基于逐層生成三維物體的增材制造(additive manufacturing)系統(tǒng)已被提出，以作為潛在的產生三維物體的便利方式。

附圖說明

現在將參照附圖、以非限制性示例的方式描述各示例，圖中：

圖1是一種對用于生成三維物體的生成設備進行控制的方法的示例；

圖2根據一示例示出了三維物體生成設備的示意性表示；

圖3和圖4示出了與生成的三維物體的冷卻時間相關的方法的示例；并且

圖5示出了確定生成的三維物體的冷卻時間的處理器的示例。

具體實施方式

增材制造技術可通過構建材料(build material)的固化生成三維物體。構建材料可以是基于粉末的材料，并且生成的物體的特性可以取決于構建材料的類型以及使用的固化機制的類型。在此類技術的多個示例中，以分層方式(layer-wise manner)供給構建材料，并且固化方法包括加熱構建材料層以在選擇的區(qū)域中引起熔化。在其他技術中，化學固化方法可能導致熱量的生成。在又一技術中，供給加熱后的構建材料，以便在冷卻時固化為物體的期望的形式。

增材制造系統(tǒng)可基于結構設計數據生成物體。這可以包括設計者例如使用計算機輔助設計(CAD)應用程序生成待生成物體的三維模型。該模型可定義物體的固體部分。為了使用增材制造系統(tǒng)根據模型生成三維物體，可以對模型數據進行處理以生成模型的平行平面的切片。每個切片可定義將要通過增材制造系統(tǒng)固化/聚結的構建材料的相應層的一部分。

在一些增材制造技術中，物體是在容器內生成的。在固化過程結束時，容器可以包含未固化/未聚結的構建材料(其可以是粉末)和生成的物體兩者。

產生三維物體所花費的時間取決于多個因素，包括層的數量。然而，特別是對于包括加熱構建材料的技術而言，產生時間的主要部分可能致力于形成物體之后對物體進行的冷卻，例如，允許物體變得更硬和/或更堅固，和/或通過降低燒傷處理者的風險而使得物體的處理更安全。此冷卻步驟可花費一大部分時間，在一些示例中是產生時間線(timeline)的50％或更多。然而，冷卻不應當過于匆忙，因為過于匆忙可能導致成品不利的機械特性，比如脆斷、結構不規(guī)則、物體形狀的扭曲、質量不佳的表面光潔度、相比于通過較慢的冷卻獲得的強度較低的強度、和/或各層之間不佳的附著性。

參照圖1描述了一種對用于生成三維物體的生成設備進行控制的方法的示例。如圖1所示，該方法可以包括：確定指示至少一個物理特性的數據，所述物理特性影響源自物體的熱傳遞(框102)；使用確定的數據來確定冷卻時間(框104)；以及響應于確定的冷卻時間來控制生成設備的組件(框106)。

存在通過加熱構建材料生成三維物體的不同的技術。在包括熔結技術的一些此類方法中，選擇性地加熱構建材料層的部分，以使所選擇的部分被軟化并且隨后被冷卻，形成期望的物體。在一些示例中，可通過以分層方式固化構建材料來生成物體。在一些示例中，可在將構建材料置于原位(in situ)之前(例如在加熱之后擠壓或噴射之前)加熱構建材料，以使得其冷卻以形成期望的物體。

一旦形成，此類物體可具有與其環(huán)境相比升高的溫度。轉而又將他們冷卻至可以是預定溫度或期望溫度的較低溫度。在一些示例中，達到此溫度的冷卻時間可以是基于例如物體或者制造容器中的原位物體的傳熱特征而估計的冷卻時間。在其他示例中，冷卻時間可以是期望的或確定的冷卻時間，或者冷卻時間可以包括期望的或確定的冷卻時間的考慮，例如，不會不利地影響(或者不會以令人無法接受的方式不利地影響)物體的機械特性的可能的最短冷卻時間。

