生成三維物體的制作方法
【專利摘要】一種控制器可接收由溫度傳感器測量的代表構建材料的當前層的至少一部分的溫度分布的溫度數據。該控制器可確定代表位于當前層下方的構建材料的一個或多個先前層中的每個先前層對當前層的特性的影響程度的一個或多個加權因數。該控制器可基于一個或多個加權因數以及基于特性如何由一個或多個區(qū)域中的每個區(qū)域來展現而在當前層中識別一個或多個區(qū)域。如果所識別的一個或多個區(qū)域中的選定區(qū)域的溫度數據不匹配目標溫度，則控制器可使當前層實現該目標溫度。
【專利說明】生成三維物體
[0001]相關申請
[0002]本申請請求2014年I月31日遞交的、名稱為“生成三維物體”的PCT申請PCT/US2014/014076的權益，PCT/US2014/014076的全部內容以引用方式并入于此并且PCT/US2014/014076本身要求2014年I月16日遞交的、名稱為“生成三維物體”的PCT申請PCT/EP2014/050841的優(yōu)先權，PCT/EP2014/050841的全部內容以引用方式并入于此。
【背景技術】
[0003]作為潛在的小批量生產三維物體的便利方式，基于逐層生成三維物體的增材制造(additive manufacturing)系統(tǒng)已被提出。
[0004]這種系統(tǒng)生產的物體的質量可取決于所使用的增材制造技術的類型而大幅改變。通常，使用成本較低的系統(tǒng)可生產低質量、低強度物體，而使用成本較高的系統(tǒng)可生產高質量、高強度物體。
【附圖說明】
[0005]參照以下附圖描述了一些示例。
[0006]圖1、圖3和圖4是例示了根據一些示例的生成三維物體的方法的流程圖；
[0007]圖2a是根據一些示例的增材制造系統(tǒng)的簡化等距視圖；
[0008]圖2b是根據一些示例的用于增材制造系統(tǒng)的加熱器的簡化等距視圖；
[0009]圖5a_d示出了根據一些示例的構建材料的多個層的一系列剖面?zhèn)纫晥D；以及[00?0]圖6a_d不出了根據一些不例的圖5a_圖5d中構建材料的多個層的一系列俯視圖。
【具體實施方式】
[0011 ]當被說明書或權利要求敘述時，以下術語以以下含義理解。單數形式的“一”和“所述(該)”意指“一個或多個”。術語“包含”和“具有”旨在具有與術語“包括”一樣的包括性含義。
[0012]三維物體可使用增材制造系統(tǒng)通過一個或多個連續(xù)構建材料(build material)層的部分的固化來生成。例如，構建材料可以是粉末基的，并且生成的物體的特性可取決于使用的構建材料的類型以及固化機制的類型。在一些示例中，固化可通過使用液體粘結劑來化學地固化構建材料而實現。在其他示例中，固化可通過對構建材料暫時施加能量而實現。例如，這可以涉及聚結劑(coalescing agent)的使用，聚結劑是這樣一種材料:當對構建材料和聚結劑的組合施加適當量的能量時可引起構建材料聚結和固化。在其他示例中，可使用其他固化方法。
[0013]物體特性可取決于所使用的構建材料的性質、固化構建材料以形成期望的三維物體的過程、以及在此過程中構建材料的溫度。這種特性可包括例如表面粗糙度、精度、和強度。
[0014]在一些示例中，已被遞送了或滲透了聚結劑的構建材料所吸收的能量還可傳播到周圍的構建材料中。能量可以足以引起周圍的構建材料的加熱。例如，一旦能量被施加到最新的層上，能量可通過構建材料橫向地傳播、在當前層(最上層)下面?zhèn)鞑ァ⒑?或傳播到將來的層中。隨著新的層的形成，可在每個新創(chuàng)建的層的表面下方形成儲熱器。一旦熱量被施加到最新的層上，然后，儲熱器中的熱量可緩慢地跨構建材料橫向傳播、在最新層下方傳播、和/或傳播到將來的層中。
[0015]由此，構建材料的部分可被加熱至適于引起構建材料的軟化和黏合的溫度。此溫度可高于材料熔點或低于材料熔點。這可以導致構建材料中本不打算固化的部分的并發(fā)固化，此效應在此處被稱為聚結滲出(coalescence bleed)。例如，聚結滲出可以導致生成的三維物體的整體精度的降低。例如，變形可包括三維部分，諸如從物體的多個側橫向延伸的變形、以及從物體底部向下延伸的變形。變形還可包括由跨固化材料的不期望的溫度分布或熱傳導效應所造成的較小的不規(guī)則固化。
[0016]而且，構建材料中的空間梯度或瞬態(tài)溫度梯度可通過物體的不均勻收縮而降低物體精度，這是因為例如一些構建材料可在非常窄的溫度窗口中被最佳地處理。
[0017]因此，本公開允許構建材料的溫度反饋，從而允許在整個構建過程中調節(jié)溫度。由此，可實現期望的物體特性以及三維物體的生成的控制，包括減少變形、控制機械特性、以及在不同時間生成構建物體時的一致性。在一些示例中，從構建材料的當前層獲取溫度反饋之后，可將當前層中選定區(qū)域的溫度與目標溫度進行比較?？苫谝粋€或多個先前層可以如何影響選定區(qū)域的特性而確定選定區(qū)域。
[0018]這樣的特性可以是區(qū)域的發(fā)射率。材料的發(fā)射率是其表面發(fā)射能量的相對能力。發(fā)射率可以是最高100 %的任何百分比。50 %的發(fā)射率與這樣的材料相對應:具有給定的溫度、并且發(fā)射的能量是理想黑體在同樣溫度下發(fā)射的能量的量的一半。通常，發(fā)射率例如可取決于材料的類型、材料的化學成分、諸如粗糙度的表面特征、諸如材料層厚度的材料幾何結構、以及其他因素。材料看起來越暗淡、越黑，其發(fā)射率就越可以接近于100%。由此，構建材料的發(fā)射率還可取決于該構建材料(I)是否已聚結和固化，或者是否正在聚結，或者(2)是否還未聚結和固化。例如，已聚結的構建材料可以展現出比還未聚結的構建材料更低的發(fā)射率。未固化的構建材料可以透射輻射，諸如測量溫度時使用的IR輻射。由此，構建材料層的區(qū)域展現出的發(fā)射率可以被先前層中的緊下方的區(qū)域的狀態(tài)影響，例如這些區(qū)域是否已聚結和已固化。
[0019]在一些示例中，選定區(qū)域可具有基本恒定的發(fā)射率。這可允許系統(tǒng)簡單地校正溫度測量和/或從選定區(qū)域獲取高精度的溫度數據，從而允許在整個構建過程中精確調節(jié)溫度，以使得構建材料可被維持在最佳溫度窗口中。而且，因為具有針對最佳處理的窄溫度窗口的材料可以仍然是可用的，所以可使用更多種類的材料。
[0020]圖1是示出了根據一些示例的方法的流程圖。在一個示例中，控制器可執(zhí)行以下塊中的每個塊。在塊102，控制器可接收溫度數據，溫度數據代表溫度傳感器測量的構建材料的當前層的至少一部分的溫度分布。在塊104，控制器可確定一個或多個加權因數，加權因數代表當前層下方的構建材料的一個或多個先前層中的每個先前層可對當前層特性的影響或作用程度。在塊106，控制器可基于一個或多個加權因數以及基于特性如何由一個或多個區(qū)域中的每個區(qū)域來展現而在當前層中識別一個或多個區(qū)域。在塊108，如果識別的一個或多個區(qū)域中的選定區(qū)域中的溫度數據不匹配目標溫度，則控制器可使當前層實現目標溫度?？墒褂萌我膺m當的加熱或冷卻機制實現該目標溫度。
