CN111132835A - 三维打印机 - Google Patents

Abstract

三维（3D）打印机和方法包括筒接收器，来保持材料筒以提供构建材料。该筒接收器被设置在3D打印机的构建封壳的顶部下方。

Description

三维打印机

背景技术

增材制造（AM）可包括三维（3D）打印以形成3D物体。特别地，3D打印机可在计算机控制下添加连续的材料层以产生3D物体。实际上，在某些AM过程中，连续的材料层在计算机控制下形成，以制造物体。所述材料可以是粉末或粉末状材料，包括金属、塑料、复合材料和其他粉末。所述物体可以是各种形状和几何构型，并且可通过例如3D模型之类的模型或其他电子数据源产生。所述制造可涉及激光熔化、激光烧结、电子束熔化或热熔合等。模型和自动控制可有助于分层制造和增材制造。对于产品，AM可制造中间产品和最终用途产品以及原型。应用可包括航空航天（例如，飞机）、机械零部件、医疗设备（例如，植入物）、汽车零部件、时尚产品、结构和导电金属、陶瓷、导电粘合剂、半导体设备以及其他应用。

附图说明

在下面的详细描述中并参考附图描述了某些示例，在附图中：

图1是根据本技术的示例的3D打印机的框图；

图2是根据本技术的示例的3D打印机的框图；

图3是根据本技术的示例的3D打印机的框图；

图4是根据本技术的示例的3D打印机的框图；

图5是根据本技术的示例的3D打印机的示意图；

图6是根据本技术的示例的操作3D打印机的方法的流程框图；

图7是根据本技术的示例的3D打印机的示意图；

图8是根据本技术的示例的3D打印机过程的示意图；以及

图9是根据本技术的示例的3D打印机的示意图。

具体实施方式

3D打印机可在构建表面上由例如粉末之类的构建材料形成3D物体。用户可在其腰部上方提起可能相对重的构建材料的容纳器或袋子，以将构建材料引入到3D打印机的上部中。例如，用户可从具有构建平台的构建腔室上方的袋子或容纳器中清空构建材料，或者直接将构建材料倒入到构建腔室中。

相比之下，本技术的示例涉及3D打印机对构建材料的处理，以及3D打印机将构建材料接收到3D打印机的下部中。此外，在一些示例中，用户可在包含构建材料的可移除筒中将构建材料引入到打印机。而且，3D打印机对构建材料的处理可包括对新材料和再循环材料的处理。

3D打印机的示例具有外壳体和至少部分地在该外壳体内与3D打印机整合的筒接收器。该筒接收器被设置成与该外壳体的顶表面相比更靠近该外壳体的底表面。此外，该筒接收器也可被设置成与顶表面和底表面等距。在其他示例中，该筒接收器可更靠近顶表面而不是底表面。在一个示例中，该筒接收器略微处于顶表面和底表面之间的中点上方，例如该中点上方小于6英寸。该筒接收器用于接收可移除的材料筒，以使得可从该材料筒获得构建材料作为用于打印的构建材料。该3D打印机包括气动输送系统，以将构建材料输送到3D打印机的上部。

3D打印机的另一个示例包括外壳，并且具有整合在该外壳内的构建封壳（buildenclosure）。该构建封壳可以是构建桶、构建腔室、构建容纳器等。该构建封壳接收构建材料以供3D打印机打印或生成3D物体。此外，该3D打印机包括筒接收器，其整合在该外壳内，并且设置成与该外壳的顶表面相比更靠近该外壳的底表面。该筒接收器用于接收可移除的材料筒，以将构建材料从3D打印机接受到该材料筒中，并使得可从该材料筒获得构建材料。整合在3D打印机中的输送系统将构建材料传输或输送到3D打印机的处于构建封壳上方的上部区域。

操作3D打印机的方法的示例包括由构建材料打印或形成3D物体。例如，这可包括由新构建材料和再循环材料中的一种或多种来打印或形成3D物体。该方法包括将构建材料从设置在3D打印机中的筒接收器中的再循环材料筒提供到3D打印机的上部，其中，该筒接收器被设置成与3D打印机的顶表面相比更靠近3D打印机的底表面。最后，该方法包括从3D物体的打印中将过剩的材料接收到该筒接收器中的再循环材料筒中。

示例包括可通过构建平台由构建材料形成3D物体的3D打印机。该构建平台可与构建封壳相关联。该构建封壳可以是构建桶、构建容纳器或构建腔室等。该3D打印机可具有内部输送系统，以将构建材料向上输送到用于构建封壳和构建平台的供给设备。如以下针对一些示例所论述的，输送系统将构建材料向上输送到至少部分地设置在构建封壳上方的选择性固化模块。

