用于增材制造的冷却设备和方法技术

披露了一种用于使用选择性调色剂电子照相打印系统打印的物品的冷却组件和方法。该组件包括用于输送和返回冷却气体的表面，该表面包含：与冷却气体供应部连通的多个第一长形开口；以及与冷却气体返回部连通的多个第二长形开口；其中，该多个第一长形开口和该多个第二长形开口基本上彼此平行并且彼此交替。长形开口基本上彼此平行并且彼此交替。长形开口基本上彼此平行并且彼此交替。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增材制造的冷却设备和方法
[0001]本申请以美国公司Evolve Additive Solutions公司(为所有国家的指定申请人)以及美国公民J.Samuel Batchelder(为所有国家的指定专利技术人)的名义、作为PCT国际专利申请于2020年10月23日提交，并且要求于2020年10月25日提交的美国临时专利申请号62/925,874号的优先权，该美国临时专利申请的内容通过援引以其全文并入本文。


[0002]本文的实施例涉及用于对表面进行冷却的设备和方法，特别地，本文的实施例涉及用于在选择性调色剂电子照相工艺(STEP)增材制造期间对构建表面进行冷却的设备和方法。

技术介绍

[0003]增材制造系统用于使用一种或多种增材制造技术从零件的数字表示来构建3D零件。市场上可获得的增材制造技术的示例包括基于挤出的技术、喷墨、选择性激光烧结、粉末/粘结剂喷射、电子束熔化和立体平版打印工艺。对于这些技术中的每一种，最初都是将3D零件的数字表示数字化地切片成多个水平层。对于每个切片层，然后生成工具路径，该工具路径为特定的增材制造系统提供指令以形成给定层。
[0004]一种特别期望的增材制造方法是选择性调色剂电子照相工艺(STEP)增材制造，其允许快速、高质量地生产3D零件。通过施加由转移介质(例如，可旋转的皮带或鼓)从电子照相术(EP)引擎携载的热塑性材料层来执行STEP制造。每个层被转移到构建平台，以逐层的方式打印3D零件(或支撑结构)，其中相继的层被输注在一起以产生3D零件(或支撑结构)。这些层被放下到X
‑
Y平面内，其中相继的层沿垂直于X
‑
Y平面的Z轴上下定位。
[0005]有时利用与沉积零件材料的技术相同的沉积技术来构建支撑结构。支撑层或结构通常被构建在悬伸部分的下方或者构建在正构造的零件的腔中，这些悬伸部分或腔未被零件材料本身支撑。零件材料在制造期间粘附到支撑材料上，并且当打印过程完成时，支撑材料随后可从完成的3D零件移除。
[0006]在STEP增材制造过程中，随着沉积层的堆积，热累积在沉积层中，当材料层堆积成零件和支撑件的组合从而形成打印物体时，有必要对材料层进行冷却。打印好的物体的冷却对于保持物体的形状、避免不期望的层的翘曲和移位、允许添加其他层等是必要的。因此，需要用于在STEP增材制造期间冷却构建物体的改进的系统和方法。

