ФОРМИРОВАНИЕ ТРЕХМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2019 года по МПК B29C64/165 B29C64/393 B33Y10/00 B33Y30/00 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Аддитивные технологические системы (системы послойной печати), формирующие трехмерные объекты на основе методики "слой за слоем", предлагались как потенциально удобный способ получения трехмерных объектов в небольших количествах.

[0002] Качество объектов, полученных с помощью таких систем, может значительно изменяться в зависимости от типа используемой аддитивной производственной технологии (технологии послойной печати). Обычно объекты низкого качества и низкой прочности могут быть получены с использованием систем с меньшей стоимостью, тогда как объекты высокого качества и высокой прочности могут быть получены с использованием систем с большей стоимостью.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

[0003] Некоторые примеры описаны в связи со следующими фигурами:

[0004] Фиг.1 представляет собой блок-схему последовательности операций, иллюстрирующую способ формирования трехмерного объекта в соответствии с некоторыми примерами;

[0005] Фиг.2a представляет собой упрощенную изометрическую иллюстрацию системы послойной печати в соответствии с некоторыми примерами;

[0006] Фиг.2b представляет собой упрощенную изометрическую иллюстрацию нагревателя для системы послойной печати в соответствии с некоторыми примерами;

[0007] Фиг.3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ создания трехмерного объекта в соответствии с некоторыми примерами;

[0008] Фиг.4a-d показывают ряд видов сбоку сечения слоев модельного материала в соответствии с некоторыми примерами;

[0009] Фиг.5a-d показывают ряд видов сверху слоев модельного материала по Фиг.4a-d в соответствии с некоторыми примерами; и

[00010] Фиг.6a-d показывают ряд схематических видов сверху температурных распределений в слоях модельного материала по Фиг.4a-d в соответствии с некоторыми примерами.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[00011] Следующая терминология понимается означающей следующее при перечислении в спецификации или формуле изобретения. Выражения в единственном числе означают "один или более". Термины "включающий в себя" и "имеющий" подразумеваются имеющими то же самое включительное значение, что и термин "содержащий".

[00012] Технологии послойной печати позволяют формировать трехмерный объект посредством затвердевания участков одного или более последовательных слоев модельного материала. Модельный материал может быть на основе порошка, и свойства сформированных объектов зависят от типа модельного материала и типа используемого механизма затвердевания.

[00013] Свойства объекта могут зависеть от природы используемых модельных материалов, процессов, посредством которых модельный материал затвердевает для формирования необходимого трехмерного объекта, и температур модельных материалов во время таких процессов. Такие свойства могут включать в себя, например, шероховатость поверхности, точность и прочность.

[00014] Коалесцирующий агент представляет собой материал, который при подаче соответствующего количества энергии к объединению модельного материала и коалесцирующего агента может вызвать коалесценцию (слияние) и затвердевание модельного материала. Однако в некоторых примерах энергия, поглощенная модельным материалом, на который был подан или в который проник коалесцирующий агент, может также распространиться в окружающий модельный материал. Энергия может быть достаточной для вызывания нагрева окружающего модельного материала. Например, энергия может распространяться поперек модельного материала, ниже текущего слоя и/или в следующий слой сразу после ее подачи на самый новый слой. Этот эффект может быть усилен при использовании модельных материалов, которые могут иметь относительно низкую теплопроводность, поскольку это может вызвать формирование резервуара тепла ниже поверхности каждого вновь создаваемого слоя по мере его формирования. Тепло в резервуаре может затем медленно распространяться поперек модельного материала, ниже нового слоя и/или в следующий слой сразу после его подачи на самый новый слой.

[00015] Таким образом, модельный материал может быть нагрет до температуры, подходящей, чтобы вызвать размягчение и связывание модельного материала. Эта температура может быть выше или ниже температуры плавления материала. Это может привести к последующему затвердеванию участков модельного материала, которые не предназначены для затвердевания, и этот эффект обозначается здесь как размытие коалесценции. Размытие коалесценции может привести, например, к уменьшению общей точности формируемых трехмерных объектов. Например, деформации могут включать в себя трехмерные участки, такие как деформация, простирающаяся поперек от боковин объекта, и деформация, простирающаяся снизу от основания объекта. Деформации могут также включать в себя меньшие неоднородности в затвердевании вследствие нежелательных температурных распределений или эффектов теплопроводности по всему модельному материалу.

[00016] Соответственно, настоящее раскрытие может позволить создавать трехмерные объекты, в которых эффекты размытия коалесценции могут быть уменьшены посредством подачи охлаждающего агента на соответствующие участки модельного материала. В некоторых примерах охлаждающий агент может быть подан к выбранным участкам слоя модельного материала. Это может обеспечивать возможность рассеивания избыточного тепла, вызывая распределение температуры у слоя модельного материала, соответствующее заданному целевому распределению температуры, например, равномерному или по существу равномерному распределению температуры. Это может уменьшить степень коалесценции участка модельного материала, на который подан охлаждающий агент.

[00017] На Фиг.1 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ формирования трехмерного объекта в соответствии с некоторыми примерами. В блоке (на этапе) 102 энергия может быть подана к слою модельного материала для вызывания коалесценции и затвердевания первого участка слоя по первому рисунку. В блоке 104 охлаждающий агент может быть выборочно подан на второй участок слоя модельного материала для снижения температуры второго участка по второму рисунку, при этом первый и второй рисунки не зависят друг от друга. Охлаждающий агент может быть подан, например, до или после подачи энергии.

[00018] Фиг.2a представляет собой упрощенную изометрическую иллюстрацию системы 200 послойной печати в соответствии с некоторыми примерами. Системой 200 можно управлять для формирования трехмерного объекта так, как дополнительно описано ниже в отношении блок-схемы последовательности операций по Фиг.3.

[00019] В некоторых примерах модельный материал может представлять собой модельный материал на основе порошка. В контексте настоящего документа термин «материалы на основе порошка» предназначен для охвата как сухих, так и влажных материалов на основе порошка, материалов из макрочастиц и гранулированных материалов. В некоторых примерах модельный материал может включать в себя смесь воздуха и твердых полимерных частиц, например, в отношении приблизительно 40% воздуха и приблизительно 60% твердых частиц полимера. Одним из подходящих материалов может быть Нейлон 12, который имеется, например, у Sigma-Aldrich Co. LLC. Другим подходящим материалом Нейлон 12 может быть PA 2200, который имеется у Electro Optical Systems EOS GmbH. Другие примеры подходящих модельных материалов могут включать в себя, например, порошкообразные металлические материалы, порошкообразные композитные материалы, порошковые керамические материалы, порошкообразные стеклянные материалы, материалы из порошкообразных смол, порошкообразные полимерные материалы и т.п., и их сочетания. Следует понимать, однако, что примеры, описанные здесь, не ограничиваются материалами на основе порошка или любым из вышеперечисленных материалов. В других примерах модельный материал может представлять собой пасту или гель. В соответствии с одним из примеров, подходящим модельным материалом может быть порошкообразный полукристаллический термопластический материал. Некоторые материалы могут иметь низкую теплопроводность, что приводит к повышенному риску размытия коалесценции. Например, некоторые нейлоны могут иметь теплопроводность примерно 0,1 Вт/(м×K) при комнатной температуре и примерно 0,2 В/(м×K) при температуре плавления.