在某些示例中，输送系统可从材料筒或材料容器或两者接收构建材料。实际上，该3D打印机可包括保持材料筒的筒接收器。该筒接收器可以是腔、接受器、槽、套筒或它们的任何组合。该材料筒可以是容纳构建材料的封壳。同样，该3D打印机由所述材料形成3D物体。该材料可以是金属、塑料、聚合物、玻璃、陶瓷或其他材料。通过筒接收器保持的材料筒可从3D打印机接收材料，并使得材料可用于3D打印机，以便打印3D物体。

筒接收器中的一个可接收包含新材料的第一筒。另一个筒接收器可接收包含再循环材料的第二筒，或者可接收空筒，以从3D打印机内收集过剩或未熔合的构建材料作为再循环材料。这样的再循环材料可以是在当前或先前的打印作业期间未烧结或熔合的来自构建封壳的过剩材料。在操作中，3D打印机可在构建操作期间和之后回收大量的再循环材料。该再循环材料中的一些可在后续的打印操作期间重新使用。通常，大约80%的再循环材料可与20%的新材料混合，但是也可使用100%的新材料或100%的再循环材料，或在其间的某种混合。随着时间的推移，打印机中存储的再循环材料的量可能会增加，并且其中一些将需要从打印机移除。

再循环材料筒可被移除并存储以供将来使用或丢弃。一旦3D打印机清空了新或新鲜材料筒，空的新鲜材料筒就可被插入到第二筒接收器中，以接收未熔合的再循环材料。所述3D打印机可包括容器，例如单独的内部容器，以存储从材料筒或构建封壳接收的新材料或再循环材料。在某些示例中，这些容器可从3D打印机中移除并被清空。可替代地，这些容器可通过将存储在其中的构建材料供给到构建封壳、材料筒或其他容器来清空。此外，在一些示例中，如果这些容器充分地填充有材料，则3D打印机可在不插入材料筒的情况下操作。此外，在特定示例中，材料筒还可在3D打印机内旋转，以解聚（de-aggregate）已在3D打印机中长时间存储的材料。

3D打印机可具有接收材料筒的一个或多个材料筒接收器或槽。如果存在单个槽，则该槽可保持材料筒，以向3D打印机提供材料，并且也从3D打印机移除材料。具有两个槽的3D打印机的示例是其中一个槽用于“新”材料，并且第二个槽用于“再循环”材料。其他示例可具有用于材料筒的超过两个槽，或者也可仅具有单个槽，该单个槽具有往返不同的内部容器的路径。新或新鲜材料槽可保持材料筒，其向构建封壳供应或以其他方式提供材料以便打印3D物体。相比之下，再循环材料槽可保持从3D打印机接收材料的材料筒。进入再循环材料槽中的材料筒的材料可以是在3D物体的打印中剩余或以其他方式未使用的过剩材料。当新材料筒完全耗尽时，例如，当3D打印机已消耗完新材料筒的内容物时，清空的新材料筒可被用户移除并重新使用，以供后续在再循环材料槽中使用。在一个示例中，空筒可在槽中充当再循环材料筒，或者在再循环材料槽中可在打印作业期间和/或结束时从打印机接收未使用的材料，例如未使用的粉末。然后，包含再循环材料的再循环材料槽中的材料筒可供应或以其他方式提供再循环材料用于打印。同样，3D打印机的示例也可包括多于两个筒槽。

用户移除清空的新材料筒通常可在清空后不久发生或立即发生，因此3D打印机能够以来自另一个新材料筒的更多新材料来补充。然而，空的且现在为“再循环”筒的重新安装或重新使用可能在一段时间内不发生。可存储空的再循环筒，直到需要将来自打印机的材料接收到筒中。换句话说，用户可保留该空的再循环筒以供将来使用。实际上，用户可存储许多空的或部分空的再循环筒。所述3D打印机可要求用户将空的或未完全满的再循环筒重新安装在槽或再循环材料槽中。此外，3D打印机可在不同时间采用多种材料类型，并且因此，标签、标记、指示器或其他技术可有助于解释再循环筒中的再循环材料类型。

再循环筒槽或接收器中的再循环材料筒可从输送系统或构建封壳接收过剩的构建材料。实际上，3D打印机中的再循环材料筒和相关联的槽可从构建封壳接收过剩的材料，并且因此，有助于卸载过剩的材料。实际上，在打印期间或之后，3D打印机的单个槽或第二个槽中的再循环筒可从构建封壳接收过剩的构建材料。完成的打印操作可涉及从构建腔室移除未熔合的粉末。

如所论述的，满的或部分填充的再循环筒可将再循环材料供应到构建封壳，或者被移除以供将来使用等。这些包含再循环材料的筒中的一些可保留在打印机中就位，或者可被移除并且存放或丢弃。这些填充有再循环材料的再循环筒中的一些可被移除并保留以供将来使用，例如当3D打印机缺少再循环材料时使用，例如，当再循环材料可能与新材料混合并在打印期间被消耗时使用。在具有用于材料筒的单个槽的3D打印机的某些示例中，新材料筒可被插入该槽中，并将其内容物倒空到内部存储容器中。然后，该筒可成为再循环材料的接收者。

