DE112014006189T5

DE112014006189T5 - Erzeugen von dreidimensionalen Objekten

Info

Publication number: DE112014006189T5
Application number: DE112014006189.1T
Authority: DE
Inventors: Alejandro Manuel De Pena; Esteve Comas; Edward Dale Davis; Fernando Juan
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2016-09-29
Also published as: GB201611667D0; TW201536534A; CN105916664A; US20160332375A1; GB2538411A; JP2018161897A; CN105916664B; WO2015108545A1; GB2538411B; TWI609793B

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Erzeugen eines dreidimensionalen Objekts bereitgestellt. Die Vorrichtung kann ein Gehäuse mit einer Oberfläche umfassen, die einen Bauaufnahmebehälter zum Aufnehmen von Baumodulen unterschiedlicher Größe oder zum Aufnehmen einer Vielzahl von Baumodulen definiert. Die Baumodule können jeweils eine Baukammer zum Aufnehmen einer Schicht Baumaterial von einem Baumaterialverteiler umfassen. Die Vorrichtung kann einen Mittelverteiler zum selektiven Abgeben eines Koaleszenzmittels auf vom Baumaterialverteiler aufzunehmende Teile der Schicht Baumaterial umfassen, sodass, wenn Energie an die Schicht angelegt wird, die Teile der Schicht koaleszieren und sich verfestigen, um eine Lage des dreidimensionalen Objekts zu bilden.

Description

HINTERGRUND
Additive Fertigungssysteme, die dreidimensionale Objekte Schicht für Schicht erzeugen, wurden bisher als eine potenziell praktische Möglichkeit angeboten, dreidimensionale Objekte in kleinen Mengen herzustellen.
Die Qualität der mit derartigen Systemen hergestellten Objekte kann je nach Art der verwendeten additiven Fertigungstechnologie sehr unterschiedlich sein. Im Allgemeinen können Objekte von minderer Qualität und Stabilität mit kostengünstigen Systemen hergestellt werden, während Objekte von hoher Qualität und Stabilität mit teureren Systemen hergestellt werden können.
KURZBESCHREIBUNG
Einige Beispiele werden in Bezug auf die folgenden Figuren beschrieben:
1a ist eine vereinfachte Schemazeichnung einer Vorrichtung zum Erzeugen eines dreidimensionalen Objekts entsprechend einigen Beispielen.
1b ist eine vereinfachte Schemazeichnung einer Vorrichtung zum Erzeugen eines dreidimensionalen Objekts entsprechend einigen Beispielen.
2a ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines additiven Fertigungssystems entsprechend einigen Beispielen;
2b ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines entnehmbaren Baumoduls für ein additives Fertigungssystem entsprechend einigen Beispielen;
2c ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines entnehmbaren Baumoduls für ein additives Fertigungssystem entsprechend einigen Beispielen;
2d ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht einer Baukonstruktion eines Baumoduls entsprechend einigen Beispielen;
2e ist eine vereinfachte Seitenansicht einer Baukonstruktion eines Baumoduls entsprechend einigen Beispielen;
2f ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines additiven Fertigungssystems, das entnehmbare Baumodule entsprechend einigen Beispielen aufgenommen hat;
2g ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines additiven Fertigungssystems, das ein entnehmbares Baumodul entsprechend einigen Beispielen aufgenommen hat;
2h ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines entnehmbaren Baumoduls für ein additives Fertigungssystem entsprechend einigen Beispielen;
3 ist eine vereinfachte Seitenansicht einer Baukonstruktion eines Baumoduls entsprechend einigen Beispielen;
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren für ein dreidimensionales Objekt entsprechend einigen Beispielen darstellt; und
5a–d zeigen eine Reihe von Querschnitts-Seitenansichten von Schichten von Baumaterial entsprechend einigen Beispielen.
DETAILBESCHREIBUNG
Die folgenden Begriffe sind mit den nachstehend aufgeführten Bedeutungen zu verstehen, wenn sie in der Spezifikation oder in den Ansprüchen genannt werden. Die Singularformen „ein”, „eine” und „der”, „die” und „das” bedeuten „eine/r/s oder mehrere”. Die Begriffe „einschließlich” und „aufweisend” sollen dieselbe inklusive Bedeutung haben wie der Begriff „umfassend”.
Mittels eines additiven Fertigungssystems kann ein dreidimensionales Objekt durch Verfestigen von Teilen von einer oder mehreren aufeinander folgenden Schichten Baumaterial erzeugt werden. Das Baumaterial kann als Pulver vorliegen und die Eigenschaften von erzeugten Objekten sind abhängig von der Art des Baumaterials und der Art des verwendeten Verfestigungsmechanismus. In einigen Beispielen kann das Verfestigen mittels eines flüssigen Bindemittels für chemisches Verfestigen des Baumaterials erreicht werden. In anderen Beispielen kann das Verfestigen durch temporäres Anlegen von Energie an das Baumaterial erreicht werden. Dies kann zum Beispiel die Verwendung eines Koaleszenzmittels beinhalten, wobei es sich um ein Material handelt, das bei Anlegen einer geeigneten Menge an Energie an eine Kombination aus Baumaterial und Koaleszenzmittel das Koaleszieren und Verfestigen des Baumaterials bewirken kann. In anderen Beispielen können andere Verfestigungsverfahren zur Anwendung kommen.
Jedoch können manche additive Fertigungssysteme z. B. so konstruiert sein, dass sie nicht ausreichend Flexibilität und Geschwindigkeit bieten. Zum Beispiel kann es schwierig sein, die Druckkontinuität aufrecht zu erhalten, wenn das Baumaterial nachgefüllt oder das System gereinigt werden muss. Darüber hinaus kann es Zeitverzögerungen zwischen Druckaufträgen geben. Ferner können in einigen Bespielen diese Systeme so konstruiert sein, dass sie ein hohes Maß an Benutzerinteraktion erfordern, wie z. B. Handhaben von Baumaterial und Reinigung.
Demnach bietet die vorliegende Offenlegung ein additives Fertigungssystem, das Baumodule auf entnehmbare Weise aufnehmen kann. Das modulare Design kann zum Beispiel Vielseitigkeit bieten, indem es das Einsetzen von unterschiedlichen Typen von Baumodulen, wie z. B. Modulen von unterschiedlicher Größe und/oder einer Vielzahl von Baumodulen gleichzeitig ermöglicht. Das modulare Design kann auch hohe Produktivität bieten, indem es schnellere Nutzung und weniger Unterbrechungen bei der laufenden Nutzung des Systems ermöglicht, zum Beispiel indem es das Ausführen von aufeinanderfolgenden Druckaufträgen mit wenigen oder ohne Zeitverzögerungen dazwischen ermöglicht. Die Baumodule können mit Gehäusen versehen sein, in denen eine Baukammer, Baumaterialkammer und/oder ein Motor zum Bewegen der Kammern vorgesehen sein können. Diese Konstruktion kann schnellere Reinigung eines Baumoduls ermöglichen, wenn es abgenommen wird. Die Baumodule können auch einfach in das additive Fertigungssystem einsetzbar und aus diesem herausnehmbar sein.
