[发明专利]打印中使用的方法

说明书

本发明提供了一种粉末床打印系统和工艺，其减少了在该工艺中完成每个材料层的再涂覆和加热所需要的时间段，从而减少了工艺的额外开销时间和打印时间。

技术领域

本文公开的本发明总体上涉及在打印(诸如3D打印)中使用的方法。

背景技术

三维(3D)打印是一种增材制造(AM)或快速成型技术(RP)工艺，从数字化模型制作几乎任何形状的三维固体对象。3D打印使用增材工艺来实现，在这种工艺中，接续的材料层以一层在另一层的顶部的方式放置。3D打印被认为区别于传统的加工减材工艺技术，加工减材工艺技术主要依赖于通过诸如切割或钻孔的方法去除材料。

当今市场上有几种领先的3D打印技术占据主导地位：

1.选择性激光烧结系统(SLS)使用塑料粉末床，并且借助CO₂激光束进行选择性烧结。虽然所得的模型是由工程塑料制成的，但表面非常粗糙，由于激光分辨率差，小细节无法实现，并且由于矢量型成像，构建速度较低。由于机器的物理尺寸受CO₂光路影响，这些机器非常昂贵。

2.立体光刻系统(SLA)使用紫外激光器来选择性地固化液体光敏聚合物层。紫外激光器具有很好的光学质量，并且与短波长组合可以实现精细的分辨率成像。所得零件具有良好的表面质量，并且能够获得精细的细节。然而，固化的光敏聚合物具有较差的弹性和热质量，使得不可能使用3D打印部件作为功能零件。由于矢量成像，速度也较低。

3.喷墨光敏聚合物是另一种通过固化光敏聚合物层来生产3D模型的方法。一组喷墨喷嘴对模型的2D切片进行成像。紫外灯在成像后立即固化该层，在成像区域产生固体。通过增加喷嘴数量，喷墨允许更快的成像和吞吐量可扩展性。尽管表面质量和细节水平仍然比通过SLA获得的差，但其产生的分辨率与SLA相当。尽管喷墨系统提供的材料选择在种类上引人注目，但没有一种是真正功能性的，因为它们仍然是与SLA中光敏聚合物具有相同质量的光敏聚合物。

4.熔融沉积建模(FDM)是基于热塑性细丝通过加热喷嘴。热量使塑料变成软坯。喷嘴在X-Y平面内移动，对每一层进行矢量成像。进给马达负责以受控的方式将细丝沿喷嘴向下推动。该方法可以用工程塑料生产模型。

尽管3D打印方法多种多样，但是当前的3D打印系统诟病于许多缺点。如今，大多数3D打印机使用光敏聚合物替代工程塑料材料。这些材料没有它们模仿的塑料的力学性能。它们具有与它们想象中要替换的塑料不同的特质，并且非常昂贵。使用工程塑料的3D打印机大多是高端、昂贵、低分辨率的机器，该机器只使用大量可用塑料中的一种或两种塑料材料。

此外，与其他制造方法相比，许多当前的3D打印机生产低分辨率零件。还有，打印速度极慢；打印一个对象可能需要许多小时甚至几天的时间。

出版物

[1]美国专利第6,930,278号，

[2]美国专利申请第2004/0200816号，

[3]美国专利申请第2008/0257879号，

[4]美国专利申请第2017/0341307号，

[5]美国专利申请第2016/0082268号，

[6]美国专利第10,112,260号，以及

[7]欧洲专利第3,159,080号。

总体描述