CN1173418A - 匀厚度图形薄片的制备方法及装置 - Google Patents

Abstract

本案属静电造型工艺的图形薄片的制备方法及装置。在专利申请94119705.0中,本人提供的空气电离后的电离子分布在薄片两个表面上,而后用图形电场切割薄片的方法,很容易受薄片极化电荷的影响,切割薄片难以控制。本方法采用图形吸附电极与薄片中极化电荷的静电作用力,来制备图形薄片,方法简单,机构简化。

Description

匀厚度图形薄片的制备方法及装置

本申请案涉及场造形工艺中，大而均匀厚度薄片(或粉粒层，以下多数简称薄片)的制备和图形薄片的切割方法及装置。

在本人的专利申请94119705.0中提出的场造形工艺中，是以场力切割(分离)一片片(层层)各种所需图形的薄片(或粉粒层)，再将一片片(层层)各种所需图形的薄片(或粉粒层)，叠加成一个所需的形体的工艺。在该工艺中，需要制备大量的厚度均匀的很薄的一片片(层层)各种所需图形的薄片(或粉粒层)。

本申请案中，分别就制备均匀厚度的薄片及场力切割薄片，提出了几种相应的方法及装置。

本申请案中先提及一种以电场对极化电荷的电场作用力，来制备图形薄片的方法及装置。

在本人的专利申请94119705.0中，提出了一种以空气电离后，附着在电场板(表面有绝缘层)上的电离子层，将这电离子层分吸着在薄片的两个表面上，再用图形电场切割薄片的方法，制备图形薄片。

但在空气中，由于受到空气击穿场强(约35kv/cm)的限制，电场板上的电离子密度最高只能达到3×10^-5库仑/平方米。而薄片(或粉粒层)在电场作用下，其表面的极化电荷面密度，却是空气电离子分布密度的数倍[薄片(或粉粒层)的ε_薄片＞空气的ε_空气介电常数]。薄片(或粉粒层)表面的极化电荷与电场板内的感应电荷之间的静电作用力，大于电场对薄片(或粉粒层)表面电离子的作用力。图形电场较难以薄片(或粉粒层)表面分布的空气电离子的电场作用力，来切割薄片(或粉粒层)，或几乎不可能实现。

本方法及装置的目的在于利用图形电场所产生的极化电荷(或感应电荷)之间的静电力，切割(吸附)图形的薄片(或粉粒层)。

本方法及装置的目的是这样实现的：先将粉粒料滚压成薄片，再将薄片放入图形分布的电场区域内，薄片贴合在电场内的吸附薄片的载体上，利用电介质的薄片在电场中会被极化，薄片中相应图形内的两个表面会有极化电荷；吸附薄片的载体内也会产生相应图形分布的感应电荷(或极化电荷)，该电荷对薄片上紧贴着载体的异性的极化电荷，具有异性相吸的静电作用力，图形区域之外的薄片中无极化电荷，而其上作用了与静电力方向相反的重力或其它力，从整片薄片中分离(或切割、或吸附)出所需图形的薄片。

优点和积极效果：薄片作为电介质只要放入电场中，就立即被极化，会产生极化电荷，同时与载体之间产生静电力。图形电场吸附力来源简单，不需要再用电离空气取得电离子的方法及装置，减少了中间过程；作为电场的两个电极，只需一个图形电极是点阵状分布成图形的电极，而另一个可以是简单结构的电极。

图7.图形电场切割(吸附)器。

图8.电位线及绝缘层及引出线。

图9.静电切割(吸附)薄片的方法。

图10.静电分离粉层的方法。

图11.薄片的静电切割(吸附)及移送装置。

图12.粉层静电分离(吸附)及移送装置。

图13.利用粉末喷涂装置的粉层静电分离及移送装置。

实施例4：方法一，见图9。图形吸附电极541，另一电极542，薄片543，在电极541与电极542之间施加的电压544，在电极541与电极542之间形成电场。先将电极541设在上面，电极542设在下面。粉粒滚压成薄片543，放入电场内，并将薄片543放在电极541上。电场可使薄片(电介质)极化，图形电极541可使薄片543中相应的图形区域内产生极化电荷，薄片543的上表面产生(呈显)负性电荷；下表面呈显正的极化电荷。电极(由金属导体制成)表面在电场中产生感应电荷，电极541表面感应出正的电荷；电极542表面感应出负的电荷。电极541表面正的感应电荷与薄片的上表面负的极化电荷，异性相吸。然后，将整个装置颠倒设置，电极541放上面，电极542放下面。电极542与薄片543之间有少量间隙(距离)。

图形电极541只对薄片543中相应图形区域内作用了向上的电场力，并大于该区域内薄片的向下的重力(或振动力，甚至两种力相加)，该区域内的薄片始终被吸附在电极541上；而薄片中该图形区域之外的薄片部分上，只有向下的重力，只能落下到回收带上。薄片被分离(切割(吸附))成不同形状的两片。

留在图形电极541上的所需的图形的薄片，可被移至成型处，叠片成型体。[下例中，电极552与粉粒层之间有少量间隙(距离)。]

