背景技術(shù)：

在逐層基礎(chǔ)上生成三維物體的增材制造系統(tǒng)已被提出為生產(chǎn)三維物體的潛在便利的方法。通過(guò)這種系統(tǒng)生產(chǎn)的物體的質(zhì)量可能會(huì)取決于所使用的增材制造技術(shù)的類型而有很大的差異。

附圖說(shuō)明

關(guān)于以下附圖描述一些示例：

圖1a示出根據(jù)一些示例的系統(tǒng)；

圖1b是示出根據(jù)一些示例的方法的流程圖；

圖1c是示出根據(jù)一些示例的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的框圖；

圖2a是根據(jù)一些示例的增材制造系統(tǒng)的簡(jiǎn)化等距圖示；

圖2b-c是根據(jù)一些示例的安裝在可移動(dòng)的滑動(dòng)架(carriage)上的試劑分配器和成像設(shè)備的簡(jiǎn)化示意性俯視圖；

圖2d是根據(jù)一些示例的用于增材制造系統(tǒng)的加熱器的簡(jiǎn)化等距圖示；

圖3是示出根據(jù)一些示例的用于生成三維物體的方法的流程圖；

圖4示出表示基于死區(qū)數(shù)據(jù)修改的三維物體的數(shù)據(jù)；以及

圖5a-d示出了根據(jù)一些示例的構(gòu)造材料的層的一系列剖面?zhèn)纫晥D。

具體實(shí)施方式

下面的術(shù)語(yǔ)被理解為當(dāng)由本說(shuō)明書或權(quán)利要求書陳述時(shí)意指下面的含義。單數(shù)形式“一”和“該”意指“一個(gè)或多個(gè)”。用語(yǔ)“包括”和“具有”旨在具有與用語(yǔ)“包含”相同的包含在內(nèi)的含義。

一些增材制造系統(tǒng)通過(guò)固化諸如粉末狀、液體或流體構(gòu)造材料之類的構(gòu)造材料的連續(xù)層的部分來(lái)生成三維物體。所生成的物體的屬性可取決于構(gòu)造材料的類型和所使用的固化機(jī)制的類型。在一些示例中，固化可使用液體黏合劑化學(xué)地固化構(gòu)造材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。在其它示例中，固化可通過(guò)將能量臨時(shí)施加到構(gòu)造材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，這可涉及聚結(jié)劑的使用，聚結(jié)劑是一種當(dāng)適當(dāng)量的能量被施加到構(gòu)造材料和聚結(jié)劑的組合時(shí)可使構(gòu)造材料聚結(jié)并固化的材料。在一些示例中，復(fù)合劑增材制造系統(tǒng)可被使用，例如2014年1月16日遞交的、名為“生成三維物體(generatingathree-dimensionalobject)”的pct申請(qǐng)第pct/ep2014/050841號(hào)中所描述的，在此其整個(gè)內(nèi)容通過(guò)引用并入與此。例如，除了將聚結(jié)劑選擇性地遞送到構(gòu)造材料的層之外，聚結(jié)改性劑還可被選擇性地遞送到構(gòu)造材料的層。聚結(jié)改性劑可用來(lái)改變聚結(jié)改性劑已被遞送或已滲透在其上的構(gòu)造材料的部分的聚結(jié)度。在另一些示例中，其它固化方法可被使用，例如選擇性激光燒結(jié)(sls)、光聚合等等。在此描述的示例可用于上面的增材制造系統(tǒng)及其合適改編中的任一個(gè)。

在一些示例中，增材制造系統(tǒng)的方面，例如滑動(dòng)架、用于加熱構(gòu)造材料的加熱器或用于提供構(gòu)造材料的構(gòu)造材料分配器可發(fā)生故障，或者構(gòu)造材料可具有缺陷，例如異常累積，變形，孔，打印床中的障礙，破損或錯(cuò)誤放置的部件，或可使構(gòu)造材料的特定區(qū)域處于生產(chǎn)有缺陷的部件的風(fēng)險(xiǎn)的任何其它缺陷。這會(huì)導(dǎo)致與加熱器、滑動(dòng)架或構(gòu)造材料分配器的故障或者構(gòu)造材料的缺陷對(duì)應(yīng)的構(gòu)造材料的死區(qū)。死區(qū)中的構(gòu)造材料可變得固化得比預(yù)期的多或少，或者更普遍地所生成的物體可能不是用于生成物體的三維物體模型的忠實(shí)再現(xiàn)。因此，本公開在一些示例中提供響應(yīng)于由傳感器檢測(cè)到打印死區(qū)而防止在打印死區(qū)中生成物體。

圖1a是示出根據(jù)一些示例的系統(tǒng)100的框圖。系統(tǒng)100可包括用于檢測(cè)指示打印死區(qū)的屬性的傳感器102，該打印死區(qū)由要被用于生成三維物體的構(gòu)造材料的缺陷，或者滑動(dòng)架、用于加熱構(gòu)造材料的加熱器、或用于提供構(gòu)造材料的構(gòu)造材料分配器的故障而引起。該系統(tǒng)可包括處理器102，該處理器102用于從傳感器接收與打印死區(qū)相關(guān)的死區(qū)數(shù)據(jù)，并防止加熱器、構(gòu)造材料分配器、或滑動(dòng)架的故障，或修改表示三維物體的數(shù)據(jù)以使三維物體移位使得三維物體被打印在打印死區(qū)的外部。

