CN112805112A - 三维、增材制造系统，以及制造三维物体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维增材制造系统。第一和第二打印机模块分别在第一和第二载体基底上形成一系列第一图案化单层对象和第二图案化单层对象。图案化的单层对象在组装站的组装板上被组装成三维物体。控制器控制在打印机模块形成的图案化单层对象的顺序和图案，以及将第一图案化单层对象和第二图案化单层对象在组装板上组装成三维物体的顺序。第一转移模块在第一转移区内将第一图案化单层对象从第一载体基底转移至组装装置，以及第二转移模块在第二转移区内将第二图案化单层对象从第二载体基底转移至组装装置。第一和第二打印机模块被配置为分别在第一和第二沉积条件下沉积第一和第二材料。所述第一和第二材料不同，和/或所述第一和第二沉积条件不同。

Description

三维、增材制造系统，以及制造三维物体的方法

优先权

本申请主张享有于2019年10月7日提交的序列号为16/595,265的美国专利申请的优先权，且该美国专利申请享有于2018年10月8日提交的、名称为“多方法三维打印机”的美国临时专利申请号为62/742,505的权益，其全部内容通过引用合并于本文中。

技术领域

本发明涉及用于三维打印的系统和设备。

背景技术

自30年前首次提出以来，三维增材制造(3D打印)已经引起了人们对于潜在的更快、更经济的制造方法的浓厚兴趣。然而，迄今为止，这种潜力基本上没有实现。如今，绝大多数3D打印机被用来制造演示部件或非功能性原型，而大多数演示部件或非功能性原型都由塑料材料制成，选择这些塑料材料主要是为了与打印机兼容、而不是最终部件的材料要求。

阻碍更广泛地接受3D打印作为一种商业上可行的制造方法的问题之一是对于与这些应用兼容的特定材料的特定应用的要求。另一个问题是，与部件的其余大部分相比，需要提高部件的某些部分的精度。对于当前的技术，对提高精度的需求迫使人们选择能够提供所需精度的3D打印技术，这通常会导致比精度较差的方法更慢的构建速度。如果应用于部件的总体积，这些较慢的构建速度将对最终部件产生重大的成本影响。

尽管3D打印具有以更有效的材料利用和降低成品的最终重量来生产三维物体的潜力，但大多数的传统3D打印技术一次只能将一个体素沉积或固定到位。熔融沉积成型(FDM)类型的最常见3D打印机会挤出一条熔融聚合物线。除了受可用材料集的严格限制外，FDM也非常慢。定向能打印机在材料层中产生相变。该相变可能是通过由计算机导向的激光或电子束的烧结或熔化而引起的，也可能是通过定向暴露于所选择的电磁辐射进行聚合来引起的。定向能打印机作为一个类别，显著扩展了可用的材料集，并且由于它们在快速定位的材料层上运行，因此具有比FDM打印机更快的潜力。在当前的3D打印机技术中，在材料选择上具有最大灵活性和最快速度的打印机是采用喷射粘合剂技术的打印机。这些打印机迅速沉积一整层粉末，然后通过喷墨式打印头沉积粘合剂来固定粉末中的图案。其结果是一个可以使用多种材料、以至少比FDM打印机大一个数量级的速率来构建对象的系统。

总体而言，喷射粘合剂打印机是当前技术中最好的，但只能在一个对象中包含一种材料。尽管它们能够在单位时间内对大量材料进行图案化，但使用此类系统可达到的最小实际层厚度通常在25μm左右。这一限制也限制了打印层的精度。

诸如电子照相术的打印技术能够以非常高的精度快速打印较大的面积，但仅限于打印非常薄的层。如果物体中的所有体素都是以电子照相术形成的，则电子照相术的相对较低的质量沉积速率和电子照相系统的高复杂性使得其对于3D打印系统没有吸引力。

发明内容

本发明的实施方式涉及如本文中所描述的多材料、多方法打印机系统的三维增材制造系统。所述打印机系统包括打印机模块系统。所有模块均由中央计算机系统(有时称为控制器)控制，以必要时协调模块，以将适当的材料以所需的精度沉积到单个构建位置，同时最大程度地提高总体构建速率。由于高构建速率对于经济运行至关重要，因此每个模块的首选基本技术是喷射粘结剂。如果喷射粘合剂技术无法提供特定体素所需的属性，则打印机模块可以基于更合适的技术。例如，可以使用定向能量束打印机或电子照相列印机。

在一实施方式中，结合了喷射粘合剂技术的打印机模块与基于其它技术的打印机模块相结合。在2018年6月7日提交的、名为“多材料3D打印机”的美国临时专利申请62/682,067和于2018年10月22日提交的、名为“多材料三维打印机”的美国专利申请16/167,088中描述了多材料3D打印机，其全部内容通过引用并入本文中，代表了一种可以结合到本发明的多材料多方法3D打印机的打印机模块中的喷射粘合剂技术。

解决上述问题的方法是采用为应用所需的材料和部件内特定体素所需的精度进行了优化的打印技术。本发明的实施方式提供了一种解决方案，该解决方案提供了一种包括多材料打印机模块的3D打印系统，这些模块中的每一个都是为了其能够以目标应用的特定体素所需的精度沉积特定的材料或材料组而选择的。

根据本发明的一个方面，公开了一种喷射粘合剂打印系统，其包括在其上形成有多个图案化的单层对象的载体基底，所述图案化的单层对象在载体基底上彼此分离，所述载体基底沿行进方向移动；用于将流化的颗粒分配到载体基底上以形成材料层的分配模块；沿着行进方向位于分配模块的下游、以将材料层的压实增加到预定的压实范围的压实模块；沿行进方向位于压实模块下游、以根据预定图案将粘合剂材料打印到材料层上的粘合剂打印机；沿行进方向位于粘合剂打印机下游、以根据预定图案选择性地融合材料层的融合模块；沿行进方向位于融合模块下游、用于去除材料层的非融合部分以形成图案化的单层对象之一的材料去除模块；沿行进方向位于材料去除模块下游，以将其中一个图案化的单层对象从载体基底转移到组装板的转移模块；包括所述组装板的组装站，所述图案化的单层对象在组装板上按照包括所述图案化的单层对象的物体的预设顺序组装到堆叠中；控制预设顺序和预设图案的控制器。

