用于箔從材料層分離的設備和方法
【專利摘要】本發明公開一種用于添加成形的設備和方法，其有助于在箔從新的硬化層剝離的同時防止新的硬化層從物體的之前形成的層分離。在一個實施例中，使用剝離角度，通過分配剝離力，使得剝離力的更小的z-向分量施加到新的硬化層，有助于在剝離過程中防止新的硬化層從之前形成的層分離。在另一實施例中，物體能取向成在物體的區域開始剝離，使得更小的初始剝離力施加到新的硬化層。
【專利說明】用于箔從材料層分離的設備和方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請主張2011年6月22日提交的美國臨時申請N0.61/500，064的優先權，該臨時申請的全部內容通過引用而結合于此。
[0003]【技術領域】和【背景技術】
[0004]在具有高成像分辨率的添加成形工藝中，物體能通過以下方式進行逐層堆積:使用箔來運輸堆積材料層，并將該層放置成在物體堆積區域中與物體之前形成的層接觸，在物體堆積區域，該層被來自曝光單元的輻射硬化，以形成最新硬化的物體層。該物體由物體托架保持。當新的硬化層形成時，之前形成的層可以不完全硬化。在形成后續層之前，通過將箔從物體的新的硬化層剝離，箔能從新的硬化層分離。將箔從新的硬化層剝離所施加的力必須足夠大，以克服箔和新的硬化層之間的粘附力。然而，關鍵是在剝離工藝過程中新的硬化層沒有從之前形成的層分離。
[0005]知道添加成形工藝，其利用箔將堆積材料運輸到物體堆積區域，并將箔從新的硬化層剝離。例如，Fudim的US6，547，552 (’552專利)使用輥子組件和箔來將堆積材料層與物體之前形成的層接觸。曝光單元將該層暴露到輻射，以硬化該層，并將該硬化層粘附到物體之前形成的層。輥子組件朝著其原始位置返回，以將箔從物體的新的硬化層剝離。重復此處理以形成物體的后續層，直到物體完成。類似地，Hull等人的US7，731，887 (’ 887專利)公開了基于箔的添加成形工藝，其中，使用輥子來將箔從物體的新的硬化層剝離。
[0006]Envisiontec GmbH的EP2011631A公開了感測某些堆積條件，以為了影響箔與包含在桶中的堆積材料接觸的系統中的若干處理參數，公開的可以被影響的處理參數包括物體托架和/或箔傾斜，以為了形成物體的新的硬化層和堆積平面之間的角度。此角度的形成宣稱具有增強或者調節分離力的效果。然而，此方法比較麻煩，并要求整個物體托架或者整個箔的移位。而且，由于在此處理中使用的堆積材料經常可流動，整個箔的傾斜會造成溢流，堆積材料不期望地堆積在一些區域中，或者增大了堆積材料在桶內的平衡時間。
[0007]3D系統的美國專利7614866公開了一種基于箔的添加成形的方法。主要通過剪切動作，彎曲的樹脂從箔分離，但是能傾斜提升平臺以便于移除。
[0008]期望一種用于添加成形的設備和方法，其通過控制或者降低分離力，在箔從新的硬化層剝離的同時，防止新的硬化層從物體之前形成的層分離。
【發明內容】
[0009]在一個實施例中，添加成形設備可以包括:
[0010](I)板，其用于保持物體；箔；
[0011](2)涂覆器，其布置成用于將堆積材料層涂覆到所述箔；
[0012](3)輻射源，其能將輻射輸送到堆積區域，由此輸送到位于所述堆積區域中的所述堆積材料層的輻射形成所述物體的新的硬化層；以及
[0013](4)分離器，其布置成將所述箔和所述新的硬化層分離，并包括箔取向調節裝置，所述箔取向調節裝置布置成調節所述箔和所述板之間的取向；[0014]其中，所述箔取向調節裝置被接合，使得所述箔大致平行于所述板放置在所述堆積區域中的第一位置處，并從所述板的平面外取向放置在所述堆積區域中的第二位置處。
[0015]在實施例中，用于添加成形的方法可以包括經由要形成的物體的預堆積評估確定剝離角度，然后使用剝離角度從多個單層堆積物體。在實施例中，在堆積物體的過程中改變剝離角度至少一次。在實施例中，在堆積至少一個單層的過程中改變剝離角度至少一次。
[0016]在實施例中，用于添加成形的方法可以包括經由要形成的物體的預堆積評估確定物體取向，然后使用確定的物體取向堆積物體。在實施例中，在堆積物體的過程中改變物體取向至少一次。在實施例中，在堆積至少一個單層的過程中改變物體取向至少一次。
[0017]在實施例中，用于添加成形的方法可以包括經由要形成的物體的預堆積評估確定分離時間，然后使用分離時間堆積物體。在實施例中，在堆積物體的過程中改變分離時間至少一次。在實施例中，在堆積至少一個單層的過程中改變分離時間至少一次。
[0018]在一個實施例中，一種用于添加成形的方法，其中，箔從堆積材料的新的硬化層剝離，所述方法包括以下步驟:執行包括確定物體取向的物體的預堆積評估，使得在所述物體的堆積過程中剝離力施加到所述物體的新的硬化層，并使得在可選的物體取向上改進剝離力，以及從多個單層堆積所述物體，所述物體以所述物體取向放置，所述多個單層通過執行包括涂覆堆積材料到箔上并照射所述堆積材料的步驟來形成。
