CN108025489B - 用于3d打印的废料处置 - Google Patents

Abstract

在积层制造过程中积层制造或3D打印会产生大量的废墨水或树脂。所述废墨水是有害物质，必须收集并处理。本发明提供一种废墨水收集装置，用以收集打印过程中的废墨水或来自头部清洁和其他附带操作的废墨水，存储废墨水，并将废墨水固化。因此所述废墨水被安全地进行传统处理。一种废墨水处理墨盒用以收集所述废墨水并进行固化。

Description

用于3D打印的废料处置

技术领域与背景技术

本发明的一些实施例中，涉及一种用于3D打印或积层制造中的废料处置的方法及设备，而且特别的是，不排除地涉及一种对环境安全的废料处理方法。

3D打印，也被称为积层制造，在过去的二十年中已经开发及改进的技术，目前对于工业的应用是实用及有用的。3D打印通过逐层添加材料从下往上建立单元对象，从而能够形成具有复杂形状且唯一的独特单个部件。

3D打印是使用特殊的油墨或树脂进行的，这些油墨或树脂在液态时用喷嘴喷射形成一层，然后将所述层用滚轮卷起以形成光滑的形状，并且在滚动之后，使用LED二极管光固化所述层以固化墨水。

所述滚轮产生大量的废料，是原始喷墨操作中墨水体积的10-30％。喷头维护程序会产生额外的墨水浪费，例如：清洗喷头及喷出残余墨水。废液的树脂被认为是有害物质，需要妥善储存和处理。不再赘述，在使用之后，去除液体形式的约30％的墨水在打印机操作中是相当高的，并且对于环境友善的处理是昂贵的。

目前，废料被收集并泵入一次性容器，当装满时被运送到处置设施。所述设施处理废料并以适当的方式处置废料。

发明内容

本实施例的目的主要在于通过消除未使用的液体树脂的安全处理的需要来解决现有技术的问题。

未使用的液体树脂被自动收集并被固化。固化后的油墨不再是有害物质，可以使用标准处理。固化可以在收集期间进行，即在产生废料之后立即进行，并且本实施例可以规定在任何时候都不存在危险废料的显着存储。

根据本发明的一些实施例的一方案，提供了一种在积层制造过程中产生废墨水的积层制造的设备，所述设备包括：

一废墨水收集装置，配置用以从积层制造场所收集废墨水；及

一废墨水固化装置，配置用以固化收集后的所述废墨水。

在一实施例中，所述废墨水固化装置包含：

一收集墨盒，用以收集呈液态的所述废墨水；及

一固化能量源，用以固化所述废墨水。

在一实施例中，所述废墨水固化装置还包含一开关，当所述墨水均匀分布在所述墨盒中，所述开关用以操作所述固化能量源。

在一实施例中，所述开关被配置用以延迟所述固化能量源的操作，以允许有时间将滴入所述墨盒中的所述废墨水的多个滴液合并。

在一实施例中，所述废墨水收集装置包含：

一储池，用于从一滚轮或一打印头维修过程来收集所述废墨水；及

一管道***，用于将所述废墨水分配成均匀分布在一收集墨盒上的多个滴点。

在一实施例中，所述废墨水收集墨盒包含被分布的多个滴点的一阵列，用于将所述废墨水均匀分配至所述收集墨盒上。

在一实施例中，所述固化能量源被位于以均匀辐射能量至所述墨盒上。

在一实施例中，所述固化能量源包含一排的多个二极管，通常是紫外光二极管。

在一实施例中，所述固化能量源沿着所述墨盒朝一侧纵向定位。

在一实施例中，所述多个滴点包含一屏蔽件，以屏蔽对抗来自所述源的固化能量，以保护所述废墨水免于在滴落于所述多个滴点之前被固化。

在一实施例中，所述屏蔽件包含多个罩体，围绕在每一滴点周围。

在一实施例中，所述设备还包含一分配铲，位在每一滴点下方，用以引导滴落。

在一实施例中，所述固化能量源包含三排的多个二极管，其中一第一排纵向的位于所述墨盒的一第一侧，一第二排纵向的位于所述墨盒的一第二侧，一第三排纵向的位于多个出口点上方，所述第三排被配置用于在所述墨盒达到一充满状态时进行一单一操作，以固化未滴落的墨水。

在一实施例中，所述墨盒包含一水平检测器，用以检测在所述墨盒中的废墨水的一当前水平，从而确定所述墨盒何时被充满。

在一实施例中，所述水平检测器包含一棱镜，除了当被所述废墨水包围时之外，所述棱镜具有被选定用以引起全内反射的一折射率。

在一实施例中，所述固化能量源包含一第一排的多个二极管及一第二排的多个二极管，所述第一排及第二排各自以一倾斜角度定向朝向所述墨盒的一底面。

根据本发明的一第二方案，提供了一种在积层制造过程中对废墨水管理的方法，包括：

将墨水输送至一积层制造场所；

从所述积层制造场所收集废墨水；及

在收集时固化所述废墨水。

所述方法还包含：

监测废墨水的一流量；及

根据所述废墨水的流量操作所述固化。

在一实施例中，所述废墨水的固化包含：

收集呈液态的所述废墨水；及

使用一固化能量来固化所述废墨水。

所述方法还包含在允许所述墨水均匀分布在所述墨盒中之后，操作所述固化能量源。

所述方法还包含延迟操作所述固化能量源的时间，以允许有时间将滴入所述墨盒中的所述废墨水的多个滴液合并。

在一实施例中，所述废墨水的收集包含：

从一滚轮或一打印头维修过程来收集所述废墨水；及

将所述废墨水均匀地分布在一收集墨盒上。

所述方法还包含均匀地将固化能量辐射至所述墨盒上。

所述方法还包含：

检测所述墨盒何时被充满；及

照射所述墨盒的多个滴管，以固化未滴落的墨水。

根据本发明的一第三方案，提供一种用于接收来自一积层制造设备的废墨水的墨盒，所述墨盒包含一分配头、一固化源及一容器，其中所述分配头包含一输入管及多个滴点的一阵列，所述多个滴点的一阵列分布在所述墨盒上；所述多个滴点分别被一屏蔽件包围，以保护免于被所述固化源直接照射；所述固化源包含围绕所述容器周围排列的多个辐射位置。

所述滴点包含多个尖锐终端用于形成液滴。

所述墨盒还包含多个滴落导向铲，位在所述滴点的每一个下面，而且位在所述屏蔽件内。

所述墨盒还包含一第二固化源，位在所述分配头内，用于在所述墨盒充满时固化尚留在所述分配头中的墨水。

所述墨盒还包含一水平检测器，用以检测所述墨盒的填充。所述水平检测器可使用LED二极管，检测器及简单反射或棱镜。

根据本发明的一第三方案，提供一种在积层制造过程中于产生废墨水的一积层制造的设备内控制固化的方法，所述设备包含：

一废墨水收集装置，配置用以从积层制造场所收集废墨水；及

一废墨水固化装置，配置用以固化收集后的所述废墨水，

所述方法包含：

估计流至所述废墨水收集装置的一树脂流量；

使用所述估计来计算所述树脂到达所述废墨水收集装置的一时间及一数量；及

在符合所计算数量的一时间点及一剂量下，操作所述固化。

除非另外定义，否则本文使用的所有技术及/或科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。虽然在本发明的实施例的实践或测试中可以使用与本文所述的方法及材料类似或等同的方法及材料，但是以下描述示例性的方法及/或材料。如果发生冲突，包括定义在内的专利说明书将受到控制。另外，这些材料、方法及实例仅是说明性的，并非意在限制。

