TWI678274B - 用以藉由分層製造技術製作有形產品之方法及生產線 - Google Patents

Abstract

本發明係關於用於藉由分層製造技術製作有形產品之一種方法及一種生產線。具有一均勻厚度之層彼此堆疊而沈積，且以對應於該產品之一橫截面的一圖案固化。該方法及該生產線尤其適於製作由構造材料之粉末形成的相互不同之產品。該構造材料藉由一沈積頭個別地沈積於不同的建造平台上。較佳在該層經固化之前，材料之一剩餘物藉由一移除器移除。此允許材料之數量可適於每一建造平台上的特定產品。該生產線進一步包含用於重複地朝向及遠離該沈積頭運送該等建造平台之一平台運送機。

Description

用以藉由分層製造技術製作有形產品之方法及生產線 發明領域

本發明係關於用於藉由分層製造技術製作有形產品之方法。更詳言之，本發明係關於包含以下步驟之此方法：交替地在第一建造平台及第二建造平台上產生具有均勻厚度之構造材料層，其中此層係藉由沈積構造材料且移除此材料之剩餘物而產生以獲得均勻厚度；及固化構造材料層之至少一部分。

本發明進一步係關於用於有形產品之分層製造的生產線。更詳言之，本發明係關於包含以下各者之此生產線：第一支架，其包含用於支撐第一有形產品之第一建造平台；及第二支架，其包含用於支撐第二有形產品之第二建造平台。該生產線進一步包含：沈積頭，其用於將構造材料沈積至建造平台上；材料移除器，其用於自建造平台移除經沈積構造材料之剩餘物；及固化裝置，其用於固化經沈積構造材料之至少一部分。

發明背景

分層製造技術為有形的三維產品藉由多個層彼 此堆疊之接連添加而製作的製造方法，該等層對應於有形產品之不同層級處的橫截面。分層產品可藉由提供均勻的液體或粉末層來製作，該液體或粉末以對應於將要製造之產品之橫截面的預定義之二維圖案來固化。剩餘的未固化材料後來得以移除。該等層亦可例如藉由印刷以所要求的二維圖案直接沈積。在此方法中，該圖案已在材料之沈積期間而並非藉由固化來判定。材料可為油墨或粉末，該油墨或粉末經硬化、燒結或以其他方式固化以獲得相干產品。

在用於有形的三維產品之分層製造的已知方法 中，粉末用作起始材料，該粉末藉由例如燒結來固化。此方法揭示於美國專利申請案US2009/0291308中。根據此已知方法，薄的粉末層提供至藉由垂直壁及在底側處藉由建造平台定界之區域。該層藉由燒結為具有預定義形狀之相干固體層而固化，從而為產品的橫截面。隨後，支撐固化層之平台向下移動且新的粉末層得以施加。該等步驟經重複，直至產品完成為止。隨後，未固化之粉末部分及成品產品在製作另一產品之前得以移除。

前述系統具有可在垂直方向上移動之一平台。此 系統尤其適用於製作由一種類型之材料形成的產品。有可能在此平台上同時製作具有不同形狀之若干產品。此方法之實例揭示於國際專利申請案WO2004/014637中。此已知方法限於由一種類型之材料製作的產品。又，基於粉末之 系統可適用於製作個別層由不同材料製作的產品。此系統例如揭示於美國專利申請案US2002/0145213中。

歐洲專利申請案EP 2289652揭示允許幾乎同時 地製作不同產品的設備。此已知設備包含不同的建造平台，其與具有僅一建造平台之系統相比提供更大靈活性。用於在不同的建造平台上產生產品之一層的粉末藉由沈積頭在緊鄰建造平台之表面上以一個批次沈積。在經沈積之後，材料移位至建造平台上，直至在該系列平台之末尾，剩餘物沈積至倉中為止，該等建造平台均以來自一建造平台之粉末的剩餘物朝向相鄰平台移位之方式定位。平台，更詳言之包含平台之槽，直接彼此抵靠而定位，以便避免粉末在第一平台之構造材料的剩餘物朝向相鄰的第二平台移位時掉落。此方法及設備之缺點在於，針對在不同的平台上產生層所需的粉末必須被沈積一次。詳言之，當平台之數目為高時，或當平台為大的時，此要求大量的粉末必須移位。另一缺點在於，所有平台接收相同粉末。

