三維打印機(jī)部件的自動(dòng)移除的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】三維打印機(jī)部件的自動(dòng)移除
[0001]優(yōu)先權(quán)信息
[0002]本申請(qǐng)要求于2014年I月16日提交的實(shí)用申請(qǐng)第14/157，027號(hào)的優(yōu)先權(quán)和于2013年2月I日提交的臨時(shí)申請(qǐng)第61/759，686號(hào)的優(yōu)先權(quán)，所述申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文中。
【背景技術(shù)】
[0003]本發(fā)明涉及3D打印機(jī)，并且更特別地涉及3D打印機(jī)中自動(dòng)的部件移除。
[0004]增材制造形式的3D打印在其現(xiàn)有狀態(tài)下是繁重的制造過(guò)程。圖1中示出的通用的現(xiàn)有技術(shù)打印機(jī)10包括打印表面12和承載打印設(shè)備16的可移動(dòng)滑架14。圖1中示出的現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)通常包括聯(lián)機(jī)計(jì)算機(jī)18。
[0005]如圖2中所示，現(xiàn)有技術(shù)的打印機(jī)通常需要如圖所示的六個(gè)或更多個(gè)用戶步驟。首先，用戶在CAD軟件上設(shè)計(jì)3D模型。然后，用戶將待制造部件的3D模型上傳到分層程序。在用戶手動(dòng)校準(zhǔn)150到250個(gè)設(shè)置之后，分層程序生成用于3D打印機(jī)10的機(jī)器代碼。流程的第四個(gè)步驟是將計(jì)算機(jī)或SD卡上的程序形式的機(jī)器代碼上傳到打印主機(jī)。機(jī)器代碼從那里流傳輸?shù)酱蛴C(jī)10上的微處理器，以控制致動(dòng)。打印機(jī)完成打印之后，部件被手動(dòng)移除。在檢查部件的質(zhì)量之后，用戶決定是否需要重新打印該部件。
[0006]完全自動(dòng)的3D打印機(jī)系統(tǒng)需要自動(dòng)的部件移除，以便消除本地操作者移除部件以開(kāi)始下一個(gè)作業(yè)的需要。目前的自動(dòng)的部件移除系統(tǒng)以三種形式存在:傳送帶、擠出機(jī)頭附接件和加熱/冷卻打印床。通常，這些系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于對(duì)打印過(guò)程和/移除過(guò)程是有害的。傳送帶系統(tǒng)已經(jīng)不是成功的，這通常是因?yàn)槠脚_(tái)是柔性的，導(dǎo)致了翹曲的部件。具有剛性軌道的傳送帶可能提供相當(dāng)昂貴的解決方案。還已知將移除板或移除塊附接到擠出機(jī)頭。這種布置通常在傳動(dòng)系上產(chǎn)生過(guò)度的壓力并且可能在打印噴嘴中產(chǎn)生不對(duì)齊從而導(dǎo)致調(diào)平(leveling)問(wèn)題。最后，已知利用加熱/冷卻來(lái)將部件從打印表面釋放。在這種系統(tǒng)中，在打印期間打印表面是熱的。一旦部件的打印完成，使得板被動(dòng)地冷卻。收縮導(dǎo)致部件“爆裂”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在一方面，根據(jù)本發(fā)明的三維打印系統(tǒng)包括在其上制造部件的打印表面。打印設(shè)備被支持用于相對(duì)于打印表面受控地移動(dòng)，以在打印表面上打印部件。刀片被支持用于橫跨打印表面運(yùn)動(dòng)，以將部件從打印表面釋放。在本發(fā)明該方面的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，使用由電磁控制的氣動(dòng)活塞來(lái)使刀片移動(dòng)。刀片可以由在打印表面一側(cè)上的支承件懸臂支承。替代地，刀片可以被支承在打印表面的兩側(cè)。對(duì)于被懸臂支承的刀片來(lái)說(shuō)，支承件形成順應(yīng)式接頭是優(yōu)選的。刀片具有接合所述部件的硬化鋼部分也是優(yōu)選的。
[0008]在優(yōu)選的實(shí)施例中，可以提供絲杠來(lái)使刀片移動(dòng)。替代地，能夠使用驅(qū)動(dòng)皮帶的驅(qū)動(dòng)滑輪來(lái)使刀片移動(dòng)。可以利用齒輪與齒條布置來(lái)使刀片移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，使刀片振動(dòng)以便于部件移除。
[0009]在另一個(gè)方面，本文中公開(kāi)的三維打印系統(tǒng)包括打印表面，部件在其上被打印，所述打印表面包括成陣列的孔。打印設(shè)備被支持用于相對(duì)于打印表面受控地移動(dòng)以在打印表面上打印所述部件。成陣列地布置銷(xiāo)以使其與成陣列的孔匹配，并且提供用于推動(dòng)銷(xiāo)穿過(guò)孔以使部件從表面升起的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，用于推動(dòng)銷(xiāo)穿過(guò)孔的裝置包括使表面降低到銷(xiāo)上。替代地，可以提供用于通過(guò)使所述銷(xiāo)升起來(lái)推動(dòng)銷(xiāo)穿過(guò)孔的裝置。
[0010]在又一個(gè)方面，本發(fā)明是包括打印表面的三維打印系統(tǒng)，所述打印表面包括在部件位置之下的至少一個(gè)孔。壓縮空氣被引導(dǎo)穿過(guò)孔以使部件從所述表面升起。
[0011]在本發(fā)明的再一個(gè)方面，系統(tǒng)包括用于使打印表面振動(dòng)的裝置?？梢允褂秒姶朋w來(lái)使打印表面振動(dòng)。
