通过自由实体造型制造物体的方法和系统技术方案

一种通过自由实体造型制造物体的方法，所述方法包括喷射具有不同体积的液滴（３０４、３０５）以便形成所述物体的一个层（３０２）。液滴（３０４、３０５）包括可以是基本材料上的粘合剂或者包括用来形成物体的基本材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
自由实体造型是制造包括最终产品、原型部件以及加工工具的三维物体的方法。自由实体造型是其中通过电子数据描述的物体由基本材料自动逐层制造的附加方法。使用喷墨印刷技术进行多种主要形式的自由实体造型。在使用印刷技术的一种类型的实体自由造型系统中，多个延伸平面层组合在一起以便形成平面或非平面的三维物体。通过将粘合剂“印刷”或喷射在粉末或浆体块材的平面层上来制造部件。在喷射粘合剂之处，粉末固化层形成物体的截面。这种印刷逐层进行，其中每层表示最终所需产品的另一截面。相邻的印刷层以预定图案相互粘接，以便形成所需产品。除了在制造腔室内由粉末有选择地形成所需物体的每层之外，该系统还可在物体的每层上印刷一种色彩或彩色图案。通常，粘合剂是彩色的，使得粘合和着色的功能结合在一起。例如，喷墨印刷技术可用于多种不同彩色油墨从印刷头的喷射中有选择地喷射并在例如粉末层的制造材料上混合，以便提供全谱色彩。在每个单独层上，传统两维多通印刷技术和半调色算法可用来隐藏印刷缺陷并实现所需宽范围的彩色色度。在使用印刷技术来将粘合剂添加到粉末中的现有自由实体造型系统中，粘合剂的液滴通常相对大，以便使得粘合剂尽可能流动。粘合剂流动是在给定时间期间内如何使用粘合剂的方式。较高的粘合剂流动造成自由实体造型系统的较高的制造速度。但是，使用大液滴的粘合剂使其难以或不能形成小的结构和平滑表面。所制造的物体可以认为是由与粘合剂液滴相对应的体素、三维团块组成。最小的体素可以由粉末尺寸或粘合剂液滴来限制。由于当前自由实体造型工具使用大的液滴，体素尺寸的限制因素通常是粘合剂液滴的体积。因此，为了形成具有细小结构的物体，现有自由实体造型系统在整个物体上使用小粘合剂液滴。同时使用小液滴可有助于在物体上添加细节，并提供更加平滑的表面光洁度，减小油墨/粘合剂流动造成机器较慢的生产率和较长的制造时间。
技术实现思路
在许多可能实施例的一个实施例中，通过自由实体造型制造物体的方法最好包括喷射不同体积的液滴以便形成物体的一个层。附图说明附图表示本专利技术的多个实施例并作为说明书的一部分。所述实施例只是本专利技术的实例，并不限制本专利技术的范围。图1表示使用印刷方法制造所需产品的自由实体造型系统，本专利技术的一个实施例可以用于图1所示的系统中；图2a表示通过单体积液滴尺寸制造的物体，其中表示与制造材料接触之前的单体积液滴；图2b表示单体积液滴到达制造材料之后的图2a的所制造物体；图3a表示按照本专利技术的实施例通过可变体积液滴尺寸制造的物体，其中表示液滴和制造材料之间接触之前的物体和可变体积的液滴尺寸；图3b表示可变体积液滴到达制造材料之后的图3a的所制造物体；图4a表示按照本专利技术的实施例通过单体积液滴尺寸制造的物体的两层的阶梯构造；图4a表示按照本专利技术的实施例通过可变体积液滴尺寸制造的物体的两层的阶梯构造。在附图中，相同参考标号表示类似但不需要是相同的元件。具体实施例方式这里描述的方法和系统包括最好是印刷技术的技术，以便在自由实体造型系统中形成物体。所描述的方法和系统包括通过使用可变的粘合剂和/或油墨液滴体积，物体可以形成更加需要的表面光洁度。所述的方法和系统还包括通过减小或降低产品各层之间的台阶，使用可变的液滴体积在所制造的产品中形成更加细小的结构。如整个说明书以及所附权利要求中所使用的那样，术语“可变液滴尺寸”、“可变液滴体积”和类似术语指的是使用两种或多种不同的体积的液滴，其中该体积包括粘合剂、油墨或最好是粘合剂和油墨的组合，以便通过自由实体造型制造物体。另外，术语“小液滴”和“大液滴”用来区分液滴中粘合剂和/或油墨的相对体积，并且不指的是任何特定量的数值。用来粘合和/或着色制造材料层以便制造物体的液滴体积尺寸可以在相同物体内变化。