在上述喷射粘合剂打印系统中，载体基底可以是带。

在上述喷射粘合剂打印系统中，载体基底还可包括粘合控制层，其上形成有所述材料层。

在上述喷射粘合剂打印系统中，分配模块可包括分配控制器，其被配置为精确地计量分配到载体基底上的流化颗粒的量。

在上述喷射粘合剂打印系统中，分配模块可包括用于将流化的颗粒散布在载体基底上的辊。

在上述喷射粘合剂打印系统中，压实模块可包括顺应性压力带或压力板组件。

在上述喷射粘合剂打印系统中，压实器模块可包括振动能量源，以引起流化颗粒的沉降。

在上述喷射粘合剂打印系统中，所述粘合剂打印机可以包括喷墨打印头。

在上述喷射粘合剂打印系统中，融合模块可以包括选自以下的能量源：紫外线(UV)源、红外线(IR)源、电子束源和热源。

在上述喷射粘合剂打印系统中，融合模块可以包括反应剂分配器，以分配与粘合剂材料和流化颗粒反应以固定流化颗粒的反应剂。

在上述喷射粘合剂打印系统中，材料去除模块可以包括机械粉碎器。

在上述喷射粘合剂打印系统中，材料去除模块可以包括气刀。

在上述喷射粘合剂打印系统中，材料去除模块可以包括真空端口。

在上述喷射粘合剂打印系统中，组装站还可包括横向定位器，以横向移动组装板。

在上述喷射粘合剂打印系统中，组装站还可包括竖直定位器，以竖直移动组装板。

在上述喷射粘合剂打印系统中，载体基底可以包括用于每个图案化的单层对象的基准标记；并且，所述组装站可包括对准传感器，以将基准标记与组装板相对准。

在上述喷射粘合剂打印系统中，控制器还可控制每一材料层的预定压实范围。

上述喷射粘合剂打印系统中，转移模块可包括压力辊或压力板。

根据本发明的另一方面，公开了一种制造三维物体的方法，其包括根据预设的顺序和预设的图案重复地形成图案化的单层对象；将图案化的单层对象按顺序组装到组装板上的三维物体中；其中形成每个图案化的单层对象的步骤包括：将流化颗粒分配到载体基底上以形成材料层；将材料层压实到预设的压实范围；根据预设图案在材料层上打印粘合剂材料；根据预设图案选择性地融合材料层；去除材料层的非融合部分，以形成图案化的单层对象之一；以及，将图案化的单层对象之一从载体基底转移到组装板。

附图说明

参考以下结合附图对本发明的各种实施方式的详细描述，可以更全面地理解本发明，其中：

图1根据本发明的一实施方式，示出了三维增材制造系统的一些主要部件的框图；

图2根据本发明的一实施方式，示出了三维增材制造系统的某些部件之间的关系和通信路径的示意图；

图3根据本发明的一实施方式，示出了喷射粘合剂打印机模块的部件之间的关系和通信路径的示意图；

图4根据本发明的一实施方式，示出了通用打印机模块的部件之间的关系和通信路径的示意图；

图5根据本发明的一实施方式，示出了包括喷射粘合剂打印机模块的三维增材制造系统的一些部件的示意图；

图5a根据本发明的一实施方式，示出了包括喷射粘合剂打印机模块的三维增材制造系统的一些部件的示意图；

图6根据本发明的一实施方式，示出了流化材料去除模块的示意图；

图7根据本发明的一实施方式，示出了转移模块的示意图；

图8根据本发明的一实施方式，示出了转移模块的示意图；

图9根据本发明的一实施方式，示出了转移模块的示意图；

图10根据本发明的一实施方式，示出了转移模块的示意图；

图11根据本发明的一实施方式，示出了三维增材制造系统的一种布置示意图；

图12根据本发明的一实施方式，示出了三维增材制造系统的另一布置示意图；

图13根据本发明的一实施方式，示出了制造三维物体的方法流程图；

图14根据本发明的一实施方式，示出了喷射粘合剂打印机模块中制造图案化的单层对象的方法流程图；

图15根据本发明的一实施方式，示出了将单层对象组装成三维物体的示意图。

具体实施方式

参考附图来描述本发明，其中，所有附图中所使用的相同的附图标记表示相似或等同的元件。附图未按比例绘制，并且提供附图仅用于说明本发明。下面将参考示例性应用来描述本发明的一些方面。应该理解的是，阐述了许多具体的细节、关系和方法，以提供对本发明的全面理解。然而，相关领域的普通技术人员将容易地意识到，可以在没有一个或多个特定细节的情况下或者通过其它方法来实践本发明。在其它情况下，未详细示出公知的结构或操作，以避免使本发明晦涩难懂。本发明不受所图示的动作或事件的顺序的限制，因为一些动作可以以不同的顺序和/或与其它动作或事件同时发生。此外，并非所有示出的动作或事件都是实施本发明的方法所必需的。

公开了三维增材制造系统。第一和第二打印机模块分别在第一和第二载体基底上形成一系列第一图案化的单层对象和第二图案化的单层对象。图案化的单层对象在组装站的组装板上组装成三维物体。控制器控制在打印机模块上形成的图案化的单层对象的顺序和图案，以及将第一图案化的单层对象和第二图案化的单层对象组装到组装板上的三维物体的顺序。第一转移模块在第一转移区内将第一图案化的单层对象从第一载体基底转移至组装站，第二转移模块在第二转移区内将第二图案化的单层对象从第二载体基底转移至组装站。第一和第二打印机模块被配置为分别在第一和第二沉积条件下沉积第一和第二材料。第一和第二材料不同，和/或第一和第二沉积条件不同。

定义

为了更容易地理解本发明，下面提供了某些定义：

打印机模块-图案化和沉积系统，其被配置为在载体基底上创建打印对象(也称为单层对象)。

转移模块-一种传送系统，其被配置为从打印机模块接收打印对象并将该打印对象转移到打印部件的打印层中。

组装装置-一种系统，其被配置为从多个转移模块接收打印对象，并按照预设顺序(由控制器指示)组装接收到的打印对象，以便按照预定设计形成打印部件。

打印部件-堆叠的打印层，融合在一起形成符合预定设计的部件(三维物体)。

打印层-材料层，一个体素厚，其包括一个或多个打印对象。这些打印对象以及由此获得的打印层符合特定打印零件设计的要求。例如，打印层可能由两个打印对象组成，其中第一对象在第一打印机模块上制成，而第二打印对象在第二打印机模块上制成。

打印对象-在打印机模块上形成的一个体素厚的材料层。也称为单层对象。当按照预设顺序组装并融合到打印零件(三维物体)中时，所得的三维物体符合特定打印零件设计的要求。打印对象(单层对象)的图案与打印部件中的预设位置处的图案一致。

先前转移的对象-在当前转移打印对象(单层对象)之前已在组装装置处组装好的打印对象的整个组件。当前正在转移的打印对象可能会添加到最顶层，在这种情况下，最顶层还没有根据打印部件设计所需的所有打印对象。

多个打印机模块

本发明的多材料，多方法的3D打印机系统包括多个打印机模块的布置。每个打印机模块都包含用于创建精确而坚固的打印对象(单层对象)的机构。每个打印对象可包括预定材料并符合一组预定的物理要求。多个打印机模块中的每一个可以耦合到多个转移模块中的其中一个并与之通信。多个转移模块中的每一个可以包括载体基底，在其上相关的打印机模块可以形成3D打印对象。每个转移模块还可包括传送机构，以将打印对象转移传送到组装设备。组装设备可以包括构建站，并且还可包括定位装置。该构建站有时被称为组装装置。

打印对象堆叠在一起形成打印部件

图1根据本发明的实施方式，示出了三维增材制造系统100。图1所示的部件与图2所示的计算机系统10(控制器)所指令的其余部件协同工作。计算机系统10由设计文件310程序控制，该文件可以包含中央处理器320为使3D多材料多方法打印机系统100的多个组件创建要构造的预设多材料打印部件(三维物体)所需的所有信息。

如图1所示，所述三维增材制造系统100可包括多个沉积并图案化(打印)模块A，多个转移模块B和多个传送机构C。每个传送机构C连接到组装站110，所述组装站110连接到定位模块230。可以选择多材料，多方法打印机系统的打印机模块A，以使其能够在预定材料中创建具有所需物理特性的打印对象。在一实施例中，包含在打印机系统中的至少一半的打印机模块可以基于喷射粘合剂技术。

