CN110914038B - 具有移动设备的三维打印机 - Google Patents

Abstract

三维(3D)打印机和方法包括移动设备和能量源。能量源用于将能量施加到构建平台上的构建材料。

Description

具有移动设备的三维打印机

背景技术

增材制造(AM)可以包括三维(3D)打印以形成3D物体。特别地，3D打印机可以将连续层的构建材料(诸如粉末)添加到构建平台。3D打印机可以在计算机控制下将每层的部分选择性固化以产生3D物体。材料可以是粉末或粉末状材料，包括金属、塑料、混凝土、复合材料以及其他粉末。物体可以是各种形状和几何尺寸，并且可以经由模型(诸如3D模型)或其他电子数据源产生。制造可以包括激光熔融、激光烧结、电子束熔融或热熔合等。模型和自动控制可以促进分层制造和增材制造。至于被打印的产品，AM可以制造中间产品和终端产品，以及原型(prototype)。

附图说明

在以下详细描述中参考附图描述某些示例，附图中：

图1是根据本技术的示例的3D打印机的框图；

图2是根据本技术的示例的3D打印机的框图；

图3是根据本技术的示例的3D打印机的框图；

图4是根据本技术的示例的3D打印机的框图；

图5是根据本技术的示例的3D打印机的示意图；

图6是根据本技术的示例的操作3D打印机的方法的方框流程图；以及

图7是根据本技术的示例的操作3D打印机的方法的方框流程图。

具体实施方式

3D打印机可以在构建平台上由诸如粉末的材料形成3D物体。3D打印机的粉末散布器可以将构建材料横过构建平台分散。为了将构建材料固化或熔合为3D物体，3D打印机可以通过打印组件向构建材料施加打印流体且通过能量源向构建材料施加能量。打印流体可以是熔剂或其他打印试剂。在一些示例中，打印组件可以包括打印杆，该打印杆具有多个打印喷嘴以基于将生成的物体的3d物体模型喷射打印流体。打印组件可以包括两个或更多个打印杆。例如，能量源可以是光源或热源。在某些示例中，能量源可以将能量基本上均匀地横过构建平台上的构建材料施加。然而，在一些示例中，作为熔剂的打印流体可以增加施加打印流体处的构建材料的能量吸收。

能量源和打印组件可能由于其邻近构建材料而丧失功能。也就是说，由于从构建平台或从粉末散布器散发的构建材料对能量源和打印组件的阻塞和堵塞，此类功能的丧失或退化可能发生。进一步，打印组件可能由于邻近能量源而丧失功能，这是因为来自能量源的余热可能使太靠近能量源的打印组件的性能劣化。此外，从构建平台上的构建材料辐射的余热可能使打印组件的功能劣化。打印组件暴露于热量可能使打印组件中的打印流体或打印试剂劣化。

本技术的示例涉及一种具有打印组件的3D打印机，该打印组件大致与能量源分离地定位。例如，打印组件和能量源可以位于不同的移动设备上，该不同的移动设备可以独立地移动且也搁置在打印机的不同区域中。此外，在打印组件和能量源位于不同的移动设备上的情况下，打印组件或能量源在未操作时可能通常不在构建平台上花费大量时间。

在一些示例中，能量源和粉末散布器可以共用在构建平台上方移动能量源和粉末散布器的第一移动设备。打印组件可以位于第二移动设备上，该第二移动设备在构建平台上方移动打印组件以将打印流体喷射到构建材料的选择部分上。因此，打印组件可以大致是分离的并且远离能量源和粉末散布器搁置。打印组件与粉末散布器的分离可以减少打印组件喷射喷嘴的堵塞。在一个示例中，第二移动设备可以运送能量源以将能量施加到构建平台上的构建材料，其中，第二移动设备将搁置在第二停放位置，该第二停放位置处于3D打印机的与第一停放位置的边缘区域相反的边缘区域处。3D打印机的边缘区域可以是靠近3D打印机的外周界的区域。在一个示例中，当移动设备将打印组件或能量源定位在第一停放位置的边缘区域中时，在打印组件或能量源与3D打印机的内壁之间可能没有处于物质固态的其他成分。在一个示例中，第一停放位置可以在顶加热灯的直接视线(line of sight)外。顶加热灯的尺寸可以匹配构建平台区域。在一个示例中，顶加热灯可以加热构建平台的构建材料存在的一部分。在一个示例中，顶加热灯平行于构建平台且与构建平台间隔开一定距离以允许运载打印组件的移动设备(诸如托架)在构建平台与顶加热灯之间通过。第二移动设备可以包括与第一移动设备的停放位置相比处于3D打印机的相反端部处的第二停放位置。

由单独的第二移动设备移动且未与能量源一起行进的打印组件可以减少在打印组件未喷射打印流体时打印组件暴露于构建平台上的构建材料的时间。类似地，被设置在第一移动设备上而不是与打印组件一起设置在第二移动设备上的能量源，可以减少能量源在构建平台上方的时间。在一个示例中，第一移动设备将打印组件定位在构建平台上方以喷射打印流体，其中第一移动设备搁置在远离构建平台的第一停放位置以减少打印组件向构建材料和能量源的暴露。在一个示例中，停放位置可以不与构建平台上方的区域重叠。在一个示例中，停放位置可以是这样的位置，移动设备可以定位在该位置以便于将打印组件定位在与构建平台上方的区域不重叠的区域中。

