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CN112004655A - 用于增材制造的方法和设备 - Google Patents

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CN112004655A
CN112004655A CN201980027421.4A CN201980027421A CN112004655A CN 112004655 A CN112004655 A CN 112004655A CN 201980027421 A CN201980027421 A CN 201980027421A CN 112004655 A CN112004655 A CN 112004655A
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CN201980027421.4A
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大卫·里哈
亚历克西斯·菲克特
罗伯特·别德索莱
查尔斯·希尔
季莫费·诺维科夫
凯尔·罗韦
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Original Assignee
Local Automobile Intellectual Property Co ltd
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Abstract

用于增材制造的方法和设备。在用于增材制造的方法中，可以将构建片定位在打印机的打印基底上。可以在构建片上打印对象。可以将对象与构建片脱开。有利地，构建片可以防止对象在打印期间于构建片上移位。将构建片从对象移除不会造成对象的明显变形或弯曲。可以防止对对象的损坏。对象不需要另外的清洁或整理来移除任何残留物或材料。构建片可以准备好进行再使用。构建片可以有利地具有支持构建片从对象移除的机械强度。

Description

用于增材制造的方法和设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年4月23日提交的序列号为62/661,553的美国临时专利申请以及于2018年4月24日提交的序列号为62/661,903的美国临时专利申请的优先权。明确地要求所述临时专利申请的优先权，并且所述临时专利申请的公开内容在此以其全部内容通过参引并入本文中并用于所有目的。
相关非临时申请的交叉引用
以下美国专利申请完全为本申请的受让人所有并且与本申请于同一天提交。该美国专利申请的公开内容在此以其全部内容通过参引并入本文中并用于所有目的：
于2019年4月23日提交的代理人案卷号为36681.4004的“METHOD AND APPARATUSFOR ADDITIVE MANUFACTURING(用于增材制造的方法和设备)”。
技术领域
所公开的实施方式总体上涉及增材制造，并且更具体但非排他性地，涉及用于增材制造的方法和设备。
背景技术
也被称为增材制造的三维(3D)打印是一种仅在需要的地方沉积材料的技术，因此与通常通过从块体材料(bulk material)减少或去除材料来形成零部件的传统制造技术相比，造成的材料浪费明显更少。在典型的增材制造过程中，3D对象是通过在计算机控制下形成材料的层而创建的。虽然最初的3D打印制品通常是模型，但是通过创建可以作为更复杂的系统中的功能零部件的3D打印制品，使该行业正在快速发展，其中，所述功能零部件比如为铰链、工具、结构元件。
用于制成大尺寸(即通常有至少一个尺寸大于5英尺)的3D制品的增材制造可以称为大尺寸增材制造。用于大尺寸增材制造的系统(或技术)可以称为大尺寸增材制造系统(或技术)。示例性的大尺寸增材制造系统包括例如能够从位于俄亥俄州哈里森的辛辛那提股份有限公司(Cincinnati Incorporated)获得的大面积增材制造(Big Area AdditiveManufacturing,BAAM)100 ALPHA，或者能够从位于印第安那州戴尔的瑟姆伍德公司(Thermwood Corporation)获得的大尺寸增材制造(Large Scale AdditiveManufacturing,LSAM)机器。使用挤出沉积以进行大尺寸增材制造的示例性系统包括BAAM100 ALPHA和LSAM机器。
由于材料性能的改进和定制的大型结构的需求增加，大尺寸增材制造近来已成为研究较多、用途较广和技术进步较大的领域。例如，位于亚利桑那州凤凰城的本地汽车公司(Local Motors)首先使用大尺寸增材制造或大尺寸挤出沉积来打印车辆。然而，大尺寸增材制造也面临无法通过直接采用较小尺寸增材制造中使用的技术解决的极大挑战。这些挑战之一是提供适合的打印表面以便在其上进行打印。
例如，在基于挤出沉积的3D打印过程中，打印表面需要保持在初始打印的层上而不允许这些层滑动。贯穿打印期间，打印表面还需要足够牢固地粘附至打印的3D对象，以防止3D对象因3D对象热收缩或热膨胀而移动。此外，打印表面应当允许在不损坏3D对象的情况下与3D对象分离。现有的打印表面通常需要大量的时间和劳力来设置、无法提供期望的粘附性并且难以再使用。
打印表面需要选择成使得打印表面与初始打印层之间的粘附性是适当的。本申请的发明人已经发现，当粘附性太弱时，打印表面不能防止打印层移位或滑动并且可能导致打印错误。
发明人已经发现，当粘附性太强时，打印表面不能在不损坏或污染对象的情况下与对象分离。另外，在打印期间，每个打印层由于热收缩而会经历一定量的变形。当粘附性非常强时，在打印层内累积的应力会强制且突然地克服打印对象对打印表面的粘附性并导致打印层中的每个打印层产生不同程度的变形。带有这种变形的对象会显得形状不佳。对象的某些变形会减小打印期间对象与打印头之间的距离，并且会增加随后沉积在对象上的珠粒的宽度，从而造成打印缺陷。
发明人已经发现，尽管较小尺寸增材制造可能遇到设置适合打印表面的困难，但是该困难在大尺寸增材制造中可能会是特别严重的并且具有独特的挑战。例如，在小尺寸增材制造中，打印基底可以涂覆有胶棒或者喷涂工用带，而这种涂覆对大尺寸而言可能既耗时又不可行。此外，在大尺寸挤出沉积过程中，珠粒的固化可能花费很长时间。因此，每个打印层会具有各自的固化进度。另外，打印层的尺寸较大，因此相邻层之间的相对变形的量较大。累积在相邻层之间的应力可能相当大。
在一个示例中，发明人已经利用丙烯腈丁二烯苯乙烯(acrylonitrile butadienestyrene)(ABS)板覆盖了打印床并且已经抽真空，真空经由打印床施加。ABS片通过附接至被主动加热的打印床而可以在打印期间被加热并粘附至对象。然而，在大尺寸增材制造期间，打印床在被加热时会很热，从而使得难以将ABS片放下或在打印床上行进。
发明人已经发现，对于大型打印品，可能无法在商业上获得足够大的尺寸的单个ABS片。因此，可能需要将多个ABS片并排粘贴以形成完整的打印表面。例如，粘附性带比如电工带可以用于粘贴。这种粘贴可能会在大型打印件上留下不均匀的间隙，并可能导致对象的靠近打印床的层产生变形，并且如果对象没有粘附至粘附性带，则可能对远离打印床的层造成打印质量问题。可以在商业上获得呈卷曲的形式的较薄的ABS片。然而，通常使用较厚的ABS片以防止在打印期间ABS片在高应力下变形或者使ABS片在高应力下的变形最小化。
发明人还发现，当被加热并通过真空而被拉动时，ABS片会失去真空，并且真空的失去会使对象在打印期间移动。例如，在打印期间于对象及附着至对象的ABS片中发生变形后，ABS片可能会滑动远离真空密封带，从而导致失去真空。打印床可以被保持处于仅高于ABS片的玻璃化转变温度Tg，因此，如果ABS片由于附着对象的热收缩而从打印床抬起约1/4英寸，则ABS片可以进入玻璃态，并且不再响应于先前将ABS片平直地保持至打印床的真空力而流动。ABS片可能会收缩到足以从先前用于将ABS片固定至打印床的真空密封带下方拉出，从而导致失去真空并因此允许对象在打印期间移动。对象在打印期间的任何旋转或平移即使在对象的打印能够被完成的情况下也将造成最终打印对象中的缺陷。