来自多个打印机模块中的每一个的多个打印对象可以被转移到组装站110以形成打印层。多个打印层可以依次堆叠，以形成一个或多个多材料打印部件(三维物体)。

定位模块230可用于相对于多个传送机构C中的任意指定的一个来定位组装(或构建)站110。构建站110和定位装置230的结合包括组装设备。

计算机系统

图2示出了用于控制制造系统100的示例性计算机系统。每个打印机模块或工作站A都包含一个相关的打印站控制器401、402、403。如图2所示，打印站控制器401、402、403由中央处理单元320通过接口总线350控制。中央处理单元320还可以协调组装设备C的动作。计算机系统10还包括用于加载设计文件310和其它操作指令的输入设备302，用于存储设计文件以供中央处理单元320直接访问的存储器306以及输出设备304。

图3示出了单独的喷射打印站控制器。如图3所示，中央处理单元320连接到喷射粘合剂打印机模块的组件。打印站控制单元401代表多个打印站控制单元中的其中一个，并通过装置控制器420控制喷射粘合剂打印机模块的载体装置200、分配装置20、压实装置30、打印装置40、固化装置50和流化材料去除装置60的动作。

图4示出了除了喷射粘合剂打印机模块之外的3D打印机模块的控制配置。不管基于何种打印技术，中央处理单元320和打印站控制单元401之间的接口可以相同。打印站控制单元和打印机模块的组件1 451、组件2 452和组件n 453之间的接口可以基于打印机模块性能的要求来定制，以优化性能。在一些实施例中，装置控制器420可以位于打印站控制单元401与各个组件451、452、453的中间。在另一个实施例中，打印站控制单元401可以与各个组件451、452、453直接通信。

在一个实施例中，每个打印机模块可以由专用控制器控制、并且每个打印机控制模块可以由中央处理单元协调，以按照适合于组装打印层和打印部件的顺序来创建打印对象。

3D打印机系统

图5示出3D打印机系统的一些基本部件。为简单起见，图5中仅示出了多个打印机模块A和转移模块B中的一个。图5还示出了打印机模块A、转移模块B和组装设备C之间的可能关系。

喷射粘合剂打印机模块

图5的打印机模块A表示喷射粘合剂打印机模块1，且其包括用于从单一粉末材料产生符合预设物理规格的打印对象的部件。喷射粘合剂打印机模块1可以在转移模块B的载体基底200上创建打印对象。

转移模块

除载体基底200外，转移模块B还可包括一个或多个缓冲设备212和210以及传送设备76。载体基底200可包括机械稳定材料，例如但不限于钢合金、铜合金或聚合材料的环形环(环形带)。载体基底200还可包括机械稳定的材料，该材料涂覆有用于控制打印对象对载体基底200的粘附的材料。可以选择涂覆在载体基底200上的粘附控制材料，以将打印材料的粘合力控制在当前打印对象的3D打印材料的预定范围内。粘附控制材料可以包括例如硅树脂材料，含氟聚合物材料或薄膜金属，例如金。

在替代实施例中，如图5a所示，载体基底200可包括一定长度的机械稳定材料，该材料从原料卷214进入转移模块B。原料卷214可以设置在转移模块A的远端。在转移区240中将打印对象从载体基底200转移之后，可以将使用过的载体200的长度累积在收卷轴216上。图5a的载体基底200可以包括机械稳定材料，该材料涂覆有用于控制打印对象与载体基底200的粘附的材料。可以选择涂覆在载体基底200上的粘附控制材料，以将打印材料的粘合力控制在当前打印对象的3D打印材料的预定范围内。粘附控制材料可以包括例如硅树脂材料，含氟聚合物材料或薄膜金属，例如金。在任何情况下，当打印机系统运行时，载体基底都会沿着行进方向移动。

根据本发明的实施方式，喷射粘合剂打印机模块1可以与转移模块B的载体基底200通信，以便在载体基底200上创建3D打印物体。

在转移模块B的远端，可以设置分配装置20。分配装置有时被称为分配模块。所述分配装置20可以简单地是配置为分配流化材料的分配器。分配装置20可以包括材料储存器21和分配控制器22。所述分配控制器22可被配置为精确地计量分配到载体基底200上的流化材料的量。分配控制器22还可被配置为精确地控制所沉积的流化材料的均匀性。分配模块可以包括将流化颗粒散布在载体基底上的辊。

在转移模块B的远端附近，可以设置压实装置30。压实装置有时被称为压实模块。压实模块沿着行进方向位于分配模块的下游。在一些实施例中，压实装置30可包括由设计为圆柱形管的硬化金属材料制成的辊。在其它实施例中，压实装置30可包括顺应性压力带，或被构造成施加与沉积的流化材料和载体基底200的平面正交的受控压力的其它装置。压实装置30还可包括被构造成提供振动的沉降装置。压实装置30的振动可以改善流化材料的分布和压实。在一些实施例中，压实装置30可构造成将流化的材料压实至流化材料的理论密度的至少40％的高密度。

打印装置

在载体基底200的远端附近，可以设置打印装置40(也称为粘合剂打印机)。粘合剂打印机沿着行进方向位于压实模块的下游。打印装置40可以被设置成将液态粘合材料以预定图案固定到流化材料中。通过将流化材料结合成连接的坚固块，可以将精确的图案固定在流化材料中。在一些实施例中，打印装置40可以是在图2和图3的计算机系统的直接控制下的喷墨式打印头。可以使用一组图案化指令，例如预设的CAD(计算机辅助设计)程序来指令计算机系统。

打印装置40可包括具有横跨载体基底200的宽度方向的具有喷嘴的喷墨式打印头。所述喷墨式打印头也可以足够的密度设置，以实现期望的打印分辨率。喷墨式打印头可以被固定在适当的位置，并且每个喷嘴的功能可以与载体基底200的运动相协调，以在流化材料中产生期望的图案。载体基底200相对于打印装置40的移动可以由近端缓冲器212和作为受控计算机系统10的打印装置电机250来实现。可以在近端缓冲器212和远端缓冲器210之间设置其它的缓冲器，以便于更精确地控制正在显影的3D打印物体和喷射的粘合剂打印机模块1的任何组件之间的相互作用。

在替代实施例中，打印装置40可以包括喷墨头，该喷墨头包括比横跨载体基底200的宽度所需的喷嘴更少的喷嘴，并且仍然实现载体基底200的整个宽度和期望分辨率的打印对象。喷墨头可以在计算机控制下在载体基底200的整个宽度上移动，并且可以协调喷墨式打印头和近端缓冲器212以及打印驱动电机250的移动，以在流化材料中实现期望的固定打印图案。

打印装置40可包括一个或多个可商购的打印头。例如，富士胶片株式会社(Fujifilm)提供的一系列具有广泛特性的打印头，以满足预期的要求范围。在优选的实施方式中，打印装置40可以在打印头的每个脉冲下，将所测量的和可调节量的粘合剂传送给打印对象91的目标体素。打印装置40可以在计算机系统的控制下向每个体素传送一个或多个测量的体积。在一优选的实施方式中，打印头40可以具有600dpi的分辨率，并且每个喷嘴在每个脉冲期间可以沉积高达200微微升(pl)。

