BE1023151B1 - Toepassing van meerdere bundelvlek-afmetingen voor het verkrijgen van een verbeterde prestatie van optische additief-productietechnieken - Google Patents

Abstract

Werkwijzen en inrichtingen voor de toepassing van meerdere bundelvlek-breedtes teneinde een verbeterde prestatie to verkrijgen in optische additief-productietechnieken zijn geopenbaard. In sommige uitvoeringsvormen omvat een optische additief productie-inrichting voor het produceren van een voorwerp een scanner, geconfigureerd voor het richten van een straal uitgezonden door een emitter in de richting van een objectlaag en een besturingsmodule in datacommunicatie met de scanner. De besturingsmodule kan worden geconfigureerd voor het: berekenen van een veelheid aan arceer-vectoren; het selecteren van twee of meer van de veelheid aan to vergelijken arceer-vectoren; het vergelijken van de twee of meer geselecteerde arceer-vectoren met een eerste combinatieparameter; en het berekenen van een eerste nieuwe arceer-vector op basis van de twee of meer geselecteerde arceer-vectoren.

Description

TOEPASSING VAM MEERDERE BUNDELVLEK-AFMETINGEN VOOR HET VERKRIJGEN VAN EEN VERBETERDE PRESTATIE VAN OPTISCHE ADDITIEF-PRODUCTIETECHNIEKEN

Achtergrond van de uitvinding

Werkwijzen van additiefproductie kunnen een stralingszender gebruiken om een straal uit te zenden die een onderliggend materiaal verwerkt. Er kunnen optische elementen worden gebruikt om de grootte van de straal of resulterende bundelvlek op het onderliggende materiaal te beïnvloeden.

Gebruik van een straal met een grotere bundelvlek-afmeting voor het verwerken van onderliggend materiaal kan meerdere voordelen verschaffen. Bijvoorbeeld, een grotere bundelvlek kan het totale aantal vectoren verminderen dat de bundelvlek moet overspannen om een specifiek gebied te bewerken, dat, op zijn beurt, de totale verwerkingsduur van een object kan verminderen. Deze strategie kan bijzonder geschikt zijn voor het verwerken van een opvulgebied, d.w.z. een gebied binnen de buitenste contouren van een te produceren obj eet.

Een nadeel van het gebruik van een grotere bundelvlek-afmeting is het onvermogen om elementen te verwerken die kleiner zijn dan de afmeting van de bundelvlek. Er is dus een wisselwerking tussen bundelvlek-afmeting en verwerkingssnelheid en resolutie, waardoor uiteindelijk de productiesnelheid en de kwaliteit van het object in zijn geheel wordt beïnvloed.

Dienovereenkomstig is er nood aan inrichtingen en werkwijzen voor gebruik van diverse bundelvlek-afmetingen om de snelheid van optische additiefproductie te verhogen terwijl de mogelijkheid tot het vormen van kleine elementen wordt behouden.

Samenvat t ing

De aanvraag beschrijft werkwijzen en inrichtingen voor het gebruik van meerdere bundelvlek-afmetingen teneinde een verbeterde prestatie in optische additief-productietechnieken te verkrijgen.

In één uitvoeringsvorm omvat een optische additiefproductie-inrichting voor het produceren van een object: een scanner geconfigureerd voor het richten van een straal die werd verzonden door een emitter naar een laag van het object; een besturingsmodule in datacommunicatie met de scanner, waarbij de besturingsmodule is geconfigureerd voor het: berekenen van een veelheid aan arceer-vectoren; het selecteren van twee of meer van de veelheid aan arceer-vectoren die moeten worden vergeleken; het vergelijken van de twee of meer geselecteerde arceer-vectoren met een eerste combinatieparameter; en het berekenen van een eerste nieuwe arceer-vector op basis van de twee of meer geselecteerde arceer-vectoren.

In sommige uitvoeringsvormen van de optische additiefproductie-inrichting is de emitter een laseremitter en is de straal een laserstraal.

In sommige uitvoeringsvormen van de optische additiefproductie-inrichting heeft de eerste combinatieparameter betrekking op een nabijheid van een eerste eindpunt van een eerste geselecteerde arceer-vector en een eerste eindpunt van een tweede geselecteerde arceer-vector.

In sommige uitvoeringsvormen van de optische additiefproductie-inrichting heeft de eerste combinatieparameter betrekking op een lengte van een eerst geselecteerde arceer-vector.

In sommige uitvoeringsvormen van de optische additiefproductie-inrichting is de besturingsmodule verder geconfigureerd voor het: vergelijken van de twee of meer geselecteerde arceer-vectoren met een tweede combinatieparameter.

In sommige uitvoeringsvormen van de optische additiefproductie-inrichting is de tweede combinatieparameter anders dan de eerste combinatieparameter.

In sommige uitvoeringsvormen van de optische additief-productie-inrichting is de besturingsmodule verder geconfigureerd voor het; berekenen van de eerste nieuwe arceer-vector op basis van een eerste straalgrootte.

In sommige uitvoeringsvormen van de optische additiefproductie-inrichting is de besturingsmodule verder geconfigureerd voor het: berekenen van een tweede nieuwe arceer-vector op basis van een tweede straalgrootte.

In sommige uitvoeringsvormen van de optische additiefproductie-inrichting is de besturingsmodule verder geconfigureerd voor het: berekenen van een bijgestelde objectlaag-offset op basis van de berekende eerste nieuwe arceer-vector.

In sommige uitvoeringsvormen van de optische additiefproductie-inrichting omvat de scanner verder: een sensor.

In een andere uitvoeringsvorm omvat een werkwijze voor het bepalen van een veelheid aan arceer-vectoren: het berekenen van een veelheid aan arceer-vectoren; het selecteren van twee of meer van de veelheid aan arceer-vectoren die moeten worden vergeleken; het vergelijken van de twee of meer geselecteerde arceer-vectoren met een eerste combinatieparameter; het berekenen van een eerste nieuwe arceer-vector op basis van de twee of meer geselecteerde arceer-vectoren; en het richten, door middel van een scanner, van een straal uitgezonden door een emitter langs de nieuwe arceer-vector.

In sommige uitvoeringsvormen van de werkwijze is de emitter een laseremitter en is de straal een laserstraal.