[0021]圖2a是根據一些示例的增材制造系統(tǒng)200的簡化等距視圖。系統(tǒng)200可如下文中參照圖3的流程圖所描述的那樣操作以生成三維物體。
[0022]在一些示例中，構建材料可以是粉末基構建材料。此處使用的術語“粉末基材料”旨在包括干粉末基材料、微粒材料、顆粒材料以及濕粉末基材料、微粒材料、顆粒材料兩者。在一些示例中，構建材料可包括空氣和固態(tài)聚合物顆粒的混合物，例如以約40%的空氣和約60%的固態(tài)聚合物顆粒為比率。一種適當的材料可以是例如可從西格瑪奧德里奇公司(Sigma-Aldrich C0.LLC)獲得的尼龍12(例如，聚酰胺)。另一種適當的尼龍12材料可以是可從澳大利亞光電系統(tǒng)公司(EOS GmbH)獲得的PA2200。適當的構建材料的其他示例可包括例如粉末化金屬材料、粉末化復合材料、粉末陶瓷材料、粉末化玻璃材料、粉末化樹脂材料、粉末化聚合物材料等等，及其組合。然而，應理解的是，此處描述的示例不限于粉末基材料或不限于以上列出的任何材料。在其他示例中，構建材料可以是塑料、液體或膠。根據一個示例，適當的構建材料可以是粉末化半結晶熱塑材料。一些材料可具有低的導熱率，導致聚結滲出的風險增加。例如，一些尼龍在室溫下可具有約0.lW/m.K的導熱率，而在其熔點處可具有約0.2W/m.K的導熱率。
[0023]增材制造系統(tǒng)200可包括系統(tǒng)控制器210?？稍谠霾闹圃煜到y(tǒng)200和/或控制器210中實施和控制此處描述的任意操作和方法。
[0024]控制器210可包括用于執(zhí)行指令的處理器212，諸如在此處的方法中描述的那些指令。處理器212例如可以是微處理器、微控制器、可編程門陣列、專用集成電路(ASIC)、計算機處理器等。處理器212例如可包括單個芯片上的多個核、多個芯片上的多個核、多個裝置上的多個核、或其組合。在一些示例中，處理器212可包括至少一個集成電路(1C)、其他控制邏輯、其他電子電路、或其組合。
[0025]控制器210可支持直接用戶交互。例如，增材制造系統(tǒng)200可包括連接至處理器212的用戶輸入裝置220，諸如鍵盤、觸摸板、按鈕、按鍵、撥號盤、鼠標、軌跡球、讀卡器中的一個或多個，或者其他輸入裝置。此外，增材制造系統(tǒng)200可包括連接至處理器212的輸出裝置222，諸如液晶顯示器(IXD)、打印機、視頻監(jiān)視器、觸屏顯示器、發(fā)光二極管(LED)中的一個或多個，或者其他輸出裝置。輸出裝置222可響應于指令而顯示文字信息或圖形數據。
[0026]處理器212可經由通信總線214與計算機可讀存儲介質216通信。計算機可讀存儲介質216可包括單個介質或多個介質。例如，計算機可讀存儲介質216可包括ASIC的存儲器和控制器210的單獨的存儲器中的一個或二者。計算機可讀存儲介質216可以是任意電子存儲裝置、磁存儲裝置、光存儲裝置、或其他物理存儲裝置。例如，計算機可讀存儲介質216可以是例如隨機存取存儲器(RAM)、靜態(tài)存儲器、只讀存儲器、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、硬盤驅動、光驅、存儲裝置、CD、DVD等。計算機可讀存儲介質216可以是非暫時性的。計算機可讀存儲介質216可存儲、編碼或攜載計算機可執(zhí)行指令218，當由處理器212執(zhí)行時、該計算機可執(zhí)行指令218可使處理器212根據各種示例執(zhí)行在此處公開的方法或操作中的任意一個或多個。
[0027]系統(tǒng)200可包括聚結劑分配器202，以選擇性地將聚結劑遞送至提供在支撐構件204上的構建材料的連續(xù)層。根據一種非限定性示例，適當的聚結劑可以是包括碳黑的油墨型劑型，例如，諸如可從惠普公司獲得的商業(yè)上被已知為CM997A的油墨劑型。在一個示例中，這種油墨可額外地包括紅外光吸收劑。在一個示例中，這種油墨可額外地包括近紅外光吸收劑。在一個示例中，這種油墨可額外地包括可見光吸收劑。在一個示例中，這種油墨可額外地包括近UV光吸收劑。包括可見光增強劑的油墨的示例是染料基彩色油墨和顏料基彩色油墨，諸如可從惠普公司獲得的商業(yè)上已知為CM993A和CE042A的油墨。
[0028]在一個示例中，支撐構件204具有從約1cmX 1cm直至10cmX 10cm的范圍內的尺寸。在其他示例中，支撐構件204可具有更大的尺寸或更小的尺寸。支撐構件204可以是系統(tǒng)200的固定部件，或者可以不是系統(tǒng)200的固定部件而是例如可拆卸模塊的一部分。
[0029]控制器210根據包括試劑遞送控制數據208的指令控制聚結劑向所設置的構建材料層的選擇性遞送。
[0030]試劑分配器202可以是打印頭，諸如熱打印頭或壓電噴墨打印頭。打印頭可具有噴嘴陣列。在一個示例中，可使用那些諸如用于商業(yè)上可獲得的噴墨打印機中的打印頭。在其他示例中，試劑可通過噴頭而不是通過打印頭遞送。也可使用其他遞送機制。
[0031]試劑分配器202可用于選擇性地遞送(例如，沉積)適當的流體形式(諸如液體形式)的聚結劑。在一些示例中，試劑分配器202可被選擇為以每英寸介于300-1200個點(DPI)的分辨率遞送試劑滴，例如600DPI。在其他示例中，試劑分配器202可被選擇為能夠以更高或更低的分辨率遞送試劑滴。在一些示例中，試劑分配器202可具有噴嘴陣列，試劑分配器202能夠通過噴嘴陣列選擇性地噴射流體滴。盡管在其他示例中，試劑分配器202能夠遞送更大或更小尺寸的滴，但在一些示例中，每滴可具有約10皮升(pi)/滴的量級。在一些示例中，試劑分配器202能夠遞送可變尺寸的滴。
[0032]在一些示例中，聚結劑可包括液態(tài)載體，諸如水或其他適當的溶劑或分散劑，以使得聚結劑可經由打印頭遞送。
[0033]在一些示例中，打印頭可為按需滴定打印頭。在其他示例中，打印頭可以是連續(xù)滴定打印頭。
[0034]在一些示例中，試劑分配器202可以是系統(tǒng)200的組成部分。在一些示例中，試劑分配器202可以是用戶可替換的，在這種情況下，試劑分配器202可被可拆卸地插入適當的試劑分配器接收器中或者插入系統(tǒng)200的接口模塊中。
[0035]在圖2a示出的示例中，試劑分配器202可以具有使其能夠在所謂的頁寬陣列配置中跨越支撐構件204的整個寬度的長度。在一個示例中，這可通過多個打印頭的適當布置而實現。在其他示例中，可使用具有噴嘴陣列的單個打印頭，噴嘴陣列具有能夠使噴嘴跨越支撐構件204的寬度的長度。在其他示例中，試劑分配器202可具有不能使其跨越支撐構件204的整個寬度的較短的長度。
[0036]試劑分配器202可安裝在可移動托架上，以使得其能夠沿示出的y軸在支撐件204的長度上雙向移動。這使得能夠在單通道中在支撐件204的整個寬度和長度上選擇性地遞送聚結劑。在其他示例中，試劑分配器202可以是固定的，而支撐構件204可相對于試劑分配器202移動。
