CN1132490A - 模型制造装置 - Google Patents

模型制造装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1132490A
CN1132490A CN94193647A CN94193647A CN1132490A CN 1132490 A CN1132490 A CN 1132490A CN 94193647 A CN94193647 A CN 94193647A CN 94193647 A CN94193647 A CN 94193647A CN 1132490 A CN1132490 A CN 1132490A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nozzle
droplet
model
vector
threedimensional model
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN94193647A
Other languages
English (en)
Inventor
小罗伊登·C·桑德斯
约翰·L·福赛思
坎普顿·F·费尔布鲁克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SANDERS PROTOTYPE CO Ltd
Original Assignee
SANDERS PROTOTYPE CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SANDERS PROTOTYPE CO Ltd filed Critical SANDERS PROTOTYPE CO Ltd
Publication of CN1132490A publication Critical patent/CN1132490A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/112—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using individual droplets, e.g. from jetting heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/188—Processes of additive manufacturing involving additional operations performed on the added layers, e.g. smoothing, grinding or thickness control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/40—Structures for supporting 3D objects during manufacture and intended to be sacrificed after completion thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C37/00—Component parts, details, accessories or auxiliary operations, not covered by group B29C33/00 or B29C35/00
    • B29C2037/90—Measuring, controlling or regulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2791/00—Shaping characteristics in general
    • B29C2791/002—Making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49031—Project particles, laser beam to point using two, more jets, beams, ballistic particle

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)
  • Golf Clubs (AREA)

Abstract

本发明的三维模型制造装置(1)是一种用向量绘制法逐层施加可固化物质而制成计算机(如CAD)生成结构的三维模型的装置。这些层是通过将很小的液相物质珠滴从一个或多个喷嘴(60)喷到台架(10)上制成的，喷嘴及台架可沿XYZ坐标系相对移动。在X/Y相对移动过程中，珠滴沿着向量一次一个地沉积到台架(10)上，一层叠一层地形成模型。喷嘴(60)和台架(10)按照计算机(控制器)(11)的指令彼此相对移动，在X-Y平面内(以与X-Y矢量绘图仪相似的方式)形成各层，同时，台架(10)或喷嘴(60)可沿Z方向移动，以使借助喷嘴形成其后的各层。

Description

模型制造装置
本发明涉及一种采用按要求喷射珠滴及向量绘图技术的三维模型制造装置。
本发明的目的在于提供一种三维模型制造装置，它相对于以前的多种建议，在达到所需尺寸精度、各表面上的表面光洁度质量方面，都有明显的改进，并能制造按目前需要而规定的复杂形状。
本发明的三维模型制造装置是这样一种设备，它应用向量绘图法一层叠一层地施加可固化的物质而制成计算机(如CAD)生成结构的三维模型。这些层是通过将很小的液相物质珠滴从一个或多个喷嘴喷到台架上而制成的，所说喷嘴及台架可沿XYZ座标系相对移动。X座标和Y座标最好是水平的，而Z座标是竖直的。但其它取向也是可以的而且实用的。在X/Y相对移动过程中，珠滴沿向量沉积到台架上，一次一个地、一层叠一层地形成模型。所述喷嘴和台架按照计算机(控制器)的指令彼此相对移动，在X-Y平面内(以与X-Y矢量绘图仪相似的方式)形成各层，同时，或者台架，或者各喷嘴可沿Z方向移动，以使喷嘴得以形成其后的各层。
在本模型制造装置的一个具体实施例中有两个喷嘴，与第一种物质有关的一个，将形成模型的光滑外表面，并提供模型实心内部的填充料，而与可除去的另一种物质有关的一个，形成对模型的其它无支撑部分(如H形模型的横线)的支撑。在另一个具体实施例中，第一种和的质和填充料可由一个三喷嘴系统的各分立喷嘴喷出。本模型制造装置最好包含一个毛刺刮刀，用以平整X-Y平面内沉积的各层，使得沿Z方向的结构是平整的。可以通过彼此间隔地沉积各珠滴并在沉积珠滴固化之后回填以控制模型的变形。
选择珠滴的加热和成分，不仅要能提供模型结构的整体化，还要使它们几乎当与台架或其它物质接触时就快速地固化使附加各层可以不受延迟地被旋加上去，并可控制或基本消除收缩。
按照本发明，提供一种三维模型制造装置，利用模制剂料的绘图向量，每次一层地、顺次一层叠一层地制作三维模型，其特征在于：a)支撑机构其限定一表面，用以在制作过程中支撑三维模型；b)按要求的液滴喷射装置，用于按要求一次一滴地喷射产生珠滴的熔融模制剂料液滴，以绘制确定各层的向量；c)安装喷嘴的安装机构1)用以沿XYZ轴座标系的至少两个轴相对于所述表面同时移动，以使喷嘴沿任意所需的向量方向移动，同时，所述喷嘴在所述表面上绘制所述模制剂料的向量，2)在需要的时候，用以沿座标系的全部三个X、Y和Z轴相对于该平面移动喷嘴；d)控制机构，用于控制沿X、Y、Z座标轴的移动，以及由喷嘴喷射产生珠滴的液滴，以产生由珠滴形成的模制剂料的向量，沿任意方向和所需的一切方向通过向量绘图产生模型。
按照本发明，还提供一种制作三维模型的方法，它包括以下步骤：a)提供一个表面，用以在制作过程中支撑三维模型；b)从按要求的喷嘴一次一滴地将产生珠滴的模制剂料液滴喷射到支撑表面上，同时，在控制机构的控制下，沿XYZ座标系的X和Y座标、平行于支撑表面彼此相对地移动喷射装置及支撑表面，以便通过向量绘图产生模型的层；c)在控制机构的控制下，沿Z座标方向，垂直于支撑表面、彼此相对地移动喷射装置及支撑表面；d)按需要重复重复循环步骤b)和c)，以产所需附加层直至完成模型。
在以下的详细描述中，将通过参照附图，以举例的方式描述本发明，其中：
图1是本发明三维模型制造装置三个喷嘴的等角示意图；
图2是本发明所用喷嘴的立剖面图；
图3是图2圆圈A部分的放大视图；
图4是图2圆圈B部分的放大视图；
图5是图2圆圈C部分的放大视图；
