用于增材制造的方法和组件的制作方法
用于增材制造的方法和组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开总体涉及增材制造，并且更具体地，涉及3D打印中的支撑结构的使用。
【背景技术】
[0002] 增材制造(通常被称为3D打印）是通过通常在打印床(print bed)上铺设连续的材 料层以形成具有期望尺寸的结构来创建或增加三维物体的过程。增材制造近几年来变得广 泛，且被用于创建从简单工具到复杂设备的部件的所有东西。3D打印机是该领域的重要工 具。
[0003] 增材制造的一种普遍使用是用于原型设计。制造公司创建原型来确定所构思的产 品是否可行、实用以及审美愉悦。"快速原型设计"的实践变成了许多工业的标准。快速原型 设计允许企业在几个小时内创建产品的三维模型。
[0004] 对于快速原型设计，普遍使用的增材制造技术是挤压沉积或熔融沉积成型(FDM)。 一种能够FDM的打印机采用原材料，通常是单纤维(filament)的形式，挤压它、加热它，直到 其变软，然后沿预定路径将材料沉积到未打印(non-printed)平台（称为打印床)上。材料随 后固化和硬化。在沿路径多次通过之后，材料累积并最终呈现期望"模型"的形状。
[0005] 其它类型的增材制造包括(1)涂覆，其涉及在表面上散布材料层；以及(2)移印，其 使用衬垫(通常由硅树脂制成)来将图像从填充材料(诸如油墨）的刻蚀的印刷板转印到物 体。
[0006] 但是，存在某些结构使用增材制造创建是固有地有挑战性的。一种这样的结构被 称为"悬垂(overhang)"，悬垂是模型的一部分，意味着在下面没有任何材料的情况下被悬 浮。悬垂的示例是桥。如果悬垂太长，在悬垂的材料有机会固化之前其可能下垂。
[0007] 3D制造模型者创建悬垂的最常见的方式是将初始结构，通常被称为"支撑结构" 3D 打印到打印床上，然后在支撑结构的顶上打印悬垂。打印支撑结构的示例包括FDM晶格支撑 和光固化(SLA)"针床"。在模型完成之后，制造模型者去除支撑结构材料，例如将其折断或 用将其化学溶解。
[0008] 在一些情况下，支撑结构材料可以用水洗掉，例如由Stratasys Ltd.制造的 Objet? 3D打印机所打印的Polyjet?支撑结构。必须从模型中去除支撑结构导致浪费材 料。此外，在去除支撑结构后剩余的表面具有大体粗糙的纹理，其可能需要使用额外工艺 (例如抛光)来平滑化。
【附图说明】
[0009] 尽管所附权利要求阐述了具有特殊性的本技术的特征，这些技术可以从下面结合 附图的详细描述中被最好地理解，在附图中：
[0010] 图1示出了可结合实施例使用的简化3D打印机示意图的示例。
[0011] 图2-图5以及图7-图15图示了根据公开的实施例所执行的步骤以及由这些步骤导 致的结构。
[0012]图6是图5沿线I-Ι的截面图。
[0013]图16是图示根据各种实施例执行的步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0014] 转到附图，其中，相同的附图标记指代相同的元件，本公开的技术被图示为在合适 环境中实施。下面的描述基于权利要求的实施例并且不应该被视为关于这里没有明确描述 的可替代实施例而限制权利要求。
[0015] 用于增材制造的方法的实施例涉及将有壁的结构(例如，外壳或包壳)增材制造到 打印床上，将具有不粘表面(例如Teflon?)的支撑件放置在结构附近或结构内侧，将材料 层增材制造到一个或更多壁上以及支撑件上以创建悬垂，以及在构成悬垂的材料返回到固 态或变硬之后去除支撑件。
[0016] 在一些实施方式中，结构是内侧具有腔的外壳，外壳的第一表面具有悬垂。方法可 以包括将外壳重新定位(支撑件仍在腔内侧)使得第一表面向下在打印床上且外壳的第二 表面面朝上。更具体地，材料层可以被沉积在至少一个壁上和第二支撑件上。在一些实施例 中，第二悬垂限定第二开口。
[0017] 在一个实施例中，将外壳翻转后放置在第二打印床上。第二打印床可以具有构造 用于接收第一悬垂的突出。
[0018] 根据一些实施例，从腔去除一个或更多支撑件一一或通过第一表面中的开口或通 过第二表面中的开口。
[0019] 在另一实施例中，一种用于增材制造的方法被执行为:在打印床上增材制造包壳 的壁;在打印床上将支撑件定位在包壳内；增材制造从至少一个壁延伸到支撑件上的悬垂； 从打印床去除包壳；以及从包壳去除支撑件。
[0020] 每个支撑件可以是单个件或具有多个互锁区段，并且具有不粘平滑表面或纹理表 面。用于支撑件的特定材料可以包括Teflon?、聚四氟乙烯、铝、不锈钢、阳极氧化铝和陶 bL· 〇
[0021] 另一实施例是一种组件，该组件包括第一打印床和置于其上的增材打印的结构。 结构具有悬垂和限定腔的内侧表面。该组件进一步包括置于第一打印床上腔内的可再使用 的支撑件。当悬垂处于部分液态时，支撑件与悬垂的下侧表面接触且提供对悬垂的支撑。
[0022] 这里描述的各种实施例可以用于增材制造各种不同物体。例如，这些方法中的一 个或更多可以用来原型设计智能电话或其它电子设备的壳。这样的壳可以包括各种材料中 任何一种，包括下面列出用于单纤维120(图1)的那些。不管用于创建壳的增材制造过程的 类型，都是这样。
[0023] 这里所使用的术语"操作者"意味着操作一个或更多这里所述的设备的实体。操作 者可以是人，或者可以是另一设备，诸如自动组装设备、机器人、计算设备等等。
[0024] 这里使用的术语"增材制造"指的是通过铺设连续的材料层以形成具有预定尺寸 的结构而创建三维物体的过程。增材制造包括沉积打印(包括FDM)、涂覆、移印、选择性激光 烧结(SLS)、光固化(SLA)和Po lyJet? 3D打印。
[0025] 这里使用的术语"3D打印"、"打印"指的是使用3D打印机来增材制造。
[0026] 图1示出了可以结合公开的技术使用的3D打印机的简化示意图。在这个实施例中， 3D打印机使用具有基于温度的固化的沉积打印技术。可替代的增材制造技术是具有紫外光 固化的喷射光聚合物。还有其它的增材制造方法可被替代。
[0027] 3D打印机100具有框架101和基本平坦的第一打印床110。第一打印床110附接于框 架101并且可从框架101去除。如下面将要描述的，在实施例中，操作者可以分离第一打印床 110并且用第二打印床来将其替换。可替代地，操作者可以将第二打印床附接于框架101，使 得第二打印床在第一打印床的顶上。3D打印机100还包括附接于框架101的电机118以及联 接到电机118的挤压组件104。挤压组件104位于打印床110上且可沿着框架101的一个或更 多轴移动。3D打印机100进一步包括经由传导通路117电联接到电机118的可编程控制器 114。控制器114具有存储器116。3D打印机100还具有电联接到控制器114的数据接口 119。