[0037]應注意的是，此處使用的術語“寬度”用于大體表示平行于圖2a所示的X軸和y軸的平面中的最短尺寸，而此處使用的術語“長度”用于大體表示此平面中的最長尺寸。然而，應理解的是，在其他示例中，術語“寬度”和術語“長度”可互換。例如，在其他示例中，試劑分配器202具有當可移動托架在支撐構件204的寬度上雙向移動時、可使試劑分配器202能夠跨越支撐構件204的整個長度的長度。
[0038]在另一示例中，試劑分配器202不具有能使其跨越支撐構件的整個寬度的長度，但可額外地沿所示出的X軸在支撐構件204的寬度上雙向移動。此配置可利用多通道使得在支撐構件204的整個寬度和長度上選擇性地遞送聚結劑。然而，其他配置，諸如頁寬陣列配置可使得三維物體較快地被創(chuàng)建。
[0039]聚結劑202可包括聚結劑供給器，或者可以是可連接至聚結劑供給器的。
[0040]系統(tǒng)200還包括構建材料分配器224，以在支撐件204上提供(例如，遞送或沉積)構建材料的連續(xù)層。適當的構建材料分配器224可包括例如刮片和輥子。構建材料可從料斗或構建材料儲器供給至構建材料分配器。在所示出的示例中，構建材料分配器224在支撐件204的長度(y軸)上移動以沉積構建材料層。如先前描述的，構建材料層將沉積在支撐件204上，而隨后的構建材料層將沉積在先前沉積的構建材料層上。構建材料分配器224可以是系統(tǒng)200的固定部件，或者可以不是系統(tǒng)200的固定部件而是例如可拆卸模塊的一部分。
[0041]在一些示例中，可存在額外的聚結劑分配器，諸如試劑分配器206。在一些示例中，系統(tǒng)200的分配器可以位于同一托架上，要么彼此鄰近、要么以小距離分開。在其他示例中，兩個或多個托架可各自包含一個或多個分配器。例如，每個分配器可位于其自己的單獨的托架中。任何額外的分配器可具有與先前參照試劑分配器202討論的分配器的特征相似的特征。然而，在一些示例中，例如，不同的試劑分配器可遞送不同的聚結劑。
[0042]在所示出的示例中，支撐件204可在z軸上移動以使得當沉積新的構建材料層時、在最近沉積的構建材料層的表面與試劑分配器202的底面之間保持預定的間隙。然而，在其他示例中，支撐件204可以不在z軸上移動，而試劑分配器202可在z軸上移動。
[0043]系統(tǒng)200可額外地包括能量源226，以根據遞送了或滲透了聚結劑的位置對構建材料施加能量，從而引起構建材料的部分的固化。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可以是能夠對沉積在支撐件204上的構建材料均勾地施加能量的單個能量源。在一些示例中，能量源226可包括能量源陣列。
[0044]在一些示例中，能量源226被配置為以大致均勻的方式對構建材料層的整個表面施加能量。在這些示例中，能量源226可稱為非聚焦能量源。在這些示例中，整個層可具有同時施加于整個層上的能量，這有助于提高三維物體的生成速度。
[0045]在其他示例中，能量源226被配置為以大致均勻的方式對構建材料層的整個表面的一部分施加能量。例如，能量源226可被配置為對構建材料層的整個表面的條帶施加能量。在這些示例中，能量源可在構建材料層上移動或掃描該構建材料層，以使得大致等量的能量最終被施加給構建材料層的整個表面。
[0046]在一些示例中，能量源226可安裝在可移動的托架上。
[0047]在其他示例中，能量源226可在其在構建材料層上移動時(例如根據試劑遞送控制數據208)施加變化的量的能量。例如，控制器210可控制能量源僅對構建材料上已施加了聚結劑的部分施加能量。
[0048]在進一步的示例中，能量源226可以是聚焦能量源，諸如激光束。在此示例中，激光束可被控制為在整個構建材料層或其一部分上掃描。在這些示例中，激光束可被控制為根據試劑遞送控制數據在構建材料層上掃描。例如，激光束可被控制為對層中已遞送了聚結劑的那些部分施加能量。
[0049]可選擇所施加的能量、構建材料以及聚結劑的組合，以使得:1)當對構建材料暫時施加能量時、構建材料中尚未遞送聚結劑的部分不會聚結;并且ii)當對構建材料暫時施加能量時、僅構建材料中已遞送或滲透了聚結劑的部分會聚結，從而排除任何聚結滲出的影響。
[0050]系統(tǒng)200可額外地包括加熱器230以發(fā)射熱量從而將沉積在支撐件204上的構建材料維持在預定溫度范圍內。加熱器230可具有任意適當的配置。其中一個示例在圖2b中示出，圖2b為根據一些示例的用于增材制造系統(tǒng)的加熱器230的簡化等距視圖。如示出的，加熱器230可具有加熱元件232陣列。每個加熱單元232可以是任意適當的加熱單元，例如諸如紅外燈的加熱燈。加熱單元232可具有適當的形狀或配置，諸如圖2b中所示的矩形。在其他示例中，其可以是例如圓形、棒狀或塊狀等?？蓛?yōu)化配置以朝構建材料所跨越的區(qū)域提供均勻的熱分布。每個加熱單元232或者加熱單元232的組可具有可調電流源或電壓源，從而以可變的方式控制施加至構建材料表面的局部能量密度。
[0051 ]加熱單元232中的每個可與其自己的構建材料的相應區(qū)域相對應，以使每個加熱單元232可基本上朝其自己的區(qū)域而不朝其他加熱單元232所覆蓋的區(qū)域發(fā)射熱量。例如，圖2b中16個加熱單元232中的每個可以對構建材料的十六個不同區(qū)域之一進行加熱，其中這十六個區(qū)域共同覆蓋構建材料的整個區(qū)域。然而，在一些示例中，每個加熱單元232還可較小程度地發(fā)射影響鄰近區(qū)域的一些熱量。
[0052]系統(tǒng)200可額外地包括溫度傳感器228，例如無觸點溫度傳感器，諸如一個或多個熱電偶或者一個或多個熱電堆，或者諸如熱成像相機。溫度傳感器228可用于跨支撐構件204上的構建材料所跨越的區(qū)域捕捉表示由構建材料的每個點所發(fā)射的輻射分布的溫度值或圖像。溫度傳感器228可以向控制器210輸出輻射分布，控制器210可基于用作構建材料的材料溫度和輻射強度之間的已知關系(諸如黑體分布)來確定構建材料上的溫度分布。例如，輻射分布的輻射頻率可在紅外(IR)范圍內的特定值處具有其最高強度。這可用于確定包括跨構建材料的多個溫度的溫度分布。
[0053]熱成像相機228可以被定向為大體上在中央并且大體上直接面向構建材料，以使相機的光軸瞄準支撐構件204的中心線，從而允許大體上對稱地捕捉來自構建材料的輻射。這可以最小化構建材料表面的透視失真，由此最小化校正需求、并且減小測量的溫度值與實際溫度值的誤差。此外，熱成像相機228可以能夠I)例如通過使用適當的放大在覆蓋構建材料的整個層的寬的區(qū)域上捕捉圖像、2)捕捉整個層的一系列圖像，隨后取平均值、或者3)捕捉一系列圖像，每個圖像覆蓋該層的一部分，并且所有圖像一起覆蓋整個層。在一些示例中，熱成像相機228可處于相對于支撐構件204固定的位置，但在其他示例中，如果其他部件在移動時破壞相機228與支撐構件204之間的視線，則熱成像相機228可以是可移動的。
[0054]盡管圖2a將溫度傳感器228示例為熱成像相機，但在其他示例中，溫度傳感器228可包括固定位置的高溫計陣列，每個高溫計捕捉來自單個區(qū)域的輻射，每個區(qū)域與由大體上被加熱器230的加熱單元232之一加熱的區(qū)域相對應。在其他示例中，溫度傳感器228可以是可以在構建材料的整個區(qū)域掠過或掃描操作的單個高溫計。