1a ist eine vereinfachte Schemazeichnung einer Vorrichtung 10 zum Erzeugen eines dreidimensionalen Objekts entsprechend einigen Beispielen. Die Vorrichtung 10 kann ein Gehäuse 12 mit einer Oberfläche 14 umfassen, die einen Bauaufnahmebehälter 16 zum Aufnehmen von Baumodulen unterschiedlicher Größe oder zum Aufnehmen einer Vielzahl von Baumodulen definiert. Mit „unterschiedlicher Größe” ist gemeint, dass der Bauaufnahmebehälter 16 in der Lage ist, mindestens ein Baumodul zur gleichen Zeit aufzunehmen, gleich ob das eine Baumodul eine erste Größe oder eine zweite Größe aufweist. Mit „eine Vielzahl von Baumodulen aufnehmen” ist gemeint, dass der Bauaufnahmebehälter 16 in der Lage ist, zwei oder mehr Baumodule zur gleichen Zeit aufzunehmen. Demnach ist der Bauaufnahmebehälter 16 nicht darauf beschränkt, ein Baumodul einer festen Größe aufzunehmen. Die Baumodule können jeweils eine Baukammer zum Aufnehmen einer Schicht Baumaterial von einem Baumaterialverteiler umfassen. Die Vorrichtung 10 kann einen Mittelverteiler 18 zum selektiven Abgeben eines Koaleszenzmittels auf vom Baumaterialverteiler aufzunehmende Teile der Schicht Baumaterial umfassen, sodass, wenn Energie an die Schicht angelegt wird, die Teile der Schicht koaleszieren und sich verfestigen, um eine Lage eines dreidimensionalen Objekts zu bilden.
1b ist eine vereinfachte Schemazeichnung einer Vorrichtung 100 zum Erzeugen eines dreidimensionalen Objekts entsprechend einigen Beispielen. Die Vorrichtung 100 kann ein Gehäuse 102 mit einer Oberfläche 104 umfassen, die ein Bauvolumen 106 zum Aufnehmen eines Baumoduls in einer Vielzahl von Größen oder zum Aufnehmen einer Vielzahl von Baumodulen definiert. Die Baumodule können jeweils eine Baukammer zum Aufnehmen einer Schicht Baumaterial von einem Baumaterialverteiler umfassen. Die Vorrichtung 100 kann einen Mittelverteiler-Aufnahmebehälter 108 umfassen, der auf entnehmbare Weise einen Mittelverteiler zum selektiven Abgeben eines Koaleszenzmittels auf vom Baumaterialverteiler aufzunehmende Teile der Schicht Baumaterial umfasst, sodass, wenn Energie an die Schicht angelegt wird, die Teile der Schicht koaleszieren und sich verfestigen, um eine Lage eines dreidimensionalen Objekts zu bilden.
2a ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines additiven Fertigungssystems 200 entsprechend einigen Beispielen. Das additive Fertigungssystem 200 kann ein Gehäuse 202 umfassen. Das Gehäuse 202 kann verschiedene Komponenten umfassen, wie z. B einen Mittelverteiler und andere Komponenten, wie nachstehend genauer erläutert wird.
Das Gehäuse 202 kann seitliche Gehäuseteile 204, einen mittleren Gehäuseteil 206 und einen hinteren Gehäuseteil 208 umfassen. Die Oberflächen dieser Gehäuseelemente können den Bauaufnahmebehälter 212 definieren, der ein Aufnahmevolumen umfasst. 2a zeigt das Aufnahmevolumen 212 in Quaderform, in anderen Beispielen kann das Aufnahmevolumen 212 jedoch andere Formen aufweisen, je nach Konfiguration und Form der seitlichen Gehäuseteile 204, eines mittleren Gehäuseteils 206 und eines hinteren Gehäuseteils 208. Wie in 2a dargestellt, können sich der mittlere Gehäuseteil 206 und das Aufnahmevolumen 212 in einer ausreichenden Länge entlang der y-Achsenrichtung erstrecken, sodass das System 200 als ein Breitformatsystem betrachtet werden kann. In anderen Beispielen können der mittlere Gehäuseteil 206 und das Aufnahmevolumen 212 kürzere oder längere Längen entlang der y-Achsenrichtung aufweisen.
Das additive Fertigungssystem 200 kann einen Systemcontroller 256 umfassen, der einen Prozessor 258 zum Ausführen von Befehlen, wie sie zum Beispiel in den Verfahren dieses Schriftstücks beschrieben sind, umfassen kann. Der Prozessor 258 kann zum Beispiel ein Mikroprozessor, ein Mikrocontroller, ein Programmable Gate Array, ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC), ein Computerprozessor oder dergleichen sein. Der Prozessor 258 kann zum Beispiel mehrere Kerne auf einem Chip, mehrere Kerne auf mehreren Chips, mehrere Kerne auf mehreren Geräten oder Kombinationen davon umfassen. In einigen Beispielen kann der Prozessor 258 mindestens einen integrierten Schaltkreis (IC), eine andere Steuerlogik, andere elektronische Schaltkreise oder Kombinationen davon umfassen.
Der Controller 256 kann direkte Benutzerinteraktion unterstützen. Zum Beispiel kann das System 200 an den Prozessor 258 gekoppelte Benutzereingabegeräte umfassen, wie z. B. eines oder mehrere der Elemente Tastatur, Touchpad, Tasten, Tastenfeld, Wählscheiben, Maus, Trackball, Kartenleser oder andere Eingabegeräte. Darüber hinaus kann das System 200 an den Prozessor 212 gekoppelte Ausgabegeräte umfassen, wie z. B. eines oder mehrere der Elemente Flüssigkristallanzeige (LCD), Drucker, Videomonitor, Touchscreenanzeige, Leuchtdiode (LED) oder andere Ausgabegeräte. Die Ausgabegeräte können auf Befehle zur Anzeige von Textinformationen oder grafischen Daten reagieren.
Der Prozessor 258 kann über einen Kommunikationsbus mit einem computerlesbaren Speichermedium 260 verbunden sein. Das computerlesbare Speichermedium 260 kann ein einzelnes Medium oder mehrere Medien umfassen. Zum Beispiel kann das computerlesbare Speichermedium 260 entweder einen Speicher des ASIC, einen separaten Speicher im Controller 256 oder beides umfassen. Das computerlesbare Speichermedium 260 kann jedes elektronische, magnetische, optische oder andere physikalische Speichergerät sein. Zum Beispiel kann das computerlesbare Speichermedium 260 zum Beispiel ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein statischer Speicher, ein Festwertspeicher, ein elektrisch löschbarer, programmierbarer Festwertspeicher (EEPROM), eine Festplatte, ein optisches Laufwerk, ein Speicherlaufwerk, eine CD, eine DVD und dergleichen sein. Das computerlesbare Speichermedium 260 kann nichtflüchtig sein. Das computerlesbare Speichermedium 260 kann speichern, codieren oder durch einen Computer ausführbare Befehle 262 ausführen, die, wenn sie durch den Prozessor 258 ausgeführt werden, den Prozessor 258 dazu veranlassen können, eines oder mehrere der in diesem Schriftstück entsprechend verschiedener Beispiele offengelegten Verfahren oder Arbeitsabläufe auszuführen.
2b–c sind vereinfachte perspektivische Ansichten eines entnehmbaren Baumoduls 214 für ein additives Fertigungssystem 200 entsprechend einigen Beispielen. Das Baumodul 214 kann ein Gehäuse 216 umfassen. Räder 218 können an einer Unterseite des Gehäuses 216 angebaut sein, sodass das Baumodul 214 als Transportwagen gerollt werden kann. Alternativ können anstelle von Rädern feststehende Beine vorgesehen sein. In einigen Beispielen sind jedoch evtl. keine Räder 218 oder Beine angebaut. Eine Abdeckung 222 kann abnehmbar mit dem Gehäuse 216 verbunden und somit Bestandteil der Oberseite des Baumoduls 214 sein. Wenn die Abdeckung 222 abgenommen wird, wie in 2b dargestellt, kann eine Baukonstruktion 224, die im Gehäuse 216 enthalten sein kann, freigelegt werden. In 2c ist die Abdeckung angebaut dargestellt. Das Gehäuse 216 und die Abdeckung 222 können das Austreten von Baumaterial aus dem Baumodul 214 verhindern.
