳的内部侧壁。
图4B示出了根据特定示例的用于构造构建材料容器的方法402的流程图。在示例中,构建材料容器如上所述。
方法402包括形成构建材料容器的二维网状物或坯件的框410。网状物或坯件是可组装成型的三维构建材料容器的扁平化形式。例如,这可通过如下方式形成,即:例如,通过切割波纹状介质的片材,并对其多个部分进行预刻痕,以利于折叠。该二维网状物或坯件包括至少一个基部部分和具有可折叠上部部段的侧面部分,其中,基部部分是可用于构造三维构建材料容器的基部的部分,而侧面部分是可用于构造三维构建材料容器的侧面的部分。
图5示出了这样的网状物或坯件500的示意图。网状物500包括基部部分501和侧面部分502。侧面部分中的两个具有可折叠的上部部段503。基部部分501可彼此折叠以形成外壳的基部。在其他示例中,基部部分可包括可折叠地耦接到侧面部分502中的一个的单个平面部分。在实践中,各种构造都是可能的。
返回到图4B,方法402包括折叠侧面部分以产生构建材料容器的三维形式的框411。该框还可涉及例如使用胶或胶带将侧面部分和/或基部部分固定或紧固就位。在框412处,方法402包括构造至少沿侧面部分的长度延伸的侧部加强构件。在该示例中,这包括折叠第一组相对的上部部段,以产生沿构建材料容器的相对侧延伸的上部加强构件。例如,这可包括将折板折叠成长方体构件,该构件可折叠地耦接到侧面部分并且具有与上部隔室相对应的高度。这可针对两个相对的侧面部分502执行。然后,方法402包括如下框413,即:将第二组相对的上部部段折叠在加强构件上,以形成构建材料容器的上表面。由此,上部加强构件被布置成将上表面上接收的载荷分配到侧部加强构件,如上所述。
该上部部段可包括二维网状物或坯件的折板。上部加强构件可相应地包括由在多个位置折叠相对的折板形成的长方体构件。也可通过折叠另两个相对折板的端部,即形成上表面的那些折板的端部,来产生另一组加强构件。在这种情况下,折板可长于上表面的宽度或长度的一半,即可以是上表面的宽度或长度的一半加上上部隔室的高度。如此,该另一组加强构件的边缘可接触隔离件,以将载荷传递到隔离件。
在一些示例中,方法402包括安装用于将构建材料保持在侧面部分内的至少一个聚合物袋,其中,承载构件作为引导件,以将该聚合物袋定位在侧面部分内。在其他情况下,可在聚合物袋之后插入承载构件,例如用于进一步在外壳的内部引导和支撑该袋。在该示例中,如参考其他示例所述,聚合物袋可被安装在围绕件内。例如,这在图16中示出。
在一些这样的示例中,方法402包括在聚合物袋和上表面之间安装平面隔离件,该平面隔离件包括至少一个孔,以支持聚合物袋的至少一个通道结构。
参考图3A至图3E以及图4A和图4B描述的某些示例在构建材料容器内添加一组承载构件,以加强该容器,例如用于支撑容器的叠置。它使得能够以不损伤构建材料储存器的通道结构或不压紧储存器中的构建材料的方式将载荷承载在容器的上表面上。例如,在某些实施方式中,满载的构建材料容器可能重达180KG。竖直的承载构件的组合可与水平对准的上部加强构件一起在容器内使用。后面的构件在构建材料储存器的通道结构周围并且通过承载构件来分配容器的上表面上的载荷。
图6A至图6I介绍了一组结构,其可单独使用或者彼此结合和/或与上述相关结构结合使用,以形成构建材料容器。这些结构有助于例如在输送期间保护构建材料容器的通道结构,并且可用于指示容器内的构建材料的使用。这些结构可被构造成便于接近构建材料容器内的构建材料储存器,同时减少或避免容器的外表面的撕裂或裂开。
图6A示意性地示出了根据一个示例的用于三维打印系统的构建材料容器601。容器601包括具有外表面的外壳610。例如,该外壳可如关于其他示例所描述的那样来构造。
容器601包括用于容纳构建材料的内部储存器611,该内部储存器位于外壳内。内部储存器611包括用于耦接到三维打印系统的元件的出口结构612。在图6A中,出口结构612位于壳610的外表面下方,其中,该外表面是壳610的上表面。在其他示例中,该外表面可包括侧表面,并且该出口结构可被定向成面向该侧表面。
外壳610包括布置在该出口结构上方的外表面的内部的结构弱化部分613。例如,该结构弱化可借助于外壳中的穿孔、外壳的部分切割和/或外壳的变薄来实现。在示例中,结构弱化部分613可绕外表面内的一侧枢转,以从外壳610移除结构弱化部分613,使得该枢转使得用户能够移除结构弱化部分613,例如,这是通过撕裂将部分613联接到外壳610的其余部分的穿孔(即,通过撕裂该部分绕其枢转的该部分的侧面)。
响应于施加于结构弱化部分613的力,结构弱化部分613可分离,以在外表面中形成孔,其中,该孔使得能够接近出口结构612。如此,出口结构612被覆盖,直到结构弱化部分613被分离。其结果是,出口结构612可在输送和存储期间受到保护以免受损伤和环境污染,并且在准备使用时暴露。
图6B示出了构建材料容器602的透视图,该构建材料容器602如上面关于图6A所描述的那样来构造。结构弱化部分613用虚线示出以指示弱化,并且出口结构612用点划线示出,以指示其被结构弱化部分613覆盖。
结构弱化部分613在外表面的内部的位置在图6B中是明显的。这允许部分613分离,而不损害容器602的顶壁或侧壁的结构完整性,或使它们弯曲。这减轻了容器602的削弱,特别是当在存储或输送中与类似的容器叠置时。例如,当结构弱化部分与图3A至图3E的示例一起使用时,结构弱化部分可被布置成使得其不与加强构件327和/或328重叠或干涉。如此,载荷由上表面下方的加强构件承载,而不是承载在该结构弱化部分上。尽管在图6A和图6B中示出了一个结构弱化部分,但例如当与图15A、图15B和图16的示例结合使用时,可存在多个部分。
图6C至图6E示意性地示出了示例性结构弱化部分603-605。每个这样的部分603-605包括孔615,该孔615形成在容器的外表面内,以帮助将力施加于相应的结构弱化部分的下侧。该孔可具有多种形状,包括如图中所示是细长的。例如,这些孔可被构造成使得用户可将他们的手指插入到孔中,并且由此,在结构弱化部分的下侧上牵拉,以使其与容器的外壳分开。在其他示例中,可省略该孔。
在某些示例中,孔615形成结构弱化部分的一侧的至少一部分,并且结构弱化部分还包括至少三个结构弱化侧,其中,每个结构弱化侧包括散布有刻痕部分的切割部分。例如,弱化可借助于穿孔,从而帮助用户容易地移除给定部分,并且不会撕裂外壳的周围部分。在图6C至图6E中,虚线表示穿孔,并且点划线表示在相应的结构弱化部分603-605下方的出口结构612的位置。
参考图6C,部分603的穿孔616围绕部分603的周界均匀间隔开。
在一些示例中,结构弱化穿孔部分的两个侧向结构弱化穿孔侧的切割部分在长度和间隔中的至少一者上变化,使得使侧向结构弱化穿孔侧分开的力量随着与细长孔的距离的增加而增加。图6D示意性地示出了这样的部分604的示例。在孔615附近,穿孔617紧密地隔开。这减小了撕裂该部段所需的力,使得用户可毫无困难地撕裂穿孔。
在更远离孔615的位置,穿孔618较宽地隔开。撕裂该部段的力很大,使得用户通常可能难以单独撕裂该部段,但是容器的弱化相应较小。这可改善在存储和输送期间的保护,例如防止结构弱化部分在存储和输送期间意外分离。如此,当移除弱化部分604时,用户首先容易地撕裂靠近的穿孔617。撕裂该部分时产生的动量使得容易撕裂宽的穿孔618。因此,用户可容易地撕裂穿孔617、618,同时减少容器的弱化。此外,在分离穿孔617之后,由于结构弱化部分可绕与孔615相对的一侧枢转,因此用户可能更容易施加较大的力。尽管为便于说明,穿孔617、618被示出为离散的部段,但是应当理解,在实践中,在沿侧面的结构弱化的水平和类型上可存在连续或渐变的变化。
