CN113242787A - 三维打印系统 - Google Patents

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Abstract

一种配置有树脂循环系统的罐式聚合装置，该树脂循环系统包括泵(104，106)，所述泵布置成从槽(102)中提取用过的光固化树脂，并用新树脂、另一流体、或新树脂和所述流体的混合物来更新或替换。使用多个阀(113，114，116，118)来调节树脂流量，打开和关闭这些阀以实现期望的循环过程。该装置的其他方面包括膜组件，其中透辐射柔性膜被支撑在拉伸该膜的框架中。框架的唇缘固定至槽的底部边缘；因此，当膜组件在适当位置时，它形成了槽的底部。可以采用张力调节机构来调节框架内的膜的张力。框架可以借助于围绕框架分布的磁化对准辅助装置而与槽对准。

Description

三维打印系统
相关申请
本申请要求于2018年11月9日提交的美国临时申请No.62/758,413的优先权。
技术领域
本发明涉及增材制造系统，在该增材制造系统中，槽中的光敏树脂通过在制备物体时暴露于辐射而固化，并且特别涉及该系统的树脂循环系统、槽以及薄膜组件部件。
背景技术
在增材制造领域中，所谓的三维打印或3D打印，是通过将粘性的液态树脂(通常为液态聚合物)逐层光固化以形成所需物体，变得非常受欢迎。在该领域中，采用了两种基本技术：立体光刻(SL)打印，其中使用发射约400nm辐射的激光来固化液态树脂；以及数字光处理(DLP)打印，其中液态树脂暴露于类似于投影仪的设备发出的光辐射中。DLP打印的变体是采用辐射紫外(UV)光谱的一个或多个发光二极管(LED)组成的光引擎。
发明内容
在SL和DLP工艺中，物体的打印都是逐层进行的，也就是说，使粘附在提取(或构建)板上的液态树脂的第一层聚合，使粘附在第一层上的第二层的树脂聚合，依此类推，直到形成完整的物体。表示要形成的三维物体的数据被组织为表示该物体的横向截面的一系列二维层，并根据该设计进行构建。虽然此类构建可以自上而下进行，但整个物体都在液态树脂中形成，然后被完全提取，而所谓的“自下而上”方法是将提取板升高，从而使物体从树脂罐的底部向上移动，逐层在小型和台式打印应用中更受欢迎。
液态树脂固化成所需物体层的聚合过程是放热的。也许是由于树脂的高粘性性质，至少部分地，该过程产生的热量趋于保持局部存在于发生打印的区域(所谓的构建区域)内。这种加热可能是非常有害的，特别是在连续或接近连续的打印操作中，因为构建区域中的过多热量将影响正在打印的层的质量，例如，通过导致不希望的树脂固化。
本文讨论了解决树脂的加热的技术，以及对3D打印系统的其他改进。
附图说明
图1A描绘了根据本发明的一个实施例的用于三维(3D)打印系统的树脂循环系统的框图。
图1B描绘了根据本发明的一个实施例的另外具有冷却和过滤部件的图1A的树脂循环系统。
图1C描绘了根据本发明的一个实施例的另外具有控制器的图1A的树脂循环系统。
图2描绘了根据本发明的一个实施例的用于3D打印系统的膜组件的透视图。
图3描绘了根据本发明的一个实施例的用于3D打印系统的槽侧壁的透视图。
图4A和4B描绘了根据本发明的一个实施例的膜组件和槽侧壁的横截面图，以便描述将膜组件固定到槽侧壁的底部边缘的过程。
图5A和5B描绘了根据本发明的一个实施例的框架组件和液晶显示器(LCD)组件的透视图，以便描述将框架组件固定到LCD组件的机构。
图5C描绘了根据本发明的一个实施例的沿着图5B的线I-I的横截面图。
图6A和6B描绘了根据本发明的一个实施例的3D打印系统的部件的横截面图，以便描述3D打印系统的组装过程。
图6C描绘了根据本发明的一个实施例的放大的横截面图，其示出了从其静止平面位移的膜的一部分。
图6D描绘了根据本发明的一个实施例的具有高度调节机构的3D打印系统的横截面图，该高度调节机构配置为调节膜相对于其静止平面的位置。
图6E描绘了根据本发明的一个实施例的具有替代的和/或另外的高度调节机构的3D打印系统的横截面图，该高度调节机构配置为调节膜相对于其静止平面的位置。
图6F描绘了根据本发明的一个实施例的在膜和LCD之间没有可选的玻璃板的3D打印系统的横截面图。
图6G描绘了根据本发明的一个实施例的膜没有位移的3D打印系统的横截面图。
图6H描绘了根据本发明的一个实施例的膜没有位移的另一3D打印系统的横截面图。
图7A-7C描绘了根据本发明的一个实施例的在3D打印过程中的3D打印系统的横截面图。
图7D示出了图7C的放大图，其描绘了根据本发明的一个实施例的由于部分成型的物体的垂直平移而引起的膜位移。
图7E描绘了根据本发明的一个实施例在图7D所示不久后的膜的状态，其中膜已经松弛回到玻璃板的表面上。
图8A描绘了根据本发明的一个实施例的膜组件的一部分的横截面图，其示出了张力调节机构。
图8B描绘了根据本发明的一个实施例的膜组件的一部分的横截面图，其示出了张力传感器。
图8C描绘了根据本发明的一个实施例的膜组件的一部分的横截面图，其示出了替代或另外的张力传感器。
图8D描绘了根据本发明的一个实施例的槽组件的一部分的横截面图，其示出了替代或另外的张力传感器。
图9描绘了计算机系统的部件，在其中可以存储和执行实例化本发明的方法的计算机可读指令。
具体实施方式