固化装置

在载体基底200的中心附近，可以设置固化装置(或融合模块)50。融合模块或固化装置50沿着行进方向位于粘合剂打印机的下游。固化装置50可以被设置成固化液态粘合材料，从而以坚固的固体图案固定暴露于液态粘合材料中的流化材料。固化装置50的可以是辐射能源，其可以与液态粘合材料相互作用以使其变成固体。在一些实施例中，辐射能可以是IR辐射、UV辐射、电子束或其它已知的辐射类型。或者，融合模块50可以包括热源。应该理解的是，固化装置50不必限于所公开的辐射类型，因为该列举是针对示例性实施例给出的，并且并非旨在穷举。或者，固化装置50可以包括用于分散反应剂的装置。可以将反应剂设置为与液态粘合材料和流化材料反应，以将流化材料转化为坚固的物质。

流化材料去除装置

相对于载体基底200的移动，可以在固化装置50的下游设置流化材料去除装置60。流化材料去除装置60有时被称为材料去除模块。材料去除模块沿着行进方向位于融合模块的下游。流化材料去除装置60可以被设置成去除沉积并压实在载体基底200上的所有流化材料。流化材料去除装置60可以去除沉积并压实在载体基底上的流化材料，但是不会被液态粘合材料固定住。

在图6中详细示出了流化材料去除装置60。如图6所示，流化材料去除装置60包括具有远端和近端的外壳63。具有打印对象91的固定的流化材料88和压实的流化材料85的载体基底200可以从外壳63的远端移动到近端。外壳63可包含破坏装置61(机械破坏器)，例如刷子或探针，以松散压实的粉末84。破坏装置61可被设计成具有足以破坏尚未被来自打印装置40的粘合剂固定在适当位置的压实粉末的破坏强度，但不具有能够破坏已经由来自打印装置40的粘合剂处理并由图5的固化装置50固定的压实粉末的破坏强度。一旦由来自于图5的打印装置40的粘合剂固定到位的粉末被散开，则残留的粉末86可通过气刀装置62被进一步移动和气雾化。当未固定的压实粉末84在外壳63内完全移出并气雾化时，固定粉末88可保持附着在载体基底200上。可以通过附接到真空端口64的真空力将气雾化的压实粉末84从外壳63中去除。

转移模块

如上所述，每个多方法打印机系统可以设置多个转移模块B。在一实施方式中，一转移模块B可以设置成与和打印机系统相关联的多个打印机A中的每一个相通信。转移模块B沿着行进方向设置于材料去除模块的下游。转移模块B可设置有用于创建打印对象的基底并将打印对象从所述基底(载体基底200)转移至组装装置C。如图5所示，转移模块B包括基底200、一个或多个缓冲器210和/或212、一个或多个基底驱动器250、260以及转移区240。在一些实施例中，可以在流化材料去除装置60和转移区240(也称为传送区)之间设置近端缓冲器212，以便于相对于转移区240协调3D打印对象和喷射式粘结剂打印机模块1的组件。

基底200可以包括具有一定长度的柔性材料，其可以按比例缩放以使其宽度等于或大于构建板80。载体基底200的材料可以是但不限于钢合金或聚合材料，例如聚酯或聚四氟乙烯，或复合材料。可以选择载体基底200的表面，以控制基底200与要被相关的打印机模块打印的材料之间的粘附力。在一个实施例中，基底200可包括材料环，该材料环可从远端缓冲装置210穿过近端缓冲装置212横穿转移模块B，并通过转移装置76返回到远端缓冲器212。

转移模块B可包括除了远端缓冲器210和近端缓冲器212之外的缓冲器，以便提供载体基底200相对于打印机模块A的组件和转移装置76的不同的移动，以适应沉积、图案化以及将打印对象转移至构建板80或先前转移的对象90的堆叠的顶部之间的不同移动要求。

可以通过打印驱动电机250和转移驱动电机260来移动载体基底200。基底200还可以设置有其它装置，以便于根据打印对象形成和转移到构建站110的各个步骤的要求来控制基底200的移动。相对于载体基底200的渐进运动，可以在流化材料去除装置60的下游实施转移装置76。可以通过远端缓冲装置210和转移电机驱动器260来协调3D打印物体在载体基底200上通过转移区240的移动，这可以由图2和图3的计算机系统来控制。

辊转移装置

如图7所示，转移装置76可以被配置为通过引起打印对象91与构建板80或先前转移的打印对象90的堆叠的顶部之间的接触和压力来从载体基底200转移打印对象91。在如图7所示的转移装置76的实施例中，转移装置76包括辊79和用于垂直地支撑和移动辊79的载体。在一些实施例中，载体可以是双轴载体77，以相对于载体基底200垂直和水平移动辊79。双轴载体77的垂直移动可能会使载体基底200偏转并使打印对象91与构建板80或先前转移的打印对象90的堆叠顶部进行压力接触。然后，双轴载体77的水平移动可产生一沿预设方向从打印对象91的一端到打印对象91的另一端的逐步移动的线接触。横跨打印对象91的移动线接触可以将打印对象91转移到构建板80或先前转移的打印对象90的堆叠的顶部。转移装置76还可包括粘附调节装置74。

粘附调节装置

可以设置调节打印对象91与载体基底200的粘附强度，以促进打印对象91释放到构建板80或先前转移的答应对象90的堆叠的顶部的粘附调节装置74。粘附调节装置74可以进一步改变打印对象91与构建板80的表面或先前转移的打印对象的堆叠的顶部之间的粘附力，从而使得打印对象91与载体基底200之间的粘附强度小于打印对象91与构建板80或先前转移的打印对象90的堆叠的顶部之间的粘合强度。粘附调节装置74可通过对载体基底200或打印对象91或两者施加刺激而作用在载体基底200与打印对象91之间的界面上。施加刺激可以便于减少打印对象91对载体基底200的粘附。引起粘附调节装置74的粘附调节的刺激可以是但不限于热刺激、辐射刺激、磁刺激、机械刺激或粒子束刺激。打印对象91还可以包括对准基准102。

压力装置

在另一实施例中，如图8所示，转移装置76可以包括压力装置82。压力装置82可以设置有单轴载体78，以提供压力装置82的垂直移动。压力装置82的垂直移动可以使载体基底200垂直偏转，并使打印对象91在压力下与构建板80或先前转移的打印对象的堆叠的顶部之间的接触。图8中的转移装置76还可包括类似于图7的粘附调节装置74的粘附调节装置74。

形状调节装置

在本发明的另一个实施例中，如图9所示，所述转移装置76可以设置有压力装置82和形状调节装置72。图9的转移装置76还可以设有单轴载体78，其可以提供压力装置82的垂直移动。压力装置82的垂直移动可以使载体基底200垂直偏转，并使打印对象91在压力下与构建板80或先前转移的打印对象的堆叠的顶部相接触。形状调节装置72可以包括预成形的形状结构，其可以由弹性材料构成，该弹性材料可以通过垂直于成形表面施加的机械压力而变平。当单轴载体78使打印对象与构建板80或先前转移的打印对象90的堆叠的顶部接触时，形状调节装置72可以逐渐变平，从而逐渐使打印对象91与构建板80或先前转移的打印对象90的堆叠的顶部接触。在构建板80或先前转移的打印对象90的堆叠的顶部之间的逐渐移动接触可以确保打印对象91与构建板80或先前转移的打印对象90的堆叠的顶部之间的均匀附接。图9的转移装置76还可以包括类似于图7的粘附调节装置74的粘附调节装置74。

