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Diese Anmeldung beansprucht den Prioritätsvorteil der PCT-Anmeldung Nr. PCT/US2014/032341, eingereicht am Montag, 31. März 2014, mit dem Titel ”GENERATING THREEDIMENSIONAL OBJECTS”, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit enthalten ist, und die ihrerseits selbst den Prioritätsvorteil der PCT-Anmeldung Nr. PCT/EP2014/050841 , eingereicht am 16. Januar 2014, mit dem Titel ”GENERATING A THREEDIMENSIONAL OBJECT” beansprucht, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit enthalten ist.This application claims the benefit of priority from PCT Application No. PCT / US2014 / 032341 filed on Mar. 31, 2014, entitled "GENERATING THREEDIMENSIONAL OBJECTS", the contents of which are incorporated herein by reference in their entireties and themselves the priority advantage of PCT application no. PCT / EP2014 / 050841 , filed on January 16, 2014, entitled "GENERATING A THREEDIMENSIONAL OBJECT", the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Additive Fertigungssysteme, die dreidimensionale Objekte auf einer Schicht-für-Schicht-Basis erzeugen, sind als potenziell praktische Möglichkeit zur Fertigung dreidimensionaler Objekte in kleinen Mengen vorgeschlagen worden. Die Qualität der mithilfe solcher Systeme gefertigten Objekte kann je nach Art der verwendeten additiven Fertigungstechnologie sehr unterschiedlich sein.Additive manufacturing systems that produce three-dimensional objects on a layer-by-layer basis have been proposed as a potentially practical way to fabricate three-dimensional objects in small quantities. The quality of the objects made using such systems may vary greatly depending on the type of additive manufacturing technology used.
KURZBESCHREIBUNGSUMMARY
Einige Beispiele werden mit Bezug auf die folgenden Figuren beschrieben:Some examples will be described with reference to the following figures:
1 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen von Temperatur gemäß einigen Beispielen darstellt. 1 FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of determining temperature according to some examples. FIG.
2a ist eine vereinfachte isometrische Darstellung eines additiven Fertigungssystems gemäß einigen Beispielen; und 2a FIG. 10 is a simplified isometric view of an additive manufacturing system according to some examples; FIG. and
2b ist eine vereinfachte isometrische Darstellung eines Heizelements für ein additives Fertigungssystem gemäß einigen Beispielen; 2 B FIG. 10 is a simplified isometric view of a heating element for an additive manufacturing system according to some examples; FIG.
2c ist eine vereinfachte isometrische Darstellung eines Strahlungssensors und einer ungerichteten Strahlungsquelle in einem additiven Fertigungssystem gemäß einiger Beispiele; 2c Figure 3 is a simplified isometric view of a radiation sensor and a non-directional radiation source in an additive manufacturing system according to some examples;
2d ist eine vereinfachte isometrische Darstellung eines Strahlungssensors und einer gerichteten Strahlungsquelle in einem additiven Fertigungssystem gemäß einigen Beispielen; 2d FIG. 10 is a simplified isometric illustration of a radiation sensor and a directional radiation source in an additive manufacturing system according to some examples; FIG.
2e ist eine vereinfachte isometrische Darstellung zweier Strahlungssensoren und zweier gerichteter Strahlungsquellen in einem additiven Fertigungssystem gemäß einigen Beispielen; 2e is a simplified isometric view of two radiation sensors and two directional radiation sources in an additive manufacturing system, according to some examples;
2f ist eine vereinfachte isometrische Darstellung zweier Strahlungssensoren und einer gerichteten Strahlungsquelle in einem additiven Fertigungssystem gemäß einigen Beispielen; 2f FIG. 10 is a simplified isometric view of two radiation sensors and a directional radiation source in an additive manufacturing system according to some examples; FIG.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Erzeugen eines dreidimensionalen Objektes gemäß einigen Beispielen darstellt; und 3 FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of generating a three-dimensional object according to some examples; FIG. and
Die 4a–d zeigen eine Reihe von Seitenansichten von Schichten aus Baumaterial im Querschnitt gemäß einigen Beispielen.The 4a Figure-d show a series of side views of layers of building material in cross-section according to some examples.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Die folgenden Ausdrücke sind in der Beschreibung oder den Ansprüchen wie folgt zu verstehen. Die Singularformen „eine”, „einer”, „eins” und „der”, „die”, „das” bedeuten „eins oder mehrere”. Die Begriffe „einschließlich” und „mit” bzw. „aufweisend” sollen das Gleiche ausdrücken wie der Begriff „umfassend”.The following terms are to be understood as follows in the specification or claims. The singular forms "one", "one", "one" and "the", "the", "the" mean "one or more". The terms "including" and "having" or "having" are meant to express the same as the term "comprising".
Mit einem additiven Fertigungssystem kann ein dreidimensionales Objekt durch die Verfestigung von Abschnitten einer oder mehrerer aufeinanderfolgender Schichten aus Baumaterial erzeugt werden. Das Baumaterial kann zum Beispiel auf Pulver basieren oder eine Flüssigkeit sein, und die Eigenschaften der erzeugten Objekte können von der Art des Baumaterials und der Art des verwendeten Verfestigungsmechanismus abhängen. In einigen Beispielen kann die Verfestigung mithilfe eines flüssigen Bindemittels zum chemischen Verfestigen des Baumaterials erreicht werden. In anderen Beispielen kann die Verfestigung durch temporäres Aufbringen von Energie auf das Baumaterial erreicht werden. Dies kann zum Beispiel den Einsatz eines Koaleszenzmittels beinhalten, bei dem es sich um ein Material handelt, das, wenn eine geeignete Menge Energie auf eine Kombination aus Baumaterial und Koaleszenzmittel aufgebracht wird, bewirken kann, dass das Baumaterial koalesziert und sich verfestigt. In anderen Beispielen können andere Verfestigungsverfahren verwendet werden.With an additive manufacturing system, a three-dimensional object can be created by solidifying portions of one or more successive layers of building material. For example, the building material may be based on powder or a liquid, and the properties of the objects produced may depend on the type of building material and the type of strengthening mechanism used. In some examples, solidification using a liquid binder may be used to chemical Solidification of the building material can be achieved. In other examples, solidification may be achieved by temporarily applying energy to the building material. This may involve, for example, the use of a coalescing agent, which is a material that, when an appropriate amount of energy is applied to a combination of building material and coalescing agent, may cause the building material to coalesce and solidify. In other examples, other consolidation methods may be used.
Die gewünschten Objekteigenschaften, einschließlich, doch nicht darauf beschränkt, Oberflächenrauigkeit, Oberflächengenauigkeit, z. B. Vorhandensein von Verformungen, und Oberflächenfestigkeit, können von der Beschaffenheit der verwendeten Baumaterialien, von den Prozessen, durch die das Baumaterial verfestigt wird, um ein gewünschtes dreidimensionales Objekt zu bilden, und von den Temperaturen des Baumaterials während solcher Prozesse abhängen. Daher können zum Beispiel schlechte Objekteigenschaften die Folge sein, wenn die Temperatur des Baumaterials während des Bauprozesses nicht präzise reguliert wird. Zum Beispiel können bei einem als Koaleszenzbluten bezeichneten Effekt einige Abschnitte des Baumaterials unerwünscht hohe Temperaturen erreichen, die ausreichen, um ein Weichmachen, Verbinden und eine anschließende nicht vorgesehene Verfestigung des Baumaterials zu bewirken, was zu Verformungen führt. Verformungen können sich lateral von den Seiten des Objektes oder unterhalb der Unterseite des Objektes erstrecken. Verformungen können auch kleinere Unregelmäßigkeiten in der Verfestigung aufgrund unerwünschter Temperaturverteilung oder Wärmeleiteffekte quer über dem Baumaterial beinhalten. Außerdem können räumliche oder zeitliche Temperaturgradienten in dem Baumaterial die Objektgenauigkeit durch inhomogen Kontraktion des Objektes verringern, weil zum Beispiel einige Baumaterialien nur in sehr engen Temperaturfenstern optimal verarbeitet werden können.The desired object properties, including, but not limited to, surface roughness, surface accuracy, e.g. The presence of deformations, and surface strength, may depend on the nature of the building materials used, the processes by which the building material is solidified to form a desired three-dimensional object, and the temperatures of the building material during such processes. Therefore, for example, poor object properties may result if the temperature of the build material is not precisely regulated during the build process. For example, with an effect referred to as coalescence bleeding, some portions of the build material may reach undesirably high temperatures sufficient to cause softening, bonding, and subsequent unintentional consolidation of the build material, resulting in deformation. Deformations may extend laterally from the sides of the object or below the bottom of the object. Deformations may also include minor irregularities in solidification due to undesirable temperature distribution or thermal conduction across the build material. In addition, spatial or temporal temperature gradients in the build material can reduce object accuracy by inhomogeneous contraction of the object because, for example, some building materials can only be optimally processed in very narrow temperature windows.
Demzufolge ermöglicht die vorliegende Offenbarung genaue Temperaturmessungen des Baumaterials während des Bauprozesses, um zu ermöglichen, dass die Temperatur während des Bauprozesses präzise reguliert wird, sodass das Baumaterial in einem optimalen Temperaturfenster gehalten werden kann. Somit können die gewünschten Objekteigenschaften und die Steuerung der Erzeugung des dreidimensionalen Objekts, einschließlich der Reduzierung von Verformungen, der Steuerung von mechanischen Eigenschaften und Konsistenz beim Erzeugen von zu unterschiedlichen Zeiten gebauten Objekten, erreicht werden. Außerdem kann eine größere Vielfalt an Materialien verwendet werden, weil weiterhin Materialien verwendet werden können, die für die optimale Verarbeitung ein enges Temperaturfenster aufweisen.Accordingly, the present disclosure enables accurate temperature measurements of the build material during the build process to enable the temperature to be precisely regulated during the build process so that the build material can be maintained in an optimal temperature window. Thus, the desired object properties and the control of the generation of the three-dimensional object, including the reduction of deformations, the control of mechanical properties, and consistency in generating objects built at different times, can be achieved. In addition, a wider variety of materials can be used because materials can still be used that have a narrow temperature window for optimal processing.
Die Temperatur des Baumaterials kann wie folgt genau bestimmt werden. Ein Temperatursensor kann ein Spektrum der von einem Abschnitt des Baumaterials emittierten Infrarot(IR)-Strahlung messen. Zusätzlich kann die Emissivität des Baumaterialabschnitts bestimmt werden. Die Emissivität eines Materials für eine gegebene Wellenlänge ist die relative Fähigkeit seiner Oberfläche, Energie mit dieser Wellenlänge zu emittieren. Die Emissivität kann jeder Prozentsatz bis zu 100% sein. Eine Emissivität von 50% entspricht einem Material, das eine bestimmte Temperatur aufweist und die Hälfte der Energiemenge emittiert, die von einem idealen schwarzen Körper bei derselben Temperatur emittiert wird. Im Allgemeinen kann Emissivität zum Beispiel von der Materialart, der chemischen Zusammensetzung des Materials, den Oberflächeneigenschaften wie dem Rauigkeitsgrad, der Materialgeometrie wie der Dicke der Materialschicht und anderen Faktoren abhängen. Die Emissivität ist im Allgemeinen proportional zu ihrem Absorptionsgrad. Somit kann die Emissivität von Baumaterial auch davon abhängen, ob das Baumaterial (1) koalesziert und verfestigt ist oder gerade koalesziert, oder (2) nicht koalesziert und verfestigt ist. Einige Arten von Baumaterial können im koaleszierten und verfestigten Zustand bezogen auf ihren nicht koaleszierten Zustand weniger Emissivität zeigen. Allerdings können andere Baumaterialien nach Koaleszenz und Verfestigung eine größere Emissivität zeigen.The temperature of the building material can be determined exactly as follows. A temperature sensor may measure a spectrum of the infrared (IR) radiation emitted by a portion of the building material. In addition, the emissivity of the building material section can be determined. The emissivity of a material for a given wavelength is the relative ability of its surface to emit energy at that wavelength. The emissivity can be any percentage up to 100%. An emissivity of 50% corresponds to a material that has a certain temperature and emits half the amount of energy emitted by an ideal black body at the same temperature. For example, in general, emissivity may depend on the type of material, the chemical composition of the material, the surface properties such as the degree of roughness, the material geometry, such as the thickness of the material layer, and other factors. Emissivity is generally proportional to its absorbance. Thus, the emissivity of building material may also depend on whether the building material (1) is coalesced and solidified, or is just coalescing, or (2) uncalcined and solidified. Some types of building material may exhibit less emissivity in the coalesced and solidified state relative to their uncalculated state. However, other materials of construction can show greater emissivity after coalescence and solidification.
Ein Material mit 100% Emissivität kann eine Schwarzkörperverteilung emittieren, die einzig und allein auf der Temperatur des emittierenden Materials basiert. Allerdings können realistische Materialien, einschließlich Baumaterialien, weniger als 100% Emissivität aufweisen, somit kann die Strahlungsverteilung kein idealer schwarzer Körper sein, und die Strahlungsverteilung kann sowohl auf Temperatur als auch auf Emissivität basieren. Somit können das gemessene Strahlungsspektrum und die bestimmte Emissivität verwendet werden, um die Temperatur von Baumaterialien genau zu bestimmen, selbst dann, wenn sie weniger als 100% Emissivität aufweisen.A 100% emissivity material can emit a blackbody distribution based solely on the temperature of the emitting material. However, realistic materials, including building materials, may have less than 100% emissivity so the radiation distribution may not be an ideal blackbody, and the radiation distribution may be based on both temperature and emissivity. Thus, the measured radiation spectrum and the particular emissivity can be used to accurately determine the temperature of building materials, even if they have less than 100% emissivity.
Die Emissivität des Baumaterialabschnitts kann auf verschiedene Weise bestimmt werden. In einigen Beispielen können die Emissivitätswerte der Baumaterialart für jede der Phasen des Baumaterials, zum Beispiel verschiedene Verfestigungsgrade, bekannt sein. In anderen Beispielen, z. B. wenn die Baumaterialart unbekannt ist, kann die Emissivität einer oder mehrerer Phasen des Baumaterials vor Beginn des Bauprozesses gemessen werden.The emissivity of the building material section can be determined in various ways. In some examples, the emissivity values of the type of building material may be known for each of the phases of the building material, for example, different degrees of consolidation. In other examples, e.g. For example, if the type of building material is unknown, the emissivity of one or more phases of the building material may be measured prior to commencing the construction process.
Während des Bauprozesses kann dann der Verfestigungsgrad des Baumaterialabschnitts bestimmt werden, der wiederum verwendet werden kann, um basierend auf dem bekannten Verhältnis zwischen den Emissivitätswerten und dem Grad der Verfestigung des Baumaterials die Emissivität zu bestimmen. In einigen Beispielen kann der Verfestigungsgrad des Baumaterialabschnitts mithilfe von Objektdesigndaten bestimmt werden, die ein Modell des zu erzeugenden Objektes definieren, oder mithilfe von Mittelzufuhrsteuerungsdaten, die Zufuhrregionen definieren, denen Koaleszenzmittel zuzuführen ist. In anderen Beispielen kann der Verfestigungsgrad durch Messen von optischen Eigenschaften des Baumaterials, wie Absorbanz oder Glanz, bestimmt werden. „Absorbanz”, auch als „optische Dichte” bekannt, ist das Verhältnis zwischen der auf ein Material auftreffenden Strahlung und der das Material durchdringenden oder vom Material reflektierten Strahlung. Die Absorbanz kann berechnet werden gemäß der Formel: Absorbanz = –log( reflektiertes Licht / auftreffendes Licht) . „Glanz” ist eine optische Eigenschaft einer Oberfläche, um Strahlung in einer spekularen, d. h. spiegelähnlichen, Richtung zu reflektieren. Die Messungen von Absorbanz und Glanz bleiben in einigen Beispielen im Allgemeinen auch von Veränderungen in der Temperatur oder den thermischen Eigenschaften des Baumaterials während der Fertigung unberührt. Neben Absorbanz oder Glanz können auch andere optische Eigenschaften verwendet werden. During the building process, the degree of consolidation of the build material portion can then be determined, which in turn can be used to determine the emissivity based on the known relationship between the emissivity values and the degree of consolidation of the build material. In some examples, the degree of consolidation of the build material portion may be determined using object design data defining a model of the object to be created or by means of center feed control data defining feed regions to which coalescing agent is to be supplied. In other examples, the degree of solidification can be determined by measuring optical properties of the building material, such as absorbance or gloss. "Absorbance", also known as "optical density", is the ratio between the radiation impinging on a material and the radiation penetrating the material or reflected by the material. The absorbance can be calculated according to the formula: Absorbance = -log (reflected light / incident light) , "Gloss" is an optical property of a surface to reflect radiation in a specular, ie mirror-like, direction. The absorbance and gloss measurements in some examples are generally unaffected by changes in the temperature or thermal properties of the build material during manufacture. In addition to absorbance or gloss, other optical properties may be used.
