三维打印系统和设备组件技术方案
【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2013年08月30日、申请号为201380046053.0、专利技术名称为“三维打印系统和设备组件”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种制造系统和设备组件、及其通过向粉末施加一种或多种粉末和一种或多种液体而三维打印制备物件的用途。
技术介绍
快速成型描述了由目的物的计算机模型制造目的物的三维原型的各种技术。一种技术是三维打印，由此打印机被用于由多个二维层制造3-D原型。具体地，3-D目的物的数字表征被存储在计算机存储器中。计算机软件将目的物的表征划分成多个区别2-D层。替换性地，可以直接输入用于每个递增层的一串(依次系列)指令，例如，一系列图像。然后，3-D打印机为由软件划分的每个2-D图像层制造结合材料的薄层。所述层一个在另一个之上地被打印并且粘结到彼此，以一起形成理想原型。三维粉液打印技术已经被用于制备物件，诸如，药物剂型、机械原型和概念模型、用于铸造机械零件的模具、促进骨头生长植入物、电路板、用于组织工程学的脚手架、敏感性生物医疗复合材料、促进组织生长植入物、牙修复物、珠宝、流体过滤器以及其他这类物件。三维打印是固体自由形式的制造技术/快速成型技术，在这种技术中，薄粉层扩散在表面上，并且粉末的选定区域通过流体的受控沉积(“打印”)结合在一起。这个基本操作一层一层地重复，其中每个新层形成在先前打印层的顶部上且粘附到先前打印层，以最终制出在未结合粉末的床体内的三维目的物。当...
【技术保护点】
一种三维打印设备组件，包括：a)三维打印构建系统，其包括：配置成沿迂回路径传导多个构建模块的传送器系统；与传送器系统接合的多个构建模块，其中，构建模块配置成接收且暂时保持来自粉末布层系统的粉末，并且其中，构建模块包括递增式高度可调平台、布置在所述平台上方的可移除构建面板、以及限定腔体的一个或多个侧壁，所述平台、构建面板布置在所述腔体内；以及至少一个构建站，其包括：1)至少一个粉末布层系统，其配置成在构建模块内形成递增粉层；和2)至少一个打印系统，其配置成根据预先设定图案向构建模块内的递增粉层施加液体，并且包括至少一个液体供料系统和至少一个打印头，所述至少一个打印头配置成根据预先设定图案将液体沉积于构建模块中的递增粉层上；其中，传送器系统重复地将构建模块从所述至少一个粉末布层系统运输到所述至少一个打印系统以在构建模块中形成包括一个或多个三维打印物件的三维打印床体。
【技术特征摘要】
2012.09.05 US 61/696,8391.一种三维打印设备组件，包括：
a)三维打印构建系统，其包括：
配置成沿迂回路径传导多个构建模块的传送器系统；
与传送器系统接合的多个构建模块，其中，构建模块配置成接收且暂时保持来自粉末
布层系统的粉末，并且其中，构建模块包括递增式高度可调平台、布置在所述平台上方的可
移除构建面板、以及限定腔体的一个或多个侧壁，所述平台、构建面板布置在所述腔体内；
以及
至少一个构建站，其包括：1)至少一个粉末布层系统，其配置成在构建模块内形成递增
粉层；和2)至少一个打印系统，其配置成根据预先设定图案向构建模块内的递增粉层施加
液体，并且包括至少一个液体供料系统和至少一个打印头，所述至少一个打印头配置成根
据预先设定图案将液体沉积于构建模块中的递增粉层上；
其中，传送器系统重复地将构建模块从所述至少一个粉末布层系统运输到所述至少一
个打印系统以在构建模块中形成包括一个或多个三维打印物件的三维打印床体。
2.根据权利要求1所述的组件，包括：
a)三维打印构建系统，其包括：