铰接式转移装置

在本发明的又一实施方式中，如图10所示，转移装置76可以设置有成形压力装置84和铰接装置83。图10的转移装置76还可以设置一双轴载体77，其可以提供成形压力装置84的水平和垂直运动。在计算机系统10的控制下，成形压力装置84的垂直和水平运动可使得承载基底200垂直偏转，并使打印对象91在压力下与构建板80或先前转移的打印对象的堆叠的顶部相接触。双轴载体的垂直运动可使得成形压力装置84的预设端与载体基底200压力接触，从而使得打印对象91的预设端与构建板80或先前转移的打印对象90的堆叠的顶部接触。双轴载体77与铰接装置83的进一步垂直和水平运动的配合，可以使成形压力装置84的整个成形表面在压力的作用下逐渐与载体基底200进行线接触。与载体200的组件线接触可使得载体基底200偏斜，从而形成打印对象91与构建板80或先前转移的打印对象90的堆叠的顶部之间的渐进线接触。打印对象91与构建板80或先前转移的打印对象90的堆叠的顶部之间的渐进线接触足以将打印对象91转移至构建板80或先前转移的打印对象90的堆叠的顶部。图10的转移装置76还可包括类似于图7的粘附调节装置74的粘附调节装置74。

组装装置

图5示出了组装装置C的一部分，其包括X-Y定位装置230和构建站110。所述构建站110可包括构建板80。可以设置AZ轴定位装置100(垂直定位器)，其可以调节构建板80的垂直位置，以将先前转移的打印对象90的顶部的层面保持在预定的垂直位置，以促进打印对象到构建板80或先前转移的对象90的堆叠的顶部的适当转移。在适用于所涉及材料的条件下，将构建板上的图案化单层对象完整组装融合在一起。

粘附力降低装置

构建板80可以包括粘附力降低装置68，以便于从构建板80上移走完整的打印对象堆叠。可以激活粘附力降低装置68以通过施加刺激来降低先前转移的对象90的堆叠的粘附力。可以使粘附力降低层68释放先前转移的对象90的堆叠的刺激可以是热刺激、辐射刺激、磁刺激、化学刺激或机械刺激。

对准系统

构建板80还可包括对准传感器105。打印对象91可以包括一个或多个对准基准102，其可以与一个或多个对准传感器105相互作用以将打印对象91与构建板80或与先前转移的打印对象的堆叠的顶部精确对准。对准传感器105可以在UV光谱、或在可见光谱或在IR光谱中或在磁性或机械方面与对准基准102相互作用。结合计算机系统10，对准传感器105可以将对准基准102的位置检测到实际位置的0.01毫米以内，并使构建板80相对于对准基准102定位在预定位置的0.01毫米以内。

组装装置定位装置

组装装置C可以包括X-Y定位装置230和构建站110。构建站110可以包括Z定位装置和构建板80。构建站110可以与构建板80和X-Y定位装置230相互作用，以在计算机系统10的指令下，使构建板80相对于包括多材料多模块打印系统的多个转移模块中的任意一个的转移区240定位在预定位置的0.01mm之内。

X-Y定位装置230可包括计算机控制的X-Y移动系统。该移动系统可以是但不限于一对正交连接的线性致动器或平面线性电机。构建站110可与X-Y移动系统通信，从而使得构建站110可以移动到如图11和图12所示的X-Y定位装置230的范围内的任何点处。X-Y移动系统可以按比例缩放，以使得可以将构建站110移动到并且准确地定位以接受来自于与打印机相关联的多个转移模块B装置中的任何一个的转移区240转移的打印层。X-Y定位装置230还可进一步缩放以使得构建站110移动到卸载位置，清除所有与打印机相关联的打印机模块A和转移模块B。模块A和B的间隙可以设置在X-Y平面中，也可以通过与X-Y平面正交的间隔来提供。建构站110可以进一步设置有旋转移动系统，以提供构造板80与转移区240的旋转对准。

六脚架

在本发明的另一实施例中，可以通过六脚架来提供构建板80的精准定位，所示六脚架可以提供沿X、Y和Z轴的移动以及绕至少一个轴的旋转。

组装装置C可以是多材料、多方法3D打印机的集成部件。组装装置C可设置有多个接收装置，其用于容纳打印机模块A和相关联的转移模块B的安装。组装装置C的接收装置可包括机械附接装置，以预定的方式将打印机模块和转移模块与组装装置物理关联。组装装置C的接收装置还可设置有逻辑附接设备，以将打印机模块处理单元与图2和图3的中央处理单元集成在一起。

图11示出了本发明的多方法3D打印机的一个实施例。图11示出了与组装装置C相关联的四个打印机模块A和四个转移模块B。这四个打印机模块可以全部实施不同的图案化和沉积技术。如图11所示，粘合剂喷射模块1用于四个打印机模块之一。第二类型的打印机模块2，第三类型的打印机模块3和第四类型的打印机模块4可以采用除了喷射粘合剂之外的沉积和图案化技术。打印机模块2、3和4可以选自采用沉积和图案化技术，例如但不限于电子照相术、胶版印刷、喷射材料打印和选择性激光熔化技术的打印机模块。

在图11中，四个打印机模块/转移模块以两行对齐，其近端朝向X-Y定位装置230的中心。还示出了在水平平面上没有打印机模块的构建站打印部件移除区域。

可以理解的是，图11中所示的配置不限于四个打印机模块A，并且可以包括少至两个打印机模块，或三个打印机模块或四个以上打印机模块。还将理解的是，可以通过在X-Y定位装置230上的任何开放空间处通过水平间隔来设置打印部件去除区域，或者可以通过将构建站110与打印机模块A和转移模块B垂直分隔来设置打印部件去除区域。

图12示出了多方法3D打印机的替代配置，其中四个打印机模块与其最邻近成90度对齐，从而在打印机模块之间的空间或X-Y定位装置230的角落处留下可能的卸载位置。其它配置对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

多个打印机模块

本发明的多材料多方法3D打印机基于相关联的多个打印机模块A和转移模块B，它们全部都由组装装置C集成。每个打印机模块A都能够调节诸如以下的操作参数：打印厚度、粘合剂浓度、粘合剂类型和材料类型。虽然调整操作参数可能会显著影响最终打印对象的属性，但每个打印机模块都基于一种特定方法创建打印对象。潜在方法的一非穷举列表清单包括喷射粘合剂打印、电子照相打印、胶版打印和喷射材料打印。可以基于各方法的能力，例如实际厚度范围、最小特征尺寸、精度和打印速度来选择创建给定打印对象的首选方法。虽然大多数打印方法可能与一种或多种材料兼容，但基本材料可能需要进行特殊准备才能与特定方法一起使用。

实际上，本发明的多材料多方法3D打印机可以配置有一个打印机模块A，以适用于最终制造部件中所需的打印机方法和材料的每种组合。在本发明的优选实施例中，构成多方法3D打印机系统的多个打印机模块中的至少一个可以根据特定最终部件的需要而快速且便捷地以另一模块替换。

