本發(fā)明涉及一種以制造三維物體的方法和裝置，尤其涉及能夠在連續(xù)的制造過程中制造一系列物體的方法和裝置。

背景技術(shù)：

三維打印是一類增材制造技術(shù)，其中，材料的連續(xù)的層沉積到構(gòu)建區(qū)域中，其中，層的一部分連結(jié)起來，使得期望的物體由連續(xù)的層的連結(jié)部分構(gòu)成。在沉積點，材料可以是液體、顆粒狀固體或其它可流動的介質(zhì)。

通常，當(dāng)材料層從沉積單元沉積時，其上沉積有第一層材料的支撐板向下遠(yuǎn)離構(gòu)建區(qū)域地平移，使得可在構(gòu)建區(qū)域處添加另外的材料層。沉積層由此容納在具有位于頂部的構(gòu)建區(qū)域和位于底部的支撐板的井中。通常井的對應(yīng)于支撐板的尺寸的尺寸以及支撐板可向下遠(yuǎn)離構(gòu)建區(qū)域平移的最大距離限制了用于制造的可用體積。

特別地，如果希望在同一制造運轉(zhuǎn)期中制造大量的物體，則可制造的物體的數(shù)量受到井的體積的限制。如果需要制造比可同時容納在井中的物體更多的物體，則必須在第一作業(yè)中制造第一批物體，必須將該批物體從井中移除，支撐板必須返回其位于構(gòu)建區(qū)域正下方的原始位置，而第二批或另外批次的物體必須在第二作業(yè)或其他作業(yè)中制造。特別是在每個物體具有與井的最大尺寸相當(dāng)?shù)淖畲蟪叽绲那闆r下，每個制造的物體可能需要單獨的制造作業(yè)，并且在可以制造另外的物體之前，每個物體必須從井中移除。以這種方式制造大量的物體是勞動密集且耗時的。

因此，需要一種可使得能夠以高效的方式制造大量物體的增材制造方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出一種制造一系列物體的方法。所述方法包括提供制造介質(zhì)的層。所述方法包括在層的至少邊緣區(qū)域處將介質(zhì)層的一部分結(jié)合結(jié)合起來，以形成支撐部分。所述方法包括在通過層的邊緣區(qū)域夾持支撐部分時，降低支撐部分。所述方法包括提供由支撐部分支撐的介質(zhì)的另外的層。所述方法包括選擇性地結(jié)合結(jié)合介質(zhì)的另外的層的一部分，以形成至少一個物體部分。

在一實施方式中，所述方法還包括進一步降低支撐部分。在該實施方式中，所述方法包括在介質(zhì)的所述另外的層上提供介質(zhì)的其它另外的層。在該實施方式中，所述方法包括將介質(zhì)的所述其它另外的層的一部分結(jié)合起來，以形成另外的支撐部分。在該實施方式中，所述方法包括通過所述另外的層的邊緣區(qū)域夾持所述另外的支撐部分。在該實施方式中，所述方法包括釋放支撐部分。

在一實施方式中，從支撐部分之上的位置提供介質(zhì)的所述另外的層，支撐部分從位于所述另外的支撐部分之下的位置被釋放。

在一實施方式中，包括所述層和所述另外的層的介質(zhì)層構(gòu)成連續(xù)的柱。

在一實施方式中，所述方法包括：選擇性地結(jié)合所述另外的層的一部分，以形成連接至支撐部分的附加的支撐部分，使得物體部分在層內(nèi)被所述附加的支撐部分包圍。

在一實施方式中，支撐部分和所述附加的支撐部分形成盒。

在一實施方式中，盒包括有孔的部分。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出一種用于制造一系列物體的裝置。所述裝置包括構(gòu)建區(qū)域。所述裝置包括分配單元，其布置成能夠?qū)⒅圃旖橘|(zhì)的層沉積到構(gòu)建區(qū)域中，其中，所述層的一部分選擇性地結(jié)合起來。所述裝置包括支撐單元，其布置在構(gòu)建區(qū)域之下，以通過下部的層的邊緣支撐位于所述層之下的下部的層，并將下部的層向下遠(yuǎn)離構(gòu)建區(qū)域地平移。所述裝置構(gòu)造成能夠選擇性地結(jié)合構(gòu)建區(qū)域中的連續(xù)的層的一部分，以形成被周圍結(jié)構(gòu)包圍的物體，并且至少在形成之后，利用支撐單元支撐周圍結(jié)構(gòu)。

在一實施例中，支撐單元包括相對布置的成對的夾持器，所述成對的夾持器布置成能夠沿彼此相反的方向向所述下部的層施加夾持力。

在一實施例中，每個夾持器都具有用于在下部的層的邊緣處夾持下部的層的平行于周圍壁布置的夾持表面，并且能夠與所述成對的夾持器中的另一夾持器一起移動遠(yuǎn)離構(gòu)建區(qū)域，以使下部的層向下平移。

在一實施例中，所述裝置包括另外的成對的相對的夾持器，所述另外的相對的夾持器布置成能夠在與所述成對的夾持器的相反的方向成一定角度的相反的方向上向下部的層施加夾持力。

在一實施例中，每個夾持器都包括環(huán)形帶，所述環(huán)形帶具有布置成平行于周圍壁的夾持表面，以用于支撐下部的層并同時使下部的層向下且遠(yuǎn)離構(gòu)建區(qū)域地平移。