图1是根据本技术的示例的3D打印机100的框图。3D打印机100可包括选择性固化模块102，以选择性地固化构建平台104上的连续的构建材料层的多个部分。该选择性固化模块102可被设置在构建封壳上方。该构建封壳和构建平台104可一起构成构建单元。该构建单元可以是可操作移除的，或者可不是可操作移除的。该3D打印机还可包括筒接收器106，以保持构建材料筒。筒接收器106可以是腔、接受器、槽、套筒或它们的任何组合。所述筒可以是材料筒，该材料筒是容纳材料的封壳。该材料筒可从构建封壳接受过剩的材料，并可使材料可用于构建封壳以便打印3D物体。替代地或附加地，存储在内部存储容纳器或容器中的材料可被供给到构建封壳。3D物体的打印可涉及由如下材料来形成3D物体，即：该材料由筒接收器106从插入其中的材料筒排出。该材料可以是例如由塑料、聚合物、金属、玻璃、陶瓷或它们的任何组合组成的粉末。

3D打印机100可包括供给容器或分配容器，以接收通过材料筒可获得的材料。粉末撒布器可从供给容器接收材料，并越过构建封壳中的构建平台104的表面散布材料。例如光源或激光器之类的能源可烧结、熔化或熔合构建平台104上的材料，以形成3D物体的第一层。该粉末撒布器可越过构建平台104的表面散布更多的材料，用于下一层。附加的材料可被烧结、熔化或熔合，以形成3D物体的下一层。这些动作可重复并继续，直到3D物体完全形成或基本上完全形成。在一个示例中，打印机可另外包括打印头，以打印与待固化的构建材料层的多个部分相对应的熔剂的图案。该熔剂可从光源或热源吸收能量，以使其上打印有熔剂的构建材料充分地加热从而熔化并熔合。打印头可从装载到试剂接收器中的试剂中吸取试剂，该试剂接收器处于距离打印机100的底表面介于17英寸和42英寸之间的高度处。

筒接收器106可以是再循环筒接收器。如此，所述筒可以是再循环材料筒。该再循环材料筒可包含再循环材料。再循环材料可以是3D打印中剩余的或以其他方式过剩的未熔合材料。作为再循环筒接收器的筒接收器106可使来自再循环材料筒的再循环材料可用于构建封壳和构建平台104。同样，在构建封壳中，3D物体由构建平台104上的再循环材料形成。

3D打印机外壳体可具有顶表面108和底表面110。该外壳体的顶表面108可以是该外壳体的最远离3D打印机所搁置的地面的区域。该外壳体的底表面110可以是该外壳体的最靠近3D打印机所搁置的地面的区域。换句话说，底表面110可以是该外壳体的最靠近设置或搁置3D打印机的地面、地板或表面的表面或部分。实际上，在一个示例中，底表面110可与地面或地板接触。

筒接收器106在标高上低于选择性固化模块102。输送系统将构建材料从筒接收器106中的材料筒或者从材料容器向上输送到选择性固化模块。在一些示例中，整合在3D打印机100的外壳体内的筒接收器106可被设置成与顶表面108相比更靠近底表面110。筒接收器106的该较低的位置可改善接近的便利性，并减少用户将筒装载到筒接收器106中的工作量。在一个示例中，整合的输送系统是指处于3D打印机100的外壳体内的输送系统。在一个示例中，整合的输送系统是指未设置在3D打印机100外部的输送系统。

图2是根据本技术的示例的3D打印机200的框图。相同编号的物件如关于图1所述。

3D打印机200可包括新筒接收器202，以保持新材料筒。该新筒接收器202可使得可从新材料筒获得新材料以用于构建封壳，以便打印3D物体。打印机200还可包括再循环筒接收器204，以保持再循环材料筒。再循环筒接收器204可使得可从再循环材料筒获得再循环材料以用于构建封壳，以便打印3D物体。3D打印机200可按照新材料与再循环材料的指定比率将新材料和再循环材料供给到构建封壳。该比率可以是重量比、体积比或其他比率。该比率可范围从零（例如，没有新材料，全部再循环材料）到1.0（例如，全部新材料，没有再循环材料）。例如，作为重量比或体积比的比率可范围从0.01至0.99、0.05至0.95、0.1至0.9、0.15至0.85、0.2至0.8、0.25至0.75、0.3至0.7等。在一个示例中，基于重量，到构建封壳的供给材料可以是20%的新材料和80%的再循环材料，从而产生0.25的重量比。在另一个示例中，基于体积，到构建封壳的供给材料可以是20%的新材料和80%的再循环材料，从而产生0.25的体积比。

