RU2742939C2

RU2742939C2 - Устройство и способ манипулирования частицами

Info

Publication number: RU2742939C2
Application number: RU2019109654A
Authority: RU
Inventors: Алесис БЕДОРЕ; Маттиас ХИК; Кевин ЭККЕС
Original assignee: Аэросинт Са
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2021-02-11
Also published as: RU2019109654A3; EP3519163A1; AU2017333287B2; EP3519163B1; US20220234290A1; JP2019529189A; US11931957B2; KR20190061020A; AU2017333287A1; US20190240902A1; CN109803775A; KR102369144B1; JP7053591B2; CA3037789A1; BE1024613A1; BE1024613B1; WO2018059833A1; CN109803775B; US11338509B2; RU2019109654A

Abstract

Настоящее изобретение относится к устройству для манипулирования частицами. Устройство (1) содержит генератор (20) потока, выполненный с возможностью генерирования потока (2) транспортной текучей среды, и экран (10). Экран имеет первую наружную поверхность (11), с помощью которой может формироваться структура (30) из частиц (3). Экран (10) содержит сквозные отверстия (12), ведущие через проемы к упомянутой первой наружной поверхности (11), а поток (2) транспортной текучей среды обеспечивается для транспортировки частиц (3) к или от первой наружной поверхности (11). Устройство (1) выполнено таким образом, что поток (2) транспортной текучей среды проходит только через заранее определенные участки первой наружной поверхности (11) экрана (10). Устройство может быть включено в систему 3D печати. Технический результат: возможность создавать непрерывную структуру из частиц различных размеров и форм. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 25 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Согласно первому аспекту, настоящее изобретение относится к устройству для манипулирования частицами. Согласно второму аспекту, настоящее изобретение относится к способу манипулирования частицами.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В документе US5767877 раскрыто устройство для манипулирования частицами. Это устройство содержит матрицу двухмерной печати, предназначенную для приема частиц тонера. Каждый из пикселей матрицы содержит клапан и полость. Полости отделены друг от друга участком поверхности. Таким образом, матрица образует опору, которая имеет первую наружную поверхность, которая имеет проемы, где располагаются частицы тонера. Частицы тонера всасываются в полости, для которых клапаны открыты. Каждая полость обеспечена для приема одной-единственной частицы тонера. Когда частица находится в полости, она перекрывает ее канал всасывания, предотвращая всасывание других частиц.

Это известное устройство имеет несколько проблем. Прежде всего, частицы должны иметь по существу сферическую форму, чтобы иметь возможность проникать в полости и перекрывать каналы всасывания. Затем частицы должны иметь по существу одинаковый размер, чтобы иметь возможность проникать в полости и перекрывать каналы всасывания. Кроме того, разделения между полостями таковы, что это устройство не позволят образовывать непрерывную структуру из частиц.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно первому аспекту, одна из задач изобретения состоит в обеспечении устройства, которое позволяет создавать непрерывную структуру из частиц различных размеров и форм. Для этого, изобретение предусматривает устройство для манипулирования частицами содержащее генератор потока, выполненный с возможностью генерирования потока транспортной текучей среды, отличающийся тем, что устройство дополнительно содержит экран, имеющий первую наружную поверхность, из которой может формироваться структура, образованная частицами, причем экран, содержащий сквозные отверстия, ведущие через проемы к упомянутой первой наружной поверхности, и поток транспортной текучей среды обеспечивается для транспортировки частиц к или от первой наружной поверхности экрана.

Экран позволяет формировать структуру, образованную частицами, из частиц, накапливающихся на первой наружной поверхности, но не в экране. Поскольку эта первая наружная поверхность является только "внешней", она не содержит "внутренних" стенок отверстий. Таким образом, частицы различных размеров, форм и материалов могут быть включены в одну и ту же структуру, образованную частицами, напротив первой наружной поверхности экрана. Фактически, не существует требования к материалу, размеру или форме частиц. Кроме того, частицы могут располагаться напротив друг друга, без разделения между ними, что позволяет им формировать непрерывную структуру из частиц. Они также могут накапливаться в направлении, перпендикулярном первой наружной поверхности экрана, таким образом, образуя структуру определенной толщины.

В рамках настоящего документа, экран является пористой средой, проницаемой для текучей среды (например, экран может содержать сквозные отверстия, через которые может проходить текучая среда), и по меньшей мере одна его первая наружная поверхность непроницаема для структур из частиц (т.е. частицы задерживаются упомянутой первой наружной поверхностью и не проникают в экран).

Экран и, в частности, его первая наружная поверхность, используется как опора для структуры из частиц.

Согласно варианту осуществления изобретения, экран содержит сквозные отверстия, ведущие к первой наружной поверхности через проемы. Отверстия и их проемы выполнены с возможностью позволять потоку транспортной текучей среды проходить по меньшей мере частично через экран, и проемы, благодаря своей форме и размещению на первой наружной поверхности, выполнены с возможностью блокировать частицы. Предпочтительно, отверстия и их проемы выполнены с возможностью позволять всему потоку транспортной текучей среды проходить через экран. Предпочтительно, отверстия проходят через экран в напряжении его толщины, т.е. по существу локально перпендикулярно к первой наружной поверхности. Предпочтительно, экран имеет вторую наружную поверхность, по существу параллельную первой наружной поверхности, и толщина экрана ограничена первой и второй внешними поверхностями.

Другими словами, проемы в первой наружной поверхности экрана выполнены таким образом, что первая наружная поверхность блокирует частицы вне экрана, позволяя при этом потоку транспортной текучей среды проходить через отверстия сквозь экран. Таким образом, частицы блокируются вне экрана, но не в отверстиях экрана. Таким образом, первая наружная поверхность экрана обеспечена таким образом, что напротив нее может формироваться структура из частиц.

В рамках настоящего документа следует понимать, что первая наружная поверхность экрана не содержит внутренних стенок отверстий в экране, поскольку первая наружная поверхность является единой наружной поверхностью. Таким образом, частицы блокируются напротив участков, где нет отверстий первой наружной поверхности экрана.

Первая наружная поверхность экрана может быть по существу плоской. Первая наружная поверхность экрана может обладать таким свойством, что прямой отрезок, который соединяет две точки первой наружной поверхности экрана, полностью содержится в первой наружной поверхности экрана. Первая наружная поверхность экрана может быть выпуклой. Первая наружная поверхность экрана может быть в основном цилиндрической.

В устройстве согласно изобретению можно манипулировать частицами по отдельности или наборами частиц.

Можно управлять толщиной структуры из частиц, например, путем скобления или путем управления транспортным потоком.

Устройство согласно изобретению способно манипулировать частицами и создавать структуру из частиц.

Согласно варианту осуществления изобретения, устройство позволяет избирательно осаждать участок структуры из частиц, например, на первой подложке.

В рамках настоящего документа под "пикселем" подразумевается участок поверхности, например, первой наружной поверхности экрана, которая может покрываться частицами независимо от оставшейся части упомянутой поверхности. Таким образом, пиксель является адресуемым участком поверхности, например, первой наружной поверхности экрана. В рамках настоящего документа, "воксель" представляет собой участок структуры из частиц, который соответствует одному пикселю.

Поток транспортной текучей среды можно рассматривать, в данный момент, как набор элементов потока текучей среды, причем каждый элемент потока предпочтительно соответствует отдельному пикселю. Предпочтительно, каждый элемент потока транспортной текучей среды имеет в основном квадратное или круглое сечение. Это позволяет пикселям иметь приблизительно однородную протяженность во всех направлениях.

Частицы могут, например, содержать полимер, металл, соль, керамику или органический материал. Они могут иметь распределение размера со средним размером 1 мкм, 10 мкм, 100 мкм, 1 мм или 10 мм. Они могут иметь в основном сферическую форму или любую другую форму. Частицы могут быть пригодны для формирования объекта путем 3D печати способом избирательной агломерации. С другой стороны, частицы могут быть инертными и трудно агломерируемыми, чтобы их можно было использовать в качестве опоры в ходе 3D печати.

Экран может быть выполнен из разных материалов (металла, органики, полимера, керамики и т.д.), и производиться различными способами (ткачества, перфораций, пробивки, химической фототипии, электротипии металла (никеля, меди, золота и т.д.), спеченного порошка или волокон, фильтрационной пены и т.д.).

В рамках настоящего документа, "слой частиц" может быть структурой из частиц, сформированной напротив первой наружной поверхности экрана, или может создаваться на первой подложке из структуры из частиц, сформированной на первой наружной поверхности экрана. Слой частиц также может именоваться пластом, в частности, после осаждения от первой наружной поверхности экрана. Слой частиц представляет собой в основном непрерывный слой частиц, образующий "изображение" частиц.

Первая подложка может содержать заранее агломерированные частицы и/или сплошной объект, подлежащий объединению с частицами.

Создание структуры, образованной частицами, может называться "композиция".

Устройство предпочтительно содержит источник частиц, который подает частицы размером, достаточным для блокировки первой наружной поверхности экрана.

Первая наружная поверхность экрана предпочтительно является поверхностью экрана, расположенной напротив генератора потока.

Устройство может дополнительно содержать систему очистки для глубокой промывки экрана. Это может быть, например, всасывающая полоска, предназначенная для приведения в контакт или размещения вблизи экрана. Система очистки может, например, включать в себя аспиратор, выбросовую лопатку во внутреннем пространстве экрана, если первая наружная поверхность экрана является выпуклой, или всасывающую лопатку снаружи экрана, если первая наружная поверхность экрана является выпуклой.

Согласно варианту осуществления изобретения, проемы отверстий выполнены с возможностью блокировать любое сферическое тело диаметром более 1 мм, предпочтительно, диаметром 10 мкм, более предпочтительно, диаметром 1 мкм, и еще более предпочтительно, диаметром 0,1 мкм, снаружи экрана.

Согласно варианту осуществления изобретения, проемы отверстий таковы, что диаметр наименьшей описанной окружности в любом из упомянутых проемов меньше диаметра наименьшей сферы, вписанной в любую из частиц.

Таким образом, это является достаточным условием для того, чтобы ни одна частица не проникла ни в один проем.

Предпочтительно, экран представляет собой сетку.

Это позволяет сделать экран особенно простым и недорогим. Сетка содержит, например, множество элементов, которые пересекаются, образуя ячейки. Сетка может быть регулярной или нерегулярной.

