修整3D打印物体制造技术

根据示例，在方法中，可以激活辐射源，该辐射源用于以预设能量水平将辐射输出到三维(3D)打印物体的表面上。另外，可以在足以使3D打印物体的表面的大约预定厚度的外围部分开始熔化的预定义时间段之后停用辐射源，以修整3D打印物体的表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】修整3D打印物体
技术介绍
在三维(3D)打印中，增材打印处理常常根据数字模型制作三维固体部件。3D打印常常应用于产品快速成型、模具生成、母模生成以及小批量制造。一些3D打印技术是所考虑的增材处理，这是因为它们涉及材料连续层的施加。这与常常依靠材料的移除以创建最后的部分的传统的机加工处理不同。3D打印常常需要构建材料的固化或熔合，对于一些材料，固化或熔合可以使用热辅助挤压、熔合或烧结来执行，而对于其它材料，固化或熔合可以使用数字光投射技术来执行。附图说明通过示例说明本公开的特征并且本公开的特征不受限于以下图，其中相同附图标记指示相同的要素，其中：图1A示出用于修整三维(3D)打印物体的表面的示例装置的简化图；图1B和图1C分别描绘处于接收辐射的脉冲之前的第一状态的以及处于接收辐射的脉冲之后的第二状态的示例3D打印物体的截面的放大简化侧视图；图2A至图2C分别示出可以被采用以并行地或反复地辐照3D打印物体的各侧面的示例装置的简化框图；图3和图4分别描绘用于修整3D打印物体的表面的示例方法的流程图；以及图5示出描绘3D打印物体的表面粗糙度的改变与施加到3D打印物体的辐照能量之间的示例相关性的图。具体实施方式为了简化和说明性目的，通过主要地参考其示例来描述本公开。在下面的描述中，阐述特定细节以便提供对本公开的彻底的理解。然而，很明显的是，可以在不限制到这些特定细节的情况下实践本公开。在其他的实例中，不详细地描述一些方法和结构，以便不使本公开不必要地模糊。如在本文所使用的，术语“一”意图表示特定要素中的至少一个，术语“包括”意指包括但不限于，术语“包含”意指包括但不限于，并且术语“基于”意指至少部分地基于。一般说来，利用例如多喷嘴熔合工艺所打印的3D打印物体可能具有相对粗糙的表面，这是由微尺度级别的不理想表面平整度以及附着到物体表面的部分熔化的粉末颗粒所引起。额外粉末颗粒的存在也可以使物体的光学外观劣化，这是因为与物体的主体相比，额外的粉末颗粒可能具有不同的色彩。例如，额外的粉末颗粒可导致3D打印物体的色彩比预期晦暗。这些问题可能由于3D打印物体的表面附近的温度梯度而出现。也就是说，3D打印物体的表面和附着的粉末颗粒的均匀熔化可能要求过度加热，这可能引起3D打印物体变形。可以通过将3D打印物体的块体内的温度维持得足够低来避免该失真，但是这可能导致具有相对粗糙表面的3D打印物体。在本文公开的是一种用于修整三维(3D)打印物体的装置以及一种用于实施该装置的方法。如在本文更详细地讨论的，在本文公开的装置可以将具有足够强度的辐射的脉冲施加到3D打印物体上，以使3D打印物体的外围部分开始熔化和流动。另外，可以以足够低的强度施加辐射的脉冲，以防止3D打印物体的内部部分开始熔化，因此防止3D打印物体变形。而且，辐射的脉冲可以被施加足够短的持续时间，以仅仅将其他部分显著加热，而不使3D打印物体的内部部分的温度上升。照此，例如，可以仅仅将3D打印物体的外表面区域加热到足以使材料熔化和流动的温度。通过将外表面区域加热到该温度，外表面中的空隙可以被填充并且额外的粉末颗粒可以熔化到表面中。首先参考图1A，示出了用于修整三维(3D)打印物体108的表面的示例装置100的简化图。应当理解的是，图1A中描绘的装置100可以包括附加组件，并且可以在不背离本文公开的装置100的范围的情况下移除和/或修改本文描述的一些组件。装置100被描绘为包括辐射源102和控制器104。辐射源102可以是以热和/或光的形式将辐射的瞬时脉冲、脉冲串、闪光或子闪光提供到3D打印物体108的表面上的设备。另外，辐射源102可以是以基本上同时的、均质的且均匀的方式将辐射施加到3D打印物体108的多个表面上的设备。作为示例，辐射源102可以是灯，诸如氙气灯、石英卤钨灯，等等。在另一个示例中，辐射源102可以是激光器或一组激光器，从激光器发出的辐射可以被扩散且均质以提供多向且均匀的照射。在这些示例中的任何一个中，装置100可以包括多个辐射源102，以均匀地且同时地辐照3D打印物体108的一个或多个表面。控制器104可以是计算设备、基于半导体的微处理器、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)和/或其他硬件设备。如所示，控制器104可以是与辐射源102分离的组件。然而，在其他的示例中，控制器104可以与辐射源102集成。控制器104可以控制辐射源102将辐射106的脉冲施加到3D打印物体108上。更具体地，控制器104可以控制辐射源102以足以使3D打印物体108的、具有大约预定厚度的外围部分开始熔化和流动的强度(例如，以一能量水平且在一持续时间)将辐射106施加到3D打印物体108上。此外，控制器104可以控制辐射源102以不足以使位于3D打印物体108的外围部分之内的部分开始熔化的强度(例如，以一能量水平且在一持续时间)将辐射106的脉冲施加到3D打印物体108上。因此，控制器104可以控制辐射源102将足够强度的能量施加到3D打印物体108上，以使3D打印物体108的外表面的一部分熔化和流动，而不使3D打印物体108的内部部分熔化。