發明概要

本發明之目標為克服先前技術之上文所提及的及其他問題，及提供用於有形產品之迅速及靈活製造的方法。

本發明之此目標係藉由一種用於藉由分層製造技術製作有形產品之方法獲得，該方法包含以下步驟

- 交替地在一第一建造平台及一第二建造平台上產生具有一均勻厚度之一構造材料層，其中此層係藉由沈積構造材料且移除此材料之一剩餘物而產生以獲得該均勻厚度，及

- 固化該構造材料層之至少一部分，其特徵在於該構造材料個別地沈積於該第一建造平台及該第二建造平台上。

構造材料個別地沈積於第一建造平台及第二建造平台上之優點在於，沈積於每一建造平台上之構造材料的量可更好地適於針對在每一平台上產生具有均勻厚度之層所需的材料之量。效應在於，未必將針對在第一建造平台上產生層所需之材料及針對在第二平台上產生層所需的材料兩者沈積於第一建造平台上。此外，沈積於第一平台上之材料的剩餘物將小於生產線中的材料剩餘物，在該生產線中，針對兩個平台所需之材料的總量首先沈積於第一平台上且其後部分地移位至第二平台上。因此，生產製程將為較快的。藉由材料在平台上之個別沈積，此等平台中之每一者具備直接來自沈積頭而因此並非經由另一平台的材料，該沈積頭即材料提供裝置。在參考將材料沈積至一建造平台上之情況下，此包括將材料沈積於早先沈積之材料或產品上，使得該平台支撐經沈積材料。

在該方法之實施例中，經沈積構造材料層藉由移除材料之剩餘物而調平。在一製程步驟中組合材料之剩餘物的移除及調平該層的優點在於，具有恰當之均勻厚度的 構造材料層在移除材料之剩餘物的步驟期間形成。效應在於，在無額外步驟且無額外裝備之情況下，具有恰當厚度的具將要固化之材料的層以快速方式產生。另一效應在於，移除及調平之程序可更好地適於彼此。此等效應引起產品之較快及更靈活的製造。

若干材料可用於藉由分層沈積製作有形產品。經 沈積材料可例如為高黏性材料，例如漿料。在該方法之實施例中，構造材料為粉末。使用粉末之優點在於，粉末可以受控方式沈積於建造平台上。存在預定義量之粉末可藉以沈積及分佈於平台上的許多已知的方法及設備。使用粉末之另一優點在於，粉末可具有長的儲架壽命，此允許材料長時間段地儲存於倉庫中抑或沈積裝備中。粉末之進一步優點在於，有害溶劑之使用可得以避免，該等溶劑另外應必須耗盡。

在該方法之又一實施例中，建造平台上材料之剩 餘物的移除在材料正沈積於同一建造平台上的同時開始。 甚至在所有構造材料沈積於平台上之前開始移除的優點在於，建造平台上之材料的量可得以最小化。效應在於，僅最小量之材料需要被運輸且歸因於建造平台之移動的不合需要之材料損失得以最小化，該移動包括可能的振動及周圍空氣之可能擾動。

本發明之另一目標為提供一種用於有形產品之 添加製造的生產線，該生產線克服先前技術之早先提及的及其他問題且該生產線允許產品之迅速及靈活的製造，包 括相互不同的產品。

本發明之此目標藉由一種用於有形產品之分層製造的生產線而獲得，該生產線包含

- 一第一支架，其包含用於支撐一第一有形產品之一第一建造平台，- 一第二支架，其包含用於支撐一第二有形產品之一第二建造平台，- 一沈積頭，其用於將構造材料沈積至該等建造平台上，- 一材料移除器，其用於自該等建造平台移除該經沈積構造材料之一剩餘物，- 一固化裝置，其用於固化該經沈積構造材料之至少一部分，藉由一平台運送機來表徵，該平台運送機用於重複地朝向及遠離該沈積頭運送該等支架，該沈積頭適用於個別地在該第一建造平台及該第二建造平台上沈積構造材料。

包含適用於將構造材料個別地沈積於第一建造平台及第二建造平台上之沈積頭的生產線之優點在於，材料之量可適於如之前所論述的針對特定平台上之均勻層所需的量。用於重複地朝向及遠離沈積頭運送建造平台之運送機的優點在於，後續層可以有效方式沈積，且原則上，需要僅一沈積頭以用於在不同的平台上製作產品同時每一產品仍可個別地成形。此產生有效且靈活的生產線。更詳言之，此允許同時製作具有不同形狀之產品。

在生產線之較佳實施例中，建造平台中之每一者 在用於保持構造材料的槽中經圍住。用於保持構造材料之槽的優點在於，詳言之在平台之移動期間，材料可保持於平台上而不掉落。又一優點在於，經沈積材料之表面可容易地調平以在建造平台的整個區域上獲得均勻厚度。此實施例之此等優點允許建造平台的快速移動及用於製造產品之建造平台之整個區域的有效使用。