與較小的或者具有更大表面面積之類的物體相比，例如較大的、固體物體將花更長時間冷卻。此外，在不會對物體的品質造成不當損害的情況下，可容許或使一些物體冷卻得比其他物體更快。因此，可基于對生成設備的產品的物理特性(該物理特性影響源自物體的熱傳遞)的考慮來確定冷卻時間。這可以是例如產生的物體和/或原位物體的至少一部分或一方面的特性。

可被認為與冷卻時間相關的物體物理特性的示例可以例如包括以下項的任意項或任意組合：

(i)形成物體的材料，

(ii)它的重量/質量和/或體積，

(iii)物體的形狀/結構，可以包括例如對其最厚區(qū)域和/或表面面積的考慮，

(iv)用于形成物體的層的數量

(v)任意物體尺寸，

(vi)物體的溫度，

(vii)物體熱導率，

(viii)物體熱傳遞系數。

這些品質中的一些是相關的。例如，給定材料可以具有特定的熱導率。在一些情況下，熱傳遞的固有速率可因一特性而提高，而在另一些情況下，熱傳遞會下降。例如，相對較大的表面面積和/或熱導率可能趨于提高熱傳遞，而較厚的部分、較大的質量、較大的尺寸、和/或較多數量的層可能趨于降低熱傳遞。

此外，物體可在容器內生成并且可以被諸如未聚結的構建材料之類的其他材料圍繞，或者甚至若干個物體可以作為同一“構建體積(build volume)”的一部分在同一容器內產生。因此，可以影響冷卻時間的其他物理特性可以包括：

(i)用于產生物體的構建材料的體積，無論材料是否實際上構成物體的一部分(其可能是容器內的材料的體積)；

(ii)物體在容器內的放置(例如，靠近邊緣的物體可能冷卻得更快)；

(iii)一次生成的任意物體或者被容器圍住的同一“構建體積”內的任意物體的組合、布置、和/或物理特性。

在一些示例中，熱傳遞可以是期望的熱傳遞，諸如超過其物體可能會受到不利影響的冷卻速率。物理特性也會影響此類期望的熱傳遞。例如，一些材料可能冷卻得比其他材料更快而不會造成損害，一些結構或形狀可能相對于其他結構或形狀而言不易造成諸如扭曲之類的損害。

在一些示例中，冷卻時間的確定可以基于對類似物體的冷卻時間的之前的觀察。在其他示例中，可基于熱力學原理使用熱傳遞模型確定冷卻時間。在一些示例中，確定的特定物理特性對源自物體的熱傳遞的影響是預先確定的，并且例如可以保存在存儲器中。

如果要通過排熱設備主動冷卻產品，則還可使用排熱設備的諸如排熱速率或能耗之類的至少一個特性確定冷卻時間。在使用排熱設備的情況下，可能存在比使用該排熱設備可實現的冷卻時間長的期望的最短冷卻時間。在一些示例中，這可能意味著排熱設備是在低于其排熱峰值能力的情況下操作的，例如以確保在冷卻時不會對物體的物理特性造成不當損害。

在其他示例中，可使用與物體生成相關聯的溫度(例如，將構建材料加熱以引起聚結的溫度)確定冷卻時間。較高的溫度可能導致更長的冷卻時間。

在確定冷卻時間時使用的數據可以以任意方式確定或者可以以各方式或方式的組合確定，例如，通過對特性的測量確定；從諸如數據庫或查找表之類的數據源供給；從用于控制物體的形成的模型(例如，CAD模型等)獲?。粡拇鎯ζ髯x?。坏?。在一些示例中，可以以不影響冷卻的方式(例如，避免對要處理或檢查的物體的任何需求)確定數據。

如果冷卻時間使用至少一個物理特性(該物理特性影響源自生成的物體的熱傳遞)的考慮確定，則更可能提供可以安全處理所生成的物體的時間的準確指示。與例如提供三維物體生成設備的標準冷卻時間(其出于安全考慮可能是保守的，并且因此導致不必要的較長的等待時間，或者不夠充分并且因此導致就特定物體和/或材料而言的安全問題)相比，這提供了適當的等待時間，考慮到了設備的包括生成的物體的實際輸出。