在一實施例中，所述裝置還包括接收器，所述接收器布置成能夠在支撐單元釋放下部的層之后接收支撐結(jié)構(gòu)。

在一實施例中，所述裝置還包括選擇性結(jié)合單元，所述選擇性結(jié)合單元適于以不同的結(jié)合強度結(jié)合層的不同部分，使得周圍結(jié)構(gòu)由與物體相比具有不同結(jié)合強度的區(qū)域形成。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提出一種制造一系列物體的方法。所述方法包括選擇性地結(jié)合制造材料的柱的連續(xù)的層的一部分，以便形成包圍一系列物體的一系列支撐結(jié)構(gòu)。所述方法包括使制造材料的柱向下平移，同時在柱的頂部添加制造材料的另外的層，從柱的底部移除支撐結(jié)構(gòu)，制造材料的柱由位于柱底部處的一個支撐結(jié)構(gòu)支撐，所述支撐結(jié)構(gòu)本身在外部通過支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)部被支撐。

根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提出一種制造一系列物體的方法。所述方法包括使制造介質(zhì)的具有選擇性地結(jié)合起來的部分的連續(xù)的層沉積到構(gòu)建區(qū)域中，以形成被布置在連續(xù)的層的至少邊緣區(qū)域上的第一支撐結(jié)構(gòu)所圍繞的第一物體。所述方法包括在層的形成第一支撐結(jié)構(gòu)的邊緣處在外部支撐第一支撐結(jié)構(gòu)，同時使第一支撐結(jié)構(gòu)向下遠(yuǎn)離構(gòu)建區(qū)域地平移。所述方法包括使制造介質(zhì)的具有選擇性地結(jié)合起來的部分的連續(xù)的層沉積，以形成被布置在連續(xù)的層的邊緣區(qū)域處的第二支撐結(jié)構(gòu)圍繞的第二物體。所述方法包括在層的形成第二支撐結(jié)構(gòu)的邊緣處在外部支撐第二支撐結(jié)構(gòu)，同時第一支撐結(jié)構(gòu)在外部被支撐。所述方法包括：一旦第二支撐結(jié)構(gòu)在外部被支撐，就釋放第一支撐結(jié)構(gòu)。所述方法包括在從位于構(gòu)建區(qū)域下方的移除位置釋放第一支撐結(jié)構(gòu)之后，移除容納物體的第一支撐結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提出一種用于制造一系列物體的裝置。所述裝置包括材料沉積單元，其布置成能夠使材料的具有選擇性地結(jié)合起來的部分的連續(xù)的層沉積到構(gòu)建區(qū)域中，以形成被布置在連續(xù)層的至少邊緣區(qū)域處的支撐結(jié)構(gòu)包圍的物體。所述裝置包括支撐單元，其布置成能夠在層的形成支撐結(jié)構(gòu)的邊緣處支撐支撐結(jié)構(gòu)，同時使第一支撐結(jié)構(gòu)向下遠(yuǎn)離構(gòu)建區(qū)域地平移至位于構(gòu)建區(qū)域下方的移除區(qū)域。在所述裝置中，支撐單元布置成能夠同時支撐容納相應(yīng)的物體的豎直地布置的相繼的至少兩個支撐結(jié)構(gòu)，使得當(dāng)下部的支撐結(jié)構(gòu)被釋放時，上部的支撐結(jié)構(gòu)保持被支撐并且能夠向下平移以代替下部的支撐結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的實施例或?qū)嵤┓绞街?，制造介質(zhì)的不同部分可以以不同的結(jié)合強度結(jié)合，使得周圍結(jié)構(gòu)由與物體相比具有不同結(jié)合強度的部分形成。

在本發(fā)明的實施例或?qū)嵤┓绞街校車Y(jié)構(gòu)的結(jié)合可比物體的結(jié)合弱，周圍結(jié)構(gòu)的結(jié)合可在形成物體之后被釋放。

在本發(fā)明的實施例或?qū)嵤┓绞街?，周圍結(jié)構(gòu)的結(jié)合可借助于可溶性粘合劑，通過施加用于釋放結(jié)合的合適的溶劑可釋放周圍結(jié)構(gòu)的結(jié)合。

在本發(fā)明的實施例或?qū)嵤┓绞街?，合適的溶劑可通過用合適的溶劑噴周圍結(jié)構(gòu)或?qū)⒅車Y(jié)構(gòu)浸入合適的溶劑中來施加。

在本發(fā)明的實施例或?qū)嵤┓绞街校車Y(jié)構(gòu)的結(jié)合可被釋放，以從所述周圍結(jié)構(gòu)釋放物體。

在本發(fā)明的實施例或?qū)嵤┓绞街?，用于?gòu)造支撐結(jié)構(gòu)的制造介質(zhì)在所述支撐結(jié)構(gòu)的結(jié)合被釋放之后可被再循環(huán)利用。

在本發(fā)明的實施例或?qū)嵤┓绞街校扇苄哉澈蟿┦强扇苄跃酆衔铩?/p>

在本發(fā)明的實施例或?qū)嵤┓绞街?，制造介質(zhì)是金屬粉末。

附圖說明

為了更好地理解本公開，并為了示出本公開如何實施生效，將示例性地參照附圖，附圖的內(nèi)容總結(jié)如下：

圖1示出了根據(jù)第一實施例的制造裝置；

圖2示出了圖1的實施例的替代性視圖；

圖3a至3i示出了圖1的裝置的作為一種制造方法的一系列操作；

圖4a至4c示出了圖1的裝置的一系列操作，其中，物體被從裝置移除；

圖5是利用帶的替代性進給機構(gòu)的視圖；

圖6a和圖6b是利用螺釘?shù)奶娲赃M給機構(gòu)的視圖；

圖7a至7d是利用有齒的驅(qū)動轉(zhuǎn)子的替代性進給機構(gòu)的視圖；

圖8a至8c是利用彈性的或有紋路的驅(qū)動轉(zhuǎn)子的替代性進給機構(gòu)的視圖；

圖9a至9f是替代性進給機構(gòu)的視圖，其中，進給機構(gòu)中的材料柱是傾斜的；

圖10a至10c是替代性實施例的視圖，其中，多個構(gòu)建區(qū)域和進給機構(gòu)設(shè)置成與單個制造系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)；