[0019]在實施例中，添加成形設備可以包括:
[0020](I)板，其用于保持物體；
[0021](2)箔；
[0022](3)涂覆器，其布置成用于將堆積材料層涂覆到所述箔；
[0023](4)輻射源，其能將輻射輸送到堆積區域，由此輻射輸送到位于所述堆積區域中的所述堆積材料層形成所述物體的新的硬化層；以及
[0024](5)分離器，其布置成將所述箔和所述新的硬化層分離；
[0025](6)物體取向調節控制器；
[0026]其中，所述物體取向調節控制器布置成調節物體和所述分離器之間的面內取向。
[0027]在另一實施例中，一種用于添加成形的方法，其中箔從堆積材料的新的硬化層剝離，該方法可以包括執行物體的預堆積評估，以確定在堆積過程中哪個取向將導致施加到物體的新的硬化層的初始剝離力更小，并以在預堆積評估過程中確定的取向堆積物體。該方法還包括在預堆積評估過程中確定某個參數，諸如在所有層上的平均初始剝離力或者每個層的最大剝離力，并在將以下述取向堆積物體，該取向導致在物體的堆積的整個過程中的參數的值被確定以提高在可選的堆積取向中的某個參數。
[0028]在實施例中，添加成形設備可以包括:
[0029](I)板，其用于保持物體；
[0030](2)箔；
[0031](3)涂覆器，其布置成用于將堆積材料層涂覆到所述箔；
[0032](4)輻射源，其能將輻射輸送到堆積區域，由此輻射輸送到位于所述堆積區域中的所述堆積材料層形成所述物體的新的硬化層；
[0033](5)分離器，其布置成將所述箔和所述新的硬化層分離；以及
[0034](6)分離時間控制器；[0035]其中，所述分離時間控制器布置成調節分離時間，所述分離時間是從形成至少一部分所述新的硬化層到所述箔從所述新的硬化層的所述部分分離的時間間隔；其中，至少部分地基于以下三項來調節所述分離時間i)所述物體的之前形成的層或者所述物體的后續形成的層的一個或者多個特性，或者ii)所述新的硬化層的至少多個區域，使得所述新的硬化的第一區域具有與所述新的硬化層的第二區域不同的分離時間，或者iii)兩者。
[0036]在實施例中，一種用于添加成形的方法，其中，箔從堆積材料的新的硬化層剝離以從多個單層堆積物體，該方法包括執行要被堆積的物體的每個單層的預堆積評估，并至少部分地基于以下各項調節剝離角度、物體取向和/或分離時間i)所述物體的之前形成的層或者所述物體的后續形成的層的特性，或者ii)所述新的硬化層的至少多個區域，使得所述新的硬化的第一區域具有與所述新的硬化層的第二區域不同的分離時間，或者iii)兩者。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]參照附圖僅僅通過示例描述了本發明的其他細節、各個方面和實施例。
[0038]圖1是添加成形系統的實施例的頂立體視圖；
[0039]圖2是沿著圖1的線A所取的橫截面視圖；
[0040]圖3A至圖3E是描述在操作過程中添加成形系統的實施例的各種狀態的橫截面視圖；
[0041]圖4是在操作過程中當前發明的實施例的橫截面視圖；
[0042]圖5是在操作過程中當前發明的實施例的橫截面視圖；
[0043]圖6A至圖6C是描述在操作過程中當前發明的實施例的各種狀態的橫截面視圖；
[0044]圖7A至圖7C是描述在操作過程中當前發明的實施例的各種狀態的頂視圖；
[0045]圖8A至圖8F是描述在操作過程中當前發明的實施例的各種狀態的頂視圖；
[0046]圖9A至圖9F是描述在操作過程中當前發明的實施例的各種狀態的頂視圖；
[0047]圖1OA至圖1OE是描述了在操作過程中當前發明的實施例的各種狀態的頂視圖；
[0048]圖11是在操作過程中當前發明的實施例的橫截面視圖；以及
[0049]圖12是描述在操作過程中當前發明的實施例的頂視圖。
【具體實施方式】
[0050]在新型添加成形系統和工藝中應用本發明的各個方面，該系統和工藝利用箔在將堆積材料運載到物體堆積區域，并將箔從新的硬化層剝離。此系統和工藝和其多個實施例在PCT/NL2009/050783和US專利申請13/166674中描述，該專利通過引用而全部結合于此，似乎在此進行了全部闡述。參照圖1和圖2，在一個實施例中，該系統能包括箔6，用于運輸堆積材料，板15，用于將物體保持在物體堆積區域28中，可動貯存器16b，用于容納一定體積的堆積材料1002b，涂覆輥190b，用于將堆積材料層涂覆到箔，引導輥19c-l和19c-2，用于引導箔，以及曝光單元9，用于將堆積材料層曝光到輻射，以硬化該層。在一個實施例中，例如通過位于箔6的任一端上的夾具501a和501b，張力可以施加到箔。在一個實施例中，配重502緊固到至少一個夾具501b，以在張力下保持箔6的長度。在系統的操作過程中，配重502的力拖拽箔6，并在夾具501a和501b之間沿著箔的長度維持張力。[0051]參照圖3A-3E,示出示例實施例的各種狀態的示例。參照圖3A,通過將物體5的之前硬化的層4’放置在物體堆積區域28中，并與箔6不接觸來開始物體5的層堆積。可動貯存器16b能放置在第一位置41中，其中，箔的一部分24形成用于容納一定體積的堆積材料1002b的容納區域中的一個容納表面。此外，在位置41中，如圖3A所示，該部分24在物體堆積區域28的外側。