传送器系统，其配置成沿迂回路径传导多个构建模块、且包括定位控制器和多个构建
模块接合件；
与传送器系统接合的多个构建模块，其中，构建模块配置成接收且暂时保持来自粉末
布层系统的粉末，并且其中，构建模块包括递增式高度可调平台、布置在所述平台上方的可
移除的构建面板、以及限定腔体的一个或多个侧壁，所述平台、构建面板能够布置在所述腔
体内；
至少一个构建站，其包括：1)至少一个粉末布层系统，其配置成形成在构建模块的腔体
内的递增粉层，并且包括至少一个粉末填充头、至少一个粉末撒料器以及至少一个粉末存
储器；和2)至少一个打印系统，其配置成根据预先设定图案向构建模块内的递增粉层施加
液体，并且包括至少一个液体供料系统和至少一个打印头，所述至少一个打印头配置成根
据预先设定图案将液体沉积于构建模块中的递增粉层上；
其中，传送器系统配置成重复地将所述多个构建模块从所述至少一个粉末布层系统运
输到所述至少一个打印系统，
由此三维打印构建系统形成三维打印床体，所述三维打印床体包括一个或多个三维打
印物件且可选地包括还没有被打印上的松散粉末；
b)至少一个收获系统，其配置成将松散粉末与在三维打印床体中的一个或多个三维打
印物件分离；以及
c)可选地，至少一个脱液系统，其配置成从已经施加了液体的一个或多个递增粉层或
从三维打印床体脱除液体，其中，脱液系统配置成每次处理两个或更多个构建模块。
3.根据前述权利要求1或2所述的组件，其中：a)存在至少一个脱液系统；b)设备组件还
包括配置成包装一个或多个三维打印物件的至少一个包装系统；c)传送器系统配置成重复
地将所述多个构建模块从所述至少一个粉末布层系统运输到所述至少一个打印系统，并且
打印是利用基于笛卡尔坐标的打印而非径向或极坐标打印完成；d)设备组件还包括用于回
收且可选地再循环未打印粉末的粉末回收系统；e)设备组件还包括液体检测器；或f)设备
组件还包括至少一个检验系统。
4.根据前述权利要求3所述的组件，其中：a)液体检测器检测在一个或多个打印递增层
或在一个或多个打印物件中液体的存在；b)检验系统是打印粉末检验系统，其确定在一个
或多个打印递增层或一个或多个打印物件中打印的完整性、和/或确定是否粉末在一个或
多个递增层中施加；c)检验系统是打印物件检验系统，其确定是否一个或多个打印物件具
有正确规格、形状、重量、外观、密度、含量或色彩；d)检验系统是液体施加检验系统，其监控
由打印头施加到粉末的液滴；或e)检验系统包括一个或多个摄像机。
5.根据前述权利要求4所述的组件，其中：a)确定打印的完整性包括确定是否液体已经
根据一个或多个预先设定图案正确地施加到一个或多个递增层、或确定是否液体已经根据
预先设定量正确地施加到一个或多个递增层中的至少一个；或b)摄像机在每种情况下从由
可见波长摄像机、UV波长摄像机、近红外线波长摄像机、x光摄像机以及红外线波长摄像机
组成的一组中独立选出。
6.根据前述权利要求1或2所述的组件，还包括配置成远离三维打印构建系统地以每次
一个或多个的方式传递构建面板和三维打印床体的床体传递系统，其中，打印床体与它们
的相应构建模块一起或不在一起。
7.根据权利要求6所述的组件，其中：a)床体传递系统配置成将构建面板和三维打印床
体传递到一个或多个脱液系统或一个或多个收获系统；或b)传递系统与传送器系统、脱液
系统或两者成一体或同步。
8.根据前述权利要求1或2所述的组件，还包括至少一个脱液系统，所述至少一个脱液
系统配置成接收一个或多个三维打印床体、并且将液体从一个或多个粉层或从三维打印床
体脱除，液体已经施加到所述一个或多个粉层上。
9.根据前述权利要求8所述的组件，其中：a)脱液系统包括至少一个干燥器；b)脱液系