3D打印机的一个示例具有外壳和盒接收器，该盒接收器与3D打印机至少部分地在外壳内集成。盒接收器可以保持可移除材料盒以使材料可从材料盒作为用于打印的构建材料使用。3D打印机可以包括运送系统(诸如气动运送系统)，用于将构建材料输送到粉末散布器或构建平台。

进一步，3D打印机可以包括与构建平台相关联的构建外壳。构建外壳可以是构建桶、构建容器或构建室等。如所指示的，3D打印机可以具有内部运送系统以将构建材料输送到构建外壳和构建平台的馈送装置。运送系统可以将构建材料传送到被至少部分地设置在构建外壳上方的选择性固化模块或热熔合系统。热熔合系统可以包括移动设备或托架以运载和移动前述能量源和打印组件。在一些示例中，构建材料施用器或粉末散布器不是热熔合系统的部件。在其他示例中，热熔合系统包括构建材料施用器或粉末散布器。构建平台可以接收构建材料，其中第一停放位置处于3D打印机内的外部体积中，与靠近构建平台的体积相比，该外部体积将具有较低操作温度和较低构建材料操作浓度。较低操作温度和较低构建材料浓度可以减少由于暴露于过量热而引起的打印组件或能量源发生腐蚀或污染的概率，或者构建材料可以不利地影响打印组件或能量源的操作。

图1是具有构建平台102的3D打印机100。在操作中，构建平台102可以接收用于3D打印机100的构建材料以在构建平台102上形成3D物体。在某些示例中，构建平台102可以位于3D打印机的柱塞上，以在3D物体逐层形成时递增地降低构建平台。3D打印机100可以具有与构建平台102相关联的构建外壳。

最后，虽然图1描绘了构建平台102，但是打印机100可以在无构建平台102的情况下制造和销售。例如，在一些示例中，操作上可移除的构建单元可以包括构建平台。构建平台可以是可移除单元或固定单元。如本文中使用的，对构建单元的提及可以指可移除构建单元或固定构建单元，其包括在构建单元内且与该构建单元相互作用的部件。构建单元也可以包括构建外壳。

3D打印机100可以包括构建材料施用器，诸如粉末散布器104。粉末散布器104可以将构建材料横过构建平台102分布。在一个示例中，粉末散布器104可以是或包括机械臂、物理辊、刮削工具或耙子、或者其他形式，以将构建材料施加到构建平台的上表面。在某些示例中，粉末散布器104可以便于控制构建材料施加到构建平台。

在一些示例中，3D打印机100经由打印机的内部运送系统向粉末散布器104提供构建材料。运送系统可以通过被插入到3D打印机100中的材料盒接收可用的构建材料。运送系统可以通过内部或集成的分配容器将构建材料输送到构建材料施用器或粉末散布器104。

3D打印机100包括在构建平台102上方移动的能量源106，以将能量施加到构建平台102上的构建材料，从而形成3D物体。能量源106可以是光源或热源，或者二者。因此，能量可以是光或热，或者二者。在一个示例中，3D打印机100不包括在3D打印机中静态地设置在顶部的第二能量源。此外，如以下讨论的，如果3D打印机100将打印流体喷射到构建平台102上的构建材料上，则3D打印机100可以通过能量源106将能量大致施加到构建材料，因此将能量施加到被喷射到构建材料上的打印流体。打印流体可以便于能量吸收到构建材料的施加打印流体的部分。

在示出的示例中，3D打印机100包括移动设备108，用于将粉末散布器104和能量源106在构建平台102上方运载。粉末散布器104和能量源106可以位于移动设备108上，诸如在移动设备的支撑部、平台或框架上。在一些示例中，移动设备108是托架。如所指示的，移动设备108可以具有框架以保持和支撑粉末散布器104和能量源106。移动设备108可以包括马达、带、轨道、轮等或与其关联，以移动和定位移动设备108。在某些示例中，移动设备108可以具有远离构建平台102的静止位置。此外，在特定示例中，移动设备108不运载或定位将打印流体喷射到构建平台102上的构建材料上的打印组件。

3D打印机100可以包括用于将打印组件在构建平台上方运载的第二移动设备。通过第二移动设备定位打印组件，打印组件可以将打印流体喷射到构建平台上的构建材料的选择部分上。如所提到的，能量源106可以将能量施加到构建材料以形成3D物体。因此，由于能量源106可以将能量大致均匀地施加到构建材料，所以能量源106可以将能量施加到被喷射到构建材料上的打印流体以形成3D物体。在一些示例中，打印组件可以是或包括打印杆，该打印杆具有喷嘴以喷射打印流体。打印组件可以包括两个或更多个打印杆。在某些示例中，打印流体可以是熔剂、细化剂(detailing agent)、着色剂、颜料熔剂、黑色剂、品红剂、黄色剂、青色剂或其他类型的打印流体或打印试剂。此外，在一个示例中，第二移动设备可以平行于第一移动设备的移动方向移动打印组件。这样可以提供移动设备的相应默认或静止位置以相对于彼此相对间隔开。最后，3D打印机100的选择性固化模块或热熔合系统可以包括能量源106、移动设备108、打印组件、第二移动设备等。热熔合系统可以或可以不包括粉末散布器104。

图1的讨论的各方面也可以与打印机100一起用作选择性激光烧结(SLS)打印机，并且热熔合系统是选择性固化模块，其经由施加的能量(例如，激光)执行选择性激光烧结(SLS)或类似的3D打印技术。在其他示例中，打印机100不是SLS打印机，并且热熔合系统经由施加的能量和打印流体执行熔合以进行选择性固化。其他配置也是可应用的。