[0055]盡管在圖2a中能量源226、加熱器230和熱成像相機228示出為位于支撐構件204上方的特定位置，但他們可各自位于支撐構件214上方或周圍的任意適當位置。
[0056]圖3是例示了根據一些示例生成三維物體的方法300的流程圖。該方法可以是計算機實施的。在一些示例中，所示的順序可變化，以使一些步驟可同時發(fā)生、可增加一些步驟、以及可省略一些步驟。
[0057]在描述圖3時，將參照圖2a、圖2b、圖5a_d和圖6a_d。圖5a_d示出了根據一些示例的構建材料層的一系列剖面?zhèn)纫晥D。圖6a_d不出了根據一些不例的圖5a_d中構建材料層的一系列俯視圖。方法300可允許基于處理每個層或處理每個層組(諸如，每兩層或三層為一組)期間的溫度反饋進行溫度調節(jié)。
[0058]轉向塊302，控制器210可獲取試劑遞送控制數據208。試劑遞送控制數據208可以針對將被生成的三維物體的每個薄片(si ice)來定義構建材料上聚結劑將被遞送到的部分或位置(如果有的話)。
[0059]例如，試劑遞送控制數據208可通過適當的三維物體處理系統(tǒng)獲取。在一些示例中，三維物體處理系統(tǒng)可包含在增材制造系統(tǒng)200內。例如，指令218可額外地包括在由處理器212執(zhí)行時使處理器212以在此描述的三維物體處理系統(tǒng)操作的指令。在其他示例中，三維物體處理系統(tǒng)可在增材制造系統(tǒng)200外部。例如，三維物體處理系統(tǒng)可以是可在與系統(tǒng)200分離的計算裝置上執(zhí)行的軟件應用，或者軟件應用的一部分。
[0060]在一些示例中，可以基于表示將被生成的物體的三維模型的物體設計數據和/或根據表示物體的特性的物體設計數據來生成制劑遞送控制數據208。模型可定義物體的固態(tài)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薄片。每個薄片可定義構建材料的相應層的將被增材制造系統(tǒng)固化的部分。物體特性數據可定義物體的特性，諸如密度、表面粗糙度、強度等。
[0061]可經由例如輸入設備220從用戶接收(作為來自用戶的輸入)、從軟件驅動器接收、從諸如計算機輔助設計(CAD)應用之類的軟件應用接收物體設計數據和物體特性數據，或者可從存儲了默認的或用戶定義的物體設計數據和物體特性數據的存儲器獲取物體設計數據和物體特性數據。
[0062]在一些示例中，物體處理系統(tǒng)可獲取關于增材制造系統(tǒng)200的特征的數據。這種特征可包括例如構建材料層厚度、聚結劑的特性、構建材料的特性、以及能量源226的特性、加熱器230的特性、和溫度傳感器228的特性。
[0063]試劑遞送控制數據208可針對將被處理的構件材料的每個層描述構建材料上將被遞送聚結劑的位置或部分。在一個示例中，構建材料上將被遞送聚結劑的位置或部分是通過相應圖案定義的。
[0064]在塊304，可提供構建材料層502c，如圖5a和6a所示。例如，控制器210可以通過使構建材料分配器224就像較早討論的那樣沿著y軸移動來控制構建材料分配器224在支撐構件204上的先前完成的層502a-b上提供層502c。已完成的層502a-b可包括固化部分510。盡管為了示例的目的而在圖5a_d中示出了層502a_b是已完成的層，但應理解的是，初始地，可應用塊304至330的兩次迭代而生成層502a-b。
[0065]在一些示例中，所提供的每個構建材料層的厚度可具有從約50至約300微米之間、或者約90至約110微米之間、或者約150微米的范圍中選擇的值，但在其他示例中，可提供更薄或更厚的構建材料層。可由控制器210例如基于試劑遞送控制數據208控制該厚度。
[0066]在塊306，可確定構建材料的溫度分布。例如，溫度傳感器228可例如通過捕捉代表構建材料的輻射分布的圖像而獲取溫度反饋。如先前討論過的，在其他示例中，可取得一系列圖像以生成代表輻射分布的合成圖像或者平均圖像?？梢杂煽刂破?10或由傳感器228中的處理器使用輻射分布基于構建材料的材料溫度和輻射強度之間的已知關系(諸如黑體分布)來確定構建材料的溫度分布。例如，該已知關系可假定從輻射強度到溫度的固定轉換，并且可假定例如構建材料的100%的發(fā)射率。可在塊314校準此發(fā)射率假定，稍后將進行討論。
[0067]在塊308，可使用坐標變換算法將測量的溫度分布的坐標映射到材料層502c的空間坐標上。這些坐標之間的已知關系式可存儲在控制器210的存儲器中。如果傳感器228和支撐構件204可彼此相對移動，則可針對傳感器228和支撐構件204的每個可能的相對空間配置存儲多個關系式。坐標變換算法可校正任意透視誤差，并且可包括所測量的分布的像素距離與沿構建材料的實際長度之間的比例因子轉換。在一些示例中，可基于在構建材料中提供的可被傳感器228檢測到的圖案對映射進行額外的精細調整。例如，可在構建區(qū)域的例如構建區(qū)域的角落的位置提供諸如點格或干涉圖案的圖案、和/或遞送不同顏色的構建材料，以允許其被傳感器228檢測到，從而允許隨后在測量的溫度分布與層502c之間進行映射。
[0068]在塊310，可對溫度分布數據的數據像素進行插值以增加溫度分布數據中數據點的數量，從而使其具有更多數據像素。插值是用于確定已知數據點集合之間的新數據點的方法。例如，可通過控制器210應用插值算法，以對具有X和Y坐標的數據像素的平面集進行三角剖分，從而確定代表溫度分布中的插值溫度值的插值數據像素的規(guī)則網格。例如，插值算法可使用線性多項式插值或平滑多項式插值。在一些示例中，例如，如果溫度傳感器228不足以捕捉構建材料的外部區(qū)域的圖像，則三角剖分區(qū)域外部的網格點可被外插。
[0069]在塊312，對于當前層502c的每個區(qū)域，根據各個先前層對當前層502c特性的預計影響，每個先前完成的層都可與加權因數相關聯，先前層對當前層502c特性的預計影響例如，I)當前層502c的各個區(qū)域的實際表面溫度，和/或2)影響當前層502c的各個區(qū)域的表面溫度的諸如當前層502c的表面的發(fā)射率的特性。
[0070]當前層502c中區(qū)域的實際表面溫度可根據先前層中臨近位置是否存在已聚結和已固化區(qū)域而不同，例如，增加。因為在先前層的部分的聚結過程中產生的熱量可以從已聚結區(qū)域傳播到當前層502c的該區(qū)域內，所以這是可能發(fā)生的。
[0071]當前層502c中區(qū)域的表面溫度測量，例如，區(qū)域表面的發(fā)射率，可根據先前層中的臨近位置是否存在已聚結和已固化區(qū)域而不同。如之前討論過的，已聚結的構建材料可能展現出不同于未聚結的構建材料的發(fā)射率。當前層502c對于諸如用于測量溫度的IR輻射可以是透明的。由此，層502c的表面的區(qū)域所展現的發(fā)射率可以被先前層中的緊下方的區(qū)域是否已聚結和固化影響。