[00020] Система 200 послойной печати может включать в себя системный контроллер 210. Любые из операций и способов, раскрытых здесь, можно осуществить и управлять ими в системе 200 послойной печати и/или контроллере 210.

[00021] Контроллер 210 может включать в себя процессор 212 для выполнения команд, таких, какие описаны здесь в способах. Процессор 212 может, например, представлять собой микропроцессор, микроконтроллер, программируемую вентильную матрицу, интегральную схему специального назначения (ASIC), компьютерный процессор или тому подобное. Процессор 212 может, например, включать в себя несколько ядер на микросхеме, несколько ядер по всем нескольким микросхемам, несколько ядер по всем нескольким устройствам или их сочетания. В некоторых примерах процессор 212 может включать в себя по меньшей мере одну интегральную схему (IC), другую управляющую логику, другие электронные схемы или их сочетания.

[00022] Контроллер 210 может поддерживать прямое взаимодействие с пользователем. Например, система 200 послойной печати может включать в себя пользовательские устройства 220 ввода, соединенные с процессором 212, такие как одна или более клавиатур, сенсорная панель, кнопки, вспомогательная клавиатура, диски набора, мышь, шаровой манипулятор, устройство ввода с карт или другие устройства ввода. Кроме того, система 200 послойной печати может включать в себя устройства 222 вывода, соединенные с процессором 212, такие как один или более жидкокристаллических дисплеев (LCD), принтер, видеомонитор, сенсорный экран, светоизлучающий диод (LED) или другие устройства вывода. Устройства 222 вывода могут быть восприимчивы к командам для отображения текстовой информации или графических данных.

[00023] Процессор 212 может иметь связь с машиночитаемым носителем 216 данных с помощью коммуникационной шины 214. Машиночитаемый носитель 216 данных может включать в себя единственный носитель или несколько носителей. Например, машиночитаемый носитель 216 данных может включать в себя один или оба запоминающих устройства ASIC и отдельное запоминающее устройство в контроллере 210. Машиночитаемый носитель 216 данных может быть любым электронным, магнитным, оптическим или другим физическим запоминающим устройством. Например, машиночитаемый носитель 216 данных может быть оперативной памятью (RAM), статической памятью, постоянным запоминающим устройством, электрически стираемым перепрограммируемым постоянным запоминающим устройством (EEPROM), жестким диском, оптическим диском, диском хранения, компакт-диском, цифровым видеодиском и т.п. Машиночитаемый носитель 216 данных может быть энергонезависимым. Машиночитаемый носитель 216 данных может хранить, кодировать или переносить выполняемые компьютером команды 218, что, при выполнении процессором 212, может заставить процессор 212 осуществлять любой один или более из способов или операций, раскрытых здесь в соответствии с различными примерами. Например, команды могут служить для предоставления одного или более управляющих сигналов для различных компонентов системы 200 для выполнения способов, описанных здесь.

[00024] Система 200 может включать в себя распределитель 202 коалесцирующего агента для выборочной подачи коалесцирующего агента к последовательным слоям модельного материала, предоставленным на элементе-опоре 204. В соответствии с одним не ограничивающим примером, подходящий коалесцирующий агент может быть составом чернильного типа, содержащим углеродную сажу, таким, как, например, чернильный состав, известный в продаже как CM997A, предоставляемый Hewlett-Packard Company. В одном примере такие чернила могут дополнительно содержать поглотитель инфракрасного света. В одном примере такие чернила могут дополнительно содержать поглотитель ближнего инфракрасного света. В одном примере такие чернила могут дополнительно содержать поглотитель видимого света. В одном примере такие чернила могут дополнительно содержать поглотитель ультрафиолетового света. Примеры чернил, содержащих усилители видимого света, представляют собой цветные чернила на основе красителя и цветные чернила на основе пигментов, такие как чернила, известные в продаже как CE039A и CE042A, предоставляемые Hewlett-Packard Company.

[00025] Система 200 может также включать в себя распределитель 206 охлаждающего агента для выборочной подачи охлаждающего агента на слой модельного материала, предоставленного на элементе-опоре 204. Охлаждающий агент может действовать для снижения температуры модельного материала, на который он подается, как будет обсуждено более подробно. В некоторых примерах охлаждающий агент может быть выбран имеющим температуру кипения ниже температуры плавления модельного материала. Температура поверхности модельного материала может зависеть от того, был ли он подвергнут нагреву нагревателем 230 и/или источником 226 энергии. Таким образом, охлаждающий агент может быть выбран имеющим температуру ниже температуры поверхности модельного материала в то время, когда охлаждающий агент подается, так что может быть создан тепловой градиент для обеспечения возможности перехода тепла к охлаждающему агенту при его подаче на модельный материал. В некоторых примерах охлаждающий агент может быть выбран имеющим подходящее давление насыщенных паров, подходящую теплопроводность и/или подходящую энтальпию парообразования, чтобы вызвать быстрый теплоперенос от модельного материала и последующее испарение.

[00026] В некоторых примерах в качестве охлаждающего агента может использоваться текучая среда, такая как жидкость, которая демонстрирует подходящий охлаждающий эффект. В одном примере агент, содержащий высокий процент воды, был продемонстрирован в качестве подходящего охлаждающего агента. В некоторых примерах охлаждающим агентом могут быть чернила на основе воды без красителя. В некоторых примерах в качестве охлаждающего агента может использоваться полиэтиленгликоль. В других примерах могут использоваться другие типы охлаждающего агента.

[00027] В одном примере элемент-опора 204 имеет размеры в диапазоне примерно от 10 см на 10 см до 100 см на 100 см. В других примерах элемент-опора 204 может иметь большие или меньшие размеры. Элемент-опора 204 может быть стационарной частью системы 200 или может быть не стационарной частью системы 200, а вместо этого может быть, например, частью съемного модуля.

[00028] Распределители 202 и 206 агента могут быть печатающими головками, такими как тепловые печатающие головки или пьезоструйные печатающие головки. Печатающие головки могут иметь матрицы сопел. В одном примере могут использоваться такие печатающие головки, какие обычно используются в имеющихся в продаже струйных принтерах. В других примерах агенты могут быть поданы через распыляющие сопла, а не через печатающие головки. Также могут использоваться другие механизмы подачи.

[00029] Распределители 202 и 206 агента могут использоваться для выборочной подачи, например, нанесения, коалесцирующего агента и охлаждающего агента, когда они имеют форму подходящих жидких сред, таких как жидкости. В некоторых примерах распределители 202 и 206 агента могут быть выбраны для подачи капель агента при разрешении от 300 до 1200 точек на дюйм (DPI), например, 600 DPI. В других примерах распределители 202 и 206 агента могут быть выбраны способными подавать капли агента с большим или меньшим разрешением. В некоторых примерах распределители 202 и 206 агента могут иметь матрицу сопел, через которые распределители 202 и 206 агента способны выборочно выпускать капли текучей среды. В некоторых примерах сопло может быть способно выпускать множество капель в близком порядке в одном или более положениях. В некоторых примерах каждая капля может быть порядка примерно 10 пиколитров (pl) на каплю, несмотря на то, что в других примерах могут использоваться распределители 202 и 206 агента, которые способны подавать капли большего или меньшего размера. В некоторых примерах могут использоваться распределители 202 и 206 агента, которые способны подавать капли различных размеров.