[0052]參照圖3B，可動貯存器16b和曝光單元9已經開始從左向右跨過箔6移動。可動貯存器16b的從左到右的移動造成涂覆輥190b將大致均勻的堆積材料層10涂覆到箔6的運載表面，并使上輥子19c-l和19e-2引導箔上涂覆該層的部分到物體堆積區域28上。例如，隨著可動貯存器16b繼續朝著第二位置42移動到位置41的右側，涂覆輥190b移動跨過該部分24。隨著涂覆輥190b移動跨過該部分24，其從一定體積的堆積材料1002b抽吸堆積材料，并將堆積材料層10涂覆到該部分24上。此外，隨著可動貯存器16b繼續移動到右側，上輥子19e_l和19c-2提升該部分24，以將該部分24和該部分24上的堆積材料層10放置在物體堆積區域28中。當可動貯存器16b到達位置42時，如圖3B所示，該部分24放置在物體堆積區域28中，并且該部分24上的堆積材料層10接觸物體5。參照圖3C，可動貯存器16b和曝光單元9將繼續移動到右側，直到該層10的要被曝光的部分被曝光，由此形成物體5的新的硬化層10’。
[0053]參照圖3D和圖3E，可動貯存器16b從右向左移動以執行剝離功能，該剝離功能是新的硬化層和箔的分離。任何布置或者操作來實現新的硬化層和箔的分離的機械組件或者機構可稱為分離器。上輥子19c-l引導箔將箔6從新的硬化層10’剝離，從物體堆積區域移除該堆積材料層未被曝光的部分，并將箔放置在物體堆積區域的外側。例如，參照圖3D，可動貯存器16b處于位置42，在那里，運載表面的部分24在物體堆積區域28中，并與堆積材料層的被曝光單元9曝光的新的硬化層10’接觸，以形成物體5的新的層。參照圖3D和3E，隨著可動貯存器16b繼續向第一位置41朝著左側移動，上輥子19c-l移動跨過該部分24，同時配合下側的箔6。當上輥子19c-l移動跨過該部分24時，其從新的硬化層10’剝離運載表面的該部分24，并從物體堆積區域28剝離該部分24和運載表面上堆積材料層的未被暴露到輻射的部分。當可動貯存器16b到達位置41時，如圖3E所示，該部分24在物體堆積區域28的外側，并形成用于容納一定體積的堆積材料1002b的容納區域的其中一個容納表面。
[0054]關于以上所述的剝離功能，參照圖4，在一個實施例中，箔6能使用輥子19e_l和19c-2和施加到箔6的張力從新的硬化層10’剝離。在圖4中，在箔6處于張力下以維持箔與箔的牽拉的同時，棍子19c-l和19c-2從右向左行進。兩個棍子-第一棍子19c-l和第二輥子19C-2-用來以相對于物體5的新的硬化層10’的角度放置箔6，以形成剝離角度80。隨著輥子從右到左移動，箔以剝離角度80的角度從新的硬化層剝離。
[0055]如圖4所示，使用剝離角度80，通過更加均勻地分配剝離力的拖拽(z-方向)和剪切(X-方向)分量，而有助于在剝離過程中防止新的硬化層從之前形成的層分離。諸如在’ 552和’ 887專利中公開的現有技術的剝離系統被構造成主要施加Z-分量剝離力以將箔從新的硬化層剝離，由此聚集施加到新的硬化層的拖拽力，并增大了新的硬化層從之前硬化層分離或者之前硬化層彼此分離的機會。使用的剝離角度80在拖拽和剪切分量之間更加均勻地分配剝離降低了將新的硬化層從之前硬化層分離的機會。[0056]剝離角度能被調節，然后針對整個物體的堆積固定或者在堆積物體過程中可變。剝離角度能在單層內變化，或者變化使得以第一剝離角度堆積一個層，并以第二堆積角度堆積第二層。在一個實施例中，剝離角度80能通過將第一輥子19c-l和第二輥子19e-2維持在固定位置而固定。在該實施例中，剝離角度能隨著箔6從新的硬化層10’剝離而保持恒定。
[0057]在實施例中，剝離角度80能通過使用箔取向調節裝置而調節。參照圖5，在一個實施例中，存在箔取向調節裝置，使得第二輥子19c-2可調節，使得剝離角度能通過降低第二輥子而增大，通過升高第二輥子而減小。
[0058]此外，參照圖6A-6C，在一個實施例中，箔取向調節裝置可以是引導器81。引導器可以用來建立和調節(增大或者減小)剝離角度80。增大剝離角度增大了剝離力的Z-分量，而減小剝離角度減小了 Z-分量。具有可調節剝離角度的系統的一個示例性益處是拖拽力能在堆積物體的過程中變化。例如，能在物體的第一層上使用更大剝離角度，以判定第一層是否充分地粘附到板15，然后對后續層降低以防止新的硬化層從之前硬化層分離。此外，例如，在一個實施例中，剝離角度在新的硬化層的剝離過程中調節，以在該層的剝離過程中改變剝尚力的拖拽分量。