[0072]如先前討論過的，物體設計數據可以代表定義了生成的物體的每個層的固體部分和/或物體的特性的三維模型。物體設計數據可用于生成試劑遞送控制數據208，試劑遞送控制數據208可定義構建材料中遞送試劑和/或期望固化的位置。由此，物體設計數據和/或試劑遞送控制數據208可被控制器210用于為當前層402c的每個區(qū)域確定先前層數據，先前層數據代表分配到先前層中的每個的加權因數。
[0073]在一些示例中，先前層中的每個的貢獻可以例如使用熱過程模型確定，熱過程模型基于物體設計數據和/或試劑遞送控制數據208、以數學方法模擬熱擴散。在一些示例中，還可例如使用描述先前層中的每個對當前層502c表面的發(fā)射率的影響的模型來確定先前層中的每個的貢獻。
[0074]在不同示例中，可將一個先前層、兩個先前層、三個先前層或更多個先前層合并到先前層數據的確定中。盡管出于例示的目的而在圖5a_5d中示出了兩個先前完成的層502a-b，但也可在當前層502c下方堆疊多個額外的已完成的層。
[0075]在一些示例中，一般來說，先前層與當前層的距離越近，先前層具有的對當前層數據的貢獻就可以越大。然而，也可以存在例外。例如，位于當前層緊下方的層可以I)具有比當前層下方的層的下方的層更小的聚結區(qū)域，并且因此可能2)更冷、3)對當前層的發(fā)射率的影響小得多，4)無論其是否極近于當前層，其對先前層數據的貢獻相對較少。
[0076]在塊314，基于先前層數據并且基于當前層的特性(諸如，試劑設計數據或試劑遞送控制數據208中定義的特性)，控制器210可確定影響層502c的表面溫度測量的特性，諸如當前層502c的表面區(qū)域的發(fā)射率。這些發(fā)射率可基于所使用的材料的已知特性、這些材料的這種固化、未固化、加熱、熔化和未融化區(qū)域的特性以及這些材料的最終的表面特征、遞送的層的幾何結構等確定。以上所有數據可被視為發(fā)射率數據。
[0077]由此，例如，在圖5a和6a中，層502a_b的中心已固化區(qū)域510有望使層502c表面的中心區(qū)域508具有不同于層502c的外圍表面區(qū)域508的發(fā)射率，這是由于例如I)來自下面的已固化區(qū)域510的熱傳導，以及2)由于構建材料的光學深度大于每個構建材料層的厚度，這意味著層502a-b的固化區(qū)域510對于溫度傳感器228是可見的，從而影響發(fā)射率。
[0078]當前層502c可具有對當前層502c的發(fā)射率的影響，因此，代表當前層502c對發(fā)射率的影響的加權因數可能已被確定。然而，如圖5a和6a所示，跨層502c的表面區(qū)域的發(fā)射率的變化可以不是由當前層502c的特性造成的，這是因為例如當前層502c的所有構建材料可能都未聚結或固化。由此，當前層502c可對跨其區(qū)域的發(fā)射率具有均勻的貢獻。然而，在其他示例中，如圖3所示，可在塊304和306之間、而不在塊328中執(zhí)行聚結劑504的遞送。在此情況下，層502c本身中的試劑504可以有望額外地影響層502c的中心區(qū)域的發(fā)射率，以使得當前層502c可對當前層502c的發(fā)射率的非均勻性做出貢獻。
[0079]在塊316，基于來自塊314的所確定的影響表面溫度測量的特性(例如發(fā)射率)，控制器210可確定當前層502c的表面的群組，例如將表面劃分成一個或多個區(qū)域以使得每個區(qū)域有望展現大致恒定的特性或展現例如發(fā)射率的大致恒定的所確定的特性。所確定的特性是影響當前層502c的各個區(qū)域的表面溫度測量的特性。
[0080]例如，在圖5a和圖6a中，層502c表面的區(qū)域506可具有恒定的或者大致恒定的發(fā)射率，這是因為例如在區(qū)域506下方的層502a-b的區(qū)域中沒有已固化區(qū)域。此外，層502c表面的區(qū)域508可具有恒定的或者大致恒定的發(fā)射率，這是因為例如區(qū)域506下方的層502a-b的區(qū)域是完全固化的。盡管圖5a和圖6a示出了兩個各自具有不同發(fā)射率的區(qū)域，但在其他示例中，當前層的整個表面可具有恒定的或者大致恒定的發(fā)射率，或者可存在具有不同發(fā)射率的三個或更多個區(qū)域。
[0081]在塊318，層502c表面的選定區(qū)域中的溫度分布數據可在遍及選定區(qū)域的各點處被取平均值，以確定平均溫度。
[0082]在一些示例中，選定區(qū)域可包括層502c的具有不同發(fā)射率的區(qū)域，例如，包括區(qū)域506和區(qū)域508兩者。由此，選定區(qū)域可包括層502c表面的整個測量區(qū)域。在此情況下，基于確定的區(qū)域506和區(qū)域508，可基于群組和發(fā)射率數據來校正在塊306基于從輻射強度到溫度的固定轉換的假設并且假設發(fā)射率為諸如100%而初始生成的溫度分布數據。例如，在圖5a和圖6a中，如果在塊314確定了區(qū)域506和區(qū)域508中的任何區(qū)域的發(fā)射率小于100%，則可校正那些區(qū)域的溫度分布數據。然后，可在遍及區(qū)域506和區(qū)域508的點處對校正后的溫度分布數據取平均值，以確定平均溫度。
[0083]在其他示例中，選定區(qū)域可包括發(fā)射率恒定的一個區(qū)域或者可包括發(fā)射率大致恒定的一個區(qū)域，諸如區(qū)域506或區(qū)域508。然后，可在遍及區(qū)域506或區(qū)域508的點處對校正后的溫度分布數據取平均值，以確定平均溫度。在一些示例中，可對傳感器228編程以傳遞僅在預計或期望具有恒定發(fā)射率的預定區(qū)域中的圖像。
[0084]在塊320，可將確定的平均溫度與存儲在控制器210的存儲器中的預定目標溫度進行比較?？蓪⒛繕藴囟仍O為低于在存在聚結劑504的情況下使構建材料經歷聚結的溫度。例如如果構建材料是尼龍12，則目標溫度可在約155和約160攝氏度之間的范圍內，或者可居中于約160攝氏度。在另一示例中，如果構建材料是熱塑性聚氨酯，則目標溫度可以是約90度。然而，根據所使用的構建材料的特性，其他溫度也可以是適當的。
[0085]在決策塊322，如果塊320的比較顯示平均溫度還未達到或者基本還未達到目標溫度分布，則方法300可繼續(xù)至塊324以執(zhí)行校準。如果平均溫度已達到或已基本達到目標溫度分布，則方法300可繼續(xù)至塊328以執(zhí)行一個或多個進程事件。
[0086]在塊324，系統(tǒng)200可嘗試通過冷卻或加熱層502c來實現預定目標溫度。這可主動地或者被動地完成。在一些示例中，控制器210可生成補償信號以發(fā)送給系統(tǒng)200中實施冷卻或加熱的裝置。
[0087]在一些示例中，諸如如果平均溫度大于目標溫度，則可冷卻構建材料。例如，如果在施加能量以固化構建材料時，先前層502b的部分出現過熱，則平均溫度可以大于目標溫度，并且稍后在施加層502c之后，此熱量可被傳播給層502c。