In sommige uitvoeringsvormen van de werkwijze heeft de eerste combinatieparameter betrekking op een nabijheid van een eerste eindpunt van een eerste geselecteerde arceer-vector en een eerste eindpunt van een tweede geselecteerde arceer-vector.

In sommige uitvoeringsvormen van de werkwijze heeft de eerste combinatieparameter betrekking op een lengte van een eerste geselecteerde arceer-vector.

In sommige uitvoeringsvormen van de werkwijze omvat de werkwijze verder: het vergelijken van de twee of meer geselecteerde arceer-vectoren met een tweede combinat ieparameter.

In sommige uitvoeringsvormen van de werkwijze is de tweede combinatieparameter anders dan de eerste combinatieparameter.

In sommige uitvoeringsvormen van de werkwijze is de besturingsmodule verder geconfigureerd voor het : berekenen van de eerste nieuwe arceer-vector op basis van een eerste straalgrootte.

In sommige uitvoeringsvormen van de werkwijze omvat de werkwijze verder: het berekenen van een tweede nieuwe arceer-vector op basis van een tweede straalgrootte.

In sommige uitvoeringsvormen van de werkwijze omvat de werkwijze verder: het berekenen van een bijgestelde objectlaag-offset op basis van de berekende eerste nieuwe arceer-vector.

In sommige uitvoeringsvormen van de werkwijze omvat de scanner een sensor.

Korte beschrijving van de tekeningen FIG. 1 geeft een voorbeeld weer van een optische additiefproductie-inrichting volgens één of meer hierin geopenbaarde uitvoeringsvormen. FIG. 2A toont een voorbeeld van een objectlaag waarin diverse problemen worden aangetoond die kunnen optreden door de selectie van een specifiek straalkenmerk, zoals bundelvlek-breedte. FIG. 2B geeft nog een ander probleem weer bij het kiezen van een specifiek straalkenmerk» zoals bundelvlek-breedte. FIG. 3 geeft een kenschetsende werkwijze weer voor het verbeteren van arceer-vector berekening aan de hand van meerdere bundelvlek-afmetingen, FIGn. 4A-4C geven voorbeelden weer van de resultaten van een arceer-vector optimalisatiewerkwij ze. FIG. 5 geeft een andere mogelijke werkwijze weer voor het optimaliseren van arceer-vectoren in een objectlaag. FIG. 6 geeft een kenschetsend systeem weer voor het ontwerpen en produceren van een object door additief-productie. FIG. 7 geeft een functioneel blokdiagram weer van één voorbeeld van een computer van FIG. 6. FIG. 8 geeft een werkwijze weer voor het produceren van een 3D-object.

Gedetailleerde beschrijving van bepaalde uitvoeringsvormen van de uitvinding

De onderhavige aanvraag openbaart inrichtingen en werkwijzen voor gebruik van meerdere bundelvlek-af metingen voor het verkrijgen van een verbeterde prestatie in optische additiefproductietechnieken.

Werkwijzen voor additiefproductie kunnen het gebruik omvatten van stralingszenders, zoals lasers of andere lichtbronnen met hoge intensiteit, voor het fuseren, sinteren, smelten, uitharden of op een andere wijze verwerken van een basismateriaal teneinde driedimensionale objecten te creëren.

De straal van een stralingszender, zoals een laserstraal, kan worden bestuurd door een scanner, die de straal langs een specifieke route richt teneinde een onderliggend materiaal te bewerken en een object te vormen. De scanner kan worden gebruikt voor het vormen van, bijvoorbeeld, een "omtrek" of "grens" of "contour" van een object door het geleiden van een straal langs een door de computer bestuurde route op basis van, bijvoorbeeld, één of meer lijnen (of vectoren) in een computerondersteund ontwerp (C00) van het object. Evenzo kunnen binnenste gedeelten van een voorbeeld, bijvoorbeeld, "vulling", worden gecreëerd door het bewegen van een straal langs een reeks parallelle (d.w.z. "gearceerde") of elkaar kruisende lijnen (d.w.z. "kruis-gearceerd") in een omtrek van een object. Dergelijke lijnen kunnen worden omschreven als "arceer-vectoren" of gewoonweg als "vectoren" en kunnen opgenomen zijn in data omvattende een C00-ontwerp, De straal wordt vervolgens heen en weer gescand langsheen de arceer-veetoren zodat het onderliggende materiaal wordt uitgehard op een beheerste manier. De arceer-vectoren kunnen worden af gebogen van de grens van een object door een "offset-grens", die kan aangeven waar een arceer-vector dient te stoppen door een nabijheid van een object-grens en een geselecteerde bundelvlek-breedte. Additioneel kan de scanner een straal manipuleren die werd uitgezonden door een stralingszender met behulp van optische elementen, zoals spiegels, focuslenzen, en andere optische elementen, zodat het brandpunt van de straal, of "bundelvlek", op een te vormen object relatief groter of relatief kleiner is. Tenslotte kan de scanner verder het vermogens- of energieniveau van de straal manipuleren met behulp van elektrische besturingselementen.

De totale tijd die nodig is voor het verwerken van een laag van een object tijdens additief-productie kan worden beïnvloed door het aantal vectoren die de scanner moet volgen om die specifieke laag te vormen. Bijvoorbeeld, wanneer er vele arceer-vectoren nodig zijn voor het verwerken van één enkele laag van een object, wordt de totale verwerkingstijd niet alleen beïnvloed door de tijd nodig voor het actief verwerken van het basismateriaal door middel van de straal (bv. uitharding) , maar ook door de tijd die nodig is om de scanner tussen diverse vector-eindpunten en vector-beginpunten te bewegen. Deze zogenaamde "sprongen" (d.w.z, bewegingen van de scanner die niet bedoeld zijn om het onderliggende materiaal te verwerken) kunnen bijdragen tot een significante hoeveelheid tijd voorbij de duur van het produceren van een specifieke laag, en zelfs nog meer wanneer rekening wordt gehouden met productie van het volledige object.

Er zijn diverse optische additief-productietechnologieën waarbij gebruik wordt gemaakt van stralingszenders bekend in het vakgebied, zoals: Stereolithografie (SLA), selectieve laser-sintering (SLS) en selectieve laser-smelting (SLM). ïn gevallen waarin een laseremitter wordt gebruikt in SLA, SLS, of SLM, kan de werkwijze over het algemeen worden omschreven als laseradditief-productie (Laser Additive Manufacturing - LAM).

