[发明专利]用于修整增材制造的3D对象的图案化的预阻挡件

说明书

本发明题为“用于修整增材制造的3D对象的图案化的预阻挡件”。本发明公开了一种增材制造系统和方法，其用于改善从打印衬底切片的叠堆中移除或蚀刻多余衬底以得到3D对象的确定性。该方法包括以比3D对象固体层切片更少的聚合物(例如，热塑性)材料围绕期望的对象切片打印伪图像作为壳层。当达到该伪图像时，这减慢了蚀刻过程。伪图像可被打印成在打印衬底片材上包围对象聚合物图像作为壳，壳在多余衬底废物移除/清洁过程期间提供期望的聚合物图像在附近，并且必须格外小心以免移除期望的聚合物图像的提示。伪图像可具有3D图案化表面，3D图案化表面可由人进行喷砂来识别，也可由自动3D对象修整器自动识别。

技术领域

本公开整体涉及用于基于复合材料的增材制造的系统和方法，并且更 具体地涉及在构建被配置为形成和/或制造三维对象、零件和部件(3D对 象)的打印衬底片材层的过程中，实施用于将幅材馈送的衬底材料切割成 经剪切和堆叠的单独衬底片材的相对较高速度的过程。

背景技术

通常包括对输出产品进行模制或机加工的各种形式的传统对象、零件 和部件制造过程已扩展到包括全球范围内称为“增材制造”或AM技术的 一类新技术的商业实施方式。这些AM技术通常涉及替代地被称为“固态 自由形式制造(SFF)”或“3D打印”的过程，其中根据特定的材料沉积和固 化方案，将处于未完成状态的添加剂材料层(有时有毒或其他危险)依次 沉积在进程中的3D对象上。在3D对象形成过程中添加每一个层时，新材 料层将被添加并粘附到一个或多个已经存在的层。然后，在3D对象构建过 程中沉积任何下一个AM层之前，可以至少部分地分别固化每个AM层。 贯穿3D工作行程的这种连续层材料添加/接合是在各种复杂级别的自动控制 下执行的。

AM制造技术包括但不限于已被广泛地称为可用于生产3D打印对象的 “3D打印”技术的那些技术。3D打印技术采用一种或多种过程，这些过程 改良自并且在一些方面看来类似于众所周知的用于在图像接收介质衬底上 形成二维(2D)打印图像的过程。通过3D打印技术生产的输出结构的显著差 异通常基于(1)用于从3D打印机形成输出3D打印对象的沉积材料的组合 物；和/或(2)“打印”头在沉积相对大量的连续(且非常薄)的沉积材料层 以将层构建成输出3D打印对象的形式时进行的扫描遍数。

许多基于粉末的AM技术已经被商业化。这些技术包括选择性激光烧 结(SLS)，以及用于3D打印的基于调色剂的2D打印技术的某些适配。本领 域技术人员认识到，在这些实施方式中的某些实施方式中，通常不需要单 独的支持结构来支持某些复杂形状的创建。在这些过程中的某些过程中， 粉末材料被选择性地固结成3D对象，同时多余粉末被手动移除。例如，在 SLS过程中，薄粉末层沉积在工作空间容器中，并且然后使用跟踪期望横 截面形状的激光束将粉末融合在一起。通过沉积粉末层来重复该过程，由 此以这种方式逐层构建3D对象。在典型的基于调色剂的3D打印过程中， 在通常用于将粘结剂以3D对象横截面形状打印在每个粉末层上的打印技术 中，粘结剂材料选择性地粘结沉积在层中的粉末。

现在可以使用数量越来越多的AM或3D打印过程和技术。这些AM或 3D打印过程的多样性之间的主要区别特性是沉积层以创建输出3D对象的 方式、以及用于形成输出3D对象的材料。

某些AM技术(贯穿本公开的其余部分将使用此术语来指代各种3D对 象分层和构建技术，包括3D打印)熔化或软化材料，以使用技术(诸如通 过施加热的对输入材料的选择性激光熔化或烧结)来生产构建层。其他AM 制造技术使用用于沉积液体材料的技术(诸如喷射(油墨)材料“打印” 技术)来沉积和固化液体材料。

一些3D打印机使用以下过程：将塑料以零件横截面图像打印到衬底幅 材的纤维片材(诸如碳纤维)上，然后堆叠许多片材以形成叠堆，在加热 叠堆以熔化或固化塑料并压缩叠堆之后该叠堆将成为3D对象。该过程中的 下一步骤包括移除/清洁未浸渍有塑料的纤维衬底片材。这通常通过喷砂来 完成，因为衬底材料比具有打印塑料的衬底更容易移除。所考虑的是如何 在不过度移除或损坏3D对象的情况下进行喷砂。

发明内容