CN109476084A - 树脂分配和维持*** - Google Patents

Abstract

提供了一种方法以用于在***中维持树脂，该***包括主供应箱和至少一个桶，所述至少一个桶中的每个关联有3D打印机。该方法包含步骤：使树脂从主供应箱转移到所述至少一个桶；在构建循环中操作相关联的3D打印机；将树脂从所述至少一个桶返回到主供应箱；且在循环中重复转移树脂、操作3D打印机以及使树脂返回的步骤。

Description

树脂分配和维持***

背景技术

本发明涉及将树脂维持于预定的质量且更具体地涉及将用于3D打印过程的树脂维持于预定的质量和效率。

3D打印为一种增材式(additive)制造过程，在该增材式制造过程中光敏聚合物树脂(photopolymer resin，有时称为感光性树脂)选择性地固化以便成形部件。用于3D打印过程的树脂容纳在与3D打印机相关联的桶中。树脂在构建(build，有时称为造型)过程之前被提供给桶。所提供的树脂的一部分在构建过程期间被消耗以成形部件。随着时间的过去，保留的树脂可能变质使得其不再具有足够的质量来生产令人满意的部件。在这个时候树脂被处理掉且桶被清洁。这由于花费时间清洁桶和机器且浪费树脂导致损失。因此，存在对于用于维持树脂从而树脂能够被重新使用以用于随后的3D打印构建循环的***和方法的需求。

发明内容

该需求通过如下的***解决，即该***构造成基于预定的量度例如构建循环的数量、激光暴露小时、树脂化学特征将树脂从主要的箱分配到至少一个3D打印机且构造成将树脂从机器返回到主要的箱。

根据本文描述的技术的一个方面，提供了一种方法以用于在***中维持树脂，该***包括主供应箱和至少一个桶，所述至少一个桶中的每个关联有3D打印机。方法包括步骤：将树脂从主供应箱转移到所述至少一个桶；在构建循环中操作3D打印机；使树脂从所述至少一个桶返回到主供应箱；且在循环中重复转移树脂、操作3D打印机以及使树脂返回的步骤。

根据本文描述的技术的一个方面，提供了一种***以用于维持由3D打印机在连续的构建循环中使用的树脂的条件。***包括：主供应箱；和构造成从主供应箱接收树脂的桶。桶构造成使得树脂能够从桶返回到主供应箱。

附图说明

参照如下描述结合附图能够最好地理解本发明，其中：

图1为树脂维持***的示意图；

图2为树脂维持***的另一实施例的示意图；且

图3显示了在构建循环期间的与3D打印机相关联的桶的截面图。

具体实施方式

参考绘图(其中遍及不同的示图相同的参考标号表示相同的元件)，图1图解说明了树脂维持***10。树脂维持***10包括主供应箱20和至少一个桶30。***10构造成为至少一个3D打印机提供树脂使得将树脂质量维持在预定的参数之内以用于许多连续的构建顺序。

现在参考图3，3D打印机包括桶30和支撑臂14，该支撑臂构造成将平台15在桶30之内定位在预定的位置处。能量源12(例如激光或UV光源)定位在桶30之上且构造成产生能量射束13。桶30构造成容纳液体树脂16使得平台15浸没在液体树脂16之内。能量源12构造成将射束13引导到容纳在桶30之中的液体树脂16的表面上使得液体树脂的层固化以形成固体部件18的一部分。举例来说且在没有限制的情况下，液体树脂16能够为任何适用于3D制造过程的液体例如光敏聚合物树脂。

再次参考图1，树脂维持***10包括主供应箱20，该主供应箱能够流体地连接到多个3D打印机中的至少一个。如上面指出的那样，每个3D打印机包括桶30使得多个桶30能够流体地连接到主供应箱20。就此而言，供应线路22在一端处流体地连接到主供应箱20且在另一端处流体地连接到供应歧管24中。多个桶引下线路26流体地连接到供应歧管24使得桶引下线路26中的每个流体地连接到各自的桶30。在供应歧管24和桶30之间在引下线路26中的每个之内定位有入口阀28。阀28中的每个构造成能够在关闭的第一位置和打开的第二位置之间运动。当入口阀28在关闭的第一位置中时，各自的桶30不连接到主供应箱。当入口阀28在打开的第二位置中时，各自的桶30流体地连接到主供应箱。