Согласно варианту осуществления изобретения, устройство выполнено таким образом, что поток транспортной текучей среды проходит только через заранее определенные участки первой наружной поверхности экрана.

Это позволяет, в частности, блокировать несколько типов частиц напротив первой наружной поверхности, на разных участках первой наружной поверхности. Таким образом, структура, образованная частицами, может содержать по меньшей мере один первый участок, содержащий только частицы первого типа, и второй участок, содержащий только частицы второго типа. Типы частиц отличаются, например, по меньшей мере одним из: распределения их размера, их материала, их формы, их цвета, их модуля Юнга, их плотности, их теплопроводности, их электропроводности, их магнитной проницаемости, их коррозионной стойкости, их твердости, их температуры плавления, их растворимости, их воспламеняемости, их гидрофобности, их химического состава.

Это также позволяет частицам формировать точный рисунок на первой наружной поверхности, причем этот рисунок соответствует участкам первой наружной поверхности, через которые прошел поток транспортной текучей среды, возможно, в несколько этапов.

Согласно варианту осуществления изобретения, устройство содержит средство перемещения генератора потока.

Это позволяет изменять участки первой наружной поверхности, через которые прошел поток транспортной текучей среды. Участки первой поверхности также могут именоваться "подповерхностями".

Согласно варианту осуществления изобретения, устройство содержит маску между генератором потока и экраном.

Маска позволяет выбирать, какие участки первой наружной поверхности подвергаются потоку транспортной текучей среды. Фактически, через участки маскированной первой наружной поверхности не проходит поток транспортной текучей среды. Маска может быть статической, т.е. ее структура не может изменяться. Маска может быть динамической, т.е. ее структура может изменяться, например, путем адресации. Маска, как статическая, так и динамическая, может быть подвижной. Маска может соответствовать всей первой наружной поверхности или только ее участку. Если маска является гибкой, экран предпочтительно позволяет придавать ей некоторую жесткость. Предпочтительно, чтобы маску можно было отсоединять от экрана. Таким образом, маска может избегать воздействия атмосферных факторов, которые могут повреждать ее (температуры, влажности, пыли и т.д.). Например, отсоединение маски до спекания может представлять интерес, чтобы избегать температуры, связанной со спеканием.

Размер пикселя зависит от характеристик потока транспортной текучей среды и расстояний между маской, генератором потока и экраном.

Согласно варианту осуществления изобретения, устройство содержит средство перемещения маски.

Может быть особенно полезным, когда маска соответствует только одному участку первой наружной поверхности. Средство для перемещения маски может быть соединено со средством перемещения генератора потока таким образом, что поток транспортной текучей среды и маска соответствуют систематически одним и тем же участкам первой наружной поверхности. Маска предпочтительно перемещается параллельно первой наружной поверхности. Перемещение маски также может позволять получать более высокое разрешение и снижать производственные затраты. Перемещение генератора потока также может позволять получать более высокое разрешение и снижать производственные затраты.

Согласно варианту осуществления изобретения, маска выполнена таким образом, что конфигурация ее открытых и закрытых участков может изменяться.

Согласно варианту осуществления изобретения, устройство содержит клапанную матрицу. Например, маска содержит клапанную матрицу. Предпочтительно, клапаны могут адресоваться. Более предпочтительно, каждый клапан может адресоваться независимо от других клапанов. Предпочтительно, каждый клапан выполнен с возможностью управления элементом потока транспортной текучей среды.

Согласно варианту осуществления изобретения, размер каждого клапана соответствует размеру одного пикселя. В другом варианте осуществления изобретения, размер клапана меньше или больше размера одного пикселя. Открытый клапан позволяет позволять потоку транспортной текучей среды проходить для всасывания частиц к первой наружной поверхности или для отдувания частиц от первой наружной поверхности. Использование экрана, отдельного от клапанной матрицы позволяет защищать клапанную матрицу от рабочего окружения (тепла, излучения, удара, влажности, электростатических эффектов). Кроме того, экран можно менять в ходе обслуживания без необходимости менять матрицу, и матрицу можно менять без необходимости менять экран. Клапанная матрица, предпочтительно, параллельна первой наружной поверхности.

Клапаны могут представлять собой, например, соленоидальные клапаны, микрогромкоговорители, MEMS (пьезо, электростатический, соленоиды и т.д.).

Согласно варианту осуществления изобретения, устройство содержит средство перемещения генератора потока, маску между генератором потока и экраном и средство перемещения маски, причем средство перемещения маски соединено со средством перемещения генератора потока таким образом, что поток транспортной текучей среды и маска соответствуют одним и тем же участкам первой наружной поверхности.

Согласно варианту осуществления изобретения, генератор потока содержит устройство всасывания, обеспеченное для создания потока транспортной текучей среды от первой наружной поверхности к генератору потока.

Это позволяет частицам присасываться к первой наружной поверхности, т.е. притягиваться к ней.

Согласно варианту осуществления изобретения, устройство содержит вместилище частиц.

Вместилище позволяет снабжать транспортный поток частицами. Вместилище выполнено таким образом, что поток, всасывающий эти частицы, может всасывать их из вместилища. Вместилище может содержать плоскую поверхность, обращенную к первой наружной поверхности, на которой распределены частицы.

Согласно варианту осуществления изобретения, генератор потока содержит устройство выброса, обеспеченное для создания потока транспортной текучей среды от генератора потока к первой наружной поверхности.

Это позволяет выбрасывать частицы от первой наружной поверхности, т.е. выбрасывать их оттуда. Предпочтительно, поток транспортной текучей среды проходит через экран от второй наружной поверхности к первой наружной поверхности, чтобы выбрасывать частицы, присутствующие на первой наружной поверхности. Устройство выброса может, например, содержать воздуходувку или излучатель звуковых волн. Устройство выброса может, например, быть выполнено с возможностью выбрасывать транспортную текучую среду импульсами от 0,1 мс до 1 с. Поток транспортной текучей среды выбирается для противодействия удерживающей силе или силе слипания между первой наружной поверхностью и частицами.

Согласно варианту осуществления изобретения, устройство дополнительно содержит приемник частиц, выполненный с возможностью сбора частиц, приходящих от первой наружной поверхности.

Согласно варианту осуществления изобретения, устройство содержит средство распространения частиц напротив первой наружной поверхности экрана.

Это средство распространения позволяет снабжать первую наружную поверхность частицами. Распространение может осуществляться для структуры из частиц, расположенной на экране или под экраном. Средство распространения может содержать скребок, который позволяет делать структуру из частиц приблизительно однородной и управлять ею путем скобления.

Согласно варианту осуществления изобретения, первая наружная поверхность экрана проходит, в основном, в первом направлении и втором направлении, перпендикулярном первому направлению, и при этом генератор потока, выполнен таким образом, что поток транспортной текучей среды, который он генерирует, ориентирован, по существу, в третьем направлении перпендикулярном первому и второму направлениям.

Это позволяет иметь первую наружную поверхность, которая является в основном плоской. Маска, если существует, предпочтительно также является в основном плоской.

Согласно варианту осуществления изобретения, первая наружная поверхность экрана является по существу выпуклой поверхностью, например, цилиндрической, ограничивающей, по меньшей мере частично, внутреннее пространство.

Предпочтительно, выпуклая поверхность замыкается на себя для формирования петли. Это может быть, например, конус, цилиндр, несущая поверхность, коврик или лента. Предпочтительно, устройство выполнено таким образом, что выпуклая поверхность может вращаться, таким образом, что участок выпуклой поверхности может перемещаться циклически для непрерывной подачи частиц в зону отделения.

Это позволяет создавать структуру из частиц и непрерывно осаждать ее на первой подложке.

Согласно варианту осуществления изобретения, генератор потока по меньшей мере частично располагается во внутреннем пространстве выпуклой поверхности.

Предпочтительно, устройство выполнено таким образом, что цилиндрический экран может вращаться вокруг своей оси. Цилиндр предпочтительно является пустотелым.

Согласно варианту осуществления изобретения, генератор потока содержит первый участок, расположенный во внутреннем пространстве, и второй участок, расположенный вне внутреннего пространства, причем первый участок и второй участок гидравлически соединены средством гидравлической связи.

Средство гидравлической связи предпочтительно содержит трубу или множество труб. Предпочтительно, чтобы средство гидравлической связи проходило через конец выпуклой поверхности, например, цилиндра, для создания стыка между первым и вторым участками генератора потока.

Согласно варианту осуществления, первый участок генератора потока находится в фиксированном положении относительно оси вращения выпуклой поверхности. В другом варианте осуществления, устройство выполнено таким образом, что первый участок генератора потока может перемещаться относительно этой оси вращения. Например, первый участок генератора потока может быть выполнен с возможностью осуществления параллельного переноса, параллельного и/или перпендикулярного к оси вращения выпуклой первой наружной поверхности экрана, например, цилиндрического экрана.

Например, параллельный перенос, параллельный оси, позволяет для каждого из проемов первого участка генератора потока осаждать частицы по нескольким параллельным линиям.

Первый участок генератора потока также может именоваться "печатающей головкой". Предпочтительно, чтобы первый участок генератора потока по меньшей мере частично располагался между осью вращения и участком экрана, из которого выбрасываются частицы.

Согласно варианту осуществления изобретения, первым участком генератора потока является жесткая опора, которая позволяет группировать средство гидравлической связи и направлять поток транспортной текучей среды к конкретному участку экрана. Предпочтительно, каждое средство гидравлической связи соответствует элементу потока транспортной текучей среды. Первый участок генератора потока позволяет выравнивать средство гидравлической связи таким образом, чтобы элементы потока текучей среды располагались в направлении, в основном параллельном и, предпочтительно, в основном перпендикулярном к первой наружной поверхности экрана.

В другом варианте осуществления изобретения, количество элементов потока текучей среды больше количества средств гидравлической связи. Например, может существовать одна-единственная труба между первым и вторым участками генератора потока, и первый участок генератора потока может содержать множество адресуемых клапанов. В этом случае каждый элемент потока текучей среды соответствует клапану. Устройство также, предпочтительно, содержит средство электрической связи, которое позволяет управлять клапанами. Этим средством электрической связи может быть, например, кабель, проходящий через конец выпуклой первой наружной поверхности, например, через конец цилиндра.