[0059]在實施例中，與剝離角度不同，能使用調節剝離半徑的箔取向裝置。對于剝離半徑，其是指擁有曲面的表面，諸如圓形或者其他彎曲的表面，這與在固定角度剝離中使用的大致平坦的表面不同。例如，在實施例中，適合直徑的輥子用作剝離輥。在實施例中，剝離半徑通過使用彎曲引導器而被調節。彎曲引導器可調節，使得取決于期望的剝離半徑而增大(更小的曲率)或者減小(更大的曲率)的彎曲引導器的剝離半徑。
[0060]在實施例中，箔取向調節裝置能包括包含用于指定剝離角度的程序指令的計算機可讀介質，當執行該程序指令時，引導剝離角度根據本公開的各個方面而調節。在實施例中，箔調節裝置可以包括計算機裝置，其包括存儲用于調節剝離角度的程序指令的存儲器和用于根據本公開的各個方面執行該程序指令的處理器。在實施例中，箔取向調節裝置可以包括引導輥子和/或引導器調節剝離角度的前述計算機裝置。
[0061]在實施例中，可以將程序指令存儲在任何計算機可讀介質上。此處使用的計算機可讀介質可以任何可獲得的有形和無形介質，該介質可以通過計算機裝置訪問，并包括易失性和非易失性介質和可拆卸和非可拆卸式介質。通過示例而非限制，計算機可讀介質可以包括計算機存儲介質和通信介質的組合。計算機存儲介質包括易失性和非易失性、可拆卸式和非可拆卸式介質，其以任何方法或者技術來實施，用于存儲諸如計算機可讀指令、物體代碼、數據結構、程序模塊或者其他數據的信息。計算機可讀介質包括但不限于隨機訪問存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、電子可檫除可編程只讀存儲器(EEPROM)、閃存或者其他存儲技術、CD-ROM、數字萬用盤(DVD)或者其他光盤存儲、磁式盒、磁帶、磁盤存儲或者其他磁性存儲裝置，或者任何其他能用來存儲期望信息并能被計算機裝置訪問的介質。該計算機可以在支持與一個或者多個計算機裝置和/或者計算機可讀介質連接的網絡化環境中操作。程序指令在執行時將引導處理器采取與指令一致的某些步驟或者動作。
[0062]在一個實施例中，物體能取向成在物體的區域處開始剝離，使得導致改進的剝離力在可選的物體取向上施加到新的硬化層。例如，參照圖7A至圖7C，物體82取向成被堆積，使得在物體82的角部83而不是其側面84處開始箔從新的硬化層的剝離。[0063]參照圖7A，在實施例中，通過以預堆積評估來評估物體82的幾何形狀，開始本處理。在此專利申請中所使用的預堆積評估包括在堆積開始之前、在堆積過程中或者在一個單層堆積之后但是在另一單層堆積之前進行的評估。預堆積評估可以考慮整個物體幾何形狀(即，所有的層)、物體幾何形狀的一部分(即，一個以上但不是所有的層)或者單層的幾何形狀。在其他實施例中，預堆積評估可以考慮其他因素，諸如正在生產的物體的溫度、物體的重量、特定層的之前或者后續的層的數目、或者之前或者后續橫截面的幾何形狀。
[0064]預堆積評估用來確定添加成形工藝的、導致在堆積物體的最高可能性的參數。在實施例中，預堆積評估可以使添加成形工藝最佳化，以實現新的硬化層從之前硬化層分離、之前硬化層彼此分離或者之前硬化層與保持物體的板分離的可能性最低。在實施例中，預堆積評估被最佳化以實現新的硬化層從箔分離的可能性最高。
[0065]在實施例中，預堆積評估還可以考慮堆積材料或者由堆積材料制成的物體的類型和屬性。例如，取決于堆積材料和/或由堆積材料制成的物體的類型和屬性，以及期望物體的幾何形狀，可以更期望地允許在物體的較早層上高的剝離力，以由于例如從板懸掛的物體的附加重量而有利地實現再較后層上的更小的剝離力。附加地，例如，不同的堆積材料可以具有不同的剝離屬性、粘附到箔或者之前硬化層的程度或者其他能導致如果物體以第一堆積材料堆積而以第一物體取向獲得的改進剝離力和如果物體以不同堆積材料堆積而以不同的物體取向獲得的改進剝離力的屬性。在實施例中，該設備包括物體取向調節控制器。物體取向調節控制器布置成調節物體和/或者分離器的面內取向。通過面內取向，意味著新的硬化層和箔的表面保持大致平行。
[0066]在圖7A中，以點劃線的形式首先示出要被堆積的物體82，以表示在物體的幾何形狀的預堆積評估之前的物體的取向。如果物體被取向，使得剝離從物體的側面84開始，則施加到物體的初始剝離力可以大于剝離在物體82的角部83開始的剝離力，因為側面84具有比角部83大的表面積。可以要求更大的剝離力，以克服在側面84而不是在角部83，在箔和新的硬化層之間的粘附力，因為在側面84而不是在角部83，存在更大的、箔粘附到新的硬化層的表面積。在角部83開始的剝離(具有小的表面積)因而可以導致施加到新的硬化層的初始剝離力小于從物體82的側面84開始剝離的剝離力。從角部83開始剝離還允許施加到新的硬化層的剝離力隨著剝離進展而逐漸增大。因而，在圖7A所示的示例中，物體82的幾何形狀的預堆積評估確定如果物體82被取向并被堆積，則得到較低的剝離力，使得剝離在角部83開始。在實施例中，物體取向調節控制器然后使物體在預堆積評估中確定的取向中堆積，如圖7A至圖7C所示。