圖1b是示出根據(jù)一些示例的方法110的流程圖。在112處，可由傳感器測(cè)量屬性。屬性可以是要被用于生成三維物體的構(gòu)造材料的屬性、要被用于加熱構(gòu)造材料的加熱器的屬性、要被用于提供構(gòu)造材料的構(gòu)造材料分配器的屬性或滑動(dòng)架的屬性。在114處，基于所測(cè)量的屬性，可識(shí)別打印死區(qū)，該打印死區(qū)由構(gòu)造材料的缺陷，或者加熱器、構(gòu)造材料分配器、或滑動(dòng)架的故障引起。在116處，基于該識(shí)別，可防止加熱器、構(gòu)造材料分配器或滑動(dòng)架的故障，或者可改變表示三維物體的數(shù)據(jù)以使三維物體移位使得三維物體被打印在構(gòu)造材料的在打印死區(qū)外部的區(qū)域中。在118處，可使用正確運(yùn)行的加熱器、構(gòu)造材料分配器或滑動(dòng)架，或者根據(jù)所修改的數(shù)據(jù)，生成三維物體。

圖1c是示出根據(jù)一些示例的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)120的框圖。非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)120可包括可執(zhí)行指令，該可執(zhí)行指令當(dāng)由處理器執(zhí)行時(shí)，可使處理器從傳感器接收表示要被用于生成三維物體的構(gòu)造材料的所測(cè)量的屬性的數(shù)據(jù)、或者要被用于加熱構(gòu)造材料的加熱器的所測(cè)量的屬性的數(shù)據(jù)。非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)120可包括可執(zhí)行指令，該可執(zhí)行指令當(dāng)由處理器執(zhí)行時(shí)，可使處理器接收或確定由構(gòu)造材料的缺陷或加熱器的故障導(dǎo)致的打印死區(qū)的識(shí)別，該識(shí)別基于所測(cè)量的屬性。非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)120可包括可執(zhí)行指令，該可執(zhí)行指令當(dāng)由處理器執(zhí)行時(shí)，可使處理器防止加熱器的故障、或修改表示三維物體的數(shù)據(jù)以使三維物體的打印位置移位到打印死區(qū)的外部。

圖2a是根據(jù)一些示例的增材制造系統(tǒng)200的簡(jiǎn)化等距圖示。系統(tǒng)200可被操作，如下文進(jìn)一步參考圖3的流程圖所描述的，以生成三維物體。

在一些示例中，構(gòu)造材料可以是基于粉末的構(gòu)造材料。如本文所使用的，用語(yǔ)基于粉末的材料旨在包含干燥和潮濕兩種基于粉末的材料、微粒狀材料、顆粒狀材料和流體材料。在一些示例中，構(gòu)造材料可包括空氣和固體聚合物粒子的混合物，例如，以約40％的空氣和約60％的固體聚合物粒子的比例的混合物。一種合適的材料可以是尼龍12，其可購(gòu)自例如sigma-aldrich(西格瑪奧德里奇)有限責(zé)任公司。另一種合適的尼龍12材料可以是pa2200，其可購(gòu)自電子光學(xué)系統(tǒng)eosgmbh(eos股份有限公司)。合適的構(gòu)造材料的其它示例可包括，例如，粉末狀金屬材料、粉末狀復(fù)合材料、粉末狀陶瓷材料、粉末狀玻璃材料、粉末狀樹脂材料、粉末狀聚合物材料等以及它們的組合。然而，應(yīng)該理解，本文中描述的示例并不限于基于粉末的材料或以上所列舉的任何材料。在其它示例中，構(gòu)造材料可以是糊狀、液體或膠狀的形式。根據(jù)一個(gè)示例，合適的構(gòu)造材料可以是粉末狀半結(jié)晶熱塑性材料(poweredsemi-crystallinethermoplasticmaterial)。

增材制造系統(tǒng)200可包括系統(tǒng)控制器210。本文中所公開的任何操作和方法可在增材制造系統(tǒng)200和/或控制器210中被實(shí)施和控制。

控制器210可包括處理器212，該處理器212用于執(zhí)行可實(shí)現(xiàn)本文中所描述的方法的指令。例如，處理器212可以是微處理器、微控制器、可編程門陣列、專用集成電路(asic)、計(jì)算機(jī)處理器等。例如，處理器212可包括芯片上的多個(gè)芯、跨多個(gè)芯片的多個(gè)芯、跨多個(gè)設(shè)備的多個(gè)芯或它們的組合。在一些示例中，處理器212可包括至少一個(gè)集成電路(ic)、其它控制邏輯、其它電子電路或它們的組合。

控制器210可支持直接用戶交互。例如，增材制造系統(tǒng)200可包括連接到處理器212的用戶輸入設(shè)備220，諸如，鍵盤、觸摸板、按鈕、按鍵、轉(zhuǎn)盤、鼠標(biāo)、軌跡球、讀卡器或其它輸入設(shè)備。此外，增材制造系統(tǒng)200可包括連接到處理器212的輸出設(shè)備222，諸如，液晶顯示器(lcd)、視頻監(jiān)視器、觸摸屏顯示器、發(fā)光二極管(led)或其它輸出設(shè)備。輸出設(shè)備222可響應(yīng)于指令來(lái)顯示文本信息或圖形數(shù)據(jù)。

處理器212可經(jīng)由通信總線214與計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)216通信。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)216可包括單一介質(zhì)或多重介質(zhì)。例如，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)216可包括控制器210中的asic存儲(chǔ)器和單獨(dú)的存儲(chǔ)器中的一個(gè)或兩個(gè)。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)216可以是任何電子存儲(chǔ)設(shè)備、磁性存儲(chǔ)設(shè)備、光存儲(chǔ)設(shè)備或其它物理存儲(chǔ)設(shè)備。例如，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)216可以是，例如，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、靜態(tài)存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(eeprom)、硬盤驅(qū)動(dòng)器、光盤驅(qū)動(dòng)器、存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器、cd、dvd等。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)216可以是非暫時(shí)性的。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)216可存儲(chǔ)、編碼或攜帶計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令218，當(dāng)計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令218由處理器212執(zhí)行時(shí)，可使處理器212執(zhí)行根據(jù)各示例的本文中所公開的任何方法或操作。