图6E示意性地示出了结构弱化部分605的另一示例。结构弱化部分605的至少三个结构弱化侧通过圆角620a、b联接。部分605还包括紧密隔开的穿孔617和宽间隔的穿孔618。在一些示例中,除了包括圆角620a、b之外,部分605还包括均匀隔开的穿孔,类似于图6C中所示,这与包括不同间隔的穿孔相反。
图6F示意性地示出了这样的圆角620。圆角的中央部分621未被切割,以使得能够在施加力时实现铰链效果。该铰链效果对圆角之间的结构弱化侧施加扭转:随着部分605的更靠近细长孔615的部分622被拉向用户,圆角之间的侧623从用户被推离。这种扭转有助于撕裂圆角之间的侧623。
图6G示意性地示出了结构弱化部分606的另一示例。暗线表示在外壳中形成的切口,而暗线之间的空白部段表示结构弱化部分606联接到外壳的区域。部分606包括如上面更详细地描述的孔615。结构弱化是借助于微穿孔系统实现。与细长孔相对的结构弱化侧625包括比两个侧向结构弱化侧626a、b更长的切割部分,以防止外壳610的撕裂。例如,侧626a、b可包括具有第一长度的一系列切口,并且侧625可具有拥有第二长度的一系列切口,其中,第二长度大于第一长度。由于切口的长度在侧625上较长,因此部分606的联接到外壳610的部段较少。这减少了撕裂的可能性,因此力集中在(较短的)联接部段上。这帮助用户从外壳610干净地移除部分615,而不会造成损坏。如图6G中所示,该特征可结合如上面关于图6E和图6F更详细地描述的圆角620a、b来实施。替代地或附加地,该特征可与变化的穿孔间隔结合使用,如上面关于图6D所述。
图6H示意性地示出了根据本公开的示例的构建材料容器608的俯视图。容器608包括各自用于容纳构建材料的多个内部储存器,每个内部储存器具有呈出口喷嘴630a-c(用点划线描绘,以指示它们在外壳610下方的位置)的形式的出口结构。容器608还包括在外壳610内隔开的多个结构弱化部分631a-c,它们与每个出口喷嘴630a-c对准。在一些示例中,使用结构弱化部分631的其他构造。例如,容器608可包括呈二乘二网格布局的四个结构弱化部分631。可替代地,结构弱化部分631可位于构建材料容器的侧面或基部中。在一些示例中,容器508包括隔离件,这些出口喷嘴安装在该隔离件内,该隔离件使内部储存器与外壳的外表面分开,如下面关于图9A至图9F更详细地描述的。
图6I示意性地示出了构建材料容器608的示例性自顶向下的使用中的视图。第一结构弱化部分631a已被移除,而喷嘴630a暴露在下方。相应的储存器已被充分使用,并且喷嘴630a与三维打印系统的元件断开。没有第一结构弱化部分631a提供了该储存器已用完的可见指示。喷嘴630a可以是自密封的或可以其他方式密封,以防止储存器中的任何残留构建材料离开。
在图6I中,第二结构弱化部分631b也已被移除,并且喷嘴630b连接到三维打印系统的元件的供应设备632,例如软管。因此,相应的储存器将构建材料提供给三维打印系统。
在图6I中,尚未移除第三结构弱化部分631c,并且相应的喷嘴630c被隐藏,并由此受到保护以免受到损伤和环境污染的影响。第三结构弱化部分631c的存在还提供了相应的储存器未使用的可见指示。
当第二储存器被用尽时,例如可通过与三维打印系统相关联的终端上的弹出警告来警告用户。然后,用户可移除第三结构弱化部分631c,以露出第三储存器的喷嘴630c。最后,用户可将供应设备632与第二喷嘴630b断开,并将其连接到第三喷嘴630c。如上所述,喷嘴可以是可密封的,使得在断开之后,残留的构建材料不会从第二喷嘴630b泄漏。因此,第三储存器被构造成向三维打印系统供应构建材料。当第三储存器为空时,用户可断开第三喷嘴630c,移除容器608并且连接新容器的第一喷嘴。在某些情况下,可提供超过一个软管,以允许在任何一个时刻连接构建材料储存器的出口中的多个出口。
图7示意性地示出了构造构建材料容器的网状物或坯件701。该坯件可包括波纹状介质。坯件701包括部段702-704,以形成至少构建材料容器的基部和侧面。部段702-704包括多个结构弱化部分705,所述部分705可至少部分地与构建材料容器分开,以在组装时进入构建材料容器的内部。
在一些示例中,该多个结构弱化部分703被布置在坯件的形成构建材料容器的上表面的折板703中,如图7中所示。折板703可包括两个折板703,其可折叠地耦接到坯件的相应侧面部段704。该折板可长于上表面的长度或宽度的一半,以容纳如上面示例中所述的加强部分。
在示例中,结构弱化部分705包括孔和多个结构弱化侧。如上面更详细地描述的,这些侧可以可变地弱化,以减少坯件在移除期间的撕裂。
图8A至图8B呈现了根据本公开的示例的方法801-802。
图8A是示出了制造用于三维打印系统的构建材料容器的方法801的流程图,该构建材料容器例如如上面更详细地描述的。
该方法包括组装构建材料容器的坯件的框805,该坯件包括基部和侧面部分。该坯件被构造成使得折叠侧面部分产生构建材料容器的三维形式。构建容器可由波纹状介质形成。
然后,该方法包括形成构建材料容器的上表面的框806,该上表面包括至少两个侧面部分的上部部段中的结构弱化部分。当结构弱化部分的至少三个侧与上表面分离时,将结构弱化部分对准以在上表面内产生孔。
在一些示例中,该方法包括在基部上方设置支撑结构,并在该支撑结构内布置多个内部储存器,每个储存器具有用于抽取构建材料的出口结构。然后,该方法可包括在该多个内部储存器上方布置隔离件,该隔离件包括用于所述储存器的出口结构的孔,其中,穿孔部分的分离允许接近在隔离件和上表面之间形成的上部隔室。下面结合图9A至图9F更详细地描述这样的隔离件的功能。
图8B是示出了打开用于三维打印机的构建材料容器的方法802的流程图。例如,该构建材料容器可如上面更详细地描述的那样来构造。
方法802首先包括设置构建材料容器的框810,该构建材料容器包括壳体内的内部储存器。在框811处,方法802包括借助于壳体中的第一孔对构建材料容器的结构弱化部分施加力,该结构弱化部分例如已通过预切割而被穿孔或弱化。在框812处,方法802包括沿侧向穿孔使穿孔部分与壳体分离,包括使穿孔部分绕穿孔部分的与第一孔相对定位的基部枢转。在框813处,施加另一力以使穿孔部分的基部与壳体分离。穿孔部分的移除在壳体中产生更大的第二孔,以允许接近内部储存器的出口结构。
方法802可包括例如在执行上述框之后,将构建材料供应系统附接到出口结构,以使得能够将内部储存器内的构建材料传递到三维打印机。在一些示例中,方法802包括响应于内部储存器被耗尽,而将力施加于构建材料容器的另一穿孔部分,以在壳体中产生另一孔。然后,方法802可包括移除该另一穿孔部分,以接近构建材料容器的另一内部储存器的另一出口结构,并且将构建材料供应系统附接到该另一出口结构,以使得能够将来自该另一内部储存器内的构建材料传递到三维打印机。
参考图6A至图6I、图7以及图8A和图8B描述的某些示例涉及使得能够接近构建材料容器的内部储存器。某些示例使构建材料容器的出口结构在输送期间受到保护。这是在外壳的上表面中使用例如穿孔窗口之类的结构弱化部分来实现的。某些示例涉及以减少撕裂的方式来移除这些部分。例如,通过使用特定的穿孔模式和铰接效果,该效果在移除最后一侧之前使窗口绕其基部枢转,可轻松地以最小的撕裂来移除该部分。