Wie in 2c dargestellt, kann die Baukonstruktion 224 durch einen Benutzer mittels eines an einer Seitenfläche der Baukonstruktion 224 angebauten Griffs 220 als Schublade aus dem Gehäuse 216 entnehmbar sein. Zusätzliche Griffe können an der Oberfläche der Baukonstruktion 224 vorgesehen sein. In anderen Beispielen kann ein automatischer und/oder elektronischer Mechanismus zum automatischen Öffnen der Schublade verwendet werden, zum Beispiel wenn der Benutzer Eingaben wie das Drücken einer Taste am Gehäuse 216 oder der Baukonstruktion 224 vornimmt.
2d–e stellen eine vereinfachte perspektivische Ansicht und eine vereinfachte Seitenansicht einer Baukonstruktion 224 eines Baumoduls 214 entsprechend einigen Beispielen dar. Wie dargestellt, wurde die Baukonstruktion 224 vollständig aus dem Gehäuse 216 entnommen. Die Baukonstruktion 224 kann eine Baumaterialkammer 226 und eine Baukammer 228 umfassen.
Ein Stützelement 230 kann in der Baumaterialkammer 224 vorgesehen sein. Ein Kolben 232 kann an einer Unterseite des Stützelements 230 angebaut sein. Ein Motor 234 kann den Kolben 232 antreiben, um die Beweglichkeit des Stützelements 230 entlang der z-Achse zu bewirken. Analog kann ein Stützelement 236 in der Baukammer 228 vorgesehen sein. Ein Kolben 238 kann an einer Unterseite des Stützelements 236 angebaut sein. Ein Motor 240 kann den Kolben 238 antreiben, um die Beweglichkeit des Stützelements 236 entlang der z-Achse zu bewirken. In einem Beispiel können die Stützelemente 230 und 236 Maße im Bereich von ca. 10 cm × 10 cm bis 100 cm × 100 cm aufweisen. In anderen Beispielen können die Stützelemente 230 und 236 größere oder kleinere Maße aufweisen.
2e zeigt Baumaterial 246, gelagert an der Oberseite des Stützelements 230 in der Baumaterialkammer 226. 2e zeigt ebenfalls eine zuvor aufgebrachte Schicht 248 von Baumaterial an der Oberseite des Stützelements 238 in der Baumaterialkammer 228. Das zuvor aufgebrachte Baumaterial 248 umfasst einen Teil 250, der mittels des additiven Fertigungssystems 200 zu einem Teil eines dreidimensionalen Objekts verarbeitet und verfestigt wurde.
In einigen Beispielen kann das Baumaterial ein Pulvermaterial sein. Der Begriff Pulvermaterial, wie er in diesem Schriftstück verwendet wird, soll trockene und nasse Pulvermaterialien, Feststoffe und Granulate umfassen. In einigen Beispielen kann das Baumaterial ein Gemisch aus Luft und festen Polymerpartikeln umfassen, zum Beispiel in einem Verhältnis von ca. 40% Luft und ca. 60% festen Polymerpartikeln. Ein geeignetes Material kann Nylon 12 sein, das zum Beispiel von Sigma-Aldrich Co. LLC bezogen werden kann. Ein weiteres geeignetes Nylon-12-Material kann PA 2200 sein, das von Electro Optical Systems EOS GmbH bezogen werden kann. Weitere Beispiele für geeignete Baumaterialien können zum Beispiel pulverförmige Materialien aus Metallen, Verbundstoffen, Keramik, Glas, Harz, Polymeren und dergleichen umfassen. Es sei jedoch klargestellt, dass die in diesem Schriftstück beschriebenen Beispiele nicht auf Pulvermaterialien oder auf irgendwelche der vorstehend genannten Materialien beschränkt sind. In anderen Beispielen kann das Baumaterial eine Paste oder ein Gel sein. Entsprechend einem Beispiel kann ein geeignetes Baumaterial ein pulverförmiges teilkristallines Thermoplastmaterial sein.
Die Baukonstruktion 224 kann einen Baumaterialverteiler 242, wie z. B. ein Wischblatt oder eine Rolle, umfassen. Der Baumaterialverteiler 242 kann durch einen Motor 244 angetrieben sein, um aufeinanderfolgende Schichten von Baumaterial vom Stützelement 230 in der Baumaterialkammer 226 an das Stützelement 236 in der Baumaterialkammer 228 bereitzustellen, z. B. abzugeben und/oder aufzubringen. In anderen Beispielen kann der Baumaterialverteiler 242 jedoch stattdessen eine Komponente des Systems 200 sein und am oder im Gehäuse 202 angebaut sein.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2a kann ein Befestigungselement 252 am Gehäuse 22 an der Unterseite des mittleren Gehäuseteils 206 angebaut sein. Alternativ oder zusätzlich können Befestigungselemente an den seitlichen Gehäuseteilen 204 und/oder dem hinteren Gehäuse 208 angebaut sein. In 2a ist das Befestigungselement 252 in Längsrichtung entlang der Länge des mittleren Gehäuseteils 206 verlaufend dargestellt, in anderen Beispielen können die Befestigungselemente 252 jedoch andere Konfigurationen aufweisen. In einigen Beispielen können mehrere separate Befestigungselemente 252 an verschiedenen Punkten entlang der Länge der Unterseite des mittleren Gehäuseteils 206 vorgesehen sein.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2b kann ein Befestigungselement 254 an der Oberseite des Gehäuses 216 angebaut sein. Alternativ oder zusätzlich können Befestigungselemente an jeder anderen Oberfläche des Gehäuses 216 angebaut sein, einschließlich jeder der vier Seitenflächen. In 2b ist das Befestigungselement 254 in Längsrichtung entlang der Länge des Gehäuses 216 verlaufend dargestellt, in anderen Beispielen können die Befestigungselemente 254 jedoch andere Konfigurationen aufweisen. In einigen Beispielen können mehrere separate Befestigungselemente 254 an verschiedenen Punkten entlang der Länge der Oberseite des Gehäuses 216 vorgesehen sein.
Zusammen können die Befestigungselemente 252 und 254 in der Weise gekoppelt sein, dass das additive Fertigungssystem 200 auf trennbare Weise mit dem Baumodul 214 im Aufnahmevolumen 212 gekoppelt werden kann und dieses auf entnehmbare Weise aufnehmen kann. Wie dargestellt, kann das Baumodul 214 seitlich oder im Allgemeinen seitlich, z. B. horizontal oder im Allgemeinen horizontal im Aufnahmevolumen 212 aufgenommen werden. Die Befestigungselemente 252 und 254 können magnetische Befestigungselemente, mechanische Befestigungselemente und/oder andere Arten von Befestigungselementen sein.
Wenn die Befestigungselemente 252 und 254 magnetische Befestigungselemente sind, kann jedes von ihnen magnetisch sein, d. h., dass jedes von ihnen ggf. aus einem geeigneten Material hergestellt ist, sodass es bei Vorhandensein eines Magnetfelds einer Kraft ausgesetzt wird und/oder selbst ein Magnetfeld erzeugt. Somit können die Befestigungselemente 252 und 254, wenn sie sich in ausreichender Nähe zueinander befinden, voneinander angezogen werden, um das Baumodul 214 im additiven Fertigungssystem 200 zu blockieren. Zum Beispiel können die Befestigungselemente 252 und 254 Dauermagneten wie Ferromagneten oder Anti-Anti-Ferromagneten, Ferrimagneten, Paramagneten, Diamagneten oder Elektromagneten sein.