1 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 100 zum Erzeugen eines dreidimensionalen Objektes gemäß einigen Beispielen darstellt. Das Verfahren 100 kann zum Beispiel durch ein eine Steuerung umfassendes additives Fertigungssystem implementiert werden. In 102 kann die Steuerung eine Emissivität eines Abschnitts einer Schicht aus Baumaterial basierend auf einer gemessenen optischen Eigenschaft des Abschnitts oder basierend auf den Objektdesigndaten bestimmen, die einen Grad der beabsichtigten Verfestigung des Abschnitts darstellen. In 104 kann die Steuerung eine Temperatur des Abschnitts basierend auf der bestimmten Emissivität und einer gemessenen, von dem Abschnitt emittierten Strahlungsverteilung bestimmen. 1 is a flowchart that is a procedure 100 for generating a three-dimensional object according to some examples. The procedure 100 can be implemented, for example, by an additive manufacturing system comprising a controller. In 102 For example, the controller may determine an emissivity of a portion of a layer of build material based on a measured optical property of the portion or based on the object design data representing a degree of intentional solidification of the portion. In 104 For example, the controller may determine a temperature of the portion based on the determined emissivity and a measured radiation distribution emitted by the portion.
2a ist eine vereinfachte isometrische Darstellung eines additiven Fertigungssystems 200 gemäß einigen Beispielen. Das System 200 kann betrieben werden, wie nachstehend mit Bezug auf das Flussdiagramm von 3 näher beschrieben, um ein dreidimensionales Objekt zu erzeugen. 2a is a simplified isometric view of an additive manufacturing system 200 according to some examples. The system 200 can be operated as described below with reference to the flowchart of 3 described in more detail to create a three-dimensional object.
In einigen Beispielen kann das Baumaterial ein Baumaterial auf Pulverbasis sein. Wie hierin verwendet, ist der Begriff „Materialien auf Pulverbasis” sowohl als trockene als auch feuchte Materialien auf Pulverbasis, Feststoffe und körniges Material zu verstehen. In einigen Beispielen kann das Baumaterial eine Mischung aus Luft und festen Polymerpartikeln beinhalten, zum Beispiel im Verhältnis von ungefähr 40% Luft zu ungefähr 60% festen Polymerpartikeln. Ein geeignetes Material kann Nylon 12 sein, das zum Beispiel bei Sigma-Aldrich Co. LLC erhältlich ist. Ein anderes geeignetes Nylon 12-Material kann PA 2200 sein, das bei Electro Optical Systems EOS GmbH erhältlich ist. Weitere Beispiele für geeignete Baumaterialien können zum Beispiel Metallpulvermaterialien, Verbundpulvermaterialien, Keramikpulvermaterialien, Glaspulvermaterialien, Harzpulvermaterialien, Polymerpulvermaterialien und dergleichen und Kombinationen davon beinhalten. Jedoch ist zu verstehen, dass die hierin beschriebenen Beispiele nicht auf Materialien auf Pulverbasis oder auf irgendwelche der oben aufgeführten Materialien begrenzt sind. In anderen Beispielen kann das Baumaterial in Form einer Paste, einer Flüssigkeit oder eines Gels vorliegen. Gemäß einem Beispiel kann ein geeignetes Baumaterial ein semikristallines, thermoplastisches Material in Pulverform sein.In some examples, the build material may be a powder-based build material. As used herein, the term "powder-based materials" is to be understood as meaning both powder-based dry and moist materials, solids, and granular material. In some examples, the build material may include a mixture of air and solid polymer particles, for example, in the ratio of about 40% air to about 60% solid polymer particles. A suitable material may be nylon 12, which is available from, for example, Sigma-Aldrich Co. LLC. Another suitable nylon 12 material may be PA 2200, available from Electro Optical Systems EOS GmbH. Other examples of suitable construction materials may include, for example, metal powder materials, composite powder materials, ceramic powder materials, glass powder materials, resin powder materials, polymer powder materials and the like, and combinations thereof. However, it should be understood that the examples described herein are not limited to powder-based materials or any of the materials listed above. In other examples, the building material may be in the form of a paste, a liquid or a gel. In one example, a suitable building material may be a semicrystalline, thermoplastic material in powder form.
In einigen Beispielen können viele der oben erwähnten Baumaterialien, wie Pulver, unterschiedliche optische Eigenschaften, z. B. eine andere Absorbanz oder einen anderen Glanz, je nach Verfestigungsgrad des Baumaterials, z. B. ob das Baumaterial verfestigt ist oder nicht, zeigen. Dies kann das Bestimmen, ob das Baumaterial wie vorgesehen verfestigt ist, basierend auf den gemessenen optischen Eigenschaften ermöglichen. Der Verfestigungsgrad kann sich auf eine Reihe anderer optischer Eigenschaften, einschließlich Dichte, Festigkeit, Elastizitätsmodul, und die mechanische Leistung, wie den Grad der Ausdehnung, die das Objekt ohne zu brechen aushalten kann, beziehen. Somit kann basierend auf den gemessenen optischen Eigenschaften auch der Grad einer jeden dieser Objekteigenschaften bestimmt werden. Zum Beispiel können der Grad der Absorbanz und der Grad an Glanz jeweils positiv mit jeder der vorhergehenden Objekteigenschaften korreliert werden.In some examples, many of the above-mentioned building materials, such as powders, may have different optical properties, e.g. B. a different absorbance or a different gloss, depending on the degree of solidification of the building material, for. B. whether the building material is solidified or not show. This may enable determining whether the building material is solidified as intended based on the measured optical properties. The degree of consolidation may refer to a number of other optical properties, including density, strength, modulus of elasticity, and mechanical performance, such as the degree of expansion that the object can endure without breaking. Thus, based on the measured optical properties, the degree of each of these object characteristics can also be determined. For example, the degree of absorbance and the degree of gloss can each be correlated positively with each of the preceding object properties.
In einigen Beispielen kann das Baumaterial dann, wenn es nicht verfestigt ist, bei Vorhandensein einer geeigneten Strahlungsquelle, die Strahlung auf das Baumaterial emittiert, eine geringe oder keine Absorbanz und einen geringen oder keinen Glanz zeigen. Diese optischen Eigenschaften können sich aus der Opazität ergeben, die aus der Streuung der Strahlung zwischen Teilen einer unregelmäßigen Oberfläche des Baumaterials und zwischen der großen Zahl an Schnittstellen zwischen dem Baumaterial und Luft, z. B. zwischen den Partikeln eines Pulvers und Luftporen im Pulver, resultiert. Wenn das Baumaterial verfestigt ist, kann es dann bezogen auf ein nicht verfestigtes Baumaterial eine größere Absorbanz und einen höheren Glanz zeigen. Eine größere Absorbanz kann sich aus einer größeren Durchlässigkeit für Strahlung, z. B. Infrarotstrahlung, ergeben, zum Beispiel aufgrund von reduzierter Streuung von Strahlung, was bewirkt, dass die Strahlung tiefer in das Baumaterial eindringt und darin absorbiert wird, was bewirkt, dass die verfestigte Fläche dunkler aussieht. Ein höherer Glanz kann sich zum Beispiel ergeben, weil das Baumaterial eine gleichmäßigere Oberfläche als vor der Verfestigung aufweisen kann.In some examples, the building material may, if not solidified, exhibit little or no absorbance and little or no gloss in the presence of a suitable radiation source which emits radiation onto the building material. These optical properties may result from the opacity resulting from the scattering of radiation between parts of an irregular surface of the building material and between the large number of interfaces between the building material and air, e.g. B. between the particles of a powder and air pores in the powder results. When the building material is solidified, it may then show greater absorbency and higher gloss with respect to a non-solidified building material. A greater absorbance may result from a greater transmission of radiation, e.g. Infrared radiation, for example due to reduced scattering of radiation, causes the radiation to penetrate deeper into the building material and be absorbed therein, causing the solidified surface to look darker. For example, a higher gloss may result because the build material may have a more uniform surface than prior to solidification.
In einigen Beispielen wird dem Baumaterial Koaleszenzmittel zugeführt, wonach das Baumaterial mit dem Koaleszenzmittel verfestigt wird, wenn Energie aufgebracht wird. Verschiedene Arten von Koaleszenzmittel können verschiedene Effekte auf die Absorbanz haben, wie folgt.In some examples, coalescing agent is added to the build material, after which the build material is solidified with the coalescing agent as energy is applied. Different types of coalescing agents can have different effects on absorbance, as follows.
In einigen Beispielen, die ein strahlungsabsorbierendes Koaleszenzmittel verwenden, kann das Mittel eine zusätzliche Absorption von Strahlung bewirken, die in das Baumaterial transmittiert wird, was die verfestigte Fläche weiter verdunkelt. Zum Beispiel kann nach der Zufuhr des Koaleszenzmittels doch vor dem Aufbringen von Energie zur Verfestigung das unverfestigte Baumaterial eine größere Absorbanz zeigen als unverfestigtes Baumaterial, dem kein Koaleszenzmittel zugeführt wurde. Dies kann daran liegen, dass das Koaleszenzmittel, nachdem es dem Baumaterial zugeführt wurde, sich zumindest teilweise auf der Oberfläche des Baumaterials absetzen kann, sodass das Koaleszenzmittel als Absorptionsmittel fungieren und die Strahlung absorbieren kann und dadurch die Absorbanz erhöht. Carbon Black kann zum Beispiel ein Bestandteil eines strahlungsabsorbierenden Koaleszenzmittels sein, das zumindest teilweise auf der Oberfläche des Baumaterials verbleiben kann. Jedoch durchdringt in einigen Beispielen das Koaleszenzmittel das Baumaterial oder wird von zusätzlichem Baumaterial abgedeckt, sodass es im Inneren des Baumaterials verborgen und verteilt wird. In diesen Fällen hat das Koaleszenzmittel keine Auswirkung auf die Oberflächeneigenschaften des nicht verfestigten Baumaterials, was für die geringe Absorbanz verantwortlich sein kann.In some examples using a radiation-absorbing coalescing agent, the agent may cause additional absorption of radiation that is transmitted into the building material, further darkening the solidified area. For example, after the addition of the coalescing agent, prior to the application of energy for solidification, the unconsolidated building material may show greater absorbance than unconsolidated building material to which no coalescing agent has been added. This may be because the coalescing agent, after being supplied to the building material, may at least partially settle on the surface of the building material, so that the coalescing agent may act as an absorbent and absorb the radiation, thereby increasing the absorbance. For example, carbon black may be a component of a radiation-absorbing coalescing agent that may at least partially remain on the surface of the build material. However, in some examples, the coalescent penetrates the build material or is covered by additional build material so that it is buried and distributed inside the build material. In these cases, the coalescing agent has no effect on the surface properties of the non-solidified building material, which may be responsible for the low absorbance.
Nach dem Aufbringen von Energie zur Verfestigung kann die Absorbanz des verfestigten Baumaterials zunehmen. Zum Beispiel kann Strahlung durch die Oberfläche des verfestigten Baumaterials durchgehen, die nach der Verfestigung für Strahlung durchlässig sein kann, und das im Innern des Baumaterials verborgene und verteilte Koaleszenzmittel erreichen. Das Koaleszenzmittel kann als Absorptionsmittel fungieren und die Strahlung absorbieren und dadurch die Absorbanz erhöhen. In jedem dieser Beispiele kann eine erhebliche Differenz in der Absorbanz im unverfestigten im Vergleich zum verfestigten Baumaterial vorhanden sein.After the application of energy for solidification, the absorbance of the solidified building material may increase. For example, radiation may pass through the surface of the solidified building material, which may be permeable to radiation after solidification, and reach the coalescing agent hidden and distributed within the building material. The coalescing agent can function as an absorbent and absorb the radiation and thereby increase the absorbance. In each of these examples there may be a significant difference in absorbance in the unconsolidated compared to the consolidated building material.
In Beispielen, in denen kein Koaleszenzmittel verwendet wird, kann unverfestigtes Baumaterial zum Beispiel eine Absorbanz von etwa 0,1 bis etwa 0,2 OD-Einheiten (optische Dichte) aufweisen, und verfestigtes Baumaterial kann eine Absorbanz von etwa 0,4 OD-Einheiten aufweisen.For example, in examples where coalescant is not used, unconsolidated build material may have an absorbance of from about 0.1 to about 0.2 OD units (optical density), and consolidated building material may have an absorbance of about 0.4 OD units exhibit.
In Beispielen, in denen Koaleszenzmittel verwendet wird, das Carbon Black beinhaltet, kann die Veränderung in der Absorbanz zwischen dem nicht verfestigten und dem verfestigten Baumaterial zum Beispiel größer sein als oben erwähnt. Zum Beispiel kann unverfestigtes Material, auf das Carbon Black beinhaltendes Koaleszenzmittel aufgebracht wurde, eine Absorbanz von etwa 0,5 bis etwa 1,0 OD-Einheiten aufweisen, und verfestigtes Baumaterial, das Carbon Black aus dem Koaleszenzmittel aufnimmt, kann eine Absorbanz von etwa 1,3 bis 1,8 OD-Einheiten aufweisen. Dies kann ermöglichen, dass die gemessene Absorbanz als genauer Indikator der Objekteigenschaften dient.For example, in examples where coalescing agent containing carbon black is used, the change in absorbance between the unconsolidated and solidified building material may be greater than mentioned above. For example, unconsolidated material to which carbon black-containing coalescing agent has been applied may have an absorbance of from about 0.5 to about 1.0 OD units, and consolidated building material that incorporates carbon black from the coalescant may have an absorbance of about 1 , 3 to 1.8 OD units. This may allow the measured absorbance to serve as an accurate indicator of object properties.
Jedoch kann in anderen Beispielen die Absorbanz andere als die oben aufgeführten Werte erreichen.However, in other examples, the absorbance may reach values other than those listed above.
In anderen Beispielen, die ein Koaleszenzmittel verwenden, das die Strahlung, wie sichtbares Licht, die zur Erfassung verwendet wird, nicht absorbiert, wird die Absorbanz eventuell nicht beeinflusst, weil die Strahlung durch das Koaleszenzmittel durchgeht. Somit kann das unverfestigte, Koaleszenzmittel aufweisende Baumaterial eine Absorbanz zeigen, die der ähnelt, die von dem unverfestigten Baumaterial gezeigt wird, dem kein Koaleszenzmittel zugeführt wurde. Zusätzlich kann in einigen Beispielen das verfestigte, Koaleszenzmittel aufweisende Baumaterial eine Absorbanz zeigen, die der ähnelt, die von verfestigtem Baumaterial gezeigt wird, dem kein Koaleszenzmittel zugeführt wurde.In other examples that use a coalescing agent that does not absorb the radiation, such as visible light used for detection, the absorbance may not be affected because the radiation passes through the coalescing agent. Thus, the unconsolidated coalescent building material may exhibit an absorbance similar to that exhibited by the unconsolidated building material to which no coalescing agent has been added. In addition, in some examples, the consolidated, coalescer-containing building material may exhibit an absorbance similar to that exhibited by solidified building material to which no coalescing agent has been added.
In einigen Beispielen kann das unverfestigte, Koaleszenzmittel aufweisende Baumaterial einen Glanz zeigen, der dem ähnelt, der von dem unverfestigten Baumaterial gezeigt wird, dem kein Koaleszenzmittel zugeführt wurde. Zusätzlich kann in einigen Beispielen das verfestigte, Koaleszenzmittel aufweisende Baumaterial einen Glanz zeigen, der dem ähnelt, der von verfestigtem Baumaterial gezeigt wird, dem kein Koaleszenzmittel zugeführt wurde. Dies kann ungeachtet dessen gelten, ob sich Koaleszenzmittel auf der Oberfläche des Baumaterials absetzt oder das Baumaterial durchdringt.In some examples, the unconsolidated coalescing material may exhibit a gloss similar to that exhibited by the unconsolidated building material to which no coalescing agent has been added. In addition, in some examples, the consolidated, coalescant-containing building material may exhibit a gloss similar to that exhibited by solidified building material to which no coalescing agent has been added. This may be true regardless of whether coalescing agent settles on the surface of the building material or penetrates the building material.
