用于打印过程的关于粉末系统回收的方法及设备技术方案

公开了用于在打印过程中使用并且用于移除和回收过量粉末的方法以及设备的粉末系统部件。该粉末系统产生的截止点为3微米，而不是先前系统的50微米。该设备包括粉末施加器、粉末移除器、螺旋旋风器、粉末收集器、以及交替地打开和关闭的两个阀。双阀系统防止空气回流。通过双阀系统处理粉末。该方法包括：关闭阀1并积聚粉末；还关闭阀2；打开阀1后，粉末穿过(没有空气回流)，然后关闭阀1；然后打开阀2并允许粉末到粉末施加器上；然后关闭阀2；然后再次开始循环。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于打印过程的关于粉末系统回收的方法及设备本申请要求于2017年3月17日提交的美国临时申请No.62/473,129的权益，该申请的全部内容在此通过引用并入本文。
本专利技术涉及用于打印过程的粉末系统回收器，具体地应用于增材制造，并且尤其涉及下述设备，所述设备是用于自动制造基于三维复合材料的物体的设备的粉末系统回收器部件。
技术介绍
增材制造诸如三维打印在很大程度上可以被视为材料科学问题。当前方法的限制之一是有限的材料调色板和缓慢的构建速度。通过被称为基于复合材料的增材制造(CBAM)的研究方法避免了现有技术的这些和其他限制。在共同待决的2012年11月2日提交的美国专利申请No.13/582,939、2015年8月25日提交的No.14/835,690和2015年8月25日提交的No.14/835,635中完整地描述了CBAM，上述申请中的每个申请的全部内容通过引用并入本文。2017年2月13日提交的国际申请no.PCT/US17/17672和2017年6月1日提交的美国申请no.15/611,320描述了用于使基于复合材料的增材制造(CBAM)自动化的特定方法和设备。国际申请no.PCT/US17/17672和美国申请no.15/611,320的全部内容通过引用并入本文。在CBAM过程中使用的原始粉末回收器的截止点为50微米(也就是说，它不会回收小于50微米的颗粒)。粉末回收器包括：槽，该槽会使粉末沉积到基底片材上(其中粉末将会黏附到片材上的被弄湿区域，该被弄湿区域对应于3D物体的层图像)；用于移除过量粉末的真空；以及回收器，该回收器用于使用排放阀来回收过量粉末以使过量粉末返回到槽中。由于截止点为50微米，所以该装置将仅回收50微米或更大的那些颗粒，而小于50微米的颗粒将被丢弃。本申请的专利技术人在CBAM过程中使用的颗粒的典型平均大小在50微米的范围内，具有较大和较小颗粒的分布，但是该过程不限于这些大小，并且可以在许多不同的颗粒平均大小和分布的情况下使用。因此，使用原始粉末回收器，许多颗粒(也就是说，50微米以下的那些颗粒)被丢弃并且因此被浪费。与此相反，期望在CBAM过程中包括较小的颗粒大小，因为它显示出提高了附着到被打印的基底片材上的粉末量。因此，原始粉末回收器不仅丢弃并因此浪费了较小的颗粒，还减弱了CBAM过程的性能。申请人发现使用不同类型的回收器部分地克服了该问题，但是导致需要解决后续问题。申请人发现用螺旋旋风器(cyclone，旋风分离器)代替原始粉末回收器克服了丢弃较小颗粒的问题。但是，螺旋旋风器与原始排放阀的组合导致回流进入旋风器中，阻碍粉末从旋风器落入到槽中。
技术实现思路
申请人在将用于保留较小颗粒的螺旋旋风器与防止回流进入旋风器中的双阀(闸门或阀瓣)系统进行组合的设计中发现了上述问题的解决方案。该设计回收较大范围的颗粒大小，包括较小的颗粒大小。本申请描述了特定的回收器设备(或粉末系统设备)，该特定的回收器设备是用于打印过程的整个机器的一部分。申请人在对自动化的基于复合材料的增材制造(CBAM)进行改进的背景下开发了实施方式。该回收器将先前回收器的截止点从50微米改进到3微米。因此，它回收几乎所有的粉末，并且几乎不丢弃任何粉末。该解决方案还使用了子系统，该子系统具有交替地打开和关闭以将粉末释放到槽中的两个阀/闸门/阀瓣。附图说明图1是用于基于复合材料的增材制造的设备的示例实施方式的示意图。图2描绘了用于基于复合材料的增材制造的基于辊的连续供给设备。图3描绘了用于基于复合材料的增材制造的基于辊的卷材到片材设备。图4A是双阀回收器的示意图。图4B是收集器系统的示意图。图5示出了示例回收器的底部后部。图6A示出了示例回收器的底部前部。图6B示出了回收期间的打开的阀和关闭的阀。图6C示出了回收期间的关闭的阀和关闭的阀。图6D示出了回收期间的关闭的阀和打开的阀。图7A示出了示例回收器的旋风器。图7B示出了图7A的旋风器，其中粉末旋动穿过该旋风器以回收回到槽。图8是示例回收器的另一实施方式的底部侧的立体图。图9是示例回收器的底部后侧的立体图。图10是示例回收器的底部前侧的立体图。图11是示例回收器的后视图。图12是示例回收器的俯视图。图13是示例回收器的前视图。图14是示例回收器的侧视图。图15是示例回收器的等轴测前视图。图16是示例回收器的另一等轴测前视图。图17示出了位于回收器系统下方的将粉末施加到片材的粉末槽。图18示出了用于回收器的计算机。图19例示了即将穿过粉末系统被处理时的片材。图20示出了离开粉末系统时的片材。图21是输送机的视图。图22是输送机的另一视图。图23是输送机的另一视图。图24是输送机的另一视图。图25是输送机的另一视图。具体实施方式申请人开发的实施方式及其相关子系统通过执行下述步骤，使被并入的在先申请(美国专利申请No.13/582,939、No.14/835,690和No.14/835,635)中描述的CBAM过程自动化，所述步骤通过以协同方式运行的多个部件或子系统进行。机器100的示例实施方式的主要部件在图1中示出并且包括：材料供给器102；打印机104；粉末系统500，该粉末系统包括粉末施加器530和粉末移除器/回收器532；可选的熔凝器112；传输系统；以及用于连接和控制各种部件的其他元件。虽然在图1中示出了示例部件，但是各种替代性部件和可选部件也适合于与机器100一起使用。材料供给器102保持基底片材101诸如碳纤维片材的堆叠体，并将它们移动到适当的位置，使得一次可以将单张片材101传输到打印机压印盘300和打印机104。片材101通过传输系统被传输到打印机104并被定位用于打印机。然后，打印机104如在被并入的在先申请(美国专利申请No.13/582,939、No.14/835,690和No.14/835,635)中那样在精确的位置将流体沉积到基底片材101上，并且该打印机包括用于将配准孔放置在片材101中处于期望的位置处的冲压机构。配准孔相对于被打印在片材上的层图像的位置被放置在精确的预定义的位置中。这可以通过将冲压机安装在放置有打印机构的同一框架上或者使用本领域公知的其他对准机构来实现。然后，粉末施加器530将热塑性粉末沉积到基底片材101上，于是粉末附着到片材101的已经被打印机104弄湿的区域，即层图像。在典型的应用中，粉末施加器是包含粉末的槽。该槽在其底侧上具有有狭缝的开口，并且该槽与机电振动器连接。振动器在有效时会使粉末向下流动穿过有狭缝的开口并且从槽中流出。当传感器电路(未示出)在片材101在输送机上经过时感测到在下方存在该片材时，振动器被致动。当片材完全经过时，振动器停用，并且粉末停止从槽中向下流动。粉末移除器53本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在打印系统中沉积粉末并且用于移除和回收过量粉末的粉末系统设备，包括：/n粉末施加器，所述粉末施加器用于将粉末沉积在打印基底上；/n第一封闭体积体，所述第一封闭体积体与所述粉末施加器耦接，所述第一封闭体积体包括用于将粉末添加到所述粉末施加器的双阀系统；/n真空系统，所述真空系统被构造成移除没有附着到所述基底的过量粉末；以及/n收集器系统，所述收集器系统在所述真空系统与所述第一封闭体积体之间，用以为粉末提供从所述真空系统到所述第一封闭体积体的路径，/n其中，几乎所有的过量粉末都能够有效地行进通过所述设备以进行进一步沉积和回收。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170317 US 62/473,1291.一种用于在打印系统中沉积粉末并且用于移除和回收过量粉末的粉末系统设备，包括：
粉末施加器，所述粉末施加器用于将粉末沉积在打印基底上；
第一封闭体积体，所述第一封闭体积体与所述粉末施加器耦接，所述第一封闭体积体包括用于将粉末添加到所述粉末施加器的双阀系统；
真空系统，所述真空系统被构造成移除没有附着到所述基底的过量粉末；以及
收集器系统，所述收集器系统在所述真空系统与所述第一封闭体积体之间，用以为粉末提供从所述真空系统到所述第一封闭体积体的路径，
其中，几乎所有的过量粉末都能够有效地行进通过所述设备以进行进一步沉积和回收。