Wenn die Befestigungselemente 252 und 254 mechanische Befestigungselemente sind, kann eines der Befestigungselemente 252 und 254 ein Verschlusselement und das andere ein Aufnahmeelement sein. Zum Beispiel kann der Verschluss in das Aufnahmeelement eingesetzt oder mit diesem verbunden werden, um das Baumodul 214 im additiven Fertigungssystem 200 zu verriegeln.
Wenn das Baumodul 214 in das Aufnahmevolumen 212 des Systems 200 eingesetzt wird, soll die Abdeckung 222 abgenommen werden, sodass die Komponenten im System, wie z. B. die Mittelverteiler, Energiequellen, Heizvorrichtungen und Sensoren mit der Baukammer 228 und jedem darin befindlichen beliebigen Baumaterial interagieren können, wie nachstehend erläutert wird.
2f–g sind vereinfachte perspektivische Ansichten eines additiven Fertigungssystems, das entnehmbare Baumodule entsprechend einigen Beispielen aufgenommen hat; Im Allgemeinen können Baumodule jede beliebige Länge entlang der x-Achsenrichtung oder der y-Achsenrichtung aufweisen. Zum Beispiel können, wie dargestellt, Baumodule 214a–d von unterschiedlicher Größe jede beliebige Länge entlang der x-Achsenrichtung aufweisen. So weist z. B. in 2g ein einzelnes Baumodul 214d eine Länge entlang der y-Achsenrichtung auf, die ihm ermöglicht, das gesamte Aufnahmevolumen 212 auszufüllen, wenn es in das System 200 eingesetzt ist. In 2f können mehrere Baumodule 214a–c mit kleineren Längen entlang der y-Achsenrichtung aneinander angereiht sein, um zusammen das gesamte Aufnahmevolumen 212 auszufüllen. Somit können in 2f die Baukammern und Stützelemente der Baumodule 214a–c in Reihe aneinander angereiht sein. Zusätzlich sind in 2f Baumodule unterschiedlicher Länge dargestellt, zum Beispiel können die Baumodule 214a–c zueinander unterschiedliche Längen aufweisen.
2h ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht des entnehmbaren Baumoduls 214c für ein additives Fertigungssystem entsprechend einigen Beispielen. Das Baumodul 214c ist aus dem System 200 entnommen dargestellt in 2f. Wie dargestellt kann dadurch, dass es länger ist als das Baumodul 214 aus 2b–2e, das Baumodul 214c eine Baumaterialkammer 226c aufweisen, die entlang der y-Achsenrichtung länger ist als die Baumaterialkammer 226 des Baumoduls 214, und kann eine Baukammer 228c aufweisen, die entlang der y-Achsenrichtung langer ist als die Baumaterialkammer 228. Auch wenn dies nicht dargestellt ist, kann das Baumodul 214d Kammern aufweisen, die sich in y-Achsenrichtung über die gesamte Länge des Baumoduls 214d erstrecken.
Darüber hinaus können, auch wenn dies nicht dargestellt ist, die Baumodule und -Kammern auch hinsichtlich ihrer Breite entlang der x-Achsenrichtung unterschiedlich sein.
In einigen Beispielen können andere Konfigurationen von Baumodulen und/oder Baukonstruktionen zur Anwendung kommen. 3 ist eine vereinfachte Seitenansicht einer Baukonstruktion 324 eines Baumoduls entsprechend einigen Beispielen. Neben dem Aufnehmen der Baukonstruktion 224 auf entnehmbare Weise kann das Gehäuse 216 der 2b–c auch die Baukonstruktion 324 auf entnehmbare Weise aufnehmen. Wenn sich die Baukonstruktion 324 im Gehäuse 216 befindet, kann die Abdeckung 222 vom Gehäuse 216 abnehmbar sein, um die Baukonstruktion 324 und deren Baukammer 328 freizulegen.
Die Baukonstruktion 324 kann durch einen Benutzer mittels eines an einer Seite der Baukonstruktion 324 angebauten Griffs als Schublade aus dem Gehäuse 216 entnehmbar sein. Zusätzliche Griffe können an der Oberfläche der Baukonstruktion 324 vorgesehen sein. In anderen Beispielen kann ein automatischer und/oder elektronischer Mechanismus zum automatischen Öffnen der Schublade verwendet werden, zum Beispiel wenn der Benutzer Eingaben wie das Drücken einer Taste am Gehäuse 216 oder der Baukonstruktion 324 vornimmt.
In 3 wurde die Baukonstruktion 324 vollständig aus dem Gehäuse 216 entnommen. Die Baukonstruktion 324 kann eine Baumaterialkammer 326 und eine Baukammer 328 umfassen. Die Baumaterialkammer 326 kann sich unterhalb der Baumaterialkammer 328 befinden. Dies kann zum Beispiel eine breite Baumaterialkammer 328 ermöglichen, sodass breite Schichten von Baumaterial in sie abgegeben werden können.
Ein Stützelement 330 kann in der Baumaterialkammer 326 vorgesehen sein. Baumaterial 246 ist an der Oberseite des Stützelements 330 in der Baumaterialkammer 326 gelagert dargestellt. Das Stützelement 330 kann gewinkelt sein, sodass Baumaterial 246 durch die Schwerkraft nach unten gleiten kann. Ein Stützelement 336 kann in der Baukammer 328 vorgesehen sein. Es ist eine zuvor aufgebrachte Schicht 248 von Baumaterial an der Oberseite des Stützelements 338 in der Baukammer 328 dargestellt. Das zuvor aufgebrachte Baumaterial 248 umfasst den Teil 250, der mittels des additiven Fertigungssystems 200 in einen Teil eines dreidimensionalen Objekts verarbeitet und verfestigt wurde. Ein Kolben 338 kann an einer Unterseite des Stützelements 336 angebaut sein. Ein Motor 340 kann den Kolben 338 antreiben, um die Beweglichkeit des Stützelements 336 entlang der z-Achse zu bewirken. In einem Beispiel können die Stützelemente 330 und 336 Maße im Bereich von ca. 10 cm × 10 cm bis 100 cm × 100 cm aufweisen. In anderen Beispielen können die Stützelemente 330 und 336 größere oder kleinere Maße aufweisen.
Ein oder mehrere Baumaterialverteiler 332, 284 und 342 können dazu verwendet werden, aufeinanderfolgende Schichten von Baumaterial vom Stützelement 330 in der Baumaterialkammer 326 an das Stützelement 336 in der Baumaterialkammer 328 zu liefern, z. B. abzugeben und/oder aufzubringen. Zum Beispiel kann der Baumaterialverteiler 332, zum Beispiel eine drehbare Kugel, ein Rad oder eine Rolle, in der Baumaterialkammer 326 angebaut sein. Ein Motor 234 kann den Baumaterialverteiler 332 antreiben, so dass er sich dreht, um das Baumaterial 246 zu bewegen, wie durch den gebogenen Pfeil dargestellt. Ein an der Konstruktion 324 angebauter Baumaterialverteiler 384, zum Beispiel eine Fördervorrichtung, kann durch einen Motor 344 angetrieben werden, um das Baumaterial 246 anschließend in z-Achsenrichtung nach oben zu bewegen, wie durch den Pfeil dargestellt. Ein an der Baukonstruktion 324 angebauter Baumaterialverteiler 342, zum Beispiel ein Wischblatt oder eine Rolle, kann durch einen Motor 344 dazu angetrieben werden, sich längs in y-Achsenrichtung zu bewegen, um Baumaterial 242 in das Stützelement 336 in der Baumaterialkammer 328 zu rollen. In einigen Beispielen kann der Baumaterialverteiler 342 stattdessen eine Komponente des Systems 200 sein und am oder im Gehäuse 202 angebaut sein.