[00030] В различных примерах распределитель 202 агента может подавать капли коалесцирующего агента, которые больше, меньше или того же размера, как капли охлаждающего агента, поданные распределителем 206 агента.

[00031] В некоторых примерах коалесцирующий агент может содержать жидкий носитель, такой как вода или любой другой подходящий растворитель или диспергатор, для обеспечения его подачи с помощью печатающей головки.

[00032] В некоторых примерах печатающие головки могут быть многоструйно-моделирующими головками. В других примерах печатающие головки могут быть непрерывными капельными печатающими головками.

[00033] В некоторых примерах распределители 202 и 206 агента могут быть составной частью системы 200. В некоторых примерах распределители 202 и 206 агента могут быть заменяемыми пользователем, в этом случае они могут быть вставляемыми с возможностью удаления в подходящее приемное устройство распределителя агента или модуль интерфейса системы 200.

[00034] В некоторых примерах для выборочной подачи и коалесцирующего агента, и охлаждающего агента может использоваться отдельный распределитель агента, такой как печатающая головка. Например, первый комплект сопел распределителей агента может быть предназначен для подачи коалесцирующего агента, а второй комплект сопел распределителя агента может быть предназначен для подачи охлаждающего агента.

[00035] В примере, проиллюстрированном на Фиг.2a, распределители 202 и 206 агента имеют длину, которая позволяет им охватить всю ширину элемента-опоры 204 в так называемой конфигурации постраничной матрицы. В одном примере это может быть достигнуто с помощью подходящего расположения нескольких печатающих головок. В других примерах может использоваться одиночная печатающая головка, имеющая матрицу сопел с длиной, позволяющей им охватить ширину элемента-опоры 204. В других примерах распределители 202 и 206 агента могут иметь меньшую длину, которая не позволяет им охватить всю ширину элемента-опоры 204.

[00036] Распределители 202 и 206 агента установлены на перемещаемой каретке, чтобы позволить им перемещаться в двух направлениях по длине элемента-опоры 204 вдоль иллюстрируемой оси Y. Это дает возможность выборочной подачи коалесцирующего агента и охлаждающего агента по всей ширине и длине опоры 204 за единственный проход. В других примерах распределители 202 и 206 агента могут быть стационарными, и элемент-опора 204 может перемещаться относительно распределителей 202 и 206 агента.

[00037] Следует отметить, что термин «ширина», используемый здесь, используется для общего обозначения наиболее короткого измерения в плоскости, параллельной осям X и Y, проиллюстрированным на Фиг.2a, при этом термин «длина», используемый здесь, используется для общего обозначения самого длинного измерения в этой плоскости. Однако следует понимать, что в других примерах термин «ширина» может быть взаимозаменяемым с термином «длина». Например, в других примерах распределители 202 и 206 агента могут иметь длину, которая позволяет им охватить всю длину элемента-опоры 204, при этом перемещаемая каретка может перемещаться в двух направлениях по ширине опоры 204.

[00038] В другом примере распределители 202 и 206 агента не имеют длины, которая позволяет им охватить всю ширину элемента-опоры, но являются дополнительно перемещаемыми в двух направлениях по ширине опоры 204 на проиллюстрированной оси X. Эта конфигурация дает возможность выборочной подачи коалесцирующего агента и охлаждающего агента по всей ширине и длины опоры 204 с использованием нескольких каналов. Однако другие конфигурации, такие как конфигурация постраничной матрицы, могут дать трехмерным объектам возможность быть созданными быстрее.

[00039] Распределитель 202 коалесцирующего агента может включать в себя подвод коалесцирующего агента или может быть соединяемым с отдельным подводом коалесцирующего агента. Распределитель 206 охлаждающего агента может включать в себя подвод охлаждающего агента или может быть соединяемым с отдельным подводом охлаждающего агента.

[00040] Система 200 дополнительно содержит распределитель 224 модельного материала для обеспечения, например, подачи и/или нанесения последовательных слоев модельного материала на опору 204. Подходящие распределители 224 модельного материала могут включать в себя, например, лезвие очистки и валик. Модельный материал может подводиться к распределителю 224 модельного материала от лотка или накопителя модельного материала. В примере показан распределитель 224 модельного материала, перемещающийся по длине (ось Y) опоры 204 для нанесения слоя модельного материала. Как было описано ранее, слой модельного материала будет нанесен на опору 204, тогда как последующие слои модельного материала будут наноситься на предварительно нанесенный слой модельного материала. Распределитель 224 модельного материала может быть стационарной частью системы 200 или может быть не стационарной частью системы 200, а вместо этого может быть, например, частью съемного модуля.

[00041] В некоторых примерах могут быть дополнительные распределители коалесцирующего агента, распределители охлаждающего агента и распределители модельного материала относительно показанных на Фиг.2a распределителей. В некоторых примерах распределители системы 200 могут быть расположены на одной каретке или рядом друг с другом, или могут быть разделены коротким расстоянием. В других примерах каждая из двух или более кареток может содержать один или более распределителей. Например, каждый распределитель может быть размещен в его собственной отдельной каретке.

[00042] В показанном примере опора 204 является перемещаемой в направлении Z-оси так, что по мере того, как наносятся новые слои модельного материала, между поверхностью последнего из нанесенных слоев модельного материала и нижней поверхностью распределителей 202 и 206 агента поддерживается заданный промежуток. Однако в других примерах опора 204 может быть неперемещаемой в направлении Z-оси, а распределители 202 и 206 агента могут быть перемещаемыми в направлении Z-оси.

[00043] Система 200 может дополнительно включать в себя источник 226 энергии для подачи энергии к модельному материалу для того, чтобы вызвать затвердевание участков модельного материала в соответствии с тем, куда коалесцирующий агент был подан или проник. В некоторых примерах источник 226 энергии представляет собой источник инфракрасного (ИК) излучения, источник ближнего инфракрасного излучения, источник галогенового излучения или светоизлучающий диод. В некоторых примерах источник 226 энергии может быть единственным источником энергии, который способен равномерно подавать энергию к модельному материалу, нанесенному на опору 204. В некоторых примерах источник 226 энергии может содержать матрицу источников энергии.

[00044] В некоторых примерах источник 226 энергии выполнен с возможностью подачи энергии по существу равномерным образом ко всей поверхности слоя модельного материала. В этих примерах источник 226 энергии, можно сказать, представляет собой несфокусированный источник энергии. В этих примерах весь слой может иметь энергию, поданную на него одновременно, которая может способствовать увеличению скорости, с которой может быть сформирован трехмерный объект.

[00045] В других примерах источник 226 энергии выполнен с возможностью подачи энергии по существу равномерным образом к участку всей поверхности слоя модельного материала. Например, источник 226 энергии может быть выполнен с возможностью подачи энергии к полосе всей поверхности слоя модельного материала. В этих примерах источник энергии может быть перемещен или просканирован по слою модельного материала так, что по существу одинаковое количество энергии в конечном итоге подается по всей поверхности слоя модельного материала.

[00046] В некоторых примерах источник 226 энергии может быть установлен на перемещаемой каретке.

[00047] В других примерах источник 226 энергии может подавать энергию различной величины по мере его перемещения по слою модельного материала. Например, контроллер 210 может управлять источником энергии для подачи энергии только на те участки модельного материала, на которые был подан коалесцирующий агент.