[0067]在一個實施例中，通過以不同的取向來對物體的每層的初始剝離力進行平均，能在預堆積評估過程中確定平均初始剝離力。能相對于物體的其他層計算平均初始剝離力，而不是計算每個層的特定剝離力。然后物體以導致在整個堆積過程中施加到新的硬化層的最低平均初始剝離力的取向來堆積。
[0068]在另一實施例中，針對每個層，在預堆積評估過程中確定最大剝離力。在一些情況下，在整個物體堆積過程中將發生的最大剝離力會造成最大的堆積失敗風險，因而，減小最大剝離力將導致在可選的物體取向上剝離力的改進。物體然后在導致最小可行最大剝離力的物體取向上被放置和堆積。
[0069]在一個實施例中，物體取向確定為導致在物體的所有層上最低最大剝離力的取向。在其他實施例中，物體取向確定為導致物體的最小平均剝離力的取向。在其他實施例中，物體取向確定為導致物體的最小初始剝離力的取向。在其他實施例中，物體取向確定為與物體的最低最大剝離力結合導致最大初始剝離力的取向。
[0070]再參照圖7A，在實施例中，通過確定將經過第一輥子19c-l的截面量來簡單計算層的相對剝離力。例如，對于物體82，當物體以某一物體取向放置時，在物體82的角部83處將經過第一輥子19c-l的截面量小于在物體82的側面84的中心處的截面量。在實施例中，物體取向調節控制器調節物體取向，造成在堆積平面中預堆積評估之前物體從物體的取向旋轉。在實施例中，物體取向調節控制器包括計算機可讀介質，該介質包含用于指定物體的取向的程序指令，當執行該指令時，該程序指令引導調節物體和分離器之間的面內取向。在實施例中，物體取向調節控制器包括計算機裝置，該計算機裝置包括存儲用于指定物體的取向的程序指令的存儲器和用于根據本公開的各個方面執行程序指令的處理器。在實施例中，物體取向調節控制器可以包括前述計算機裝置，其引導與板和/或者分離器連接的旋轉器以調節物體和分離器之間的面內取向。
[0071]在一個實施例中，物體取向調節控制器布置成調節分離器的角度。例如，第一輥子19c-l能相對于剝離的方向成角度，以允許箔以相對于行進的方向的角度剝離。例如，參照圖8A至圖8F，剝離的方向從左到右。如參照圖7A至圖7C所述，第一物體82的剝離在物體82的角部83處開始。參照圖8D，第一輥子19c-l的一端延伸，以相對于剝離的方向的角度放置第一輥子。圖8D中的第一輥子19c-l還能稱為與剝離的方向橫向地放置。這允許第二物體85在角部83處開始剝離。如圖8F所示，一旦剝離完成，第一輥子19c-l能返回到初始位置。
[0072]在實施例中，第一輥子19c-l可以是在EP10189599.3(現在以EP2447044公開)中描述的柔性引導輥，該專利的全部內容通過引用而結合于此，似乎在此全部闡述。柔性引導輥可以包括柔性輥軸，使得柔性引導輥的彎曲完全可逆。此外，可以出現軸承系統，其能配合柔性引導輥，以為了修改柔性引導輥的彎曲。使用彎曲的輥子還能允許箔以相對于行進的方向的角度而被剝離。例如，參照圖8D，如果第一輥19c-l朝著物體85彎曲(未示出)，則輥子的中心在側面87的中心開始剝離。隨著剝離繼續，輥子會以相對于剝離的方向(或者與剝離的方向橫向)的角度接觸側面的中心和角部86之間的部分。
[0073]在實施例中，物體取向調節控制器布置成調節板以及由此物體和/或分離器的面內旋轉。在實施例中，板能以相對于剝離的方向成角度放置，以對物體進行取向，造成施加到新的硬化層的初始剝離力更小。例如，參照圖9A至圖9F，剝離的方向從左到右。在圖9A中，板15放置成與剝離的方向平行。如果在板15在圖6A所示的位置的同時要完成剝離，則第二物體85的剝離在其側面87處開始。因而，板15能以相對于剝離方向的角度放置，使得物體85的剝離在其角部86處開始,這在圖9D中所示。
[0074]此外，通過以板15的不同位置確定的不同取向對物體的每層的初始剝離力進行平均，在對要被堆積的物體的幾何形狀進行預堆積評估過程中能確定平均初始剝離力。例如，在圖9B至9F中，預堆積評估能確定成在圖9B至圖9F所示的板的位置下最低平均剝離力會施加到物體82和85。
[0075]在又一實施例中，在預堆積評估中可以計算每個層的不同的物體取向。然后板在第一硬化層完成之后并在第二硬化層開始堆積之前旋轉，使得在可選的物體取向上針對每個層實現改進的剝離力。例如，第一硬化層和第二硬化層的幾何形狀的不同可以允許相較于以用來堆積第一硬化層的物體取向形成第二硬化層，以不同的物體取向針對第二硬化層實現改進的剝離力。在實施例中，板能在堆積各個層的過程中旋轉，由此在堆積該層的過程中調節物體取向。