In einigen Beispielen kann das Baumodul 214 einen Controller und ein computerlesbares Medium mit ähnlichen Merkmalen wie der Controller 256 und das computerlesbare Medium 260, die vorstehend beschrieben wurden, umfassen. In derartigen Beispielen kann das computerlesbare Medium Daten und/oder Befehle speichern, die Merkmale des Baumoduls 214 spezifizieren, zum Beispiel dessen Größe, die Größe einer jeden seiner Kammern, die Art des gelagerten Baumaterials, das in dessen Baumaterialkammer bereitgestellt wird, und dergleichen. Diese Daten und/oder Befehle können in der Weise gespeichert werden, dass der Controller 256 darauf zugreifen kann, wenn das Baumodul 214 zum Erzeugen eines dreidimensionalen Objekts in das System 200 eingesetzt ist. In einigen Bespielen, z. B. bezüglich der Art des Baumaterials im Baumodul 214 kann ein Eingabegerät mit ähnlichen Merkmalen wie das vorstehend behandelte Eingabegerät des Controllers 256 am Baumodul Eingaben von einem Benutzer hinsichtlich der Art des im Baumodul 214 gespeicherten Baumaterials empfangen. In einigen Beispielen kann ein Sensor am Baumodul 214 die Art des Baumaterials automatisch erkennen.
Das additive Fertigungssystem 200 kann einen Koaleszenzmittelverteiler 268 zum selektiven Abgeben von Koaleszenzmittel an aufeinanderfolgende Schichten von Baumaterial umfassen, das auf einem oder mehreren Stützelementen 236 in einer oder mehreren Baukammern 228 bereitgestellt wird. Ein Koaleszenzmittel ist ein Material, das bei Anlegen einer geeigneten Menge Energie an eine Kombination aus Baumaterial und Koaleszenzmittel das Koaleszieren und Verfestigen des Baumaterials bewirken kann. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein geeignetes Koaleszenzmittel eine druckfarbenähnliche Formulierung sein, die Ruß umfasst, zum Beispiel die Druckfarbenformulierung, die im Handel unter dem Namen CM997A bekannt ist und von Hewlett-Packard Company bezogen werden kann. In einem Beispiel kann eine derartige Druckfarbe zusätzlich einen Absorber für Infrarotlicht umfassen. In einem Beispiel kann eine derartige Druckfarbe zusätzlich einen Absorber für Nah-Infrarotlicht umfassen. In einem Beispiel kann eine derartige Druckfarbe zusätzlich einen Absorber für sichtbares Licht umfassen. Beispiele für Druckfarben, die Verstärker für sichtbares Licht umfassen, sind farbige Druckfarben auf Farbstoffbasis und farbige Druckfarben auf Pigmentbasis, zum Beispiel die Druckfarben, die im Handel unter den Namen CE039A und CE042A bekannt sind und von Hewlett-Packard Company bezogen werden können.
Der Controller 256 kann die selektive Abgabe von Koaleszenzmittel an eine Schicht von bereitgestelltem Baumaterial gemäß den Befehlen steuern, die im computerlesbaren Medium 260 gespeicherte Mittelabgabesteuerungsdaten 266 umfassen.
Der Mittelverteiler 268 kann ein Druckkopf sein, wie z. B. Thermodruckköpfe oder Piezo-Tintenstrahldruckkopf. Der Druckkopf kann Gruppierungen von Düsen aufweisen. In einem Beispiel kann ein Druckkopf wie die, die gewöhnlich bei im Handel erhältlichen Tintenstrahldruckern verwendet werden, zum Einsatz kommen. In anderen Beispielen können die Mittel durch Sprühdüsen anstatt durch Druckköpfe abgegeben werden. Andere Abgabemechanismen können ebenfalls zur Anwendung kommen.
Der Mittelverteiler 268 kann dazu verwendet werden, selektiv Koaleszenzmittel abzugeben, z. B. aufzubringen, wenn diese in Form von geeigneten Fluiden, wie z. B. Flüssigkeiten, vorliegen. In einigen Beispielen kann der Mittelverteiler 268 so ausgewählt werden, dass er Tropfen eines Mittels bei einer Auflösung zwischen 300 und 1200 Bildpunkten pro Zoll (DPI), zum Beispiel 600 DPI, abgibt. In anderen Beispielen kann der Mittelverteiler 268 so ausgewählt werden, dass er in der Lage ist, Tropfen eines Mittels bei einer höheren oder niedrigeren Auflösung abzugeben. In einigen Beispielen kann der Mittelverteiler 268 eine Gruppierung von Düsen aufweisen, durch die der Mittelverteiler 268 selektiv Tropfen eines Fluids ausstoßen kann. In einigen Beispielen kann jeder Tropfen in der Größenordnung von ca. 10 Picolitern (pi) pro Tropfen liegen, auch wenn in anderen Beispielen ein Mittelverteiler 268 verwendet werden kann, der in der Lage ist, eine größere oder kleinere Tropfengröße abzugeben. In einigen Beispielen kann ein Mittelverteiler 268 verwendet werden, der in der Lage ist, variable Tropfengrößen abzugeben.
In einigen Beispielen kann der Mittelverteiler 268 einen festen Bestandteil des Systems 200 darstellen. In einigen Beispielen kann der Mittelverteiler 268 nicht befestigt, sondern durch den Benutzer austauschbar sein; in diesem Fall kann er auf entnehmbare Weise aufnehmbar sein, z. B. in einen geeigneten Mittelverteiler-Aufnahmebehälter, z. B. das Schnittstellenmodul des Systems 200, einsetzbar sein.
Im Beispiel nach 2a weist der Mittelverteiler 268 in x-Achsenrichtung eine Länge auf, durch die er sich über die gesamte Breite in der x-Achsenrichtung des Stützelements 236 oder 336 des Baumoduls 214 in einer so genannten „seitenbreite Gruppierung”-Konfiguration erstreckt. In einem Beispiel kann dies durch geeignete Anordnung mehrerer Druckköpfe erreicht werden. In anderen Beispielen kann ein einzelner Druckkopf verwendet werden, der eine Gruppierung von Düsen mit einer Länge aufweist, die es ermöglicht, dass sie sich über die Breite des Stützelements 236 oder 336 erstrecken. In anderen Beispielen kann der Mittelverteiler 268 eine kürzere Länge aufweisen, die es nicht ermöglicht, dass sie sich über die gesamte Breite des Stützelements 236 oder 336 erstrecken.
Der Mittelverteiler 268 kann auf einem beweglichen Schlitten angebaut sein, sodass er in beide Richtungen über die gesamte Länge der Reihe aus einem oder mehreren Stützelementen 236 oder 336 entlang der dargestellten y-Achse beweglich ist, wie durch die Pfeile 270 angezeigt. Die ermöglicht die selektive Abgabe von Koaleszenzmittel über die gesamte Breite und Länge der Stützelemente 236 oder 336 in einem einzigen Durchgang.
Es ist anzumerken, dass der hier verwendete Begriff „Breite”, dazu verwendet wird, im Allgemeinen das kürzeste Maß in der Ebene parallel zur x- und y-Achse zu bezeichnen, das in 2a–e dargestellt ist, während der hier verwendete Begriff „Länge” dazu verwendet wird, im Allgemeinen das längste Maß in dieser Ebene zu bezeichnen. Es sei jedoch klargestellt, dass in anderen Beispielen der Begriff „Breite” mit dem Begriff „Länge” austauschbar sein kann. Zum Beispiel kann in anderen Beispielen der Mittelverteiler 268 eine Länge aufweisen, die es ermöglicht, dass er sich über die gesamte Länge der Stützelemente 236 oder 336 erstreckt, während sich der bewegliche Schlitten in beiden Richtungen über die Breite der Stützelemente 236 oder 336 bewegen kann.