[0028]仍参照图1，挤压组件104具有挤压机106和联接到挤压机106的热端108。控制器 114经由传导通路121电联接到挤压机106。为了编程3D打印机100，操作者经由数据接口 119 建立与3D打印机100的数据连接，并且传送指令(例如，CAD指令)到控制器114,在其存储器 116中存储指令。
[0029]再次参照图1，单纤维120加载到挤压机106中。单纤维120包括在被加热时液化（即 软化)的材料。可能材料的示例包括热塑材料、聚乳酸(PLA)材料、丙稀腈?丁二稀·苯乙稀 (ABS)材料、橡胶处理的材料、硅树脂、丙烯酸树酯、聚酰胺(尼龙）、玻璃填充聚酰胺、立体平 版印刷材料(环氧树脂）、银、钛、钢、蜡、光聚合物和聚碳酸酯。在一些实施例中，存在不同外 观或成分的多种单纤维。例如，可能存在第一单纤维是蓝色蜡并且第二单纤维是白色蜡。
[0030] 当3D打印机100操作时，控制器114从存储器116检索指令，处理指令，并且将指令 转化为电机118和挤压机106识别的命令。控制器114将命令传输到电机118，其通过驱动挤 压组件104沿着一个或更多路径移动来响应，以及将命令传输到挤压机106,其通过加热热 端108以及通过迫使单纤维120穿过热端108中收缩的通道来响应。热端108加热单纤维120， 直到单纤维处于液态。热端108将液化的单纤维沉积到打印床110上。液化单纤维随后被固 化，直到其充分硬化。可能的固化方法包括紫外(UV)固化和热固化(例如，通过冷却或通过 受热）。
[0031] 电机118驱动一个或更多滑轮或其它机构（未示出）来将挤压组件104相对于打印 床110上、下或横向移动。在一些实施例中，存在多个电机，诸如每个运动轴一个电机。电机 118驱动挤压组件104的路径是由控制器114提供至电机118的命令所确定的。
[0032] 现在将参照图2-15来描述公开的实施例中执行的各种方法。
[0033] 参照图2,3D打印机100沿预定路径打印热塑材料到打印床210上，由此形成具有第 一壁202和第二壁204的结构200。第一壁202和第二壁204以第一角度201a会合以形成第一 角201K3D打印机 100打印第三壁206并且延伸第二壁204到第三壁206。第二壁204和第三壁 206以第二角度203a会合以形成第二角203b。第一壁202、第二壁204、第三壁206和第四壁 208限定内部部分209。
[0034]尽管示出了四个壁，壁的数目可能大于或小于四个，取决于正在打印的特定结构 200 〇
[0035] 仍参照图2,3D打印机打印第四壁208。第三壁206和第四壁208以第三角度205a会 合以形成第三角205b。第四壁208和第一壁202以第四角度207a会合以形成第四角207b。第 一、第二、第三和第四角可以是尖锐的、圆润的、部分尖锐的或部分圆润的。3D打印机可以沿 着这个四壁结构进行多次通过以构筑热塑材料到所设计的高度和厚度，如在图3中更广泛 示出的。
[0036]在另一实施例中，图2A示出了两个壁，3D打印机沿着大体U形路径延伸第二壁204， 使得第二壁204和第一壁202再次会合以形成第二角252。在这个实施例中，第一壁202和第 二壁204限定腔254。可替代地，3D打印机将第一壁202延伸到第二壁204以形成第二角。 [0037] 参照图3,第一壁202、第二壁204、第三壁206和第四壁208-起形成具有内部腔304 和第一面318的组合包壳306。内部腔304的第一开口 302位于第一面318上。将分别参照图8 和10来描述包壳306的第二面和内部腔304的第二开口。
[0038] 参照图4,操作者将第一支撑件400通过第一开口 302插入到内部腔304中。第一支 撑件400具有第一区段400a和第二区段400b。操作者将第一支撑件400定位于打印床210上， 使得第一支撑件400是：（a)接近第一壁202、第二壁204、第三壁206和第四壁208; (b)(参见 图3)在第一角度201a的内部、第二角度203a的内部、第三角度205a的内部和第四角度207a 的内部之内；以及(c)(参见图3)关于第一壁202、第二壁204、第三壁206和第四壁208独立。 第一支撑件400可以包括各种表面材料，包括不粘材料、Teflon?、聚四氟乙烯(PTFE)、铝、 不锈钢、阳极氧化铝和陶瓷。
[0039]仍参照图4,第一支撑件400的第一区段400a和第二区段400b具有各自成角度的表 面400c、400d。第一区段400a和第二区段400b在这些成角度表面上横向互锁。注意到，第一 和第二区段400a和400b可以以其它方式互锁，诸如舌榫构造。
[0040] 参照图5和7，3D打印机将额外的热塑材料打印到第一壁202上、到第二壁204上以 及到第一支撑件400上。这个过程在第一面318上创建了第一悬垂500。在这个示例中，第一 悬垂500从第一壁202、第二壁204、第三壁206延伸并且到第一支撑件400的第一区段400a 上。第一悬垂500还从第一壁202、从第三壁206、从第四壁208延伸并且到第一支撑件400的 第二区段400b上。
[0041]参照图6,是沿着线I-Ι的截面图，第一区段400a与第一悬垂500的下侧601进行接 触。这样的接触可能在悬垂和第一支撑件400之间它们互相接近的任一点处发生。这个接触 允许第一支撑件400提供对第一悬垂500的支撑。第一悬垂500至少部分阻塞第一开口 302。 第一悬垂500的下侧601的纹理取决于第一区段400a的表面纹理。在一个实施例中，第一区 段400a的表面纹理是平滑的，且第一悬垂500的下侧601的纹理也是平滑的。
[0042]在实施例中，第一支撑件400至少部分支撑第一悬垂500,尤其当第一悬垂500固化 并返回固态时。通过第一支撑件400提供的支撑减少了 3D打印支撑结构的需要。而且，因为 第一支撑件是可再使用的，相比可能需要从主结构中去除和处理的3D打印支撑结构来说， 有更少的材料浪费。
[0043] 仍参照图5、6和7,第一壁202、第二壁204、第三壁206、第四壁208以及第一悬垂500 一起构成了外壳502。包壳306的第一面318还构成外壳502的第一面。
[0044]在第一悬垂500被3D打印之后，操作者从打印床210去除其中具有第一支撑件400 的外壳502,如图8中所示。图8中还指出外壳502的第二面320。
[0045]参照图9,操作者用第二打印床910替换第一打印床210。第二打印床910的表面具 有突起900。突起被定位且构造为接收第一面318的悬垂500。尽管描绘了四个突起，任何合 适数量都可被使用。在可替代实施例中，第一打印床210和第二打印床910的特性是在单个 打印床中，一面平滑且另一面具有突起900。在这样的实施例中，操作者只需要把打印床翻 过来。
