CN114144297A - 打印组件及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种设备,包含:印刷头(154),印刷头包含多个喷射喷嘴(158),多个喷射喷嘴彼此间隔开,其中,从第一喷射喷嘴到定位成邻近第一喷射喷嘴的第二喷射喷嘴的距离限定喷射间距;印刷头位置控制组件,印刷头位置控制组件包含第一致动器组件(102)和第二致动器组件(103),第一致动器组件沿着纵向轴线移动印刷头,第二致动器组件沿着纬向轴线移动印刷头;以及控制单元,控制单元与印刷头位置控制组件通信地联接。在印刷头在第一方向上沿着纵向轴线横穿第一行程轨迹的同时,控制单元使喷射喷嘴分配多滴粘合剂(50);将印刷头沿着纬向轴线转位到第二行程轨迹;以及在印刷头在第二方向上沿着纵向轴线横穿第二行程轨迹的同时,使喷射喷嘴分配多滴粘合剂。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年5月23日提交且名称为“打印组件及其使用方法”的美国临时专利申请序列号62/851,957的权益,其全部内容通过引用的方式并入文中。
技术领域
本公开大体涉及打印组件,并且更具体地,涉及用于制造设备的打印组件及其使用方法。
背景技术
打印组件可被用来以分层的方式从构建材料"构建"物体,例如三维物体或零件。打印组件的早期迭代被用来原型制作三维零件。然而,随着打印组件技术的改进,人们对利用打印组件进行大规模商业生产零件的兴趣越来越大。将打印组件扩展到商业生产的问题可能包括但不限于改善打印组件的吞吐量以满足商业需求,提高打印组件的分辨率质量和打印性能的产量,以及在有效的打印周期中对从打印组件中放置的材料的分辨率或数量进行动态调整。
一般来说,在各种情境(包括例如制造应用、喷墨打印应用和其他打印类型)中利用的打印组件包括与上述的问题平行的问题。例如,制造设备通常包括打印组件,也被称为打印头装置,其在制造过程中通过喷射喷嘴的阵列来沉积材料。由于被打印零件的每个相应图像像素通常从单个对应的喷射喷嘴接收材料,沉积过程的中断可能导致设备构建的零件出现缺陷。沉积材料的中断可能是由于各种原因造成的,例如,喷射喷嘴的失火或堵塞。
因此,存在对可提高制造吞吐量的替代性打印组件及其部件的需求。
发明内容
第一方面A1包括一种打印组件,包括第一打印头排,第一打印头排包括在横向于工作轴线的方向上彼此依次间隔开的第一多个打印头,第一多个打印头中的每一个包括多个喷嘴。该打印组件包括第二打印头排,第二打印头排包括在横向于工作轴线的方向上彼此依次间隔开的第二多个打印头,第二多个打印头中的每个都包括多个喷嘴,其中第一打印头排和第二打印头排沿工作轴线间隔开。打印组件进一步包括联接到第一多个打印头中的第一打印头的致动器,致动器被配置为在横向于工作轴线的方向上将第一打印头相对于第二多个打印头中的至少一个第二打印头移动。
第二方面A2包括第一方面A1的打印组件,其中致动器联接到第一多个打印头,并被配置为在横向于工作轴线的方向上相对于第二多个打印头中的第二打印头一致地移动第一多个打印头。
第三方面A3包括前述方面A1-A2中任意方面的打印组件,进一步包括联接到第二多个打印头中的第二打印头的第二致动器,第二致动器被配置为在横向于工作轴线的方向上相对于第一打印头移动该第二打印头。
第四方面A4包括前述方面A1-A3中任意方面的打印组件,其中致动器被联接到第一多个打印头,并被配置为在横向于工作轴线的方向上相对于第二多个打印头一致地移动第一多个打印头。
第五方面A5包括上述方面A1-A4中任意方面的打印组件,进一步包括第二致动器,第二致动器与第二多个打印头联接,并被配置为在横向于工作轴线的方向上相对于第一多个打印头一致地移动第二多个打印头。
第六方面A6包括前述方面A1-A5中任一方面的打印组件,其中,致动器被配置为移动第一打印头,使得第一打印头排的打印头中的第一打印头与相邻打印头之间的间距改变。
第七方面A7包括前述方面A1-A6中任一方面的打印组件,其中所述致动器进一步被配置为移动第一打印头,使得第一打印头与平台之间的高度被改变。
第八方面A8包括前述方面A1-A7中任一方面的打印组件,其中致动器是多个致动器中的一个,其中多个致动器中的每个致动器联接到第一多个打印头中的一个打印头,使得第一多个打印头中的每个打印头能够相对于第二多个打印头中的第二打印头移动。
第九方面A9包括前述方面A1-A8中任一方面的打印组件,进一步包括第三打印头排,该第三打印头排包括在横向于工作轴线的方向上彼此依次间隔开的第三多个打印头,第三多个打印头中的每一个包括多个喷嘴。
第十方面A10包括前述方面A1-A9中任一方面的打印组件,进一步包括联接到第二多个打印头中的第二打印头的第二致动器,第二致动器被配置为在横向于工作轴线的方向上相对于第一打印头移动第二打印头。
第十一方面A11包括前述方面A1-A10中任一方面的打印组件,进一步包括联接到第三多个打印头中的第三打印头的第三致动器,第三致动器被配置为在横向于工作轴线的方向上相对于至少第二打印头排移动第三打印头,其中第二打印头排被布置在第一打印头排和第三打印头排之间。
第十二方面A12包括前述方面A1-A11中任一方面的打印组件,进一步包括联接到第三多个打印头中的第三打印头的第三致动器,第三致动器被配置为在横向于工作轴线的方向上相对于第一打印头移动第三打印头,其中第二打印头排被布置在第一打印头排和第三打印头排之间,并且其中第二多个打印头中的打印头相对于第一多个打印头和第三多个打印头被固定。
第十三方面A13包括前述方面A1-A12中任一方面的打印组件,其中第一打印头排被布置在第二打印头排和第三打印头排之间,并且其中第二多个打印头和第三打印头排中的打印头相对于第一打印头排被固定。
第十四方面A14包括前述方面A1-A13中任一方面的打印组件,其中,致动器是精细致动器,被配置为在横向于工作轴线的方向上以精细的运动分辨率使第一打印头相对于第二打印头移动。
第十五方面A15包括前述方面A1-A14中任一方面的打印组件,其中致动器是粗略致动器,被配置为在横向于工作轴线的方向上以粗略的运动分辨率使第一打印头相对于第二打印头移动。
第十六方面A16包括前述方面A1-A15中任一方面的打印组件,其中所述致动器进一步被配置为围绕横向于打印方向的竖直轴线旋转第一打印头。
第十七方面A17包括前述方面A1-A16中任一方面的打印组件,其中,第一多个打印头中的至少一个打印头与第二多个打印头中的至少一个打印头在工作轴线的方向上重叠。
第十八方面A18包括前述方面A1-A17中任一方面的打印组件,进一步包括与致动器通信地联接的控制系统,该控制系统包括处理器和存储计算机可读和可执行指令的非临时性存储器,当指令由处理器执行时,使该控制系统:将打印层的像素映射到打印头的一组喷嘴;向致动器发送信号,以在横向于工作轴线的方向上使第一打印头相对于第二打印头移动;以及在第一打印头被移动之后,将打印层的每个像素重新映射到打印头的不同组的喷嘴。
第十九方面A19包括一种制造设备,该制造设备包括:构建区域;打印组件;以及用于在沿工作轴线的方向上相对于构建区域移动打印组件的致动器组件,其中,打印组件包括:支撑托架;第一打印头排,包括在横向于工作轴线的方向上彼此依次间隔开的第一多个打印头;第二打印头排,包括在横向于工作轴线的方向上彼此依次间隔开的第二多个打印头,其中第一打印头排和第二打印头排沿工作轴线间隔开;以及联接到第一多个打印头中的第一打印头的致动器,该致动器被配置为在横向于工作轴线的方向上相对于支撑托架移动该第一打印头。
第二十方面A20包括第十九方面A19的制造设备,进一步包括流体储存器,其中:第一多个打印头中的每一个包括与流体储存器流体连通的多个喷嘴;以及第二多个打印头中的每一个包括与流体储存器流体连通的多个喷嘴。
第二十一方面A21包括前述方面A19-A20中任一方面的制造设备,进一步包括包含第一材料的第一流体储存器和包含不同于第一材料的第二材料的第二流体储存器,其中:第一多个打印头中的每一个包括与第一流体储存器流体连通的多个喷嘴;以及第二多个打印头中的每一个包括与第二流体储存器流体连通的多个喷嘴。
第二十二方面A22包括前述方面A19-A21中任一方面的制造设备,进一步包括包含第一材料的第一流体储存器和包含不同于第一材料的第二材料的第二流体储存器,其中:第一多个打印头的第一子集中的多个喷嘴与第一流体储存器流体连通;以及第一多个打印头的第二子集中的多个喷嘴与第二流体储存器流体连通,其中,第一多个打印头的第一子集不同于第一多个打印头的第二子集。
第二十三方面A23包括前述方面A19-A22中任一方面的制造设备,其中致动器被联接到第一多个打印头,并被配置为在横向于工作轴线的方向上相对于支撑托架一致地移动第一多个打印头。
第二十四方面A24包括前述方面A19-A23中任一方面的制造设备,进一步包括:与第二多个打印头中的第二打印头联接的第二致动器,该第二致动器被配置为在横向于工作轴线的方向上相对于支撑托架移动该第二打印头。
第二十五方面A25包括前述方面A19-A24中任一方面的制造设备,其中,致动器联接到第一多个打印头,并且被配置为在横向于工作轴线的方向上相对于支撑托架一致地移动第一多个打印头,打印组件进一步包括:第二致动器,联接到第二多个打印头,并且被配置为在横向于工作轴线的方向上相对于支撑托架一致地移动第二多个打印头。
第二十六方面A26包括一种方法,该方法包括:利用致动器组件,在沿工作轴线的方向上相对于构建区域移动打印组件,该打印组件包括:第一打印头排,包括在横向于工作轴线的方向上彼此依次间隔开的第一多个打印头,以及第二打印头排,包括在横向于工作轴线的方向上彼此依次间隔开的第二多个打印头,其中,第一打印头排和第二打印头排沿工作轴线间隔开:当打印组件在沿工作轴线的方向上移动时,用打印组件沉积材料;在横向于工作轴线的方向上相对于支撑托架移动第一打印头排;以及在相对于支撑托架移动第一打印头排后,沿工作轴线移动打印组件并用打印组件沉积附加材料。
第二十七方面A27包括第二十六方面A26的方法,其中,在相对于支撑托架移动第一打印头排之前,当打印组件沿工作轴线在前进方向上移动时,打印组件沉积材料;以及在相对于支撑托架移动第一打印头排之后,当打印组件沿工作轴线在与前进方向相反的相反方向上移动时,打印组件利用打印组件沉积材料。
第二十八方面A28包括前述方面A16-A27中任一方面的方法,其中,在相对于支撑托架移动第一打印头排之前,当打印组件沿工作轴线在前进方向上移动时,在打印组件处于第一行程中的情况下,打印组件沉积材料,并且在相对于支撑托架移动第一打印头排之后,当打印组件沿工作轴线在前进方向上移动时,在打印组件处于第二行程中的情况下,打印组件沉积材料。
第二十九方面A29包括前述方面A16-A28中任一方面的方法,其中,第一打印头排相对于支撑托架移动,使得第一打印头排的第一多个打印头的多个喷嘴与打印头排的第二多个打印头的多个喷嘴之间的间距在横向于工作轴线的方向上改变。
第三十方面A30包括前述方面A16-A29中任一方面的方法,其中第一打印头排相对于支撑托架移动,使得第一打印头排的第一多个打印头的多个喷嘴和第二打印头排的第二多个打印头的多个喷嘴之间的间距在横向于工作轴线的方向上以随机方式改变。
第三十一方面A31包括前述方面A16-A30中任一方面的方法,进一步包括在打印组件在沿工作轴线的方向上移动时,通过控制系统来监测打印组件沉积材料,其中,响应于控制系统确定打印组件沉积材料的错误,第一打印头排相对于支撑托架移动,使得第一打印头排保持固定,直到由控制系统确定该错误。
第三十二方面A32包括前述方面A16-A31中任一方面的方法,进一步包括在确定错误时将来自控制系统的信号传送到打印组件,由此启动第一打印头排相对于支撑托架在横向于工作轴线的方向上的移动。
第三方面A33包括前述方面A16-A32中任一方面的方法,其中,第一打印头排相对于支撑托架移动,使得第一打印头排的第一多个打印头与第二打印头排的第二多个打印头之间的重叠程度在横向于工作轴线的方向上改变。
第三十四方面A34包括前述方面A16-A33中任一方面的方法,其中,在相对于支撑托架移动第一打印头排之前,在打印组件在沿工作轴线的方向上移动时,将第一材料从打印头的第一子集沉积到第一组像素上。
第三十五方面A35包括前述方面A16-A34中任一方面的方法,其中在相对于支撑托架移动第一打印头排之前,在打印组件在沿工作轴线的方向上移动时,将第二材料从打印头的第二子集沉积到第二组像素上。
第三十六方面A36包括前述方面A16-A35中任一方面的方法,其中,在将第一打印头排相对于支撑托架移动之后,将第一材料从打印头的第一子集沉积到第二组像素上;以及在将第一打印头排相对于支撑托架移动之后,将第二材料从打印头的第一子集沉积到第一组像素上。
第三十七方面A37包括前述方面A16-A36中任一方面的方法,其中,基于至少一个感测器输出的信号,第一打印头排在横向于工作轴线的方向上相对于支撑托架移动。
第三十八方面A38包括前述方面A16-A37中任一方面的方法,其中,基于待打印图案的几何形状,第一打印头排在横向于工作轴线的方向上相对于支撑托架移动。
第三十九方面A39包括一种制造设备,包含:印刷头,包含多个喷射喷嘴,多个喷射喷嘴在与纵向轴线横向的方向上彼此间隔开,其中,从多个喷射喷嘴中的第一喷射喷嘴到定位成邻近第一喷射喷嘴的第二喷射喷嘴的距离限定喷射间距;印刷头位置控制组件,包含第一致动器组件和第二致动器组件,第一致动器组件配置成沿着纵向轴线移动印刷头,第二致动器组件配置成沿着纬向轴线移动印刷头;以及,电子控制单元,电子控制单元与印刷头位置控制组件通信地联接,电子控制单元配置成:在印刷头在第一方向上沿着纵向轴线横穿第一行程轨迹的同时,使多个喷射喷嘴中的选定喷射喷嘴分配一滴以上的粘合剂;以大于零且小于喷射间距的转位距离将印刷头沿着纬向轴线转位到第二行程轨迹;以及,在印刷头在与第一方向相反的第二方向上沿着纵向轴线横穿第二行程轨迹的同时,使多个喷射喷嘴中的选定喷射喷嘴分配一滴以上的粘合剂。
第四十方面A40包括第三十九方面A39所述的制造设备,其中,将多滴粘合剂分配在像素以内,该像素限定由印刷头横穿的一层构建材料的2维空间部分。
第四十一方面A41包括第四十方面A40所述的制造设备,其中,分配在像素内的多滴粘合剂的滴体积不同。
第四十二方面A42包括第四十方面A40所述的制造设备,其中,分配在像素内的多滴粘合剂的滴体积和像素内的位点不同。
第四十三方面A43包括前述方面A40-A42中任一方面所述的制造设备,其中,预限定的用于分配在像素内的粘合剂的总量以粘合剂的总量的分数在印刷头的至少两个行程上分配。
第四十四方面A44包括前述方面A40-A43中任一方面所述的制造设备,其中,转位距离是喷射间距的一半。
第四十五方面A45包括前述方面A40-A44中任一方面所述的制造设备,其中,转位距离是喷射间距的分数值的整数倍。
第四十六方面A46包括前述方面A40-A45中任一方面所述的制造设备,其中,印刷头包含第一打印头排,第一打印头排包含多个打印头,多个打印头依次在与工作轴线横向的方向上彼此间隔开,制造设备进一步包含:致动器,联接到多个打印头中的第一打印头,致动器配置成沿着纬向轴线移动第一打印头。
第四十七方面A47包括第四十六方面A46所述的制造设备,其中,电子控制单元进一步配置成:以大于零且小于喷射间距的转位距离沿着纬向轴线将多个打印头中的一个或多个转位到第二行程轨迹。
第四十八方面A48包括第四十七方面A47所述的制造设备,其中,致动器是多个致动器中的一个,其中,多个致动器中的每个致动器联接到多个打印头中的一个打印头。
第四十九方面A49包括一种制造设备,包含:至少一个印刷头,包含多个喷射喷嘴,多个喷射喷嘴在与纵向轴线横向的方向上彼此间隔开,其中,从多个喷射喷嘴中的第一喷射喷嘴到定位成邻近第一喷射喷嘴的第二喷射喷嘴的距离限定喷射间距;印刷头位置控制组件,包含第一致动器和第二致动器,第一致动器配置成沿着纵向轴线移动印刷头,第二致动器配置成沿着纬向轴线移动印刷头;以及,电子控制单元,电子控制单元与印刷头位置控制组件通信地联接,电子控制单元配置成:在印刷头沿着纵向轴线横穿施加粘合剂时,使多个喷射喷嘴中的选定喷射喷嘴以由切片引擎限定的沉积图案将一滴以上的粘合剂分配到粉末层,其中,多个喷射喷嘴中的第一喷射喷嘴与由切片引擎分派的第一轨迹对应;沿着纬向轴线以转位距离转位印刷头,使得第一喷射喷嘴与第二行程轨迹对应,并且另一喷射喷嘴与由切片引擎分派的第一轨迹对应;以及,使被转位的印刷头沿着纵向轴线横穿,并且以由切片引擎限定的沉积图案将粘合剂施加到粉末层。
第五十方面A50包括第四十九方面A49所述的制造设备,其中,沿着纬向轴线转位印刷头的步骤发生在同一层粉末上的第一行程和第二行程之间。
第五十一方面A51包括前述方面A49-A50中任一方面所述的制造设备,其中,沿着纬向轴线转位印刷头的步骤发生在粘合剂施加到第一粉末层之后且在粘合剂施加到后续层粉末之前。
第五十二方面A52包括方面A49-A51中任一方面所述的制造设备,进一步包含原位监测系统,原位监测系统配置成:确定多个喷射喷嘴中的一个或多个喷射喷嘴的失灵,并且向电子控制单元提供通知信号,识别一个或多个失灵的喷射喷嘴。
第五十三方面A53包括方面A52所述的制造设备,其中,电子控制单元进一步配置成:开发一个或多个转位命令,用于在预定义行程之间转位印刷头,使得失灵的喷射喷嘴配置成在被确定为处于失灵状态下的同时,在接续行程期间不横穿同一轨迹。
第五十四方面A54包括方面A52所述的制造设备,电子控制单元进一步配置成:开发一个或多个转位命令,用于在预定义行程之间转位印刷头,使得失灵的喷射喷嘴不横穿限定用于被打印零件的沉积图案的边缘的轨迹。
第五十五方面A55包括方面A49-A54中任一方面所述的制造设备,其中,切片引擎至少限定预定层数和用于打印零件的粘合剂的沉积图案。
第五十六方面A56包括方面A49-A55中任一方面所述的制造设备,进一步包含:其中,印刷头包含第一打印头排,第一打印头排包含多个打印头,多个打印头依次在与工作轴线横向的方向上彼此间隔开;以及,致动器,联接到多个打印头中的第一打印头,致动器配置成沿着纬向轴线移动第一打印头。
第五十七方面A57包括方面A56所述的制造设备,其中,电子控制单元进一步配置成:以沿着纬向轴线的转位距离沿着纬向轴线将多个打印头中的一个或多个打印头转位到第二行程轨迹,使得第一喷射喷嘴与第二行程轨迹对应,并且另一喷射喷嘴与由切片引擎分派的第一轨迹对应。
第五十八方面A58包括方面A56所述的制造设备,其中,致动器是多个致动器中的一个,其中,多个致动器中的每个致动器联接到多个打印头中的一打印头。
第五十九方面A59包括一种制造设备,包含:印刷头,包含多个喷射喷嘴,多个喷射喷嘴在与纵向轴线横向的方向上彼此间隔开;印刷头位置控制组件,包含第一致动器,第一致动器配置成沿着纵向轴线移动印刷头;以及,电子控制单元,与印刷头位置控制组件通信地联接,电子控制单元配置成:在印刷头横穿纵向轴线施加粘合剂时,使多个喷射喷嘴中的选定喷射喷嘴以由切片引擎限定的沉积图案将预定体积的粘合剂分配到粉末层,其中,分配在第一层中粉末的第一部分中的粘合剂的量小于确位在第一层中粉末的第一部分上方的第二层中粉末的一部分中的粘合剂的量。
第六十方面A60包括方面A59所述的制造设备,分配在后续层粉末中的粉末的竖向上接连对齐部分中的粘合剂的量逐渐增加到预定体积。
第六十一方面A61包括前述方面A59-A60中任一方面所述的制造设备,其中,分配在后续层粉末中的粉末的竖向上接连对齐部分中的粘合剂的量逐渐增加,超过由预定层数的粉末限定的衰减长度。
第六十二方面A62包括前述方面A59-A61中任一方面所述的制造设备,其中,当预定层数大于预定厚度阈值时,分配在后续层粉末中的粉末的竖向上接连对齐部分中的粘合剂的量逐渐增加,超过由预定层数的粉末限定的衰减长度。
第六十三方面A63包括前述方面A59-A62中任一方面所述的制造设备,其中,分配在后续层中的粉末的竖向上接连对齐部分中的粘合剂的量基于粉末材料的一个或多个特性。
第六十四方面A64包括前述方面A59-A63中任一方面所述的制造设备,其中,分配在后续层中的粉末的竖向上接连对齐部分中的粘合剂的量基于粉末材料的堆积密度。
第六十五方面A65包括前述方面A59-A64中任一方面所述的制造设备,其中,分配在后续层中的粉末的竖向上接连对齐部分中的粘合剂的量基于凝固之前的粘合剂芯吸的时间量。
根据另一个实施例,一种制造设备包括构建区域、打印组件和用于在沿工作轴线的方向上相对于构建区域移动打印组件的致动器组件。打印组件包括支撑托架,第一打印头排,该第一打印头排包括在横向于工作轴线的方向上彼此依次间隔开的第一多个打印头,以及第二打印头排,该第二打印头排包括在横向于工作轴线的方向上彼此依次间隔开的第二多个打印头。第一打印头排和第二打印头排沿工作轴线间隔开。打印组件进一步包括与第一多个打印头中的第一打印头联接的致动器,该致动器被配置为在横向于工作轴线的方向上相对于支撑托架移动第一打印头。
根据另一个实施例,一种方法包括用致动器组件,在沿工作轴线的方向上相对于构建区域移动打印组件。该打印组件包括第一打印头排,该第一打印头排包括在横向于工作轴线的方向上彼此依次间隔开的第一多个打印头,以及第二打印头排,该第二打印头排包括在横向于工作轴线的方向上彼此依次间隔开的第二多个打印头。第一打印头排和第二打印头排沿工作轴线间隔开。该方法包括在打印组件在沿工作轴线的方向上移动时用打印组件沉积材料,在横向于工作轴线的方向上相对于支撑托架移动第一打印头排,并且在相对于支撑托架移动第一打印头排后,沿工作轴线移动打印组件,并用打印组件沉积附加材料。
文中描述的制造设备及其部件的附加特征和优势将在随后的详细描述中阐述,并且从该描述中或者通过实践文中描述的实施例来认识,对于本领域技术人员而言将会部分地容易显明,包括随后的详细描述、权利要求以及附图。
应要理解,前面的大体描述和以下详细描述描述各种实施例,意在提供用于理解要求保护的主题的本质和特点的概述或框架。附图被包括,以提供各种实施例的进一步理解,并且被并入并构成本说明书的一部分。附图图示文中描述的各种实施例,并且与描述一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。
附图说明
图1A描绘使用根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于使用制造设备和制造方法来构建部件的图示性处理流程图;
图1B示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的制造设备;
图1C示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的另一制造设备;
图1D示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的制造设备的构建材料的放大视图;
图2示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,打印组件带有一对打印头排;
图3示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,打印组件带有包括多个打印头的一对打印头排;
图4示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,打印组件带有能够侧向移动的第一打印头;
图5示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,打印组件带有能够侧向移动的一对打印头;
图6示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,打印组件带有能够侧向移动的打印头的第一打印头排;
图7示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,打印组件带有能够侧向移动的一对打印头排;
图8示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,打印组件带有能够移动的一对打印头;
图9示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,打印组件带有能够旋转的一对打印头;
图10示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,打印组件带有定位于默认海拔的一对打印头;
图11示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,打印组件带有相对默认海拔能够纵向移动的一对打印头;
图12示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,打印组件带有三排打印头;
图13示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,打印组件带有能够移动的三排打印头;
图14示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,打印组件带有在相应排中能够移动的三个打印头;
图15示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,打印组件带有能够相对于固定中心排移动的一对外打印头排;
图16示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例用于的制造设备的打印组件的实施例,打印组件带有相对于可移动中心排固定的一对外打印头排;
图17A示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,其中打印头的第一打印头排联接到用于移动第一打印头排的精细致动器;
图17B示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,其中打印头的第一打印头排联接到用于移动第一打印头排的精细致动器;
图17C示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,其中打印头的第一打印头排联接到用于移动第一打印头排的精细致动器;