2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述收集器系统包括：
旋风器，所述旋风器用以创建粉末的螺旋路径，使得所述粉末在“I”方向上朝向所述双阀系统前进；以及
收集器，粉末积聚在所述收集器中，所述收集器使朝向所述旋风器的添入点的气流倒转，以便不扰乱粉末在所述“I”方向上的螺旋流动。


3.根据权利要求2所述的设备，其中，使用马达在所述旋风器的添入点处吹入空气，使得所述马达将所述过量粉末从所述真空系统传输到所述旋风器的添入点。


4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述旋风器引起螺旋气流，使用与旋风器内表面相切的气流来使粉末向下移动。


5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述收集器系统位于所述第一封闭体积体的上方。


6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述粉末施加器是槽。


7.根据权利要求1所述的设备，其中，输送机将基底输送到所述粉末系统。


8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述输送机包括使所述基底与所述输送机对准的通道。


9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述双阀系统包括：
第一阀，所述第一阀具有凸缘和垫圈，且连接到第一腔室并连接到第一轴，所述第一轴允许所述第一阀在一侧打开；以及
位于所述第一阀下方的第二阀，所述第二阀具有凸缘和垫圈，且连接到第二腔室并连接到第二轴，所述第二轴允许所述第二阀在另一侧打开。


10.根据权利要求9所述的设备，还包括：
用以打开和关闭所述第一阀的机构；以及
用以打开和关闭所述第二阀的机构。


11.根据权利要求10所述的设备，其中，用以打开和关闭所述第一阀和第二阀的机构包括相互耦接的弹簧和凸轮，使得两个阀从不同时打开。


12.根据权利要求9所述的设备，其中，如果所述第一阀和第二阀关闭，则已经积聚在所述第一腔室中的一定体积的粉末与位于所述腔室外部的气流隔离。


13.根据权利要求9所述的设备，其中，随着过量粉末被从所述基底片材真空抽吸并穿过所述收集器系统，粉末积聚在所述第一腔室中的顶部。


14.根据权利要求9所述的设...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·斯沃茨，尤金·戈尔，
申请(专利权)人：因帕瑟伯物体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US