CN112074399A - 选择3d打印的去粉末工艺 - Google Patents

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Abstract

在一个示例中，用于3D打印的方法包括：识别物体的模型中物体的特征，并基于所识别的特征自动选择用于使用模型打印的物体的去粉末工艺。

Description

选择3D打印的去粉末工艺
背景技术
3D打印机将物体的数字表示转换为物理物体。3D打印包括其中材料在计算机控制下被粘合或固化以创建三维物体的各种工艺中的任何工艺。3D打印通常也被称为增材制造。3D打印机通常被用于使用诸如热塑性塑料、聚合物、陶瓷和金属的材料来制造具有复杂几何形状的物体。在基于粉末的3D打印中，粉末状构造材料的连续层被形成，并且每层的部分以期望的图案被粘合或熔合以构造3D物体的各层。
附图说明
图1示出用于对3D打印物体进行去粉末的示例系统。
图2示出图1中所示的去粉末系统中的工艺选择器的示例实施方式。
图3示出诸如可以由图2中所示的工艺选择器实施的用于选择去粉末工艺的示例方法。
图4示出图1中所示的去粉末系统的示例实施方式。
图5和图6示出诸如可以由图2中所示的工艺选择器实施的用于选择去粉末工艺的示例方法。
在整个附图中，相同部分的号码指示相同或相似的部分。
具体实施方式
金属物体可以通过将液体粘合剂选择性地施加至金属粉末的连续层中每一层的各部分以将粉末的与3D物体的固体层对应的那些部分粘合在一起来打印。粘合剂例如使用热和/或紫外线能量来固化。固化后的物体(通常被已为“生坯”)在烧结炉中加热，以燃烧掉任何残留的粘结剂并使金属熔合。聚合物物体可以通过将液体助熔剂选择性地施加至聚合物粉末的连续层中每一层的各部分并将处理过的粉末暴露于电磁辐射以使处理过的粉末熔合来打印。
用于打印3D物体的粉末中的一些可能会附着在打印物体上。从3D打印物体移除粉末的工艺通常被称为“去粉末”。去粉末技术包括抽真空、振动、刷拭以及空气和颗粒喷射。对于不同类型的打印物体，可能期望不同的去粉末技术。例如，较高强度的去粉末可以被用于坚固的完全熔合的物体，而较低强度的去粉末可能更适合于生坯和其他易碎物体。
已经开发了一种新技术以有助于为3D打印物体选择更好且更合适的去粉末工艺。在一个示例中，工艺选择器访问物体的去粉末标准以及去粉末工艺集，然后自动选择满足去粉末标准的工艺或多个工艺。特定的物体特征和所关联的去粉末标准可以被用在选择工艺中。工艺选择器分析物体模型以识别与去粉末有关的特征，然后选择满足所识别的特征的去粉末标准的工艺或多个工艺。物体模型可以表示生坯或完全熔合部件，或两者兼而有之。相关特征可以包括例如用于进行去粉末工艺选择的例如在模型中标记的材料、成分、尺寸、开口、投影和特征。多种不同类型的去粉末工艺可以被选择和/或具有不同的强度，以便以特定的顺序执行，以满足期望的去粉末标准。去粉末工艺选择可以作为物体模型开发的一部分来执行，使得选择的去粉末工艺可以连同物体模型或作为物体模型的一部分被发送给用户。可替代地，去粉末工艺选择可以由打印机在接收到物体模型之后执行，或者可以由可编程去粉末单元执行。
在下面描述并在附图中示出的这些和其它示例例示但不限制本专利的范围，本专利的范围在跟随本说明书的权利要求书中限定。
如本文中所使用的：“和/或”意指连接的物件中的一个或多个；并且“存储器”意指能够体现、包含、存储或保持供处理器使用的信息和指令的任何非暂态有形介质，并且可包括例如电路、集成电路、ASIC(专用集成电路)、硬盘驱动器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和闪存。
图1示出用于对3D打印物体进行去粉末的示例系统10。参考图1，去粉末系统10包括从打印物体移除粉末的去粉末单元12以及选择要由单元12执行的去粉末工艺的去粉末工艺选择器14。图1中的去粉末单元12表示用于对打印的生坯或完全熔合的物体进行去粉末的任何合适的去粉末工具或工具系统。去粉末单元12可以包括例如单个去粉末工具或工具系统以及相关联的工艺设备。去粉末工具和工艺设备包括例如真空、超声波、声学和机械的振动器、刷子以及空气和粉末喷射器。去粉末单元12还可包括筛子、分离器以及保持、收集和回收的容器。去粉末系统10可以实现在例如是3D打印机的一部分的去粉末模块中或者与打印机分离或者甚至远离打印机的去粉末站处。
工艺选择器14包括用于选择去粉末单元12的工艺的编程资源、处理资源和关联的存储器资源。去粉末工艺选择器14可以例如实现为产生物体模型的3D建模系统的一部分，实现在与建模系统不同的物体模型分析器中，实现在打印机控制器中，或者实现在去粉末单元的控制器中。在一个示例中，工艺选择器14被编程为访问物体特征集、选择标准集和去粉末工艺集，识别要被去粉末的物体的数字模型中的特征中的至少一个，然后基于所识别的特征或多个特征，选择满足选择标准的去粉末工艺。选择器14可以从本地存储器或从远程源访问物体特征、选择标准和去粉末工艺。在工艺选择器14被实现在去粉末单元12的控制器中或者另外与去粉末单元控制器通信的情况下，则选择器14还可以被编程为自动开始执行所选择的去粉末工艺。