In einigen Beispielen können einige Baumaterialien, z. B. Flüssigkeiten, statt einer positiven eher eine negative Korrelation zwischen dem Verfestigungsgrad und der Absorbanz sowie zwischen dem Verfestigungsgrad und dem Glanz zeigen. Dies kann zum Beispiel daran liegen, dass die Verfestigung eine erhöhte Rauigkeit auf der Oberfläche des flüssigen Baumaterials bewirkt. In some examples, some building materials, e.g. As liquids, instead of a positive show rather a negative correlation between the degree of solidification and the absorbance and between the degree of solidification and the gloss. This may for example be because the solidification causes increased roughness on the surface of the liquid building material.
Das additive Fertigungssystem 200 kann eine Systemsteuerung 210 beinhalten. Alle hierin offenbarten Funktionsweisen und Verfahren können in das additive Fertigungssystem 200 und/oder die Steuerung 210 implementiert und darin gesteuert werden.The additive manufacturing system 200 can be a system control 210 include. All of the modes of operation and methods disclosed herein may be incorporated into the additive manufacturing system 200 and / or the controller 210 implemented and controlled in it.
Die Steuerung 210 kann einen Prozessor 212 zum Ausführen von Anweisungen beinhalten, die die hierin beschriebenen Verfahren implementieren können. Der Prozessor 212 kann zum Beispiel ein Mikroprozessor, ein Mikrocontroller, ein programmierbares Gate-Array, ein anwendungsspezifischer Schaltkreis (ASIC – Application Specific Integrated Circuit), ein Computerprozessor oder dergleichen sein. Der Prozessor 212 kann zum Beispiel mehrere Kerne auf einem Chip, mehrere Kerne auf mehreren Chips, mehrere Kerne auf mehreren Geräten oder Kombinationen davon enthalten. In einigen Beispielen kann der Prozessor 212 mindestens eine integrierte Schaltung (IC), eine andere Steuerlogik, andere elektronische Schaltungen oder Kombinationen davon beinhalten.The control 210 can be a processor 212 to execute instructions that may implement the methods described herein. The processor 212 For example, it may be a microprocessor, a microcontroller, a programmable gate array, an application specific integrated circuit (ASIC), a computer processor, or the like. The processor 212 For example, it may contain multiple cores on a single chip, multiple cores on multiple chips, multiple cores on multiple devices, or combinations thereof. In some examples, the processor may 212 at least one integrated circuit (IC), other control logic, other electronic circuits, or combinations thereof.
Die Steuerung 210 kann die direkte Anwenderinteraktion unterstützen. Zum Beispiel kann das additive Fertigungssystem 200 mit dem Prozessor 212 gekoppelte Anwendereingabegeräte 220 beinhalten, z. B. eins oder mehrere von: Tastatur, Touchpad, Tasten, Tastenfeld, Wahlvorrichtung, Maus, Trackball, Kartenleser oder andere Eingabegeräte. Zusätzlich kann das additive Fertigungssystem 200 mit dem Prozessor 212 gekoppelte Ausgabegeräte 222 beinhalten, z. B. eins oder mehrere von: Flüssigkeitskristallanzeige (LCD), Drucker, Videobildschirm, Touchscreen-Bildschirm, Leuchtdiode (LED) oder andere Ausgabegeräte. Die Ausgabegeräte 222 können auf Anweisungen reagieren, um Textinformationen oder Grafikdaten anzuzeigen.The control 210 can support direct user interaction. For example, the additive manufacturing system 200 with the processor 212 coupled user input devices 220 include, for. One or more of: keyboard, touchpad, buttons, keypad, selector, mouse, trackball, card reader or other input device. In addition, the additive manufacturing system 200 with the processor 212 coupled output devices 222 include, for. One or more of: liquid crystal display (LCD), printer, video screen, touch screen display, light emitting diode (LED) or other output devices. The output devices 222 can respond to statements to display textual information or graphic data.
Der Prozessor 212 kann über einen Kommunikationsbus 214 mit einem computerlesbaren Speichermedium 216 in Kommunikation stehen. Das computerlesbare Speichermedium 216 kann ein einzelnes Medium oder mehrere Medien beinhalten. Zum Beispiel kann das computerlesbare Speichermedium 216 einen Speicher des ASIC oder einen separaten Speicher in der Steuerung 210 oder beide beinhalten. Das computerlesbare Speichermedium 216 kann jedes elektronische, magnetische, optische oder andere physikalische Speichergerät sein. Zum Beispiel kann das computerlesbare Speichermedium 216 ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein statischer Speicher, ein Nur-Lese-Speicher, ein elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EEPROM), eine Festplatte, eine optische Platte, ein Speicherlaufwerk, eine CD, eine DVD und dergleichen sein. Das computerlesbare Speichermedium 216 kann nicht-flüchtig sein. Das computerlesbare Speichermedium 216 kann computerausführbare Anweisungen 218 speichern, verschlüsseln oder enthalten, die, wenn sie vom Prozessor 212 ausgeführt werden, bewirken, dass der Prozessor 212 ein beliebiges oder mehrere der hierin offenbarten Verfahren oder Funktionsweisen gemäß verschiedener Beispiele durchführt.The processor 212 can via a communication bus 214 with a computer-readable storage medium 216 communicate. The computer-readable storage medium 216 may include a single medium or multiple media. For example, the computer-readable storage medium 216 a memory of the ASIC or a separate memory in the controller 210 or both. The computer-readable storage medium 216 can be any electronic, magnetic, optical or other physical storage device. For example, the computer-readable storage medium 216 random access memory (RAM), static memory, read only memory, electrically erasable programmable read only memory (EEPROM), hard disk, optical disk, memory drive, CD, DVD, and the like. The computer-readable storage medium 216 can be non-volatile. The computer-readable storage medium 216 can be computer-executable instructions 218 store, encrypt, or contain, which, when received by the processor 212 run, cause the processor 212 performs any one or more of the methods or functions disclosed herein according to various examples.
Das System 200 kann einen Koaleszenzmittelverteiler 202 beinhalten, um das Koaleszenzmittel nachfolgenden Schichten aus Baumaterial, die auf einem Stützelement 204 bereitgestellt wurden, selektiv zuzuführen. Gemäß einem nicht begrenzenden Beispiel kann ein geeignetes Koaleszenzmittel eine tintenartige Formulierung mit Carbon Black sein, zum Beispiel die Tintenformulierung, die kommerziell als CM997A bekannt und bei der Hewlett-Packard Company erhältlich ist. In einem Beispiel kann so eine Tinte zusätzlich ein Infrarotlichtabsorptionsmittel umfassen. In einem Beispiel kann so eine Tinte zusätzlich ein Nahinfrarotlichtabsorptionsmittel umfassen. In einem Beispiel kann so eine Tinte zusätzlich ein Absorptionsmittel für sichtbares Licht umfassen. In einem Beispiel kann so eine Tinte zusätzlich ein Absorptionsmittel für UV-Licht umfassen. Beispiele für Tinten mit Absorptionsmitteln für das sichtbare Licht sind Farbtinten auf Farbstoffbasis und Farbtinten auf Pigmentbasis, wie Tinten, die kommerziell als CM993A und CE042A bekannt und bei der Hewlett-Packard Company erhältlich sind.The system 200 can be a coalescing agent distributor 202 Incorporate the coalescing agent into subsequent layers of building material that rest on a support element 204 were supplied selectively. By way of non-limiting example, a suitable coalescing agent may be a carbon black ink type formulation, for example, the ink formulation commercially known as CM997A and available from the Hewlett-Packard Company. In one example, such an ink may additionally comprise an infrared light absorbent. In one example, such an ink may additionally include a near-infrared light absorber. In one example, such an ink may additionally comprise a visible light absorber. In one example, such an ink may additionally comprise an ultraviolet light absorber. Examples of visible light absorptive inks are dye-based color inks and pigment-based color inks, such as inks commercially known as CM993A and CE042A available from the Hewlett-Packard Company.
Die Steuerung 210 steuert die selektive Zufuhr von Koaleszenzmittel an eine Schicht aus bereitgestelltem Baumaterial gemäß den Anweisungen, die Mittelzufuhrsteuerungsdaten 208 umfassen, die zum Beispiel aus den Objektdesigndaten 206 abgeleitet werden können.The control 210 controls the selective delivery of coalescing agent to a layer of supplied building material according to the instructions, the means feed control data 208 include, for example, the object design data 206 can be derived.
Der Mittelverteiler 202 kann ein Druckkopf, z. B. ein thermischer Druckkopf oder ein Piezo-Inkjet-Druckkopf sein. Der Druckkopf kann Düsenreihen aufweisen. In einem Beispiel können Druckköpfe wie die üblicherweise in kommerziell erhältlichen Tintenstrahldruckern eingesetzten verwendet werden. In anderen Beispielen werden die Mittel eventuell eher durch Spraydüsen als durch Druckköpfe zugeführt. Andere Zufuhrmechanismen können ebenfalls verwendet werden. Der Mittelverteiler 202 kann verwendet werden, um Koaleszenzmittel selektiv zuzuführen, z. B. aufzutragen, wenn es in der Form geeigneter Fluids, z. B. einer Flüssigkeit, vorliegt. In einigen Beispielen kann der Mittelverteiler 202 derart ausgewählt werden, dass er angemessen große Tropfen des Mittels mit einer beliebigen geeigneten Auflösung zuführt. In einigen Beispielen kann das Koaleszenzmittel einen flüssigen Träger wie Wasser oder jedes andere geeignete Lösungsmittel oder Dispersionsmittel umfassen, um zu ermöglichen, dass es über einen Druckkopf zugeführt werden kann. In einigen Beispielen kann der Druckkopf ein Drop-on-Demand-Druckkopf sein. In anderen Beispielen kann der Druckkopf ein Druckkopf sein, der beständig Tropfen ausstößt.The central distributor 202 can a printhead, for. Example, a thermal printhead or a piezo inkjet printhead. The printhead may have rows of nozzles. In one example, printheads such as those commonly used in commercially available ink jet printers may be used. In other examples, the agents may be supplied by spray nozzles rather than printheads. Other delivery mechanisms can also be used. The central distributor 202 can be used to To selectively supply coalescing agent, e.g. B. when applied in the form of suitable fluids, for. As a liquid is present. In some examples, the agent distributor may 202 be selected to deliver appropriately sized drops of agent at any suitable resolution. In some examples, the coalescing agent may comprise a liquid carrier such as water or any other suitable solvent or dispersing agent to enable it to be fed via a printhead. In some examples, the printhead may be a drop-on-demand printhead. In other examples, the printhead may be a printhead that consistently ejects drops.
In dem in 2a dargestellten Beispiel hat der Mittelverteiler 202 eine Länge, die es ihm ermöglicht, die gesamte Breite des Stützelementes 204 in einer sogenannten seitenbreiten Konfiguration zu umspannen. In einem Beispiel kann dies erreicht werden durch eine geeignete Anordnung mehrerer Druckköpfe. In anderen Beispielen kann ein einzelner Druckkopf verwendet werden, der eine Reihe von Düsen aufweist, die eine Länge haben, die es ermöglicht, dass diese die Breite des Stützelementes 204 umspannen. In anderen Beispielen kann der Mittelverteiler 202 eine kürzere Länge aufweisen, die nicht ermöglicht, dass er die gesamte Breite des Stützelementes 204 umspannt.In the in 2a The example shown has the central distributor 202 a length that allows it, the entire width of the support element 204 in a so-called page-wide configuration to span. In one example, this can be achieved by a suitable arrangement of multiple printheads. In other examples, a single printhead may be used that has a series of nozzles that have a length that allows them to be the width of the support member 204 span. In other examples, the middle distributor 202 have a shorter length, which does not allow him the entire width of the support element 204 spans.
Der Mittelverteiler 202 kann an einem beweglichen Träger montiert werden, damit dieser sich bidirektional über die Länge der Stütze 204 entlang der dargestellten Y-Achse bewegen kann. Dies ermöglicht die selektive Zufuhr von Koaleszenzmittel über die gesamte Breite und Länge der Stütze 204 in einem einzelnen Durchlauf. In anderen Beispielen kann der Mittelverteiler 202 fest angebracht werden und das Stützelement 204 kann sich bezogen auf den Mittelverteiler 202 bewegen.The central distributor 202 can be mounted on a mobile support so that it is bidirectional over the length of the support 204 can move along the Y-axis shown. This allows selective delivery of coalescing agent across the entire width and length of the support 204 in a single pass. In other examples, the middle distributor 202 firmly attached and the support element 204 can be relative to the central distributor 202 move.
Es ist zu beachten, dass mit dem hierin verwendeten Begriff „Breite” im Allgemeinen die kürzeste Ausdehnung in der Fläche parallel zur X- und zur Y-Achse, wie in 2a dargestellt, bezeichnet wird, während mit dem hierin verwendeten Begriff „Länge” im Allgemeinen die längste Ausdehnung in dieser Fläche bezeichnet wird. Allerdings ist zu beachten, dass in anderen Beispielen der Begriff „Breite” synonym zum Begriff „Länge” sein kann. Zum Beispiel kann in anderen Beispielen der Mittelverteiler 202 eine Länge haben, die es ihm ermöglicht, die gesamte Länge des Stützelementes 204 zu umspannen, während sich der bewegliche Träger bidirektional über die Breite der Stütze 204 bewegen kann.It should be noted that with the term "width" as used herein, generally, the shortest dimension in the surface is parallel to the X and Y axes, as in FIG 2a , while the term "length" as used herein generally refers to the longest extent in that area. However, it should be noted that in other examples, the term "width" may be synonymous with the term "length". For example, in other examples, the central distributor 202 have a length that allows it, the entire length of the support element 204 to span while the movable support is bidirectional across the width of the support 204 can move.
In einem anderen Beispiel hat der Mittelverteiler 202 keine Länge, die es ihm ermöglicht, die ganze Breite des Stützelementes zu umspannen, doch er kann sich zusätzlich bidirektional über die Breite der Stütze 204 in der dargestellten X-Achse bewegen. Diese Konfiguration ermöglicht die selektive Zufuhr von Koaleszenzmittel und Koaleszenzmodifiziermittel über die gesamte Breite und Länge der Stütze 204 in mehreren Durchläufen. Andere Konfigurationen wie die seitenbreite Konfiguration können jedoch ermöglichen, dass dreidimensionale Objekte schneller erzeugt werden.In another example, the central distributor has 202 no length that allows it to span the entire width of the support element, but it can also bidirectionally across the width of the support 204 move in the illustrated X-axis. This configuration allows the selective delivery of coalescing agent and coalescing modifier across the entire width and length of the support 204 in several passes. However, other configurations, such as page-wide configuration, may allow three-dimensional objects to be generated faster.
Der Koaleszenzmittelverteiler 202 kann eine Versorgung mit Koaleszenzmittel beinhalten oder kann mit einer separaten Versorgung mit Koaleszenzmittel verbunden werden.The coalescing agent distributor 202 may include a coalescent supply or may be connected to a separate coalescent supply.
Das System 200 kann ferner einen Baumaterialverteiler 224 umfassen, um aufeinanderfolgende Schichten aus Baumaterial auf dem Stützelement 204 bereitzustellen, z. B. zuzuführen und/oder aufzutragen. Geeignete Baumaterialverteiler 224 können zum Beispiel ein Wischerblatt und eine Walze beinhalten. Das Baumaterial kann von einem Trichter oder Baumaterialvorrat an den Baumaterialverteiler 224 geliefert werden. In dem dargestellten Beispiel bewegt sich der Baumaterialverteiler 224 über die Länge (Y-Achse) des Stützelements 204, um eine Schicht aus Baumaterial aufzutragen. Wie zuvor beschrieben, wird eine Schicht aus Baumaterial auf das Stützelement 204 aufgetragen, wohingegen die folgenden Schichten aus Baumaterial auf eine zuvor aufgetragene Schicht aus Baumaterial aufgetragen werden. Der Baumaterialverteiler 224 kann ein fester Bestandteil des Systems 200 sein oder kein fester Bestandteil des Systems 200 sein und stattdessen zum Beispiel Teil eines abnehmbaren Moduls sein.The system 200 can also be a building material distributor 224 comprise successive layers of building material on the support element 204 to provide, for. B. supply and / or apply. Suitable building material distributor 224 For example, a wiper blade and a roller may be included. The building material may be from a hopper or building material supply to the building material distributor 224 to be delivered. In the illustrated example, the building material distributor moves 224 along the length (Y-axis) of the support element 204 to apply a layer of building material. As described above, a layer of building material is applied to the support element 204 whereas the following layers of building material are applied to a previously applied layer of building material. The building material distributor 224 can be an integral part of the system 200 or not an integral part of the system 200 and instead be part of a detachable module, for example.
