[发明专利]一种用于三维物体之增材制造的机器与模式

说明书

上述公开的发明，通过在第三方向z坐标上堆叠二维材料片层解决了制造三维物体方面的问题。上述是为用于增材制造系统打印三维物体的机器与模式，其中使用序列(51)中的各个曲面之三维打印体积(1、2、3...Z)的打印过程(100)的步骤来制造预定的终端物体。粉末状材料(102)在相交体积(28)内的熔覆体积(280)中熔融，并且在该熔覆体积中，从至少两个空间定位的粒子源(11、12)发出至少两个粒子簇(160,170)所施加的能量，其质量颗粒加起来超过了粉末状材料熔化所需的阈值。根据所公开发明的机器与模式，使得能够同时在多个不同的打印方向上进行制造。

本专利申请已优先以斯洛文尼亚文提交，其专利申请号码为NO.P-2017-00168，日期为2017年6月13日。

技术领域

本发明是一种粉末材料，用于增材制造(3D列印)打印三维物体，属于材料技术之领域。更具体地说，本发明属于3D列印领域，其中利用质量粒子的动能使粉末状的材料熔化。

发明背景

在Tadeja Muck与Igor 合著的《3D-Tisk》一书中( Pasadena,2015年11月，国际标准书号ISBN：9789616661690)详细介绍了3D打印技术，并将该技术分作四类：(i)通过材料挤压(ASTM–材料挤压)制造物体的技术；(ii)通过使用光源选择性固化液态光敏聚合物来制造物体的技术(ASTM：大桶液态光敏聚合，材料喷射)；(iii)使用粉末状材料并将其与粘合剂材料粘合一起、或通过使用各种热源将粉末状材料熔化之技术(ASTM-粘合剂喷射，粉末床熔融，直接能量沉积)；(iv)通过堆叠和粘合、或层压片状基本材料来制造物体的技术(ASTM–片层压膜)。

在上述所有技术中，透过增材制造的物体打印制作，是按特定顺序制造单个二维(2D)层来执行的，其方法是在一个特定的方向——通常是从高度(即z坐标)处逐渐将一层堆叠在另一层之上。因此，具有限定的最小厚度的各个2D与平坦片层被堆叠一起，并且在高度z坐标的一个方向点上以特定的顺序被熔化、或被激光燃点或熔覆结合。在通过从挤出机头挤出材料来制造物体的3D打印技术中，其单个物体层是逐点制造的，而每个点都有自己的坐标。这些单个点的坐标的打印顺序，是相对于给定堆层的、挤出机头的数量来执行的。因此，这种3D打印方法非常耗时。然而，由于打印头中材料是在材料从打印头排出到专用打印点之前熔化的，所以运用此法可以制作出各种材料的列印。

在3D打印技术中，透过使用光来固化液态聚合物用以制造物体，该技术是基于光敏聚合物二维层的顺序来制造的。在这些技术中，将每个连续的堆层添加到先前已固化的堆层上，然后将随后添加的液态光敏聚合物层的表面照亮、并以此种方式固化。这种3D打印的方法，极大地受制于材料上的选择限制，因为需要使用光敏聚合物来制造打印物体。

在通过粘结或堆叠粉末材料来制造物体的3D打印技术中，该技术也是基于连续的2D片层之制造，然后再通过逐层依次堆叠单个平面二维层、在高度z坐标的方向上逐层分层来制造物体。

技术问题

现有用于3D打印的技术，多为透过二维薄层材料的叠加堆叠来形成，这技术，分别代表了具有打印分辨率或物体外观上的限制。如果需要非常精确地制造在其外部表面具有高打印分辨率的物体，则将需要堆叠适当的薄片材料层。因此，物体在打印方向上所需的打印分辨率、或高度坐标z中的单一片层的厚度，分别确定了所需添加材料层的厚度。而已知的、用于增材制造打印三维物体的技术无法施加较厚的堆层，即使有足够的粘合剂材料、或足够的熔化或固化的能量，想要实现此目的亦无法达成。若要制造出具有光滑外表面的物体，则制造出的堆层必须尽可能地细薄。

根据本公开发明所要解决的主要问题，是针对增材制造打印三维物体的、通过依次堆叠二维材料层所生之问题。其中所述的堆层沿着一个主体的列印方向(三维，通常是在高度z坐标上)堆叠。并且，所堆叠的所述堆层的厚度，还分别确定了物体或其表面的外部边缘，而在此模式下，所述堆层的厚度影响了所制造物体的外观。

先进技术