生產線之另一實施例包含高度調整構件，該高度 調整構件用於在平行於建造方向之方向上相對於槽之側壁移動建造平台。相對於其側壁移動建造平台之優點在於，建造平台之高度可適於產品的高度，即，構造材料之固化部分的高度。此允許在最近固化層之表面與側壁之緣之間的距離對應於將要固化之下一材料層的厚度。此幾何結構允許經沈積材料之剩餘物的容易移除及容易調平，以獲得具有均勻的及預定義之厚度的層。

在生產線之再一實施例中，材料移除器包含用於 自建造平台移除材料之可旋轉滾筒。用於材料之移除的滾筒之優點在於，在使用期間在材料移除器前方累積之材料的量與使用剛性刷之情形相比將減小，此係因為材料之剩餘物的至少一部分將遠離滾筒前方移除至更遠端的位置。 效應在於，對經沈積材料、已固化材料及建造平台之側向力可得以最小化。因此，材料之移除不引起或僅引起製程的最小機械擾動。

生產線之平台運送機可為無端運送機。無端運送 機之優點在於，平台可移動或可重複地沿著沈積頭及可能的其他處理裝備移動，而不會使平台之移動方向反向。效應在於，平台可自同一方向接近沈積頭及其他裝備以用於經沈積及固化的每一後續層。以下狀況係特別有利的，諸如滾筒之旋轉方向的某些製程參數需要適於建造平台相對於此裝備的移動方向。

在生產線之又一實施例中，建造平台可沿著平台 運送機個別地移動。可沿著運送機個別地移動之建造平台的優點在於，生產線之平台的速度無需針對所有平台在每一時刻相同。效應在於，例如第一建造平台之速度可適於特定製程，而無需第二建造平台之速度亦需要適於第一平台的速度。因此，整個製造程序為更靈活的，且與所有平台以同一速度移動之生產線中相比可為更快的。

應瞭解，一實施例之一或多個元件可與另一實施 例之元件組合或藉由其替代。

2‧‧‧第一產品

3‧‧‧第二產品

4、5‧‧‧沈積步驟

6‧‧‧移除步驟

7‧‧‧第二步驟/移除步驟

8、9‧‧‧固化步驟

10‧‧‧時間軸線/生產線

11、12、53‧‧‧平台

13‧‧‧沈積頭

14‧‧‧材料移除器

14-1、14-2‧‧‧移除器

15‧‧‧固化裝置/能源

16‧‧‧運送機/平台運送機

21‧‧‧支架/後續遞送裝置

22、30‧‧‧支架

31‧‧‧槽

32‧‧‧高度調整構件

33、43、62、63、64、702~709‧‧‧建造平台

34‧‧‧降低

35‧‧‧上部位置/建造平台

36‧‧‧基底

38‧‧‧緣

39‧‧‧厚度

41‧‧‧滾筒

42‧‧‧構造材料

44‧‧‧排氣罩

45、55‧‧‧箭頭

46‧‧‧第二建造平台

47‧‧‧材料

51‧‧‧運送帶

52、66、72、72-1、72-2、72-3‧‧‧倉

54‧‧‧材料/箭頭

61‧‧‧錐形滾筒/移動方向

65‧‧‧材料沈積頭

67‧‧‧軸線

68‧‧‧方向

77‧‧‧粉末

90‧‧‧振動饋送通道

圖1為用於製作有形產品之方法的示意性說明；圖2示意性地展示用於製作有形產品之生產線；圖3示意性地展示包含藉由槽圍住之建造平台的支架之橫截面圖；圖4示意性地展示包含可旋轉滾筒之材料移除器的橫截面圖；圖5示意性地展示包含用於自建造平台運送材料之運送帶的材料移除器之橫截面圖；圖6示意性地展示包含錐形滾筒之材料移除器的俯視圖；圖7示意性地展示包含無端平台運送機之生產線；圖8以俯視圖(A)及側視圖(B)展示倉處於相對於移除器之固定位置處的實施例；圖9展示替代性實施例。