系統(tǒng)200可包括聚結(jié)劑分配器202，以選擇性地將聚結(jié)劑遞送到在支撐構(gòu)件204上提供的構(gòu)造材料的連續(xù)層。根據(jù)一個(gè)非限制性的示例，合適的聚結(jié)劑可以是包括炭黑的墨水型制劑，諸如，例如，可購(gòu)自hewlett-packard(惠普)公司的商業(yè)上叫做cm997a的墨水制劑。在一個(gè)示例中，這種墨水可另外包括紅外光吸收劑。在一個(gè)示例中，這種墨水可另外包括近紅外光吸收劑。在一個(gè)示例中，這種墨水可另外包括可見光吸收劑。在一個(gè)示例中，這種墨水可另外包括uv光吸收劑。包含可見光吸收劑的墨水的示例為基于染料的彩色墨水和基于顏料的彩色墨水，例如，可購(gòu)自hewlett-packard(惠普)公司的商業(yè)上叫做cm993a和ce042a的墨水。

控制器210根據(jù)指令218的試劑遞送控制數(shù)據(jù)208來(lái)控制聚結(jié)劑到所提供的構(gòu)造材料的層的選擇性遞送。

試劑分配器202可以是打印頭，例如，熱噴墨打印頭或壓電噴墨打印頭。打印頭可具有噴嘴陣列。在一個(gè)示例中，諸如通常在市場(chǎng)上可買到的噴墨打印機(jī)中使用的這些打印頭可被使用。在其它示例中，試劑可通過(guò)噴霧嘴而不是通過(guò)打印頭來(lái)被遞送。還可使用其它遞送機(jī)制。當(dāng)以合適的流體(諸如，液體)的形式時(shí)，試劑分配器202可被用來(lái)選擇性地遞送(例如，沉積)聚結(jié)劑。

聚結(jié)劑分配器202可包括聚結(jié)劑的供給，或者可連接到聚結(jié)劑的單獨(dú)的供給。

系統(tǒng)200可包括傳感器230，例如數(shù)碼相機(jī)。成像設(shè)備230可以是連接到可移動(dòng)的滑動(dòng)架的掃描條的形式，其示例將在圖2b和圖2c中描述。傳感器230可通過(guò)在構(gòu)造材料的整個(gè)區(qū)域的上方掃掠或掃描來(lái)捕獲構(gòu)造材料的圖像。在一些示例中，圖像可在可見光范圍內(nèi)捕獲。例如，圖像可以以合適的位圖格式被存儲(chǔ)，例如具有每英寸600點(diǎn)的分辨率。在一些示例中，該分辨率可大于可用于沉積試劑的連續(xù)調(diào)切片數(shù)據(jù)、半色調(diào)切片數(shù)據(jù)和/或掩膜切片數(shù)據(jù)的分辨率。成像設(shè)備230可向控制器210輸出圖像。

圖2b是根據(jù)一些示例的安裝在可移動(dòng)的滑動(dòng)架203a上的試劑分配器202a-b和成像設(shè)備230a的簡(jiǎn)化示意性俯視圖，并且圖2c是根據(jù)一些示例的安裝在可移動(dòng)的滑動(dòng)架203b上的試劑分配器202c-d和成像設(shè)備230b的簡(jiǎn)化示意性俯視圖。這些配置中的每一種可被用于系統(tǒng)200中。試劑分配器202a-d可各自具有與早些描述的試劑分配器202相似的特征。此外，成像設(shè)備230a-b可各自具有與早些描述的成像設(shè)備230相似的特征。

在圖2b中，試劑分配器202a-b中的每一個(gè)具有在所謂的頁(yè)寬陣列(page-widearray)配置中能夠使其跨越支撐構(gòu)件204的整個(gè)寬度的長(zhǎng)度。在一些示例中，每個(gè)試劑分配器202a-b可以是具有噴嘴陣列的單個(gè)打印頭，該噴嘴陣列如圖2b所示具有能夠使其沿圖示的x軸跨越支撐構(gòu)件204的寬度的長(zhǎng)度。在其它示例中，多個(gè)打印頭的合適排列可以排成直線以實(shí)現(xiàn)頁(yè)寬陣列構(gòu)造。因此，使用滑動(dòng)架203a，試劑分配器202a-b和成像系統(tǒng)230a可沿圖示的y軸橫跨支撐體204的長(zhǎng)度雙向可移動(dòng)。這使聚結(jié)劑的選擇性遞送能夠以單程的方式橫跨支撐體204的整個(gè)寬度和長(zhǎng)度。

在圖2c中，試劑分配器202c-d中的每一個(gè)可具有無(wú)法使其跨越支撐構(gòu)件204的整個(gè)寬度的較短的長(zhǎng)度。在該示例中，試劑分配器202c-d中的每一個(gè)可沿圖示的x軸、沿支撐構(gòu)件204的整個(gè)寬度橫向可移動(dòng)。因此，使用滑動(dòng)架203b，試劑分配器202c-d和成像系統(tǒng)230b可沿圖示的y軸跨越支撐體204的長(zhǎng)度雙向可移動(dòng)。這使聚結(jié)劑的選擇性遞送能夠以多程的方式跨越支撐體204的整個(gè)寬度和長(zhǎng)度。