Stereolithografie (SLA) is een optische additief-productietechniek die wordt gebruikt voor het laag per laag "printen" van driedimensionale (3D) objecten. Een SLA-inrichting kan, bijvoorbeeld, gebruik maken van een ultraviolet (UVj laser om een fotoreactieve substantie uit te harden met uitgezonden straling. In sommige uitvoeringsvormen richt de SLA-inrichting de UV-laser over een oppervlak van een fotoreactieve substantie, zoals, bijvoorbeeld, een ultraviolet-uithardbaar fotopolymeer ("hars") teneinde laag per laag een object te bouwen. Voor elke laag traceert de laserstraal een dwarsdoorsnede van het object op het oppervlak van het vloeibare hars, dat de dwarsdoorsnede uithardt en solide maakt en verbindt met de onderliggende laag. Na voltooiing van een laag verlaagt de SLA-inrichting een productieplatform met een afstand die gelijk is aan de dikte van één enkele laag en zet vervolgens een nieuw oppervlak van niet-uitgehard hars af (of een gelijkaardig fotoreactief materiaal) op de vorige laag. Op dit oppervlak wordt een nieuw patroon getraceerd, waardoor een nieuwe laag wordt gevormd. Door dit proces laag per laag te herhalen kan een volledig 3D-deel worden gevormd.

Stereolithografie kan het gebruik vereisen van structuren die het te vormen object aan het productieplatform bevestigen en ondersteunen teneinde verbuiging als gevolg van de zwaartekracht en andere productiestappen te voorkomen (zoals afzetting van nieuwe oppervlakken). Steunstructuren kunnen worden gegenereerd tijdens de creatie van een computerondersteund ontwerp (COO) model van het te produceren object. Steunstructuren worden kenmerkend verwijderd van het eindproduct.

Selectieve laser-sintering (SLS) is een andere optische additiefproductietechniek die wordt gebruikt voor het 3D-afdrukken van objecten. SLS-inrichtingen gebruiken vaak een laser met groot vermogen (bv, een koolstofdioxidelaser) voor het "sinteren" (d.w.z. fuseren) van kleine plasticdeeltjes, metaal, keramiek, of glaspoeders in een 3D-object. Net als bij SLA kan de SLS-inrichting een laser gebruiken voor het scannen van dwarsdoorsnedes op het oppervlak van een poederbed in overeenstemming met een COO-ontwerp. Ook net als bij SLA kan de SLS-inrichting een productieplatform verlagen met één laagdikte nadat een laag werd voltooid en een nieuwe laag materiaal toevoegen zodat een nieuwe laag kan worden gevormd. In sommige uitvoeringsvormen kan een SLS-inrichting de poeder voorverwarmen om het voor de laser gemakkelijker te maken de temperatuur tijdens het sinteringsproces te verhogen.

In tegenstelling tot SLA vereist SLS niet noodzakelijk steunstructuren doordat het te vormen object steeds kan worden omgeven door niet-gesinterde poeder, waardoor ondersteuning wordt verschaft aan het object. Daarom kunnen objecten die door deze werkwijze worden geproduceerd mogelijk geen stap van het verwijderen van de steunstructuren vereisen.

Selectieve lasersmelting (SLM) is nog een andere optische additiefproductietechniek die wordt gebruikt voor het 3D-afdrukken van objecten. Net als SLS gebruikt een SLM-inrichting kenmerkend een laser met groot vermogen om selectief dunne lagen metaalpoeder te smelten teneinde vaste metalen objecten te vormen.

Ondanks deze overeenkomsten verschilt SLM van SLS doordat het kenmerkend materialen gebruikt met veel hogere smeltpunten. Bij het construeren van objecten door middel van SLM kunnen dunne lagen metaalpoeder worden verdeeld door middel van diverse coatingmechanismen. Net als bij SLA en SLS beweegt een productieoppervlak omhoog en omlaag om de individuele vorming van lagen mogelijk te maken. FIG. 1 geeft een optische additiefproductie-inrichting 100 weer die geconfigureerd kan zijn voor het uitvoeren van optische additiefproductietechnieken zoals SLA, SLS en SLM, en andere zoals bekend is in het vakgebied.

Optische additiefproductie-inrichting 100 omvat een besturingseenheid 110, die in datacommunicatie staat met een emitter 120, een scanner 130, en een platform 140. Besturingseenheid 110 kan, bijvoorbeeld, een computersysteem zijn met software voor het bedienen van optische additiefproductie-inrichting 100. In andere uitvoeringsvormen kan besturingseenheid 110 de vorm hebben van een processor voor algemene doeleinden, een digitaal-signaal processor (DSP), een applicatiespecifiek geïntegreerd circuit (ASIC), een veld-programmeerbare gate-array (FPGA) of een ander programmeerbaar logisch apparaat, afzonderlijke poort of transistor logica, afzonderlijke hardwarecomponenten, of elke geschikte combinatie daarvan, ontworpen voor het uitvoeren van de hierin beschreven functies zoals bekend bij eenieder die is onderlegd in het vakgebied.

Het dient vermeld dat de lijnen van datacommunicatie afgebeeld tussen besturingseenheid 110 en emitter 120, scanner 130 en platform 140 in FIG. 1 uitsluitend representatief zijn. De dataeommunicatieroute tussen besturingseenheid 110 en aspecten van optische additiefproductie-inrichting 100 kunnen direct of indirect zijn, kunnen één enkel of meerdere netwerken overlappen, kunnen interveniërende apparaten omvatten, kunnen bedraad of draadloos zijn, kunnen verschillende protocollen gebruiken, kunnen verschillende mediums gebruiken, enz. Bovendien kunnen de datacommunicatieroutes in één richting of in twee richtingen lopen, zodat gegevens kunnen worden gedeeld tussen diverse apparaten. Bijvoorbeeld, platform 140 kan terug aan de besturingseenheid gegevens rapporteren met betrekking tot zijn positie voor een besturing van het gesloten-lus type.