[0012]本文中公開(kāi)的實(shí)施例中的許多還包括用于移除被釋放部件的輔助裝置。所述輔助件包括壓縮空氣噴射器、用于限制被釋放部件的固定阻擋件和附接到刀片的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)阻擋件。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的三維打印設(shè)備的透視圖。
[0014]圖2是示出了與現(xiàn)有技術(shù)的三維打印設(shè)備相關(guān)的用戶步驟的框圖。
[0015]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的打印機(jī)的透視分解圖。
[0016]圖4是示出與本文中公開(kāi)的三維打印機(jī)結(jié)合的用戶步驟的框圖。
[0017]圖5是用于移除被打印部件的鏟子/刀片實(shí)施例的透視圖。
[0018]圖6是利用銷(xiāo)將部件推離打印表面的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的橫截面視圖。
[0019]圖7是利用從打印表面之下輸送的空氣壓力來(lái)釋放被打印部件的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0020]圖8構(gòu)成在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的被懸臂支承的刀片的視圖。
[0021]圖9是用于容納在本發(fā)明中作為刀片使用的硬化鋼片的鋁支承件的透視圖。
[0022]圖10是利用螺桿或者絲杠使用于部件移除的刀片移動(dòng)的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
[0023]圖11是示出了被支承在打印表面兩側(cè)上的刀片的示意圖。
[0024]圖12是用于為了部件移除而使打印表面振動(dòng)的電磁體的示意圖。
[0025]圖13是用于使刀片振動(dòng)以便于部件移除的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0026]圖14是利用壓縮空氣來(lái)移除被釋放的部件的示意圖。
[0027]圖15是用于容納被釋放的部件的阻擋刷的示意圖。
[0028]圖16構(gòu)成用于移除部件的安裝有刀片的彈簧樞軸的視圖。
[0029]圖17是用于移除部件的柔性阻擋件的另一個(gè)實(shí)施例。
[0030]圖18示出了具有固定刷的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)阻擋件。
[0031]圖19是供與本文中公開(kāi)的發(fā)明結(jié)合使用的樞軸阻擋件的透視圖。
[0032]圖20是具有凹槽的打印板的底側(cè)的橫截面視圖，所述凹槽用于運(yùn)動(dòng)耦接到支承結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0033]現(xiàn)在參照?qǐng)D3，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括部件移除刀片20，其能夠移動(dòng)以釋放被打印部件22。提供相機(jī)24用于在部件被打印期間和之后評(píng)估部件。本發(fā)明還包括連接到W1-Fi網(wǎng)絡(luò)的機(jī)載的打印機(jī)主機(jī)26。與被存儲(chǔ)于如現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中聯(lián)機(jī)到打印機(jī)的計(jì)算機(jī)中不同，用于修補(bǔ)和對(duì)3D模型分層的軟件被存儲(chǔ)在云中。提供自動(dòng)隊(duì)列來(lái)命令打印機(jī)將打印的下一個(gè)部件。
[0034]現(xiàn)在參照?qǐng)D4，與以上關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的3D打印機(jī)所討論的的六個(gè)步驟不同，本文中公開(kāi)的系統(tǒng)僅需要三個(gè)用戶步驟。在本系統(tǒng)中，在內(nèi)容被創(chuàng)建之后，3D模型被上傳到系統(tǒng)。在管理員許可(可選的)之后，利用云中的自動(dòng)選擇的分層設(shè)置(基于速度-質(zhì)量和速度-強(qiáng)度的兩個(gè)用戶輸入)，部件被自動(dòng)修復(fù)和分層(從3D模型生成機(jī)器代碼)，然后自動(dòng)被加載到具體打印機(jī)的自動(dòng)隊(duì)列上。當(dāng)打印機(jī)已經(jīng)到達(dá)隊(duì)列上的那個(gè)部件時(shí)，g代碼(機(jī)器代碼)被自動(dòng)加載到打印機(jī)的本地主機(jī)程序中(通常在本地的微型計(jì)算機(jī)上)，然后被流傳輸?shù)酱蛴C(jī)的微處理器。在打印過(guò)程進(jìn)行時(shí)，相機(jī)24利用自動(dòng)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)來(lái)監(jiān)視每個(gè)2D層，以確保部件正在被正確地打印。如果部件在任一層被打印失敗，那么部件將會(huì)自動(dòng)被移除并且被重新打印(如果人工智能軟件認(rèn)為有必要，那么在重新打印之前利用不同的設(shè)置進(jìn)行重新分層)。已完成的部件(再一次由計(jì)算機(jī)視覺(jué)子系統(tǒng)檢查質(zhì)量)被移除并且準(zhǔn)備好用于提取。打印機(jī)然后繼續(xù)移動(dòng)到隊(duì)列上的下一個(gè)部件。總計(jì)嚴(yán)格地存在三個(gè)