桶30中的每个构造成流体地连接到主供应箱和返回歧管32，该返回歧管流体地连接到返回线路44。返回线路44构造成排出到主供应箱20中。出口线路34从桶30中的每个延伸到返回歧管32。在各自的桶30的出口线路34中的每个之内定位有出口阀36。每个出口阀36构造成在关闭的第一位置和打开的第二位置之间运动。当出口阀36在关闭的第一位置中时，桶30未流体地连接到返回歧管32。当出口阀36在打开的第二位置中时，各自的桶30流体地连接到返回歧管32。根据图解说明的实施例，第一泵46定位在返回线路34之内且构造成可操作以将树脂16从多个桶30中的至少一个输送到主供应箱20。将理解的是，树脂16在***之内的流动能够被任何期望的手段(包括一个或更多泵、增压和/或重力流)影响。

应意识到的是，不同的实施例能够具有供应箱20和桶30的相对的位置使得用于在箱之间输送树脂的泵、阀和管线不同于根据流体转移和管道工程的通常理解的原理所显示的那些。

现在参考图2，显示了备选的实施例，在该备选的实施例中与100系列的参考标号相关联的元件大致上相似于与参考上面的相似的参考数字相关联的元件。根据备选的实施例，树脂维持***110包括主供应箱120，该主供应箱能够流体地连接到多个3D打印机中的至少一个。每个3D打印机包括桶130使得多个桶130能够流体地连接到主供应箱120。就此而言，供应线路122在一端处流体地连接到主供应箱120且另一流体地连接到供应歧管124中。多个桶引下线路126流体地连接到供应歧管124使得桶引下线路126中的每个流体地连接到各自的桶130。在供应歧管124和桶130之间在引下线路126的每个之内定位有阀128。阀128中的每个构造成能够在关闭的第一位置和打开的第二位置之间运动。当阀128且关闭的第一位置时，各自的桶130未连接到主供应箱，且当阀128在打开的第二位置中时，各自的桶130流体地连接到主供应箱。

桶130中的每个构造成流体地连接到主供应箱和返回歧管132，该返回歧管流体地连接到返回线路144。返回线路144构造成排出到维持箱152中。转移线路156具有流体地连接到维持箱152的一端和且流体地连接到主供应箱120的另一端。转移泵156定位在转移线路154之内且构造成将流体通过转移线路154从维持箱152输送到主供应箱120中。

出口线路134从桶130中的每个延伸到返回歧管132。在各自的桶130和返回歧管132之间在出口线路134的每个之中定位有出口阀136。每个出口阀136构造成在关闭的第一位置和打开的第二位置之间运动。当出口阀136在关闭的第一位置中时，桶130未流体地连接到返回歧管132。当出口阀136在打开的第二位置中时，各自的桶130流体地连接到返回歧管132。根据图解说明的实施例，第一泵146定位在返回线路134之内且构造成可操作以将树脂从多个桶130中的至少一个输送到维持箱152。

每个3D打印机构造成在打印循环或构建循环中操作，在其期间单个的部件或预定数量的部件被制造。如在此使用的那样，术语“部件”意指在单次的构建(该构建在桶30之中发生且利用在其中的树脂)之内制成的一个或多个物体。每个构建循环能够持续直至几天。典型地，构建循环将在一天和三天之间持续。在构建开始时，平台15定位在表面附近且桶30以树脂填充使得树脂16的层覆盖平台15。然后执行固化步骤。在固化步骤期间，能量源12被激活且树脂16的层的一部分由射束13固化以用于成形固体部件18的一部分。在固化步骤之后，支撑臂被重新定位使得平台15相对于桶30更低且液体树脂16的新的层被定位在固体部件18的新成形的部分之上。