[00048] В дополнительных примерах источник 226 энергии может быть сфокусированным источником энергии, таким как лазерный луч. В этом примере лазерным лучом можно управлять для сканирования модельного материала по всему слою или участку модельного материала. В этих примерах лазерным лучом можно управлять для сканирования модельного материала по слою в соответствии с данными управления подачей агента. Например, лазерным лучом можно управлять для подачи энергии к тем участкам слоя, на которые подан коалесцирующий агент.

[00049] Система 200 может дополнительно включать в себя нагреватель 230 для излучения тепла для поддержания модельного материала, нанесенного на опору 204, в пределах заданного температурного диапазона. Нагреватель 230 может иметь любую подходящую конфигурацию. Один пример показан на Фиг.2b, которая представляет собой упрощенную изометрическую иллюстрацию нагревателя 230 для системы послойной печати в соответствии с некоторыми примерами. Нагреватель 230 может иметь матрицу нагревательных элементов 232, как показано. Каждый из нагревательных блоков 232 может быть любым подходящим нагревательным блоком, например, лампой для обогрева, такой как инфракрасная лампа. Нагревательные блоки 232 могут иметь подходящие формы или конфигурации, такие как прямоугольная, как показано на Фиг.2b. В других примерах они могут, например, быть круглыми, в форме прута или обычной лампочки. Конфигурация может быть оптимизирована для предоставления гомогенного распределения тепла в направлении области, заполненной модельным материалом. Каждый нагревательный блок 232 или группы нагревательных блоков 232 могут иметь регулируемую подачу тока или напряжения для варьирующегося управления локальной плотностью энергии, подаваемой на поверхность модельного материала.

[00050] Каждый из нагревательных блоков 232 может совмещаться со своей собственной соответствующей площадью модельного материала так, что каждый из нагревательных блоков 232 может испускать тепло по существу в направлении своей собственной площади, а не площадей, покрытых другими нагревательными блоками 232. Например, каждый из шестнадцати нагревательных блоков 232 по Фиг.2a может нагревать одну из шестнадцати различных площадей модельного материала, причем эти шестнадцать площадей в совокупности охватывают всю площадь модельного материала. Однако в некоторых примерах каждый из нагревательных блоков 232 может также испускать, в меньшей степени, некоторое тепло, которое влияет на соседнюю площадь.

[00051] Использование нагревателя 230 может способствовать уменьшению количества энергии, которое должно быть приложено источником 226 энергии для вызывания коалесценции и последующего затвердевания модельного материала, на который был подан или проник в него коалесцирующий агент.

[00052] Система 200 может дополнительно включать в себя датчик 228 температуры, например, точечный бесконтактный датчик температуры, такой как одна или более термопар или один или более термоэлементов, или такой как термографическая камера. Датчик 228 температуры может предназначаться для сбора значений температуры или получения изображения, отображающего распределение излучения, испускаемого каждой точкой модельного материала по площади, заполненной модельным материалом на элементе-опоре 204. Датчик 228 температуры может выводить распределение излучения на контроллер 210, который может определять распределение температуры по модельному материалу на основании известных соотношений, таких как распределение для черного тела между температурой и интенсивностью излучения для материала, используемого в качестве модельного материала. Например, частоты распределения излучения могут иметь свои наиболее высокие интенсивности при конкретных значениях в инфракрасном (ИК) диапазоне. Это может быть использовано для определения распределения температур, содержащего множество значений температур по модельному материалу.

[00053] Хотя на Фиг.2a источник 226 энергии, нагреватель 230 и термографическая камера 228 показаны в конкретных положениях выше элемента-опоры 204, каждый из них может быть размещен в любом подходящем положении выше или вокруг элемента-опоры 214.

[00054] Контроллер 210 может управлять подачей агентов в соответствии с данными 208 управления подачей агента. Например, контроллер 210 может управлять выборочной подачей коалесцирующего агента на слой предоставленного модельного материала в соответствии с командами, содержащими данные управления подачей коалесцирующего агента. Дополнительно, контроллер 210 может управлять выборочной подачей охлаждающего агента на слой предоставленного модельного материала в соответствии с командами, содержащими данные управления подачей охлаждающего агента. Контроллер 210 может также управлять источником 226 энергии, который может подавать различное количество энергии по мере своего перемещения по слою модельного материала, например, в соответствии с данными 208 управления подачей агента.

[00055] Данные 208 управления подачей агента могут быть заданы для каждого среза трехмерного объекта для формирования участков или местоположений на модельном материале, если необходимо, на которые подается по меньшей мере или коалесцирующий агент, или охлаждающий агент.

[00056] Данные управления подачей коалесцирующего агента могут быть получены, например, с помощью подходящей системы обработки трехмерного объекта. В некоторых примерах система обработки трехмерного объекта может содержаться в пределах системы 200 послойной печати. Например, команды 218 могут дополнительно включать в себя команды, которые, при выполнении процессором 212, приводят к работе процессора 212 в качестве системы обработки трехмерного объекта, как описано здесь. В других примерах система обработки трехмерного объекта может быть внешней по отношению к системе 400 послойной печати. Например, система обработки трехмерного объекта может быть приложением программного обеспечения или частью этого приложения, выполняемого на вычислительном устройстве, отдельном от системы 200.

[00057] В некоторых примерах данные управления подачей коалесцирующего агента могут быть сформированы на основе данных конструкции объекта, отображающих трехмерную модель формируемого объекта, и/или данных конструкции объекта, отображающих свойства объекта. Модель может ограничивать твердые участки объекта и может быть обработана системой обработки трехмерного объекта для формирования срезов параллельных плоскостей модели. Каждый срез может ограничивать участок соответствующего слоя модельного материала, который подлежит затвердеванию посредством системы послойной печати. Данные свойств объекта могут ограничивать свойства объекта, такие как плотность, шероховатость поверхности, прочность и т.п.

[00058] Данные конструкции объекта и данные свойств объекта могут быть получены, например, от пользователя с помощью устройства 220 ввода данных в качестве ввода от пользователя, от программного драйвера, от приложения программного обеспечения, такого как система автоматизированного компьютерного проектирования (CAD), или могут быть получены из запоминающего устройства, сохраняющего значения по умолчанию, или данные конструкции объекта и данные свойств объекта, определяемые пользователем.

[00059] В некоторых примерах данные управления подачей охлаждающего агента могут, например, быть сформированы на основе обратной связи по температуре, термических моделей процесса, как будет рассмотрено в блоке 308.

[00060] В некоторых примерах система обработки объекта может получать данные, относящиеся к характеристикам системы 200 послойной печати. Такие характеристики могут включать в себя, например, толщину слоя модельного материала, свойства коалесцирующего агента, свойства охлаждающего агента, свойства модельного материала и свойства источника 226 энергии, свойства нагревателя 230 и свойства датчика 228 температуры.

[00061] Данные 208 управления подачей агента могут описывать для каждого слоя модельного материала, подлежащего обработке, положения или участки на модельном материале, на которые нужно подать по меньшей мере или коалесцирующий агент, или охлаждающий агент. В одном примере положения или участки модельного материала, на которые нужно подать коалесцирующий агент и охлаждающий агент, определяются соответствующими рисунками. В некоторых примерах система обработки объекта может задавать порядок, в котором коалесцирующий агент и охлаждающий агент должны быть поданы на модельный материал, например, наряду с передачей данных синхронизации, которые могут, например, задавать временную задержку для соответствия между подачей коалесцирующего агента и охлаждающего агента.

