背景技術(shù)：

已提出了逐層地生成三維物體的增材制造系統(tǒng)作為生成三維物體的潛在的便捷方式。

構(gòu)建三維物體時(shí)，高分辨率的三維像素或體素的選擇以及制造高分辨率的三維像素或體素的條件能夠?qū)Τ叽缇纫约白罱K的對(duì)象的機(jī)械屬性造成影響。

附圖說明

現(xiàn)在將通過非限制性示例的方式，參照附圖描述多個(gè)示例，其中：

圖1是根據(jù)本公開的方法的示例；

圖2是分成可變大小的三維像素的三維物體的示例；

圖3a示出三維物體內(nèi)的三維像素的示例；

圖3b示出計(jì)算以三維像素為中心、r為半徑的球內(nèi)的密度的示例；

圖4示出在計(jì)算圍繞半徑r中的三維像素的密度時(shí)可應(yīng)用為加權(quán)函數(shù)的示例高斯分布；以及

圖5示出制造三維物體的裝置的示例。

具體實(shí)施方式

增材制造技術(shù)可通過建造材料的固化生成三維物體。建造材料可以基于粉末，并且生成的對(duì)象的屬性可取決于建造材料的類型以及所用的固化機(jī)制的類型。在包括燒結(jié)技術(shù)的這種技術(shù)的多個(gè)示例中，以逐層的方式提供建造材料，并且固化方法包括加熱建造材料層，以產(chǎn)生所選區(qū)域中的融化。在其他技術(shù)中，可使用化學(xué)固化方法。

增材制造系統(tǒng)可基于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)生成對(duì)象。這可能涉及例如使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(cad)應(yīng)用來生成要生成的對(duì)象的三維設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)器。該模型可定義對(duì)象的固體部分以及其他屬性，例如，顏色、密度、和/或固體部分的多孔性。

如上所述，在一些示例中，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)(例如，三維設(shè)計(jì))制造三維物體時(shí)使用的三維像素或體素的選擇以及制造三維像素或體素的條件對(duì)最終的對(duì)象的精度和機(jī)械屬性是有影響的。例如，像素不是孤立制造的，而是一個(gè)接著一個(gè)順序制造的，且建于各層中，以形成三維物體。因此，每個(gè)個(gè)別的像素的屬性(例如，其溫度和冷卻速率)可能被鄰居像素的屬性影響。

在本文描述的示例中，制造三維物體的方法考慮了三維模型的幾何結(jié)構(gòu)，包括但不限于：選擇制造哪些三維像素所使用的哪些設(shè)置時(shí)，周圍材料可能對(duì)每個(gè)像素有影響。

因此，如圖1中所示，根據(jù)一個(gè)示例，制造三維物體的方法100可包括：將三維物體的三維設(shè)計(jì)建模為多個(gè)三維像素(102)。針對(duì)一三維像素，該方法包括：計(jì)算與圍繞所述三維像素的三維區(qū)域有關(guān)的至少一個(gè)參數(shù)(104)，以及使用該至少一個(gè)參數(shù)選擇在制造三維物體中的所述三維像素時(shí)使用的至少一個(gè)設(shè)置(106)。

因此，在一個(gè)示例中，該方法提供了一種逐像素或逐區(qū)域修改制造工藝的一個(gè)或多個(gè)設(shè)置的方式，以將該像素或區(qū)域的周圍環(huán)境考慮進(jìn)去。例如，在基于熔化的制造工藝中，與處于較低密度區(qū)域中的像素相比，大的固體部分所圍繞的像素可能易于處于更高的溫度，且在這樣的示例中，可考慮這些溫度差，以優(yōu)化建造精度。

在一些示例中，將三維物體的三維設(shè)計(jì)建模為多個(gè)三維像素(102)可包括：將三維設(shè)計(jì)建模為多個(gè)一樣的立方體三維像素(例如，體素)。三維像素可具有與隨后的制造工藝中使用的裝置的分辨率一樣的分辨率。在可選的示例中，三維像素可能比制造工藝的分辨率更低。

在可替代的示例中，多個(gè)三維像素可包括不同大小的像素。例如，如果第一區(qū)域的對(duì)象屬性在大的區(qū)域中是一致的，則將對(duì)象的第一區(qū)域建模為比第二區(qū)域更低的分辨率是合適的。

在另外的可替代的示例中，多個(gè)三維像素可包括不同形狀的像素。例如，建模具有立方體和長方體混合的三維像素、或任意其他形狀的三維像素的對(duì)象可能是合適的。圖2中示出可能的三維像素結(jié)構(gòu)的示例，圖2示出三維物體(200)的模型以及不同形狀和大小的三維像素(202)和(204)的示例。

