具有平滑的表面饰面的增材制造的零件制造技术

生产具有平滑的表面饰面的增材制造的零件的方法包括提供具有平台的旋压装置。所述零件被固定到所述平台，其中所述零件至少部分地用来自树脂池的未固化树脂润湿。旋转所述平台，其中所述未固化树脂的第一部分保持在所述零件上并且去除所述未固化树脂的第二部分。在所述旋转之后，固化所述零件。在一些实施方案中，方法包括通过修改期望的设计来为零件创建补偿设计以补偿要保持在所述零件上的未固化的表面饰面材料的第一部分，以及根据所述补偿设计以增材制造工艺来形成所述零件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有平滑的表面饰面的增材制造的零件相关申请本申请要求于2019年3月21日提交的题为“具有平滑的表面饰面的增材制造的零件”的美国非临时专利申请号16/360,675的优先权，其要求于2018年9月14日提交的题为“具有平滑的表面饰面的增材制造的零件”的美国临时专利申请号62/731,404的优先权；所述专利都通过引用整体并入本文。
技术介绍
有许多类型的增材制造(即，3D打印)系统和方法。一种方法利用了光敏聚合物(即，光聚合物)，其在曝光时交联并且从液体树脂硬化成固体聚合物材料。这些光反应性3D打印系统通常包括树脂池、照明系统和打印平台，其中照明系统将图像(即，图案)投射到树脂池中，从而致使在打印平台上形成聚合物体的层。随后，打印平台将打印出的层移出照明系统的焦平面，并且随后使下一层曝光(即，打印)。其他类型的3D增材制造方法包括立体光刻、选择性激光烧结和熔融沉积建模。不管所使用的增材制造工艺的类型如何，打印零件通常会经历后处理步骤，以从零件清除多余的材料(例如，未固化的聚合物)以及使在打印期间创建的材料的任何阶梯状层变平滑。用于平滑3D打印零件表面的现有方法包括打磨、抛光、机加工、蒸汽平滑、施加涂层(例如，漆料、环氧树脂)和丙酮冷焊。在一些情况下，后处理步骤本身(诸如，异丙醇(IPA)清洗浴、超声波浴和固化)可能会通过在固化的打印表面上导致点蚀和孔隙而在零件上导致粗糙。这些粗糙的表面饰面可能是非常不期望的，诸如，对于被用于熔模铸造以生产金属零件的图案的3D打印的零件而言。仍然需要以有效的具有成本效益的方式生产具有高质量饰面的3D打印的零件。
技术实现思路
在一些实施方案中，生产具有平滑的表面饰面的增材制造的零件的方法包括提供已经通过增材制造工艺形成的零件。所述增材制造工艺包括树脂池中树脂的光聚合。提供旋压装置，所述旋压装置具有围绕轴线旋转的平台。所述零件被固定到所述平台，其中所述零件至少部分地用来自树脂池的未固化树脂润湿。旋转所述平台，其中所述未固化树脂的第一部分保持在所述零件上并且去除所述未固化树脂的第二部分。在所述旋转之后，固化所述零件。在一些实施方案中，一种生产具有平滑的表面饰面的增材制造的零件的方法包括通过修改期望的设计来为零件创建补偿设计以补偿要保持在所述零件上的未固化的表面饰面材料的第一部分。所述方法还包括根据所述补偿设计，以所述增材制造工艺来形成所述零件，以及提供旋压装置，其中所述旋压装置具有围绕轴线旋转的平台。将所述零件固定到所述平台，其中所述零件至少部分地用所述未固化的表面饰面材料润湿。旋转所述平台，其中所述未固化的表面饰面材料的所述第一部分保持在所述零件上并且去除所述未固化的表面饰面材料的第二部分。在所述旋转之后，固化所述零件。在一些实施方案中，生产具有平滑的表面饰面的增材制造的零件的方法包括通过修改期望的设计来为零件创建补偿设计以补偿要保持在所述零件上的表面饰面材料的第一部分，以及根据所述补偿设计，以所述增材制造工艺来形成所述零件。用未固化的表面饰面材料润湿所述零件的至少一个部段。向所述表面饰面材料施加力，其中将所述表面饰面材料的所述第一部分保持在所述零件上，并且去除所述表面饰面材料的第二部分。在施加所述力之后，固化所述零件。附图说明图1A至1B是根据一些实施方案的光反应性3D打印系统(PRPS)的简化透视图。图2是根据一些实施方案的旋压装置的透视图。图3是根据一些实施方案的旋压装置的透视图。图4A至4B是根据一些实施方案的在构建托盘上的3D打印零件的侧视图。图5A至5B是根据一些实施方案的具有用于收集表面饰面材料的腔室的旋压装置的透视图。图6A至图6B是根据一些实施方案的补偿用于将被添加至零件的表面饰面材料的零件设计的整体尺寸的示意图。图7是根据一些实施方案的补偿零件设计的拐角几何形状的示意图。图8A至8B示出了根据一些实施方案的补偿边缘清晰度的示意图。图9是根据一些实施方案的补偿零件的几何形状的各个方面的示意图。图10是根据一些实施方案的在旋压装置的平台上的3D打印零件的平面图。图11是根据一些实施方案的向表面饰面材料施加力的方法的示意图。图12是表示根据一些实施方案的制造具有平滑的表面饰面的增材制造的零件的方法的流程图。具体实施方式本实施方案提供了用于以增材制造来生产零件的方法和系统，使得部件具有平滑的表面饰面，同时减少了在常规的后处理步骤，诸如机加工和抛光上花费的时间。一些实施方案对于在熔模铸造中用作图案的零件，诸如在需要极高质量的表面饰面的应用(例如，医疗植入物)中可能特别有用，但不限于此。通过产生具有期望的表面质量的图案，根据该图案铸造的零件还将减少或甚至消除铸造零件的后处理机加工和抛光时间。更一般而言，本实施方案适用于需要高质量表面饰面的任何零件，包括通过除了增材制造之外的方法，诸如注塑成型或铸造而制造的零件。例如，可以通过CNC减材制造来制成零件，并且然后可以将表面饰面材料施加至零件上，以及在旋压装置上旋转该零件以提高零件的表面的平滑度。也可以在施加表面饰面材料之前执行机加工零件(例如，由CNC制造的)的旋压，以便去除从减材制造留下的碎片和碎屑。在实施方案中，在零件被3D打印之后用未固化的表面饰面材料来润湿零件，其中未固化的表面饰面材料可能是从打印工艺残留的或可能在打印之后以单独的步骤施加。向表面饰面材料施加力以去除多余的表面饰面材料，同时将表面饰面材料的一部分保持在零件上。在一些实施方案中，通过在旋压机上旋转零件来施加力，使得多余的表面饰面材料从零件排出，同时使保持在零件上的表面饰面材料的部分填充粗糙区域并且创建平滑的饰面。在一些实施方案中，可以收集从零件去除的表面饰面材料以供重复使用。在一些实施方案中，方法包括修改用于打印零件的设计，诸如通过调整尺寸和几何特征以补偿将被施加于零件且保持在零件上的表面饰面材料。因此，本实施方案不仅生产出具有高质量极其平滑的表面饰面的零件，而且还具有精确的尺寸和几何形状。在本公开中，术语“增材制造”和“3D打印”应互换使用。另外，尽管将使用树脂的光聚合作为示例性的增材制造工艺来描述许多实施方案，但是这些实施方案也适用于其他类型的增材制造工艺。此外，本实施方案可以应用于非3D打印方法。类似地，对“树脂”的引用可以与其他表面处理材料互换，如将在本公开全文中描述的那样。在本公开中，“平滑的表面饰面”是比起始状态更平滑的饰面，诸如粗糙度的降低，从而产生直至釉状或镜面饰面。例如，3D打印零件可以具有最终的平滑度，该最终平滑度可以产生粗糙度Ra在诸如但不限于0.025μin至1000μin的范围内的熔模铸造的金属零件。图1A至1B示出了根据一些实施方案的光反应性打印系统100(PRPS)的示例。图1A至图1B中所示的PRPS100包含底座105、照明系统110、图像显示系统115、树脂池120、聚合物界面125、树脂槽130、膜片135、打印平台140、升降器系统145和升降臂150。底座10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生产具有平滑的表面饰面的增材制造的零件的方法，所述方法包括：/n提供已经通过增材制造工艺形成的零件，其中所述增材制造工艺包括树脂池中树脂的光聚合；/n提供旋压装置，所述旋压装置具有围绕轴线旋转的平台；/n将所述零件固定到所述平台，其中所述零件至少部分地用来自所述树脂池的未固化树脂润湿；/n旋转所述平台，其中所述未固化树脂的第一部分保持在所述零件上并且去除所述未固化树脂的第二部分；以及/n在所述旋转之后，固化所述零件。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180914 US 62/731,404;20190321 US 16/360,6751.一种生产具有平滑的表面饰面的增材制造的零件的方法，所述方法包括：
提供已经通过增材制造工艺形成的零件，其中所述增材制造工艺包括树脂池中树脂的光聚合；
提供旋压装置，所述旋压装置具有围绕轴线旋转的平台；
将所述零件固定到所述平台，其中所述零件至少部分地用来自所述树脂池的未固化树脂润湿；
旋转所述平台，其中所述未固化树脂的第一部分保持在所述零件上并且去除所述未固化树脂的第二部分；以及
在所述旋转之后，固化所述零件。