在其它示例中，試劑分配器可被固定，并且支撐構(gòu)件204可相對(duì)于試劑分配器移動(dòng)。

應(yīng)當(dāng)注意的是，本文中使用的用語(yǔ)“寬度”一般用來(lái)表示在平行于圖2a-c所示的x軸和y軸的平面中的最短尺寸，而本文中使用的用語(yǔ)“長(zhǎng)度”一般用來(lái)表示在該平面中的最長(zhǎng)尺寸。然而，將理解的是，在其它示例中，用語(yǔ)“寬度”可與用語(yǔ)“長(zhǎng)度”互換。

系統(tǒng)200可進(jìn)一步包括構(gòu)造材料分配器224，以在支撐構(gòu)件204上提供(例如，遞送和/或沉積)構(gòu)造材料的連續(xù)層。合適的構(gòu)造材料分配器224可包括，例如，刮片和軋輥(roller)。構(gòu)造材料可從料斗或構(gòu)造材料倉(cāng)被供給到構(gòu)造材料分配器224。在所示的示例中，構(gòu)造材料分配器224跨越支撐構(gòu)件204的長(zhǎng)度(y軸)移動(dòng)以沉積構(gòu)造材料的層。如先前所述，構(gòu)造材料的層將被沉積在支撐構(gòu)件204上，而構(gòu)造材料的后續(xù)層將被沉積在構(gòu)造材料的先前沉積的層上。構(gòu)造材料分配器224可以是系統(tǒng)200的固定部件，或者可以不是系統(tǒng)200的固定部件，相反地例如是，可移除模塊的部件。在一些示例中，構(gòu)造材料分配器224可被安裝在滑動(dòng)架203a或203b上。

在一些示例中，每層的厚度可具有從約50微米至約300微米之間、約90微米至約110微米之間、或約250微米的范圍中選擇的值，盡管在其它示例中，更薄或更厚的構(gòu)造材料的層可被提供。厚度可由控制器210控制，例如，基于指令218。

在一些示例中，可存在涉及圖2a-c所示的分配器的任意數(shù)量的附加試劑分配器和構(gòu)造材料分配器。在一些示例中，如圖2b-c所示，系統(tǒng)200的分配器可位于同一滑動(dòng)架上，彼此相鄰或者以短距離被分開。在其它示例中，兩個(gè)或更多個(gè)滑動(dòng)架可各自包含分配器。例如，每個(gè)分配器可位于各自單獨(dú)的滑動(dòng)架中。任何附加的分配器可具有與先前參考聚結(jié)劑分配器202所討論的特征相似的特征。然而，例如，在一些示例中，不同的試劑分配器可遞送不同的聚結(jié)劑和/或聚結(jié)改性劑。

在所示的示例中，支撐體204在z軸上是可移動(dòng)的，使得當(dāng)構(gòu)造材料的新的層被沉積時(shí)，在構(gòu)造材料的最近沉積的層的表面與試劑分配器202的下表面之間保持預(yù)定的間隙。然而，在其它示例中，支撐體204在z軸上可以是不可移動(dòng)的，而試劑分配器202在z軸上可以是可移動(dòng)的。

系統(tǒng)200可另外包括能量源226，該能量源226用于將能量施加到構(gòu)造材料，以根據(jù)聚結(jié)劑已被遞送或已滲透的地方，使構(gòu)造材料的部分固化。在一些示例中，能量源226是紅外(ir)輻射源、近紅外輻射源、鹵素輻射源或發(fā)光二極管。在一些示例中，能量源226可以是能夠均勻地將能量施加到在支撐體204上沉積的構(gòu)造材料的單一能量源。在一些示例中，能量源226可包括能量源的陣列。

在一些示例中，能量源226被配置為以基本上均勻的方式將能量施加到構(gòu)造材料的層的整個(gè)表面。在這些示例中，能量源226可以說(shuō)是未聚焦的能量源。在這些示例中，整層可具有同時(shí)施加到其上的能量，這可有助于增加三維物體可被生成的速度。

在其它示例中，能量源226被配置為以基本上均勻的方式將能量施加到構(gòu)造材料的層的整個(gè)表面的一部分。例如，能量源226可被配置為將能量施加到構(gòu)造材料的層的整個(gè)表面的條帶。在這些示例中，能量源可跨越構(gòu)造材料的層被移動(dòng)或被掃描，使得基本上相等量的能量最終被施加盜跨越構(gòu)造材料的層的整個(gè)表面。

在一些示例中，能量源226可被安裝在可移動(dòng)的滑動(dòng)架203a或203b上。

在其它示例中，由于能量源226跨越構(gòu)造材料的層移動(dòng)，能量源226可例如，根據(jù)指令218的試劑遞送控制數(shù)據(jù)208施加可變量的能量。例如，控制器210可控制能量源僅將能量施加到在其上已施加有聚結(jié)劑的構(gòu)造材料的部分。

在進(jìn)一步的示例中，能量源226可以是諸如激光束的聚焦(focused)的能量源。在該示例中，激光束可被控制以跨越構(gòu)造材料的層的整個(gè)或一部分掃描。在這些示例中，激光束可根據(jù)試劑遞送控制數(shù)據(jù)被控制以跨越構(gòu)造材料的層掃描。例如，激光束可被控制將能量施加到在其上聚結(jié)劑被遞送的層的那些部分。

供給的能量、構(gòu)造材料和聚結(jié)劑的組合可以以下述方式被選擇，排除任何聚結(jié)滲出的影響使得：i)當(dāng)被臨時(shí)施加能量時(shí)，構(gòu)造材料的其上還未遞送聚結(jié)劑的部分不聚結(jié)；ii)當(dāng)被臨時(shí)施加能量時(shí)，構(gòu)造材料的其上僅聚結(jié)劑已遞送或已滲入聚結(jié)的部分聚結(jié)。