[0088]在一些示例中，可實施被動冷卻，例如控制器210可等待一定時間段(控制器210可以根據需要確定)供層502c進行散熱，并且因此冷卻至預定目標溫度。可基于熱過程模型進行此確定，熱過程模型基于物體設計數據和/或試劑遞送控制數據208對熱擴散進行數學建模。該模型可涉及使用有限元分析求解熱方程，或者可涉及任意其他適當方法。
[0089]在其他示例中，可實施主動冷卻，例如，控制器210可使系統(tǒng)200中的冷卻機制對層502c進行冷卻。例如，可使用任意適當的冷卻機制，諸如可從試劑分配器遞送至層502c的冷卻劑，或者風扇。
[0090]在其他示例中，諸如如果平均溫度小于目標溫度，則可實施加熱。加熱可以是主動的?；谄骄鶞囟扰c目標溫度之間的差，可針對加熱單元232中的每個生成溫度補償信號。每個溫度補償信號可代表例如將被提供給各個加熱單元232的電壓或電流。每個加熱單元232可與溫度分布中包括像素網格的像素區(qū)域相對應，該像素區(qū)域同樣與構建材料表面上的空間區(qū)域相對應。
[0091 ]在一些示例中，可基于熱過程模型執(zhí)行補償信號的生成，熱過程模型基于物體設計數據和/或試劑遞送控制數據208對熱擴散進行數學建模。該模型可涉及使用有限元分析求解熱方程，或者可涉及任意其他適當方法。
[0092]在一些示例中，生成補償信號可涉及以下過程?？舍槍募訜崞?30向構建材料的輻射傳遞定義物理模型。物理模型可以以目標函數數學地表示。該物理模型例如可以是射線追蹤模型，射線追蹤模型例如可包含已知輸入參數，已知輸入參數包括物理因素(諸如加熱器230、支撐構件204、以及構建材料的幾何結構)以及任意其他會影響輻射軌跡的物理因素。射線追蹤模型還可包含包括補償信號的未知輸入參數，補償信號例如定義被提供給加熱單元232中的每個的電壓或電流?；谝阎臀粗斎雲?，射線追蹤模型可輸出構建材料上的模型溫度分布。
[0093]可通過對目標函數應用最小化算法以使模型溫度分布與已知目標溫度之間的差最小化，來確定例如諸如電壓或電流的補償信號的未知輸入參數?？墒褂萌我膺m當的最小化算法，例如，使用諸如列文伯格-馬夸爾特算法的最小二乘擬合。由此，所確定的補償信號可用于將構建材料加熱至目標溫度。
[0094]在一些示例中，可代替性地使用神經網絡模型基于已知參數確定例如諸如電壓或電流的補償信號的未知輸入參數。在一些不例中，神經網絡模型可自適應于包括加熱器230和支撐構件204的系統(tǒng)200的具體特征。
[0095]在一些示例中，可基于存儲的定義各種三維物體的熱擴散特征的查找表執(zhí)行補償信號的生成。由此，控制器210可將試劑遞送控制數據208與適當的查找表進行匹配以調整補償信號。例如，查找表可以是使用上述模型中的任何模型(諸如物理模型、神經網絡模型或熱過程模型)預先計算出的。
[0096]在一些示例中，可在確定補償信號的過程中使用上述方法的任意組合。
[0097]然后，可基于補償信號通過加熱器230加熱構建材料層702c，以將構建材料加熱至預定目標溫度。加熱單元232中的每個可基于其各自的補償信號加熱其各自的構建材料的空間區(qū)域，從而實現目標溫度。由此，可加熱整個層702c。
[0098]在一些示例中，使用加熱器230可有助于減少塊326中能量源226為了聚結并且隨后固化已遞送或滲透了聚結劑的構建材料而必須施加的能量的量。如先前提及的，可將目標溫度設為低于在存在聚結劑504的情況下使構建材料經歷聚結的溫度。預加熱可有助于減少能量源226為了聚結并且隨后固化已遞送或滲透了聚結劑的構建材料而必須施加的能量的量。
[0099]然而，在一些示例中，可能不期望預加熱。然而，在此示例中，目標溫度同樣可以低于在存在聚結劑404的情況下使構建材料經歷黏合的溫度。
[0100]在決策塊326，可確定是否執(zhí)行從塊306到324的額外的迭代以使平均溫度更接近預定目標溫度。該確定可基于塊320的最后一次迭代所確定的平均溫度與預定目標溫度之間的差。如果該差低于閾值，則可推測出在塊324之后充分地實現了預定目標溫度。由此，方法300可繼續(xù)至塊328。否則，方法300可通過返回至塊306而迭代。
[0101]在塊328和330，可實施一個或多個進程事件。進程事件可完成當前層502c。在下方示出了進程事件的示例，但也可實施其他額外的或者替換性的進程事件。
[0102]在塊328，如圖5b和圖6b所示，可選擇性地將聚結劑504遞送給構建材料層502c的表面的一個或多個部分。如先前討論過的，可通過試劑分配器202例如以諸如液滴的流體形式遞送該試劑504。
[0103]可在層502c的多個部分上以圖案的形式執(zhí)行試劑504的選擇性遞送，層502c的多個部分由試劑遞送控制數據208定義為將變成固態(tài)從而形成生成的三維物體的一部分?！斑x擇性遞送”意味著聚結劑可以不同的圖案的形式遞送給構建材料層的表面的選定區(qū)域。圖案可由試劑遞送控制數據208定義。
[0104]圖5c和圖6c示出了已基本完全滲透到構建材料層502c中的聚結劑504，但在其他示例中，滲透度可能小于100%。例如，滲透度可取決于所遞送的試劑的數量、構建材料的性質、和試劑的性質等。
[0105]在塊330，可對構建材料層502c暫時施加預定水平的能量。在不同示例中，所施加的能量可以是紅外或近紅外能、微波能、紫外(UV)光、素光、或超聲能等。施加能量的時長或者能量暴露時間例如可取決于以下中的一個或多個:能量源的特征;構建材料的特征；以及聚結劑的特征。所使用的能量源的類型可取決于以下中的一個或多個:構建材料的特征；以及聚結劑的特征。在一個示例中，能量可施加預定的時長。
[0106]暫時施加能量可使已遞送或滲透了聚結劑504的構建材料的部分被加熱至構建材料的熔點以上從而聚結。例如，層502c的溫度可達到約220攝氏度。一旦冷卻，已聚結的部分變?yōu)楣虘B(tài)并且形成生成的三維物體的一部分。如先前討論過的，跨越層502a-b的一個這樣的部分510可以已在先前的迭代中生成。在施加能量的過程中吸收的熱量可傳播到先前固化的部分510，使部分510的一部分被加熱至其熔點之上。此效應有助于創(chuàng)建在固化的構建材料的相鄰層之間具有很強的層間黏合的部分512，如圖5d和6d所示。
[0107]在如上所述處理一層構建材料層之后，可在先前處理的構建材料層的頂上提供新的構建材料層。以此方式，先前處理的構建材料層充當隨后的構建材料層的支撐件。然后，可重復塊304至330的過程，以逐層生成三維物體。
[0108]如先前提及的，方法300可允許針對每個層或者每個層組(諸如，每兩層或三層為一組)基于溫度反饋調節(jié)溫度。例如，如上詳細描述的方法300描述了在塊304遞送了構建材料之后，基于塊306至326期間的溫度反饋調節(jié)溫度。在其他示例中，可在塊304和306之間執(zhí)行涉及遞送試劑的塊328，以使得如果沒有進行校準則塊322繼續(xù)至塊330。在此示例中，構建材料和試劑的遞送都是在基于塊306至326的溫度反饋而調節(jié)溫度之前執(zhí)行的。然而，此示例仍允許針對每個層或者每個層組基于反饋的溫度調節(jié)。