2.如权利要求1所述的方法，其还包括：
在提供零件之前，通过修改期望的设计来为所述零件创建补偿设计以补偿在所述旋转期间将保持在所述零件上的所述未固化树脂的所述第一部分；以及
根据所述补偿设计，以所述增材制造工艺来形成所述零件。


3.如权利要求2所述的方法，其还包括根据所述补偿设计设置旋转参数以在所述旋转期间保持所述未固化树脂的所述第一部分，其中：
所述旋转参数包括旋转速度和旋转时间；以及
设置所述旋转参数考虑了所述树脂的粘度。


4.如权利要求1所述的方法，其还包括：
将所述零件封闭在腔室中；以及
收集在所述旋转期间去除的所述未固化树脂的所述第二部分。


5.如权利要求1所述的方法，其中：
形成所述零件包括在构建托盘上形成所述零件；以及
将所述零件固定到所述平台包括将所述构建托盘联接到所述平台。


6.一种生产具有平滑的表面饰面的增材制造的零件的方法，所述方法包括：
通过修改期望的设计来为零件创建补偿设计以补偿要保持在所述零件上的未固化的表面饰面材料的第一部分；
根据所述补偿设计，以增材制造工艺来形成所述零件；
提供旋压装置，所述旋压装置具有围绕轴线旋转的平台；
将所述零件固定到所述平台，其中所述零件至少部分地用所述未固化的表面饰面材料润湿；
旋转所述平台，其中所述未固化的表面饰面材料的所述第一部分保持在所述零件上并且去除所述未固化的表面饰面材料的第二部分；以及
在所述旋转之后，固化所述零件。


7.如权利要求6所...

【专利技术属性】
技术研发人员：B怀恩，JL艾奇逊，CS坦纳，RL米勒，ID乔萨尔，
申请(专利权)人：无畏自动化，
类型：发明
国别省市：美国;US