本发明涉及增材制造的系统和方法，其中，光敏树脂通过在制备物体时暴露于辐射而固化，并且在一些实施例中，涉及用于通过树脂相对于物体的构建区域的位移来冷却光敏树脂的方法和系统，并且在一些实施例中，涉及膜组件，并且在一些实施例中，涉及用于使玻璃板框架与液晶显示器(LCD)框架自对准的机构，并且在一些实施例中，涉及与膜组件整合在一起的张力传感器，并且在一些实施例中，涉及与槽组件整合在一起的张力传感器，并且在一些实施例中，涉及嵌入膜组件内的张力调节机构，并且在一些实施例中，涉及在膜组件外部的张力调节机构，以及在某些实施例中，涉及膜从其静止平面位移的三维打印系统。
图1A描绘了用于三维(3D)打印系统的树脂循环系统的框图。槽102(也标记为“罐”)配置为容纳光敏液体树脂，该光敏液体树脂用于在3D打印过程中形成一个或多个物体。在槽102内3D打印物体之前、期间或之后，树脂循环系统可以配置成经由槽的出口103从槽102中提取树脂，并且经由槽的入口101将树脂引入槽102中。可以通过这种树脂循环系统完成以下一项或多项任务，包括冷却树脂、排出已耗尽光固化聚合物的树脂、从树脂中过滤杂质(例如，包括固化聚合物的碎片)，向槽中供应新鲜树脂、以及向树脂中引入添加剂。
树脂循环系统可以包括泵104(也标记为“P1”)，其配置为通过出口103从槽102提取树脂103，并使树脂流向分支点113。应理解，管道(以点划线表示)可用于流体耦接图1A-1C所示的任意两个部件，例如泵104和槽102。
分支点113可流体耦接到泵104、阀112(也标记为“V1”)和阀114。阀112可以调节从分支点113到贮存器108的入口的树脂流量。在一个实施例中，贮存器108的体积可以是5升。在操作中，贮存器108可以部分地或完全地填充有树脂。排放口109可以设置在贮存器108的底部，并且可以在必要处理已经耗尽光固化聚合物的树脂时用于排放树脂。
阀114(也标记为“V2”)可以调节从分支点113到汇合点111的树脂流量。从阀114流出的树脂和从贮存器110流出的流体可以在汇合点111处混合，然后流向阀118。该流体可以包括新鲜的(即，以前未使用过的)树脂、添加剂或另一液体。在一实施例中，贮存器110的体积可以为1升。阀116(也标记为“V3”)可以调节从贮存器108的出口到汇合点117的树脂流量。阀118(也标记为“V4”)可以调节从汇合点111到汇合点117的树脂流量。泵106可以配置成从汇合点117提取树脂、流体或树脂和流体的混合物，并使树脂、流体或树脂和流体的混合物经由入口101流入槽102。
图1B描绘了另外具有冷却和过滤部件的图1A的树脂循环系统。树脂可通过冷却护套120在贮存器108内冷却和/或通过冷却套筒122在管道内冷却。如图1B所示的冷却套筒122的位置仅用于说明目的，并且应当理解，冷却套筒122可位于沿着将出口103与入口101流体耦接的管道的任何部分。
由于槽102中树脂固化时发生放热反应，因此可能需要冷却树脂。如果不进行树脂冷却，则槽102中的树脂会随着时间的流逝而加热，导致树脂意外固化(并且在打印过程中可能会降低分辨率)。此外，沿管道的一个截面设置的过滤器124，可用于除去再循环树脂中的颗粒、杂质和/或其它污染物。如图1B所示的过滤器124的位置仅出于说明目的，并且应当理解，过滤器124可以位于沿着将出口103与入口101流体耦接的管道的任何部分。
图1C描绘了另外具有控制器126的图1A的树脂循环系统。控制器126可以通信耦接到泵104和106；以及阀门112、114、116和118中的一个或多个。控制器126可控制泵104和106的泵送速度，以及阀112、114、116和118的打开或关闭程度。为了讨论的清晰性，阀“打开”是指流体能够流经阀的状态，而阀“关闭”是指流体不能流经阀的状态。同时设想，根据计算机程序，使用控制器126来控制泵104和106；以及阀112、114、116和118中的一个或多个的操作状态，当然，由操作人员手动控制泵104和106；以及阀112、114、116和118中的一个或多个也是可能的。
设想了树脂循环系统的几种操作模式。在第一模式中，阀112和116是打开的，阀114和118是关闭的，使得泵104和106将树脂从槽102循环经过贮存器108，并且可选地，回到槽102中。可以根据第一模式进行操作以冷却、过滤和/或排放(即，除去)树脂。
在第二模式中，阀112和116关闭，阀114和118打开，使得泵104和106将树脂从槽102循环经过汇合点111并回到槽102中。可以根据第二模式进行操作以将来自贮存器110的流体注入到来自槽102的树脂中。如上所述，该流体可以包括新鲜的树脂、添加剂或另一液体。
在第三模式中，可以关闭泵104，可以关闭泵106，可以关闭阀112、114和116，并且可以打开阀118，以便用来自贮存器110的树脂填充初始为空的槽102(例如，作为初始化程序的一部分)。
在第四模式中，阀112、114、116和118可以全部完全地(或部分地)打开。第四模式是功能上等同于第一和第二模式的结合。
在图1A-1C中，阀112和116也标记为“NO”(“常开(normally open)”的简写)，阀114和118也标记为“NC”(“常闭(normally closed)”的简写)。这样，设想，树脂循环系统通常以第一模式操作并且偶尔切换到第二模式的操作(尽管第三和第四模式的操作是可能的)。
应当理解，可以将图1A-1C描绘的一个或多个树脂循环系统的各个方面结合到一个树脂循环系统中。为了便于说明和描述，在图1A-1C中分别描述了树脂循环系统的各个方面。