In einigen Beispielen kann die Dicke einer jeden Schicht einen Wert haben, der aus dem Bereich von etwa 50 bis etwa 300 Mikrometern, oder etwa 90 bis etwa 110 Mikrometern oder etwa 250 Mikrometern ausgewählt wurde, obwohl in anderen Beispielen dünnere oder dickere Schichten aus Baumaterial bereitgestellt werden können. Die Dicke kann von der Steuerung 210 gesteuert werden, zum Beispiel basierend auf den Mittelzufuhrsteuerungsdaten 208.In some examples, the thickness of each layer may have a value selected from the range of about 50 to about 300 microns, or about 90 to about 110 microns, or about 250 microns, although in other examples thinner or thicker layers of build material are provided can be. The thickness can be from the controller 210 controlled, for example, based on the agent feed control data 208 ,
In einigen Beispielen kann es zusätzliche Mittelverteiler und Baumaterialverteiler bezogen auf die in 2a dargestellten Verteiler geben. In einigen Beispielen können sich die Verteiler des Systems 200 auf demselben Träger befinden, entweder direkt nebeneinander oder mit kurzem Abstand dazwischen. In anderen Beispielen können zwei oder mehr Träger jeweils einen oder mehrere Verteiler enthalten. Zum Beispiel kann jeder Verteiler sich in seinem eigenen separaten Träger befinden. Alle zusätzlichen Verteiler können ähnliche Merkmale haben wie jene, die zuvor mit Bezug auf den Koaleszenzmittelverteiler 202 erläutert wurden. Jedoch können in einigen Beispielen verschiedene Mittelverteiler zum Beispiel verschiedene Koaleszenzmittel zuführen.In some examples, there may be additional central distributors and building material distributors related to those disclosed in US Pat 2a give shown distributor. In some examples, the distributors of the system may 200 on the same support, either directly next to each other or with a short distance between them. In other For example, two or more carriers may each contain one or more distributors. For example, each distributor may be in its own separate carrier. All additional manifolds may have similar characteristics to those previously described with respect to the coalescing agent manifold 202 were explained. However, in some examples, different center distributors may, for example, supply different coalescing agents.
In dem dargestellten Beispiel kann die Stütze 204 derart in der Z-Achse bewegt werden, dass, wenn neue Schichten aus Baumaterial aufgetragen werden, eine vorbestimmte Lücke zwischen der Oberfläche der zuletzt aufgetragenen Baumaterialschicht und der Unterseite des Mittelverteilers 202 aufrechterhalten wird. In anderen Beispielen kann jedoch die Stütze 204 nicht in der Z-Achse bewegt werden und der Mittelverteiler 202 kann in der Z-Achse bewegt werden.In the example shown, the support 204 be moved in the Z-axis such that when new layers of building material are applied, a predetermined gap between the surface of the last applied building material layer and the underside of the central distributor 202 is maintained. In other examples, however, the support may 204 not be moved in the Z-axis and the central distributor 202 can be moved in the Z-axis.
Das System 200 kann zusätzlich eine Energiequelle 226 beinhalten, um Energie auf das Baumaterial aufzubringen, um an den Stellen die Verfestigung von Abschnitten des Baumaterials zu bewirken, denen Koaleszenzmittel zugeführt wurde oder die davon durchdrungen sind. In einigen Beispielen ist die Energiequelle 226 eine Infrarot(IR)-Strahlungsquelle, eine Nahinfrarotstrahlungsquelle, eine Halogenstrahlungsquelle oder eine Leuchtdiode. In einigen Beispielen kann die Energiequelle 226 eine einzelne Energiequelle sein, die die Energie gleichmäßig auf das auf der Stütze 204 aufgetragene Baumaterial aufbringen kann. In einigen Beispielen kann die Energiequelle 226 eine Reihe von Energiequellen sein.The system 200 can additionally an energy source 226 to apply energy to the building material to effect in situ solidification of portions of the building material to which coalescing agent has been introduced or penetrated therefrom. In some examples, the energy source is 226 an infrared (IR) radiation source, a near infrared radiation source, a halogen radiation source, or a light emitting diode. In some examples, the energy source 226 be a single source of energy that puts the energy evenly on the prop 204 applied building material can apply. In some examples, the energy source 226 be a set of energy sources.
In einigen Beispielen ist die Energiequelle 226 dazu konfiguriert, Energie in einer im Wesentlichen gleichmäßigen Weise auf die gesamte Fläche einer Schicht aus Baumaterial aufzubringen. In diesen Beispielen kann die Energiequelle 226 eine ungerichtete Energiequelle sein. In diesen Beispielen kann Energie gleichzeitig auf eine gesamte Schicht aufgebracht worden sein, was dabei helfen kann, die Geschwindigkeit, mit der ein dreidimensionales Objekt erzeugt werden kann, zu erhöhen.In some examples, the energy source is 226 configured to apply energy in a substantially uniform manner to the entire surface of a layer of building material. In these examples, the energy source 226 be an undirected source of energy. In these examples, energy may have been applied simultaneously to an entire layer, which may help to increase the speed with which a three-dimensional object can be generated.
In anderen Beispielen ist die Energiequelle 226 dazu konfiguriert, Energie in einer im Wesentlichen gleichmäßigen Weise auf einen Abschnitt der gesamten Fläche einer Schicht aus Baumaterial aufzubringen. Zum Beispiel kann die Energiequelle 226 dazu konfiguriert sein, Energie auf einen Streifen der gesamten Fläche einer Schicht aus Baumaterial aufzubringen. In diesen Beispielen kann die Energiequelle derart über die Schicht aus Baumaterial bewegt bzw. die Schicht abgetastet werden, dass letztlich eine im Wesentlichen gleichmäßige Menge an Energie auf die gesamte Fläche einer Schicht aus Baumaterial aufgebracht wird.In other examples, the energy source is 226 configured to apply energy in a substantially uniform manner to a portion of the entire surface of a layer of building material. For example, the energy source 226 be configured to apply energy to a strip of the entire surface of a layer of building material. In these examples, the energy source may be scanned over the layer of build material, or the layer scanned, such that ultimately a substantially uniform amount of energy is applied to the entire surface of a layer of build material.
In einigen Beispielen kann die Energiequelle 226 an dem beweglichen Träger montiert werden.In some examples, the energy source 226 be mounted on the movable support.
In anderen Beispielen kann die Energiequelle 226 eine variable Menge an Energie aufbringen, wenn sie über die Schicht aus Baumaterial bewegt wird, zum Beispiel entsprechend den Mittelzufuhrsteuerungsdaten 208. Zum Beispiel kann die Steuerung 210 die Energiequelle derart steuern, dass sie die Energie nur auf die Abschnitte des Baumaterials aufbringt, auf die Koaleszenzmittel aufgebracht wurde.In other examples, the energy source may be 226 apply a variable amount of energy as it moves across the layer of building material, for example, according to the agent feed control data 208 , For example, the controller 210 controlling the energy source to apply the energy only to the portions of the building material to which coalescing agent has been applied.
In weiteren Beispielen kann die Energiequelle 226 eine gerichtete Energiequelle, z. B. ein Laserstrahl sein. In diesem Beispiel kann der Laserstrahl derart gesteuert werden, dass er die gesamte Schicht oder einen Abschnitt einer Schicht aus Baumaterial abtastet. In diesen Beispielen kann der Laserstrahl derart gesteuert werden, dass er eine Schicht aus Baumaterial entsprechend der Mittelzufuhrsteuerungsdaten scannt. Zum Beispiel kann der Laserstrahl derart gesteuert werden, dass er Energie auf die Abschnitte einer Schicht aufbringt, denen Koaleszenzmittel zugeführt wurde.In other examples, the energy source 226 a directed energy source, e.g. B. be a laser beam. In this example, the laser beam may be controlled to scan the entire layer or a portion of a layer of build material. In these examples, the laser beam may be controlled to scan a layer of building material in accordance with the center feed control data. For example, the laser beam may be controlled to apply energy to the portions of a layer to which coalescing agent has been supplied.
Die Kombination aus der zugeführten Energie, dem Baumaterial und dem Koaleszenzmittel kann derart ausgewählt werden, dass, die Effekte des Koaleszenzblutens ausgenommen: i) die Abschnitte des Baumaterials, denen kein Koaleszenzmittel zugeführt wurde, nicht koaleszieren, wenn temporär Energie darauf aufgebracht wird; ii) die Abschnitte des Baumaterials, denen Koaleszenzmittel zugeführt wurde oder die davon durchdrungen sind, koaleszieren, wenn temporär Energie darauf aufgebracht wird.The combination of the energy supplied, the building material and the coalescing agent may be selected such that, except for the effects of coalescing blood: i) the portions of the building material to which coalescing agent has not been supplied do not coalesce when energy is temporarily applied thereto; ii) coalescing the portions of the building material to which coalescing agent has been introduced or penetrated therefrom, when temporary energy is applied thereto.
Das System 200 kann zusätzlich ein Heizelement 230 beinhalten, um Wärme zu emittieren, um das auf die Stütze 204 aufgebrachte Baumaterial in einem vorbestimmten Temperaturbereich zu halten. Das Heizelement 230 kann jede geeignete Konfiguration aufweisen. Ein Beispiel ist in 2b dargestellt, die eine vereinfachte isometrische Darstellung eines Heizelements für ein additives Fertigungssystem gemäß einigen Beispielen ist. Das Heizelement 230 kann eine Reihe von Heizelementen 232, wie in 2b dargestellt, aufweisen. Die Heizeinheiten 232 können jeweils jede geeignete Heizeinheit sein, zum Beispiel eine Heizlampe wie eine Infrarotlampe. Die Heizeinheiten 232 können jede geeignete Form oder Konfiguration aufweisen, zum Beispiel rechtwinklig, wie in 2b dargestellt. In anderen Beispielen können sie zum Beispiel kreisförmig, stabförmig oder glühlampenförmig sein. Die Konfiguration kann optimiert werden, um eine homogene Wärmeverteilung in Richtung der vom Baumaterial umspannten Fläche bereitzustellen. Jede Heizeinheit 232 oder jede Gruppe von Heizeinheiten 232 kann eine regulierbare Strom- oder Spannungsversorgung aufweisen, um die auf die Baumaterialoberfläche aufgebrachte lokale Energiedichte variabel zu steuern.The system 200 Can additionally a heating element 230 involve to emit heat to the support 204 Keep applied building material in a predetermined temperature range. The heating element 230 can have any suitable configuration. An example is in 2 B which is a simplified isometric view of a heating element for an additive manufacturing system according to some examples. The heating element 230 can be a set of heating elements 232 , as in 2 B shown, have. The heating units 232 Each may be any suitable heating unit, for example a heating lamp such as an infrared lamp. The heating units 232 may be of any suitable shape or configuration, for example Example at right angles, as in 2 B shown. In other examples, for example, they may be circular, rod-shaped or incandescent. The configuration can be optimized to provide a homogeneous distribution of heat in the direction of the surface covered by the building material. Every heating unit 232 or any group of heating units 232 may have an adjustable current or voltage supply to variably control the local energy density applied to the building material surface.
Jede Heizeinheit 232 kann ihrer eigenen jeweiligen Fläche an Baumaterial entsprechen, sodass jede Heizeinheit 232 Wärme im Wesentlichen in Richtung ihrer eigenen Fläche statt der Flächen, die von anderen Heizeinheiten 232 abgedeckt werden, emittieren kann. Zum Beispiel kann jede der sechzehn Heizeinheiten 232 in 2b eine von sechzehn unterschiedlichen Flächen an Baumaterial erwärmen, wobei die sechzehn Flächen insgesamt die gesamte Fläche an Baumaterial abdecken. In einigen Beispielen kann jedoch jede Heizeinheit 232 auch, in geringerem Maße, etwas Wärme abgeben, die eine benachbarte Fläche beeinflusst.Every heating unit 232 can match their own respective area of building material, so every heating unit 232 Heat substantially in the direction of their own area instead of the areas of other heating units 232 be covered, can emit. For example, each of the sixteen heating units 232 in 2 B Heat one of sixteen different areas of building material, with the sixteen areas covering the entire area of construction material. However, in some examples, each heating unit may 232 also, to a lesser extent, give off some heat that affects an adjacent area.
In einigen Beispielen kann zusätzlich oder alternativ zu dem Heizelement 230 ein Heizelement unterhalb der Trägerplatte des Stützelements 204 bereitgestellt werden, um das Stützelement 204 und dadurch das Baumaterial konduktiv zu erwärmen. Das konduktive Heizelement kann dazu dienen, das Baumaterial über seine gesamte Fläche auf dem Stützelement 204 gleichmäßig zu erwärmen.In some examples, in addition to or as an alternative to the heating element 230 a heating element below the support plate of the support element 204 be provided to the support element 204 and thereby conductively heat the building material. The conductive heating element may serve to expose the building material over its entire area on the support element 204 to heat evenly.
Das System 200 kann zusätzlich einen Strahlungssensor 229 beinhalten, zum Beispiel einen berührungslosen Punkttemperatursensor wie eins oder mehrere Thermoelemente oder z. B. eine Wärmebildkamera. In anderen Beispielen kann der Sensor 229 eine Reihe von ortsfesten Pyrometern beinhalten, die jeweils die Strahlung einer einzelnen Fläche des Baumaterials erfassen. In anderen Beispielen kann der Sensor 229 ein einzelnes Pyrometer sein, das betrieben werden kann, um die gesamte Fläche des Baumaterials abzutasten oder zu scannen. Es können auch andere Arten von Sensoren verwendet werden.The system 200 Can additionally a radiation sensor 229 include, for example, a non-contact point temperature sensor such as one or more thermocouples or z. B. a thermal imaging camera. In other examples, the sensor 229 include a series of fixed pyrometers each detecting the radiation of a single surface of the building material. In other examples, the sensor 229 a single pyrometer that can be operated to scan or scan the entire surface of the build material. Other types of sensors may be used.
Der Temperatursensor 229 kann dazu dienen, eine Strahlungsverteilung, zum Beispiel im IR-Bereich zu erfassen, die von jedem Punkt des Baumaterials über der Fläche emittiert wird, die vom Baumaterial auf dem Stützelement 204 umspannt ist. Der Temperatursensor 229 kann die Strahlungsverteilung an die Steuerung 210 ausgeben. Die Strahlungsverteilungsdaten können dann zum Berechnen der Temperatur des Materials verwendet werden, wie bezogen auf 3 beschrieben wird.The temperature sensor 229 may serve to detect a radiation distribution, for example in the IR region, emitted from any point of the building material over the surface, that of the building material on the support element 204 is spanned. The temperature sensor 229 can control the radiation distribution to the controller 210 output. The radiation distribution data may then be used to calculate the temperature of the material as referred to 3 is described.
Der Sensor 229 kann im Allgemeinen zentral ausgerichtet und im Allgemeinen direkt dem Baumaterial zugewandt sein, sodass die optische Achse der Kamera auf die Mittellinie des Stützelements 204 zielt, um eine im Allgemeinen symmetrische Erfassung der Strahlung vom Baumaterial zu ermöglichen. Dies kann perspektivische Verzerrungen der Oberfläche des Baumaterials minimieren, was wiederum den Korrekturbedarf minimiert und Fehler in gemessenen Temperaturwerten im Vergleich zu realen Temperaturwerten reduziert. Zusätzlich kann der Sensor 229 fähig sein, (1) das Bild von einer weiten Region, die eine vollständige Schicht aus Baumaterial abdeckt, zum Beispiel durch geeignete Vergrößerung, aufzunehmen, (2) eine Reihe von Bildern der kompletten Schicht aufzunehmen, die später gemittelt werden oder (3) eine Reihe von Bildern aufzunehmen, die jeweils einen Abschnitt der Schicht abdecken, die zusammen die komplette Schicht abdecken. In einigen Beispielen kann sich der Sensor 229 in einer festen Position bezogen auf das Stützelement 204 befinden, doch kann in anderen Beispielen beweglich sein, wenn andere Komponenten beim Bewegen die Sichtlinie zwischen der Kamera 229 und dem Stützelement 204 unterbrechen.The sensor 229 may generally be centrally located and generally directly facing the building material, such that the optical axis of the camera faces the centerline of the support element 204 aims to enable a generally symmetrical detection of the radiation from the building material. This can minimize perspective distortions of the surface of the building material, which in turn minimizes the need for correction and reduces errors in measured temperature values compared to real temperature values. In addition, the sensor can 229 be capable of (1) taking the image of a wide region covering a complete layer of building material, for example by appropriate magnification, (2) taking a series of complete layer images which are later averaged, or (3) one A series of images each covering a portion of the layer which together cover the entire layer. In some examples, the sensor may 229 in a fixed position relative to the support element 204 However, in other examples, other components may move as the line of sight between the camera moves 229 and the support element 204 interrupt.