Besturingseenheid 110 kan emitter 120 besturen. Bijvoorbeeld, besturingseenheid 110 kan gegevenssignalen versturen naar emitter 120 teneinde de emitter aan en uit te zetten. Additioneel kan besturingseenheid 110 het uitgangsvermogen van emitter 120 besturen. In sommige uitvoeringsvormen kan 110 meerdere emitters 120 besturen (niet weergegeven) in dezelfde optische additiefproductie-inrichting 100. In sommige uitvoeringsvormen kan emitter 120 additioneel gegevens terugsturen naar besturingseenheid 110. Bijvoorbeeld, emitter 120 kan operationele parameters versturen, zoals vermogensuitvoer, gebruik van vermogen, temperatuur, en andere operationele parameters die bekend zijn in het vakgebied. De operationele parameters emitter 120 kunnen door besturingseenheid 110 worden gebruikt om de verwerking van object 150 verder te besturen of te optimaliseren.

Besturingseenheid 110 kan ook scanner 130 besturen. Bijvoorbeeld, besturingseenheid 110 kan scanner 130 een bepaalde bundelvlek-afmeting laten selecteert. In sommige uitvoeringsvormen kan de besturingseenheid een bundelvlek-afmeting laten selecteren via straalselectiemodule 132. Het dient vermeld dat, hoewel afgeheeld in FIG. 1 als onderdeel van de scanner, straalselectiemodule 132 in sommige uitvoeringsvormen deel kan uitmaken van de besturingseenheid 110 of in andere uitvoeringsvormen volledig onafhankelijk kan zijn. Het dient ook vermeld dat bij verwijzing naar "straalgrootte", "bundelvlek-afmeting", "straalbreedte", "bundelvlek-breedte", enz., de kenmerkende implicatie de afmeting van de vlek is die wordt gevormd door het invallen van de straal op een specifiek oppervlak. In sommige gevallen kunnen de straalbreedte en de bundelvlek-breedte gelijk zijn. In andere gevallen kunnen focus- of andere optische elementen er echter voor zorgen dat de bundelvlek groter of kleiner wordt dan de straal uitgezonden door emitter 120.

Besturingseenheid 110 kan ook de selectie, manipulatie, articulatie, engagement of ander gebruik van optische elementen 134 regelen. Bijvoorbeeld, besturingseenheid 110 kan een focus-lenselement laten bewegen teneinde de grootte van een resulterende straal 136 of een grootte van een resulterende bundelvlek 138 te beïnvloeden. Verder kan besturingseenheid 110 een spiegel of gelijkaardige optisch element resulterende straal 136 terugsturen in verschillende richtingen en op verschillende locaties van object 150. Als nog een ander voorbeeld kan besturingseenheid 110 een sluiter of gelijkaardige optisch element resulterende straal 136 laten maskeren, zelfs terwijl emitter 120 actief is.

In sommige uitvoeringsvormen kan besturingseenheid 110 gegevens terug ontvangen van scanner 130. Bijvoorbeeld, scanner 130 kan operationele parameters versturen, zoals vermogensuitvoer, gebruik van vermogen, temperatuur, straalgrootte-selectie, straalvermogen, straalrichting, bundelvlekpositie, positie van de optische elementen, toestand van de optische elementen, en andere operationele parameters zoals bekend in het vakgebied. De operationele parameters van emitter 120 kunnen worden gebruikt door besturingseenheid 110 voor het verder besturen of optimaliseren van de verwerking van object 150. In sommige uitvoeringsvormen kan besturingseenheid 110 deel uitmaken van scanner 130.

Besturingseenheid 110 kan ook platform 140 besturen. Bijvoorbeeld, besturingseenheid 110 kan platform 140 ertoe aanzetten in één of meer dimensies te bewegen (bv. omhoog en omlaag of van links naar rechts). Besturingseenheid 110 kan operationele gegevens van platform 140 ontvangen, zoals positie, temperatuur, gewicht, nabijheid, en andere zoals bekend bij eenieder die is onderlegd in het vakgebied. Besturingseenheid 110 kan platform 140 ertoe aanzetten te bewegen in stappen van één laag van object 150 in een tijdsduur waarin scanner 130 een laag materiaal kan verwerken om te worden toegevoegd aan object 150. Lagen van object 150 kunnen worden gedefinieerd in driedimensionale ontwerptekeningen {bv. 3D-COO) of in één of meer tweedimensionale tekeningen in dwarsdoorsnede {bv. 2-COO).

In sommige uitvoeringsvormen kan besturingseenheid 110 objectontwerp-gegevens opslaan of er op een andere wijze toegang toe hebben, zoals 3D-C00 tekeningen van een object dat moet worden geproduceerd door optische additiefproductie-inrichting 100. Bijvoorbeeld, besturingseenheden 110 kan deel uitmaken van een computersysteem dat ook software en hardware voor objectontwerp omvat, zoals C00-software. Op deze manier kan besturingseenheid 110 toegang hebben tot objectontwerp-gegevens teneinde emitter 120, scanner 130, en platform 140 te besturen en object 150 te produceren. In andere uitvoeringsvormen kan besturingseenheid 110 worden door een communicatieroute verbonden met een depot, databank, of dergelijke van ontwerpgegevens, zoals databank 160 in FIG. 1.

Emitter 120 kan, bijvoorbeeld, een laseremitter zijn, zoals een diodelaser, gepulseerde laser, of vezellaag, of andere types van laser zoals bekend bij eenieder die is onderlegd in het vakgebied. In sommige uitvoeringsvormen kan de emitter 120 een ultravioletlaser, koolstofdioxidelaser, of ytterbiumlaser zijn. Emitter 120 kan andere types van bestralende emitters zijn zoals bekend bij eenieder die is onderlegd in het vakgebied.

Emitter 120 zendt een straal, bijvoorbeeld laserstraal 122, uit die vervolgens wordt verwerkt door scanner 130. Het dient vermeld dat, hoewel niet weergegeven in FIG. 1, optische elementen zoals spiegels, lenzen, prisma's, filters, enz., kunnen zich tussen de emitter 120 en scanner 130 bevinden.

In sommige uitvoeringsvormen kan emitter 120 een onderdeel van scanner 130 zijn.