較佳實施例之詳細說明

將參看圖1描述用於藉由分層製造技術製作有形產品之方法。在該方法之第一步驟中，產生具有均勻厚度之層。此均勻層之此厚度可以不同的方式定義。舉例而言，層之厚度可藉由在具有熟知區域之平台上沈積(4)及移除(6)良好定義量的構造材料而定義。然而，藉由此方法定義厚度係困難的且對擾動效應敏感。通常，層之厚度將藉由如稍後將描述的建造平台之電腦控制或以其他方式控制的移動來定義。在第二步驟(7)中，將固化層之至少一部分。詞語固化在此處以製作包含經沈積構造材料之相干結構的含義來使用。因此，此固化可為將液體轉變為固體，但其亦可為製作由小的固體顆粒形成之相干結構，該等小的固體顆粒即粉末。取決於將要固化之材料，針對藉由溶劑之蒸發、可硬化樹脂之硬化抑或固體顆粒或固體顆粒之殼的熔融所進行之固化所需的能量可以若干方式提供。能源可提供電磁輻射，諸如紅外線及紫外線。用於提供能量之裝 備可包含例如燈、雷射，或一或多個發光二極體。能源可甚至為烘箱或其他習知加熱裝備，例如電熱線。然而，較佳使用允許選擇性固化之能源，該選擇性固化藉由使用遮罩抑或藉由掃描電磁輻射之射束來實現。固化亦可藉由將黏結劑沈積於粉末層上而獲得。黏結劑可為藉由粉末部分地吸收之流體，且該黏結劑隨後硬化或乾燥以便獲得構造材料及黏結劑的相干結構。為了獲得對應於產品之橫截面的圖案，黏結劑例如藉由噴墨印刷以一圖案沈積，抑或黏結劑例如藉由使用如之前所提及的能源以圖案硬化。黏結劑及構造材料亦可作為混合粉末沈積。在此混合粉末在建造平台上之沈積之後，黏結劑粉末首先藉由例如使用雷射進行局部加熱而以一圖案熔融。隨後，該層冷卻以形成相干結構。冷卻可為藉由冷卻設備之冷卻，或該層可藉由將熱量傳送至周圍空氣而冷卻。

在該方法之第一步驟中，在建造平台上沈積一量之構造材料。構造材料為可固化以便實現有形產品之材料。經沈積之材料的量將一般多於針對產生具有預定義厚度之均勻層所需的量，例如以避免歸因於經沈積材料之不均勻分佈或歸因於早先沈積層中的缺陷而在產品之層中的某處存在欠缺。材料之剩餘物較佳在固化之前移除。在固化之前移除剩餘物與移除經固化材料相比可為更容易的。另外，不在固化之前移除剩餘物可導致產品之不同層的變化及不均勻的品質，該變化及不均勻的品質例如藉由並非完美的固化引起。

在構造材料已沈積(4)於第一建造平台上以用於 產生用於第一產品之層之後，材料沈積(5)於第二建造平台上以用於製作第二有形產品。針對製作有形產品，通常需要多個層，且僅一層在第一建造平台上且一層在第二建造平台上的交替沈積將不滿足要求。實務上，多個層將交替地沈積於第一平台及第二平台上。材料在第二平台上之沈積可與材料之剩餘物自第一建造平台的移除(6)在時間上同時發生，或與材料在第一平台上的固化(8)在時間上同時發生。此意味，在圖1中，在時間軸線(10)處於向下方向上的情況下，表示第一產品(2)及第二產品(3)之製造的兩個虛線方形可沿著時間軸線相對於彼此移位。

在該方法之較佳實施例中，該層在固化之前調平。 在構造材料不均勻地沈積之狀況下，例如因為材料僅沈積於建造平台之一位置處，所以某一程度的調平可藉由使建造平台振動而獲得。然而，難以沈積恰當量之材料，且另外，此方法將導致層中可能瑕疵的累積且因此在固化之後可能需要材料之剩餘物的移除。在固化之前移除剩餘物針對該層之恰當固化為有利的，此係因為固化裝置可經組配以用於固化良好定義量的構造材料。若裝置為能源，則此能源可經組配來提供一量之能量，該能量對於將要固化之層的厚度來調諧以用於有效固化及黏附至早先沈積層。若固化裝置為用於提供黏結劑之裝置，則黏結劑之量可適於必須固化之層的厚度。儘管有可能在調平之前移除(6、7)良好定義之量的將固化材料，但該層藉由移除材料之剩餘 物而調平為較佳的。此意味，移除及調平在一個且與下文將參考生產線更詳細地論述相同的製程中發生。