另外，如整个说明书以及所附权利要求中所使用的那样，术语“油墨”广泛地用来指的是由印刷头喷射以便在所制造物体上标记和/或着色的任何物质。因此，术语“油墨”包括(但不局限于)油墨、印刷流体、色剂、着色剂等。图1表示一种使用印刷技术的自由实体造型系统。在图1的自由实体造型系统100中，粉末材料用来形成所需产品的每个单独层。为此，由供应腔室首先提供测量数量的粉末。最好结合在运动级103内的辊子将制造腔室102顶部上的粉末分配并压缩成所需厚度。运动级103还最好包括以两维图案的方式在制造腔室102内将粘合剂或粘接剂沉积在粉末上的印刷头。两维图案是所需产品的截面图。粘合剂或粘接剂可以通过油墨、色剂或其它材料着色，以便为所需产品的特定截面提供所需色彩或彩色图案。在沉积粘合剂的区域内，粉末变得粘合，由此形成所需产品的一个层。在制造腔室102中通过在前一层的顶部上施加新的一层粉末来重复该过程。接着通过粘合剂或粘接剂将所需产品的另一截面印刷到新的粉末层中。粘合剂还用来将所需产品的相邻或连续层粘合在一起。这种过程继续直到在制造腔室102内整个物体形成在粉末层内为止。没有被粘合剂粘合的多余粉末被扫离底部或“未成形”物体。用户界面或控制板104设置成使得使用者控制制造过程。这种印刷过程提供快速制造以及制造材料成本低廉的优点。该过程认为是一种最快速的自由实体造型方法，并可以制造不同颜色的产品。运动级103的印刷头最好包括用于将粘合剂和/或着色剂喷射到制造粉末层中的喷墨技术。使用喷墨技术，印刷头喷射具有选择图案的油墨和/或粘合剂液滴，以便形成并着色所制造的物体。但是除了在所制造的物体单独层上使用单体积尺寸的粘合剂和/或油墨液滴之外，液滴体积可以根据需要变化以便制造更加平滑的表面光洁度或者在所制造的物体上制造更加细小的结构。因此，如所述，液滴体积的变化可以特别用于所制造物体的表面或轮廓以及台阶表面中。如这里所使用那样，术语“台阶”或“形成台阶”广泛地用来表示高度上的变化或阶梯。因此“台阶”包括(但不局限于)位于所制造物体中的垂直或倾斜侧面、曲面、轮廓、边缘、高度变化等。可变液滴体积的概念是有利的，这是由于它有助于更加平滑的轮廓和表面，并减小台阶尺寸。在形成轮廓、台阶等过程中可以使用较小的液滴，使得这些由制造材料的少量增加而形成的结构与较小的液滴尺寸相对应。因此，复杂的三维物体的台阶不再限制于与大液滴尺寸相对应的较大增量。如上所述，大液滴尺寸在自由实体造型中用来帮助所使用的粘合剂材料和/或油墨的强力流动。粘合剂的强力流动增加物体制造的速度。这里披露的方法通过使用大液滴尺寸保持快速制造的优点，同时通过使用小液滴尺寸，增加形成更加平滑的表面光洁度的能力，以及更加准确的表面结构。图2a表示通过使用印刷技术的自由实体造型来制造的通用物体200的截面。图2a所示的截面可以是任何物体或者可以是圆柱形、平面、球形或任何其它形状。如上所述，所示的截面只是出于说明目的。使用这里描述的系统和方法可以制造任何类型或形状的物体。通用物体200由制造材料层形成，例如粉末202的层。形成通用物体200一部分的粉末层202的部分通过最好是彩色粘合剂或粘接剂的粘合剂或粘接剂结合在一起。如图2a所示，粘合剂作为多个或成组大体积液滴204喷射。成组的大体积液滴204喷射到粉末202的层表面206上。如图2b所示，当大体积液滴204冲击粉末202的层表面206(图2a)时，形成与大体积液滴204相对应的一系列凹口。每个凹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过自由实体造型制造物体的方法，所述方法包括：喷射具有不同体积的液滴（３０４、３０５）以便形成所述物体的一个层（３０２）。

【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：JA尼尔森，VP卡斯珀基克，
申请(专利权)人：惠普开发有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]