Предпочтительно, поток транспортной текучей среды и, в частности, элементы потока транспортной текучей среды перпендикулярны первой наружной поверхности экрана в зоне отделения, где частицы приводятся в движение потоком транспортной текучей среды.

Согласно варианту осуществления изобретения, первый участок или второй участок генератора потока содержит множество клапанов.

Например, первый или второй участок генератора потока может включать в себя клапанную матрицу. Если клапаны содержит второй участок, каждый клапан может быть соединен со средством гидравлической связи. Каждый элемент потока текучей среды соответствует клапану.

Согласно варианту осуществления изобретения, каждый клапан выполнен с возможностью управления элементом потока транспортной текучей среды, выполненным с возможностью прохождения через участок первой наружной поверхности экрана. Это позволяет точно управлять выбросом или всасыванием частиц.

Согласно варианту осуществления изобретения, первый участок генератора потока содержит множество проемов, ориентированных к первой наружной поверхности экрана, причем устройство выполнено таким образом, что элемент потока транспортной текучей среды проходит в один из упомянутых проемов. Предпочтительно, каждый проем гидравлически связан с клапаном.

Согласно варианту осуществления изобретения, экран непрерывно подает материал к проемам, что позволяет управляемо осаждать частицы на первой подложке. Управление толщиной слоя осаждаемых частиц, в частности, может осуществляться согласно положению второго скребка и/или путем управления скоростью вращения экрана.

Каждый проем способен осаждать линию частиц. Если поток транспортной текучей среды состоит из импульсов, каждый проем способен осаждать линию пикселей.

Согласно варианту осуществления изобретения, проемы первого участка генератора потока расположены в шахматном порядке.

Согласно варианту осуществления изобретения, устройство дополнительно содержит средство всасывания, выполненное с возможностью удержания частиц на первой наружной поверхности.

Это средство всасывания может быть, например, устройство, которое создает разрежение во внутреннем пространстве отделенный первой выпуклой наружной поверхностью. Это устройство для создания разрежения может, например, содержать вентилятор.

Согласно варианту осуществления изобретения, устройство дополнительно содержит средство перемещения экрана, например, в режиме поворота и/или параллельного переноса.

Предпочтительно, это средство перемещения позволяет совершать параллельный перенос экрана, имеющего первую выпуклую наружную поверхность, в направлении, перпендикулярном его оси вращения, например, оси цилиндрического экрана. Например, если эта ось горизонтальна, это средство перемещения может быть выполнено с возможностью перемещения экрана по горизонтали и/или по вертикали. Кроме того, возможно также, что это средство перемещения позволяет совершать параллельный перенос экрана в направлении, параллельном его оси вращения.

Согласно варианту осуществления изобретения, текучая среда является газом.

Согласно варианту осуществления изобретения, текучая среда является жидкостью.

Согласно варианту осуществления изобретения, экран содержит сквозные отверстия, перпендикулярные первой наружной поверхности экрана, при этом, предпочтительно, отверстия являются прямыми призмами или прямыми цилиндрами.

Благодаря тому, что внутренние стенки отверстий перпендикулярны к первой наружной поверхности, частицы не блокируются в отверстиях.

Кроме того, изобретение предусматривает систему 3D печати, содержащую:

по меньшей мере одно устройство согласно одному из вариантов осуществления изобретения, и

средство агломерации.

Система 3D печати может, например, содержать два, три, четыре и т.д. устройства, каждое из которых имеет экран, имеющий первую выпуклую наружную поверхность.

Предпочтительно, устройство, таким образом, позволяет осаждать по меньшей мере один участок пласта частиц, и средство агломерации позволяет агломерировать по меньшей мере один участок пласта частиц.

В рамках настоящего документа, пласт частиц является слоем частиц. Например, пласт может по меньшей мере частично осаждаться с использованием одного или более устройств для манипулирования частицами согласно варианту осуществления изобретения.

Система 3D печати согласно изобретению обладает многими преимуществами, в частности:

возможность формировать градиенты материалов,

возможность формировать пласты, устойчивые к коррозии, и

возможность создания механических нехимических соединений между двумя разными материалами,

воксели, образующие отпечатанные детали, могут иметь разные формы и состоять из разных материалов, причем эти материалы способны отвечать за различные функции (цвет, модуль Юнга, плотность, теплопроводность, электропроводность, магнитная проницаемость, устойчивость к коррозии или усталости, твердость, температуру плавления, растворимость, воспламеняемость, смачиваемость, химический состав или любую другую физическую характеристику).

Согласно варианту осуществления изобретения, система 3D печати дополнительно содержит средство униформизации высоты пласта порошка, осаждаемого на структуру 3D печати. Это может быть, например, лопатка, соскабливающая частицы, образующие выступы, уплотнительный валик, который делает пласт более компактным, уплотнительная пластина, которая делает пласт более компактным и/или генератор вибраций, который уплощает пласт. Например, сам уплотнительный валик может вибрировать для ожижения порошка и улучшения скобления (лучшее состояние поверхность и ускоренное скобление). Средство униформизации может покрываться антипригарным покрытием для предотвращения налипания на него частиц.

Предпочтительно, структура 3D печати содержит устройство для создания внутренней атмосферы, например, атмосферы азота. Это позволяет снижать опасность взрыва, окисления и/или изменения порошка. Предпочтительно, вместилище для порошка, экран и структура 3D печати находятся в этой инертной атмосфере.

Предпочтительно, система 3D печати содержит камеру, в которой заключены вместилище частиц, экран и структура 3D печати. Предпочтительно, для полукристаллического полимерного порошка, внутреннее пространство этой камеры нагревается до температуры, которая больше температуры кристаллизации порошка и меньше температуры плавления порошка. Это позволяет ограничивать любую деформацию конструируемой детали, поскольку чрезмерно высокая температура приводит к снижению качества скобления порошка. Например, эта температура может быть близка к 178°C для порошка PA12.

Система 3D печати согласно изобретению совместима с любым материалом.

Согласно варианту осуществления изобретения, порошок, используемый для формирования конструируемой детали, содержит по меньшей мере один из следующих материалов: полимера (например: TPE, PP, PA12, PA6, TPU, проводящего TPU, PEEK, PPS), металла (титана, стали, алюминия, меди, палладия, золота, хрома, магния, кобальта, серебра, сплава и т.д.), керамики (диоксида кремния, оксида алюминия и т.д.), соли или органического порошка.

Система 3D печати согласно изобретению позволяет избирательно осаждать частиц первого типа и второго типа, отличного от первого типа. Частицы разных типов, предпочтительно, выбрасываются для формирования непрерывного пласта и без отверстия для частиц на структуре 3D печати.

Например, частицы первого типа для спекания могут обеспечиваться для формирования конструируемого объекта, и частицы второго типа могут не участвовать в спекании. Для конструирования объекта можно также использовать два типа частиц, что позволяет создавать объект из нескольких материалов. Это позволяет создавать объект, некоторые участки которого выполнены из проводящего материала, и другие - из непроводящего материала, объект, который имеет жесткие участки и гибкие участки, объект, который имеет несколько цветов, несколько состояний поверхности, объект, который имеет растворимые участки и нерастворимые участки, объект, который имеет магнитные участки и немагнитные участки.

Предпочтительно, система 3D печати содержит средство перемещения структуры 3D печати и/или первой подложки. Это средство перемещения позволяет осуществлять по меньшей мере один из: вертикального параллельного переноса, горизонтального параллельного переноса в первом направлении, например, влево или вправо, горизонтального параллельного переноса во втором направлении, например, вперед или назад.

Средство агломерации допускает прилипание по меньшей мере одного участка частиц, осаждаемых на структуру 3D печати, таким образом, что эти частицы интегрируются в эту структуру 3D печати. В рамках настоящего документа, под агломерацией частиц понимается сцепление упомянутых частиц. Агломерация, предпочтительно, является избирательной, то есть инертные частицы не агломерируются. Агломерация может содержать по меньшей мере один способ из следующих: тепловой обработки, спекания, плавления, нанесения клея, нанесения связующего вещества. Например, средство агломерации может содержать по меньшей мере один из: печи, лазера, электронного пучка, лазера, снабженного системой сканирования, чтобы иметь возможность нагрева всего пласта, галогенной лампы, локальной или однородной химической реакции. Агломерация может осуществляться равномерно линия за линией, путем заметания в одном-единственном направлении пучком, нагревающим материал вдоль линии. Средство агломерации может перемещаться одновременно с экранами или отсоединяться от них.

Предпочтительно, система выполнена таким образом, что средство агломерации агломерируют частицы вне зоны отделения, где частицы осаждаются на структуре 3D печати.

Согласно варианту осуществления изобретения, система 3D печати дополнительно содержит средство осаждения структуры из частиц, присутствующей напротив первой наружной поверхности экрана. Кроме того, средство осаждения может быть устройством выброса.

Средство осаждения, которое может составлять часть устройства для манипулирования частицами, позволяет осуществлять формирование пласта частиц.

Средство осаждения позволяет отделять структуру из частиц от первой наружной поверхности экрана. Средство осаждения предпочтительно позволяет осаждать структуру из частиц на структуру 3D печати, предпочтительно, на структуре 3D печати. Это также может, в необязательном порядке, позволять перемещать экран, например, по вертикали, таким образом, что структура из частиц первой наружной поверхности находится напротив структуры 3D печати. Средство осаждения структуры из частиц может, например, содержать генератор потока, в частности, если последнее является устройством выброса.

Согласно варианту осуществления изобретения, средство осаждения содержит подвижную подложку переноса, которая имеет поверхность переноса, которая может быть обращена к первой наружной поверхности экрана, благодаря чему по меньшей мере один участок частиц, присутствующих напротив первой наружной поверхности экрана, может переноситься на поверхности переноса подложки переноса. Предпочтительно, слой частиц напротив поверхности переноса создается несколько раз, например, посредством нескольких последовательных выбросов частиц напротив первой наружной поверхности экрана.

Таким образом, слой частиц может образовываться на поверхности переноса подложки переноса. Поверхность переноса подложки переноса, в основном, может быть плоской и горизонтальной. Она может быть ориентирована вниз или вверх. На структуру 3D печати осаждается слой частиц напротив поверхности переноса. Слой частиц напротив поверхности переноса, предпочтительно, непрерывен, например, поскольку структура из частиц напротив первой наружной поверхности экрана была непрерывна или поскольку несколько разных структур из частиц использовались для формирования слоя частиц напротив поверхности переноса. Подложка переноса может содержать второй экран, и в этом случае экран, напротив которого располагается структура, образованная частицами, может называться первым экраном.