在操作中，3D打印机100可以使用能量源106熔合构建平台102上的构建材料以形成3D物体的层。粉末散布器104可以将更多构建材料横过构建平台102的表面分散以用于下一层。能量源106可以熔合附加的构建材料以形成3D物体的下一层。3D打印机可以重复这些动作且继续直至形成3D物体。

如所指示的，移动设备108可以在构建平台102上方横过构建平台102运载和移动粉末散布器104和能量源106。如在一些示例中提到的，移动设备108可以具有托架、伺服致动臂、带、导轨和齿轮等。在特定的示例中，移动设备108可以经由磁力、电场或燃烧被驱动。在一个示例中，作为托架的移动设备108可以包括在构建平台102上方横过构建平台102的导轨以用于保持粉末散布器104或能量源106，或两者。

在一个示例中，移动设备108不运载打印组件，因此，在能量源106不将能量施加到构建材料时和在移动设备100不移动粉末散布器104以横过构建平台分布构建材料时，能量源106可以大致保持在远离构建平台的静止或默认位置。在一些示例中，减少能量源106在构建平台102上方或附近的持续时间可以延长能量源106的运作寿命和能力的持续时间。

在一个示例中，能量源106可以是具有透镜的光源，该透镜帮助将光施加到构建材料。能量源106向构建材料(诸如粉末)暴露可以降低能量源106的功能，至少因为以下原因，粉末可能聚集在能量源106的透镜上且在光或能量施加到构建材料期间阻挡该透镜。阻挡能量源106的透镜的构建材料或粉末可以降低能量源的精确度或降低由能量源106施加到构建材料的能量的强度。降低能量源的精度或强度可能不利地影响3D物体的层的固化和形成的3D物体的质量。构建材料可能污染能量源106的除了透镜之外的感光部件。在一些示例中，能量源106不具有透镜或不使用透镜。

图2是3D打印机200，该3D打印机200具有构建平台202以接收构建材料。如讨论的，构建平台102可以接收用于3D打印机100的构建材料以在构建平台102上形成3D物体。3D打印机200可以包括打印组件204以将打印流体喷射到构建平台202上的构建材料的选择部分上。打印组件204可以包括打印流体施用器、打印杆、页宽打印头或其他打印试剂施加器。喷射的打印流体可以是细化剂、熔剂、纹理剂、弹性剂、显色剂、不传导剂或传导剂等。在一个示例中，打印组件204可以通过被设置在打印头或打印杆上的喷嘴或喷口来喷射打印流体。

此外，3D打印机200可以包括能量源206。能量源206可以是光源或热源。在一个示例中，能量源206可以将能量施加到构建材料，因此将能量施加到被喷射到构建材料上的打印流体以在构建平台202上形成3D物体。如讨论的，3D打印机200可以包括第一移动设备208，用于将打印组件204定位在构建平台202上方。3D打印机也可以包括第二移动设备210，用于在构建平台上方移动能量源206。第一移动设备208和第二移动设备210可均包括马达、带、轨道、轮等或与其关联以移动和定位移动设备108。

在某些示例中，第一移动设备108和第二移动设备210可以具有远离彼此且远离构建平台202的各自静止位置。打印组件204可以将打印流体喷射到构建平台202上的构建材料上。能量源206(诸如光源或激光)可以熔化或熔合构建平台202上的材料以形成3D物体的层。

第一移动设备208和第二移动设备210可以彼此分离地移动以引导打印组件204和能量源206的移动。因此，打印组件204和能量源206可以在构建平台202上方独立地移动且彼此远离地搁置。在打印组件204未将打印流体施加到构建材料时或响应于打印组件204未将打印流体施加到构建材料，将打印组件204与能量源206分离地移动可以允许打印组件204保持在远离构建平台202的静止位置或默认位置。减少打印组件204在构建平台202上方或附近的持续时间可以延长打印组件204的运作寿命和能力的持续时间。

在一个示例中，打印组件204可以包括打印杆、打印头、页宽打印头等。打印组件204可以通过被设置在打印杆或打印头上的喷嘴或喷口来喷射打印流体。如讨论的，打印组件204暴露于从构建平台202散发的构建材料(诸如粉末)可能降低打印组件204的功能，这是因为例如粉末可能堵塞喷嘴。

进一步，构建平台202上的构建材料可以保持由能量源206施加的能量且辐射热量。响应于打印组件未喷射打印流体，第一移动设备208将打印组件204远离构建平台202移动可以减少打印组件204向从构建材料辐射的热量的暴露。减少打印组件204向热量的暴露可以降低热量对打印组件204中的打印流体的潜在劣化影响的发生。

此外，当打印组件204未喷射打印流体时，第一移动设备208引导打印组件204远离能量源206移动。响应于能量源206不需要在构建平台202上方发射能量，第二移动设备210引导能量源206远离打印组件204移动。打印组件204与能量源206的分离可以减少打印组件向来自能量源206且从能量源206辐射的残余热量的暴露。

如讨论的，第二移动设备210可以在平行于第一移动设备208的移动方向的路径中移动能量源206。移动的平行路径可以将打印组件204和能量源206分离大体上等于3D打印机200的宽度或打印机200的至少80％宽度的距离。

此外如讨论的，3D打印机200可以包括粉末散布器，用于将构建材料横过构建平台放置。粉末散布器可以分散用于连续层的构建材料以施加打印流体和能量。第二移动设备210可以包括托架，用于移动用于分散构建材料的粉末散布器且用于移动能量源206。