[0109]然而，在其他示例中，塊304可在塊326之后發(fā)生，以使得如果沒有進行校準則塊322繼續(xù)至塊304。在又一其他示例中，可在諸如測量的形變的質量度量超出閾值時，或者當用戶激活了反饋系統(tǒng)時，執(zhí)行基于塊306至326的反饋的溫度調節(jié)。
[0110]圖4是例示了根據一些示例的生成三維物體的方法400的流程圖。該方法可以是計算機實施的。在一些示例中，所示的順序可發(fā)生變化，以使一些步驟可同時發(fā)生、可增加一些步驟、以及可省略一些步驟。在描述圖4時將參照圖2a、圖2b、圖5a_d和圖6a_d，除圖3之夕卜，這些圖中的每個還可應用于圖4。方法300可允許在每個層或者每個層組(諸如，每兩層或三層為一組)的處理過程中基于溫度反饋調節(jié)溫度。
[0111]轉向塊402，控制器210可以以類似于參照圖3的塊302所描述的方式獲取試劑遞送控制數據208。
[0112]在塊404，類似于參照圖3的塊304所描述的，如圖5a和圖6a所示，可提供構建材料層502c。盡管為了示例的目的而在圖5a-d中示出了層502a-b是已完成的層，但應理解的是，初始地，可應用塊404至428的兩次迭代而生成層502a-b。
[0113]在塊406，對于當前層502c的每個區(qū)域，根據相應先前層的對I)當前層502c的相應各個區(qū)域的實際表面溫度、和2)影響當前層502c的各個區(qū)域的表面溫度測量的特性(諸如當前層502c表面的發(fā)射率)的預計影響，每個先前完成的層都可以與加權因數相關聯。這可以以類似于參照圖3的塊312所描述的方式完成。
[0114]在塊408，基于先前層數據并且基于當前層的特性，諸如在物體設計數據或試劑遞送控制數據208中定義的那些特性，控制器210可確定會影響層502c的表面溫度測量的特性，諸如當前層502c的表面區(qū)域的發(fā)射率。這可以以類似于參照圖3的塊314所描述的方式完成。
[0115]在一些示例中，當前層502c可對跨其區(qū)域的其自身的發(fā)射率具有均勻的貢獻，這是因為聚結劑504可能尚未遞送至當前層502c上。然而，在其他示例中，聚結劑504的遞送可在塊404與406之間執(zhí)行，而不是如圖4所示的在塊426執(zhí)行。在此情況下，層502c本身中的試劑504可以有望額外地影響層502c中心區(qū)域的發(fā)射率。
[0116]在塊410，基于來自塊412的所確定的影響表面溫度測量的所確定的特性(例如發(fā)射率)，控制器210可確定當前層502c的表面的群組，例如將表面劃分成一個或多個區(qū)域，以使得每個區(qū)域有望展現大致恒定的特性或展現例如發(fā)射率的大致恒定的確定的特性。這可以以類似于參照圖3的塊316所描述的方式完成。
[0117]在塊412，可使用坐標變換算法將諸如區(qū)域506和區(qū)域508的發(fā)射率恒定的區(qū)域的坐標映射到待由溫度傳感器228測量的層502c的區(qū)域的坐標。這些坐標之間的已知關系可存儲在控制器210的存儲器中。如果傳感器228和支撐構件204可彼此相對移動，則可針對傳感器228和支撐構件204的每個可能的相對空間配置存儲多個關系。坐標變換算法可校正透視誤差，并且可包括所測量的分布的像素距離與沿構建材料的實際長度之間的比例因子轉換。在一些示例中，映射的額外的精細調整可以包括基于在構建材料中提供的可通過傳感器228檢測到的圖案進行的校準。例如，可在構建區(qū)域的例如構建區(qū)域的角落的位置處設置諸如點格或干涉圖案的圖案、和/或遞送不同顏色的構建材料，以允許其被傳感器228檢測至IJ，從而允許隨后在發(fā)射率恒定的區(qū)域與待由傳感器228測量的區(qū)域之間進行映射。
[0118]在塊414，可確定構建材料的溫度分布。例如，溫度傳感器228可通過例如捕捉代表該構建材料的輻射分布的圖像而獲取溫度反饋。如先前討論過的，在其他示例中，可取得一系列圖像以生成代表輻射分布的合成圖像或平均圖像。可以由控制器210或由傳感器228中的處理器使用輻射分布基于用作構建材料的材料的溫度和輻射強度之間的已知關系(諸如黑體分布)來確定構建材料的溫度分布。例如，已知關系可假設從輻射強度到溫度的固定轉換，并且可假設例如構建材料的發(fā)射率為100 %。
[0119]在塊416，層502c表面的選定區(qū)域的溫度分布數據可在遍及選定區(qū)域的各點處被取平均值，以確定平均溫度。
[0120]在一些示例中，選定區(qū)域可包括層502c的具有不同發(fā)射率的區(qū)域，例如，包括區(qū)域506和區(qū)域508兩者。由此，選定區(qū)域可包括層502c表面的整個測量區(qū)域。在此情況下，基于確定的區(qū)域506和區(qū)域508，可基于群組和發(fā)射率數據來校正溫度分布數據，該溫度分布數據是在塊414基于從輻射強度到溫度的固定轉換的假設并且假設發(fā)射率為諸如100%而初始生成的。例如，在圖5a和圖6a中，如果在塊314確定了區(qū)域506和508中的任何區(qū)域的發(fā)射率小于100%，則可校正這些區(qū)域的溫度分布數據。然后，可在遍及區(qū)域506和區(qū)域508的點處對校正后的溫度分布數據取平均值，以確定平均溫度。
[0121]在其他示例中，選定區(qū)域可包括發(fā)射率恒定的一個區(qū)域或者可包括發(fā)射率大致恒定的一個區(qū)域，諸如區(qū)域506或區(qū)域508。然后，可在遍及區(qū)域506或區(qū)域508的點處對校正后的溫度分布數據取平均值，以確定平均溫度。在一些示例中，可對傳感器228編程以傳遞僅在預計或期望具有恒定發(fā)射率的預定區(qū)域中的圖像。
[0122]在塊418，可將所確定的平均溫度與存儲在控制器210的存儲器中的預定目標溫度進行比較。可將目標溫度設為低于在存在聚結劑504的情況下使構建材料經歷黏合的溫度。例如如果構建材料是尼龍12，則目標溫度可在約155和約160攝氏度之間的范圍內，或者可居中于約160攝氏度。在另一示例中，如果構建材料是熱塑材料，則目標溫度可以是約90度。然而，根據所使用的構建材料的特性，其他溫度也可以是適當的。
[0123]在決策塊420，如果塊418的比較顯示平均溫度還未達到或者基本還未達到目標溫度分布，則方法400可繼續(xù)至塊422以執(zhí)行校準。如果平均溫度已達到或已基本達到目標溫度分布，則方法300可繼續(xù)至塊426以執(zhí)行一個或多個進程事件。
[0124]在塊422，系統(tǒng)200可嘗試通過冷卻或加熱層502c以實現預定目標溫度。這可以以類似于參照圖3的塊324所描述的方式完成。
[0125]在決策塊424中，可確定是否執(zhí)行從塊414到422的額外的迭代以使平均溫度更接近預定目標溫度。該確定可基于塊418的最后一次迭代所確定的平均溫度與預定目標溫度之間的差。如果該差低于閾值，則可推測出在塊422之后充分地實現了預定目標溫度。由此，方法400可繼續(xù)至塊426。否則，方法400可通過返回至塊414而迭代。