图2描绘了用于3D打印系统的膜组件200的透视图。膜组件200可包括透辐射柔性膜204，其周边固定至框架202。框架202可配置为沿第一平面拉伸膜204。框架202可包括在垂直于第一平面的方向延伸的唇缘206。唇缘206可以固定到槽侧壁的底部边缘(如图3所示)。膜组件200在固定到槽侧壁的底部边缘时，形成槽的底部，所述槽配置为容纳光固化液体树脂。在图2中，框架202示为具有矩形形状。应当理解，其他形状对于框架202的也是可能的，包括正方形、椭圆形、圆形等。
图3描绘了用于3D打印系统的槽侧壁300的透视图。槽侧壁300包括具有沟304的底部边缘302。框架202的唇缘206可以插入在沟304内，以便将膜组件200固定到槽侧壁300的底部上。应理解，槽侧壁300的形状和尺寸必须与框架202的形状和尺寸匹配。例如，如果框架202是矩形的，则槽侧壁300也必须是矩形的(即，从上方看时)。
图4A和4B描绘了膜组件200(具有框架202和膜204)和槽侧壁300的横截面图，以便描述将膜组件200固定至槽侧壁300的底部边缘302的过程。图4A描绘了在槽侧壁300的沟304下方对准的框架202的唇缘206。图4B描绘了插入在槽侧壁300的沟304内的框架202的唇缘206。唇缘206和沟304可以彼此互锁(例如，以卡扣附接)，可以紧密贴合，使得唇缘206和沟304的表面彼此接触(例如，以摩擦配合附接)，等等。在一个实施例中，膜组件200可以是“消耗性”产品，因为在使用寿命结束时将其丢弃或翻新。这样，膜组件200可以起到与打印机中的打印机墨盒；剃须刀中的剃须刀刀片；等等相似的作用。
图5A和5B描绘了框架组件500和LCD组件501的透视图，以描述框架组件500可以固定到LCD组件501的机构。框架组件500可以包括框架504和玻璃板502，其中框架504配置为保持玻璃板502。在其他实施例中，如上所述，框架组件500可以代替玻璃板或与玻璃板一起支撑透辐射柔性膜。框架504可包括围绕框架504的底表面分布的通孔510a和磁化部分512a。LCD组件501可包括框架508和LCD 506，其中框架508配置为保持LCD 506。框架506可包括围绕框架508的顶表面分布的通孔510b和磁化部分512b。
如图5A所示，围绕框架504的底表面分布的通孔510a的图案可以是围绕框架508的顶表面分布的通孔510b的图案的镜像。如进一步在图5A中所描绘的，围绕框架504的底表面分布的磁化部分512a的图案可以是围绕框架508的顶表面分布的磁化部分512b的图案的镜像。磁化部分512a中的每一个可以被吸引到磁化部分512b中的相应一个，使得当框架504放置在框架508附近时，框架504的底表面自动接触框架508的顶表面，并且通孔510a中的每一个自动对准通孔510b中的对应一个。垫圈514可以设置在LCD 506的周边或其附近。垫圈514的目的将在下图5C中解释。
图5B描绘了固定在LCD框架508上的框架504的透视图。框架504包围玻璃板502和/或透辐射柔性膜。LCD 506在图5B中不可见并且位于玻璃面板502的正下方。应理解，可以将小的螺钉或销钉插入穿过对准的成对的通孔510a和510b。用于这种螺钉或销的开口可以位于框架508的底表面(未示出)中。
图5C描绘了沿图5B的线I-I的横截面图。如图5C所示，框架组件500固定在LCD组件501上。更具体地，框架504的底表面接触框架508的顶表面，并且玻璃板502和/或透辐射柔性膜设置在LCD 506上方。垫圈514可设置在框架504的底表面和框架508的顶表面之间的边界区域内或其附近。如果树脂(或另一流体)能够穿透框架504的底表面和框架508的顶表面之间的边界区域，垫圈514可以阻止树脂在LCD 506和玻璃板502之间流动(其可能导致LCD506投影的图像的不期望的失真)。
如上所述，磁体(或框架的磁化部分)用于使通孔510a与通孔510b自动对准。此外或替代地，在框架504的底表面和框架508的顶表面上均设置沟(例如，锯齿沟)(特别是底表面中的沟与顶表面中的沟互补)，也可以用作自对准机构。
图6A和6B描绘了3D打印系统的部件的横截面图，以便描述组装3D打印系统的过程。图6A和图6B描绘了固定到照明组件601(包括玻璃板502、框架504、LCD 506、框架508和基部602)的槽组件600(包括槽侧壁300和膜组件200)。LCD506或框架508中的至少一个可以支撑在基部602上。应注意，玻璃板502是可选部件，一些实施例(如下所述)可以不包括玻璃板502。在一个实施例中，膜204和基部602之间的间隙可以小于玻璃板502和LCD 506的组合高度。这样，当将槽组件600固定到照明组件601时，玻璃板502可以将膜204的一部分远离第一平面并位移到平行于第一平面的第二平面。第一平面可以限定在槽组件600固定到照明组件601之前设置膜204的区域，并且也可以标记为膜204的“静止平面”。
图6C描绘了设置在平面606中的膜204的一部分的放大横截面图，其已经由玻璃面板502和/或框架504从平面604位移到平面606。膜204的位移可以增加膜204的张力，这对于3D打印系统可能是有利的，如下面在图7D和7E中所描述。应注意，对于图6A-6C所示的实施例，重要的是，框架504和508的尺寸(即，长度和宽度)小于框架202的尺寸(即，长度和宽度)，使得可以将框架504和508插入由框架202包围的区域中。
图6D描绘了具有设置在框架202和基部602之间的高度调节机构的3D打印系统的横截面图。高度调节机构606可配置为调节框架202相对于基部602的垂直位置，并进而调节膜204的所述部分相对于平面604(即，图6C中描绘的平面604)的位移。高度调节机构606可以包括柱、铁轨、轨道、步进马达、压电传感器或其他装置中的一个或多个。注意，高度调节机构606也可以称为“张力调节机构”，因为调节膜204的位移具有调节膜204的张力的关联效果。