技术实现思路

[0007]本文的实施例涉及用于在选择性调色剂电子照相工艺(STEP)增材制造期间对表面、特别是材料构建表面进行冷却的设备和方法。材料构建表面可以包括零件材料和支撑材料，或者仅包括在任何给定层处的零件材料或支撑材料。该系统和方法利用通过多个长形窄开口输送到顶部构建表面的冷却气体，这些长形窄开口形成在冷却设备的下侧的基本平坦的表面中。冷却设备下侧的这个表面位于STEP材料构建表面上方，通常非常靠近材料
构建表面。长形窄开口典型地以交替布置定位，其中多个第一开口输送冷却气体，而多个第二开口在气体经过被冷却表面之后去除冷却气体。这些多个第一开口和多个第二开口彼此交替，使得输送冷却气体的开口通常具有去除冷却气体的相邻开口。
[0008]在STEP增材制造过程期间，交替开口通常非常靠近被冷却的材料构建表面。冷却气体的流动通常使得从多个第一开口中的每个离开的冷却气体基本上垂直向下引导到被冷却的表面上，然后被分叉成两个流，每个流基本上平行于构建表面的顶部朝向相邻的多个第二返回开口行进，然后通过返回开口流出并流出冷却设备。在某些实施例中，该多个开口的宽度是冷却设备的下侧与构建表面的顶部之间的间隙的大约两倍。该多个开口的长度远大于开口的宽度，并且通常基本上对应于在冷却组件下方行进的构建平台的尺寸。
[0009]在实施例中，用于使用选择性调色剂电子照相打印系统打印的物品的冷却组件具有用于输送和返回冷却气体的基本平坦的表面，该表面平行于被打印物品的行进路径定向并且包含：宽度小于2毫米的多个第一长形开口，多个第一长形开口与冷却气体供应部连通；以及宽度小于2毫米的多个第二长形开口，多个第二长形开口与冷却气体返回部连通；其中，多个第一长形开口的长度和宽度与多个第二长形开口的长度和宽度基本相同；多个第一长形开口和多个第二长形开口基本上彼此平行并且彼此交替；并且该表面保持在被打印物品上方的距离为多个第一长形开口的宽度的大约30％至70％。
[0010]在实施例中，一种对使用选择性调色剂电子照相打印系统打印的物品进行冷却的方法，该组件可以包括，该方法包括提供用于输送和返回冷却气体的基本平坦的表面，该表面平行于被打印物品的行进路径定向并且包含：宽度小于2毫米的多个第一长形开口，多个第一长形开口与冷却气体供应部连通；以及宽度小于2毫米的多个第二长形开口，多个第二长形开口与冷却气体返回部连通；其中，多个第一长形开口的长度和宽度与多个第二长形开口的长度和宽度基本相同；多个第一长形开口和多个第二长形开口基本上彼此平行并且彼此交替；并且使被打印物品在基本平坦的表面下方经过多个第一长形开口的宽度的大约30％至70％的距离。
[0011]本披露的冷却组件可以比典型的冷却组件更高效地冷却被打印物品，从而使用更少的能量用于冷却。在某些情况下，与以前的组件相比，节能可以达25％、50％、75％或更多。
[0012]更广泛地，在实施例中，冷却组件具有用于输送和返回冷却气体的表面，该表面包含：与冷却气体供应部连通的多个第一长形开口；以及与冷却气体返回部连通的多个第二长形开口；其中，该多个第一长形开口和该多个第二长形开口基本上彼此平行并且彼此交替。
[0013]在实施例中，包含长形开口的表面基本上是平面的。
[0014]在实施例中，用于输送和返回冷却气体的表面平行于被打印物品的行进路径定向。
[0015]在实施例中，用于输送和返回冷却气体的表面在物品打印过程中定向在物品上方。
[0016]在实施例中，多个第一长形开口的长度和宽度与多个第二长形开口的长度和宽度基本相同。
[0017]在实施例中，包含多个第一长形开口和多个第二长形开口的表面被配置为平行于
STEP系统中的构建平台的表面定位。
[0018]在实施例中，多个第一长形开口和多个第二长形开口布置成使得开口的最长尺寸布置成垂直于构建平台穿过冷却组件的行进方向。
[0019]在实施例中，包含多个开口的表面保持在被打印物品上方的距离为多个第一长形开口的宽度的大约45％至55％。
[0020]在实施例中，包含多个开口的表面保持在被打印物品上方的距离为多个第一长形开口的宽度的大约40％至60％。
[0021]在实施例中，包含多个开口的表面保持在被打印物品上方的距离为多个第一长形开口的宽度的大约30％至70％。
[0022]在实施例中，包含多个开口的表面保持在被打印物品上方的距离小于被打印物品上方5毫米。
[0023]在实施例中，包含多个开口的表面保持在被打印物品上方的距离小于被打印物品上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于使用选择性调色剂电子照相打印系统打印的物品的冷却组件，该冷却组件包括：用于输送和返回冷却气体的表面，该表面包含：与冷却气体供应部连通的多个第一长形开口；以及与冷却气体返回部连通的多个第二长形开口；其中，该多个第一长形开口和该多个第二长形开口基本上彼此平行并且彼此交替。2.如权利要求1和3至38中任一项所述的冷却组件，其中，包含这些长形开口的该表面基本上是平面的。3.如权利要求1至2和4至38中任一项所述的冷却组件，其中，用于输送和返回冷却气体的该表面被定向为平行于该被打印物品的行进路径。4.如权利要求1至3和5至38中任一项所述的冷却组件，其中，用于输送和返回冷却气体的该表面在物品的打印过程中定向在该物品上方。5.如权利要求1至4和6至38中任一项所述的冷却组件，其中，该多个第一长形开口的长度和宽度与该多个第二长形开口的长度和宽度基本相同。6.如权利要求1至5和7至38中任一项所述的冷却组件，其中，包含该多个第一长形开口和该多个第二长形开口的该表面被配置为平行于该选择性调色剂电子照相打印系统中的构建平台的表面定位。7.