实施例5，方法二，见图10.先将图形电极551与电极552，如图10中所示地放置，将粉粒(电介质)撒落(或用粉末喷涂方式-----采用粉末喷涂装置，将粉末喷涂)到图形电极551上。与上例原理相同，电极551上图形区域内的感应电荷，可吸附相同区域内的粉粒。而后，将电极551与电极552的电场，完整地倒置，电极551在上方，电极552在下。粉层中图形电极551区域外的粉粒，因只有向下的重力作用而落下。图形区域内的粉层仍然吸附在电极551上，将板555伸进电极551下，消除电源，除掉电场，图形粉层受到重力(或振动力)作用而落在板555上。重复几次这样的过程，可在板555上，将几层图形粉层，叠放(对齐位置)成较厚的图形薄片。

实施例6.根据实施例4，可设计出相应的滚压+切割(吸附)(分离)薄片的装置。如图11所示。

装置的机构特征：本装置由料斗561，滚压筒对(滚筒562和滚筒563)，伴压带564，驱动轮565，驱动轮566，导向滚筒567，外电极568，振动器569，滚筒570，电极571，回收料斗572，电极573，图形吸附电极574，电极575，移运带576，振动器577，驱动轮578，回收带579，电位线580，绝缘层581，等等组成。

料斗561设在滚压筒对的上方，出料口对着移运带576。滚筒562和滚筒563组成滚压筒对，但外面分别各包绕移运带576和伴压带564。移运带576与伴压带564之间留有间隙，间隙正好是薄片的厚度。移运带576和伴压带564的运行线速度相同。

伴压带564是一条很薄的带，环绕滚筒563、驱动轮565运行，由驱动轮565驱动，这三件组成伴压机构。振动器577设在伴压带564环内的下方(A点处)。

移运带576是一条很薄的带，环绕滚筒562、驱动轮566、滚筒567运行，由驱动轮566驱动，滚筒567本身是个可充电的电极。电极573和图形吸附电极574及电极575，设在移运带576内的下方，并都与移运带576紧贴。图形电极574紧跟着电极573，电极575紧跟着图形电极574。

回收机构设在整个装置的最下方，由回收带579环绕滚筒570和滚筒578运行而构成。电极571设在回收带579环内的上边缘。回收带579上表面与移运带576之间留有超过薄片厚度的间隙。回收料斗572设在回收机构的左端的下方。

外电极568设在滚筒电极567的外围。

电场分布特征：给电极567、电极575、电极573、图形吸附电极574(其中所需的图形区域)，都充上相同电极性的电位；给予外电极568、电极571，电极570(可充电的滚筒)，都充相反电极性的电位。因而，图中从B点到C点是由电极567和外电极568形成的电场区域；而从D点到E点是由电极575和电极571形成的电场区域；而从E点到F点是由图形电极574与电极571(电极571中的与图形电极574对称的中段部位，也可以改成图形电极，两个对称的图形电极所形成的图形电场，精度更高)所形成的图形电场区域；而从F点到G点是由电极573与电极571形成的电场区域。处在移运带576内的电极567、电极575、电极573、图形吸附电极574，都是紧贴着移运带576的表面；而设在移运带576外面的电极571、外电极568、电极570，都与移运带576及其上的薄片有一定距离(薄片与处在其外围的电极之间有空气间隙)。

图形吸附电极574：是由很多根电位线以纵横排列成点阵状的阵列来组成，每根为一根电位线580，外涂绝缘层581，每根电位线580具有自己独有的电位，有自己单独的引出线80。从图形吸附电极574的端面上看，某个图形区域范围内的电位线都充上一定的电位，而该图形区域之外的电位线无电位(或零电位)。从而，在电极574端面上组成一个图形状的电位分布区域---简称图形电场。如图7，图8所示。

整个装置的工作过程：料斗561中的粉粒料放落到移运带576上，经过滚压筒对(滚筒562和滚筒563)的滚压成为薄片，并直接滚压在移运带576上。由移运带576和伴压带564(可能会有少量的粉粒粘在伴压带564上)一起载着薄片经过A点。此时由伴压带564内的振动器577，给予伴压带564微微的振动，将薄片全部振落到移运带576上。薄片随移运带576向前移动，进入B点到C点的电场区域。在该区域内的电场作用下，移运带576的外表面分布有电荷(如果是金属材料将是感应出的电荷；而如果是绝缘材料会是极化的电荷)，而在薄片表面上也产生极化电荷。移运带576与薄片是紧贴在一起的，在贴合面上，移运带576表面上的电荷与薄片表面的电荷极性相反，而产生异性相吸的静电作用力，将薄片吸附在移运带576上；外电极568与薄片之间有间隙，虽然间隙内的空气也会被极化成极化电荷，但是空气的极化电荷面密度很小，其对薄片中电荷的作用力可忽略不计。