统配置成每次处理两个或更多个构建面板及它们的包含物；c)脱液系统配置成每次处理两
个或更多个打印床体；或d)脱液系统配置成每次处理两个或更多个打印物件。
10.根据前述权利要求1或2所述的组件，还包括除尘系统，所述除尘系统配置成从已经
从打印粉末床体收获的打印物件移除松散颗粒。
11.根据权利要求10所述的组件，其中，除尘系统包括：a)限定除尘区域的壳体；b)将加
压空气引入除尘区域的一个或多个空气喷口；c)在除尘区域中以用于暂时保持被除尘的一
个或多个打印物件的一个或多个表面或保持器；和d)一个或多个出口，空气和被除颗粒通
过所述一个或多个出口离开所述壳体或除尘区域。
12.根据前述权利要求1或2所述的组件，还包括配置成将一个或多个构建面板置放在
所述一个或多个构建模块的高度可调平台(一个或多个)上的构建面板加载系统。
13.根据前述权利要求1或2所述的组件，还包括配置成从设备组件的所述一个或多个
系统收集粉末且使所述粉末返回粉末存储器的一个或多个粉末回收系统。
14.根据前述权利要求13所述的组件，其中，回收系统包括一个或多个松散粉末收集器
和用于将松散粉末从所述一个或多个收集器传导到粉末存储器的一个或多个管道。
15.根据前述权利要求14所述的组件，其中，回收系统还包括：a)用于将回收松散粉末
与初始松散粉末混合一个或多个粉末混合器；b)一个或多个加压空气粉末操纵系统，其有
助于将松散粉末从一个位置传递到另一位置；c)一个或多个真空粉末操纵系统，其有助于
将松散粉末从一个位置传递到另一位置；d)一个或多个机械粉末操纵系统，其将松散粉末
从一个位置传递到另一位置；或e)一个或多个人工粉末操纵系统，其将松散粉末从一个位
置传递到另一位置。
16.根据前述权利要求1或2所述的组件，还包括控制系统，所述控制系统包括一个或多
个计算机化控制器、一个或多个计算机、以及用于一个或多个计算机的一个或多个用户界
面。
17.根据权利要求16所述的组件，其中：a)设备组件的一个或多个部件被计算机控制；
b)三维打印构建系统的一个或多个部件被计算机控制；c)传送器系统、构建模块的高度可
调平台、所述至少一个粉末布层系统以及所述至少一个打印系统被计算机控制；或d)设备
组件配置成根据由计算机化控制器提供的指令扩散粉层且将在一个或多个预先设定图案
中的液滴沉积(打印)在所述层上。
18.根据权利要求17所述的组件，其中：a)预先设定图案基于包括像素的一个或多个二
维图像文件。
19.根据权利要求18所述的组件，其中：a)二维图像文件被结构化成使得某些像素指示
微滴的分配，而其他像素代表无微滴的分配；或b)二维图像文件包括不同色彩的像素，以指
示不同液体的分配或无液体分配。
20.根据前述权利要求1或2所述的组件，还包括：a)一个或多个工作表面；b)一个或多
个桌台；c)，一个或多个台架；d)一个或多个包封体；或e)一个或多个平台。
21.根据前述权利要求1或2所述的组件，其中：a)构建模块包括配置成接收且暂时保持
至少一个递增层或多个堆叠递增粉层的递增式高度可调平台；b)构建模块包括将具有腔体
的上表面包括在内的本体、布置在腔体内的高度可调构建平台、与本体和平台接合的高度
调整器、以及接合机构；c)多个构建模块与传送器系统可移除地接合；d)构建模块包括围绕
构建面板的一个或多个侧壁且配置成在高度可调平台上保持粉末；或e)构建模块与传送器
系统可移除地接合。
22.根据权利要求21所述的组件，其中：a)所述平台配置成在将递增粉层置放在所述平
台上之后以一个或多个增量下降(凹进)或上升。
23.根据权利要求22所述的组件，其中：a)所述平台移位能够在将后续递增粉层置放在