图9A至图9F是示出了可与构建材料容器一起使用的隔离件的某些示例的示意图。尽管出于清楚的原因未示出,但是这些图中所示的构建材料容器的示例可具有其他相关附图的任何特征。参考这些附图描述的示例可帮助保护构建材料储存器并防止构建材料积聚在容器内。
图9A示出了包括外壳910的构建材料容器901。该构建材料容器901包括形成在外壳910内的内部隔室911。在图9A中,内部隔室911包含构建材料储存器920。在某些示例中,构建材料储存器920包括可变形结构,以存储构建材料;在其他示例中,储存器920具有固定结构。储存器920具有通道结构913。通道结构913可包括出口结构和入口结构中的一个或多个。这些结构可相应地提供用于待从构建材料储存器920供应的构建材料的出口以及用于将构建材料或诸如空气之类的气体中的至少一种供应到构建材料储存器的入口。在这些情况下,通道结构913可包括耦接到储存器920的分开的结构或单个多功能通道。图9A还示出了包围储存器920的围绕件925。这可包括支撑和/或保护储存器920的箱或其他包围多面体或其他形状。围绕件925还可通过促进构建材料储存器920的插入来辅助构建材料容器901的组装。围绕件925可包括波纹状介质或聚合物包装。
图9A的构建材料容器901还包括隔离件914,通道结构913被安装在该隔离件914内。例如,隔离件914可包括平面结构,其具有孔,以容纳通道结构913。如果存在多个通道结构913,则隔离件914可包括多个孔。隔离件914可由与外壳910相同的材料、相似的材料或不同的材料形成。隔离件914可以是可回收的。隔离件914可包括一片波纹状介质。隔离件914与外壳910和围绕件925分开,例如可包括在其在放置到位之前不连接到外壳910或围绕件925的独立的片材或元件。在一个示例中,隔离件914没有形成用于围绕件或外壳的坯件的可折叠地耦接的部分。当如图9A中所示定位在适当位置时,隔离件914形成内部隔室911的上表面。如此,隔离件914限制接近内部隔室911。掉落到隔离件914上的物件不会掉入到内部隔室911中。类似地,溢出到隔离件914上的构建材料被收集,而不是掉入到内部隔室911中。在一种情况下,用于安装通道结构913的孔可提供紧密的配合,和/或通道结构913可包括在孔的边缘上方延伸的唇缘或凸缘。例如,通道结构913可包括具有颈部的出口结构,与安装在颈部上方的头部相比,该颈部具有较小的直径。在这种情况下,该头部可例如通过机械和/或磁性机构耦接到构建材料输送系统的软管。
如图9B中所示,隔离件914可包括平面部分和向上突出的多个侧面部分915。这些侧面部分915形成相对隔离件914凸起的边缘或唇缘,使得其作为托盘。侧面部分915可朝向外壳910的顶部向上突出,其具有的高度为从隔离件914到外壳910的顶部的距离的至少一定比例。外壳910的顶部可以是外壳910的上表面已形成之后的外壳910的顶部,例如通过将壳的折板折叠在隔离件914上来形成该上表面。在图9B中,侧面部分915邻接外壳910的侧壁916。例如,这可包括与侧壁916接触,使得形成抵靠侧壁916的紧密配合或贴合。当就位时,隔离件914包括外壳910的上部隔室918的下表面,以及内部或下部隔室911的上表面。隔离件914可被称为“相反覆盖件(cover reverse)”,因为其提供了与上部外表面相反或对置的表面。
图9C示出了外壳910容纳多个构建材料储存器912的示例。在图9C的示意性剖面图中示出了两个构建材料储存器912a、912b,但是例如,如参考后面的附图更详细地描述的,可容纳任何数量的构建材料储存器912。例如,在某些情况下,可在构建材料容器903内安装四个或六个构建材料储存器。尽管为清楚起见未示出,但是构建材料储存器912a、912b可如图9A或例如图1D至图1F的其他任何附图中所示。另外,每个构建材料储存器912a、912b可被安装在支撑结构内,例如如图1G至图1I中所示。在图9C中,隔离件914具有用于构建材料储存器912的相应通道结构的多个孔。这些可包括用于每个构建材料储存器912的出口和入口的孔。在这种情况下,隔离件914还可包括图9B中所示的侧面部分。
图9D至图9F示意性地示出了示例性隔离件914如何可在构建材料容器904内保持就位。
图9D示出了隔离件914的示意性等距视图,该隔离件914具有平面部分914和侧面部分915,从而例如在外壳910内形成可放置在构建材料储存器的顶部上的托盘状的独立结构,该构建材料储存器例如包括围绕件。图9D还示出了对于设置具有出口结构和入口结构两者的一个构建材料储存器的情况的示例性出口孔918和入口孔919。
图9E示出了构建材料容器904的一个示例,其中,隔离件914的侧面部分915被容纳在外壳910的侧壁916与布置在隔离件914上方的加强构件923之间。图9E中的加强构件923是长方体构件,其有助于将通过隔离件914的平面部分施加于外壳910的上表面(未示出)的力分配到从隔离件914的下表面延伸到外壳910的基部的承载元件924。如在别处所描述的,例如关于图3A至图3F所描述的,可在维持等同功能方面的同时以多种不同方式来实施加强构件923和承载元件924。在图9E的示例中,加强构件923通过折叠外壳910的两侧的相应的上部折板构成。例如,不是折叠折板以形成外壳的上表面的一部分(例如,这样的表面中的上层或下层),而是折板自身折叠,以形成沿每一侧的长度延伸的长方体构件。这在图9F中更详细地示出。
图9F示出了如何可将外壳910的上部925或折板折叠五次以形成长方体的加强构件923。施加于长方体加强构件923的上部水平表面的力通过加强构件923的竖直侧分配到隔离件914的平面表面921。然后,该力进一步从平面表面921分配到承载元件924。尽管加强构件在图中示出为长方体,但通过构造上部925中的折叠数,其他棱柱也是可能的,例如三棱柱。如在图9F中可看出的,隔离件914的侧面部分915被牢固地容纳、例如楔入或夹在长方体加强构件923的一个竖直侧和侧壁916之间。这可用来将隔离件914保持就位并防止接近内部隔室911。它还阻止聚集在隔离件914上的构建材料和其他物体进入内部隔室911。
图9F还示出了隔离件914可如何用于帮助固定加强构件923。在图9F的示例中,隔离件914的平面部分921包括若干槽927(例如,沿加强构件的长度对准的细长孔)。这些槽927接收位于加强构件926上的突出部,以将加强构件926固定到位并防止所述构件展开。沿平面部分921和加强构件923的相应长度可存在多个槽和突出部对。在使用中,并且如后面的附图中所示,外壳910的另外两个侧面可被折叠在两个加强构件923上,以形成构建材料容器的上表面。在其他示例中,可使用固定加强构件的替代方法,所述加强构件例如带或附加的构件。
图10A和图10B是示出了可与图9A至图9F中描述的隔离件相关联地应用的方法1001、1002的流程图。
图10A示出了组装用于三维打印系统的构建材料容器的方法1001。该构建材料容器可以是图9A至图9F的容器901-904或者不同实施方式的构建材料容器。该方法可以是类似的,并且使用来自本文所论述的其他组装、构造或制造方法的框。