Согласно варианту осуществления изобретения, система 3D печати содержит множество экранов. Предпочтительно, каждый экран манипулирует отдельным порошком. Например, экраны могут содержать первую выпуклую наружную поверхность, выполненную с возможностью вращения вокруг оси вращения. Экраны могут располагаться таким образом, что их оси вращения параллельны. Экраны также могут размещаться для осаждения порошков в двух разных направлениях.

Это позволяет использовать каждый экран для осаждения отдельного порошка на структуре 3D печати. Система может содержать один, два, три, четыре и т.д. экранов. Предпочтительно, каждый экран используется для осаждения отдельного порошка на структуре 3D печати. Они могут иметь разные размеры, материалы и формы частиц или соскабливаться, например, на разных значениях толщины.

Согласно варианту осуществления изобретения, система 3D печати дополнительно содержит средство для совмещения и разделения экрана и структуры 3D печати.

Это позволяет постепенно отделять структуру 3D печати после формирования каждого пласта частиц. Например, структура 3D печати может отделяться каждый раз, предпочтительно, на расстояние от 20 до 1000 мкм, более предпочтительно, от 50 до 200 мкм. Экран может перемещаться от структуры 3D печати и/или структура 3D печати может перемещаться от экрана.

Согласно второму аспекту, изобретение предусматривает способ манипулирования частицами, содержащий:

(a) обеспечение устройства для манипулирования частицами согласно изобретению,

(b) подачу частиц на упомянутое устройство, и

(c) перенос частиц потоком транспортной текучей среды к или от первой наружной поверхности экрана.

Это позволяет создавать структуру, образованную частицами напротив первой наружной поверхности экрана или выбросом из нее.

Согласно варианту осуществления изобретения, в котором первая наружная поверхность является выпуклой, способ включает в себя выбор скорости вращения экрана и скорости параллельного переноса структуры 3D печати таким образом, что разность тангенциальных скоростей равна нулю в зоне отделения, где порошок выбрасывается из экрана к структуре 3D печати. Гарантируя вращение, который быстрее или медленнее, чем скорость поступательного движения структуры 3D печати, можно ускорять или замедлять перенос частиц.

Упомянутые преимущества системы применяются с необходимыми поправками к способу.

Согласно варианту осуществления изобретения, этап (c) содержит перенос частиц потоком транспортной текучей среды к или от заранее определенных участков первой наружной поверхности экрана. Это позволяет выбирать переносимые частицы. Транспортировка частиц может быть обусловлена разрывом в силах слипания между частицами и экраном. В рамках настоящего документа, звуковая волна рассматривается как поток транспортной текучей среды.

Это позволяет покрывать определенные пиксели первой наружной поверхности частицами или, напротив, освобождать их от частиц. Это можно осуществлять, например, путем применения маски на участках первой наружной поверхности, где транспортировка частиц не требуется. Это также может осуществляться путем применения потока транспортной текучей среды только на участках первой наружной поверхности, где транспортировка частиц требуется.

Согласно варианту осуществления изобретения, этап (b) содержит подачу частиц первого типа и второго типа, и этап (c) содержит:

этап (c1) транспортировки, потоком транспортной текучей среды, частиц первого типа в или из первых заранее определенных участков первой наружной поверхности экрана и

этап (c2) транспортировки, потоком транспортной текучей среды, частиц второго типа в или из вторых заранее определенных участков первой наружной поверхности экрана.

этап (c1) транспортировки, потоком транспортной текучей среды, частиц первого типа в или из первых заранее определенных участков первой наружной поверхности первого экрана и

этап (c2) транспортировки, потоком транспортной текучей среды, частиц второго типа в или из вторых заранее определенных участков первой наружной поверхности второго экрана.

Тип частиц может указываться характеристикой частиц или набором характеристик частиц. Например, частицы, отличающиеся материалом, формой, распределением размера, могут относиться к разным типам. Такая конструкция состоит из частиц разных типов.

Согласно варианту осуществления изобретения, частицы первого типа могут агломерироваться определенным способом, и частицы второго типа не могут агломерироваться упомянутым способом. Например, частицы первого типа могут спекаться при первой температуре спекания, и частицы второго типа не могут спекаться при первой температуре спекания.

Частицы первого типа могут использоваться для 3D печати и частицы второго типа используются как опора для 3D печати. Частицы второго типа могут состоять, например, из диоксида кремния.

Кроме того, изобретение предусматривает способ 3D печати содержащий:

этапы способа манипулирования частицами согласно изобретению, и

агломерацию по меньшей мере одного участка частиц.

Агломерация может содержать агломерацию по меньшей мере одного участка частиц пласта между ними и/или агломерацию, по меньшей мере, одного участка частиц пласта со структурой 3D печати. Агломерация может осуществляться точка за точкой, линия за линией, плоскость за плоскостью или также одновременно во всем объеме структуры 3D печати. В последнем случае, осаждение структуры из частиц осуществляется несколько раз, и агломерация осуществляется только один раз.

этапы способа манипулирования частицами согласно изобретению,

осаждение структуры из частиц, присутствующей напротив первой наружной поверхности экрана, для формирования пласта частиц, и

агломерацию по меньшей мере одного участка пласта частиц.

Осаждение, предпочтительно, является осаждением на структуре 3D печати, который является ранее сконфигурированным участком детали, отпечатанной путем 3D печати.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие характеристики и преимущества изобретения явствуют из нижеследующего подробного описания, для понимания которого следует обратиться к прилагаемым чертежам, в которых:

фиг.1a - устройство для манипулирования частицами согласно настоящему изобретению,

фиг.1b - устройство для манипулирования частицами согласно настоящему изобретению,

фиг.2a и 2b - два этапа использования устройства для манипулирования частицами согласно варианту осуществления изобретения,

фиг.3a - 3c - три этапы использования устройства для манипулирования частицами согласно варианту осуществления изобретения,

фиг.4a - 4d - четыре этапы использования устройства для манипулирования частицами согласно варианту осуществления изобретения,

фиг.5 - устройство для манипулирования частицами согласно варианту осуществления изобретения,

фиг.6 - использование устройства для манипулирования частицами согласно варианту осуществления изобретения,

фиг.7a и 7b - использование структуры из частиц в 3D печати, согласно варианту осуществления изобретения,

фиг.8a и 8b - использование структуры из частиц в 3D печати, согласно варианту осуществления изобретения,

фиг.9 - устройство для манипулирования частицами согласно варианту осуществления изобретения,

фиг.10 - устройство для манипулирования частицами согласно варианту осуществления изобретения,

фиг.11 - участок клапанной матрицы 41 согласно варианту осуществления изобретения,

фиг.12 - участок клапанной матрицы 41 согласно варианту осуществления изобретения,

фиг.13 - устройство согласно варианту осуществления изобретения, в котором экран является цилиндрическим,

фиг.14 - устройство согласно другому варианту осуществления изобретения, в котором экран является цилиндрическим, и

фиг.15 и 16 - система, содержащая по меньшей мере два устройства для манипулирования частицами согласно варианту осуществления изобретения.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение описано со ссылкой на конкретные варианты осуществления и на чертежи, но изобретение не ограничивается ими. Описанные чертежи или фигуры являются только схематическими и не ограничительными.

В контексте настоящего документа, термины "первый" и "второй" используются только для различия различных элементов и не предполагает упорядочения этих элементов.

На фигурах идентичные или аналогичные элементы могут обозначаться одинаковыми ссылочными позициями.

Фиг.1a демонстрирует устройство 1 для создания структуры 30 из частиц 3 согласно настоящему изобретению. Фиг.1b демонстрирует устройство 1 для создания структуры 30 из частиц 3 согласно настоящему изобретению. Устройство 1 содержит генератор 20 потока, способный генерировать поток транспортной текучей среды. Генератор 20 потока может включаться и отключаться для генерирования или перекрытия потока транспортной текучей среды. Не выходя за рамки объема изобретения, поток 2 транспортной текучей среды может состоять из импульсов.

Устройство 1 содержит экран 10, который является опорой для структуры 30 из частиц 3. Экран 10 имеет первую наружную поверхность 11 и вторую наружную поверхность 19. Экран 10 имеет сквозные отверстия 12 (показанные на фиг.2a), ведущие к первой наружной поверхности 11 через проемы. Отверстия 12 также ведут ко второй наружной поверхности 19. Проемы блокируют частицы 3 вне экрана 10 и позволяют потоку 2 транспортной текучей среды проходить через отверстия 12 через экран 10. Устройство 1, предпочтительно, содержит средство снабжения частицами, например, в форме вместилища 21 частиц 3 (фиг.1a) или средство 22 распространения частиц 3 (фиг.1b).

Это блокирование частиц 3 может, например, происходить, когда диаметр наименьшей сферы, вписанной в любую из частиц 3, больше диаметра наименьшей описанной окружности в любом из проемов первой наружной поверхности 11. Кроме того, блокирование также может происходить, когда частицы 3 создают перемычки над проемом. Перемычка может возникать, когда диаметр частиц 3 больше трети диаметра проемов. В этом случае частицы 3 образуют препятствие для восходящего потока частиц, в той степени, в которой они заканчивают накапливаться.

Частицы 3 в общем случае имеют определенное распределение размера, например, гауссово распределение. Следовательно, определенные частицы 3 имеют возможность проходить через экран 10 и, таким образом, не являются частью структуры 30 из частиц.

Предпочтительно, транспортная текучая среда 2 является газом, предпочтительно, воздухом, аргоном или азотом. Транспортная текучая среда 2 может быть жидкостью, например, водой.

Согласно варианту осуществления изобретения, экран 10 содержит элементы, которые пересекаются, для блокирования любого сферического тела диаметром более 10 мкм, предпочтительно, диаметром 1 мкм, более предпочтительно, диаметром 0,1 мкм. Таким образом, любая частица 3 размером существенно большим этого диаметра блокируется экраном 10.

Согласно варианту осуществления изобретения, экран 10 представляет собой сетку, т.е. содержит элементы, которые образуют ячейку.

Согласно варианту осуществления изобретения, экран 10 выполнен из биосовместимого материала. Предпочтительно, экран 10 выполнен из материала, совместимого с ограничениями окружения 3D печати (высокая устойчивость к высоким температурам, к ударам, к влажности и к электростатическим зарядам).