物体特征集可以包括例如材料、成分、尺寸和结构。选择标准集可以包括例如精度和产量。精度标准可以包括例如诸如孔和其他凹槽或空隙、壁、立柱和悬垂物的结构的尺寸公差。产量标准可以包括例如与每个去粉末工艺关联的损坏概率。去粉末工艺集可以包括例如诸如抽真空、振动、刷拭和喷射的不同类型的去粉末工艺，以及不同类型的去粉末工艺的不同强度和持续时间。
图2示出图1中所示的去粉末系统中的去粉末工艺选择器14的示例实施方式。参考图2，工艺选择器14包括存储器16和执行存储器16上的指令的处理器18。在这个示例中，存储器16包括用于识别要被去粉末的物体的数字模型中的特征或多个特征的特征识别指令20以及用于基于所识别的特征选择满足选择标准的去粉末工艺的工艺选择指令22。
图3示出诸如可以由执行图2中的选择器14上的指令20、22的处理器18实施的用于选择去粉末工艺的示例方法100。参考图3，方法100包括识别物体模型24中的物体特征(框102)以及选择满足所识别的特征的选择标准26的去粉末工艺(框104)。多个物体特征可以在框102处识别。多个工艺可以在框104处选择。工艺可以在框104处基于多个选择标准26来选择。每个特征可以与单个选择标准或多个选择标准相关联。
在示例中，在框102处识别的特征从预定的物体特征集28中获取。在本文中，“预定”是指在执行识别之前。特征集28可以是静态的或动态的。在这个示例中，物体模型24被分析以识别在物体模型中存在集28中的哪些物体特征，如果有的话。在示例中，在框102处物体模型被分析以识别要在选择去粉末工艺时使用的要标记的特征。
在示例中，在框104处基于预定工艺集30选择去粉末工艺。在本文中，“预定”是指在执行选择之前。工艺集30可以是静态的或动态的。工艺集30可以包括该集中的每个工艺的转换信息。转换信息可以包括例如去粉末工艺的精度、产量和(清洗开口的)渗透性。一个示例的去粉末工艺集30以及关联的转换被示出在下表中，其中“UV”指超声振动，“AV”指声学振动，并且“AIR”指空气喷射。
Figure BDA0002751941550000041
仍然参考图3，其中多个工艺满足选择标准，选择可以在框106处例如通过确定每个工艺的品质因数(FOM)并且然后排除低于阈值FOM的任何工艺而被优化。方法100输出所选择的去粉末工艺或多个工艺32。多种不同类型的去粉末工艺可以被选择和/或具有不同的强度，以便以特定的顺序执行，以满足期望的去粉末标准。例如，更长的持续时间、更高的占空比、更高强度的超声振动可能适合于对具有小的深开口并且没有所识别的外部特征的易碎金属生坯，以实现精度和产量之间的期望平衡。再例如，具有较高强度(压力)的空气喷射的声学振动可以适合于具有外部尺寸且没有所识别的内部特征的更坚固的完全熔合的塑料部件。在所识别的特征包括外部特征和内部特征的混合的情况下，则可期望声学振动和空气之后是较低强度的超声振动。
图4示出图1中的示例去粉末系统10。参考图4，系统10中的去粉末单元12包括用于支持生坯或其他打印物体36的支持件34。在这个示例中，如箭头38所指示，支持件24并且因此物体26可以沿两个轴旋转，以将物体36在三维中在各个方面呈现给系统工具。支持件34上的物体36与用于使物体36振动的振动器42以及用于在物体36处吹空气或另一气体的气体喷射器44一起容纳在去粉末腔室40中。如箭头46所指示，真空通常可以被施加至腔室40，以将粉末48移除至用于回收或废弃处置的收集箱50。此外，除了广义的真空装置之外或者作为广义的真空装置的替代物，真空软管可以被用于从物体36吸走粉末。
在这个示例中，工艺选择器14被实现在去粉末系统10的控制器52中。控制器52包括对系统10的操作元件进行控制的编程资源、处理资源和关联的存储器资源以及其他电子电路和部件。具体地，控制器52包括编程以实现上面参考图1至图3描述的去粉末工艺选择器14。图4中的去粉末单元12可以包括在腔室40中围绕物体36的粉末(图4中未示出)，以有助于将振动传输至物体。由控制器52进行的工具调整可以包括例如振动强度和频率、喷射器和真空压力以及振动、喷射和抽真空的顺序、持续时间和频率。
图5示出诸如可以由执行图2中的选择器14上的指令20、22的处理器18实施的用于选择去粉末工艺的示例方法110。参考图5，方法110包括识别物体模型中物体的特征(框112)，并基于所识别的特征自动选择去粉末工艺(框114)。在框114处选择工艺可以包括选择去粉末工艺的类型和去粉末工艺的强度(框116)或选择去粉末工艺的多种类型和/或去粉末工艺的多个强度(框118)。如果多种工艺类型和/或多个强度被选择，则方法110还可以包括确定要执行多种类型和/或多个强度的顺序(框120)。
图6示出诸如可以由执行图2中的选择器14上的指令22的处理器18实施的用于选择去粉末工艺的示例方法130。参考图6，方法130包括访问3D打印物体的去粉末标准(框132)，访问物体的去粉末工艺集(框134)以及从去粉末工艺集中自动选择满足物体的去粉末标准的去粉末工艺(框136)。
如在本说明书的开始所指出的，附图中示出的和上面描述的示例说明但不限制专利的范围。其他示例是可能的。因此，前述说明不应解释为限制专利的范围，该专利的范围由所附权利要求书限定。
权利要求书中使用的“一”是指一个或多个。