該方法可應用於不同類型之材料，條件是某一量 之材料可沈積於平台上且如之前所述而固化。該方法及生產線尤其適用於製作由以粉末形式提供之構造材料形成的有形產品。

在製作產品過程中之某些步驟可同時執行，以便 實現較高的製造速度。構造材料可例如沈積(5)於第二平台上或經固化(9)，而同時，構造材料之剩餘物自第一平台移除(6)。又，第一平台上之層的固化(8)可在材料之剩餘物自第二平台移除(7)的同時或在材料沈積(5)於第二平台上的同時發生。在包含兩個以上建造平台之生產線得以應用的狀況下，甚至所有三個製程可在不同的平台上同時發生，該三個製程為沈積、移除及固化。替代於在單一平台上執行僅一處理步驟，亦可能在時間之至少一部分同時在一平台上執行兩個或兩個以上步驟。舉例而言，有可能在建造平台之區域的一部分上沈積構造材料，而在同一建造平台之另一部分處，早先沈積材料的剩餘物得以移除。相似地，例如有可能固化經調平層之一部分，而同時，經沈積層之另一部分經調平。

在用於沈積構造材料之裝備及用於移除材料之 剩餘物的裝備與建造平台之大小相比彼此靠近而定位的狀況下，更詳言之在平台之移動方向上定位，材料之剩餘物的移除可在材料正沈積於同一建造平台上之另一位置處的 同時開始。

用於藉由分層製造技術製作有形產品之方法可 藉由額外步驟而擴展。此等步驟可包括機械加工，例如研磨或拋光，及產品之塗佈。額外步驟亦可包含藉由使用另一類型之沈積頭對產品之一部分的分層製造。第一沈積頭可例如將構造材料沈積為粉末形式，而第二沈積頭藉由噴墨而沈積層。又，黏結劑材料可得以沈積。

該方法可有利地藉由此處將參考圖2中示意性 地展示之實施例更詳細地論述的生產線而付諸實踐。生產線(10)包含至少兩個支架(21、22)，該等支架中之每一者包含用於支撐有形產品的平台(11、12)。更詳言之，平台亦適用於支撐構造材料，例如粉末。支架可沿著沈積頭(13)重複地運輸建造平台，該沈積頭可將構造材料沈積至平台中之每一者上。沈積頭之類型將取決於必須沈積之材料的類型。 操作之原理，更詳言之材料自沈積頭釋放至建造平台上的方式可基於例如壓力、重力、電場、靜電力，或機械振動。

生產線可包含用於沈積不同的材料之多個沈積 頭，該等不同的材料例如不同的構造材料。沈積頭可包含用於沈積不同的材料或用於在表面，更詳言之建造平台上更均勻地沈積同一材料的不同的噴嘴。沈積頭可在單一點處，例如在建造平台之中間沈積材料。然而，較佳在沈積期間沿著平台均勻地分佈材料。為此目的，沈積頭可包含對應於建造平台或多個材料出口之寬度的狹縫，該等材料出口例如噴嘴或通道。沈積頭亦可在垂直於建造方向之方 向上，例如在垂直於平台之移動的方向上執行移動。材料之均勻分佈以及粉末之更密集堆疊可藉由沈積頭的振動來支持。

支架之軌跡藉由允許建造平台重複地朝向及遠 離沈積頭移動的運送機(16)來判定。支架可以支架之速度藉由運送機之速度判定的方式處於相對於運送機之固定位置處。然而，支架無需固定至運送機，如稍後將論述。在圖2中，展示了五個支架。然而，實務上，生產線較佳包含更多的支架以便獲得高的生產率。然而，支架之數目亦可僅為兩個。

生產線進一步包含用於自建造平台移除構造材 料之剩餘物的材料移除器(14)。材料之剩餘物可藉由例如刮刀、刷、刮刀片，或藉由諸如滾筒之其他機械構件來移除。 此等機械構件之共同之處在於，在使用中，建造平台及移除器將在垂直於建造方向之方向上相對於彼此移動。建造方向為後續層堆疊於彼此頂部之方向。較佳地，建造平台藉由其支架沿著移除器運送。然而，此並不排除移除器相對於例如沈積頭移動。材料之剩餘物亦可藉由吸引器或藉由機械構件與吸引器之組合來移除。

為了獲得相干產品，生產線包含用於固化經沈積 構造材料之至少一部分的固化裝置(15)。層之經固化部分的形狀對應於產品之橫截面。因此，若裝置為能源，則能量需要根據預定義圖案針對大多數層得以提供。如上文針對用於製作產品之方法所論述，若干類型之能源可滿足要求， 包括與用於定義圖案之遮罩組合的掃描雷射及燈。當固化裝置為用於提供黏結劑之裝置時，裝置可經調適來以一圖案沈積黏結劑或裝置可沈積在構造材料層上均勻分佈的黏結劑材料。在後一狀況下，需要額外裝備來以對應於產品之橫截面的圖案使黏結劑硬化。黏結劑可用以製造包含構造材料之中間產品，該產品為足夠相干的以用於小心處置但需要例如經燒結以獲得所要的機械性質。生產線可包含用於此燒結之烘箱。