在另一示例中，发明人已经发现，板比如木质碎料板可以涂覆有胶比如木工胶。可以在木工胶上散布塑料颗粒。由颗粒带来的粗糙性有助于在打印期间将对象保持到位。然而，在大尺寸增材制造中，将颗粒散布在板上会是很耗时的。此外，当对象从板移除时，大量的颗粒会掉落到地面，从而造成杂乱。此外，板因失去的颗粒而不能被容易地再使用。
因此，为了提供打印表面，大尺寸增材制造中的问题不同于和/或大于小尺寸增材制造中的问题。此外，用于解决大尺寸增材制造中的问题的某些方法可能不是有效的或可行的。
鉴于前述内容，需要改进措施和/或替代性的或另外的解决方案，以改进用于增材制造的方法和设备以及生产克服现有解决方案的缺点的打印表面。
发明内容
本公开涉及用于增材制造的方法和设备。
根据本文中公开的第一方面，阐述了一种用于增材制造的方法，包括：
将构建片定位在打印机的打印基底上；
在构建片上打印对象；以及
在打印完成之后将对象与构建片脱开，
其中，构建片包括构建表面层，构建表面层构造成在打印期间至少部分地粘附至对象，
其中，构建表面层构造成能够在打印之后从对象移除，并且
其中，构建片构造成能够被再使用。
在所公开的方法的一些实施方式中，打印机是大尺寸增材制造系统。
在所公开的方法的一些实施方式中，定位包括将构建片固定至打印基底。
在所公开的方法的一些实施方式中，构建片至少部分地由热塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethane)制成。
在所公开的方法的一些实施方式中，打印对象包括打印至少部分地由丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(polycarbonate)或其组合制成的对象。
在所公开的方法的一些实施方式中，定位包括通过使用打印机在打印基底上打印构建片。
在所公开的方法的一些实施方式中，打印基底包括设置在打印机的打印床上的工作台，该方法还包括通过使用打印机在打印床上打印工作台。
在所公开的方法的一些实施方式中，工作台由聚碳酸酯制成，并且构建表面层由热塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethane)制成。
在所公开的方法的一些实施方式中，构建片包括至少部分地由织物制成的构建表面层。
在所公开的方法的一些实施方式中，构建表面层至少部分地由下述各者制成：棉(cotton)、牛仔布(denim)、帆布(canvas)、粗帆布(duck canvas)、亚麻布(linen)、丝(silk)、羊毛(wool)、人造丝(rayon)、聚酯(polyester)、尼龙(nylon)、丙烯酸(acrylic)、聚酰胺(polyamide)、聚合物微纤维(polymeric microfibers)或其组合。
在所公开的方法的一些实施方式中，该方法还包括在定位之前利用粘合剂涂覆构建表面层。
在所公开的方法的一些实施方式中，涂覆包括利用包括接触粘合剂、木工胶或其组合的粘合剂涂覆构建表面层。
在所公开的方法的一些实施方式中，构建片还包括附接至构建表面层并且邻近于打印基底的密封层。
在所公开的方法的一些实施方式中，该方法还包括经由粘合剂或热压而将密封层附接至构建表面层。
在所公开的方法的一些实施方式中，所述密封层适于对真空进行密封。
在所公开的方法的一些实施方式中，打印基底包括打印床，并且该方法还包括在打印之前经由通过打印床施加的真空而将构建片固定至打印基底。
在所公开的方法的一些实施方式中，该方法还包括在打印对象之后通过关断真空而将构建片从打印基底释放。
在所公开的方法的一些实施方式中，该方法还包括在打印床与构建片之间定位屏障层，其中，屏障层是可透气的。
在所公开的方法的一些实施方式中，屏障层包括丝网、可透气纤维板或其组合。
在所公开的方法的一些实施方式中，该方法还包括在打印之前经由一个或更多个封闭片在密封层的边缘处和屏障层的边缘处对真空进行密封。
在所公开的方法的一些实施方式中，定位屏障层包括在打印床与构建片之间定位间隔平台，其中，间隔平台由可透气纤维板制成。
在所公开的方法的一些实施方式中，间隔平台提供具有非平坦形貌的平台表面，并且其中，定位构建片包括使构建片符合该非平坦形貌。
在所公开的方法的一些实施方式中，打印基底包括打印床和设置在打印床上的模板层，该模板层限定沿垂直于打印床的z方向穿过模板层的一个或更多个模板空隙。
在所公开的方法的一些实施方式中，该方法还包括将对象切割成至少部分地基于模板空隙的几何形状成形的多个部段。
在所公开的方法的一些实施方式中，切割包括沿所述z方向切割穿过对象和构建片并切割到模板层的选定的模板空隙中而不会切割到打印床。
在所公开的方法的一些实施方式中，构建片的厚度在1毫米至10毫米之间。
在所公开的方法的一些实施方式中，构建表面层包括具有小于1毫米的粗糙度的打印表面。
在所公开的方法的一些实施方式中，构建片具有大于50N的断裂力。
在所公开的方法的一些实施方式中，构建片与对象之间的粘附性具有在10磅力/英寸至1000磅力/英寸之间的剥离强度。
根据本文中公开的另一方面，阐述了一种用于在对象的增材制造期间接纳该对象的构建片，该构建片包括构建表面层，该构建表面层被构造成：
被固定至打印机的打印基底；
在增材制造期间粘附至对象；以及
能够在增材制造完成之后从对象被移除。
在所公开的构建片的一些实施方式中，构建表面层至少部分地由热塑性聚氨酯制成。
在所公开的构建片的一些实施方式中，所述构建表面层至少部分地由织物制成。
根据本文中公开的又一方面，阐述了一种用于增材制造的方法，该方法包括：
将构建片定位在打印机的打印基底上；
在构建片上打印对象；
沿着对象的边缘切割构建片，使得构建片的附着至对象的部分被从构建片切割；以及
将对象和构建片的附着至对象的部分与打印基底脱开。
在所公开的方法的一些实施方式中，构建片包括至少部分地由热塑性聚氨酯制成并且构造成在打印期间至少部分地粘附至对象的构建表面层。
附图说明
图1是图示了用于增材制造的系统的实施方式的示例性图。
图2是图示了在增材制造期间的图1的系统的替代性实施方式的示例性图，其中，该系统包括构建片。
图3是图示了在制造期间的图2的系统的替代性实施方式的示例性图，其中，对象被从构建片移除。
图4是图示了基于图2的系统的用于增材制造的方法的实施方式的示例性顶层流程图。
图5是图示了在制造期间的图2的系统的替代性实施方式的示例性图，其中，构建片正在从对象移除。
图6是图示了图4的方法的替代性实施方式的示例性流程图。
图7是图示了图2的构建片的实施方式的示例性横截面图。
图8A是图示了图7的构建片的替代性实施方式的示例性细节图。
图8B是图示了图8A的构建片的示例性横截面图。
图9是图示了图5的构建片的替代性实施方式的示例性横截面图，其中，构建片包括密封层。
图10是图示了图2的系统的另一替代性实施方式的示例性图，其中，该系统构造成向构建片施加真空。
图11是图示了图10的系统的替代性实施方式的示例性图，其中，该系统包括屏障层。
图12是图示了图2的系统的替代性实施方式的示例性图，其中，该系统包括间隔平台。
图13是图示了图12的系统的替代性实施方式的示例性图，其中，该系统构造成向构建片施加真空。
图14是图示了图12的系统的另一替代性实施方式的示例性图，其中，该系统包括真空腔室。
图15是图示了图12的系统的另一替代性实施方式的示例性图，其中，间隔平台具有非均匀的平台表面。
图16是图示了图2的系统的另一替代性实施方式的示例性图，其中，该系统包括模板层。
图17是图示了图16的模板层的替代性实施方式的示例性俯视图。
图18是图示了图2的系统的另一替代性实施方式的示例性图，其中，该系统构造成用于加工。
图19是图示了在制造期间的图2的系统的另一替代性实施方式的示例性图，其中，构建片被切割。
图20是图示了在制造期间的图2的系统的另一替代性实施方式的示例性图，其中，构建片设置在工作台上。
图21是图示了用于控制图1的系统的控制系统的实施方式的示例性图。