在构建期间在桶30之内制成的部件通常消耗相比容纳在桶30之中的树脂少得多的树脂。因此在每次构建结束时，最初装入到桶30的树脂的大部分保持在桶30之内。在随后的构建之前，桶30以附加的树脂加满。因此，桶30容纳已经经过至少一个先前的构建的树脂和新装入到桶30的树脂。

该过程能够继续经过许多连续的构建、即构建循环。因此，能够发生许多问题。这些问题为在一段时间内发生的变化的结果。随着时间的过去，聚合能够发生于没有暴露于用于催化剂的驱动力(例如可能在3D打印机中使用的激光)的树脂。当聚合发生时，粘性作为副作用上升。聚合的颗粒或大块沉淀到底部且能够当作晶核(nucleus)或晶种(seed)以增加聚合的速率。因此，树脂被免除可供制成部件使用。另外的问题是损失反应功能性、通过分离和凝聚引起损失引发剂(initiator)和通过蒸发引起损失溶媒(solvent，有时称为溶剂)。这样的损失还增加粘性，这影响树脂的功能性。就此而言，树脂的流动特性影响3D打印机的操作。这样的流动当前特性必须通常可预知使得在3D打印过程期间的层形成是一致的。由于这些问题，桶30必须定期地经历清洗包括排放所有的树脂且清洁桶的内部。这需要不值得期望的停工时间，在该停工时间期间部件不能够被构建。

本发明提供一种如下面所描述的方法，该方法在总的清洗的数量相比根据传统的方法所需要的总的清洗的数量更少的情况下将树脂16维持于预定的质量水平。

本发明能够通过其操作的描述更好地理解。在主供应箱填充步骤中，主供应箱20以树脂16填充。树脂16能够以预制的方式添加到主供应箱20使得它具有期望的预定的质量。备选地，树脂16能够在主供应箱20之内配制。就此而言，树脂16的成分将被适宜地添加和混合。混合能够手动地、通过机械的混合器(没有显示)或通过其它的如在工业中已知的手段完成。下列的描述将适用于一个3D混合机器和相关联的桶30。应意识到的是，所有桶30的操作大致上是相似的且能够从桶30中的一个的操作的描述中理解。

在准备步骤中，相关联的入口阀28运动到打开的第二位置且桶30通过引下线路26被填充至预定的水平。入口阀28然后运动到关闭的第一位置且3D构建循环开始。当3D构建循环完成时，阀36运动到打开的第二位置，操作泵46，且来自桶30的树脂16返回到主供应箱20。树脂16返回到主供应箱20有助于稀释任何积累在桶30中的废产物且有助于使从所有桶30接收的树脂16的特性均匀化或达到平衡。树脂维持步骤还能够作为返回过程的一部分执行。树脂维持能够包括例如在主供应箱20中混合树脂、检查或测试树脂16的定性的特性(例如其粘性、密度、温度、PH、或化学组成)、在返回到主供应箱20之前过滤树脂16(例如，通过使它穿过过滤器或筛子21)、将新鲜的组分成分添加到供应箱20或将新鲜的树脂16添加到供应箱20。如此，从箱30返回的树脂16维持于期望的定性的特性。

随后的构建循环然后通过开始上面描述的准备步骤来实施。上面描述的步骤能够被重复以用于随后的构建循环使得树脂16维持在预定的质量中且大量的清洗是不需要的。应意识到的是，确定上面的步骤应该什么时候和多少时候一次重复能够基于一定数量的构建循环、激光暴露小时、树脂化学特征、或作为标准的操作的程序的一部分与提早停止构建循环、正常操作的构建循环、或紧急停止构建循环相关。

上面描述的备选的实施例的操作能够从下列的描述中更好地理解。该描述应该就此而言鉴于上面的主要的实施例的描述阅读，提到的带有在100系列中的参考标号的元件的操作能够从相似地标号的在1系列中的元件的上面的描述理解。在该备选的实施例中，来自桶130的树脂16返回到维持箱152。上面描述的树脂维持步骤然后能够利用在维持箱152中的返回的树脂16来实行。在完成树脂维持步骤之后且在下一个带有准备步骤的构建循环开始之前，执行转移步骤。转移步骤包括操作转移泵156使得返回的树脂16从维持箱152通过转移线路154转移到主供应箱120中。