為了避免構造材料自建造平台掉落，材料必須局 限於界限內。原則上，有可能藉由構造材料來建造壁，以便將構造材料保持於界限內且確保必須以一圖案固化之層的表面區域在整個製造程序期間為相同的。然而，此要求除了產品之外，壁亦必須得以製造。此不僅需要額外構造材料，而且需要額外時間。為此等及其他原因，支架包含用於保持構造材料之槽為較佳的。在構造材料為例如粉末之狀況下，此槽可將粉末保持於固定界限內以避免粉末自平台掉落，該等界限即槽之側壁及可能的底部。

槽可處於相對於建造平台之固定位置處，即，建造平台可為槽之底部。在某一量之材料沈積至建造平台上因此進入槽之後，材料之剩餘物必須被移除且層可經調平。在槽之側壁在一部分必須固化之層的頂部上方延伸的狀況下，將難以移除此剩餘物材料。為此等及其他原因，生產線包含高度調整構件為較佳的，該高度調整構件用於在平行於建造方向之方向上相對於槽之側壁移動建造平台。例 如在支架在運送機上處於固定位置處的狀況下，此等高度調整構件可併入於運送機中。然而，高度調整構件亦可併入於支架中。在兩種狀況下，平台之高度可例如藉由電動機及蝸輪或步進馬達、壓電致動器，或氣動地調整。在圖3中，展示支架(30)之實施例，該支架包含高度調整構件(32)，例如用於移動建造平台(33)之電動致動器或步進馬達。支架進一步包含基底(36)，基底(36)處於相對於運送機(16)之固定位置處抑或允許支架沿著運送機移動。當開始製造程序時，建造平台可處於略低於側壁之上部邊緣的上部位置(35)處，該上部邊緣即槽(31)之緣。

在調平之後第一層之厚度(39)可藉由使用藉由 槽之緣(38)所支撐的移除器藉由在建造平台(35)與該緣之間的距離來定義，該移除器例如刮刀。藉由移動刮刀或類似移除器，在緣上方延伸之所有材料可得以移除。在產品之製造期間，平台相對於槽之基底或壁逐步降低(34)直至最後層經沈積為止。在此製程期間每一層之厚度藉由建造平台針對產生層降低之距離來判定。該降低可藉由使用可為電腦控制之步進馬達或致動器來實現，以便獲得具有預定義厚度的層。較佳地，所有層具有相同厚度，但厚度無需為相同的。在不同的材料經沈積之狀況下，厚度可適於材料之類型。建造平台之高度無需在所有支架中為相同的，且該高度可個別地調整以便製作不同的產品或製作相同產品但該等產品處於不同製造階段中的某一時刻。

生產線包含用於自建造平台移除經沈積構造材 料之剩餘物的材料移除器。在圖4中，展示材料移除器之實施例，其包含用於移除材料之剩餘物的滾筒(41)。構造材料(42)藉由沈積頭(13)沈積於建造平台(43)上。藉由旋轉滾筒拾取之材料(47)的剩餘物藉由排氣罩(44)藉由抽吸而引開。在使用期間，平台可在箭頭(45)之方向上移動，從而允許材料首先沈積且隨後藉由滾筒調平。圖4中亦展示相鄰的第二建造平台(46)之一部分。在兩個相鄰平台或包含平台之槽之間的距離可大於在該方向上之平台或相鄰平台或包含平台之槽可進行接觸的大小。

移除器之另一實施例展示於圖5中。此實施例包 含用於在箭頭(55)之方向上朝向倉(52)遠離建造平台(43)運送材料(54)之剩餘物的運送帶(51)。如在圖4中所示之實施例中，構造材料(42)藉由沈積頭(13)沈積。建造平台相對於移除器及沈積頭之移動方向藉由箭頭(54)指示。此方向使得材料首先沈積於建造平台上且材料之剩餘物後來得以移除。 在沈積頭(13)與移除器之間的距離可為如此大的，使得材料之剩餘物僅在針對產生層所需之所有構造材料已沈積於平台上之後移除。亦展示了相鄰平台(53)之一部分。

