[发明专利]在三维打印物品中形成集成接口的系统和方法

说明书

一种添加制造系统操作至少一个喷射器和挤出器以形成具有光聚合物材料和热塑性材料的三维物品。所述系统以逐层的方式沉积所述两种材料。所述光聚合物材料在所述物品上提供高分辨率光洁度并且所述热塑性材料能够强烈并且稳定地形成所述物品的内部部分。

技术领域

在本文件中公开的装置涉及制造三维物品的打印机以及更具体地，涉及用于制造具有不同类型的构建材料的三维打印物品的系统和方法。

背景技术

数字三维制造(也称为数字添加制造)是一种由数字模型制造实际上具有任何形状的三维固态物品的过程。三维打印是一种添加过程，其中一个或多个打印头将连续的材料层喷射或沉积在不同形状的基底上。基底被支撑在平台上，所述平台可以通过可操作地连接到平台的致动器的操作以三维方式移动，或者一个或多个打印头可操作地连接到一个或多个致动器以使一个或多个打印头受控移动从而制造形成物品的层。三维印刷与传统的物品形成技术不同，传统的物品形成技术主要依靠通过例如切割或钻孔的减除法从工件去除材料。

当前的三维物品喷墨打印机在可以喷射的光聚合物材料的粘度范围方面具有显著的限制，大多数材料具有10至20厘泊(cP)的上限。将光聚合物材料喷射到正形成的物品上后，利用紫外线(UV)或其它合适的辐射源固化材料。这些光聚合物材料可能是昂贵的并且可能具有例如强度和稳定性的物理性质，其可用于制造具有广泛功能的坚固物品。例如熔融丝制造(FFF)或者立体光刻(SLA)的其他添加制造方法扩大了用于制造产品的材料范围。那里材料比固化的光聚合物材料更耐用并且通常便宜得多。使用FFF制成的部件的表面光洁度不如使用UV喷墨制造的那些，并且UV喷墨可以更容易地制造具有高分辨率表面的部件。因此，能够制造具有固化的光聚合物材料和由FFF和SLA方法使用的材料的复合物品的系统将是有利的。

发明内容

将挤出的构建材料与固化的光聚合物结合在三维物品中的制造方法增加了结构的坚固性和耐久性。该方法包括利用控制器操作多个喷射器中的至少一个喷射器以朝基底喷射光聚合物材料的液滴，光聚合物材料的液滴形成有在基部上方延伸的周边部分，使得周边部分和基部限定一容积，利用控制器操作紫外线(UV)辐射源以至少部分地固化光聚合物材料的液滴，利用控制器操作挤出器以挤出由基部和周边部分限定的容积内的热塑性材料，利用控制器操作至少一个喷射器以将额外的光聚合物材料喷射到热塑性材料上以在热塑性材料的至少一部分上形成表面，并且利用控制器操作UV辐射源以固化光聚合物材料的液滴和额外的光聚合物材料。

将挤出的构建材料与固化的光聚合物结合在三维物品中的系统增加了结构的坚固性和耐久性。该系统包括平面构件、被配置成朝平面构件喷射光聚合物材料的液滴的至少一个喷射器、紫外线(UV)辐射源、被配置成朝平面构件挤出热塑性材料的挤出器、以及可操作地连接到至少一个喷射器、UV辐射源和挤出器的控制器。控制器被配置成：操作多个喷射器中的至少一个喷射器以朝平面构件喷射光聚合物材料的液滴，光聚合物材料的液滴形成在基部上方延伸的周边部分，使得周边部分和基部限定一容积，操作UV辐射源以至少部分地固化光聚合物材料的液滴，操作挤出器以挤出由至少部分地固化的光聚合物材料的基部和周边部分限定的容积内的热塑性材料，操作至少一个喷射器以将额外的光聚合物材料喷射到热塑性材料上以在热塑性材料的至少一部分上形成表面，并且操作UV辐射源以固化光聚合物材料的液滴和额外的光聚合物材料。

附图说明

结合附图，在以下描述中解释将挤出的构建材料与固化的光聚合物结合在一个添加制造的三维物品中的系统的前述方面和其它特征。

图1说明了一种用于形成具有不同材料的三维物品的系统。

图2说明了利用图1的系统形成的混合结构的实例。

图3说明了具有倾斜壁的利用图1的系统形成的另一个混合结构的实例。

图4说明了利用图1的系统形成的沿着物品的底部具有突起的混合结构的实例。

图5说明了利用图1的系统形成的混合支撑结构的实例。