Scanner 130 kan een straalselectiemodule 132 en optische elementen 134 omvatten. Straalselectiemodule 132 kan reageren op gegevenscommando's van besturingseenheid 110 om een straalkenmerk (bv. vlekbreedte) te selecteren voor verwerking van object 150. Zoals hieronder verder zal worden beschreven kan de straalselectiemodule regels, heuristiek of algoritmes gebruiken die zijn opgenomen in software en hardware teneinde optimale stTaalkenmerken te selecteren voor verwerking van object 150. In sommige uitvoeringsvormen kan straalselectiemodule 132 straalkenmerken bepalen aan de hand van gegevens van besturingseenheid 110. In andere uitvoeringsvormen kan straalselectiemodule additioneel gegevens van scanner 130 gebruiken bij het bepalen van straalkenmerken.

Scanner 130 omvat ook optische elements 134. Bijvoorbeeld, optische elementen kunnen lenzen, spiegels, filters, splitters, prisma's, diffusera, vensters, verplaatsers en andere elementen zijn zoals bekend in het vakgebied. De optische elements 134 kunnen vast of beweegbaar zijn op basis van gegevens ontvangen door scanner 130 of besturingseenheid 110.

Scanner 130 kan ook sensoren (niet weergegeven) omvatten die diverse werkingsparameters meten tijdens werking van de scanner 130. Algemeen gesproken kunnen de sensoren datafeedback verschaffen aan de scanner 130 en/of besturingseenheid 110 teneinde de kalibratie en productieprestatie van optische additiefproductie-inrichting 100 te verbeteren.

Bijvoorbeeld, scanner 130 kan positiesensoren, warmtesensoren, nabijheidsensoren, en dergelijke omvatten. Additioneel kan scanner 130 één of meer beeldsensoren omvatten. De beeldsensoren kunnen worden gebruikt voor het verschaffen van visuele feedback aan een bediener van optische additiefproductie-inrichting 100. De beeldsensoren kunnen, bijvoorbeeld, ook worden gebruikt voor het analyseren van de grootte, focus en positie van de invallende bundelvlek op het te produceren object voor kalibratie en precieze tracering. Verder kan de beeldsensor gevoelig zijn voor warmte (bv. een thermische beeldsensor) en worden gebruikt voor het bepalen van de toestand van het onderliggende materiaal (bv. hars) wanneer het wordt verwerkt. Bijvoorbeeld, een thermische beeldsensor kan de plaatselijke verwarming rond de bundelvlek en/of het niveau van uitharding van het te verwerken materiaal meten.

Platform 140 doet dienst als beweegbare basis voor de productie van object 150. Zoals hoger beschreven kan platform 140 in één of meer richtingen bewegen en worden bestuurd door een besturingseenheid, zoals besturingseenheid 110. Bijvoorbeeld, platform 140 kan worden bestuurd door besturingseenheid 110 en één laag of dwarsdoorsnede van object 150 tegelijk worden bewogen tijdens de productie van object 150.

Platform 140 kan sensoren omvatten · die operationele gegevens bepalen en die gegevens doorsturen naar besturingseenheid 110 of naar andere delen van optische additiefproductie-inrichting 100.

Platform 140 kan opgenomen zijn in een container of vat (niet weergegeven) dat productiematerialen (bv. fotogevoelig hars) bevat dat wordt verwerkt door een invallende bundelvlek die wordt gericht door scanner 130. Bijvoorbeeld, scanner 130 kan een straal richten over een laag fotogevoelig hars, waardoor het hars uithardt en een permanente laag van object 150 vormt.

Platform 140 kan vervaardigd zijn uit elk geschikt materiaal van adequate sterkte en veerkracht om dienst te doen als productiebasis voor objecten zoals object 150.

Naast een container of vat rond platform 14 0 kan optische additiefproductie-inrichting 100 ook een productiemateriaal verdelend element omvatten. Bijvoorbeeld, een element kan een nieuwe laag productiemateriaal aanbrengen nadat elke respectieve laag van object 150 is voltooid door de werking van scanner 130.

Object 150 wordt door optische additiefproductie-inrichting 100 gevormd door middel van diverse werkwijzen, zoals SLA, SLS, SLM en andere zoals bekend bij eenieder die is onderlegd in het vakgebied. Object 150 kan worden gevormd uit elk materiaal dat geschikt is voor optische additiefproductie. Geschikte materialen omvatten, bijvoorbeeld: polypropyleen, thermoplastisch polyurethaan, polyurethaan, acrylonitril butadieen styreen (ABS), polycarbonaat (PC), PC-ABS, polyamide, polyamide met additieven zoals glas- of metaaldeeltjes, resorbeerbare materialen zoals polymeer-keramiek composieten, en andere gelijkaardige geschikte materialen. In sommige uitvoeringsvormen kunnen in de handel verkrijgbare materialen worden gebruikt. Deze materialen omvatten mogelijk: DSM Somos® materialenreeks 7100, 8100, 9100, 9420, 10100, 11100, 12110, 14120 en 15100 van DSM Somos; Accura Plastic, DuraForm, CastForm, Laserform en VisiJet materiaallijn van 3-Systems; aluminium, kobalt-chroom en roestvast stalen materialen; maranging staal; nikkellegering; titanium; de PA-materiaallijn, PrimeCast en PrimePart materialen en Alumide en CarbonMide van EOS GmbH.

Zoals hierboven kort beschreven zijn er voor- en nadelen verbonden aan geselecteerde straalkenmerken, zoals bundelvlek-breedte, bij gebruik van een inrichting zoals optische additiefproductie-inrichting 100 om een object te creëren. FIG. 2A toont een voorbeeld van een objectlaag 200 waarin diverse problemen worden aangetoond die kunnen optreden door de selectie van een specifiek straalkenmerk, zoals bundelvlek-breedte. Objectlaag 200 omvat een "arceergebied" of "invulgebled" 216, waarbij een bundelvlek wordt gericht om materiaal te verwerken om dat gedeelte van objectlaag 200 in te vullen. Bijvoorbeeld, een straal kan een fotogevoelig hars verwerken en uitharden teneinde het invulgebied van objectlaag 200 hard te maken.