同理，薄片随着移运带576继续前移，在D点到E点区段的电极575与电极571的电场作用下，仍然吸附在移运带576上。

薄片附在移运带576上经过E点到F点的区段，将经过图形电极574与电极571的图形电场的作用。薄片经过图形电极574时，因电极574上由点阵状排列电位线组成的图形电极，其上每根电位线分别由电子计算机控制其电位。并令其上图形区域随移运带576一起向左方前移，并且图形区域的移动速度与移运带576相同。图形区域经过的电位线都取相同的电位值f。这样，意味着该图形吸附电场是以移运带576的相同速度向左移动。对薄片而言图形电极(电场)是相对静止不动的。

薄片经过图形电极574时，在图形电极574与电极571的电场作用下，图形区域内的薄片仍吸附在移运带576上。而图形区域外的薄片，因其上是无电场力的，主要由向下的重力。如果图形电场区域之外的薄片仅靠其自身的重力，或因其上仍有残余的静电力，不能全部落下。可利用设在图形电极574上的振动器569，传过电极574和移运带576给予薄片微微的振动，振落余料薄片。在图形电极574的下方，分离(切割(吸附))下来的余料薄片，作为余料落下到回收带579上，由回收带579移运到K点附近，由重力作用(或由刮板刮)落到回收料斗572内。

所需的图形薄片仍然吸附在移运带576上，在F点到G点的区段，由电极573与电极571的电场作用，继续吸附在移运带576上。以后，薄片可由延伸的移运带576直接移至并放置到布置形(型)体的平台上；或转移到其它移运带上，与其它材料的图形薄片拼合成大的薄片后，再放置在平台上，叠片成形(型)体。

实施例7.根据实施例5，可设计出另一种装置，见图12或图13。整个装置主要由料斗590(或粉末喷涂装置656)，移运带652，外电极654，图形吸附电极582，电极583，电极584，滚筒585，驱动轮586，叠层带587，滚筒588，滚筒589，回收料斗595，电极596，振动器597，振动器598，等等组成。

料斗590设在移运带652的左上方，移运带652环绕着滚筒585和滚筒586运行，由驱动轮586驱动，外电极654是个半圆弧形状后又加一段直线段的形状，设在滚筒585的外围，滚筒585本身是可以充电的电极；电极583是个薄板形的电极，设在滚筒585的旁边，位置从R点到S点的区段；图形电极582紧跟在电极583后，位置从S点到T点的区段；电极584也是个薄板形的电极，紧跟在图形电极582后，位置从T点到U点的区段；电极596是格栅状的电极，设在移运带652的下方、图形电极582的正下方，位置从S点到T点的区段；电极650是板状的电极，设在移运带652的下方，位置从T点到U点的区段，并在叠层带587的左上方；电极651是板状的电极，位置设在叠层带587内的上边缘。设在移运带652内的电极583，电极585，图形电极582，电极584，电极599都与移运带652紧贴；而设在移运带652外的电极654，电极596，电极650，电极651都应与移运带652上的薄片有足够的间歇。

装置的电场分布特征：给予滚筒电极585、电极583、电极584、电极599、及图形电极582上的图形区域内都充上同样电极性的电位；给予移运带652外面的电极654、电极596、电极650和电极651都充上相反电极性的电位。

这样，在整个装置上，从P点到R点的区段，具有由电极585与电极654产生的电场区域；而从R点到S点，具有由电极583与电极654产生的电场区域；而从S点到T点的区段，具有由图形电极582与电极596产生的图形电场区域；而从T点到U点的区段，具有由电极584与电极650(加可充电的滚筒电极)产生的电场区域；而从U点到V点的区段，具有由图形电极599与电极651产生的电场区域。

图形电极582的结构及图形电场的形成原理，与实施例6中的图形电极(见图7，图8)的相同。

装置的工作过程：料斗590内的粉粒撒落(或粉粒喷嘴)到移运带652上，形成一层粉层，粉层随移运带652前移经过P点到R点区段，由电极585与电极654的电场作用，继续吸附在移运带652上；移经过点R到S点的区段，由电极583与电极654的电场作用，仍吸附在移运带652上；移经过S点到T点的区段，由图形电极582与电极596的图形电场作用，与上例的图形电场相同，所需图形内的粉层，仍吸附在移运带652上；粉粒余料下落到回收料斗内，或振动器598给予电极582及移运带652微微振动，余料抖落到料斗内。

图形薄片(粉粒层)吸附在移运带652上，移经T点到U点区段，由电极584与电极650(和滚筒电极589)的作用，继续吸附在移运带652上；最后，到U点到V点的区段，由电极599吸附。此时，移运带652停止，消除电极599和电极651上的电位，振动器599振动移运带652，将粉层抖落到叠层带587上。重复上述这样的过程，可将几层粉层叠加在叠层带587上，叠成为一片有一定厚度的图形状的薄片。以上见图12。

而图13所示的，是将上述的机构中的料斗改换成粉末喷涂(或静电粉末喷涂)装置及喷嘴656，构成另外一种装置。

本申请案再涉及一种图形薄片(或粉粒层)的制备方法及装置。

在本人的中国专利申请94119705.0中，提出了一种以空气电离后，附着在电场板(表面有绝缘层)上的电离子层，将这电离子层分别附着在薄片的两个表面上，再用图形电场切割薄片的方法，制备图形薄片。