在一实施例中，打印机模块中的至少一个可基于用于多材料3D打印机应用的喷射粘结剂技术。

作为示例，考虑包括第一打印机模块和第二打印机模块的打印机系统。第一材料(由第一打印机模块沉积)和第二材料(由第二打印机模块沉积)不必不同。(1)考虑在第一打印机模块中使用喷射粘合剂打印机和在第二打印机模块中使用电子照相打印机的情况。喷射粘合剂打印机通常可以在包括沉积层厚度在25μm至2,000μm范围内的沉积条件下沉积材料，而电子照相打印机通常可以在包括沉积层厚度在3μm至75μm范围内的沉积条件下沉积材料。与喷射粘合剂打印机和电子照相打印机相关的沉积层厚度是不同的。因此，打印机系统能够将具有不同厚度的多个单层对象组装成单个三维对象(打印部件)。

(2)喷射粘合剂打印机通常可以在包括体素分辨率为25μm至4,000μm范围内的沉积条件下沉积材料，而电子照相打印机通常可以在包括体素分辨率在3μm至150μm范围内的沉积条件下沉积材料。与喷射粘合剂打印机和电子照相打印机相关的体素分辨率是不同的。因此，打印机系统能够将具有不同体素分辨率的多个单层对象组装成单个三维物体(打印部件)。

作为另一个示例，考虑包括第一打印机模块和第二打印机模块的打印机系统。第一和第二打印机模块不必不同(都可以是喷射粘合剂打印机)。打印机模块配置为沉积不同的材料。第一打印机模块形成以第一材料特性为特征的第一图案化的单层对象，第二打印机模块形成以第二材料特征为特性的第二图案化的单层对象。考虑这样的情况，即，第一材料是成孔剂浓度可忽略不计的陶瓷前体，其浓度被设置为形成孔隙率在0％-10％范围内的陶瓷，第二材料是具有较高成孔剂浓度的陶瓷前体，其浓度被设置为形成空隙率在25％-75％范围内的陶瓷。因此，打印机系统能够将具有不同孔隙率的多个单层对象组装成单个三维物体(打印部件)。

在一个实施例中，打印机包括多个打印机模块A，每个打印机模块可以与多个转移模块B中的一个相关联，所有这些都可以与组装装置C配合。多个打印机模块可包括使用至少两种不同的沉积和图案化技术的打印机模块，并且多个打印机模块A中的每一个可以被配置成创建一种材料的打印对象。每个打印机模块A可以使用不同的材料创建打印对象，或者某些打印机模块A可以使用相同的材料，或者3D多方法打印机系统的所有打印机模块可以使用相同的材料。打印机模块A和相关的转移模块B可以被配置为易于与组装装置C连接或从组装设备C移除，从而能轻松定义打印机配置以匹配构建需求。中央计算机系统10(控制器)可以协调打印机的所有组件的操作。

图案化生成

上述的3D打印系统用于以复杂的三维图案创建两种或多种材料的结构，其中该结构以层的形式构建，每一层包括一种或多种材料。可以以类似于传统3D打印机的每个层的图案形成的方式来形成每个层中的每种材料的图案。具体而言，可通过使用CAD(计算机辅助设计)软件，例如SolidWorks，从整个结构的一部分衍生每一层的图案。与传统的3D打印机不同的是，在本发明的实施方式中，计算机系统10可以将每一层的图案分成一种以上的材料和需要不同特性的体素，即使该材料与其它体素相同。例如，即使材料基本相同，也可以将高分辨率的体素并因此更小体素尺寸的体素发送到采用高分辨率沉积和图案化技术的打印机模块。

材料类型

可以从至少两个基本类别：鲁棒性材料和挥发性材料中选择材料类型。

鲁棒性材料是那些经过后打印处理步骤而成为最终打印部件的不可压缩体素的材料。在其打印时，鲁棒性材料可经受与材料的组分和结构相同的后处理步骤。鲁棒性材料也可以作为最终材料的前体开始。后处理可能会导致鲁棒性材料的前体发生反应，以生成新的化学化合物或改变相或改变晶体类型。

挥发性材料是指一种可以在打印部件中占用体素的材料，该体素被设计为在后处理步骤之后立即被气体或真空所占用。在打印过程中以及在将打印对象组装成打印部件的过程中，挥发性材料可以由固体或半固体材料组成。在后处理步骤中，挥发性材料转变为可以轻松地从打印部件中逸出的形式，例如气体或液体。在一定体积的鲁棒性材料中包括连续体素质量的挥发性材料的结果是，在后处理步骤之后，形成具有预设结构的空腔。该空腔可以通过预先涉及的通道与打印部件的外部连通，或者可被完全密封。密封空腔可以被预设的气体或真空占用。

过程

图13示出了制造3D打印零件的基本过程。如图13所示，该过程开始于设计文件310，该文件完全定义了所需零件的结构、材料和规格。可以将设计文件切片成层510，每一层的厚度由打印部件内每个位置的规格，例如最终厚度和图案公差来决定。然后可以将每一层分离成需要不同材料和/或不同打印技术的区域520。然后可以将针对不同材料/技术要求的每个区域的打印机控制指令发送到打印机系统的适当打印机模块A。

中央处理单元，例如图2所示的中央处理单元，具有生成打印机控制文件并将其转发到每个打印机模块A的适当的打印机控制单元的功能。中央处理单元还可以直接控制组装装置C，包括定位图5中的构建板80，使得可以以预定顺序从载体基底200转移打印对象91。

通过提供适合于多个打印机模块A中的每个打印机模块A的材料开始构建顺序。每种不同的图案化和沉积技术可能需要不同格式的材料，例如，颗粒尺寸、颗粒形态、粘合剂含量和运载工具。对于基于粉末床和喷射粘合剂技术的打印机模块，原料可以是粒径在0.0001mm-0.25mm之间，并具有出色的流动性和自包装性能的流化材料。

继续参考图13，在将要打印的部件切片成层510之后，可以选择第一2D层515，并且将分离成对象的层520打印指令发送至装载有用于所需的打印对象的正确的流化材料的喷射粘合剂打印机模块525，以及在转移模块中创建打印对象530。然后打印的对象与构建站110对齐540。然后将打印的对象91转移550到构建站110。在将每一打印层上的每一打印对象580与构建站110对齐并转移到构建站110后，移动构建站以接收来自于多材料多方法打印机系统的另一打印站1打印对象。当打印层的最后一个打印对象位于构建站110上时，打印站110的构建板80可以向下增加下一层的厚度590，并选择下一打印层的构建指令，并在打印层中分成不同的材料。该过程可以从步骤520持续到步骤560，直到打印部件90的最后一个打印对象组装到构建站110上为止。当最后的打印对象91已添加到打印部件90时，将构建站点110移动565到部件移除区域，并将其从构建站110中释放。

图14示出了用于喷射粘合剂打印机模块的详细过程。在将要打印的部件切片成层610并将这些层分成对象620并排队到适当的打印站后，向装载有用于所需的打印对象的恰当的流化材料的喷射粘合剂打印机模块发送打印指令。在每个打印站A上创建完成选定的打印层所需的打印对象，并将来自于相关的打印站的流化材料沉积640在相应的载体装置200上。然后索引650载体装置200，以将沉积的流化材料移动到相应的压实装置30。然后通过压实装置30将流化材料压实660到预定水平。