3D打印机外壳体可具有顶表面108和底表面110，如上所述。经由3D打印机内的输送系统，3D打印机100可使新筒接收器202和再循环筒接收器204低于选择性固化模块102。新筒接收器202和再循环筒接收器204被整合在3D打印机100的外壳体内，并且可被设置成与顶表面108相比更靠近底表面110。新筒接收器202和再循环筒接收器204的这些较低的位置可改善接近的便利性，并减少用户将新筒或再循环筒相应地装载到筒接收器202和204中的工作量。筒接收器202和204的位置低于3D打印机200的顶表面108。在一些示例中，新筒接收器202和204的位置足够高，使得当用户将材料筒安装或插入到接收器202或204中时，通常可避免用户蹲伏或弯腰。在一个示例中，新筒接收器202可位于典型用户的大约膝盖高度处。在一个示例中，新筒接收器202可位于典型用户的大约腰部高度处，或者位于膝盖高度和腰部高度之间。

图3是根据本技术的示例的3D打印机300的框图。相同编号的物件如关于图1和图2所述。

3D打印机300可包括在打印机300中处于内部并且设置在新筒接收器202附近的新材料容器310，并且可从新筒接收器202中的新材料筒接收新材料。同样，再循环材料容器304可在内部设置在打印机300中靠近再循环筒接收器204，并且可从再循环筒接收器204中的再循环材料筒接收再循环材料。

新材料和再循环材料可相应地重力供给或以其他方式输送到新材料容器302和再循环材料容器304。图3示出了处于新筒接收器202和再循环筒接收器204下方的新材料容器302和再循环材料容器304。在一个示例中，新材料容器302和再循环材料容器304可相应地设置在新材料筒接收器202和再循环材料筒接收器204上方。这些容器可通过除重力以外的输送系统起作用，以在它们之间输送材料。在一些示例中，例如气动输送系统之类的输送系统的这种使用可有助于新材料筒接收器202和再循环筒接收器204设置成与新材料容器302和再循环材料容器304相比更靠近外壳体的底表面。

图4是根据本技术的示例的3D打印机400的框图。相同编号的物件如关于图1、图2和图3所述。

3D打印机400可包括输送系统，以将来自新材料容器302的新材料和来自再循环材料容器304的再循环材料输送到分配容器402。该输送系统可以是气动输送系统、机械输送系统或者粉末通过重力移动的系统等。分配容器402可将新材料和再循环材料供应到选择性固化模块102。在一些示例中，分配容器402是输送系统的部件。

3D打印机400可具有回收容器（reclaim vessel）404，以从例如构建封壳和构建平台102回收材料。如此回收的材料可被分类为100%再循环材料，或者替代地分类为具有再循环材料与新材料的指定比率的回收材料（reclaim material）。其他分类也适用。在所回收的材料分类为100%再循环材料的第一实例中，回收容器404在所示示例中可被标记或表征为第二再循环容器。此外，回收容器404可提供停留时间以供再循环材料或回收材料冷却。在当前打印作业或后续的打印作业期间，回收并存储在回收容器404中的材料可返回到构建平台102。

在一个示例中，如果再循环容器304已满，则回收容器404可接收再循环材料。可替代地，已存储的来自满的再循环材料筒的再循环材料可被添加到回收容器404，使得3D打印机400可消耗该再循环材料。输送系统可将再循环材料从回收容器404输送到分配容器402。实际上，来自回收容器404的材料可被添加到分配容器402。在示例中，可维持分配容器402中的新材料与再循环材料的指定比率。

图5是根据本技术的示例的3D打印机500的示意图。相同编号的物件如关于图1、图2、图3和图4所述。

3D打印机500可包括构建封壳502，其可与构建平台104相关联，3D物体504在该构建平台104上由供给材料形成。如所论述的，供给材料或构建材料可由新材料和再循环材料以及其他材料组成。构建封壳504可以是构建桶、构建腔室、构建容纳器或构建壳体等。

打印机500可包括选择性固化模块506，以选择性地固化构建平台104上的连续的构建材料层，以形成3D物体504。例如，选择性固化模块506可包括能源，例如热源、光源、激光器等。因此，选择性固化模块506固化构建材料可意味着模块506将来自能源的能量施加于构建平台104上的构建材料，以烧结、熔化和/或熔合构建材料来形成3D物体504。

选择性固化模块506可包括构建材料施加器508，以越过构建平台104的上表面分配供给材料或构建材料。构建材料施加器508的示例包括粉末撒布器、粉末撒布器臂、粉末撒布器辊或其他类型的施加器。此外，在一些示例中，构建材料施加器508可驻留在选择性固化模块506中的滑架上并通过该滑架来移动。选择性固化模块506还可在该滑架上或在其他滑架上包括附加的部件，例如能源，所述滑架在一些示例中是打印杆等。最后，在某些示例中，构建材料施加器508可能不是选择性固化模块506的部件，而是设置在打印机500的处于构建封壳502上方的上部处的单独部件。