Das System 200 kann zusätzlich einen Strahlungssensor 228 beinhalten, um eine optische Eigenschaft des Baumaterials zu messen, die mit der Emissivität und/oder dem Verfestigungsgrad des Baumaterials korreliert wird. Beispiele für optische Eigenschaften sind Absorbanz oder Glanz des Baumaterials, doch es können auch andere optische Eigenschaften verwendet werden. Der Strahlungssensor 228 kann dazu dienen, die vom Baumaterial auf dem Stützelement 204 reflektierte Strahlung zu messen, z. B. zu erfassen. Auf jeder Fläche des Baumaterials kann die Messung der Strahlung das Messen einer Strahlungsverteilung beinhalten, die eine spektrale Verteilung ist, welche Strahlungsintensitätswerte als Funktion der Strahlungswellenlängen umfasst. Der Strahlungssensor 228 kann auch dazu dienen, den Reflektionswinkel der Strahlung vom Baumaterial zu messen. Der Strahlungssensor 228 kann Daten, die die Messungen darstellen, an die Steuerung 210 ausgeben, welche die von der Steuerung 210 durchzuführenden Schritte bestimmen können, wenn das Baumaterial sich nicht wie vorgesehen verfestigt hat. Die 2c–2f zeigen verschiedene Beispiele, die einen Strahlungssensor 228 verwenden.The system 200 Can additionally a radiation sensor 228 to measure an optical property of the building material, which is correlated with the emissivity and / or the degree of consolidation of the building material. Examples of optical properties are absorbance or gloss of the build material, but other optical properties may be used. The radiation sensor 228 can serve to the building material on the support element 204 to measure reflected radiation, e.g. B. to capture. On each surface of the building material, the measurement of the radiation may include measuring a radiation distribution which is a spectral distribution comprising radiation intensity values as a function of the radiation wavelengths. The radiation sensor 228 can also serve to measure the reflection angle of the radiation from the building material. The radiation sensor 228 can transfer data representing the measurements to the controller 210 spend, which by the control 210 be determined if the building material has not solidified as intended. The 2c - 2f show different examples that a radiation sensor 228 use.
Der Strahlungssensor 228 kann zum Beispiel Teil eines Reflektometers, Densitometers, Kolorimeters, Teil einer Digitalkamera, eines Glanzmessers oder Opazitätsmessers sein. Der Sensor selbst kann zum Beispiel einen Fototransistor, eine Fotodiode, eine integrierte Schaltung, die Licht in Spannung umwandelt (z. B. eine Fotodiode oder ein Fototransistor mit Unterstützungsschaltkreis), einen Kontaktbildsensor oder ein ladungsträgergekoppeltes Bauelement (CCD) umfassen. Der Strahlungssensor 228 kann ebenfalls Linsen und/oder Filter umfassen, um bei Anwendung von irgendeinem der oben erwähnten Sensoren das Sammeln und Sortieren von Licht zu unterstützen.The radiation sensor 228 may be part of a reflectometer, densitometer, colorimeter, part of a digital camera, glossmeter, or opacity meter, for example. The sensor itself may include, for example, a phototransistor, a photodiode, an integrated circuit that converts light into voltage (e.g. A photodiode or phototransistor with support circuitry), a contact image sensor or a charge coupled device (CCD). The radiation sensor 228 may also include lenses and / or filters to assist in the collection and sorting of light using any of the sensors mentioned above.
2c ist eine vereinfachte isometrische Darstellung eines Strahlungssensors 228 und einer ungerichteten Strahlungsquelle 238 in dem additiven Fertigungssystem 200 gemäß einiger Beispiele. In diesem Beispiel kann der Strahlungssensor 228 zum Messen der Absorbanz verwendet werden. Somit kann der Strahlungssensor 228 zum Beispiel Teil eines Reflektometers, Densitometers, Kolorimeters oder einer Digitalkamera sein. Es können jedoch auch andere Arten von Sensoren verwendet werden. In diesen Beispielen kann der Strahlungssensor 228 eine ungerichtete Strahlungsquelle 238 beinhalten oder damit verwendet werden. Wenn zum Beispiel der Strahlungssensor 228 ein Densitometer ist, kann der Strahlungssensor 228 die ungerichtete Strahlungsquelle 238 beinhalten. 2c is a simplified isometric view of a radiation sensor 228 and a non-directional radiation source 238 in the additive manufacturing system 200 according to some examples. In this example, the radiation sensor 228 used to measure the absorbance. Thus, the radiation sensor 228 for example, be part of a reflectometer, densitometer, colorimeter or digital camera. However, other types of sensors may be used. In these examples, the radiation sensor 228 a non-directional radiation source 238 include or be used with. If, for example, the radiation sensor 228 is a densitometer, the radiation sensor can 228 the non-directional radiation source 238 include.
In einigen Beispielen kann die Energiequelle 226 oder das Heizelement 230 als die ungerichtete Strahlungsquelle 238 verwendet werden. In diesen Beispielen kann die Strahlungsquelle 228 zum Beispiel einen Filter beinhalten, um einen Abschnitt der Strahlung, z. B. Infrarotstrahlung, von der Energiequelle 226 oder dem Heizelement 230 derart zu blockieren, dass der Strahlungssensor 228 einen Rest sichtbaren Lichts von der Strahlung, die von dem Baumaterial reflektiert wird, doch keine Infrarotstrahlung von dem Baumaterial, erfasst. Somit kann die zum Erwärmen oder zur Verfestigung des Baumaterials verwendete Infrarotstrahlung die zum Erfassen der Verfestigung verwendete sichtbare Lichtstrahlung nicht beeinträchtigen.In some examples, the energy source 226 or the heating element 230 as the non-directional radiation source 238 be used. In these examples, the radiation source 228 For example, include a filter to a portion of the radiation, for. B. infrared radiation, from the power source 226 or the heating element 230 block such that the radiation sensor 228 a residue of visible light from the radiation which is reflected by the building material but does not detect infrared radiation from the building material. Thus, the infrared radiation used to heat or solidify the building material can not interfere with the visible light radiation used to detect solidification.
In einigen Beispielen kann die ungerichtete Strahlungsquelle 238 von der Energiequelle 226 und dem Heizelement 230 getrennt sein. In diesen Fällen kann der Strahlungssensor 228 gleichermaßen einen Filter beinhalten, um einen Abschnitt der Strahlung, z. B. Infrarotstrahlung, von der Energiequelle 226, dem Heizelement 230 und dem Baumaterial zu blockieren. Zusätzlich kann die ungerichtete Strahlungsquelle 238 zum Beispiel Strahlung in einem Strahlungsspektrum aufbringen, das im Wesentlichen anders ist als die von der Energiequelle 226 und dem Heizelement 230 aufgebrachten Strahlungsspektren. Zum Beispiel kann die ungerichtete Strahlungsquelle 238 Strahlung im Bereich des sichtbaren Lichts aufbringen, wohingegen die Energiequelle 226 und das Heizelement 230 Strahlung primär im Infrarotbereich aufbringen können. Somit kann Interferenz zwischen der zum Erwärmen oder zur Verfestigung des Baumaterials verwendete Infrarotstrahlung und der zum Erfassen der Verfestigung verwendeten sichtbaren Lichtstrahlung reduziert oder verhindert werden.In some examples, the non-directional radiation source 238 from the energy source 226 and the heating element 230 be separated. In these cases, the radiation sensor 228 equally include a filter to a portion of the radiation, for. B. infrared radiation, from the power source 226 , the heating element 230 and to block the building material. In addition, the non-directional radiation source 238 For example, apply radiation in a radiation spectrum that is substantially different than that from the energy source 226 and the heating element 230 applied radiation spectra. For example, the non-directional radiation source 238 Apply radiation in the visible light range, whereas the energy source 226 and the heating element 230 Radiation primarily in the infrared range can apply. Thus, interference between the infrared radiation used to heat or solidify the building material and the visible light radiation used to detect solidification can be reduced or prevented.
Zum Messen der Absorbanz kann die Strahlungsquelle 238 ungerichtete Strahlung 240 auf das Baumaterial 234 aufbringen, und eine Strahlungsverteilung 242, die von einem Abschnitt 236 des Baumaterials 234 reflektiert wurde, kann von dem Strahlungssensor 228 gemessen werden. Die Wellenlängen der ungerichteten Strahlung 240 können derart ausgewählt werden, dass die Strahlung 240 nicht absorbiert wird, wenn der Abschnitt 236 nicht verfestigt ist, und derart, dass die Strahlung 240 absorbiert wird, wenn der Abschnitt 236 verfestigt ist und/oder Koaleszenzmittel enthält. Das Koaleszenzmittel kann derart ausgewählt werden, zum Beispiel Carbon Black, dass es die Wellenlängen der ungerichteten Strahlung absorbiert.To measure the absorbance, the radiation source 238 undirected radiation 240 on the building material 234 apply, and a radiation distribution 242 that of a section 236 of the building material 234 may be reflected from the radiation sensor 228 be measured. The wavelengths of the non-directional radiation 240 can be selected such that the radiation 240 not absorbed when the section 236 not solidified, and such that the radiation 240 is absorbed when the section 236 is solidified and / or contains coalescing agent. The coalescing agent may be selected, for example carbon black, to absorb the wavelengths of the non-directional radiation.
2d ist eine vereinfachte isometrische Darstellung eines Strahlungssensors 228 und einer gerichteten Strahlungsquelle 244 in einem additiven Fertigungssystem 200 gemäß einigen Beispielen. In diesem Beispiel kann der Strahlungssensor 228 verwendet werden, um den Glanz zu messen. Somit kann der Strahlungssensor 228 zum Beispiel Teil eines Glanzmessers, Densitometers, Reflektometers oder einer Digitalkamera sein. Es können jedoch auch andere Arten von Sensoren verwendet werden. In diesen Beispielen kann der Strahlungssensor 228 eine gerichtete Strahlungsquelle 244 beinhalten oder damit verwendet werden. In einigen Beispielen kann, wenn die Energiequelle 226 eine gerichtete Energiequelle ist, sie dann als die gerichtete Strahlungsquelle 244 verwendet werden. In einigen Beispielen kann die gerichtete Strahlungsquelle 244 von der Energiequelle 226 getrennt sein. In einigen Beispielen kann die gerichtete Strahlungsquelle 244 zum Beispiel Strahlung in einem Strahlungsspektrum aufbringen, das im Wesentlichen anders ist als die Strahlungsspektren, die von der Energiequelle 226 und dem Heizelement 230 aufgebracht wurden, um Interferenz zwischen der zum Erwärmen oder zur Verfestigung des Baumaterials verwendeten Strahlung und der zur Erfassung der Verfestigung verwendeten Strahlung zu reduzieren oder zu verhindern. 2d is a simplified isometric view of a radiation sensor 228 and a directional radiation source 244 in an additive manufacturing system 200 according to some examples. In this example, the radiation sensor 228 used to measure the gloss. Thus, the radiation sensor 228 for example, be part of a glossmeter, densitometer, reflectometer or a digital camera. However, other types of sensors may be used. In these examples, the radiation sensor 228 a directed radiation source 244 include or be used with. In some examples, if the energy source 226 a directed energy source is, then as the directed radiation source 244 be used. In some examples, the directional radiation source may be 244 from the energy source 226 be separated. In some examples, the directional radiation source may be 244 For example, apply radiation in a radiation spectrum that is substantially different than the radiation spectra from the energy source 226 and the heating element 230 have been applied to reduce or prevent interference between the radiation used to heat or solidify the building material and the radiation used to detect solidification.
Zum Messen des Glanzes kann die Strahlungsquelle 244 gerichtete Strahlung 246a auf einen Abschnitt 236 des Baumaterials 234 in einem Winkel (θ) 250 von der Z-Achse aufbringen, und der Strahlungssensor 228 kann den Teil der Strahlung 248 messen, der spekulare Reflektion im Gegenwinkel und im gleichen Winkel (θ) 250 von der Oberfläche des Abschnitts 236 zeigt. Somit kann die gesamte Winkelveränderung in der reflektierten Strahlung zweimal der Winkel 250 (2θ) sein.To measure the gloss, the radiation source 244 directed radiation 246a on a section 236 of the building material 234 at an angle (θ) 250 from the Z axis, and the radiation sensor 228 can the part of the radiation 248 measure, the specular reflection in the opposite angle and at the same angle (θ) 250 from the surface of the section 236 shows. Thus, the total angular change in the reflected radiation can be twice the angle 250 (2θ).
In einigen Beispielen kann beim Messen des Glanzes die Strahlungsquelle 244 stattdessen ungerichtet sein, und der Strahlungssensor 228 kann mit Öffnungen ausgestattet sein, um die Strahlung außerhalb dieses Winkels herauszufiltern. Dies kann erwünscht sein, weil die Reflektion von ungerichteter Strahlung vom Baumaterial in dem spekularen Winkel die Strahlungsstreuung von anderen Winkeln, die vom Strahlungssensor 228 empfangen wurde, erheblich übersteigen kann. In some examples, when measuring the gloss, the radiation source 244 instead, be undirected, and the radiation sensor 228 can be equipped with openings to filter out the radiation outside this angle. This may be desirable because the reflection of undirected radiation from the building material at the specular angle will radiate radiation from other angles from the radiation sensor 228 can exceed significantly.
Der Strahlungssensor 228 und die Strahlungsquelle 244 können derart angeordnet werden, dass der Winkel (θ) 250 jeden geeigneten Wert, zum Beispiel jeden Wert, der größer ist als 0 Grad und kleiner als 90 Grad, oder zum Beispiel zwischen etwa 5 und etwa 85 Grad, oder zwischen etwa 15 und 75 Grad, oder zwischen etwa 20 und etwa 60 Grad annehmen kann. Somit kann der Winkel (θ) 250 nicht null sein.The radiation sensor 228 and the radiation source 244 can be arranged such that the angle (θ) 250 any value, for example, any value greater than 0 degrees and less than 90 degrees, or for example between about 5 and about 85 degrees, or between about 15 and 75 degrees, or between about 20 and about 60 degrees may be assumed , Thus, the angle (θ) 250 not be zero.
In einigen Beispielen kann der Strahlungssensor 244 Teil eines Opazitätsmessers sein. Diese Beispiele können den oben erwähnten ähneln, mit der Ausnahme, dass in diesen Beispielen der Strahlungssensor 244 stattdessen derart in einem nicht spekularen Winkel platziert ist, dass er nichtspekulare Reflektion vom Abschnitt 236 erfasst, um Strahlung zu erfassen. In diesem Fall kann der Grad der nichtspekularen Reflektion negativ mit dem Glanz des Abschnitts 236 korrelieren, weil abgeleitet werden kann, dass eine erhöhte nichtspekulare Reflektion mit einer verringerten spekularen Reflektion korreliert.In some examples, the radiation sensor 244 Be part of an opacity meter. These examples may be similar to those mentioned above with the exception that in these examples the radiation sensor 244 instead, it is placed in a non-specular angle such that it receives non-specular reflection from the section 236 detected to detect radiation. In this case, the degree of non-specular reflection can negatively affect the gloss of the section 236 correlate because it can be deduced that increased non-specular reflection correlates with decreased specular reflection.