在图10A中,该方法包括获得用于构建材料容器的外壳的第一框1005。在一种情况下,该外壳通过组装坯件获得,其中,坯件是用于构造构建材料容器的可折叠的二维网状物或模板。该坯件可包括聚合物容器的展开的、波纹状的箱或可连接部分。该外壳包括基部和侧面部分。该基部可包括可折叠地耦接到每个侧面部分的折板,其中,该折板可折叠,例如可彼此折叠,以产生外壳的基部。在其他情况下,该基部可包括平面表面,其可折叠地耦接到可联接到其他侧面部分的侧面部分中的一个。获得外壳可包括例如用胶带或胶来折叠和固定构建材料容器的三维形式。在某些情况下,框1005可包括接收预折叠或预组装的构建材料容器,例如预成型的箱等。
然后,图10A包括将内部储存器布置在外壳内的框1015。该内部储存器存储构建材料,并且可包括本文所述的构建材料储存器中的一个,例如呈箱或聚合物袋形式的储存器。在当前情况下,内部储存器包括例如出口和/或入口结构的通道结构和围绕件。该内部储存器可包括附连到或可附连到另一坯件的可变形结构。然后,该另一坯件可被折叠,以产生内部具有可变形结构的围绕件。该围绕件可被胶合或带封以形成三维多面体结构。将内部储存器布置在外壳、即来自1005的组装的构建材料容器内可包括从容器的敞开的顶部将围绕件插入和/或滑入到组装的构建材料容器中。该构建材料容器可包括一个或多个引导构件,以有助于围绕件的插入。这些引导构件可包括前述承载元件。在另一种情况下,该构建材料容器可围绕该围绕件组装,例如,该围绕件被安装在外壳或支撑结构的基部上,并且坯件的侧面部分围绕其组装。
最后,图10A包括在内部储存器和围绕件上方布置隔离件的框1020。这可以是参考图9A至图9F描述的隔离件914或不同形式的隔离件。在当前情况下,该隔离件包括孔,以接收储存器的通道结构。该隔离件可以是平面的或具有另一种结构,以便收集沉积在其上的材料。框1020可包括在形成于构建材料储存器的顶部处的相应通道结构上方开孔。在框1020之后,该隔离件形成构建材料容器的上部隔室的下表面,其中,构建材料储存器被保持在构建材料容器的下部隔室内。在布置之后,该隔离件限制接近外壳在该隔离件下方的容积。该隔离件被布置成在通道结构的使用期间收集构建材料。例如,该隔离件可收集在供应或填充期间溢出的构建材料。
在某些示例中,方法1001可另外包括经由通道结构将构建材料供应到内部储存器的框。例如,这可包括将填充系统附接到构建材料储存器的入口结构,使得构建材料可被供应到储存器的内部(即,填充储存器)。该填充系统可包括耦接到入口结构的软管。填充可包括将预定重量或体积的构建材料供应到构建材料储存器。填充还可包括在构建材料储存器中压紧构建材料和/或在构建材料的供应期间施加压力,例如用于容纳意在存储在其中的预定重量或体积的构建材料。在填充构建材料容器之后,可如下所述清除所有溢出的构建材料。该通道结构还可例如使用热封机密封,和/或装配有显窃启(tamper-evident)机构。然后,外壳的侧面部分的上部部段可折叠在内部储存器的通道结构上方,以形成构建材料容器的保护性上表面。这可包括折叠和密封形成外壳的箱的上部折板。然后,该外壳可被包裹或以其他方式受到保护,以便输送到三维打印系统的位置。
在一个示例中,布置内部储存器包括在支撑结构内布置多个内部储存器,并且布置平面隔离件包括使隔离件内的孔与该多个内部储存器的入口对准。例如,该支撑结构可类似于图1H(除其他附图外)中所示的支撑结构。该多个内部储存器可包括多个容器单元,如下文后面更详细地描述的。例如,该多个储存器可包括两排内部储存器,其中每排具有两列,使得设置四个内部储存器。每个内部储存器可具有对应的围绕件。因此,隔离件可被支撑在每个围绕件和/或任何承载元件上。在一种情况下,用于每个内部储存器的通道结构包括入口和出口结构。在这种情况下,在设置四个内部储存器时,框1020可包括使八个通道结构穿过隔离件的平面部分开槽。
如图9E和图9F中所示,方法1001可包括折叠外壳的侧面部分的上部部段。在一种情况下,这还可包括折叠第一组相对的上部部段,以产生沿构建材料容器的相对侧延伸的上部加强构件。这可包括折叠坯件的折板,如图9F中所示。在这种情况下,隔离件的凸缘,例如图9D中的侧面915,可被固定在侧面部分和加强构件之间。这可在加强构件折叠在隔离件上时发生。一旦形成加强构件,第二组相对的上部部段就可被折叠在加强构件上,以形成构建材料容器的上表面。例如,这可包括折叠外壳的相邻折板。这些相邻折板自身可具有折叠部分,该折叠部分接触隔离件的表面,以将施加于上表面的中心的力分配到隔离件。如图9F中所示,折叠第一组相对的上部部段可包括将位于上部加强构件上的突出部固定在平面隔离件上的相应槽内。例如,隔离件可包括沿外壳的一侧的长度对准的一组三个槽。
图10B示出了填充用于三维打印系统的构建材料容器的方法1002。该方法包括提供包括内部储存器的构建材料容器的第一框1030。这可包括执行方法1001,或提供不同地形成的构建材料容器,例如本文所述的任何变型。然后,框1035包括将构建材料供应到内部储存器的入口,以填充构建材料容器。这可包括将软管或填充管附接到形成入口的螺纹孔,该入口被设置在内部储存器内,例如形成在内部储存器的上表面内或固定到内部储存器的上表面。该填充框可包括上面论述的填充过程。其可继续,直到例如按重量和/或体积计供应了预定量的构建材料。在框1035期间,构建材料可能溢出在构建材料容器上。例如,这可能在装配和/或移除用于构建材料的供应软管或供应管时发生。另外,如果使用多个储存器,则由于外壳的内部隔室内的受限体积,最后一个储存器可能比第一个储存器更难以填充(例如,其他袋可能装满了材料)。例如,给定的充满的储存器中的构建材料的存在可能施加向外的压力,该压力被施加于该储存器的侧壁,从而引起如上文关于图1E所述的向外变形,并且由此,限制外壳的内部隔室内的可用容积。因此,可能需要在压力下供应构建材料,这可能导致在移除供应软管或供应管时构建材料溢出。类似地,来自先前填充操作的残留物可能存在于供应软管或供应管中,或存在于其他部件上或内部,该残留物可能会溢出或以其他方式沉积在构建材料容器上。在这些情况下,构建材料容器的托盘(例如,先前描述的隔离件)会收集这些杂散和/或溢出的构建材料,并防止其落入到包含构建材料储存器的内部隔室中。如此,在框1040处,例如可通过应用真空系统或通过手动收集来移除位于内部储存器上方的托盘内的构建材料。在这种情况下,该托盘包括邻接构建材料容器的侧壁的凸缘,以防止杂散的构建材料进入构建材料容器的内部隔室,例如内部。在没有该托盘的情况下,构建材料可能会落入构建材料容器的内部。在该后一种可比较的情况下,即在没有托盘的情况下,可能需要拆卸构建材料容器,以在输送之前清洁杂散的构建材料容器的容器。通过提供托盘(或隔离件),可容易且安全地移除构建材料。
在一种情况下,在移除杂散的构建材料之后,构建材料容器被封闭,以形成外部保护性表面。这可在输送期间保护构建材料容器,例如保护构建材料、通道结构和相关联的支撑结构。在一种情况下,将构建材料供应到内部储存器的入口包括将构建材料供应到构建材料容器内的多个内部储存器。