Claims (15)

1.一种用于3D打印的方法，包括：
识别物体模型中所述物体的特征；以及
基于所识别的特征，自动选择用于使用所述模型打印的物体的去粉末工艺。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述识别包括识别所述物体的在物体特征集中的特征，所述物体特征集包括材料、成分、尺寸、结构和/或标签；并且
所述选择包括从去粉末工艺集中选择去粉末工艺，所述去粉末工艺集包括振动和喷射。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述选择包括选择去粉末工艺的类型和去粉末工艺的强度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述选择包括选择去粉末工艺的多种类型和/或去粉末工艺的多个强度，并且所述方法包括确定要执行所述多种类型和/或所述多个强度的顺序。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述选择包括选择实现阈值精度和/或阈值产量的去粉末工艺。
6.根据权利要求1所述的方法，包括自动执行所选择的去粉末工艺。
7.一种用于使用基于粉末的3D打印机打印的物体的去粉末系统，所述系统包括：
工艺选择器，用于：访问物体特征集；访问去粉末的阈值精度和/或阈值产量；访问去粉末工艺集，所述去粉末工艺集包括所述集中每个工艺的精度信息和/或产量信息；识别所述物体的模型中在所述特征集中的特征；并且基于所识别的特征选择实现阈值精度和/或阈值产量的去粉末工艺；以及
去粉末单元，用于执行所选择的工艺。
8.根据权利要求7所述的系统，其中：
所述去粉末单元包括控制器；并且
所述工艺选择器被实现在所述控制器中。
9.根据权利要求7所述的系统，其中：
所述工艺选择器用于选择所选择的工艺的强度；并且
所述去粉末单元用于以所选择的强度执行所选择的工艺。
10.一种具有处理器可执行指令的存储器，所述指令用于：
访问3D打印物体的去粉末标准；
访问用于所述物体的去粉末工艺集；并且
从所述去粉末工艺集中选择满足所述物体的所述去粉末标准的去粉末工艺。
11.根据权利要求10所述的存储器，具有用于识别所述物体的模型中所述物体的特征的处理器可执行指令，并且其中用于自动选择去粉末工艺的指令包括：从所述去粉末工艺集中自动选择满足所识别的特征的去粉末标准的去粉末工艺的指令。
12.根据权利要求10所述的存储器，其中：
所述去粉末工艺集包括不同类型的去粉末工艺以及所述不同类型的工艺中的一些或全部的变化的强度；并且
用于自动选择去粉末工艺的指令包括：从所述去粉末工艺集中自动选择满足所述物体的去粉末标准的去粉末工艺的类型和强度的指令。
13.根据权利要求12所述的存储器，其中用于自动选择去粉末工艺的类型和强度的指令包括：确定要执行不同类型的去粉末工艺的顺序的指令。
14.根据权利要求12所述的存储器，其中用于自动选择去粉末工艺的类型和强度的指令包括：确定要执行至少一种类型的不同强度的去粉末工艺的顺序的指令。
15.根据权利要求10所述的存储器，具有用于使去粉末系统自动执行所选择的去粉末工艺的处理器可执行指令。
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