Lijnen 202a, 202b, 202c en 202d in FIG. 2A zijn representatieve "straalvectoren" of "arceer-vectoren" of eenvoudigweg "arceerlijnen", die de route van de bundelvlek langs objectlaag 200 aangeven. De lijnen die parallel lopen met arceer-vectoren 202a, 202b, 202c en 2Q2d binnen grens 212 zijn ook arceer-vectoren. Als de inval van de bundelvlek op objectlaag 200 (niet weergegeven) langs arceer-vector 202a beweegt, verwerkt deze een gebied 204 van de objectlaag 200 met breedte van haakje 206, die ook wordt omschreven als de bundelvlek-breedte. Zoals hieronder meer in detail zal worden beschreven kan de breedte 206 van de bundelvlek worden gekozen door middel van, bijvoorbeeld, besturingseenheid 110 om optische elementen 134 in scanner 130 te manipuleren. Het dient vermeld dat, in FIG. 2A, de arceer-vectoren (bv. arceer-vector 202a, 202b, 202c en 202d) ruimtelijk uit elkaar zijn geplaatst met intervallen van ruwweg de helft van de bundelvlek-breedte 206. In sommige uitvoeringsvormen zou de bundelvlek dus gericht zijn langs een eerste arceer-vector (bv. 202a) in een eerste richting (zoals van rechts naar links) en vervolgens gericht langs een tweede arceer-vector (bv. 202b) in een tweede richting (zoals van links naar rechts). Het dient vermeld dat, hoewel de arceer-vectoren (bv. 202a en 202b) parallel en even ver uit elkaar geplaatst zijn weergegeven, dit niet nodig is voor elke uitvoeringsvorm.

In het voorbeeld afgebeeld in FIG. 2A zou de bundelvlek onder elke arceer-vector zijn gericht zodat nagenoeg het volledige invulgebied wordt verwerkt (bv, uitgehard) door de bundelvlek. In dit voorbeeld zou een scanner een straal richten met bundelvlek-breedte 216 langs alle zes de arceer-vectoren (bv. 202a, 202b, 202c en 202d) om nagenoeg het volledige invulgebied 216 te verwerken. Het volgen van de zes arceer-vectoren in heen-en-terug rangschikking zou ten minste vijf "sprongen" van de straal vereisen, d.w.z. bewegingen van de bundelvlek die niet bedoeld zijn om het onderliggende materiaal te verwerken. Deze sprongen kunnen, bijvoorbeeld, bewegingen van de scanner 130 of bewegingen van de optische elementen 134 in de scanner vereisen. Verder gaat er met deze sprongen tijd gepaard, tijd die verloren gaat voor de verwerking van objectlaag 200 en, meer algemeen, van het volledige object.

Element 2 08 van FIG. 2A toont een kenschetsend probleem voor het kiezen van een specifiek straalkenmerk, zoals bundelvlek-breedte. Zoals men kan zien is de breedte van element 2 08 kleiner dan de breedte van de bundelvlek 206. De straal kan dus aan zijn huidige breedte het element van 208 niet verwerken. Als de bundelvlek-breedte echter werd gekozen zodat deze zou passen binnen de contouren van element 208, is het duidelijk dat er veel meer arceer-vectoren nodig zouden zijn om het invulgebied 216 te verwerken. Er is dus een wisselwerking tussen verwerkingstijd en de elementen die kunnen worden verwerkt op basis van de selectie van bundelvlek-breedte. Bijvoorbeeld, een grotere bundelvlek-breedte kan de verwerkingstijd van een invulgebied verminderen doordat er minder arceer-vectoren nodig zijn, maar dit voordeel heeft als nadeel dat er geen kleine elementen kunnen worden verwerkt (bv. element 208 van objectlaag 200) .

Onverwerkt gebied 212 van FIG. 2A toont een ander kenschetsend probleem voor het kiezen van een specifiek straalkenmerk, zoals bundelvlek-breedte. Het dient vermeld dat, in dit voorbeeld, de arceer-vectoren zijn gerangschikt zodat de bundelvlek een route verwerkt die in één richting gaat, en vervolgens ongeveer de helft van die routen opnieuw herverwerkt wanneer hij in de tegengestelde richting gaat. De donkerder getinte gebieden in FIG. 2A, zoals gebied 210, geven dus gebieden aan die werden verwerkt met meer energie van de bundelvlek. Zoals men kan zien in FIG. 2A volstaat de breedte van de bundelvlek niet om het volledige gebied tussen de laag-grens 214 en het verwerkte gebied te verwerken als gevolg van arceer-vector 2Q2d. Hoewel het mogelijk is de arceer-vector 202d te veranderen door deze in de richting van de laag-grens 214 te verplaatsen, zou dit minder verwerkingsoverlap creëren in gebied 210 en zou leiden tot zwakke punten in dat gebied van de invulling. Om dit te voorkomen kan een iets grotere bundelvlek-breedte of radius die gelijk is verdeeld in het invulgebied worden gekozen. Net als hiervoor kan het kiezen van een grotere bundelvlek-breedte op basis van de grootte van het invulgebied resulteren in een straal die geen optimale afmeting heeft voor elementen van een laag. Evenzo kan het kiezen voor een kleinere bundelvlek-breedte die de ruimte van het invulgebied 216 ook gelijk zou verdelen resulteren in een verhoogde verwerkingstijd van de objectlaag 200. FIG. 2B toont nog een ander probleem voor het kiezen van een specifiek straalkenmerk, zoals bundelvlek-breedte. Net als in FIG. 2A omvat de objectlaag 220 in FIG. 2b een laag-grens 232 en arceer-vectoren (bv. 222a en 222b) in een invulgebied 232. Additioneel toont FIG. 2B een offset-grens 226. De offset-grens 226 geeft een gebied aan waar voorbij het centrum van de bundelvlek niet mag passeren zodat de bundel vlek niet invalt op de laag-grens 232. Zo wordt de offset-grens 226 teruggesteld (of binnenwaarts) van de laag-grens met een afstand die de helft is van de bundelvlek-breedte (of de radius van de bundelvlek waar de bundelvlek rond van vorm is) . Het is duidelijk dat ook andere afstanden kunnen worden gekozen, maar een grens van de helft van de bundelvlek-breedte kan de voorkeur verdienen wanneer zo veel mogelijk invulling dient te worden verwerkt. Zoals weergegeven in FIG. 2B eindigen arceer-vectoren 222a en 222b aan de offset-grens 226 om te voorkomen dat het verwerkte invulgebied over de laag-grens 232 loopt.