最后，打印组件204(例如，打印杆)可以将打印流体(例如，熔剂)选择性地喷射(例如，基于将生成的物体的3D物体模型)到构建平台202上的用于3D物体的层的构建材料上。通过将能量(例如，光或热)施加到熔剂而产生的能量源206可以选择性熔合构建平台202上的材料或引起构建平台202上的材料的选择性熔合，以形成3D物体的层。粉末散布器或其他构建材料施用器可以将更多的材料横过构建平台202的表面分散以形成下一层。打印杆可以将熔剂进一步喷射到构建平台202上的材料上，并且能量源206可以施加能量以形成下一层。确实，附加材料可以被选择性熔合以形成3D物体的下一层。构建材料到构建平台202上的这种重复分散和熔剂到构建平台202上的构建材料的重复喷射(和能量的施加)可以继续用于连续层直至3D物体例如完全形成或大体上完全形成。在某些示例中，如以下讨论的，打印杆和能量源可以是热熔合系统的部件。在一些示例中，热熔合系统以及粉末散布器或构建材料施用器可以被至少部分地设置在构建外壳和构建平台202上方。

图3是3D打印机300，该3D打印机300具有构建平台302，以接收沉积的构建材料，该构建材料一次沉积一层。3D打印机300可以包括打印组件304、能量源306和粉末散布器308。在示出的示例中，3D打印机300包括第一移动设备310，用于在构建平台302上方横过构建平台302运载和移动打印组件304。3D打印机300可以包括第二移动设备312，用于在构建平台302上方横过构建平台302运载和移动能量源306和粉末散布器308。

此外，第一移动设备310可以在构建平台302上方横过构建平台302运载和移动打印组件304。第二移动设备312可以在构建平台302上方横过构建平台302运载和移动能量源306。响应于打印组件304结束对3D物体当前层的打印(例如，结束打印流体的喷射)，与第二移动设备和能量源306分离的第一移动设备310移动并引导打印组件304远离粉末散布器308的移动。打印组件304和粉末散布器308的分离减少打印组件向粉末散布器308上的残余粉末的暴露。粉末散布器308上的残余粉末可以是在构建材料粉末横过构建平台302散布期间聚集在粉末散布器308上的粉末。减少打印组件向杂散或松散粉末的暴露使打印组件的喷口由于粉末变得堵塞的可能性降低。

如提到的，选择性固化模块或热熔合模块可以在构建平台302上选择性固化或熔合连续层构建材料的部分。热熔合模块可以包括前述的移动设备、能量源、打印组件等。热熔合模块可以邻近(例如，在其上方)与构建平台302相关联的构建外壳或至少部分地在其上面。此外如提到的，构建外壳和构建平台302可以一起构成构建单元。

图4是包括构建平台402的3D打印机400。虽然示出的物体旨在为物理物体、相对位置和动作的图形表示，但是图4提供这些部件的示例机构的代表性俯视图。3D打印机400可以在构建平台402上选择性固化或熔合连续层构建材料的部分。3D打印机400可以沿着邻近构建平台402的粉末供应表面404分配构建材料，以使构建材料由粉末散布器406分散或散布在构建平台402上。3D打印机400可以使用除了粉末散布器406之外的多种类型的构建材料施用器来分布和控制材料被施加到构建平台402的位置。在一些示例中，粉末散布器406可以将超过构建平台402上的当前层构建材料的过量粉末转移到粉末返回部408。3D打印机400可以回收或再循环被发送到粉末返回部408的粉末以在将来使用。粉末散布器406可以横过构建平台402一次一层地分散或散布构建材料。

3D打印机400包括用于粉末散布器406和能量源410的第一托架412。能量源和粉末散布器托架412可以在第一移动方向414上在构建平台402上方横过构建平台402运载和移动能量源410和粉末散布器406。第一移动方向414可以在构建平台402上方横过构建平台402移动能量源410和粉末散布器406，然后回到能量源和粉末散布器托架默认位置416，该位置416可以是远离构建平台402的位置。该远离构建平台的位置可以减少能量源410向来自构建平台402的构建材料的暴露。如讨论的，诸如粉末的构建材料可以阻塞透镜或能量源的输出区域且降低能量源410的功能。

3D打印机400可以包括打印组件418，用于将打印流体喷射到构建平台402上的构建材料上。打印组件418可以包括打印杆、打印头、打印喷嘴等。如讨论的，喷射的打印流体可以是熔剂和各种其他打印试剂。在一个示例中，打印组件418可以通过被设置在打印杆的模具或打印头上的喷嘴或喷口来喷射打印流体。

3D打印机400包括打印组件托架420。在一个示例中，打印组件托架420可以包括在构建平台402上方横过构建平台402的导轨和用于保持打印组件418的围栏(pen)。打印组件托架420可以在第二移动方向422上在构建平台402上方横过构建平台402运载和移动打印组件418。第二移动方向422可以在构建平台上方横过构建平台移动打印组件418，然后回到打印组件托架的默认位置424。打印组件托架的默认位置424可以是远离构建平台402的位置。默认位置424的远离构建平台402的位置可以减少打印组件418向构建平台402的构建材料的暴露。如讨论的，诸如粉末的构建材料可能堵塞打印组件的喷嘴或喷口。进一步，从构建材料辐射的残余热量可能劣化保持在打印组件418中的打印流体。残余热量也可能劣化或损坏打印组件418的硬件。例如，打印杆内有在高热下可能变形的部件，等等。