[0126]在塊426和428，可實施一個或多個進程事件。進程事件可完成當前層502c。這可以以類似于參照圖3的塊328和330所描述的方式完成。
[0127]在如上所述處理了一層構建材料層之后，可在先前處理的構建材料層的頂上提供新的構建材料層。以此方式，先前處理的構建材料層充當隨后的構建材料層的支撐件。然后，可重復塊404至428的過程，以逐層生成三維物體。
[0128]如先前提及的，方法400可允許針對每個層或者每個層組(諸如，每兩層或三層為一組)基于溫度反饋調節(jié)溫度。例如，如上詳細描述的方法400描述了在塊404遞送了構建材料之后，基于塊406至424期間的溫度反饋調節(jié)溫度。在其他示例中，可在塊404和414之間的任意點(例如塊404與塊406之間)執(zhí)行涉及遞送試劑的塊426，以使得如果沒有進行校準則塊420繼續(xù)至塊428。在此示例中，構建材料和試劑的遞送都是在基于塊406至424的溫度反饋而調節(jié)溫度之前執(zhí)行的。然而，此示例仍允許針對每個層或者每個層組基于反饋的溫度調節(jié)。
[0129]然而，在其他示例中，塊404可在塊424之后發(fā)生，以使得如果沒有進行校準則塊420繼續(xù)至塊404。在又一其他示例中，可在諸如測量的形變的質量度量超出閾值時，或者如果用戶激活了反饋系統(tǒng)時，執(zhí)行基于塊406至424的反饋的溫度調節(jié)。
[0130]此說明書中公開的(包括任意隨附權利要求書、摘要和附圖的)所有特征，和/或如此公開的任意方法或過程中的所有的步驟可以任意組合方式進行組合，除非這些特征和/或步驟中的至少一些彼此排斥。
[0131]在前述說明書中闡述了大量細節(jié)以提供對此處公開的發(fā)明主題的理解。然而，示例可在缺少所有或部分這些細節(jié)的情況下實施。其他示例可能包括源自以上討論的細節(jié)的修改和變型。所附權利要求書旨在覆蓋這些修改和變型。
【主權項】
1.一種系統(tǒng)，包括: 控制器，用于 接收由溫度傳感器測量的代表構建材料的當前層的至少一部分的溫度分布的溫度數據； 確定代表位于所述當前層下方的構建材料的一個或多個先前層中的每個先前層對所述當前層的特性的影響程度的一個或多個加權因數； 基于所確定的一個或多個加權因數以及基于所述特性如何由一個或多個區(qū)域中的每個區(qū)域來展現而在所述當前層中識別所述一個或多個區(qū)域;并且 如果識別的所述一個或多個區(qū)域中的選定區(qū)域的溫度數據不匹配目標溫度，則使所述當前層實現所述目標溫度。2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括: 試劑分配器，用于選擇性地將聚結劑遞送給所述當前層的一部分，以使該部分在被施加能量時聚結；以及 能量源，用于對所述當前層施加能量，以使該部分聚結并且隨后固化， 所述控制器用于: 在使所述當前層實現所述目標溫度之后，控制所述試劑分配器選擇性地將所述聚結劑遞送至所述當前層的該部分;并且 控制所述能量源對所述當前層施加能量，以使該部分聚結并且隨后固化。3.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個先前層包括至少兩個先前層，并且其中，所述一個或多個加權因數包括至少兩個加權因數，每個加權因數代表所述兩個先前層中的各個先前層對所述特性的影響程度。4.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述當前層的所述特性是所述當前層的所述溫度分布。5.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述當前層的所述特性包括所述一個或多個區(qū)域的相應的一個或多個發(fā)射率。6.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個區(qū)域包括具有彼此不同的發(fā)射率的至少兩個區(qū)域。7.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其中，識別的所述兩個區(qū)域中的每個區(qū)域具有大致恒定的發(fā)射率。8.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器用于如果識別的所述兩個區(qū)域中的選定區(qū)域的溫度數據不匹配所述目標溫度，則使所述當前層實現所述目標溫度。9.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器用于在使所述當前層實現所述目標溫度之前，基于所述一個或多個發(fā)射率校正所述溫度數據。10.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述溫度數據包括所述一個或多個區(qū)域中的各區(qū)域的多個溫度值的平均溫度。11.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述選定區(qū)域位于所述先前層中的一個的構建材料的未固化區(qū)域之上。12.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述選定區(qū)域位于所述先前層中的一個的構建材料的正在聚結、正在固化或者已經固化的區(qū)域之上。13.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述目標溫度是通過加熱所述當前層至所述目標溫度實現的。14.一種包括可執(zhí)行指令的非暫時性計算機可讀存儲介質，當由處理器執(zhí)行時、所述可執(zhí)行指令使所述處理器: 從溫度傳感器接收代表測量的跨構建材料的當前層的溫度分布的溫度數據； 確定所述當前層或者所述當前層下方的構建材料的先前層對跨所述當前層的發(fā)射率的影響； 基于確定的所述影響，在所述當前層中確定各自具有彼此不同的發(fā)射率的多個區(qū)域；如果所確定的區(qū)域中的選定區(qū)域中的溫度數據不同于目標溫度，則使所述當前層達到所述目標溫度。15.—種方法，包括: 通過處理器: 從溫度傳感器接收溫度數據，所述溫度數據包括構建材料的當前層的多個溫度； 確定代表所述當前層下方的構建材料的先前層對所述當前層的特性的影響的加權因數，所述特性影響所述多個溫度的測量； 基于確定的所述加權因數并且基于所述特性如何由一個或多個區(qū)域中的每個區(qū)域來展現，在所述當前層中識別區(qū)域；以及 響應于所識別的區(qū)域中的選定區(qū)域的溫度不匹配目標溫度，在所述當前層中實現所述目標溫度。
【文檔編號】B29C67/00GK106061713SQ201480075551
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年4月29日
【發(fā)明人】亞歷杭德羅·曼紐爾·德·佩尼亞, 費爾南多·朱昂·若維爾, 塞巴斯蒂·科特斯·I·赫爾姆斯
【申請人】惠普發(fā)展公司，有限責任合伙企業(yè)