应当指出的是，附图未按比例绘制，并且出于说明的目的，贯穿附图，具有相似结构或功能的元件一般由类似的附图标记表示。还应当指出，附图仅意在便于对优选实施方式进行描述。附图未图示所描述的实施方式的每个方面并且不限制本公开的范围。
具体实施方式
图1示出了用于增材制造的示例性系统100。系统100可以经由挤出沉积(或材料挤出)来打印对象180。打印头120被示出为包括构造成将一个或更多个聚合物层沉积到打印基底140上以形成对象180的喷嘴。打印基底140在图1中示出为提供打印表面110，打印表面110用于接纳从打印头120沉积的初始打印材料。
打印基底140示出为包括打印床160。打印床160可以提供均匀或平坦的表面。打印床160可以包括经加热的和/或未经加热的工作台。层的堆叠方向为z方向，并且打印方向为x方向。
尽管图1将增材制造示出为由使用挤出沉积的系统100来实施，但是在本公开中可以使用用于增材制造的任何其他系统或工艺方法。用于增材制造的示例性工艺方法可以包括粘合剂喷射、定向能量沉积、材料喷射、粉末床熔合、薄材层叠、光聚合、还原光聚合、立体光刻或其组合。
由于当前可用的方法和系统不能提供具有适当粘附性且易于准备和再使用的可靠的打印表面，因此，提供适合的打印表面110的用于增材制造的方法和设备可以证明是合乎期望的，并且为广泛的应用比如对车辆和/或构建结构的增材制造提供了基础。
尽管将本公开中阐述的设备和方法应用于解决大尺寸增材制造中的技术问题，但是这些设备和方法可以应用于任何较小尺寸增材制造，比如中等尺寸和/或小尺寸增材制造，而不受限制。
转向图2，示出了示例性系统100。系统100示出为包括打印基底140和设置在打印基底140上的构建片200。构建片200可以在打印对象180之前定位在打印基底140上。构建片200可以以任何适合的方式相对于打印基底140固定就位。构建片200示出为包括打印侧部222以及背侧部260，打印侧部222用作打印表面110，背侧部260与打印侧部222相反并且与打印基底140接触。打印头120可以在构建片200上打印对象180。对象180示出为包括在z方向上堆叠的一个或更多个层182。对象180可以使用增材制造来制造。
系统100示出为包括可选的加工工具130。加工工具130可以在打印对象180期间和/或打印对象180之后移除对象180的选定部分。示例性加工工具130可以包括铣床、车床、任何类型的切削机器或其组合。加工工具130可以安装在系统100的任何适合的位置处。仅出于说明性目的，图2将加工工具130示出为直接和/或间接地连接至打印床160。打印头120和加工工具130可以通过统一和/或不同的控制系统400(图19中所示)来控制。
打印表面110与对象180之间的粘附性可以强到足以使得对象180不会沿着打印表面110移动。换言之，最初被沉积并与打印表面110接合的层182可以至少部分地粘附至打印表面110，使得打印表面110可以将对象180在打印期间保持就位。
尽管图2示出了在z方向和x方向中的部分的横截面，但是构建片200可以以一致和/或不同的方式在z方向和y方向中的部分的横截面中是可见的，这并不受限制。
转向图3，对象180示出为可选地与构建片200脱开。换言之，构建片200可以与对象180脱开。由此，对象180从打印系统100移除。在一个实施方式中，当完成了对象180的打印时，构建片200可以保留在打印基底140上。呈比如楔形的形状的机械工具可以以渐进的方式在构建片200与对象180之间滑动，以使对象180与构建片200分离。因此，对象180可以在构建片200可以保持附接至打印基底140的同时从构建片200移除。
尽管图3仅出于说明的目的而将构建片200示出为位于打印基底140上，但是构建片200可以在对象180从构建片200移除之前、期间和/或之后与打印基底140接触和/或与打印基底140分离，这并不受限制。
当移除时，没有或只有可忽略的量的来自构建片200的残留粘合剂和/或材料保留在对象180上。换言之，构建片200在移除期间可以保持不受损坏。有利地，对象180不需要另外的清洁和/或整理工作来移除任何残留物和/或材料，并且构建片200可以准备好进行再使用。
附加地和/或替代性地，构建片200与对象180之间的粘附性可以是足够弱的，以使得可以允许最初被沉积并与打印表面110接合的层182在由热收缩引起的应力下与打印表面110部分地脱开。因此，应力可以在打印期间以逐渐或稳定的方式被减轻。有利地，可以防止多个层182的突然的且不均匀的变形。
转向图4，示出了用于增材制造的示例性方法300。在310处，可以将构建片200定位在打印基底140上。在320处，可以在构建片200上打印对象180。在330处，可以可选地将对象180与构建片200脱开。
有利地，构建片200与对象180之间的粘附性可以是足够弱的，以使得将对象180与构建片200脱开不需要使对象180明显变形和/或弯曲。可以防止对对象180的损坏。
转向图5，构建片200和对象180示出为从打印基底140释放。在一个实施方式中，当完成了对象180的打印时，构建片200可以与打印基底140脱开并仍然粘附至对象180。换言之，正粘附至对象180的构建片200可以从打印基底140释放。
图5将构建片200示出为是挠性的。打印表面110与对象180之间的粘附性可以是足够弱的，以使得可以可选地将构建片200从对象180剥离。换言之，操作者和/或机器可以抓住构建片200的一个边或一个角并将构建片200以逐渐的方式拉离对象180。构建片200可以在移除期间被卷曲、弯曲、挠曲和/或拉伸而不会断裂。构建片200由于为挠性的可以有利地被卷起以进行存储以及被铺开在打印基底140上以进行打印。
转向图6，示出了用于增材制造的方法300的替代性实施方式的示例性流程图。在310处，可以将构建片200定位在打印基底140上。在320处，可以在构建片200上打印对象180。在332处，可以将对象180和构建片200从打印基底140释放。在340处，可以可选地将构建片200从对象180移除。
有利地，将构建片200从对象180移除可以通过将构建片200剥离来执行并且不需要使对象180变形和/或弯曲。可以防止对对象180的损坏。
转向图7，示例性构建片200示出为包括构建表面层220。构建表面层220示出为具有两个侧部的片，所述两个侧部包括打印侧部222和与打印侧部222相反的附接侧部224。打印侧部222可以接纳对象180(图2中所示)。换言之，打印表面110可以包括打印侧部222，并且对象180可以与打印侧部222直接接触。
构建表面层220可以由在打印期间可以粘附至对象180的任何适合的材料制成。在完成打印之后，构建表面层220可以从对象180移除而不会断裂。
在一个实施方式中，构建表面层220的附接侧部224可以在打印对象180之前粘附至打印基底140(图2中所示)。在完成打印之后，构建表面层220可以以任何方式从打印基底140移除。例如，可以在构造表面层220与打印基底140之间插入楔形物，以将构造表面层220从打印基底140释放。
在一个实施方式中，构建表面层220可以是挠性的，使得构建片200可以从对象180剥离。构建表面层220可以具有充分的机械强度(例如，拉伸强度、极限断裂强度和/或断裂力)，以使得施加至构建表面层220的剥离力可以克服与对象180的粘附性并且不会使构建表面层220撕裂或断裂。构建表面层220与对象180之间的粘附性可以由与构建表面层220结合的粘合剂来提供。
在一些实施方式中，构建表面层220的断裂力可以利用用于织物的断裂力和伸长率的ASTM D5035-2C标准测试方法、使用2英寸宽的样品来测量。具有大于50N的断裂力的构建表面层220可以克服与对象180的粘附性的最小所需量而不会断裂。
构建表面层220与对象180之间的粘附性可以通过使用180°剥离测试测得的剥离强度来表征。在一些实施方式中，剥离强度可以在10磅力/英寸(lbf/in)至1000lbf/in的范围内。在优选的实施方案中，剥离强度可以在50lbf/in至400lbf/in的范围内，以允许在打印之后对象180与构建表面层220之间易于分离并且在用于打印车辆的打印条件下仍然确保打印期间的可靠的粘附性。对应于剥离强度的优选范围，构建表面层220可以具有大于100N的断裂力，以克服与对象180的粘附性。