为了存储材料，3D打印机500可包括新材料容器302，以从新材料筒接收新材料，并且可包括再循环材料容器304，以从再循环材料筒接收再循环材料。在插入到打印机500之前，材料筒516可具有新材料、再循环材料或者是空的。此外，打印机500可包括输送系统510，以输送新材料和再循环材料。输送系统510可包括气动输送系统、机械输送系统、真空系统、重力输送、振动输送、带输送系统、螺旋钻系统等，或者它们的任何组合。在所示示例中，来自新材料容器302的新材料和来自再循环材料容器304的再循环材料可被供给到输送系统510的腿部。新材料和再循环材料可向上通过3D打印机朝向选择性固化模块506前进。新材料和再循环材料可在管线中（in-line）搀和，并且因此，在新材料和再循环材料移动通过输送系统510时在输送系统510中混合。

打印机300可包括第二输送系统512，以从构建封壳502回收构建材料。在一些示例中，作为气动输送系统或真空系统的第二输送系统512施加真空以从构建封壳502抽取溢出或过剩的构建材料。在特定示例中，第二输送系统512包括处于构建封壳502的底部处的导管歧管，以通过真空从构建封壳502接收构建材料。在一个示例中，该歧管可被标记为周边真空。在所示示例中，过剩的构建材料可通过第二输送系统512从构建封壳502输送到回收容器404或其他目的地。

回收容器404中回收的材料可以是在打印作业执行期间从构建封壳502收集的构建材料。在一个示例中，在相同的打印作业期间，从构建平台104溢出的附带粉末可作为回收粉末返回到构建封壳502，这是因为对于该打印作业，回收粉末通常可具有再循环材料与新材料的指定比率。在其他示例中，在打印作业期间和/或之后，来自构建封壳502的过剩构建材料可被回收到回收容器404，并且回收的材料例如分类为100%再循环材料。

回收容器404可被选择作为来自构建封壳的材料的初始目的地。在一个示例中，所述材料可以是粉末，该粉末可相对热，但是在较低温度下更稳定。在一个示例中，通过第二输送系统512将材料引导到作为初始回收材料目的地的回收容器404可在回收容器404中提供停留时间，以供任何热的材料冷却。在冷却之后，回收容器404中的材料可通过输送系统510输送到选择性固化模块506，到再循环筒接收器204中的再循环筒或者到再循环材料容器304等。

同样，如针对某些示例所示的，回收容器404在打印作业完成之后而不是在打印作业期间从构建封壳502接收过剩的未使用粉末。在一个示例中，再循环材料可不返回到构建封壳502，直到后续的打印作业。在一个示例中，再循环材料可不返回到构建封壳502，直到3D物体504被移除之后并且正在形成下一个3D物体504。在一些示例中，即使该材料的一部分可能是未在3D物体504中消耗的新材料，到达再循环容器304、再循环筒或回收容器404的材料也可被分类为再循环材料。

3D打印机500被示出为具有拥有前检修板514的打印机外壳体或外壳。打印机500的内部的一部分是可见的。这些检修板514可关闭以隐藏并进一步保护3D打印机500的部件。在某些示例中，处于或部分处于3D打印机的外壳体内部的部件、包括检修板514内部的部件可被视为整合在3D打印机500内。

在一个示例中，3D打印机500包括外壳体，其具有外壳体的顶表面108和底表面110。筒接收器202可被整合在该外壳体内，并且设置成与顶表面108相比更靠近底表面，并且其中筒接收器202用于保持具有构建材料的材料筒。3D打印机500可包括输送系统510，以将构建材料输送到选择性固化模块506。在一个示例中，筒接收器202可被设置成距外壳体的底表面110超过20英寸。在一个示例中，筒接收器202可被设置在处于外壳体的底表面110上方17英寸至42英寸的范围内的高度处。在一个示例中，筒接收器202可被设置成距外壳体的底表面110小于42英寸。在一个示例中，构建单元可处于距外壳体的底表面110 40英寸的高度处并且筒接收器202位于其下方。最后，图5描绘了材料筒516，其可被插入到筒接收器202或筒接收器204中。如所描绘的筒仅是示例，并且可包括容纳器或壳体518，以容纳或保持例如新材料或再循环材料的材料。在特定示例中，如果有材料筒516并且筒516由用户插入到筒接收器202或204中，则材料筒516具有把手以便于用户提起。在一个示例中，当将筒516插入到接收器202或204中时，该把手还可便于用户旋转筒516，以将筒516固定在接收器202或204中。

图6是根据本技术的示例的操作3D打印机的方法600的流程框图。在框602处，该方法包括由包括再循环材料的供给材料来打印3D物体。该供给材料也可包括新材料。所述打印可涉及由供给材料作为构建材料形成或生成3D物体。实际上，3D物体的打印可包括在3D打印机的构建平台上由供给材料形成3D物体。在一些示例中，3D物体是逐层形成的，并且可涉及3D打印机，该3D打印机采用能源在构建平台上熔合、烧结或熔化供给材料。