图9A至图9F以及图10A和图10B中所示的示例提供了可在填充和/或抽取构建材料期间使用的安全部件。它可用于防止灰尘或残留物积聚在构建材料容器的内部,在这种情况下其可能难以清洁和/或移除。这对于控制构建材料的溢出也可能是有用的。当清空和/或拆卸构建材料容器例如用于回收时,它也可能是有用的。当物体落入到容器中时,它也可避免拆卸构建材料容器。它还可防止外来元件的进入或侵入,例如随着时间的推移可能会刺穿可变形储存器或以其他方式污染构建材料的外来元件。如所述的隔离件或托盘也可与承载或加强构件结合使用,以在构建材料的填充、输送和/或供应期间分配结构载荷。例如,可分配结构载荷以允许构建材料容器叠置在彼此的顶部上。这些示例还有助于组装构建材料容器,特别是包括多个构建材料储存器的容器。这些示例提供了用于溢出的构建材料的接收器,该接收器不形成斜坡或以其他方式允许进入到容器的内部中。
图11A至图11J和图12示出了用于例如可变形结构或腔室的构建材料储存器的入口结构的示例,以及从构建材料储存器供应构建材料的方法。这些示例可提高构建材料供应的效率和连续性。例如,在某些情况下,它们可通过选择性地控制例如空气之类的气体进入到储存器中,来避免在驻留在构建材料储存器内的构建材料中形成例如“鼠洞(rat-hole)”之类的结构。
图11A示意性地示出了根据一个示例的气体入口结构1101。气体入口结构1101可与可变形构建材料储存器一起使用,以有助于从构建材料储存器供应构建材料。气体入口结构1101可用作如其他示例中所述的通道结构。该气体入口结构可用于允许例如空气或惰性气体之类的气体进入到构建材料储存器的可变形结构或腔室中,例如用于暂时增加该结构或腔室内的压力。该气体入口结构可被封闭,例如用于在施加真空时例如借助于如上所述的抽吸管来暂时降低该结构或腔室内的压力。
图11A的气体入口结构1101首先包括将该气体入口结构附接到可变形构建材料储存器的耦接机构1110。在图11A中,耦接机构1110包括一系列螺纹,其可用于将气体入口结构1101耦接到可变形构建材料储存器上的相应一组螺纹。例如,如果可变形构建材料储存器包括聚合物袋,则相应的一组螺纹可包括被热封至所述袋中的孔的相应的耦接机构,其中,气体入口结构1101可被螺接到袋上的适当位置。在其他示例中,耦接机构1110可包括不同的结构,例如,使用不同的机械耦接件,例如互锁构件,使用磁耦接件,或使用永久性附接,例如热封。
气体入口结构1101具有上部孔1111,以允许气体进入该入口结构,并且具有下部孔1112以,允许气体进入可变形构建材料储存器。在示例中,这些孔的定向可不同,例如,气体入口结构1101可被旋转并附接到可变形构建材料储存器的侧面或基部。
在图11A中,被动阀1113位于气体入口结构1101内,以选择性地允许气体进入可变形构建材料储存器。被动阀1113被构造成在预定的背压下操作。例如,在图11A中,被动阀1113可被构造成在如下情况下打开并允许气体从上部孔1111流动到下部孔1112,即进入到可变形的构建材料结构中,即:当跨被动阀1113存在预定的压差时,例如当图中的阀下方的压力小于图中的阀上方的压力时,例如相差至少预定量。这对应于可变形构建材料储存器内部的压力与可变形构建材料储存器外部的压力之间的压差,例如在构建材料容器的外壳的内部隔室内的压差。
在一种实施方式中,该被动阀包括伞形阀(umbrella valve),以选择性地允许例如空气之类的气体进入可变形构建材料储存器。这种类型的阀包括隔膜,其在由压差施加的力的作用下移动。该隔膜安装在其中心,并且因此类似于伞。在其他实施方式中,可使用替代性阀机构,例如球阀或蝶阀。后面参考图11H至图11J来描述示例性伞形阀的操作。
图11B和图11C是示出了具有入口1123的示例性构建材料储存器1102的示意图。该入口可通过气体入口结构1101或另一入口结构来实现。图11B和图11C展示了例如“鼠洞”之类的结构如何可在构建材料储存器中形成。构建材料储存器1102可以是图1D至图1F中所示的构建材料储存器中的一个的版本。构建材料储存器1102被构造成存储用于三维打印系统的构建材料,例如如上所述的构建材料。
在图11B中,构建材料储存器1102具有入口1123,其允许例如空气之类的气体进入到储存器中(如图中的箭头所示)。构建材料储存器1102还包括出口1122,以允许将构建材料从储存器供应到三维打印系统的元件。例如,可通过对出口1122施加真空来抽取构建材料。该真空可通过三维打印系统的抽吸系统来施加,例如图2A或图2B中的构建材料输送系统215。图11B中的出口1122包括抽吸通道,使得构建材料通过处于构建材料储存器1102的底部处的抽吸通道的基部处的开口来抽取。构建材料的抽取由图中出口1122内的箭头来表示。尽管图11B和图11C示出了抽吸通道,但其他构造可忽略这些特征,例如在构建材料储存器的基部处具有出口的特征。
图11C示出了在例如通过抽吸系统施加真空期间在构建材料1126中形成的结构1125。在这种情况下,结构1125包括在真空下抽取构建材料时在构建材料1126内形成的隧道。该隧道在本领域中被称为“鼠洞”,因为它可类似于由小型啮齿动物形成的隧道。这样的隧道的存在可阻止构建材料进入出口1122,并且由此造成打印操作或者三维打印系统的粉末管理系统或构建单元的填充操作的失败。一旦隧道形成,抽吸系统就开始抽取构建材料储存器1102的上部中的例如空气之类的气体1127,以及来自储存器的构建材料1126,或者代替来自储存器的构建材料1126。尽管该隧道被示出为单一结构,但在实践中它可由许多微结构形成,这些微结构允许气体从构建材料储存器1102的上部流动到出口1122。
在可比较的情况下,没有如本示例中构造的阀的气体入口允许气体进入到图11C中的构建材料储存器1102中。如此,构建材料的供应会拖延或停止,这是因为即使抽吸系统在施加真空,从构建材料储存器1102抽取的也是气体而不是构建材料。
本文中的某些示例,包括如图11A中所示的气体入口结构1101,通过在构建材料储存器1102内产生一系列压力循环,来解决在构建材料中形成的结构以及构建材料的供应拖延或停止的问题。当构建材料储存器1102包括可变形结构时,这些压力循环导致结构中的周期性变形,这有助于使宏观和微观的流体通道或结构、例如构建材料内的鼠洞塌陷。这在下面参考图11D至图11G更详细地说明。
图11D至图11G示出了用于存储用于三维打印系统的构建材料的可变形结构1120的四个状态1103至1106。可变形结构1120可实现构建材料储存器。如这些图中所示,可变形结构1120包括出口1121和入口1130。该出口可连接到三维打印系统的元件的抽吸系统,以允许在通过抽吸系统施加真空时从可变形结构1120供应构建材料。该入口包括可致动阀,以选择性地允许气体流入到可变形结构1120中。该可致动阀可包括被动阀,例如图11A中所示的被动阀,其被构造成以预定的背压、即预定的压差打开。可替代地,该可致动阀可包括构造成在提供电子控制信号时打开的主动阀。在该阀是主动阀的示例中,构建材料供应装置包括用于打开和关闭该阀的电路,以及用于该电路的电源。该阀是可致动的,因为它可使用主动或被动部件来选择性地控制或致动。
在图11D至图11G中,出口1121形成沿可变形结构1120的长度延伸的抽吸通道1122的上部。如前所述,抽吸通道1122可包括管道或管,其在可变形结构1120的内部延伸,以使得构建材料能够被高效地抽取。抽吸通道1122在可变形结构的基部处具有开口1131。在图11D中,可变形结构1120的基部是多面体的,以便最大化构建材料抽取。尽管图11D示出了多面体的基部和抽吸通道,但其他构造也可省略这些特征,例如在构建材料储存器的基部处具有出口的特征,同时仍然采用如本示例中所述的入口。