示例性构建表面层220的厚度可以在0.1mm至10mm的范围内。在一个实施方式中，厚度可以在0.3mm至0.8mm的范围内，这可以提供足够的挠性、强度和坚固性。在另一实施方式中，厚度可以在1mm至10mm的范围内。
转向图8A，示出了构建表面层220的示例性俯视图。构建表面层220示出为由包括织物的材料制成。织物可以包括任何挠性材料，所述任何挠性材料包括天然纤维和/或人造纤维226的网状物。示例性纤维226可以包括纱或线。织物可以通过包括诸如编织、针织、钩编、打结、毡化(felting)、毡合(matting)、毡缩(condensing)和/或挤压的任何适合的方法形成。织物可以包括任何有机织物、半合成织物、合成织物、编织织物、非编织织物或其组合。示例性有机织物可以包括棉、牛仔布、帆布、粗帆布、亚麻布、丝、羊毛和/或类似物。示例性的半合成织物可以包括人造丝和/或类似物。示例性的合成织物可以包括聚酯、丙烯酸、聚酰胺、聚合物微纤维和/或类似物。
尽管图8A仅出于说明性目的而将构建表面层220示出为具有编织结构，但是构建表面层220可以具有编织和/或非编织结构，这不受限制。尽管图8A仅出于说明性目的而将构建表面层220示出为包括一层织物，但是构建表面层220可以包括被分离的和/或互连的任何数目的一致和/或不同的织物，这不受限制。尽管图8A仅出于说明性目的而将构建表面层220示出为包括彼此平行或垂直的纤维226，但是构建表面层220可以包括相对于彼此成任何角度和/或取向的纤维226，这不受限制。
织物可以有利地具有支持构建表面层220从对象180(图2中所示)移除的机械强度。织物可以有利地提供可以防止对象180在构建表面层220上移位的表面纹理。构建表面层220的纹理可以被压印在对象180上。
转向图8B，示出了图8A的构建表面层220的横截面。构造表面层220的打印侧部222示出为具有物理纹理或物理粗糙度。物理粗糙度可以提供防止对象180(图2中所示的)在打印侧部222上移位的摩擦力。
附加地和/或替代性地，构建表面层220可以包括至少部分地与纤维226(图8A中所示)成一体的粘合剂(未示出)。在一种实施方式中，粘合剂可以透过构建表面层220的纤维。粘合剂可以在构建表面层220的打印侧部222上形成连续涂层(未示出)。附加地和/或替代性地，粘合剂可以在构建表面层220的表面上形成不连续的小块。附加地和/或替代性地，涂覆构建表面层220的粘合剂的厚度可以足够小以使得粘合剂不会减小打印侧部222的物理粗糙度。
示例性的粘合剂可以是树脂基(resin-based)、氨基甲酸酯基(urethane-based)、丙烯酸酯基(acrylate-based)、丁二烯-氯丁二烯基(butadiene-chloroprene-based)、丙烯酸基(acrylic-based)、氯丁二烯基(neoprene-based)、聚(乙烯醇)基(poly(vinylalcohol)-based)或其组合。例如，粘合剂可以包括任何接触式粘合剂、木工胶或其组合。示例性的接触式粘合剂可以包括天然橡胶和/或聚氯丁二烯(或氯丁二烯)(polychloroprene(or neoprene))。在一个示例中，接触式粘合剂可以包括3M 30NF Contact Adhesive(能够从位于美国明尼苏达州枫木市的3M公司获得)、透明的3M Fastbond Pressure SensitiveAdhesive 4224NF(能够从3M公司获得)、3M Fastbond 30H Contact Adhesive(能够从3M公司获得)、可中性喷涂的3M Neoprene contact Adhesive 5(能够从3M公司获得)。示例性的木工胶可以是聚(乙烯醇)基(poly(vinyl alcohol)-based)或PVA基。粘合剂可以以任何方式涂覆在打印侧部222上。例如，织物可以浸泡和/或浸透在粘合剂中以用粘合剂涂覆。附加地和/或替代性地，粘合剂可以是3D打印的并且由例如热塑性聚氨酯(TPU)制成。织物可以在3D打印期间嵌入TPU中以形成纤维增强的TPU。
粘合剂可以提供对象180与构建表面层220之间的粘附性。所述粘附性可以是足够的使得对象180可以在打印期间至少部分地粘附至构建表面层220。附加地和/或替代性地，构建表面层220可以在打印期间在真空和/或加热下保持平坦的形状。粘合剂提供了所述粘附性，使得可以允许对象180变形至由热收缩确定的程度，但是即使层182的一部分(图2中所示的)可能由于该变形而与构建表面层220脱开，对象180仍然可以至少部分地粘附至构建表面层220。有利地，可以防止层182的突然和不均匀的变形。
例如，如果ABS片在剥离测试期间没有撕裂，则ABS片可以具有高的初始剥离强度，但剥离强度可以迅速下降(类似于在脆性材料中产生裂纹并且然后裂纹伸延)。相比之下，如上所述的粘合剂(例如，接触式粘合剂)可以具有更恒定的剥离强度但是较低的初始强度。剥离强度和剥离测试方法的额外信息在附录A中示出。
织物和粘合剂可以选择成使得：在将构建表面层220从对象180移除期间，构建表面层220与对象180之间的粘附力可以弱于使构建表面层220断裂或撕裂所需要的力。换言之，涂覆有粘合剂的织物与对象180之间的粘附性可以弱于织物的强度并且弱于粘合剂与织物之间的粘附性。
转向图9，示例性构建片200示出为包括固定地附接至构建表面层220的附接侧部224的可选的密封层240。密封层240可以用作允许将构建片200附接至打印基底140(图2中所示的)的中间层。在一种实施方式中，密封层240可以包括真空密封片。示例性的密封层240可以包括热塑性片、金属片和/或热固性片。示例性的热塑性片可以包括ABS片和/或聚醚酰亚胺(polyetherimide)(PEI)片。示例性的PEI片能够从位于沙特阿拉伯利雅得的沙特基础工业公司(Saudi Basic Industries Corporation)获得。有利地，即使构建表面层220不是真空密封的，密封层240可以允许构建片200通过真空密封而固定至打印基底140。
在一些实施方式中，示例性密封层240的厚度可以在0.1mm至10mm的范围内。在优选实施方式中，示例性密封层240的厚度可以在0.6mm至1.6mm的范围内。在优选的厚度范围的情况下，密封层240足够厚以避免在打印期间在高温下变形并且避免在处理期间撕裂。在一种示例中，密封层240由ABS制成，并且可以为1.5mm厚，这是因为ABS片在对象180(图2中所示的)的热材料被打印于ABS片上时具有翘曲和变形的趋势。在另一示例中，密封层240由PEI制成并且可以为0.7mm厚，这是因为PEI在打印期间不倾向于热变形。
密封层220不与对象180直接接触，并且在高温处不一定被加热，因此，密封层220的变形减小，并且密封层220可以比单独用作打印表面110的ABS片的厚度薄。当使用间隔平台142(图12所示)时，密封层220不与各个真空孔接触，因此进一步防止了变形，并且密封层220的厚度可以进一步减小。附加地和/或替代性地，由于构建表面层220为构建片200提供了额外的厚度和坚固性，因而密封层240可以比例如单独用作打印表面110的ABS片薄，并且使密封层240能够容易地卷起以进行存放。此外，当多个密封层240需要并排放置以覆盖打印基底140时，构建表面层220可以减轻由相邻密封层240之间的间隙或重叠引起的任何不均匀性。打印质量可以有利地得以改善。
附加地和/或替代性地，在没有构建表面层220的情况下，操作者可能需要在打印之前将密封层240附接至打印基底140。这种操作对于操作者可能是困难的，这是因为打印基底140可以处于高温以便加热密封层240以使密封层240直接粘附至对象180。相比之下，利用构建表面层220，构建片200不需要在高温下附接至打印基底140，并且可以有利地减少由操作员附接构建片200所需的工作。