圖11a至11e是替代性實施例的視圖，其中，多個構(gòu)建區(qū)域和進給機構(gòu)設(shè)置成與單個制造系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)；

圖12示出了圖11e的支撐結(jié)構(gòu)如何設(shè)置成與圖8c的進給機構(gòu)相連接。

具體實施方式

本公開涉及增材制造技術(shù)，其中，物體由一系列連續(xù)沉積的層構(gòu)成，所述層的一部分不僅在層內(nèi)連結(jié)起來并且與下層的一部分連結(jié)。這種過程可通過下述方式實現(xiàn)：流體聚合物層的固化，例如通過定向dv光；顆粒材料層、如金屬粉末層的選擇性燒結(jié)，例如通過激光；顆粒材料的連續(xù)層通過施加粘合劑滴而選擇性地結(jié)合，例如通過施加粘合劑滴而結(jié)合陶瓷粉末；或者在一層中選擇性沉積強結(jié)構(gòu)材料和較弱的支撐材料，例如使用熱熔聚合物或光固化聚合物。

以下給出的公開的示例性實施例將對粉末床和噴墨頭3d打印進行說明，其中，將粘合劑從掃描噴墨頭選擇性地噴射到粉末床上。本公開有利地應(yīng)用于涉及通過分配單元沉積在層中并且然后通過選擇性結(jié)合單元選擇性地結(jié)合起來的顆粒狀制造材料的這種配置。然而，應(yīng)理解，例如通過適當(dāng)?shù)剡x擇打印頭和沉積介質(zhì)，所公開的技術(shù)也適用于其他增材制造方法。

圖1示出了本公開的第一實施例。在圖1的實施例中，設(shè)置工作臺4，工作臺4的上表面形成有井4a。上表面可以是平坦的。圖1中還示出了粉末分配器1，粉末分配器1布置成能夠沿著第一方向x移動越過工作臺4的上表面。粉末分配器1具有至少一個分配口，當(dāng)粉末分配器1越過井4a時，粉末可作為層均勻地分配至限定構(gòu)建區(qū)域的井4a中。分配口可在垂直于第一方向的第二方向y上寬到足以在第二方向上在井4a的寬度上將均勻的粉末層分配至井4a中。替代地，分配口可具有較小的寬度，并且可以在第二方向上掃掠粉末分配器1的長度，以便均勻地將粉末層分配至井中。

圖1中還示出了作為選擇性結(jié)合單元的打印頭2，打印頭2在本實施例中沿著第一方向布置在粉末分配器1的前邊緣處，并且包括布置成能夠沿第二方向越過粉末分配器1的前部平移的噴墨單元。替代地，打印頭2可包括延伸井4a的寬度并沿第二方向固定的單個噴墨頭。盡管在圖1的實施例中，打印頭固定至粉末分配器1的前邊緣，打印頭仍可替代地設(shè)置成能夠獨立于粉末分配器1在第一方向上跨越井4a平移。

井4a不僅在工作臺4的上表面開口，粉末分配器和打印頭布置成能夠在所述上表面之上移動，而且井4a還延伸以在工作臺4的下表面開口，從而連接工作臺4的上表面和下表面。

作為支撐單元的進給機構(gòu)5布置在井4a之下，進給機構(gòu)5包括兩對夾持器5a、5b和5c、5d。每對夾持器在形狀和尺寸方面與井4a相對應(yīng)但位于井4a之下的空間的相對側(cè)布置成彼此相對。每對夾持器具有布置成能夠沿相反的方向施加向內(nèi)的壓力的夾持表面。夾持器由此能夠?qū)A持力施加至具有與井4a類似的形狀并且位于井4a的正下方的物體的邊緣。

在圖1的實施例中，成對的夾持器位于與井4a的相對布置的拐角相對應(yīng)的位置處，并且具有形狀上與井4a的相應(yīng)的拐角相對應(yīng)的夾持表面。在圖1的實施例中，第一對夾持器5a、5b和第二對夾持器5c、5d都彼此相同地布置成對應(yīng)于同一對相對的拐角。然而，在一替代的配置中，第一對夾持器可與第一對拐角相關(guān)聯(lián)，第二對夾持器與第二對相對的拐角相關(guān)聯(lián)，使得第一對夾持器和第二對夾持器相應(yīng)地沿成一角度、更特別地成直角的方向在井的相對側(cè)面向彼此。第一對夾持器和第二對夾持器中的每一對可獨立地被向內(nèi)驅(qū)動以及從井下方的空間向外縮回，從而相應(yīng)地施加和解除夾持力，并且第一和第二對夾持器中的每一對可獨立地在向內(nèi)驅(qū)動或向外縮回狀態(tài)下相對于井4a向上和向下平移。

用作接收器單元的移除機構(gòu)布置在進給機構(gòu)5之下，移除機構(gòu)具有另外的成對的移除夾持器6a、6b，移除夾持器6a、6b也具有相應(yīng)的夾持表面，夾持表面也對應(yīng)于井4a的相對的拐角，并且也可向內(nèi)嵌入并向外縮回以相應(yīng)地在位于夾持器之間的物體上施加和解除夾持力。

最后，傳送器7布置在移除機構(gòu)6之下，傳送器7用作用于輸送放置在其上的物品的輸送單元。

圖l示出裝置在制造開始之前的配置。起始板3位于井4a中，起始板3用作從粉末分配器1分配的第一層粉末的初始支撐結(jié)構(gòu)。在使工作臺4透明的圖2中可以更清楚地看到，在制造開始時，起始板3被進給機構(gòu)的至少第一對夾持器5a、5b夾持，使得起始板的表面與工作臺4的上表面共面。事實上，在圖1和圖2中，第一和第二對夾持器都夾持并進而支撐起始板。