图6E描绘了3D打印系统的横截面图，其中，高度调节机构608设置在基部602与LCD506或框架508中的至少一个之间。高度调节机构606可配置为调节LCD 506相对于基部602的垂直位置，并进而调节膜204的所述部分相对于平面604(即，图6C中描绘的平面604)的位移。类似地，高度调节机构608可以称为“张力调节机构”。图6F描绘了根据本发明的一个实施例的3D打印系统的横截面图，其没有在膜204和LCD面板506之间的可选的玻璃板502。膜204和基部602之间的间隙可小于LCD 506的高度，类似地，使得LCD 506(或框架508)从第一平面位移到第二平面，并且增加膜204的张力。注意，对于在图6F中描绘的实施例，同样重要的是，框架508的尺寸(即，长度和宽度)小于框架202的尺寸(即，长度和宽度)，使得可以将框架508插入由框架202包围的区域中。
图6G描绘了根据本发明的一个实施例的3D打印系统的实施例的横截面图，其中膜204没有位移。在图6G中，框架508(即，固定LCD 506的框架)的尺寸类似于框架202(即，固定膜204的框架)的尺寸，使得框架202静止在框架508上。框架508和LCD 506在图6G的实施例中都不使得膜204位移。
图6H描绘了3D打印系统的另一实施例的横截面图，其中膜204没有位移。在图6H中，框架508(即，固定LCD 506的框架)和框架504(即，固定玻璃板502的框架)的尺寸类似于框架202的尺寸(即，固定膜204的框架)，使得框架202静止在框架504上，而框架504静止在框架508上。框架504和玻璃板502在图6H的实施例中都不使得膜204位移。
图7A-7C描绘了在3D打印过程中3D打印系统的横截面图。在图7A中，光固化液体树脂702包含在槽组件内。将部分成型的物体706固定到提取板704。在图7A之后和图7B之前，从LCD 506发射辐射，其在部分成型的物体706和膜204之间的区域中形成图像。该图像选择性地固化树脂702，并形成部分成型的物体706的新层708，如图7B所示。图7C描绘了提取板704通过高度调节装置(未示出)垂直地升高，使得部分成型的物体706(以及新层708)在树脂702内被提升。至少在最初，新层708可以部分地粘附到膜204，使得当新层708由提取板704升高时，可以将膜204从玻璃板502的表面(稍微)拉开。图7D示出了图7C的放大图。图7D中的向下的小箭头表示将膜204拉回玻璃板502的自反力(reflexive force)。如前所述，玻璃板502对膜204的位移(即远离膜204的静止平面)会增加膜204的张力。增加的张力有利地增加了自反力并减少了膜204达到图7E所示的状态所花费的时间，在该状态中，膜再次设置在玻璃板502的表面上。
图8A描绘了膜组件200的一部分，其示出了嵌在膜组件200内的张力调节机构804、806。锚800可用于以相对于框架202固定的方式锚固膜204的周边。膜框架202内的腔802允许膜204位移(如图8所示，在垂直于膜204延伸的平面的方向上位移)。膜接合构件804可以配置成在膜204的表面上施加力，以增加或减小膜204的张力。螺钉806可以抵靠膜接合构件804。螺钉806绕螺钉轴线的转动可以调节膜接合构件804相对于框架202的位置，并进而调节膜片204的张力。元件804和806仅仅是张力调节装置的一个实施例，并且应当理解，其他张力调节装置也是可能的，例如调节施加在在膜204上的平行于膜204所在平面的方向上的力的机构。
图8B示出了膜组件200的一部分的横截面图，其示出了固定到膜204的表面的张力传感器808a(用于测量膜的张力)。更具体地，可以将张力传感器808a固定到膜204的底表面，使得张力传感器808a不暴露于接触膜204的顶表面的树脂(即，当使用3D打印系统时)。此外，张力传感器808a可以位于膜204的不阻挡来自LCD 506的辐射的区域中(即，在周边区域中)。电线810a和810b可以电连接到张力传感器808a，以便允许在远离膜204的位置处测量膜张力。在一个实施例中，张力传感器808a可以包括具有弯曲结构的张力计，该弯曲结构固定到膜204的表面。虽然未示出，线810可以通信耦接到显示器(其中张力水平可显示给操作人员)，或给控制器(例如，控制器126)。
控制器126可以采用反馈控制算法。例如，控制器126可以使用张力传感器808a测量膜204的张力，将测得的张力与所需的张力值进行比较，向高度调节机构606、608或张力调节机构804、806提供控制信号，来调节膜片204的张力，使用张力传感器808a测量膜204的新张力，依此类推，直到达到所需的张力值(在某个定义的公差极限内)。
图8C描绘了膜组件200的一部分的横截面图，其示出了嵌在膜204内的替代或另外的张力传感器808b(用于测量膜的张力)。像张力传感器808a一样，张力传感器808a可以位于膜204的不阻挡来自LCD 506的辐射的区域中(即，在周边区域中)。电线810a和810b可以电连接到张力传感器808b，以便允许在远离膜204的位置处测量膜张力。在一个实施例中，张力传感器808b可以是导电带。膜204的拉伸或松弛可以使导电带拉紧或变形，并改变流过导电条的电流。继而，可以将电流的测量值映射或转换为膜204的张力值。