构建表面层220可以以任何方式附接至密封层240。在一种实施方式中，粘合剂(未示出)可以涂覆在密封层240上。构建表面层220可以放置在涂覆有粘合剂的密封层240上。粘合剂可以从附接侧部224至打印侧部222透过构建表面层220。附加地和/或替代性地，构建表面层220可以被热压(或受热压)至密封层240。
构建表面层220可以附接至密封层240以形成均匀的接触。有利地，构建表面层220与密封层240之间的空隙可以被最小化或防止，因此在打印期间从对象180产生的热不会使空隙膨胀，并且因此不会引起构建表面层220与密封层240分层或者降低打印表面110的均匀性。
转向图10，构建片200示出为定位在打印基底140上。打印基底示出为包括打印床160。打印床160示出为包括限定一个或更多个真空孔162的真空台。真空可以经由真空孔162施加至构建片200。有利地，构建片200可以在打印床160与构建片200之间没有粘合剂的情况下均匀地固定至打印床160。
在一种实施方式中，在打印之前，构建片200可以定位在打印床160上。构建片200与打印床160之间的相对位置可以在施加真空时被固定。通过关断真空，构建片200和对象180(图2中所示的)可以从打印床160上释放。有利地，将构建片200设置在打印床160上和将构建片200释放可以以简单的方式执行。
附加地和/或替代性地，构建表面层220可以由于织物的存在而至少部分地限制密封层240的局部变形。因此，由于密封层240的收缩而导致的真空损失的风险可以减轻。由于粘合剂的低的初始剥离强度(如附录A中所示的)，用在与对象180接触的构建表面层220上的粘合剂可以在密封层240开始显著变形之前与对象180分离。因此，对象180可以在显著的总体变形导致真空损失之前开始从构建表面层220抬起。
换言之，通过施加真空，构建片200可以在构建片200与打印床160之间没有粘合剂的情况下附至打印床160，这对于大尺寸增材制造是有利的。相比之下，如果不使用真空，则适当的粘合剂应当足够强以在大尺寸增材制造中通过抵抗构建片200与打印床160之间的界面处的高的残余应力而将构建片200保持至打印床160。粘合剂还应当足够弱以使得构建片200可以从打印床160移除。符合所述标准的粘合剂可能难以确定。如果使用选定的粘合剂，则选定的粘合剂可能难以从打印床160移除，并且可能对于行进而言会是杂乱或粘性的。
尽管图10仅出于说明性目的将打印床160示出为限定两个真空孔162，但是打印床160可以限定一个真空孔162或任意数目的均匀和/或不同的真空孔162，这不受限制。
转向图11，屏障层146示出为定位在构建片200与打印基底140之间。屏障层146可以包括一层或更多层可透气的材料。示例性的屏障层146可以包括丝网、滤纸、可透气纤维板和/或类似物。屏障层146可以在密封层240与真空孔162之间引入空间。
屏障层146可以确保真空被均匀地施加至整个密封层240。相比之下，在没有屏障层146的情况下，邻近真空孔162(或接近真空孔162)的密封层240可以牢固地密封真空孔162。结果，远离真空孔162的密封层240可能不形成真空密封或不与打印床160均匀接触。图11示出了作为屏障层146和密封层240的密封边缘并且将屏障层146和密封层240固定至打印床160的一个或更多个封闭片148。有利地，真空可以被密封在由打印床160、密封层240和封闭片148限定的空间内。封闭片148可以包括任何真空密封材料。示例性的封闭片148可以包括电工带和/或管道带。
在一种实施方式中，在打印之前，构建片200和屏障层146可以用所施加的封闭片148定位在打印床160上。构建片200与打印床160之间的相对位置可以通过真空和/或封闭片148来固定。通过关断真空并且将封闭片148从构建片200移除，构建片200和对象180(图2中所示的)可以从打印床160释放。有利地，将构建片200设置在打印床160上和将构建片200释放可以以简单的方式执行。
转向图12，打印基底140示出为包括定位在打印床160与构建片200之间的间隔平台142。间隔平台142可以由任何合适的材料制成。示例性的间隔平台142可以由中密度纤维板(MDF)、珠粒板、混凝土、聚合物、金属、泡沫插入物、纸板、低密度纤维板(LDF)、颗粒板或其组合制成。构建片200可以以任何合适的方式固定至间隔平台142。例如，粘附性带和/或真空能够将构建片200固定至间隔平台142。
附加地和/或替代性地，间隔平台142可以以任何方式比如通过螺栓连接、粘接或施加粘合剂固定至打印床160。附加地和/或替代性地，间隔平台142可以经由机械连接比如协作的止动部而联接至打印床160，该机械连接包括诸如块、突部、袋状部、槽、斜面、锁定销、悬臂式构件、支撑销等的配合元件的任意组合，所述配合元件可以选择性地或自动地接合和/或断开接合以使间隔平台142和打印床160相对于彼此联接或断开联接。
附加地和/或替代性地，构建片200可以通过构建片200与间隔平台142之间的粘合剂层附接至间隔平台142。因此，构建片200不需要包括密封层240。通过将构建片200从间隔平台142抬起，构建片200和对象180可以从间隔平台142释放。
在一种实施方式中，间隔平台142可以用于以任何选定的方式将打印床160与构建片200分开。所述分开可以包括热绝缘和/或电绝缘。例如，在打印期间，间隔平台142可以抑制热从对象180传导至打印床160。有利地，热可以在对象180中保留更久。对象180中的层至层的粘附性可以得以改善，并且对象180中的翘曲可以减少。
在另一种实施方式中，间隔平台142可以连接至热源(未示出)并且被该热源加热。有利地，即使在打印床160没有主动被加热的情况下，也可以利用主动被加热的打印基底140来执行打印。
可选地，间隔平台142可以包括具有喷涂侧部的多孔的MDF和/或多孔的LDF，所述喷涂侧部不与打印床160和构建片200中的任一者接触。换言之，间隔平台142的不在z方向上的侧部可以被喷涂，以防止经由侧部的真空泄漏。
尽管图12仅出于说明目的将间隔平台142示出为包括一个层，但是间隔平台142可以包括任何数目的均匀和/或不同的堆叠层，这不受限制。例如，间隔平台142可以包括与打印床160接触的胶合板层以及位于胶合板与构建片200之间的MDF。MDF和胶合板可以通过例如螺栓连接和/或任何协作的止动部来连接。
尽管图12将打印床160示出为未限定真空孔162(图11中所示的)，但是打印床160可以限定任何数目的均匀和/或不同的真空孔162并构造成提供真空，这不受限制。
转向图13，一个或更多个封闭片148示出为间隔平台142和密封层240的密封边缘，并且将间隔平台142和密封层240固定至打印床160。打印床160示出为限定真空孔162。在一种实施方式中，间隔平台142可以是多孔的和/或可透气的。间隔平台142可以在密封层240与真空孔162之间引入空间。换言之，屏障层146可以包括间隔平台142，以确保真空被均匀地施加至整个密封层240。真空可以被密封在由打印床160、密封层240和封闭片148限定的空间内。
因此，间隔平台142可以通过经由真空孔162所施加的真空而固定至打印床160。换言之，在打印之前，间隔平台142可以定位在打印床160上，并且构建片200可以用所施加的封闭片148定位在间隔平台142上。
构建片200、间隔平台142和打印床160之间的相对位置可以在施加真空和/或封闭片148时被同时固定。通过关断真空并且将封闭片148从构建片200移除，构建片200和对象180(图2所示)可以从间隔平台142释放。有利地，将间隔平台142和构建片200设置在打印床160上并且将构建片200释放可以以简单的方式执行。
尽管图13仅出于说明目的将间隔平台142示出为与构造成用于真空密封的打印床160一起使用并且与密封层240一起使用，但是如果不施加真空或者如果打印床160未限定真空孔162以及/或者打印床160不能施加真空，则间隔平台142也可以使用。