一旦確定冷卻時間，可使用該冷卻時間適當地控制生成設備的組件。這可以例如包括：控制用于顯示與冷卻時間相關的指示的組件，或者控制聯鎖或排熱設備。在下文中討論可控制組件的示例?？刂撇襟E可在本地執(zhí)行或者例如通過網絡遠程執(zhí)行。在一些示例中，該方法還可包括生成物體。

圖2是一種用于由構建材料生成三維物體的三維物體生成設備200的示意性表示，其中，設備200包括通過加熱構建材料生成物體的物體生成模塊202。設備200還包括容納所生成的物體的物體容器204。

例如，如果設備200是熔結設備，則可在容器204內逐層地生成該物體，并且物體生成模塊202可包括構建材料源、熱源(還可以有其他制劑以輔助和/或控制聚結)、以及控制如何將熱量和/或其他制劑施加至構建材料以逐層地生成物體的處理電路。例如，在容器204內，可在適當的支撐構件上提供可以是粉末狀材料的第一層構建材料。能量(例如，光)可以被選擇性地施加至層內的構建材料的部分或者優(yōu)選地由層內的構建材料的部分吸收，使得那些部分被加熱并且使得材料聚結?？稍诘谝粚拥捻敳渴┘拥诙訕嫿ú牧?，并且類似地進行加熱以使得它的一些部分聚結，依此類推。一旦由此以分層的方式完整地形成該物體，該物體將容納于容器204內并且被未聚結的構建材料包圍。

然而，這僅僅是物體生成模塊202的一個示例，并且物體可由任意通過加熱構建材料來從構建材料生成三維物體的其他適當的方法形成。

在此示例中，設備200還包括控制器206和至少一個可控制組件。在此示例中，可控制組件包括排熱設備208、聯鎖210、和顯示器212。響應于確定的冷卻時間，可由控制器206控制可控制組件中的每一個，冷卻時間例如隨著物體的生成已經使用指示物體容器204的內容的至少一個物理特性的數據進行了確定?？梢杂媱澪锢硖匦?即，在制作物體之前確定或在制作物體之前可確定物理特性)或者在生成物體之后確定物理特性。

在其他示例中，設備200可以包括更少的、更多的、或者不同的可控制組件。

此外，在此示例中，設備200還包括存儲器214和能夠監(jiān)視指示容器204內的物體的溫度的溫度傳感器216。這可以例如包括確定容器204的溫度、確定容器204的一部分的溫度、或者容器204內未聚結的構建材料的溫度。

在此示例中，控制器206與能夠確定冷卻時間的處理器218相關聯。在其他示例中，此處理可以由諸如獨立的計算裝置之類的不同的實體實施，并且可以被供給至控制器206、或者直接供給至可控制組件。

在一個示例中，設備200根據圖3列出的方法操作。

在框302中，指示容器204中的內容的至少一個物理特性的數據由處理器218確定，例如與上文中參照框102所討論的那樣。此步驟可在實際生成物體之前或之后實施，并且因此可能涉及物體生成之后容器將包含的內容。在此示例中，這可以是指示生成的(或者待生成的)特定物體的物理特性的數據，例如，根據保存在存儲器214中的信息確定的數據，并且可以包括以下項中的任意項或任意組合：與使用的構建材料相關的信息、物體形狀、物體重量、物體體積、任意物體尺寸、用于形成物體的構建材料的體積(即，容器204內構建材料的體積)、用于生成物體的層的數量、用于生成物體的溫度等。與最大和/或期望冷卻速率相關的數據也指示物體的物理特性，并且可以涉及材料、結構等，這是因為一些材料/結構允許比其他材料/結構冷卻的更快而不造成損害(或者不造成過分/不可接受的損害)。在其他示例中，指示至少一個物理特性的數據可以包括使用溫度傳感器216確定的溫度的指示。

