制造三维物品的装置制造方法及图纸

一种用于层压制造三维物品的装置。这一生产过程由计算机（３６）控制。物品被支撑在构造平台（２）上，该装置还包括至少一个构造站（４），它用于在制造物品上形成具有由计算机控制器决定的规定深度和预定形状的材料层。构造站和／或构造平台被安装并被驱动从而能够绕一轴线旋转。这样，制造物品的表面就会重复出现在构造站上。借此形成由多个材料层形成的物品。与现有的“快速原型”成型机中往复的相对运动相比，这一旋转运动非常有利。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种由多层材料制造三维物品的装置。
技术介绍
近年来发展起来的一组制造技术统称为“快速原型”技术。有时候，这种相同的方法还被称作“自由制造”或“层制造法”。它们基于电脑显示出来的物品能够自动制造出复杂的三维物品。该物品由一系列薄层材料制成，其中所述的薄层在电脑的控制下形成并且彼此叠置在一起。例如，能够通过使用CAD程序包(计算机辅助设计)在电脑上形成物品图像。电脑分析图像以便于有效的显示出物品实际上的等值线图。即，电脑在一系列平行但彼此分离的平面上计算出物品的剖面形状或轮廓。然后快速原型成形机将叠置在一起的构造材料层制成所需要的厚度(等于电脑分析中想像到的分离的平面)和形状。这样即可制造具有所需要形状的物品。在现有的大多数快速原型机中，每一成形层的形成包括(1)在制造物品上形成具有规定深度的构造材料层。这一阶段的构造材料通常为液态或粉末状，由贮液器或给料斗供给，并且可通过横移过层表面的刮刀或刮刀辊调整层深。(2)在选定区域采用相位变化法(“PCM”)使材料凝固或熔合以制造出所需要的形状。这种技术包括(a)光固化立体造型，在可借助于光源凝固的光敏聚合物或光敏树脂的浴槽中形成物品，所述光源可以是激光或数字光投影系统。浴槽中的构造平台支承着制造中的物品。激光扫描物品上面的液态层以有选择地使其凝固。然后向下移动浴槽中的平台，重复上述扫描过程。(b)粉末粘结，从给料斗中涂铺材料层，粘合剂溶液从扫描头“打印”(沉积)在粉末材料上以使粉末粘结在一起。这一过程所采用的打印头与传统的喷墨打印机上的打印头非常相似。在形成的连续层之间再次向下移动构造平台以调节物品增加的深度。打印头可横移过物品以满足打印的“扫描”需要。在制造某些药片、活性成分以及粘结剂的过程中也可采用类似的技术，即有选择性的在粉末层上进行打印。因此可以实现药品的需谨慎控制的一些特性，如释放率。(c)粉末熔化即，有选择性的使用激光(“选择性的激光熔化”)。在这一过程中采用了金属粉末形成固态的金属部件，此过程称作有选择性的激光烧结。(d)电子束熔炼，其中多束电子束有选择性的熔化沉积的粉末以形成固态材料。该工艺是在真空状态下进行的。有时候还需要对在其中实施这一工艺的“构造腔”进行加热。还有一些快速原型技术，这些技术并不包括在形成均一的层后紧接着选择性相变。反而是构造材料可以有选择性的沉积。在蜡挤出的工艺中，蜡的微滴从喷墨型打印头加热“打印”连续层压材料而制造物品。在多喷嘴模制工艺中，光栅型打印头喷射热聚合材料以形成物品。上述类型的技术是无法穷举的。对于快速原型领域的技术人员来说，这些技术全部都是熟悉的，并在商业上可获得。正如其名，快速原型特别用于制造试生产的模型、测试用品等。目前的技术不适合生产大批量的物品，这是因为这些物品制造起来非常缓慢。由于生产一个物品需要很多层，且每一层所花费的时间较长，因此通常一个简单的造型生产过程需要耗费几个小时。快速原型技术可以给传统的批量生产工艺制造模具，例如注塑或铸造。但是，现在开始认识到商业需求已经从快速原型转移到“快速制造”，其中快速原型法中采用的层叠技术应用于制造大批量尺寸的部件。这些技术提供了制造某种部件的潜在可能性，所述部件是无法模制的(不需要将制造的物品从模子中取出，与模制相比，快速制造技术对所要制造部件的形状的限制较少)，并且在无需更换模具的情况下即可对所述部件的形状进行改进。因此快速制造是一种潜在的非常灵活及有用的技术。这一技术的目的之一是提供所谓的“大规模定制”。目前，制造的费用和速度使快速制造技术限于在一些高利润、小批量领域中的应用，这些领域包括赛车零部件、定制的助听器、牙齿的校准器、航天器零部件以及微小的部件。如上所述，还可采用上述类型的技术制备药物的受控释放口服量。提高生产速度(每小时制造物品的数量)非常重要，它可为快速制造带来广阔的市场。用于沉积材料和/或使材料产生选择性相变的装置通常都是往复驱动，前后运动横移过所要制造的物品。专利技术人已经认识到这种技术限制了目前快速原型法和快速制造技术的速度。