在一个方面，通过使3D打印物体108的外表面的该部分熔化和流动，3D打印物体108的表面上的粗糙度可以降低，以使3D打印物体108的外表面变光滑。此外，通过在不使3D打印物体108的内部开始熔化的情况下施加辐射106，辐射106的脉冲的施加不会使3D打印物体108的形状变形。作为特定示例，控制器104可以控制辐射源102施加辐射106的脉冲，使得3D打印物体108的、处于大约20μm至200μm之间的厚度的外围部分开始熔化和流动。类似于其他示例，辐射106的脉冲可以具有不充足的时长和强度，以使3D打印物体108的内部部分(例如，3D打印物体108的大约20μm至大约200μm外部厚度的内部)不被充分加热而开始熔化。除控制辐射源102之外，控制器104可以控制3D打印物体108相对于辐射源102的位置。作为特定示例，在向3D打印物体108的面对辐射源102的一部分施加辐射脉冲之后，控制器104可以改变3D打印物体108相对于辐射源102的定向，使得可以向3D打印物体108的还没有被辐照的部分施加接下来的辐射脉冲。例如，3D打印物体108可以位于可移动的平台(未示出)上，并且控制器104可以控制可移动的平台，使得3D打印物体108的不同部分可以在不同的时间面对辐射源102。现在参考图1B和图1C，分别示出了处于接收辐射106的脉冲之前的第一状态的以及处于接收辐射106的脉冲之后的第二状态的示例3D打印物体108的截面的放大简化侧视图。如图1B中所示，可以通过其中通过施加熔剂和热来将粉末颗粒熔合在一起的多喷嘴熔合工艺，来形成3D打印物体108。在多喷嘴熔合工艺期间，额外粉末颗粒112可能被熔合到3D打印物体108的外表面。也就是说，例如，因为粉末颗粒之间的热渗出，其上还没有施加熔剂的一些粉末颗粒112可能被熔合到其上施加了熔剂的相邻粉末颗粒。另外，在例如诸如3D打印物体108的喷砂之类的另一个修整工艺之后，额外粉末颗粒112可保持熔合到3D打印物体108的主体。在额外粉末颗粒112可能已经不是故意地被熔合到3D打印物体108本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：激活辐射源，所述辐射源以预设能量水平将辐射输出到三维(3D)打印物体的表面上；等待足以使所述3D打印物体的所述表面的大约预定厚度的外围部分开始熔化和流动的预定义时间段；以及在所述预定义时间段之后停用所述辐射源，以修整所述3D打印物体的所述表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，包括：激活辐射源，所述辐射源以预设能量水平将辐射输出到三维(3D)打印物体的表面上；等待足以使所述3D打印物体的所述表面的大约预定厚度的外围部分开始熔化和流动的预定义时间段；以及在所述预定义时间段之后停用所述辐射源，以修整所述3D打印物体的所述表面。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定义时间段与辐射的脉冲相对应，并且其中等待所述预定义时间段进一步包括：等待以所述辐射源的所述预设能量水平不足以使所述外围部分里面的部分开始熔化的预定义时间段。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述3D打印物体由熔合的粉末颗粒形成，其中等待所述预定义时间段进一步包括：等待以所述辐射源的所述预设能量水平足以使所述3D打印物体上的额外粉末颗粒熔化和流动的预定义时间段。4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括将所述辐射源的能量水平设置为所述预设能量水平，其中所述预设能量水平在大约1J/cm2至大约50J/cm2之间，并且其中所述预定义时间段在大约100微秒至大约100毫秒之间。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述3D打印物体的所述外围部分的所述预定厚度在大约20μm至大约200μm之间。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述辐射源是氙气灯、石英卤钨灯和激光器中的一种。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述3D打印部件包括多个侧面，并且其中激活所述辐射源进一步包括：激活所述辐射源，来以所述预设能量水平将辐射并行地输出在所述多个侧面中的每一个侧面上。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述3D打印部件包括多个侧面，其中激活所述辐射源进一步包括：激活所述辐射源，来以所述预设能量水平将辐射输出在所述多个侧面中的一个侧面上，并且其中所述方法进一步包括：旋转所述3D打印部件；再激活所述辐射源；等待所述预定义时间段；以及停用所述辐射源。9.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：克日什托夫·瑙考，弗拉德克·卡斯佩尔奇克，阿雅·哈特曼，
申请(专利权)人：惠普发展公司有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国,US