附图说明

这里仅通过举例的方式参照附图来描述本发明的一些实施例。现在具体参照附图详细说明，要强调的是，所显示的细节是作为示例并且出于对本发明的实施例的说明性讨论的目的。就这点来说，对于本领域技术人员而言，利用附图进行的描述对于可以如何实施本发明的实施例是显而易见的。

在所述附图中：

图1A至1D是根据本发明的一些实施例的一积层制造***的示意图。

图2A至2C是根据本发明的一些实施例的打印头的示意图。

图3A至3F是显示根据本发明的一些实施例的坐标变换的示意图。

图4是显示根据本发明的一实施例具有废料收集的积层制造设备的一示意图。

图5是显示根据本发明的一实施例从打印位置到收集墨盒的废墨水或树脂的路径的一简化示意图。

图6是显示根据本发明的一实施例的一盒组件的一头部的一简化示意图。

图7及8是根据本发明的一实施例的收集墨盒的图片，其中废墨水显示为两个不同阶段的聚结。

图9显示根据本发明的一实施例的废墨水的收集墨盒的一剖视图，并显示用于固化LED二极管的位置。

图10显示根据本发明的一实施例的收集墨盒的一喷头中的多个滴点的构造及位置。

图11是显示根据本发明的一实施例的一喷头中的滴落出口点的一示意图。

图12A至12C是根据本发明的一实施例的废墨水的收集墨盒的三个剖视图。

图13A及13B是根据本发明的一实施例用于收集墨盒的水平检测器的两个侧面部分。

图14是根据本发明用于收集墨盒的水平检测器的一替换实施例。

图15是表示本发明的一实施例的废墨水的回收固化工序的动作的一流程图。

图16是显示根据本发明的一实施例的废墨水流量监视及使用所述结果来控制固化速率或剂量的一简化流程图。

图17是显示在本发明的操作过程中收集墨盒中的树脂或墨水累积的各个阶段的一图片。

图18是显示固化后的废弃树脂的层叠结构的一图片。

图19是说明堆积多个石笋状物的一图片。

图20是说明一般固化物质内未固化的液体树脂袋体的一图片。

图21A至21C是说明在所产生的阴影中堆积的石笋状物如何引起液体树脂袋体形成的图片。

图22是根据本发明的一实施例的显示LED二极管位置及使用三角形显示固化灯如何用至少两点的照明来覆盖墨盒内部的一图片。

图23是显示根据本发明另一实施例用于3D打印机的废料处理***的一示意图。

图24是图23的***的一分解图。

图25显示图23的***的废弃指示器组件的一示意图。

图26A显示图23的***的一喷头组件。

图26B是图26A的组件的一部分的一细节图。

图27、28及29是图25的废料导向组件内的结构的不同角度的示意图。

图30是图25的废料导向组件的一简化侧视图。

图31是装配到图26A的喷头组件上的图25的废导向组件的一简化侧视图。

图32、33及34是显示用于保护图23的***的滴入口避免不慎固化的保护结构的示意图。

图35显示由不充分保护的滴入口所形成的钟乳石状物。

图36显示根据本发明的一实施例的LED二极管及滴孔相互关系以确保均匀固化。

图37显示根据本发明的一实施例的用于预测树脂流动以便计算固化的正确时间及剂量的虚拟废料管道模型。

具体实施方式

本发明在一些实施方案中涉及在积层制造期间处理废墨水或树脂，并且更具体地但不排除涉及使标准废料处理能够安全使用的方式。

未使用的树脂是有害物质，必须使用特殊的废料处理技术进行处理，这通常成为树脂供应商的责任。3D打印过程产生大量的废料，通常是由喷头喷射的量约10-30％。头部维护程序(如清洗及喷出)也会产生额外的废料。

虽然废液中的树脂被认为是危险的，但是固化树脂没有危险，可以在常规垃圾中处理。因此，本发明的实施例在废树脂产生时固化。一旦废树脂盒已满，用户只需将盒子扔进垃圾箱，并用新的树脂盒替换。

在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应当理解的是，本发明在其应用中不一定限于以下描述中阐述的部件及/或方法的构造和布置的细节及/或者在附图及/或实施例中示出。本发明能够具有其他实施例或以各种方式实践或执行。

本实施例的方法及***，通过与对象的形状对应的配置图案形成多个层来基于计算机对象数据以分层方式制造三维对象。计算机对象数据可以是任何已知的格式，包括但不限于标准镶嵌语言(STL)或立体光刻轮廓(SLC)格式，虚拟现实建模语言(VRML)，积层制造文件(AMF)格式，图形交换格式(DXF)，多边形文件格式(PLY)或适用于计算机辅助设计(CAD)的任何其他格式。

这里使用的用语“对象”是指整个对象或其一部分。

每一层都由积层制造设备形成，所述设备扫描二维表面并对其进行图案化。在扫描的同时，所述设备访问二维层或表面上的多个目标位置，并且针对每个目标位置或一组目标位置确定目标位置或目标位置组是否被建筑材料，以及将哪种类型的建筑材料递送到其中。这个决定是根据表面的计算机图像做出的。

在本发明的优选实施例中，AM(Additive Manufacturing)积层制造包括三维打印，更优选三维喷墨打印。在这些实施例中，建筑材料从具有一组喷嘴的分配头分配，以将建筑材料分层沉积在支撑结构上。因此，AM设备在要占用的目标位置分配建筑材料，并使其他目标位置无效。所述装置通常包括多个分配头，每个分配头可以被构造成分配不同的建筑材料。因此，不同的建筑材料可以占据不同的目标位置。建筑材料的类型可以分为两大类：建模材料和辅助材料。支撑材料用作在制造过程和/或其他目的期间支撑对象或对象组件的支撑基体或结构，例如提供中空或多孔对象。支撑结构可以另外包括建模材料组件，例如，为进一步的支持力量。造型材料通常是配制成用于增材制造的组合物，其能够自行形成三维对象，即不需要与任何其他物质混合或组合。最终的三维物件由建模材料或建模材料或建模和支撑材料或其修改(例如，固化之后)的组合制成。所有这些操作对于实体自由形式制造领域的技术人员来说都是众所周知的。

在本发明的一些示例性实施例中，通过分配两种或更多种不同造型材料来制造对象，每种材料来自AM的不同分配头。在打印头的相同行程期间，材料可选地且优选地沉积在层中。根据对象的期望特性选择层内材料和材料的组合。图1A显示根据本发明的一些实施例的适用于一对象112的AM的***110的代表性且非限制性的示例。所述***110包括具有一分配单元16的一积层制造设备114，所述分配单元16包括多个分配头。每个头部优选地包括一个或多个喷嘴阵列122，在以下描述的图2A至2C中，通过一液体建筑材料124来分配。

优选地但非强制地，设备114是三维打印设备，在这种情况下，分配头是打印头，并且建筑材料通过喷墨技术分配。这不一定是这种情况，因为对于一些应用，积层制造设备可能不需要采用三维打印技术。根据本发明的各种示例性实施例设想的积层制造设备的代表性实例，包括但不限于熔凝沉积造型设备及熔融材料沉积设备。

每个分配头可选地且优选地经由可以可选地包括温度控制单元(例如，温度传感器和/或加热装置)及材料水平传感器的建筑材料储存器供给。为了分配建筑材料，例如像在压电喷墨打印技术中一样，将电压信号施加到分配头以经由分配头喷嘴选择性地沉积材料液滴。每个头的分配速度取决于喷嘴的数量，喷嘴的类型及所施加的电压信号速率(频率)。这种分配头对于固体自由成形制造领域的技术人员是已知的。