系統(tǒng)200可另外包括加熱器231，該加熱器231用于發(fā)射熱量以將沉積在支撐體204上的構(gòu)造材料保持在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)。加熱器231可具有任何合適的構(gòu)造。圖2d示出一個(gè)示例，圖2d是根據(jù)一些示例的用于增材制造系統(tǒng)的加熱器231的簡(jiǎn)化等距圖示。如圖2d所示，加熱器231可具有加熱單元232的陣列。加熱單元232可以是每個(gè)為任何合適的加熱單元，例如諸如紅外燈的加熱燈。加熱單元232可具有任意合適的形狀或構(gòu)造，諸如，如圖2d所示的矩形。例如，在其它示例中，它們可以是圓形、棒狀或燈泡狀。構(gòu)造可被優(yōu)化以向被構(gòu)造材料跨越的區(qū)域提供均勻的熱量分布。每個(gè)加熱單元232或加熱單元232的組可具有可調(diào)節(jié)的電流或電壓供給，以可變地控制施加到構(gòu)造材料表面的局部能量密度。

每個(gè)加熱單元232可與其各自的構(gòu)造材料的區(qū)域?qū)?yīng)，使得每個(gè)加熱單元232可基本朝向其自己的區(qū)域而不是被其它加熱單元232覆蓋的區(qū)域發(fā)射熱量。例如，圖2d中的十六個(gè)加熱單元232中的每個(gè)可加熱構(gòu)造材料的十六個(gè)不同區(qū)域中的一個(gè)，其中這十六個(gè)區(qū)域共同覆蓋構(gòu)造材料的整個(gè)區(qū)域。然而，在一些示例中，每個(gè)加熱單元232也可在較小程度上發(fā)射一些影響相鄰區(qū)域的熱量。

每個(gè)加熱單元232可連接到可測(cè)量加熱232的屬性的相應(yīng)的傳感器234。該屬性可以是諸如加熱單元232的電流或電壓的電屬性。

在一些示例中，除加熱器231之外或作為加熱器230的替代，加熱器可被提供在支撐構(gòu)件204的壓板下方，以導(dǎo)電地加熱支撐構(gòu)件204，從而加熱構(gòu)造材料。導(dǎo)電加熱器可跨越支撐構(gòu)件204上的構(gòu)造材料區(qū)域來(lái)均勻地加熱構(gòu)造材料。

系統(tǒng)200可另外包括傳感器228，傳感器228可用于檢測(cè)例如輻射或聲波。傳感器228可大體上居中定位并且通常直接面向構(gòu)造材料，使得相機(jī)的光軸對(duì)準(zhǔn)支撐構(gòu)件204的中心線，以允許大體上對(duì)稱地捕獲來(lái)自構(gòu)造材料的輻射或聲波。這可最小化構(gòu)造材料表面的透視變形(perspectivedistortions)，因此最小化校正的需要。另外，傳感器228例如可用于(1)例如使用合適的放大率來(lái)捕獲覆蓋構(gòu)造材料的整個(gè)層的較寬區(qū)域上的輻射或聲波，(2)捕獲隨后被平均的整個(gè)層的一系列測(cè)量值，或(3)捕獲每個(gè)覆蓋層的一部分、一起覆蓋整個(gè)層的一系列測(cè)量值。在一些示例中，傳感器228可位于相對(duì)于支撐構(gòu)件204的固定位置，但是在其它示例中，如果其它部件在移動(dòng)時(shí)擾亂相機(jī)228和支撐構(gòu)件204之間的瞄準(zhǔn)線，則傳感器228可以是可移動(dòng)的。

在一些示例中，可使用傳感器228的陣列。每個(gè)傳感器228可與其各自的構(gòu)造材料區(qū)域?qū)?yīng)，使得每個(gè)傳感器228可在其自己的區(qū)域而不是在與其它傳感器228對(duì)應(yīng)的區(qū)域上進(jìn)行測(cè)量。傳感器228的陣列可共同覆蓋構(gòu)造材料的整個(gè)區(qū)域。在一些示例中，可使用輻射傳感器和聲傳感器兩者。

傳感器228例如可以是諸如熱電堆(thermopile)的點(diǎn)非接觸式溫度傳感器，或諸如熱成像相機(jī)。在其它示例中，傳感器228可包括固定位置高溫計(jì)的陣列，其中每個(gè)捕獲來(lái)自構(gòu)造材料的單個(gè)區(qū)域的輻射。在其它示例中，傳感器228可以是單個(gè)高溫計(jì)，該高溫計(jì)可以可操作來(lái)掃掠或掃描構(gòu)造材料的整個(gè)區(qū)域。還可使用其它類型的傳感器。傳感器228可用于捕獲例如在ir范圍內(nèi)的輻射分布，該輻射分布由跨越支撐構(gòu)件204上的構(gòu)造材料跨越的區(qū)域的構(gòu)造材料的每個(gè)點(diǎn)發(fā)射。溫度傳感器228可將輻射分布輸出到控制器210，控制器210可基于已知的針對(duì)用作構(gòu)造材料的材料的溫度和輻射強(qiáng)度之間的關(guān)系(例如，黑體(blackbody)分布)，確定跨越構(gòu)造材料的溫度分布。例如，輻射分布的輻射頻率可在紅外(ir)范圍內(nèi)的特定值處具有最高強(qiáng)度。這可用來(lái)確定跨越構(gòu)造材料的包括多個(gè)溫度的溫度分布。