如图11D中的箭头所示,在对出口1121施加真空期间,构建材料从可变形结构1120输送。在图11D的示例中,这是通过开口1131并且沿抽吸通道1122向上到达出口1121。如本文所用的术语“真空”意指大幅低于可变形结构和构建材料容器内的正常压力的压力,该压力允许构建材料经由出口1121来抽取。可通过例如图2A和图2B中的215的构建材料输送系统来施加真空。在实践中,可抽取可变形结构1120内的构建材料和气体的混合物,其中,在正常操作中,该混合物主要是构建材料。
在正常操作期间,如图11D中所示,入口1130最初是封闭的。当成功抽取构建材料时,随着从该结构移除构建材料的体积,可变形结构内、例如可变形结构1120的空的部分中的压力缓慢降低。空的部分内的压力高于针对入口1130内的可致动阀的操作的预定压力阈值。该空的部分包括图11D中所示的可变形结构1120的上部。该部分为“空”是因为其中不包含构建材料;但是,它可能包含例如空气或惰性气体之类的气体。
如果在构建材料1126中形成将该空的部分流体耦接到施加真空的抽吸系统的结构1125,则随着从该空的部分移除气体,上部的空的部分中的压力可能会迅速降低。如图11E中所示,空的部分中的这种压力降低导致可变形结构1120的变形。特别地,可变形结构1120的侧面1135可向内变形。例如,如果可变形结构1120包括聚合物袋,则该袋的侧面可向内吸。
在某些示例中,可变形结构1120可被附接到支撑围绕件,例如,如参考先前示例所描述的。在这种情况下,可变形结构1120可在附接到支撑围绕件所施加的约束内变形,例如,该结构仍可相对支撑围绕件保持就位,但可在这些位置之间的部段中向内变形。在其他情况下,可省略围绕件。
如图11E中所示,可变形结构1120中的压力降低使该结构的侧面的至少一部分变形并且压紧内部的构建材料。在一些示例中,结构1120的整个侧面变形,如图11E和图11F中所示。在其他示例中,结构1120的侧面的多个部分变形。例如,结构1120可在结构的空区域中变形,但是在结构1120中的构建材料水平以下的区域中不变形。变形的程度可取决于结构1120的填充水平。这也导致结构1125周围的构建材料的压缩。结构1125因此也被压缩,如图11E中的1132所示。
图11F示出了随着压力在可变形结构中进一步降低,达到预定的阈值压力。例如,这可包括可变形结构1120自身内或通过耦接到出口1121的抽吸系统的跨入口1130的预定压差或测量压力。在图11F中,在预定的阈值压力下,该入口中的阀打开,如箭头所示。该阀可通过提供电子控制信号以致动该阀来主动地打开,或者通过该阀内的例如膜之类的部件改变形状和/或尺寸以允许气体流入到可变形结构1120的空的部分中来被动地打开。如图11G中所示,允许气流进入到可变形结构1120中使该结构的侧面1137向外变形,即朝向默认或松弛状态变形。然后,这使可变形结构内的构建材料减压。压缩和减压的循环使原结构1125塌陷,如图11G中的1136所示。随着气体流入到可变形结构1120中,压力增大,并且阀被动地或通过停用电子控制信号再次关闭。因此,构建材料可继续成功地抽取。
图11D至图11F中所示的序列在可变形结构的至少一部分上提供了“波纹管”效应,该效应使在构建材料储存器内的构建材料中形成的宏观和微观结构塌陷。由可变形结构的入口1130中的可致动阀实现的压力变化径向压缩和压碎这些结构。随着从可变形结构移除构建材料,结构内部的压力降低(即,结构内的真空度增加)。压力降低通过关闭阀来实现。当阀被打开时,结构内部的压力增加(即,结构内部的真空度减小)。可变形结构的扩展使得构建材料内的宏观和微观结构塌陷到可变形结构的底部中。在构建材料的供应期间,此循环可重复多次。当使用被动阀时,则在供应期间会自动启动该循环。当完成构建材料的供应时,可关闭抽吸系统,使得不再对出口1121施加真空。在这种情况下,气体可经由出口1121流入到袋中,以重新充胀至默认或松弛状态。该默认或松弛状态可基于任何提供的围绕件的形状和/或尺寸来构造。在某些示例中,可变形结构可具有弹性,使得在向内变形期间至少一个侧壁的拉伸与结构返回到松弛状态的趋势相反。这可结合与围绕件的附接来操作,例如使得在附件点之间发生变形和拉伸。
图11H至图11J示出了在图11D至图11G中所示的循环期间气体入口结构1150、1160内的示例性被动阀可如何致动。例如,这可包括安装在例如图11A中的1101的气体入口结构内的阀的版本。图11H和图11I是示意性剖面图,而图11J是示例性入口结构的剖面图。
图11H和图11I的气体入口结构1150包括壳1151,其中,耦接机构1110被构造成将入口结构1150耦接到构建材料储存器。例如,该耦接机构可以呈形成在壳内、即壳的外部上的一系列螺纹的形式,或者是机械耦接件的另一种形式。替代地或附加地,入口结构1150可借助于粘合剂来耦接到构建材料储存器。呈伞形阀1152的形式的被动阀被安装在壳1151内。伞形阀1153包括中央构件或尾部,其可被插入到安装在壳1151内的环形阀支撑构件1153内的孔口中。在某些情况下,该环形阀支撑构件可包括壳的一部分。该伞形阀的凸隔膜可被支撑在环形阀支撑构件1153上。该隔膜的凸状和/或该隔膜的预加载可被选择成构成阀打开的预定背压。该伞形阀可由弹性体形成。图11H的气体入口结构1150还包括过滤器1154,以限制接近可变形构建材料储存器。过滤器1154可以是圆形的,并且可包括一圈泡沫以及保持器,以将泡沫抵靠壳1151的上表面保持。感应密封件(未示出)可被施加于壳1151的顶部。环形阀支撑构件1153可被放置在壳1151内的保持器之后。
图11I示出了当以预定背压致动被动阀时的气体入口结构1150。在这种情况下,该隔膜弹性变形以允许气体流过入口结构1150。图11J示出了螺接到构建材料储存器内的相应安装件1156上的气体入口结构1150的实施方式1160。在这种情况下,该构建材料储存器包括可变形结构,其包括具有用于气体入口结构的螺纹孔的聚合物袋。
在某些示例中,如上所述的气体入口结构可形成如本文所述的构建材料容器的一部分。例如,用于三维打印系统的构建材料容器可包括外壳和用于容纳构建材料的至少一个内部储存器。每个内部储存器可定位在外壳内,并且可包括出口结构和具有气流阀的入口结构,当施加真空时,通过该出口结构供应构建材料,其中,每个内部储存器的气流阀可选择性地致动,以在构建材料的供应期间使每个储存器塌陷并重新充胀。
图12示出了为三维打印系统供应构建材料的示例性方法1201。在方法1201开始时,关闭存储构建材料的可变形或可塌陷结构的入口。这可能是因为结构内的压力高于预定阈值,或者是因为未提供打开入口的阀的电子信号(在该阶段可能提供关闭阀的电子信号)。在框1220处,在关闭入口的同时,对可变形结构的出口施加真空,即应用低压源,以从可变形结构抽取构建材料来供应三维打印系统。如参考图2A和图2B所描述的,该真空可由构建材料输送系统215施加。最后,在框1230处,在将真空施加于出口的同时,通过在可变形结构内施加真空来引起压差,以使入口的阀允许气流进入到可变形结构中。该阀可以是被动阀或主动阀。该阀可被构造成以预定的背压打开。例如,诸如伞形阀之类的被动阀可具有设置成在预定背压下打开的阻力。主动阀可响应于压力传感器检测到预定背压而响应于电子控制信号打开,其中,在没有电子控制信号的情况下,主动阀关闭。可应用该方法,以使用前述气体入口结构中的一个来实施图11D至图11G中所示的循环。