從圖3a所示的位置，向起始板3的邊緣施加夾持壓力的進給機構(gòu)5可操作以使第一對夾持器5a、5b和第二對夾持器5c、5d中的每一對一起向下平移，以使被夾持的起始板3相對于井4a向下平移。這使得能夠在井4a中形成空間，以使得第一層粉末能夠從粉末分配器分配至井4a的位于起始板3上方的至少一部分中。該狀態(tài)如圖3b所示。進給機構(gòu)5只需要使板向下平移非常小的距離，以便僅提供足以使得能夠形成制造過程的一個截面層的深度。

如圖3c所示，粉末分配器從圖3b的狀態(tài)沿著第一方向平移越過井4a，以在井4a內(nèi)的起始板3的頂部上分配均勻的粉末層。如果粉末層被填充至工作臺4的上表面，則未示出的光滑單元、例如刮板或輥子可平移經(jīng)過工作臺4的上表面，以使位于起始板3的頂部上的粉末薄層的上表面光滑且水平。光滑單元可以是分配器1的一體部分，或者可以單獨地設(shè)置。

在分配粉末之后，裝置的狀態(tài)如圖3d所示。

粉末分配器從圖3d所示的位置縮回至達(dá)到圖3e所示的狀態(tài)。打印頭2從該狀態(tài)平移經(jīng)過井4a以將粘合劑噴射至粉末層上的選擇性位置，從而選擇性地將粉末的一部分連結(jié)起來。在一替代配置中，打印頭2可在第一方向上固定地位于粉末分配器1的后方，并且粉末分配和粘合劑噴射操作可在組合的粉末分配器和打印頭的沿第一方向的單程中進行。

在其中粘合劑可固化的向前或向后的進程中的一個或兩個期間或之后，固化單元、例如在可紫外線固化的粘合劑的情況下的紫外線光源可經(jīng)過構(gòu)建區(qū)域以固化粘合劑。在粘合劑隨時間而固化的情況下，可無需單獨的固化單元。固化單元可獨立地在構(gòu)建區(qū)域之上沿第一方向移動，或者可固定至打印頭2或分配器1的邊緣。

在本實施例中，打印頭被控制成能夠在井4a的至少邊緣區(qū)域中選擇性地將粉末結(jié)合起來，以便形成下面進一步描述的支撐結(jié)構(gòu)。

粉末分配器1和打印頭2從圖3e的位置返回到圖3a所示的位置。進給機構(gòu)5然后使起始板3平移另外的增量距離，以使得另外的粉末層能夠在位于起始板3上的已分配且至少部分地結(jié)合的層上分配至井中，如圖3b至3d所示。

值得注意的是，由于前一層的至少邊緣區(qū)域已經(jīng)通過粘合劑的作用而連結(jié)起來，因此，即使起始板3可能此時已經(jīng)下降至工作臺4的下表面之下并且可能由此已經(jīng)完全離開井4a，但位于板3的上表面之上的粉末層的固化的邊緣部分仍約束粉末層，并且支撐沉積在其上的連續(xù)的一個或多個粉末層。因此，可持續(xù)地重復(fù)如圖3a至3e所示的印刷板的運動和起始板3的下降，直到在起始板3的頂部上制造出容納基本上未結(jié)合的粉末的盒狀支撐結(jié)構(gòu)，而無需形成在起始板3中的井4a延伸支撐結(jié)構(gòu)的整個深度。

在這種狀態(tài)下，如圖3f所示，第二對夾持器5c、5d可如圖3f所示被釋放，而第一對夾持器5a、5b保持與起始板3相接合。該狀態(tài)如圖3g所示。然后第二對夾持器可向上朝向構(gòu)建區(qū)域4a平移，如圖3h所示，然后可被向內(nèi)施加，以便夾持至少部分地由穿過井4a的連續(xù)的粉末層的固化邊緣區(qū)域形成的支撐結(jié)構(gòu)。該狀態(tài)如圖3i所示。應(yīng)理解，對于盒狀支撐結(jié)構(gòu)的任意高度，該過程都可繼續(xù)，因為隨著支撐結(jié)構(gòu)作為整體從構(gòu)建區(qū)域下降，第一和第二對夾持器交替地在位于支撐結(jié)構(gòu)的壁上的連續(xù)更高的位置處夾持支撐結(jié)構(gòu)。

該過程具有下述優(yōu)點：打印頭可被控制成能夠在制造支撐結(jié)構(gòu)的同時，通過選擇性地固化連續(xù)層的除了形成支撐結(jié)構(gòu)的部分之外的另外的部分，制造期望的物體。所制造的物體的最大尺寸僅受支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間限制，如上所述，支撐結(jié)構(gòu)可具有僅受結(jié)合強度和井下的可用深度限制的基本上任意的高度。