如权利要求1至6和8至38中任一项所述的冷却组件，其中，该多个第一长形开口和该多个第二长形开口布置成使得这些开口的最长尺寸定位成垂直于构建平台穿过该冷却组件的行进方向。8.如权利要求1至7和9至38中任一项所述的冷却组件，进一步包括：叉指歧管。9.如权利要求1至8和10至38中任一项所述的冷却组件，其中，该表面保持在被打印物品上方的距离为该多个第一长形开口的宽度的大约45％至55％。10.如权利要求1至9和11至38中任一项所述的冷却组件，其中，该表面保持在该被打印物品上方的距离为该多个第一长形开口的宽度的大约40％至60％。11.如权利要求1至10和12至38中任一项所述的冷却组件，其中，该表面保持在该被打印物品上方的距离为该多个第一长形开口的宽度的大约30％至70％。12.如权利要求1至11和13至38中任一项所述的冷却组件，其中，该表面保持在该被打印物品上方的距离小于被打印物品上方5毫米。13.如权利要求1至12和14至38中任一项所述的冷却组件，其中，该表面保持在该被打印物品上方的距离小于被打印物品上方4毫米。14.如权利要求1至13和15至38中任一项所述的冷却组件，其中，该表面保持在该被打印物品上方的距离小于被打印物品上方3毫米。15.如权利要求1至14和16至38中任一项所述的冷却组件，其中，该表面保持在该被打印物品上方的距离小于被打印物品上方2毫米。16.如权利要求1至15和17至38中任一项所述的冷却组件，其中，该表面保持在该被打印物品上方的距离小于被打印物品上方1毫米。17.如权利要求1至16和18至38中任一项所述的冷却组件，其中，该表面保持在该被打印物品上方的距离为被打印物品上方1至2毫米。
18.如权利要求1至17和19至38中任一项所述的冷却组件，其中，该表面保持在该被打印物品上方的距离为被打印物品上方1至3毫米。19.如权利要求1至18和20至38中任一项所述的冷却组件，其中，该多个第一开口和该多个第二开口的宽度小于3毫米。20.如权利要求1至19和21至38中任一项所述的冷却组件，其中，该多个第一开口和该多个第二开口的宽度小于2毫米。21.如权利要求1至20和22至38中任一项所述的冷却组件，其中，该多个第一开口和该多个第二开口的宽度小于1毫米。22.如权利要求1至21和23至38中任一项所述的冷却组件，其中，该多个第一开口和该多个第二开口的长度为至少10厘米。23.如权利要求1至22和24至38中任一项所述的冷却组件，其中，该多个第一开口和该多个第二开口的长度为至少20厘米。24.如权利要求1至23和25至38中任一项所述的冷却组件，其中，该多个第一开口和该多个第二开口的长度为至少30厘米。25.如权利要求1至24和26至38中任一项所述的冷却组件，其中，该多个第一开口和该多个第二开口的长度是该多个第一开口和该多个第二开口的宽度的至少50倍。26.如权利要求1至25和27至38中任一项所述的冷却组件，其中，该多个第一开口和该多个第二开口的长度是该多个第一开口和该多个第二开口的宽度的至少100倍。27.如权利要求1至26和28至38中任一项所述的冷却组件，其中，该多个第一开口和该多个第二开口的长度是该多个第一开口和该多个第二开口的宽度的100至500倍。28.如权利要求1至27和29至38中任一项所述的冷却组件，其中，该多个第一开口和该多个第二开口彼此间隔小于30毫米。29.如权利要求1至28和30至38中任一项所述的冷却组件，其中，该多个第一开口和该多个第二开口彼此间隔小于20毫米。30.如权利要求1至29和31至38中任一项所述的冷却组件，其中，该多个第一开口和该多个第二开口彼此间隔的距离是该多个开口的宽度的大约2至30倍。31.如权利要求1至30和32至38中任一项所述的冷却组件，其中，该多个第一开口和该多个第二开口彼此间隔的距离是该多个开口宽度的大约5至20倍。32.如权利要求1至31和33至38中任一项所述的冷却组件，其中，该多个第一开口和该多个第二开口彼此间隔的距离是该多个开口宽度的大约10至20倍。33.如权利要求1至32和34至38中任一项所述的冷却组件，其中，该冷却气体是空气。34.如权利要求1至33和35至38中任一项所述的冷却组件，其中，该冷却气体是氮气。35.如权利要求1至34和36至38中任一项所述的冷却组件，其中，从该多个第一开口流到该多个第二开口的冷却气体的雷诺数小于10000。36.如权利要求1至35和37至38中任一项所述的冷却组件，其中，从该多个第一开口流到该多个第二开口的冷却气体的雷诺数为6000至8000。37.如权利要求1至36和38中任一项所述的冷却组件，进一步包括叉指歧管，该叉指歧管将冷却气体引导至该多个第一长形开口并远离该多个第二长形开口。38.如权利要求1至37中任一项所述的冷却组件，其中，这些槽被布置成使得它们的长
尺寸基本上垂直于零件在该冷却组件下方的行进方向定向。39.一种用于使用选择性调色剂电子照相打印系统打印的物品的冷却组件，该组件包括：用于输送和返回冷却气体的基本平坦的表面，该表面平行于该被打印物品的行进路径定向并且包含：宽度小于2毫米的多个第一长形开口，该多个第一长形开口与冷却气体供应部连通；以及宽度小于2毫米的多个第二长形开口，该多个第二长形开口与冷却气体返回部连通；其中，该多个第一长形开口的长度和宽度与该多个第二长形开口的长度和宽度基本相同；该多个第一长形开口和该多个第二长形开口基本上彼此平行并且彼此交替；以及该表面保持在该被打印物品上方的距离为该多个第一长形开口的宽度的大约30％至70％。40.如权利要求39和41至59中任一项所述的冷却组件，其中，用于输送和返回冷却气体的该表面在物...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：进化添加剂解决方案股份有限公司，
类型：发明
国别省市：