在框604处，该方法包括从设置在3D打印机的筒接收器中的再循环材料筒向3D打印机的上部提供再循环材料。例如，该方法可包括通过气动输送系统将再循环材料提供到构建平台上方。此外，在该方法中，筒接收器被设置成与3D打印机的顶表面相比更靠近3D打印机的底表面。

在框606处，该方法包括从3D物体的打印中将过剩的材料接收到筒接收器中的再循环材料筒中。例如，如此接收的过剩材料可以是从3D打印机的构建封壳或构建平台回收的过剩材料。

同样，3D物体可由新材料和再循环材料所组成的供给材料打印而成。该供给材料可具有处于从零至1.0的范围内的新材料与再循环材料的指定重量比或体积比。例如，该重量比可范围从0.01至0.99、0.05至0.95、0.1至0.9、0.15至0.85、0.2至0.8、0.25至0.75、0.3至0.7等。新材料可通过3D打印机中的具有新材料筒的新材料筒接收器提供。替代地或附加地，新材料容器可存储并提供新材料。在一些示例中，如果采用，则新材料容器可被设置在新材料筒下方，并且新材料容器由新材料筒供应。

在具有新材料容器和再循环材料容器的3D打印机中，新材料和再循环材料可从新材料容器和再循环材料容器输送到构建封壳，以便打印3D物体。新材料和再循环材料可随着输送到构建封壳在管线中混合为具有新材料与再循环材料的指定或期望比率的供给材料。同样，该比率可以是重量比、体积比或其他比率。此外，代替直接供给到构建封壳，供给材料可通过分配容器输送到构建封壳上方的构建材料施加器或选择性固化模块。在一些示例中，分配容器可通过例如粉末撒布器或粉末撒布器臂之类的构建材料施加器将供给材料供应到构建封壳。

由于本文所描述的技术，3D打印机可视情况选择新材料、再循环材料或者新材料和再循环材料的混合。闭环材料处理系统可减少散失到环境的粉末。一些示例可不使用外部专用资源、与打印机分开的地面空间或外部设备来混合粉末或从未熔合的粉末提取3D物体。

另外，本文所描述的技术可有助于再循环材料的处理。3D打印机内的再循环材料可被装载到筒中，并且随后被移除并存储以供将来使用。此外，在示例中还提供了用于添加材料和从3D打印机移除材料的技术。在某些示例中，再循环材料可基本上保持没有外部污染物，并且基本上闭环的材料处理可减少未知材料进入3D打印机的可能性。

图7是根据本技术的示例的3D打印机700的示意图。3D打印机700具有带有顶表面702和底表面704的外壳体或外壳。在所示示例中，顶表面702和底表面704可各自大致与其上设置或搁置有打印机700的外壳体的地板或表面平行。该3D打印机具有至少部分地在该外壳体内整合在该3D打印机中的筒接收器706，并且接收并保持材料筒（未示出）。筒接收器706被设置成与顶表面702相比更靠近底表面704。

3D打印机700可由构建材料在构建封壳708内的构建平台710上构建3D物体。特别地，3D打印机700可利用选择性固化模块712由构建平台710上的构建材料生成3D物体。该构建材料可包括来自筒接收器706所保持的材料筒的材料。同样，在所示示例中，筒接收器706被定位成与顶表面702相比更靠近底表面704。

该打印机可通过整合的输送系统714将材料从筒接收器706所保持的材料筒内移动到选择性固化模块712。在一个示例中，输送系统714是气动输送系统。此外，在该示例中，筒接收器706处于低于选择性固化模块712的高度处。

在一些示例中，筒接收器706处于打印机700的外壳体或外壳的底表面704上方的介于大约20英寸至大约42英寸的范围内的距离716处。距离716可以是到底表面704的垂直距离。在所示示例中，该距离716小于筒接收器706与顶表面702之间的距离718。距离718可平行于距离716。在一个示例中，距离718在30英寸至50英寸的范围内。

图8是根据本技术的示例的AM系统800的示意图。AM系统800包括建模系统802和3D打印机804。3D打印机804可类似于在先前附图中描绘的3D打印机中的一个或多个。AM系统800可涉及通过3D打印机804作为使用数字技术的材料打印机执行的3D打印。在某些示例中，包括3D打印的AM可从数字模型形成3D实体物体。实际上，AM系统800可包括建模系统802，以接收模型，准备接收到的模型或生成模型等，用于3D打印。该模型可以是3D模型。此外，该模型可被“切片”以准备进行逐层打印。可从模型以外的电子数据源获得数字数据。