然后将载体装置200索引670到打印机装置40，并由打印装置40在其上打印680预设图案。然后，在载体装置200上将图案化的流化材料索引690到材料固化装置50进行固化700，以固定打印图案。然后，将图案化并固化的可流动粉末在载体装置200上索引710到流化粉末去除装置60，在此，将未图案化和未固化的流化粉末从载体装置200移除720，仅留下预设的打印对象。载体装置200在载体装置200上进一步被索引730到转移站240，以将打印对象与构建站110对准。

然后将打印的对象转移740到构建板80或打印部件90的先前打印的对象的顶部。如果打印对象不是打印部件760所需的最后一个打印对象，则选择下一个打印层，并将打印指令发送770至完成所选层所需的打印站。循环步骤770到步骤760以打印所述打印部件的剩余部分，直到最后一个打印对象被转移到构建站110，在此，构建站110被移除780至部件移出区域。

适用于目标打印对象的流化材料可以通过分配装置20分散在载体基底200上。分配装置20可位于打印机模块A的远端。分配装置20可以包括材料调节单元24，其可调节流化材料以便将硫化材料的均匀层分散在预定厚度的精确控制层中。

在沉积流化材料之后，载体基底200将沉积的流化材料移向打印机模块A的近端至压实装置30。启动压实装置30以对流化材料层施加刺激，以将流化材料层内的堆积密度提供到材料理论密度的至少40％。

在流化材料压实之后，载体基底200朝着打印机模块A的近端移动，从而将压实的流化层转移到打印机装置40的附近。打印机装置40可以将精确测量体积的粘合剂材料沉积到包含正在创建打印对象的流化材料的每个体素上。可以选择由打印机装置40分配的粘合剂材料，以将流化材料的颗粒牢固地粘合成坚固的块。打印机装置40能够将预定体积的粘合剂材料沉积到打印对象的每个体素上。喷射式粘合剂打印对象中的体素尺寸可小至0.010毫米。

在将粘合剂材料沉积到打印对象的流化材料中之后，可以使载体基底200朝打印机模块A的近端移动到固化装置50。固化装置50可以包括发射源，其能够使粘结剂材料将流化材料的颗粒粘结在一起并将它们固定成具有预定图案和厚度的坚固的团。固化装置50的发射可以是但不限于热辐射、UV辐射、可见光辐射、IR辐射，电磁波或粒子束。

随着打印对象固定在一起形成坚固的块并固定到载体基底200上，可以使载体基底200移动到图6的流化材料去除装置60。流化材料去除装置60可设置有破坏装置61，气刀装置62和真空端口64。破坏装置61可机械破坏打印对象附近未被来自固化装置50的粘合剂材料固定在适当位置的流化材料。为了进一步破坏部分未固化的流化材料86，气刀装置可以将部分未固定的流化材料从固化的流化材料88和载体200吹离。气刀装置61还可气化所有未固化的流化材料，然后在外部真空源的作用下通过真空端口64将其从外壳中去除。

载体基底200从打印机模块A的远端的移动可以通过图5的近端缓冲装置212和打印驱动电机250的协同作用来控制。可以在分配装置20和近端缓冲装置212之间设置其它的缓冲装置，以更方便地协调打印机模块A的组件之间的打印对象的运动。

不含未固化的流化材料和部分破坏的流化材料的打印对象91可以由载体基底200运送到转移装置76。通过计算机系统10协调组装装置C和转移装置200的动作，可以在对准传感器105的引导下将打印对象91转移到构建板80或先前转移的打印对象90的堆叠的顶部。对准传感器将基准标记与构建板(组装板)对齐。

转移

图7、8、9和10中示出了可创建打印对象91的多个打印机模块A中的每一个。打印对象可包括打印层的全部或一部分，并且每个打印对象可包括单种材料并且可通过单种图案化和沉积技术来创建。在转移模块B的载体基底200上完成打印对象91之后，可以将其移动到转移区240，如图5所示。X-Y定位装置230可使构建站110在计算机系统10的指导下移动到预定位置。Z定位装置100可使构建板80移动到相对于载体基底200的预定垂直位置。通过对准传感器105根据对准基准102、计算机系统10、X-Y定位装置230和Z定位装置100的协调来完成构建板80与附接到载体基底200的打印对象91间的最终精确对准。载体基底包括用于载体基底上的每个图案化的单层对象的基准标记102。

通过在打印对象91和构建板80之间建立精确对准，由于转移装置76使得打印对象91移动至与构建板80或先前转移的打印对象的堆叠的顶部的接触，则可以完成打印对象的转移。为了完成转移，转移装置76可以向载体基底200施加预设压力，并且可以通过施加适当的刺激来启动粘附调节装置74。在打印层包括多个打印对象91的情况下，多个打印对象中的每一个或打印对象91可以与多个打印对象91中的另一个互补，从而使得包含打印层的所有体素都可以被打印对象91的体素所占用。

随着每个打印对象被转移到先前转移的打印对象上，粘附调节装置74的启动可降低打印对象91与载体200之间的粘合。打印对象91和先前转移的打印对象90之间的接触表面间的粘附可以比打印对象91与载体基底200之间的粘附更强。打印对象91和先前转移的打印对象的表面的制备可以通过但不限于包含打印对象和先前转移的打印对象的材料的表面的工程属性，或者通过辐射源进行原位表面处理、或通过化学源进行原位处理、或由机械源进行原位处理、或由磁源进行原位处理来完成。

打印层创建

打印部件的第一层可以作为一个或多个打印对象91转移到与构建板80的顶表面相关联的粘附降低装置68上。所有后续层可作为一个或多个打印对象转移到先前转移的打印对象90上。图15示出了通过依次转移例如五个打印对象来创建打印层92的可能步骤。该顺序为从上到下进行。在创建步骤85，打印对象93被转移到先前转移的打印层的堆叠上。创建步骤86可以是将包括不同材料构成和/或由不同技术形式的打印对象93创建的打印对象94转移到创建步骤85的开放区域中。通过将打印对象95转移到创建步骤86的开放区域中，来使创建步骤87与创建步骤86一样继续。创建步骤88可以添加打印对象96。创建步骤89可通过转移打印对象97来完成打印层92。当每一层中的每种材料被打印时，将其依次堆叠在先前打印的对象上，以在三维上以两种或多种材料形成所需的结构。尽管该示例示出了打印层包括5个不同的打印对象，但应理解的是，打印层可以包括少至一个打印对象或满足设计所需的任何数量的打印对象。

尽管使用了各种示例和其它信息来解释所附权利要求书范围内的各个方面，但是基于此类示例中的特定功能或设置不是为了对权利要求要求的限制，因为本领域的普通技术人员将能够使用这些示例来获得各种实现。此外，尽管可能已对结构特征和/或方法步骤的示例进行了描述，但应理解的是，所附权利要求书中所定义的主题不必受限于这些所描述的特征或动作。例如，这种功能可以不同地分布或在除本文所标识的组件之外的组件中执行。相反，所公开描述的特征和步骤应视为在所附权利要求范围内的系统和方法的组件的示例。所涉及的权利要求文字一组中“的至少一个”表示满足该权利要求的该组中的一个组件或该组中的多个组件。

尽管上文已描述了本发明的各种实施方式，但应该理解的是，它们仅仅是以示例性而非限制的方式给出的。在不脱离本发明的理念或范围的情况下，可以根据本文的公开内容对所公开的实施方式进行多种改变。因此，本发明的广度和范围不应受到任何上述实施方式的限制。相反，本发明的范围应根据所附权利要求及其等同物来限定。