图8D描绘了槽组件600的一部分的横截面图，其示出了耦接到槽侧壁300的替代或另外的张力传感器808c。张力传感器808c可配置为检测膜204的张力损失时(例如，当在膜204中形成撕裂时)膜204的移动。张力传感器808c与槽侧壁300耦接(或整合)而不是与膜组件200耦接(如图8B和8C所述)的一个优点是，张力传感器808c位于“恒定”部件上，与“消耗性”膜组件200相反。张力传感器808c仅在达到其使用寿命时才可以不经常更换，而张力传感器808a、808b可以在任何时候更换膜组件200时更换。换句话说，膜组件200的张力传感器可以不是由于必要而更换，而是由于整个膜组件更换而更换。
尽管张力传感器808a、808b、808c中的一个或多个可以用于校准膜204的张力，但是可以采用不需要使用张力传感器的其他校准程序。例如，相机或其他成像设备可以用于评估在槽组件600中构造的测试结构(例如，具有各种几何形状-线、孔、平面等)。可以将来自相机的图像与适当制造的测试结构的预存储图像(或测试结构的模拟版本的计算机渲染)进行比较。可以在制造中的测试结构中识别出诸如不均匀边缘、未完全打开的孔等变化，并且可以响应于此来调节膜204的张力(使用上述张力调节机构中的一种或多种)，直到测试结构与某个公差级别内的所需几何形状相称。
在一个实施例中，多个张力传感器可以位于膜204的不同部分以获得不同的“局部”读数。然后，可以结合局部读数在得到膜张力的一个“全局”估量。在一个实施例中，可以计算局部读数的平均值，而在另一实施例中，可以计算局部读数的线性组合(例如，对于每个张力传感器使用不同的校准权重)。
从前述讨论中显而易见的是，本发明的方面涉及各种计算机系统和其上存储有计算机可读指令的计算机可读存储介质的使用。图9提供了系统900的示例，该系统900可以代表本文所讨论的任何计算系统(例如，控制器126)。系统900的示例可包括智能手机、台式电脑、笔记本电脑、大型计算机、嵌入式系统等。请注意，并非所有各种计算机系统都具有系统900的所有功能。例如，上面讨论的某些计算机系统可以不包括显示器，因为该显示功能可以由通信耦接到该计算机系统的客户端计算机提供，或者显示功能可能是不必要的。这些细节对于本发明不是关键的。
系统900包括总线902或用于传达信息的其他通信机制，以及与总线902耦接以处理信息的处理器904。计算机系统900还包括耦接到总线902的主存储器906，例如随机存取存储器(RAM)或其他动态存储设备，用于存储将由处理器904执行的信息和指令。主存储器906还可以用于在处理器904执行指令期间存储临时变量或其他中间信息。计算机系统900还包括耦接到总线902的只读存储器(ROM)908或其他静态存储设备，用于为处理器904存储静态信息和指令。提供存储设备910，例如硬盘、基于闪存的存储介质、或处理器904可以从中读取的其他存储介质，并耦接到总线902，用于存储信息和指令(例如，操作系统、应用程序等)。
计算机系统900可以通过总线902耦接到显示器912，例如平板显示器，以向计算机用户显示信息。输入设备914，例如包括字母数字和其他键的键盘，可以耦接到总线902，用于将信息和命令选择传送到处理器904。用户输入设备的另一类型是光标控制设备916，例如鼠标、触控板、或类似的输入设备，用于将方向信息和指令选择传送给处理器904，并控制显示器912上的光标移动。其他用户界面设备，例如麦克风、扬声器等详细信息未显示，但可能涉及用户输入的接收和/或输出的表示。
本文中所指的过程可以由处理器904执行包含在主存储器906中的计算机可读指令的适当序列来实现。这样的指令可以从诸如存储设备910的另一计算机可读介质读入主存储器906中，并且包含在主存储器中的指令序列的执行使得处理器904来执行相关联的操作。在替代实施例中，可以使用硬连线电路或固件控制的处理单元来代替或结合处理器904及其相关的计算机软件指令，以实现本发明。可以用任何计算机语言来呈现计算机可读指令。
通常，所有以上过程描述旨在涵盖为实现给定目的而按顺序执行的任何一系列逻辑步骤，这是任何计算机可执行应用程序的标志。除非另有特别说明，否则应当理解，在本发明的整个描述中，使用诸如“处理”、“计算”、“计量”、“确定”、“显示”、“接收”、“传输”之类的术语，指的是经过适当编程的计算机系统(例如计算机系统900或类似的电子计算设备)的操作和过程，该系统将表示为寄存器和存储器中物理(电子)量的数据类似地操纵和转换为存储器和寄存器或其他此类信息存储、传输或显示设备中类似地表示为物理量的数据
计算机系统900还包括通信接口918，其耦接到总线902。通信接口918可提供与计算机网络的双向数据通信信道，其提供与如上讨论的各种计算机系统的连接以及如上讨论的各种计算机系统之间的连接。例如，通信接口918可以是局域网(LAN)卡，用于提供与兼容LAN的数据通信连接，该兼容LAN本身通过一个或多个Internet服务提供商网络通信耦接到Internet。这样的通信路径的精确细节对于本发明不是关键的。重要的是，计算机系统900可以通过通信接口918发送和接收消息和数据，并以此方式与可通过Internet访问的主机进行通信。注意，系统900的部件可以位于单个设备中，或者位于多个物理和/或地理上分布的设备中。