計(jì)算每個(gè)三維像素的與圍繞所述三維像素的三維區(qū)域有關(guān)的至少一個(gè)參數(shù)(104)的過程可包括：計(jì)算描述三維像素的三維鄰居的參數(shù)的n元組。在一個(gè)示例中，要使用的區(qū)域或鄰居的選擇取決于正使用的打印材料或試劑、或正使用的特別的打印工藝、或要優(yōu)化的特別的參數(shù)、或正制造的對(duì)象的特征、或其任意結(jié)合。例如，該過程可能涉及：確定正形成的三維物體中的小的特征，例如，在xy切面中具有小于5×5mm的區(qū)域的特征，其中，這樣的特征周圍的未熔化區(qū)域能夠影響特征的形成，例如，冷卻要熔化的區(qū)域以形成該特征，這可能使得這樣的特征不能充分熔化或形成。本文描述的示例使得在制造三維物體時(shí)，能夠因此設(shè)置像熔劑(fusingagent)水平或其他試劑的使用(例如，凝結(jié)劑或聚合改性劑)這樣的參數(shù)。在一些示例中，影響的區(qū)域或鄰居可以根據(jù)其他參數(shù)而不同，其他參數(shù)例如：操作溫度或打印工藝時(shí)間。例如，在一個(gè)示例中，環(huán)境溫度和建造材料的溫度之間的溫度差提高時(shí)，能夠影響用于確定使用哪些參數(shù)所使用的特征的大小的選擇。例如，如果環(huán)境溫度和建造材料溫度之間的溫度差提高，上面的示例中提到的5×5mm區(qū)域可能增加。

在一些示例中，參數(shù)中的一個(gè)可能是圍繞三維像素的三維區(qū)域的密度的估計(jì)。這可通過將以三維像素為中心、固定半徑的球形中的三維模型中三維像素的質(zhì)量合計(jì)或?qū)ζ溥M(jìn)行積分來計(jì)算。這在圖3a和圖3b中圖示出，圖3a和圖3b示出三維像素(302)為更大的三維物體(300)的一部分。在一些示例中，可在如球形(304)圖示的半徑為r的球形中計(jì)算圍繞三維像素(302)區(qū)域的密度。

在一些示例中，參數(shù)中的一個(gè)可以是通過對(duì)從該三維像素的中心起的每個(gè)半徑r處的質(zhì)量進(jìn)行積分以及根據(jù)r的函數(shù)的分布加權(quán)每個(gè)r值處的質(zhì)量而計(jì)算的加權(quán)密度。例如，可根據(jù)與三維像素的距離，線性加權(quán)圍繞三維像素的質(zhì)量。在另一示例中，質(zhì)量可以是根據(jù)高斯分布加權(quán)的。圖4中示出這樣的示例，其中，根據(jù)高斯函數(shù)加權(quán)距離三維像素(302)的中心每個(gè)距離r的質(zhì)量。這提供了給比較遠(yuǎn)的像素的屬性較小權(quán)重的好處，且因此，使其不那么容易對(duì)所考慮的三維像素造成影響。

在一個(gè)示例中，可通過用鄰居體素(三維像素)的絕對(duì)距離替代x軸來推斷一維高斯權(quán)重。

在示例中，如果感興趣的體素中心在坐標(biāo)(x0,y0,z0)，那么，從所述體素的中心到坐標(biāo)(x,y,z)處的另一個(gè)體素的歐幾里得距離為：

常態(tài)或高斯分布可定義為：

其中，μ為平均數(shù)，σ為標(biāo)準(zhǔn)偏差。

使用此分布，可隨后根據(jù)以下公式計(jì)算圍繞所述體素的球形r中的高斯加權(quán)密度：

此等式考慮了圍繞體素的半徑r的球形中的所有材料。在其他示例中，這些原理可用于計(jì)算僅球形的一部分(例如，半圓)中的加權(quán)密度。在成層建造對(duì)象的三維打印工藝中，這將使得例如能夠不考慮還未打印的體素之上的材料，計(jì)算體素以下的半徑r中的打印的材料的密度。

在一些示例中，至少一個(gè)參數(shù)可描述周圍材料的熱流動(dòng)屬性。例如，一個(gè)參數(shù)可以是速度的估計(jì)，熱量將以該速度遠(yuǎn)離三維像素?cái)U(kuò)散。

要使用的其他可能的參數(shù)的示例包括測(cè)量實(shí)時(shí)參數(shù)的外部傳感器的使用，實(shí)時(shí)參數(shù)例如：溫度、光密度或顏色、到零件邊界的距離、面積、xy切面的周長或周長/面積比。