图6是本发明一个喷嘴的供料系统示意图；
图7和8表示控制喷嘴用的一个电脉冲，示出作为动作喷嘴特征的波形和表示喷嘴停止动作的不合格波形；
图9至13表示供空心模型用的各种网格构架。模型制造装置的设备
首先参见图1，本发明的三维模型制造装置包括框架2，它支撑着一对彼此以一定距离间隔、沿该模型制造装置X座标方向(轴)4延伸着的水平导轨3。这对导轨3支撑着另一对彼此以一定距离间隔、沿Y座标方向(轴)6延伸着的水平导轨5。这对Y座标导轨5在其端部被支撑于X座标导轨3上的支承座7中，以使该Y座标导轨5得以在X座标方向上沿X座标导轨3滑动。该二Y座标导轨沿X座标导轨的运动是通过由电机9带动的皮带传动装置8(为清楚计，移出本设备来表示)来实现的，所述电机包括一个光学编码器29，用以检查和确定该座标导轨在系统逻辑控制器11的控制下沿X座标相对于台架10(被表示为具有立方体式样)的位置。
Y座标导轨5支撑着滑动架12，后者与上述关于座标导轨的运动相似，在带光学编码器30的电机系统13所驱动的传动带控制下滑动运动。该系统13也受系统逻辑控制器11的控制，以检查和确定该滑动架相对于台架10的位置；不过，这种情况下是指沿Y座标方向相对于台架10的位置。
滑动架12装有三个喷嘴60，其一用于喷注制壁物料(制模复合物-MC)的料滴，其二用于喷注填方物料(还是MC)的料滴，其三则用于喷注支撑物料(SM)的珠滴。后面会更为详细地描述这些材料。
可借助步进电机15驱动螺杆螺母螺旋顶重器16使台架10相对于滑动架12沿Z座标方向(轴)升降，其中的螺母安装在台架10上，以便由步进电机15的皮带传动装置17转动螺杆升降该台架。台架10由沿Z座标方向伸展之导柱18上的支承座导引。各导柱18受到框架2的刚性支撑。
系统逻辑控制器11利用软件程序一极可能像在作图过程中的矢量绘图仪中用来控制矢量绘图笔运动所采用的那些程序确定台架沿Z座标方向相对于喷嘴60的位置和从各喷嘴60喷射生成材料滴珠的时间，这将为本领域的熟练技术人员所理解。
框架2支撑着动力源19，根据各自的需要及系统逻辑控制器11所发出的指令，给各系统以及本模型制造装置提供动力。靠近X座标导轨3的一端喷嘴检验和清洗台20，后面将会更加详细地描述它。在X座标导轨3的这同一端支撑着热料储存器21，它们贮存所需的MC，填方MC和SC，取道供料容器22送至喷嘴60。压力泵23被框架2所支撑，在需要将热料储存器21中所存的物质送到供料容器22时，它给热料储存器21加压。
X座标导轨3还支撑着模型修整系统24，后面将详细描述它的使用。模型修整系统24由一个平面铣刀25组成，由电机26通过皮带驱动；修整系统24还包括一个护罩27，用以通过出口28与一真空管道相连，以便于移走本模型修整系统所产生的刮屑。该模型修整系统包括电磁铁31，用于耦接滑动架12及Y座标导轨5，以便沿X座标导轨移动所述铣刀。铣刀25限定一个沿Y座标方向延伸的轴，而且其长度至少有如台架10沿Y座标方向的尺寸那么大。
人们将能理解，可以毫不费力地将多组喷嘴设置在一个滑动架上，必要时，可用工具调节其间的间隔；它们与一套公用的X、Y和Z驱动机构、修整系统、控制器、动力源等相联系，能够在单独一台模型制造装置同时模制多个形状相似的模型。
人们将能理解，尽管参照图1所描述的模型制造装置1提供多个喷嘴60沿X-Y座标方向的矢量移动，以及台架10沿Z座标方向的移动，但其它结构对于那些本领域的熟练人员也是显见的。事实上，可以通过或者只移动喷嘴60或者只移动台架10，亦或通过按所需座标的喷嘴和台架的任意组合移动，来提供这些X、Y、Z座标移动。此外，虽然Z座标方向最好为竖直向，本领域的熟练人员将会理解，关于Z座标方向(轴)的其它取向也是可能的。
人们将能理解，尽管已经按认定其为一独立单元的方式描述了系统逻辑控制器，但多个按需组合的分立控制单元也可一起形成这样的系统逻辑控制器。
喷嘴结构
如图2和3所示，喷嘴端部组件有一小喉管62，它由含氟聚合物模制而成的，而且其一端63的内部被制成锥状。模制过程中，先定好此锥体，再通过切去喉管的锥端63，打开后面，形成一个有所需直径的喷口73。喉管的另一端是打开的，从后面将要讨论的供料系统接受熔融液体。
此喉管的周围是由压电材料制成的另一个管子64。这个压电的管子64经过镀敷以作为压电电极提供电连接(也就是像一个电容器的情况一样)。给压电管64围上一个环氧树脂的电气绝缘密封坡65，以吸收热冲击。然后，将此组件装入车有螺纹的铝衬套66中。
喷嘴端部组件还包括连接管67，它是一个长度较短的弹性导管，装附于喉管的打开端。推压连接管67通过衬套66一端里面的孔68，之后再将牵拉它通过另一端。然后将喷嘴端部组件61装到连接管67上，并回拉连接管67至该喷嘴端部组件61刚好与衬套的开口相接触。此后将喷嘴端部组件61装入车有螺纹的铝衬套66中。随着喷嘴端部组件61的装入，从另一端牵拉连接管67，使其不致成为打折的。完全装好该喷嘴端部组件61之后，去掉多余的导管，使与车有螺纹的铝衬套66之后表面平齐。此时，将一小的管状插入物69(密封管)置入所述弹性导管的端部。
小密封管69有两个基本作用。第一，该密封管69比弹性连接管67的内径大0.4mm。这就造成连接管67的外径堵塞衬套66的内径。其次，密封管69的小内径利用毛细作用力限制上述液体的压力头，并使喷头60能长时间保持空闲而不漏滴。密封管69还补偿来自上述液体容量的喷头压力，使得能够立喷而不漏滴。
此时，再将已装在一起的各件装入管状喷嘴储料槽70中。该管状喷嘴储料槽70具有加热器71和过滤器72(图4)。
制作模型的料剂(MC)从热料储存槽81经热料供送管75(图5)被送到喷嘴储料槽70。模型料剂(MC)的供送得到维持，通过自然虹吸作用，供料管保持对喷头的灌注。这个输送系统通过喷口的确定加注是极为重要的。
喷嘴储料槽内侧、模型料剂(MC)的表面保持一个小气袋76(图2和5)。这个“气囊”76具有作为液压脉动隔离器的关键作用，这种脉动是随着喷射过程中喷头的交替而出现的。这样，此“气囊”76抑制了由喷头的移动而引起的液压脉动，并使热供料管免受弯液面及珠滴形成的干扰。
随着喷注的继续和喷嘴储料槽中模型料剂(MC)液面的下降，气囊扩大，喷嘴储料槽中产生一个不高的真空。由于供料管75处于虹吸平衡，这个不高的真空增加了自热料储存槽经供料管管喷嘴储料槽输送的模型料剂(MC)。
开动本系统时，喉管62保持压电管64的电压。当收到珠滴喷射信号时，这个电压降低，同时压电管64退极性。这种退极造成压电管64将一收缩力加给喉管62，并通过驻留在喉管62中的液体发送能量波。喉管62的内部容积也有一些减小。这种音频能量波以及容积的收缩一起势必从背向供料管和面向喷口两个方面对料液加压。由于供料管75充有料液，所以最后的阻力路径是朝向喷口73的。另外，供料管中的料液起障碍物的作用，同时按音频方式反射一部分音频能量。所提供的总能量水平足以克服喷口73中的弯液面和阻力，将喷射一个小MC珠滴。
在保持喷头60及滑动架系统的尺寸和负担减至最小程度的努力中，将管状喷嘴储料槽主体70的尺寸特别地定为提供(单个供料管)大约15分钟的工作。管状喷嘴储料槽70还是主要部件，其它部分都是装配于其上的。如图4所示，该管状喷嘴储料槽内是网式过滤器72的凹槽。装配时，该过滤器洽在喷嘴端部组件61上面、管状喷嘴储料槽70的底部。
喷嘴储料槽的顶部装有排气帽77，形成喷嘴储料槽70与材料输送系统之间的连接件。此帽内侧有一弹性垫圈78，为系统内引入气体密封。在帽的边缘，精确地安装在弹形垫圈边缘的是排气孔74，它直接向外部大气排气。这些孔都是极为关键的，它们提供一种以对气囊76的腔内压强(正向或负向)破坏最小方式排放喷嘴储料槽气体的方法。当把帽77松开时，立刻破坏密封，使空气得以通过排气孔74进入喷嘴储料槽70中的气囊76；而当把帽77紧固时，则不会因让空气通过排气孔74进入喷嘴储料槽70而有害地增大喷嘴储料槽内的压强。这样就足以使喷嘴储料槽内的料液液面相对保持不变。如果没有排气孔，当把盖子松开时，则这种拧松的作用将有效地增大气囊76的内部容积，从而加大真空度。这个真空必将通过喷口把空气吸入气囊，结果是当继续喷射时，会妨碍喷射。同样，如果没有排气孔，那么拧松帽盖的作用必将增大腔内的压力，并将物料压出喷口。没有排气孔，则在仅仅少量地移开帽盖再反回之后，喷嘴储料槽很快就会耗尽物料。
衬套66能向喷头组件作标准化趋近。如较早所述的那样，所述衬套包含喉管62、节制流量的密封管69和弹性连接管67。需要日常保养时，这个衬套很容易被取下，并接近喷头的其余部分。