[0046] 在用第二打印床910替换第一打印床210之后，操作者重新定位外壳502,如图10中 所示。图10中示出，外壳502的第二面具有开口 1012。可替代地，如之前讨论的，第二打印床 910可能已经在3D打印机100(图1)上。在只具有一个有两侧(一侧具有第一打印床210的特 性且另一侧具有如图9中所示的突起900)的打印床的实施方式中，操作者可以将打印床翻 过来，使得另一面可使用。
[0047]参照图11，操作者将外壳502定位在第二打印床910上，使得第一面318与第二打印 床910的表面进行接触。更具体地，第二打印床910的突起900接收第一悬垂500并且将外壳 502保持就位。
[0048] 参照图12,3D打印机打印第一壁202的第一延伸部1202、第二壁204的第二延伸部 1204、第三壁206的第三延伸部1206和第四壁208的第四延伸部1208。第一延伸部1202、第二 延伸部1204、第三延伸部1206和第四延伸部1208的内表面一起限定延伸的腔1210。在外壳 502的第二面320上，存在延伸的腔1210的开口 1212。
[0049] 参照图13,操作者将第二支撑件401经由延伸的腔1210的开口 1212插入到延伸的 腔1210中。操作者将第二支撑件401堆叠到第一支撑件400上。第二支撑件401具有第一区段 401a和第二区段401b。在一个实施例中，与第一支撑件400相比，第二支撑件401具有相同的 形状，使用相同的材料，并且具有相同的两区段互锁构造（即，每个区段与另一区段在成角 度的表面401c和401d上互锁）。在其它实施例中，第一支撑件400和第二支撑件401关于一个 或更多这些特性彼此不同。
[0050] 参照图14,3D打印机打印第二悬垂1400。第二悬垂1400可以从第一、第二、第三和 第四壁中的一个或更多延伸并且在图14中被描绘为从第一壁202、第二壁204、第三壁206和 第四壁208延伸并且到第二支撑件401上。第二悬垂1400限制延伸的腔1210的开口 1212,并 且如图14中所描绘的，可以完全阻塞延伸的腔1210的开口 1212。
[00511 在3D打印机打印第二悬垂1400之后，操作者从第二打印床910去除外壳502,且如 图15中所示，从外壳502经由第一面318中的开口 302去除第一支撑件400(包括其区段的任 一个)以及第二支撑件401 (包括其区段的任一个）。
[0052]在实施例中，单纤维120(图1)是热塑材料，当被3D打印和固化时，具有弹性属性。 在这个实施例中，外壳502能够充分伸展以促进第一支撑件400和第二支撑件401从外壳502 (图15)的去除。此外，如果外壳502被实施为电话的壳，其弹性属性促进用外壳502来包裹电 话。
[0053]现在将参照图16的流程图来描述根据进一步的实施例执行的增材制造过程1600。 假设该过程要由3D打印机在操作者的控制下来执行。这些步骤不必以在图1中出现的顺序 来被执行。它们实际上可以被重新排序并且与其它步骤组合。
[0054]如将注意到的，支撑件可以在过程中的多个点中的任一点处被引入。支撑件的目 的在于支撑液化单纤维材料，直到其充分加强以保持其形状(例如，当其固化和硬化）。而 且，支撑件是独立的，使得其可以在悬垂充分坚固之后的任一点处被去除。
[0055] 转到图16,在步骤1602,3D打印机将结构200(图2)打印到第一打印床110(图1)上。 存在结构200可以采用的各种形式。这些形式包括：（1)第一壁202和第二壁204形成第一角 201b(图2); (2)第一壁202和第二壁204(图2) (a)至少一个壁204(图2A)被加长；（b)形成第 二角252(图2A);以及（c)限定腔254(图2A); (3)包壳306的至少第一壁202和第二壁204(图 3); (4)延伸的包壳1210的至少第一延伸壁1202和第二延伸壁1204(图12);以及(5)外壳502 具有第一面318和第二面320(图9)。
[0056]在步骤1604,操作者定位第一支撑件400(图4)。存在可以定位第一支撑件400的许 多方式。这些方式包括（1)在第一角201b的内部角度201a(图2)中；（2)在腔304(图3)中；（3) 在包壳306(图3)之内；以及(4)在延伸的腔1210(图12)之内。此外，支撑件400可以以各种方 式来实施，其中许多已经在本公开中在别处描述(例如，单个区段 或多个区段）。
[0057] 在步骤1606,3D打印机打印第一悬垂500。存在许多打印第一悬垂500的可能方法， 包括：（1)从第一壁202、第二壁204、第三壁206和第四壁208(图5)中的一个或更多延伸；（2) 从第一壁延伸部1202、第二壁延伸部1204、第三壁延伸部1206和第四壁延伸部1208(图12) 中一个或更多延伸；以及（3)通过将液体沉积到第一壁202、第二壁204、第三壁206、第四壁 208中的一个或更多并且到第一支撑件400(图5)和第二支撑件401 (图13)或其区段中的一 个或更多上。
[0058] 第一悬垂500(图5)由第一支撑件400(图4)或其区段400a、400b(图4)支撑。此外， 第一悬垂500具有各种可能的特性。例如，其可以将开口 1212限制在外壳502的面320中（图 12)〇
[0059]在可选步骤1608,操作者重新定位3D打印的结构200(图2)。这可能以各种方式出 现，包括（1)第一悬垂500(图11)与第二打印床910的表面接触；以及(2)第二打印床910上的 突起900接收第一悬垂500(图11)。
[0060]在可选步骤1610,操作者定位第二支撑件401 (图13)。与第一支撑件400(图4)一 样，第二支撑件401可以是单个件或可以具有至少第一区段401a和第二区段401b(图13)。而 且，操作者可以定位第二支撑件401，使得下述中的一个或更多为真:第二支撑件401是（1) 在角201b(图2)的内部角度201a内；（2)在腔304(图3)中；（3)在包壳306(图3)内；（4)在延伸 的腔1210(图12)内；或(5)堆叠在第一支撑件400(图13)上。
[0061 ] 在可选步骤1612,3D打印机打印第二悬垂1400(图14)。第二悬垂1400可以具有一 个或更多下面的特性。第二悬垂1400可以：（1)限制或封闭腔304(图11)的开口 112; (2)限制 或封闭延伸的腔1210(图12)的开口 1212;以及(3)限制或封闭外壳502(图12)的面320。 [0062] 在可选步骤1614,操作者去除一个或更多支撑件400和401(图15)(例如，在所支撑 的悬垂固化、干燥和/或硬化到其不需要支撑的点之后）。支撑件400和401(图15)可以经由 (1)第一面318(图15)的第一开口 302;或(2)第二面320(图13)的第二开口 1212来去除。 [0063]从前面可以看出，已经提供了一种用于增材制造的方法。根据可以应用本讨论的 原理的许多可能的实施例，应该认识到，这里关于附图描述的实施例只意味着是说明性的， 不应该被认为限制权利要求的范围。因此，这里所述的技术考虑了可能在下面权利要求及 其等价物的范围内的所有这样的实施例。