In einem anderen Beispiel weist der Mittelverteiler 268 keine Länge auf, die es ermöglicht, dass er sich über die gesamte Länge der Stützelemente 236 oder 336 erstreckt, er ist jedoch zusätzlich in beide Richtungen über die Breite der Stützelemente 236 oder 336 in der dargestellten x-Achse beweglich. Diese Konfiguration ermöglicht die selektive Abgabe von Koaleszenzmittel über die gesamte Breite und Länge der Stütze 204 in mehreren Durchgängen. Andere Konfigurationen, wie zum Beispiel eine „seitenbreite Gruppierung”-Konfiguration können jedoch das schnellere Erzeugen von dreidimensionalen Objekten ermöglichen.
Der Koaleszenzmittelverteiler 268 kann einen Vorrat an Koaleszenzmittel umfassen oder mit einem separaten Vorrat an Koaleszenzmittel verbunden werden.
In einigen Beispielen können zusätzliche Koaleszenzmittelverteiler vorliegen, wie z. B. der Mittelverteiler 274. In einigen Beispielen können sich die Verteiler des Systems 200 auf demselben Schlitten befinden, entweder angrenzend aneinander oder in kurzem Abstand getrennt voneinander. In anderen Beispielen können zwei oder mehr Schlitten jeweils einen oder mehrere Verteiler enthalten. Zum Beispiel kann sich jeder Verteiler in seinem eigenen separaten Schlitten befinden. Alle zusätzlichen Verteiler können ähnliche Merkmale aufweisen wie vorstehend in Bezug auf den Koaleszenzmittelverteiler 268 erläutert. Jedoch können in einigen Beispielen verschiedene Mittelverteiler zum Beispiel verschiedene Koaleszenzmittel abgeben.
Das System 200 kann zusätzlich eine an das Gehäuse 202 angebaute Energiequelle 272 umfassen. Die Energiequelle 272 kann dazu dienen, Energie an das Baumaterial anzulegen, um das Verfestigen von Teilen des Baumaterials zu bewirken, je nachdem, wo Koaleszenzmittel abgegeben wurde oder eingedrungen ist. In einigen Beispielen ist die Energiequelle 272 eine Infrarot-(IR)-Strahlungsquelle, Nah-Infrarot-Strahlungsquelle oder Halogen-Strahlungsquelle. In einigen Beispielen kann die Energiequelle 272 eine einzelne Energiequelle sein, die in der Lage ist, gleichmäßig Energie an das auf das Stützelement 236 oder 336 aufgebrachte Baumaterial anzulegen. In einigen Beispielen kann die Energiequelle 272 eine Gruppierung von Energiequellen umfassen.
In einigen Beispielen ist die Energiequelle 272 dazu konfiguriert, Energie im Wesentlichen gleichmäßig an die gesamte Oberfläche einer Schicht von Baumaterial anzulegen. In diesen Beispielen kann man davon sprechen, dass die Energiequelle 272 eine nicht fokussierte Energiequelle ist. In diesen Beispielen kann an eine gesamte Schicht gleichzeitig Energie angelegt werden, was die Geschwindigkeit, mit der ein dreidimensionales Objekt erzeugt wird, erhöhen kann.
In anderen Beispielen ist die Energiequelle 272 dazu konfiguriert, Energie im Wesentlichen gleichmäßig an einen Teil der Gesamtoberfläche einer Schicht von Baumaterial anzulegen. Zum Beispiel kann die Energiequelle 272 dazu konfiguriert sein, Energie im Wesentlichen an einen Streifen der Gesamtoberfläche einer Schicht von Baumaterial anzulegen. In diesen Beispielen kann die Energiequelle über die Schicht von Baumaterial bewegt oder gescannt werden, sodass letztlich eine im Wesentlichen gleiche Energiemenge über die gesamte Oberfläche einer Schicht von Baumaterial angelegt wird.
In einigen Beispielen kann die Energiequelle 272 auf einem beweglichen Schlitten angebaut sein.
In anderen Beispielen kann die Energiequelle 272 eine variable Energiemenge anlegen, wenn sie über die Schicht Baumaterial bewegt wird, zum Beispiel gemäß den Mittelabgabesteuerungsdaten 208. Zum Beispiel kann der Controller 210 die Energiequelle dazu ansteuern, nur Energie an Teile des Baumaterials anzulegen, auf die Koaleszenzmittel aufgebracht wurde.
In anderen Beispielen kann die Energiequelle 272 eine fokussierte Energiequelle, zum Beispiel ein Laserstrahl, sein. In diesem Beispiel kann der Laserstrahl dazu angesteuert werden, über die gesamte oder einen Teil einer Schicht Baumaterial zu scannen. In diesen Beispielen kann der Laserstrahl dazu angesteuert werden, über eine Schicht Baumaterial gemäß Mittelabgabesteuerungsdaten zu scannen. Zum Beispiel kann der Laserstrahl dazu angesteuert werden, Energie an die Teile einer Schicht anzulegen, auf die Koaleszenzmittel abgebeben wird.
In einigen Beispielen kann das System 200 zusätzlich eine Heizvorrichtung oder Vorheizvorrichtung zur Wärmeabgabe umfassen, um das auf die Stützelemente 236 aufgebrachte Baumaterial in einem vorgegebenen Temperaturbereich zu halten. Die Heizvorrichtung kann eine Gruppierung von Heizelementen aufweisen. Die Heizelemente können jeweils beliebige Heizelemente sein, zum Beispiel eine Wärmelampe wie eine Infrarot-Lampe. Die Konfiguration kann dazu optimiert werden, eine homogene Wärmeverteilung auf den Bereich zu gewährleisten, über den sich das Baumaterial erstreckt. Jedes Heizelement oder jede Gruppe von Heizelementen kann eine einstellbare Strom- oder Spannungsversorgung aufweisen, um die lokale Energiedichte, die an die Baumaterialoberfläche angelegt wird, variabel zu steuern.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 400 zum Erzeugen eines dreidimensionalen Objekts entsprechend einigen Beispielen veranschaulicht. Das Verfahren kann computergestützt sein. In einigen Beispielen können die dargestellten Reihenfolgen variiert werden, sodass einige Schritte gleichzeitig ablaufen, einige Schritte hinzugefügt werden und einige Schritte weggelassen werden können. In der Beschreibung von 3 wird Bezug genommen auf 2a, 2e, 3 und 5a–d. 5a–d zeigen eine Reihe von Querschnitts-Seitenansichten von Schichten von Baumaterial entsprechend einigen Beispielen.
Bei 402 kann der Controller 210 Mittelabgabesteuerungsdaten 208 erhalten. Die Mittelabgabesteuerungsdaten 208 können für jede Lage des zu erzeugenden dreidimensionalen Objekts die Teile oder Orte auf dem Baumaterial definieren, auf die ggf. Koaleszenzmittel abgegeben werden soll. Die Mittelabgabesteuerungsdaten 208 können durch ein geeignetes Verarbeitungssystem für dreidimensionale Objekte innerhalb oder außerhalb des Systems 200 abgeleitet werden. In einigen Beispielen können die Mittelabgabesteuerungsdaten 208 basierend auf Objektkonstruktionsdaten, die ein dreidimensionales Modell eines zu erzeugenden Objekts darstellen, und/oder aus Objektkonstruktionsdaten, die Eigenschaften des Objekts darstellen, generiert werden. Das Modell kann die festen Teile des Objekts definieren und durch das Verarbeitungssystem für dreidimensionale Objekte dazu verarbeitet werden, Lagen von parallelen Ebenen des Modells zu erzeugen. Jede Lage kann einen Teil einer entsprechenden Schicht Baumaterial definieren, die durch das additive Fertigungssystem verfestigt werden soll. Die Objekteigenschaftsdaten können Eigenschaften des Objekts, wie z. B. Dichte, Oberflächenrauheit, Festigkeit und dergleichen, umfassen.