加热器71是喷头60的供热源。辅助热量来自被送到喷嘴储料槽70内的熔融物料。加热器71为薄金属片型的，直接附着在喷嘴储料槽70的外表面上。使热电偶(未示出)的端部直接与铝的管形喷嘴储料槽70接触。将热电偶的输出耦接到热控装置，以便将喷头60的温度控制在+/-2摄氏度。
通过所装的夹紧装置将喷头紧固在滑动架上，所述夹紧装置将喷嘴储料槽的底缘80夹紧在滑动架的位置上。
上面揭示的喷头结构可在控制于6000Htz的最大重启动速率下工作。相同尺寸的模型料剂(MC)珠滴在6000Htz的最大重启动速率下自喷嘴始终如一地被发射出来。如果把重启动速率增大到12000Htz，则喷嘴共振发射的模型料剂(MC)珠滴有如在6000Htz条件下发射珠滴的两倍大。因而，在12000Htz条件下比起在6000Htz条件下发射四倍量的模型料剂(MC)，比如两倍的珠滴数，而这里所说的珠滴是两倍那么大的；所以在12000Htz条件下模型的制造速度是在6000Htz条件下的四倍，不过，由于所沉积的模型料剂(MC)珠滴尺寸被增大，相应降低所得模型的光洁度质量。所以，喷头在12000Htz重启动速率下工作可有利于被用于填充模型的内部空间，其无需良好表面光洁度或者以草拟方式快速地制造草拟模型。
可以理解，可给本模型制造装置设置两个喷头。一个喷头用于在6000Htz下喷射制作壁的模型物料并在12000Htz下快速充填在模型内的空间而另一个喷头在6000Htz下喷射支撑物料，以充填模型内的空间还可以理解，除了应用第一喷头在12000Htz下快速充填模型内的空间，还可使用喉管62中有较大喷口73的第三喷头喷射较大珠滴的模型物料，从而快速充填内部空间，而无需12000Htz的重启动速率，或者在12000Htz下充填得更快。
可以理解，可设置喷嘴阵列来快速充填或打网线，这些喷嘴之一也形成制作模型壁的喷嘴60。
物料/供料系统
按照一个物料供送系统的实施例(图6)，已将模型料剂(MC)和支撑物料(SC)储存在每种物料的供料槽81中。图6中只示出其中之一。将这些供料槽81装在模型制造装置上，并根据每种物料的流体动力情况安置在临界高度上。给每个供料槽配备一个能够自行调节温度控制的A/C加热器(未示出)。无需外部温度控制器，这些加热器即可将MC和SC的温度控制在8摄氏度内。
该供料槽具有密封盖，盖上有一螺纹管接头，用以装附合成橡胶管82。当未将输料系统装到喷头60上的时候，该管82被用来清洁输料系统；当把它装到喷头上的时候，此管被用于清洁喷头。更当给它加上一个适当的气源时，就可决定喷头内的污染比率和过滤器的情况。
物料输送系统工作的基本原理在于虹吸作用。供料槽81与喷嘴储料槽70之间存在流料的平衡。在由两个储料槽和一个输料连接管构成的常用系统中，当从一个储料槽取出物料时，相应数量的物料流经另一个储料槽的输料管，以平衡料液平面。只有在两个储料槽处在相同的大气压力下，才可这样做。
当一个储料槽象在喷头60中那样被封闭时，系统的动作就有点不同。喷嘴储料槽70中存在气囊76。喷嘴储料槽70是气密密封的。随着喷嘴储料槽内料液平面的下降，使该喷嘴储料槽内的真空度加大。随着这种作用力的增强，料液经加热的输料管流入该喷嘴储料槽70。这个气囊还起稳定装置的作用。由于这个气囊的缘故，可耐受较大的液面变化。供料储存槽液面的任何变化，通常都会在喷嘴的弯液面上有一即时的液压作用，但是，由于这个气囊系统，供料存储槽液面改变40mm，喷嘴的弯液面上也没有有害的作用。如前所述，该气囊还使喷嘴顶端组件61免受由于喷头滑动架的移动所引致的液压冲击。没有此气囊，将很难保持喷嘴正常的和始终如一的工作。
MC和SC是非常不同的物料。它们最重要的特点是，两者在相似的温度下发生相变，但它们有着完全不同的溶剂。用来除去SC的溶剂对于MC无效；反之亦然。这造成一种非常有利的控制环境，所使用的溶剂很普通，而且对环境是无损的。
就各种制作模型的物料而言，其它的不同在于它们的密度和表面张力。由于这些不同，各种物料的工作液面就是不同的。基本上，供料储存槽中MC(磺胺基材料)的液面在喷嘴储料槽中液面上方大约25mm。供料储存槽中SC(蜡基质材料)的液面在喷嘴储料槽中液面下方大约25mm。
喷嘴故障检测
以下参见图7和8，图7表示一个压电启动脉冲，它被用于产生要由喷嘴60喷射的MC或SC的珠滴。该脉冲大致为方波并且终端是扰动的，该终端在图7中被一虚线圆包围。图8是图7中所示扰动的放大视图。每个喷嘴产生一个扰动，成为喷嘴正常工作时的标志，图8中用实线表示这种正常标志。随着同一喷嘴喷射每一个珠滴，可对工作中喷嘴的标志进行分析，而且为了与后面的同一喷嘴的扰动比较，还将它储存起来。如果所分析的后面的扰动处在一个与喷嘴标致相关的所存信息适当的偏差内，则控制装置可证实该喷嘴处于正常的工作中。然而，如果该信号明显地不同于常规的扰动标志，则如图8中虚线所示，控制装置将确定喷嘴已出现故障。
珠滴间隔的控制
随着来自现有硬件，如编码器29、30的恰当输入，适当的软件可执行下述功能。
1)给喷嘴60以启动信号，从而得到一个给定的、与速度、角度或曲线的曲率无关的质量向量(珠滴间隔)。软件及逻辑控制就每隔一定间隔地配置珠滴，从而得到给定限度的大小和表面光洁度。
2)为了控制珠滴间隔，软件不移动喷嘴，使它们关于台架的矢量速度超过各喷嘴的最大重启动速率。可有两种办法设定珠滴间隔，即，使用软件或者硬件。
硬件通常控制启动，使保持均匀的珠滴间隔，而与起始及结束过程中可能变化的速度或者向量的角度或曲率无关。在向量沿X或Y座标的情况下，硬件启动珠滴，各编码器29、30持续动作，在加速或减速期间与规定的珠滴间隔相配合。当向量产生的速度接近或者是一恒定速度时，在某些情况下，珠滴的启动可能变换为关于时基，而非编码器的信号启动。
在斜向量或成角度向量的情况下，利用编码器29或30，显示最大增量(这指示该向量关于所用编码器的轴不超过45度)及编码器信号的数目将被缩减，使规定的珠滴间隔得以维持。编码器29、30被用来检测沿X及Y座标中的每一个的运动。
在斜线或曲线的情况下，正如“突然打开”的两个编码器之一所测得的那样，硬件根据两个测量结果之比来调节珠滴的间隔，所述两个测量结果与VX、VY成比例。这个瞬时作用比值的反正切或者平方和给出曲线或者斜线的瞬时角度。通过使用一个检查表，确定用以保持所需液滴间隔的各珠滴之间编码器信号的数目。
采用具有较高瞬时速度和0到45度瞬时角度的编码器。在45度角情况下，发生从一个编码器到另一个编码器的转换。在关于弧端减慢的过程中，通过调节最后珠滴的间隔，维持正确的长度。
为了实现这个所希望的功能，由X轴或Y轴编码器29、30来启动各喷嘴。X座标编码器29被用于X座标方向4的45度以内的各管；Y座标编码器30被用于X座标方向4的大于45度角的各管。这样，就使所需的珠滴间隔被精确地维持在与向量方向、速度或曲率无关的所需间隔。
通过喷嘴喷射直径大约0.09mm的液滴以得到直径大约0.12mm的珠滴，可以达到典型的0.025mm的珠滴间隔。
硬件通过在公知的短时间间隔内测量编码器29、30的编码器信号数目来测量所说的瞬时角。利用所得的这些编码器信号之比并使用一个检查表，我们可以在各珠滴喷射器之间确定编码器的信号数，以便在任意瞬时线间夹角下得到均匀的所需珠滴间隔。
利用一个计数器，从各喷嘴喷射珠滴；所说计数器计数正交的编码器信号。依线的瞬时夹角调整计数的数目。
还有其它更复杂的将向量终止在正确点的方法。向量的长度通常不是珠滴间隔的偶数倍，而是通常都有多余。为使向量结果有一个精确的长度，可采用其它几利较为复杂的方法中的一种：
1)取“n”个均匀的珠滴，这里“n”等于线长被珠滴间隔除；再多取一个具有间隔“r”的珠滴作为此多余的量。理想地，应由软件来满足“n”和“r”的要求，或者，如果需要，由硬件来计算。大多数情况中，这种方法可能是最便于使用的方法。
2)通过安排硬件，增加“r”珠滴间隔，得到精确的长度，可达到理论上说为较好效果。尽管这种方法更适宜于直线，它也能用于曲线的情况。
3)使一珠滴处在线的端部，尽管这不是正确的位置。这引起在这点壁高的改变，适当地控制，这点可为高度的增加。当像后面所述的那样用铣刀进行切削时，可使高度的这个误差得到校正。