[00062] В зависимости от вышеописанных характеристик, плотность, с которой должны быть поданы коалесцирующий агент и охлаждающий агент, может быть различной. Например, когда участок модельного материала, на который коалесцирующий агент был подан или проник на него, получает поданную энергию, энергия, поглощенная этим участком, распространяется на другие окружающие области. В одном примере свойства коалесцирующего агента и количество поданного коалесцирующего агента могут быть выбраны таким образом, что энергия распространяется сферически в диапазоне примерно 1,5 толщины слоя. Это может способствовать обеспечению не только достаточного межслойного связывания, но также и достаточного связывания между боковыми соседними участками модельного материала. Плотность также может быть различной для регулирования температуры модельного материала, как будет рассмотрено относительно блока 310.

[00063] Таким образом, система обработки объекта может, например, определить, что боковой интервал между соседними каплями коалесцирующего агента может быть увеличен, при этом все еще гарантируется достаточная прочность объекта. Делая так, можно уменьшить среднюю плотность, с которой коалесцирующий агент может быть подан на слой модельного материала, и, следовательно, уменьшить потребление коалесцирующего агента, не оказывая влияние на прочность объекта.

[00064] В некоторых примерах данные управления подачей агента могут задавать для любого участка модельного материала, нужно ли подавать только охлаждающий агент, охлаждающий агент вместе с коалесцирующим агентом, и, кроме того, нужно ли его подавать до, в течение или после подачи коалесцирующего агента.

[00065] В описании Фиг.3 будет сделана ссылка на Фиг.2a-b, 4a-d, 5a-d, и 6a-d. На Фиг.4a-d показан ряд видов сбоку в сечении слоев модельного материала в соответствии с некоторыми примерами. На Фиг.5a-d показан ряд видов сверху слоев модельного материала по Фиг.4a-d в соответствии с некоторыми примерами. На Фиг.6a-d показан ряд схематических видов сверху распределений температур в слоях модельного материала по Фиг.4a-d в соответствии с некоторыми примерами.

[00066] Фиг.3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ 300 формирования трехмерного объекта в соответствии с некоторыми примерами. Способ может быть осуществлен компьютером. В некоторых примерах показанный порядок может быть изменен таким образом, что некоторые этапы могут происходить одновременно, некоторые этапы могут быть добавлены, а некоторые этапы могут быть пропущены.

[00067] На этапе 302 контроллер 210 может получать данные 208 управления подачей агента, такие как данные управления подачей коалесцирующего агента.

[00068] На этапе 304 слой 402b модельного материала может быть предоставлен так, как показано на Фиг.4a и 5a. Например, контроллер 210 может управлять распределителем 224 модельного материала для предоставления слоя 402b на предварительно завершенном слое 402a на элементе-опоре 204 посредством вызывания перемещения распределителя 224 модельного материала вдоль Y-оси, как было рассмотрено ранее. Завершенный слой 402a может включать в себя затвердевший участок 408. Хотя завершенный слой 402a показан на Фиг.4a-d в иллюстративных целях, понятно, что этапы 304-310 могут быть применены первоначально для формирования первого слоя 402a.

[00069] В некоторых примерах толщина слоя 402b предоставленного модельного материала может иметь значение, выбранное из диапазона между примерно 50 и примерно 300 микрон или примерно 90 и примерно 110 микрон, или примерно 250 микрон, хотя в других примерах могут быть предоставлены более тонкие или более толстые слои модельного материала. Толщиной можно управлять посредством контроллера 210, например, на основании данных 208 управления подачей агента.

[00070] На этапе 306 модельный материал может быть нагрет нагревателем 230 для нагрева модельного материала и/или поддержания его в пределах заданного температурного диапазона. Заданный температурный диапазон может, например, быть ниже температуры, при которой модельный материал испытал бы связывание в присутствии коалесцирующего агента 404. Например, заданный температурный диапазон может составлять между примерно 155 и примерно 160 градусами Цельсия или диапазон может быть сосредоточен приблизительно при примерно 160 градусах Цельсия. Предварительный нагрев может способствовать уменьшению количества энергии, которое должно быть подано источником 226 энергии, чтобы вызвать коалесценцию и последующее затвердевание модельного материала, на который коалесцирующий агент был подан или проник в него. Нагрев может быть однородно применен на основании допущения о том, что модельный материал может иметь однородную исходную температуру, например, от примерно 90 до примерно 100 градусов Цельсия. Таким образом, будет предусматриваться степень нагревания, чтобы повысить однородную исходную температуру до заданного температурного диапазона. Однако, в некоторых примерах модельный материал может в действительности не иметь однородной температуры на данном этапе. Таким образом, модельный материал может иметь неравномерное распределение температуры, которое может находиться вне заданного температурного диапазона, в одной или более точках модельного материала.

[00071] На этапе 308 может быть определено распределение температуры модельного материала. Например, датчик температуры, такой как термографическая камера 228, может получить обратную связь по температуре, например, при фиксации изображения, отображающего распределение излучения модельного материала. Распределение излучения может использоваться контроллером 210 для определения распределения 500а температуры модельного материала, например, на основании способов, рассмотренных ранее. В примере по Фиг.6a область 502 может иметь исходную температуру, а области 506 могут иметь соответствующие температуры, большие, чем исходная температура. Эти неоднородности могут происходить из коалесценции и затвердевания участков предыдущего нанесенного слоя, например, во время подачи энергии в блоке 312. Область, куда был подан коалесцирующий агент 406 во время создания предыдущего слоя 402a, может иметь значительно большую температуру, чем исходная температура, как показано на Фиг.6a.

[00072] В некоторых примерах вместо получения обратной связи по температуре контроллер 210 может формировать распределение 500a температуры на основании модели теплового процесса, которая математически моделирует распространение тепла на основании данных управления подачей коалесцирующего агента. Модель может содержать решение теплового уравнения с использованием анализа методом конечных элементов или может содержать любой другой подходящий метод. В некоторых примерах контроллер 210 может хранить справочные таблицы, определяющие характеристики тепловой диффузии различных трехмерных объектов. Таким образом, контроллер 210 может соотносить данные 208 управления подачей агента с подходящей справочной таблицей для формирования распределения 500a температуры.

[00073] В некоторых примерах может использоваться сочетание обратной связи по температуре, моделей теплового процесса и/или справочных таблиц.

[00074] Таким образом, контроллер 210 может получать данные 208 управления подачей агента, такие как данные управления подачей охлаждающего агента, на основании определенного распределения 500a температуры, которое было определено на основании обратной связи по температуре, моделей теплового процесса или справочных таблиц.

[00075] На этапе 310 коалесцирующий агент 404 и охлаждающий агент 406 могут быть выборочно поданы на один или более участков поверхности слоя 402b модельного материала, как показано на Фиг.4b и 5b. Как было рассмотрено ранее, агенты 404 и 406 могут быть поданы распределителями 202 и 206 агента, например, в форме жидких сред, таких как жидкие капли.