【主权项】
1. 一种方法，包括： 增材制造第一壁和第二壁，所述第一壁和所述第二壁W-定角度会合W形成第一角； 将第一支撑件定位于接近所述第一壁和所述第二壁，并且在所述角度的内部之内；W 及 增材制造第一悬垂，所述第一悬垂从所述第一壁和所述第二壁延伸到所述第一支撑件 上， 其中，所述第一支撑件关于所述第一壁和所述第二壁是独立的。2. 如权利要求1所述的方法，其中，所述第一支撑件包括从下述组中选择的材料，该组 包括：Teflon瑕、聚四氣乙締、侣、不诱钢、阳极氧化侣和陶瓷。3. 如权利要求1所述的方法，其中，所述增材制造所述第一壁和所述第二壁包括： 将第一液体沉积到打印床上，W形成所述第一壁和所述第二壁，并且将所述第一液体 固化到固态。4. 如权利要求3所述的方法，其中，所述增材制造所述第一悬垂包括： 将第二液体沉积到所述第一壁上、所述第二壁上W及到所述第一支撑件上。5. 如权利要求1所述的方法，其中，所述增材制造所述第一壁和所述第二壁包括： 将所述第一壁和所述第二壁增材制造到第一打印床上。6. 如权利要求1所述的方法，其中，所述增材制造所述第一壁和所述第二壁包括： 至少延长所述第二壁，W形成第二角， 其中，所述第一壁和被延长的所述第二壁限定了腔， 其中，所述定位所述第一支撑件包括： 将所述第一支撑件定位在所述腔内， 其中，所述角度的所述内部是在所述腔之内。7. 如权利要求1所述的方法， 其中，所述第一壁和所述第二壁形成至少一部分包壳， 其中，所述定位第一支撑件包括： 将所述第一支撑件定位在所述包壳内。8. 如权利要求7所述的方法， 其中，所述第一支撑件包括横向互锁区段， 所述方法进一步包括： 从所述包壳中去除一个或更多所述横向互锁区段。9. 如权利要求1所述的方法，其中，所述第一壁、所述第二壁和所述第一悬垂形成具有 内部腔、第一面和第二面的外壳的至少一部分，所述第一面包括所述第一悬垂，所述第二面 与所述第一面相反， 其中，所述第一面包括所述内部腔的第一开口， 其中，所述第二面包括所述内部腔的第二开口， 所述方法进一步包括： 增材制造第二悬垂，所述第二悬垂从所述第一壁或所述第二壁延伸且限制所述第二开 P。10. 如权利要求9所述的方法， 其中，所述增材制造第一壁和第二壁包括： 将所述第一壁和所述第二壁增材制造到第一打印床上， 所述方法进一步包括： 定位所述外壳，使得所述第一面接触第二打印床。11. 如权利要求9所述的方法，进一步包括： 增材制造所述第一壁或所述第二壁的延伸，其中，所述延伸限定了延伸腔； 在所述延伸腔中将第二支撑件堆叠到所述第一支撑件上，其中，所述第二支撑件至少 部分支撑所述第二悬垂； 通过所述第一开口或所述第二开口，去除所述第一支撑件和所述第二支撑件。12. 如权利要求10所述的方法， 其中，所述第一支撑件包括横向互锁区段； 其中，所述第二支撑件包括横向互锁区段； 其中，所述堆叠所述第二支撑件包括： 将所述第二支撑件的所述横向互锁区段堆叠到所述第一支撑件的所述横向互锁区段 上； 其中，所述去除所述第一支撑件包括： 通过所述第一开口去除所述第一支撑件的一个或更多所述横向互锁区段；W及 其中，所述去除所述第二支撑件包括： 通过所述第一开口去除所述第二支撑件的一个或更多所述横向互锁区段。13. -种组件，包括： 第一打印床； 增材制造的结构，所述增材制造的结构置于所述第一打印床上，所述结构具有用于限 定腔的内表面，所述结构包括悬垂；W及 可再使用的支撑件，所述可再使用的支撑件置于所述第一打印床上所述腔内，当所述 悬垂处于部分液态时，所述支撑件与所述悬垂的下侧表面接触且对所述悬垂提供支撑， 所述可再使用的支撑件和所述结构是彼此独立的。14. 如权利要求13所述的组件， 其中，所述可再使用的支撑件包括第一部分和分离的第二部分， 其中，所述增材制造的结构具有第一面，所述第一面包括所述腔的第一开口，W及 其中，所述第一部分和所述第二部分可通过所述第一开口从所述腔去除。15. 如权利要求14所述的组件，其中，所述增材制造的结构具有第二面，所述第二面具 有所述腔的第二开口，所述组件进一步包括： 具有多个升高的突起的第二打印床，所述突起被构造为接收所述增材制造的结构的所 述第二面； 其中，所述第一部分和所述第二部分可从所述第一开口或者从所述第二开口去除。16. -种用于增材制造的方法，包括： 在打印床上增材制造包壳的壁； 在所述打印床上将支撑件定位在所述包壳之内； 增材制造悬垂，所述悬垂从至少一个所述壁延伸到所述支撑件上的悬垂，所述悬垂至 少部分由所述支撑件来支撑； 从所述打印床去除所述包壳；W及 从所述包壳去除所述支撑件。17. 如权利要求16所述的方法，其中，所述支撑件包括从下述组中选择的表面材料，该 组包括：Teflon坂、聚四氣乙締、侣、不诱钢、阳极氧化侣和陶瓷。18. 如权利要求16所述的方法，进一步包括，在增材制造所述悬垂之后： 在第二打印床上对齐所述包壳；W及 将另一悬垂从至少一个所述壁增材制造到所述支撑件，所述悬垂至少部分由所述支撑 件来支撑。19. 如权利要求18所述的方法，进一步包括，在所述第二打印床上对齐所述包壳之后且 在增材制造另一悬垂之前： 增材制造所述壁的延伸，W创建延伸包壳； 将另一支撑件定位在所述延伸包壳之内。20. 如权利要求19所述的方法，其中，增材制造另一悬垂包括： 增材制造所述另一悬垂，所述另一悬垂从所述壁延伸部延伸且跨越定位于所述延伸包 壳之内的所述另一支撑件， 其中，所述另一悬垂封闭所述包壳的面。
【专利摘要】增材制造方法(1600)可涉及将带壁的结构(例如外壳或包壳)增材制造(1602)到打印床上，将具有不粘表面(例如)的支撑件定位(1604)到该结构附近或该结构内部，将材料层增材制造(1606)到一个或更多壁上以及支撑件上以创建悬垂，并且在构成悬垂的材料已经返回到固态或被硬化之后去除(1616)支撑件。
【IPC分类】B29C67/00, B29L22/00
【公开号】CN105555507
【申请号】CN201480026852
【发明人】阿利·贾万·贾维丹, 卡尔·A·赛普莱斯
【申请人】谷歌技术控股有限责任公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年4月25日
【公告号】EP2994294A1, US20140333011, WO2014182464A1