在框304中，由處理器218確定至少一個期望的性能標準。此標準或這些標準可以例如涉及物體的期望的特性，諸如物體是即將被制造為“草稿”標準、“正常”標準還是“最佳品質”標準。如上所述，物體的特性可通過快速冷卻而降低。然而，可能期望減少生成冷卻后的物體所花費的時間，并且如果在這些情況下可接受產生品質下降的物體，則快速冷卻可用于實現這一點。在其他示例中，性能標準可能涉及期望的最大冷卻時間或者排熱設備208的期望的能耗水平等。例如，在盡可能不跌至期望的物體特性標準之下的一些實例中，用戶或者操作者可指定“經濟”設定，在經濟設定的情況下最小化排熱設備208的使用或者干脆不使用排熱設備208，或者用戶或者操作者可指定“快速冷卻”設定，在快速冷卻設定的情況下，增加排熱設備208的使用。

在此示例中，期望的性能標準可保存在存儲器214中，但在其他示例中，其還可例如在操作者輸入之后由不同的源供給等。

然后可由處理器218使用指示至少一個物理特性和至少一個期望的性能標準的確定的數據來確定冷卻時間(框306)?？梢钥紤]其他因素，諸如從物體生成階段結束開始經過的時間等。冷卻時間例如可以是使物體冷卻得足以被安全處理的時間，比如在其堅固度方面是安全的，或者對于處理者而言是安全的，或者這些(和/或其他)考慮的組合。

一旦已確定冷卻時間，控制器206控制顯示器212顯示與冷卻時間相關的指示(框308)。這可以例如是總冷卻時間，或者可以包括剩余冷卻時間的“倒計時”，或者諸如剩余冷卻時間的比例等其他指示。顯示器212可通過任意適當的顯示裝置提供，諸如液晶顯示器(LCD)、發(fā)光二極管(LED)顯示器、矩陣顯示器等。這向用戶或操作者提供了有關工藝過程的有用信息。

在此示例中，控制器206還控制排熱設備208，例如使其對容器204和/或其任意內容進行冷卻(框310)。

排熱設備208可以包括熱交換器、風扇、制冷單元、或任意其他適當的排熱設備?？筛鶕谕睦鋮s時間(例如，如果在“快速冷卻”或“經濟”設定情況下操作)或者不超過特定的冷卻速率來確定排熱速率。在一些示例中，可對排熱設備208進行控制以使得其在整個冷卻時間期間持續(xù)操作。然而，在其他示例中，它可根據期望的冷卻分布進行操作，和/或具有可變的排熱速率。下文中參照圖4更詳細地討論此類示例。

在框312中，處理器218確定冷卻時間是否已經過。如果是，則在框314中，控制器206解除聯鎖210，允許打開容器204并訪問容納于其中的物體。聯鎖210可以是能夠選擇性地解除的任意鎖，諸如繼電器或機電鎖定裝置。因此，這阻止在經過冷卻時間之前移除和處理物體。

圖3中描述的方法允許進行特定的權衡：例如，可以為品質和/或經濟效益而犧牲時間，反之亦然。

此外，可以適當地使用排熱設備208。為了保護物體的物理特性，傳統(tǒng)的冷卻方案意味著主動排熱被認為對于本文討論的類型的增材制造技術而言具有不恰當的風險。然而，可以通過考慮生成的產品的實際物理特性來適當地控制排熱速率以產生期望的物體特性。期望速率的確定對冷卻時間的確定產生影響，因此，無論實際時間是否由冷卻速率確定，冷卻時間的確定都可以包括冷卻速率的確定。