[0076]相較于傳統的不使用箔的添加成形工藝，堆積具有敏銳細節的物體的分離元件(所謂的細微特征)已經被觀察在使用箔的添加成形工藝中更有挑戰性。小的特征一般描述為在形成的層中具有小表面積的分離位置。此特征必須分離，而不是連接到具有大表面積的區域。如果該細節連接到更大表面積的特征，則具有敏銳細節的區域不認為是細微特征。
[0077]此外,特征的最小的尺寸可以限定該特征是否是細微特征。例如,分5mm x5mm的分離特征可以不是細微特征，而1_ x25mm的分離特征可以是細微特征。添加成形工藝的特性(諸如分辨率、輻射強度和/或堆積材料)會影響特征是否能分類為用于給定工藝的細微特征。相較于傳統的不使用箔的添加成形工藝中，在利用箔的添加成形工藝中，堆積細微特征方面所增加的難度被認為是在利用箔的添加成形工藝中施加在新的硬化層上的應力增加的結果。
[0078]在實施例中，添加成形設備構造為基于形成的層的幾何形狀改變堆積材料對輻射的暴露和單層內開始剝離之間的時間量。如在專利申請中所使用，分離時間是從堆積材料的至少一部分的曝光(因而形成新的硬化層)到箔從新的硬化層的該部分剝離的時間的時間間隔。分離時間可以例如取決于形成的幾何形狀或者堆積材料的彎曲行為。
[0079]例如，參照圖10A，堆積的物體擁有兩個不同的幾何形狀，區域200和區域201。區域200包含具有相對大的截面積的特征,而區域201包含幾個細微特征。
[0080]圖10A-E中的添加成形設備能描述為具有三個通用工作臺。涂覆工作臺210是主要工作臺，其在行進方向上操作時將堆積材料1002b涂覆到箔6。成像工作臺220將堆積材料層固化。分離工作臺230是后部工作臺，其在行進的方向操作時將新的硬化層和箔6分離。成像工作臺220和分離工作臺230的分離位置231之間的距離稱為第一分離距離240。分離時間因而是當成像工作臺220對堆積材料層的一部分成像時開始和當通過分離工作臺230將箔從新的硬化層的部分分離時結束的時間間隔。所有三個工作臺開始移動到圖1OA的右側。
[0081]現在參照圖10B，第一分離距離240已經維持，并且新的硬化層10’已經形成在區域200中。為了允許在分離之前額外地固化區域201中的新的硬化層，在涂覆工作臺210和成像工作臺220繼續移動的同時，分離工作臺230停止或者減慢。
[0082]參照圖10C，分離距離已經延伸以形成第二分離距離241。分離時間因而已經增力口。分離工作臺230現在開始再次移動。分離工作臺230移動通過區域201的速度還可以比分離工作臺230移動通過區域200的速度慢。
[0083]盡管未示出，通過增大供應的輻射強度或者劑量或者通過減小成像工作臺220通過區域201的速度，還可以增大成像工作臺220在區域201中輸送的光的劑量。此外，輻射的劑量可以被控制以向幾何形狀的不同區域提供不同劑量。例如，可以將劑量或者強度調節成在幾何形狀的邊界周圍比在幾何形狀的中心要大。
[0084]現在參照圖1OA和圖10E，在分離工作臺230在區域201將箔和新的硬化層10’分離來完成成像處理。該處理然后反過來完成以形成附加的新的硬化層。
[0085]與堆積細微特征相比，更大的特征會要求更短的分離時間，因為更大的分離時間會對箔產生過大的粘附。此外，添加成形工藝的持續時間取決于分離時間。保持分離時間盡可能短提高了添加成形工藝的整個速度，因為物體能在更少的時間進行制造。
[0086]在實施例中，分離時間能通過包括一系列箔分離調節裝置的分離器來調節。現在參照圖11，取決于期望的分離時間，任何箔取向調節裝置81能取向成形成期望的分離時間，并還調節成形成和/或修改剝離角度80。此外，在堆積的單層的不同位置處能致動不同箔取向調節裝置，由此提供對相同層內的不同位置提供不同的分離延遲。箔取向調節裝置附加地可以豎直可動(未示出)以形成要求的分離時間。
[0087]在實施例中，布置多排箔取向調節裝置，使得能針對相同層的不同區域控制分離時間。在實施例中，該設備可以例如包括五排箔取向調節裝置，每排具有三個箔取向調節裝置。
[0088]在實施例中，通過包括可變曲率的輥子的分離器，針對相同層的不同區域控制分離時間。現在參照圖12，物體截面包含兩個分離區域。區域300是通常特征尺寸的區域，而區域301是包含細微特征的區域。為了增大通過區域301的分離時間，輥子301彎曲，使得在區域301發生剝離的時間比在區域300更晚。在實施例中，輥子使用多個諸如在EP2447044中公開的軸承元件而彎曲。在實施例中，軸承元件在輥子的一段長度上可平移，以提供棍子曲率的精確定位。
[0089]還可以基于單層在形成的物體中的位置(中間層)來調節分離時間。例如，取決于形成的物體的尺寸，堆積材料的固化會形成大量的熱，這些熱會使新的硬化層從箔分離更加困難。熱量隨著物體被形成而增大。熱的堆積取決于之前形成的層的特性，例如，如果之前的層較大和/或者連接，這與較小或者分離不同。通過基于之前形成的層的特性(諸如基于層在整個物體內形成的位置、之前層的幾何形狀和/或基于物體的測量或者估計的溫度)增大層的分離時間，可以在從箔分離新的硬化層之前更好地將該熱散發。