图17D示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,其中打印头的第一打印头排联接到用于移动第一打印头排的粗略致动器;
图17E示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,其中打印头的第一打印头排联接到用于移动第一打印头排的粗略致动器;
图17F示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,其中打印头的第一打印头排联接到用于移动第一打印头排的粗略致动器;
图17G示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,其中打印头的第一打印头排联接到用于移动第一打印头排的粗略致动器;
图18A示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,其中沿着第一行程从一对打印头排沉积第一材料;
图18B示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的图18A的打印组件的实施例,其中沿着第二行程从一对打印头排沉积第一材料;
图19A示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,其中沿着第一行程,从打印头的第一打印头排沉积第一材料并且从打印头的第二打印头排沉积第二材料;
图19B示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的图19A的打印组件,其中沿着第二行程,从打印头的第一打印头排沉积第一材料,从打印头的第二打印头排在不同位点沉积第二材料;
图20A示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的用于制造设备的打印组件的实施例,其中沿着第一行程,从打印头的第一打印头排沉积第一材料并且从打印头的第二打印头排沉积第二材料;
图20B示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的图20A的打印组件,其中沿着第一行程,从打印头的第一打印头排沉积第一材料,从打印头的第二打印头排沉积第二材料;
图21A示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的实施第二致动器组件的打印组件,用于打印组件的纬向轴线转位;
图21B示意性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的以喷射间距的分数部分转位的图21A的打印组件;
图21C描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的构建区域的俯视图,在构建区域中,在第一行程和第二行程之间实施打印头的子像素转位,以越过一层粉末以增加的分辨率沉积粘合剂;
图21D描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的构建区域的俯视图,构建区域覆盖有根据图21C中描绘的设计沉积图案而应用的粘合剂的沉积图案;
图21E描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的另一图示性构建区域,在构建区域中,在像素内的不同位点处,使用大液滴和小液滴的组合来分配如图21C中描绘的每一像素相同量的粘合剂。
图21F描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的构建区域的俯视图,构建区域覆盖有根据图21E中描绘的设计沉积图案而应用的粘合剂的沉积图案;
图21G描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的在像素内的变化位点处使用大液滴和小液滴的组合在构建区域上的粘合剂材料的沉积图案的示例;
图22A图示性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的构建区域和打印组件,打印组件配置在带有失灵喷射口的原始位置;
图22B图示性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的构建区域和图22A的打印组件,打印组件根据与不同轨迹对准而配置在带有失灵喷射口的转位位置;
图23A描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的具有面向下的表面的用于构建的零件的模型;
图23B图示性地描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的图23A的模型的横截面,模型用于构建,具有预定义的粘合剂配给,以控制粘合剂渗漏;
图24描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的利用带有可移动排的打印头的打印组件来沉积材料的图示性方法的流程图;
图25描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的利用带有可移动排的打印头的的打印组件来沉积材料的图示性方法的流程图;
图26描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的利用带有可移动排的打印头的的打印组件来沉积若干材料的图示性方法的流程图;
图27描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的利用图1的打印组件来沉积材料的图示性方法的流程示图,打印组件带有沉积若干材料的可移动排的打印头;
图28描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例利用的图1的打印组件来沉积材料的图示性方法的流程示图,打印组件带有平移到多个位置的可移动排的打印头;
图29描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的利用打印组件来沉积材料的图示性方法的流程示图,打印组件带有以不同构建尺寸沉积若干材料的可移动排的打印头;
图30描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的利用打印组件来沉积材料的图示性方法的流程示图,打印组件带有可转位打印组件,可转位打印组件提供子像素喷射喷嘴移动,用于高分辨率材料沉积;
图31描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的利用打印组件来沉积材料的图示性方法的流程图,打印组件带有可转位打印组件,可转位打印组件提供多个喷射喷嘴中的一个或多个的预定义随机转位;以及
图32描绘根据文中示出和描述的一个或多个实施例的控制层间粘合剂渗漏的图示性方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考制造设备、及其部件的实施例,其示例在附图中图示。只要可能,在整个附图中将使用相同的附图标记来指代相同或类似的零件。图1A-1C中示意性地描述了制造设备的一个实施例,制造设备包括用于沉积材料的打印组件。打印组件一般可以包括支撑托架,第一打印头排,第一打印头排包括多个打印头,多个打印头在横向于设备的工作轴线的方向上依次排列并彼此间隔开。第一多个打印头中的每一个都包括多个用于沉积材料的喷射喷嘴。
打印组件可进一步包括第二打印头排,第二打印头排包括第二多个打印头,第二多个打印头在横向于设备的工作轴线的方向上依次排列并彼此间隔开。第二多个打印头中的每一个都包括多个用于进一步沉积材料的喷射喷嘴。第一打印头排和第二打印头排沿工作轴线间隔开。打印组件可进一步包括致动器,该致动器与第一多个打印头中的第一打印头联接,该致动器被配置为在横向于设备的工作轴线的方向上相对于支撑托架移动第一打印头。
本文具体参照附图,进一步详细描述了用于制造设备的打印组件,包括打印组件的制造设备,及其使用方法的各种实施例。应该理解的是,本文所示和描述的制造设备的实施例可以被配置并可操作成构建三维和/或非三维物体或零件。
文中,范围可以表述为从“约”一个特殊数值和/或,到“约”另一特殊数值。当表述这种范围时,另一实施例包括从该一个特殊数值和/或到该另一特殊数值。相似地,当数值表述为近似值时,通过使用先行词“约”,将会理解,该特殊数值形成另一实施例。将会进一步理解,每个范围的端点相对另一端点均是重要的,并且独立于另一端点。
文中使用的方向术语-例如上、下、右、左、前、后、顶、上方、底、前方、相反、以及返回仅是参考绘制的附图而做出,并不意在暗示绝对取向,除非另有明确声明。
除非另有明确声明,否则文中阐述的任何方法绝不意在被诠释为要求其步骤以特定顺序施行,也绝不意在要求任何设备特定取向。由此,如若方法权利要求实际上没有叙述其步骤所遵循的顺序,或者任何设备权利要求实际上没有叙述单个部件的顺序或取向,或者在权利要求或描述中没有另外特定声明步骤受限于特定顺序,或者未叙述设备的部件的特定顺序或方向,则绝不意在任何方面推断出顺序或方向。这适用于任何可能的非明确解释基础,包含:关于步骤安排、操作流程、部件顺序或部件取向的逻辑问题;源自于语法组织或标点符号的简单含义,以及;说明书中描述的实施例的数目或类型。
除非上下文另有清楚指示,否则,文中使用的单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代。因而,例如,对“一”部件的引用包括具有两个以上个这种部件的方面,除非上下文另有清楚指示。
本文描述的实施例针对制造设备(例如,增材制造设备)和用于制造设备的部件,特别是用于在制造设备中沉积粘合剂、构建材料(例如,有机或无机粉末)和/或其他可喷射组合材料的打印组件。此处描述的实施例可被实施以提供例如材料沉积的冗余、改进的打印分辨率、动态材料分辨率调整、动态构建尺寸调整以及通过制造设备进行的多材料沉积,以通过增加由增材制造工艺构建的三维物体的每个图像像素(例如,DPI网格点)在其上接收适当量的所述材料的概率来促进喷射可靠性和分辨率。应该理解的是,图像传输过程中的冗余度与可用于为每个图像像素沉积材料的专用喷射喷嘴的数量有关。此外,可以理解的是,本文所开发和描述的技术与制造业有关,然而,该技术的某些方面可以应用于相关行业,如二2D打印等等。
参考图1A,描绘用于使用制造设备100和制造方法构建部件80的图示性处理流程示图。图1A意在提供文中详细描绘和描述的制造设备100和制造方法的非限制性概览。设备100配置成执行由控制系统10执行的构建指令所规定的一个或多个预定义操作。
文中使用的“构建指令”指代用于操纵设备100的操作以构建部件80的控制命令。构建指令例如通过针对将要构建的部件80的每一层的设计沉积图案和限定命令的多个运动控制来限定,该命令阐述马达、致动器、打印组件、喷射喷嘴和设备的各种其他部件的有序操作,以构建部件80。基于设备100的部件设计或模型和机械规格,来限定构建指令。例如,设备100可以包括打印头内的喷射喷嘴之间的预定义和固定的距离,文中称为“喷射间距”。文中描述的实施例提供用于使用子喷射间距转位来打印部件80以输送粘合剂的高度分布的技术,除非减少喷射间距,否则这是不能够实现的,因而增加打印头的复杂性和成本。换言之,例如,具有400DPI(每英寸点数)的喷射间距的打印头的喷射喷嘴可以通过文中描述的子喷射间距转位实现大于400DPI的粘合剂沉积。
设备100进一步接收可以根据用于构建部件80的构建指令,分别逐层和逐滴沉积的构建材料40和粘合剂50。例如,设备100可以在构建区域120(图1B)中形成一层粉末60(文中也称之为一层构建材料),然后在像素20内沉积一滴以上的粘合剂70,借此形成体素30。“构建材料”可以包括一种以上的有机和/或无机材料,当与粘合剂和可选的能量源组合时,一种以上的有机和/或无机材料进行固化,以形成部件80的一部分。
文中使用的“像素”指代将要由设备100打印的物体或零件的二维空间部分,具体而言,三维零件相对其沿着构建区域的定位的当前切片或层。每个像素与构建指令的设计沉积图案中限定的图像像素对应。图像像素是像素的数字表示。图像像素包括通过设备100的喷射喷嘴的喷射间距限定的宽度。文中使用的“体素”指代由沉积在形成三维零件(如,部件80)的当前切片或层的像素内的一滴以上的粘合剂所限定的构建区域中的粉末的3维空间部分。应当理解,体素可能不是立方体,原因在于体素的形状取决于粘合剂与构建材料(如,粘合剂沉积在其中的一层粉末)的芯吸和固化行为。
粘合剂50可以以微滴的形式以各种量沉积在一层粉末60(如,构建材料)内的各种位点处。微滴的位点和量以“设计沉积图案”限定,“设计沉积图案”指代形成构建文件的所需切片的图案的图像像素的集合,并且当通过设备100施加于一层粉末60时限定“施加的沉积图案”。虽然设计沉积图案限定量(如,“液滴体积”)和位点(如,粘合剂的微滴在一层粉末60上的中心位点),但是,施加的沉积图案指代粘合剂通过一层或多层粉末的分布,这可以能包括重叠到邻近像素或较低层粉末中。(参见图21D)。文中使用的“液滴体积”指代一次从喷射口中释放的粘合剂微滴的体积。对于单个像素,可以释放若干液滴,液滴的液滴体积可以变化。在形成一层或多层粉末60并且沉积一个或多个粘合剂50的微滴之后,设备100形成部件80。用于形成部件80的更具体方法以及设备100的实施例现在将会详细描述。
现在参考图1B,示意性地描绘常规的制造设备100的实施例。设备100包括清洁站108、构建区域120、供给平台130、重涂组件140和打印组件150。重涂组件140和打印组件150联接到设备100的导轨104,并且配置成响应于第一致动器组件102的致动而沿着导轨104平移。在一些实施例中,导轨104的竖向横截面(即,在图中描绘的坐标轴线的Y-Z平面中的横截面)可以是矩形或正方形,而在其他实施例中,导轨104在竖向横截面(即,图中描绘的坐标轴线的Y-Z平面中的横截面)中可以具有“I”构造。第一致动器组件102可以构设成便于重涂组件140和打印组件150沿着设备100的工作轴线116的独立控制。工作轴线116在文中也称之为“纵向轴线”(即,沿着图中描绘的+/-X轴线延伸)。这允许重涂组件140和打印组件150在相同方向和/或相反方向上横穿设备100的工作轴线116,以及,允许重涂组件140和打印组件150以不同速度和/或相同速度横穿设备100的工作轴线116。重涂组件140和打印组件150的独立致动和控制进而允许制造处理(如,增材制造处理)的至少一些步骤同步地施行,借此使制造处理的总周期时间减少到小于针对每个单独步骤的周期时间的总和。在其他实施例中,设备100可以包括联接到重涂组件140、打印组件150等等的附加致动器组件。
在一些实施例中,第二致动器组件103可以构设成便于打印组件150沿着纬向轴线(即,沿着如图中描绘的+/-Y轴线延伸)的独立控制,纬向轴线大体与纵向轴线(即,工作轴线116)垂直。如文中更加详细描述的,第二致动器组件103可以提供打印组件150沿着纵向轴线的精细移动,文中称之为转位。第一致动器组件102和第二致动器组件103大体称为印刷头位置控制组件。也即,印刷头位置控制组件包括配置成沿着纵向轴线移动打印头的第一致动器组件102和配置成沿着纬向轴线移动打印头的第二致动器组件103。印刷头位置控制组件可以经由控制系统10(诸如电子控制单元)所产生的信号来控制。电子控制单元可以包括处理器和非暂时性计算机可读存储器。
在一些实施例中,第一致动器组件102包括位置感测器102a,位置感测器102a在反馈控制信号中为电子控制单元提供重涂组件140和/或打印组件150的位置信息,使得电子控制单元可以响应于提供的控制信号而跟踪重涂组件140和/或打印组件150的位置。在一些实例中,电子控制单元可以基于由位置感测器提供的位置信息来对提供给第一致动器组件102的控制信号进行调整。在实施例中,位置感测器可以是嵌入或联接到第一致动器组件102的编码器、超声波感测器、基于光的感测器、磁力感测器等等。
如上面注明的,在文中描述的实施例中,重涂组件140和打印组件150均确位在设备100的工作轴线116上。如此,重涂组件140和打印组件150在工作轴线116上的移动沿着同一轴线发生,因而共线。利用该配置,重涂组件140和打印组件150可以在单个构建周期期间,在不同的时间沿着设备100的工作轴线116占据同一空间(或同一空间的部分)。在其他实施例中,横穿工作轴线116的制造设备100的部件(诸如重涂组件140、打印组件150等等)不需要以工作轴线116为中心。在该实例中,制造设备100的至少两个部件相对于工作轴线116布置,使得在部件横穿工作轴线116时,部件可以沿着工作轴线116占据相同或重叠的体积。
重涂组件140构设成便于在构建区域120和供给平台130上分布构建材料40。如文中将会更加详细描述的,在打印组件150沿着设备100的工作轴线116横穿构建区域120时,打印组件150构设成便于在构建区域120上沉积粘合剂材料50和/或其他可喷射成分材料(如,墨水、流体介质、纳米颗粒、荧光颗粒、烧结助剂、抗烧结助剂、东西等等)。在文中描述的设备100的实施例中,设备100的工作轴线116与图中描绘的坐标轴线的+/-X轴线平行。在文中描述的实施例中,清洁站108、构建区域120、供给平台130、重涂组件140和打印组件150沿着设备100的工作轴线116串联地定位于打印组件150的原始位置151和重涂组件140的原始位置153之间,原始位置151确位在工作轴线116在-X方向上的一端附近,原始位置153确位在工作轴线116在+X方向上的一端附近。也即,打印组件150的原始位置151和重涂组件140的原始位置153在与图中描绘的坐标轴线的+/-X轴线平行的水平方向上彼此间隔开,并且至少构建区域120和供给平台130定位在其间。在实施例中,构建区域120沿着系统100的工作轴线116定位于清洁站108和供给平台130之间。
仍参考图1B,清洁站108定位于设备100的工作轴线116的一端附近,并且与原始位置151并置,在将粘合剂材料50沉积在定位于构建区域120上的一层构建材料40上之前和之后,打印组件150确位或“停放”在原始位置151。清洁站108可以包括一个或多个清洁部段,以便于在沉积操作之间清洁打印组件150,特别地,清洁打印组件150的多个打印头156。清洁部段可以包括,例如但不限于,浸泡站、擦拭站、喷射站、停放站或其组合,浸泡站含有用于溶解来自多个打印头156的多余粘合剂材料50的清洁溶液,擦拭站用于从多个打印头156去除多余粘合剂材料50,喷射站用于从多个打印头156清除粘合剂材料50和/或清洁溶液,停放站用于维持多个打印头156的多个喷射喷嘴158中的湿气。打印组件150可以通过第一致动器组件102在清洁部段之间转换。在一些实施例中,设备100可以包括喷射测试区域,喷射测试区域确位在工作轴线116邻近清洁站108和/或原始位置151的一端附近。虽然未示出,但是,应当理解,设备100的喷射测试区域可以构设成在沿着构建区域120施行沉积以前便于通过打印组件150进行的材料沉积。
构建区域120联接到构建平台致动器122,以便于在竖直方向(即,与图中描绘的坐标轴线的+/-Z方向平行的方向)上相对设备100的工作轴线116升高和降低构建区域120。构建平台致动器122可以是例如但不限于机械致动器、机电致动器、气动致动器、液压致动器或适合于在竖直方向上向构建区域120赋予线性运动的任何其他致动器。适合的致动器可以包括但不限于蜗杆传动致动器、滚珠丝杠致动器、气动活塞、液压活塞、机电线性致动器等等。构建区域120和构建平台致动器122定位于构建贮器124中,构建贮器124确位在设备100的工作轴线116下面(即,在图中描绘的坐标轴线的-Z方向上)。在设备100的操作期间,在每一层粘合剂材料50沉积在确位在构建区域120上的构建材料40上之后,通过构建平台致动器122的动作,构建区域120退回到构建贮器124中。
仍参考图1B,供给平台130联接到供给平台致动器132,以便于在竖直方向(即,与图中描绘的坐标轴线的+/-Z方向平行的方向)上相对设备100的工作轴线116升高和降低供给平台130。供给平台致动器132可以是例如但不限于机械致动器、机电致动器、气动致动器、液压致动器或适合于在竖直方向上向供给平台130赋予线性运动的任何其他致动器。适合的致动器可以包括但不限于蜗杆传动致动器、滚珠丝杠致动器、气动活塞、液压活塞、机电线性致动器等等。供给平台130和供给平台致动器132定位于供给贮器134中,供给贮器134确位在设备100的工作轴线116下面(即,在图中描绘的坐标轴线的-Z方向上)。在设备100的操作期间,在一层构建材料40从供给平台130分布到构建区域120之后,通过供给平台致动器132的作用,供给平台130相对供给贮器134朝向设备100的工作轴线116升高,如文中将会进一步详细描述的。然而,应当理解,在其他实施例中,设备100不包括供给平台130,诸如在构建材料利用(例如但不限于)构建材料料斗(参见图1C)供给到构建区域120的实施例中。
除其他元件外,打印组件150包含支撑托架152、印刷头154和多个打印头156。在印刷头154沿着支撑托架152的相对端定位并且经由第二致动器组件103可移动地与之联接的同时,支撑托架152可移动地联接到设备100的导轨104和第一致动器组件102,第二致动器组件103配置成沿着纬向轴线可操作地转位打印头。如文中更加详细描述的,打印组件150的印刷头154可以包括两排以上的多个打印头156,并且在一些实施例中,其中至少一排打印头能够相对另一排的多个打印头156移动。这允许通过变化至少一排可移动打印头156的相对位点,以增强的喷射可靠性和喷射分辨率至少施行制造处理的材料沉积步骤。
然而,在一些实施例中,打印组件150包括多个打印头156,多个打印头156可以可选地包含多个喷射喷嘴158。多个喷射喷嘴158在与纵向轴线横向的方向上彼此间隔开,其中从多个喷射喷嘴中的第一喷射喷嘴到定位成邻近第一喷射喷嘴的第二喷射喷嘴的距离限定喷射间距,如文中更加详细描述的。
仍参考图1B,制造设备100可以进一步包括控制系统10,控制系统10通信地联接到第一致动器组件102、第二致动器组件103(文中统称为印刷头位置控制组件)、重涂组件140和/或打印组件150。如文中更加详细描述的,在一些实施例中,特别地,控制系统10可以联接到打印组件150的一个或多个致动器(如,160,图4)。在本示例中,控制系统10经由通信导管12联接到设备100,然而,应当理解,在其他实施例中,控制系统10可以经由各种其他手段或系统通信地联接到设备100,例如,通过无线连接。控制系统10(也可以称为电子控制单元)包括处理器和非暂时性存储器,非暂时性存储器包括存储其上的计算机可读可执行指令。可以通过存储在控制系统10的非暂时性存储器中的计算机可读可执行指令(如,限定用于将要构建的部件的多层的切片文件和/或沉积图案的构建指令,如文中更加详细描述的)在被控制系统10的处理器执行时施行,致使设备100的任何动作(包括文中描述的动作)。例如,第一致动器组件102的一个或多个致动器(如,机械致动器、机电致动器、气动致动器、液压执行器、蜗杆传动致动器、滚珠丝杠致动器、气动活塞、液压活塞、机电线性致动器等等)可以由存储在控制系统10的非暂时性存储器中的计算机可读可执行指令在被控制系统10的处理器执行时致动,以致使打印组件150和/或重涂组件140以文中描述的方式移动。而且,如下文更加详细描述的,存储在非暂时性存储器中的计算机可读可执行指令可以致使控制系统10当被处理器执行时施行各种处理,用于移动打印组件150,致动打印组件150的一个或多个致动器160以移动多排打印头156,将材料沉积到构建区域120中的构建材料40(如,粉末或其他材料)上等等。
在一些实施例中,控制系统10可以进一步通信地联接到计算装置15,可选地经由网络16,或者直接经由通信链接(诸如有线或无线)连接。计算装置15可以包括显示器15a、处理单元15b(如,至少具有处理器和存储器)和输入装置15c,其中每一个可以通信地联接在一起和/或联接到网络16。计算装置15可以配置成利用设备100实行诸如产生用于构建部件的可执行指令的处理。该处理可以实施CAD或其他相关的三维草图和渲染系统以及切片引擎等等。切片引擎可以被逻辑配置成接收用于构建的部件的模型或绘图,并且将模型或绘图处理成构建指令,以通过设备100施行来构建部件,构建指令限定多个运动控制操作、粉末层放置、用于粘合剂的沉积图案等等。切片引擎可以确定构建应当包括的粉末层数以及应当分配粘合剂的多层粉末内的位点。粘合剂的沉积图案可以进一步包括,限定将要分配在一层粉末内的特殊位点处的粘合剂的量(体积)。
在一些实施例中,网络16是运用蓝牙技术以通信地联接控制系统10的个域网。在其他实施例中,网络16可以包括一个或多个计算机网络(如,个域网络、局域网络或广域网络)、蜂窝网络、卫星网络和/或全球定位系统及其组合。由此,控制系统10和/或设备100可以经由电线、经由广域网络、经由局域网络、经由个域网络、经由蜂窝网络、经由卫星网络等等通信地联接到网络16。适合的局域网可以包括有线以太网和/或无线技术,例如,Wi-Fi。适合的个域网可以包括无线技术,诸如,例如,IrDA、蓝牙、无线USB、Z-Wave、ZigBee和/或其他近场通信协议。相似地,适合的个域网可以包括有线计算机总线,诸如USB和FireWire。适合的蜂窝网络包括但不限于诸如LTE、WiMAX、UMTS、CDMA和GSM的技术。