但在空气中，由于受到空气击穿场强(约35kv/cm)的限制，电场板上的电离子密度最高只能达到3×10^-5库仑/米。而薄片在电场作用下，其表面的极化电荷面密度，却是空气电离子分布密度的数倍(薄片的ε＞空气的ε介电常数)。薄片表面的极化电荷与电场板内的感应电荷之间的静电作用力，大于电场对薄片表面电离子的作用力。图形电场较难以(几乎是不可能实现的)薄片表面分布的空气电离子的电场作用力，来切割薄片。

本申请案的目的在于利用以图形分布的磁性粉粒层衬垫在薄片下，用磁场对图形分布的磁性粉粒层的磁性吸引力，来切割(分离)薄片的方法及装置，以此来提高切割薄片的速度及精度。

本申请案的目的是这样实现的，先在图形电场中分布一层磁性粉粒层，用一磁场从将该图形区域外的磁性粉粒层吸离(或切割、分离)出来，得到一层图形分布的磁性粉粒层，在该图形磁性粉粒层的正面覆盖一层薄片，再用一磁场去吸附该薄片背面的图形磁性粉粒(层)，由该磁性粉粒层夹带着该图形区域内的薄片，从整片薄片中切割(分离)出来。

优点和积极效果：1.利用一层磁性粉粒层与图形电场之间的电场力，和磁性粉粒层与均匀的磁场力，来分离磁性粉粒层。这两种场力都有相当大的场强力量，都足以使磁性粉粒以很快的速度，在场力的驱动下迅速运动，对于一层磁性粉粒层中两个不同图形区域的磁性粉粒的方向相反的两种场力，可以极快的速度分离图形磁性粉粒层，达到物理学上最快的极限分离速度。

由于磁性粉粒可以制成是极细的粉末，那么，只要图形电极的图形电场的边界加工得足够精细，就可以最高的精度分离图形磁性粉粒层。

2.有了图形的磁性粉粒层之后，再在其上敷设一层任何非磁性材料的薄片(或粉粒层)，由磁场吸附图形磁性粉粒层的同时，来切割出图形薄片，切割速度仍然极快，精度仍然极高。

由于，是先分离图形的磁性粉粒层，再借磁性粉粒层来切割薄片，不管薄片材料的电介质强度的是否不同，都可以用同一个场力切割装置来切割，提高了切割(分离)装置的通用性。

图1.图形磁性粉粒层的分离装置。

图2.分离出的图形磁性粉粒层。

图3.场力切割薄片。图16.分离出图形薄片(或粉粒层)。

图4.切割得到的图形薄片(或粉粒层)。

图5.造形机的场切割薄片机构。

图6.另一种场切割薄片机构。

实施例1：如图1所示，为电磁式分离图形磁性粉粒层方法的试验装置。图形电极1，绝缘层2，磁性粉粒层3，在接通后再放入大的磁场体(磁铁)4，另一电极5，直流电源6。

图形电极1上有一绝缘层2，再在绝缘层2上敷设一层磁性粉粒层3。与图形电极1对称的设置另一电极5，电极5与磁性粉粒层3之间留有少量间隙。

整个装置接通电源6后，在图形电极1和电极5之间产生了图形电场，该图形电场使得绝缘层2的两个表面上产生图形分布的极化电荷。同时，也在磁性粉粒层3的两个表面上也产生图形分布的极化电荷(或感应电荷----该磁性粉粒层如果是导体)。在绝缘层2与磁性粉粒层3的接触面上，绝缘层2表面的极化电荷与磁性粉粒层3表面的极化电荷(或感应电荷)，异性电荷相吸附，产生静电吸引力。

此时，再加入磁铁4，磁铁4放到电极5的上面，磁铁4对整层磁性粉粒层3产生向下的、一定的磁场吸引力。但是，在图形(电场)区域内的磁性粉粒层上，作用在其上的向下的磁场吸引力，将小于图形电场在其上产生的向上的电场吸引力。图形区域内的磁性粉粒层4，仍然被图形电场吸附在绝缘层2上(保持不动)。

而该图形区域之外的磁性粉粒层3，被磁铁4的磁场力向下吸引到达磁铁4的表面上去了。

这个试验过程，实现了从整层磁性粉粒层中，分离出所需要的几何图形分布的磁性粉粒层7。如图2所示。

将分离得到的图形磁性粉粒层7，由磁场移到一块板8上，撤消磁场。再在上面敷设一片(层)其他非磁性材料的薄片(或粉粒层)8，然后，用一磁铁(磁场)从上面去吸附图形磁性粉粒层7。将可以在吸附图形磁性粉粒层7的同时，把叠在其上的该图形区域内的薄片9，也夹带着吸附上来。图形磁性粉粒层7(图形区域)之外的薄片，仍然因重力而留在板8上。从而，实现从整片薄片9中，以场力切割(吸附、分离)出图形的薄片10。如图3，图16所示。