优选地但非强制地，分配喷嘴或喷嘴阵列的总数被选择为使得一半的分配喷嘴被指定为分配支撑材料并且一半的分配喷嘴被指定为分配建模材料，即喷射造型材料的喷嘴的数量与喷射支撑材料的喷嘴的数量相同。在图1A所示的代表性例子中，显示四个分配头16a，16b，16c及16d。所述头部16a，16b，16c及16d中的每一个具有喷嘴阵列。在这个例子中，所述头部16a及16b可以被指定用于造型材料，并且头部16c及16d可以被指定用于支撑材料。因此，所述头部16a可以分配第一造型材料，头部16b可以分配第二造型材料，并且头部16c及16d都可以分配支撑材料。在一替代实施例中，头部16c及16d例如可以组合成具有两个喷嘴阵列的单个头部，用于沉积支撑材料。

然而，应当理解的是，这不意图限制本发明的范围，并且造型材料沉积头(造型头)的数量和支撑材料沉积头(支撑头)的数量可以不同。

通常，选择每个相应的头或头阵列中的造型头的数量，支撑头的数量和喷嘴的数量，例如以在支撑材料的最大分配速率和造型材料的最大分配速率之间提供预定比例a。所述预定比率a的值优选地被选择以确保在每个形成的层中，造型材料的高度等于支撑材料的高度。a的典型值为约0.6至约1.5。

如本文所使用的用语“大约”是指≥10％。

例如，对于a＝1，当所有造型头及支撑头操作时，支撑材料的总分配速率通常与造型材料的总分配速率相同。

在一个优选实施例中，存在M个造型头，每个造型头具有m个阵列p个喷嘴，以及S个支撑头，每个具有s个阵列q个喷嘴，使得M×m×p＝S×s×q。M×m建模阵列及S×s支持阵列中的每一个都可以作为一个单独的物理单元来制造，可以从一组阵列组装和拆卸。在所述实施例中，每个这样的阵列可选地并且优选地包括其自身的温度控制单元及材料水平传感器，并且为其操作接收单独控制的电压。

设备114可以进一步包括一硬化装置324，所述硬化装置324可以包括任何被配置为发出光，热或类似物的装置，所述装置可以使沉积的材料硬化。例如，根据所使用的建模材料，所述硬化装置324可以包括一个或多个辐射源，其可以是例如紫外光或可见光或红外光，或其他电磁辐射源或电子束源。在本发明的一些实施例中，所述硬化装置324用于固化或固化建模材料。

所述分配头及辐射源优选地安装在框架或块128中，所述框架或块128优选地可操作地在用作工作表面的盘体360上往复移动。在本发明的一些实施例中，辐射源被安装在块中，使得它们在分配头后面跟随，以至少部分固化或固化刚刚由分配头分配的材料。所述盘体360水平放置。根据惯例，选择一X-Y-Z笛卡尔(Cartesian)坐标系，使得X-Y平面平行于盘体360。所述盘体360优选地构造成垂直(沿Z方向)移动，典型地向下移动。在本发明的各种示例性实施例中，设备114还包括一个或多个水平装置132，例如，滚轮326。所述水平装置326用于在其上形成连续层之前拉直，水平及/或建立新形成的层的厚度。所述水平装置326优选地包括用于收集在调平期间产生的过量材料的废料收集装置136。废料收集装置136可以包括将材料输送到废料箱或废料筒的任何机构。下文将更详细地讨论废料收集。

在使用中，所述单元16的分配头沿扫描方向(在此被称为X方向)移动，并且在其通过盘体360的过程中选择性地以预定构造分配建筑材料。所述建筑材料通常包括一种或多种类型的支撑材料和一种或多种类型的建模材料。在所述单元16的分配头的通过之后，通过辐射源126固化建模材料。在头部的反向信道中，返回到刚刚沉积的层的起始点，可以根据预定的构造进行建筑材料的额外分配。在分配头的前向及/或后向通道中，由此形成的层可以通过水平装置326校直，水平装置326优选地遵循分配头的前向及/或后向运动的路径。一旦分配头沿着X方向返回其起始点，它们可以沿着指向方向(在这里被称为Y方向)移动到另一个位置，并且继续沿着X方向往复移动来建立相同的层。或者，分配头可以在正向及反向运动之间或者在多于一次正反向运动之后沿Y方向移动。由分配头执行的完成单个层的一系列扫描在本文中被称为单个扫描周期。

一旦层完成，根据随后要打印的层的期望厚度，盘体360沿Z方向降低到预定的Z水平。重复所述过程以分层方式形成三维对象112。

在另一个实施例中，盘体360可以在层内的单元16的分配头的前向及反向信道之间沿Z方向移动。进行这样的Z位移是为了使水平装置与表面在一个方向上接触并避免在另一个方向上的接触。所述***110可选地且优选地包括建筑材料供应***330，所述建筑材料供应***330包括建筑材料容器或套筒并且将多个建筑材料供应到制造设备114。

一控制单元340控制所述制造设备114，并且可选地且优选地还供应所述***330。所述控制单元340通常包括被配置为执行控制操作的电子电路。所述控制单元340优选地与数据处理器154通信，所述数据处理器154基于计算机对象数据发送关于制造指令的数字数据，例如以标准形式在计算机可读介质上表示的CAD配置，镶嵌语言(STL)格式等。典型地，所述控制单元340控制施加到每个分配头或喷嘴阵列的电压以及相应打印头中的建筑材料的温度。

一旦制造数据被加载到所述控制单元340，它可以在没有用户干预的情况下运行。在一些实施例中，所述控制单元340例如使用数据处理器154或使用与单元340通信的用户界面116来接收来自操作者的额外输入。所述用户界面116可以是本领域已知的任何类型，例如但不限于键盘、触摸屏等。例如，所述控制单元340可以接收一个或多个建筑材料类型及/或属性，例如但不限于颜色，特性扭曲及/或转变温度、粘度、电特性、磁性特性作为附加输入。其他属性和属性组也是可以预期的。

在图1B至1D中显示根据本发明一些实施例的适用于对象的AM的***10的另一个代表性及非限制性示例。图1B至1D显示***10的一俯视图(图1B)、一侧视图(图1C)及一示意图(图1D)。

在本实施例中，***10包括盘体12和多个喷墨打印头16，每个喷墨打印头具有多个分离的喷嘴。所述盘体12可以具有圆盘形状或者可以是环形的。也可以设想非圆形形状，只要它们可以围绕垂直轴线旋转。

所述盘体12及头部16可选地且优选地安装成允许盘体12及头部16之间的相对旋转运动。这可以通过以下方式来实现：(i)将盘体12配置成相对于头部16围绕竖直轴14旋转，(ii)将头部16配置成相对于盘体12绕竖直轴14旋转，或者(iii)配置盘体12和头部，以绕垂直轴14旋转但是以不同的旋转速度(例如，以相反的方向旋转)。虽然下面的实施例特别强调配置(i)，其中盘体是构造成相对于头部16围绕垂直轴14旋转的旋转盘体，但是应当理解的是，本申请还设想了配置(ii)及(iii)。本文描述的任何一个实施例可以被调整为适用于配置(ii)及(iii)中的任何一个，并且本领域的普通技术人员将会知道如何进行这种调整。

在下面的描述中，平行于盘体12并且从轴14向外指向的方向被称为径向方向r，与盘体12平行且垂直于径向方向r的方向在这里被称为方位角方向，及垂直于盘体12的方向在此被称为垂直方向z。

这里使用的用语“径向位置”是指在离开轴14的特定距离处在盘体12上或上方的位置。当所述用语与打印头连接使用时，所述用语指的是距轴14具有特定距离的头的位置。当所述用语用于与盘体12上的点相连时，所述用语对应于属于点的轨迹的任何点，所述点是以半径为距离轴14的特定距离并且其中心在轴14处的圆。