移除器可將材料之剩餘物自建造平台移除至倉 中。沈積至倉中之材料可週期性地移除，例如以用於沈積頭中的再使用。倉之位置取決於材料移除器的類型及其相對於建造平台之定向。倉可具有相對於移除器之固定位置，或倉可具有相對於支架之固定位置。在後一狀況下，倉可附接至支架。此構造在包含許多建造平台之生產線中需要 大量的倉。優點可為，僅沈積於對應平台上之材料沈積於倉中。詳言之，當不同的產品由不同的材料製作時，此構造鑒於材料之可能再使用或再循環而為有利的。倉可如圖6中所示位於平台運送機旁邊，但其亦可位於平台運送機下方，定位方式為材料之剩餘物在包含材料之平台通過倉且同時移除器將材料之剩餘物推離平台時落入倉中。倉亦可置放於位於包含建造平台之支架之間的特殊支架上。可參看圖5例示此實施例。當在包含平台(43、53)之支架之間的距離足夠大以用於倉(52)置放於建造平台中間時，則此實施例可得以實現。在整個處理期間抑或僅當材料自建造平台移除時，包含倉之支架可置放為直接抵靠槽。當槽及倉彼此接觸時，槽中材料之剩餘物可容易地推入倉中。

圖6為生產線之一部分的俯視圖。生產線之此部 分包含三個建造平台(62、63、64)、材料沈積頭(65)及錐形滾筒(61)，錐形滾筒(61)可圍繞軸線(67)旋轉以便將材料之剩餘物自平台側向地移除至倉(66)中。該軸線相對於平台在產品之製造期間移動之方向(68)以一角度傾斜。首先，材料沈積於平台上，且隨後材料之剩餘物得以移除。

生產線之平台運送機較佳為無端運送機。除了此 無端運送機之外，生產線亦可包含用於將建造平台供應至無端運送機之運送機及用於自無端運送機移除建造平台的運送機。或者，生產線可包含用於將平台置放於無端平台運送機上及自運送機拾取平台的拾取及置放裝備。在較佳實施例中，包含平台之槽置放於運送機上且自運送機移除。 替代於僅置放及移除槽及其內含物，全部的支架可經置放及移除。進入無端運送機之建造平台可為空的，而離開無端運送機之建造平台可包含產品，包括圍繞由經固化材料製作之產品的未經固化材料。包含無端平台運送機之生產線的實施例展示於圖7中。生產線包含彼此靠近而定位之沈積頭(13)及材料移除器(14)。然而，在該頭與移除器之間的距離可為較大的。材料藉由能源(15)以所需要之圖案固化以用於固化構造材料。此處，此能源位於距沈積頭及移除器更遠的位置處。又，在構造材料藉由使用黏結劑固化之狀況下，此固化裝置或可用於燒結構造材料之烘箱可較佳地定位為遠離沈積頭。

生產線進一步包含九個建造平台(702至709)， 該等建造平台具有允許平台在運送機上彼此處於相對大的距離處的尺寸。與運送機之長度相比具有相對小數目個平台的此生產線在包含建造平台之支架可相對於運送機及相對於彼此移動的生產線中可為較佳的。在支架之間的相對大的距離允許，不同平台之速度在某一時間段期間可為不同的。構造材料層經固化之平台可例如與包含尚未固化之層的平台相比移動得更快。在短的時間段期間，一些支架相對於彼此之移動方向可為不同的。在建造平台處於相對於運送機之固定位置處的生產線中，在平台之間的距離可為小的。此生產線之優點在於，在與支架可以不同速度個別地移動的生產線中之運送機具有相同長度的運送機上，有可能具有更多建造平台，且由此具有更多產品。在圖7中所示之生產線的實施例中，構造材料之剩餘物移除至位於運送機旁邊的倉(62)中。如之前所提及，倉亦可置放於其他位置處。

支架之移動方向(61)將大體使得，在一循環期間，支架及對應的建造平台首先通過沈積頭(13)，接著通過材料移除器(14)且最終通過固化裝置(15)。然而，支架之移動可處於相反反向上，但此可為效率較低的，因為其可能需要附加循環以用於層以一圖案固化。在在此相反方向上移動的同時，在材料之剩餘物經移除之前，尚未固化層可在未固化之情況下第一次通過固化裝置。在材料移除器為用於例如藉由使用刀移除經固化材料之裝置的狀況下，此相反方向可為較佳的。