Предпочтительно, структура экрана 10 фиксируется в течение времени: не существует движущихся деталей. Предпочтительно, экран 10 не имеет электрической функции. Не выходя за рамки объема изобретения, экран может быть соединен с землей для разряда заряженных частиц.

Согласно варианту осуществления изобретения, первая наружная поверхность 11 экрана 10 находится на стороне напротив экрана 10 относительно генератора 20 потока. Это позволяет экрану 10 защищать генератор 20 потока от загрязнения частицами 3.

Экран 10 может быть получен по меньшей мере одним из следующих способов: ткачества, выполнения перфораций, химической фототипии, электротипии, формирования спеченного порошка или волокон, и производства пены.

Согласно варианту осуществления изобретения, первая наружная поверхность 11 экрана 10 проходит в основном в первом направлении 101 и втором направлении 102, перпендикулярном первому направлению 101. Генератор 20 потока размещенный таким образом, что поток 2 транспортной текучей среды, который он генерирует, в основном ориентирован в третьем направлении 103 перпендикулярном первому 101 и второму 102 направлениям. Таким образом, структура 30 из частиц 3 является в основном двухмерной.

Структура 30 из частиц 3 может содержать непрерывный слой частиц 3. Она также может содержать участки частиц 3, отделенные друг от друга. Структура 30 из частиц 3 может содержать несколько типов частиц 3.

Генератор 20 потока, предпочтительно, позволяет манипулировать одновременно многими частицами 3, например, по меньшей мере десятью частицами 3 или по меньшей мере сотней частиц 3. Возможно также, что генератор 20 потока позволяет манипулировать частицами 3 по одной.

Согласно варианту осуществления изобретения, устройство 1 содержит выравнивающее устройство, например, скребок, который позволяет выравнивать толщину структуры 30, образованной частицами 3.

Согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.1a, генератор 20 потока содержит устройство всасывания, обеспеченное для создания потока 2 транспортной текучей среды от первой наружной поверхности 11 к генератору 20 потока (фиг.2, 4, 5, 9 и 11). Это позволяет всасывать к первой наружной поверхности 11 частицы 3, первоначально находящиеся на другой стороне экрана 10 относительно генератора 20 потока. Когда генератор 20 потока содержит устройство всасывания, устройство всасывания, предпочтительно, располагается выше экрана 10, и структура 30 из частиц 3 формируется под экраном 10.

Согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.1b, генератор 20 потока содержит устройство выброса, обеспеченное для создания потока 2 транспортной текучей среды от генератора 20 потока к первой наружной поверхности 11 (фиг.3, 6, 10 и 12). Это позволяет выбрасывать от первой наружной поверхности 11 частицы 3, первоначально находящиеся на другой стороне экрана 10 относительно генератора 20 потока. Согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.1b, устройство 1 дополнительно содержит средство 22 распространения, которое может содержать скребок, что позволяет снабжать первую наружную поверхность 11 частицами 3. Средство 22 распространения распределяет частицы 3 по первой наружной поверхности 11 и затем устройство выброса выбрасывает по меньшей мере один участок частиц 3. Предпочтительно, выброшенные частицы 3 собираются приемником 23 частиц 3.

Предпочтительно, в частности, когда структура 30, образованная частицами ниже экрана 10, структура 30, образованная частицами, прилипает к первой наружной поверхности 11 поддерживающимся потоком 2 транспортной текучей среды и/или по меньшей мере одним из следующих сил: силы тяжести, центростремительной силы, механического импульса, магнитной силы, аэродинамической силы, электростатической силы, контактной силы, силы Ван-дер-Ваальса, капиллярной силы, акустическое давление. Эти силы могут быть локальными, т.е. соответствовать только определенным участкам первой наружной поверхности 11, или распределенными, т.е. соответствовать всей первой наружной поверхности 11. Кроме того, те же силы могут использоваться для отсоединения, локального или глобального, от экрана 10 частиц 3, образующих часть структуры 30.

Предпочтительно, устройство 1 выполнено таким образом, что поток 2 транспортной текучей среды проходит только через заранее определенные участки первой наружной поверхности 11 экрана 10. Это размещение может осуществляться по-разному, что будет описано ниже. Это, в частности, может осуществляться с использованием маски 40 (фиг.2, 3, 4 и 6), и/или средства перемещения генератора 20 потока. Участок первой наружной поверхности 11, через который проходит поток 2 транспортной текучей среды независимо от оставшейся части первой наружной поверхности 11, может называться "пикселем". Пиксель также может быть набором частиц, осаждаемых на первой подложке 60 (фиг.6) от пикселя первой наружной поверхности 11. Согласно варианту осуществления изобретения, пиксель имеет размер от 10 мкм × 10 мкм до 1 мм × 10 мм, предпочтительно, размер пикселя составляет приблизительно 100 мкм × 100 мкм. Пиксель может иметь квадратную, прямоугольную, ромбовидную, многоугольную, круглую или любую другую форму. Пиксели могут иметь разные размеры и/или формы на одном и том же экране 10. Воксель является участком структуры 30 из частиц, который соответствует пикселю. Толщина экрана 10, а также другие параметры могут оказывать влияние на толщину вокселя. Согласно варианту осуществления изобретения, пиксели примыкают друг к другу. Согласно варианту осуществления изобретения, пиксели частично перекрываются.

Маска 40 содержит открытые участки, через которые поток 2 транспортной текучей среды может проходить, и закрытые участки, через которые поток 2 транспортной текучей среды не может проходить.

Согласно варианту осуществления изобретения, маска 40 является динамической, т.е. конфигурация ее открытых и закрытых участков может изменяться. Такая динамическая маска 40 может, например, содержать клапанную матрицу 41 (фиг.2, 3, 4, 6, 11 и 12).

В другом варианте осуществления изобретения, маска 40 является статической, т.е. конфигурация ее открытых и закрытых участков не может изменяться. Таким образом, устройство 1 предпочтительно, содержит средство перемещения генератора 20 потока.

Маска 40 может, например, соответствовать всей первой наружной поверхности 11, линии пикселей первой наружной поверхности 11, от двух до двадцати линий пикселей первой наружной поверхности 11, от одного до двадцати пяти пикселей первой наружной поверхности 11 или единственному пикселю первой наружной поверхности 11. Предпочтительно, если она соответствует только одному участку первой наружной поверхности 11, она является динамической, или устройство 1 содержит средство перемещения маски 40.

Согласно варианту осуществления изобретения, генератор 20 потока и маска 40 соответствуют всей первой наружной поверхности 11 экрана 10. В таком случае, генератор 20 потока и маска 40, предпочтительно, не имеют возможности перемещения.

На фиг.2a и 2b показаны два этапа использования устройства 1 согласно такому варианту осуществления изобретения, в случае, когда генератор 20 потока содержит устройство всасывания. Маска 40, предпочтительно, содержит клапанную матрицу 41. Клапаны 41, предпочтительно, могут открываться независимо друг от друга, благодаря чему, поток 2 транспортной текучей среды может проходить через маску 40, когда клапаны 41 открыты.

В ходе выполнения этапа, показанного на фиг.2a, открываются первые два клапана 41, и поток 2 транспортной текучей среды проходит только через участки первой наружной поверхности 11, которые соответствуют этим первым двум клапанам 41. Первое вместилище (не показано), содержащее частицы 3a первого типа, может, таким образом, открываться к первой наружной поверхности 11, благодаря чему, частицы 3a первого типа всасываются потоком 2 транспортной текучей среды и располагаются напротив участков первой наружной поверхности 11, соответствующих этим первым двум клапанам 41.

В ходе выполнения этапа, показанного на фиг.2b, открываются вторые два клапана 41, и поток 2 транспортной текучей среды проходит только через участки первой наружной поверхности 11, которые соответствуют этим вторым двум клапанам 41. Второе вместилище (не показано), содержащее частицы 3b второго типа, может, таким образом, открываться к первой наружной поверхности 11, благодаря чему, частицы 3b второго типа всасываются потоком 2 транспортной текучей среды и располагаются напротив участков первой наружной поверхности 11, соответствующих этим вторым двум клапанам 41. Частицы 3a первого типа остаются напротив первой наружной поверхности 11, например, поскольку первые два клапана 41 остаются открытыми и/или под действием по меньшей мере одной из других вышеупомянутых сил.

Если структура 30 из частиц, полученная в этот момент, является нужной структурой 30, способ формирования структуры 30 останавливается. В противном случае, генератор 20 потока может активироваться, и клапаны 41 могут открываться и всасывать пиксели частиц 3. Это дает возможность всасывать частицы третьего типа.

На фиг.3a - 3c показаны три этапа использования устройства 1 согласно другому варианту осуществления изобретения, в котором генератор 20 потока и маска 40 соответствуют всей первой наружной поверхности 11 экрана 10, в случае, когда генератор 20 потока содержит устройство выброса. Маска 40 предпочтительно содержит клапанную матрицу 41. Клапаны 41 предпочтительно могут открываться независимо друг от друга, благодаря чему, поток 2 транспортной текучей среды может проходить через маску 40, когда клапаны 41 открыты. Хотя на фиг.3a - 3c показана ситуация, в которой структура 30 из частиц располагается выше экрана 10, а устройство выброса - ниже экрана 10, возможно, в рамках объема изобретения, что структура 30 из частиц располагается ниже экрана 10, а устройство выброса - выше экрана 10. Это соответствует инверсии каждого из фиг.3a - 3c в горизонтальной плоскости.

Фиг.3a демонстрирует ситуацию до использования генератора 20 потока. Первая наружная поверхность 11 покрыта начальным слоем 31 частиц 3a первого типа. Начальный слой 31 заранее осажден, например, средством 22 распространения (фиг.1b). Начальный слой 31, предпочтительно, содержит частицы 3a только одного типа.

В ходе выполнения этапа, показанного на фиг.3b, открываются первые два клапана 41, и поток 2 транспортной текучей среды проходит только через участки первой наружной поверхности 11, которые соответствуют этим первым двум клапанам 41. Частицы 3a первого типа, находящиеся напротив участков первой наружной поверхности 11, соответствующих этим первым двум клапанам 41, выбрасываются потоком 2 транспортной текучей среды, оставляя отверстия без частиц 32. Выброшенные частицы 3a могут собираться приемником 23 частиц. Частицы 3a оставшиеся на первой наружной поверхности, образуют структуру 30 из частиц в этот момент.