[0090]在實施例中，基于當前形成的層之前或者后續的層的特性來調節分離時間。在實施例中，這些特性包括物體的測量或者估計的溫度、物體的當前重量或者預計的總重量、形成的層之前或者后續的層的數目以及/或者形成的層之前或者后續的層的幾何形狀。
[0091]在實施例中，分離時間控制器布置成根據本公開的各個方面調節分離時間。在實施例中，分離時間控制器包括計算機可讀介質，該介質包含用于指定分離時間的程序指令，當程序指令被執行時，該指令通過例如引導工作臺來引導設備以根據本公開的各個方面調節分離時間。在實施例中，分離時間控制器包括計算機裝置，該計算機裝置包括存儲用于指定分離時間的程序指令的存儲器和用于根據本公開的各個方面執行程序指令的處理器。在實施例中，分離時間控制器可以包括前述計算機裝置，其通過例如引導工作臺引導設備，以根據本公開的各個方面調節分離時間。
[0092]在實施例中，執行物體的預堆積評估，以基于物體的幾何形狀確定物體取向、剝離角度、分離時間或者這三者的任何組合。在實施例中，在堆積物體的單層的過程中，物體取向、剝離角度或者分離時間或者這三者的任何組合是可調節的。
[0093]給定的詳細附圖、特定示例和具體實施例用于僅僅圖示的目的。盡管此處所描述和所示的系統和方法的特定實施例涉及上下堆積物體，本發明的教導可以應用到右側朝上或者以一定的角度堆積物體的設備。在前述說明書中，本發明已經參照本發明實施例的特定示例進行描述。然而，顯而易見地，在不脫離如權利要求書中闡述的本發明的更寬的精神和范圍的情況下可以在此處進行各種修改和變化。此外，物體可以具有任何適合的尺寸和形狀。此外，該裝置可以是在一些設備上物理地分布，同時作為單個裝置而功能性地操作。此外，功能性地形成分立器件的裝置可以被集成在單個物理裝置中。然而，其他修改、變形和替換也是可行的。因而，說明書和附圖視為圖示性的，而不是限制的意義。盡管一些實施例詳細地描述某些可選的特征作為本發明的其他方面，該描述意味著包括并具體地公開了這些特征的所有組合，除非另外具體地指出或者在物理上不可能。
【權利要求】
1.一種添加成形設備，包括: (1)板，其用于保持物體；箔； (2)涂覆器，其布置成用于將堆積材料層涂覆到所述箔； (3)輻射源，其能將輻射輸送到堆積區域，由此輸送到位于所述堆積區域中的所述堆積材料層的輻射形成所述物體的新的硬化層；以及 (4)分離器，其布置成將所述箔和所述新的硬化層分離，并包括箔取向調節裝置，所述箔取向調節裝置布置成調節所述箔和所述板之間的取向； 其中，所述箔取向調節裝置被接合，使得所述箔大致平行于所述板放置在所述堆積區域中的第一位置處，并在所述板的平面外取向放置在所述堆積區域中的第二位置處。
2.根據權利要求1所述添加成形設備，其中，所述箔取向調節裝置包括角度調節裝置，所述角度調節裝置可調節以改變所述箔和所述板之間的角度。
3.根據權利要求1或2所述的添加成形設備，其中，所述箔取向調節裝置包括多個輥子，其中，所述輥子的位置可調節以改變所述箔和所述板之間的角度。
4.根據權利要求1或2所述的添加成形設備，其中，所述箔取向調節裝置包括引導器，所述引導器可調節以改變所述箔和所述板之間的角度。
5.根據權利要求1、2或4所述的添加成形設備，其中，所述箔取向調節裝置包括彎曲引導器，所述彎曲引導器 可調節以改變所述箔和所述板之間的曲率。
6.一種用于添加成形的方法，包括以下步驟: (1)執行包括確定剝離角度的物體的預堆積評估，以及 (2)從多個單層堆積所述物體，所述單層通過執行以下步驟而形成:將堆積材料涂覆到箔上，照射所述堆積材料，由此從所述堆積材料形成新的硬化層，并利用所述剝離角度將所述箔和所述新的硬化層分離。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述剝離角度在堆積所述物體的過程中至少修改一次。
8.根據權利要求6或7所述的方法，其中，所述剝離角度在堆積所述物體的單層的過程中至少修改一次。
9.一種用于添加成形的方法，其中，箔從堆積材料的新的硬化層剝離，所述方法包括以下步驟: (1)執行包括確定物體取向的物體的預堆積評估，將得到在所述物體的堆積過程中施加到所述物體的新的硬化層的剝離力，并得到在可選的物體取向上的改進剝離力，以及 (2)從多個單層堆積所述物體，所述物體以所述物體取向放置，所述多個單層通過執行包括涂覆堆積材料到箔上并照射所述堆積材料的步驟來形成。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，所述物體取向是被計算來最有可能導致成功地堆積所述物體的物體取向。
11.根據權利要求9或10所述的方法，其中，所述物體取向被計算以導致在可選的物體取向上對于至少一個層的更低的初始剝離力。