在一个示例中，能量源和粉末散布器托架412的第一移动方向414可以平行于或大体上平行于打印组件托架420的第二移动方向422。因为在本示例中第一移动方向414和第二移动方向422平行或大体上平行，所以打印组件418和粉末散布器406可以在处于静止时保持相对远离。如讨论的，打印组件418和粉末散布器406之间的增加的距离可以降低粉末散布器406上的松散或残余粉末阻塞打印组件418的喷口的可能性。第一移动方向414和第二移动方向422的平行性可以便于打印组件418和能量源410在未设置在构建平台402上方时保持远离(例如，几乎尽可能或可行地远离)。如讨论的，增加打印组件418与能量源410之间的距离可以降低来自能量源的热量劣化保持在打印组件418中的打印流体或者使硬件(诸如打印组件418的打印杆)损坏或变形的可能性。

在一些示例中，打印组件418和能量源410可以在与粉末散布器406相对的同一托架上。此外，在特定示例中，打印组件和粉末散布器各自的移动路径414、422可以彼此正交以减少示例中打印组件418和粉末散布器406的路径的重叠。打印组件418和粉末散布器406的正交移动路径可以减少打印组件418向来自粉末散布器406的自由或残余粉末的暴露。

在粉末散布器406、能量源410和打印组件418如图4中示出的移动的示例中，移动可以遵循有序的顺序。首先，能量源和粉末散布器托架412可以移动粉末散布器406以横过构建平台402散布构建材料层。其次，能量源和粉末散布器托架412可以返回到能量源和粉末散布器托架默认位置416，同时打印组件418由打印组件托架420移动以将打印流体喷射到构建材料上。第三，打印组件托架420可以撤退到打印组件托架默认位置424。在打印组件托架420撤退时，能量源和粉末散布器托架412可以朝向构建平台前进，并且能量源410可以施加第一遍能量以熔合构建平台402上的构建材料。第四，能量源和粉末散布器托架412可以撤退到能量源和粉末散布器托架默认位置416。在能量源和粉末散布器托架412撤退时，能量源410可以执行第二遍能量以熔合构建平台402上的构建材料。最后，3D打印机400可以将构建材料提供到粉末散布器406的路径中以用于下一层。当粉末散布器406在构建平台402上方横过构建平台402前进以散布用于下一打印层的构建材料时，循环可以再次开始。

虽然提供有序的顺序，但其他有序的顺序也可以被采用。排序可以遵循材料散布、材料加温、打印喷射和材料熔合通过。散布通过可以指粉末散布器将构建材料横过构建平台分散的动作的阶段。加温通过可以指能量源施加能量的动作的阶段，该能量不足以熔合材料但是足以将材料加温到更接近材料熔合温度。打印喷射或打印通过可以指打印组件将打印流体喷射到构建平台上的材料上的动作的阶段。熔合通过可以指能量源施加足以熔合材料层的能量的动作的阶段。

有序的顺序的示例可以包括多个阶段(诸如阶段1、2或3)，以指示在材料散布、加温、打印和熔合的完整循环中的阶段的顺序。首先，例如，3D打印机可以执行熔合通过3，如果构建平台上的先前层存在，则与散布通过1和加温通过1组合。第一顺序可以包括能量源和散布器托架412横过构建平台移动，同时打印托架停放在远离构建平台的打印组件托架默认位置424。第二，3D打印机可以执行散布通过2、加温通过2、打印通过1。在这些阶段期间，能量源和散布器托架412可以朝向远离构建平台402的能量源和散布器托架默认位置416返回且可以被打印托架420跟随。第三，3D打印机可以执行打印通过2、熔合通过1、加温通过3。在这些阶段期间，能量源和散布器托架412以及打印组件托架420均向相同方向移动，使得能量源和散布器托架412朝向构建平台402且在该构建平台402上方移动，同时打印托架远离构建平台402移动。第四，3D打印机可以执行加温通过4和熔合通过2。在这些阶段期间，能量源和散布器托架412远离构建平台402扫掠，并且打印托架保持停放在打印组件托架默认位置424。

图5是包括构建外壳502的3D打印机500，该构建外壳502可以与构建平台504相关联，3D物体506由馈送材料在该构建平台504上形成。馈送材料或构建材料可以由新材料和再循环材料以及其他材料组成。构建外壳502可以是构建桶、构建室、构建容器或构建壳体等。

打印机500可以包括热熔合系统508，用于在构建平台504上选择性固化或熔合连续层的构建材料以形成3D物体506。例如，热熔合系统508可以包括能量源510，诸如热源、光源、辐射源、红外光源、近红外光源、热灯等。热熔合系统508可以通过将来自能量源510的能量施加到构建平台504上的构建材料以熔化或熔合构建材料来固化构建材料，从而形成3D物体506。特别地，能量源510可以将能量施加到被喷射到构建平台504上的构建材料的选择部分上的打印流体。

热熔合系统508可以包括构建材料施用器512。另一方面，构建材料施用器512可以不是热熔合系统508的部件。在操作中，构建材料施用器512可以将馈送材料或构建材料横过构建平台504的顶表面或上表面分布。构建材料施用器可以被设置在打印机500的在构建外壳502上方的上部部分处。构建材料施用器512的示例包括粉末散布器、粉末散布臂、粉末散布辊或其他类型施用器。