圖8以俯視圖(A)及側視圖(B)更詳細地展示實施例，其中多個倉72-1；72-2及72-3在平台運送機16下方處於相對於移除器14-1及14-2之固定位置處，定位方式為在包含粉末77材料之平台43通過倉72且同時移除器14-1或14-2將材料之剩餘物推離平台43至個別倉71-1及71-2中時，材料的剩餘物落入倉中。此實施例具有粉末自移動支架21直接移除之優點，其節約重量。取決於此，其可在處理之後再循環或再使用。圖8A展示具有串聯置放之多個移除器滾筒例如以具有粗略及精細調平的實施例。每次支架通過時，一量之粉末將藉由移除器滾筒在向後方向上自移動支架推動且落入移除器之下的靜止倉中。處置台可配備有控制邏輯以在藉由移除器處置之支架與後續托架之間 形成間隙。此可藉由使將要處置之支架加速或有利地藉由使後續支架減慢而受控制，以便能夠在後續托架之間形成驅逐間隙(deporting gap)。在粉末自支架之移除之後，控制器可調整速度。除了在滾筒之下的倉之外，類似倉亦可提供於沈積頭下方；其可與滾筒下方之倉分開，此係因為材料純度可具有用於有效再循環之不同次序。在實例中，重力將粉末自滾筒朝向倉驅動，但可例如藉由將所有台配置於大的收集倉中而存在額外驅逐機構，例如吸引器或帶機構，該倉聚集來自多個台之粉末。形成防止粉末自側向在邊緣上掉落之槽的凸緣得以展示，使得有限量之粉末落入支架之間的中間空間中。

圖9展示對圖8之靜止倉的替代例，其在用於沈 積不同材料之多個沈積頭的情形中可為有利的，該等材料例如不同的構造材料。在實施例中，一或多個倉72-1；72-2處於相對於支架21之固定位置處，定位方式為在包含材料之平台通過移除器14且同時移除器14將材料之剩餘物推離平台43時，材料的剩餘物落入倉72-1中。在此系統中，建造程序中之更多靈活性可得以達成，而同時提供材料的最佳再循環再使用。在此實施例中，例如取決於著色顏料，建造平台可配備有產品特定粉末，或針對品相為特定的粉末。舉例而言，色彩圖案可藉由經著色粉末之後續遞送裝置21提供，裝置21例如呈振動饋送通道90的形式。

Claims (11)

1. 一種用於有形產品之分層製造的生產線，其包含：一第一支架，其包含用於支撐一第一有形產品之一第一建造平台，一第二支架，其包含用於支撐一第二有形產品之一第二建造平台，一沈積頭，其用於將構造材料沈積至該等建造平台上，一固化裝置，其用於固化該經沈積構造材料之至少一部份，一平台運送機，其用於重複地運送該等支架朝向該沈積頭或自其遠離，該沈積頭係適於將構造材料直接沈積在該第一建造平台和該第二建造平台上，特徵在於一材料移除器，其用於自該等建造平台移除該經沈積構造材料之一剩餘物，其中該材料移除器包含用於自該等建造平台移除材料之一可旋轉滾筒，其可繞一軸線旋轉，該軸線相對於該等平台在該等產品之該製造期間移動的方向以一角度傾斜，以便側向地自該等建造平台移除材料的該剩餘物。
2. 如請求項1之生產線，其中該等建造平台中之每一者被圍在用於保持構造材料之一槽中。
3. 如請求項2之生產線，其進一步包含高度調整構件，該高度調整構件用於在平行於建造方向之一方向上，相對於該槽之側壁移動該等建造平台。
4. 如請求項1至3中任一項之生產線，其中該可旋轉滾筒為一錐形滾筒。
5. 如請求項1至3中任一項之生產線，其中該移除器包含用於自該等建造平台運送材料之一運送帶。
6. 如請求項1至3中任一項之生產線，其中該平台運送機為一無端運送機。
7. 如請求項1至3中任一項之生產線，其中該等建造平台可沿著該平台運送機個別地移動。
8. 如請求項1至3中任一項之生產線，其中該等支架中之每一者包含用於接收構造材料之剩餘物的一倉。
9. 如請求項1至3中任一項之生產線，其中每一移除器包含用於接收構造材料之剩餘物的一倉，該倉係在相對於該移除器之一固定位置處。
10. 如請求項9之生產線，其中該倉在該平台運送機下方處於相對於該移除器之一周定位置處，以致使在包含該材料之一平台通過該倉且同時該移除器將材料之該剩餘物推離該平台時，材料的該剩餘物落入該倉中。
11. 如請求項8之生產線，其中該倉處於相對於該支架之一固定位置處，以致使在包含該材料之一平台通過該移除器且同時該移除器將材料之該剩餘物推離該建造平台時，材料的該剩餘物落入該倉中。