Bei 404 kann ein computerlesbares Medium am Baumodul 214 Baumoduldaten bestimmen und/oder speichern, die Baumodulmerkmale darstellen, wie z. B. die Art des verwendeten Baumaterials, basierend z. B. auf Benutzereingaben oder Erkennung durch einen Sensor. Andere Merkmale des Baumoduls, wie z. B. die physischen Maße des Baumoduls, können auf dem computerlesbaren Medium im Voraus gespeichert werden, wie vorstehend erläutert.
Bei 406 können ein oder mehrere Baumodule 214 vom System 200 aufgenommen werden. Der Controller 256 des Systems 200 kann auf die computerlesbaren Daten von Baumodulen 214 zugreifen, um die Baumoduldaten festzustellen.
Bei 408 kann eine Schicht 276 Baumaterial bereitgestellt werden, wie in 5a dargestellt. Zum Beispiel kann der Controller 210 den Bauverteiler 242 dazu ansteuern, die Schicht 276 auf einer zuvor fertiggestellten Schicht 248, dargestellt in 2e und 4a, bereitzustellen. Die fertiggestellte Schicht 248 kann einen verfestigten Teil 250 umfassen. Auch wenn eine fertiggestellte Schicht 248 in 5a–d zur Veranschaulichung dargestellt ist, sei klargestellt, dass die Schritte 408 bis 412 von Anfang an angewandt werden können, um die erste Schicht 248 zu erzeugen.
In einigen Beispielen, wenn z. B. die Baukonstruktion 224 verwendet wird, kann die Schicht 276 wie folgt abgegeben werden. In Bezug auf 2e und 4a kann das Stützelement 230 in der Baumaterialkammer 226 durch den Kolben 232 in der z-Achsenrichtung auf eine Weise positioniert werden, dass ein Teil des gelagerten Baumaterials 246 über die Oberkante der Baukonstruktion 224 hinausreicht. Das Stützelement 236 in der Baukammer 228 kann durch den Kolben 236 in der z-Achsenrichtung auf die Weise positioniert werden, dass ein vorgegebener Spalt über der zuvor aufgebrachten Lage 248 von Baumaterial entsteht. Der Baumaterialverteiler 242 kann sich dann längs in der y-Achsenrichtung bewegen, um den überstehenden Teil des gelagerten Baumaterials 246 in den vorgegebenen Spalt zu rollen, um eine neue Schicht 276 in der Baukammer 228 zu erzeugen. Die Abgabe kann auf den im computerlesbaren Medium des Baumoduls gespeicherten Daten und/oder Befehlen in Bezug auf Merkmale des Baumoduls basieren.
In einigen Beispielen, wenn z. B. die Baukonstruktion 324 verwendet wird, kann die Schicht 276 wie folgt abgegeben werden. In Bezug auf 3 und 4a kann das Stützelement 330 in der Baumaterialkammer 326 durch den Kolben 332 in der z-Achsenrichtung auf eine Weise positioniert werden, dass ein Teil des gelagerten Baumaterials 246 über die Oberkante der Baukonstruktion 324 hinausreicht. Das Stützelement 336 in der Baukammer 328 kann durch den Kolben 336 in der z-Achsenrichtung auf die Weise positioniert werden, dass ein vorgegebener Spalt über der zuvor aufgebrachten Lage 248 von Baumaterial entsteht. Anschließend können die Baumaterialverteiler 332, 284 und 342 zur Abgabe der Schicht 276 verwendet werden. Das gelagerte Baumaterial 246 kann entlang den Pfeilen in 3 bewegt und in den vorgegebenen Spalt gerollt werden, um die neue Schicht 276 in der Baukammer 228 zu erzeugen. Die Abgabe kann auf den im computerlesbaren Medium des Baumoduls gespeicherten Daten und/oder Befehlen in Bezug auf Merkmale des Baumoduls basieren.
Bei 410 kann ein Koaleszenzmittel 278 selektiv auf ein oder mehrere Teile der Oberfläche der Schicht 276 von Baumaterial abgegeben werden, wie in 5b dargestellt. Die selektive Abgabe des Koaleszenzmittels 278 kann in Muster auf Teile der Schicht 276 erfolgen, die die Mittelabgabesteuerungsdaten 208 definieren können, um sich zu verfestigen und Teil des zu erzeugenden dreidimensionalen Objekts zu werden. „Selektive Abgabe” bedeutet, dass Koaleszenzmittel auf ausgewählte Teile der Oberflächenschicht des Baumaterials in verschiedenen Muster abgegeben werden kann. Die Muster können durch die Mittelabgabesteuerungsdaten 208 definiert sein und auf den im computerlesbaren Medium des Baumoduls gespeicherten Daten und/oder Befehle in Bezug auf Merkmale des Baumoduls basieren.
5c zeigt Koaleszenzmittel 278, das im Wesentlichen vollständig in die Schicht 276 von Baumaterial eingedrungen ist, aber in anderen Beispielen kann der Grad des Eindringens weniger als 100% betragen.
Bei 412 kann eine vorgegebene Energiemenge temporär an die Lage 276 von Baumaterial angelegt werden. In verschiedenen Beispielen kann die angelegte Energie Infrarot- oder Nah-Infrarot-Energie, Mikrowellenenergie, Energie aus ultraviolettem (UV-)Licht, Halogenlicht, Ultraschall oder dergleichen sein. Das temporäre Anlegen von Energie kann bewirken, dass Teile des Baumaterials, auf die Koaleszenzmittel 278 abgegeben wurde oder in die es eingedrungen ist, über den Schmelzpunkt des Baumaterials erwärmt werden und koaleszieren. Nach dem Abkühlen werden die koaleszierten Teile fest und bilden einen Teil des zu erzeugenden dreidimensionalen Objekts. Wie vorstehend erläutert, kann ein derartiger Teil 250 in einem vorausgegangenen Schritt erzeugt worden sein. Die während des Anlegens von Energie absorbierte Wärme kann sich auf den zuvor verfestigten Teil 250 ausbreiten und bewirken, dass der Teil 250 teilweise über seinen Schmelzpunkt hinaus erwärmt wird. Dieser Effekt trägt zur Erzeugung eines Teils 280 bei, der eine stärkere Zwischenschichtbindung zwischen benachbarten Schichten von verfestigtem Baumaterial aufweist, wie in 5d dargestellt.
Nachdem eine Schicht Baumaterial wie vorstehend beschrieben verarbeitet wurde, können neue Schichten Baumaterial auf den zuvor verarbeiteten Schichten Baumaterial bereitgestellt werden. Auf diese Weise dient die zuvor verarbeitete Schicht Baumaterial als Träger für eine nachfolgende Schicht Baumaterial. Der Prozess der Blöcke 408 bis 412 kann anschließend wiederholt werden, um ein dreidimensionales Objekt schichtweise zu erzeugen.