在一种情况下,该方法包括测量耦接到出口的真空系统中的压力,并在预定的阈值压力下激活主动阀。在另一种情况下,该方法包括提供电子控制信号,以按预定的时间间隔打开主动阀。后一种情况可作为测量压力的情况的补充或替代来应用。在后一种情况下,该预定的时间间隔可被配置成使得结构不会在构建材料中形成。
在一个示例中,当需要拆卸构建材料容器以用于回收时,本示例中描述的气体入口阀可用于帮助从围绕件移除可变形结构。例如,如果在抽取构建材料之后对出口施加真空,则由于阀最初是关闭的,例如直到达到预定的背压是关闭的,因此可变形结构的侧面可向内变形,使得它们与围绕件分离。因此,可容易地从围绕件移除可变形结构,以用于回收。在这种情况下,以及在其他状况下,例如图11A和图11H至J中所示的被动阀可防止例如在结构的侧面的扩展和收缩的循环期间构建材料离开可变形结构的入口。
参考图11A至图11J和图12描述的某些示例解决一种情况,即:其中,在构建材料袋中的构建材料中形成空气通路,使得从袋抽取空气而不是构建材料。某些示例在空气入口内引入选择性阀。该阀可在给定压力下致动。当形成“鼠洞”时,空气入口首先被关闭。由于主要是空气而非主要是构建材料被处理站抽取,因此袋内的压力降低并且袋向内变形。当达到给定压力时,允许空气通过空气入口以使袋重新扩展。这种手风琴或波纹管效应使“鼠洞”塌陷,从而允许在真空下再次抽取构建材料。在操作期间,该操作可循环多次。随着构建材料被抽取,随后该循环可变得更加频繁,例如由于可变形结构的空容积的尺寸增加,随着构建材料一起抽取了较大比例的气体。
图13A至图13C呈现了示例性构建材料容器1301-1303。这些构建材料容器适于容纳多个构建材料储存器或“容器单元”。
图13A示意性地示出了构建材料容器1301,其包括外壳1305和单个可变形储存器1306,例如,如上面更详细地描述的。该储存器具有出口1307,以供应储存在可变形储存器内的构建材料。该储存器具有下部的顶点,而通向该顶点的下侧成角度1308。该顶点可包括棱锥形、圆锥形或类似多面体的顶点。如上面所说明的,这样的顶点的存在使得能够从构建材料储存器105高效地抽取构建材料,例如,构建材料聚集在外部结构120的内部中的顶点周围,在这里其可使用抽吸通道(未示出)来抽取。角度1308可以是“崩落(avalanche)”角或休止角,即构建材料在重力作用下朝向顶点沿构建材料储存器105的下侧落下的角度。该休止角可基于构建材料储存器的设计、构建材料的类型和构建材料储存器的侧壁的材料中的至少一者而为常数。该“崩落”角可取决于侧壁的摩擦系数和构建材料的颗粒的直径。
图13B示意性地示出了构建材料容器1302,其包括外壳1305和处于外壳1305内的多个储存器1309a、b。每个储存器1309a、b具有出口1310a、b,以供应存储在其相应的储存器内的构建材料,例如,如上面更详细地描述的。在一些示例中,出口结构是可选择性密封的。这些储存器可以是可变形储存器,如上面更详细地描述的。
每个储存器1309a、b具有顶点,而通向该顶点的下侧成相同的角度1308,如图13A中所示。储存器1309a、b可具有共同的尺寸。应当注意的是,尽管图13B示出了对于每个储存器1309a、b相同的下侧角度,但在其他示例中,该下侧角度在储存器之间可能不同。在示例中,每个储存器1309a、b包括抽吸通道,其耦接到出口1310a、b并沿储存器1309a、b的长度延伸。
如从图13A和图13B可看到的,尽管具有相同的下侧角度1308并因此相应具有相似的构建材料抽取效率,但是容器1302的多个储存器1309a、b占据的容器1302的比例比容器1307的单个储存器1306更大。如此,对于给定的容器尺寸,使用多个储存器允许容纳更大数量(即,体积)的构建材料,同时保持相同的下侧角度1308,并且由此不影响抽取效率。例如,如果构建材料储存器由相似的材料制成并且容纳相似的构建材料,则对于图13A和图13B两者而言,“崩落”角可处于共同的范围内。
使用多个储存器1309a、b还允许给定的储存器1309a、b在使用之前保持密封,例如,如上面关于图6I所述。这减少了给定的储存器1309a、b向大气开放的时间长度,从而改善了构建材料的保存。例如,可通过防止湿气进入到构建材料中和/或防止金属粉末构建材料的氧化来改善保存。
在一些示例中,该多个可变形储存器1309a、b容纳共同的构建材料。除了增加容器中构建材料的体积之外,这还允许容器连接到三维打印系统,该三维打印系统能够例如借助于连接到出口1310a、b的一对构建材料供应软管来从两个或更多个储存器1309a、b接收构建材料。因此,一个软管可与空的储存器1309a、b的出口1310a、b断开,并连接到满的储存器1309a、b的出口1310a、b,而另一个软管连接到非空储存器1309a、b。以这种方式,可执行不间断的打印。
可替代地,多个可变形容器中的至少两个可容纳不同的构建材料。这允许在这些构建材料之间切换,这例如可在打印品中产生不同的机械属性或者饰面或颜色。
在一些示例中,该多个可变形储存器1309a、b被布置成在外壳1305内形成多个列和多个行,例如,如上面关于图3D和图3E所描述的。
在示例中,每个可变形储存器1309a、b包括入口结构,以允许构建材料和气体中的至少一种流入到储存器中。
图13C示意性地示出了示例性构建材料容器1303,其包括外壳1305和如上所述的多个可变形容器1309a、b。每个可变形储存器1309a、b包括抽吸通道和围绕件,其中,每个围绕件的基部包括在抽吸通道的端部处形成的顶点。如上所述,该基部包括至少一个下部成角度的表面。
构建材料容器1303还包括支撑结构1311,以容纳该多个围绕件的顶点并支撑该多个围绕件的下部成角度的表面。支撑结构1311可如上面关于图1H和图1I所描述的那样来构造。
图13D示意性地示出了用于构建材料容器1303的支撑结构1311。支撑结构1311包括处于支撑结构1311的上部中的多个多面体凹部1315a、b。每个多面体凹部1315a、b被构造成接收用于构建材料容器的容器单元的基部。在一些示例中,这些多面体凹部在上部中规则地隔开。
该支撑结构的基部1316被布置成搁置在平面表面上,例如搁置在构建材料容器1303的底部上。例如,支撑结构1311可尺寸设定成容纳在长方体构建材料容器1303的基部内。
图14呈现了根据一个示例的填充构建材料容器的方法1401的流程图。在框1405处,方法1401包括在共同的壳体中设置一组可变形构建材料储存器。在框1406处,方法1401包括用构建材料来填充该共同的壳体中的该组可变形构建材料储存器中的每一个。在框1407处,方法1401包括密封该组可变形构建材料储存器的框1407。这特别是可包括热、真空和/或粘合密封。
方法1401可包括将共同的壳体的上部部段折叠在密封的可变形构建材料储存器上方,以在输送期间保护所述储存器,例如,如上面关于图5所述的。
在一些示例中,方法1401还包括解封可变形构建材料储存器中的一个的出口,并且将三维打印系统的抽吸系统耦接到该出口,以经由该出口抽取构建材料,例如,如上面关于图6I所述。
根据一个示例,提供了一种用于三维打印系统的构建材料容器。该构建材料容器包括多个储存器(即,容器单元),以存储构建材料。每个容器单元包括出口结构,以将该容器单元耦接到三维打印系统,并且包括耦接到出口结构并沿容器单元的长度延伸的抽吸通道。该容器单元的基部包括在抽吸通道的端部处形成的顶点,该基部包括至少一个下部成角度的表面。该容器还包括支撑结构,以容纳该多个容器单元的顶点并支撑该多个容器单元的下部成角度的表面。
