三維打印機部件的自動移除的制作方法
【專利說明】三維打印機部件的自動移除
[0001]優(yōu)先權(quán)信息
[0002]本申請要求于2014年I月16日提交的實用申請第14/157，027號的優(yōu)先權(quán)和于2013年2月I日提交的臨時申請第61/759，686號的優(yōu)先權(quán)，所述申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文中。
【背景技術(shù)】
[0003]本發(fā)明涉及3D打印機，并且更特別地涉及3D打印機中自動的部件移除。
[0004]增材制造形式的3D打印在其現(xiàn)有狀態(tài)下是繁重的制造過程。圖1中示出的通用的現(xiàn)有技術(shù)打印機10包括打印表面12和承載打印設(shè)備16的可移動滑架14。圖1中示出的現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)通常包括聯(lián)機計算機18。
[0005]如圖2中所示，現(xiàn)有技術(shù)的打印機通常需要如圖所示的六個或更多個用戶步驟。首先，用戶在CAD軟件上設(shè)計3D模型。然后，用戶將待制造部件的3D模型上傳到分層程序。在用戶手動校準150到250個設(shè)置之后，分層程序生成用于3D打印機10的機器代碼。流程的第四個步驟是將計算機或SD卡上的程序形式的機器代碼上傳到打印主機。機器代碼從那里流傳輸?shù)酱蛴C10上的微處理器，以控制致動。打印機完成打印之后，部件被手動移除。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]完全自動的3D打印機系統(tǒng)需要自動的部件移除，以便消除本地操作者移除部件以開始下一個作業(yè)的需要。目前的自動的部件移除系統(tǒng)以三種形式存在:傳送帶、擠出機頭附接件和加熱/冷卻打印床。通常，這些系統(tǒng)的缺點在于對打印過程和/移除過程是有害的。傳送帶系統(tǒng)已經(jīng)不是成功的，這通常是因為平臺是柔性的，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頭。這種布置通常在傳動系上產(chǎn)生過度的壓力并且可能在打印噴嘴中產(chǎn)生不對齊從而導(dǎo)致調(diào)平(leveling)問題。最后，已知利用加熱/冷卻來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)備被支持用于相對于打印表面受控地移動，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動，以將部件從打印表面釋放。在本發(fā)明該方面的一個優(yōu)選實施例中，使用由電磁控制的氣動活塞來使刀片移動。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)。對于被懸臂支承的刀片來說，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)選的實施例中，可以提供絲杠來使刀片移動。替代地，能夠使用驅(qū)動皮帶的驅(qū)動滑輪來使刀片移動?？梢岳谬X輪與齒條布置來使刀片移動。在一個實施例中，使刀片振動以便于部件移除。
[0009]在另一個方面，本文中公開的三維打印系統(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)備被支持用于相對于打印表面受控地移動以在打印表面上打印所述部件。成陣列地布置銷以使其與成陣列的孔匹配，并且提供用于推動銷穿過孔以使部件從表面升起的裝置。在一個實施例中，用于推動銷穿過孔的裝置包括使表面降低到銷上。替代地，可以提供用于通過使所述銷升起來推動銷穿過孔的裝置。
[0010]在又一個方面，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孔。壓縮空氣被引導(dǎo)穿過孔以使部件從所述表面升起。
[0011]在本發(fā)明的再一個方面，系統(tǒng)包括用于使打印表面振動的裝置?？梢允褂秒姶朋w來使打印表面振動。
[0012]本文中公開的實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)動阻擋件。
【附圖說明】
[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)明的一個實施例的打印機的透視分解圖。
[0016]圖4是示出與本文中公開的三維打印機結(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/刀片實施例的透視圖。
[0018]圖6是利用銷將部件推離打印表面的本發(fā)明的一個實施例的橫截面視圖。
[0019]圖7是利用從打印表面之下輸送的空氣壓力來釋放被打印部件的本發(fā)明的一個實施例的示意圖。
[0020]圖8構(gòu)成在本發(fā)明的一個實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的本發(fā)明的一個實施例的透視圖。
[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的電磁體的示意圖。
[0025]圖13是用于使刀片振動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實施例。
[0030]圖18示出了具有固定刷的樞軸轉(zhuǎn)動阻擋件。
[0031]圖19是供與本文中公開的發(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，所述凹槽用于運動耦接到支承結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0033]現(xiàn)在參照圖3，本發(fā)明的一個實施例包括部件移除刀片20，其能夠移動以釋放被打印部件22。提供相機24用于在部件被打印期間和之后評估部件。本發(fā)明還包括連接到W1-Fi網(wǎng)絡(luò)的機載的打印機主機26。與被存儲于如現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中聯(lián)機到打印機的計算機中不同，用于修補和對3D模型分層的軟件被存儲在云中。提供自動隊列來命令打印機將打印的下一個部件。
[0034]現(xiàn)在參照圖4，與以上關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的3D打印機所討論的的六個步驟不同，本文中公開的系統(tǒng)僅需要三個用戶步驟。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，利用云中的自動選擇的分層設(shè)置(基于速度-質(zhì)量和速度-強度的兩個用戶輸入)，部件被自動修復(fù)和分層(從3D模型生成機器代碼)，然后自動被加載到具體打印機的自動隊列上。當(dāng)打印機已經(jīng)到達隊列上的那個部件時，g代碼(機器代碼)被自動加載到打印機的本地主機程序中(通常在本地的微型計算機上)，然后被流傳輸?shù)酱蛴C的微處理器。在打印過程進行時，相機24利用自動的計算機視覺來監(jiān)視每個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，那么部件將會自動被移除并且被重新打印(如果人工智能軟件認為有必要，那么在重新打印之前利用不同的設(shè)置進行重新分層)。已完成的部件(再一次由計算機視覺子系統(tǒng)檢查質(zhì)量)被移除并且準備好用于提取。打印機然后繼續(xù)移動到隊列上的下一個部件?？傆媷栏竦卮嬖谌齻€