在特定示例中，构建材料施用器512可以通过分配容器和馈送装置(诸如配料设备)接收来自内部运送系统的构建材料。进一步，在一些示例中，构建材料施用器512可以位于热熔合系统508中的第一托架514上和/或由该第一托架514移动。在有或无构建材料施用器512的情况下，能量源510可以位于第一托架514上和/或由该第一托架514移动。当能量源未发出能量以形成3D物体时，第一托架514可以移动到默认能量源位置以将能量源510远离构建平台504存储，从而减少能量源510向可能妨碍能量源510的功能的构建材料的暴露。在一个示例中，构建材料可能通过污染能量源510的透镜来妨碍能量源510的功能。阻塞能量从其通过的透镜可能降低能量源510的加热能力、一致性或精度。

内部熔合系统508也可以具有打印组件516。打印组件516可以包括打印杆或页宽打印头，或用于喷射打印流体的其他部件。打印组件可以包括若干打印杆或页宽打印头等。打印组件516可以位于与第一托架514和构建材料施用器512分离的第二托架518上和/或由该第二托架518移动。在一个示例中，打印组件516可以被远离构建材料施用器512移动和设置，以减少打印组件向来自构建材料施用器512的杂散构建材料的暴露。例如，如果构建材料施用器512是粉末散布器，则粉末中的一些可能沿着粉末散布器的路径无意地移位且到达靠近粉末散布器的部件。在该示例中，打印组件516可以通过位于第二托架518上来减少或避免打印喷嘴或喷口的堵塞。通过位于第二托架518上，打印组件可以将打印喷嘴或喷口远离可能被自由或散发的粉末堵塞定位。

因为打印组件516未由第一托架514移动，所以在打印组件未喷射打印流体时，打印组件516可以存储在远离构建平台的静止或默认打印组件位置。因此，可以减少打印组件516向可能妨碍打印组件516的功能的构建材料的暴露。例如，从构建平台504上的构建材料辐射的残余热量可能通过劣化打印流体或打印组件516可以喷射的其他试剂的成分来妨碍打印组件功能。此外，向来自构建材料的热量的延长暴露也可能劣化或损坏打印组件516的硬件。例如，如提到的，打印杆内有在相对高热量下可能变形的部件。进一步，在打印组件516在构建平台504上方时，将打印组件516暴露于被设置在构建平台上的构建材料可能导致打印组件516的喷射喷口的堵塞。

为了存储构建材料，在一些示例中，3D打印机500可以包括新材料容器520，用于接收来自由新盒接收器524保持的新材料盒的新材料。再循环材料容器522可以接收来自由再循环盒接收器526保持的再循环材料盒的再循环材料。作为构建材料的新材料和再循环材料可以分别通过重力馈送或以其他方式运送到新材料容器520和再循环材料容器522。盒接收器524和526可以是腔室、容器、槽、套筒或其任何组合。材料盒可以均是容纳构建材料的外壳。材料或构建材料可以是金属、塑料、聚合物、玻璃、陶瓷或其他材料。

3D打印机500可以将新材料和再循环材料以新材料和再循环材料的规定比馈送到构建外壳502以用于打印3D物体506。该比可以是重量比、体积比或其他比。该比可以从零(例如，无新材料、所有再循环材料)变化到1.0(例如，所有新材料、无再循环材料)。例如，作为重量比或体积比的比可以从0.01变化到0.99，从0.05变化到0.95，从0.1变化到0.9，从0.15变化到0.85，从0.2变化到0.8，从0.25变化到0.75，从0.3变化到0.7等。在一个示例中，到构建外壳502的馈送材料可以是基于重量的20％新材料和80％再循环材料，从而得到0.25的重量比。在另一示例中，到构建外壳502的馈送材料可以是基于体积的20％新材料和80％再循环材料，从而得到0.25的体积比。

材料盒528可以具有新材料、再循环材料，或者在插入到打印机500之前是空的。材料盒528可以被插入到新材料盒接收器524或再循环盒接收器526。所描绘的盒528仅为示例，且可以包括用于容纳或保持材料(诸如新材料或再循环材料)的容器或壳体530。在特定示例中，材料盒528具有把手532，以便于用户提升材料盒528和用户将盒528插入到接收器524或526中。在一个示例中，把手532也可以便于用户在将盒528插入到新材料盒接收器524或再循环材料盒接收器526中时旋转盒528，以将盒528固定在新材料盒接收器524或再循环材料盒接收器526中。

进一步，打印机500可以包括运送系统534以输送新材料和再循环材料。运送系统534可以包括气动运送系统、机械运送系统、真空系统、重力运送系统、振动运送系统、带运送系统、螺旋推运系统等，或其任何组合。在示出的示例中，来自新材料容器520的新材料和来自再循环材料容器522的再循环材料可以排放到运送系统534中，诸如排放到运送系统534的管道。新材料和再循环材料可以朝向热熔合系统508经由运送系统534向上前进通过3D打印机500。在某些示例中，新材料和再循环材料可以在新材料和再循环材料移动通过运送系统534时在管线中掺杂和混合。

打印机500可以包括第二运送系统536，用于从构建外壳502回收构建材料。在一些示例中，作为气动运送系统或真空系统的第二运送系统536施加真空以拉动来自构建外壳502的溢出或过量的构建材料。在特定示例中，第二运送系统536包括在构建外壳502的底部部分处的管道歧管以在完成3D物体的生成之后经由真空接收来自构建外壳502的构建材料。在一个示例中，歧管可以被称为周界真空。在示出的示例中，过量的构建材料可以经由第二运送系统536从构建外壳502被运送到回收容器538或其他目的地。