利用該過程，也可在連續(xù)制造過程中相繼地制造可相同或不同的一系列物體，其中，連續(xù)的材料層被添加至構(gòu)建區(qū)域，每一個都可容納一個或一個以上的所期望的物體的連續(xù)的支撐結(jié)構(gòu)在完成之后從進給機構(gòu)5的下方移除。這可通過再次參看圖3a來理解。然而，與圖3a中所描述的起始板3位于井中的先前的情況不同，現(xiàn)在應(yīng)認(rèn)為井容納由井的壁所容納的基本上未結(jié)合的一個或一個以上粉末層，并被支撐在先前制造的盒狀支撐結(jié)構(gòu)的頂部上，支撐結(jié)構(gòu)可容納物體，支撐結(jié)構(gòu)的頂部現(xiàn)在履行起始板3的功能。支撐結(jié)構(gòu)的頂部可封閉，或者可敞開。由于支撐結(jié)構(gòu)通過進給機構(gòu)5接連地下降，所以也可容納物體的新的支撐結(jié)構(gòu)如上所述地由沉積在井4a中的連續(xù)層制造而成。完成的下部的支撐結(jié)構(gòu)由進給機構(gòu)5的至少一對夾持器5a、5b保持，直到形成足夠高的未完成的上部的支撐結(jié)構(gòu)，此時另一對夾持器5c、5d可用于支撐至少上部的支撐結(jié)構(gòu)。當(dāng)制造未完成的上部的支撐結(jié)構(gòu)時，包括完成的下部的支撐結(jié)構(gòu)和未完成的上部的支撐結(jié)構(gòu)的整列粉末與上、下部支撐結(jié)構(gòu)可能容納的任何相應(yīng)的物體一起從井4a向下平移。一旦未完成的上部支撐結(jié)構(gòu)由進給機構(gòu)5的至少一對夾持器支撐，則支撐完成的下部的支撐結(jié)構(gòu)的夾持器可向外移動，以將完成的下部的支撐結(jié)構(gòu)從進給機構(gòu)5釋放。

由于在完成的下部的支撐結(jié)構(gòu)和未完成的上部的支撐結(jié)構(gòu)之間存在至少一層未結(jié)合的粉末或至少一個部分地未結(jié)合的層，結(jié)合的和未結(jié)合的粉末的包括下部的支撐結(jié)構(gòu)和上部的支撐結(jié)構(gòu)以及其中容納的未結(jié)合的粉末和物體的連續(xù)的柱將在未連結(jié)的粉末層處分離。完成的下部的支撐結(jié)構(gòu)由此可從進給機構(gòu)掉落。在圖1的實施例中，移除機構(gòu)6包括第二對夾持器，第二對夾持器被應(yīng)用至粉末柱中的最底下的完成的支撐結(jié)構(gòu)，以便提供下部的支撐結(jié)構(gòu)相對于柱的其余部分的受控的分離。由于布置在完成的下部的支撐結(jié)構(gòu)之上的未完成的上部的支撐結(jié)構(gòu)已經(jīng)被第一對夾持器5a、5b保持，所以即使完成的下部的支撐結(jié)構(gòu)被移除，另外的粉末層仍可沉積到井4a中，并且制造過程仍可繼續(xù)。

在圖1的實施例中，已夾持柱中的最底下的支撐結(jié)構(gòu)并且將其相對于粉末柱分離的移除機構(gòu)6被布置和控制成能夠?qū)⒅谓Y(jié)構(gòu)放置在傳送器7上，使得支撐結(jié)構(gòu)及其可容納的物體可從裝置移走至例如燒制步驟、燒結(jié)步驟、烘烤步驟、固化步驟、檢查步驟、涂裝步驟、其它另外的制造步驟或包裝步驟。

這種操作以圖4a至4c的順序示出。在圖4a中，移除機構(gòu)6的夾持器6a、6b被應(yīng)用至支撐結(jié)構(gòu)的壁。夾持器6a、6b然后將支撐結(jié)構(gòu)向下平移并遠(yuǎn)離剩余的材料柱，從而將支撐結(jié)構(gòu)及其中容納的物體相對于柱分開。在圖4b中，支撐結(jié)構(gòu)被移除機構(gòu)放置在傳送器7上，然后通過夾持器6b、6b的縮回而釋放。在圖4c中，移除機構(gòu)布置在與圖4a所示的位置對應(yīng)的位置處以接收下一支持結(jié)構(gòu)。放置在傳送器7上的支撐結(jié)構(gòu)沿箭頭方向被輸送到之后的步驟。

如果能夠適當(dāng)?shù)毓┙o粉末和粘合劑，則上述過程可無限期地執(zhí)行。僅在制造過程開始時才需要起始板3，以便為首先沉積的未結(jié)合的粉末提供穩(wěn)定的底座。在將起始板3從進給機構(gòu)釋放后，可繼續(xù)連續(xù)地制造一系列支撐結(jié)構(gòu)，每個支撐結(jié)構(gòu)都包括制造的物體，粉末柱始終至少由最下方的支撐在進給機構(gòu)5中的制造的支撐結(jié)構(gòu)支撐。因此，隨著粉末和粘合劑被添加到井4a中以形成支撐結(jié)構(gòu)和容納在支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)的任何期望的物體，并且完成的支撐結(jié)構(gòu)和其中可容納的物體在進給機構(gòu)5的底部處被移動機構(gòu)6移除并被傳送器7運走，完全連續(xù)的制造過程是可行的。

如果支撐結(jié)構(gòu)能夠支撐粉末柱并且阻止粉末從側(cè)面或通過支撐結(jié)構(gòu)的底部流動，則支撐結(jié)構(gòu)的構(gòu)造不是特別重要。在被包裹時，許多粉末不會流動通過有孔的表面。因此，支撐結(jié)構(gòu)的壁和底座不必是實心，而是可以是孔或形成為網(wǎng)格。這對于使容納在支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)的被制造的物體易于釋放是特別有用的。一旦支持結(jié)構(gòu)從進給機構(gòu)被釋放，并且例如由移動機構(gòu)6的夾持器6a、6b支撐，則該盒可以被輕輕搖動以攪動粉末并使得粉末能夠流動通過盒的有孔部分。然后可將多余的粉末和可選的支撐結(jié)構(gòu)本身回收到儲存?zhèn)}中，以便可選地清潔以及然后再循環(huán)回到粉末分配器中。