技术实现思路
本专利技术提供了一种制造三维物品的装置，该装置包括计算机控制器、用于承载制造中物品的构造平台以及至少一个用于在物品上形成材料层的构造站，所述材料层具有由计算机控制器决定的规定的深度和预定的形状，其中构造站和构造平台中的任意一个可安装和驱动成使其绕一轴线旋转，借此使构造站和制造过程中的物品相互重复移动，形成连续的层，从而制造出具有选定三维形状的物品。构造站相对于构造平台的旋转运动(由一个部件或另一个部件的旋转产生的旋转运动，或者由二者的共同旋转产生的旋转运动)省去了使构造站往复运动的必要性。该装置优选包括绕旋转轴沿圆周间隔布置的两个或多个构造站。通过构造站相对于构造平台的旋转运动可以实现对多个构造站的利用，而且在每一次旋转中就可以形成两层或多层。就像有这些构造站一样可构造多层。因此本专利技术可以实现同时操作多个构造站，由此可以快速地进行构造过程。在制造过程中，物品上形成的连续层导致物品的深度不断增加，为了适应这种增加，优选使构造站或构造平台沿着旋转轴移动。此外，构造站和构造平台应当能够相对(远离)彼此进行移动，这可以通过移动其中任意一个或使它们同时移动来实现。沿着旋转轴的运动必须与旋转运动相一致。在本专利技术一特定的优选实施方案中，可采用一螺纹件实现这种一致性，构造站和构造平台中的任意一个都可以旋转地与螺纹件接合，以便通过旋转运动一起产生移动。优选将该螺纹件布置成沿着旋转轴延伸。由于每一材料层的深度也较小的缘故，因此在单次的旋转中所需要的沿着轴线的运动通常较小。在本专利技术的优选实施方案中，除了采用螺距非常小的螺纹件外，这种螺纹件本身可旋转地安装并且受到驱动以减小沿着旋转轴所产生运动的速率。传统的快速原型和快速制造成形机通常是保持构造平台——以至保持制造过程中的物品——静止，而使构造站移动。但是，在本专利技术的优选实施方案中，构造平台是旋转的。因此就可以使构造站静止，这样能够改善构造质量。在需要粉末状构造材料的情况下，可采用精细粉末。附图说明现在结合附图，通过一个实施例对本专利技术的特定实施方案进行仅是示例性的说明，其中图1是按照本专利技术的一种快速生产成形机的透视图；图2类似于图1，只是在图中省略了安装板和与其相连的构造站，以显示出该成形机结构的其他情况。图3是其中一个从侧面观察到的垂直的成形机构造站透视图；图4是从下面观察到的构造站的透视图；图5是所述机器的侧视图；以及图6是该机器的另一透视图，其中图中省略了构造腔和安装板。具体实施例方式在对机器的构造详细说明之前，需要指出的是该机器包括构造腔2，它由一圆柱形的壁和可用作构造平台的平面底部构成，在所述的构造腔2内部用来制造物品，构造腔可旋转，以移动物品重复地经过构造站4，这样使得形成物品的层沉积并选择性地固化。这一特定的机器属于“粉末粘结”型，但应当理解的是，本专利技术可应用在包括如上所述的大多数类型的快速成型/制造技术中。还应当指出的是构造腔2与导向螺杆6相连接，从而当它旋转时使构造腔2产生沿着螺旋轴方向(在此作为“z轴”，构造腔2也绕z轴进行旋转)的移动。当在物品上形成连续的层时，这一沿z轴的旋转运动能够适应不断增加的深度。现在来看所述机器的详细构造，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造三维物品的装置，该装置包括计算机控制器、用于承载制造中物品的构造平台以及至少一个用于在物品上形成材料层的构造站，所述材料层具有由计算机控制器决定规定的深度和预定的形状，其中构造站和构造平台中的任意一个安装并驱动成使其绕一轴线旋转，使制造中物品的表面重复出现在构造站上，从而可以利用多层材料构建出具有选定三维形状的物品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C苏特克利夫，
申请(专利权)人：利物浦大学，
类型：发明
国别省市：GB[英国]