确实，3D打印机500可以具有回收容器538，以从例如构建外壳502和构建平台504回收材料。这样回收的材料可以被分类为100％再循环材料，或者替代地被分类为具有再循环材料与新材料的规定比的回收材料。其他分类也是可适用的。在其中回收的材料被分类为100％再循环材料的第一实例中，在示出的示例中，回收容器538可以被称为或表示为第二再循环容器。此外，回收容器538可以为再循环材料或回收材料提供用于冷却的停留时间。回收并存储在回收容器538中的材料可以在当前打印作业或随后打印作业期间被返回到构建平台504。回收容器538中的材料可以通过运送系统534被输送到热熔合系统508、再循环盒接收器526中的再循环盒，或者再循环材料容器522等。

3D打印机500被示出为具有带前检修门540的打印机外壳或壳体。打印机500的内部的一部分是可见的。这些检修门540可以关闭以隐藏和进一步保护3D打印机500的部件。在某些示例中，在或部分在3D打印机的外壳内部(包括在检修门540内侧)的部件可以被视为集成在3D打印机500内。

图6是根据本技术的示例的操作3D打印机的方法600的方框流程图。在方框602处，方法600包括经由粉末散布器横过3D打印机的构建平台分布构建材料。在一个示例中，构建材料可以经由内部运送系统被提供给粉末散布器。

在方框604处，方法600包括经由能量源将能量施加到构建平台上的构建材料以在构建平台上形成3D物体。在一个示例中，能量源包括光源或热源。

在方框606处，方法600包括经由第一移动设备运载粉末散布器和能量源。在一个示例中，第一移动设备包括托架，并且其中3D打印机不包括在3D打印机中被静态设置在顶部的另一能量源。在一个示例中，第一移动设备不运载或定位将打印流体喷射到构建材料上的打印组件。方法600可以由包括打印组件的3D打印机来执行，该打印组件具有打印杆，该打印杆具有用于喷射打印流体的喷嘴，其中打印流体包括熔剂或其他类型的打印试剂。

在一个示例中，执行方法600的3D打印机可以包括第二移动设备，以在构建平台上方运载打印组件。打印组件可以通过由第二移动设备定位打印组件而将打印流体喷射到构建平台上的构建材料的选择部分上。能量源可以将能量施加到被喷射到构建材料上的打印流体以形成3D物体。在一个示例中，第二移动设备可以平行于移动设备的移动方向移动打印组件。

此外，3D物体可以由由新材料和再循环材料组成的馈送材料来打印。馈送材料可以具有新材料与再循环材料的从0到1.0的规定重量比或体积比。例如，重量比可以从0.01变化到0.99，从0.05变化到0.95，从0.1变化到0.9，从0.15变化到0.85，从0.2变化到0.8，从0.25变化到0.75，从0.3变化到0.7等。新材料可以由3D打印机中的具有新材料盒的新材料盒接收器提供。替代地或另外地，新材料容器可以存储和提供新材料。在一些示例中，新材料容器(如果使用)可以被设置在新材料盒下方，并且新材料容器由新材料盒供应。

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运送到构建外壳以用于3D物体的打印。新材料和再循环材料可以在被运送到构建外壳时在管线中(in-line)混合为具有新材料与再循环材料的规定比或期望比的馈送材料。此外，该比可以是重量比、体积比或其他比。此外，代替被直接馈送到构建外壳，馈送材料可以通过分配容器被运送到在构建外壳上方的构建材料施用器或热熔合模块。在一些示例中，分配容器可以经由构建材料施用器(诸如粉末散布器或粉末散布臂)将馈送材料供应到构建外壳。

此外，本文描述的技术可以便于处理再循环材料。可移除材料盒可以被插入到3D打印机中。3D打印机内的再循环材料可以被装载到盒中，然后被移除和存储以用于将来使用。来自盒的材料可以被供应到3D打印机。

图7是根据本技术的示例的操作3D打印机的方法700的方框流程图。在方框702处，方法700包括经由粉末散布器横过3D打印机的构建平台分布构建材料。在一个示例中，构建材料可以经由内部运送系统被提供给粉末散布器。

在方框704处，方法700包括经由能量源将能量施加到构建平台上的构建材料以在构建平台上形成3D物体。在一个示例中，能量源包括光源或热源。

在方框706处，方法700包括经由第一移动设备运载粉末散布器和能量源。第一移动设备可以包括托架。在一个示例中，3D打印机不包括在3D打印机中被静态设置在顶部的另一能量源。在一个示例中，第一移动设备不运载或定位将打印流体喷射到构建材料上的打印组件。

在方框708处，方法700包括经由第二移动设备将打印组件定位在构建平台上方。只要打印组件需要操作，第二移动设备就可以将打印组件定位在构建平台上方。在一个示例中，打印组件可以仅在构建平台上方移动以喷射打印流体，而不在其他时候移动。

在方框710处，方法700包括经由打印组件将打印流体喷射到构建平台上的构建材料的选择部分上以在构建平台上形成3D物体。如讨论的，只要打印组件不再喷射打印流体，打印组件就可以从构建平台上方的位置返回。将打印流体喷射到构建材料的选择部分上可以提供从能量源到构建材料的施加有打印流体的选择部分的增加的热传递。

在方框712处，方法700包括经由3D打印机内部的运送系统向粉末散布器提供构建材料。运送系统可以提供构建材料。运送系统可以是气动运送系统。运送系统可以是作为打印机的部件的集成的运送系统，包括在打印机内部(诸如完全或部分在3D打印机内)。