[00076] Выборочная подача коалесцирующего агента 404 может быть осуществлена по рисунку на участках слоя 402b, которые могут задаваться данными 208 управления подачей агента, такими как данные управления подачей коалесцирующего агента для затвердевания с образованием части формируемого трехмерного объекта. Выборочная подача коалесцирующего агента 406 может быть выполнена по рисунку на участках слоя 402b, которые могут задаваться данными 208 управления подачей агента, такими как данные управления подачей охлаждающего агента, как участки, температура которых должна быть снижена с помощью охлаждающего агента.

[00077] Термин ʺвыборочная подачаʺ означает, что коалесцирующий агент и охлаждающий агент могут быть поданы на выбранные участки поверхности слоя модельного материала по различным рисункам. Рисунки могут быть заданы посредством данных 208 управления подачей агента. Рисунки агентов 404 и 406 могут быть независимыми друг от друга, что означает, что агенты 404 и 406 могут не подаваться в каждой точке модельного материала в неизменной пропорции друг относительно друга.

[00078] В различных примерах контроллер 210 управляет распределителем 202 коалесцирующего агента для выборочной подачи коалесцирующего агента 404 одним или более из до, после и во время управления распределителем 202 или 206 охлаждающего агента для выборочной подачи охлаждающего агента 406. В любом из этих примеров могут использоваться различные распределители 202 и 206 агента для подачи соответствующих агентов 404 и 406. Кроме того, в любом из этих примеров может использоваться только один распределитель 202 агента, так что, например, (1) некоторые сопла в печатающей головке 202 могут быть использованы для подачи коалесцирующего агента 404, а другие сопла в той же печатающей головке 202 могут быть использованы для подачи охлаждающего агента 406, (2) коалесцирующий агент 404 и охлаждающий агент 406 могут быть приготовлены в смеси или растворе так, что по меньшей мере некоторые сопла в печатающей головке 202 могут подавать смесь или раствор и/или (3) или одни и те же сопла могут подавать различные агенты 404 и 406 в разное время без смешивания агентов 404 и 406.

[00079] Охлаждающий агент 406 может быть выборочно подан на участки слоя 402b, на которые распределение 500a температуры указывает как на имеющие температуры выше исходной температуры. Охлаждающий агент 406 перед подачей может, например, иметь температуру от примерно 20 до примерно 60 градусов Цельсия или около комнатной температуры, или примерно 50 градусов Цельсия. В некоторых примерах температура может быть выше комнатной температуры в вышеупомянутом диапазоне, например, между примерно 40 и примерно 60 градусами Цельсия, например, поскольку процесс выпуска охлаждающего агента 406 может вызвать нагрев до некоторой степени от комнатной температуры. Охлаждающий агент 406 может снижать температуру модельного материала на участках, куда его подают. Например, количество и положение подаваемого охлаждающего агента 406 могут быть выбраны для перехода от распределения 500a температуры к заданному целевому распределению температуры, например, такому, что области 506 по Фиг.6a могут быть охлаждены для достижения одинаковой температуры с областью 502. Это может привести к однородной или по существу однородной температуре целевого распределения 500b температуры по Фиг.6b, имеющей однородную или по существу однородную область 502. В других примерах целевое распределение температуры может вместо этого быть установленным неоднородным распределением температур, которое может аналогично привести к подходящему уменьшению деформаций.

[00080] Если охлаждающий агент 406 подается на участки модельного материала, на которые коалесцирующий агент 404 не подан, модельный материал, на который подается охлаждающий агент 406, может быть предохранен от достижения температуры плавления модельного материала или температуры выше нее. В некоторых примерах для способствования уменьшению эффектов поперечного размытия коалесценции при подаче энергии в блоке 312 охлаждающий агент 406 может быть подан в области, которые (1) имеют высокую температуру и (2) представляют собой области, соседние с областями, куда подается коалесцирующий агент 404. Это может быть использовано, например, для улучшения задания или четкости краев объекта или поверхностей и/или уменьшения шероховатости поверхности. Таким образом, охлаждающий агент 406 может служить для уменьшения степени коалесценции участка модельного материала, на который охлаждающий агент 406 был подан или проник в него.

[00081] Если охлаждающий агент 406 подается на участки модельного материала, куда подан коалесцирующий агент 404, то охлаждающий агент 406 не обязательно может быть предназначен для предотвращения плавления, но вместо этого может уменьшать нежелательное накопление тепла в модельном материале.

[00082] В некоторых примерах температура кипения охлаждающего агента 406 меньше, чем температура плавления модельного материала, и меньше, чем температура модельного материала во время подачи охлаждающего агента 406. Например, охлаждающий агент 406 может быть водой с температурой кипения 100 градусов Цельсия, а температура модельного материала может быть примерно 160 градусов Цельсия. Таким образом, после подачи охлаждающий агент 406 может поглотить тепло из участков модельного материала, на которые подан охлаждающий агент 406, что вызывает превышение температуры кипения охлаждающего агента 406 и его испарение. Это может вызвать понижение температуры участков модельного материала.

[00083] В некоторых примерах охлаждающий агент 406 имеет температуру кипения выше, чем текущая температура модельного материала. Например, модельный материал, возможно, был подвергнут недостаточному предварительному нагреву или вообще не был подвергнут предварительному нагреву, так что его текущая температура находится ниже температуры кипения охлаждающего агента 406. Таким образом, охлаждающий агент 406 может испаряться при поглощении энергии, поданной к модельному материалу в блоке 312, как будет рассмотрено далее, тем самым охлаждая модельный материал.

[00084] В некоторых примерах охлаждающий агент 406 может также быть применен для управления механическими свойствами, такими как прочность, например, прочность на разрыв, участков модельного материала, которые должны быть подвергнуты затвердеванию. Если есть длительная временная задержка между подачей охлаждающего агента 406 и подачей энергии в блоке 312, то охлаждающий агент 406, возможно, не окажет никакого эффекта на механические свойства, например, потому что охлаждающий агент 406 может испаряться слишком быстро. Однако если временная задержка будет сокращена, то участки модельного материала, куда коалесцирующий агент 404 был подан наряду с охлаждающим агентом 406, могут демонстрировать большую прочность, например, чем участки, на которые был подан коалесцирующий агент 404, но не был подан охлаждающий агент. Этот эффект может возникнуть, поскольку меньшие тепловые градиенты могут привести к более низкому механическому напряжению на модельном материале.

[00085] В некоторых примерах коалесцирующий агент 404 может также быть подан для повышения температуры, например, если есть какие-либо области с низкой температурой в распределении 500a температуры, например, если температура ниже исходной температуры в области 502. Может быть вызван дополнительный нагрев, поскольку присутствие коалесцирующего агента 404 на модельном материале может вызвать большее нагревание областей модельного материала, имеющих коалесцирующий агент 404, в ответ на подачу энергии, такую как подача энергии, предоставленная в блоке 312. Для достижения этого эффекта количеством и плотностью подаваемого коалесцирующего агента 404 можно управлять.

[00086] В некоторых примерах для нагрева на участки модельного материала, которые уже получили коалесцирующий агент 404 для коалесценции и затвердевания, может быть подан дополнительный коалесцирующий агент 404. В таких примерах коалесцирующий агент 404 может быть подан в большем количестве или с большей плотностью по сравнению с подачей исключительно с целью коалесценции.