Darüber hinaus können jederzeit während der Blöcke 408 bis 412 zusätzliche Baumodule 214 durch das System 200 aufgenommen werden, wie z. B. Block 406. Somit kann, während das Verfahren 400 die Blöcke 408 bis 412 wiederholt, eine parallele Instanz des Verfahrens 400 ausgeführt werden, sodass das System 200 mehrere Druckaufträge gleichzeitig mit verschiedenen dreidimensionalen Objekten an verschiedenen Baumodulen 214 ausführen kann. In anderen Beispielen kann unmittelbar, nachdem die erste Instanz des Verfahrens 400 abgeschlossen und ein dreidimensionales Objekt erzeugt wurde, die zweite Instanz des Verfahrens 400 mit den Blöcken 408 bis 412 fortfahren, sodass das zweite dreidimensionale Objekt unmittelbar nach Fertigstellung des ersten mit wenig oder keiner Zeitverzögerung dazwischen erzeugt wird.
Darüber hinaus kann es in einigen Beispielen wenig oder keine Zeitverzögerung geben, selbst wenn Baumodule 214 während des Erzeugens von dreidimensionalen Objekten gereinigt werden oder nachgefüllt werden müssen. Wenn zum Beispiel ein Baumodul 214 gereinigt oder nachgefüllt werden muss, kann das Baumodul 214 aus dem System 200 entnommen werden, während das System 200 mit dem Erzeugen anderer dreidimensionaler Objekte in anderen Baumodulen 214 fortfährt. Darüber hinaus kann die Konstruktion des Baumoduls 214, zum Beispiel dessen voll funktionsfähiges Bausystem einschließlich der Motoren 234 und 240 in 2d–e oder der Motoren 334, 340, 344 und 344 in 3 schnelles und einfaches Reinigen des Baumoduls 214 ermöglichen. Zum Beispiel kann das Gehäuse 216 dazu beitragen, das Austreten von Baumaterial an unerwünschte Stellen im Baumodul 214 zu verhindern. Darüber hinaus kann das Baumodul 214 in ein Reinigungsgerät eingesetzt werden, das zum Beispiel bei laufenden Motoren automatisch die Teile des Baumoduls 214 reinigt, sodass Baumaterial aus den Komponenten des Baumoduls 214 herausgeschüttelt werden kann. In einigen Beispielen können auch manuelle Reinigungsschritte ausgeführt werden, zum Beispiel bei laufenden Motoren.
Alle in dieser Spezifikation (einschließlich der beigefügten Ansprüche, der Zusammenfassung und der Zeichnungen) offengelegten Merkmale und/oder alle Schritte jedes hier offengelegten Verfahrens oder Prozesses können in jeder Kombination beliebig kombiniert werden, mit Ausnahme von Kombinationen, in denen sich zumindest einige dieser Merkmale und/oder Schritte gegenseitig ausschließen.
In der vorstehenden Beschreibung sind zahlreiche Details dargelegt, um ein Verständnis des in diesem Schriftstück offengelegten Gegenstands zu ermöglichen. Jedoch können Beispiele ohne einige oder sämtliche dieser Details praktiziert werden. Andere Beispiele können Modifikationen und Varianten der vorstehend erläuterten Details umfassen. Die beigefügten Ansprüche sollen derartige Modifikationen und Varianten abdecken.

Claims

Vorrichtung zum Erzeugen eines dreidimensionalen Objekts, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Gehäuse mit einer Oberfläche, die einen Bauaufnahmebehälter zum Aufnehmen von Baumodulen unterschiedlicher Größe oder zum Aufnehmen von mehreren Baumodulen definiert, wobei die Baumodule jeweils eine Baukammer zum Aufnehmen einer Schicht Baumaterial von einem Baumaterialverteiler umfassen; und einen Mittelverteiler zum selektiven Abgeben eines Koaleszenzmittels auf vom Baumaterialverteiler aufzunehmende Teile der Schicht Baumaterial, sodass, wenn Energie an die Schicht angelegt wird, die Teile der Schicht koaleszieren und sich verfestigen, um eine Lage eines dreidimensionalen Objekts zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Energiequelle, um Energie an die vom Baumaterialverteiler aufzunehmende Schicht Baumaterial anzulegen, um das Koaleszieren und anschließende Verfestigen eines Teils der Schicht Baumaterial zu bewirken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend den an das Gehäuse gekoppelten Baumaterialverteiler, um die Schicht Baumaterial in der Baukammer bereitzustellen, und aufeinanderfolgende Schichten Baumaterial auf einer zuvor bereitgestellten Schicht Baumaterial bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Baumodul den Baumaterialverteiler umfasst, um die Schicht Baumaterial in der Baukammer bereitzustellen und aufeinanderfolgende Schichten Baumaterial auf einer zuvor bereitgestellten Schicht Baumaterial bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse ein erstes Befestigungselement umfasst, das an ein zweites Aufnahmeelement des Baumoduls gekoppelt wird, um das Baumodul im Gehäuse zu verriegeln.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen am Gehäuse angebauten Controller zur Steuerung des Mittelverteilers zur selektiven Abgabe des Koaleszenzmittels auf das Baumaterial, basierend auf Baumoduldaten, die Merkmale des Baumoduls darstellen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bauaufnahmebehälter Baumodule unterschiedlicher Größe aufnehmen soll.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bauaufnahmebehälter eine Vielzahl von Baumodulen aufnehmen soll.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei jedes aus der Vielzahl der Baumodule eine andere Größe aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bauaufnahmebehälter die Baumodule unterschiedlicher Größe oder die Vielzahl von Baumodulen im Allgemeinen seitlich aufnehmen soll.
Vorrichtung zum Erzeugen eines dreidimensionalen Objekts, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Gehäuse mit einer Oberfläche, die ein Bauvolumen zum Aufnehmen verschiedener Größen eines Baumoduls oder mehrerer Baumodule definiert, wobei die Baumodule jeweils eine Baukammer zum Aufnehmen einer Schicht Baumaterial von einem Baumaterialverteiler umfassen; und einen Mittelverteiler-Aufnahmebehälter, der auf entnehmbare Weise einen Mittelverteiler zum selektiven Abgeben eines Koaleszenzmittels auf vom Baumaterialverteiler aufzunehmende Teile der Schicht Baumaterial aufnimmt, sodass, wenn Energie an die Schicht angelegt wird, die Teile der Schicht koaleszieren und sich verfestigen, um eine Lage eines dreidimensionalen Objekts zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 11, weiterhin umfassend den an das Gehäuse angebauten Baumaterialverteiler, um die Schicht Baumaterial in der Baukammer bereitzustellen und nachfolgende Schichten Baumaterial auf einer zuvor bereitgestellten Schicht Baumaterial bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Bauaufnahmebehälter Baumodule unterschiedlicher Größe aufnehmen soll.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Bauaufnahmebehälter eine Vielzahl von Baumodulen aufnehmen soll.
Vorrichtung zum Erzeugen eines dreidimensionalen Objekts, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Gehäuse mit einem Bauaufnahmebehälter zum Aufnehmen von Baumodulen unterschiedlicher Größe oder zum Aufnehmen von mehreren Baumodulen, wobei die Baumodule jeweils eine Baukammer zum Aufnehmen einer Schicht Baumaterial von einem Baumaterialverteiler umfassen; einen an das Gehäuse angebauten Mittelverteiler, um selektiv ein Koaleszenzmittel auf Teile der vom Baumaterialverteiler aufzunehmenden Schicht Baumaterial abzugeben; und eine an das Gehäuse angebaute Energiequelle, um Energie an die vom Baumaterialverteiler aufzunehmende Schicht Baumaterial anzulegen, um das Koaleszieren und anschließende Verfestigen der Teile der Schicht Baumaterial, auf die das Koaleszenzmittel abgegeben wurde, zu bewirken.