統(tǒng)的放大示意圖。該裝置可包括適合的外殼以安全地容納其內(nèi)所使用的工藝。該裝置的一個(gè)實(shí)施例可以在笛卡爾坐標(biāo)系001中描述。構(gòu)建環(huán)境的3D空間通過(guò)+Z軸向上的3D笛卡爾坐標(biāo)系進(jìn)行描述。在定義笛卡爾坐標(biāo)系之后，X-Y平面限定水平表面的方向，Z軸是+Z向上的旋轉(zhuǎn)軸線。設(shè)備100包括構(gòu)建腔101，在一個(gè)實(shí)施例中，該構(gòu)建腔包含用作構(gòu)建容器204的旋轉(zhuǎn)的圓形區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)建腔通常與3D打印機(jī)所典型帶有的相同。應(yīng)該理解的是，構(gòu)建腔可根據(jù)機(jī)器將生產(chǎn)的產(chǎn)品類型的需要而按比例設(shè)置。在各種實(shí)施例中，系統(tǒng)和方法可以放大(或縮小)，以容納大的(或小的)物體的形成。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，提供按需工廠，其可以制造汽車、卡車等等。另一個(gè)實(shí)施方式配置成人們?cè)诩彝ブ芯哂械男⌒蛦卧?，用于個(gè)性化制造。當(dāng)然，可以制成大型組裝生產(chǎn)線式單元，其以類似于當(dāng)今使用鑄造或模制部件然后將它們組裝的工廠的方式生產(chǎn)大量的消費(fèi)品。旋轉(zhuǎn)構(gòu)建工作臺(tái)不必只是一個(gè)盤，而是可以采用旋轉(zhuǎn)環(huán)或輸送帶類型的配置。
[0042]產(chǎn)品類型可能隨打印機(jī)的特性而變化。在一個(gè)實(shí)施方式中，打印機(jī)可能使用金屬粉末激光燒結(jié)。目前的金屬打印機(jī)使用2D和3D掃描儀，其基本上是兩個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡組合聚焦激光束的透鏡。由于掃描儀中透鏡在反射鏡的一定旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)聚焦光束的能力受到限制，這種布置有一些局限性。在一些實(shí)施方式中，由于表面移動(dòng)，然后可以使用ID檢流計(jì)移動(dòng)光束，并且可以采用線性固定反射器，其將光束指向目標(biāo)線以及還將光束聚焦成比用2D或3D掃描儀所能實(shí)現(xiàn)的更細(xì)的光束寬度。這種方案被認(rèn)為產(chǎn)生質(zhì)量更好的表面光潔度，并可以消除當(dāng)前所進(jìn)行的構(gòu)建后加工的需要。例如，圖2示出了檢流計(jì)反射鏡系統(tǒng)的使用。
[0043]在一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)建腔包圍一可旋轉(zhuǎn)的構(gòu)建表面。在一個(gè)實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)的構(gòu)建臺(tái)繞z軸旋轉(zhuǎn)并可沿Z方向運(yùn)動(dòng)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，構(gòu)建臺(tái)為盤，并在又一實(shí)施例中，構(gòu)建臺(tái)在構(gòu)建過(guò)程中不斷地旋轉(zhuǎn)。
[0044]構(gòu)建腔還包括一個(gè)或多個(gè)材料沉積源，其可將材料連續(xù)進(jìn)料至構(gòu)建臺(tái)。在一個(gè)實(shí)施例中，材料沉積源在χ-y平面中定位在旋轉(zhuǎn)盤上方，并沿大致垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的線定向。材料源不必固定就位，其可以根據(jù)工藝需要而到處運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，在構(gòu)建期間，它們固定不動(dòng)，而構(gòu)建表面運(yùn)動(dòng)。當(dāng)正在旋轉(zhuǎn)的構(gòu)建臺(tái)表面在材料源下方經(jīng)過(guò)時(shí)，新的材料層沉積在構(gòu)建臺(tái)上。當(dāng)它在材料沉積源下方經(jīng)過(guò)時(shí)，可以有一個(gè)或多個(gè)材料源同時(shí)在表面上沉積材料。與能夠沿z方向運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)表面組合的新沉積的材料形成螺旋形構(gòu)建表面，后續(xù)的材料和層沉積在該螺旋形構(gòu)建表面上。應(yīng)當(dāng)指出的是，單一的材料沉積源可以橫跨沉積線并行地沉積多種材料，也可以在橫跨沉積線的任何點(diǎn)或所有點(diǎn)串行地沉積多種材料。