Net als hiervoor toont FIG. 2B het resultaat van verwerking van een invulgebied 232 met arceer-vectoren (bv. 222a en 222b) en een bundelvlek-breedte 224. Net als hiervoor lopen de arceer-vectoren parallel en zijn op gelijke afstand uit elkaar geplaatst in invulgebied 232. Zoals men kan zien in FIG. 2B zijn onverwerkte gebieden 228 en 230 het resultaat van de parallelle en op gelijke afstand uit elkaar geplaatste arceer-vectoren. Onverwerkte gebieden 228 en 230 kunnen leiden tot structurele zwakte of cosmetische defecten in de objectlaag 220, en meer algemeen in het algemene object. Kleinere arceer-vectoren kunnen effectief de grootte van onverwerkte gebieden 228 en 230 verminderen, maar daar tegenover staat meer arceer-vectoren, meer sprongen en dientengevolge meer verwerkingstijd. Additioneel kunnen niet-parallelle arceer-vectoren onverwerkte gebieden 228 en 230 elimineren (bv. door een arceer-vector hoofdzakelijk offset-grens 226 te laten volgen). Niet-parallelle arceer-vectoren die kruisen kunnen echter de homogeniteit van uitharding in bepaalde gebieden verminderen, vooral in gebieden waar de vectoren elkaar overlappen. FIG. 3 toont een kenschetsende werkwijze 300 voor het verbeteren van arceer-vectorberekening door middel van meerdere bundelvlek-groottes. De werkwijze 300 begint bij stap 302, waar arceer-vectoren voor een specifiek invulgebied worden berekend. Zoals hoger beschreven kunnen de arceer-vectoren worden bepaald zodat ze ten minste de helft van de bundelvlek-breedte weg van een specifieke objectlaag-grens beginnen, of zodat ze stoppen aan een offset-grens. Zoals hoger beschreven is dit opdat de bundelvlek tijdens verwerking de laag-grens niet zou raken. Als de arceer-vectoren moeten worden berekend zodat de bundelvlek bepaalde invulgebieden meer dan eens verwerkt (bv. overlappingsgebied 210 in FIG. 2A) , dan kunnen de arceer-vectoren worden bepaald bij intervallen van een halve bundelvlek-breedte doorheen het invulgebied.

In andere uitvoeringsvormen kunnen de arceer-vectoren worden berekend in stap 3 02 aan de hand van verschillende schema's. Bijvoorbeeld, in sommige uitvoeringsvormen worden de arceer-vectoren berekend zodat ze allemaal parallel lopen met elkaar terwijl in andere uitvoeringsvormen de arceer-vectoren elkaar kunnen overlappen onder geselecteerde hoeken. Bijvoorbeeld, kruislings gearceerde vectoren kunnen elkaar snijden onder orthogonale hoeken of andere hoeken, zoals nodig. Bovendien kunnen arceer-vectoren onder verschillende hoeken worden verwerkt door middel van een scanner die de mogelijkheid omvat de straal in meerdere dimensies (bv. x en yj te richten of met een platform dat kan roteren ten opzichte van de scanner, of beide.

Nadat de arceer-vectoren zijn berekend in stap 302 gaat de werkwijze 3 00 verder naar stap 304, waar bepaalde arceer-vectoren worden gekozen om te worden gecombineerd. De selectie van arceer-vectoren die moeten worden gecombineerd kan op verschillende manieren gebeuren. In êên uitvoeringsvorm worden alle arceer-vectoren van een bepaalde bundelvlek-afmeting paarsgewijs vergeleken om na te gaan of elk specifiek paar arceer-vectoren een kandidaat is om te worden gecombineerd op basis van bepaalde, vooraf bepaalde combinatieparameters.

Bijvoorbeeld, een eerste combinatieparameter kan de afstand zijn tussen één of meer eindpunten van elke arceer-vector die paarsgewijs wordt vergeleken. In bepaalde uitvoeringsvormen verdient het de voorkeur arceer-vectoren te combineren waar hun eindpunten relatief dicht bij elkaar liggen zodat de resulterende gecombineerde arceer-vector ruwweg dezelfde lengte en afstand kan hebben van de objectlaag-grenzen nabij de eindpunten van de arceer-vectoren. Dit komt doordat wanneer de eindpunten van twee arceer-vectoren niet dicht bij elkaar liggen, een gecombineerde arceer-vector kan resulteren in een onverwerkt invulgebied of de nood aan het creëren van additionele arceer-vectoren om de niet-gecombineerde ruimtes te verwerken — beide hebben een negatieve impact op de verwerkingssnelheid of -efficiëntie.

In sommige uitvoeringsvormen kunnen meerdere combinatieparameters worden overwogen tijdens stap 304. Bijvoorbeeld, naast het vergelijken van de afstand tussen één of meer eindpunten van elke te vergelijken arceer-vector, kan de lengte van elke arceer-vector of de resulterende lengte van een gecombineerde arceer-vector worden overwogen. Als, bijvoorbeeld, de lengte van de te vergelijken arceer-vectoren relatief langer is en de eindpunten relatief dicht bij elkaar liggen, dan kan het combineren van de arceer-vectoren de efficiëntie van verwerking van een invulgebied met een grotere bundelvlek-grootte vergroten. Als de lengte van de arceer-vectoren echter betrekkelijk kort is, dan kan de resulterende grotere arceer-vector weinig of geen verwerkingsefficiëntie verschaffen.

Andere combinatieparameters kunnen worden gebruikt. Voorbeelden van combinatieparameters omvatten aspecten die verband houden met de absolute of relatieve positie van een arceer-vector, de grootte van een arceer-vector (bv. lengte) , de hoek van een arceer-vector, het totale aantal arceer-vectoren, de resulterende grootte van een gecombineerde arceer-vector, en andere zoals bekend in het vakgebied.

In sommige uitvoeringsvormen kunnen meerdere combinatieparameters in overweging worden genomen, terwijl in andere uitvoeringsvormen slechts één enkele combinatieparameter kan worden overwogen. In nog andere uitvoeringsvormen kunnen meerdere combinatieparameters in overweging worden genomen en een verschillend gewicht toegekend om te bepalen of de te combineren arceer-vectoren dienen te worden gecombineerd. Bijvoorbeeld, een waaier aan combinatievectoren met verschillende gewichten zou kunnen resulteren in een algemene combinatiescore die vervolgens wordt vergeleken met een combinatiescoredrempel om na te gaan of de vergeleken arceer-vectoren moeten worden gecombineerd.