2e ist eine vereinfachte isometrische Darstellung zweier Strahlungssensoren 228 und 254 und zweier gerichteter Strahlungsquellen 244 und 252 in einem additiven Fertigungssystem 200 gemäß einigen Beispielen. 2e kann ähnliche Merkmale wie jene in 2d beinhalten, ausgenommen die zusätzliche Strahlungsquelle 252 und den zusätzlichen Strahlungssensor 254. Der Strahlungssensor 254 kann zum Beispiel Teil eines Glanzmessers, Densitometers, Reflektometers oder einer Digitalkamera sein. Die Strahlungsquelle 252 kann gerichtete Strahlung 256 so in einem Winkel (φ) 260 von der Z-Achse aufbringen, dass sie von dem Abschnitt 236 spekular reflektiert wird wie die Strahlung 258 in dem Gegenwinkel und dem gleichen Winkel (φ) 260. Somit kann bezogen auf den Strahlungssensor 228 und die Strahlungsquelle 244, die zuvor beschrieben wurden, die spekulare Reflektion mittels Strahlungssensor 254 und Strahlungsquelle 252 der Bestimmung der Verfestigung des Abschnitts 236 ähneln und gleichermaßen dabei verwendet werden. Somit können zwei gleichzeitige Glanzmessungen erfolgen, die spekulare Reflektion bei verschiedenen Winkeln 250 und 260 beinhalten. Somit kann die Zuverlässigkeit der Messung erhöht werden und Fehler aufgrund von unerwünschter Interferenz durch andere Lichtquellen können reduziert werden. In anderen Beispielen können drei oder mehr Strahlungssensoren und drei oder mehr Strahlungsquellen verwendet werden, um die spekulare Reflektion gleichzeitig in drei oder vier verschiedenen Winkeln zu messen. 2e is a simplified isometric view of two radiation sensors 228 and 254 and two directed radiation sources 244 and 252 in an additive manufacturing system 200 according to some examples. 2e can have similar features as those in 2d include, except the additional source of radiation 252 and the additional radiation sensor 254 , The radiation sensor 254 For example, it can be part of a glossmeter, densitometer, reflectometer, or digital camera. The radiation source 252 can be directed radiation 256 so at an angle (φ) 260 from the Z axis, bring it up from the section 236 specular is reflected as the radiation 258 in the opposite angle and the same angle (φ) 260 , Thus, based on the radiation sensor 228 and the radiation source 244 previously described, the specular reflection by means of radiation sensor 254 and radiation source 252 the determination of the consolidation of the section 236 similar and equally used. Thus, two simultaneous gloss measurements can be made, the specular reflection at different angles 250 and 260 include. Thus, the reliability of the measurement can be increased and errors due to unwanted interference by other light sources can be reduced. In other examples, three or more radiation sensors and three or more radiation sources may be used to measure the specular reflection simultaneously at three or four different angles.
2f ist eine vereinfachte isometrische Darstellung zweier Strahlungssensoren 228 und 254 und einer gerichteten Strahlungsquelle 244 in einem additiven Fertigungssystem 200 gemäß einigen Beispielen. 2f kann ähnliche Merkmale wie die in 2d beinhalten, ausgenommen den zusätzlichen Strahlungssensor 266. Der Strahlungssensor 266 kann zum Beispiel Teil eines Glanzmessers, Opazitätmessers, Densitometers, Reflektometers oder einer Digitalkamera sein. Der Strahlungssensor 266 kann in einem nicht spekularen Winkel (α) 264, d. h. in einem anderen Winkel als Winkel (θ) platziert sein. In einigen Beispielen kann ein Teil der Strahlung 246 wie die Strahlung 262 nicht spekular reflektiert werden. Der Grad der nicht spekularen Reflektion kann mit der Verfestigung des Abschnitts 236 negativ korreliert werden. Somit kann die nicht spekulare Reflektion verwendet werden, um die Feinkorrektur der Glanzmessung, die von der spekularen Reflektion dargestellt wird, folgendermaßen bereitzustellen. In einigen Beispielen kann ein Verhältnis zwischen der Größenordnung der erfassten Strahlung 248 und der erfassten Strahlung 262 oder zwischen der erfassten Strahlung 248 und der erfassten Strahlung 262 ein präzises Maß für den Glanz bereitstellen. In anderen Beispielen kann der Strahlungssensor 266 Streustrahlung von anderen Quellen, z. B. der Energiequelle 226, messen. Somit kann die Messung von dem Strahlungssensor 228 korrigiert werden, um nicht vorgesehene Streustrahlung zu korrigieren, sodass der Strahlungssensor 228 eine genaue Messung der spekular reflektierten Strahlung 248 bereitstellen kann. 2f is a simplified isometric view of two radiation sensors 228 and 254 and a directional radiation source 244 in an additive manufacturing system 200 according to some examples. 2f may have similar characteristics to those in 2d include, except the additional radiation sensor 266 , The radiation sensor 266 For example, it can be part of a glossmeter, opacity meter, densitometer, reflectometer, or digital camera. The radiation sensor 266 can be in a non-specular angle (α) 264 , ie be placed at an angle other than angle (θ). In some examples, some of the radiation may be 246 like the radiation 262 not be reflected speculatively. The degree of non-specular reflection may be with the solidification of the section 236 be negatively correlated. Thus, the non-specular reflection can be used to provide the fine correction of the gloss measurement presented by the specular reflection as follows. In some examples, a ratio between the magnitude of the detected radiation 248 and the detected radiation 262 or between the detected radiation 248 and the detected radiation 262 provide a precise measure of the shine. In other examples, the radiation sensor 266 Scatter radiation from other sources, eg. B. the energy source 226 , measure up. Thus, the measurement of the radiation sensor 228 be corrected to correct unintended scattered radiation, so that the radiation sensor 228 an accurate measurement of the specularly reflected radiation 248 can provide.
In jedem beliebigen der oben erwähnten Beispiele, in denen die Wellenlänge(n) der Energiequelle 226, die verwendet wurde(n), um Energie an das Baumaterial weiterzugeben, und die Wellenlänge(n) der Strahlungsquelle, die verwendet wurde(n), um die optische Eigenschaft, wie Absorbanz oder Glanz, des Baumaterials zu messen, sich wesentlich überschneiden, kann ein Differenzialsignalverfahren verwendet werden, um ein Signal zu erlangen, das frei von Hintergrundstrahlung der Energiequelle 226 ist. Die für die Messung verwendete Strahlungsquelle kann Strahlung aufbringen, die gepulst ist, d. h. bei einer gewünschten Frequenz an- und ausgeschaltet wird, zum Beispiel, doch nicht darauf beschränkt, eine Frequenz, die aus dem Bereich 1 bis 1000 Hz ausgewählt wurde. Der Strahlungssensor kann eine Strahlungsverteilung messen, während die Strahlungsquelle an ist, und kann auch eine Strahlungsverteilung messen, während die Strahlungsquelle aus ist. Diese Verteilungen können verglichen werden und die Differenz dieser Werte kann die gewünschte, zu messende Quantität darstellen, wobei die Hintergrundstrahlung entfernt ist.In any of the above-mentioned examples, where the wavelength (s) of the energy source 226 used to pass energy to the building material, and the wavelength (s) of the radiation source used to measure the optical property, such as absorbance or luster, of the building material substantially overlap, For example, a differential signal method may be used to obtain a signal that is free of background radiation from the power source 226 is. The radiation source used for the measurement can apply radiation that is pulsed, ie, turned on and off at a desired frequency, for example, but not limited to, a frequency selected from the range 1 to 1000 Hz. The radiation sensor can measure a radiation distribution while the radiation source is on, and can also measure a radiation distribution while the radiation source is off is. These distributions can be compared and the difference of these values can be the desired quantity to be measured with the background radiation removed.
In irgendeinem der oben erwähnten Beispiele können, obwohl die Messung bezogen auf den Abschnitt 236 gezeigt ist, auch andere Abschnitte des Baumaterials 234, zum Beispiel die an den Abschnitt 236 grenzenden Abschnitte, gemessen werden.In any of the above-mentioned examples, although the measurement may refer to the section 236 shown, other sections of the building material 234 , for example, to the section 236 bordering sections, are measured.
Obwohl in den 2a, 2c, 2d, 2e und 2f die Energiequelle 226, das Heizelement 230, die Strahlungssensoren 228 und 254 und die Strahlungsquellen 238, 244 und 252 in bestimmten Positionen oberhalb des Stützelements 204 dargestellt sind, können sie jeweils in jeder geeigneten Position über dem oder rund um das Stützelement 214 angebracht sein. In einigen Beispielen kann sich eine oder können sich mehrere dieser Komponenten in einer festen Position bezogen auf das Stützelement 204 befinden, doch kann bzw. können in anderen Beispielen beweglich sein, wenn andere Komponenten beim Bewegen die Sichtlinie zum Stützelement 204 unterbrechen.Although in the 2a . 2c . 2d . 2e and 2f the energy source 226 , the heating element 230 , the radiation sensors 228 and 254 and the radiation sources 238 . 244 and 252 in certain positions above the support element 204 can each be in any suitable position above or around the support element 214 to be appropriate. In some examples, one or more of these components may be in a fixed position relative to the support member 204 However, other examples may be movable when other components move the line of sight to the support member as they move 204 interrupt.
Die Steuerung 210 kann die selektive Zufuhr von Mitteln wie Koaleszenzmittel gemäß den Anweisungen steuern, die Mittelzufuhrsteuerungsdaten 208 umfassen. Die Steuerung 210 kann auch die Energiequelle 226 steuern, um eine variable Menge an Energie aufzubringen, wenn sie über die Schicht aus Baumaterial bewegt wird, zum Beispiel gemäß den Mittelzufuhrsteuerungsdaten 208. Die Mittelzufuhrsteuerungsdaten 208 können für jedes Stück des zu erzeugenden dreidimensionalen Objektes die Abschnitte oder die Positionen auf dem Baumaterial definieren, falls vorhanden, denen Koaleszenzmittel zuzuführen ist. In einem Beispiel werden die Positionen oder Abschnitte des Baumaterials, denen Koaleszenzmittel zuzuführen ist, über entsprechende Muster definiert.The control 210 can control the selective delivery of agents such as coalescing agents according to the instructions, the agent delivery control data 208 include. The control 210 can also be the source of energy 226 to apply a variable amount of energy as it is moved across the layer of building material, for example according to the agent feed control data 208 , The center feed control data 208 For example, for each piece of the three-dimensional object to be created, define the portions or positions on the building material, if any, to which coalescing agent is to be supplied. In one example, the positions or portions of the building material to which coalescing agent is to be supplied are defined via corresponding patterns.
Die Mittelzufuhrsteuerungsdaten 208 können zum Beispiel von einem geeigneten Verarbeitungssystem für das dreidimensionale Objekt abgeleitet werden. In einigen Beispielen kann das Verarbeitungssystem für das dreidimensionale Objekt in dem additiven Fertigungssystem 200 enthalten sein. Zum Beispiel können die Anweisungen 218 zusätzlich Anweisungen beinhalten, die, wenn durch den Prozessor 212 ausgeführt, bewirken, dass der Prozessor 212 als ein Verarbeitungssystem für das dreidimensionale Objekt wie hierin beschrieben arbeitet. In anderen Beispielen kann das Verarbeitungssystem für das dreidimensionale Objekt außerhalb des additiven Fertigungssystems 200 liegen. Zum Beispiel kann das Verarbeitungssystem für das dreidimensionale Objekt eine Softwareanwendung oder Teil einer Softwareanwendung sein, die auf einem Computergerät, separat vom System 200, ausgeführt werden kann.The center feed control data 208 For example, they may be derived from a suitable processing system for the three-dimensional object. In some examples, the three-dimensional object processing system may be in the additive manufacturing system 200 be included. For example, the instructions may 218 In addition, instructions include, if by the processor 212 running, cause the processor 212 as a processing system for the three-dimensional object as described herein. In other examples, the three-dimensional object processing system may be outside of the additive manufacturing system 200 lie. For example, the processing system for the three-dimensional object may be a software application or part of a software application that resides on a computing device separate from the system 200 , can be executed.
In einigen Beispielen können die Mittelzufuhrsteuerungsdaten 208 basierend auf Objektdesigndaten 206 erzeugt werden, einschließlich (1) Objektmodelldaten, die ein dreidimensionales Modell eines zu erzeugenden Objektes darstellen, und/oder (2) Objekteigenschaftsdaten, die Eigenschaften des Objektes wie Dichte, Oberflächenrauigkeit, Festigkeit und dergleichen darstellen. Die Objektmodelldaten können ein Maß an vorgesehener Verfestigung, z. B. verfestigt oder nicht verfestigt, jedes Objektabschnitts definieren, und können von dem Verarbeitungssystem für das dreidimensionale Objekt verarbeitet werden, um Stücke der parallelen Flächen des Modells zu erzeugen. Jedes Stück kann einen Abschnitt einer entsprechenden Schicht aus Baumaterial definieren, die durch das additive Fertigungssystem zu verfestigen ist. Die Objektmodelldaten können in jedem geeigneten Format, zum Beispiel einer Rasterkarte oder einer Vektorkarte vorliegen.In some examples, the agent delivery control data may be 208 based on object design data 206 including (1) object model data representing a three-dimensional model of an object to be generated, and / or (2) object property data representing properties of the object such as density, surface roughness, strength, and the like. The object model data may include a measure of intended solidification, e.g. Solidified or not solidified, define each object portion, and can be processed by the three-dimensional object processing system to produce pieces of the model's parallel faces. Each piece may define a portion of a corresponding layer of building material to be solidified by the additive manufacturing system. The object model data may be in any suitable format, such as a raster map or a vector map.
Die Objektdesigndaten 206 können zum Beispiel von einem Anwender über ein Eingabegerät 220, als Eingabe von einem Anwender, von einem Softwaretreiber, von einer Softwareanwendung wie einer CAD-Anwendung empfangen werden oder können aus einem Speicher erhalten werden, der Standard- oder benutzerdefinierte Objektdesigndaten und Objekteigenschaftsdaten speichert.The object design data 206 for example, from a user via an input device 220 may be received as input from a user, from a software driver, from a software application such as a CAD application, or may be obtained from a memory storing standard or custom object design data and object property data.
In einigen Beispielen kann das Objektverarbeitungssystem Daten bezogen auf die Eigenschaften des additiven Fertigungssystems 200 erhalten. Solche Eigenschaften können zum Beispiel Baumaterialschichtdicke, Eigenschaften des Koaleszenzmittels, Eigenschaften des Koaleszenzmodifiziermittels, Eigenschaften des Baumaterials und Eigenschaften der Energiequelle 226, Eigenschaften des Heizelements 230 und Eigenschaften des Temperatursensors 228 beinhalten.In some examples, the object processing system may be data related to the characteristics of the additive manufacturing system 200 receive. Such properties may include, for example, construction material layer thickness, coalescing agent properties, coalescing modifier properties, building material properties, and energy source properties 226 , Properties of the heating element 230 and characteristics of the temperature sensor 228 include.
3a ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 300 zum Erzeugen eines dreidimensionalen Objektes gemäß einigen Beispielen darstellt. Das Verfahren kann computerimplementiert sein. In einigen Beispielen kann die dargestellte Anordnung derart verändert werden, dass einige Schritte gleichzeitig erfolgen können, einige Schritte hinzugefügt werden können und einige Schritte ausgelassen werden können. Beim Beschreiben von 3a wird Bezug genommen auf die 2 und 4a–h. Die 4a–h zeigen eine Reihe von Seitenansichten der Schichten aus Baumaterial im Querschnitt gemäß einigen Beispielen. 3a is a flowchart that is a procedure 300 for generating a three-dimensional object according to some examples. The method may be computer implemented. In some examples, the illustrated arrangement may be changed so that some steps may be concurrent, some steps may be added, and some steps may be omitted. At the Describe from 3a is referred to the 2 and 4a -H. The 4a -H show a series of side views of the layers of building material in cross-section according to some examples.
In 302 kann die Emissivität des Baumaterials für jeden einer Reihe von Verfestigungsgraden, wie verfestigt und unverfestigt, bestimmt werden. Dies kann zum Beispiel erfolgen, wenn die Baumaterialart unbekannt ist. Die Emissivitäten können gemäß irgendeines der folgenden Verfahren bestimmt werden.In 302 For example, the emissivity of the building material may be determined for each of a number of levels of consolidation, such as solidified and unconsolidated. This can be done, for example, if the type of building material is unknown. The emissivities may be determined according to any of the following methods.