【技术领域】
[0001]本公开总体涉及增材制造，并且更具体地，涉及3D打印中的支撑结构的使用。
【背景技术】
[0002] 增材制造(通常被称为3D打印）是通过通常在打印床(print bed)上铺设连续的材 料层以形成具有期望尺寸的结构来创建或增加三维物体的过程。增材制造近几年来变得广 泛，且被用于创建从简单工具到复杂设备的部件的所有东西。3D打印机是该领域的重要工 具。
[0003] 增材制造的一种普遍使用是用于原型设计。制造公司创建原型来确定所构思的产 品是否可行、实用以及审美愉悦。"快速原型设计"的实践变成了许多工业的标准。快速原型 设计允许企业在几个小时内创建产品的三维模型。
[0004] 对于快速原型设计，普遍使用的增材制造技术是挤压沉积或熔融沉积成型(FDM)。 一种能够FDM的打印机采用原材料，通常是单纤维(filament)的形式，挤压它、加热它，直到 其变软，然后沿预定路径将材料沉积到未打印(non-printed)平台（称为打印床)上。材料随 后固化和硬化。在沿路径多次通过之后，材料累积并最终呈现期望"模型"的形状。
[0005] 其它类型的增材制造包括(1)涂覆，其涉及在表面上散布材料层；以及(2)移印，其 使用衬垫(通常由硅树脂制成)来将图像从填充材料(诸如油墨）的刻蚀的印刷板转印到物 体。
[0006] 但是，存在某些结构使用增材制造创建是固有地有挑战性的。一种这样的结构被 称为"悬垂(overhang)"，悬垂是模型的一部分，意味着在下面没有任何材料的情况下被悬 浮。悬垂的示例是桥。如果悬垂太长，在悬垂的材料有机会固化之前其可能下垂。
[0007] 3D制造模型者创建悬垂的最常见的方式是将初始结构，通常被称为"支撑结构" 3D 打印到打印床上，然后在支撑结构的顶上打印悬垂。打印支撑结构的示例包括FDM晶格支撑 和光固化(SLA)"针床"。在模型完成之后，制造模型者去除支撑结构材料，例如将其折断或 用将其化学溶解。
[0008] 在一些情况下，支撑结构材料可以用水洗掉，例如由Stratasys Ltd.制造的 Objet? 3D打印机所打印的Polyjet?支撑结构。必须从模型中去除支撑结构导致浪费材 料。此外，在去除支撑结构后剩余的表面具有大体粗糙的纹理，其可能需要使用额外工艺 (例如抛光)来平滑化。
【附图说明】
[0009] 尽管所附权利要求阐述了具有特殊性的本技术的特征，这些技术可以从下面结合 附图的详细描述中被最好地理解，在附图中：
[0010] 图1示出了可结合实施例使用的简化3D打印机示意图的示例。
[0011] 图2-图5以及图7-图15图示了根据公开的实施例所执行的步骤以及由这些步骤导 致的结构。
[0012]图6是图5沿线I-Ι的截面图。
[0013]图16是图示根据各种实施例执行的步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0014] 转到附图，其中，相同的附图标记指代相同的元件，本公开的技术被图示为在合适 环境中实施。下面的描述基于权利要求的实施例并且不应该被视为关于这里没有明确描述 的可替代实施例而限制权利要求。
[0015] 用于增材制造的方法的实施例涉及将有壁的结构(例如，外壳或包壳)增材制造到 打印床上，将具有不粘表面(例如Teflon?)的支撑件放置在结构附近或结构内侧，将材料 层增材制造到一个或更多壁上以及支撑件上以创建悬垂，以及在构成悬垂的材料返回到固 态或变硬之后去除支撑件。
[0016] 在一些实施方式中，结构是内侧具有腔的外壳，外壳的第一表面具有悬垂。方法可 以包括将外壳重新定位(支撑件仍在腔内侧)使得第一表面向下在打印床上且外壳的第二 表面面朝上。更具体地，材料层可以被沉积在至少一个壁上和第二支撑件上。在一些实施例 中，第二悬垂限定第二开口。
[0017] 在一个实施例中，将外壳翻转后放置在第二打印床上。第二打印床可以具有构造 用于接收第一悬垂的突出。
[0018] 根据一些实施例，从腔去除一个或更多支撑件一一或通过第一表面中的开口或通 过第二表面中的开口。
[0019] 在另一实施例中，一种用于增材制造的方法被执行为:在打印床上增材制造包壳 的壁;在打印床上将支撑件定位在包壳内；增材制造从至少一个壁延伸到支撑件上的悬垂； 从打印床去除包壳；以及从包壳去除支撑件。
[0020] 每个支撑件可以是单个件或具有多个互锁区段，并且具有不粘平滑表面或纹理表 面。用于支撑件的特定材料可以包括Teflon?、聚四氟乙烯、铝、不锈钢、阳极氧化铝和陶 bL· 〇
[0021] 另一实施例是一种组件，该组件包括第一打印床和置于其上的增材打印的结构。 结构具有悬垂和限定腔的内侧表面。该组件进一步包括置于第一打印床上腔内的可再使用 的支撑件。当悬垂处于部分液态时，支撑件与悬垂的下侧表面接触且提供对悬垂的支撑。
[0022] 这里描述的各种实施例可以用于增材制造各种不同物体。例如，这些方法中的一 个或更多可以用来原型设计智能电话或其它电子设备的壳。这样的壳可以包括各种材料中 任何一种，包括下面列出用于单纤维120(图1)的那些。不管用于创建壳的增材制造过程的 类型，都是这样。
[0023] 这里所使用的术语"操作者"意味着操作一个或更多这里所述的设备的实体。操作 者可以是人，或者可以是另一设备，诸如自动组装设备、机器人、计算设备等等。
[0024] 这里使用的术语"增材制造"指的是通过铺设连续的材料层以形成具有预定尺寸 的结构而创建三维物体的过程。增材制造包括沉积打印(包括FDM)、涂覆、移印、选择性激光 烧结(SLS)、光固化(SLA)和Po lyJet? 3D打印。
[0025] 这里使用的术语"3D打印"、"打印"指的是使用3D打印机来增材制造。
[0026] 图1示出了可以结合公开的技术使用的3D打印机的简化示意图。在这个实施例中， 3D打印机使用具有基于温度的固化的沉积打印技术。可替代的增材制造技术是具有紫外光 固化的喷射光聚合物。还有其它的增材制造方法可被替代。
[0027] 3D打印机100具有框架101和基本平坦的第一打印床110。第一打印床110附接于框 架101并且可从框架101去除。如下面将要描述的，在实施例中，操作者可以分离第一打印床 110并且用第二打印床来将其替换。可替代地，操作者可以将第二打印床附接于框架101，使 得第二打印床在第一打印床的顶上。3D打印机100还包括附接于框架101的电机118以及联 接到电机118的挤压组件104。挤压组件104位于打印床110上且可沿着框架101的一个或更 多轴移动。3D打印机100进一步包括经由传导通路117电联接到电机118的可编程控制器 114。控制器114具有存储器116。3D打印机100还具有电联接到控制器114的数据接口 119。