現在參照圖4描述圖2中的設備的操作方法的另一示例。在此示例中，確定指示物體的至少一個物理特性(該物理特性影響源自物體的熱傳遞)的數據，該數據包括材料類型、溫度、物體質量、及其基本尺寸(框402)。質量和基本尺寸是由用于產生物體的CAD模型確定的，溫度是由溫度傳感器216提供的，材料類型是由存儲器216提供的。在此類包括品質標準(例如，草稿標準、標準標準、或最佳標準)的示例中，還確定性能標準(框404)。然后，可基于這些標準計算冷卻時間。然而，在此示例中，設備額外地確定冷卻分布(框406)。

分布可以例如涉及最大冷卻速率，例如，高于其時物理特性將受到不合心意的不利影響(諸如例如跌至確定的品質標準之下)的速率。在其他示例中，可存在指派給冷卻工藝的最大或期望的時間和/或功耗，并且期望在該時間/功耗限制之內執(zhí)行冷卻。

還可能存在的情況是，在冷卻時間期間，可以在不同的時間期望不同的冷卻速率。例如，可能的情況是，在低于特定溫度時，物體的物理特性會比較穩(wěn)定，而物體可能仍然過熱而無法處理。在低于此溫度時，不存在使物理特性降級的風險。因此，例如如果期望較短的物體產生時間，則可控制排熱設備208這樣操作：初始地以相對較低的速率排熱(或者甚至將排熱設備控制為完全不操作)直至達到該溫度，然后控制排熱設備208這樣操作：以相對較快的速率排熱直至達到安全處理溫度。其他冷卻分布也是適當的，這取決于例如構建材料的特性、生成的物體、和/或期望的性能標準。

因此，在冷卻時間期間，可以采用不同的排熱速率。

一旦已確定期望的冷卻分布，則控制排熱設備208以根據此分布冷卻物體(框408)。假設將通過例如基于熱動力原理和模型適當控制排熱設備208來實現冷卻分布，可以繼續(xù)進行該方法。然而，在此示例中，還使用反饋回路來酌情調整冷卻時間和/或冷卻分布。具體地，溫度傳感器216用于提供物體的溫度的指示(框410)。將該溫度與根據冷卻分布預估的溫度進行比較(框412)。如果該溫度與預估的溫度不同(或者區(qū)別大于可接受的量)，則可重新計算冷卻時間和/或冷卻分布(框414)，并且在一些示例中，可相應地控制排熱設備208。在此示例中，還將該溫度記錄并存儲在存儲器214中。此信息例如可用于報告類似物體(或者將在下次生成的具有相同規(guī)格的物體)的未來的冷卻分布，例如使得可以針對那個物體初始地確定更準確的冷卻時間，和/或更適當的冷卻分布。

因此，在一些示例中，此類反饋過程可被用于通過監(jiān)視溫度衰減并且動態(tài)地重新計算完成時間來提高準確性。在一些示例中，還可以例如通過更新顯示器212來將冷卻時間的任何改變報告給用戶/操作者。當物體的實際冷卻比期望的情況更快或更慢時，反饋過程的使用可以允許矯正。

圖5示出了處理器500的示例。在此示例中，處理器500被布置為運行計算機可讀指令并且包括數據確定模塊502、冷卻時間確定模塊504、和控制信號生成模塊506。

具體地，在運行指令時，數據確定模塊502確定指示與(源自由設備產生的物體的)熱傳遞相關的至少一個物理特性的數據，該設備被布置為通過加熱構建材料以分層方式生成至少一個三維物體。

此數據例如可以由數據源提供，該數據源具體地與處理器500相關聯、或者集成到處理器500、或者遠離處理器500。可由處理器500請求數據，或者可在未接收到查詢的情況下將數據發(fā)送至處理器500。數據可以是本文提及的物理特性數據的示例中的任意項或其任意項的組合。數據可包括測量裝置的輸出，該測量裝置諸如是用于測量質量的設備(例如，秤盤)、溫度傳感器、或者是與用于形成物體的物體生成設備或處理相關聯的任意儀表。在其他示例中，可從數據庫或查找表中提取數據，或者可以由處理電路生成數據，該處理電路例如可被布置為從用于控制物體的形成的設計模型(例如，CAD模型等)獲取與物理特性相關的數據。可通過訪問計算機存儲器來確定數據。