In einigen Beispielen kann die Steuerung 210 den Baumaterialverteiler 224 steuern, um eine Schicht aus Baumaterial auf dem Stützelement 204 bereitzustellen, indem der Baumaterialverteiler 224 dazu veranlasst wird, sich, wie zuvor erläutert, entlang der Y-Achse zu bewegen. Die Steuerung 210 kann dann einen Mittelverteiler dazu veranlassen, dass er einem Abschnitt der Schicht aus Baumaterial ein Mittel mit bekannter Emissivität selektiv zuführt. Das Mittel kann irgendeines der zuvor beschriebenen Koaleszenzmittel, z. B. Carbon Black, sein, oder kann jedes andere geeignete Mittel mit einer bekannten Emissivität sein. Dann kann die Schicht mithilfe des Heizelements 230 oder dem konduktiven Heizelement unterhalb der Trägerplatte des Stützelementes 204 erwärmt werden. Das Erwärmen kann gleichmäßig über der Schicht erfolgen, sodass das Mittel und der Abschnitt ohne das Mittel, dieselbe Temperatur aufweisen. Das Mittel kann die Wärme, die es absorbiert hat, abstrahlen, und gleichermaßen kann der Abschnitt des Baumaterials, der kein Mittel aufweist, dann die Wärme abstrahlen, die er absorbiert hat. Die von dem Mittel und die von dem Abschnitt ohne Mittel emittierte Strahlung kann dann separat vom Strahlungssensor 228 gemessen werden. Die Messung kann erfolgen, nachdem die Menge an emittierter Strahlung nach dem Erwärmen stabilisiert. Die von einem schwarzen Körper bei Temperatur T emittierte IR-Energie ist gleich der IR-Energie, die tatsächlich von einem Abschnitt emittiert wird, geteilt durch die Emissivität des Abschnitts: In some examples, the controller may 210 the building material distributor 224 Steer to a layer of building material on the support element 204 provide by the building material distributor 224 is caused to move along the Y axis as previously explained. The control 210 may then cause a center distributor to selectively supply a means of known emissivity to a portion of the layer of building material. The agent may be any of the coalescing agents described above, e.g. Carbon black, or may be any other suitable agent of known emissivity. Then the layer using the heating element 230 or the conductive heating element below the support plate of the support element 204 to be heated. The heating may be uniform over the layer so that the agent and the portion without the agent have the same temperature. The agent can radiate the heat it has absorbed and, similarly, the portion of the building material that does not have any means can then radiate the heat that it has absorbed. The radiation emitted by the means and by the portion without means can then be separated from the radiation sensor 228 be measured. The measurement can be made after the amount of emitted radiation stabilizes after heating. The IR energy emitted by a black body at temperature T is equal to the IR energy actually emitted by a section divided by the emissivity of the section:
Somit kann die Emissivität des Abschnitts aus Baumaterial ohne Mittel von der Steuerung 210 bestimmt werden durch Eingeben des bekannten Wertes der Emissivität des Mittels und der gemessenen Werte der von dem Mittel emittierten IR-Energie und der von dem Abschnitt des Baumaterials, der kein Mittel aufweist, emittierten Energie. In einigen Beispielen können, um die Emissivitäten des Baumaterials nach verschiedenen Verfestigungsgraden zu bestimmen, verschiedene Abschnitte des Baumaterials auf verschiedene Grade verfestigt werden unter Verwendung jedes geeigneten Verfestigungsprozesses, wie den zuvor beschriebenen, nachdem ein ähnlicher Prozess wie oben durchgeführt werden kann, wie er bei dem unverfestigten Abschnitt ohne das Mittel erfolgte.Thus, the emissivity of the section of building material without means of control 210 is determined by inputting the known value of the emissivity of the agent and the measured values of the IR energy emitted by the agent and the energy emitted by the portion of the building material having no means. In some examples, in order to determine the emissivities of the building material according to different levels of consolidation, different portions of the building material may be solidified to different degrees using any suitable consolidation process, such as those described above, after a similar process as above can be performed as described in U.S. Pat unconsolidated section without the agent took place.
In anderen Beispielen ist die Temperatur in einer Baufläche für das in Verwendung befindliche besondere additive Fertigungssystem bekannt. In diesen Beispielen kann die Schicht dem Stützelement 104 wie oben zugeführt werden. Dann kann das Baumaterial Wärme abstrahlen, die von dem Strahlungssensor 228 gemessen werden kann. Dann kann die Emissivität des Baumaterials von der Steuerung 210 mit der zuvor genannten Formel bestimmt werden, wenn die bekannte Energie, die von einem schwarzen Körper bei der bekannten Temperatur T emittiert wurde, und die gemessene IR-Energie, die von dem Baumaterial emittiert wurde, gegeben sind: In other examples, the temperature in a building area is known for the particular additive manufacturing system in use. In these examples, the layer may be the support element 104 as supplied above. Then the building material can radiate heat from the radiation sensor 228 can be measured. Then the emissivity of the building material from the controller 210 with the aforementioned formula, when the known energy emitted from a black body at the known temperature T and the measured IR energy emitted from the building material are given:
Dieses Beispiel kann stattdessen das Messen der IR-Energie beinhalten, die von dem Baumaterial mit zwei oder mehreren verschiedenen bekannten Temperaturen des additiven Fertigungssystems emittiert wird. Somit können zum Beispiel zwei oder mehr unterschiedliche Emissivitätswerte bestimmt und gemittelt werden. In einigen Beispielen können, um die Emissivitäten des Baumaterials nach verschiedenen Verfestigungsgraden zu bestimmen, verschiedene Abschnitte des Baumaterials auf verschiedene Grade verfestigt werden unter Verwendung jedes geeigneten Verfestigungsprozesses, wie den zuvor beschriebenen, nachdem ein ähnlicher Prozess wie oben durchgeführt werden kann, wie er bei dem unverfestigten Baumaterial erfolgte.This example may instead include measuring the IR energy emitted from the building material having two or more different known temperatures of the additive manufacturing system. Thus, for example, two or more different emissivity values may be determined and averaged. In some examples, in order to determine the emissivities of the building material according to different levels of consolidation, different portions of the building material may be solidified to different degrees using any suitable consolidation process, such as those described above, after a similar process as above can be performed as described in U.S. Pat unbonded building material took place.
In anderen Beispielen kann die Schicht dem Stützelement 104 zugeführt werden, wie vorstehend erwähnt, und die Emissivität kann mit Verfahren gemessen werden, die denen ähneln, die zuvor bezogen auf das Messen der Absorbanz beschrieben wurden. Jedoch kann in diesen Beispielen die Strahlungsquelle IR-Strahlung aufbringen, und die Menge der von einem IR-Sensor erfassten reflektierten IR-Strahlung kann von der Steuerung 210 verwendet werden, um die Emissivität des Baumaterials zu bestimmen.In other examples, the layer may be the support element 104 as mentioned above, and the emissivity can be measured by methods similar to those previously referred to the measurement of absorbance has been described. However, in these examples, the radiation source may apply IR radiation, and the amount of reflected IR radiation detected by an IR sensor may be determined by the controller 210 used to determine the emissivity of the building material.
In den oben aufgeführten Beispielen kann die zum Bestimmen der Emissivität verwendete Schicht vor dem Beginn des Baus in 306 von der Stütze entfernt werden. Jedoch kann in anderen Beispielen der Bau auf dieser zum Bestimmen der Emissivität verwendeten Schicht beginnen.In the examples given above, the layer used to determine the emissivity may be determined prior to commencement of the build in 306 be removed from the support. However, in other examples, construction may begin on this layer used to determine emissivity.
In noch anderen Beispielen kann 302 zum Beispiel durchgeführt werden, wenn die Emissivitäten bereits bekannt sind, weil die Baumaterialart bekannt ist.In still other examples can 302 for example, if the emissivities are already known because the type of building material is known.
In 304 kann (1) jede der bestimmten oder bekannten Emissivitäten von der Steuerung 210 mit einem Verfestigungsgrad korreliert werden, und kann (2) jede der bestimmten oder bekannten Emissivitäten für jeden Grad der Verfestigung von der Steuerung 210 mit einer optischen Eigenschaft, wie Absorbanz oder Glanz, des diesen Grad der Verfestigung aufweisenden Baumaterials korreliert werden. Die Werte der optischen Eigenschaft, wie Absorbanz oder Glanz, können für die Materialart bekannt und in der Steuerung 210 gespeichert sein, oder in anderen Beispielen können die Messungen gemäß irgendeiner der zuvor bezogen auf die 2a–2f beschriebenen Verfahren erfolgen, zum Beispiel mittels der Strahlungsquelle 238, 244 und/oder 252 sowie dem Strahlungssensor 228 und/oder 254. Der Strahlungssensor 228 und/oder 254 kann Daten ausgeben, die die gemessene Absorbanz und/oder den gemessenen Glanz an die Steuerung 210 ausgeben.In 304 can (1) control any of the specific or known emissivities 210 can be correlated to a degree of solidification, and can (2) be any of the determined or known emissivities for each degree of solidification from the controller 210 with an optical property, such as absorbance or gloss, of the build material having this degree of solidification. The values of optical property, such as absorbance or gloss, can be known for the type of material and in the control 210 stored or, in other examples, the measurements may be made according to any of the above 2a - 2f described method, for example by means of the radiation source 238 . 244 and or 252 as well as the radiation sensor 228 and or 254 , The radiation sensor 228 and or 254 can output data showing the measured absorbance and / or the measured gloss to the controller 210 output.
Die Korrelationen zwischen Emissivität und Verfestigung und zwischen Emissivität und verschiedenen optischen Eigenschaften, wie Absorbanz und Glanz, können somit in der Steuerung 210 gespeichert werden. Die Korrelationen können als mathematische Formeln, die auf die bekannten Datenpunkte der Korrelationen angepasst sind, oder als beliebige andere geeignete Datenobjekte in Nachschlagetabellen gespeichert werden.The correlations between emissivity and solidification and between emissivity and different optical properties, such as absorbance and gloss, can thus be in control 210 get saved. The correlations may be stored as mathematical formulas adapted to the known data points of the correlations, or as any other suitable data objects in look-up tables.
In 306 kann die Steuerung 210 Objektdesigndaten 206 enthalten und kann basierend darauf Mittelzufuhrsteuerungsdaten 208 erzeugen.In 306 can the controller 210 Object Design Data 206 contain and can based on this means feed control data 208 produce.
In 308 kann eine Schicht 402b aus Baumaterial bereitgestellt sein, wie in 4a dargestellt. Zum Beispiel kann die Steuerung 210 den Baumaterialverteiler 224 steuern, um die Schicht 402b auf einer zuvor fertiggestellten Schicht 402a auf dem Stützelement 204 bereitzustellen, indem der Baumaterialverteiler 224 dazu veranlasst wird, sich, wie zuvor erläutert, entlang der Y-Achse zu bewegen. Die fertiggestellte Schicht 402a kann einen verfestigten Abschnitt 408 beinhalten. Obwohl eine fertiggestellte Schicht 402a in den 4a–d zu Illustrationszwecken dargestellt ist, ist zu verstehen, dass die Schritte 308 bis 322 anfänglich angewendet werden können, um die erste Schicht 402a zu erzeugen.In 308 can be a layer 402b be made of building material, as in 4a shown. For example, the controller 210 the building material distributor 224 steer to the layer 402b on a previously completed layer 402a on the support element 204 provide by the building material distributor 224 is caused to move along the Y axis as previously explained. The finished layer 402a can be a solidified section 408 include. Although a finished layer 402a in the 4a -D is shown for illustrative purposes, it is to be understood that the steps 308 to 322 initially applied to the first layer 402a to create.
In 310 kann das Baumaterial von dem Heizelement 230 erwärmt werden, um das Baumaterial zu erwärmen und/oder das Baumaterial in einem vorbestimmten Temperaturbereich zu halten. Der vorbestimmte Temperaturbereich kann zum Beispiel unterhalb der Temperatur liegen, bei der das Baumaterial bei Vorhandensein von Koaleszenzmittel 404 Verbindung erfahren würde, zum Beispiel unter dem Schmelzpunkt des Baumaterials. Zum Beispiel kann der vorbestimmte Temperaturbereich zwischen etwa 155 und etwa 160 Grad Celsius liegen, oder der Bereich kann sich bei etwa 160 Grad Celsius konzentrieren. Wenn das Baumaterial kristallin oder semikristallin ist, kann der vorbestimmte Temperaturbereich zwischen der Kristallisierungstemperatur und dem Schmelzpunkt des Baumaterials liegen. Andere Temperaturbereiche können je nach Baumaterial verwendet werden. Das Vorwärmen kann dabei helfen, die Menge an Energie zu reduzieren, die von der Energiequelle 226 aufgebracht werden muss, um Koaleszenz und die anschließende Verfestigung von Baumaterial, dem das Koaleszenzmittel zugeführt oder das davon durchdrungen wurde, zu bewirken.In 310 can the building material from the heating element 230 are heated to heat the building material and / or to keep the building material in a predetermined temperature range. The predetermined temperature range may, for example, be below the temperature at which the building material is present in the presence of coalescing agent 404 Connection would be, for example, below the melting point of the building material. For example, the predetermined temperature range may be between about 155 and about 160 degrees Celsius, or the range may be concentrated at about 160 degrees Celsius. If the building material is crystalline or semicrystalline, the predetermined temperature range may be between the crystallization temperature and the melting point of the building material. Other temperature ranges can be used depending on the construction material. Preheating can help reduce the amount of energy that comes from the energy source 226 must be applied in order to effect coalescence and the subsequent solidification of building material to which the coalescing agent has been introduced or penetrated.
In einigen Beispielen können verschiedene Abschnitte der Schicht 402b von den Heizelementen 232 auf verschiedene Größen erwärmt werden, basierend auf der Temperaturverteilung über den verschiedenen Abschnitten der Schicht 402b, die in einer vorherigen Wiederholung der Schritte 308 bis 322 bestimmt wurde. Zum Beispiel kann mehr Wärme auf Abschnitte mit bestimmten geringeren Temperaturen bezogen auf Abschnitte mit bestimmten größeren Temperaturen aufgebracht werden. Somit kann eine im Allgemeinen gleichmäßige Temperaturverteilung nach dem Erwärmen erreicht werden, selbst wenn die Temperaturverteilung vor dem Erwärmen ungleichmäßig war.In some examples, different sections of the layer 402b from the heating elements 232 be heated to different sizes, based on the temperature distribution over the various sections of the layer 402b that in a previous repetition of the steps 308 to 322 was determined. For example, more heat may be applied to portions having certain lower temperatures relative to portions having certain higher temperatures. Thus, a generally uniform temperature distribution after heating can be achieved even if the temperature distribution before heating was uneven.
In einigen Beispielen können, wenn einige Abschnitte der Schicht 402b zu hohe Temperaturen aufweisen, diese Abschnitte von einem geeigneten Kühlmechanismus oder Kühlmittel gekühlt werden. Somit kann die Temperaturregulierung des Baumaterials beinhalten, dass die Steuerung 210 bewirkt, dass eine Temperaturregulierungseinheit, wie ein Heizelement oder ein Kühlmechanismus, die Temperatur des Baumaterials ändert, z. B. entweder durch Erwärmen oder Kühlen oder beides, basierend auf der in einer vorherigen Wiederholung von 308 bis 322 bestimmten Temperatur.In some examples, if some sections of the layer 402b Too high temperatures, these sections are cooled by a suitable cooling mechanism or coolant. Thus, can the temperature regulation of the building material involve that the control 210 causes a temperature regulating unit, such as a heating element or a cooling mechanism, to change the temperature of the building material, e.g. B. either by heating or cooling or both, based on in a previous repetition of 308 to 322 certain temperature.
In Schritt 312 kann, wie in 4b dargestellt, ein Koaleszenzmittel 404 der Oberfläche des einen oder der mehreren Abschnitte 401 der Schicht 402b selektiv zugeführt werden. Wie zuvor erläutert, kann das Mittel 404 durch den Mittelverteiler 202 zugeführt werden, zum Beispiel in Form von Fluids wie Flüssigkeitstropfen. Den Abschnitten 403 und 405 kann das Mittel 404 nicht zugeführt werden.In step 312 can, as in 4b shown, a coalescing agent 404 the surface of the one or more sections 401 the layer 402b be supplied selectively. As previously explained, the means 404 through the central distributor 202 be supplied, for example in the form of fluids such as liquid droplets. The sections 403 and 405 can the agent 404 not be supplied.
Die selektive Zufuhr des Mittels 404 kann in Muster auf den Abschnitten 401 der Schicht 402b durchgeführt werden, die die Mittelzufuhrsteuerungsdaten 208 definieren können als Abschnitte, die fest werden sollen, um einen Teil des in Erzeugung befindlichen dreidimensionalen Objekts zu bilden. „Selektive Zufuhr” bedeutet, dass das Mittel ausgewählten Abschnitten der Oberflächenschicht des Baumaterials in verschiedenen Mustern zugeführt werden kann. Die Muster können von den Mittelzufuhrsteuerungsdaten 208 definiert werden.Selective delivery of the agent 404 can be in patterns on the sections 401 the layer 402b which are the funds feed control data 208 can define as sections to become solid to form part of the three-dimensional object being generated. "Selective feeding" means that the agent can be supplied to selected portions of the surface layer of the building material in various patterns. The patterns may be from the center feed control data 208 To be defined.