转向图14，打印基底140示出为包括布置在打印床160上的真空腔室141。真空腔室141可以包括平台，该平台限定与打印床160的真空孔162连通的一个或更多个腔室孔143。示例性真空腔室141可以由铝、酚醛(phenolic)或密封的MDF制成。真空腔室141可以在其上限定一个或更多个槽149。每个选定的槽149可以容纳垫圈150，该垫圈150由例如挠性橡胶和/或任何其他弹性体制成。示例性垫圈150可以是可变形的。垫圈150可以至少部分地对真空腔室141与间隔平台142之间的真空进行密封。在一个示例中，真空腔室141可以通过协作的止动部、螺钉、带和/或粘合剂固定至打印床160。
可选地，间隔平台142可以包括具有喷涂侧部的多孔的MDF和/或多孔的LDF，所述喷涂侧部不与真空腔室141和构建片200中的任一者接触。换言之，间隔平台142的不在z方向上的侧部可以被喷涂，以防止经由侧部的真空泄漏。附加地和/或替代性地，封闭片148可以施加至间隔平台142和密封层240以用于对真空进行密封。
图14将密封层240示出为悬垂超出间隔平台142的端部。换言之，密封层240可以沿x方向延伸得超出间隔平台142距离d。距离d可以选择成使得：即使密封层240在密封层240在对象180翘曲期间与对象180(图2中所示的)一起移动时收缩，收缩距离也可以小于距离d，因此密封层240仍然可以覆盖整个间隔平台142。有利地，如上所述，当间隔平台142的侧部被喷涂时，即使密封层240和间隔平台142没有使用封闭片148密封，也可以防止真空损失。
尽管图14将密封层240示出为沿x方向延伸得超出间隔平台142距离d，但是密封层240可以沿x方向、y方向或其组合延伸得超出间隔平台142任何一致和/或不同的距离，这不受限制。
转向图15，间隔平台142示出为具有不一致的厚度。换言之，间隔平台142提供了不平坦或与打印床160不平行的平台表面144。图15将打印床160示出为具有平坦的并且垂直于z方向的床表面164。平台表面144示出为具有与床表面164的表面形貌不同的表面形貌。
图15将构建片200示出为符合间隔平台142的形状。换言之，构建片200可以是挠性的并且能够符合任何形状的平台表面144。对象180(如图2中所示的)可以被打印在非平坦的打印表面110上。有利地，对象180的与打印表面110接触的侧部不限于平坦表面，并且可以具有任何选定的几何形状。
尽管图15仅出于说明性目的将平台表面144示出为具有矩形井形状的表面轮廓，但是平台表面144可以具有任何形状，这不受限制。例如，平台表面144的形状可以包括矩形、三角形、Z字形、锯齿形、曲线形或其组合。
尽管图15将打印床160示出为未限定真空孔162(图11中所示的)，但是打印床160可以限定任何数目的一致和/或不同的真空孔162，这不受限制。
转向图16，打印基底140示出为包括位于构建片200与打印床160之间的模板层145。示例性模板层145可以包括下述材料层：该材料层限定具有选定的尺寸、形状和/或图案并且沿z方向至少部分地穿过模板层145的模板空隙147(图17中所示的)。模板空隙147可以在加工工具130沿z方向切开对象180和构建片200时、和/或在加工工具130切开对象180的在靠近打印基底140的层182附近的外部表面时为加工工具130(图2中所示的)提供间隙。
尽管图16仅出于说明性目的将模板层145示出为与构建片200和打印床160两者接触，但是系统100的附加部件可以被包括在模板层145与构建片200之间或在模板层145与打印床160之间，这不受限制。例如，屏障层146(图11中所示的)、间隔平台142(图12中所示的)、真空腔室141(图14中所示的)和/或用于对真空进行密封的任何其他附加和/或替代的层可以布置在模板层145与构建片200之间。附加地和/或替代性地，封闭片148(图13中所示的)可以施加在构建片200、模板层145和/或打印床160的边缘处以用于对真空进行密封。
转向图17，示出了模板层145的实施方式的z方向上的示例性视图。模板层145可以由材料片制成，该材料片可以通过例如包括激光切割和/或水射流切割的任何合适的方法切开。附加地和/或替代性地，模板层145可以包括由任何合适的材料制成的一个或更多个堆叠片，包括例如MDF片。附加地和/或替代性地，模板层145可以通过基于例如挤出沉积的增材制造来制造。有利地，模板层145可以在打印对象180之前在系统100中制造。制造过程因此可以简化。
尽管图17仅出于说明的目的将模板层145示出为矩形并且限定三个矩形模板空隙147A至147C，但是模板层145可以是任何形状，并且可以限定具有任何选定形状的任何数目的一致和/或不同的模板空隙147，这不受限制。
转向图18，对象180示出为沿着线A1A1’至A6A6’中的每一者沿z方向被切割。换言之，对象180可以沿z方向沿着穿过对象180和构建片200并且进入模板空隙147中的线和/或平面被切割。例如，加工工具130(图2中所示的)可以切开对象180和构建片200。由于模板空隙147，加工工具130可以避免损坏打印床160或在模板空隙147下方的任何其他结构。
因此，对象180可以在至少部分地由线A1A1’至A6A6’限定的区域内被切割成多个部段。对象180的每个部段在被切割时可以从构建片200移除。有利地，在打印之后，对象180可以在系统100中被加工，而无需将对象180从系统100卸载并将对象180加载到另一个加工系统中。因此，可以消除对重新获取对象180在加工系统中的定位信息的需要。制造过程因此可以简化，并且加工过程的精度可以提高。
A1A1’至A6A6’中的每一者都可以邻近于选定模板空隙147的边缘和/或位于与选定模板空隙147的边缘相距选定距离的位置处。例如，线A2A2’示出为邻近于模板空隙147A的边缘(图17中所示的)，而线A3A3’示出为位于与模板空隙147B(图17中所示的)的边缘相距一定距离处。
转回图7，示例性构建片200示出为包括构建表面层220。构建表面层220可以由可以被3D打印的材料制成。附加地和/或替代性地，构建表面层220可以通过片成形或片粘合来制造。附加地和/或替代性地，构建表面层220可以由挠性和/或弹性材料制成，该挠性和/或弹性材料通过3D打印或通过包括例如溶液浇铸和/或静电纺丝的其他手段而制成。在一种实施方式中，构建表面层220可以至少部分地由热塑性聚氨酯(TPU)制成。在另一实施方式中，构建表面层220可以由聚酰胺制成。可以被3D打印的示例性聚酰胺可以包括能够从位于德国杜塞尔多夫的汉高及两合公司(Henkel AG&Co.KGaA)获得的Technomelt。
在一种实施方式中，构建表面层220由TPU制成。TPU可以提供较强的粘附性，该粘附性可能部分是由于氨基甲酸酯基团(urethane group)的氢键键合和/或TPU表面在冷却时的表面摩擦力所致，尽管这种粘附特性的机理尚不十分清楚。作为一个示例，TPU可以包括能够从位于美国宾夕法尼亚州曼海姆的NinjaTek获得的NinjaFlex。NinjaFlex的示例性TPU可以具有85A的肖氏硬度。通过使用TPU，构建表面层220至打印对象180(图2所示)的粘附性可以得以提高。构建表面层220可以足够强地粘附至所打印的3D对象180，以防止3D对象180在3D对象180热收缩或膨胀时移动。
附加地和/或替代性地，当由TPU片制成时，构建表面层220可以单独对真空进行密封并且因此可以至少部分地通过真空密封而附接至打印基底140。
附加地和/或替代性地，TPU可以包括能够在NinjaTek处获得的SemiFlex。在非限制性示例中，SemiFlex的TPU可以具有98A的肖氏硬度。
TPU可以使用被保持处于室温的打印床160(图2所示)被3D打印。有利地，由于较高的操作温度在打印床160上引起应变，所以将打印床160保持处于室温可以延长打印床160的使用寿命，并且简化由操作员执行的与打印床相关的程序。附加地和/或替代性地，TPU可以是可回收的并且导致更少的环境废物。
示例性的构建表面层220的厚度可以在0.1mm至10mm的范围内。厚度可以基于期望的特性来选择。例如，由TPU制成的厚的构建表面层220可以为系统100(图2中所示的)提供更多的阻尼和/或不太可能在来自对象180的热下熔化。由TPU制成的薄的构建表面层220至少部分地由于薄的TPU层的较小柔顺性而可以更容易地从对象180移除。在优选实施方式中，厚度可以在1mm至8mm的范围内，这可以提供足够的挠性、强度和坚固性。