雖然上述實施例描述為具有包括兩對夾持器的進給機構(gòu)，所述夾持器被嵌入和縮回以相應(yīng)地夾持和釋放支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)部，但是替代的配置是可能的。圖5中示出了一個這種配置，其中，圖1的第一和第二對夾持器被第一和第二帶5a和5b替代。帶5a和5b是環(huán)形和有彈性的，并且具有在井4a下方的空間的相對側(cè)間隔開地布置的面向外的夾持表面，以便在支撐結(jié)構(gòu)從在井4a中被制造下降到在帶5a和5b的下端處被釋放時，夾持支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)面。因此，支撐結(jié)構(gòu)能夠在下降時在其邊緣部分處始終被支撐。在圖5的實施例中，可省去移除機構(gòu)6。在這種情況下，最底下的支撐結(jié)構(gòu)被簡單地釋放以落到傳送器7上，傳送器7使支撐結(jié)構(gòu)、其中容納的未結(jié)合的粉末和支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)的任何制造的物體沿箭頭所示的方向平移。

其他形式的夾持器也是可行的。例如，可設(shè)置在支撐結(jié)構(gòu)的交替的成對的拐角上操作的成對的夾持器。

在一些配置中，與支撐結(jié)構(gòu)的邊緣相接合的元件、例如帶的表面可僅設(shè)在柱的一側(cè)上。柱的相反的表面可僅面向光滑的滑動表面。

支撐結(jié)構(gòu)可制造成具有形成在外側(cè)上的夾持圖案，以使得支撐結(jié)構(gòu)能夠更容易地被夾持，并且夾持表面可形成為具有與支撐結(jié)構(gòu)的夾持圖案相對應(yīng)的夾持圖案。

在另一變型例中，可提供一個或一個以上旋轉(zhuǎn)的螺釘，旋轉(zhuǎn)的螺釘布置成能夠以蝸桿驅(qū)動的方式與支撐結(jié)構(gòu)的邊緣相接合，以便向支撐結(jié)構(gòu)提供所需的支撐和平移。這種螺釘可伸入構(gòu)建區(qū)域中，以夾持支撐結(jié)構(gòu)的相應(yīng)地形成的部分。在一些配置中，支撐結(jié)構(gòu)的相應(yīng)地形成的部分可形成為至少部分地圍繞螺釘?shù)暮线m的部分、例如上部。圖6a中示出了具有布置在柱的相反側(cè)的兩個螺釘5a、5b的這種配置。圖6b中示出一替代性配置，其中，螺釘5a、5b、5c、5d更大，設(shè)在柱的四側(cè)，并且還延伸至構(gòu)建區(qū)域中。在例如特別是與旋轉(zhuǎn)工作臺相關(guān)的一些配置中，螺釘可延伸至構(gòu)建區(qū)域的中間位置中或通過構(gòu)建區(qū)域的中間位置，使得支撐結(jié)構(gòu)圍繞螺釘布置。中間位置可與旋轉(zhuǎn)工作臺的材料分配器的旋轉(zhuǎn)軸線重合。

在另一變型例中，可設(shè)置一個或一個以上驅(qū)動齒輪或有齒的轉(zhuǎn)子代替每個所述夾持器，所述驅(qū)動齒輪或有齒的轉(zhuǎn)子布置成以齒條與齒輪驅(qū)動的方式與支撐結(jié)構(gòu)的一個、兩個或更多的邊緣相接合，以便為支撐結(jié)構(gòu)提供所需的支撐和平移?？蓛?yōu)選地使層的構(gòu)成支撐結(jié)構(gòu)的邊緣區(qū)域形成為具有位于形成為與每個齒輪相對的邊緣或壁上的對應(yīng)的齒部或脊部。圖7a示出了具有一對相對的轉(zhuǎn)子5a、5b的這種配置。圖7b示出了具有彼此成直角地布置的兩對相對的轉(zhuǎn)子5a、5b、5c、5d并且一對5a、5b布置在另一對5c、5d之下的替代配置。圖7c示出了一種配置，其中，有齒的轉(zhuǎn)子5a僅布置在列的一側(cè)上，柱的另一側(cè)面向光滑的表面5b。圖7d示出了作為另外的替代方案的一種配置，其中，成對的有齒的轉(zhuǎn)子5a、5b、5c、5d布置在旋轉(zhuǎn)工作臺4之下。沿柱串聯(lián)的多個這種齒輪組或有齒的轉(zhuǎn)子可構(gòu)成進給區(qū)域，以便在下部的支撐結(jié)構(gòu)被釋放時使得上部的支撐結(jié)構(gòu)能夠保持被支撐。在這種進給機構(gòu)中可設(shè)置兩個或兩個以上齒輪、轉(zhuǎn)子或串聯(lián)布置的這種齒輪或轉(zhuǎn)子組。

在另一變型例中，可設(shè)置一系列彈性的轉(zhuǎn)子、或者替代地有紋理的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子布置成能夠向支撐結(jié)構(gòu)的邊緣施加壓力，以便向支撐結(jié)構(gòu)提供所需的支撐和平移。在圖8a中示出了具有一對相對的轉(zhuǎn)子的這種配置。同樣對于這種方法，在圖8b中示出了一替代配置，所述替代配置具有成直角地布置的兩對相對的轉(zhuǎn)子，其中，一對相對的轉(zhuǎn)子布置在布置在另一對之下。圖8c示出了一種配置，其中彈性的轉(zhuǎn)子5a僅布置在柱的一側(cè)上，柱的另一側(cè)面向光滑的表面5b。同樣地，沿著柱串聯(lián)的多個這種轉(zhuǎn)子組可構(gòu)成進給區(qū)域，以便在下部的支撐結(jié)構(gòu)被釋放時使得上部的支撐結(jié)構(gòu)能夠保持被支撐。兩個或兩個以上轉(zhuǎn)子、或者串聯(lián)地布置的這種轉(zhuǎn)子組可設(shè)在這種進給機構(gòu)中。