因此，描述了三维打印系统的实施例。本发明的第一实施例提供罐式聚合装置，其包括：构造成容纳树脂并包括入口和出口的槽(或罐)，以及树脂循环系统。树脂循环系统包括成对的泵，其中，泵中的第一个布置成通过槽的出口从槽中提取树脂，泵中的第二个布置成使树脂(或流体或树脂和流体的混合物)通过槽的入口流入槽。特别地，第一泵配置成从槽中提取树脂并使树脂流向与第一泵流体耦接的分支点。第一阀调节从分支点到第一贮存器的入口的树脂的流量，并且第二阀调节从分支点到第一汇合点的树脂的流量。还从第一贮存器的出口调节树脂流量，特别是第三阀调节从第一贮存器的出口到第二汇合点的树脂流量，且第四阀调节从第一汇合点到第二汇合点的树脂流量。第二贮存器配置成将包括新鲜树脂的流体和/或添加剂供应到第一汇合点，并且第二泵配置成从第二贮存器中提取树脂、流体、或树脂和流体的混合物，并且使树脂、流体、或树脂和流体的混合物(视情况而定)通过槽的入口流入槽。
本发明的另一个实施例提供了用于操作上述类型的罐式聚合装置的方法。在该方法中，在第一时间段期间，打开第一阀和第三阀，关闭第二阀和第四阀，以使树脂从槽流过第一贮存器，然后流回槽中。在第二时间段期间，关闭第一阀和第三阀，打开第二阀和第四阀，以使树脂从槽流到与第二贮存器附接的第一汇合点，并使树脂和流体的混合物流入槽。
本发明的另一实施例涉及用于3D打印系统的膜组件。该组件包括透辐射柔性膜和固定到透辐射柔性膜的周边的框架。框架配置成沿第一平面拉伸透辐射柔性膜，并且包括垂直于第一平面延伸的唇缘。唇缘配置为固定到槽侧壁的底部边缘；因此，当膜组件固定到槽侧壁的底部时，它形成了包含光固化液态树脂的槽的底部。
在某些情况下，膜组件包括张力调节机构，该张力调节机构配置成调节透辐射柔性膜的张力。张力传感器(例如，张力计)可以固定到透辐射柔性膜的表面并且配置为测量透辐射柔性膜的张力。在其他情况下，诸如导电带等的张力传感器可以嵌在透辐射柔性膜内并且配置为测量透辐射柔性膜的张力。
这样的张力传感器可以是槽组件的部件，该槽组件还包括槽侧壁，其中，张力传感器耦接到槽侧壁并且槽侧壁的底部边缘包括沟。透辐射柔性膜可以固定在框架内，该框架包括与槽侧壁的底部边缘的沟接合的唇缘。张力传感器可以配置为在透辐射柔性膜的张力损失时检测透辐射柔性膜的移动。
本发明的又一实施例提供了装置，所述装置包括框架组件，所述框架组件：具有支撑玻璃板或透辐射柔性膜的第一框架，并包括围绕第一框架的表面分布的多个第一通孔和多个第一磁化部分；和液晶显示器(LCD)组件，其具有第二框架和LCD。第二框架配置为保持LCD，并且包括围绕第二框架的表面分布的多个第二通孔和多个第二磁化部分。多个第一通孔围绕第一框架的表面分布的图案是多个第二通孔围绕第二框架的表面分布的图案的镜像，并且多个第一磁化部分围绕第一框架的表面分布的图像是多个第二磁化部分围绕第二框架的表面分布的图案的镜像。多个第一磁化部分中的每一个被吸引到多个第二磁化部分中的相应一个，使得当第一框架设置在第二框架附近时，第一框架的表面被吸引到并自动接触第二框架的表面，使得多个第一通孔中的每一个自动对准多个第二通孔中的对应一个。在一些情况下，在第一框架的表面和第二框架的表面之间的边界区域内或附近设置垫圈。垫圈阻止树脂接触玻璃板和LCD之间的区域。
本发明的另一实施例提供了3D打印系统，该3D打印系统具有槽组件，所述槽组件具有槽侧壁和在框架内的透辐射柔性膜，其中槽侧壁的底部边缘包括沟，并且第一框架具有与槽侧壁底部边缘的沟接合的唇缘。该组件还包括照明组件，该照明组件具有固定在第二框架内的玻璃板；以及固定在第三框架内的液晶显示器(LCD)，其中所述第二框架固定至所述第三框架，并且其中所述第二框架配置成将所述透辐射柔性膜的一部分远离第一平面位移到平行于第一平面的第二平面，其中，第一平面限定了透辐射柔性膜位于其中且透辐射柔性膜的所述部分没有被第二框架位移的区域。
这样的组件还可包括配置为支撑第三框架或LCD中的至少一个的基部、以及设置在第一框架和基部之间的高度调节机构。高度调节机构可以配置为调节所述第一框架相对于所述基部的垂直位置，并进而调节所述透辐射柔性膜的所述部分相对于所述第一平面的位移。替代地，基部可以配置为支撑第一框架和高度调节机构，该高度调节机构设置在基部与第三框架或LCD中的至少一个之间并且配置为调节LCD相对于基部的垂直位置，并进而调节透辐射柔性膜的所述部分相对于第一平面的位移。
本发明的又一实施例提供了3D打印系统，其具有槽组件和透辐射柔性膜。槽组件包括槽侧壁，该槽侧壁具有带有沟的底部边缘。透辐射柔性膜固定在具有唇缘的框架中，该唇缘与槽侧壁的底部边缘的沟接合。LCD固定在第二框架内，并且配置为将透辐射柔性膜的一部分远离第一平面位移到平行于第一平面的第二平面，其中第一平面限定了透辐射柔性膜位于其中且透辐射柔性膜的所述部分没有被第二框架位移的区域。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种装置，其包括：
槽，其配置成容纳树脂，所述槽包括入口和出口；和
树脂循环系统，其包括:
第一泵，其配置成通过槽的出口从槽中提取树脂，并使树脂流向分支点，所述分支点流体耦接到第一泵、第一阀和第二阀，其中第一阀调节从第一分支点到第一贮存器的入口的树脂流量，并且第二阀调节从第一分支点到多个汇合点中的第一汇合点的树脂流量；
第三阀，其调节从第一贮存器的出口到第二汇合点的树脂流量，并且第四阀调节从第一汇合点到多个汇合点中的第二汇合点的树脂流量；
第二贮存器，其配置成将流体供应到第一汇合点，其中，所述流体包括新鲜树脂或添加剂中的至少一种；和
第二泵，其配置为从第二汇合点提取树脂、流体、或树脂和流体的混合物，并在适当时使树脂、流体、或树脂和流体的混合物通过槽的入口流入槽。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括膜组件，所述膜组件包括：