4c zeigt Koaleszenzmittel 404, das im Wesentlichen die Abschnitte 401 der Schicht 402b aus Baumaterial vollständig durchdrungen hat, doch in anderen Beispielen kann das Maß an Durchdringung weniger als 100% betragen. Das Maß an Durchdringung kann zum Beispiel von der Menge an zugeführtem Mittel, von der Beschaffenheit des Baumaterials, von der Beschaffenheit des Mittels usw. abhängen. 4c shows coalescing agent 404 that is essentially the sections 401 the layer 402b from construction material, but in other examples, the level of penetration may be less than 100%. The degree of penetration may depend, for example, on the amount of agent delivered, the nature of the building material, the nature of the agent, and so on.
Jedoch kann in einigen Beispielen das Koaleszenzmittel 404 nicht zugeführt werden, zum Beispiel, wenn die Verfestigung des Baumaterials unter Verwendung einer gerichteten Energiequelle erreicht wird.However, in some examples, the coalescing agent 404 are not supplied, for example, when the solidification of the building material is achieved using a directed energy source.
In 314 kann ein vorbestimmtes Energieniveau temporär auf die Schicht 402b aus Baumaterial aufgebracht werden. In verschiedenen Beispielen kann die aufgebrachte Energie Infrarot- oder Nahinfrarotenergie, Mikrowellenenergie, Ultraviolett(UV)-Licht, Halogenlicht, Ultraschallenergie oder dergleichen sein. Die Zeitdauer, die die Energie aufgebracht wird, oder die Energieexpositionszeit, kann zum Beispiel abhängig sein von einem oder mehreren von: den Eigenschaften der Energiequelle; den Eigenschaften des Baumaterials; und den Eigenschaften des Koaleszenzmittels. Die Art der verwendeten Energiequelle kann abhängen von einem oder mehreren von: den Eigenschaften des Baumaterials und den Eigenschaften des Koaleszenzmittels. In einem Beispiel kann die Energie für eine vorbestimmte Zeitdauer aufgebracht werden.In 314 a predetermined energy level can be temporarily applied to the layer 402b be applied from building material. In various examples, the applied energy may be infrared or near-infrared energy, microwave energy, ultraviolet (UV) light, halogen light, ultrasonic energy, or the like. For example, the amount of time the energy is applied or the energy exposure time may be dependent upon one or more of: the characteristics of the energy source; the properties of the building material; and the properties of the coalescing agent. The type of energy source used may depend on one or more of: the properties of the building material and the properties of the coalescing agent. In one example, the energy may be applied for a predetermined period of time.
Die temporäre Aufbringung von Energie kann bewirken, dass die Abschnitte 401 des Baumaterials sich bis über den Schmelzpunkt des Baumaterials erwärmen und koaleszieren. In einigen Beispielen kann die Energiequelle gerichtet sein, und das Koaleszenzmittel 404 ist in 312 eventuell nicht bereitgestellt. In anderen Beispielen kann die Energiequelle ungerichtet sein, und die temporäre Aufbringung von Energie kann bewirken, dass die Abschnitte 401 des Baumaterials, denen Koaleszenzmittel 404 zugeführt wurde oder die davon durchdrungen wurden, über den Schmelzpunkt des Baumaterials erwärmen und koaleszieren. Zum Beispiel kann die Temperatur von einem Teil der Schicht oder der ganzen Schicht 402b mehr als 220 Grad Celsius erreichen. Beim Kühlen kann der Abschnitt 401 koaleszieren, fest werden und einen Teil des in Erzeugung befindlichen dreidimensionalen Objektes bilden, wie in 4d dargestellt.The temporary application of energy can cause the sections 401 of the building material to heat and coalesce above the melting point of the building material. In some examples, the energy source may be directed, and the coalescing agent 404 is in 312 may not be provided. In other examples, the energy source may be undirected, and the temporary application of energy may cause the sections 401 of building material containing coalescents 404 supplied or penetrated by it, above the melting point of the building material to heat and coalesce. For example, the temperature of a part of the layer or the whole layer 402b reach more than 220 degrees Celsius. When cooling, the section 401 coalesce, solidify and form part of the three-dimensional object being generated, as in FIG 4d shown.
Wie zuvor erläutert, kann ein solcher verfestigter Abschnitt 408 in einer vorherigen Wiederholung erzeugt worden sein. Die während der Aufbringung von Energie absorbierte Wärme kann sich in den zuvor verfestigten Abschnitt 408 ausbreiten, was bewirkt, dass ein Teil von Abschnitt 408 sich über seinen Schmelzpunkt hinaus erhitzt. Dieser Effekt hilft dabei, einen Abschnitt 410 zu erzeugen, der eine starke Zwischenschichtverbindung zwischen den benachbarten Schichten des verfestigten Baumaterials hat, wie in 4d dargestellt.As previously explained, such a solidified section 408 have been generated in a previous repetition. The heat absorbed during the application of energy may be concentrated in the previously solidified section 408 spread, which causes part of section 408 heated above its melting point. This effect helps to create a section 410 which has a strong interlayer connection between the adjacent layers of the consolidated building material as in 4d shown.
In 316 kann eine optische Eigenschaft, wie Absorbanz und/oder Glanz, der Oberfläche der Abschnitte 401, 403 und 405 der Schicht 402b des Baumaterials gemessen werden. In einigen Beispielen kann, wie zuvor erläutert, die Messung nach oder während des Aufbringens der Energie in 314 erfolgen. Die Messung kann gemäß irgendeines zuvor bezogen auf die 2a–2f beschriebenen Verfahrens erfolgen, zum Beispiel mittels der Strahlungsquelle 238, 244 und/oder 252 sowie des Strahlungssensors 228 und/oder 254. Zum Beispiel kann eine Messung für jeden Abschnitt 401, 403 und 405 oder können mehrere Messungen in unterschiedlichen Regionen eines jeden Abschnitts 401, 403 und 405 vorgenommen werden.In 316 may have an optical property, such as absorbance and / or luster, of the surface of the sections 401 . 403 and 405 the layer 402b of the building material are measured. In some examples, as previously explained, the measurement may be performed after or during the application of energy 314 respectively. The measurement may be made according to any of the above with reference to 2a - 2f described method, for example by means of the radiation source 238 . 244 and or 252 and the radiation sensor 228 and or 254 , For example, one measurement for each section 401 . 403 and 405 or you can take multiple measurements in different regions of each section 401 . 403 and 405 be made.
Die gemessene optische Eigenschaft kann in 318 beim Bestimmen der Emissivität von Abschnitten des Baumaterials verwendet werden. Jedoch wird in anderen Beispielen, z. B. wenn die Emissivität eher basierend auf Objektdesigndaten 206 als auf optischen Eigenschaften bestimmt wird, 316 eventuell nicht durchgeführt.The measured optical property can be in 318 be used in determining the emissivity of sections of the building material. However, in other examples, e.g. For example, if the emissivity is more based on object design data 206 as determined on optical properties, 316 possibly not performed.
In 318 können die Emissivitäten von jedem der Abschnitte 401, 403 und 405 bestimmt werden. In 318 Can the emissivities of each of the sections 401 . 403 and 405 be determined.
In einigen Beispielen können die Emissivitäten mithilfe der Messungen der optischen Eigenschaften, wie Absorbanz- und/oder Glanzmessungen, bestimmt werden, die in 316 vorgenommen wurden, und den Korrelationen zwischen der Emissivität und den optischen Eigenschaften, die in 304 bestimmt oder gespeichert wurden. Zum Beispiel kann für jeden Abschnitt 401, 403 und 405 die Emissivität der Emissivitätswert sein, der in der Korrelationstabelle oder in anderen Objektdaten, die den in 316 gemessenen Werten der optischen Eigenschaften entsprechen, gespeichert wurde.In some examples, the emissivities may be determined by measurements of the optical properties, such as absorbance and / or gloss measurements, taken in 316 and the correlations between the emissivity and the optical properties in 304 determined or saved. For example, for each section 401 . 403 and 405 the emissivity may be the emissivity value shown in the correlation table or in other object data corresponding to the one in 316 measured values of the optical properties has been stored.
In einigen Beispielen können die Emissivitäten mithilfe der Objektdesigndaten 206 und den in 304 bestimmten oder gespeicherten Korrelationen zwischen der Emissivität und der Verfestigung bestimmt werden. Zum Beispiel kann für jeden Abschnitt 401, 403 und 405 die Emissivität der Emissivitätswert sein, der in der Korrelationstabelle oder anderen Objektdaten gespeichert ist, die dem vorgesehenen Verfestigungsgrad entsprechen, der in den Objektdesigndaten 206 für den jeweiligen Abschnitt 401, 403 oder 405 definiert ist. Somit können zum Beispiel die Objektdesigndaten definieren, dass vorgesehen war, dass der Abschnitt 403 einen vorbestimmten Verfestigungsgrad erfährt. Die Korrelationsdaten oder die anderen Objektdaten können diesen Verfestigungsgrad auf einen Emissivitätswert abbilden.In some examples, the emissivities can be determined using the object design data 206 and the in 304 determined or stored correlations between the emissivity and the solidification. For example, for each section 401 . 403 and 405 the emissivity will be the emissivity value stored in the correlation table or other object data corresponding to the intended degree of solidification present in the object design data 206 for the respective section 401 . 403 or 405 is defined. Thus, for example, the object design data may define that it was intended that the section 403 undergoes a predetermined degree of solidification. The correlation data or the other object data may map this degree of solidification to an emissivity value.
Jede der vorstehenden Verfahren zum Bestimmen von Emissivität können in Kombination verwendet werden, und die Emissivitätsbestimmungen mithilfe verschiedener Verfahren können gemittelt oder anderweitig mathematisch kombiniert werden, um eine Bestimmung bereitzustellen, die genauer und weniger fehleranfällig ist.Any of the foregoing methods of determining emissivity may be used in combination, and the emissivity determinations by various methods may be averaged or otherwise mathematically combined to provide a determination that is more accurate and less error prone.
In 320 kann der Sensor 229 ein Bild aufnehmen, das eine Strahlungsverteilung, wie IR-Strahlung, darstellt, die von jeder der einen oder der mehreren Flächen der Schicht 402b emittiert wurde, zum Beispiel einschließlich der Abschnitte 401, 403 und 405. Wie bereits erläutert, kann in anderen Beispielen eine Reihe von Bildern aufgenommen werden, um ein zusammengesetztes Bild oder ein gemitteltes Bild zu erzeugen, das die Strahlungsverteilung darstellt.In 320 can the sensor 229 take an image representing a radiation distribution, such as IR radiation, from each of the one or more surfaces of the layer 402b was emitted, for example, including the sections 401 . 403 and 405 , As already explained, in other examples, a series of images may be taken to produce a composite image or averaged image representing the radiation distribution.
In 322 können Temperaturen über der Schicht 402b von der Steuerung 210 basierend auf den in 318 bestimmten Emissivitäten und basierend auf den in 320 gemessenen Strahlungsverteilungen bestimmt werden. Wie zuvor erläutert, kann die Temperatur eines Abschnitts des Baumaterials von der gemessenen IR-Strahlungsverteilung abhängen und auf der Emissivität basieren. Die Verfahren hierin können in einigen Beispielen eine ausreichende Auflösung ermöglichen, sodass eine große Anzahl an Temperaturbestimmungen vorgenommen werden kann, wobei jede einer kleinen Fläche der Schicht 402b entspricht. Somit kann jede der Flächen, für die eine Temperatur bestimmt werden kann, klein genug sein, dass sie weder verfestigtes noch nicht verfestigtes Material enthält. Zum Beispiel kann für jeden Abschnitt 401, 403 und 405 eine oder können mehrere Temperaturen bestimmt werden.In 322 can have temperatures above the layer 402b from the controller 210 based on the in 318 certain emissivities and based on the in 320 measured radiation distributions are determined. As previously discussed, the temperature of a portion of the build material may depend on the measured IR radiation distribution and be based on the emissivity. The methods herein can, in some examples, provide sufficient resolution that a large number of temperature determinations can be made, each of which is a small area of the layer 402b equivalent. Thus, any of the surfaces for which a temperature can be determined may be small enough that it contains neither solidified nor unconsolidated material. For example, for each section 401 . 403 and 405 one or more temperatures can be determined.
Jedoch kann in anderen Beispielen, wenn eine einzelne Strahlungsverteilungsmessung für eine Region vorgenommen wurde, die eine verfestigte und eine nicht verfestigte Fläche, wie die Abschnitte 401 und 403, umspannt, die Bestimmung der Temperatur von jedem der Abschnitte 401 und 403 dann bestimmt werden basierend auf (1) der bestimmten Emissivität, (2) der gemessenen Strahlungsverteilung, (3) bekannten relativen Größen der von den Abschnitten 401 und 403 umspannten Flächen, die basierend auf den Objektdesigndaten 206 oder basierend auf den Emissivitätsmessungen oder anderen Sensormessungen bestimmt werden können, und (4) in einigen Beispielen, doch nicht notwendigerweise allen Beispielen, der relativen Differenz im Erwärmen, die typischerweise in einem verfestigten Abschnitt verglichen mit einem nicht verfestigten Abschnitt bewirkt, dass die Steuerung 210 die Temperaturen bestimmen kann. Die oben erwähnten Informationen können ausreichen, um die Temperaturen sowohl des verfestigten Abschnitts 401 als auch des nicht verfestigten Abschnitts 403 zu bestimmen, ungeachtet dessen, dass die Temperaturmessung beide Abschnitte umfasst.However, in other examples, if a single radiation distribution measurement was made for a region having a solidified and a non-solidified surface, such as the sections 401 and 403 , spanning, determining the temperature of each of the sections 401 and 403 then determined based on (1) the determined emissivity, (2) the measured radiation distribution, (3) known relative magnitudes of the sections 401 and 403 spanned areas based on the object design data 206 or (4) in some examples, but not necessarily all examples, the relative difference in heating, which typically causes in a solidified section compared to a non-solidified section, the control 210 can determine the temperatures. The above-mentioned information may suffice for the temperatures of both the solidified section 401 as well as the non-solidified section 403 regardless of the temperature measurement comprising both sections.
Obwohl das Bestimmen von Temperaturen mithilfe der Verfahren von 316 bis 322 als nach dem Aufbringen von Energie in 314 durchgeführt dargestellt wird, können in anderen Beispielen 316 bis 322 kontinuierlich während des Verfahrens 300 durchgeführt werden, können zu jeder anderen Zeit während des Verfahrens 300, wie zwischen 308 und 310, zwischen 310 und 312 und/oder zwischen 312 und 314 durchgeführt werden.Although determining temperatures using the method of 316 to 322 as after applying energy in 314 performed in other examples 316 to 322 continuously during the procedure 300 can be performed at any other time during the procedure 300 how between 308 and 310 , between 310 and 312 and / or between 312 and 314 be performed.
Nachdem eine Schicht aus Baumaterial, wie oben beschrieben, in 308 bis 322 verarbeitet wurde, können neue Schichten aus Baumaterial auf der zuvor verarbeiteten Schicht aus Baumaterial bereitgestellt werden. Auf diese Weise agiert die zuvor verarbeitete Schicht aus Baumaterial als Stütze für eine nachfolgende Schicht aus Baumaterial. Der Prozess von 308 bis 322 kann dann wiederholt werden, um Schicht für Schicht ein dreidimensionales Objekt zu erzeugen.After a layer of building material, as described above, in 308 to 322 new layers of building material can be provided on the previously processed layer of building material. In this way, the previously processed layer of building material acts as a support for a subsequent layer of building material. The process of 308 to 322 can then be repeated to create a three-dimensional object layer by layer.
Alle in dieser Beschreibung offenbarten Merkmale (einschließlich aller angefügten Patentansprüche, der Zusammenfassung und Zeichnungen) und/oder aller Schritte eines beliebigen offenbarten Verfahrens oder Prozesses können in beliebiger Kombination kombiniert werden, ausgenommen der Kombinationen, bei denen mindestens einige dieser Merkmale und/oder Schritte sich gegenseitig ausschließen.All features disclosed in this specification (including all appended claims, abstract and drawings) and / or any steps of any disclosed process or process may be combined in any combination, except combinations in which at least some of these features and / or steps occur exclude each other.
In der vorangegangenen Beschreibung werden zahlreiche Einzelheiten dargestellt, um das Verständnis des hierin offenbarten Gegenstandes zu gewährleisten. Jedoch können die Beispiele ohne einige oder alle diese Einzelheiten praktiziert werden. Andere Beispiele können Modifikationen und Variationen der oben behandelten Einzelheiten beinhalten. Es ist vorgesehen, dass die angefügten Patentansprüche derartige Modifikationen und Variationen abdecken.In the foregoing description, numerous details are set forth in order to provide an understanding of the subject matter disclosed herein. However, the examples may be practiced without some or all of these details. Other examples may include modifications and variations of the details discussed above. It is intended that the appended claims cover such modifications and variations.