所述平台上之前或之后发生，由此滚压或移除来自已经沉积的粉层的粉末的一部分；b)增
量规格被预先设定；c)可移除构建面板布置在高度可调平台上方、并且配置成接收且支撑
一个或多个递增粉层；或d)可移除构建面板是平坦的、能渗透的、多孔的、织构化的、涂覆
的、有凸边的、光滑的或它们的组合物。
24.根据前述权利要求1或2所述的组件，其中：a)传送器系统沿平面迂回路径、水平迂
回路径、竖直迂回路径、或它们的组合路径传导所述多个构建模块；或b)传送器系统配置成
沿在逆时针方向或顺时针方向上的路径运输多个构建模块。
25.根据权利要求24所述的组件，其中：a)传送器系统的路径是圆形的、椭圆形的、矩形
的、半圆形的、正方形的、三角形的、五边形的、六边形的、八边形的、卵形的、多边形的、平形
四边形的、四边形的、几何结构的、对称的、非对称的、或这些形状的具有倒圆拐角或边缘的
等同形状；或b)传送器系统是连续或非连续循环系统。
26.根据前述权利要求1或2所述的组件，其中：a)传送器系统包括多个传送器模块、至
少一个驱动电机、至少一个定位控制器、以及路径，多个构建模块沿所述路径传导；b)传送
器系统包括配置成可移除地保持所述多个构建模块的多个附接件；或c)传送器系统还包括
一个或多个定位控制器。
27.根据权利要求26所述的组件，其中：a)传送器模块包括本体、一个或多个构建模块
接合装置、以及传送器模块接合机构，多个传送器模块配置成借助于传送器模块接合机构
接合以形成模块化传送器；或b)附接件包括多个具有凸轮随动件的一个或多个金属链接件
或包括附接到构建模块且安装在轨道系统上的轮、面板或承载件，构建模块在所述轨道系
统上传导。
28.根据前述权利要求1或2所述的组件，其中：a)所述至少一个构建站相对于构建模块
递增式高度可调，由此构建模块和构建站之间的竖直空间能够以一个或多个增量调整；或
b)构建站相对于构建模块竖直固定且在构建模块内的构建平台相对于构建模块竖直高度
可调，以使得构建站和构建模块之间的竖直距离在打印行程或打印周期期间维持相同。
29.根据权利要求28所述的组件，其中，递增式高度可调构建站配置成在将粉层置放在
构建模块上之后且在将后续粉层置放在构建模块之前以一个或多个增量上升。
30.根据权利要求29所述的组件，其中，高度改变通过相对于所述平台的先前位置改变
竖直位置而实现、或通过相对于所述平台的与构建模块相关的绝对位置改变竖直位置而实
现。
31.根据前述权利要求1或2所述的组件，其中：a)所述至少一个粉末布层系统包括至少
一个粉末填充头；或b)粉末布层系统包括至少一个粉末填充头，至少一个粉末存储器和至
少一个粉末供料器通道配置成将粉末从粉末存储器传递到粉末填充头。
32.根据权利要求31所述的组件，其中：a)粉末填充头是静止的，从而意味着当将递增
粉层施加到构建模块上时，粉末填充头没有相对于构建模块的上表面的平面纵向或横向移
动；b)粉末填充头包括至少一个粉末填充头本体、至少一个粉末撒料器、以及至少一个粉末
高度控制器；或c)粉末填充头包括料斗或滑槽。
33.根据权利要求32所述的组件，其中：a)粉末撒料器是柱形辊，所述柱形辊的轴线具
有或限定与构建模块经过粉末布...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·于，T·J·布拉德伯里，T·J·贝贝，J·伊斯克拉，H·L·苏尔普勒南，T·G·韦斯特，
申请(专利权)人：阿普雷奇亚制药公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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