这里使用的用语“方位位置”是指相对于预定参照点在特定方位角的盘体12上或上方的位置。因此，径向位置是指属于相对于参照点形成特定方位角的直线的点的轨迹的任何点。

这里使用的用语“垂直位置”是指在特定点与垂直轴14相交的平面上的位置。

盘体12用作三维打印的支撑结构。在其上打印一个或多个对象的工作区域通常但不一定小于盘体12的总面积。在本发明的一些实施例中，工作区域是环形的。工作区域以26显示。在本发明的一些实施例中，盘体12在整个对象的形成过程中以相同的方向连续地旋转，并且在本发明的一些实施例中，盘体将旋转方向反转至少一次(例如，在形成对象的过程中以振荡的方式)。盘体12可选地且优选地可移除。取出盘体12可以用于维护***10，或者如果需要的话，可以在打印新的对象之前更换盘体。在本发明的一些实施例中，***10设置有一个或多个不同的替换盘体(例如，替换盘体的工具包)，其中为不同类型的对象(例如不同的重量)，不同的操作模式(例如，不同的转速)等指定了两个或更多个盘体。盘体12的更换可以根据需要是手动或自动的。当采用自动更换时，***10包括盘体更换装置36，盘体更换装置36被构造成用于从其在头16下方的位置移除盘体12并且用替换盘体(未绘示)替换盘体12。在图1B的代表性图示中，盘体更换装置36被图示为带有可移动臂40的驱动器38，所述可移动臂40构造成拉动盘体12，但是也可以设想其他类型的盘体更换装置。

打印头16的示例性实施例在图2A至2C中显示。这些实施例可以用于上述任何AM***，包括但不限于***110和***10。

图2A-2B显示具有一个(图2A)和两个(图2B)喷嘴阵列22的一打印头16。阵列中的喷嘴优选沿直线线性排列。在特定打印头具有两个或更多个线性喷嘴阵列的实施例中，喷嘴阵列可选地并且优选地可以彼此平行。

当采用类似于***110的一***时，所有打印头16可选地并且优选地沿着索引方向取向，其中沿着扫描方向的位置彼此偏移。

当采用类似于***10的一***时，所有打印头16可选地并且优选地以其方位位置相互偏移的方式径向地(平行于径向方向)取向。因此，在这些实施例中，不同打印头的喷嘴阵列彼此不平行，而是彼此成角度，所述角度大致等于各个头之间的方位角偏移。例如，一个磁头可以放射状定位在方位角₁，另一个磁头可以放射状定位在方位角₂。在这个例子中，两个头之间的方位角偏移是₁-₂，两个头的线性喷嘴阵列之间的角度也是₁-₂。

在一些实施例中，可以将两个或更多个打印头组装到打印头的一块上，在这种情况下，所述打印块的打印头通常彼此平行，所述一包括多个喷墨打印头16a、16b、16c的块在图2C中示出。

在一些实施例中，所述***10包括定位在头部16下方的支撑结构30，使得盘体12位于支撑结构30和头部16之间。所述支撑结构30可用于避免或减少在喷墨打印头16操作时可能发生的盘体12的振动。在打印头16围绕轴14旋转的配置中，支撑结构30优选地也旋转，使得支撑结构30总是直接位于头部16的下方(与盘体12在头部16与盘体12之间)。

盘体12及/或打印头16可选地并且优选地被配置成沿垂直方向z平行于竖直轴14移动，以便改变盘体12及打印头16之间的垂直距离。在通过沿着竖直方向移动盘体12来改变垂直距离的构造中，所述支撑结构30优选地也与盘体12一起竖直地移动。在垂直方向上由头部16沿垂直方向改变垂直距离的结构中，在保持盘体12的垂直位置固定的同时，所述支撑结构30也保持在固定的垂直位置。

所述垂直运动可以通过垂直驱动器28建立。一旦一个层完成，根据随后要打印的层的期望厚度，盘体12及头部16之间的垂直距离可以增加(例如，盘体12相对于头部16降低)预定的垂直步长。重复所述过程以分层方式形成三维对象。

喷墨打印头16的操作以及可选地且优选还有***10的一个或多个其他部件的操作，例如盘体12的运动由控制器20控制。所述控制器可以具有电子电路及电路可读的非易失性存储介质，其中存储介质存储程序指令，当由电路读取时，使电路执行控制操作，如下面进一步详述。

控制器20还可以与主计算机24通信，主计算机24基于计算机对象数据发送关于制造指令的数字数据，例如以标准镶嵌语言(STL)或立体光刻轮廓(SLC)格式，虚拟现实建模语言(VRML)，积层制造文件(AMF)格式，图形交换格式(DXF)，多边形文件格式(PLY)，或适用于计算机辅助设计(CAD)的任何其他格式。目标数据格式通常是根据笛卡尔坐标系构成的。在这些情况下，计算机24优选地执行用于将计算机对象数据中的每个切片的坐标从笛卡尔坐标系转换为极坐标系的过程。所述计算机24可选地且优选地根据变换的坐标系来传输制造指令。或者，计算机24可以根据由计算机对象数据提供的原始坐标系来传输制造指令，在这种情况下，坐标变换由控制器20的电路执行。

坐标转换允许在旋转盘体上进行三维打印。在常规的三维打印中，打印头沿着直线在固定盘上往复运动。在这样的传统***中，只要盘体的分配速率是均匀的，盘体上的任何点的打印分辨率都是相同的。与传统的三维打印不同的是，头部点的所有喷嘴在同时覆盖盘体12上的相同距离。坐标的变换可选地且优选地被执行，以便确保在不同的径向位置处等量的过量材料。根据本发明的一些实施例的坐标变换的代表性示例在图3A至3F中提供，显示了三个对象的切片(每个片对应于不同层的对象的制造指令)，其中图3A、3C及3E显示笛卡尔坐标系中的切片，图3B、3D及3F显示了在将坐标过程变换应用于相应切片之后的相同切片。

通常，所述控制器20基于制造指令并且基于存储的程序指令来控制施加到***10的相应部件的电压，如下所述。

通常，所述控制器20控制打印头16在盘体12的旋转期间分配层状建筑材料的液滴，例如在盘体12上打印三维对象。

取决于所使用的造型材料，所述***10可选地且优选地包括一个或多个辐射源18，辐射源18可以是例如紫外光或可见光或红外光，或其它电磁辐射源或电子束源。辐射源可以包括任何类型的辐射发射装置，包括但不限于发光二极管(LED)、数字光处理(DLP)***、电阻灯等。辐射源18用于固化或固化建模材料。在本发明的各种示例性实施例中，辐射源18的操作由控制器20控制，控制器20可以激活及停用辐射源18，并且可选地还可以控制由辐射源18产生的辐射的量。

在本发明的一些实施例中，所述***10还包括一个或多个可以制造成辊子或刀片的水平装置32。所述水平装置32用于在其上形成连续层之前使新形成的层变直。在一些实施例中，水平装置32具有圆锥形辊的形状，其定位成使得其对称轴34相对于盘体12的表面倾斜，并且其表面平行于盘体的表面。所述实施例在***10(图1C)的侧视图中示出。

所述圆锥滚子可以具有锥形或圆锥形的形状。

锥形辊的打开角度优选地被选择为使得在沿其轴34的任何位置处的锥体的半径与所述位置与轴14之间的距离之间的恒定比例。所述实施例允许辊32有效地平整层，因为当辊旋转时，辊的表面上的任何点p具有线性速度，该线性速度与在垂直点处的盘的线速度成比例(例如相同)在点p之下。在一些实施例中，辊具有圆锥截头体的形状，其具有一高度h，距离轴14最近距离处的一半径R₁以及距离轴14最远距离处的一半径R₂，其中参数h，R₁和R₂满足关系式R₁/R₂＝(R-h)/h，其中R是辊距轴14最远的距离(例如，R可以是盘体12的半径)。