[00087] В некоторых примерах коалесцирующий агент 404 может быть подан для нагрева в областях, в которых коалесценция и затвердевание нежелательны. В этих примерах количество или плотность коалесцирующего агента 404, который может быть подан, находится ниже порогового количества или плотности коалесцирующего агента 404, необходимого, чтобы вызвать коалесценцию. Однако поданное количество или плотность могут все еще быть достаточными, чтобы вызывать нагрев модельного материала в областях, в которые подается коалесцирующий агент 404.

[00088] В некоторых примерах регулирование температуры модельного материала для достижения целевого распределения может включать в себя сочетания (1) подачи охлаждающего агента 406 в области, подлежащие охлаждению, и (2) подачи в области, подлежащие нагреванию, дополнительного коалесцирующего агента 404 сверх количества или плотности, требуемых для коалесценции.

[00089] На Фиг.4c и 5c показан коалесцирующий агент 404, проникший по существу полностью в слой 402b модельного материала, но в других примерах степень проникновения может быть менее 100%. Степень проникновения может зависеть, например, от количества поданного агента, от природы модельного материала, от природы агента и т.д. На Фиг.6c показано, что модельный материал может все еще иметь по существу однородное распределение 500с температур с однородной областью 502.

[00090] На этапе 310 заданный уровень энергии может быть временно подан на слой 402b модельного материала. В различных примерах поданная энергия может быть инфракрасной или ближней инфракрасной энергией, микроволновой энергией, ультрафиолетовым (УФ) светом, галогеновым светом, сверхзвуковой энергией и тому подобное. Промежуток времени, в течение которого подается энергия или время экспозиции, может зависеть, например, от одного или более из: характеристик источника энергии; характеристик модельного материала; характеристик коалесцирующего агента и характеристик охлаждающего агента. Тип используемого источника энергии может зависеть от одного или более из: характеристик модельного материала; характеристик коалесцирующего агента и характеристик охлаждающего агента. В одном примере энергия может подаваться в течение заданного промежутка времени.

[00091] Временная подача энергии может вызвать нагревание выше температуры плавления модельного материала и затвердевание участков модельного материала, на которые коалесцирующий агент 404 был подан или проник в них. Например, температура слоя 402b может достигнуть примерно 220 градусов Цельсия. После охлаждения коалесцированные участки становятся твердыми и образуют часть формируемого трехмерного объекта. Как было рассмотрено ранее, один такой участок 408 может быть сформирован в предыдущей итерации. Тепло, поглощенное во время подачи энергии, может распространиться на затвердевший ранее участок 408, вызывая нагрев части участка 408 выше его температуры плавления. Этот эффект способствует созданию участка 410, имеющего прочное межслойное связывание между соседними слоями затвердевшего модельного материала, как показано на Фиг.4d.

[00092] Кроме того, если поданный охлаждающий агент 406 испарился еще до подачи энергии, например, если предварительный нагрев отсутствовал или был недостаточным, то охлаждающий агент 406 может испаряться при поглощении энергии, поданной для охлаждения модельного материала. Это может быть, поскольку поданная энергия может повысить температуру слоя 402b выше температуры кипения охлаждающего агента 406.

[00093] Энергия, поглощенная модельным материалом, на который коалесцирующий агент 404 был подан или проник в него, может также распространиться на окружающий модельный материал и может быть достаточной, чтобы вызывать нагрев окружающего модельного материала. В отсутствие охлаждающего агента 406 это может вызвать, например, нагрев модельного материала выше его температуры плавления, или может вызвать, например, нагрев модельного материала ниже его температуры плавления, но до температуры, подходящей, чтобы вызывать смягчение и связывание модельного материала. Это может привести к последующему затвердеванию участков модельного материала, которые не были предназначены для затвердевания, и этот эффект упомянут здесь как размытие коалесценции, как было рассмотрено ранее. Однако, как было рассмотрено ранее, для уменьшения размытия коалесценции может служить подача охлаждающего агента 406.

[00094] В некоторых примерах подача энергии может вызвать появление новых температурных неоднородностей, как показано в распределении 500d температуры по Фиг.6d, включая области 502 и 506, подобные областям по Фиг.6a. Таким образом, в течение обработки последующего слоя могут быть охлаждены более горячие области 506.

[00095] В некоторых примерах вместо подачи охлаждающего агента 406 перед подачей энергии, как было рассмотрено ранее, охлаждающий агент 406 может быть подан после подачи энергии. Поскольку подача энергии, возможно, уже было применена, температура участков модельного материала, на которые подан коалесцирующий агент 404, может иметь более высокие значения, такие как 220 градусов Цельсия, что может быть выше, чем температура кипения охлаждающего агента 406. Таким образом, после подачи охлаждающий агент 406 может поглотить тепло от участков модельного материала, на которые подается охлаждающий агент 406, что вызывает превышение температуры кипения охлаждающего агента 406 и его испарение. Это может вызвать снижение температуры участков модельного материала.

[00096] Сочетание подведенной энергии, модельного материала и коалесцирующего агента 404, и охлаждающего агента 406 может быть выбрана так, что, исключая эффекты любого размывания коалесценции: i) участки модельного материала, на которые не был подан коалесцирующий агент 404, не коалесцируют при временной подаче к ним энергии; ii) участки модельного материала, на которые был подан или проник в них только коалесцирующий агент 404, действительно коалесцируют при временной подаче к ним энергии; и iii) участки модельного материала, на которые был подан или проник в них только охлаждающий агент 406, не коалесцируют при временной подаче к ним энергии.

[00097] Участки модельного материала, на которые были поданы или проникли в них и коалесцирующий агент 404, и охлаждающий агент 406, могут повергаться или не подвергаться коалесценции и могут подвергаться измененной степени коалесценции. Степень изменения может зависеть, например, от одного или более количественного соотношения коалесцирующего агента и охлаждающего агента на любом участке модельного материала; от рисунков, по которым подаются коалесцирующий агент и/или охлаждающий агент для модельного материала; от химических свойств коалесцирующего агента, охлаждающего агента и/или модельного материала, химического взаимодействия между модельным материалом и агентами; и от взаимодействия между модельным материалом и агентами при подаче энергии. В некоторых примерах степень изменения может зависеть от порядка, в котором коалесцирующий агент и охлаждающий агент подаются к модельному материалу. В некоторых примерах степень изменения может зависеть от синхронизации, с которой коалесцирующий агент и охлаждающий агент подаются к модельному материалу.

[00098] После того, как слой модельного материала обработан так, как описано выше, новые слои модельного материала могут быть предоставлены поверх предварительно обработанного слоя модельного материала. Таким образом, предварительно обработанный слой модельного материала действует в качестве опоры для последующего слоя модельного материала. Процесс по этапам (блокам) 304-312 затем может быть повторен для послойного формирования трехмерного объекта.

[00099] Все признаки, раскрытые в данной спецификации (включая любые сопровождающие пункты формулы, реферат и чертежи), и/или все этапы любого способа или процесса, также раскрытого, могут быть объединены в любой комбинации, кроме комбинаций, где по меньшей мере некоторые из таких признаков и/или этапов являются взаимоисключающими.

[000100] В вышеприведенном описании для обеспечения понимания раскрываемого здесь предмета изобретения изложены многочисленные детали. Однако примеры могут быть реализованы на практике без некоторых или без всех таких деталей. Другие примеры могут включать в себя модификации и вариации из рассмотренных выше деталей. Предполагается, что приложенная формула охватывает такие модификации и вариации.