譬如，如果由各喷嘴喷射的液滴取大约270微秒去冲击工质，在它被以电学方式控制后，形成珠滴。在84mm/sec的喷射速度下，从液滴被启动之后，使液滴飞行差不多0.23mm，以形成珠滴。然而，如果我们开始一条线并保持它，我们得到一个珠滴，随后开始加速，设为4Gs。在移动了例如0.24mm之后，我们想要启动下一个珠滴—这发生在3.6毫秒后，这时我们在142mm/sec下移动，使珠滴穿行0.30mm，而不是0.24mm。我们要使下一个液滴在0.48mm处，这发生在5.1毫秒时，而且在这里速度将为200mm/sec；珠滴以此速度穿行0.56mm，间隔0.27mm。我们要使下一个液滴在0.76mm处，这发生在6.2毫秒时，而且在这里速度为244mm/sec；珠滴以此速度穿行0.83mm，间隔0.27mm。我们要使下一个液滴在1mm处，这发生在7.2毫秒时，而且在这里速度为282mm/sec；珠滴以此速度穿行1.1mm，间隔0.26mm。当速度接近813mm/sec时，间隔保持接近0.25mm，这里我们可以按时间间隔转接启动。随着我们减慢，各点以零点几毫米趋于较为紧密地靠在一起，而不是更分开。
由于软件控制珠滴间隔，在线的加速和减速部分我们仍使用编码器信号启动印制模件。我们使用编码器29或30，它们按角度说，是较为接近启动喷嘴的瞬时角的。由于控制器11的电子线路总是知道所划线的瞬时角，于是这可将我们引到一个检查表，告诉我们在这个阶段中再启动所用的信号数。当随着我们在恒定速度阶段重启动时，我们就不需要使用这种检查表了。
一种与上述接近的选择如下。软件与硬件的组合保持编码器信号的踪迹。在或者X轴或者Y轴的每个编码器信号下，考虑到珠滴飞行时间来计算所移动的斜向距离和当前的速度，对启动的珠滴计算这个正确的时间，以便得到正确的液滴间隔。
模型的制造
采用模型制造装置1，利用热固性液滴按需喷射器(喷嘴60)在所需“液滴间隔”条件下制成一个给定层的内表面和外表面的向量轮廓，这样，即制成三维模型。最好将所述向量轮廓重复一次或多次，随着部件的几何形状，根据所需的轮廓完成安置随后的各向量，同时建立方案(实心模型或空心模型)。此偏差量被称为“壁间距”。为制作高质量表面的三维模型，可以改变这些参数。还可以同时改变壁间距和珠滴间隔，可得到从大约0.03mm到大约0.18mm的层厚范围，这个范围导致操作者可交替使用所能选择的表面光洁度/制作时间。应注意的是，珠滴间隔可如前面所描述的那样得到控制。利用控制器11经执行软件可作到壁间距的控制。从头至尾的向量绘制是一种用于提高表面质量的附加软件控制。
然后，在使用X-Y向量绘图技术的情况下，利用具有上面提到之珠滴控制的多个喷嘴每次一个水平层地制作模型。Z座标的模型控制后面将在“层发展过程控制”中讨论。
虽然已经讨论过利用从“共振”喷嘴60或从专用的大喷口喷嘴喷射MC来填隙，但还有其它的填充系统。例如可由快速凝固的发泡材料(如尿烷)或其它快凝材料和/或快速施加材料(如蜡、粉剂等)填充空隙。
一种补充的填隙方法是，在完成了许多层时，但最好在切削极小颗粒之前，在周围环境温度条件下加入球形珠滴，将空席填充到进行切削的程度。这些颗粒可以是模型剂料(MC)，或者可以是任何其它适用的材料。
填隙之后，要通过从制作剂料喷嘴或者甚至是支撑材料喷嘴喷射珠洋，至少将这些颗粒在上表面粘接在一起；切削之后，就像前面那样继续模型的制作。
层发展过程控制
就控制部件的几何形状而言，Z轴的控制是重要的。由于设备之间液滴体积的变化以及厚度的变化，目前控制Z轴唯一实用的方法是以选定的间隙铣削模型。在一个给定的层内，诸如交线等几何形状的变化以及壁厚的变化均可产生层厚的改变。虽然这可能只是每层千分之几毫米的量，但这很快会累加起来。在选定间隔后，平面铣削顶面能保证竖向的发展是在像X和Y轴那样的精确的尺寸控制以下。
另外，以所选的间隔进行平面铣削顶层有助于减小层内的应力。累加起来的液滴收缩是造成附加形变控制问题的主要原因，这个问题将在随后讨论。铣削这些层未能平衡这些应力，使这些应力与作业背道而驰地实际保持着，并引致这些层趋于沿其它方向变形。但由于有坚固的基础，使这些层就在这些应力状态下被制作着，而没有问题。为保持精确的Z轴制作，在已经敷设了一层或者多层(最好是五层)模型复合体之后，使用模型修整系统24。当控制器11传送一个切削指令给Y座标导轨5与滑动架12的组合时，经两个电磁铁31移动成与模型修整系统耦接并“拾取”该系统，同时在软件所能选择的切削速度和进给量条件下将平面铣刀25横送过模型；将模型修整系统24返回其原位，解除这种耦接，继续制作模型。所述平面铣刀被敷以一种聚合物(Poly-ond)，以助模型免除切屑，而由接到出口28的比大气压低的压力清除之。
变形的控制
在制作高精度部件的过程中，变形是个要克服的最困难的问题。本系统的基本特点在于可有助于克服这个困难的变形控制问题。与其它材料相比，用于制作部件的基本材料本身具有较高的收缩率(18％到22％)。当一种材料在一种形态与另一种形态如液、固等形态相比有不同比重时，在相变过程中将有显见的收缩性。在我们的情况中，我们必须处理这个问题以及所有固体都有的热胀系数问题。当部件在热的情况下被制成，而在冷的情况下使用时，总是有个变形的问题的。
为解决引起变形的收缩问题，我们利用我们过程的特殊优点。如果人们要将熔融的材料浇注到型模中模制一个部件，就应该利用前面所述的我们材料的条件。不过我们每次一个液滴(珠滴)地制成部件。这样作时，当液滴在途中和一旦打到所制的表面上时，大多数材料都要出现收缩。在下个液滴打到该表面上之前，有机会完全流入前面的开始收缩的液滴中去。
与层的铣削一起，控制部件的几何形状、材料的温度、珠滴间隔、飞行的距离/时间、壁间距以及正在制作的表面温度，就可将这种收缩控制到对引致部件变形有最小的影响的程度。为做到这一点，材料的温度、飞行的距离/时间，以及所制作的表面的温度变成标准的设备配置，而液滴间隔、壁间距以及层的铣削都是操作变量。控制这些变量，使最大限度地影响变形和尺寸的控制成为可能。
在所有这些因素之外，再就是每个珠滴的收缩问题，而且不管方法如何，主要任务就是控制珠滴的收缩。必须赋予珠滴有足够的液体流动性，以确保附着在先前的构成上，却不致于引起变形。
格子结构及图样
在制作时要完全消除所有的收缩和变形实际上是不可能的，但可将其控制在可容许的限度内。当变形仍是个问题时，所想象的填充图样就开始起重要的作用了。双格构造以二轴向方式加强着模型的断面，有助于消除各向异性的收缩。填充图样的均匀性增强了对尺寸和收缩的控制。当填充壁的间隔时，重要的在于以最少量的物料得到最大的增强，用以维持四周的制作。有些情况下，必须修改四周的条件，以便与填充图样的制作速率相配合。
一般说来，珠滴间隔是个可设的参数。在一种减小收缩的工艺中，将液滴放在一个特殊的第一珠滴位置。在本应是第二珠滴被正常放置的地方有一个间隔。第二珠滴就被放在应属于第三珠滴的地方。对整个层循环重复这一图样。当这一层被所需珠滴的一半完成时，发生单个珠滴间隔的移动。然后循环重复这一层。因此，重复层的珠滴被放置在先前珠滴之间的间隔中。完成了这个移动了的图样之后，就完成了这一层。可对整个部件，或者只对那些预计有变形及尺寸控制问题的地方重复上述过程。其优点在于，每个珠滴都有机会充分收缩而不影响这层其它珠滴。结果是大部分收缩已经发生，同时目的物也有效地被预收缩的材料制成。这样形成的最小应力对各层几乎不会产生或根本没有影响。
网格支撑结构
为了成功地制作某些中空模型，重要的在于内部支撑图样或网格。这些图样使制作具有小于100％密度的模型成为可能。它们基本由厚度和间隔可变并且单向或双向延伸的壁构成。须将这种图样的取向精心地考虑成要确保最小的变形。
在某些模型中，当采用单向图样时，其形状可能造成变形问题。这种附加的变形成为沿一个方向的两极分化的应力结果。在这样的情况下，改变支撑图样的取向可能通过重新分配应力而减少变形的问题。在任何情况下，所选的单向图样在整个部件上是连续的。
双向网格由相同层中的双向壁构成。这特别有助于较小的高宽比，这种高宽比需要沿各方向有相同的增强。在较大高宽比的情况下，可有理由从一个方向到另一个方向改变图样的间隔，以进一步加强对变形的控制。
网格图样的主要理由基本是：1.密度降低。这有几点直接的好处。第一个明显的好处在于较少的材料，因而较少的花费。第二个好处是减少了制作模型所需的时间。由于少40％的材料，一个可类比的实心模型将花费长得多的时间用于制作。2.使形得到控制。当变形相对讲是次要问题时，选择填充图样会进一步降低变形，使得只对百分之几的用途才需考虑如热处理和固定等辅助解决方法。3.在为铸造而进行的处理过程，减少陶制模槽上蜡型的应变。4.模型冷却得较快。
在确定模型所用网格图样类型的时候，有几个要考虑的因素。1.模型所需材料的最少量是多少？有时模型也许必须是实心的。2.预料中的变形怎样？3.所需外壁的光洁度怎样？在那些选择壁型使制作速度加快的情况中，这点是必须考虑的。这些情况需要使外壁的制作速度与网格壁的制作速度相配合。4.部件将被填充吗？根据部件的重量，这将确定图样的间隔。部件越浅薄，图样的间隔就须越密。