实施例2：如图5所示，为静电造形机中的场力切割薄片的机构。

出料机构21，滚筒22，移送带23，磁铁24，磁性粉粒25，图形电极26，回收带27，磁铁28，非磁性材料粉粒29，送料机构30，电极31，电极32，磁铁33，移送带34，滚筒35，滚筒36，刮板37，回收料斗38，回收料斗39，滚筒40，金属薄膜电极41，滚筒42，薄膜电极43，电极44，磁铁45，刮板46，回收料斗47，等等组成。

装置的机构特征：由移送带23和滚筒22和滚筒36组成移送机构，移送带23环绕滚筒22和36运行。滚筒22本身是个磁铁体。滚筒36本身是个电极。

出料机构21设在滚筒22的上方，其内料斗盛装磁性粉粒25。磁铁24和图形电极26和电极31设在移送带23内，紧贴着移送带23。磁铁24从A点到B点的区段；图形电极26从C点到D点的区段；电极31设在从D点到E点的区段。电极44设在滚筒36的外围，与移送带23上的料层之间有少量的间隙，设在从E点到F点的区段。刮板37设在滚筒36的外侧，回收料斗38设在刮板37的下方。

本例中的图形电极26的结构和功能和电位的控制手段，与实施例6中的图形电极完全一样。

磁铁28和回收带27和滚筒42和磁铁回收料斗39，构成吸附及回收机构。磁铁28设在图形电极26对称的位置，其上表面有一层薄膜电极43，回收带27环绕磁铁28和滚筒42运行。回收带27的上表面与磁性粉粒层之间留有少量的间隙。(本说明书中的磁铁---都是指磁场源)。

送料机构30的出料口对着移送带23的C点后的位置，粉粒29盛在其内的出料机构中。

电极32设在移送带23下方的C点到D点的区段，与粉粒层29有少量的间隙。

移送带34和滚筒35和磁铁33和滚筒40组成另一移送机构，移送带34环绕滚筒35和磁铁33及滚筒40运行。磁铁33设在D点到E点的区段中的下方，其上表面有一层很薄的金属层41，作为电极41。移送带34的上表面，与移送带23上的粉粒料层有足够的间隙。

移送带23和移送带34和回收带27，三者的表面线速度完全相同。

旋转磁铁45设在移送带34的后半段，刮板46设在其边上，回收料斗47设在刮板46的下方。

装置的电磁场分布特征：在装置中，从机构21的出料口到A点，是由磁铁22形成的磁场区段；从A点到B点的区段，是有磁铁24的磁场区段；从B点到C点的区段，是有图形电极26和薄膜电极43组成的图形电场，同时又有磁铁28形成的磁场的区段；从C点到D点的区段中，有电极31和电极32形成的均匀电场；从D点到E点的区段，有电极31与薄膜电极41形成的均匀电场，同时又有磁铁33产生的磁场。从E点到F点的区段，是由滚筒电极36和电极44组成的电场区段。

装置的工作特征：本例中，电场对于薄片(或粉粒层)的电场作用力，仍然如同实施例3到实施例7中的静电作用原理一样，也是再以薄片(或粉粒层)的表面被电场极化(或感应)出的分布电荷，与同它接触的其他材料表面的极化(或感应)电荷，经过接触面上这两类电荷之间相互的静电作用力来实施的。

由出料机构21，可将磁性粉粒25均匀地分布在移送带23上。粉粒25经由磁铁22和24的吸附，移送到B点后，并进一步前行。经过B点到C点的电磁场区域，与实施例1中所描述的试验过程一样(由于移送带23和回收带27及图形电场的移动速度相同，就如同静止状态中的试验过程)，磁性粉粒层25中的图形电场区域内的图形分布的磁性粉粒层7，将仍然被电场吸附在移送带23上(虽然，该区域内的粉粒也被磁铁28的磁场作用，但磁铁28的磁场对粉粒25的磁作用力小于图形电场对其的电作用力)；而图形区域外的磁性粉粒25上，却只作用了磁铁28磁场，被磁铁28的磁场吸附到回收带27上，后被带到料斗39处，被磁铁料斗39吸落到料斗内。

图形磁性粉粒层7附着在移送带23上前移，转由C点到D点的电场吸附。此时，有一出料机构30可将薄片(或均匀的粉粒层)送到移送带23上，并叠加在图形磁性粉粒层7上。两种料层都由该区段的电场吸附在移送带23上。

移送带23带着两种粉粒料层，经过D点到E点的区段，磁铁33有磁场对粉粒层7有磁作用力，且该磁场对粉粒层7的磁作用力很大，足以克服该区段内的电场对两种料层的电场作用力，将图形磁性粉粒层7及相同图形区域内的粉粒层29吸附到移送带34上，得到了切割出的图形薄片9。该图形区域外的粉粒层29，在E点到F点区段的电场吸附，仍然吸附在移送带23上，然后被带到刮板37处，被刮落到料斗38内。