Изобретение относится к аддитивным технологическим системам. Раскрыт способ формирования трехмерного объекта. На слой модельного материала подается энергия для вызывания коалесценции и затвердевания первого участка слоя по первому рисунку. На второй участок слоя модельного материала для снижения температуры второго участка по второму рисунку выборочно подается охлаждающий агент. При этом первый и второй рисунки не зависят друг от друга. Техническим результатом изобретения является повышение качества изделий. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Устройство для формирования трехмерного объекта, содержащее:

источник энергии для подачи энергии на слой модельного материала для вызывания коалесценции и затвердевания первого участка слоя, и

распределитель агента для выборочной подачи охлаждающего агента на второй участок слоя модельного материала,

второй распределитель агента для выборочной подачи коалесцирующего агента на первый участок слоя модельного материала, и

контроллер для:

управления источником энергии для подачи энергии на слой модельного материала для вызывания коалесценции и затвердевания первого участка слоя по первому рисунку,

управления вторым распределителем агента для выборочной подачи коалесцирующего агента на первый участок слоя модельного материала, и

управления распределителем агента для выборочной подачи охлаждающего агента на второй участок слоя модельного материала по второму рисунку, при этом первый и второй рисунки не зависят друг от друга.

2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее датчик температуры для получения обратной связи по температуре, причем обратная связь отображает измеренное распределение температуры слоя модельного материала до подачи охлаждающего агента, причем охлаждающий агент выборочно подается на основании измеренного распределения температуры.

3. Устройство по п.1, в котором контроллер предназначен для определения, до управления распределителем агента для подачи охлаждающего агента, распределения температуры слоя модельного материала на основании модели теплового процесса, причем контроллер предназначен для управления распределителем агента для выборочной подачи охлаждающего агента на основании распределения температуры.

4. Устройство по п.1, в котором контроллер предназначен для определения, на основании распределения температуры модельного материала до выборочной подачи охлаждающего агента, количества и местоположения охлаждающего агента для выборочной подачи для достижения целевого распределения температуры.

5. Устройство по п.1, в котором

второй распределитель агента предназначен для выборочной подачи дополнительного коалесцирующего агента на третий участок слоя, а

контроллер предназначен для управления вторым распределителем агента для выборочной подачи коалесцирующего агента на третий участок слоя для вызывания нагрева третьего участка при подаче энергии без вызывания коалесценции третьего участка вследствие объединения дополнительного коалесцирующего агента и модельного материала.

6. Устройство по п.1, в котором охлаждающий агент имеет высокое процентное содержание воды.

7. Устройство по п.1, в котором охлаждающий агент представляет собой полиэтиленгликоль.

8. Устройство по п.1, в котором контроллер предназначен для управления распределителем агента для выборочной подачи охлаждающего агента до управления источником энергии для подачи энергии.

9. Устройство по п.1, в котором контроллер предназначен для управления распределителем агента для выборочной подачи охлаждающего агента после управления источником энергии для подачи энергии.

10. Устройство по п.1, в котором контроллер предназначен для управления распределителем агента для выборочной подачи охлаждающего агента на участки слоя, имеющие температуры, превышающие исходную температуру, с приведением к однородной или по существу однородной температуре целевого распределения температуры.

11. Устройство по п.1, в котором контроллер предназначен для управления распределителем агента для подачи охлаждающего агента в области слоя, которые представляют собой одну или более из (1) имеющих высокую температуру и (2) являющихся соседними с областями, куда подается коалесцирующий агент, для уменьшения эффектов поперечного размытия коалесценции при подаче энергии.

12. Устройство по п.1, в котором выборочная подача охлаждающего агента по второму рисунку включает в себя выбор участков для подачи охлаждающего агента из участков модельного материала, на которые коалесцирующий агент не подан, и подачу охлаждающего агента на выбранные участки,

и при этом охлаждающий агент, поданный на участки модельного материала, на которые не подан коалесцирующий агент, предотвращает коалесценцию модельного материала в ответ на подачу энергии.

13. Устройство по п.1, в котором охлаждающий агент, поданный на участки модельного материала, на которые подан коалесцирующий агент, снижает температуру модельного материала без предотвращения коалесценции модельного материала в ответ на подачу энергии.

14. Способ формирования трехмерного объекта, содержащий:

подачу слоя модельного материала,

подачу энергии на слой модельного материала для вызывания коалесценции и затвердевания первого участка слоя по первому рисунку,

выборочную подачу охлаждающего агента на второй участок слоя модельного материала для снижения температуры второго участка по второму рисунку, полученному из данных, отображающих измеренное распределение температуры слоя или отображающих распределение температуры, предсказываемое моделью теплового процесса,

выборочную подачу коалесцирующего агента на первый участок слоя модельного материала для вызывания коалесценции первого участка при подаче энергии.

15. Способ по п.14, дополнительно содержащий получение обратной связи по температуре, причем обратная связь отображает измеренное распределение температуры слоя модельного материала до подачи охлаждающего агента.

16. Способ по п.14, дополнительно содержащий определение, до подачи охлаждающего агента, распределения температуры слоя модельного материала на основании распределения температуры, предсказанного моделью теплового процесса.

17. Способ по п.14, дополнительно содержащий выборочную подачу охлаждающего агента для управления механическими свойствами модельного материала, где требуется коалесценция.

18. Способ по п.14, в котором выборочная подача охлаждающего агента по второму рисунку включает в себя выбор участков для подачи охлаждающего агента из участков модельного материала, на которые коалесцирующий агент не подают, и подачу охлаждающего агента на выбранные участки,

и при этом охлаждающий агент, подаваемый на участки модельного материала, на которые не подают коалесцирующий агент, предотвращает коалесценцию модельного материала в ответ на подачу энергии.

19. Способ по п.14, в котором охлаждающий агент, подаваемый на участки модельного материала, на которые подают коалесцирующий агент, снижает температуру модельного материала без предотвращения коалесценции модельного материала в ответ на подачу энергии.

20. Способ формирования трехмерного объекта, содержащий:

подачу слоя модельного материала,

выборочную подачу коалесцирующего агента на первый участок слоя модельного материала,

подачу энергии на слой модельного материала для вызывания коалесценции и затвердевания первого участка, имеющего коалесцирующий агент, по первому рисунку, и

выборочную подачу охлаждающей жидкости на второй участок слоя для снижения температуры второго участка модельного материала по второму рисунку на основании данных, отображающих положение, в которое должна быть выборочно подана охлаждающая жидкость, при этом первый и второй рисунки не зависят друг от друга.

21. Способ по п.20, в котором выборочная подача охлаждающей жидкости по второму рисунку включает в себя выбор участков для подачи охлаждающей жидкости из участков модельного материала, на которые коалесцирующий агент не подают, и подачу охлаждающей жидкости на выбранные участки,

и при этом охлаждающая жидкость, подаваемая на участки модельного материала, на которые не подают коалесцирующий агент, предотвращает коалесценцию модельного материала в ответ на подачу энергии.

22. Способ по п.20, в котором охлаждающая жидкость, подаваемая на участки модельного материала, на которые подают коалесцирующий агент, снижает температуру модельного материала без предотвращения коалесценции модельного материала в ответ на подачу энергии.