在一个示例中，打印组件可以包括打印杆，该打印杆具有喷嘴以喷射打印流体，并且其中打印流体包括熔剂或其他类型的打印试剂。如讨论的，执行方法700的3D打印机可以包括第二移动设备以在构建平台上方运载打印组件。打印组件可以通过由第二移动设备定位打印组件而将打印流体喷射到构建平台上的构建材料的选择部分上。能量源可以将能量施加到被喷射到构建材料上的打印流体以形成3D物体。在一个示例中，第二移动设备可以平行于粉末散布器和能量源的移动方向移动打印组件。

虽然本技术可以经受各种变型和替代形式，但是以上讨论的示例通过示例示出。应理解，本技术不旨在受限于本文公开的特定示例。实际上，本技术包括落入本技术的范围内的所有替代、变型和等同物。

Claims (15)

1.一种三维打印机，包括：

打印组件，用于将打印流体喷射到构建平台上的构建材料的选择部分上；

能量源，用于将能量施加到所述构建平台上的所述构建材料以由所述构建材料形成三维物体；

第一移动设备，用于将所述打印组件定位在所述构建平台上方以喷射所述打印流体，其中所述第一移动设备将搁置在远离所述构建平台的第一停放位置以减少所述打印组件向所述构建材料的暴露，其中所述第一停放位置在顶加热灯的直接视线外；以及

第二移动设备，用于运载所述能量源以将所述能量施加到所述构建平台上的所述构建材料，

其中所述第一移动设备和所述第二移动设备能彼此分离地移动以引导所述打印组件和所述能量源的移动。

2.根据权利要求1所述的三维打印机，其中所述第一移动设备用于响应于所述打印组件不在使用中而将所述打印组件放置在所述第一停放位置，其中所述第一停放位置在所述三维打印机的边缘区域处，并且其中所述能量源不位于所述第一移动设备上。

3.根据权利要求2所述的三维打印机，其中所述第二移动设备将搁置在第二停放位置，该第二停放位置在所述三维打印机的与所述第一停放位置的边缘区域相反的边缘区域处。

4.根据权利要求3所述的三维打印机，包括用于横过所述构建平台分布构建材料的粉末散布器，其中所述第二移动设备用于横过所述构建平台运载所述粉末散布器以使所述粉末散布器分布所述构建材料。

5.根据权利要求4所述的三维打印机，包括用于为所述粉末散布器提供构建材料的内部运送系统，其中所述打印组件包括打印杆，所述打印杆具有用于喷射打印流体的喷嘴，并且其中所述打印流体包括熔剂。

6.根据权利要求3所述的三维打印机，其中所述第一移动设备包括托架，并且其中所述三维打印机不包括在所述三维打印机中被静态设置在顶部的另一能量源。

7.根据权利要求1所述的三维打印机，包括所述构建平台，其中所述能量源包括光源或热源，其中所述第一移动设备用于响应于所述打印组件完成在所述构建平台上方的通过以喷射所述打印流体而将所述打印组件放置在所述第一停放位置，并且其中所述第一移动设备不运载或定位所述能量源。

8.一种三维打印机，包括：

打印组件，用于将打印流体喷射到构建平台上的构建材料的选择部分上；

能量源，用于将能量施加到所述构建材料和被喷射到所述构建材料上的所述打印流体以在所述构建平台上形成三维物体；

第一移动设备，用于在所述构建平台上方运载和定位所述打印组件，其中所述第一移动设备将搁置在远离所述构建平台和所述能量源的第一停放位置；以及

第二移动设备，用于在所述构建平台上方运载所述能量源，

其中所述第一移动设备和所述第二移动设备能彼此分离地移动以引导所述打印组件和所述能量源的移动。

9.根据权利要求8所述的三维打印机，其中所述第二移动设备包括第二停放位置，该第二停放位置在所述三维打印机的与所述第一移动设备的停放位置相反的端部处。

10.根据权利要求8所述的三维打印机，包括用于横过所述构建平台分散所述构建材料的粉末散布器，其中所述第二移动设备包括用于移动所述粉末散布器的托架。

11.根据权利要求8所述的三维打印机，包括用于接收所述构建材料的所述构建平台，其中所述第一停放位置在所述三维打印机内的外部体积中，该外部体积与靠近所述构建平台的体积相比，将具有较低的操作温度和较低的构建材料操作浓度。

12.一种操作三维打印机的方法，包括：

经由第一移动设备在构建平台上方定位打印组件；

经由所述打印组件将打印流体喷射到所述构建平台上的构建材料的选择部分上；

将所述第一移动设备搁置在第一停放位置以减少所述打印组件向所述构建材料的暴露；以及

经由能量源将能量施加到所述构建平台上的构建材料以在所述构建平台上形成三维物体，

其中施加能量包括经由第二移动设备在所述构建平台上方移动所述能量源，并且

其中所述第一移动设备和所述第二移动设备能彼此分离地移动以引导所述打印组件和所述能量源的移动。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一停放位置在所述三维打印机的边缘部分处。

14.根据权利要求13所述的方法，包括经由位于所述第二移动设备上的粉末散布器横过所述构建平台分布构建材料。

15.根据权利要求14所述的方法，包括将所述第二移动设备搁置在与所述第一停放位置相反的边缘部分处的第二停放位置，其中所述第一移动设备包括第一托架，并且所述第二移动设备包括第二托架，其中所述能量包括光或热，或二者。

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