[0028]仍参照图1，挤压组件104具有挤压机106和联接到挤压机106的热端108。控制器 114经由传导通路121电联接到挤压机106。为了编程3D打印机100，操作者经由数据接口 119 建立与3D打印机100的数据连接，并且传送指令(例如，CAD指令)到控制器114,在其存储器 116中存储指令。
[0029]再次参照图1，单纤维120加载到挤压机106中。单纤维120包括在被加热时液化（即 软化)的材料。可能材料的示例包括热塑材料、聚乳酸(PLA)材料、丙稀腈?丁二稀·苯乙稀 (ABS)材料、橡胶处理的材料、硅树脂、丙烯酸树酯、聚酰胺(尼龙）、玻璃填充聚酰胺、立体平 版印刷材料(环氧树脂）、银、钛、钢、蜡、光聚合物和聚碳酸酯。在一些实施例中，存在不同外 观或成分的多种单纤维。例如，可能存在第一单纤维是蓝色蜡并且第二单纤维是白色蜡。
[0030] 当3D打印机100操作时，控制器114从存储器116检索指令，处理指令，并且将指令 转化为电机118和挤压机106识别的命令。控制器114将命令传输到电机118，其通过驱动挤 压组件104沿着一个或更多路径移动来响应，以及将命令传输到挤压机106,其通过加热热 端108以及通过迫使单纤维120穿过热端108中收缩的通道来响应。热端108加热单纤维120， 直到单纤维处于液态。热端108将液化的单纤维沉积到打印床110上。液化单纤维随后被固 化，直到其充分硬化。可能的固化方法包括紫外(UV)固化和热固化(例如，通过冷却或通过 受热）。
[0031] 电机118驱动一个或更多滑轮或其它机构（未示出）来将挤压组件104相对于打印 床110上、下或横向移动。在一些实施例中，存在多个电机，诸如每个运动轴一个电机。电机 118驱动挤压组件104的路径是由控制器114提供至电机118的命令所确定的。
[0032] 现在将参照图2-15来描述公开的实施例中执行的各种方法。
[0033] 参照图2,3D打印机100沿预定路径打印热塑材料到打印床210上，由此形成具有第 一壁202和第二壁204的结构200。第一壁202和第二壁204以第一角度201a会合以形成第一 角201K3D打印机 100打印第三壁206并且延伸第二壁204到第三壁206。第二壁204和第三壁 206以第二角度203a会合以形成第二角203b。第一壁202、第二壁204、第三壁206和第四壁 208限定内部部分209。
[0034]尽管示出了四个壁，壁的数目可能大于或小于四个，取决于正在打印的特定结构 200 〇
[0035] 仍参照图2,3D打印机打印第四壁208。第三壁206和第四壁208以第三角度205a会 合以形成第三角205b。第四壁208和第一壁202以第四角度207a会合以形成第四角207b。第 一、第二、第三和第四角可以是尖锐的、圆润的、部分尖锐的或部分圆润的。3D打印机可以沿 着这个四壁结构进行多次通过以构筑热塑材料到所设计的高度和厚度，如在图3中更广泛 示出的。
[0036]在另一实施例中，图2A示出了两个壁，3D打印机沿着大体U形路径延伸第二壁204， 使得第二壁204和第一壁202再次会合以形成第二角252。在这个实施例中，第一壁202和第 二壁204限定腔254。可替代地，3D打印机将第一壁202延伸到第二壁204以形成第二角。 [0037] 参照图3,第一壁202、第二壁204、第三壁206和第四壁208-起形成具有内部腔304 和第一面318的组合包壳306。内部腔304的第一开口 302位于第一面318上。将分别参照图8 和10来描述包壳306的第二面和内部腔304的第二开口。
[0038] 参照图4,操作者将第一支撑件400通过第一开口 302插入到内部腔304中。第一支 撑件400具有第一区段400a和第二区段400b。操作者将第一支撑件400定位于打印床210上， 使得第一支撑件400是：（a)接近第一壁202、第二壁204、第三壁206和第四壁208; (b)(参见 图3)在第一角度201a的内部、第二角度203a的内部、第三角度205a的内部和第四角度207a 的内部之内；以及(c)(参见图3)关于第一壁202、第二壁204、第三壁206和第四壁208独立。 第一支撑件400可以包括各种表面材料，包括不粘材料、Teflon?、聚四氟乙烯(PTFE)、铝、 不锈钢、阳极氧化铝和陶瓷。
[0039]仍参照图4,第一支撑件400的第一区段400a和第二区段400b具有各自成角度的表 面400c、400d。第一区段400a和第二区段400b在这些成角度表面上横向互锁。注意到，第一 和第二区段400a和400b可以以其它方式互锁，诸如舌榫构造。
[0040] 参照图5和7，3D打印机将额外的热塑材料打印到第一壁202上、到第二壁204上以 及到第一支撑件400上。这个过程在第一面318上创建了第一悬垂500。在这个示例中，第一 悬垂500从第一壁202、第二壁204、第三壁206延伸并且到第一支撑件400的第一区段400a 上。第一悬垂500还从第一壁202、从第三壁206、从第四壁208延伸并且到第一支撑件400的 第二区段400b上。
[0041]参照图6,是沿着线I-Ι的截面图，第一区段400a与第一悬垂500的下侧601进行接 触。这样的接触可能在悬垂和第一支撑件400之间它们互相接近的任一点处发生。这个接触 允许第一支撑件400提供对第一悬垂500的支撑。第一悬垂500至少部分阻塞第一开口 302。 第一悬垂500的下侧601的纹理取决于第一区段400a的表面纹理。在一个实施例中，第一区 段400a的表面纹理是平滑的，且第一悬垂500的下侧601的纹理也是平滑的。
[0042]在实施例中，第一支撑件400至少部分支撑第一悬垂500,尤其当第一悬垂500固化 并返回固态时。通过第一支撑件400提供的支撑减少了 3D打印支撑结构的需要。而且，因为 第一支撑件是可再使用的，相比可能需要从主结构中去除和处理的3D打印支撑结构来说， 有更少的材料浪费。
[0043] 仍参照图5、6和7,第一壁202、第二壁204、第三壁206、第四壁208以及第一悬垂500 一起构成了外壳502。包壳306的第一面318还构成外壳502的第一面。
[0044]在第一悬垂500被3D打印之后，操作者从打印床210去除其中具有第一支撑件400 的外壳502,如图8中所示。图8中还指出外壳502的第二面320。
[0045]参照图9,操作者用第二打印床910替换第一打印床210。第二打印床910的表面具 有突起900。突起被定位且构造为接收第一面318的悬垂500。尽管描绘了四个突起，任何合 适数量都可被使用。在可替代实施例中，第一打印床210和第二打印床910的特性是在单个 打印床中，一面平滑且另一面具有突起900。在这样的实施例中，操作者只需要把打印床翻 过来。