设备100进一步包括经由一个或多个导管线路流体联接到打印组件150的一个或多个流体储存器。在一些实施例中,打印组件150还可以包括一个或多个局部流体歧管,用于局部存储流体。特别地,一个或多个流体储存器可以流体联接到布置在打印组件150的印刷头154内的多个打印头156。在该实例中,多个打印头156中的每一个的多个喷射喷嘴158(参见图2至图20)与存储在一个或多个流体储存器内的材料流体连通。图1B将一个或多个流体储存器描绘为包括含有存储在其中的第一材料114的第一流体储存器110和含有存储其中的第二材料115的第二流体储存器112,其中第一材料114不同于第二材料115。第一流体储存器110经由第一导管111与印刷头154中的多个打印头156流体连通,并且第二流体储存器112经由第二导管113与印刷头154中的多个打印头156流体连通。在一些实施例中,第一流体储存器110和第二流体储存器112可以包含相同材料。在一些实施例中,印刷头154的多个打印头156可以联接到含有相同材料的单个流体储存器,使得多个打印头156配置成沉积相同材料。
如文中将会更加详细描述的,在一些实施例中,相比于第二流体储存器112(即,第二子集),第一流体储存器110联接到多个打印头156的不同子集(即,第一子集),使得多个打印头156共同接收和分配第一材料114和第二材料115中的每一个,但打印组件150的多个打印头156中的每一个接收和分配第一材料114或第二材料115中的一个。在其他实施例中,第一导管线路111和第二导管线路113可以在联接机构处彼此联接,诸如,例如,歧管、阀等等。在该实例中,流体储存器110、112经由导管线路111、113与联接机构流体连通,其中联接机构包括联接到其并且延伸到印刷头154的第三导管线路。联接机构可以配置成选择性地转换流体储存器110、112和印刷头154之间的流体连通,使得多个打印头156响应于联接机构的致动而接收第一材料114或第二材料115中的一个。应当理解,联接机构可以进一步配置成便于第一流体储存器110和第二流体储存器112与印刷头154同步的流体连通,使得多个打印头156同时地接收两个材料114、115。
参考图1C,在一些实施例中,制造设备100包含清洁站108和构建区域120,如文中参照图1B描述的。然而,在图1C中描绘的实施例中,制造设备100不包括供给贮器和/或平台。代之,设备100包含构建材料料斗170,构建材料料斗170用以向构建区域120供给构建材料40。在该实施例中,构建材料料斗170联接到重涂组件横向致动器148,使得构建材料料斗170与重涂组件140一起沿着重涂运动轴线146横穿。在图1C中描绘的实施例中,构建材料料斗170例如利用托架172联接到重涂组件140的支撑托架144。然而,应当理解,构建材料料斗170可以直接联接到重涂组件140的支撑托架144而没有中间托架。替代地,构建材料料斗170可以直接或是利用中间托架联接到重涂组件140。
构建材料料斗170可以包括电气致动阀(未描绘),以在构建材料料斗170在构建区域120上横穿时将构建材料40释放到构建区域120上。在实施例中,阀可以通信地联接到控制系统10(即,电子控制单元),控制系统10执行计算机可读可执行指令,以基于构建材料料斗170相对于构建区域120的位点来打开和闭合阀。然后,在重涂组件140在构建区域120上横穿时,利用重涂组件140将释放到构建区域120上的构建材料40分布在构建区域120上。
参考图1D,当沉积在构建区域120上时,物体多层构建材料40AA-40DD可以依次定位在彼此的顶部上。在图1D中提供的示例中,连续的多层粘合剂50AA-50CC定位于多层构建材料40AA-40DD上。通过固化多层粘合剂50AA-50CC,可以形成成品。
现在参考图2至图9,示意性地描绘打印组件150的印刷头154带有定位其中的多个打印头156。特别地,图2至图9示意性地描绘印刷头154的底端159,借此图示布置其中的多个打印头156。应当理解,多个打印头156沿着印刷头154的底端159从打印组件150的印刷头154内显露。参考图2至图9,如上面简要注明的,布置在印刷头154内的多个打印头156中的每一个包括多个喷射喷嘴158,用于沉积粘合剂材料50、第一材料114、第二材料115和/或来自其的其他材料。
在文中描述的一些实施例中,打印组件150的印刷头154包括若干排的打印头156,特别地,打印头156的至少第一打印头排155和打印头156的第二打印头排157。如文中将会更加详细描述的,在其他实施例中,打印组件150的印刷头154可以包括附加或更少排的打印头156(参见图12至图16)。例如,在一些实施例中,打印组件150的印刷头154可以包括一排打印头156。尽管印刷头154中的第一打印头排155和第二打印头排157在文中示出为分别包括三个打印头156,但是,应当理解,这种描述是为了说明的目的,这种描绘是出于图示性目的,并且,在实施例中,第一打印头排155和/或第二打印头排157包括更多或更少的打印头156。
应当进一步理解,多个打印头156中的每一个包括多个喷射喷嘴158。尽管本示例描绘每个打印头156其中具有四个喷射喷嘴158,但是,应当理解,这仅是为了出于图示性目的,并且第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156中的每个打印头156包括多个喷射喷嘴158,在许多实例中,包括比四个多得多的喷射喷嘴。由此,布置在印刷头154内的多个打印头156中的每一个打印头156包括更多或更少的喷射喷嘴158的实施例是可以设想的,并且是可以的。仅仅举例而言,每一个打印头156可以包括多个喷射喷嘴158,从约5个喷嘴到50个喷嘴,从约50个喷嘴到约100个喷嘴,从约100个喷嘴到约500个喷嘴,从约500个喷嘴到约1000个喷嘴,从约1000个喷嘴到约2000个喷嘴,从约2000个喷嘴到约3000个喷嘴,从约3000个喷嘴到约4000个喷嘴,从约4000个喷嘴到约5000个喷嘴,从约5000个喷嘴到约6000个喷嘴,其中每个喷射喷嘴158彼此间隔开。喷嘴可以彼此间隔开1/10英寸到约1/1200英寸,或者彼此之间的任何数值,例如,彼此间隔开1/100英寸、1/200英寸、1/300英寸、1/400英寸、1/500英寸、1/600英寸、1/700英寸、1/800英寸、1/900英寸、1/1000英寸、1/1100英寸或者1/1200英寸。从多个喷射口中的第一喷射口到邻近第一喷射口定位的第二喷射口的距离“d”与喷射间距(d)(图21A)对应。
更加详细参考图2,打印组件150包括沿着印刷头154的底端159定位的第一打印头排155和第二打印头排157。更特别地,打印头排155、157沿着印刷头154的长度“L”延伸,使得打印头排155、157具有与印刷头154的长度“L”相似的长度。在本示例中,打印头排155、157相对彼此包括相等长度,然而,应当理解,在其他实施例中,打印头排155、157可以相对彼此具有变化长度,并且与文中示出和描述的长度相比具有变化长度。打印头排155、157的尺寸和形状被设成分别在其中可滑动地接收至少一个打印头156,特别地,多个打印头156。打印头排155、157沿着印刷头154的底端159彼此平行地定位,并且以共线排布相对彼此依次对准。
现在参考图3,示意性地描绘打印组件150包括限定第一打印头排155的多个打印头156和限定第二打印头排157的多个打印头156。第一打印头排155的多个打印头156相对彼此共轴线对准,并且第二打印头排157的多个打印头156相对彼此共轴线对准。在一些实施例中,第一打印头排155和第二打印头排157的多个打印头156与印刷头154的底端159对准,使得多个打印头156的面部板可以与印刷头154的底端159齐平。如文中更加详细描述的,在一些实施例中,多个打印头156的面部板可以相对印刷头154的底端159移动,借此使面部板相对彼此以及相对底端159偏移。
如上面简要描述的,多个打印头156可以配置成在相对设备100的工作轴线116的横穿方向上(即,在图中示出的+/-Y方向上)分别在打印头排155、157内可滑动地平移。在本示例中,打印组件150的印刷头154包括分别由每排中的三个打印头156限定的一对打印头排155、157。应当理解,打印组件150的印刷头154配置成是模块化的,使得在其他实施例中,可以在不脱离本公开的范围的情况下包括附加打印头排和/或打印头156。打印头156中的每一个包括与之附接的联接特征149。虽然图3中未示出,但是,打印头排155、157中的每一个打印头156的联接特征149在打印头156的相反端处进一步附接到致动器160(参见图4至图20)。如文中将会更加详细描述的,致动器160配置成一旦致动器160致动,则移动第一打印头排155和/或第二打印头排157的多个打印头156,这可以通过由控制系统10的处理器执行存储在控制系统10的非暂时性存储器中的计算机可读可执行指令来造成。在一些实施例中,例如参考图21A至图21B描绘和描述的实施例,打印组件150可以经由第二致动器组件103(图21A)能够沿着纬向轴线转位。这可以是,除了参考图4至图20描述的多个打印头156的独立移动之外,或者,多个打印头156可以固定到打印组件150内的位点(即,没有致动器160)。
具体参考图4,多个打印头156中的第一打印头排155相对多个打印头156中的第二打印头排157定位,使得第一打印头排155与第二打印头排157沿着设备100的工作轴线116(即,在图中描绘的坐标轴线的+/-X方向上)间隔开。第一打印头排155中的多个打印头156中的每一个在与设备100的工作轴线116横向的方向上(在图中描绘的坐标轴线的+/-Y方向上)依次地彼此间隔开。相似地,第二打印头排157中的多个打印头156中的每一个在与设备100的工作轴线116横向的方向上(在图中描绘的坐标轴线的+/-Y方向上)依次地彼此间隔开。
在默认位置,第一打印头排155中的多个打印头156可以定位成使得它们在坐标轴线的+/-X方向上(即,沿着工作轴线116)与第二打印头排157中的多个打印头156至少部分地重叠。应当理解,在一些实施例中,当打印头排155、157在默认位置时,第一打印头排155中的多个打印头156与第二打印头排157中的多个打印头156至少侧向上偏移(在图的坐标轴线的+/-Y方向上)喷射喷嘴158的宽度和/或直径的至少约一半。如文中将会更加详细描述的,第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156可以在与工作轴线116横向的方向(在图中描绘的坐标轴线的+/-Y方向)上相对彼此侧向上偏移,使得当印刷头154在致动位置时,第一打印头排155和/或第二打印头排157中的至少一个打印头156相对于邻近排中的另一打印头156在图中描绘的坐标轴线的+/-Y方向上移位。然而,应当理解,在一些实施例中,当印刷头154在致动位置(参见图5至图9)时,第一打印头排155和/或第二打印头排157中的至少一个打印头156可以继续与邻近排中的至少一个相对打印头156重叠。应当进一步理解,任一打印头排155、157中的多个打印头156的默认位置可以与文中描绘和描述的默认位置不同,使得每排打印头156的默认位置可以与邻近排打印头156的默认位置有区别。如文中更加详细描述的,移动第一打印头排155和/或第二打印头排157中的多个打印头156中的一个或多个沿着构建区域120在多个像素上提供打印冗余,借此形成最终沉积的几何形状,其中多个像素中的每一个从多个喷射喷嘴158中的多于一个喷射喷嘴158接收材料沉积在其上。
仍参考图4,打印组件150的印刷头154进一步包括至少一个致动器160,至少一个致动器160联接到定位于打印头156的第一打印头排155内的多个打印头156中的至少一个。致动器160配置成响应于致动器160(如,第一致动器160')的致动,而移动第一打印头排155中的多个打印头156中的至少一个打印头156(如,第一打印头156')。第一打印头156'相对打印组件150的支撑托架152移动。特别地,第一致动器160'在与工作轴线116横向的方向上(在图中描绘的坐标轴线的+/-Y方向上)平移第一打印头156',使得第一打印头156'在与工作轴线横向的方向上(在图4中示出的坐标轴线的+/-Y方向上)相对于支撑托架152(参见图1B)移动。在一些实施例中,如文中将会更加详细描述的,还可以响应于第一打印头排155内的第一打印头156'的平移,而调整第一打印头156'和第二打印头排157中的邻近打印头156之间的相对距离。
在文中描述的实施例中,至少一个打印头156的致动器160可以是例如但不限于机械致动器、机电致动器、气动致动器、液压致动器、机动致动器、非机动致动器或适合于提供至少线性运动的任何其他致动器。适合的致动器可以包括但不限于线性级、蜗杆传动致动器、滚珠丝杠致动器、气动活塞、液压活塞、机电线性致动器等等。举例而言,致动器160可以包含线性级致动器,诸如带有至少4um准确性的150MM线性马达级。
仍参考图4,在一些实施例中,打印组件150的印刷头154包括多个致动器160,并且特别地,至少一个致动器160,用于第一打印头排155中的多个打印头156中的每一个。在该实例中,如文中更加详细描述的,第一打印头排155中的多个打印头156中的每一个可以响应于与之联接的相应致动器160的致动,而在与工作轴线横向的方向上(在图中描绘的坐标轴线的+/-Y方向上)相对于彼此以及相对于支撑托架152(参见图1B)移动。换言之,第一打印头排155中的多个打印头156中的每一个能够独立于彼此地移动,使得第一打印头排155中的邻近打印头156可以沿着坐标轴线的+/-Y方向相对于彼此在相反方向上和/或以变化角度(即,距离)平移。
在一些实施例中,印刷头154可以包括至少一个间隔件,至少一个间隔件定位于第一打印头排155中的邻近打印头156之间,使得邻近且可独立移动的打印头156之间的间距相对于彼此均匀地增加和/或减小。在其他实施例中,第一打印头排155内的有限数目的打印头156可以包括与之联接的多个致动器160中的一个(如,第一打印头排155的每隔一个打印头156;第一打印头排的外打印头156;第一打印头排的内打印头156等等),使得并非第一打印头排155中的每一打印头156都能够独立移动。
在一些实施例中,第一打印头排155中的多个打印头156中的多于一个的打印头156可以联接到单个致动器160,使得与之联接的打印头156可以在与工作轴线116横向的方向(图中示出的坐标轴线中的+/-Y方向)上一致地移动。在一些实施例中,单排中的全部打印头156可以联接到单个致动器160,如,第一打印头排155中的全部多个打印头156可以联接到单个致动器160,使得第一打印头排155中的全部打印头156在与工作轴线116横向的方向(图中示出的坐标轴线中的+/-Y方向)上一致地移动。替代地,若干排中的全部打印头156可以联接到单个致动器160,如,第一打印头排155和第二打印头排157中的全部多个打印头156可以联接到单个致动器160,使得印刷头154中的全部打印头156在与工作轴线116横向的方向(图中示出的坐标轴线中的+/-Y方向)上一致地移动。
仍参考图4,在一些实施例中,当单排155、157中的打印头156中的一个或多个当前不要求用于执行增材制造处理时,一个或多个打印头156可以被加盖,以保护相应打印头156的多个喷射喷嘴158免受打印处理的影响。特别地,打印头盖帽166可以沿着一个或多个打印头156的面部板定位,使得多个喷射喷嘴158有效地覆盖有打印头盖帽166和/或其中接收打印头盖帽166。在该实例中,在使用打印组件150期间,加盖的打印头156中的多个喷射喷嘴158可以被遮挡免受灰尘的影响。当必须时,加盖的打印头156可以不加盖,借此显露其中的多个喷射喷嘴158,用于执行增材制造处理。
在其他实施例中,印刷头154可以包括至少一个致动器160和另一致动器160,该至少一个致动器160联接到限定第一打印头排155的多个打印头156,用于移动多个打印头156,该另一致动器160联接到限定第一打印头排155的多个打印头156,用于改变第一打印头排155中的多个打印头156之间的距离(如,间距)。在该实例中,即使第一打印头排155中的多个打印头156响应于单个致动器160的致动而彼此一致地移动,但是,多个打印头156中的每一个之间的间距可以通过联接到第一打印头排155中的打印头156的另一致动器160而被选择性地控制(如,增加或减小)。在本示例中,第二打印头排157中的多个打印头156不包括与之联接的致动器,使得多个打印头156中的第二打印头排157相对于彼此、相对于支撑托架152(参见图1B)以及相对于第一打印头排155中的多个打印头156牢固地固定。然而,如下面描述的,第二打印头排157中的一个或多个打印头156还可以在坐标轴线的+/-Y方向上相对于支撑托架152移动。
现在参考图5,在一些实施例中,打印组件150的印刷头154包括至少一个致动器160,至少一个致动器160联接到定位于第二打印头排157内的多个打印头156中的至少一个。致动器160配置成响应于致动器160(如,第二致动器160”)的致动,而移动第二打印头排157中的多个打印头156中的至少一个打印头156(如,第二打印头156”)。第二打印头156”相对于打印组件150的支撑托架152(参见图1B)移动。特别地,第二致动器160”在与工作轴线116横向的方向上(即,在图中描绘的坐标轴线的+/-Y方向上)平移第二打印头156”,使得第二打印头156”在与工作轴线116横向的方向上(在图4中示出的坐标轴线的+/-Y方向上)相对于支撑托架152(参见图1B)移动。在一些实施例中,如文中将会更加详细描述的,还可以响应于第二打印头排157内的第二打印头156”的平移,而调整第二打印头156”和第一打印头排155中的邻近打印头156之间的相对距离。
在其他实施例中,打印组件150的印刷头154包括多个致动器160,并且特别地,至少一个致动器160用于第二打印头排157中的多个打印头156中的每一个。在该实例中,如文中更加详细描述的,第二打印头排157中的多个打印头156中的每一个可以响应于与之联接的相应致动器160的致动而相对于彼此移动。换言之,第二打印头排157中的多个打印头156中的每一个能够独立于彼此地移动,使得第二打印头排157中的邻近打印头156可以沿着坐标轴线的+/-Y方向相对于彼此在相反方向上和/或以变化角度(即,距离)平移。由于打印头排155、157中的每一排中的一个或多个打印头156联接到至少一个致动器160,因此打印组件150的印刷头154可以产生可变打印宽度,其被配置成根据需要而扩展或收缩。
现在参考图6,在其他实施例中,打印组件150的印刷头154包括单个致动器160,单个致动器160联接到第一打印头排155内的多个打印头156。致动器160配置成在与设备100的工作轴线116横向的方向上(即,在图中描绘的坐标轴线的+/-Y方向上)相对于打印组件150的支撑托架152(参见图1B)一致地移动第一打印头排155中的多个打印头156。换言之,致动器160的致动提供第一打印头排155中的多个打印头156相对于第二打印头排157中的多个打印头156同步的平移。在该实例中,维持第一打印头排155中的多个打印头156中的每一个之间的相对距离(如,间距),使得在打印头156的第一打印头排155平移时,第一打印头排155内的邻近打印头156之间的偏移不改变。
在本示例中,第二打印头排157中的多个打印头156不包括与之联接的致动器,使得多个打印头156的第二打印头排157相对于第一打印头排155中的多个打印头156牢固地固定。在其他实施例中,单个致动器160可以联接到第一打印头排155和第二打印头排157两者,使得致动器160的致动提供两个排155、157在与设备100的工作轴线116横向的方向上(即,在图中描绘的坐标轴线的+/-Y方向上)相对于支撑托架152(参见图1B)一致的平移。
参考图7,在一些实施例中,打印组件150的印刷头154包括第二致动器160',第二致动器160'联接到定位于打印头156的第二打印头排157内的多个打印头156。第二致动器160'配置成响应于第二致动器160'的致动而移动第二打印头排157中的多个打印头156。第二打印头排157的多个打印头156相对于打印组件150的支撑托架152(参见图1B)移动。特别地,第二致动器160'在与工作轴线116横向的方向上(即,在图中描绘的坐标轴线的+/-Y方向上)平移第二打印头排157中的多个打印头156。换言之,第二致动器160'的致动提供第二打印头排157的多个打印头156相对于第一打印头排155中的多个打印头156同步的平移。第一打印头排155中的多个打印头156在与第二打印头排157中的多个打印头156(图7的坐标轴线的+Y方向)相反的方向(图7的坐标轴线的-Y方向)上平移。应当理解,第一打印头排155中的多个打印头156可以与第二打印头排157中的多个打印头156交换位置。在该实例中,维持第二打印头排157中的多个打印头156中的每一个之间的相对距离,使得在打印头156的第二打印头排157平移时,第二打印头排157内的邻近打印头156之间的偏移不改变。
在一些实施例中,印刷头154的致动器160配置成在上面描绘和描述的方向以外的各种其他方向(即,在图中描绘的坐标轴线的+/-Y方向以外的方向)上移动第一打印头排155和/或第二打印头排157中的多个打印头156中的一个或多个。例如,印刷头154的致动器160可以配置成在与设备100的工作轴线116平行的方向上(即,在图中描绘的坐标轴线的+/-X方向上)、在与工作轴线横向116横向的另一方向上(即,在图中描绘的坐标轴线的+/-Z方向)等等移动第一打印头排155和/或第二打印头排157中的多个打印头156中的一个或多个。
具体参考图8,在一些实施例中,打印组件150的印刷头154包括多个致动器160,并且特别地,第一打印头排155中的多个打印头156中的每一个分别联接到至少一个致动器160。进一步,第二打印头排157中的多个打印头156共同联接到单个致动器160。在该实例中,联接到第一打印头排155中的多个打印头156的多个致动器160配置成在与设备100的工作轴线116平行的方向(即,在图中描绘的坐标轴线的+/-X方向)上选择性地且单独地移动每一个打印头156。
在该实例中,第一打印头排155中的多个打印头156中的每一个能够独立于彼此地移动,使得第一打印头排155中的邻近打印头156可以沿着坐标轴线的+/-X方向相对于彼此以及支撑托架152(参见图1B)在相反方向上和/或以变化角度(即,距离)平移。尽管未示出,但是,应当理解,在其他实施例中,第二打印头排157中的多个打印头156可以联接到多个致动器160,而不是文中示出和描绘的单个致动器160,使得第二打印头排157中的多个打印头156能够与第一打印头排155中的多个打印头156同步地各自移动。在打印组件150的印刷头154包括联接到第一打印头排155中的多个打印头156的多个致动器160并且第二打印头排157中的多个打印头156共同联接到单个致动器160的其他实施例中,多个致动器160可以配置成选择性地且各自地旋转第一打印头排155中的每一个打印头156。
具体参考图9,联接到第一打印头排155中的多个打印头156的多个致动器160配置成使每一个打印头156绕着与设备100的工作轴线116横向的旋转轴线(即,与图中描绘的坐标轴线的+/-Z方向平行的旋转轴线)独立于第一打印头排155中的邻近打印头156旋转和/或枢转。换言之,第一打印头排155中的多个打印头156的每一个能够相对于彼此以及支撑托架152(参见图1B)旋转,使得第一打印头排155中的邻近打印头156可以绕着旋转轴线相对于彼此在相反方向上和/或以变化角度旋转。尽管未示出,但是,应当理解,在其他实施例中,相似地,第二打印头排157中的多个打印头156可以联接到多个致动器160,而不是文中示出和描绘的单个致动器160,使得第二打印头排157中的多个打印头156能够与第一打印头排155中的多个打印头156同步地各自旋转。
现在参考图10至图11,示意性地描绘打印组件150的印刷头154,其中布置有第一打印头排155中的多个打印头156中的至少一个打印头156(即,第一打印头156')和第二打印头排157中的多个打印头156中的至少一个打印头156(即,第二打印头156”)。
具体参考图10,当在默认位置时,打印头156的第一打印头排155和第二打印头排157相对于印刷头154的底端159定位于印刷头154内的预定海拔(即,高度)。在一些实施例中,打印组件150的印刷头154包括多个致动器160,并且特别地,第一打印头排155和/或第二打印头排157中的多个打印头156的每一个分别联接到至少一个致动器160。在该实例中,联接到第一打印头排155和/或第二打印头排157的多个打印头156的多个致动器160配置成在与设备100的工作轴线116横穿的方向(即,在图中描绘的坐标轴线的+/-Z方向上)选择性地且独立地移动每一个打印头156。
由此,第一打印头排155和/或第二打印头排157中的多个打印头156中的每一个能够独立于彼此地移动,使得第一打印头排155和/或第二打印头排157中的邻近打印头156可以沿着坐标轴线的+/-Z方向相对于彼此在相反方向上和/或以变化角度(即,距离)平移。换言之,多个致动器160配置成当沉积粘合剂材料50、第一材料114、第二材料115等等时,调整第一打印头排155和/或第二打印头排157中的多个打印头156之间相对于彼此的高度、相对于印刷头154的底端159以及打印组件150定位在其上的构建区域120的高度。在其他实施例中,在当前打印周期期间多个打印头156将要不活动的实例中,可以调整第一打印头排155和/或第二打印头排157中的多个打印头156的高度。在该实例中,第一打印头排155或第二打印头排157能够在坐标轴线的+Z方向上移动,以竖直地偏移定位其中的不活动的多个打印头156。
现在参考图11,响应于与之联接的致动器160的致动,第一打印头排155中的第一打印头156朝向印刷头154的底端159沿着坐标轴线的-Z方向移动。响应于与之联接的第二致动器160'的致动,第二打印头排157中的第二打印头156”远离印刷头154的底端159沿着坐标轴线的+Z方向移动。尽管第一打印头156和第二打印头156'描绘为沿着坐标轴线的+/-Z方向相对于彼此在相反方向上平移,但是,应当理解,在其他实施例中,第一打印头156和第二打印头156'可以交换位置和/或在相似方向上和/或以相似距离移动。
尽管未示出,但是,应当进一步理解,在其他实施例中,第一打印头排155和/或第二打印头排157中的多个打印头156可以分别共同联接到单个致动器160,而不是文中示出和描绘的多个致动器160。在该实例中,第一打印头排155和/或第二打印头排157中的多个打印头156能够相对于同一打印头排155、157内的邻近打印头156一致地同步地移动。然而,第一打印头排155中的多个打印头156保持能够相对第二打印头排157中的多个打印头156独立地移动。在其他实施例中,限定第一打印头排155和第二打印头排157的多个打印头156可以共同联接到单个致动器160,使得两个排155、157的打印头156相对支撑托架152(参见图1B)彼此一致地移动。应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,多个打印头156相对于彼此和/或第一打印头排155相对于第二打印头排157的移动的其他方向、配置和取向可以与文中的打印组件150结合,反之亦然。
图12至图16示意性地描绘包括布置在印刷头254内的若干排打印头156的三排打印组件的另一实施例。应当理解,本示例的三排打印组件可以容易地并入上面描述的制造设备100中。还应当理解,在许多方面,三排打印组件的功能与上面描述的打印组件150大致相似。因而,装备有本示例的三排打印组件的设备100的版本可以与上面描述的打印组件150相似地配置和可操作,除下面描述的不同以外。由于三排打印组件与打印组件150大致相似,类似的附图标记用以识别类似的部件。然而,三排打印组件与打印组件150的不同在于,三排打印组件包括印刷头254,其中布置有多个打印头156的第三打印头排256。
具体参考图12,第三打印头排256中的多个打印头156中的每一个在与设备100的工作轴线116横向的方向上(即,在图的坐标轴线的+/-Y方向上)依次彼此间隔开。第三打印头排256中的多个打印头156布置在第二打印头排157附近,并且在与设备100的工作轴线116平行的方向上(即,在图的坐标轴线的+/-X方向上)相对地远隔第一打印头排155。在该实例中,第二打印头排157布置在第一打印头排155和第三打印头排256之间。第三打印头排256中的多个打印头156中的每一个包含分别定位成邻近印刷头254的底端3259的多个喷嘴158。
现在参考图13,在一些实施例中,打印组件的印刷头254包括第一致动器160、第二致动器160'和第三致动器160”,第一致动器160联接到定位于打印头156的第一打印头排155内的多个打印头156,第二致动器160'联接到定位于打印头156的第二打印头排157内的多个打印头156,第三致动器160”联接到定位于打印头156的第三打印头排256内的多个打印头156。在该实例中,第三致动器160”配置成响应于第三致动器160”的致动而移动第三打印头排256中的多个打印头156。第三打印头排256中的多个打印头156相对于打印组件的支撑托架152(参见图1B)移动。特别地,第三致动器160”在与工作轴线116横向的方向上(即,在图中描绘的坐标轴线的+/-Y方向上)平移第三打印头排256中的多个打印头156。
由此,第三致动器160”的致动提供限定第三打印头排256中的多个打印头156相对于限定第一打印头排155和第二打印头排157的多个打印头156同步的平移。在该实例中,维持第三打印头排256中的多个打印头156中的每一个之间的相对距离,使得在打印头156的第三打印头排256平移时,限定第三打印头排256的邻近打印头156之间的偏移(即,间距)不改变。在本示例中,第一打印头排155中的多个打印头156和第三打印头排256中的多个打印头156描绘为在坐标轴线的-Y方向上移动,而布置其间的第二打印头排157中的多个打印头156描绘为在坐标轴线的+Y方向上移动。
应当理解,多排打印头156可以互换地交换位置,和/或,平移到相比于文中示出和描述的角度的各种其他侧向角度。在一些实施例中,三排打印头156可以共同联接到单个致动器160,使得打印头156的第一打印头排155、第二打印头排157和第三打印头排256配置成相对于支撑托架152(参见图1B)一致地移动。在其他实施例中,第一打印头排155和/或第二打印头排157中的多个打印头156可以不包括与之联接的致动器,使得多个打印头156的第一打印头排155和/或第二打印头排157相对于第三打印头排256中的多个打印头156牢固地固定。
现在参考图14,在一些实施例中,打印组件的印刷头254包括联接到定位于打印头156的第一打印头排155内的多个打印头156中的至少一个的至少一个致动器160、联接到定位于打印头156的第二打印头排157内的多个打印头156中的至少一个的至少一个致动器160、以及联接到定位于打印头156的第三打印头排256内的多个打印头156中的至少一个的至少一个致动器160。在该实例中,联接到第一打印头排155中的至少一个打印头156(即,第一打印头156)的致动器(即,第一致动器160)配置成使第一打印头排155内的第一打印头156独立于第一打印头排155中的多个打印头156以及第二打印头排157和第三打印头排256中的多个打印头156移动。
进一步,联接到第二打印头排157中的至少一个打印头156(即,第二打印头156')的致动器(即,第二致动器160')配置成使第二打印头排157内的第二打印头156'独立于第二打印头排157中的多个打印头156以及第一打印头排155和第三打印头排256中的多个打印头156移动。相似地,联接到第三打印头排256的至少一个打印头156(即,第三打印头156”)的致动器(即,第三致动器160”)配置成使第三打印头排256内的第三打印头156”独立于第三打印头排256中的多个打印头156以及第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156移动。
仍参考图14,第一打印头156、第二打印头156'和第三打印头156”相对打印组件的支撑托架152移动(参见图1B)。特别地,致动器160、160'、160”在与设备100的工作轴线116横向的方向上(即,在图中描绘的坐标轴线的+/-Y方向上)平移打印头156、156'、156”,使得打印头156、156'、156”和支撑托架152之间在+/-Y方向上的相对位置改变。如文中将会更加详细描述的,在一些实施例中,还可以响应于在相应打印头排155、157、256内的打印头156、156'、156”的平移而调整打印头156、156'、156”和另一打印头排155、157、256中的邻近打印头156之间的相对距离。
在本示例中,第一打印头排155中的第一打印头156和第三打印头排256中的第三打印头156”描绘为在坐标轴线的-Y方向上移动,而布置其间的第二打印头排157中的第二打印头156'描绘为在坐标轴线的+Y方向上移动。在其他实施例中,第一打印头排155中的第一打印头156和/或第二打印头排157中的第二打印头156'以及打印头排155、157内的其他多个打印头156可以分别不包括与之联接的致动器,使得多个打印头156的第一打印头排155和/或第二打印头排157至少相对第三打印头排256中的第三打印头156”牢固地固定。
仍参考图14,在一些实施例中,打印组件的印刷头254包括多个致动器160,并且特别地,至少一个致动器160用于第一打印头排155、第二打印头排157和第三打印头排256中的多个打印头156中的每一个。在该实例中,如文中更加详细描述的,第一打印头排155、第二打印头排157和第三打印头排256中的多个打印头156中的每一个可以响应于与之联接的相应致动器160的致动而相对于彼此移动。换言之,第一打印头排155、第二打印头排157和第三打印头排256中的多个打印头156中的每一个能够彼此独立地移动,使得邻近打印头156可以沿着坐标轴线的+/-Y方向相对于彼此以及支撑托架152(参见图1B)在相反方向上和/或以变化角度(即,距离)平移。如文中更加详细描述的,在其他实施例中,第一打印头排155、第二打印头排157和/或第三打印头排256中的多个打印头156可以分别不包括与之联接的致动器,使得多个打印头156的打印头排相对于彼此以及相对于其他排的多个打印头156牢固地固定。
现在参考图15,在一些实施例中,多排的多个打印头156中的至少一排可以不包括与之联接的致动器160,使得打印头156的打印头排相对于其余排牢固地固定。在本示例中,第一打印头排155中的多个打印头156和第三打印头排256中的多个打印头156分别包括与之联接的单个致动器160,而第二打印头排157中的多个打印头156不包括致动器160。在该实例中,第一打印头排155中的多个打印头156和第三打印头排256中的多个打印头156能够相对于第二打印头排157中的多个打印头156移动。特别地,联接到第一打印头排155和第三打印头排256的致动器160分别在与设备100的工作轴线116横向的方向上(即,在图中描绘的坐标轴线的+/-Y方向上)平移第一打印头排155和第三打印头排256中的多个打印头156。
具体地,致动器160的致动提供分别包括在第一打印头排155和第三打印头排256的每一排中的多个打印头156相对于第二打印头排157中的多个打印头156的固定配置的同步平移。在该实例中,维持第一打印头排155和第三打印头排256中的多个打印头156中的每一个之间的相对距离,使得在打印头156的打印头排155、256平移时,相应排内的邻近打印头156之间的偏移(即,间距)不改变。在本示例中,第一打印头排155中的多个打印头156描绘为在坐标轴线的-Y方向上移动,并且第三打印头排256中的多个打印头156描绘为在+Y方向上移动,而布置其间的第二打印头排157中的多个打印头156描绘为固定。
由于第一打印头排155在-Y方向上平移且第三打印头排256在+Y方向上平移,并且第二打印头排157在它们之间维持固定取向,因此印刷头254的有效打印宽度可以增加。换言之,由于打印头排155、157、256中的一排或多排联接到至少一个致动器160,所以打印组件的印刷头154可以产生可变打印宽度,可变打印宽度被配置成根据需要而扩展或收缩打印头排155、157、256。应当理解,第一打印头排155和第三打印头排256的平移方向和/或位置可以能够互换,和/或,处于与文中示出和描述不同的其他角度。
现在参考图16,在其他实施例中,多个打印头156的第二打印头排157可以包括与之联接的致动器160,而第一打印头排155和第三打印头排256中的多个打印头156分别不包括致动器160。在该实例中,致动器160配置成使第二打印头排157中的多个打印头156同步地移动并且独立于第一打印头排155和第三打印头排256中的不可移动的打印头156移动。应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,联接到一排以上的打印组件的致动器160的其他排布和组合可以并入文中。例如,单个致动器160可以联接到限定全部三排(即,第一打印头排155、第二打印头排157和第三打印头排256)的多个打印头156,使得致动器160的致动提供印刷头254的全部多个打印头156相对于打印组件的支撑托架152(参见图1B)的同步平移。应当进一步理解,在其他实施例中,沿着印刷头154、254的附加排的打印头156可以包括在打印组件中。尽管文中示出和描述的若干排打印组件被识别为相对于彼此依次序定位的第一、第二和第三排,但是,应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,多排打印组件的位点能够彼此互换,使得多排的各种其他排布和取向可以包括在印刷头154、254以内。
在一些实施例中,印刷头254的致动器160配置成在上面示出和描述的方向以外的各种其他方向上移动第一打印头排155、第二打印头排157和/或第三打印头排256中的多个打印头156中的一个或多个。例如,印刷头254的致动器160可以配置成在与设备100的工作轴线116平行的方向上(即,在图中描绘的坐标轴线的+/-X方向上)、在与工作轴线横向116横向的另一方向上(即,在图中描绘的坐标轴线的+/-Z方向)等等移动第一打印头排155、第二打印头排157和/或第三打印头排256中的多个打印头156中的一个或多个。应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,包括一排以上的可移动和固定的打印头156的打印组件的其他组合可以包括在印刷头254中。
现在参考图17A至图17G,在一些实施例中,打印组件的致动器160可以包含精细致动器、粗略致动器和/或两者。精细致动器和粗略致动器每个皆配置成在与设备100的工作轴线116横向的方向上(即,在图中描绘的坐标轴线的+/-Y方向上),相对于打印组件的支撑托架152移动特殊排(如,第一打印头排155)中的至少一个打印头156和/或多个打印头156。特别地,精细致动器能够操作成以大于粗略致动器的相对移动分辨率程度的移动分辨率来移动第一打印头排155中的打印头156。换言之,精细致动器配置成以精细移动分辨率程度移动多个打印头156,提供高精度的精确移动跟踪能力。粗略致动器配置成以粗略移动分辨率程度移动多个打印头156,提供相对精细致动器更低精度的大行程移动跟踪能力。应当理解,在一些实施例中,单个致动器160可以包括精细致动器和粗略致动器两者,使得致动器160能够操作成以精细移动分辨率程度和粗略移动分辨率程度两者移动第一打印头排155中的打印头156,使得致动器160提供精确和大行程移动跟踪能力。
精细致动器可以包含各种装置,诸如,例如,压电线性定位器、机械致动器、机电致动器、气动致动器、液压致动器、线性级、皮带驱动致动器或适合于提供线性运动的任何其他致动器。粗略致动器164可以包含各种装置,诸如,例如,磁力线性驱动器、机械致动器、机电致动器、气动致动器、液压致动器、线性级、皮带驱动致动器或适合于提供线性运动的任何其他致动器。应当理解,尽管文中示出和描述的本示例图示精细致动器和粗略致动器与打印组件150一起运用,但是,在不脱离本公开的范围的情况下,致动器可以相似地并入包括附加和/或更少排打印头156的其他打印组件。
以下图和描述提供打印组件的图示性示例,打印组件包括精细致动器或粗略致动器中的至少一个以及限定由致动器提供的打印头排155中的多个打印头156的对应移动分辨率程度。
具体参考图17A,作为第一示例,打印组件150包括精细致动器162和粗略致动器164,精细致动器162联接到多个打印头156的第一打印头排155,粗略致动器164联接到多个打印头156的第二打印头排157。在该实例中,精细致动器162配置成,在与设备100的工作轴线116横向的方向上以精细移动分辨率程度移动第一打印头排155中的多个打印头156。特别地,精细致动器162的致动提供第一打印头排155中的多个打印头156在图的坐标轴线的+Y方向上的平移增量距离“A”,增量距离“A”近似等于喷射喷嘴158的直径的三分之一。换言之,第一打印头排155中的多个打印头156相对于第二打印头排157中的多个打印头156从默认位置侧向上偏移到致动位置,其中侧向偏移近似为喷射喷嘴158的宽度的三分之一。应当理解,精细致动器162可以配置成,以大于或小于三分之一距离“A”的各种其他增量距离以及在相比于文中示出和描述的+Y方向的各种其他方向上,使多个打印头156从默认位置平移到致动位置。
参考图17B,作为另一示例,精细致动器162联接到多个打印头156的第一打印头排155,并且配置成,以近似等于增量距离“B”的精细移动程度分辨率在与工作轴线116横向的方向上,移动第一打印头排155中的多个打印头156,增量距离“B”近似为喷射喷嘴158的直径的一半。换言之,第一打印头排155中的多个打印头156通过精细致动器162相对于第二打印头排157中的多个打印头156从默认位置侧向上偏移到致动位置,其中侧向偏移近似为喷射喷嘴158的宽度的一半。尽管未示出,但是,应当理解,可以包括附加的致动器,诸如,例如,联接到多个打印头156的第一打印头排155和/或第二打印头排157的粗略致动器164。
参考图17C,作为进一步示例,精细致动器162联接到多个打印头156的第一打印头排155,并且配置成以近似等于增量距离“C”的精细移动程度分辨率在与工作轴线116横向的方向上,移动第一打印头排155中的多个打印头156,增量距离“C”近似为喷射喷嘴158的一个完整直径。换言之,第一打印头排155中的多个打印头156通过精细致动器162相对于第二打印头排157中的多个打印头156从默认位置侧向上偏移到致动位置,其中侧向偏移近似为喷射喷嘴158的一个完整宽度。应当理解,精细致动器162配置成以大于或小于文中示出和描述的增量距离的各种其他增量距离以及在各种其他方向上,使多个打印头156从默认位置平移到致动位置。尽管未示出,但是,应当理解,可以包括附加的致动器,诸如,例如,联接到多个打印头156的第一打印头排155和/或第二打印头排157的粗略致动器164。
现在参考图17D,打印组件150包括联接到多个打印头156的第一打印头排155的粗略致动器164。在该实例中,粗略致动器164配置成在与设备100的工作轴线116横向的方向上以粗略移动分辨率程度移动第一打印头排155中的多个打印头156。特别地,粗略致动器164的致动提供第一打印头排155中的多个打印头156在图的坐标轴线的+Y方向上平移增量距离“D”,增量距离“D”近似等于打印头156的宽度的一半。换言之,第一打印头排155中的多个打印头156相对于第二打印头排157中的多个打印头156从默认位置侧向上偏移到致动位置,其中侧向偏移近似为打印头156的宽度的一半。应当理解,粗略致动器164配置成以大于或小于一半距离“D”的各种其他增量距离,及/或,在文中示出和描述的+Y方向以外的各种其他方向上,使多个打印头156从默认位置平移到致动位置。尽管未示出,但是,应当理解,可以包括附加的致动器,诸如,例如,联接到多个打印头156的第一打印头排155和/或第二打印头排157的精细致动器162。
参考图17E,作为另一示例,粗略致动器164联接到多个打印头156的第一打印头排155,并且配置成以粗略移动程度分辨率在与工作轴线116横向的方向上移动第一打印头排155中的多个打印头156。在本示例中,粗略移动程度分辨率等于增量距离“E”,增量距离“E”近似为打印头156的完整宽度。换言之,第一打印头排155中的多个打印头156通过粗略致动器164相对于第二打印头排157中的多个打印头156从默认位置侧向上偏移到致动位置,其中侧向偏移近似为打印头156的一个宽度。尽管未示出,但是,应当理解,可以包括附加的致动器,诸如,例如,联接到多个打印头156的第一打印头排155和/或第二打印头排157的精细致动器162。
参考图17F,作为进一步示例,粗略致动器164联接到多个打印头156的第一打印头排155,并且配置成以粗略移动程度分辨率在与工作轴线116横向的方向上移动第一打印头排155中的多个打印头156。在本示例中,粗略移动程度分辨率等于增量距离“F”,增量距离“F”近似为打印头156的宽度的1.5倍。换言之,第一打印头排155中的多个打印头156通过粗略致动器164相对于第二打印头排157中的多个打印头156从默认位置侧向上偏移到致动位置,其中侧向偏移近似为打印头156的宽度的150%。尽管未示出,但是,应当理解,可以包括附加的致动器,诸如,例如,联接到多个打印头156的第一打印头排155和/或第二打印头排157的精细致动器162。
参考图17G,作为另一示例,粗略致动器164联接到多个打印头156的第一打印头排155,并且配置成以粗略移动程度分辨率在与工作轴线116横向的方向上移动第一打印头排155中的多个打印头156。在本示例中,粗略移动程度分辨率等于增量距离“G”,增量距离“G”近似为两个打印头156的宽度。换言之,第一打印头排155中的多个打印头156通过粗略致动器164相对于第二打印头排157中的多个打印头156从默认位置侧向上偏移到致动位置,其中侧向偏移近似为打印头156的宽度的200%。应当理解,粗略致动器164配置成以大于或小于文中示出和描述的增量距离的各种其他增量距离以及以各种其他方向,使多个打印头156从默认位置平移到致动位置。尽管未示出,但是,应当理解,可以包括附加的致动器,诸如,例如,联接到多个打印头156的第一打印头排155和/或第二打印头排157的精细致动器162。
现在参考图18A至图18B以及图24的流程图,示意性地描绘在制造设备100构建物体时致动打印组件150的若干打印头排155、157的示例性方法300。更具体地,用于沿着构建区域120沉积粘合剂材料50和/或其他材料114、115的多个打印头156的若干打印头排155、157的移动,用来减少由于缺乏喷射冗余而造成在图像传输处理期间分辨率缺陷在被打印物体或零件上的发生率。图18A至图18B和图24的描绘以及下面随附的描述并不意指限制文中描述的主题或者表示如何从打印组件150沉积材料的确切描述,而是意指提供简单示意性概览,以图示打印组件150的打印头156的多个打印头排155、157的大体移动,以改进文中描述的喷射冗余。
参考图18A,在步骤302,当被控制系统10的处理器执行时,存储在控制系统10的非暂时性存储器内的计算机可读可执行指令向第一致动器组件102传送信号,以发起打印组件150在第一行程中越过构建区域120的移动。特别地,打印组件150越过设备100的导轨104并且沿着工作轴线116(参见图1A)平移,借此在图中的坐标轴线的+X方向上在构建区域120上移动印刷头154。在打印组件150的印刷头154在构建区域120上移动时,控制系统10向第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156发送信号,以从多个喷射喷嘴158释放材料。材料(如,粘合剂材料50、来自第一流体储存器110的第一材料114、来自第二流体储存器112的第二材料115等等)通过第一打印头排155和第二打印头排157两者中的多个打印头156中的多个喷射喷嘴158被传输到印刷头154并且沉积到构建区域120上。
在本示例中,第一打印头排155中的多个打印头156和第二打印头排157中的多个打印头156沿着构建区域120沉积材料。由此,来自第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156中的多个喷射喷嘴158中的每一个可以映射到越过构建区域120的轨迹。轨迹限定多个像素,在打印组件150横穿构建区域120时,多个像素可以接收或不接收从多个喷射喷嘴158中的一个或多个沉积的粘合剂。应当理解,“像素”指代将要通过设备100打印的物体或零件的二维空间部分,具体而言,三维零件相对其沿着构建区域120的定位的当前切片或层。相似地,应当理解,“体素”指代构建材料的三维空间部分,构建材料与粘合剂组合,形成通过设备100打印的部件的物理部分。在一些实施例中,可以基于将要由设备100构建的部件的数字构建文件(如,限定存储和/或上传到控制系统10的沉积图案和/或设备控制指令),来限定在构建区域120内限定构建材料40的空间部分的多个像素和/或体素。可以沿着轨迹限定每一构建层的像素,打印组件150配置成在构建区域120上横穿。由此,控制系统10可以将一个或多个喷射喷嘴映射到用于当前构建层的轨迹和对应的设计沉积图案,使得喷射喷嘴在构建区域120中的构建材料40上的规定位点处沉积规定液滴体积的粘合剂。当打印组件150和/或打印头156移位时,为了实现子像素打印和/或喷射冗余,控制系统10重新映射轨迹到喷射喷嘴关系,从而使限定将要施加到构建材料的粘合剂的设计沉积图案与新喷射喷嘴关联,新喷射喷嘴响应于转位操作而与它们越过构建区域120的新轨迹对准。
仍参考图18A,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令确定打印组件150是否已到达在+/-X方向上的平移位置253,该平移位置253在构建区域120的边缘处或经过构建区域120的边缘,其中材料将要在第一行程中通过打印组件150沉积在构建区域120中。在打印组件150沿着设备100的工作轴线116(即,图的坐标轴线的+X方向)朝向平移位置253平移时,控制系统10例如通过监测打印组件150沿着导轨104的相对位置来确定打印组件150是否已到达平移位置253。在步骤302,响应于确定打印组件150未定位于平移位置253,控制系统10向第一致动器组件102传送信号,以继续使打印组件150越过构建区域120平移。控制系统10进一步向打印组件150传送信号,以继续从第一打印头排155和第二打印头排157中的打印头156中的多个喷射喷嘴158释放材料。
替代地,响应于确定打印组件150定位于平移位置253,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向打印组件150传送信号,以终止从第一打印头排155和第二打印头排157中的打印头156中的多个喷射喷嘴158释放材料。附加地和/或同步地,控制系统10向第一致动器组件102传送信号,以通过制止第一致动器组件102的致动来终止打印组件150沿着工作轴线116移动。利用打印组件150定位于平移位置253,在打印组件150在坐标轴线的+X方向上在构建区域120上的第一行程期间,沿着构建区域120的多个像素已在其上接收至少来自第一打印头排155或第二打印头排157的材料。
现在参考图18B,并且在步骤304,控制系统10确定是否将要从打印组件150沉积和/或释放附加层材料(如,粘合剂)。可以经由各种手段和/或系统来施行由控制系统10进行的这个确定,诸如,例如,通过参考将要利用设备100构建的零件、通过用户输入、图像感测器、重量感测器等等。在步骤306,响应于在步骤304确定不要从打印组件150释放附加层材料(如,粘合剂),控制系统10向设备100传送信号,以结束方法300的增材制造处理。
替代地,在步骤308,响应于在步骤304确定将要从打印组件150沉积附加层材料(如,粘合剂),当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向打印组件150的致动器160发送信号,以相对于打印组件150的支撑托架152(见图1B)致动第一打印头排155和/或第二打印头排157中的多个打印头156中的至少一个。特别地,提供联接到多个打印头156的第一打印头排155和/或第二打印头排157中的至少一排的至少一个致动器160的致动,用于在与设备100的工作轴线116横向的方向(即,图的坐标轴线的+/-Y方向)上使所述排的打印头156相对于至少其他排的打印头156平移。在本示例中,打印组件150包括联接到打印头156的第一打印头排155的一个致动器160和联接到打印头156的第二打印头排157的一个致动器160,使得两个打印头排155、157能够相对于彼此以及相对于打印组件150的支撑托架152移动。
仍参考图18B,包括在第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156中的每一个的多个喷射喷嘴158从默认位置重新定位到致动位置(如,到转位位置),致动位置与默认位置相差至少一些增量距离(如,图17A至图17G的增量距离“A”至“G”)。由此,在打印组件150在构建区域120上的第二行程(即,在当前层粉末上边的返回行程或是施加在先前层的顶部上的新一层粉末)期间,沿着构建区域120定位的至少一些像素将会从至少一个喷射喷嘴158接收材料,该至少一个喷射喷嘴158与在第一行程期间映射成沉积材料到所述像素的喷射喷嘴158不同。
在一些实施例中,在第一行程期间,第一像素从第一喷射喷嘴158接收粘合剂,而在第二行程期间,第一像素从第二喷射喷嘴158接收粘合剂,作为一个或多个打印头156在行程之间重新定位的结果。在一些实例中,第一行程可以配置成沉积第一量的粘合剂,第一量是规定用于当前层内的粉末的一部分接收的总量的一部分,并且第二行程可以配置成沉积第二量的粘合剂,第二量是规定用于当前层内的粉末的一部分接收的粘合剂的其余量。如上面描述的,第一量的粘合剂的输送可以通过第一喷射喷嘴158来达成,而第二量的粘合剂的输送可以通过第二喷射喷嘴158来达成。
应当理解,通过增加构建区域120上的多个像素在的每一个的完整分辨率在其上接收适足的材料沉积的可靠性,第一打印头排155和/或第二打印头排157中的打印头156从默认位置相对于彼此以及相对于所述打印头排155、157的以前位置的侧向移动在制造处理中提供增强的喷射冗余。
应当理解,在一些实施例中,打印头156的打印头排155、157在步骤308的移动可以是任意一部分,其中控制系统10向致动器160传送信号,以使打印头156的第一打印头排155和/或第二打印头排157相对于彼此移动到随机生成的位置。在该实施例中,通过以未计算方式重新定位每个打印头排155、157中的多个打印头156,被动地提供通过打印组件150进行的喷射冗余,使得在打印组件150的第二行程期间,沿着构建区域120的多个像素与随机对准的喷射喷嘴158有效对准。
在其他实施例中,在打印组件150的第一行程期间,打印头排155、157相对于彼此以及相对于所述打印头排155、157的以前位置的移动可以通过控制系统10预先确定至预定义位点。在该实例中,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向致动器160传送信号,以在第一行程期间,使打印头156的第一打印头排155和/或第二打印头排157移动到测量位置,该测量位置相对于打印头排155、157的以前位置变化。在该实施例中,通过以计算方式重新定位每个打印头排155、157中的多个打印头156,主动地提供通过打印组件150进行的喷射冗余,使得在比之于第一行程有意变化的打印组件150的第二行程期间,沿着构建区域120的多个像素与喷射喷嘴158具体对准。例如,控制系统10可以向分别联接到打印头排155、157的致动器160传送信号,以使得打印头排155、157相对于彼此交换位置的方式平移打印头排155、157中的打印头156。
控制系统10可以通过各种系统(诸如,例如,相机图像、感测器输出、校准图案等等)来确定打印头排155、157中的多个打印头156的计算位置。在任一实例中,通过增加构建区域120上的多个像素中的每一个的完整分辨率从多于一个喷射喷嘴158在其上接收适足的材料沉积的可靠性,打印头156的打印头排155、157针对打印组件150的第二行程(即,在当前层粉末上的返回行程或是施加在先前层的顶部上的新一层粉末)的移动提供了制造处理的增强的材料喷射冗余。应当理解,在其他实施例中,第一打印头排155和/或第二打印头排157中的多个打印头156的移动可以在步骤302打印组件150在构建区域120上的第一行程以前发生。
现在转到图21A至图22B,描绘和描述设备100的进一步实施例和功能性。例如,图21A至图21E描绘和描述实施打印组件的子喷射间距转位的技术,以使低分辨率打印头能够操作以及以增加的分辨率将材料(诸如粘合剂)输送到粉末层,进一步改进构建部件的生坯强度均匀性和更加精细的几何形状。由于配置成分配粘合剂的喷墨头的离散固定几何形状,粘合剂喷射打印大体以离散增量施加粘合剂。然而,文中描述的实施例提供通过能够实现纵向和横向运动控制以及粘合剂到构建材料40(图1B)(如,粉末)上的基于灰度的子像素沉积来去除喷墨头几何形状的限制的系统及方法。
在一个实例中,设备可以配备有打印头156,打印头156配置成沿着纬向轴线以400DPI(每英寸点数)间隔输送一滴粘合剂材料。然而,通过使打印组件150能够带有第二致动器组件103,打印组件可以配置成通过实施打印组件150的子像素转位距离在沿着纵向轴线的后续行程以精细得多的增量输送多滴粘合剂材料。例如,400DPI打印头可以配置成,通过实施约二分之一喷射间距的打印组件150的子喷射间距转位,沿着纵向轴线在两个行程之间分配多滴粘合剂,实现800DPI打印头的等效性。
换言之,邻近喷射喷嘴158之间的空间是固定的,因此在单个行程中越过一层粉末的粘合剂的置放之间存在固定间距。然而,通过实施打印组件150的机械移位(如,文中称之为沿着纬向轴线的“转位”),实现喷射喷嘴158的对应转位,并且可以施行粘合剂在同一层或后续层粉末上的第二沉积,借此增加粘合剂可以沉积的分辨率。对应地,为构建部件而产生的构建指令可以限定具有子像素的像素,带有比由喷射间距(d)限定的机械分辨率更高的分辨率。喷射间距(d)是同一排打印头中邻近喷射口之间中心到中心的侧向距离。
为了实现与由打印组件的喷射间距(d)限定的机械分辨率相比更高分辨率的设计沉积图案(如,图21C,125)的打印,实施在构建区域120上的行程之间的打印组件150的纬向转位,如文中示出和描述的。
在进一步实施例中,实施被配置成沿着纬向轴线转位打印组件150的第二致动器组件103使得构建内的随机冗余的方法能够减少或去除失灵喷射口的复合效应。这种实施例将会参考图22A至图22B更加详细描述。
适合的致动器可以包括但不限于线性级、蜗杆传动致动器、滚珠丝杠致动器、气动活塞、液压活塞、机电线性致动器等等。举例而言,第二致动器组件103可以包含线性级致动器,诸如带有至少4um准确性的150MM线性马达级。在一些实例中,第一致动器组件102和/或第二致动器组件103可以分别包括位置感测器102a和/或103a,位置感测器102a和/或103a在反馈控制信号中为电子控制单元提供位置信息,使得电子控制单元可以响应于提供的控制信号而跟踪打印组件150的位置。在一些实例中,电子控制单元可以基于由位置感测器102a和/或103a提供的位置信息来对向第一致动器组件102和/或第二致动器组件103提供的控制信号进行调整。在实施例中,位置感测器102a和/或103a可以是嵌入或联接到第一致动器组件102和/或第二致动器组件103的编码器、超声波感测器、基于光的感测器、磁力感测器等等。
现在转到图21A至图21E,打印组件150描绘为与用于纬向轴线转位的第二致动器组件103一起实施。与参考图17A至图17G描述的功能性相似,打印组件150可以配置成被转位(如,相对于纬向轴线侧向上移动),同时使用致动器偏移多个打印头156中的一个或多个,或者,独立于多个打印头156是否能够移动或被移动。也即,在一些实施例中,打印组件150经由第二致动器组件103可移动地联接到支撑托架152。当例如由电子控制单元指导时,第二致动器组件103沿着纬向轴线使打印组件150移动转位距离。如文中更加详细描述的,术语“转位距离”可以指代喷射间距(d)的分数部分、喷射间距(d)分数部分的整数倍或喷射间距(d)的倍数(d)(如,1.1x、1.2x、1.3x、1.4x、1.5x、1.6x、1.7x、1.8x、1.9x、2x、3x、4x、5x、6x、7x、8x、9x、10x、50x、75x、100x、200x、500x或以上的喷射间距(d)单位)。在一些实施例中,转位距离例如可以是,1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6、mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm或以上或者l.1x和500x以上之间的数值。在一些实施例中,转位距离可以是5mm到20mm,或者其间的任何值。
如上面参考的,从一个喷射喷嘴158到邻近喷射喷嘴158的空间限定与图像像素有关的喷射间距(d)。为了增加粘合剂越过具有一层粉末的构建区域120上的构建材料(如,粉末)的沉积图案(如,分别为125、126或127,图21C至图21E)的分辨率,第二致动器组件103可以沿着纵向轴线在来回的后续行程之间以子喷射间距转位距离来转位打印组件150,打印组件150包含多个打印头156和多个喷射口。
例如,对于沿着工作轴线(即,纵向轴线)的第一行程,打印组件150可以在位置I0被转位,并且例如在与第一行程相反方向上的第二行程可以转位到位置I1,如图21A和图21B中描绘的。转位距离(即,位置I0到位置I1的距离可以是喷射间距(d)的非整数倍数,例如,1/10X、1/5X、1/4X、1/3X、1/2X或者大于零且小于喷射间距(d)的任何距离。
图21C描绘具有沉积其中的一层粉末(如,构建材料40)的构建区域120的俯视图,以及限定像素180和子像素181A-181F的设计沉积图案125的图示性表示,数字值描绘液滴体积,图示用于在预定义位点沉积的粘合剂的灰度值量。文中使用的“灰度值”指代对于打印头能够实现的最小单位的液滴体积的整数倍。图21C进一步描绘具有多个喷射喷嘴158-1至158-8的打印组件150。确位在图的顶部处的打印组件150定位于位置I0,其中多个喷射喷嘴158-1至158-8映射成越过构建区域120横穿第一行程轨迹。确位在图的底部处的打印组件150已被转位了转位距离到位置I1,其中多个喷射喷嘴158-1至158-8映射成越过构建区域120横穿第二行程轨迹。
像素180和邻近像素的中心位点与一个喷射喷嘴158到邻近喷射喷嘴158的喷射间距(d)对应。鉴于子像素181A-181F的中心可以在构建指令内限定为喷射间距(d)的增量,因而在像素180内可选地限定一个或多个子像素中心181A-181F。子像素181A-181F可以进一步在构建操作期间通过喷射喷嘴158分配用于沉积的粘合剂的液滴体积。子像素的尺寸(或足迹)可以取决于将要沉积在一层粉末(如,构建材料40)的对应部分上的粘合剂的微滴的液滴体积,根据设计沉积图案125,子像素的中心181A-181F映射到该一层粉末。在一些实施例中,子像素的尺寸可以基于打印组件150横穿构建区域120的速度、构建材料40(图1B)的本质或类型、构建环境的温度等等。
仍参考图21C,打印组件150的子喷射间距转位距离在第一行程和第二行程之间实施,以越过构建区域120内的一层粉末以增加的分辨率沉积粘合剂。如描绘的,与限定在沉积图案125中的像素180对应的构建区域120上的构建材料40的一部分,接收在第一子像素181B内沿着第一行程轨迹的第一体积的粘合剂和沿着第二行程轨迹在第二子像素181E内的第二体积的粘合剂,第二行程轨迹从第一行程轨迹以大于零且小于喷射间距(d)的转位距离被转位。在粘合剂微滴横穿构建区域120时,粘合剂微滴与构建材料40制成具有与喷射喷嘴158对应的尺寸或直径的斑点。然而,在一些实例中,粘合剂微滴从喷射喷嘴158释放必须考虑到打印组件150移动所用的速度,因为在微滴从喷射喷嘴158行进到构建材料40时,微滴的轨迹包括在打印组件150的方向上的速度矢量以及在从喷射喷嘴到构建材料的方向上的速度分量。也即,依据打印组件150横穿构建区域120所用的速度,可能需要关于释放粘合剂的地方相对于期望粘合剂影响构建材料的地方的补偿。
转到图21D,根据图21C中描绘的设计沉积图案,描绘由粘合剂沉积导致的施加的图示性沉积图案125A。在粘合剂分散在构建材料40内时,粘合剂可以与邻近子像素内的粘合剂和粉末重叠。附加地,在粘合剂分散时,粘合剂可能渗入和/或芯吸到和/或遍及限定体素30(图1A)的粉末的多孔层的体积中。依据粘合剂的微滴的液滴体积、一层粉末的厚度(沿着Z轴线的深度)、粉末的密度和其他变量,粘合剂可以分散到较低层的粉末中,进一步将较低层固化到上层。要理解,一旦粘合剂完结芯吸和/或固化,则零件
虽然在单个行程期间用于像素的预定义量的粘合剂可以一次性沉积在像素内,但是,通过在打印组件150的一个或多个行程期间将用于像素的预定义量的粘合剂划分成一个或多个子像素区块,利用打印组件150在行程之间的转位,粘合剂可以更加均匀地与构建区域120中的构建材料(如,粉末)的相邻体素集成。
参考图21E,描绘另一图示性构建区域120,其中图21C中描绘的每一像素180的相同液滴体积现在使用若干较小液滴体积的粘合剂分配在像素180内的变化位点处。例如,在图21C中,设计沉积图案125在子像素182B中示出的单个位点中规定一个大液滴体积(3),而用于同一层的构建的图21E中描绘的设计沉积图案126现在限定了三个较小的液滴体积的粘合剂,用于在打印组件150的第一行程轨迹的横穿期间置放在像素180内的三个不同子像素182A-182C中。三个较小的液滴每个皆可以是一个大体积液滴的体积的1/3。换言之,为分配在像素内的一个位点中而限定的三单位液滴体积可以配给成一单位液滴体积,该一单位液滴体积的中心处在同一像素内的三个不同位点,如当将图21C的沉积图案125与图21E的沉积图案126相比时证明的。分配的粘合剂的尺寸或量可以与部分地由像素限定的体素的体积成比例,像素也可以称之为粉末中液滴的影响区块。可以基于特殊像素的所需饱和度来确定为特殊像素分配的粘合剂的量。可以基于像素相对于正在构建的部件的边缘的位点和/或将要构建在特殊像素的顶部上的竖向上邻近层的数目,来确定特殊像素的所需饱和度。
转到图21F,根据图21D中描绘的设计沉积图案,描绘由粘合剂沉积导致的图示性施加的沉积图案126A。再次,在粘合剂分散在构建材料40内时,粘合剂可以与邻近子像素内的粘合剂和粉末重叠。附加地,在粘合剂分散时,粘合剂可能渗入和/或芯吸到和/或遍及限定体素30(图1A)的粉末的多孔层的体积中。依据粘合剂的微滴的液滴体积、一层粉末的厚度(沿着Z轴线的深度)、粉末的密度和其他变量,粘合剂可以分散到较低层粉末中,进一步将较低层固化到上层。当与图21D的施加的沉积图案125A一起查看图21F的施加的沉积图案126A时,可以观察到,通过进一步变化液滴体积和液滴位点,可以实现更加均匀的粘合剂的分布,这是可以的,因为喷射喷嘴可以通过行程之间的子喷射间距转位距离来被转位。应当理解,喷射喷嘴的转位可以通过转位各个打印头和/或转位打印组件150来达成。
更具体地,这是通过由印刷头位置控制组件提供的打印组件的精细和粗略运动控制来达成的,印刷头位置控制组件包含配置成沿着纵向轴线移动打印头的第一致动器组件102和配置成沿着纬向轴线移动打印头的第二致动器组件103。图21G提供在像素内的变化位点处使用大液滴和小液滴的组合在构建区域120上的粘合剂材料的沉积图案的又一示例。
在设备的进一步实施例中,可以在单层粉末上或多层粉末之间的行程之间转位打印组件150,以随机化可能失灵的喷射喷嘴158或打印头156的位点。可以通过利用第二致动器组件103沿着纬向轴线移动打印组件150来达成转位。可以当确定用于构建部件的沉积图案时通过切片引擎,或者,例如当检测到失灵的喷射喷嘴158或打印头156时通过设备的电子控制单元即时地,预先确定打印组件150的转位运动。利用切片引擎预定义打印组件150的随机转位的优势在于,喷射喷嘴158与沿着纵向轴线的各种轨迹的关联可以通过部件的构建处理知晓。例如,假设确定一个或多个喷射喷嘴或打印头在构建处理中已失灵,则在构建处理期间针对每个行程的喷射喷嘴158和轨迹对准的历史可以产生,并且被用于部件的后期生产分析。
文中使用的术语“预定义的随机转位”或“预定义的随机进行转位”指代,当开发用于设备以在构建期间执行的可执行指令时,由切片引擎限定的随机转位数值。进一步,术语“预定义”指代通过切片引擎对转位打印组件150的事前计划,术语“随机”指代下述方面:在一个实例中打印组件150被转位的量可以不同于在第二实例中打印组件150被转位的量,并且可以不受任何功能关系约束,除例如部件的构建尺寸以外。也即,如果部件的构建尺寸具有100个单位的构建宽度并且打印组件150具有沿着纬向轴线定位的喷嘴158以覆盖多达150个单位的构建宽度,则随机选取的转位数值可以是1到50个单位,从而要求在打印组件的行程期间粘合剂沉积在构建区域上的整个构建宽度可以与喷射喷嘴158关联。文中使用的术语“单位”可以指代被设备使用的任何已知的测量单位,例如,英寸、米、毫米等。附加地,文中使用的单位值仅是用于解释目的,并不意在限制该公开。
进一步,可以通过切片引擎确定转位数值的随机性,从而在第一行程期间与沿着纵向轴线的第一行程轨迹对应的喷射喷嘴可以在第二行程(如,相对于第一行程的接续行程)期间随机分配到沿着纵向轴线的第二行程轨迹。应当理解,可以不在打印组件150在构建区域120上的每一行程之间执行打印组件150的转位。然而,在一些实例中,当开发可执行指令时,切片引擎可以例如由工程师或操作员配置成包括转位命令或步骤,在打印组件150在构建区域上的每个接续行程之间,或者以更少的频次间隔,诸如每隔一个行程,每隔两个行程,或者在1和定义为构建部件的总行程数之间的任何随机选取的行程数。
在一些实例中,设备100的电子控制单元可以配置成,独立于由切片引擎确定的预定义随机转位,来执行打印组件150的转位。也即,设备100的电子控制单元可以“即时地”在行程之间实施打印组件150的转位操作。这种操作可以通过感测器或打印头或喷射喷嘴失灵的其他指示触发。然而,在一些实例中,电子控制单元可以在构建区域120上的预定行程数之后实施打印组件150的随机量的转位。
参考图22A和图22B,示出具有失灵喷射喷嘴195a和195b的打印组件150的转位的图示性描绘。如图22A中描绘的,在打印组件150横穿具有第一层粉末的构建区域120时,失灵喷射喷嘴195a和195b无法分别沿着对应的轨迹190a和190b沉积粘合剂。然而,在后续行程(可以是沿着同一层的返回行程,或者,在后续铺设的一层粉末上的行程)期间,打印组件150被转位了转位距离,例如,一个或多个喷射间距(d)的距离(即,从一个喷射喷嘴到邻近喷射喷嘴的间距),从而失灵喷射口与不同轨迹对应。在打印组件150横穿构建区域以前,控制系统10将用于限定在沉积图案中的像素的构建指令映射到喷射喷嘴158,喷射喷嘴158配置成基于其计划的轨迹横穿构建区域120,使得喷射喷嘴158配置成根据与其沿着纬向轴线的当前纬向位置关联的构建指令来沉积粘合剂。
在构建区域120上的至少一个行程之后,控制系统可以执行构建指令中的指令,以使打印组件150转位预定义的随机转位,致使打印组件150的喷射喷嘴158在第一方向上沿着纬向轴线移动侧向距离。既然喷射喷嘴158与构建区域120上的新轨迹对准,控制系统10将用于限定在沉积图案中的像素的构建指令重新映射到喷射喷嘴,该喷射喷嘴配置成基于其在转位之后的新轨迹来横穿构建区域120,使得喷射喷嘴158配置成根据与其沿着纬向轴线的当前纬向位置关联的构建指令来沉积粘合剂。沉积图案的重新映射包括在与喷射喷嘴被转位的第一方向相反的第二方向上使沉积图案数字地移位,从而喷射喷嘴可以被分配构建指令,用于与其在被转位之后的新轨迹对应的部件的一部分。换言之,响应于在第一方向上的机械移位,需要在与第一方向相反的第二方向上但以相同绝对量的数字移位,以继续在构建区域120上构建部件。
转到图22B,第一失灵喷射喷嘴195a现在沿着非构建轨迹(不被用于后续行程)定位,并且第二失灵喷射喷嘴195b现在与在打印组件150和/或各个打印头156的机械转位发生之后的不同轨迹191对应。不同的作用喷射喷嘴158现在与先前由第二失灵喷射喷嘴195b执行的以前轨迹190b对应,假设失灵喷射喷嘴195b后续横穿同一轨迹,则第二失灵喷射喷嘴195b现在从作用喷射喷嘴158接收粘合剂,而不是进一步被剥夺粘合剂。多个喷射口相对于沿着纵向轴线的轨迹的随机移位最小化失灵喷射口在构建区域的特殊部分上的重复行程,借此改进部件的所得生坯强度和完整性。也即,起作用的喷射口可以将粘合剂施加到失灵喷射口在以前行程中无法将粘合剂施加到的轨迹。
操作时,控制系统10将用于限定在沉积图案中的像素的构建指令映射到喷射喷嘴158,该喷射喷嘴158配置成基于其计划轨迹来横穿构建区域120,使得喷射喷嘴158配置成根据与其沿着纬向轴线的当前纬向位置关联的构建指令来沉积粘合剂。而且,在打印头沿着纵向轴线横穿而施加粘合剂时,设备100的控制系统10可以致使多个喷射喷嘴的选定喷射喷嘴基于由切片引擎限定的沉积图案而在一层粉末上分配一滴以上的粘合剂,其中多个喷射口中的第一喷射口与由切片引擎分派的第一行程轨迹对应。
然后,设备100的控制系统10可以沿着纬向轴线以整数个像素转位打印头,使得第一喷射口与第二轨迹对应并且另一喷射口与由切片引擎分派的第一轨迹对应,后续致使被转位的打印头沿着纵向轴线横,并且以由切片引擎限定的沉积图案将粘合剂施加到粉末层。响应于转位,控制系统10将用于限定在沉积图案中的像素的构建指令重新映射到喷射喷嘴158,喷射喷嘴158配置成基于其新轨迹来横穿构建区域120,使得喷射喷嘴配置成在转位之后根据与其沿着纬向轴线的当前纬向位置关联的构建指令来沉积粘合剂。
在一些实施例中,可以运用图像处理装置14(图1B)(如,原位监测系统),来审查行程之间的构建区域,以通过识别接收或未接收预定义量的粘合剂的轨迹,来确定打印头或喷射喷嘴是否失灵。然后,电子控制单元可以配置成,调整已识别成在后续构建行程上失灵的喷射喷嘴的规定轨迹,以最小化整体构建的失灵喷射喷嘴的影响。更具体地,原位监测系统配置成:确定多个喷射喷嘴中的一个或多个喷射喷嘴的失灵,并且向电子控制单元提供通知信号,识别失灵的一个或多个喷射喷嘴。然后,电子控制单元可以开发一个或多个转位命令,用于在预定义的行程之间转位打印头,使得失灵的喷射喷嘴配置成在确定为处于失灵状态下的同时,在接续行程期间不横穿同一轨迹。
以前的实施例描述和描绘用于控制粘合剂或其他材料施加到构建区域的系统及方法,通过由第二致动器组件103实施打印组件150的附加控制,第二致动器组件103控制打印组件150沿着纬向轴线的定位。当应用粘合剂时的进一步考量是渗漏效应。也即,粘合剂喷射打印牵涉到将多滴液体粘合剂分层沉积到粉末中。多滴粘合剂穿透粉末并且经历相变(固化),以将粉末颗粒逐层粘合在一起。然而,在增加构建层的速度变成想要的时,沉积的粘合剂可能没有足够的能量和/或时间来在后续打印层中添加附加粘合剂之前经历相变。也即,粘合剂固化时间可能是限速的。这导致粘合剂向下流动超出粘合剂沉积其中的那一层。带有具有面向下表面的区块的打印几何形状存在具有变得过度潮湿的区块的风险,导致表面缺陷和薄弱生坯强度。
以下通过控制沉积在具有施加在上面(沿着Z轴线)的一层以上的多层中的粘合剂的量,来提供对粘合剂渗漏的该议题的解决方案。现在转到图23A至图23B,设备100可以配置成在竖向邻近层中沉积增加量的粘合剂,使得多层之间的粘合剂渗漏不负面地影响部件的面向下表面和/或部件的生坯强度。图23A描绘用于利用设备100构建的图示性部件200。图23B描绘由构建层210和每一层的部分220表示的部件200的横截面。
配置成产生限定打印头移动、设计沉积图案和用于粘合剂或其他材料的量的可执行指令的切片引擎或相似工具可以限定粘合剂的层到层的量,以施加到粉末的竖向邻近部分220,预估当接收粘合剂时的体素。施加到粉末的竖向邻近部分220的粘合剂的量可以由衰减长度内的邻近层的总数限定。例如,一堆若干层(如,2层以上、3层以上、4层以上、5层以上)中的粉末的第一部分可以接收第一量的粘合剂,第一量小于沉积在定位于第一体素上面的粉末的第二部分中的粘合剂的量。沉积在后续多层粉末中竖向上接连对准的粉末的体素中的粘合剂的量逐渐增加到预定体积。在一些实施例中,分派在后续多层粉末中竖向上接连对准的粉末的部分220中的粘合剂的量逐渐增加,超过由预定数目的多层粉末限定的衰减长度。相似地,当预定数目的多层大于预定厚度阈值时,分派在后续多层粉末中竖向上接连对准的粉末的部分220中的粘合剂的量可以逐渐增加,超过由预定数目的多层粉末限定的衰减长度。也即,切片引擎可以配置成仅仅对于具有大于预定厚度阈值(即,大于预定数目的多层)的多层施加渗漏控制。
分配在后续多层粉末中的竖向上接连对准的粉末的部分中的粘合剂的量可以基于一个或多个特性。这些可以包括但不限于,粉末材料的特性,诸如粉末材料的堆积密度、粘合剂在凝固或固化之前芯吸的时间量、粘合剂的类型或粉末的类型、固化能量源(如,红外、紫外或其他能量源)的显露时间和/或其他特性。
操作时,文中公开的控制粘合剂渗漏使设备能够更加高效地、以更快节奏施加更多层的构建,而不受粘合剂的固化速率限制。
参考回到图24,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令使方法300返回到步骤302,重复文中示出和描述的步骤,用于第二行程(如,在构建区域120上的当前层粉末上的返回行程)。特别地,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向设备100的第一致动器组件102传送信号,以将打印组件150从平移位置253平移到原始位置151,使得在第二行程期间印刷头154在构建区域120上移动。当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向印刷头154传送信号,以从第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156释放材料,借此在印刷头154在第二行程中在构建区域120上移动时将附加材料沉积到构建区域120的像素上。由此,在该实例中,在附加材料在第二行程期间从印刷头154释放时,印刷头154在构建区域120上从平移位置253移动到原始位置151。
在其他实施例中,控制系统10向设备100的第一致动器组件102传送信号,以在发起第二行程以前使打印组件150从平移位置253平移到原始位置151,使得在第二行程期间,印刷头154再次在构建区域120上从原始位置151移动到平移位置253。在该实例中,在附加材料在第二行程期间从印刷头154释放时,印刷头154在构建区域120上从原始位置151移动到平移位置253。控制系统10重复上面详细描述的步骤,直到将要通过设备100打印的三维零件完成并且在步骤306没有附加材料要沉积为止。
尽管示例性方法300的本示例描绘和描述在移动到平移位置253以前设备100的打印组件150初始时定位于原始位置151,以及第一打印头排155和/或第二打印头排157中的多个打印头156在致动位置(图18B)以前排布在默认位置(图18A),但是,应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,在其他实施例中,打印组件150初始时可以定位于平移位置253,打印头排155、157中的多个打印头156排布在致动位置。另外,应当理解,文中描述和示出的示例性方法300可以由打印组件150以外的各种其他打印组件施行,诸如,例如,上面描述的三排打印组件。应当进一步理解,在一些实施例中,上面描述的方法300的一个或多个步骤可以调整、变化和/或整个省略,包括但不限于下述步骤:将材料从多个喷射喷嘴158释放到构建区域120的多个像素上、确定打印组件150是否在平移位置253、制止材料从多个喷射喷嘴158释放、制止打印组件150的移动等等。
现在参考图18A至图18B连同图25的流程示图一起,示意性地描绘在制造设备100构建物体时致动打印组件150的若干打印头排155、157的示例性方法400。更具体地,用于沿着构建区域120沉积粘合剂材料50和/或其他材料114、115的多个打印头156的若干打印头排155、157的移动,用来减少由于缺乏喷射冗余造成在图像传输处理期间分辨率缺陷在被打印物体或零件上的发生率。图18和图25的描绘以及下面随附的描述并不意指限制文中描述的主题或者表示如何从打印组件150沉积材料的确切描述,而是意指提供简单示意性概览,以图示打印组件150的打印头156的多个打印头排155、157的大体移动,从而改进文中描述的喷射冗余。
参考图18A,在步骤402,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向第一致动器组件102传送信号,以使打印组件150在第一行程中在构建区域120上移动。特别地,打印组件150越过设备100的导轨104并且沿着工作轴线116平移,借此在图中的坐标轴线的+X方向上在构建区域120上移动印刷头154。在打印组件150的印刷头154在构建区域120上移动时,控制系统10向第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156发送信号,以从多个喷射喷嘴158释放材料。材料(如,粘合剂材料50、第一材料114、第二材料115等等)通过第一打印头排155和第二打印头排157两者中的多个打印头156中的多个喷射喷嘴158被传输到印刷头154、并且沉积到构建区域120上。
在本示例中,第一打印头排155中的多个打印头156和第二打印头排157中的多个打印头156沿着构建区域120沉积材料。由此,来自第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156中的多个喷射喷嘴158中的至少一些喷射喷嘴158在沿着构建区域120定位的至少一个像素上喷射材料。在该实例中,在打印组件150将材料沉积到设备100的构建区域120上时,第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156相对于彼此在默认位置。如文中将会更加详细描述的,在其他实施例中,第一打印头排155中的多个打印头156可以沉积相比于第二打印头排157中的多个打印头156(参见图27)不同的材料。
仍参考图18A,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令确定打印组件150是否已到达在+/-X方向上的平移位置253,该平移位置253在构建区域120的边缘处或经过构建区域120的边缘,其中材料将要在第一行程中通过打印组件150沉积在构建区域120中。在打印组件150沿着设备100的工作轴线116(即,图中的坐标轴线的+X方向)平移时,控制系统10例如通过监测打印组件150沿着导轨104的相对位置来确定打印组件150是否已到达平移位置253。在步骤402,响应于确定打印组件150未定位于平移位置253,控制系统10向第一致动器组件102传送信号,以继续平移打印组件150越过构建区域120。控制系统10进一步向印刷头154传送信号,以从第一打印头排155和第二打印头排157中的打印头156中的多个喷嘴158释放材料。
替代地,响应于确定打印组件150定位于平移位置253,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向印刷头154传送信号,以终止从第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156中的多个喷射喷嘴158释放材料。附加地和/或同步地,控制系统10向第一致动器组件102传送信号,以通过制止第一致动器组件102的致动来终止打印组件150沿着工作轴线116的移动。在打印组件150定位于平移位置253的情况下,在打印组件150在坐标轴线的+X方向上在构建区域120上的第一行程期间,沿着构建区域120定位的多个像素已在其上接收至少来自第一打印头排155或第二打印头排157的材料。
现在参考图18B,并且在步骤404,控制系统10确定是否将要从打印组件150沉积粘合剂或其他材料。可以经由上面详细描述的各种手段和/或系统来施行通过控制系统10进行的该确定。在步骤406,响应于在步骤404确定不要从打印组件150沉积附加层材料(如,粘合剂),控制系统10向设备100传送信号,以结束方法400的增材制造处理,如果正在构建的零件完成的话。
替代地,响应于在步骤404确定将要从打印组件150沉积附加层材料(如,粘合剂),在步骤408,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向设备100的图像处理装置14(参见图1B)传送信号,以扫描构建区域120。特别地,图像处理装置14沿着构建区域120捕获由设备100生产的三维零件的一个或多个图像,以在增材制造处理期间识别零件的逐渐发展。图像处理装置14定位于构建区域120上方(即,在图的坐标轴线的+Z方向上),以有效地对被打印的零件进行成像(参见图1B)。图像处理装置14可以包含各种装置或系统,能够产生定位于装置14的焦距范围内的内容物的视觉再现。
参考图25,在步骤410,利用由图像处理装置14捕获的构建区域120的图像扫描,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令映射沿着构建区域定位的多个像素120。特别地,基于由图像处理装置14产生的图像扫描,映射沿着构建区域120的多个像素中的每一个像素,以确定三维零件的打印/生产进度。在该实例中,控制系统10可以识别沿着构建区域120的特殊像素的构建特点,以确定是否有任何像素未在其上适足地接收材料。比如,像素可以已与特殊喷射喷嘴158对准,特殊喷射喷嘴158在打印组件150的以前行程(如,第一行程)期间没有在所述像素处有效地沉积材料。例如,在以前行程期间可能历经了失火或堵塞的喷射喷嘴158可以由于包括所述喷射喷嘴158的打印头排155、157的相对位置,而已被禁止将适足量的材料沉积到与所述喷射喷嘴158对准的一个或多个像素。
由此,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令施行多个像素的映射,以在多个像素中的每一个处识别零件的必要发展。通过映射多个像素并且确定截至目前零件在每个像素处的逐渐发展,设备100的控制系统10可以调整用于后续行程(如,第二行程)的打印组件150的多个打印头156的位置和/或排布,以增加多个像素在从多个喷射喷嘴158中的一个或多个不同喷射喷嘴158接收布置在其上的适足数量的材料的可能性。
参考回到图18B,在步骤412,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向印刷头154的至少一个致动器160传送信号,以相对于彼此致动第一打印头排155和/或第二打印头排157中的多个打印头156中的至少一个。特别地,第一打印头排155和/或第二打印头排157的致动基于在步骤410的多个像素的映射。联接到多个打印头156的第一打印头排155和/或第二打印头排157中的至少一排的至少一个致动器160的致动提供了所述排的打印头156在与设备的工作轴线116横向的方向(即,图的坐标轴线的+/-Y方向)上相对于至少其他排打印头156的平移。在本示例中,打印组件150包括分别联接到打印头156的第一打印头排155和第二打印头排157的一对致动器160,使得两个打印头排155、157能够相对于彼此以及相对于打印组件150的支撑托架152移动。应当理解,在一些实施例中,可以在打印组件150的第一行程期间施行图像处理设备14的致动,以扫描构建区域120并且映射定位在其上的多个像素。在该实例中,控制系统10可以在步骤402和404以前致动打印头排155、157中的至少一排中的打印头156。
在该实例中,包括在第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156中的每一个中的多个喷射喷嘴158从默认位置重新定位到致动位置,致动位置与默认位置相差至少一些增量距离(如,图17A至图17G的增量距离“A”至“G”)。由此,在打印组件150在构建区域120上的第二行程期间,沿着构建区域120定位的至少一个像素将会从多个喷射喷嘴158中的至少一个喷射喷嘴158接收材料,该至少一个喷射喷嘴158不同于在第一行程期间先前将材料沉积或试图将材料沉积到所述像素的喷射喷嘴158。应当理解,通过增加构建区域120上的多个像素中的每一个像素的完整分辨率在其上接收适足的材料沉积的可靠性,第一打印头排155和第二打印头排157中的打印头从默认位置相对于彼此以及相对于所述打印头排155、157的以前位置的侧向移动,提供了制造处理的增强的喷射冗余。
参考回到图25,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令使方法400返回到步骤402,重复文中示出和描述的步骤,用于第二行程。特别地,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向第一致动器组件102传送信号,以将打印组件150从平移位置253平移到原始位置151,使得在第二行程期间印刷头154在构建区域120上移动。当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向多个打印头156传送信号,以分别从第一打印头排155和第二打印头排157释放材料,借此在印刷头154在第二行程中在构建区域120上移动时将附加材料沉积到构建区域120的多个像素上。由此,在该实例中,在附加材料在第二行程期间从印刷头154释放时,印刷头154在构建区域120上从平移位置253移动到原始位置151。
在其他实施例中,控制系统10向设备100的第一致动器组件102传送信号,以在发起第二行程以前使打印组件150从平移位置253平移到原始位置151,使得在第二行程期间,印刷头154再次在构建区域120上从原始位置151移动到平移位置253。在该实例中,在附加材料在第二行程期间从印刷头154释放时,印刷头154在构建区域120上从原始位置151移动到平移位置253。
如上面更加详细描述的,在一些实施例中,控制系统10可以以各种方式在第一行程和/或第二行程期间,相对于彼此以及支撑托架152致动第一打印头排155和/或第二打印头排157中的多个打印头156。例如,打印头156的这种移动可以通过控制系统10随机产生,或者,基于在打印组件150的以前行程期间多个打印头156的先前位置的计算测量结果而被预先确定。在任一实例中,通过增加构建区域120上的多个像素中的每一个像素的完整分辨率从多于一个的喷射喷嘴158在其上接收适足的材料沉积的可靠性,打印头156的打印头排155、157在打印组件150的每个行程以前的移动,提供了制造处理的增强的材料喷射冗余。控制系统10接着重复上面详细描述的步骤,直到将要通过设备100打印的三维零件完成并且在步骤406没有附加材料要沉积为止。
尽管示例性方法400的本示例描绘和描述在移动到平移位置253以前,设备100的打印组件150初始地定位于原始位置151,以及第一打印头排155和/或第二打印头排157中的多个打印头156在致动位置(图18B)以前,排布在默认位置(图18A),但是,应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,在其他实施例中,打印组件150可以初始地定位于平移位置253,打印头排155、157中的多个打印头156排布在致动位置。另外,应当理解,文中描述和示出的示例性方法400可以由打印组件150以外的各种其他打印组件施行,诸如,例如,上面描述的三排打印组件。应当进一步理解,在一些实施例中,上面描述的方法400的一个或多个步骤可以调整、变化和/或整个省略,包括但不限于下述步骤:将材料从多个喷射喷嘴158释放到构建区域120的多个像素上;确定打印组件150是否在平移位置253;制止材料从多个喷射喷嘴158释放;制止打印组件150移动等等。
现在参考图19A至图19B连同图26的流程示图一起,示意性地描绘在制造设备100构建物体时致动打印组件150的若干打印头排155、157的示例性方法500。更具体地,用于沿着构建区域120沉积粘合剂材料50和/或其他材料114、115的多个打印头156的若干打印头排155、157的移动,用来减少由于缺乏喷射冗余造成在图像传输处理期间分辨率缺陷在被打印物体或零件上的发生率。图19A至图19B和图26的描绘以及下面随附的描述并不意指限制文中描述的主题或者表示如何从打印组件150沉积材料的确切描述,而是意指提供简单示意性概览,以图示打印组件150的打印头156的多个打印头排155、157的大体移动,从而改进文中描述的喷射冗余。
参考图19A,在步骤502,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向第一致动器组件102传送信号,以使打印组件150在第一行程中越过构建区域120移动。特别地,打印组件150越过设备100的导轨104并且沿着工作轴线116平移,借此在附图的坐标轴线的+X方向上在构建区域120上移动印刷头154。在打印组件150的印刷头154在构建区域120上移动时,控制系统10向第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156发送信号,以从多个喷射喷嘴158释放材料。材料(如,粘合剂材料50、第一材料114、第二材料115等等)通过第一打印头排155和第二打印头排157两者中的多个打印头156的多个喷射喷嘴158被传输到印刷头154并且沉积到构建区域120上。
在本示例中,第一打印头排155中的多个打印头156和第二打印头排157中的多个打印头156沿着构建区域120沉积材料。由此,来自第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156的多个喷射喷嘴158中的至少一些在沿着构建区域120定位的至少一个像素上喷射材料。在该实例中,在打印组件150将材料沉积到设备100的构建区域120上时,第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156相对于彼此在默认位置。如文中将会更加详细描述的,在其他实施例中,第一打印头排155中的多个打印头156可以沉积相比于第二打印头排157中的多个打印头156(参见图27)不同的材料。
仍参考图19A,在步骤504,在材料喷射到构建区域120上时,被处理器执行的计算机可读可执行指令致使控制系统10监测材料从来自第一打印头排155和第二打印头排157两者中的多个打印头156的多个喷射喷嘴158的释放。特别地,可以通过检测和测量从多个打印头156喷射的材料的数额、体积、速度等等,来监测材料的释放。在实施例中,设备100可以包括配置成检测材料从多个打印头156的释放的一个或多个感测器(未描绘)。在该实例中,控制系统10测量打印头156的输出,并且特别地,监测来自分别针对第一打印头排155和第二打印头排157内的每一个打印头156的多个喷射喷嘴158的材料输出。
被处理器执行的计算机可读可执行指令致使控制系统10确定,打印组件150是否已到达在+/-X方向上的平移位置253,该平移位置253在构建区域120的边缘处或经过构建区域120的边缘,其中材料将要在第一行程中通过打印组件150沉积在构建区域120中。在打印组件150沿着设备100的工作轴线116(即,图中的坐标轴线的+X方向)朝向平移位置253平移时,控制系统10例如通过监测打印组件150沿着导轨104的相对位置来确定打印组件150是否已到达平移位置253。
参考图26,在步骤502,响应于确定打印组件150未定位于平移位置253,被处理器执行的计算机可读可执行指令致使控制系统10向第一致动器组件102传送信号,以继续平移打印组件150越过构建区域120。在步骤504,控制系统10进一步向印刷头154传送信号,以从第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156的多个喷射喷嘴158释放材料,以及监测从多个喷射喷嘴158释放的材料的输出。
替代地,响应于确定打印组件150定位于平移位置253,控制系统10向印刷头154传送信号,以终止从多个打印头156的多个喷射喷嘴158释放材料。附加地和/或同步地,被处理器执行的指令致使控制系统10向第一致动器组件102传送信号,以通过制止第一致动器组件102的致动来终止打印组件150沿着工作轴线116的移动。在打印组件150定位于平移位置253的情况下,在打印组件150在坐标轴线的+X方向上在构建区域120上的第一行程期间,沿着构建区域120定位的多个像素已在其上接收至少来自第一打印头排155或第二打印头排157的材料。
仍参考图26,在步骤506,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令确定印刷头154的输出是否等于预定阈值输出。在一些实施例中,控制系统10可以确定打印头156的特殊打印头排155、157的输出是否等于所述打印头排155、157的预定阈值。在其他实施例中,控制系统10可以确定每个打印头排155、157中的每个单独打印头156的输出是否满足预定输出阈值。在进一步实施例中,控制系统10可以确定打印头排155、157内的多个打印头156中的每一个的每个喷射喷嘴158的输出是否已释放等效于预定阈值的材料。
可以经由能够检测、监测和/或测量来自多个喷射喷嘴158的材料输出的各种装置和/或系统来施行通过控制系统10的该确定。在本示例中,打印组件150包括至少一个感测器(如,相机),用于第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156中的每一个,使得多个感测器配置成监测来自多个喷射喷嘴158中的每一个的材料输出。在步骤508,响应于控制系统10确定来自第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156中的每一个的多个喷射喷嘴158的材料输出等于预定阈值,被处理器执行的计算机可读可执行指令致使控制系统10确定是否将要从打印组件150沉积附加层材料(如,粘合剂)。
仍参考图26,在步骤510,响应于在步骤508确定不要沉积附加层材料(如,粘合剂),控制系统10向设备100传送信号,以结束方法500的增材制造处理。替代地,响应于在步骤508确定要求沉积附加层材料(如,粘合剂),被处理器执行的计算机可读可执行指令致使控制系统10返回到步骤502,重复文中示出和描述的步骤,用于第二行程。
现在参考图19B,在步骤512,响应于控制系统10确定来自第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156中的每一个的多个喷射喷嘴158的材料的输出不等于预定阈值,控制系统10致动第一打印头排155或第二打印头排157中的多个打印头156中的至少一个。特别地,通过识别从多个喷射喷嘴158输出的材料不符合预定输出阈值,控制系统10确定从打印组件150释放到沿着构建区域120的多个像素上的材料不足,使得在打印组件150的以前行程期间可能已发生打印缺陷和/或错误。
如上面详细论述的,这种缺陷和/或错误可能由多个打印头156的多个喷射喷嘴158中的一个或多个的失火和/或堵塞来造成。在该实例中,相对于彼此以及相对于支撑托架152移动多个打印头156的第一打印头排155和/或第二打印头排157使多个喷射喷嘴158与多个像素重新对准。在该实例中,仅仅响应于控制系统10确定可能错误的发生而致动多个打印头156,使得打印头排155、157中的多个打印头156另外相对于彼此保持固定排布。由此,沿着构建区域120的每一个像素可以相比于在打印组件150的第一行程期间从与所述像素对准的喷嘴158,在第二行程期间从至少一不同喷嘴158接收材料。
仍参考图19B,利用响应于第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156从例如默认位置移动到致动位置而重新对准多个喷射喷嘴158,可以增强设备100的喷射分辨率。换言之,可以减少在打印组件150在构建区域120上的后续行程期间维持可能未将适足量的材料释放到特殊像素上的喷射喷嘴158与所述像素等同地对准。被处理器执行的计算机可读可执行指令致使控制系统10返回到步骤502,重复文中示出和描述的步骤,用于第二行程。
尽管示例性方法500的本示例描绘和描述在移动到平移位置253以前,设备100的打印组件150初始地定位于原始位置151,以及第一打印头排155和/或第二打印头排157中的多个打印头156在致动位置(图2至图11)以前,被排布在默认位置(图4),但是,应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,在其他实施例中,打印组件150可以初始地定位于平移位置253,打印头排155、157中的多个打印头156排布在致动位置。另外,应当理解,文中描述和示出的示例性方法500可以由打印组件150以外的各种其他打印组件施行,诸如,例如,上面描述的三排打印组件。应当进一步理解,在一些实施例中,上面描述的方法500的一个或多个步骤可以调整、变化和/或整个省略,包括但不限于下述步骤:将材料从多个喷射喷嘴158释放到构建区域120的多个像素上、确定打印组件150是否在平移位置253、制止材料从多个喷射喷嘴158释放、制止打印组件150移动等等。
现在参考图20A至图20B连同图27的流程示图一起,示意性地描绘在制造设备100构建物体时致动打印组件150的若干打印头排155、157的示例性方法600。更具体地,用于沿着构建区域120沉积粘合剂材料50和/或其他材料114、115的多个打印头156的若干打印头排155、157的移动,用来减少在图像传输处理期间分辨率缺陷在被打印物体或零件上的发生率。图20A至图20B和图27的描绘以及下面随附的描述并不意指限制文中描述的主题或者表示如何从打印组件150沉积材料的确切描述,而是意指提供简单示意性概览,以图示打印组件150的打印头156的多个打印头排155、157的大体移动,以喷射文中描述的若干材料。
参考图20A,在步骤602,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向第一致动器组件102传送信号,以使打印组件150在第一行程中平移越过构建区域120。特别地,打印组件150越过设备100的导轨104并且沿着工作轴线116平移,借此在附图的坐标轴线的+X方向上在构建区域120上移动印刷头154。在本示例中,第一打印头排155中的多个打印头156经由第一导管111(参见图1B)与第一流体储存器110通信地联接,使得第一打印头排155中的多个打印头156能够操作成沿着构建区域120沉积第一材料114。进一步,第二打印头排157中的多个打印头156经由第二导管113(参见图1B)与第二流体储存器112通信地联接,使得第二打印头排157中的多个打印头156能够操作成沿着构建区域120沉积第二材料115。应当理解,在其他实施例中,第一打印头排155和第二打印头排157中的打印头156可以联接到同一储存器,和/或,存储在第一流体储存器110和第二流体储存器112内的材料可以相同。
在步骤604,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向第一打印头排155中的多个打印头156传送信号,以通过限定第一打印头排155的打印头156的多个喷射喷嘴158从第一流体储存器110释放第一材料114。在打印组件150移动越过构建区域120时,第一材料114被传输到打印头156并且通过多个喷射喷嘴158被沉积到构建区域120上。在步骤606,控制系统10向第二打印头排157中的多个打印头156传送信号,以通过限定第二打印头排157的打印头156的多个喷射喷嘴158从第二流体储存器112释放第二材料115。在打印组件150移动越过构建区域120时,第二材料115被传输到打印头156并且通过多个喷射喷嘴158被沉积到构建区域120上。
由此,来自第一打印头排155和第二打印头排157的多个打印头156的多个喷射喷嘴158中的每一个将材料114、115中的至少一个沉积在沿着构建区域120定位的至少一个像素上。在该实例中,在打印组件150将第一材料114和第二材料115沉积到设备100的构建区域120上时,第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156相对于彼此在默认位置(参见图4)。
现在参考图20B,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令确定打印组件150是否已到达在+/-X方向上的平移位置253,该平移位置253在构建区域120的边缘处或经过构建区域120的边缘,其中材料将要在第一行程中通过打印组件150沉积在构建区域120中。在打印组件150沿着设备100的工作轴线116(即,图的坐标轴线的+X方向)向平移位置253平移时,控制系统10例如通过监测打印组件150沿着导轨104的相对位置来确定打印组件150是否已到达平移位置253。
在步骤602,响应于确定打印组件150未定位于平移位置253,控制系统10向第一致动器组件102传送信号,以继续平移打印组件150越过构建区域120;从第一打印头排155中的多个打印头156释放第一材料114;以及,从第二打印头排157中的多个打印头156释放第二材料115。
替代地,响应于确定打印组件150定位于平移位置253,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向印刷头154传送信号,以终止分别从第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156释放第一材料114和第二材料115。附加地和/或同步地,控制系统10向第一致动器组件102传送信号,以终止打印组件150沿着工作轴线116的移动。
仍参考图20B,在打印组件150定位于平移位置253的情况下,基于像素的相对位置,在打印组件150的第一行程期间,沿着构建区域120定位的多个像素在其上已至少接收第一材料114和第二材料115中的一个。由此,由于在打印组件150在构建区域120上的第一行程期间打印头156的第一打印头排155和第二打印头排157保持在相对固定位置,基于像素与第一打印头排155或第二打印头排157中的打印头156的喷射喷嘴158的对准,沿着构建区域120的多个像素中的每一个可以仅仅接收第一材料114或第二材料115中的一个。
参考图27,在步骤608,由于制止打印组件150的移动以及终止从打印头156的打印头排155、157释放材料114、115,被控制系统10的处理器执行的计算机可读可执行指令致使设备100确定是否将要通过打印组件150沉积附加层材料(如,粘合剂)。可以经由上面详细描述的各种手段和/或系统来施行通过控制系统10的该确定。在步骤610,响应于在步骤608确定不需要沉积附加层材料,控制系统10向设备100传送信号,以结束方法600的增材制造处理。
参考回到图20B,在步骤612,响应于在步骤608确定需要通过打印组件150沉积附加粘合剂或其他材料,控制系统10向联接到第一打印头排155中的多个打印头156的至少一个致动器160传送信号。在该实例中,限定第一打印头排155的多个打印头156的多个喷射喷嘴158相对于限定第二打印头排157的多个打印头156的多个喷射喷嘴158移动。在步骤614,控制系统10向联接到第二打印头排157中的多个打印头156的至少一个致动器160传送信号。在该实例中,限定第二打印头排157的多个打印头156的多个喷射喷嘴158相对于限定第一打印头排155的多个打印头156的多个喷射喷嘴158移动。应当理解,在其他实施例中,第二打印头排157中的多个打印头156不包括与之联接的致动器,使得省略步骤614。
参考回到图27,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令使方法600返回到步骤602,并且重复文中示出和描述的步骤,用于第二行程。特别地,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向第一致动器组件102传送信号,以使打印组件150在第二行程中平移越过构建区域120。特别地,打印组件150越过设备100的导轨104并且沿着工作轴线116平移,借此在附图的坐标轴线的-X方向上在构建区域120上移动印刷头154。当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向第一打印头排155中的多个打印头156传送信号,以通过限定第一打印头排155的打印头156的多个喷射喷嘴158释放第一材料114。控制系统10向第二打印头排157中的多个打印头156传送信号,以通过限定第二打印头排157的打印头156的多个喷射喷嘴158释放第二材料115。
由此,在打印组件150在第二行程中移动越过构建区域120时,第一材料114从第一流体储存器110被传输到第一打印头排155中的打印头156并且通过多个喷射喷嘴158被沉积到构建区域120上。在打印组件150在第二行程中移动越过构建区域120时,第二材料115从第二流体储存器112被传输到第二打印头排157中的打印头156并且通过多个喷射喷嘴158被沉积到构建区域120上。如图20B中看到的,在第二行程期间,第一材料114可以沉积在第一行程期间接收第二材料115的沿着构建区域120的像素上。附加地,在第二行程期间,第二材料115可以沉积在第一行程期间接收第一材料114的构建区域120的像素上。在该实例中,设备100能够操作成将若干材料114、115沉积在构建区域120上,特别地,沿着构建区域120的相似像素,使得一个或多个像素可以在其上接收若干材料114、115。控制系统10接着重复上面详细描述的步骤,直到将要通过设备100打印的三维零件完成并且在步骤608没有附加层材料将要沉积为止。
尽管示例性方法600的本示例描绘和描述在移动到平移位置253以前,设备100的打印组件150初始地定位于原始位置151,以及第一打印头排155和/或第二打印头排157中的多个打印头156在移动到多个致动位置以前,排布在默认位置,但是,应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,在其他实施例中,打印组件150可以初始地定位于平移位置253,打印头排155、157中的多个打印头156排布在默认位置以外的位置。另外,应当理解,文中描述和示出的示例性方法600可以由打印组件150以外的各种其他打印组件施行,诸如,例如,上面描述的三排打印组件。应当进一步理解,在一些实施例中,上面描述的方法600的一个或多个步骤可以调整、变化和/或整个省略,包括但不限于下述步骤:将材料从多个喷射喷嘴158释放到构建区域120的多个像素上、确定打印组件150是否在平移位置253、制止材料从多个喷射喷嘴158释放、制止打印组件150移动等等。
现在参考图28的流程示图,示意性地描绘在制造设备100构建物体时致动打印组件150的若干打印头排155、157的示例性方法700。更具体地,用于沿着构建区域120沉积粘合剂材料50和/或其他材料114、115的多个打印头156的若干打印头排155、157的移动,用来减少由于缺乏喷射冗余造成在图像传输处理期间分辨率缺陷在被打印物体或零件上的发生率。图28的描绘以及下面随附的描述并不意指限制文中描述的主题或者表示如何从打印组件150沉积材料的确切描述,而是意指提供简单示意性概览,以图示打印组件150的打印头156的多个打印头排155、157的大体移动,以改进文中描述的喷射冗余。
在步骤702,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向第一致动器组件102传送信号,以使打印组件150在第一行程中平移越过构建区域120。特别地,打印组件150越过设备100的导轨104并且沿着工作轴线116平移,借此在附图的坐标轴线的+X方向上在构建区域120上移动印刷头154。当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令进一步向第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156传送信号,以在印刷头154在构建区域120上移动时,从每一个打印头的多个喷射喷嘴158释放材料。材料(如,粘合剂材料50、第一材料114、第二材料115等等)通过第一打印头排155和第二打印头排157两者中的多个打印头156的多个喷射喷嘴158被传输到印刷头154并且被沉积到构建区域120上。
在本示例中,第一打印头排155中的多个打印头156和第二打印头排157中的多个打印头156沿着构建区域120沉积相同的材料(如,粘合剂材料50、第一材料114、第二材料115等等)。由此,来自第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156的多个喷射喷嘴158中的每一个在沿着构建区域120定位的至少一个像素上喷射材料。在该实例中,在打印组件150开始将材料沉积到设备100的构建区域120上时,第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156相对于彼此在默认位置(参见图4)。
仍参考图28,在步骤704,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向印刷头154的至少一个致动器160传送信号,以相对于彼此移动多个打印头156的第一打印头排155和/或第二打印头排157中的至少一个。换言之,在打印组件150在步骤702移动越过构建区域120时,以及在多个打印头156通过多个喷射喷嘴158将材料释放到构建区域120的像素上时,联接到第一打印头排155和/或第二打印头排157中的至少一排的至少一个致动器160同步地致动。第一打印头排155和/或第二打印头排157沿着与设备的工作轴线116横向的多个方向(即,图中的坐标轴线的+/-Y方向)平移,借此将确位在相应打印头排155、157中的打印头156的多个喷射喷嘴158从默认位置(参见图4)移动到多个位置。
应当理解,在打印组件150移动越过构建区域120并且沿着构建区域120的多个像素释放材料到其上时,在步骤704,多个打印头156的第一打印头排155和/或第二打印头排157持续地致动(即,平移)到多个位置。由此,在材料沉积处理期间,在步骤704,第一打印头排155和/或第二打印头排157相对于彼此以多个排布定位。在本示例中,打印组件150包括分别联接到打印头156的第一打印头排155和第二打印头排157中的每一排的致动器160,使得两个打印头排155、157能够相于对彼此以及相对于打印组件150的支撑托架152移动。在该实例中,限定第一打印头排155和第二打印头排157的多个打印头156中的每一个的多个喷射喷嘴158从默认位置持续地重新定位到致动位置,致动位置与默认位置相差至少一些增量距离(如,图17A至图17G的增量距离A至G)。由此,在打印组件150在构建区域120上的第一行程期间,沿着构建区域120定位的多个像素将会在第一行程期间在其上从若干喷射喷嘴158接收材料。
应当理解,在一些实施例中,在打印组件150在构建区域120上的当前行程期间,第一打印头排155和第二打印头排157相对于彼此以及相对于所述打印头排155、157的以前位置的移动可以是任意的。在该实例中,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向致动器160传送信号,以使多个打印头156的第一打印头排155和第二打印头排157相对于彼此移动到随机产生的多个位置。在该实施例中,通过以未计算方式持续地重新定位每个打印头排155、157中的多个打印头156,提供通过打印组件150的喷射冗余,使得在打印组件150的当前行程期间,沿着构建区域120的多个像素与多个喷射喷嘴158有效对准。
在其他实施例中,在打印组件150在构建区域120上的当前行程期间,第一打印头排155和第二打印头排157相对于彼此以及相对于所述打印头排155、157的以前位置的移动可以通过控制系统10预先确定。在该实例中,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向致动器160传送信号,以在所述当前行程期间使多个打印头156的第一打印头排155和/或第二打印头排157移动到多个测量位置,多个测量位置相对于打印头排155、157的以前位置变化。在该实施例中,通过以计算方式持续地重新定位每个打印头排155、157中的多个打印头156,提供通过打印组件150的喷射冗余,使得在打印组件150的当前行程期间,沿着构建区域120的多个像素与多个喷射喷嘴158有效对准。
控制系统10可以通过各种系统(诸如,例如,相机图像、感测器输出、校准图案等等)确定打印头排155、157中的多个打印头156的计算位置。在任一实例中,通过增加构建区域120上的多个像素中的每一个的完整分辨率从多于一个的喷射喷嘴158在其上接收适足的材料沉积的可靠性,打印头156的第一打印头排155和第二打印头排157在打印组件150的第一行程期间的持续移动提供了制造处理的增强的材料喷射冗余。
仍参考图28,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令确定打印组件150是否已到达平移位置253(参见图1)。在打印组件150沿着设备100的工作轴线116(即,图的坐标轴线的+X方向)超平移位置253平移时,控制系统10例如通过监测打印组件150沿着导轨104的相对位置来确定打印组件150是否已到达平移位置253。响应于确定打印组件150未定位于平移位置253,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向第一致动器组件102传送信号,以在步骤502,继续平移打印组件150越过构建区域120;从第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156释放材料;以及,在步骤704,使第一打印头排155和第二打印头排157移动到多个位置。
替代地,响应于确定打印组件150定位于平移位置253,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向印刷头154传送信号,以终止从多个打印头156的多个喷射喷嘴158释放材料。附加地和/或同步地,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向第一致动器组件102传送信号,以终止打印组件150沿着工作轴线116的移动。在打印组件150定位于平移位置253的情况下,在打印组件150在构建区域120上的第一行程期间,由于第一打印头排155和第二打印头排157在所述第一行程期间的持续移动,沿着构建区域120定位的多个像素已从多于一个的喷射喷嘴158接收材料。
仍参考图28,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向分别联接到打印头156的第一打印头排155和联接到打印头156的第二打印头排157的致动器160中的每一个传送信号,以终止打印头排155、157相对于彼此的移动。在步骤706,在制止打印组件150的移动以及终止打印头156的打印头排155、157的致动的情况下,被控制系统10的处理器执行的计算机可读可执行指令致使设备100确定是否将要打印附加层材料(如,粘合剂)。可以经由上面详细描述的各种手段和/或系统来施行通过控制系统10的该确定。响应于在步骤706确定设备100不要沉积附加层材料,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向设备100传送信号,以在步骤708结束方法700的制造处理。
替代地,响应于在步骤706确定将要通过设备100沉积附加层材料,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令使方法700返回到步骤702,重复文中示出和描述的步骤,用于第二行程。在该实例中,通过控制系统10的处理器的指令致使设备100重复上面详细描述的步骤,直到将要通过设备100打印的三维模型完成并且在步骤706没有附加层材料将要打印为止。
尽管示例性方法700的本示例描绘和描述在移动到平移位置253以前,设备100的打印组件150初始地定位于原始位置151,以及第一打印头排155和/或第二打印头排157中的多个打印头156在移动到多个致动位置以前被排布在默认位置,但是,应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,在其他实施例中,打印组件150可以初始地定位于平移位置253,打印头排155、157中的多个打印头156排布在默认位置以外的位置。另外,应当理解,文中描述和示出的示例性方法700可以由打印组件150以外的各种其他打印组件施行,诸如,例如,上面描述的三排打印组件。应当进一步理解,在一些实施例中,上面描述的方法700的一个或多个步骤可以调整、变化和/或整个省略,包括但不限于下述步骤:将材料从多个喷射喷嘴158释放到构建区域120的多个像素上、确定打印组件150是否在平移位置253、制止材料从多个喷射喷嘴158释放、制止打印组件150移动等等。
现在参考图29的流程示图,示意性地描绘在制造设备100构建物体时致动打印组件150的若干打印头排155、157的示例性方法800。更具体地,用于沿着构建区域120沉积粘合剂材料50和/或其他材料114、115的多个打印头156的若干打印头排155、157的移动,用来减少由于缺乏喷射冗余造成在图像传输处理期间分辨率缺陷在被打印物体或零件上的发生率。图29的描绘以及下面随附的描述并不意指限制文中描述的主题或者表示如何从打印组件150沉积材料的确切描述,而是意指提供简单示意性概览,以图示打印组件150的打印头156的多个打印头排155、157的大体移动,从而改进文中描述的喷射冗余。
在步骤802,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令接收可编程构建尺寸的输入,以供打印组件150在发起材料沉积处理以前采用。如上面简要描述的,打印组件150配置成,响应于移动限定第一打印头排155和/或第二打印头排157的多个打印头156中的至少一个,动态地调整印刷头154的有效构建尺寸。应当理解,印刷头154的构建尺寸与布置在其中的多个打印头156的喷射范围和/或视场的侧向宽度(在图中的坐标轴线的+/-Y轴线上)对应。通过使第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156相对于彼此以及打印组件150的支撑托架152移动至多个排布(在图中的坐标轴线的+/-Y轴线上),可以动态地调整(如,增加或减小)印刷头154的喷射范围。
例如,通过在图中的坐标轴线的+/-Y轴线上使第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156大致彼此对准,印刷头154的构建尺寸和/或宽度可以相对最小,使得印刷头154的整体喷射范围(在图中的坐标轴线的+/-Y轴线上)最小化。换言之,第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156在图中的坐标轴线的+/-Y轴线上平移,以在图中的坐标轴线的+/-X轴线上大致彼此重叠。响应于致动第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156以形成多个喷射喷嘴158的重叠(在图中的坐标轴线的+/-Y轴线上),包括相对最小的构建尺寸的打印组件150的印刷头154的示例示出在图17A至图17C中。
进一步举例而言,通过在图中的坐标轴线的+/-Y轴线上使第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156大致彼此偏移,印刷头154的构建尺寸和/或宽度可以相对最大,使得印刷头154的整体喷射范围(在图中的坐标轴线的+/-Y轴线上)最大化。换言之,第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156在图中的坐标轴线的+/-Y轴线上平移,以在图中的坐标轴线的+/-X轴线上大致彼此偏移。响应于致动第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156以侧向上延伸多个喷射喷嘴158(在图中的坐标轴线的+/-Y轴线上),包括相对最大的构建尺寸的打印组件150的印刷头154的示例示出在图17D至图17G中。
仍参考图29,在步骤804,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令根据在步骤802输入的构建尺寸,致动多个打印头156的第一打印头排155和/或第二打印头排157。应当理解,构建尺寸输入可以是任意的,使得打印组件150的有效打印宽度随机产生;它可以通过设备100的控制系统预先计算,使得预定义打印组件150的有效打印宽度;和/或,它可以由设备100的操作员手动识别。在步骤806,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向第一致动器组件102传送信号,以使打印组件150在第一行程中平移越过构建区域120。特别地,打印组件150越过设备100的导轨104并且沿着工作轴线116平移,借此在附图的坐标轴线的+X方向上在构建区域120上移动印刷头154。当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令进一步向第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156传送信号,以当印刷头154在构建区域120上移动时,从每一个打印头的多个喷射喷嘴158释放材料。材料(如,粘合剂材料50、第一材料114、第二材料115等等)通过第一打印头排155和第二打印头排157两者中的多个打印头156的多个喷射喷嘴158被传输到印刷头154并且被沉积到构建区域120上。
在本示例中,第一打印头排155的多个打印头156和第二打印头排157的多个打印头156沿着构建区域120沉积相同的材料(如,粘合剂材料50、第一材料114、第二材料115等等)。由此,来自第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156的多个喷射喷嘴158中的每一个在沿着构建区域120定位的至少一个像素上喷射材料。在该实例中,在打印组件150开始将材料沉积到设备100的构建区域120上时,根据步骤802的输入构建尺寸,第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156相对于彼此在致动位置。
仍参考图29,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令确定打印组件150是否已到达在+/-X方向上的平移位置253,该平移位置253在构建区域120的边缘处或经过构建区域120的边缘,其中材料将要在第一行程中通过打印组件150沉积在构建区域120中。在打印组件150沿着设备100的工作轴线116(即,图的坐标轴线的+X方向)朝向平移位置253平移时,控制系统10例如通过监测打印组件150沿着导轨104的相对位置来确定打印组件150是否已到达平移位置253。在步骤802,响应于确定打印组件150未定位于平移位置253,控制系统10向第一致动器组件102传送信号,以继续平移打印组件150越过构建区域120。控制系统10进一步向印刷头154传送信号,以从第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156的多个喷射喷嘴158释放材料。
替代地,响应于确定打印组件150定位于平移位置253,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令向印刷头154传送信号,以终止从第一打印头排155和第二打印头排157中的多个打印头156的多个喷射喷嘴158释放材料。附加地和/或同步地,控制系统10向第一致动器组件102传送信号,以通过制止第一致动器组件102的致动来终止打印组件150沿着工作轴线116的移动。在打印组件150定位于平移位置253的情况下,在打印组件150在坐标轴线的+X方向上在构建区域120上的第一行程期间,沿着构建区域120定位的多个像素已在其上接收至少来自第一打印头排155或第二打印头排157的材料。
仍参考图29,在步骤808,控制系统10确定是否将要从打印组件150沉积一层材料(如,粘合剂)。可以经由上面详细描述的各种手段和/或系统来施行通过控制系统10的该确定。在步骤810,响应于在步骤808确定不要从打印组件150沉积放附加层材料(如,粘合剂),控制系统10向设备100传送信号,以结束方法800的制造处理。替代地,响应于在步骤808确定将要从打印组件150沉积附加层材料(如,粘合剂),在步骤812,当被控制系统10的处理器执行时,计算机可读可执行指令验证是否将要通过设备100运用打印组件150的相等的构建尺寸,用于打印组件150越过构建区域120的第二行程。
响应于在步骤812,设备100的控制系统10确定将要由打印组件150有效地采用不同的构建尺寸,被控制系统10的处理器执行的指令使方法800返回到步骤802,重复文中示出和描述的步骤,用于第二行程,确定打印组件150的新的有效构建尺寸。替代地,响应于在步骤812,设备100的控制系统10确定将要由打印组件150有效地采用相等的构建尺寸,被控制系统10的处理器执行的指令使方法800返回到步骤806,重复文中示出和描述的步骤。在任一实例中,指令致使设备100重复上面详细描述的步骤,直到将要通过设备100打印的三维模型完成或者在步骤808没有附加层材料将要沉积为止。
尽管示例性方法800的本示例描绘和描述在移动到平移位置253以前,设备100的打印组件150初始地定位于原始位置151,以及第一打印头排155和/或第二打印头排157的多个打印头156在打印组件150移动越过构建区域120以前,被排布成限定选定构建尺寸,但是,应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,在其他实施例中,在第一行程期间,打印组件150可以初始地定位于平移位置253,在打印组件150移动越过构建区域120期间和/或之后采用打印组件150的构建尺寸。附加地,在不脱离本公开的范围的情况下,打印头排155、157中的多个打印头156可以排布在上面图17A至图17G中示出和描述的位置以外的多个其他位置。另外,应当理解,文中描述和示出的示例性方法800可以由打印组件150以外的各种其他打印组件施行,诸如,例如,上面描述的三排打印组件。应当进一步理解,在一些实施例中,上面描述的方法800的一个或多个步骤可以调整、变化和/或整个省略,包括但不限于下述步骤:将材料从多个喷射喷嘴158释放到构建区域120的多个像素上、确定打印组件150是否在平移位置253、制止材料从多个喷射喷嘴158释放、制止打印组件150移动等等。
现在参考图30的流程示图,描绘使用参考图21A至图21E描述和描绘的第二致动器组件来转位打印组件150的示例性方法900。更具体地,方法900可以通过文中描绘和描述的设备100的控制系统10(如,电子控制单元)实施。应当理解,虽然图24至图32描绘和描述各种方法,但是,可以组合其方法及步骤的每一个,以形成通过文中描述的设备100实行的逻辑及操作。
参考图30,特别地,在框块902,电子控制单元可以接收用于构建部件的构建指令。构建指令可以由实施逻辑的计算装置15(图1B)产生,诸如切片引擎,其限定设备可以怎样操作以及基于输入的模型或绘图使用什么材料来构建特殊部件。
切片引擎可以限定多个像素和/或子像素中心。一旦限定层、像素和/或子像素中心,则切片引擎可以开始确定沉积在每层内的每个像素内的粘合剂的量。预定量的粘合剂和限定层的粘合剂接收表面的像素组合,以限定设计沉积图案,用于将要构建的部件的层。构建指令可以包括沉积图案(如,分别是,125、126或127,图21C至图21E),沉积图案限定将要沉积在构建区域120上的多层粉末上的粘合剂的位点和量。构建指令进一步包括预定义运动控制,用于第一致动器组件102和第二致动器组件103。
在框块904,设备的电子控制单元可以根据接收到的构建指令,致动印刷头位置控制组件(如,第一致动器组件102、第二致动器组件103及其他部件)。例如,电子控制单元传送一个或多个控制信号,致使第一致动器组件102和/或第二致动器组件103施行由构建指令所限定的移动。如上面描述的,致动器可以包括但不限于蜗杆传动致动器、滚珠丝杠致动器、气动活塞、液压活塞、机电线性致动器等等。如此,来自电子控制单元的控制信号可以致使与蜗杆传动致动器或滚珠丝杠致动器关联的马达通电一时间段或者直到完成几个回转为止,以造成由构建指令限定的预定运动。在一些实例中,第一致动器组件102和/或第二致动器组件103可以包括位置感测器(如,102a和/或103a),位置感测器在反馈控制信号中为电子控制单元提供位置信息,使得电子控制单元可以响应于提供的控制信号而跟踪打印组件150的位置。在一些实例中,电子控制单元可以基于由位置感测器(如,102a和/或103a)提供的位置信息来对向第一致动器组件102和/或第二致动器组件103提供的控制信号进行调整。在实施例中,位置感测器(如,102a和/或103a)可以是嵌入或联接到第一致动器组件102和/或第二致动器组件103的编码器、超声波感测器、基于光的感测器、磁力感测器等等。
在框块906,电子控制单元致使包括至少一个印刷头154的打印组件150在第一方向上沿着纵向轴线在第一行程轨迹中横穿构建区域120。另外,电子控制单元致使多个喷射喷嘴158中的选定喷射喷嘴将一滴以上的粘合剂或其他材料分配到构建区域120上。电子控制单元通信地联接到多个打印头156中的一个或多个,使得在打印组件150横穿构建区域120时,由电子控制单元产生的控制信号致使与打印头154关联的喷射喷嘴以预定义量在预定义位点分配粘合剂或其他材料,如用于构建的一层粉末的沉积图案(如,125,图21C)所限定的。简要参考回到图21C,打印组件150的第一行程可以以沉积图案125的图示性表示所描绘的位置和量沉积粘合剂。在第一行程期间,喷射喷嘴158(如,在图21A中描绘)与利用散列标记描绘的第一行程轨迹对准,并且沉积沿着第一行程轨迹的每个子像素区块内的值所指示的量的粘合剂。
在框块908,一旦构建区域的行程由打印组件150完成,则电子控制单元基于构建指令来确定是否要求沿着纬向轴线转位打印组件150。如果要求转位,(在框块908,“是”),则在框块910,电子控制单元向第二致动器组件103传送控制信号,以将打印组件150转位预定量(如,转位距离),例如,大于零且小于由构建指令限定的喷射间距(d)(或者,其喷射间距(d)的分数部分的任何整数倍)。参考图21A和图21B,转位距离是从位置I0到位置I1的距离。
图30的方法900从框块910移动到框块912。打印组件150再次移动越过构建区域120,这次在沿着纵向轴线在与第一方向相反的第二方向上的第二行程中,在框块912,电子控制单元致使多个喷射喷嘴158中的选定喷射喷嘴将一滴以上的粘合剂分配到构建区域120上。如上面描述的,可以在一层粉末上的多位点处在若干位点且以各种量分配粘合剂,与在打印组件横穿纵向轴线(如,工作轴线116)时的沉积图案中限定的像素对应。
如上面描述的,电子控制单元通信地联接到多个打印头156中的一个或多个,使得在打印组件150横穿构建区域120时,由电子控制单元产生的控制信号致使与打印头156关联的喷射喷嘴以预定义量在预定义位点分配粘合剂或其他材料,如用于构建的一层粉末的沉积图案(如,125,图21C)所限定的。简要参考回到图21C,打印组件150的第一行程可以以沉积图案125的图示性表示所描绘的位置和量沉积粘合剂。在第二行程期间,喷射喷嘴158(如,在图21B中描绘)与图21B中未利用散列标记描绘的第二行程轨迹对准,并且沉积沿着第二行程轨迹的每个子像素区块内注释的值所指示的量的粘合剂。
如果不要求转位打印组件,(在框块908,“否”),那么方法900进行到框块912,其中在第二行程中,打印组件150可以沿着纵向轴线在与第一方向相反的第二方向上移动越过构建区域,如文中描述的。图30中描绘的方法900可以贯穿部件的构建而重复。
在一些实施例中,独立于参考图30描绘和描述的方法900或连同方法900一起,参考图31描绘和描述的方法1000可以在构建期间实施打印组件的预定义随机转位,以减少潜在失灵的印刷头154或喷射喷嘴158对正在构建的部件的整体质量和强度的影响。
参考图31,描绘使用参考图22A至图22B描述和描绘的第二致动器组件来随机转位打印组件150的示例性方法1000的流程示图。为了简洁,减少重复,方法1000的框块1002至1004与参考图30的流程示图描绘和描述的方法900的框块902至904对应。
在框块1006,电子控制单元致使包括至少一个打印头156和喷射喷嘴158的打印组件150在第一方向上沿着纵向轴线在第一行程轨迹中横穿构建区域120。另外,电子控制单元致使多个喷射喷嘴158中的选定喷射喷嘴将一滴以上的粘合剂或其他材料分配到构建区域120上。电子控制单元通信地联接到多个打印头156中的一个或多个,使得在打印组件150横穿构建区域120时,由电子控制单元产生的控制信号致使与打印头154关联的喷射喷嘴158以预定义量在预定义位点分配粘合剂或其他材料,如用于构建的一层粉末的沉积图案(如,125,图21C)所限定的。然而,时不时地,出于各种理由,喷射喷嘴158或打印头156可能失灵,致使粘合剂或其他材料没有以规定方式施加。例如,参考图22A,喷射喷嘴195a和195b两者均失灵,在它们横穿构建区域120时,它们无法沿着它们相应的轨迹190a和190b沉积粘合剂。换言之,失灵的喷射喷嘴195a和195b无法基于限定像素、子像素和将要沉积在每个像素中的粘合剂的量的沉积图案来在规定位点沉积粘合剂。为了减少由于失灵的打印头156或喷射喷嘴158造成在行程期间部件未接收到粘合剂或其他材料的影响,由切片引擎限定的构建指令可以包括打印组件150的随机移位或转位,从而同一喷射喷嘴158在接续行程上不横穿同一轨迹,或者,至少不时地与不同轨迹对准。
由此,在框块1008,电子控制单元确定打印组件的转位是否由构建指令和对应的预定义随机转位距离规定。如果在打印组件150在构建区域120上的行程完成时规定没有转位(在框块1008,“否”),那么该方法进行到框块1012。如果在打印组件150在构建区域120上的行程完成时规定了转位(在框块1008,“是”),那么该方法推进到框块1010。在框块1010,电子控制单元向第二致动器组件103传送控制信号,以使打印组件150转位预定义量(如,预定义随机转位距离),例如,喷射间距(d)的预定义整数倍,使得在打印组件沿着纵向轴线的一个行程期间,多个喷射喷嘴158的与由构建指令分派的第一行程轨迹对应的第一喷射喷嘴158移动至与第二行程轨迹对应并且另一喷射喷嘴158与第一行程轨迹对应,用于后续行程。观看图22A时参考图22B,打印组件被转位五个喷射间距(d)单位,使得喷射喷嘴158在侧向方向上移动五个喷射间距(d)单位。更具体地,现在,第二失灵喷射喷嘴195b与新的轨迹191对应,新的轨迹191与其先前轨迹190b对置。
图31的方法1000从框块1010移动到框块1012。打印组件150再次移动越过构建区域120,这次在沿着纵向轴线在与第一方向相反的第二方向上的第二行程中,在框块1012,电子控制单元致使多个喷射喷嘴158中的选定喷射喷嘴将一滴以上的粘合剂分配到构建区域120上。如上面描述的,在打印组件横穿纵向轴线(如,工作轴线116)时,可以在像素内在若干位点且以各种量分配粘合剂。图31中描绘的图1000的方法可以贯穿部件的构建而重复,并且在一些实例中,与图30中描述的方法900组合。
现在参考图32,描绘用于控制部件构建内的粘合剂渗漏的方法1100的图示性流程示图。除了控制由设备100构建的部件的层内的粘合剂的位点和量之外,还可以存在控制粘合剂渗漏的需要。粘合剂渗漏指代粘合剂在来得及固化或与其施加其中的粉末层粘合之前从部件的上层传播到下层的场合。如上面参考图23A至图23B论述的,这可以是关于可以多快地构建后续层的速率限制参数。然而,文中描述的方法提供在利用该设备的构建操作期间减少或消除粘合剂渗漏的速率限制效应的解决方案。由此,相比于没有实施这种方法及设备,部件可以以更快地速率构建。
文中描述的方法可以由电子控制单元或计算装置15施行,实施切片引擎和/或用于利用设备100构建部件的其他运动控制产生代码。特别参考图32,在框块1102,切片引擎可以接收将要构建的部件的模型或绘图200(图23A)。切片引擎并入限定构建指令的逻辑,包括产生可执行指令,以供设备100执行和构建建模部件。在框块1104,切片引擎可以首先将模型切片成多个层210(图23B)。每层可以具有预定厚度和分派的一个或多个材料类型。在框块1106,切片引擎可以限定每层的多个部分220。部分220是限定将要构建的部件的单位体积的三维部分,其中构建材料和粘合剂被设计成组合以形成体素。部分220可以是选定的构建材料内的实际分散行为的预估。由此,可以估计部分220具有等于、小于或大于层厚的厚度并且具有约喷射间距(d)的大小的表面积。应当理解,可以基于粘合剂和构建材料的特性、部件构建的环境(如,温度、压力、固化能量源等等)、粘合剂和构建材料的预测或建模的相互作用,进一步限定部分220。出于解释的目的,假定部分220具有立方体形状,然而,这仅仅是出于解释的目的。在框块1108,切片引擎可以进一步识别限定部件的面向下的表面221的多部分220。限定面向下的表面的这些部分220相对于控制粘合剂渗漏可以被认为是重要的,原因在于这些部分内的多余粘合剂可以导致差的表面光洁度。一旦限定层、图像体素和限定体素的表面,则切片引擎可以确定将要沉积在部件的每层内的粉末的每个部分内(如,以实现所需体素)的粘合剂的液滴体积。在框块1110,切片引擎确定定位于限定面向下的表面221的每个第一部分上面的竖向邻近体素的数量。
在框块1112,切片引擎确定怎样相对于应当施加的量的粘合剂来对待竖向邻近体素的中的每一个。可以基于一系列竖向邻近部分是否小于、等于或大于预定厚度阈值来做出确定。基于粘合剂的特点、粉末、构建速度、部件特征、是否施加固化能量、施加固化能量的时间量、施加它所用的能量和/或构建的其他方面来预先确定厚度阈值。参考回到框块1112,如果竖向邻近部分222的数量小于或等于预定厚度阈值,那么方法1100推进到框块1114。另一方面,在框块1112,如果竖向邻近体素的数量不小于预定厚度阈值,那么方法1100推进到框块1116。
在框块1114,切片引擎分派每一部分预定量的粘合剂,用于第一部分和每个竖向邻近部分内的沉积。如果厚度阈值240是三,如例如图23中描绘的,那么确定竖向邻近部分222中的每一部分接收每一体素量相同量的粘合剂。然而,如果竖向邻近部分的数不小于预定厚度阈值,那么在框块1116,切片引擎分派增加量的粘合剂,用于在多达每一部分预定量的粘合剂的衰减长度230内从第一部分到竖向邻近部分中的每一部分的沉积。例如,分派在竖向邻近部分中的每一部分中的每部分的粘合剂可以基于与限定面向下的表面的部分的竖向邻近部分距离,来线性、指数或其他算法比例地分派。使用方法1100或其变型来确定从面向下的表面221延伸的多部分中的每部分粘合剂的液滴体积,在框块1118,切片引擎产生用于粘合剂的设计沉积图案(如,图21C的125),用于基于竖向邻近部分的每层。设计沉积图案可以通过文中描述的方法及设备的一种以上来执行。
应当理解,在仍实现本公开的目的的同时,前述处理的步骤可以省略或以各种顺序施行。文中描述的功能框块和/或流程图元素可以翻译成机器可读指令。作为非限制性示例,机器可读指令可以使用任何编程协议编写,诸如:将要解析的描述性文本(如,诸如超文本标记语言、可扩展标记语言等),(ii)汇编语言,(iii)通过编译器由源代码产生的目标代码,(iv)使用来自任何适合的编程语言的语法编写的源代码,以供解释器执行,(v)以供即时编译器编译和执行的源代码,等。替代地,机器可读指令可以用硬件描述语言(HDL)编写,诸如经由现场可编程门阵列(FPGA)配置或是专用集成电路(ASIC)或是其等效物实施的逻辑。由此,文中描述的功能性可以以任何常规的计算机编程语言、作为预编程的硬件元素、或者作为硬件和软件部件的组合来实施。
基于前面,应当理解,打印组件包括支撑托架和第一打印头排,第一打印头排包含在与打印组件的工作轴线横向的方向上依次彼此间隔开的第一多个打印头。第一多个打印头中的每一个在其上包括多个喷射喷嘴。打印组件进一步包括第二打印头排,第二打印头排包括在与工作轴线横向的方向上依次彼此间隔开的第二多个打印头。第二多个打印头中的每一个包括多个喷射喷嘴,并且第一打印头排和第二打印头排沿着工作轴线间隔开。打印组件进一步包括致动器,致动器联接到第一多个打印头中的第一打印头,并且配置成在与工作轴线横向的方向上相对于支撑托架移动第一打印头。
还要理解,制造设备可以包括印刷头,印刷头具有在与纵向轴线横向的方向上彼此间隔开的多个喷射口,其中从多个喷射口中的第一喷射口到邻近第一喷射口定位的第二喷射口的距离限定喷射间距。制造设备可以进一步包括印刷头位置控制组件和通信地联接到印刷头位置控制组件的电子控制单元,印刷头位置控制组件具有配置成沿着纵向轴线移动印刷头的第一致动器组件和配置成沿着纬向轴线移动印刷头的第二致动器组件。电子控制单元可以配置成,在印刷头在第一方向上沿着纵向轴线横穿第一行程轨迹的同时,致使多个喷射口中的选定喷射口分配一滴以上的粘合剂;以大于零且小于喷射间距的转位距离沿着横向轴线将印刷头转位到第二行程轨迹;以及,在印刷头在与第一方向相反的第二方向上沿着纵向轴线横穿第二行程轨迹的同时,致使多个喷射口中的选定喷射口分配一滴以上的粘合剂。
在进一步实施例中,制造设备可以包括至少一个印刷头,至少一个印刷头包含在与纵向轴线横向的方向上彼此间隔开的多个喷射口,其中从多个喷射口中的第一喷射口到邻近第一喷射口定位的第二喷射口的距离限定喷射间距。制造设备的印刷头位置控制组件包括配置成沿着纵向轴线移动印刷头的第一致动器和配置成沿着纬向轴线移动印刷头的第二致动器。通信地联接到印刷头位置控制组件的电子控制单元配置成:在印刷头沿着纵向轴线横穿施加粘合剂时,致使多个喷射口中的选定喷射口以由切片引擎限定的沉积图案,将一滴以上的粘合剂分配到一层粉末,其中多个喷射口中的第一喷射口与由切片引擎分派的第一行程轨迹对应。电子控制单元可以进一步沿着纬向轴线以整数个像素转位印刷头,使得第一喷射口与第二行程轨迹对应,并且另一喷射口与由切片引擎分派的第一行程轨迹对应,以及,致使被转位的印刷头沿着纵向轴线横,并且以由切片引擎限定的沉积图案将粘合剂施加到粉末层。
在更进一步实施例中,应当理解,制造设备可以包括印刷头、印刷头位置控制组件和电子控制单元,印刷头包含在与纵向轴线横向的方向上彼此间隔开的多个喷射口,印刷头位置控制组件具有配置成沿着纵向轴线移动印刷头的第一致动器,电子控制单元通信地联接到印刷头位置控制组件。电子控制单元配置成,在印刷头横穿纵向轴线施加粘合剂时,致使多个喷射口中的选定喷射口以由切片引擎限定的沉积图案,将预定体积的粘合剂分配到粉末层,其中,分配在第一层中的粉末第一部分中的粘合剂的量小于分配在确位在第一层中的粉末的第一部分上面的第二层中的粉末的一部分中的粘合剂的量。
对于本领域技术人员而言,显然,在不偏离要求保护的主题的精神和范围的情况下,可以对文中描述的实施例进行各种修改和变型。因而,本说明书意在涵盖文中描述的各种实施例的修改和变型,假若这些修改和变型落入所附权利要求及其等效物的范围以内的话。
Claims (27)
1.一种制造设备,其特征在于,包含:
印刷头,所述印刷头包含多个喷射喷嘴,所述多个喷射喷嘴在与纵向轴线横向的方向上彼此间隔开,其中,从所述多个喷射喷嘴中的第一喷射喷嘴到定位成邻近所述第一喷射喷嘴的第二喷射喷嘴的距离限定喷射间距;
印刷头位置控制组件,所述印刷头位置控制组件包含第一致动器组件和第二致动器组件,所述第一致动器组件配置成沿着所述纵向轴线移动所述印刷头,所述第二致动器组件配置成沿着纬向轴线移动所述印刷头;以及
电子控制单元,所述电子控制单元与所述印刷头位置控制组件通信地联接,所述电子控制单元配置成:
在所述印刷头在第一方向上沿着所述纵向轴线横穿第一行程轨迹的同时,使所述多个喷射喷嘴中的选定喷射喷嘴分配一滴以上的粘合剂;
以大于零且小于所述喷射间距的转位距离将所述印刷头沿着所述纬向轴线转位到第二行程轨迹;以及
在所述印刷头在与所述第一方向相反的第二方向上沿着所述纵向轴线横穿所述第二行程轨迹的同时,使所述多个喷射喷嘴中的选定喷射喷嘴分配一滴以上的粘合剂。
2.根据权利要求1所述的制造设备,其特征在于,其中,将多滴粘合剂分配在像素内,所述像素限定由所述印刷头横穿的一层构建材料的2维空间部分。
3.根据权利要求2所述的制造设备,其特征在于,其中,分配在所述像素内的所述多滴粘合剂的滴体积不同。
4.根据权利要求2所述的制造设备,其特征在于,其中,分配在所述像素内的所述多滴粘合剂的滴体积以及所述像素内的位点不同。
5.根据权利要求1所述的制造设备,其特征在于,其中,预限定的用于分配在像素内的粘合剂的总量以粘合剂的总量的分数在所述印刷头的至少两个行程上分配。
6.根据权利要求1所述的制造设备,其特征在于,其中,所述转位距离是所述喷射间距的一半。
7.根据权利要求1所述的制造设备,其特征在于,其中,所述转位距离是所述喷射间距的分数值的整数倍。
8.根据权利要求1所述的制造设备,其特征在于,其中,所述印刷头包含第一打印头排,所述第一打印头排包含多个打印头,所述多个打印头依次在与工作轴线横向的方向上彼此间隔开,所述制造设备进一步包含:
致动器,所述致动器联接到所述多个打印头中的第一打印头,所述致动器配置成沿着纬向轴线移动所述第一打印头。
9.根据权利要求8所述的制造设备,其特征在于,其中,所述电子控制单元进一步配置成:
以大于零且小于所述喷射间距的转位距离,沿着所述纬向轴线将所述多个打印头中的一个或多个打印头转位到所述第二行程轨迹。
10.根据权利要求8所述的制造设备,其特征在于,其中,所述致动器是多个致动器中的一个,其中,所述多个致动器中的每个致动器联接到所述多个打印头中的打印头。
11.一种制造设备,其特征在于,包含:
至少一个印刷头,所述至少一个印刷头包含多个喷射喷嘴,所述多个喷射喷嘴在与纵向轴线横向的方向上彼此间隔开,其中,从所述多个喷射喷嘴中的第一喷射喷嘴到定位成邻近所述第一喷射喷嘴的第二喷射喷嘴的距离限定喷射间距;
印刷头位置控制组件,所述印刷头位置控制组件包含第一致动器和第二致动器,所述第一致动器配置成沿着所述纵向轴线移动所述印刷头,所述第二致动器配置成沿着纬向轴线移动所述印刷头;以及
电子控制单元,所述电子控制单元与所述印刷头位置控制组件通信地联接,所述电子控制单元配置成:
在所述印刷头沿着所述纵向轴线横穿施加粘合剂时,使所述多个喷射喷嘴中的选定喷射喷嘴以由切片引擎限定的沉积图案,将一滴以上的粘合剂分配到粉末层,其中,所述多个喷射喷嘴中的所述第一喷射喷嘴与由所述切片引擎分派的第一轨迹对应;
沿着所述纬向轴线以转位距离转位所述印刷头,使得所述第一喷射喷嘴与第二行程轨迹对应,并且另一喷射喷嘴与由所述切片引擎分派的所述第一轨迹对应;以及
使被转位的印刷头沿着所述纵向轴线横穿,并且以由所述切片引擎限定的所述沉积图案将粘合剂施加到所述粉末层。
12.根据权利要求11所述的制造设备,其特征在于,其中,沿着所述纬向轴线转位所述印刷头的步骤发生在同一层粉末上的第一行程和第二行程之间。
13.根据权利要求11所述的制造设备,其特征在于,其中,沿着所述纬向轴线转位所述印刷头的步骤发生在粘合剂施加到第一层粉末之后且在粘合剂施加到后续层粉末之前。
14.根据权利要求11所述的制造设备,其特征在于,进一步包含原位监测系统,所述原位监测系统配置成:
确定所述多个喷射喷嘴中的一个或多个喷射喷嘴的失灵,并且
向所述电子控制单元提供通知信号,所述通知信号识别一个或多个失灵的喷射喷嘴。
15.根据权利要求14所述的制造设备,其特征在于,其中,所述电子控制单元进一步配置成:
开发一个或多个转位命令,所述一个或多个转位命令用于在预定义行程之间转位所述印刷头,使得失灵的喷射喷嘴配置成在被确定为处于失灵状态的同时,在接续行程期间不横穿同一轨迹。
16.根据权利要求14所述的制造设备,其特征在于,所述电子控制单元进一步配置成:
开发一个或多个转位命令,所述一个或多个转位命令用于在预定义行程之间转位所述印刷头,使得失灵的喷射喷嘴不横穿限定用于被打印零件的所述沉积图案的边缘的轨迹。
17.根据权利要求11所述的制造设备,其特征在于,其中,所述切片引擎至少限定预定层数和用于打印零件的粘合剂的所述沉积图案。
18.根据权利要求11所述的制造设备,其特征在于,进一步包含:
其中,所述印刷头包含第一打印头排,所述第一打印头排包含多个打印头,所述多个打印头依次在与工作轴线横向的方向上彼此间隔开;以及
致动器,所述致动器联接到所述多个打印头中的第一打印头,所述致动器配置成沿着纬向轴线移动所述第一打印头。
19.根据权利要求18所述的制造设备,其特征在于,其中,所述电子控制单元进一步配置成:
以沿着所述纬向轴线的转位距离沿着所述纬向轴线将所述多个打印头中的一个或多个打印头转位到所述第二行程轨迹,使得所述第一喷射喷嘴与所述第二行程轨迹对应,并且另一喷射喷嘴与由所述切片引擎分派的所述第一轨迹对应。
20.根据权利要求18所述的制造设备,其特征在于,其中,所述致动器是多个致动器中的一个,其中,所述多个致动器中的每个致动器联接到所述多个打印头中的打印头。
21.一种制造设备,其特征在于,包含:
印刷头,所述印刷头包含多个喷射喷嘴,所述多个喷射喷嘴在与纵向轴线横向的方向上彼此间隔开;
印刷头位置控制组件,所述印刷头位置控制组件包含第一致动器,所述第一致动器配置成沿着所述纵向轴线移动所述印刷头;以及
电子控制单元,所述电子控制单元与所述印刷头位置控制组件通信地联接,所述电子控制单元配置成:
在所述印刷头横穿所述纵向轴线施加粘合剂时,使所述多个喷射喷嘴中的选定喷射喷嘴以由切片引擎限定的沉积图案将预定体积的粘合剂分配到粉末层,其中,分配在第一层中的粉末的第一部分中的粘合剂的量小于定位在所述第一层中的粉末的所述第一部分上方的第二层中的粉末的一部分中的粘合剂的量。
22.根据权利要求21所述的制造设备,其特征在于,其中,分配在后续层粉末中的粉末的竖向上接连对齐部分中的粘合剂的量逐渐增加到预定体积。
23.根据权利要求21所述的制造设备,其特征在于,其中,分配在后续层粉末中的粉末的竖向上接连对齐部分中的粘合剂的量逐渐增加,超过由预定层数的粉末限定的衰减长度。
24.根据权利要求21所述的制造设备,其特征在于,其中,当预定层数大于预定厚度阈值时,分配在后续层粉末中的粉末的竖向上接连对齐部分中的粘合剂的量逐渐增加,超过由所述预定层数的粉末限定的衰减长度。
25.根据权利要求21所述的制造设备,其特征在于,其中,分配在后续层中的粉末的竖向上接连对齐部分中的粘合剂的量基于粉末材料的一个或多个特性。
26.根据权利要求21所述的制造设备,其特征在于,其中,分配在后续层中的粉末的竖向上接连对齐部分中的粘合剂的量基于粉末材料的堆积密度。
27.根据权利要求21所述的制造设备,其特征在于,其中,分配在后续层中的粉末的竖向上接连对齐部分中的粘合剂的量基于凝固之前的粘合剂芯吸的时间量。
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