图9-13例举了上面所述网格加强结构的布置。图9中示出一个方形城堡式模型的水平中空截面，有多个单向内加强壁120，它们与一对相对的外壁互连。图10是一个与图9相似的截面，有多个双向加强壁121。图11表示图10的一个变型，其中双向加强壁接在模型内壁122的端面上；此模型在已制成外壁各层之后再制成每一层。按照这种布置，无需考虑外壁中的应力，可以减少或消除其表面断续或变形。图12是一个正圆柱形城堡式模型的水平截面，具有同心的内加强壁123，它们被加强肋124所间隔，形成一个整体结构。图13表示一种封闭如图9和10所示方形城堡式模型顶部的方法；图9和10中城堡的顶部125要被封闭。在这种布置中，当模型层接近该封闭的顶部时，液滴被喷射，盖满城堡的整个范围，结果，一些液滴形成珠滴，扩展了加强壁的顶部，而一些珠滴落在加强壁之间，在城堡底部形成有如126所表示的珠滴。随着各层逐渐朝着封闭的顶部被形成，壁的宽度随附加的珠滴在其上形成而增加，直至加强壁间的空间像图13所示那样被封闭。之后即可完成整体的顶部。
外表面光洁度的控制
喷头按计算机控制的方式来回移动，如早些时候所述那样，通过反复施加不同截面或相同截面的模型利料(MC)层，直至得到所需的形状，以制成三维的目的物。按照这种方法，以各种间距即滴距，一次一滴地构成各壁。
随着喷嘴散布模型剂料(MC)的小液滴，它们落在基质上，形成多个三维珠滴，这些珠滴的凝固后的厚度略小于它们直径的一半。根据这样的间隔，这些珠滴可按照重叠的图样沉积。当新的覆盖小液滴打到在下面的凝固了的珠滴时，它们的冲量使它们沿印制方向稍许向前飞溅。最终的结构就好像是沿着一条线将柔软的盘互相叠放所得到的样子。重叠的程度可以为75％以上每个盘重叠前面的盘并落在下方的层上。在有相当数量的层落下以后，从侧面观察时，在壁中可看到一个串条状或者一蛇形图样。在某些应用中，这种串条状图样可能是不需要的，而且可以通过加入紧密相邻的内壁或多个内壁而使其明显地减小或被完全消除。实际的这种壁数将由其它因素(如竖向制成比率)以及所需的光洁度来确定。可按诸如此类的需要设定壁厚(或壁间隔)。
这种串条状图样主要出现在单间隔的壁中，这是指由单个液滴构成的壁，当小液滴飞溅时，能使小液滴沾湿内壁的顶部。这样，沿着制作的方向并向内沾湿，同时减少适合于这种串条状图样的模型料剂(MC)的量。最终结果是一个较为光滑的外壁。
内部网格或填充图样对外壁的光洁度有明显的影响，这是因为它们的端部对薄壁具有热效应。由于有多个厚的外壁，就减弱了这个与质量有关的现象。当的把外壁制得较厚的时候，网格材料与壁材料的比率按有利于壁的方式转换，以致减小了网格对壁的光洁度的影响。
壁与网格的交线由软件的算法来确定，凡有相交时，网格线的端部被从壁的中心线回拉网格壁厚的50％。由于网格壁与外部的单个壁结构相同，结果在每条交线处合并了50％的材料。当制有多个厚的网格外壁时，就只有最内壁有意义了。所以，比起多个厚外壁使网格对外部光洁度的影响来，网格状将更多地影响单个厚外壁外部光洁度。
拐角结构
用来形成模型周围的外部拐角和内部拐角的工艺非常相似于前面当讨论网格壁与外壁相交时所说的材料合并。在用喷嘴回转各拐角时，MC材料势必会积累在拐角处。这种积累部分是由于物料流受到了干扰，以及新的相邻的壁容许有流体表面张力，从而又增加了一些物料流受到干扰；同时，这种新的相邻的壁容许有流体表面张力，从而又增加了一些两个壁的物料流进到拐角中。另外，当喷嘴处在两个壁的交会处并反MC喷射到每个壁的中心线上时，就有一些物料重叠在两个壁之间，而较多的物料沉积在沿着壁的相交处。如不校正，则这种现象会以比沿直壁更高的速率渐渐沿竖向造成拐角。
通过离相邻壁一个完整的壁厚终止第一个壁的端部，或者把两个壁拉回25％，可使这种现象得到校正。在任何一种中，MC材料都流入该间隙中，减少了拐角处物料的量，消除了这种影响。同时拐角被形成，其半径为单个壁厚的50％。
层的粘合
当使小液滴落到前一层的顶上时，有一种软熔现象，其作用是使旧层与新层连接。这种软熔只以层厚很小的百分数伸入到前面的层中，但却只以完成几件主要的事情。
第一，它增强了新层与旧层的结合。当完成模型时，层内的粘接确保一个整体的部件。
第二，它减轻了前面的层内由于收缩引致1的一些应力。所说的前面的层是通过一些制作工艺作为新层而得到的。当一层固化时，由于前面的层已经相对地冷了，所以是从底部往上进行的。由于该层的顶部不受约束，而底部受约束，就存在不均匀的收缩；这不同于层内应力引起的收缩。当把新层加上时，软熔区势必要缓和很多的应力。通过将它的大部分热量排放到前面的层中，就达到退火处理的程度了。这种微小退火处理过程一层继一层地循环。
第三，外部光洁度得到改善。粘合剂的局部熔融/软熔区也助长了各层在它们结合处的融合。依靠在前面层与现在层的小液滴半径吞蚀处以焊缝方式减少结合的深度改善了光洁度。
按照测试，直到四层，通过前面层的粘合区的回汉似乎是显著地改善了表面光洁度。
退火
在所有这些步骤已被执行之后，如果还有应力和变形需要被除去，一个可选的方案是退火处理。一般说来，退火处理是最后一种手段了。只要部件仍牢靠地安装在安装板上，一般就不需进行退火处理。

Claims (15)

1.一种三维模型制造装置，通过绘制模制剂料的向量，每次一层地、顺次一层叠一层地制作三维模型，其特征在于：
a)支撑机构限定一个表面，用以在制作过程中支撑三维模型；
b)液滴按需喷射装置，用于按要求一次一滴地喷射产生珠滴的熔融模制剂料液滴，以绘制确定各层的向量；
c)安装喷嘴的安装机构1)用以沿XYZ轴座标系的至少两个轴相对于所述表面同时移动，以使喷嘴沿任意所需的向量方向移动，同时，所述喷嘴在所述表面上绘制所述模型剂料的向量2)在需要的时候，用以沿座标系的全部三个X、Y、Z轴相对于该平面移动喷嘴；
d)控制机构，用于控制沿X、Y、Z座标轴的移动和由喷嘴进行的产生珠滴的液滴喷射，以便沿任意和所需的一切方向产生由珠滴形成的模制剂料的向量从而通过向量绘图产生模型。
2.一种如权利要求1所述的三维模型制造装置，其特征在于：
a)所述表面是平的并垂直于Z座标延伸；
b)所述安装机构是与喷嘴同时相对于所述表面沿X和Y座标移动的，以沿任意所需方向确定向量，形成一层；
c)所述控制机构控制安装机构，用以在一层形成以后并先于下一个相继的层形成而使所述喷嘴沿Z座标相对于所述表面移动。
3.一种如权利要求1所述的三维模型制造装置，其特征在于：
响应于向量绘制速度和方向的装置被提供用来控制所述喷嘴，以便给出恒定的珠滴间隔，为的是提供与其速度、角度或曲率无关的、所需质量恒定的绘图向量。
4.一种如权利要求3所述的三维模型制造装置，其特征在于：
所述响应装置在喷嘴加速过程中响应于向量绘制的速度和方向，并且根据喷嘴速度基本为常量时的时间提供控制。
5.一种如权利要求3所述的三维模型制造装置，其特征在于：
所述向量绘制的速度和方向由X和Y座标的编码器检测，所述响应装置接收并响应它们的输出，绘图的方向通过计算编码器输出瞬时比值的反正切及平方和之一而连续地确定。
6.一种如权利要求5所述的三维模型制造装置，其特征在于：
响应于在角度上靠近所述计算方向的X和Y座标编码器，根据该角度，控制所述响应装置来实现所述的恒定液滴间隔。
7.一种如权利要求1或2所述的三维模型制造装置，其特征在于：
在需要时利用可移动的模型修整系统将模型修整至所需要的高度。
8.一种如权利要求7所述的三维模型制造装置，其特征在于：
所述模型修整系统由所述安装机构安装，以移动修整，而且它还由所述控制机构控制。
9.一种如权利要求1所述的维模型制造装置，其特征在于：
所述控制机构控制所述安装机构，以至少沿着所制模型的层的所有外表面及任何内表面轮廓的向量移动方式，使喷嘴总是相对于所述表面移动。
10.一种如权利要求9所述的三维模型制造装置，其特征在于：
所述控制机构控制所述安装机构，以便相对所述表面移动所述喷嘴，分别地产生一个以上的壁元件，用以在每层限定模型的壁，从而提高露出表面的光洁度。
11.一种如权利要求1所述的三维模型制造装置，其特征在于：
为将收缩和变形减至最小程度，控制装置使限定模型层各向量的珠滴按两条路径形成：
a)在喷嘴相对表面的第一路径时，形成所需向量的各交错珠滴；
b)在喷嘴相对表面的第二路径时，形成所缺的中间珠滴。
12.一种如权利要求1所述的三维模型制造装置，其特征在于：
有至少两个喷嘴，在制作模型的过程中，第一喷嘴用于喷射制作模型结构的模制物料(MC)，第二喷嘴用于喷射支撑物料(SC)，后者沉积可除去的材料，以支撑模型的交叉支架和其它悬空部件。