在所公開的配置中，不要求進給機構(gòu)使層僅沿豎直、即向下的方向平移。可以想象的是，例如利用圖5的帶，進給機構(gòu)可傾斜，以使得形成粉末柱的層相對于豎直方向成一定角度地平移，從而還使層的運動具有側(cè)向分量。特別是在這種配置中，與支撐結(jié)構(gòu)的邊緣相接合的元件、例如帶的表面可僅設(shè)在這種傾斜柱的一側(cè)、優(yōu)選地下側(cè)上。傾斜柱的相反的表面可僅面向用于容納未結(jié)合的粉末的光滑的滑動表面。這種配置的示例在圖9a至9f中示出。

在圖9a中，具有有齒的夾持表面的夾持器5a、5b僅布置在傾斜柱的一側(cè)上。傾斜柱的相反的表面可面向光滑的滑動表面。在圖9b中，螺釘5a、5b布置在傾斜柱的不是傾斜側(cè)的兩側(cè)上。至少傾斜的下側(cè)和可選地與柱的傾斜的下側(cè)的相反的表面面向光滑的滑動表面。在圖9c中，有齒的齒輪5a、5b布置在傾斜的柱的兩側(cè)上。至少傾斜的下側(cè)和可選地與柱的傾斜的下側(cè)的相反的表面面向光滑的滑動表面。在圖9d中，有齒的轉(zhuǎn)子5a、5b布置在傾斜柱的兩個傾斜側(cè)上。在圖9e中，有齒的轉(zhuǎn)子5a、5b布置成面向傾斜柱的下側(cè)。可選地，柱的與傾斜的下側(cè)相反的表面可面向光滑的滑動表面。在圖9f中，光滑的滑動表面5c布置成面向傾斜柱的下側(cè)。有齒的轉(zhuǎn)子5a、5b布置成面向柱的與傾斜的下側(cè)相反的表面。各種支撐元件和夾持元件的數(shù)量和布置可不受限制地變化。

在一些配置中，可設(shè)置多個工作臺，共同的打印頭、材料分配器、光滑單元等可根據(jù)需要在工作臺之上設(shè)置成可移動的。一些變型例可設(shè)置布置在共同平面中的多個構(gòu)建區(qū)域。例如，限定構(gòu)建區(qū)域的多個井可形成在共同的工作臺的上表面中。每個構(gòu)建區(qū)域可與其自身的進給機構(gòu)以及可選的其自身的傳送器相關(guān)聯(lián)。這種配置將能夠在連續(xù)的過程中同時制造分別包圍在支撐結(jié)構(gòu)中的多個物體。為了簡化，與每個井相關(guān)聯(lián)的進給機構(gòu)可具有類似的結(jié)構(gòu)。這種變型的實例在圖10a至10c中示出。

圖10a示出了用于具有位于共同的固定工作臺4中的六個構(gòu)建區(qū)域的旋轉(zhuǎn)工作臺的應(yīng)用，每個構(gòu)建區(qū)域都包括從工作臺的中間向下和徑向向外延伸的齒條-齒輪進給機構(gòu)5，共同的打印頭、材料分配器、光滑單元等繞工作臺旋轉(zhuǎn)。每個進給機構(gòu)終止在相關(guān)聯(lián)的傳送器7處，在所顯示的配置中，傳送器7使釋放的支撐結(jié)構(gòu)徑向地遠(yuǎn)離工作臺地平移。

圖10b示出了用于具有三個構(gòu)建區(qū)域的線性工作臺4的應(yīng)用，每個構(gòu)建區(qū)域都包括向下地相對于共同的打印頭、材料分配器和光滑單元等所沿著平移的線側(cè)向地沿相同方向延伸的齒條-齒輪進給機構(gòu)5。每個進給機構(gòu)終止在共同的傳送器7處，在所顯示的配置中，傳送器7使釋放的支撐結(jié)構(gòu)平行于材料分配器的平移方向遠(yuǎn)離工作臺地平移。替代地，每個進給機構(gòu)可終止在單獨的相關(guān)聯(lián)的傳送器處。

圖10c示出了用于具有三個構(gòu)建區(qū)域的線性工作臺4的應(yīng)用，每個構(gòu)建區(qū)域都包括向下地相對于共同的打印頭、材料分配器和光滑單元等所沿著平移的線側(cè)向地延伸的齒條-齒輪進給機構(gòu)5。進給機構(gòu)中的兩個沿一個方向延伸遠(yuǎn)離所述線，而一個進給機構(gòu)沿相反的方向延伸。每個進給機構(gòu)終止在相關(guān)聯(lián)的傳送器7處，在所顯示的配置中，傳送器7使使釋放的支撐結(jié)構(gòu)平行于材料分配器的平移方向遠(yuǎn)離工作臺地平移。進給機構(gòu)中的兩個共用一個共同的傳送器，而另一個進給機構(gòu)與另一個傳送器相關(guān)聯(lián)，所述另一個傳送器在該變型例中以與共同的傳送器相同的方向延伸。

支撐結(jié)構(gòu)的配置也沒有特別限制。圖1至圖5的實施例可利用例如在所有側(cè)面和底面完全封閉的頂部敞開式立方體盒。然而，替代配置是可能的。圖11a例如示出了呈上表面和兩個相對的側(cè)壁由網(wǎng)格形成的立方體盒的形式的支撐結(jié)構(gòu)。圖11b例如示出了一系列立方體支撐結(jié)構(gòu)i至iv，其相應(yīng)地具有：i，敞開的頂部；ii，敞開的頂部和一個敞開的側(cè)壁；iii，敞開的側(cè)壁和可分離的頂部；iv：敞開的側(cè)壁和可分離的頂部，所述頂部部分地向下延伸出一對相對的側(cè)壁。具有可分離部分的支撐結(jié)構(gòu)可形成為具有位于可分離部分與支撐結(jié)構(gòu)的其余部分之間的小區(qū)域的未結(jié)合的或松散地結(jié)合的材料，使得支撐結(jié)構(gòu)可在未結(jié)合的或松散地結(jié)合的材料處斷裂，以打開支撐結(jié)構(gòu)，從而容易地接近被包圍的物體。這種未結(jié)合的或松散地結(jié)合的區(qū)域可通過減少供給至未結(jié)合的區(qū)域的粘合劑的量來形成，或者通過以多孔區(qū)域?qū)⒖煞蛛x部分連接至結(jié)構(gòu)的其余部分來形成，其中，結(jié)合的連接部分從可分離部分延伸至結(jié)構(gòu)的其余部分，但是本身由未結(jié)合的材料分開。后一種方法類似于在一張紙中設(shè)置孔，從而使得能夠沿著孔容易地分離。