透辐射柔性膜；和
框架，其固定至透辐射柔性膜的周边，并配置为沿第一平面拉伸透辐射柔性膜，其中，所述框架包括垂直于第一平面延伸的唇部，所述唇部配置为固定至所述槽的侧壁的底部边缘，其中，所述膜组件在固定到所述槽的侧壁时形成所述槽的底部。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述膜组件还包括张力调节机构，所述张力调节机构耦接至所述透辐射柔性膜并配置为调节所述透辐射柔性膜的张力。
4.根据权利要求2所述的装，其中，所述膜组件还包括张力传感器，所述张力传感器固定至所述透辐射柔性膜的表面并且配置为测量所述透辐射柔性膜的张力。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述张力传感器包括固定至所述透辐射柔性膜的表面的张力计。
6.根据权利要求2所述的装置，其中，所述膜组件还包括张力传感器，所述张力传感器嵌在所述透辐射柔性膜内并且配置为测量所述透辐射柔性膜的张力。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述张力传感器包括嵌在所述透辐射柔性膜内的导电条。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述槽包括：侧壁，其具有包括沟的底部边缘；张力传感器，其连接到槽侧壁；以及第一框架，其在透辐射柔性膜的周边支撑膜并且包括唇缘，所述第一框架通过将槽侧壁的底部边缘的沟与唇缘接合而固定到槽，所述张力传感器配置成当透辐射柔性膜的张力损失时检测透辐射柔性膜的移动。
9.如权利要求8所述的装置，还包括照明组件，所述照明组件具有固定在第二框架内的玻璃板和固定在第三框架内的液晶显示器(LCD)，其中所述第二框架固定至所述第三框架，并且配置成将透辐射柔性膜的一部分远离第一平面位移到平行于第一平面的第二平面，所述第一平面限定了透辐射柔性膜位于其中且透辐射柔性膜的所述部分没有被第二框架位移的区域。
10.根据权利要求9所述的装置，还包括：配置为支撑第三框架或LCD中的至少一个的基部、以及设置在第一框架和基部之间的高度调节机构，所述高度调节机构配置为调节所述第一框架相对于所述基部的垂直位置，并进而调节所述透辐射柔性膜的所述部分相对于所述第一平面的位移。
11.根据权利要求9所述的装置，还包括：配置为支撑第一框架的基部、以及设置在基部与第三框架或LCD中的至少一个之间的高度调节机构，所述高度调节机构配置为调节LCD相对于基部的垂直位置，并进而调节透辐射柔性膜的所述部分相对于第一平面的位移。
12.根据权利要求1所述的装置，还包括：
框架组件，其包括支撑玻璃板和/或透辐射柔性膜的第一框架，所述第一框架包括围绕第一框架的表面分布的多个第一通孔和多个第一磁化部分；和
液晶显示器(LCD)组件，其具有第二框架和LCD，其中第二框架配置为保持LCD，所述第二框架包括围绕第二框架的表面分布的多个第二通孔和多个第二磁化部分，
其中，(i)多个第一通孔围绕第一框架的表面分布的图案是多个第二通孔围绕第二框架的表面分布的图案的镜像，(ii)多个第一磁化部分围绕第一框架的表面分布的图像是多个第二磁化部分围绕第二框架的表面分布的图案的镜像，以及(iii)多个第一磁化部分中的每一个被吸引到多个第二磁化部分中的相应一个，使得当第一框架设置在第二框架附近时，(I)第一框架的表面自动接触第二框架的表面，并且(II)多个第一通孔中的每一个自动对准多个第二通孔中的对应一个。
13.根据权利要求12所述的装置，还包括：
垫圈，其设置在第一框架的表面和第二框架的表面之间的边界区域内或附近。
14.一种操作装置的方法，所述装置包括：配置成容纳树脂的槽，所述槽包括入口和出口；以及树脂循环系统，所述树脂循环系统包括：(i)第一泵，所述第一泵配置为通过所述槽的出口从所述槽中提取树脂，并使所述树脂流向分支点，(ii)分支点，其与所述第一泵、第一阀和第二阀流体耦接，(iii)第一阀，其调节从第一分支点到第一贮存器的入口的树脂流量，(iv)第二阀，其调节从第一分支点到第一汇合点的树脂流量，(v)第三阀，其调节树脂从第一贮存器的出口到第二汇合点的树脂流量，(vi)第四阀，其调节从第一汇合点到第二汇合点的树脂流量，(vii)第二贮存器，其配置为向第一汇合点供应流体，其中流体包括新鲜树脂或添加剂中的至少一种，以及(viii)第二泵，其配置为从第二汇合点提取树脂、流体、或树脂和流体的混合物，并使树脂、流体、或树脂和流体的混合物流向槽的入口，所述方法包括：
在第一时间段期间，打开第一阀和第三阀，并关闭第二阀和第四阀，以使树脂从槽流过第一贮存器并流回槽中；以及
在第二时间段期间，关闭第一阀和第三阀，并打开第二阀和第四阀，以使树脂从槽流到与第二贮存器附接的第一汇合点，并使树脂和流体的混合物流入槽。

Claims (15)

1.一种装置，其包括：
槽，其配置成容纳树脂，所述槽包括入口和出口；和
树脂循环系统，其包括多个泵和多个阀，多个泵和多个阀布置和配置成通过槽的出口从槽中提取树脂，使树脂在树脂循环系统的多个贮存器和多个汇合点之间流动以更新树脂，并将更新的树脂通过槽的入口返回到槽中。
2.根据权利要求1所述的装置，其中：
多个泵中的第一泵配置成通过槽的出口从槽中提取树脂，并使树脂流向分支点，所述分支点流体耦接到第一泵、多个阀中的第一阀和多个阀中的第二阀，其中第一阀调节从第一分支点到多个贮存器中的第一贮存器的入口的树脂流量，并且第二阀调节从第一分支点到多个汇合点中的第一汇合点的树脂流量；