模型或其他电子源可为3D打印机804提供数字3D设计数据，以通过沉积材料以及对部分材料进行熔合、烧结、熔化、固化等来分层构建部件或产品。例如，这样的AM可与由实心块铣削工件形成对比。依靠模型的3D打印机804可采用例如呈粉末形式的材料逐层构建产品。可使用一系列不同的金属、塑料和复合材料。与开始于固体材料块并且随后切掉多余部分以创建成品零部件的减材制造技术不同，AM可根据3D设计模型中描述的几何构型来逐层构建零部件。在某些示例中，减材制造或减材加工可与3D打印结合使用。

AM系统800包括一个或多个打印机804以打印3D实体物体。该实体物体可以是产品，其可以是完整产品、产品的一部分、原型等。同样，3D打印可从数字文件制作3D实体物体。物体可通过放置连续的材料层来创建，直到创建该物体。在某些情况下，这些层中的每一层都可视为最终物体的薄切片的水平剖面。3D打印可涉及通过例如激光、电子束、光、紫外光、辐射、红外线、近红外线、热、加热灯之类的能源对材料或粉末的烧结、熔化、熔合或融合。实际上，3D打印可包括选择性层烧结（SLS）、选择性热烧结（SHS）和电子束熔化（EBM）、热熔或其他AM打印技术。

3D打印机804包括筒接收器806，来保持可移除材料筒，以使构建材料可用于选择性固化模块810和构建平台808。筒接收器806被相对较低地设置在打印机804中。例如，该筒接收器可驻留在打印机804的下部中，例如与打印机804的顶部相比更靠近打印机804的底部。

3D打印机804包括构建平台808，3D物体在该构建平台808上由例如粉末之类的构建材料打印并形成。构建平台808可与构建封壳（未示出）相关联。新粉末和再循环粉末可被供给到构建平台808以用于3D物体的制造。此外，3D打印机804还包括与构建平台808相邻并处于其上方的选择性固化模块810。选择性固化模块810执行由构建平台808上的构建材料生成3D物体的熔合、烧结、熔化、固化等。材料通过输送系统812移动通过3D打印机804。输送系统812将构建材料输送到选择性固化模块810。

AM系统800可包括后处理系统814，以执行3D物体的精加工或其他处理。后处理系统814可涉及支撑物移除、粉末移除、打磨、珠光处理、蒸气平滑、喷漆、电镀、金属加工、抛光等。这些后处理特征中的某些可被整合在3D打印机804中。

图9是根据本技术的示例的3D打印机900的示意图。3D打印机900可包括选择性固化模块902和构建平台904。构建封壳903可与构建平台相关联。在一些示例中，构建封壳903至少部分地包含构建平台904。供给材料或构建材料（例如，粉末）可被提供给选择性固化模块902或构建封壳903。

歧管906可从构建封壳903取回过剩的材料或过剩的粉末，例如未成为3D物体的一部分的粉末，作为回收的材料908。歧管906可操作地耦接到例如真空泵、鼓风机、蒸汽喷嘴或它们的任何组合的动力部件911。回收的材料908可通过歧管906和动力部件911输送到回收容器910。回收的材料908和输送流体（例如，空气）可流过分离系统907。该分离系统可包括旋风器、过滤器等，以使输送流体909与回收的材料908分离。分离的输送流体909可通过动力部件911排放，例如排放到环境或其他设备，以进行附加的处理。分离系统907或回收容器910可包括筛子、筛分器、过滤器等，以从回收的材料908中分离较大的颗粒（例如，附聚或部分熔合的颗粒）。

如附图标记938所示，回收的材料908可绕过回收容器910，并通过供给输送系统输送到例如再循环筒接收器914中的再循环材料筒或再循环材料容器916，如附图标记912所示。再循环材料容器916也可由再循环筒接收器914中的再循环材料筒提供。同样，新材料容器918可由新筒接收器920中的新材料筒提供。再循环筒接收器914和新筒接收器可被设置成与打印机900的顶部相比更靠近打印机900的底部。

此外，回收的材料908可与再循环材料924和新鲜或新的材料926结合。再循环材料容器916和新材料容器918可相应地提供再循环材料924和新材料926。在一些示例中，可提供再循环材料924和新材料926以给出新材料926与再循环材料924的期望或指定的比率（例如，重量比或体积比）。回收的材料908可具有新材料926与再循环材料924的期望或指定的比率，或者可被分类为再循环材料。供给到分配容器930和热熔系统902的供给材料928可包括再循环材料924、新材料926或回收的材料908或者它们的任何组合。在某些示例中，当供给928处于去往分配容器930的路径中时，各种材料924、926和908可在管线中混合。

在一些示例中，供给928可包括来自回收材料容器910的回收的材料922、来自再循环材料容器916的再循环材料924以及来自新材料容器918的新材料926。在没有回收的材料922的示例或操作中，新材料926和再循环材料924可在材料输送到分配容器930时形成供给材料928。分配容器930可将供给材料928作为构建材料932提供给热熔系统902。可替代地，分配容器930可将构建材料932提供给构建平台904。控制系统可有助于具有新材料与再循环材料的指定比率的供给材料928的组成和构建材料932的组成。该控制系统可通过计量从新材料容器918和再循环材料容器916分配的材料的重量或体积来输送指定的比率。