13.一种如权利要求1所述的三维模型制造装置，其特征在于：
所述控制机构使网格加强肋一层叠一层地沉积到中空模型的加强壁上。
14.一种如权利要求13所述的三维模型制造装置，其特征在于：
靠近封闭顶部的模型部件，所述控制机构使用于构成连接板的模制物料沉积到整个封闭顶部的部件上，从而一层接一层地增加所述连接板的厚度，直至它们满足为封闭顶部的部件的沉积提供一个基础。
15.一种制作三维模型的方法，它包括以下步骤：
a)提供一个表面，用以在制作过程中支撑三维模型；
b)按照要求，从液滴按需喷嘴一次一滴地将产生珠滴的模制剂料液滴喷射到支撑表面上，同时，在控制机构的控制下，沿XYZ座标系的X和Y座标，平行于支撑表面彼此相对地移动喷射装置及支撑表面，以使通过向量绘图产生模型的层；
c)在控制机构的控制下，沿Z座标方向，垂直于支撑表面、彼此相对地移动喷射装置及支撑表面；
d)按照需要重复循环步骤b)和c)以产生需要的附加层，直至完成模型。
CN94193647A 1993-08-26 1994-08-17 模型制造装置 Pending CN1132490A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11243793A 1993-08-26 1993-08-26
US08/112,437 1993-08-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1132490A true CN1132490A (zh) 1996-10-02

Family

ID=22343898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN94193647A Pending CN1132490A (zh) 1993-08-26 1994-08-17 模型制造装置

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP0715573B1 (zh)
JP (1) JPH09503969A (zh)
CN (1) CN1132490A (zh)
AU (1) AU679561B2 (zh)
CA (1) CA2170119A1 (zh)
DE (1) DE69429004T2 (zh)
FI (1) FI960846A (zh)
WO (1) WO1995005943A1 (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100439105C (zh) * 2003-05-14 2008-12-03 精工爱普生株式会社 液滴喷出方法和液滴喷出装置及基板的制造方法
CN103144306A (zh) * 2013-02-27 2013-06-12 深圳诚一信科技有限公司 一种3d激光快速成型机
CN103182840A (zh) * 2011-12-29 2013-07-03 上海富奇凡机电科技有限公司 微注射器式多喷头三维打印机
CN103222528A (zh) * 2013-05-06 2013-07-31 兰雄兵 3d打印设备及其送料系统
CN103660605A (zh) * 2012-09-19 2014-03-26 冯黎 基于层工作网格的多打印头3d打印系统
CN104057718A (zh) * 2013-02-27 2014-09-24 熙尔科技有限公司 用于三维打印机的打印头组件
CN105150535A (zh) * 2015-08-31 2015-12-16 苏州秉创科技有限公司 一种基于数字化微喷工艺的单色3d打印机及成型方法
CN107471826A (zh) * 2017-05-03 2017-12-15 珠海赛纳打印科技股份有限公司 打印头组件及三维打印系统
CN112659561A (zh) * 2019-10-16 2021-04-16 精工爱普生株式会社 三维造型物的制造方法和数据处理装置

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5717599A (en) * 1994-10-19 1998-02-10 Bpm Technology, Inc. Apparatus and method for dispensing build material to make a three-dimensional article
US5572431A (en) * 1994-10-19 1996-11-05 Bpm Technology, Inc. Apparatus and method for thermal normalization in three-dimensional article manufacturing
US5859775A (en) * 1994-10-19 1999-01-12 Bpm Technology, Inc. Apparatus and method including deviation sensing and recovery features for making three-dimensional articles
US5555176A (en) * 1994-10-19 1996-09-10 Bpm Technology, Inc. Apparatus and method for making three-dimensional articles using bursts of droplets
US5633021A (en) * 1994-10-19 1997-05-27 Bpm Technology, Inc. Apparatus for making a three-dimensional article
US5943235A (en) 1995-09-27 1999-08-24 3D Systems, Inc. Rapid prototyping system and method with support region data processing
US6270335B2 (en) 1995-09-27 2001-08-07 3D Systems, Inc. Selective deposition modeling method and apparatus for forming three-dimensional objects and supports
DE69628348T2 (de) * 1995-09-27 2004-06-09 3D Systems, Inc., Valencia Verfahren und Vorrichtung zur Datenveränderung und Systemsteuerung bei einer Modelliervorrichtung durch selektive Materialablagerung
US5784279A (en) * 1995-09-29 1998-07-21 Bpm Technology, Inc. Apparatus for making three-dimensional articles including moving build material reservoir and associated method
US5700406A (en) * 1996-04-26 1997-12-23 Bpm Technology, Inc. Process of and apparatus for making a three-dimensional article
GB9611582D0 (en) * 1996-06-04 1996-08-07 Thin Film Technology Consultan 3D printing and forming of structures
AU9451098A (en) 1997-10-14 1999-05-03 Patterning Technologies Limited Method of forming an electronic device
US7323634B2 (en) 1998-10-14 2008-01-29 Patterning Technologies Limited Method of forming an electronic device
