[发明专利]用于选择性结合微粒材料的方法和装置

说明书

技术领域

本发明的实施方案涉及用于选择性结合微粒材料的方法和装置。

背景

快速原型被广泛用于形成原型部件（component），并且许多装置和方法当前可用于进行快速原型。在一种方法中，计算机产生的部件的三维模型最初利用计算机辅助绘图（CAD）软件产生。然后将三维模型切成许多虚拟的层，且然后设备被用于由微粒材料形成层并且使层烧结以产生三维物体。

当形成三维物体时，微粒材料通常需要是相对凉的，以便流畅地流动并且可靠地且均匀地沉积在构造表面上。如果微粒材料在被沉积时过热，则其将不充分地流动并且可引起构造故障或不良的零件品质（part quality）。然而，当被沉积时，如果粉末过凉，则其可引起先前层中的下面的烧结材料冷却至一个温度以下，在所述温度下其将向上卷曲且因此阻止构造的进展。

因此，提供用于选择性结合微粒材料的可选的方法和装置将是期望的。

简要概述

根据本发明的不同的、但不必是全部的实施方案，提供了选择性结合微粒材料的方法，该方法包括：（i）对部分床提供微粒材料的层；（ii）提供辐射以烧结该层的材料的一部分；（iii）提供覆盖微粒材料的在先层的微粒材料的另外的层，该微粒材料的在先层包括材料的先前被烧结的部分；（iv）提供辐射以烧结覆盖的另外的层中的材料的另外的部分并且以烧结所述另外的部分与在先层中的材料的先前被烧结的部分；（v）连续地重复框（block）（iii）和（iv）以形成三维物体；且其中微粒材料的各层中的至少一些在烧结相应层的材料的一部分之前用加热器预热，该加热器被配置为相对于微粒材料并且接近微粒材料移动。

加热器可被配置为在100mm的微粒材料中移动。

加热器可被布置为加热微粒材料的各层中的至少一些以阻止微粒材料的至少一个下面层冷却至其卷曲的温度。

用于提供辐射的辐射源可包括界定椭圆构型的反射设备。

该方法还可包括测量微粒材料的温度；以及利用所测得的温度控制微粒材料的各层的预热。

加热器可发射一系列波长，所述一系列波长具有不同于用于提供引起烧结的辐射的辐射源的峰值波长的峰值波长。

微粒材料的各层可基本上仅仅通过加热器来预热。

方法还可包括确定材料的被烧结的部分的温度以及利用所确定的温度来控制提供到被烧结的部分的能量。

如果所确定的温度小于阈值温度，则可以增加提供到被烧结的部分的能量。

如果所确定的温度大于阈值温度，则可以减少提供到被烧结的部分的能量。

传感器可被用于确定被烧结的部分的温度。

传感器可以是红外照相机、单个高温计或高温计阵列。

方法还可包括确定来自用于提供辐射的辐射源的输出能量并且响应于所确定的输出能量而控制辐射源的能量的输出。

用于提供辐射的辐射源可以与加热器不同。

预热微粒材料的各层的加热器可包括用于提供辐射的辐射源。

多个辐射源可被配置为提供辐射。

该多个辐射源中的至少一些可提供具有不同峰值波长的辐射。

一个或多个滤波器可被配置为过滤由该多个辐射源中的至少一些提供的辐射。

多个辐射源中的至少一些可以是单独可控制的以对微粒材料提供辐射。

多个辐射源中的至少一些可形成加热器。

支撑物可被配置为接收微粒材料，该支撑物包括相对于支撑物可移动的多个壁。

多个壁中的至少一些可包括用于加热微粒材料的加热器。

方法还可包括对待烧结的微粒材料提供材料以改变待烧结的微粒材料的性能。

方法还包括：改变框（ii）中所提供的辐射穿过层的选定的表面部分的吸收以烧结层的材料的一部分；以及改变框（iv）中所提供的辐射穿过另外的层的选定的表面部分的吸收以烧结覆盖的另外的层中的材料的另外的部分并且以烧结所述另外的部分与在先层中的材料的先前被烧结的部分。

辐射吸收的变化可通过分别在该层和该另外的层的选定的表面部分之上提供一定量的辐射吸收剂材料而获得。

微粒材料的各层可大体紧接在微粒材料的层被提供之后并且大体在辐射吸收剂材料被提供在层的选定的表面部分之上之前被预热。

微粒材料的各层可在辐射吸收剂材料被提供在层的选定的表面部分之上之前通过加热器预热至少两次。

辐射吸收剂材料可由印刷头（print head）提供，该印刷头包括用于控制辐射吸收剂材料的温度的相关联的热控制设备。