落在移送带34上，有图形的薄片9及叠加在其上的同样图形的磁性粉粒层7。经过旋转的磁铁45时，磁铁45将上面一层的磁性粉粒7吸附到磁铁45上去了，磁性粉粒7被到板46刮落到料斗47内。

而此后，移送带34上只留下了图形分布的薄片(或粉粒层)。

实施例3：为静电造形机中的另外一种切割图形薄片的机构。与实施例2的装置有很多相似之处。

由出料机构50，磁性粉粒料25，滚筒52，滚筒53，移送带54，图形电极26，磁铁28，回收带27，滚筒42，回收料斗39，出料机构60，粉粒料29，滚筒62，滚筒64，移送带59，磁铁63，刮板68，回收料斗67，等等组成。

整个装置与上述实施例中的基本相似，不同的机构特征：由移送带54和滚筒52和滚筒53组成移送机构。

出料机构50设在移送带54的上方的A点处，其内料斗盛装磁性粉粒25。图形电极26设在移送带54内，紧贴着移送带54。图形电极26从C点到D点的区段。刮板68设在滚筒53下方的外侧，回收料斗67设在刮板68的下方。

本例中的图形电极26的结构和功能和电位的控制手段，与实施例6中的图形电极完全一样。

出料机构60的出料口对着移送带54的D点的位置，粉粒29盛在其内的出料机构中。

移送带59和滚筒62和磁铁63和滚筒64组成另一吸附及移送机构，移送带59环绕滚筒62和磁铁63及滚筒64运行。磁铁63设在E点到G点的区段，磁铁63紧靠着移送带59。

磁铁28和回收带27和滚筒42和磁铁回收料斗39，构成吸附及回收机构。磁铁28(不转动)设在图形电极26对称的位置，其下表面有一层薄膜电极43，回收带27环绕磁铁28和滚筒42运行。回收带27的下表面与磁性粉粒层之间留有少量的间隙。

移送带54和移送带59和回收带27，三者的表面线速度完全相同。

装置的电磁场分布特征：在装置中，从B点到C点的区段，是有图形电极26和薄膜电极43组成的图形电场，同时又有磁铁28形成的磁场的区段；从E点到G点的区段，是由磁铁63形成的均匀磁场区段。

装置的工作特征：本例中，电场对于薄片(或粉粒层)的电场作用力，仍然如同上述实施例6中的静电作用原理一样。

由出料机构50(有一整套特殊的机构)，可将磁性粉粒25均匀地分布在移送带54上。移送到B点后，经过B点到C点的电磁场区域，与上述实施例2或实施例1中所描述的一样，磁性粉粒层25中的图形电场区域内的图形分布的磁性粉粒层7，将仍然被电场吸附在移送带54上；而图形区域外的磁性粉粒25上，却只作用了磁铁28磁场，被磁铁28的磁场吸附到回收带27上，后被带到料斗39处，被磁铁料斗39吸落到料斗内。

图形磁性粉粒层7留下在移送带54上前移。此时，有一出料机构60，可将薄片(或均匀的粉粒层)下落到移送带54上，并叠加在图形磁性粉粒层7上。两种料层都随移送带54上前移。

移送带54带着两种粉粒料层，经过E点到G点的区段，磁铁63有磁场对粉粒层7有磁作用力，且该磁场对粉粒层7的磁作用力很大，足以将图形磁性粉粒层7及相同图形区域内的粉粒层29吸附到移送带59上，得到了切割出的图形薄片(或粉粒层)9。该图形区域外的粉粒层29，因为其自重仍然留在移送带59上，然后被带到滚筒53后下落、或被刮板68刮落到料斗67内。(本说明书中的磁铁---都是指磁场源)。

这样，也完成了电磁场切割图形(分离)图形薄片(粉粒层)的过程。

本案还涉及另外一种场造形(型)机的滚压薄片的机构。

由于本工艺基本上都要求薄片极薄(通常都在＜1毫米的范围内)，且很宽大，但厚度应当均匀。但是，对于一些粉砂类的造形(型)用材料，因其含有很硬的砂粒，是一种流动性极差的可流动体(物料)。用滚压筒对直接压迫粉砂，强迫砂粒在较长的距离上迅速流动，达到均匀分布成薄片，势必要用很高的压力，可能达到数十Mpa。这样的高压，不仅使滚压机构承载过大，且坚硬的砂粒会划损伤滚压件的表面。

本滚压机构的目的在于先测量出不均匀的粉砂料层的厚薄分布状况，用计算机计算出各微小区域的应保留的粉砂料，及其最小的移动距离，用图形电场分离掉多余的粉砂料，再用滚筒对将粉砂料滚压成宽大和厚度均匀的薄片。

本机构的目的是这样实现的，测量器和移运件和滚压筒和图形电极等构成本机构，环行的移运件穿过滚筒对，图形电极设置在移运件内侧，振动器设在图形电极上，测量器设在移运件及砂料所经过途中的某个位置，粉砂料先不很均匀地分布在移运件上，经过测量器测量出砂料的分布情况，测量结果经计算机处理后，计算出移运件上砂料的去留量和位置，由图形电极的图形电场力吸附应保留在各指定位置处的砂料，用其它力分离掉各指定位置处应去除的砂料；保留在移运件上的砂料，经过滚压筒对的滚压，砂料在滚压时仅仅作微小的流动，就可在移运件上形成均匀分布的砂料层(以下改称为薄片)。