[0045]構(gòu)建腔包括一個(gè)或多個(gè)材料源，并結(jié)合一種或多種熔合工藝，例如但不限于，熔融/擠出材料的冷卻、激光熔融材料的冷卻、光敏聚合物的激光交聯(lián)、或已被靶向沉積或靶向固化的光敏聚合物的紫外線固化、氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、電鍍或其它材料沉積技術(shù)。當(dāng)前的系統(tǒng)典型地使用一種熔合工藝。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以以并行和/或順序應(yīng)用的方式使用兩種或多種工藝。例如，系統(tǒng)可以擠出熔融的聚合物，然后在擠出塑料的邊緣噴射沉積光敏聚合物。在另一示例中，系統(tǒng)可以激光燒結(jié)金屬粉末，抽真空未激光處理的粉末，然后作為邊緣處理，用光敏聚合物噴射涂敷該邊緣。構(gòu)建臺(tái)包括螺旋形表面。螺距可以根據(jù)所制作的物體和所使用的工藝而改變。在一個(gè)實(shí)施方式中，如果在一圈中沉積一個(gè)材料層，則材料的厚度限定螺旋的螺距。如果每圈沉積多于一層，那么螺距將是所沉積的層的厚度的總和。當(dāng)暴露的螺旋形表面圍繞旋轉(zhuǎn)軸線、即Z軸橫移時(shí)，便有機(jī)會(huì)使用多于一個(gè)材料沉積機(jī)構(gòu)和多于一個(gè)材料源。現(xiàn)有系統(tǒng)的平表面不允許沉積多于一個(gè)材料層，這是因?yàn)椴牧铣练e機(jī)構(gòu)在正好位于沉積平面上方的平面中運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)材料沉積機(jī)構(gòu)不能同時(shí)在同一平面中運(yùn)動(dòng)。如果加入第二個(gè)機(jī)構(gòu)，其將必須在第一個(gè)機(jī)構(gòu)上方行進(jìn)。對(duì)于粉末系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這將不能工作，因?yàn)榈谝粚颖仨氃诘诙颖怀练e之前被熔融。對(duì)于其它沉積機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，用于第二個(gè)機(jī)構(gòu)的打印頭將必須在與用于第一層的打印頭相同的平面中行進(jìn)，并將增加另外的有關(guān)獲知χ-y托架和第一層機(jī)構(gòu)的打印頭的位置和實(shí)施防碰撞控制的復(fù)雜性，這將降低第二層的有效性。
[0046]在一個(gè)實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)盤沿z方向以步進(jìn)運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)，通過(guò)這一實(shí)施方式，在單圈中能夠添加另外的層。然而，系統(tǒng)必須考慮第一層過(guò)沖第一材料沉積源以使最后的層完全旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)最后的層源的問(wèn)題。這意味著任何后續(xù)層(第二層、第三層等等)將比第一材料沉積源的底部高，系統(tǒng)將必須能夠提高除最后的層之外的所有材料源。材料沉積源在X-Y平面中沿著從旋轉(zhuǎn)中心向旋轉(zhuǎn)圓筒的周邊延伸的徑向方向定向。
[0047]構(gòu)建容器204可以具有構(gòu)建臺(tái)203，構(gòu)建臺(tái)具有用作構(gòu)建臺(tái)的平盤底部，該平盤底部可以利用提升系統(tǒng)200沿z軸方向升高和降低。構(gòu)建容器204還可以提供支撐構(gòu)建臺(tái)的構(gòu)建臺(tái)支撐機(jī)構(gòu)202和繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)構(gòu)建臺(tái)的分開(kāi)的構(gòu)建臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)204，并且該構(gòu)建臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用于使構(gòu)建容器204以獨(dú)立于構(gòu)建臺(tái)203的z軸運(yùn)動(dòng)而分別控制的方式運(yùn)動(dòng)，這樣使得材料隨著其從材料沉積單元300分配而沉積在構(gòu)建臺(tái)上。相組合的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和平移運(yùn)動(dòng)致使材料沉積而在構(gòu)建表面的頂部形成螺旋形表面。隨著構(gòu)建表面繼續(xù)旋轉(zhuǎn)并隨著材料繼續(xù)沉積，由于螺旋向下折疊到螺旋中的之前的螺紋上，因而通過(guò)連續(xù)螺旋形材料層而形成3D物體。