水平装置32的操作可选地并且优选地由控制器20控制，所述控制器20可以启动及停用水平装置32，并且可选地还可以控制其沿竖直方向(平行于轴线14)及/或径向方向(平行于盘体12并指向或远离轴14)。

在本发明的一些实施例中，打印头16构造成沿着径向方向r相对于托盘往复移动。当头部16的喷嘴阵列22的长度小于沿着盘体12上的工作区域26的径向的宽度时，这些实施例是有用的。头部16沿着径向的运动可选地且优选地由控制器20控制。

一些实施例考虑通过分配来自不同分配头的不同材料来制造物件。这些实施例尤其提供了从给定数量的材料中选择材料并限定所选材料及其特性的期望组合的能力。根据本实施例，定义了每个材料与所述层的沉积的空间位置，以实现不同材料对不同三维空间位置的占用，或通过两种或更多种不同的材料来实现基本上相同的三维位置或相邻的三维位置的占据，从而允许层内的材料的后沉积空间组合，而在相应位置形成复合材料或位置。

预期任何后期沉积组合或建模材料的混合。例如，一旦分配了某种材料，它可以保持其原始属性。然而，当与分配在相同或附近位置的另一种造型材料或其他分配材料同时分配时，形成具有与分配材料不同性质的不同性质的复合材料。

因此，本实施例使得能够根据期望表征对象的每个部分的性质来沉积宽范围的材料组合以及在对象的不同部分中制造可由多种不同材料组合构成的物件。

关于适用于本实施例的AM***的原理和操作的进一步细节在美国专利第9,031,680号中获知，其内容通过引用结合于此。

现在参照图4是显示根据本实施例的积层制造设备的废墨水处理子***的示意图。如上面关于图1A所示，积层制造设备114进一步包括一个或多个水平装置，例如辊子326。水平装置326用于在其上形成连续层之前使新形成的层变直，平整及/或形成厚度。水平装置326优选地包括用于收集在调平期间产生的过量树脂材料的废料收集装置136。废料收集装置136可以包括将材料输送到废料箱或废料墨盒400的任何机构。可嵌入墨盒400中的废墨水的固化装置402包括诸如发光二极管或一排或多排发光二极管的能量源，以在收集到墨盒400中之后固化废料或废墨水404。

现在参照图5，更详细地显示了废墨水的收集装置136。所述装置连接到可具有内部泵的辊326，并包括从辊326收集废墨水的储存器410。储存器可额外收集来自打印头维修的废墨水，例如定期清除打印头。管道***412通常利用重力从储存器410收集墨水，以将废墨水从贮存器排出到排出或废料排出管414中，进入墨盒400。具有喷头结构的分配头416通过芯吸通道将来自喷头入口418的废墨水分配到均匀分布在收集墨盒400的区域上的点滴420。这个想法是将废墨水均匀地分配在墨盒的收集表面上，如下面将更详细地解释。

参照图6所示，是分配头416的喷头结构的俯视示意图。来自废料管道414的四个入口418中的每一个通向一系列的芯吸信道422，然后到达11个滴点或滴液引导出口420。滴点的想法是通过墨盒均匀分配废料输出。滴点布置成分布式阵列，用于将废墨水均匀分布在废料收集筒的底板上。

参照图图7及图8，显示分布在墨盒400的底部上的废墨水404的连续阶段。在图7中，明显的下降是显而易见的，如图8的墨水已经到达，滴剂已经聚结。在本实施例中，在进行固化之前给液滴聚结时间。也就是说，固化能量只有在墨水均匀分布在墨盒中之后才能操作。固化装置的操作可以例如根据废墨水的流量设定。流速越快，固化越早或越久进行。如下所述，在固化之前不允许液滴聚结可能导致石笋状物的形成。

参照图9，是显示固化能量作为紫外光发光二极管(LED)的安装组的堆叠墨盒400的简化图。多个排被设置为均匀地散布在墨盒中的废墨水上，从而所有的墨水都被固化，并且没有可能留下液体水坑的阴影。在本实施例中，提供了三个排。第一排430沿着墨盒400朝向一侧纵向定位。第二排被喷头遮蔽，但纵向位于滤筒的与相对排430的第二侧上。两个排都设置成倾斜角度，并且第三排432位于分配头的出口点上方的纵向上。当墨盒400装满时，第三排432执行固化操作，以固化分配头416中留下的墨水，未擦除的墨水，以确保在处置期间筒内任何地方都不残留有害的液体树脂。

参照图10所示，显示可以位于分配头416的底部处的每个滴点420周围的屏蔽件440的简化示意图。提供屏蔽以保护滴落点免于固化来自LED的能量。否则在滴点处的固化油墨将阻止滴落点或可能导致形成钟乳石状物，如将在下面更详细讨论的。屏蔽可以避免直接照射，并且还可以防止来自大多数方向的反射照射。从废墨水表面到滴点的直线镜面反射不能被保护，但是在这种反射中的总能量不足以引起有效的固化。也就是说，直接的垂直射线是微乎其微的，只是由墨盒底部的墨水的镜面反射引起的。正如所讨论的那样，LED排被指向与地面成斜角，从而避免任何直接反射到达滴落出口点。

所述屏蔽件可以是围绕每个滴点的罩体或圆柱形延伸件的形式，向下延伸。图11显示芯吸通道422，滴点420及屏蔽件440的剖视图。

参照图12A、图12B及图12C分别是墨盒400的示意性纵向截面图，墨盒的示意性横向截面图及屏蔽阵列下方的示意图。图12A显示由不透明塑料制成的喷头或滴落阵列416以及可由透明塑料制成的本体壁460。屏蔽件440是不透明的塑料。在图12B中所示，滴点420实际上是滴落形成及生长的尖端。铲450可以设置在屏蔽内的每个滴点下面以引导滴水。滴落在所述铲上，然后通过较大的开口离开，这些开口不易受到紫外光杂散的阻塞。在图12C中，滴点显示为具有屏蔽，并且在每个滴点下面铲起。

滴液导流器的几何形状是为了避免在滴点处形成钟乳石状物。因此，如果滴点暴露，可能会从滴液导向器形成钟乳石状物。滴液导向器设计哪些防护罩从紫外光照射下降，直到他们从滴落导管不滴落出这种行为。

参照图13A及图13B，是用于监测墨盒400是否满的水平检测器470的侧视示意图。水平检测器470包括一发射器472及一检测器474，其由不透明间隔棒476分开并位于透明筒壁460的外部。在图13A的例子中，有三个这样的水平传感器，及在图13B中，上面的图像显示在没有浪费的情况下，来自发射器的光不被反射到检测器上。在较低的图像中，废料反射来自发射器的光束，以便在检测器处拾取光束，并且因此盒能够确定其充满量以及何时需要改变。

由所述单元的后部的水平检测器470检测充满的墨盒。

在检测到墨盒已满时，打印暂停，剩余的废料被允许流入墨盒。通过侧面安装的LED条430提供最后的紫外光光脉冲，以固化盒的主腔室中的最后一个废料。位于喷头组件(参见图9)顶部的第三LED带432然后固化留在芯吸通道中的任何材料。墨盒现在可以安全地移除并由用户处理，并且在安装新的墨盒之后，重新开始打印。

参照图14，显示其中棱镜480被模制到透明盒壁460中的水平检测器470的变化。棱镜的折射率设计为当墨盒空时导致全内反射，但当墨盒满时不能反射。棱镜实施例的优点超过图13A及13B是默认位置的光检测。

参照图15，其说明了在积层制造期间废墨水管理的方法。进行制造490并且废墨水被移除及收集492。在收集之后，废墨水被固化494，然后作为固体物质被移除496以便处置。