优点和积极效果：从流体力学可知，流动性极差的可流动物料，在微小的压力区域内是易(速度可以较快地)作微小的流动的，这只要求较低的压力就可。对厚度分布不均匀的粉砂料层，是能够先进行测量，能用计算机很快地计算出各微小区域内粉砂的移动数值。从而能实现所有的粉砂料，都只在很微小的区域内流动，如果砂料的流动速度是有限度的话，本机构将容许较快的滚压速度，达到砂料较快地均匀分布。因此，整个滚压机构可以选用较低的滚压力，压力低，可免除滚压机构的过高承载，并防止砂粒划伤滚压件的表面；滚压机构的滚压速度，可以选择得很快。

图14.大而均匀的薄片的滚压机构。

图15.测量薄片厚度的机构。

实施例8：如图14和图15所示，本机构主要由料斗401，砂料402，移运件403，测量装置404，滚筒(滚筒405和滚筒406)对，图形电极407，振动器408，回收料斗409，振动器410，电极411，电极412，电极413，驱动轮414，导向轮415，电极416，电极417等等组成。

本机构的结构特征：驱动轮414和导向轮415和移运件403组成了移运机构，以一定的速度及方向环绕运行的运行部分，且是本机构的基本部分。

料斗401设置在移运件403的左上方；测量装置404设置在移运件403所经过的某个位置处；滚筒(405，406)对设在移运件403的右下方；移运件403穿过滚筒(405，406)对之间；图形电极407设在移运件403的内侧，其位置在滚筒(405，406)对和测量装置404的中段(图中C点到D点的区段)，电极413与其对称设置，并与吸附在移运件403上的砂料有间歇；振动器408设在图形电极407的上方，并与图形电极407紧贴；回收料斗409设在移运件403的下方，并与振动器408对应；电极411和电极412设在图中的A点到B点的区段，两者对称设置，电极411与移运件403紧贴，电极412与移运件403和砂料402之间有间歇；电极416和电极417设在图中D点到E点的区段，两者对称设置，电极416与移运件403紧贴，电极417与移运件403是的砂料402之间有间歇。

料斗401内盛装砂料402，出料口对着移运件403。

测量装置404可以是超声波测量仪；也可以是一组滚轮。测量装置404与计算机相连，测量所得的电信号输入到计算机中，由计算机进行处理。

滚筒(405，406)对是一对滚压轮，设在D点到E点的区段中的某个位置。

图形电极407的结构，可以是实施例5中的图形电极(如图7、图8所示)；也可以是圆柱体的图形电极。

本机构中的电场分布特征：从A点到B点的区段，是由电极411和电极412产生的匀强电场；从C点到D点的区段，是由图形电极407和电极413产生的图形电场；从D点到E点的区段，是由电极416和电极417产生的匀强电场。

图形电极407的结构特征和电路特征和电场特征及功能，与本文中其它的图形电极(实施例6中图7，图8所示的)。

本机构的工作特征：料斗401中的砂料402被放落到移运件403上，这个过程经某种机构，可将砂料402不太均匀地分布在移运件403上。砂料402在从A点到B点的区段，被该区段的电场力吸附在移运件403上。

吸附在移运件403上的砂料402，由移运件403载着前移。其间由测量装置404精确地测量出移运件上砂料402的分布情况(即数据)，该数据被输入到计算机中，由计算机进行处理。测量装置404最好是用超声波测量仪，超声波以一定的斜角透视砂料402层的断面形状；或用X--光射线仪，以X--光射线对砂料层的每个断面进行扫描；逐个地测量出砂料402的每个断面形状，以超声波(或X--光射线)的接收器，读取得断面的数据，输入到计算机中。

测量装置404可以是用一组(很多个)浮动的滚轮479在砂料402上滚过，滚轮由压在其小轴480上的弹簧481，将其压在砂料上。很多个滚轮479沿着移运带403的宽度方向，等间距地排成一至两列，使滚轮的覆盖整个移运带403的宽度，使移运带403上所有位置处的砂料，都能被滚轮滚过(测出砂料的高度)。其滚轮架有个支点482，使其可摆动。滚轮轴480与参照点(在造形机的机架上的某个点)之间可以设置一个滑动电阻483，滚轮上下移动，使电阻上的滑动点在电阻483上移动，电阻值改变。由监测电路监测电阻的变化，也即测量出滚轮479上下移动的位置。由于砂料402分布的高低不平，压在砂料402上的每个滚轮会上下跳动，由该测量系统测出砂料层的分布数据。另外，也可用光学方法测量出砂料层的分布数据。

测量出的砂料402的分布数据，经过计算机的处理后，计算出移运件403上每个微小区域内的砂料402的去留结果，该结果数据再转换成控制图形电极407的控制信号，控制图形电极407上的图形电场的形状。