尽管本发明已经对一种或多种实施方式进行了说明和描述，但是，在阅读和理解本说明书和附图之后，本领域的其它技术人员能够想到等效的变化和修改。另外，虽然本发明的特定特征仅通过多种实施方式中的其中一种进行了公开，但是，该特征可与其它实施方式的一个或多个其它特征相结合，这对于任何给定或特定的应用都是可取且有利的。

本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式的“一”，“一个”和“该”也旨在包括其复数形式，除非上下文另有明确说明。此外，就在说明书和/或权利要求中所使用的术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”、“有”或其变体而言，这些术语意在作为以类似于术语“包含”的方式包括在内。

除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)将具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。此外，诸如在常用词典中定义的那些术语，应被解释为具有与相关领域中它们的含义一致的含义，并且除非在本文中另有明确定义，否则将不应以理想化或过于正式的意义来解释。

Claims (24)

1.一种三维增材制造系统，其包括：

第一载体基底；

第二载体基底；

第一打印机模块，以在所述第一载体基底上形成一系列第一图案化单层对象；

第二打印机模块，以在所述第二载体基底上形成一系列第二图案化单层对象；

包括组装板的组装站，所述第一图案化单层对象和第二图案化单层对象在所述组装板上被组装成三维物体；

第一转移模块，以在第一转移区内将所述第一图案化单层对象从第一载体基底转移至所述组装站；

第二转移模块，以在第二转移区内将所述第二图案化单层对象从第二载体基底转移至所述组装站；

控制器，以控制：(1)在所述第一打印机模块形成的第一图案化单层对象的顺序以及图案，(2)在所述第二打印机模块形成的第二图案化单层对象的顺序以及图案，以及(3)在所述组装板上将所述第一图案化单层对象和第二图案化单层对象组装成三维物体的顺序；

其中，所述第一打印机模块被配置为在第一沉积条件下沉积第一材料；以及

所述第二打印机模块被配置为在第二沉积条件下沉积第二材料，其中，所述第二材料不同于第一材料和/或所述第二沉积条件不同于第一沉积条件。

2.根据权利要求1所述的三维增材制造系统，其特征在于：所述第一打印机模块包括喷射粘合剂打印机。

3.根据权利要求2所述的三维增材制造系统，其特征在于：所述第二打印机模块包括喷射粘合剂打印机。

4.根据权利要求1所述的三维增材制造系统，其特征在于：所述第二打印机模块包括电子照相打印机。

5.根据权利要求1所述的三维增材制造系统，其特征在于：所述第二沉积条件不同于第一沉积条件，所述第一沉积条件包括沉积厚度为25μm-2000μm的层，以及，所述第二沉积条件包括沉积厚度为3μm-75μm的层。

6.根据权利要求1所述的三维增材制造系统，其特征在于：所述第二沉积条件不同于第一沉积条件，所述第一沉积条件包括25μm-4000μm的体素分辨率；以及，所述第二沉积条件包括3μm-150μm的体素分辨率。

7.根据权利要求1所述的三维增材制造系统，其特征在于：所述第二材料不同于第一材料，所述第一图案化单层对象的特性为第一材料的特性，所述第二图案化单层对象的特性为与第一材料特性不同的第二材料特性。

8.根据权利要求7所述的三维增材制造系统，其特征在于：第一材料特性和第二材料特性中的一个是在0％-10％范围内的孔隙率，并且第一材料特性和第二材料特性的另一个是在25％-75％范围内的孔隙率。

9.根据权利要求1所述的三维增材制造系统，其特征在于：还包括：

第三打印机模块，以在第三载体基底上形成一系列第三图案化单层对象；

第三转移模块，以在第三转移区内将所述第三图案化单层对象从第三载体基底转移至所述组装站；

其中，所述第一图案化单层对象、第二图案化单层对象以及第三图案化单层对象在所述组装板上被组装成三维物体；

所述控制器还控制：(1)在所述第三打印机模块形成的第三图案化单层对象的顺序以及图案，(2)在所述组装板上将所述第一图案化单层对象、第二图案化单层对象以及(3)第三图案化单层对象组装成三维物体的顺序。

10.根据权利要求1所述的三维增材制造系统，其特征在于：所述第一载体基底和第二载体基底中的至少一个为带。

11.根据权利要求1所述的三维增材制造系统，其特征在于：所述组装站还包括将组装板横向移至与第一转移区和第二转移区相关的相应横向位置的横向定位器。

12.根据权利要求1所述的三维增材制造系统，其特征在于：所述组装站还包括垂直移动组装板的垂直定位器。

13.根据权利要求1所述的三维增材制造系统，其特征在于：

所述第一载体基底和第二载体基底分别包括分别用于第一图案化单层对象和第二图案化单层对象的基准标记；以及

所述组装站包括对准传感器，以将基准标记与组装板相对准。

14.三维物体的制造方法，其包括：

根据控制器指示的顺序和图案，在第一打印机模块的第一载体基底上形成一系列第一图案化单层对象；

根据控制器指示的顺序和图案，在第二打印机模块的第二载体基底上形成一系列第二图案化单层对象；

在第一转移区中将第一图案化单层对象从第一载体基底转移到组装站；

在第二转移区中将第二图案化单层对象从第二载体基底转移到组装站；以及

根据控制器指示的组装顺序，将第一图案化单层对象和第二图案化对象在组装站的组装板上组装成三维物体；

其中，第一打印机模块在第一沉积条件下沉积第一材料；以及

第二打印机模块在第二沉积条件下沉积第二材料，其中，所述第二材料不同于第一材料和/或所述第二沉积条件不同于第一沉积条件。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：所述第一打印机模块包括喷射粘合剂打印机。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：所述第二打印机模块包括喷射粘合剂打印机。

17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：所述第二打印机模块包括电子照相打印机。

18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：所述第二沉积条件不同于第一沉积条件，所述第一沉积条件包括沉积厚度为25μm-2000μm的层，以及，所述第二沉积条件包括沉积厚度为3μm-75μm的层。

19.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：所述第二沉积条件不同于第一沉积条件，所述第一沉积条件包括25μm-4000μm的体素分辨率；以及，所述第二沉积条件包括3μm-150μm的体素分辨率。

20.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：所述第二材料不同于第一材料，所述第一图案化单层对象的特性为第一材料的特性，所述第二图案化单层对象的特性为与第一材料特性不同的第二材料特性。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：第一材料特性和第二材料特性中的一个是在0％-10％范围内的孔隙率，并且第一材料特性和第二材料特性的另一个是在25％-75％范围内的孔隙率。

22.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：

在第一转移区中将第一图案化单层对象从第一载体基底转移到组装站包括将组装板横向移位到与第一转移区相关的横向位置；以及

在第二转移区中将第二图案化单层对象从第二载体基底转移到组装站包括将组装板横向移位到与第二转移区相关的横向位置。

23.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：所述组装顺序包括将至少一个第一图案化单层对象和至少一个第二图案化单层对象组装成三维物体的单层。

24.一种三维物体，其包括：

多个层，其中至少一层包括：

以第一材料特性为特性的第一图案化单层对象，以及

以不同于第一材料特性的第二材料特性为特性的第二图案化单层对象。

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