参考图16是示出根据本发明实施例的控制固化的方法的简化流程图。所述废料的流量可以被监测或估计500，并且固化能够以流量越低、流量越大、流量越小、流量越短的间隔进行。另外，当墨水滴液有足够的时间均匀分布时，固化能量源可能会受到限制，也就是说有足够的时间让墨水滴液生长和合并。

匹配的时间及剂量，即固化的量、流量、避免形成石笋状物。如果剂量太高，石笋状物形成，因为树脂没有时间铺开之前被恢复。另一方面，如果用量太低，可能形成水池。如果水池太深，紫外光可以固化水池顶部的一层，将液体树脂淹没在下面。如果发生这种情况，被困的液体不能被固化，因为它顶部的固化层会阻挡紫外光。

使用伺服控制器的蠕动泵进行测试。使用两个8瓦的紫外光LED灯条进行固化，并连接到循环定时器。定时是基于最大废料流速为14ml/分钟，并且Objet VeroBlack树脂与FC505支持树脂在50-50混合物(Stratasys Ltd.，Israel)中的混合物。

未固化的树脂可能会从储存的袋体中泄漏，而变得危险。

如图17所示，显示在滤筒中积聚废料树脂的五个连续阶段。可以看出，树脂堆积在基本平坦的层中。

图18显示从筒中取出的固化废料210。边缘212表明分层的依据。

参照图19，说明石笋状物220的形成。当固化剂量过高时，石笋状物形成，废料在有机会散开之前被固化。太低量的未固化树脂的树脂池被埋在固化树脂下，因此不能随后固化。

参照图20，说明了当剂量太低时会发生什么事。废树脂被切成两半，看起来已形成袋体230。所述袋体包含泄漏到池232中的未固化的树脂。

参照21A至21C所示。钟乳石状物及石笋状物的存在还造成阴影，阻挡某些地区的紫外光，并且通常使这些地区的固化剂量太低。结果导致大量未固化的树脂。图21A显示穿过阴影区域的截面，在阴影区域中可以看到许多这样的凹处240。图21B显示出现在石笋状物后面的未固化树脂的池242，及图21C显示穿过未遮盖区域的截面，其中看到好的分层244并且没有液体的袋体。

参照图22，使用三角形250来图示来自由黄色圆圈象征性地示出的照明点252的照明图案。滴液导向器和发光二极管的安排，使每滴点受到来自两面的直接辐射，确保如果阴影造成的功能形成，没有点在两边完全阴影。

更一般地说，良好滴液导向器设计，流速匹配紫外光定时及LED/滴液导向器布置的组合可以避免与阴影相关的问题。滴液导向器设计及紫外光定时避免形成钟乳石状物和石笋状物，从而可以避免或减少阴影的形成。所述设计还可以确保至少从两个来源照射滴落点，从而当阴影引起的特征确实形成时减轻问题。

参照图23，显示废料处理***的一个实施例的组装视图260。与之前的实施例一样，所述***具有某些功能，包括：

1)运输废树脂并将树脂均匀分布在废料筒中；

2)当废树脂产生时将其固化；及

3)在墨盒已满之后进行最终固化过程以确保所有废墨水被固化，并因此在处理完整的筒之前是化学安全的。

在两个地方产生废树脂，运行头维护程序的服务站及滚轮。来自这些地点的废料通过由管及配件组成的整套装置输送到废料固化***。较长的管道262从滚轮获得废料，较短的管道264从服务站获得废料。管道装置将在两个管道之间的连接点266处来自辊及服务站的废弃树脂流结合起来，并将这些流输送到废料分流器268的单一入口-参见图24的分解图。这种运输通常是靠重力驱动的。然而，在本发明的一些实施例中，管道装置中的废料材料的运输可以由一个或多个机械装置例如蠕动泵来控制。

从这一点开始，废料均匀分配到料盒的容器中由废料分流器268及喷头270组件处理。在图25中，废料分流器268将物流分成四个等间隔的滴点272,274,276及278。这些滴点与喷头270的四个入口对齐，并且到每个滴点的通道具有相同的长度。在所示的示例中，通过使用环形通道到较近的滴点272及274，与较直的通道到较远的滴点276及278相比，实现了结果。距离相同的事实有助于确保所有路径中的液压压力相同。路径可以放置在相同的高度，再次确保没有路径优先，并且树脂流动尽可能均匀。

大的开口280允许***LED灯，以固化保留在喷头270中的废料，并且在处理标准的垃圾之前密封垃圾筒。灯的分布使得在处理盒之前确保存在于喷头270中的所有剩余材料的固化。安全开口282位于喷头270的至少一些滴点上方，以帮助在废料溢出的情况下从废料分流器268排出废料。

参照图26A所示，是喷头270的一示意图。所述喷头270与废料分流器268的四个滴点相匹配，并将四个流中的每一个分成六个具有对角线图案284的新十字点，以总共产生二十四个滴点。所述二十四个滴点确保了筒中树脂的均匀分布，因为在筒的平面图中喷头的滴点均匀分布。因此，当树脂落入废料筒的容器部分时，树脂均匀沉积。由于固化LED只是间歇性地发射，浪费了时间来找到它的水平并且在固化周期之间合并成相对平坦的层。通过废料分流器268及喷头运输是由重力及芯吸的组合引起的。然而，在本发明的一些实施例中，废料分流器及/或喷头中的废料材料的运输可以由一个或多个机械装置例如蠕动泵来控制。

图26B显示十字及对角线图案284的细节。喷头说明使用角半径来鼓励或阻止芯吸。树脂专门设计用于吸入打印头喷射室的小范围内。这有助于打印头充满并保持启动状态。不出所料，树脂侵蚀性的芯吸行为也出现在打印头外部。由于芯吸作用发生在小角度或无半径的狭角上，所以在期望树脂去留的地方实施尖角。因此，喷头在流动通道的内部底部设有一个尖锐的拐角，树脂流过。相反地，流动通道的外壁具有非常大的半径以避免从流动通道的任何芯吸。

实现材料的均匀分布可以提供一致的层厚度，并因此具有良好的固化性能。在本实施例的废料固化***中，如上所述，流入单一入口的废料流由废料分流器268和喷头270分成二十四个单独的物流。所讨论的设计组件可确保流量在喷头270中的二十四个滴点之间均匀分配。

如图24所示，侧条290在一个或多个打印电路组件(PCA)上固定几个LED组件，这些打印电路组件(PCA)在墨盒容器内的树脂上进行固化。

在具体的实施方式中，固化功能通过至少两个放置在容器294的每一侧上的抛光金属板反射器292上的这种紫外光的LED承载侧条290来实现。反射器292可帮助漫射来自容器内的LED的光，从而改善固化的均匀性。定期地，随着废料的产生，LED开启固化周期以固化聚集在容器底部或容器中的固化树脂顶部上的液体废料层。

当墨盒已满时，在处理墨盒之前完成最后的固化步骤。由于液态树脂被认为是有害物质，因此在处理墨盒之前，需要将残留在喷头顶部分配通道中的残留树脂固化。为此，可以将具有紫外光LED的第三个PCA定位在喷头上方。当废旧墨盒已满时，第三块电路板上的LED灯会亮起。第三板的烧制可以固化喷头270中的任何残留的液体树脂。最终的固化也可以用来密封墨盒顶部的孔。由于一些水可以从固化的废树脂中浸出，所以这种密封是可取的。一旦最后的固化步骤完成，由于喷头中的滴点被密封，所以筒不再可用。

图27,28及29分别从三个不同的角度示出了废料分流器268的细节。进入的废料管道导致废料滴落到中心位置300，在中心位置300处，防护壁302保持树脂远离紫外光孔304。在表面中的芯吸通道306用作管道以在四个出口方向中的每一个方向上分开树脂流动并且使滴落树脂开始流入四个单独的方向。