在一些示例中，傳感器228可以是距離傳感器(rangingsensor)，并且可包括例如聲傳感器、二極管發(fā)射器(diodeemitter)、雷達(dá)或任何其它距離傳感器。距離傳感器可用于確定聲波或輻射從傳感器228發(fā)射并且在被構(gòu)造材料反射后隨后由傳感器228檢測(cè)到的飛行時(shí)間。

控制器210可獲得或生成試劑遞送控制數(shù)據(jù)208，試劑遞送控制數(shù)據(jù)208可針對(duì)要被生成的三維物體的每個(gè)切片定義構(gòu)造材料上的、(如果有的話)試劑要被遞送的部分或位置。

在一些示例中，可基于表示要被生成的物體的三維模型的物體設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和/或從表示物體的屬性的物體設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，生成試劑遞送控制數(shù)據(jù)208。該模型可定義物體的實(shí)體部分，并且可由三維物體處理系統(tǒng)處理以生成模型的平行平面的切片。每個(gè)切片可定義要被增材制造系統(tǒng)固化的構(gòu)造材料的相應(yīng)層的一部分。物體屬性數(shù)據(jù)可定義物體的屬性，例如，密度、表面粗糙度、強(qiáng)度等。

物體設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和物體屬性數(shù)據(jù)例如，可作為來(lái)自用戶的輸入通過(guò)輸入設(shè)備220從用戶接收、從軟件驅(qū)動(dòng)器接收、從諸如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(cad)應(yīng)用的軟件應(yīng)用接收，或者可從存儲(chǔ)默認(rèn)的或用戶定義的物體設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和物體屬性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器獲得。

試劑遞送控制數(shù)據(jù)208可針對(duì)要被處理的構(gòu)造材料的每層描述構(gòu)造材料上聚結(jié)劑要被遞送的位置和部分。在一個(gè)示例中，構(gòu)造材料的聚結(jié)劑要被遞送的位置和部分通過(guò)各自的圖案被定義。

圖3是示出根據(jù)一些示例的生成三維物體的方法300的流程圖。在一些示例中，可改變示出的順序，一些要素可同時(shí)發(fā)生，一些要素可被添加，并且一些要素可被省略。

在描述圖3時(shí)，將參考圖2、圖4和圖5a-d。圖4示出了表示基于死區(qū)數(shù)據(jù)修改的三維物體的數(shù)據(jù)。圖4示出了表示要被生成的三維物體的原始數(shù)據(jù)400a，以及基于對(duì)原始數(shù)據(jù)400a的修改生成的數(shù)據(jù)400b。圖5a-d示出了根據(jù)一些示例的構(gòu)造材料的層的一系列剖面?zhèn)纫晥D。

在302處，可由控制器210生成或獲取表示三維物體的數(shù)據(jù)。在本文中“表示三維物體的數(shù)據(jù)”被定義為包括定義物體從其作為三維物體模型的初始生成到其成為切片數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換以及到成為適合于控制試劑分配器的形式(諸如試劑遞送控制數(shù)據(jù)208)的轉(zhuǎn)換的任何數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)還被定義以包括試劑分配器使用的數(shù)據(jù)以定義要使用的試劑分配器的噴嘴。因此，可理解“表示三維物體的數(shù)據(jù)”包括例如(1)與支撐構(gòu)件上的位置對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，例如如果支撐構(gòu)件固定，使得物體可被移位以在平臺(tái)的不同部分被生成；以及(2)與要被使用的試劑的噴嘴對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，即使當(dāng)要被生成的物體在平臺(tái)上的位置不移位，而是支撐構(gòu)件移位，例如如果支撐構(gòu)件可移動(dòng)，使得本文中物體的“移位”可對(duì)應(yīng)于被使用的不同噴嘴。

在304處，可提供構(gòu)造材料的層502b，如圖5a所示。例如，如前面所討論的，控制器210可通過(guò)使構(gòu)造材料分配器224沿y軸移動(dòng)，來(lái)控制構(gòu)造材料分配器224以在支撐構(gòu)件204上的先前已完成的層502a上提供層502b。已完成的層502a可包括固化部分506。盡管出于圖示的目的在圖5a-d中示出了已完成的層502a，應(yīng)當(dāng)理解，304至314可首先被實(shí)施以生成第一層502a。

在306處，傳感器228、230或234可檢測(cè)系統(tǒng)200或構(gòu)造材料的可指示打印死區(qū)是否存在的屬性。打印死區(qū)例如可由構(gòu)造材料的層的缺陷，或者加熱器228、滑動(dòng)架203a或203b或構(gòu)造材料分配器224的故障引起。

來(lái)自傳感器230(例如，掃描條)和/或輻射傳感器228的數(shù)據(jù)可用于確定諸如溫度、或者構(gòu)造材料的構(gòu)造或形狀的屬性。來(lái)自距離傳感器228的數(shù)據(jù)可用于確定諸如構(gòu)造材料的構(gòu)造或形狀的屬性。來(lái)自連接到加熱單元232的傳感器234的數(shù)據(jù)可用于確定諸如加熱單元232的電壓和電流的屬性。在一些示例中，滑動(dòng)架或構(gòu)造材料分配器上的傳感器(例如，成像設(shè)備或其它傳感器)可用于確定諸如滑動(dòng)架230a或230b或者構(gòu)造材料分配器224的對(duì)準(zhǔn)或損傷的屬性。這些確定可由控制器210或者由傳感器中的處理器進(jìn)行。

在308處，確定所確定的屬性是否指示打印死區(qū)。該確定例如可基于對(duì)輸入設(shè)備220的用戶輸入由用戶手動(dòng)進(jìn)行，或由控制器210自動(dòng)進(jìn)行，或它們的組合。