然后，移运件403载着砂料402继续前移，使砂料402经过从C点到D点的图形电场区域。该图形电场由图形电极407和电极413产生，并与实施例6中的图形电场对薄片的作用过程一样，可以将移运件403上各指定微小区域内的砂料402，继续保留在移运件403上；而其余的各微小区域内的应当去除的砂料402，由振动器404振动图形电极407及移运件403及砂料402，即以振动力和砂料402上本身所受到的重力，将这类砂料402从移运件403上振落下来，下落到回收料斗409内。

本机构中以图形电极407将砂料402进行分离，主要是因为根据移运件403上的砂料402的分布位置及量，及所需要的标准薄片厚度，确定出砂料402的最小移动距离和移动量。

经过分离后的砂料402前移后，从D点到E点的区段，继续由电极416和电极417的所产生的电场力的作用，而吸附在移运件403上，紧接着由滚筒(405，406)对对砂料402进行滚压。滚筒405和滚筒406调整好间歇，该间歇等于移运件403的厚度加上所需薄片的厚度。在滚筒(405，406)对的滚压下，此时还保留在移运件403上的砂料402，将会是由最少量的砂料402仅仅作最短距离的流动，达到分布成均匀厚度的砂料层(薄片)。

而后，均匀厚度的薄片，继续由电场力吸附在移运件403上前移。

由本机构压制出的薄片，在上述的造形(型)机中，转移到其它机构上，将经过图形电场的切割(吸附)，成为所需要的图形薄片，被组合成所需要的形(型)体。

本文中组成形体的可以是一片片有各种所需要的几何图形状的形体材料薄片，实际上也就是一层层很薄的有各种所需要的几何图形状的形体材料粉末层(或粉粒层)。

本说明书中一些技术术语的定义和补充说明：

本专利申请所描述的造形(型)工艺是全新的工艺，很多技术特征无法以现有的技术术语来描述。因此，本人只好尝试重新组织一些技术术语，来描述这些技术特征，但是不知道是否合适。

薄片(或粉粒层)---面积较大、厚度很薄的片状物体；也是指形体内两个相邻的截面或曲面间的一层(片)薄片；或是由粉粒分布成的一层很薄的粉粒层；或是将粉粒制成象薄片式的粉粒片。

磁性粉粒---指包括磁性材料(如，铁粉、铁基化合物、铁磁体等等)在内的，可被磁场施加磁场力的小物质，或称为磁性微粒体。

切割---是指从整片薄片中用场力吸附出、或分离出、或分割出有特定的几何图形状的薄片。

本说明书中，图形电场切割(分离)薄片(或粉粒层)时，在电场作用下，图形电极、绝缘层、薄片(或粉粒层)、磁性粉粒层等等，这些材料的表面都会产生极化电荷(或感应电荷)，两种材料的接触面上，有异性电荷相吸引的静电力。虽然，薄片(或粉粒层)、磁性粉粒层与另外一个电极之间有间隙(有空气层)，由于空气层的电介质强度较低，空气层表面的极化电荷面密度较低。虽然，空气层与薄片(或粉粒层)、或磁性粉粒层的接触面上，两者的表面，各自也有异性的极化电荷，也有静电吸引力，但是这个静电力很小(不起作用)，可忽略不计。

磁铁在吸起薄片(或粉粒层)背面的磁性粉粒层的同时，夹带着将薄片(或粉粒层)中的相同图形区域内的部分也吸起。图16所示。

Claims (5)

1.一种场切割(吸附)薄片组合造形(型)机的滚压粉砂薄片的滚压机构，其特征在于先将砂料层散布在移运带上，再测量出砂料的分布数据，用图形电场切割(吸附)器，以在滚压时砂料最小的移动量的要求来切割(吸附)砂料层，最后由滚筒将砂料滚压成很宽大的、厚度均匀的薄片。

2.一种静电制备图形薄片(粉粒层)的方法，其特征在于先粉粒料分布成粉粒层(或薄片)，然后用图形吸附电极与另外一个电极组成的图形电场，以图形电场对被电场极化的粉粒层(薄片)的静电力，从整片大的粉粒层(薄片)中吸附出所需几何图形状的粉粒层(薄片)，其余部分的粉粒层(薄片)由其他力分离出来。

3.一种静电制备图形薄片(粉粒层)的装置，其特征在于由料斗(或粉末喷涂装置)、电极、图形吸附电极、移送带等等组成。

4.一种电磁场分离图形薄片(粉粒层)的方法，其特征在于先由图形电场对磁性粉粒层的极化电荷的静电力，和磁场对磁性粉粒的磁场吸引力的共同作用，从整层粉粒层中分离出图形的磁性粉粒层，再在图形的磁性粉粒层上敷设薄片(粉粒层)，另外用磁场去吸起图形磁性粉粒层的同时，分离出图形的非磁性材料的薄片(粉粒层)。

5.一种电磁场力切割图形薄片(粉粒层)的装置，其特征在于出料机构、图形电极、磁铁、移送带等等组成。

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