随后的构建循环能够通过返回到准备步骤来执行。

上述已描述了用于为了3D打印过程和制造***将树脂质量维持在预定的参数之内的树脂维持***10和方法。***10的操作提供减少不值得期望的效果，例如：除了其它的问题之外聚合的颗粒聚集在桶30中、通过蒸发引起的引发剂的损失和树脂的粘性的增加。因此，相关联的3D打印机的停工时间当与传统的方法相比时减少。同样，树脂的损失当与传统的方法相比时也减少。

除非明确地以别的方式陈述，在该说明书(包括任何附随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征能够由适于相同的、等同的或相似的目的的备选的特征代替。因此，除非明确地以别的方式陈述，公开的每个特征仅仅是一般系列的等同的或相似的特征的一个示例。

本发明不限制于上述实施例的细节。本发明扩展至在该说明书(包括任何新颖性的附随的潜在的点、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖的一个或任何新颖的组合，或扩展至如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖的一个或任何新颖的组合。

Claims (18)

1.一种用于在***中维持树脂的方法，该***包括主供应箱和至少一个桶，所述至少一个桶中的每个关联有3D打印机，所述方法包含步骤：

将树脂从所述主供应箱转移到所述至少一个桶；

在构建循环中操作相关联的所述3D打印机；

使所述树脂从所述至少一个桶返回到所述主供应箱；且

在循环中重复转移所述树脂、操作所述3D打印机以及使所述树脂返回的步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，此外包含在所述主供应箱中维持所述树脂使得所述树脂具有预定的质量。

3.根据权利要求2的方法，其中维持所述树脂包含将新鲜的树脂混合到所述主供应箱中。

4.根据权利要求2的方法，其中维持所述树脂包含将新鲜的树脂组分混合到所述主供应箱中。

5.根据权利要求2的方法，其中维持所述树脂包含在将树脂返回到所述主供应箱之前过滤所述树脂。

6.根据权利要求2的方法，其中维持所述树脂包含测试所述树脂以确定其至少一个定性的特性。

7.根据权利要求2的方法，其中所述树脂在转移箱中维持且随后转移到所述主供应箱。

8.根据权利要求1的方法，其中所述方法针对流体地连接到相同的主供应箱的多个桶执行。

9.一种用于维持由3D打印机在连续的构建循环中使用的树脂的条件的***，包括：

主供应箱；

构造成从所述主供应箱接收树脂的桶；且

其中所述桶构造成使得树脂能够从所述桶返回到所述主供应箱。

10.根据权利要求9所述的***，此外包含：

供应线路，该供应线路在一端处流体地连接到所述主供应箱且构造成流体地将所述主供应箱连接到所述桶。

11.根据权利要求10所述的***，此外包含：

连接到所述供应线路的供应歧管，其中所述供应歧管构造成流体地连接到多个桶。

12.根据权利要求11所述的***，此外包含：

连接到所述供应歧管的多个引下线路，其中每个引下线路与所述多个桶中的一个桶相关联。

13.根据权利要求12所述的***，其中每个引下线路包括能够在打开的位置和关闭的位置之间运动的入口阀。

14.根据权利要求9所述的***，此外包含：

返回线路，该返回线路在一端处流体地连接到所述主供应箱且构造成流体地将所述主供应箱连接到所述桶。

15.根据权利要求14所述的***，此外包含：

连接到所述返回线路的返回歧管，其中所述返回歧管构造成流体地连接到多个桶。

16.根据权利要求15所述的***，此外包含：

连接到所述返回歧管的多个出口线路，其中每个出口线路与所述多个桶中的一个桶相关联。

17.根据权利要求16所述的***，其中每个引下线路包括能够在打开的位置和关闭的位置之间运动的出口阀。

18.根据权利要求12所述的***，此外包含：

维持箱；

返回线路；

转移线路；且

其中所述多个桶中的每个桶构造成经由所述返回线路流体地连接到所述维持箱；且所述维持箱构造成经由所述转移线路流体地连接到所述供应箱。