图15A和图15B示出了实现多个上述示例的构建材料容器1501的剖面图。图15B呈现了绕容器1501的竖直轴线旋转90度的视图。构建容器可类似地实现本文所述示例的任何组合。
容器1501包括多个构建材料储存器1502a、b,其各自具有相应的抽吸通道1503a-c以及入口和/或出口结构1504a-c,如上面关于图1D至图1F和/或图11A至图11J所述。在图中的可见结构之后可存在另一通道结构。通过移除外壳的结构弱化部分来暴露通道结构1504a-c,如上文关于图6A至图6I所述。例如,图15A示出了构建材料容器1501的上表面中的孔,其中上面的部分已被移除。储存器1502a-c由支撑结构1507来支撑,例如,如上面关于图1H和图1I和/或图13C和图13D所述。在实践中,该支撑结构可包括多个支撑结构,例如1507,以为构建材料储存器1502提供期望的高度。图15B还示出了入口结构1509a、c,其布置在出口结构1504a、c旁边。在图15B中,示出了出口结构,其中上盖打开并且枢转到一侧以允许进入。在图15B中,第二组加强构件1510也是可见的,它们包括用于构建材料容器1501的外壳的前折板和后折板的折叠边缘。
如前所述,示例性构建材料容器1501可以是1.5m高(即,如图中所示的z维度上的长度),具有1m的长度(即,如图中所示的x维度上的长度)和0.75m的宽度(即,如图中所示的y维度上的长度)。示例的高度通常可在1m至2m的范围内,并且宽度和长度可从0.5m至2m的范围选择。构建材料容器1501的宽度和长度,例如水平剖面的尺寸,可具有相等或不同的值。在具有如图16中所示的来布置的四个内部储存器的示例中,每个内部储存器都具有如下尺寸,即:大约50cm的长度(x维度上)、大约37.5cm的宽度(y维度上)以及大约120cm至140cm的高度(z维度上)。该支撑结构可以是30cm至40cm高,具有适合构建材料容器1501的基部内的尺寸。该支撑结构可在其最低部分中具有大约5cm至20cm的高度,以容纳构建材料储存器的顶点。休止角可在50度至70度的范围内。
容器1501还包括柱状承载元件1505a-c,以及包括折叠的加强构件1506a、b的上部隔室,如上面关于图3A至图3C所述。容器1501还包括隔离件1508,如上面关于图9A至图9F所述。
容器1501被安装在诸如木制托板之类的托板1511上。该托板可具有等于外壳的长度和宽度(即,x和y尺寸),例如1 x 0.75m。它可具有标准高度,例如15cm至20cm。在一些示例中,托板1511与构建材料容器1501是一体的。在其他示例中,托板1511是单独的部件,其例如通过粘合剂或条带附接到容器1501。托板1511简化了容器1501的输送和存储。
在一些示例中,在使用之后,容器1501被分成其组成部分,被包装并返回到构建材料供应商以重新填充。
图16示意性地示出了根据一个示例的构建材料容器1601的分解透视图。该视图展示了可构造构建材料容器的一种方式。容器1601包括外壳1602。支撑结构(未示出)可存在于外壳1602内,例如,这可在构造外壳1602之后插入。例如,如上所述,在外壳1602内是柱状承载元件1603。壳1602还包括具有可折叠部分的上部折板1603a、b,该可折叠部分用于产生加强构件,该加强构件用于将载荷传递到柱状承载元件1603,如上所述。
容器1601还包括多个构建材料储存器1605,如上所述。当将储存器1605插入到壳1602中时,该柱状承载元件1603可用作引导件,以帮助精确定位。
容器1601包括隔离件1607,该隔离件用于形成内部隔室的上表面,并且由此,在通道结构的使用期间收集构建材料,如上面更详细地描述的。
已经给出了前面的描述来说明和描述某些示例。已描述了不同的示例集;这些示例可单独应用,或可组合应用以产生协同效果。这种描述不意在是穷尽式的或将这些原理限于所公开的任何具体形式。鉴于上述教导,许多修改和变型是可能的。要理解的是,关于任何一个示例描述的任何特征可以单独使用,或者与所描述的其他特征结合使用,并且还可以与任何其他示例或者任何其他示例的任何组合的任何特征结合使用。
Claims (15)
1. 一种用于可变形构建材料储存器的气体入口结构,所述气体入口结构包括:
耦接机构,其将所述气体入口结构附接到所述可变形构建材料储存器;以及
被动阀,其选择性地允许气体进入所述可变形构建材料储存器,其中,所述被动阀被构造成在预定背压下操作。
2.如权利要求1所述的气体入口结构,其特征在于,所述被动阀包括:
伞形阀,其选择性地允许所述气体进入所述可变形构建材料储存器。
3.如权利要求2所述的气体入口结构,其特征在于,所述伞形阀的隔膜相对于壳预加载,以将所述阀构造成在预定背压下操作。
4.如权利要求3所述的气体入口结构,包括:
过滤器,其限制对所述可变形构建材料储存器的进入。
5. 一种用于存储用于三维打印系统的构建材料的可变形结构,包括:
出口,其能够连接到所述三维打印系统的元件的抽吸系统,以允许在通过所述抽吸系统施加真空时从所述可变形结构供应构建材料;以及
入口,其包括可致动阀,以选择性地允许气体流入到所述可变形结构中。
6.如权利要求5所述的可变形结构,其特征在于,所述可致动阀包括被动阀,所述被动阀构造成在预定背压下打开。
7.如权利要求5所述的可变形结构,其特征在于,所述可致动阀包括主动阀,所述主动阀构造成在提供电子控制信号时打开。
8.如权利要求5所述的可变形结构,包括:
耦接到所述出口的抽吸通道,所述抽吸通道沿所述可变形结构的长度延伸,所述抽吸通道在所述可变形结构的基部处具有开口,
其中,在施加所述真空期间,构建材料从所述可变形结构通过所述开口并沿所述抽吸通道向上输送到所述出口。
9.如权利要求5所述的可变形结构,其特征在于:
所述可变形结构填充有粉末状构建材料,
所述可致动阀被构造成关闭,以使所述可变形结构的至少一个侧壁塌陷,以及
所述可致动阀被构造成随后打开,以使所述至少一个侧壁扩展,
所述至少一个侧壁的所述塌陷和所述扩展移除所述粉末状构建材料内的流体通道。
10.如权利要求6所述的可变形结构,其特征在于,所述可变形结构包括聚合物袋,所述聚合物袋具有用于所述出口和所述入口中的每一者的螺纹孔。
11. 如权利要求10所述的可变形结构,其特征在于,所述入口包括入口壳,所述入口壳螺接到用于所述入口的所述螺纹孔上,并且其中,所述入口在所述入口壳内还包括:
过滤器,以及
过滤器保持器,
其中,所述被动阀包括位于所述过滤器保持器下方的伞形阀。
12. 一种为三维打印系统供应构建材料的方法,所述方法包括:
在入口关闭的同时,对可变形结构的出口施加真空,以从所述可变形结构抽取构建材料来供应所述三维打印系统;以及
在所述真空被施加于所述出口时,通过所述真空的施加而引起所述可变形结构内的压差,以使所述入口的阀允许气流进入到所述可变形结构中。
13.如权利要求12所述的方法,其特征在于,所述入口的所述阀是被动阀。
14.如权利要求12所述的方法,其特征在于,所述入口的所述阀被构造成在预定背压下打开。
15. 如权利要求14所述的方法,其特征在于:
所述阀是伞形阀;以及
将所述阀所述构造成在所述预定背压下打开是通过设置所述阀的张力。
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