[0046] 在用第二打印床910替换第一打印床210之后，操作者重新定位外壳502,如图10中 所示。图10中示出，外壳502的第二面具有开口 1012。可替代地，如之前讨论的，第二打印床 910可能已经在3D打印机100(图1)上。在只具有一个有两侧(一侧具有第一打印床210的特 性且另一侧具有如图9中所示的突起900)的打印床的实施方式中，操作者可以将打印床翻 过来，使得另一面可使用。
[0047]参照图11，操作者将外壳502定位在第二打印床910上，使得第一面318与第二打印 床910的表面进行接触。更具体地，第二打印床910的突起900接收第一悬垂500并且将外壳 502保持就位。
[0048] 参照图12,3D打印机打印第一壁202的第一延伸部1202、第二壁204的第二延伸部 1204、第三壁206的第三延伸部1206和第四壁208的第四延伸部1208。第一延伸部1202、第二 延伸部1204、第三延伸部1206和第四延伸部1208的内表面一起限定延伸的腔1210。在外壳 502的第二面320上，存在延伸的腔1210的开口 1212。
[0049] 参照图13,操作者将第二支撑件401经由延伸的腔1210的开口 1212插入到延伸的 腔1210中。操作者将第二支撑件401堆叠到第一支撑件400上。第二支撑件401具有第一区段 401a和第二区段401b。在一个实施例中，与第一支撑件400相比，第二支撑件401具有相同的 形状，使用相同的材料，并且具有相同的两区段互锁构造（即，每个区段与另一区段在成角 度的表面401c和401d上互锁）。在其它实施例中，第一支撑件400和第二支撑件401关于一个 或更多这些特性彼此不同。
[0050] 参照图14,3D打印机打印第二悬垂1400。第二悬垂1400可以从第一、第二、第三和 第四壁中的一个或更多延伸并且在图14中被描绘为从第一壁202、第二壁204、第三壁206和 第四壁208延伸并且到第二支撑件401上。第二悬垂1400限制延伸的腔1210的开口 1212,并 且如图14中所描绘的，可以完全阻塞延伸的腔1210的开口 1212。
[00511 在3D打印机打印第二悬垂1400之后，操作者从第二打印床910去除外壳502,且如 图15中所示，从外壳502经由第一面318中的开口 302去除第一支撑件400(包括其区段的任 一个)以及第二支撑件401 (包括其区段的任一个）。
[0052]在实施例中，单纤维120(图1)是热塑材料，当被3D打印和固化时，具有弹性属性。 在这个实施例中，外壳502能够充分伸展以促进第一支撑件400和第二支撑件401从外壳502 (图15)的去除。此外，如果外壳502被实施为电话的壳，其弹性属性促进用外壳502来包裹电 话。
[0053]现在将参照图16的流程图来描述根据进一步的实施例执行的增材制造过程1600。 假设该过程要由3D打印机在操作者的控制下来执行。这些步骤不必以在图1中出现的顺序 来被执行。它们实际上可以被重新排序并且与其它步骤组合。
[0054]如将注意到的，支撑件可以在过程中的多个点中的任一点处被引入。支撑件的目 的在于支撑液化单纤维材料，直到其充分加强以保持其形状(例如，当其固化和硬化）。而 且，支撑件是独立的，使得其可以在悬垂充分坚固之后的任一点处被去除。
[0055] 转到图16,在步骤1602,3D打印机将结构200(图2)打印到第一打印床110(图1)上。 存在结构200可以采用的各种形式。这些形式包括：（1)第一壁202和第二壁204形成第一角 201b(图2); (2)第一壁202和第二壁204(图2) (a)至少一个壁204(图2A)被加长；（b)形成第 二角252(图2A);以及（c)限定腔254(图2A); (3)包壳306的至少第一壁202和第二壁204(图 3); (4)延伸的包壳1210的至少第一延伸壁1202和第二延伸壁1204(图12);以及(5)外壳502 具有第一面318和第二面320(图9)。
[0056]在步骤1604,操作者定位第一支撑件400(图4)。存在可以定位第一支撑件400的许 多方式。这些方式包括（1)在第一角201b的内部角度201a(图2)中；（2)在腔304(图3)中；（3) 在包壳306(图3)之内；以及(4)在延伸的腔1210(图12)之内。此外，支撑件400可以以各种方 式来实施，其中许多已经在本公开中在别处描述(例如，单个区段 或多个区段）。
[0057] 在步骤1606,3D打印机打印第一悬垂500。存在许多打印第一悬垂500的可能方法， 包括：（1)从第一壁202、第二壁204、第三壁206和第四壁208(图5)中的一个或更多延伸；（2) 从第一壁延伸部1202、第二壁延伸部1204、第三壁延伸部1206和第四壁延伸部1208(图12) 中一个或更多延伸；以及（3)通过将液体沉积到第一壁202、第二壁204、第三壁206、第四壁 208中的一个或更多并且到第一支撑件400(图5)和第二支撑件401 (图13)或其区段中的一 个或更多上。
[0058] 第一悬垂500(图5)由第一支撑件400(图4)或其区段400a、400b(图4)支撑。此外， 第一悬垂500具有各种可能的特性。例如，其可以将开口 1212限制在外壳502的面320中（图 12)〇
[0059]在可选步骤1608,操作者重新定位3D打印的结构200(图2)。这可能以各种方式出 现，包括（1)第一悬垂500(图11)与第二打印床910的表面接触；以及(2)第二打印床910上的 突起900接收第一悬垂500(图11)。
[0060]在可选步骤1610,操作者定位第二支撑件401 (图13)。与第一支撑件400(图4)一 样，第二支撑件401可以是单个件或可以具有至少第一区段401a和第二区段401b(图13)。而 且，操作者可以定位第二支撑件401，使得下述中的一个或更多为真:第二支撑件401是（1) 在角201b(图2)的内部角度201a内；（2)在腔304(图3)中；（3)在包壳306(图3)内；（4)在延伸 的腔1210(图12)内；或(5)堆叠在第一支撑件400(图13)上。
[0061 ] 在可选步骤1612,3D打印机打印第二悬垂1400(图14)。第二悬垂1400可以具有一 个或更多下面的特性。第二悬垂1400可以：（1)限制或封闭腔304(图11)的开口 112; (2)限制 或封闭延伸的腔1210(图12)的开口 1212;以及(3)限制或封闭外壳502(图12)的面320。 [0062] 在可选步骤1614,操作者去除一个或更多支撑件400和401(图15)(例如，在所支撑 的悬垂固化、干燥和/或硬化到其不需要支撑的点之后）。支撑件400和401(图15)可以经由 (1)第一面318(图15)的第一开口 302;或(2)第二面320(图13)的第二开口 1212来去除。 [0063]从前面可以看出，已经提供了一种用于增材制造的方法。根据可以应用本讨论的 原理的许多可能的实施例，应该认识到，这里关于附图描述的实施例只意味着是说明性的， 不应该被认为限制权利要求的范围。因此，这里所述的技术考虑了可能在下面权利要求及 其等价物的范围内的所有这样的实施例。