В ходе выполнения этапа, показанного на фиг.3c, отверстия без частиц 32 заполняются частицами 3b второго типа с использованием источника частиц 3b, например, средством 22 распространения (фиг.1b). Если структура 30 из частиц, полученная в этот момент, является нужной структурой 30, способ формирования структуры 30 останавливается. В противном случае, генератор 20 потока может активироваться, и клапаны 41 могут открываться и выбрасывать воксели частиц 3. Это дает возможность распределять частицы третьего типа.

Согласно варианту осуществления изобретения, генератор 20 потока и маска 40 соответствуют только участку первой наружной поверхности 11. Предпочтительно, генератор 20 потока и маска 40 соответствуют одному и тому же участку первой наружной поверхности 11. В этом случае генератор 20 потока и маска 40, предпочтительно, имеют возможность перемещения, предпочтительно, параллельно первой наружной поверхности 11.

На фиг.4a - 4d показаны четыре этапы использования устройства 1 согласно такому варианту осуществления изобретения, в случае, когда генератор 20 потока содержит устройство всасывания. Маска 40 предпочтительно, содержит клапанную матрицу 41. Устройство 1, предпочтительно, содержит средство перемещения генератора 20 потока. Клапаны 41, предпочтительно, могут открываться независимо друг от друга, благодаря чему, поток 2 транспортной текучей среды может проходить через маску 40, когда клапаны 41 открыты.

В ходе выполнения этапа, показанного на фиг.4a, открывается первый клапан 41, и поток 2 транспортной текучей среды проходит только через первую наружную поверхность 11, соответствующую этому первому клапану 41. Первое вместилище (не показано), содержащее частицы 3a первого типа, может открываться к первой наружной поверхности 11, благодаря чему, частицы 3a первого типа всасываются потоком 2 транспортной текучей среды и располагаются напротив участков первой наружной поверхности 11, соответствующих этому первому клапану 41.

В ходе выполнения этапа, показанного на фиг.4b, генератор 20 потока и маска 40 перемещаются относительно размещения, показанного на фиг.4a. Открывается первый клапан 41, и поток 2 транспортной текучей среды проходит только через участки первой наружной поверхности 11 соответствующую этому первому клапану 41. Первое вместилище (не показано), содержащее частицы 3a первого типа, может открываться к первой наружной поверхности 11, благодаря чему, частицы 3a первого типа всасываются потоком 2 транспортной текучей среды и располагаются напротив участков первой наружной поверхности 11, соответствующих этому первому клапану 41 в этот момент.

В ходе выполнения этапа, показанного на фиг.4c, генератор 20 потока и маска 40 перемещаются относительно размещения, показанного на фиг.4b. Открывается первый клапан 41, и поток 2 транспортной текучей среды проходит только через участки первой наружной поверхности 11 соответствующую этому первому клапану 41. Второе вместилище (не показано), содержащее частицы 3b второго типа, может открываться к первой наружной поверхности 11, благодаря чему, частицы 3b второго типа всасываются потоком 2 транспортной текучей среды и располагаются напротив участков первой наружной поверхности 11, соответствующих этому первому клапану 41 в этот момент.

В ходе выполнения этапа, показанного на фиг.4d, генератор 20 потока и маска 40 перемещаются относительно размещения, показанного на фиг.4c. Открывается первый клапан 41, и поток 2 транспортной текучей среды проходит только через участки первой наружной поверхности 11, которые соответствуют этому первому клапану 41. Второе вместилище (не показано), содержащее частицы 3b второго типа, может открываться к первой наружной поверхности 11, благодаря чему, частицы 3b второго типа всасываются потоком 2 транспортной текучей среды и располагаются напротив участков первой наружной поверхности 11, которые соответствуют этому первому клапану 41 в этот момент.

Если структура 30 из частиц, полученная в этот момент, является нужной структурой 30, способ формирования структуры 30 останавливается. В противном случае, генератор 20 потока может активироваться, и клапаны 41 могут открываться и способны всасывать воксели частиц 3. Это дает возможность всасывать частицы третьего типа, поступающие из третьего вместилища.

Возможно также, в рамках объема изобретения, что клапан отличный от первого клапана 41, открывается в ходе одного из этапов, описанных со ссылкой на фиг.4a - 4d.

Частицы 3a, 3b остаются напротив первой наружной поверхности 11, например, под действием по меньшей мере одной из других вышеупомянутых сил.

Согласно не показанному варианту осуществления изобретения, генератор 20 потока и маска 40 соответствуют только участку первой наружной поверхности 11, и генератор 20 потока содержит устройство выброса.

Согласно варианту осуществления изобретения, маска 40 не способна перемещаться (она может, например, соответствовать всей первой наружной поверхности 11) и генератор 20 потока способен перемещаться, например, с использованием средства перемещения генератора 20 потока.

Согласно варианту осуществления изобретения, устройство 1 не содержит маску 40, и генератор 20 потока способен перемещаться, например, с использованием средства перемещения генератора 20 потока.

Фиг.5 демонстрирует устройство 1 согласно такому варианту осуществления изобретения. Генератор 20 потока выполнен таким образом, что поток 2 транспортной текучей среды проходит через только один пиксель первой наружной поверхности 11. Генератор 20 потока перемещается, и пиксели первой наружной поверхности 11, таким образом, адресуются один за другим для покрытия частицами 3. Подача частиц может, например, осуществляться через вместилище частиц, которое перемещается под экраном 10 одновременно с генератором 20 потока.

Согласно не показанному варианту осуществления изобретения, устройство 1 не содержит маску 40, и генератор 20 потока способен перемещаться, например, с использованием средства перемещения генератора 20 потока и генератор 20 потока содержит устройство выброса.

Согласно варианту осуществления изобретения, например, показанному на фиг.6, заранее определенные участки структуры 30, присутствующей напротив экрана 10, избирательно переносятся на поверхности первой подложки 60, с использованием потока 2 транспортной текучей среды, генерируемого генератором 20 потока, который содержит устройство выброса. Возможно, что выброс частиц осуществляется под акустическим давлением. Этот перенос может, например, осуществляться пиксель за пикселем. Первая подложка 60 может содержать верхний участок структуры 72 3D печати (фиг.7).

Согласно возможному варианту осуществления изобретения, происходит несколько последовательных переносов, от структуры 30 из частиц к поверхности первой подложки 60.

Согласно возможному варианту осуществления изобретения, первая однородная структура 30, которая содержит только частицы 3a первого типа, прежде всего, формируется на экране 10 или под ним. Затем заранее определенные участки первой структуры 30 переносятся на первой подложке 60. Затем оставшаяся часть первой структуры 30 удаляется из экрана 10, и вторая однородная структура 30, содержащая только частицы 3b второго типа, формируется на экране 10 или под ним и заранее определенные участки второй структуры 30 переносятся на первой подложке 60. Процесс может повторяться.

Это дает возможность формировать слой частиц, содержащий участки 61 разных типов частиц на первой подложке 60. Затем этот слой может использоваться для 3D печати, вместо структуры 30 из частиц, расположенной напротив первой наружной поверхности 11 экрана 10.

Согласно варианту осуществления изобретения, маска 40 представляет собой матрицу, содержащую десять столбцов и сто строк пневматических электростатических клапанов 41, разнесенных друг от друга на 1 мм. Столбцы смещены по вертикали друг от друга на 100 мкм для получения разрешения 100 мкм. Маска 40 имеет размер примерно 10 см на 1 см. Маска 40 и генератор 20 потока соединены так, чтобы перемещаться одновременно. Маска 40 и генератор 20 потока заметают всю первую наружную поверхность 11 экрана 10 для формирования структуры 30 порошков напротив экрана 10 или слоя порошков напротив первой подложки 60.

Устройство 1 может использоваться для 3D печати. Например, частицы 3a первого типа могут быть пригодны для формирования объекта путем 3D печати с использованием спекания, и частицы 3b второго типа могут образовывать опорный порошок, который не спекается. В частности, частицы 3a первого типа могут спекаться при первой температуре спекания, и частицы 3b второго типа могут не спекаться при первой температуре спекания или быть инертными. Частицы 3b второго типа могут использоваться как опора для верхних пластов в ходе 3D печати и восстанавливаться в конце 3D печати.

Согласно варианту осуществления изобретения, частицы 3a первого типа являются частицами порошка SLS, обеспеченного для лазерного спекания. Согласно варианту осуществления изобретения, частицы 3a первого типа выполнены из термопластического полимера, например PA12. Согласно варианту осуществления изобретения, частицы 3b второго типа выполнены из керамики, гипса или оксида алюминия.

На фиг.7a и 7b показано использование структуры 30 из частиц 3 в 3D печати, согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.7a демонстрирует экран 10, под которым формируется структура 30 из частиц 3, и структуру 72 3D печати, которая является объектом в процессе 3D печати. Структура 72 3D печати содержит много частиц, которые уже агломерированы друг с другом. Другими словами, структура 72 3D печати содержит стопку уже агломерированных пластов. Средство осаждения структуры 30 из частиц 3 позволяет осаждать структуру 30 из частиц 3 на структуре 72 3D печати. Таким образом, структура 30 из частиц 3 становится пластом 35 частиц 3. Таким образом, частицы 3 пласта 35 могут агломерироваться (фиг.7b) со структурой 72 3D печати для формирования новой структуры 3D печати, на которую может осаждаться другая структура 30 из частиц 3. Агломерация может осуществляться средством 75 агломерации, которое, например, нагревает или облучает пласт 35 частиц 3. Агломерация может быть пригодна для агломерирования частиц 3a первого типа но не частиц 3b второго типа.

Согласно варианту осуществления изобретения, средство 75 агломерации содержит лазер. Согласно варианту осуществления изобретения, средство 75 агломерации содержит средство испускания инфракрасного излучения (например, галогенную лампу), которое может равномерно освещать весь пласт 35 частиц 3.

Средство осаждения позволяет, предпочтительно, перемещать экран 10 со структурой 30 из частиц 3 из зоны формирования, где сформирована структура 30 из частиц 3, в зону печати, где располагается структура 72 3D печати. Это первое перемещение может быть, например, горизонтальным и/или вертикальным. Средство осаждения, предпочтительно, позволяет перемещать экран 10 со структурой 30 из частиц 3 к структуре 72 3D печати, как указано стрелкой 73 на фиг.7a.