对象180具有在打印期间接触打印表面110(图2中所示的)的构建界面区域184(图2中所示的)。由TPU制成的构建表面层220可具有光滑的并且具有纳米量级的粗糙度的打印表面110。在从构建片200移除对象180时，构建界面区域184可以是基本上光滑的，并且可以不同于具有毫米量级(例如至少一毫米)的粗糙度的粗糙的“珠粒板”表面。
在将对象180从构建片200移除时，没有来自构建片200的残留材料或少量来自构建片200的残留材料保留在对象180上。例如，TPU的痕迹可以保留在对象180上。换言之，构建片200在移除期间可以保持大致上未损坏。有利地，对象180不需要额外的清洁和/或整理工作以移除任何残留的材料，并且构建片200可以准备好用于再使用。
由TPU制成的构建表面层220在选定的打印条件下可以是可移除的和/或可再使用的。当对象180的初始层在选定温度下与构建表面层220接合时，对象180与构建表面层220之间的表面相互作用可以导致对象180与构建表面层220之间的最佳粘附性。构建表面层220因此可以在打印期间粘附至对象180，并且在打印之后是可移除的。例如，挤出温度可以在200摄氏度至400摄氏度的范围内，或者优选地在250摄氏度至300摄氏度的范围内。在低于选定温度的温度处进行打印可能会导致较低的粘附性并且容易移除构件表面层220。
当对象180的初始层包括相接触和/或相平行的多个珠粒时，初始层可以具有更大的热质量并且在高温处保留更长的时间。初始层与构建表面层220之间的粘附性因此可以更大。因此，接触和/或平行的较少数目的珠粒可以导致较低的粘附性并且容易移除构建表面层220。
可选地，可以施加表面处理以改变构建表面层220的表面化学组成，使得对象180可以更容易地移除。示例性表面处理可以包括降低构建表面层220的表面反应性的任何过程。例如，呈固体、液体和/或蒸气形式的选定的添加剂可以施加至构建表面层220。
由TPU制成的构建表面层220在某些打印条件下可能不容易从对象180移除。例如，如果聚合物的温度高、或者对象180包括将热保持较长时间的厚的结构(比如壁具有多珠粒的宽度)、或者打印时间长得使得在高温下的打印时间较长，则从构建片200移除对象180的容易性可能降低。即使完全或部分地由TPU制成的构建片200由于打印条件而不能够从对象180完全移除，构建片200的使用在几个方面也可以是有利的：构建片200可以被3D打印；打印床160可以被保持处于室温；打印表面区域可以比在使用粗糙的“珠粒板”表面时平滑得多；可以避免与“珠粒板”表面相关的杂乱；并且即使不能够被完全移除，构建片200可以快速设置并且对象180可以在每次打印之后通过将对象180切割离开构建片200而从构建片200快速移除，从而仅留下构建片200的粘附至对象180的底部的一部分(图19中所示)。此外，由于对象可以在升高的温度处打印较短的打印时间并且具有较小的热质量，因而由TPU制成的构建表面层220对于较小规模的增材制造系统甚至可以更容易地移除。
替代性地和/或附加地，构建表面层220可以由高温弹性体制成。高温弹性体不一定会在沉积时熔化，但是可以具有用于保留对象180的底部的表面织物。换言之，高温弹性体可以与保持打印材料而不会熔化和粘连的织物一起使用。示例性的高温弹性体可以包括碳氟化合物(fluorocarbon)、硅树脂(silicone)或其组合。例如，碳氟化合物可以包括能够从位于美国特拉华州威尔明顿的科慕公司(Chemours Company)获得的Viton。
转回图9，示例性的构建片200示出为包括附接至构建表面层220的附接侧部224的可选的密封层240。即使构建表面层220可以在没有密封层240的情况下对真空进行密封，密封层240仍然可以充当衬层，并且有利地提高构建片200的机械坚固性。例如，当构建表面层220较薄(例如，小于3mm厚)时，密封层240可以增加构建片200的厚度并且容易处理。
构建表面层220可以以任何方式附接至过渡层280。在一种实施方式中，构建表面层220可以被3D打印在密封层240上。附加地和/或替代性地，构建表面层220可以通过片成形和/或片粘合而形成在密封层240上。
转向图20，系统100示出为还包括布置在打印床160上的工作台170。工作台170可以形成打印基底140的一部分。构建片200示出为布置在工作台170上。工作台170示出为增加了对象180与打印床160之间的距离。加工工具130示出为接近对象180的底部以加工和/或铣削对象180的底部。换言之，加工工具130示出为沿方向A朝着对象180的靠近打印床160的部分移动。工作台170的高度为加工工具130提供了间隙并且防止加工工具130撞击打印床160。
工作台170可以用任何合适的材料和/或工艺制成。在一种实施方式中，工作台170可以在系统100中被3D打印，并且例如由聚碳酸酯和/或ABS制成。在该实施方式中，工作台170可以包括在z方向上堆叠的一个或更多个聚碳酸酯层。有利地，工作台170可以被3D打印成匹配对象180的大小、形状和/或尺寸。因此，加工工具130可以触及对象180，而不会被工作台170的延伸超出对象180的边缘的任何部分阻挡。
构建片200可以以任何合适的方式制成。例如，构建片200可以由TPU制成并且被3D打印，并且可以包括在z方向上堆叠的一个或更多个TPU层。有利地，即使工作台170具有复杂的几何形状，构建片200也可以精确地覆盖工作台170。构建片200可以匹配对象180的大小、形状和/或尺寸，并且因此使加工过程更清洁和更有效。相比之下，如果使用替代结构(例如胶合板或珠粒板)代替构建片200，该结构可能不容易加工成匹配对象180的几何形状。如果该结构相对于对象180尺寸过大，则加工工具130倾向于将该结构的较多部分加工掉，并且导致杂乱和污染(例如锯末)。
转向图21，示出了用于增材制造的控制系统400。控制系统400可以构造成用于控制打印头120(图2中示出的)和/或加工工具130(图2中示出的)。控制系统400可以包括处理器410。处理器410可以包括一个或更多个通用微处理器(例如，单核或多核处理器)、专用集成电路、专用指令集处理器、图形处理单元、物理处理单元、数字信号处理单元、协同处理器、网络处理单元、加密处理单元等。
处理器410可以执行用于实施控制系统400和/或对象180(图2中所示的)的计算机化模型的指令。在非限制性示例中，指令包括一个或更多个增材制造软件程序。程序可以运行成利用多种打印选项、设置以及技术来控制系统100(图2中示出的)以实施大型部件的增材打印。
程序可以包括计算机辅助设计(CAD)程序以生成对象180的3D计算机模型。附加地和/或替代性地，3D计算机模型可以从另一计算机系统(未示出)导入。3D计算机模型可以是行业标准中的实体、表面或网格文件格式。
程序可以加载3D计算机模型、创建打印模型并且生成用于控制系统100的机器代码以打印对象180。示例性程序可以包括能够从位于印第安纳州戴尔的瑟姆伍德公司(Thermwood Corporation)公司获得的LSAM Print3D。附加地和/或替代性地，示例性程序可以包括能够从位于俄亥俄州哈里森市的辛辛那提公司(Cincinnati Incorporated)获得的未折叠模块软件(Unfolder Module Software)、弯曲模拟软件(Bend SimulationSoftware)、激光编程和/或嵌套软件(Laser Programming and/or Nesting Software)。
控制系统400被示出为根据需要包括一个或更多个附加硬件部件。示例性附加硬件部件包括但不限于存储器420(在本文中替代性地称为非暂时性计算机可读介质)。示例性存储器420例如可以包括随机存取存储器(RAM)、静态RAM、动态RAM、只读存储器(ROM)、可编程ROM、可擦除可编程ROM、电可擦除可编程ROM、闪存、安全数字(SD)卡和/或类似物。用于实施控制系统400和/或对象180的计算机化模型的指令可以存储在存储器420上以由处理器410执行。