DE19853814B4 (de) * 1998-11-21 2008-01-31 Ederer, Ingo, Dr. Verfahren zum Herstellen von Bauteilen durch Auftragstechnik
DE19931112A1 (de) * 1999-07-06 2001-01-25 Ekra Eduard Kraft Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Mikrobauelements, Verwendung eines nach dem Tintendruckprinzip arbeitenden Druckkopfes zur Herstellung eines Mikrobauelements und Vorrichtung zum Herstellen eines Mikrobauelements
DE19948591A1 (de) * 1999-10-08 2001-04-19 Generis Gmbh Rapid-Prototyping - Verfahren und - Vorrichtung
US8481241B2 (en) 2000-03-13 2013-07-09 Stratasys Ltd. Compositions and methods for use in three dimensional model printing
US7300619B2 (en) 2000-03-13 2007-11-27 Objet Geometries Ltd. Compositions and methods for use in three dimensional model printing
US20030207959A1 (en) 2000-03-13 2003-11-06 Eduardo Napadensky Compositions and methods for use in three dimensional model printing
JP2002144555A (ja) 2000-08-31 2002-05-21 Riso Kagaku Corp インクジェットプリンタ及び該プリンタの厚膜印刷方法
US6903736B1 (en) 2002-06-25 2005-06-07 Tim Stefan Visual display device and method of manufacture
GB0323462D0 (en) * 2003-10-07 2003-11-05 Fujifilm Electronic Imaging Providing a surface layer or structure on a substrate
FR2865960B1 (fr) * 2004-02-06 2006-05-05 Nicolas Marsac Procede et machine pour realiser des objets en trois dimensions par depot de couches successives
DE102006017651A1 (de) * 2006-04-12 2007-10-18 Heraeus Kulzer Gmbh Verfahren und Vorrichtung(en) zur Herstellung von Zahnprothesen
US8219234B2 (en) 2007-03-07 2012-07-10 Objet Geometries Ltd. Rapid production apparatus with production orientation determination
DE102008002352A1 (de) 2008-06-11 2009-12-17 Evonik Röhm Gmbh Additive Fabrication - 3 D Druck
DE102009030099B4 (de) 2009-06-22 2011-05-19 Karl Hehl Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes
DE102009030113A1 (de) * 2009-06-22 2010-12-23 Voxeljet Technology Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Zuführen von Fluiden beim schichtweisen Bauen von Modellen
US8292610B2 (en) 2010-12-21 2012-10-23 Arburg Gmbh + Co. Kg Device for manufacturing a three-dimensional object
US8460451B2 (en) 2011-02-23 2013-06-11 3D Systems, Inc. Support material and applications thereof
US9157007B2 (en) 2011-03-09 2015-10-13 3D Systems, Incorporated Build material and applications thereof
US9394441B2 (en) 2011-03-09 2016-07-19 3D Systems, Inc. Build material and applications thereof
US9162509B1 (en) * 2014-03-31 2015-10-20 Xerox Corporation System for detecting inoperative inkjets in printheads ejecting clear ink using thermal substrates
JP6582684B2 (ja) * 2015-07-30 2019-10-02 セイコーエプソン株式会社 立体物造形装置、立体物造形装置と通信可能な情報処理装置、立体物造形装置の制御方法、立体物造形装置を用いた立体物の生産方法、及び、立体物造形システム
JP6887755B2 (ja) * 2016-02-16 2021-06-16 株式会社神戸製鋼所 積層制御装置、積層制御方法及びプログラム
DE102016224211A1 (de) 2016-12-06 2018-06-07 Robert Bosch Gmbh Düsenkopf eines 3D-Druckers
DE102018221756A1 (de) 2018-12-14 2020-06-18 Robert Bosch Gmbh Düsenkopf eines 3D-Druckers und Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objektes
US11504879B2 (en) 2020-04-17 2022-11-22 Beehive Industries, LLC Powder spreading apparatus and system

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US126754A (en) * 1872-05-14 Improvement in fasteners for meeting-rails of sashes
US3968498A (en) * 1973-07-27 1976-07-06 Research And Development Laboratories Of Ohno Co., Ltd. X-Y plotter incorporating non-impact, liquid jet recording instrument
US5132248A (en) * 1988-05-31 1992-07-21 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Direct write with microelectronic circuit fabrication
US5014207A (en) * 1989-04-21 1991-05-07 E. I. Du Pont De Nemours And Company Solid imaging system