废料落入中心位置300，其在入口处作为小的临时储池。储池有助于树脂均匀地分散到所有四个转向路径的入口处。小的芯吸通道306形成在储存器的底部。这些也有助于使树脂遍布储池的整个表面。这些通道的目标是流速较低，如果没有这些通道，则树脂可能会聚集到一侧，并开始优先将毛细作用渗入其中一个或另一个流动路径中，而不是全部。一旦储池中有足够的树脂积聚，树脂液位就会上升，以符合流路的启动。流路的入口还包括芯吸功能。这样做的目的是确保树脂被拉入所有四条路径，再次避免优先流向一个或两个路径。

图30是废料分流器268的示意性横截面图，显示一个入口310分成四个均匀间隔的出口312,314,316及318。

图31显示分流器268及喷头270配合在一起的示意性横截面图。如图所示，废物分流器的四个出口与喷头的四个入口配合，并进一步将流体分成均匀间隔的喷头出口320。

如图32、图33及图34所示，显示喷头270的喷嘴的结构，以避免由于从喷嘴滴落的树脂的不期望的固化而堵塞喷嘴。必要时，需要暴露废物分流器和喷头中滴点的底部以使滴落下来。如果杂散紫外光导致树脂在其上固化，这使得它们容易堵塞。喷头是一次性墨盒的一部分，因此只需要在墨盒寿命期间保持堵塞状态，而不是产品的使用寿命。然而，喷头比废物分流器受到的紫外光更频繁和更大的剂量，从而保护喷头的滴点也是一个挑战。

因此，废物分流器和喷头中的滴点应避免杂散紫外光，以避免树脂在仍与其接触的状态下固化，从而将其密封。这可以通过结合如上所述的屏蔽壁来实现，所述屏蔽壁可以被布置成围绕滴注喷嘴332形成灯罩结构330。在废物分流器268中，灯罩结构330可以向下延伸到喷头270的顶部，仅具有允许***和移除药筒的最小间隙。在一些实施例中，保护优选尽可能完整，因为废物分流器268目的在维持打印机的使用寿命。

喷头270中的滴点320也具有灯罩结构330，以最小化它们对紫外光的暴露，如图31中可见。在确定灯罩结构330的尺寸时需要折衷几个参数。第一个参数是从内壁到尖端的角度。实验已经发现，低于50°的夹角334(参见图33)为本实施例的LED/反射器/滴落点装置提供了足够的保护。第二个参数是内径。如果内径太接近滴点，则树脂可以桥接滴眼点及灯罩的内壁，并且可能从灯罩而不是滴液导向器滴落，导致钟乳石状物形成。另一个有助于避免钟乳石状物形成的特征是落点及灯罩根部的半径。这里具有较大的半径阻碍树脂从滴点到灯罩的芯吸。最终的折衷参数是高度。直径增大越大(对于钟乳石状物预防来说是理想的)并且与尖端的夹角越小(从滴落点保护的角度来看，需要灯罩越高)。但是，灯罩越高，墨盒中可用的高度越低。面临的挑战是将灯罩的直径调整到最小，以避免钟乳石状物的形成及最大的防止堵塞的夹角，以最大限度地提高墨盒中的可用体积。

参照图35所示，显示在不适当屏蔽的喷嘴338上形成的钟乳石状物336。所述钟乳石状物会堵塞喷嘴，并在墨盒满之前使墨盒无法使用。

参照图36所示，是从喷头270的下方观察的视图，其中LED灯340安装在盒的任一侧上。所述图示显示围绕喷头270的滴点的LED灯340的布置，以提供尽可能均匀的固化。

即使在钟乳石/石笋状物形成时，废料固化***设计的挑战之一就是确保即使是紫外光照射。面临这一挑战需要特别注意LED 340及滴点320相对于彼此的放置。所述滴点320布置在每三个的八个倾斜列中。同时在本实施例的每个携带紫外光LED的侧条290上有八个LED。这样的安排可以确保每一滴液直接从三到四个LED发光的区域，使得即使钟乳石/石笋状物形成并从一个或另一个方向闭塞，区域也获得LED曝光。图36的布置已经有效地避免由阴影引起的未固化树脂池。

参照图37所示，显示根据本发明实施例的打印废料处理过程的虚拟废料管道(VWP)模型。VWP模拟打印机中的实际废料管道，以便计算树脂流量及紫外光曝光需求及时间。

紫外光剂量控制提出了几个挑战：对材料施加合适的剂量，当适量的材料已经到达药筒时计时剂量，而不是剂量不足或过量给药。VWP模式有助于克服这些挑战。在较高的水平上，VWP能够定制剂量计时以考虑不同的材料，与不同类型操作相关的不同体积，以及将废料运输到药筒的时间差异，以及他们的综合效应。虚拟管道可以用来补偿产品在现场遇到的各种各样的情况。

紫外光剂量对废料固化性能有影响。对于给定的条件(树脂类型，流速)，有一系列的剂量效果很好。因此，正确的剂量是没有必要的。然而，如上所述，太多或太少的紫外光照射可能引起问题。剂量的时间也是相关的。如果在固化事件之间在容器中形成太厚的层，那么包含在层的下部中的材料将会剂量不足(under-dosed)。另一方面，如果固化事件发生得太快，则在执行固化事件时，并不是所有的材料都可能在容器中；这可能导致后续固化周期的层厚太高。

如上所述，过量的紫外光会导致石笋状物的形成并造成掩盖，从而恢复阴影(由石笋状结构引起)。紫外光不足会导致包含液态树脂的空洞不能被固化。不同材料所需要的剂量是不同的，对于一种树脂类型可能不足的剂量可能会过量用于另一种树脂类型。

VWP模型基于剂量单位(DUs)，其对应于废树脂材料的体积乘以固化因子，其与树脂材料对紫外光能量的固化响应直接相关。如果废树脂是“纯的”(由单一类型的树脂组成)，则应用单一固化因子。另一方面，如果废树脂是“复合”材料(包含多于一种类型的树脂)，则应用几种固化因子，每种固化因子与每种收集的树脂材料的相应体积相应。可以基于用于打印对象的树脂的体积来计算每种特定树脂材料的废料量，直到收集废料为止(知道用每种树脂材料打印的体素的数量)及去除的废料量，由滚轮或打印头清洁事件。DU模型适用于沿管道的不同入口，因此可以模拟从不同来源的实际废树脂到达筒的时间。通常有三种不同的废料产生事件，一种是由滚轮去除的废料，另一种是由服务站中的打印头的清洁事件产生的。使用打印头及喷嘴进行打印，滚轮经过表面及拖把，去除了大约20％的材料，更一般地在10％到30％之间。结果是获得要打印的材料的体积，并且可以推断有多少废料正在被生产。估算提供了所需的固化能量的量。

在一些实施例中，废料通过管道缓慢流动到筒。如上所述，重力是主要的馈送因素，所以估计及实施养护之间还有一段时间。以重力作为主要的馈送因子，在任何给定的时间，速率取决于所产生的废料量。产生的废料越多，废树脂通过管道输送得越快。这些并发的事件表示没有一种适合所有剂量的配方，以避免难以固化的树脂不足以及易于固化的树脂过量配制。相同剂量时序的也是如此。固化事件之间或维修之后没有一个时间间隔，可以避免所有情况下的材料过度固化和欠固化。为了解决这些问题，图37的VWP模型可以使用。