[0048]在一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)建臺(tái)不只是需要用于材料沉積的旋轉(zhuǎn)平板，其還必須包括構(gòu)建容器。在一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)建容器可以包括包含構(gòu)建臺(tái)的旋轉(zhuǎn)圓筒，隨著構(gòu)建臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，構(gòu)建臺(tái)降低至也正在旋轉(zhuǎn)的構(gòu)建容器中。
[0049]構(gòu)建容器的另一個(gè)實(shí)施例可以包括圓形盤，其中，在構(gòu)建過(guò)程期間制造構(gòu)建容器的外壁，當(dāng)構(gòu)建容器充滿時(shí)，構(gòu)建完成。隨著構(gòu)建的初始啟動(dòng)而制造下一個(gè)構(gòu)建容器，其中，在生產(chǎn)運(yùn)行繼續(xù)之前，制造圓形盤。為實(shí)現(xiàn)利用多種材料以及可以在連續(xù)模式下運(yùn)行，如果構(gòu)建容器與產(chǎn)品一起制造，則可以使用比構(gòu)建材料便宜的材料來(lái)制造構(gòu)建容器。這產(chǎn)生了這樣的構(gòu)思，即在按需制造作業(yè)時(shí)，顧客可以去網(wǎng)上商店下訂單，圍繞購(gòu)買的物體制造運(yùn)輸容器。
[0050]在一個(gè)實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)馬達(dá)204引起，該電動(dòng)馬達(dá)通過(guò)齒輪系統(tǒng)連接至可旋轉(zhuǎn)構(gòu)建臺(tái)230。在其它實(shí)施例中，馬達(dá)204可以與輪子聯(lián)接，該輪子依靠摩擦與旋轉(zhuǎn)表面的邊緣接合。另一個(gè)實(shí)施例將具有馬達(dá)，其中，馬達(dá)的軸直接接合構(gòu)建臺(tái)230，以便提供直接驅(qū)動(dòng)聯(lián)接。
[0051]材料沉積系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例是單個(gè)粉末沉積系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有材料供應(yīng)源300、材料進(jìn)料機(jī)構(gòu)301和連接至位于構(gòu)建腔外部的材料供應(yīng)源的供應(yīng)管線302。由該系統(tǒng)300沉積的材料用能量源熔合，該能量源可位于410上方，或者位于隨著材料沉積在構(gòu)建臺(tái)203上而由材料形成的線路的側(cè)面400。包括有能量源(如激光)的是靶向系統(tǒng)401，例如但不限于檢流計(jì)反射鏡，其用于選擇性地靶向要被熔合的材料。在其它實(shí)施例中，激光可以僅位于構(gòu)建臺(tái)203上方。在使用其它材料沉積系統(tǒng)的裝置的其它實(shí)施例中，能量源可以是適合用于所使用的材料的能量源，例如，用于熔融塑料或粉末或固化光敏樹(shù)脂。與所述的激光一樣，這些替代形式的能量源可以替換激光使用，并可以位于構(gòu)建臺(tái)203上方、構(gòu)建封殼上方、或構(gòu)建表面的側(cè)面或構(gòu)建封殼的側(cè)面，并可以隨著材料沉積在構(gòu)建表面上而熔合材料。多于一個(gè)的材料沉積系統(tǒng)和熔合系統(tǒng)可以同時(shí)并行或串行使用，以根據(jù)需要輸送材料以構(gòu)建物體或多個(gè)物體。另外，在同一構(gòu)建容器內(nèi)可使用不同的材料和不同的能量源。
[0052]圖1示出了材料沉積系統(tǒng)300的實(shí)施例，其用于橫跨整個(gè)或部分構(gòu)建表面沉積相同層厚的單一材料，材料沉積系統(tǒng)從旋轉(zhuǎn)中心向構(gòu)建表面的周邊延伸。材料沉積系統(tǒng)300的其它實(shí)施例可以具有橫跨構(gòu)建表面沿著整個(gè)或部分線路并行地選擇性沉積多種材料的能力，構(gòu)建表面由材料沉積系統(tǒng)形成，材料沉積系統(tǒng)從旋轉(zhuǎn)中心向構(gòu)