Средство осаждения также, предпочтительно, позволяет отделять структуру 30 из частиц 3 от первой наружной поверхности 11 экрана 10. Средство осаждения может быть выполнено с возможностью отделения всей структуры 30 от первой наружной поверхности 11 за один заход или отделения выбранных участков от первой наружной поверхности 11.

Фиг.8a и 8b показано использование структуры 30 из частиц 3 в 3D печати, согласно варианту осуществления изобретения.

Прежде всего, структура 30 из частиц, присутствующая на первой наружной поверхности 11 переносится под поверхностью переноса 51 подвижной подложки 50 переноса. Это может осуществляться, например, с использованием устройства выброса генератора 20 потока.

Затем подложка 50 переноса перемещается для осаждения структуры 30 из частиц 3 на структуру 72 3D печати, как указано стрелкой 73 на фиг.8b. Затем можно использовать способ агломерации, показанный на фиг.7b.

Когда 3D печать завершена, если частицы 3b второго типа не агломерированы, они отсоединяются от отпечатанного объекта.

Фиг.9 демонстрирует устройство 1 согласно варианту осуществления изобретения, в котором экран 10 является цилиндром, выполненным с возможностью вращения вокруг оси цилиндра, как указано стрелкой 85. Первая наружная поверхность 11 экрана 10 является цилиндрической. Предпочтительно, генератор 20 потока генерирует поток 2 транспортной текучей среды по меньшей мере одна компонента которого перпендикулярна к оси цилиндра. Источник частиц 3 обеспечен подающим элементом 80. Подающий элемент 80 содержит канал 81 подачи для отправки частиц 3 к первой наружной поверхности 11, скребок (не показан) и канал 82 сбора для восстановления дополнительных частиц 3. Генератор 20 потока располагается внутри цилиндра, образованного экраном 10. Он управляет потоком 2 транспортной текучей среды для определения участком первой наружной поверхности 11, на который осаждаются частицы 3. Генератор 20 потока, предпочтительно, содержит устройство выброса.

Структура 30 из частиц 3 поддерживается на первой наружной поверхности 11 с использованием слипания, распределенного по первой наружной поверхности 21. Она отсоединяется от первой наружной поверхности 11 с использованием отсоединяющего цилиндра 83, который позволяет локально противодействовать силам слипания между первой наружной поверхностью 11 и частицами 3. Затем отсоединенные частицы 3 осаждаются на первой подложке 60.

Согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.10, генератор 20 потока обращен к первой подложке 60. Подающий элемент 80 непрерывно осаждает частицы 3 на экране. Цилиндрический экран 10 непрерывно подает частицы 3 в сторону генератора 20 потока. Частицы 3 избирательно осаждаются на первой подложке 60 путем выброса с использованием управления генератором 20 потока, например, если последний содержит устройство выброса.

Фиг.11 демонстрирует участок клапанной матрицы 41 согласно варианту осуществления изобретения. Фиг.12 демонстрирует участок клапанной матрицы 41 согласно варианту осуществления изобретения. Каждый клапан предпочтительно, содержит жесткий участок 42, первый электрод 43, диэлектрический участок 44 и второй электрод 45. Второй электрод 45 является гибким и способен открываться и закрываться. Вторые электроды 45 могут быть созданы, например, с использованием жертвенного слоя или посредством сборки. Клапаны 41, предпочтительно, размещены в виде матрицы строк и столбцов. К клапанам 41 предпочтительно обращаться посредством пассивной адресации.

Фиг.11 соответствует случаю, когда генератор 20 потока содержит устройство всасывания.

Фиг.12 соответствует случаю, когда генератор 20 потока содержит устройство выброса. Согласно варианту осуществления изобретения, для предотвращения касания экрана 10 вторым электродом 45 в промежутке между экраном 10 и клапанной матрицей 41 обеспечены разделители 46.

В общем случае, каждый клапан 41 может содержать микропривод и/или пневматический микроклапан MEMS или PCB. Такой микропривод может быть, например, электростатическим, тепловым, электромагнитным, пьезоэлектрическим или другим. Клапанную матрицу 41 можно, например, создавать методами микромеханической обработки кремниевой вафли. Каждый клапан 41 может содержать одну полость, например, созданной методом анизотропного травления с помощью KOH или глубокого реактивно-ионного травления. Каждый клапан 41 может содержать электроды, созданные методами LPCVD-осаждения (химического осаждения из паровой фазы при низком давлении).

Фиг.13 демонстрирует устройство 1 согласно варианту осуществления изобретения, где экран 10 является цилиндрическим. Фиг.14 демонстрирует устройство 1 согласно другому варианту осуществления изобретения, где экран 10 является цилиндрическим. Возможна любая другая форма экрана 10. Например, любая форма, при которой первая наружная поверхность экрана 10 является выпуклой и ограничивает по меньшей мере частично внутреннее пространство 18. Экран 10 содержит зону 129 отделения, где частицы, отделены от первой наружной поверхности 11. Эта зона 129 отделения предпочтительно, располагается внизу, например, будучи обращена к структуре 72 3D печати. Генератор 20 потока, предпочтительно, является устройством выброса.

Генератор 20 потока содержит первый участок 121, расположенный внутри цилиндрического экрана 10. Первый участок 121 содержит печатающую головку, расположенную вблизи зоны 129 отделения. Предпочтительно, печатающая головка располагается между осью цилиндрического экрана 10 и зоной 129 отделения.

Предпочтительно, первый участок 121 генератора 20 потока содержит множество проемов, ориентированных к первой наружной поверхности 11 экрана 10 и, в частности, к зоне 129 отделения. Каждый из проемов позволяет выбрасывать или всасывать элемент потока транспортной текучей среды. Таким образом, можно решать, какие частицы выбрасываются из экрана 10 или всасываются в экран 10. Проемы предпочтительно расположены в шахматном порядке, таким образом, что пиксели разных линий смещены.

Первый участок 121 генератора 20 потока гидравлически соединен с по меньшей мере одним средством 123 гидравлической связи. Это средство 123 гидравлической связи может, например, содержать множество труб 124 (фиг.13). Средство 123 гидравлической связи выходит из одного конца цилиндрического экрана 10. Предпочтительно, трубы 124, выходящие из цилиндрического экрана 10, проходят через жесткий канал 125 (фиг.13).

Генератор 20 потока содержит второй участок 122, расположенный вне цилиндрического экрана 10.

Согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.13, второй участок 122 генератора 20 потока предпочтительно содержит клапаны 41, например, размещенные в клапанной матрице 41. Каждый клапан 41 соединен с трубой 124. Клапаны 41 позволяют управлять элементами потока текучей среды, которые выходят из проемов первого участка 121 генератора 20 потока. Таким образом, можно управлять пикселями из частиц, которые отсоединяются от первой наружной поверхности экрана 10 и осаждаются на структуре 72 3D печати или любой другой опоре, расположенной под зоной отделения.

Устройство 1 предпочтительно содержит от 10 до 500 труб 124, более предпочтительно, от 50 до 200 труб 124. Предпочтительно, выходы труб 124 к зоне 129 отделения расположены в шахматном порядке, для повышения разрешения осаждения.

Устройство 1 предпочтительно содержит средство для охлаждения клапанов 41.

Согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.14, первый участок 121 генератора 20 потока, предпочтительно, содержит клапаны 41, например, размещенные в клапанной матрице 41. Клапаны 41 гидравлически соединены средством 123 гидравлической связи со вторым участком 122 генератора 20 потока. Предпочтительно, средство 123 гидравлической связи содержит одну-единственную трубу. Однако, в рамках объема изобретения, оно может содержать множество труб. Клапаны 41 позволяют управлять элементами потока текучей среды, которые выходят из проемов первого участка 121 генератора 20 потока, обращенных к зоне 129 отделения. Таким образом, можно управлять пикселями из частиц, которые отсоединяются от первой наружной поверхности экрана 10 и осаждаются на структуре 72 3D печати или любой другой опоре, расположенной под зоной отделения.

Клапанная матрица 41 предпочтительно соединена с блоком 130 управления средством 130 электрического соединения. Это средство 130 электрического соединения может быть беспроводным или содержать по меньшей мере один провод, который затем проходит предпочтительно через один конец цилиндрического экрана 10.

На фиг.15 и 16 показана система 100, содержащая по меньшей мере два устройства 1a, 1b для манипулирования частицами согласно варианту осуществления изобретения. Эта система может, например, использоваться в 3D печати. Экраны 10a, 10b и генераторы потока предпочтительно описаны, например, со ссылкой на фиг.13 или фиг.14. В частности, предпочтительно, каждый генератор потока содержит первый участок 121a, 121b, расположенный внутри цилиндрического экрана 10, вблизи зоны 129a, 129b отделения. Таким образом, элементы потока текучей среды, излучаемые первыми участками 121a, 121b генераторов потока, могут выбрасывать частицы 3a, 3b, присутствующие на первой наружной поверхности экранов 10a, 10b в точное положение структуры 72 3D печати. В рамках объема изобретения система 100 может содержать более двух устройств 1 согласно изобретению. Экраны 10a, 10b располагаются параллельно друг другу, причем их оси, предпочтительно, располагаются в одной и той же горизонтальной плоскости.

Предпочтительно, каждое из устройств 1a, 1b содержит подающий элемент 80a, 80b, образованный первым скребком 86a, 86b и вторым скребком 87a, 87b. Частицы 3a, 3b освобождаются на первой наружной поверхности экранов 10a, 10b подающими элементами 80a, 80b при вращении экранов 10a, 10b. Предпочтительно, положение второго скребка 87a, 87b относительно первой наружной поверхности выбирается согласно нужной толщине слоя частиц 3a, 3b на первой наружной поверхности. Скребок может представлять собой валковый скребок, например, цилиндр, вращающийся в противоположном направлении, который, предпочтительно, может вибрировать.

Затем частицы 3a, 3b удерживаются на первой наружной поверхности средством всасывания (не показано).

Предпочтительно, частицы 3a, размещенные первым устройством 1a, являются частицами 3a первого типа, которые, например, могут агломерироваться определенным способом. Предпочтительно, частицы 3b, размещенные вторым устройством 1b, являются частицами 3b второго типа, которые, например, не могут агломерироваться этим определенным способом.