該指令還使處理器500的冷卻時間確定模塊504使用確定的數據來確定冷卻時間。此外，在此示例中，該指令還使處理器500的控制信號生成模塊506根據確定的冷卻時間生成輸出控制信號508。在一些示例中，此輸出控制信號508可以用于直接或間接控制以下項中的任意項或任意項的組合：顯示與冷卻時間相關的信息的顯示器，阻止訪問物體直至其可被安全處理的安全聯鎖，例如用于輔助冷卻物體的排熱設備等。如圖2所示，處理器500可與存儲器相關聯，并且可以提供圖2的處理器218。

本文描述的一些示例允許通過考慮包括所生成物體的設備產品的至少一個物理特性來確定由增材制造技術形成的物體的冷卻時間。在一些示例中，這可以有效地縮短處理物體的等待時間，如此等待時間趨于被標準化為將“最壞情況”考慮在內(即，等待時間被配置為對具有最長可能冷卻時間的理論物體允許時間來冷卻)。在其他示例中，可增強安全性。在其他示例中，該方法可提供允許操作者更好地利用他們的時間的準確信息。在又一示例中，可控制冷卻時間以滿足諸如等待時間、物體品質測量、和能量使用之類的至少一個性能標準。

本公開中的示例可作為方法、系統(tǒng)、或者機器可讀指令而提供，諸如軟件、硬件、固件等的任意組合。此類機器可讀指令可以包括在計算機可讀存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光盤存儲器等)上，在該機器可讀存儲介質中或在該機器可讀存儲介質上具有計算機可讀程序代碼。

參照根據本公開示例的方法、裝置、和系統(tǒng)的流程圖和/或框圖描述了本公開。雖然上述流程圖示出了指定的運行順序，但運行的順序可與所描繪的不同。關于一個流程圖描述的框可以與另一流程圖中的框組合。應理解的是，流程圖和/或框圖中的每個流程和/或框以及流程圖和/或框圖中各流程和/或圖的組合可通過機器可讀指令實現。

機器可讀指令例如可由通用計算機、專用計算機、嵌入式處理器、或其他可編程數據處理裝置的處理器運行，以實現本說明書和附圖中描述的功能。具體地，處理器或處理設備可運行機器可讀指令。由此，設備和裝置的功能模塊可由對存儲在存儲器中的機器可讀指令進行運行的處理器來實施，或者由根據嵌在邏輯電路中的指令進行操作的處理器來實施。術語“處理器”應被廣義地理解為包括CPU、處理單元、ASIC、邏輯單元、或者可編程門陣列等。方法和功能模塊可以全部由單個處理器執(zhí)行、或者劃分到若干個處理器。

此類機器可讀指令還可存儲在計算機可讀存儲器中，該指令可引導計算機或其他可編程數據處理裝置以指定模式來操作。

此類機器可讀指令還可被加載到計算機或其他可編程數據處理裝置上，以使得計算機或其他可編程數據處理裝置執(zhí)行一系列操作步驟從而產生計算機實施的處理，由此，在計算機或其他可編程裝置上運行的指令提供用于實現流程圖中的流程和/或框圖中的框所指定的功能的步驟。

進一步，本文的教導可以以計算機軟件產品的形式實施，計算機軟件產品存儲在存儲介質中，并且包括使計算機裝置實施本公開示例中記載的方法的多個指令。

雖然已經參照特定示例描述了方法、設備、和相關方面，但在不脫離本公開的精神的前提下能夠進行各種修改、改變、省略和代替。因此，該方法、設備、和相關方面旨在僅受限于隨附權利要求書及其等同物的范圍。

任一從屬權利要求的特征可與獨立權利要求和其他從屬權利要求中的任一權利要求的特征相結合。