【主权项】
1. 一种方法，包括： 增材制造第一壁和第二壁，所述第一壁和所述第二壁W-定角度会合W形成第一角； 将第一支撑件定位于接近所述第一壁和所述第二壁，并且在所述角度的内部之内；W 及 增材制造第一悬垂，所述第一悬垂从所述第一壁和所述第二壁延伸到所述第一支撑件 上， 其中，所述第一支撑件关于所述第一壁和所述第二壁是独立的。2. 如权利要求1所述的方法，其中，所述第一支撑件包括从下述组中选择的材料，该组 包括：Teflon瑕、聚四氣乙締、侣、不诱钢、阳极氧化侣和陶瓷。3. 如权利要求1所述的方法，其中，所述增材制造所述第一壁和所述第二壁包括： 将第一液体沉积到打印床上，W形成所述第一壁和所述第二壁，并且将所述第一液体 固化到固态。4. 如权利要求3所述的方法，其中，所述增材制造所述第一悬垂包括： 将第二液体沉积到所述第一壁上、所述第二壁上W及到所述第一支撑件上。5. 如权利要求1所述的方法，其中，所述增材制造所述第一壁和所述第二壁包括： 将所述第一壁和所述第二壁增材制造到第一打印床上。6. 如权利要求1所述的方法，其中，所述增材制造所述第一壁和所述第二壁包括： 至少延长所述第二壁，W形成第二角， 其中，所述第一壁和被延长的所述第二壁限定了腔， 其中，所述定位所述第一支撑件包括： 将所述第一支撑件定位在所述腔内， 其中，所述角度的所述内部是在所述腔之内。7. 如权利要求1所述的方法， 其中，所述第一壁和所述第二壁形成至少一部分包壳， 其中，所述定位第一支撑件包括： 将所述第一支撑件定位在所述包壳内。8. 如权利要求7所述的方法， 其中，所述第一支撑件包括横向互锁区段， 所述方法进一步包括： 从所述包壳中去除一个或更多所述横向互锁区段。9. 如权利要求1所述的方法，其中，所述第一壁、所述第二壁和所述第一悬垂形成具有 内部腔、第一面和第二面的外壳的至少一部分，所述第一面包括所述第一悬垂，所述第二面 与所述第一面相反， 其中，所述第一面包括所述内部腔的第一开口， 其中，所述第二面包括所述内部腔的第二开口， 所述方法进一步包括： 增材制造第二悬垂，所述第二悬垂从所述第一壁或所述第二壁延伸且限制所述第二开 P。10. 如权利要求9所述的方法， 其中，所述增材制造第一壁和第二壁包括： 将所述第一壁和所述第二壁增材制造到第一打印床上， 所述方法进一步包括： 定位所述外壳，使得所述第一面接触第二打印床。11. 如权利要求9所述的方法，进一步包括： 增材制造所述第一壁或所述第二壁的延伸，其中，所述延伸限定了延伸腔； 在所述延伸腔中将第二支撑件堆叠到所述第一支撑件上，其中，所述第二支撑件至少 部分支撑所述第二悬垂； 通过所述第一开口或所述第二开口，去除所述第一支撑件和所述第二支撑件。12. 如权利要求10所述的方法， 其中，所述第一支撑件包括横向互锁区段； 其中，所述第二支撑件包括横向互锁区段； 其中，所述堆叠所述第二支撑件包括： 将所述第二支撑件的所述横向互锁区段堆叠到所述第一支撑件的所述横向互锁区段 上； 其中，所述去除所述第一支撑件包括： 通过所述第一开口去除所述第一支撑件的一个或更多所述横向互锁区段；W及 其中，所述去除所述第二支撑件包括： 通过所述第一开口去除所述第二支撑件的一个或更多所述横向互锁区段。13. -种组件，包括： 第一打印床； 增材制造的结构，所述增材制造的结构置于所述第一打印床上，所述结构具有用于限 定腔的内表面，所述结构包括悬垂；W及 可再使用的支撑件，所述可再使用的支撑件置于所述第一打印床上所述腔内，当所述 悬垂处于部分液态时，所述支撑件与所述悬垂的下侧表面接触且对所述悬垂提供支撑， 所述可再使用的支撑件和所述结构是彼此独立的。14. 如权利要求13所述的组件， 其中，所述可再使用的支撑件包括第一部分和分离的第二部分， 其中，所述增材制造的结构具有第一面，所述第一面包括所述腔的第一开口，W及 其中，所述第一部分和所述第二部分可通过所述第一开口从所述腔去除。15. 如权利要求14所述的组件，其中，所述增材制造的结构具有第二面，所述第二面具 有所述腔的第二开口，所述组件进一步包括： 具有多个升高的突起的第二打印床，所述突起被构造为接收所述增材制造的结构的所 述第二面； 其中，所述第一部分和所述第二部分可从所述第一开口或者从所述第二开口去除。16. -种用于增材制造的方法，包括： 在打印床上增材制造包壳的壁； 在所述打印床上将支撑件定位在所述包壳之内； 增材制造悬垂，所述悬垂从至少一个所述壁延伸到所述支撑件上的悬垂，所述悬垂至 少部分由所述支撑件来支撑； 从所述打印床去除所述包壳；W及 从所述包壳去除所述支撑件。17. 如权利要求16所述的方法，其中，所述支撑件包括从下述组中选择的表面材料，该 组包括：Teflon坂、聚四氣乙締、侣、不诱钢、阳极氧化侣和陶瓷。18. 如权利要求16所述的方法，进一步包括，在增材制造所述悬垂之后： 在第二打印床上对齐所述包壳；W及 将另一悬垂从至少一个所述壁增材制造到所述支撑件，所述悬垂至少部分由所述支撑 件来支撑。19. 如权利要求18所述的方法，进一步包括，在所述第二打印床上对齐所述包壳之后且 在增材制造另一悬垂之前： 增材制造所述壁的延伸，W创建延伸包壳； 将另一支撑件定位在所述延伸包壳之内。20. 如权利要求19所述的方法，其中，增材制造另一悬垂包括： 增材制造所述另一悬垂，所述另一悬垂从所述壁延伸部延伸且跨越定位于所述延伸包 壳之内的所述另一支撑件， 其中，所述另一悬垂封闭所述包壳的面。
【专利摘要】增材制造方法(1600)可涉及将带壁的结构(例如外壳或包壳)增材制造(1602)到打印床上，将具有不粘表面(例如)的支撑件定位(1604)到该结构附近或该结构内部，将材料层增材制造(1606)到一个或更多壁上以及支撑件上以创建悬垂，并且在构成悬垂的材料已经返回到固态或被硬化之后去除(1616)支撑件。
【IPC分类】B29C67/00, B29L22/00
【公开号】CN105555507
【申请号】CN201480026852
【发明人】阿利·贾万·贾维丹, 卡尔·A·赛普莱斯
【申请人】谷歌技术控股有限责任公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年4月25日
【公告号】EP2994294A1, US20140333011, WO2014182464A1
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