Предпочтительно, при осаждении пласта 35 экраны 10a, 10b вращаются таким образом, что их ось вращения остается фиксированной, и первая подложка 60, которая используется как опора для структуры 72 3D печати, опережает в одном или другом направлении. Возможно также, в рамках объема изобретения, что ось вращения экранов 10a, 10b перемещается параллельно первой подложке 60 и что последняя является фиксированной. Возможно также, что экраны 10a, 10b и первая подложка 60 перемещаются согласованно.

Генераторы потока устройств 1a, 1b, например, клапанные матрицы 41, управляются таким образом, чтобы получать нужную структуру 72 3D печати. Предпочтительно, они управляются таким образом, чтобы пласт 35, образованный частицами 3a, 3b, осаждаемыми устройствами 1a, 1b, был непрерывен и не содержал никаких отверстий.

После осаждения пласта 35 частиц и до осаждения следующего пласта 35, экраны 10a, 10b перемещаются от структуры 72 3D печати на расстояние, предпочтительно, равное толщине пласта 35. Это позволяет осаждать следующий пласт 35. Возможно, что последовательные пласты 35 имеют разные значения толщины.

Согласно варианту осуществления изобретения, система 100 дополнительно содержит по меньшей мере один уплотнительный валик 141, образующий средство для униформизации высоты пласта порошка, осаждаемого на структуру 3D печати. Предпочтительно, система 100 содержит два средства униформизации, каждое из которых располагается на стороне экранов 10a, 10b. Согласно варианту осуществления изобретения, система 100 дополнительно содержит по меньшей мере одно средство 75 агломерации. Предпочтительно, система 100 содержит два средства 75 агломерации, каждое из которых располагается на стороне экранов 10a, 10b, дальше, чем средство униформизации.

Предпочтительно, система 100 работает следующим образом.

Слой частиц 3b второго типа, которые нельзя агломерировать способом, осуществляемым средством 75 агломерации, осаждается на первой подложке 60. Слой частиц образует начальную структуру 72 3D печати.

Подающий элемент 80a заполняется частицами 3a первого типа, которые можно агломерировать способом, осуществляемым средством 75 агломерации. Подающий элемент 80b заполняется частицами 3b второго типа.

Каждый из экранов 10a, 10b вращается вокруг своей оси, приводя в движение частицы подающих элементов 80a, 80b, которые поддерживаются выше с использованием всасывания воздуха, например, осуществляемого внешним вентилятором. Воздушный поток всасывания выбирается согласно типу порошка. Толщина слоя частиц 3a, 3b на экране 10 предпочтительно составляет от 50 мкм до 500 мкм. Она определяется, в частности, с использованием положения вторых скребков 87a, 87b. Толщина пласта 35 может отличаться от толщины слоя на экране 10. Действительно, частицы пласта 35 могут рассеиваться после осаждения. Можно также изменять толщину пласта 35, изменяя скорость вращения экрана и/или скорость параллельного переноса структуры 72 3D печати.

Экраны 10a, 10b перемещаются по горизонтали в направлении, перпендикулярном их оси, чтобы структура 72 3D печати перемещалась, пока они сами вращаются. Предпочтительно, скорости поворота и параллельного переноса синхронизируются, благодаря чему, относительная скорость точки, ближайшей к экрану 10, и структуры 72 3D печати равна нулю. Таким образом, при переносе, частицы не имеют составляющей скорости, тангенциальной к экрану, что позволяет производить осаждение с более высокой точностью.

Не осажденные частицы накапливаются к подающим элементам 80a, 80b и могут использоваться впоследствии.

Предпочтительно, после осаждения пласта 35, он делается однородным с помощью уплотнительного валика 141, затем агломерируется средством 75 агломерации для интеграции структуры 72 3D печати. Таким образом, осаждается следующий пласт 35.

Следующий пласт 35 может осаждаться на обратном пути относительно пласта, только что интегрированного в структуру 72 3D печати. Например, осаждение (а также уплотнение и агломерация) пластов может осуществляться справа налево и слева направо. В этом случае, предпочтительно, чтобы система содержала два средства униформизации и два средства 75 агломерации, как показано на фиг.16.

Устройство 1 согласно изобретению можно применять к 3D печати, 2D печати и дозированию в фармацевтической промышленности.

Другими словами, изобретение относится к устройству 1 и способу манипулирования частицами 3. Устройство 1 содержит экран 10, используемый как опора для структуры 30 из частиц 3, которая может избирательно осаждаться на первой подложке 60. Устройство 1 содержит генератор 20 потока, который генерирует поток 2 транспортной текучей среды к или от первой наружной поверхности 11 экрана 10, причем поток 2 транспортной текучей среды обеспечивается для транспортировки частиц 3. Устройство 1 может быть включено в систему 3D печати.

Настоящее изобретение описано в отношении конкретных вариантов осуществления, приведенных исключительно в целях иллюстрации, но не ограничения. В общем случае, настоящее изобретение не ограничивается вариантами осуществления, представленными и/или описанными выше. Использование глагольных форм "включать в себя", "содержать", "вмещать" или любого другого варианта, а также их сопряжений, никоим образом не исключает наличия элементов, отличных от упомянутых. Употребление единственного числа для представления элемента не исключает наличия множества этих элементов. Ссылочные позиции в формуле изобретения не ограничивают ее объем.

Claims

1. Устройство (1) для манипулирования частицами (3), содержащее генератор (20) потока, выполненный с возможностью генерирования потока (2) транспортной текучей среды, и экран (10), имеющий первую наружную поверхность (11), с помощью которой может формироваться структура (30) из частиц (3), причем экран (10) содержит сквозные отверстия (12), ведущие через проемы к упомянутой первой наружной поверхности (11), а поток (2) транспортной текучей среды обеспечивается для транспортировки частиц (3) к или от первой наружной поверхности (11), при этом устройство (1) выполнено таким образом, что поток (2) транспортной текучей среды проходит только через заранее определенные участки первой наружной поверхности (11) экрана (10).

2. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что содержит средство перемещения генератора (20) потока.

3. Устройство (1) по п.1 или 2, отличающееся тем, что содержит маску (40) между генератором (20) потока и экраном (10).

4. Устройство (1) по п.3, отличающееся тем, что содержит средство перемещения маски (40).

5. Устройство (1) по любому из пп.3, 4, отличающееся тем, что маска (40) выполнена таким образом, что конфигурация ее открытых и закрытых участков может быть изменена.

6. Устройство (1) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что содержит клапанную матрицу (41).

7. Устройство (1) по п.6, отличающееся тем, что клапаны клапанной матрицы (41) представляют собой микрогромкоговорители.

8. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что содержит средство перемещения генератора (20) потока, маску (40) между генератором (20) потока и экраном (10) и средство перемещения маски (40), причем средство перемещения маски (40) соединено со средством перемещения генератора (20) потока таким образом, что поток (2) транспортной текучей среды и маска (40) соответствуют одним и тем же участкам первой наружной поверхности (11).

9. Устройство (1) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что генератор (20) потока содержит устройство выброса, обеспеченное для создания потока (2) транспортной текучей среды от генератора (20) потока к первой наружной поверхности (11).

10. Устройство (1) по п.9, отличающееся тем, что устройство выброса содержит излучатель звуковых волн.

11. Устройство (1) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство (22) для распространения частиц (3) напротив первой наружной поверхности (11) экрана (10).

12. Устройство (1) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что первая наружная поверхность (11) экрана (10) проходит в основном в первом направлении (101) и втором направлении (102), перпендикулярном первому направлению (101), и тем, что генератор (20) потока выполнен таким образом, что поток (2) транспортной текучей среды, который он генерирует, в основном ориентирован в третьем направлении (103), перпендикулярном первому (101) и второму (102) направлениям.

13. Устройство (1) по любому из пп.1-11, отличающееся тем, что первая наружная поверхность (11) экрана (10) является в основном выпуклой поверхностью, например цилиндрической, ограничивающей, по меньшей мере частично, внутреннее пространство (18).

14. Устройство (1) по п.13, отличающееся тем, что генератор (20) потока содержит первый участок (121), расположенный во внутреннем пространстве (18), и второй участок (122), расположенный вне внутреннего пространства (18), причем первый участок (121) и второй участок (122) гидравлически соединены средством (123) гидравлической связи.

15. Устройство (1) по п.14, отличающееся тем, что первый участок (121) или второй участок (122) генератора (20) потока содержит множество клапанов (41).

16. Устройство (1) по п.15, отличающееся тем, что каждый клапан (41) выполнен с возможностью управления элементом потока транспортной текучей среды, выполненным с возможностью прохождения через участок первой наружной поверхности (11) экрана (10).

17. Устройство (1) по любому из пп.14-16, отличающееся тем, что первый участок (121) генератора (20) потока содержит множество проемов, ориентированных к первой наружной поверхности (11) экрана (10), причем устройство (1) выполнено таким образом, что элемент потока транспортной текучей среды проходит в один из упомянутых проемов.

18. Устройство (1) по п.17, отличающееся тем, что проемы первого участка (121) генератора (20) потока расположены в шахматном порядке.

19. Устройство (1) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство всасывания, выполненное с возможностью удержания частиц на первой наружной поверхности (11).

20. Устройство (1) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство перемещения экрана (10).

21. Система 3D печати, содержащая по меньшей мере одно устройство (1) по любому из предыдущих пунктов и средство (75) агломерации.

22. Система 3D печати по п.21, дополнительно содержащая средство осаждения структуры (30) из частиц (3), присутствующей напротив первой наружной поверхности (11) экрана (10).

23. Система 3D печати по любому из пп.21, 22, дополнительно содержащая средство для совмещения и разделения экрана (10a, 10b) и структуры (72) 3D печати.

24. Способ манипулирования частицами (3), содержащий этапы, на которых

(a) обеспечивают устройство (1) для манипулирования частицами (3) по любому из пп.1-20,

(b) подают частицы (3) на упомянутое устройство (1) и

(c) переносят частицы (3) потоком (2) транспортной текучей среды к или от первой наружной поверхности (11) экрана (10).

25. Способ по п.24, отличающийся тем, что на этапе (c) переносят частицы (3) потоком (2) транспортной текучей среды к или от заранее определенных участков первой наружной поверхности (11) экрана (10).