如果由用戶手動(dòng)進(jìn)行確定，則諸如構(gòu)造材料的溫度或構(gòu)造、或者加熱器的電壓或電流的屬性可使用任何合適的可視化方法通過(guò)輸出設(shè)備222可視化地和/或文本地顯示作為動(dòng)態(tài)儀表盤。例如，構(gòu)造材料的層、物體和/或加熱單元234的可視化表示可以和構(gòu)造材料和加熱器的屬性的覆蓋描述一起被顯示?；诳梢暫?或文本顯示，用戶可通過(guò)向輸入設(shè)備220提供輸入來(lái)識(shí)別打印死區(qū)，其中加熱單元、滑動(dòng)架或構(gòu)造材料分配器發(fā)生故障和/或構(gòu)造材料的區(qū)域處于不正確的溫度或具有下述缺陷，諸如異常累積、變形、孔、打印床中的障礙，破損或錯(cuò)誤放置的部件，或可使構(gòu)造材料的特定區(qū)域處于生產(chǎn)有缺陷的部件的風(fēng)險(xiǎn)的任何其它缺陷。例如，這種缺陷可由于加熱器231發(fā)生故障(例如，由于不正確的加熱)、滑動(dòng)架230a或230a發(fā)生故障(例如，由于未對(duì)準(zhǔn)和/或試劑的不正確遞送，因此導(dǎo)致構(gòu)造材料中的缺陷)或構(gòu)造材料分配器224發(fā)生故障(例如，由于未對(duì)準(zhǔn)和/或?qū)е聵?gòu)造材料不被正確涂覆的損傷)而產(chǎn)生。

如果由控制器210自動(dòng)進(jìn)行確定，則諸如構(gòu)造材料的溫度或構(gòu)造、或者加熱器的電壓或電流的屬性可由控制器210分析以確定加熱單元是否發(fā)生故障和/或構(gòu)造材料的區(qū)域是否處于不正確溫度或具有缺陷。在一些示例中，可分析來(lái)自不同的傳感器228、230和234的數(shù)據(jù)。在一些示例中，來(lái)自一個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)可指示打印死區(qū)，而在其它示例中，來(lái)自多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)可被結(jié)合并加權(quán)(基于對(duì)于是否存在打印死區(qū)的傳感器精度或物理處理的重要性進(jìn)行加權(quán))以識(shí)別打印死區(qū)。在一些示例中，可通過(guò)比較傳感器數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行確定，該參考數(shù)據(jù)定義給定類型的打印作業(yè)的屬性的預(yù)期值。參考數(shù)據(jù)可以是在校準(zhǔn)期間或在先前的打印作業(yè)期間已獲取的，或由用戶例如通過(guò)向輸入設(shè)備220輸入而已定義的。在一些示例中，可通過(guò)比較構(gòu)造材料的給定區(qū)域的傳感器數(shù)據(jù)與構(gòu)造材料的其它區(qū)域來(lái)進(jìn)行確定。在一些示例中，控制器210可應(yīng)用諸如多目標(biāo)約束優(yōu)化算法的各種確定技術(shù)，例如遺傳算法、蟻群優(yōu)化和/或粒子群優(yōu)化。在一些示例中，控制器210可應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)以基于打印作業(yè)的額外經(jīng)驗(yàn)來(lái)細(xì)化(refine)打印死區(qū)。

如果基于用戶手動(dòng)輸入和控制器210的確定的組合進(jìn)行確定，則控制器210可識(shí)別候選打印死區(qū)，使用例如輸出設(shè)備222上的可視和/或文本顯示來(lái)向用戶呈現(xiàn)候選打印死區(qū)，并且用戶可向輸入設(shè)備220提供輸入以選擇一候選打印死區(qū)是打印死區(qū)。

如果在308處屬性被確定為指示打印死區(qū)，則方法可進(jìn)行至310。如果在308處屬性被確定為不指示打印死區(qū)，則方法可進(jìn)行至311。

在310處，可基于打印死區(qū)的識(shí)別采取校正行為。

在一些示例中，校正行為可包括由控制器210命令與構(gòu)造材料的具有打印死區(qū)的區(qū)域?qū)?yīng)的發(fā)生故障的加熱器231或加熱單元234，例如通過(guò)再校準(zhǔn)循環(huán)控制來(lái)防止發(fā)生故障，以向構(gòu)造材料提供正確量的熱。

在一些示例中，校準(zhǔn)行為可包括由控制器210指令與構(gòu)造材料的具有打印死區(qū)的區(qū)域?qū)?yīng)的發(fā)生故障的滑動(dòng)架230a或230b，例如通過(guò)在x、y和/或z軸方向上重新對(duì)準(zhǔn)滑動(dòng)架230a或230b到打印床的移動(dòng)來(lái)防止發(fā)生故障。

在一些示例中，校準(zhǔn)行為可包括由控制器210指令與構(gòu)造材料的具有打印死區(qū)的區(qū)域?qū)?yīng)的發(fā)生故障的構(gòu)造材料分配器224，例如通過(guò)在x、y和/或z軸方向上重新對(duì)準(zhǔn)構(gòu)造材料分配器224到打印床的移動(dòng)來(lái)防止發(fā)生故障。

在一些示例中，校準(zhǔn)行為可包括由控制器210基于所識(shí)別的死區(qū)404修改表示三維物體402的數(shù)據(jù)400a來(lái)使物體402的坐標(biāo)移位和/或刪除物體402。物體可被移位至其中沒(méi)有死區(qū)的區(qū)域中。在圖4的示例中，基于對(duì)原始數(shù)據(jù)400a的修改來(lái)生成數(shù)據(jù)400b。物體402被移位出與發(fā)生故障的噴嘴404對(duì)應(yīng)的區(qū)域406。如果物體的部分已在當(dāng)前層中被生成，則物體可被刪除，并在構(gòu)造材料的不同區(qū)域重新開始以避開打印死區(qū)。