12.根據權利要求9至11中任一項所述的方法，其中，所述物體取向包括所述物體的旋轉。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，所述物體的所述旋轉是所述物體在堆積平面中的旋轉。
14.根據權利要求9所述的方法，還包括在所述預堆積評估過程中確定平均初始剝離力的步驟。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，在所述預堆積評估過程中確定平均初始剝離力的步驟包括以一個以上的取向對所述物體的每層的初始剝離力進行平均。
16.根據權利要求14或15所述的方法，其中，所述物體在所述物體取向上堆積，使得最小平均初始剝離力在整個堆積過程中施加到所述新的硬化層。
17.根據權利要求9所述的方法，還包括確定與所述物體的多個層中的每個層對應的物體取向。
18.根據權利要求9或17所述的方法，還包括在堆積所述物體的過程中改變所述物體取向至少一次的步驟。
19.根據權利要求9、17或18所述的方法，其中，所述物體取向在堆積至少一個單層過程中改變。
20.根據權利要求19所述的方法，其中，通過旋轉布置用于保持所述物體的板來改變所述物體取向。
21.一種添加成形設備，包括: (1)板，其用于保持物體； (2)箔； (3)涂覆器，其布置成用于將堆積材料層涂覆到所述箔； (4)輻射源，其能將輻射輸送到堆積區域，由此輸送到位于所述堆積區域中的所述堆積材料層的輻射形成所述物體的新的硬化層； (5)分離器，其布置成將所述箔和所述新的硬化層分離；以及 (6)物體取向調節控制器； 其中，所述物體取向調節控制器布置成調節物體和所述分離器之間的面內取向。
22.根據權利要求21所述的設備，其中，所述物體取向調節控制器包括計算機可讀介質，所述介質包含用于指定所述物體的所述取向的程序指令，當所述程序指令被執行時，所述程序指令引導調節所述物體和所述分離器之間的面內取向。
23.根據權利要求21或22所述的設備，其中，所述物體取向調節控制器包括連接到所述板的旋轉器。
24.根據權利要求21或22所述的設備，其中，所述物體取向調節控制器布置成調節所述分離器的角度。
25.—種添加成形設備,包括: (1)板，其用于保持物體； (2)箔； (3)涂覆器，其布置成用于將堆積材料層涂覆到所述箔； (4)輻射源，其能將輻射輸送到堆積區域，由此輸送到位于所述堆積區域中的所述堆積材料層的輻射形成所述物體的新的硬化層； (5)分離器，其布置成將所述箔和所述新的硬化層分離；以及 (6)分離時間控制器；其中，所述分離時間控制器布置成調節分離時間，所述分離時間是從形成至少一部分所述新的硬化層到所述箔從所述新的硬化層的所述部分分離的時間間隔；其中，至少部分地基于以下三項來調節所述分離時間i)所述物體的之前形成的層或者所述物體的后續形成的層的一個或者多個特性，或者ii)所述新的硬化層的至少多個區域，使得所述新的硬化的第一區域具有與所述新的硬化層的第二區域不同的分離時間，或者iii)兩者。
26.根據權利要求25所述的設備，其中，所述分離時間控制器能指定所述輻射源和所述分離器之間的距離。
27.根據權利要求25或26所述的設備，其中，所述分離時間控制器包括多個箔取向調節裝置。
28.根據權利要求25或26所述的設備，其中，所述分離器包括柔性輥子，并且所述分離時間控制器能調節所述柔性輥子的曲率。
29.根據權利要求25至28中任一項所述的設備，其中，所述分離時間是部分地基于所述物體的之前形成的層或者所述物體的后續形成的層的一個或者多個特性，并且所述物體的之前形成的層或者所述物體的后續形成的層的所述一個或者多個特性從包括以下組成的群中選擇:所述物體的溫度、至少一個之前形成的層的幾何形狀或者所述物體的后續形成的層的幾何形狀、所述新的硬化層以前或者后續的層的數目和所述物體的重量。
30.一種用于添加成形的方法，包括以下步驟: (1)執行包括確定至少一個分離時間的物體的預堆積評估，以及 (2)從多個單層堆積物體，所述多個單層通過執行以下步驟來形成，所述步驟包括涂覆堆積材料到箔上，照射所述堆 積材料由此從所述堆積材料形成新的硬化層，并將所述箔和所述新的硬化層分離； 其中，所述分離時間是從形成至少一部分所述新的硬化層到所述箔從所述新的硬化層的所述部分分離的時間間隔；并且 其中，對于至少一個單層，堆積所述至少一個單層過程中修改所述分離時間。
31.一種通過權利要求6-20中任一項或權利要求30的方法生產的物體。
【文檔編號】B29C67/00GK103619566SQ201280031008
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年6月22日 優先權日:2011年6月22日
【發明者】布萊恩·鮑曼, 理查德·托馬斯 申請人:帝斯曼知識產權資產管理有限公司