剂量单位施加树脂材料，再次允许估计废料盒中预期的量。清洁打印头的过程也提供了浪费但数量较少，尽管可再次预测。

可以在清洁站和/或滚轮附近添加一个或多个包括小罐的累加器，以便于(1)积累废料及(2)当达到预定的体积阈值时释放所述累积的废料。由于累加器所释放的废料的量是已知的，达到料筒并需要固化的树脂的量以更高的准确性是已知的，并且可以施加适当的固化能量(或DUs)。累加器也可以用于以预定的速率将废料材料引入管道中。当发生产生大量废料的事件(例如在清洁站处的打印头材料清空事件)时，速率限制特征可能是重要的，并且控制进入固化***的废料量。这也允许对应用的DU进行更严格的控制。

在VWP模型中，管道本身可以被划分成单元。所述DU被添加到所述单元的当前DU总数中。在可配置的时间间隔内，单元格内容全部向下移动到下一个单元格。在管道356的末端，最后一个单元的内容被添加到墨盒单元358。

当有足够的树脂到达墨盒时，开始固化循环(应用特定数量的DU)，并将墨盒中的树脂归零。循环在整个打印过程中继续进行。

参照图37所示，显示了来自辊的树脂堆积350以及与清洁站相关联的两个树脂废料源352及354。树脂以稳定的速度流过管道356，从而到达墨盒单元358的时间取决于必须经过的管道的长度。在每个事件的计算中可以输入延迟，以便固化能量可以为树脂的到达计时。

预计在本申请成熟的专利期间，将开发许多相关的积层制造技术，用语积层制造(additive manufacture)的范围旨在包括所有这些现有技术。

用语包括(comprises)、包含(comprising)、包括(includes)、包括(including)、具有(having)及其结合词意味着包括但不限于(including and limited to)。

用语由...组成(consisting of)是指包括并限于(including and limited to)。

如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式一(a)、一(an)及所述(the)包括复数形式。

应该认识到，为了清楚起见，在单独的实施例的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施例中组合提供，并且上述描述应被解释为如果明确地写入了该组合。相反地，为了简洁起见，在单个实施例的上下文中描述的本发明的各种特征也可以单独地或者以任何合适的子组合提供，或者合适地在本发明的任何其他描述的实施例中提供，并且以上描述是被解释为这些单独的实施例是否被明确地写入。在各种实施例的上下文中描述的某些特征不被认为是那些实施例的必要特征，除非该实施例在没有这些组件的情况下不起作用。

虽然已经结合其具体实施例描述了本发明，但是很显然，对于本领域技术人员而言，许多替换、修改和变化将是显而易见的。因此，旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和广泛范围内的所有这些替代、修改及变化。

本说明书中提及的所有出版物，专利及专利申请在此通过引用整体并入本说明书，其程度如同每个单独的出版物、专利或专利申请被特别地和单独地指出通过引用并入本文。此外，本申请中的任何参考文献的引用或标识不应被解释为承认这样的参考文献可作为本发明的现有技术。在使用章节标题的范围内，不应将其解释为限制。

Claims (27)

1.一种在积层制造过程中产生废墨水的积层制造的设备，其特征在于：所述设备包含：

一废墨水收集装置，配置用以从积层制造场所收集废墨水；及

一废墨水固化装置，配置用以固化收集后的所述废墨水；

其中所述废墨水固化装置包含：一废墨水收集墨盒，用以收集呈液态的所述废墨水；及一固化能量源，用以固化所述废墨水；

其中所述废墨水收集墨盒包含被分布的多个滴点的一阵列，用于将所述废墨水均匀分配至所述废墨水收集墨盒上。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述废墨水固化装置还包含一开关，当所述墨水均匀分布在所述废墨水收集墨盒中，所述开关用以操作所述固化能量源。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于：所述开关被配置用以延迟所述固化能量源的操作，以允许有时间将滴入所述废墨水收集墨盒中的所述废墨水的多个滴液合并。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述废墨水收集装置包含：

一储池，用于从一滚轮或一打印头维修过程来收集所述废墨水；及

一管道***，用于将所述废墨水分配成均匀分布在所述废墨水收集墨盒上的多个滴点。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述固化能量源被位于以均匀辐射能量至所述废墨水收集墨盒上。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述固化能量源包含一排的多个二极管。

7.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述固化能量源沿着所述废墨水收集墨盒朝一侧纵向定位。

8.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述多个滴点包含一屏蔽件，以屏蔽对抗来自所述固化能量源的固化能量，以保护所述废墨水免于在滴落于所述多个滴点之前被固化。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于：所述屏蔽件包含多个罩体，围绕在每一滴点周围。

10.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述设备还包含一分配铲，位在每一滴点下方，用以引导滴落。

11.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述固化能量源包含三排的多个二极管，其中一第一排纵向的位于所述废墨水收集墨盒的一第一侧，一第二排纵向的位于所述废墨水收集墨盒的一第二侧，一第三排纵向的位于多个出口点上方，所述第三排被配置用于在所述废墨水收集墨盒达到一充满状态时进行一单一操作，以固化未滴落的墨水。

12.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述废墨水收集墨盒包含一水平检测器，用以检测在所述废墨水收集墨盒中的废墨水的一当前水平，从而确定所述废墨水收集墨盒何时被充满。

13.如权利要求12所述的设备，其特征在于：所述水平检测器包含一棱镜，除了当被所述废墨水包围时之外，所述棱镜具有被选定用以引起全内反射的一折射率。

14.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述固化能量源包含一第一排的多个二极管及一第二排的多个二极管，所述第一排及第二排各自以一倾斜角度定向朝向所述废墨水收集墨盒的一底面。

15.一种在积层制造过程中对废墨水管理的方法，其特征在于：所述方法包含步骤：

将墨水输送至一积层制造场所；

从所述积层制造场所收集废墨水；

将所述废墨水均匀地分布在一废墨水收集墨盒上，其中所述废墨水收集墨盒包含被分布的多个滴点的一阵列；及

在收集时固化所述废墨水。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述方法还包含步骤：

监测废墨水的一流量；及

根据所述废墨水的流量操作所述固化。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述废墨水的固化包含步骤：收集呈液态的所述废墨水；及

使用一固化能量源来固化所述废墨水。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于：所述方法还包含步骤：

在允许所述墨水均匀分布在所述废墨水收集墨盒中之后，操作所述固化能量源。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于：所述方法还包含步骤：

延迟操作所述固化能量源的时间，以允许有时间将滴入所述废墨水收集墨盒中的所述废墨水的多个滴液合并。

20.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述废墨水的收集包含步骤：从所述积层制造场所收集所述废墨水包括从一滚轮或一打印头维修过程收集所述废墨水。

21.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述方法还包含步骤：

均匀地将固化能量辐射至所述废墨水收集墨盒上。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于：所述方法还包含步骤：

检测所述废墨水收集墨盒何时被充满；及

照射所述废墨水收集墨盒的多个滴管，以固化未滴落的墨水。

23.一种用于收集来自一积层制造设备的废墨水的墨盒，其特征在于：所述墨盒包含：

一分配头、一固化源及一容器，其中所述分配头包含一输入管及多个滴点的一阵列，所述多个滴点的一阵列分布在所述墨盒上；所述多个滴点分别被一屏蔽件包围，以保护免于被所述固化源直接照射；所述固化源包含围绕所述容器周围排列的多个辐射位置。

24.如权利要求23所述的墨盒，其特征在于：所述滴点包含多个尖锐终端用于形成液滴。

25.如权利要求23所述的墨盒，其特征在于：所述墨盒还包含多个滴落导向铲，位在所述滴点的每一个下面，而且位在所述屏蔽件内。

26.如权利要求23所述的墨盒，其特征在于：所述墨盒还包含：一第二固化源，位在所述分配头内，用于在所述墨盒充满时固化尚留在所述分配头中的墨水。

27.如权利要求23所述的墨盒，其特征在于：所述墨盒还包含一水平检测器，用以检测所述墨盒的填充。

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