在一些示例中，數(shù)據(jù)可包括多個(gè)切片數(shù)據(jù)，其中每個(gè)切片數(shù)據(jù)(例如試劑遞送控制數(shù)據(jù))表示物體的二維切片所處的構(gòu)造區(qū)域。因此，每個(gè)切片可被移動(dòng)至切片數(shù)據(jù)的其相應(yīng)區(qū)域中的不同位置，使得物體的坐標(biāo)作為整體可被移位。每個(gè)切片可被移動(dòng)相同的量以確保整個(gè)物體被移動(dòng)。

在其它示例中，數(shù)據(jù)可包括諸如物體設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的三維物體數(shù)據(jù)，其中該數(shù)據(jù)表示三維物體所處的構(gòu)造體積。因此，物體可被移動(dòng)至數(shù)據(jù)的體積中的不同位置，使得物體的坐標(biāo)作為整體可被移位。

盡管306至310被示出為在304中提供構(gòu)造材料的每個(gè)層之后發(fā)生，但是306至310可相反在提供第一層之前發(fā)生，使得數(shù)據(jù)修改可在開始打印作業(yè)之前發(fā)生。

在311處，構(gòu)造材料的層502b可被加熱器231加熱，以將構(gòu)造材料加熱和/或保持在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)。例如，預(yù)定的溫度范圍可在構(gòu)造材料在聚結(jié)劑504存在的情況下將經(jīng)歷黏合的溫度之下。例如，預(yù)定的溫度范圍可在約155攝氏度和約160攝氏度之間，或范圍可集中在約160攝氏度。預(yù)加熱可有助于減少必須通過(guò)能量源226施加的能量的量，以使在其上聚結(jié)劑已被遞送或已滲透的構(gòu)造材料聚結(jié)并隨后固化。

在312處，如圖5b所示，聚結(jié)劑504可選擇性地被遞送至層502b的部分的表面。正如前面所討論的，試劑504可通過(guò)試劑分配器502例如以流體(諸如，液滴)的形式被遞送。

可在層502b的部分上的圖案中進(jìn)行試劑504的選擇性遞送，表示三維物體的數(shù)據(jù)可將層502b限定為變?yōu)楣腆w以形成正生成的三維物體的部件。表示三維物體的數(shù)據(jù)可以是未修改的數(shù)據(jù)(如果死區(qū)沒(méi)有被識(shí)別)和修改的數(shù)據(jù)(如果死區(qū)被識(shí)別)?！斑x擇性遞送”是指試劑可被遞送到各種圖案中的構(gòu)造材料的表面層的所選擇的部分。

在一些示例中，聚結(jié)改性劑可同樣被選擇性地遞送到層602b的各部分。

圖5c示出了具有基本上完全滲透到構(gòu)造材料的層502b的部分中的聚結(jié)劑504，但在其它示例中，滲透度可低于100％。例如，滲透度可取決于被遞送的試劑的量、構(gòu)造材料的性質(zhì)、試劑的性質(zhì)等。

在314處，預(yù)定水平的能量可被臨時(shí)施加到構(gòu)造材料的層502b。在各種示例中，被施加的能量可以是紅外或近紅外能量、微波能量、紫外(uv)光、鹵素光、超聲能量等。能量的臨時(shí)施加可使在其上聚結(jié)劑504被遞送的構(gòu)造材料的部分升溫超過(guò)構(gòu)造材料的熔點(diǎn)并聚結(jié)。在一些示例中，能量源可以是聚焦的。在其他示例中，能量源可以是不聚焦的，并且能量的臨時(shí)施加可使在其上聚結(jié)劑504已被遞送或已滲透的構(gòu)造材料的部分升溫超過(guò)構(gòu)造材料的熔點(diǎn)并聚結(jié)。例如，層502b的一些或全部的溫度可達(dá)到約220攝氏度。在冷卻時(shí)，具有聚結(jié)劑504的部分可聚結(jié)可變成固體并形成正被生成的三維物體的部件，如圖5d所示。

如前面所討論的，一個(gè)這樣被固化的部分506可能在前一次重復(fù)中已經(jīng)被生成。在能量的施加期間吸收的熱量可傳導(dǎo)到先前被固化的部分506，使部分506的一部分升溫超過(guò)其熔點(diǎn)。這種效應(yīng)有助于在固化的構(gòu)造材料的相鄰層之間創(chuàng)造具有強(qiáng)的層間結(jié)合的部分508，如圖5d所示。

如以上在304至314中所描述的，在構(gòu)造材料的層已經(jīng)被處理之后，構(gòu)造材料的新層可被提供在構(gòu)造材料先前被處理的層的頂部上。以這種方式，構(gòu)造材料的先前被處理的層充當(dāng)構(gòu)造材料的后續(xù)層的支撐。然后，304至314的處理可被重復(fù)以逐層生成三維物體。

在本說(shuō)明書(包括任何所附的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征，和/或這樣公開的任何方法或工序的所有要素，可以以任何組合被組合，除非組合中這些特征和/或要素中的至少一些是互相排斥的。

在以上描述中，闡述大量細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本文公開的主題的理解。然而，示例可在沒(méi)有這些細(xì)節(jié)中的一些細(xì)節(jié)或全部細(xì)節(jié)的條件下實(shí)踐。其它示例可包括上面介紹的細(xì)節(jié)的改變和變型。意在所附權(quán)利要求覆蓋上述改變和變型。