JP2697137B2 (ja) * 1989-05-24 1998-01-14 ブラザー工業株式会社 三次元成形装置
US5216616A (en) * 1989-06-26 1993-06-01 Masters William E System and method for computer automated manufacture with reduced object shape distortion
JPH0336019A (ja) * 1989-07-03 1991-02-15 Brother Ind Ltd 三次元成形方法およびその装置
US5204055A (en) * 1989-12-08 1993-04-20 Massachusetts Institute Of Technology Three-dimensional printing techniques
US5029266A (en) * 1990-01-24 1991-07-02 Perma-Charger, Inc. Controlled battery charging system
DE69206443T2 (de) * 1991-01-31 1996-05-30 Texas Instruments Inc Verfahren und Vorrichtung zur rechnergesteuerten Herstellung von dreidimensionalen Gegenständen aus Rechnerdaten.
WO1992018323A1 (en) * 1991-04-09 1992-10-29 Haber Michael B Computerised macro-assembly manufacture
JP2930455B2 (ja) * 1991-05-28 1999-08-03 松下電工株式会社 三次元形状の形成方法
US5207371A (en) * 1991-07-29 1993-05-04 Prinz Fritz B Method and apparatus for fabrication of three-dimensional metal articles by weld deposition

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100439105C (zh) * 2003-05-14 2008-12-03 精工爱普生株式会社 液滴喷出方法和液滴喷出装置及基板的制造方法
CN103182840A (zh) * 2011-12-29 2013-07-03 上海富奇凡机电科技有限公司 微注射器式多喷头三维打印机
CN103660605A (zh) * 2012-09-19 2014-03-26 冯黎 基于层工作网格的多打印头3d打印系统
CN103144306A (zh) * 2013-02-27 2013-06-12 深圳诚一信科技有限公司 一种3d激光快速成型机
CN104057718A (zh) * 2013-02-27 2014-09-24 熙尔科技有限公司 用于三维打印机的打印头组件
CN103144306B (zh) * 2013-02-27 2015-07-15 深圳诚一信科技有限公司 一种3d激光快速成型机
CN104057718B (zh) * 2013-02-27 2016-08-31 熙尔科技有限公司 用于三维打印机的打印头组件
CN103222528A (zh) * 2013-05-06 2013-07-31 兰雄兵 3d打印设备及其送料系统
CN105150535A (zh) * 2015-08-31 2015-12-16 苏州秉创科技有限公司 一种基于数字化微喷工艺的单色3d打印机及成型方法
CN107471826A (zh) * 2017-05-03 2017-12-15 珠海赛纳打印科技股份有限公司 打印头组件及三维打印系统
CN107471826B (zh) * 2017-05-03 2018-06-01 珠海赛纳打印科技股份有限公司 打印头组件及三维打印系统
CN112659561A (zh) * 2019-10-16 2021-04-16 精工爱普生株式会社 三维造型物的制造方法和数据处理装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09503969A (ja) 1997-04-22
EP0715573B1 (en) 2001-11-07
FI960846A0 (fi) 1996-02-23
WO1995005943A1 (en) 1995-03-02
DE69429004T2 (de) 2002-07-11
EP0715573A1 (en) 1996-06-12
DE69429004D1 (de) 2001-12-13
AU7601394A (en) 1995-03-21
CA2170119A1 (en) 1995-03-02
AU679561B2 (en) 1997-07-03
EP0715573A4 (en) 1997-05-07
FI960846A (fi) 1996-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1132490A (zh) 模型制造装置
US6036777A (en) Powder dispensing apparatus using vibration
US7993123B2 (en) Method and apparatus for fabricating three dimensional models
US6660209B2 (en) Selective deposition modeling method and apparatus for forming three-dimensional objects and supports
CN106794624A (zh) 用于制造物体的方法
US5656230A (en) Additive fabrication method
US20180200956A1 (en) Leveling apparatus for a 3d printer
EP1262305A2 (en) Selective deposition modeling for forming three-dimensional objects
WO1997017664A1 (en) 3-d model making
CN1852803A (zh) 使用实体自由成形制造法制造物体的方法和系统
JP2002067171A (ja) 目的物生成装置、目的物生成方法、及び記憶媒体
JP2019136923A (ja) 立体造形方法
CN105861308A (zh) 一种多微滴精准喷射的细胞3d打印装置及方法
JP2003231183A (ja) 三次元造形装置
CN203650992U (zh) 3d打印系统
CN1092108C (zh) 喷墨记录装置
CN204196268U (zh) 三维打印机
CN104690960A (zh) 3d打印系统
CN111168992A (zh) 一种热塑性含能材料的高效精准3d打印成型装置及其打印方法
JP2003039563A (ja) 多泡性造形材料による立体造形装置
JPH0820073A (ja) 三次元形状創製方法及び同装置
Ederer et al. Fast ink-jet based process
Shi et al. Study on the Influence of Printhead Intake Velocity on Pressure of Sand Mold 3D Printer
CN108839340A (zh) 粉末打印成型与模具成型结合的3d打印机及其打印方法
CN116512589A (zh) 具有z向抬升功能的3d打印喷头及层间路径强化方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C01 Deemed withdrawal of patent application (patent law 1993)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication