CN114845857A - 整平系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于整平粉末床(91)的系统和方法。该系统包括切割装置(10)，切割装置包括切割线部(11)和支撑表面(17)。粉末床(91)被在第一方向(201)上移动的切割线部(11)切割，使得切割的粉末最后与支撑表面(17)接触，在支撑表面处，切割的粉末被粉末夹带系统朝向出口(5)抽吸。

Description

整平系统和方法

技术领域

本发明涉及用于整平粉末床的系统和方法。特别地，本发明可以用于三维打印的领域。

背景技术

文献WO2018/059833描述了一种三维打印系统，通过该三维打印系统可以形成包括多种类型的颗粒的三维打印结构。

文献WO2018/183396描述了一种用于在三维打印的领域中操控材料的方法。该方法包括从储存器输送被预处理的材料。输送可以抵抗重力。

文献WO2019/159644描述了粉末床熔融类型的增材制造设备。特别地，该设备包括材料沉积单元，材料沉积单元对材料粉末进行沉积和整平。

发明内容

本发明的目的是从高度不规则的粉末床获得平坦的和/或水平的粉末结构。

本发明的目的是均衡粉末结构。

为此，本发明提供了用于整平粉末床的整平系统和方法。

根据第一方面，本发明提供了用于整平粉末床的整平系统，该整平系统包括：

-切割装置，切割装置包括切割线部和支撑表面，切割线部被布置成切割粉末床，使得当切割装置相对于粉末床在第一方向上移位时，切割的粉末与支撑表面发生接触，以及

-粉末驱动系统，粉末驱动系统被布置成朝向出口驱动与支撑表面接触的粉末。

在本发明中，当切割装置移动时，粉末床的上部分被切割线部切割，因此从粉末床移除的粉末与支撑表面发生接触。在支撑表面处，粉末被驱动系统朝向出口驱动。这确保无论是在切割线部的上游或下游，切割的粉末不会返回粉末床。

实际上，存在如下的应用：在这些应用中，粉末床的下部分不因整平而发生任何改变是非常重要的。例如，如果粉末床包括用于三维打印的不同材料的颗粒，如果多种材料由于整平而混合在一起、产生不同颗粒的混合物，将对待打印的物体的物理特征或化学特征非常有害。

优选地，该系统被布置成使得驱动系统仅驱动与支撑表面接触的粉末。因此，保留在粉末床上的粉末不会移位。这使得能够确保驱动系统特别地在切割线部的上游不干扰粉末床的结构。

优选地，相对于切割装置在第一方向上的移位，支撑表面位于切割线部的后方。这使得切割的粉末能够通过惯性和/或通过与下游粉末颗粒接触而与支撑表面发生接触。

切割线部不一定是连续的线部：切割线部可以由多个单独的线部部分制成。优选地，切割线部是笔直的。优选地，该系统被构造成使得切割线部是水平的。切割线部被机械地联接到支撑表面。优选地，切割线部形成支撑表面的一个端部。

支撑表面不一定是连续的表面：支撑表面可以由多个单独的表面部分制成。优选地，该系统被构造成使得支撑表面是倾斜的。支撑表面可以是平坦的或者弯曲的。如果支撑表面是弯曲的，则优选地，支撑表面是凹入的。

优选地，整平系统包括用于使切割装置相对于粉末床在第一方向上移位的移动系统。优选地，第一方向是水平方向。

该出口可以通向例如粉末的排放装置、粉末的回收系统、过滤系统。优选地，支撑表面的顶部与出口之间的流体连接部是粉末密封的。换言之，该流体连接部被布置成防止粉末离开该流体连接部。这使得所有的粉末能够被引导到出口。驱动系统被布置成使粉末朝向出口移位，优选地，但是不一定移位到出口。优选地，驱动形成粉末的排放的至少一部分。

整平系统可以包括致动器，例如以控制整平系统的各种元件(例如切割装置和/或驱动系统的元件)的位置、元件的定向、元件的刚性和/或驱动力的大小。特别地，切割线部的高度可以通过致动器来调节。可以手动地、自动地和/或通过软件来控制致动器。

在本文献的范围内，切割装置的向前移位是相对于粉末床的移位，因此可以是粉末床相对于切割装置的向后移位。

如在此所使用的，与支撑表面接触的粉末例如可以在支撑表面上。

在本发明的实施例中，整平系统进一步包括引导件，引导件被定位成至少部分地与支撑表面相对，并且被布置成在粉末朝向出口行进时引导所述粉末中的至少一部分粉末与支撑表面接触。

因此，引导件和切割装置形成了朝向出口的通道。这防止粉末朝向出口以外的其他地方(特别地，朝向顶部)移动。如果驱动是通过抽吸进行的，这也使得能够引导抽吸。

在本发明的实施例中，驱动系统包括抽吸装置，抽吸装置被布置成朝向出口抽吸粉末中的与支撑表面接触的至少一部分粉末。优选地，支撑表面是光滑的。

在本发明的实施例中，驱动系统包括清扫装置，清扫装置被布置成朝向出口推动粉末中的与支撑表面接触的至少一部分粉末。优选地，清扫装置位于离切割线部2mm内，以避免粉末堆积，粉末堆积可能导致阻塞和/或与沟槽齐平。

如果整平系统包括引导件，则优选地，清扫装置被布置成将粉末推动到由引导件和切割装置形成的通道中。

优选地，清扫装置包括旋转轴和多个径向元件，径向元件被布置成由旋转轴驱动旋转，并且被布置成朝向出口推动粉末中的与支撑表面接触的至少一部分粉末。

优选地，支撑表面被布置成防止粉末中的与支撑表面接触的至少一部分粉末朝向粉末床移动。例如，支撑表面包括阻挡与支撑表面接触的粉末的凹槽。优选地，凹槽是不对称的，使得对于在凹槽中的粉末，与朝向出口的移位对应的斜率小于与朝向粉末床的移位对应的斜率。支撑表面的粗糙部、凸出部或不规则部也能够提供阻挡。

在本发明的实施例中，驱动系统包括用于使得能够沿着支撑表面的第一方向振荡的机构。优选地，沿着第一方向的所述振荡使得该振荡使粉末中的与支撑表面接触的至少一部分粉末逐渐地朝向出口前进或帮助使粉末中的与支撑表面接触的至少一部分粉末逐渐地朝向出口前进。例如，在第一方向上的振荡中，向前加速度可以大于后向加速度。因此，由于与平面的摩擦力不取决于摩擦速度(只要物体在移动)，支撑表面的返回移动(持续时间较长)比向前移动(持续时间较短)可以赋予颗粒更多的移动。在第一方向上的振荡也使得能够通过使粉末流体化来便于切割。

在本发明的实施例中，驱动系统包括用于使得能够沿着支撑表面的第三方向振荡的机构，第三方向是竖直的。优选地，沿着第三方向的所述振荡使得该振荡使粉末中的与支撑表面接触的至少一部分粉末逐渐地朝向出口前进或帮助使粉末中的与支撑表面接触的至少一部分粉末逐渐地朝向出口前进。

竖直振荡使得能够向粉末传递竖直冲量，以将粉末从表面分离，这有助于驱动粉末。

在本发明的实施例中，驱动系统包括用于使得能够沿着支撑表面的第一方向和第三方向组合地振荡的机构，第三方向是竖直的。优选地，所述振荡的组合使粉末中的与支撑表面接触的至少一部分粉末逐渐地朝向出口前进或帮助使粉末中的与支撑表面接触的至少一部分粉末逐渐地朝向出口前进。

优选地，振荡的组合使得切割线部与竖直平面的交叉部产生如下的移动：该移动是在该平面中的圆周移动和向前移动的组合。这使得粉末能够跳跃，然后落下回到支撑表面上，使得跳跃和落下形成粉末朝向出口的移动。特别地，在振动碗部中使用跳跃驱动器。

在本发明的实施例中，切割线部位于切割装置的可折叠部分上，所述可折叠部分被布置成折叠和/或旋转，使得当切割线部遇到障碍物时切割线部上升。换言之，由于可折叠部分，切割线部在遇到障碍物时竖直地移位。这使得能够避免在打印期间损坏切割装置或使障碍物(可以是物体)移位。优选地，可折叠部分附接到装置主体，装置主体在第一方向上移位。当切割线部遇到障碍物时，装置主体在第一方向上继续移动，同时可折叠部分折叠，使得切割线部上升，从而优选地，切割线部刮擦障碍物的顶部。例如，可折叠部分可以是柔性的(优选地，比装置的主体更柔性)和/或可以是刚性的，并且被布置成相对于装置的主体枢转，并且例如通过返回元件(特别是弹簧)而保持在原位，返回元件使得可折叠部分能够返回到切割位置。

在本发明的实施例中，可折叠部分包括：第一部分，切割线部和支撑表面的至少一部分位于第一部分上；以及第二部分，第二部分与第一部分形成非零的角度，优选地形成锐角，切割装置被布置成使得可折叠部分适于围绕枢轴枢转，枢轴相对于切割装置的移位位于切割线部的前方。枢轴的这种定位使得切割线部在遇到障碍物时能够升高。枢轴可以是铰链或包括第二部分的部件的固有折叠轴。优选地，枢轴形成在第二方向上延伸的旋转轴线。

优选地，支撑表面包括：第一部分，第一部分包括切割线部(以及如果存在的可折叠部分)；和第二部分，第二部分在装置主体上。在一个实施例中，支撑表面的两个部分彼此连续。

在本发明的一个实施例中，切割装置包括弯曲的刀片，该弯曲的刀片被布置成使得支撑表面的至少一部分是凹入的。优选地，刀片比装置的主体更薄，这使得刀片能够更柔性。刀片可以通过铰链安装在装置的主体上。优选地，切割装置的可折叠部分包括弯曲的刀片，该弯曲的刀片被布置成使得支撑表面的至少一部分是凹入的。

在本发明的实施例中，切割装置的可折叠部分包括沿着垂直于第一方向的第二方向分布的可独立折叠的元件，例如刷毛或条状部。优选地，第二方向是水平方向。当切割线部遇到其高度根据第二方向而变化的障碍物时，接触障碍物的可折叠元件折叠，而不接触障碍物的可折叠元件根据初始高度继续切割。

在本发明的实施例中，可独立折叠的元件是条状部，形成切割线部的延伸元件附接到条状部，延伸元件沿着第二方向比条状部延伸得更多，并且比条状部更柔性。延伸元件使得能够改进切割的密封性：延伸元件使得能够具有特别平坦的表面。

在本发明的一个实施例中，整平系统进一步包括鼓风机，该鼓风机被布置成对粉末床的粉末和/或对与支撑表面接触的粉末进行吹风。当鼓风机对粉末床的粉末进行吹风时，鼓风机使得能够将粉末床的上层设置成移动，使得粉末床的上层更易于切割。当鼓风机对与支撑表面接触的粉末进行吹风时，鼓风机有助于朝向出口驱动粉末。

在本发明的一个实施例中，整平系统包括致动器，致动器被布置成改变切割线部的高度。换言之，致动器使得切割线部能够在第三方向上平移。这使得能够改变粉末床的高度而不必使水平支撑部移位。

在本发明的实施例中，切割装置是第一切割装置，切割线部是第一切割线部，支撑表面是第一支撑表面，整平系统进一步包括第二切割装置，第二切割装置包括第二切割线部和第二支撑表面，第二切割线部被布置成切割粉末床，使得当第二切割装置相对于粉末床在第一方向上移位时，切割的粉末与第二支撑表面发生接触，第二切割线部低于第一切割线部，并且相对于切割装置的移位在第一切割线部后方，并且优选地平行于第一切割线部。在本发明的范围内，可以存在两个以上的连续的切割装置。这使得能够确保切割装置中的每一个切割装置不会接纳太多的切割粉末。

本发明进一步提供了一种三维打印系统，该三维打印系统包括：

·沉积装置，沉积装置被布置成沉积至少一种粉末，以形成粉末床，

·根据本发明的任意实施例的整平系统，整平系统被布置成对所述粉末床进行整平，以及

·凝聚装置，凝聚装置被布置成在所述粉末床被所述整平系统整平之后使所述粉末床的至少一部分凝聚。

优选地，整平系统联接到沉积装置。凝聚装置可以包括以下各项中的至少一项：烘箱、激光器、电子射束、装备有能够加热整个粉末床的清扫系统的激光器、卤素灯、用于产生局部化学反应或均匀的化学反应的装置。凝聚可以在之后(在沉积一体积之后)通过均匀的烧结(热处理)、通过粘合剂喷射、渗透、化学反应、压实等进行。

在本发明的实施例中，沉积装置被布置成将至少粉末沉积到粉末床上而不接触所述粉末床。这种沉积装置与根据本发明的整平系统的组合使得能够特别少地(如果有的话)扰乱粉末层和在下方打印的物体的多个部分。

在本发明的实施例中，沉积装置被布置成在所述粉末床的选定位置处将至少粉末沉积到粉末床上。

在本发明的一个实施例中，沉积装置被布置成在选定位置处沉积多种粉末，以形成包括不同粉末的粉末床，所述不同粉末为例如不同材料的粉末和/或不同颗粒尺寸的粉末。因此，不同的粉末在粉末床中的不同位置处。

根据第二方面，本发明提供了用于整平粉末床的整平方法，该整平方法包括以下步骤：

·提供粉末床，

·提供切割装置，切割装置包括切割线部和支撑表面。

·通过使切割装置相对于粉末床在第一方向上移位，而用切割线部切割粉末床，使得切割的粉末与支撑表面发生接触，以及

·朝向出口驱动与支撑表面接触的粉末。

所提及的该系统的优点加以必要的修改也适用于该方法。优选地，该方法包括提供根据本发明的任何一个实施例的整平系统。

本发明进一步提供了一种三维打印方法，该三维打印方法包括：

·形成粉末床，

·根据前一项权利要求所述的方法对粉末床进行整平，以及

·在整平之后使所述粉末床的至少一部分凝聚。

整平可以在每次粉末沉积之后进行或者在多次粉末沉积之后进行。凝聚可以在每次整平之后进行、或者在多次重复粉末沉积步骤和整平步骤之后进行。例如，在形成包括将成为打印的物体的全部粉末的粉末床之后，可以实现凝聚。

本发明进一步提供了用于形成粉末结构的方法，该方法以如下顺序包括：

·使用第一沉积装置沉积第一粉末，以形成粉末床的第一部分，

·使用例如在此所述的第一整平系统来整平第一粉末床部分，

·通过第二沉积装置沉积第二粉末，以形成第二粉末床部分，以及

·使用例如在此所述的第二整平系统来整平第二粉末床部分，

其中，第一粉末床部分的整平和第二粉末床部分的整平垂直地对准。

该方法可以包括3个沉积部和3个整平系统、4个沉积部和4个整平系统、或者更多。沉积装置的数量可以等于或者可以不等于整平系统的数量。

本发明进一步提供了用于形成粉末形状部的方法，该方法以如下顺序包括：

·具有第一清晰度的第一粉末沉积部，以形成形状部的第一部分，

·具有第二清晰度的第二粉末沉积部，以形成形状部的第二部分，第二部分部分地重叠在形状部的第一部分上，以及

·例如使用在此所描述的整平系统对重叠在形状部的第一部分上的形状部的第二部分进行整平，

其中，第二清晰度比第一清晰度更低。

可以在第一粉末沉积部和第二粉末沉积部之间进行整平。

优选地，如在此所使用的，第一粉末和第二粉末不同。优选地，第一粉末和第二粉末之间的以下特征中的至少一项特征不同：第一粉末和第二粉末的尺寸分布、材料、形状、颜色、杨氏模量、密度、热导率、导电率、磁导率、耐腐蚀性、硬度、熔融温度、溶解度、可燃性、疏水性、化学成分。

附图说明

通过以下详细描述，本发明的进一步的特征和优点将变得明显，并且为了理解该描述参照了附图，在附图中：

-图1是根据本发明的第一实施例的整平系统的至少一部分的示意性横截面视图，

-图2是根据本发明的第二实施例的整平系统的至少一部分的示意性横截面视图，

-图3a是根据本发明的第三实施例的整平系统的至少一部分的示意性横截面视图，

-图3b示出了在本发明的一个实施例中作为时间的函数的、切割线部在第一方向上的速度，

-图3c是根据本发明的第四实施例的整平系统的至少一部分的示意性横截面视图，

-图3d是根据本发明的第五实施例的整平系统的至少一部分的示意性横截面视图，

-图3e示出了在根据本发明的第五实施例的整平系统中，作为在第一方向上的位置的函数的、切割线部在第三方向上的位置，

-图4a是根据本发明的第六实施例的整平系统的至少一部分的示意性横截面视图，

-图4b是在本发明的第六实施例中使用的切割装置的至少一部分的示意性三维视图，

-图5a是根据本发明的第七实施例的整平系统的至少一部分的示意性横截面视图，

-图5b是在本发明的第七实施例中使用的切割装置的至少一部分的示意性三维视图，

-图6a是根据本发明的第八实施例的切割装置的至少一部分的示意性俯视图，

-图6b是在本发明的第八实施例中使用的切割装置的至少一部分的示意性横截面视图，

-图7是根据本发明的第九实施例的整平系统的至少一部分的示意性横截面视图，

-图8a是根据本发明的第十实施例的整平系统的至少一部分的示意性横截面视图，

-图8b是根据本发明的第十一实施例的整平系统的至少一部分的示意性横截面视图，

-图9是根据本发明的第十二实施例的整平系统的至少一部分的示意性横截面视图，

-图10是根据本发明的第十三实施例的整平系统的至少一部分的示意性横截面视图，

-图11是示出了当切割线部遇到障碍物时根据本发明的实施例的切割装置的可折叠部分的反作用的示意性横截面视图，

-图12a和图12b是当根据本发明的一个实施例的切割装置的可折叠部分遇到障碍物时可能发生的情况的示意性横截面视图，

-图13a和图13b是当根据本发明的另一个实施例的切割装置的可折叠部分遇到障碍物时可能发生的情况的示意性横截面视图，

-图14是根据本发明的第十四实施例的整平系统的至少一部分的示意性横截面视图，

-图15是根据本发明的第十五实施例的整平系统的至少一部分的示意性横截面视图，

-图16是根据本发明的第十六实施例的整平系统的至少一部分的示意性横截面视图，

-图17是根据本发明的第十七实施例的整平系统的至少一部分的示意性横截面视图，

-图18非常示意性地示出了粉末回收系统，根据本发明的整平系统的出口可以通向该粉末回收系统，

-图19是根据本发明的实施例的三维打印系统的框图，

-图20a、图20b、图20c是用于运行整平系统的方法的示意性俯视图，

-图21a、图21b、图21c是所述运行方法的示意性横截面视图，

-图22是示出用于形成包括两种粉末的粉末结构的方法的横截面视图，以及

-图23a、图23b是示出用于形成粉末结构的方法的横截面视图。

具体实施方式

以特定的实施例并且参照附图来描述本发明，但是本发明不受这些实施例或附图限制。所描述的绘图或附图仅为示意性的并且不是限制性的。

在本文献的上下文中，术语“第一”和“第二”仅用于区分各种元件并且不暗指这些元件之间的顺序。

在附图中，相同或相似的元件可以具有相同的附图标记。

本文献涉及相互垂直的第一方向201、第二方向202以及第三方向203。优选地，第一方向201和第二方向202是水平的，第三方向203是竖直的。第三方向203也可以被称为“高度”。

图1至图19示出了本发明的各种实施例。本发明涉及用于整平粉末床91的整平系统1和方法。优选地，粉末床91包括不同的颗粒，例如包括由不同的材料制成的不同的颗粒。优选地，粉末床被布置在水平支撑部90上。整平系统1包括用于切割粉末床91的上部分的切割装置10和驱动系统2(图19)，驱动系统用于将切割的粉末朝向出口5驱动，以防止切割的粉末落回到粉末床91上。

切割装置10包括切割线部11和支撑表面17。当切割装置10沿第一方向201(即向前)移位101时，切割线部11切割粉末床91以整平粉末床。因此，在切割线部11的后方，粉末床91的表面是平坦的和/或水平的。优选地，切割线部11平行于第二方向202。优选地，切割线部11沿着第二方向202从粉末床91的一个端部延伸到另一个端部。

当切割的粉末通过切割线部11从粉末床91脱离时，切割的粉末与支撑表面17接触。然后，驱动系统2将切割的粉末朝向出口5驱动102。优选地，朝向出口的移动102包括向后的分量(即，沿着第一方向201)和向上的分量(即，沿着第三方向203)。

驱动可以例如通过以下驱动器械或驱动装置中的至少一个来实现：抽吸装置30(图1和图9)、清扫装置40(图2)、使得支撑表面17能够沿着第一方向201振荡104的机构(图3a)、使得支撑表面17能够沿着第三方向203振荡304的机构(图3c)、使得支撑表面17能够沿着第一方向201和第三方向203组合地振荡404的机构(图3d)、磁力、静电力、机械驱动部件(例如传送带、传送机或阿基米德螺钉等)。这些驱动器械中的多个驱动器械可以组合：例如，粉末的抽吸可以在粉末的清扫之后，或者在第一方向或第三方向上的振荡可以与抽吸相关联。

本发明提供了切割装置10的多个实施例。特别地，切割线部11可以在切割装置10的与切割装置10的其余部分成一体的部分上、或者在切割装置10的可折叠部分16(图13a、图13b、图16)上。该可折叠部分16可以例如由一起枢转的两个成角度的部分(图13a、图13b、图16)、由可折叠的弯曲的刀片216(图8a、图8b)或者由可独立折叠的元件(例如刷毛18(图4a、图4b)、可能具有延伸元件114(图6a、图6b)的条状部14(图5a、图5b))形成。此外，切割装置10的前端部表面19可以在任意方向上成斜角，例如为水平的或接近水平的(例如图1)、或者垂直于支撑表面17(图14)，优选地，切割装置的前端部表面与切割线部11接合。这些不同实施例的一些特征可以相互组合。

切割装置10的各种实施例都可以与驱动器械的各种实施例相结合。例如，使得能够在第一方向201上振荡104的机构能与切割装置10组合，该切割装置包括可折叠的弯曲的刀片216、刷毛18或条状部14；使得能够在第三方向203上振荡304的机构能与切割装置10组合，该切割装置包括可折叠的弯曲的刀片216、刷毛18或条状部14；使得能够沿着第一方向201和第三方向203组合地振荡404的机构能与切割装置10组合，该切割装置包括可折叠的弯曲的刀片216、刷毛18或条状部14；抽吸部能与切割装置10组合，该切割装置包括可折叠的弯曲的刀片216、刷毛18或条状部14。

在本发明的一个实施例中，切割装置10的包括切割线部11的部分在碰撞的情况下可以分离或缩回。

在本发明的一个实施例中，切割装置10的包括切割线部11的部分是可移除的。因此，切割装置的包括切割线部的部分可以在使用后或在使用期间手动地或自动地更换。

图1示出了本发明的实施例，在该实施例中，整平系统包括与切割装置10形成通道的引导件20。例如，切割装置10和引导件20可以各自包括平行于第二方向202(即，垂直于图1的平面)的板，其中，这些板相互平行。驱动系统2被布置成驱动102位于支撑表面17和引导件20之间的粉末，驱动系统例如包括抽吸装置30。支撑表面17和引导件20可以是喷嘴的两个相对的侧。

图1还使得能够示出切割装置10和水平平面之间的角度α。发明人发现，介于10°至15°之间的角度α是很好的折衷方案，以防止切割装置10的底部壁接触在切割线部后方的粉末，同时仍然使得能够高效地切割。实际上，过大的角度α会导致一部分粉末未被切割，而是在切割线部11下方穿过。过大的角度α还可能造成粉末床的压实和/或不同颗粒的混合，从而造成交叉污染、和/或使粉末难以被驱动以接近切割线部。

图2示出了本发明的实施例，在该实施例中，驱动系统2包括清扫装置40，该清扫装置被布置成推动粉末中的至少一部分粉末朝向支撑表面17与引导件20之间的通道。优选地，清扫装置40包括旋转轴42和多个径向元件41，多个径向元件被旋转轴42驱动旋转103。优选地，旋转轴42平行于第二方向202。

图3a、图3c以及图3d示出了本发明的实施例，在实施例中，优选地，支撑表面17被布置成防止粉末中的与支撑表面接触的至少一部分粉末朝向粉末床91移位。为了防止粉末朝向粉末床91向下落回，支撑表面17可以例如包括凹槽12和/或粗糙部和/或微纹理部和/或不平部和/或与粉末具有足够的摩擦系数以防止粉末向下落回。凹槽12由一系列的凹陷部12a和突出部12b形成。优选地，凹槽12是不对称的，使得对于在凹陷部12a中的粉末颗粒，突出部12b朝向出口5的斜率小于突出部12a朝向粉末床91的斜率。

在图3a中示出的实施例中，驱动系统2包括使得支撑表面1能够沿着第一方向201振荡104的机构。图3a中的虚线示出了沿着第一方向201的该振荡104。沿着第一方向201的振荡104例如通过在凹槽12之间的相继的跳跃105来使粉末中的与支撑表面17接触的至少一部分粉末朝向出口5逐渐地前进、或者帮助使粉末中的与支撑表面接触的至少一部分粉末朝向出口渐进地前进。如图3b中的曲线70所示出的，沿着第一方向201的振荡104具有例如沿着第一方向201的速度：沿着第一方向201的速度v随着时间t迅速地增大71，然后平稳地减小72。因此，由于支撑表面17的向后移动比向前移动持续更长时间，所以粉末向后行进比向前行进更远。

在图3c中示出的实施例中，驱动系统2包括使得支撑表面1能够沿着第三方向203振荡304的机构。图3c中的虚线示出了沿着第一方向203的该振荡304。沿着第三方向203的振荡304例如通过相继的跳跃105来使粉末中的与支撑表面17接触的至少一部分粉末朝向出口5逐渐地前进、或者帮助使粉末中的与支撑表面接触的至少一部分粉末朝向出口前进。

在图3d中示出的实施例中，驱动系统2包括使得支撑表面17能够沿着第一方向201和第三方向203组合地振荡404的机构。图3d使得能够示出在该移动期间在三个点处的支撑表面17。优选地，该移动对应于切割线部11的圆周移动。图3e使得能够示出切割线部11根据切割线部沿第一方向201的位置沿着第三方向203的移动的演变。

图4a和图4b示出了本发明的实施例，在该实施例中，切割装置10包括装置主体13和可折叠部分，切割线部11位于可折叠部分上，可折叠部分包括刷毛18。刷毛18沿着第二方向202分布，并且被布置成横跨装置13的主体的厚度附接的一个或多个行。优选地，刷毛18的长度向下减小，这防止刷毛18接触粉末床91的在切割线部11后方的表面。图4a和图4b是非常示意性的，刷毛18可以更密集。

图5a和图5b示出了本发明的实施例，在该实施例中，切割装置10包括装置主体13和可折叠部分，切割线部11位于可折叠部分上，可折叠部分包括条状部14。条状部14沿着第二方向202分布，并且由间隙15隔开。整平系统1可以包括具有条状部14的至少两个切割装置10a、10b，至少两个切割装置沿着第一方向201相互跟随，并且间隙15沿着第二方向202偏移。因此，由于间隙15(由虚线示出)而未被第一切割装置10a切割的粉末将被随后的切割装置10b的刀片14切割。

图6a和图6b示出了本发明的在图5b中示出的实施例的替代实施例。在该实施例中，延伸元件114附接到条状部14并且形成切割线部11。延伸元件114沿着第二方向202比条状部14延伸得更多，因此延伸元件114之间的间隙115比条状部14之间的间隙15更窄。优选地，延伸元件114比条状部14更薄。优选地，延伸元件114在第一方向201上比条状部14进一步向前延伸，使得由延伸元件114形成切割线部11。优选地，延伸元件114比条状部14更柔性。延伸元件114可以由在条状部14之间的间隙15的水平处切割的条带形成。优选地，延伸元件114形成支撑表面17。优选地，整平系统1被布置成使得粉末驱动系统2驱动存在于延伸元件114上的粉末而使粉末不与条状部14接触。条状部14用作支撑件，使得在延伸元件114之间有特别好的对准，同时使得切割线部在与部件碰撞的情况下向上移位。

图7示出了本发明的实施例，在该实施例中，切割装置10包括弯曲的刀片216。弯曲的刀片可以与切割装置10的其余部分成一体，或者形成切割装置10的可折叠部分。例如，弯曲的刀片可以是柔性的。弯曲的刀片可以由钢、硅树脂、碳或聚氨酯制成。弯曲的刀片216的厚度可以随着弯曲的刀片移动远离切割线部11而减小。

图8a示出了本发明的实施例，在该实施例中，切割装置10包括装置主体13和可折叠部分，切割线部11位于可折叠部分上，可折叠部分包括弯曲的刀片216。引导件20和切割装置10之间的通道入口位于弯曲的刀片216的后方。

图8b示出了本发明的实施例，在该实施例中，切割装置10包括装置主体13和可折叠部分，切割线部11位于可折叠部分上，可折叠部分包括弯曲的刀片216。切割装置10被布置成使得与支撑表面17接触的粉末在其朝向出口5的行程期间至少在一些时刻被向前驱动。该实施例特别地有利于在与障碍物碰撞的情况下向上扩展弯曲的刀片216。

图9示出了本发明的实施例，在该实施例中，切割装置10包括多个弯曲的刀片216，多个弯曲的刀片围绕旋转轴线沿半径布置。弯曲的刀片216围绕该轴线旋转106，并且抽吸装置30(例如抽吸喷嘴)抽吸102布置成与弯曲的刀片216的支撑表面17接触的粉末。因此，在先的弯曲的刀片216形成引导件20，引导件与支撑表面17一起形成通道。此外，旋转106有助于驱动。优选地，切割装置10包括引导件，引导件被布置成防止粉末被喷出粉末床。

图10示出了本发明的实施例，在该实施例中，整平系统1包括第一切割装置10a、第二切割装置10b以及第三切割装置10c，这些切割装置可以是根据本发明的任何实施例的任何切割装置。这些切割装置可以相似或者不同。第一切割装置10a(相应地，第二切割装置10b；相应地，第三切割装置10c)包括第一切割线部11a(相应地，第二切割线部11b；相应地，第三切割线部11c)和第一支撑表面17a(相应地，第二支撑表面17b；相应地，第三支撑表面17c)。整平系统1可以包括三个以上的切割装置。

第二切割线部11b低于第一切割线部11a，并且相对于切割装置10a、10b沿着第一方向201的移位位于第一切割线部11a的后方。第三切割线部11c低于第二切割线部11b，并且相对于切割装置10b、10c沿着第一方向201的移位位于第二切割线部11b后方。优选地，三个切割线部11a、11b、11c平行于第二方向202。

图11示出了由正在打印的物体形成的障碍物92。可以看出，当可折叠部分16遇到该障碍物92的侧壁93时，可折叠部分可以向后弯曲。

图12a和图12b示出了本发明的实施例，在该实施例中，整平系统1被布置成使得可折叠部分刮擦障碍物92的上壁。图12a示出了遇到障碍物92之前的情况，图12b示出了障碍物92的上表面的刮擦。实际上，可折叠部分被布置成折叠107或枢转，使得当切割线部11遇到障碍物92时切割线部11上升。

图13a和图13b示出了本发明的实施例，在该实施例中，切割装置10包括可折叠部分16，可折叠部分包括第一部分116和与第一部分116形成角度122的第二部分126。切割线部11在第一部分116上。切割装置10被布置成使得可折叠部分16围绕位于切割线部11的前方的枢轴120枢转。在这种情况下，当切割线部11遇到障碍物92时，由于切割装置10向后枢转，竖直线与第二部分126之间的角度121增大，同时优选地，第一部分116和第二部分126之间的角度122保持恒定。这使得能够升高切割线部11，以避免对障碍物92的损坏。图13a示出了在遇到障碍物92之前的情况，图13b示出了在遇到障碍物92时切割线部11的升高。

图14使得能够示出切割装置10的前端部表面19与水平线之间的角度β。角度β可以使得前端部表面19在一个方向上倾斜、在另一个方向上倾斜、或者与支撑表面17形成正确的角度。如果角度β介于0°至90°之间，则前端部表面19压紧粉末床91上的剩余粉末，从而使得能够提高该剩余粉末的密度。

图15示出了本发明的实施例，在该实施例中，引导件20包括两个部分20a、20b，这两个部分由朝向支撑表面17敞开的通道21隔开。

图16示出了本发明的结合了图5b、图13a和图13b、以及图15的实施例的某些特征的实施例。引导件20包括两个部分20a、20b，这两个部分由朝向支撑表面17敞开的通道21隔开。切割装置10包括可折叠部分16，可折叠部分包括第一部分116、第二部分126以及拐角122。第一部分116和第二部分126例如由条状部14制成，条状部通过附接元件127附接到引导件20。在遇到障碍物之前，第二部分126至少部分地靠置在耳状部129上，耳状部附接到引导件20b的一部分。当第一部分116遇到障碍物时，如在图13a、13b中示出，第二部分126向后和向上移动(箭头130)并且远离耳状部129。在障碍物之后，第二部分126通过弹性返回而返回以接触耳状部129。因此，耳状部129使得第二部分126能够返回到确切的位置，并且因此使得能够对切割线部11进行特别确切地定位。在图16中所示的实施例特别适合于如在图13a和图13b中所示地那样进行布置。

图17示出了本发明的实施例，在该实施例中，整平系统1包括鼓风机50，该鼓风机被布置成将例如空气吹108到粉末床91中的粉末上和/或吹到与支撑表面17接触的粉末上。

图18示出了本发明的实施例，在该实施例中，出口5通向粉末回收系统80，该粉末回收系统包括旋风器81，旋风器一方面连接到储存部82，另一方面连接到风扇83，风扇本身连接到过滤器84。这种粉末回收系统80形成抽吸装置30，该抽吸装置使得能够驱动粉末与支撑表面17接触。这种粉末回收系统使得能够相对于空气流回收粉末。图18不是按照比例绘制的。

图19描绘了根据本发明的一个实施例的三维打印系统3。该三维打印系统包括：沉积装置4，沉积装置被布置成沉积粉末以形成粉末床91；如在此描述的整平系统1，整平系统被布置成对所述粉末床91进行整平，整平系统具有切割装置10和驱动系统2；以及凝聚装置6，凝聚装置被布置成在整平之后凝聚粉末床91的至少一部分。可选地，在整平之后，粉末床91可以例如通过压实滚子而被压实。

整平系统1可以位于沉积装置4的前方或后方。如果沉积装置4包括例如在文献WO2018059833中所描述的旋转滚子，则该滚子的轴线可以平行于第二方向202，或者可以不平行于第二方向202。

在本发明的范围内，切割装置10相对于粉末床91的任何移动都是可能的。例如，该移动可以包括在第一方向201和第二方向202上的平移的组合。该移动也可以包括沿着竖直轴线的旋转。

在本发明的一个实施例中，整平系统1和沉积装置4是固定的，粉末床91的支撑部90沿着第一方向101移位。

图20a至图20c以及图21a至图21c示出了使用整平系统对粉末床进行整平的方法。该方法可以与根据本发明的整平系统1或另一种整平系统一起使用。图20a和图21a示出了在支撑部500上的具有第一清晰度(définition)的第一粉末沉积部，第一粉末沉积部沉积了具有期望的形状的第一部分501。在所示的示例中，第一部分501是围绕孔502的轮廓部。

图20b和图21b示出了在支撑部500上的具有第二清晰度的第二粉末沉积部，第二粉末沉积部沉积了第二部分503(例如所述孔502的填充部)。第二清晰度比第一清晰度更低。第二部分503与第一部分501重叠以避免无粉末的区域。换言之，第二部分503部分地且不完全地与第一部分501重叠。因此，在轮廓部的情况下，第二部分503小于轮廓部的外边缘510，并且大于轮廓部的内边缘511。

图20c和图21c示出了对第一部分501和第二部分503进行整平的结果：获得了具有平坦的上表面的期望的形状部504。

该方法使得能够在快速沉积的非重叠部分(在所示的示例中，外边缘清晰度510是第一清晰度)上提供高清晰度的形状部504(在所示的示例中，中心部分以第二清晰度进行沉积，以使得能够更快地沉积)。该方法还特别适合于沉积由岛状部、突起或任何需要高清晰度的图案形成的第一部分501，即特别精细的部分。

在本发明的一个实施例中，第一粉末沉积部沉积第一粉末，第二粉末沉积部沉积与第一粉末不同的第二粉末。例如，第一粉末和第二粉末可以由不同的材料制成。可以在第一沉积部和第二沉积部之间提供整平。

图22示出了根据本发明的一个实施例的用于形成220包括两种粉末的粉末结构的方法。箭头901指示了水平支撑部90的移动的方向。使用第一沉积装置611沉积221第一粉末610，以形成粉末床的第一部分91a。优选地，粉末床的第一部分91a包括孔。接下来，根据本发明的一个实施例或另一个实施例，第一整平系统1a切割222粉末床的第一部分91a的上部分。可以回收第一切割粉末610。第一整平系统1a具有位于距支撑部90高度H处的切割线部11a。

然后，使用第二沉积装置621沉积222第二粉末620，以形成粉末床的第二部分91b。粉末床的第二部分91b至少部分地填充粉末床的第一部分91a中的孔中的一些孔。优选地，粉末床的第二部分与粉末床的第一部分91a形成重叠部91c。接下来，根据本发明的一个实施例或另一个实施例，第二整平系统1b切割224粉末床的第二部分91b的上部分和重叠部91c。

优选地，第二整平系统1b的切割线部11b相对于支撑部90位于与第一整平系统1a的切割线部11a大致相同的高度H处。这使得能够产生没有重叠的最终结构。缺点是由第二整平系统1b进行的整平回收了第一粉末610和第二粉末611的混合物。如果期望回收未与第一粉末610混合的第二粉末611，则优选地，第二整平系统1b的切割线部11b高于第一整平系统1a的切割线部11a。

在图22中示出的方法可以概括如下：用于形成220粉末结构的方法以如下的顺序包括：

·使用第一沉积装置611沉积221第一粉末610，以形成粉末床的第一部分91a，

·使用第一整平系统1a整平222粉末床的第一部分91a，

·使用第二沉积装置621沉积223第二粉末621，以形成粉末床的第二部分91b，

·使用第二整平系统1b整平224粉末床的第二部分91b，

其中，粉末床的第一部分91a的整平222和粉末床的第二部分91b的整平224竖直对准。

图23a、图23b示出了根据本发明的一个实施例的用于形成250a、250b粉末结构的方法。在第一步骤250a中，第一沉积装置611、第一整平系统1a以及第二整平系统1b(潜在地与第二沉积装置621、第三整平系统1c以及第四整平系统1d一起)沿第一方向902移位。第二整平系统1b(相应地，第四整平系统1d)相对于第一沉积装置611(相应地，第二沉积装置621)被定位成与第一整平系统1a(相应地，第三整平系统1c)相对。当沿第一方向902移位时，第二整平系统1b(相应地，第四整平系统1d)低于第一整平系统1a(相应地，第三整平系统1c)。因此，第二整平系统1b(相应地，第四整平系统1d)与粉末床的第一部分91a(相应地，第二部分91b)发生接触，粉末床的第一部分(相应地，第二部分)由第一沉积装置611(相应地，第二沉积装置621)沉积，而第一整平系统1a(相应地，第三整平系统1c)不与粉末床的第一部分91a(相应地，第二部分91b)接触。

在第二步骤250b中，第一沉积装置611、第一整平系统1a以及第二整平系统1b(潜在地与第二沉积装置621、第三整平系统1c以及第四整平系统1d一起)沿与第一方向902相对的第二方向903移位。与第一步骤250a相比，第二整平系统1b(相应地，第四整平系统1d)降低，第一整平系统1a(相应地，第三整平系统1c)升高，使得当在第二方向603上移位时，第二整平系统1b(相应地，第四整平系统1d)高于第一整平系统1a(相应地，第三整平系统1c)。因此，第二整平系统1b(相应地，第四整平系统1d)不与粉末床的第一部分91a(相应地，第二部分91b)接触，而第一整平系统1a(相应地，第三整平系统1c)与粉末床的第一部分91a(相应地，第二部分91b)发生接触。

例如如在文献PCT/EP2017/071039中所描述的，在图22、23a、23b中示出的第一沉积装置611和第二沉积装置621可以是任何滚子或者每一个沉积装置包括滚子。在参照这些附图所描述的方法中，支撑部90能够移位901，正如沉积装置611、621以及整平系统1a至1d能够移位902、903。

换言之，本发明涉及用于整平粉末床91的系统和方法。该系统包括切割装置10，切割装置包括切割线部11和支撑表面17。粉末床91被沿着第一方向201移位的切割线部11切割，使得切割的粉末与支撑表面17发生接触，在支撑表面处，切割的粉末被粉末驱动系统朝向出口5驱动。本发明可以特别地用于涉及粉末床或者在任何基底(玻璃基底、板材基底、片材基底、瓷砖基底、乙烯基底等)上沉积粉末涂层的任何系统或方法。

已经关于特定的实施例对本发明进行了描述，这些实施例仅是示例性的并且不应当被认为是限制性的。以通常的方式，本发明不限于上文所示出的和/或所描述的示例。使用动词“包括”、“包含”或任何其它的变型以及它们的结合绝不能排除除了提及的那些元件之外的元件的存在。使用不定冠词“一”或“一个”、或者定冠词“该”来引入元件并不排除多个这些元件的存在。权利要求中的参考标记不限制该权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种用于整平粉末床(91)的整平系统(1)，所述整平系统包括：

·切割装置(10)，所述切割装置包括切割线部(11)和支撑表面(17)，所述切割线部(11)被布置成切割所述粉末床(91)，使得当所述切割装置(10)相对于所述粉末床(91)在第一方向(201)上移位时，切割的粉末与所述支撑表面(17)发生接触，以及

·粉末驱动系统(2)，所述粉末驱动系统被布置成朝向出口(5)驱动与所述支撑表面(17)接触的粉末。

2.根据权利要求1所述的整平系统，所述整平系统进一步包括引导件(20)，所述引导件被定位成至少部分地与所述支撑表面(17)相对，并且被布置成在粉末朝向所述出口(5)行进时引导所述粉末中的至少一部分粉末与所述支撑表面(17)接触。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的整平系统，其中，所述驱动系统(2)包括抽吸装置(30)，所述抽吸装置被布置成朝向所述出口(5)抽吸所述粉末中的与所述支撑表面(17)接触的至少一部分粉末。

4.根据前述权利要求中任一项所述的整平系统，其中，所述驱动系统(2)包括清扫装置(40)，所述清扫装置被布置成朝向所述出口(5)推动所述粉末中的与所述支撑表面(17)接触的至少一部分粉末。

5.根据前述权利要求中任一项所述的整平系统，其中，所述驱动系统(2)包括用于使得能够沿着所述支撑表面(17)的第一方向(201)和第三方向(203)的组合地振荡(404)的机构，所述第三方向(304)是竖直的。

6.根据前述权利要求中任一项所述的整平系统，其中，所述切割装置(10)包括可折叠部分(16)，所述切割线部(11)和所述支撑表面(17)的至少一部分位于所述可折叠部分上。

7.根据前一项权利要求所述的整平系统，其中，所述可折叠部分(16)包括：第一部分(116)，所述切割线部(11)和所述支撑表面(17)的至少一部分位于所述第一部分上；以及第二部分(126)，所述第二部分与所述第一部分(116)形成非零的角度(122)，优选地形成锐角，所述切割装置(10)被布置成使得所述可折叠部分(16)适于围绕枢轴(120)枢转，所述枢轴相对于所述切割装置(10)的移位位于所述切割线部(11)的前方。

8.根据权利要求6或权利要求7所述的整平系统，其中，所述可折叠部分(16)包括可独立折叠的元件，例如刷毛(18)或条状部(14)，所述可独立折叠的元件沿着第二方向(202)分布，所述第二方向垂直于所述第一方向(201)并且是水平的。

9.根据前一项权利要求所述的整平系统，其中，所述可独立折叠的元件是条状部(14)，形成所述切割线部(11)的延伸元件(114)附接到所述条状部，所述延伸元件(114)沿着所述第二方向(202)比所述条状部(14)延伸得更多，并且比所述条状部(14)更柔性。

10.根据前述权利要求中任一项所述的整平系统，所述整平系统进一步包括鼓风机(50)，所述鼓风机被布置成对所述粉末床(91)的粉末和/或对与所述支撑表面(17)接触的所述粉末进行吹风。

11.根据前述权利要求中任一项所述的整平系统，其中，所述切割装置(10)是第一切割装置(10a)，所述切割线部(11)是第一切割线部(11a)，所述支撑表面(17)是第一支撑表面(17)，

所述整平系统进一步包括第二切割装置(10b)，所述第二切割装置包括第二切割线部(11b)和第二支撑表面(17b)，

所述第二切割线部(11b)被布置成切割所述粉末床(91)，使得当所述第二切割装置(10b)相对于所述粉末床(91)在所述第一方向(201)上移位时，所述切割的粉末与所述支撑表面(17b)发生接触，

所述第二切割线部(11b)低于所述第一切割线部(11a)，相对于所述切割装置(10a、10b)的移位在所述第一切割线部(11a)后方，并且优选地平行于所述第一切割线部(11a)。

12.一种三维打印系统(3)，所述三维打印系统包括：

·沉积装置(4)，所述沉积装置被布置成沉积至少一种粉末，以形成粉末床(91)，

·根据前述权利要求中任一项所述的整平系统(1)，所述整平系统被布置成对所述粉末床(91)进行整平，以及

·凝聚装置(6)，所述凝聚装置被布置成在所述粉末床(91)被所述整平系统整平之后使所述粉末床(91)的至少一部分凝聚。

13.根据前一项权利要求所述的三维打印系统(3)，其中，所述沉积装置(4)被布置成在选定位置处沉积多种粉末，以形成包括不同粉末的粉末床(91)，所述不同粉末为例如不同材料的粉末和/或不同颗粒尺寸的粉末。

14.一种用于整平粉末床(91)的整平方法，所述方法包括以下步骤：

·提供切割装置(10)，所述切割装置包括切割线部(11)和支撑表面(17)，

·通过使所述切割装置(10)相对于所述粉末床(91)在第一方向(201)上移位，而用所述切割线部(11)切割所述粉末床(91)，使得切割的粉末与所述支撑表面(17)发生接触，以及

·朝向出口(5)驱动与所述支撑表面(17)接触的粉末。

15.用于形成粉末形状部(504)的方法，所述方法以如下的顺序包括：

·具有第一清晰度的第一粉末沉积部，以形成所述形状部(504)的第一部分(501)，

·具有第二清晰度的第二粉末沉积部，以形成所述形状部(504)的第二部分(503)，所述第二部分部分地重叠在所述形状部(504)的第一部分(501)上，以及

·使用根据权利要求1至11中任一项所述的整平系统(1)对重叠在所述形状部(504)的第一部分(501)上的、所述形状部(504)的第二部分(503)进行整平，

其中，所述第二清晰度比所述第一清晰度更低。

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