在所示示例中，回收材料922、再循环材料924和新材料926可作为供给材料928被供给到分配容器930。3D打印机900可包括输送系统，以有助于将供给材料928输送到分配容器930和构建封壳930。在一些示例中，采用气动输送系统。如果是这样，则该气动输送系统可包括真空部件934，该真空部件934可以是蒸汽喷嘴或鼓风机或它们的任何组合。气动输送空气936可通过真空部件934排放。失去大部分或全部输送空气的供给材料932例如可通过重力、气流等从分配容器930流动到构建封壳903或其他打印机部件，以便在构建平台904上打印3D物体。在一个示例中，供给构建材料从分配容器930中流出到构建材料施加器，以在构建封壳903处越过构建平台904撒布构建材料。在特定示例中，该构建材料施加器包括定量给料箱和粉末撒布器。

虽然本技术可能易于进行各种修改和采用替代形式，但是已借助于示例示出了上面论述的示例。要理解的是，本技术不意在限于本文所公开的特定示例。实际上，本技术包括落入本技术的范围内的所有替代方案、修改和等同物。

Claims (15)

1.一种三维（3D）打印机，包括：

外壳体，其包括顶表面和底表面；

筒接收器，其至少部分地在所述外壳体内与所述3D打印机整合，并且设置在所述3D打印机的构建封壳的顶部下方，所述筒接收器接收材料筒，以使得能够从所述材料筒获得材料作为用于打印的构建材料；以及

输送系统，其将所述构建材料输送到所述3D打印机的上部。

2.如权利要求1所述的3D打印机，包括所述构建封壳和构建平台，以由所述构建平台上的构建材料形成3D物体，其中，所述输送系统包括气动输送系统。

3.如权利要求2所述的3D打印机，包括构建材料施加器，以越过所述构建平台分配构建材料，其中，所述气动输送系统将构建材料输送到所述构建材料施加器。

4.如权利要求3所述的3D打印机，其特征在于，所述构建材料施加器包括粉末撒布器，所述粉末撒布器设置成与所述筒接收器相比更靠近所述外壳体的所述顶表面。

5.如权利要求2所述的3D打印机，包括选择性固化模块，所述选择性固化模块设置在所述构建平台上方，以选择性地固化所述构建平台上的连续的构建材料层以形成所述3D物体，其中，固化包括熔化、烧结或熔合或者上述的任何组合。

6.如权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述筒接收器被设置成与所述顶表面相比更靠近所述底表面。

7.如权利要求6所述的3D打印机，其特征在于，所述筒接收器被设置在所述外壳体的所述底表面上方超过20英寸的位置。

8.如权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述筒接收器被设置在所述外壳体的所述底表面上方小于42英寸的位置。

9.如权利要求1所述的3D打印机，包括材料容器，以从通过所述筒接收器保持的所述材料筒接收构建材料，其中，所述输送系统输送从所述材料容器排放的构建材料。

10.一种3D打印机，包括：

外壳体，其包括顶表面和底表面；

筒接收器，其整合在所述外壳体内，并且设置成与所述顶表面相比更靠近所述底表面，所述筒接收器保持材料筒，以将构建材料从所述3D打印机接受到所述材料筒中，并使得能够从所述材料筒获得构建材料；以及

整合的输送系统，其将所述构建材料输送到所述3D打印机的处于构建封壳上方的上部区域。

11.如权利要求10所述的3D打印机，包括处于外壳内的所述构建封壳，所述构建封壳接收构建材料以供所述3D打印机打印3D物体，并且所述筒接收器被设置在所述外壳体的所述底表面上方的处于17英寸至42英寸的范围内的高度处。

12.如权利要求10所述的3D打印机，其特征在于，所述整合的输送系统包括气动输送系统。

13.如权利要求10所述的3D打印机，包括构建平台，所述构建平台至少部分地处于所述构建封壳内，并且3D物体在所述构建平台上由所述构建材料形成。

14.一种操作三维（3D）打印机的方法，包括：

由包括再循环材料的供给材料打印3D物体；

将所述再循环材料从插入到所述3D打印机中的筒接收器中的再循环材料筒提供到所述3D打印机的上部，其中，所述筒接收器被设置在构建封壳的顶部下方；以及

从所述3D物体的打印中将过剩的材料接收到所述筒接收器中的所述再循环材料筒中。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，打印所述3D物体包括在与所述3D打印机的所述构建封壳相关联的构建平台上由所述供给材料形成所述3D物体，其中，将所述再循环材料提供到所述3D打印机的上部包括通过气动输送系统将所述再循环材料提供到所述构建平台上方，并且其中，所述筒接收器被设置成与所述3D打印机的顶表面相比更靠近所述3D打印机的底表面。

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