此外，圖11c示出了立方體形式的支撐結(jié)構(gòu)i和傾斜平行六面體形式的支撐結(jié)構(gòu)ii之間的比較。后一種結(jié)構(gòu)在如圖9a至9e所示的傾斜的進給機構(gòu)的情況下可具有特別的實用性。

作為另一可能方案。圖11d示出了內(nèi)部分成隔室ii的支撐結(jié)構(gòu)i，物體可形成在每一個隔室ii中。這種配置可針對搬運具有改善的強度。

最后，圖11e示出了環(huán)形形式的替代的分割式支撐結(jié)構(gòu)i，所述支撐結(jié)構(gòu)i可沿未結(jié)合的或弱結(jié)合的區(qū)域分離，以分成例如五個較小的容器ii，每個容器ii呈現(xiàn)例如環(huán)的扇形。如圖12所示，這種配置在與圖8d所示的旋轉(zhuǎn)工作臺相關(guān)聯(lián)的情況下可以是特別有用的。

對于粉末和粘合劑，沒有特定的需求。在一個預(yù)期的變型例中，與物體相比，支撐結(jié)構(gòu)使用不同的粘合劑來形成。替代地，與物體相比，支撐結(jié)構(gòu)可使用不同的連結(jié)或結(jié)合技術(shù)來形成。這將使得能夠通過暫時連結(jié)或弱連結(jié)來制造支撐結(jié)構(gòu)，例如，將可溶性聚合物將金屬粉末結(jié)合起來，而容納在金屬粉末中的任何制造的物體可通過更強的結(jié)合、如激光燒結(jié)來制造。這種配置將使得用于構(gòu)造支撐結(jié)構(gòu)的金屬粉末能夠通過使用合適的溶劑洗滌以解放粉末的結(jié)合而再循環(huán)，而制造的物體基本上不受這種洗滌的影響。此外，這種方法可使得容納在支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)的物體能夠容易地釋放，例如通過用合適的溶劑噴射或浸泡支撐結(jié)構(gòu)，所述溶劑將解放并洗去支撐結(jié)構(gòu)的粉末和物體周圍的未結(jié)合的粉末，同時使制造的物體不受影響。

該技術(shù)同樣適用于其他類型的3d打印和相關(guān)制造技術(shù)，包括層中的結(jié)構(gòu)材料和支撐材料的激光燒結(jié)、熱燒結(jié)、液體的光聚合、或者擠出成型，而不受限制。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可容易地理解的那樣，只需要對打印頭和/或分配器進行適當(dāng)修改。

雖然結(jié)合正方形或矩形構(gòu)建區(qū)域說明了上述公開內(nèi)容，粉末分配器和打印頭在所述構(gòu)建區(qū)域之上在至少第一方向上線性地來回移動，但是該技術(shù)也可應(yīng)用于具有限定圓形構(gòu)建區(qū)域的圓形井的裝置，連續(xù)旋轉(zhuǎn)的徑向粉末分配器和連續(xù)旋轉(zhuǎn)的徑向打印頭相繼經(jīng)過所述構(gòu)建區(qū)域的上方。這種配置在圖7d中示出。實際上，這種情況甚至可能是更優(yōu)選的，因為支撐結(jié)構(gòu)不是制造的物體的一部分，進而僅需要在這種圓形印刷裝置的邊緣處以低分辨率打印，而物體可居中地定位在井中，進而可以以相對較高的空間分辨率打印。

當(dāng)然，打印頭和粉末散發(fā)器的運動與構(gòu)建區(qū)域的運動只需要是相對的，實際上打印頭和粉末分配器可相對于外部參考系、例如基礎(chǔ)框架固定，而工作臺、構(gòu)建區(qū)域和進給機構(gòu)相對于外部參考系移動。實際上，對于大多數(shù)應(yīng)用而言，打印頭和粉末分配器更容易布置為相對于任何外部參考系可移動。

圖1的實施例有利地使用固定高度的盒狀支撐結(jié)構(gòu)，因為第一和第二對夾持器的間隔可適當(dāng)?shù)卣{(diào)整成能夠確保相繼的支撐結(jié)構(gòu)總是被牢固地保持。相比之下，圖4的帶式結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)連續(xù)的粉末柱內(nèi)的各種高度的盒。

最低程度地，對于一些粉末，盒只需要側(cè)壁支撐部分。然而，為了改善對粉末的容納，可選擇具有底部和可選的頂部的支撐結(jié)構(gòu)。底部和頂部可有利地相互平行，以便于處理支撐結(jié)構(gòu)，而側(cè)部通常對應(yīng)于構(gòu)建區(qū)域在平面圖中的尺寸和幾何形狀。

上述公開旨在對所公開的發(fā)明是非限制性的，因此所附權(quán)利要求應(yīng)理解為包括本領(lǐng)域技術(shù)人員在實施上述公開的過程中可實現(xiàn)的所有變型、修改、替換和等同物。所有公開的配置可不受限制地組合，來自一個公開的配置的適用的概念可不受限制地應(yīng)用于另外的公開的配置。