附加地和/或替代性地，控制系统400可以包括通信模块430。通信模块430可以包括使用任何有线和/或无线通信方法操作以在控制系统400与另一计算机系统(未示出)之间交换数据和/或指令的任何常规的硬件和软件。例如，控制系统400可以经由通信模块430接收与对象180相对应的计算机设计数据。示例性通信方法包括例如无线电、无线保真(Wi-Fi)、蜂窝、卫星、广播或其组合。
附加地和/或替代性地，控制系统400可以包括显示装置440。显示装置440可以包括操作成呈现用于操作控制系统400的编程指令和/或呈现与打印头120有关的数据的任何装置。附加地和/或替代性地，控制系统400可以根据需要包括一个或更多个输入/输出装置450(例如，按钮、键盘、小键盘、轨迹球)。
处理器410、存储器420、通信模块430、显示装置440和/或输入/输出装置450可以配置成例如使用硬件连接器和总线和/或以无线方式进行通信。
所公开的实施方式容许各种改型和替代性形式，并且其具体示例已经通过附图中的示例示出并且在本文中详细描述。然而，应当理解的是，所公开的实施方式不限于所公开的特定形式或方法，而是相反地，所公开的实施方式将覆盖所有改型、等同方案和替代性方案。

Claims (34)

1.一种增材制造方法，包括：
将构建片定位在打印机的打印基底上；
在所述构建片上打印对象；以及
在所述打印完成之后将所述对象与所述构建片脱开，
其中，所述构建片包括构建表面层，所述构建表面层构造成在所述打印期间至少部分地粘附至所述对象，
其中，所述构建表面层构造成能够在打印之后从所述对象移除，并且
其中，所述构建片构造成能够被再使用。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述打印机是大尺寸增材制造系统。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述定位包括将所述构建片固定至所述打印基底。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述构建片至少部分地由热塑性聚氨酯制成。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述打印对象包括打印至少部分地由丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯或其组合制成的对象。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中，所述定位包括通过使用所述打印机在所述打印基底上打印所述构建片。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述打印基底包括设置在所述打印机的打印床上的工作台，所述方法还包括通过使用所述打印机在所述打印床上打印所述工作台。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述工作台由聚碳酸酯制成，并且所述构建表面层由热塑性聚氨酯制成。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中，所述构建片包括至少部分地由织物制成的构建表面层。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述构建表面层至少部分地由下述物质之一或其组合制成：棉、牛仔布、帆布、粗帆布、亚麻布、丝、羊毛、人造丝、聚酯、尼龙、丙烯酸、聚酰胺、聚合物微纤维。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的方法，还包括在所述定位之前利用粘合剂涂覆所述构建表面层。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述涂覆包括利用包括接触粘合剂、木工胶或其组合的所述粘合剂涂覆所述构建表面层。
13.根据权利要求9至12中的任一项所述的方法，其中，所述构建片还包括附接至所述构建表面层并且邻近于所述打印基底的密封层。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括经由粘合剂或热压而将所述密封层附接至所述构建表面层。
15.根据权利要求13或权利要求14所述的方法，其中，所述密封层适于对真空进行密封。
16.根据权利要求13至15中的任一项所述的方法，其中，所述打印基底包括打印床，并且所述方法还包括在所述打印之前经由通过所述打印床施加的真空而将所述构建片固定至所述打印基底。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括在所述打印所述对象之后通过关断真空而将所述构建片从所述打印基底释放。
18.根据权利要求16或权利要求17所述的方法，还包括在所述打印床与所述构建片之间定位屏障层，其中，所述屏障层是可透气的。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述屏障层包括丝网、可透气纤维板或其组合。
20.根据权利要求18或权利要求19所述的方法，还包括在所述打印之前经由一个或更多个封闭片在所述密封层的边缘处和所述屏障层的边缘处对真空进行密封。
21.根据权利要求18至20中的任一项所述的方法，其中，所述定位所述屏障层包括在所述打印床与所述构建片之间定位间隔平台，其中，所述间隔平台由可透气纤维板制成。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述间隔平台提供具有非平坦形貌的平台表面，并且其中，所述定位所述构建片包括使所述构建片符合所述非平坦形貌。
23.根据权利要求1至22中的任一项所述的方法，其中，所述打印基底包括打印床和设置在所述打印床上的模板层，所述模板层限定沿垂直于所述打印床的z方向穿过所述模板层的一个或更多个模板空隙。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括将所述对象切割成至少部分地基于所述模板空隙的几何形状成形的多个部段。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述切割包括沿所述z方向切割穿过所述对象和所述构建片并切割到所述模板层的选定的模板空隙中而不会切割到所述打印床。
26.根据权利要求1至25中的任一项所述的方法，其中，所述构建片的厚度在1毫米至10毫米之间。
27.根据权利要求1至26中的任一项所述的方法，其中，所述构建表面层具有粗糙度小于1毫米的打印表面。
28.根据权利要求1至27中的任一项所述的方法，其中，所述构建片具有大于50N的断裂力。
29.根据权利要求1至28中的任一项所述的方法，其中，所述构建片与所述对象之间的粘附性具有在10磅力/英寸至1000磅力/英寸之间的剥离强度。
30.一种用于在对象的增材制造期间接纳所述对象的构建片，所述构建片包括构建表面层，所述构建表面层被构造成：
被固定至打印机的打印基底；
在所述增材制造期间粘附至所述对象；以及
能够在所述增材制造完成之后从所述对象被移除。
31.根据权利要求30所述的构建片，其中，所述构建表面层至少部分地由热塑性聚氨酯制成。
32.根据权利要求30或权利要求31所述的构建片，其中，所述构建表面层至少部分地由织物制成。
33.一种用于增材制造的方法，包括：
将构建片定位在打印机的打印基底上；
在所述构建片上打印对象；
沿着所述对象的边缘切割所述构建片，使得所述构建片的附着至所述对象的部分被从所述构建片切割；以及
将所述对象和所述构建片的附着至所述对象的所述部分与所述打印基底脱开。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述构建片包括至少部分地由热塑性聚氨酯制成并且构造成在所述打印期间至少部分地粘附至所述对象的构建表面层。
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