使用至少一個(gè)參數(shù)選擇在制造三維物體中的所述三維像素時(shí)使用的至少一個(gè)設(shè)置(106)的過程可包括：使用在(104)中計(jì)算的參數(shù)或參數(shù)的n元組，以通知三維像素或三維像素的區(qū)域的制造策略的選擇。在一些示例中，確定制造策略可包括：確定選擇用于三維像素的制造的三維結(jié)構(gòu)。由三維結(jié)構(gòu)意味著例如：為了能夠更有效地管理熱過量，要使用的試劑的混合或比(例如，凝結(jié)劑與聚合改性劑的比)，或要制造的物理結(jié)構(gòu)的類型例如取決于結(jié)構(gòu)是微觀結(jié)構(gòu)(例如，200×200微米的蜂巢型)還是宏觀結(jié)構(gòu)(例如，50×50mm的蜂巢結(jié)構(gòu))。

可改變的設(shè)置的示例包括建造材料的體積分布、可制造每個(gè)三維像素的物理?xiàng)l件(例如，加熱溫度)、或上述的結(jié)合。在一個(gè)示例中，這可通過查找表實(shí)現(xiàn)。

在一個(gè)示例中，在階段(106)分析要制造的三維物體，并選擇設(shè)置，使得打印內(nèi)部體素時(shí)，將熔劑的量減少例如50％。在一些示例中，由于其到表面的距離超過閾值(例如，5mm)而確定為內(nèi)部體素。

在另一個(gè)示例中，制造周圍的區(qū)域(例如，5×5×5mm周圍區(qū)域)中小于一定百分比(例如，25％)的體素未描述為固體部分的體素時(shí)，減少或去掉細(xì)化劑(例如，聚合改性劑)的量。在其他示例中，制造周圍區(qū)域描述為固體的體素時(shí)，提高細(xì)化劑(或聚合改性劑)的量。

在一些示例中，由于提高的零件精度，上面描述的方法提供了更高質(zhì)量的制造。該方法可進(jìn)一步提供制造工藝的更緊湊且有計(jì)算效率的控制，使得制造的零件中更高的維度和機(jī)械屬性精度成為可能。例如，在針對(duì)要制造的三維物體的一些區(qū)域的更低分辨率的圖像的示例中，由于這樣的區(qū)域與其他區(qū)域共享同樣的屬性或特性，能夠提高計(jì)算效率，因此簡(jiǎn)化了工藝，即，由于存在要處理的更少的體素，通過減少操作量簡(jiǎn)化了工藝。

在一個(gè)示例中，對(duì)多個(gè)三維像素中的每個(gè)三維像素實(shí)施計(jì)算至少一個(gè)參數(shù)，至少一個(gè)參數(shù)被用于選擇在制造三維物體中的所述三維物體中的每一個(gè)時(shí)使用的至少一個(gè)設(shè)置。

在另一個(gè)示例中，對(duì)多個(gè)三維像素的三維像素實(shí)施計(jì)算至少一個(gè)參數(shù)，至少一個(gè)參數(shù)用于在選擇制造三維物體中的所述三維像素的預(yù)定鄰居中的多個(gè)三維像素時(shí)使用的至少一個(gè)設(shè)置。在這樣的一種示例中，計(jì)算的特定像素的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)可用于控制多個(gè)像素或像素組或鄰居像素的一個(gè)或多個(gè)設(shè)置。

圖5示出制造三維物體的裝置500的示例。裝置500包括處理單元510，用于將三維物體的三維設(shè)計(jì)建模為多個(gè)三維像素。針對(duì)三維像素，處理單元510計(jì)算與圍繞所述三維像素的三維區(qū)域有關(guān)的至少一個(gè)參數(shù)。處理單元510使用至少一個(gè)參數(shù)選擇在制造三維物體中的所述三維像素時(shí)的裝置的至少一個(gè)設(shè)置。

在裝置的一個(gè)示例中，設(shè)置與選擇用于三維像素的三維結(jié)構(gòu)有關(guān)。

作為至少一個(gè)參數(shù)，處理單元510可確定速度的估計(jì)，和/或所述三維像素周圍的三維區(qū)域的密度，熱量將以該速度遠(yuǎn)離三維像素?cái)U(kuò)散。

在一個(gè)示例中，處理單元510通過對(duì)從三維像素的中心起的每個(gè)半徑r處的質(zhì)量進(jìn)行積分來確定加權(quán)密度，其中，根據(jù)是r的函數(shù)的分布，加權(quán)每個(gè)r值處的質(zhì)量。

詞“包括”不排除權(quán)利要求中列出的那些元件之外的元件的存在，“一”不排除多個(gè)，且一個(gè)處理器或其他單元可實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求中描述的幾個(gè)單元的功能。

任意從屬權(quán)利要求的特征可與任意獨(dú)立權(quán)利要求或其他從屬權(quán)利要求的特征結(jié)合。