多个阀中的第三阀调节从第一贮存器的出口到第二汇合点的树脂流量，并且多个阀中的第四阀调节从第一汇合点到多个汇合点中的第二汇合点的树脂流量；
多个贮存器中的第二贮存器配置成将流体供应到第一汇合点，其中，所述流体包括新鲜树脂或添加剂中的至少一种；和
多个泵中的第二泵配置为从第二汇合点提取树脂、流体、或树脂和流体的混合物，并在适当时使树脂、流体、或树脂和流体的混合物通过槽的入口流入槽。
3.根据权利要求1所述的装置，还包括膜组件，所述膜组件包括：
透辐射柔性膜；和
框架，其固定至透辐射柔性膜的周边，并配置为沿第一平面拉伸透辐射柔性膜，其中，所述框架包括垂直于第一平面延伸的唇部，所述唇部配置为固定至所述槽的侧壁的底部边缘，其中，所述膜组件在固定到所述槽的侧壁时形成所述槽的底部。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述膜组件还包括张力调节机构，所述张力调节机构耦接至所述透辐射柔性膜并配置为调节所述透辐射柔性膜的张力。
5.根据权利要求3所述的装，其中，所述膜组件还包括张力传感器，所述张力传感器固定至所述透辐射柔性膜的表面并且配置为测量所述透辐射柔性膜的张力。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述张力传感器包括固定至所述透辐射柔性膜的表面的张力计。
7.根据权利要求3所述的装置，其中，所述膜组件还包括张力传感器，所述张力传感器嵌在所述透辐射柔性膜内并且配置为测量所述透辐射柔性膜的张力。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述张力传感器包括嵌在所述透辐射柔性膜内的导电条。
9.根据权利要求7所述的装置，其中，所述槽包括：侧壁，其具有包括沟的底部边缘；张力传感器，其连接到槽侧壁；以及第一框架，其在透辐射柔性膜的周边支撑膜并且包括唇缘，所述第一框架通过将槽侧壁的底部边缘的沟与唇缘接合而固定到槽，所述张力传感器配置成当透辐射柔性膜的张力损失时检测透辐射柔性膜的移动。
10.如权利要求9所述的装置，还包括照明组件，所述照明组件具有固定在第二框架内的玻璃板和固定在第三框架内的液晶显示器(LCD)，其中所述第二框架固定至所述第三框架，并且配置成将透辐射柔性膜的一部分远离第一平面位移到平行于第一平面的第二平面，所述第一平面限定了透辐射柔性膜位于其中且透辐射柔性膜的所述部分没有被第二框架位移的区域。
11.根据权利要求10所述的装置，还包括：配置为支撑第三框架或LCD中的至少一个的基部、以及设置在第一框架和基部之间的高度调节机构，所述高度调节机构配置为调节所述第一框架相对于所述基部的垂直位置，并进而调节所述透辐射柔性膜的所述部分相对于所述第一平面的位移。
12.根据权利要求10所述的装置，还包括：配置为支撑第一框架的基部、以及设置在基部与第三框架或LCD中的至少一个之间的高度调节机构，所述高度调节机构配置为调节LCD相对于基部的垂直位置，并进而调节透辐射柔性膜的所述部分相对于第一平面的位移。
13.根据权利要求1所述的装置，还包括：
框架组件，其包括支撑玻璃板和/或透辐射柔性膜的第一框架，所述第一框架包括围绕第一框架的表面分布的多个第一通孔和多个第一磁化部分；和
液晶显示器(LCD)组件，其具有第二框架和LCD，其中第二框架配置为保持LCD，所述第二框架包括围绕第二框架的表面分布的多个第二通孔和多个第二磁化部分，
其中，(i)多个第一通孔围绕第一框架的表面分布的图案是多个第二通孔围绕第二框架的表面分布的图案的镜像，(ii)多个第一磁化部分围绕第一框架的表面分布的图像是多个第二磁化部分围绕第二框架的表面分布的图案的镜像，以及(iii)多个第一磁化部分中的每一个被吸引到多个第二磁化部分中的相应一个，使得当第一框架设置在第二框架附近时，(I)第一框架的表面自动接触第二框架的表面，并且(II)多个第一通孔中的每一个自动对准多个第二通孔中的对应一个。
14.根据权利要求13所述的装置，还包括：
垫圈，其设置在第一框架的表面和第二框架的表面之间的边界区域内或附近。
15.一种操作装置的方法，所述装置包括：配置成容纳树脂的槽，所述槽包括入口和出口；以及树脂循环系统，所述树脂循环系统包括：(i)第一泵，所述第一泵配置为通过所述槽的出口从所述槽中提取树脂，并使所述树脂流向分支点，(ii)分支点，其与所述第一泵、第一阀和第二阀流体耦接，(iii)第一阀，其调节从第一分支点到第一贮存器的入口的树脂流量，(iv)第二阀，其调节从第一分支点到第一汇合点的树脂流量，(v)第三阀，其调节树脂从第一贮存器的出口到第二汇合点的树脂流量，(vi)第四阀，其调节从第一汇合点到第二汇合点的树脂流量，(vii)第二贮存器，其配置为向第一汇合点供应流体，其中流体包括新鲜树脂或添加剂中的至少一种，以及(viii)第二泵，其配置为从第二汇合点提取树脂、流体、或树脂和流体的混合物，并使树脂、流体、或树脂和流体的混合物流向槽的入口，所述方法包括：
在第一时间段期间，打开第一阀和第三阀，并关闭第二阀和第四阀，以使树脂从槽流过第一贮存器并流回槽中；以及
在第二时间段期间，关闭第一阀和第三阀，并打开第二阀和第四阀，以使树脂从槽流到与第二贮存器附接的第一汇合点，并使树脂和流体的混合物流入槽。
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