In sommige uitvoeringsvormen worden alleen parallelle arceer-vectoren vergeleken tijdens elke specifieke instantie van stap 304. Doordat werkwijze 300 is afgebeeld als een lus is het echter mogelijk dat groepen van parallelle arceer-vectoren die parallel lopen in de groep, maar niet parallel lopen met andere groepen (zoals kruislingse arceer-vectoren) , onafhankelijk kunnen worden vergeleken. Dat wil zeggen dat de stap van het selecteren van arceer-vectoren die moeten worden gecombineerd kan worden uitgevoerd in afzonderlijke stappen, rekening houdend met afzonderlijke groepen van vectoren (zoal parallelle vectoren), of allemaal tegelijk kan worden uitgevoerd.

Werkwijze 300 gaat vervolgens verder naar stap 306, waar nieuwe, gecombineerde arceer-vectoren worden berekend. In sommige uitvoeringsvormen wordt de bundelvlek-grootte voor de nieuwe, gecombineerde arceer-vectoren vergroot (bv. verdubbeld) en de gecombineerde arceer-vector berekend onder het middelpunt tussen de twee arceer-vectoren die werden gekozen om te worden gecombineerd in stap 304. Bijvoorbeeld, werden arceer-vectoren 202a en 202c in FIG. 2A gekozen om te worden gecombineerd, kan de gecombineerde arceer-vector onder lijn 202b kan worden getekend, d.w.z. aan het middelpunt van arceer-vectoren 202a en 202c. Die gecombineerde arceer-vector kan een bundelvlek-breedte hebben die het dubbele is van die van bundelvlek-breedte 206. En als gevolg daarvan kan het gebied dat wordt verwerkt door arceer-vectoren 202a en 202c, dat meerdere passages van een scanner zou vereisen, in de plaats daarvan worden verwerkt met half zo veel passages dankzij de dubbele bundelvlek-grootte. In andere uitvoeringsvormen kan de bundelvlek-grootte van de gecombineerde arceer-vector in de plaats daarvan worden ingesteld op andere veelvouden of fracties van de bundelvlek-breedtes van de arceer-vectoren die werden gekozen om te worden gecombineerd.

Nadat de nieuwe arceer-vectoren op basis van de arceer-vectoren geselecteerd om te worden gecombineerd werden berekend in stap 306, gaat de werkwijze 300 verder naar stap 308, waar een offset-grens (of grenzen) wordt bijgesteld. Zoals hierboven beschreven moet, als een nieuwe arceer-vector wordt gecreëerd met een grotere bundelvlek-grootte, de offset van de object-grens aan beide zijden van de arceer-vector worden bijgesteld zodat de grotere bundelvlek-grootte niet invalt op de object-grens. In sommige uitvoeringsvormen is de offset-grens aan elke zijde van de gecombineerde arceer-vector ingesteld tot de helft van de breedte of de radius van de gecombineerde arceer-vector.

Nadat een offset-grens is bijgesteld in stap 308, gaat de werkwijze 300 verder naar stap 310, waar wordt nagegaan of de optimalisatie volledig is, d.w.z. of de werkwijze dient te worden verder gezet. In sommige uitvoeringsvormen is de bepaling van het gegeven of de werkwijze 300 dient te worden verdergezet gebaseerd op een bundelvlek-grootte die wordt gebruikt voor het berekenen van de gecombineerde arceer-vectoren die een minimale bundelvlek-grootte bereiken. Een dergelijke parameter kan willekeurig worden ingesteld, of kan een inherente limitatie van het systeemontwerp, de emitter, de optische elementen, of dergelijke zijn zoals bekend bij eenieder die is onderlegd in het vakgebied. In andere uitvoeringsvormen kan de bepaling worden gebaseerd op het bereiken van een bepaald vooraf gedefinieerd aantal herhalingen, of een aantal gecombineerde vectoren, of een aantal resulterende vectoren, of een resulterende vectorgrootte, of dergelijke. Als wordt bepaald dat de werkwijze dient te worden verder gezet, keert de werkwijze terug naar stap 302. Als echter wordt bepaald dat de werkwijze niet moet worden verder gezet, is de werkwijze voltooid in stap 312.

Het dient vermeld dat werkwijze 300 slechts één uitvoeringsvorm is van een werkwijze voor het bepalen van de bundelvlek-grootte van arceer-vectoren voor een specifiek invulgebied. De afgeheelde en beschreven stappen zijn mogelijk niet allemaal noodzakelijk, en er kunnen andere stappen worden toegevoegd zoals bepaald door eenieder die is onderlegd in het vakgebied. Additioneel kan de werkwijze 300 beschreven in FIG. 3, bijvoorbeeld, worden uitgevoerd door een hardware- en/of softwaremodule zoals een straalselectiemodule 132 in FIG. 1.

Een voorbeeld van een programmeerbaar algoritme voor het uitvoeren van een werkwijze die overeenkomt met die afgeheeld in FIG. 3 volgt:

Kenschetsend algoritme

Ingestelde StraalGrootte = minStraalgrootte;

Terwijl StraalGrootte <» { maxStraa1Groo11e / 2 ) {

StraalGrootte = ( StraalGrootte * 2 );

Voor Alle Vectoren i met StraalGrootte = (

StraalGrootte / 2 ) {

Als (Vector{i)EindPunt - Vector(i+1)EindPunt < EindPuntDrempel) &amp;&amp; (Vector(i)Lengte &amp;&amp; Vector (i+1)Lengte > VectorLengteDrempel)

NieüweVector = Herberekenenvector (Vector(i), Vector(i+1));

Herberekenenoffset(NieuweVector); i m ï + 2;

Anders i = i + 1} } }

Het bovenstaande algoritme is een voorbeeld van een algoritme dat kan worden gebruikt voor het optimaliseren van bestaande arceer-vectoren voor een specifieke objectlaag. Bijvoorbeeld, het bovenstaande algoritme zou kunnen worden geprogrammeerd in een door de computer uitvoerbare code en uitgevoerd door een verwerkingsinrichting. In het bovenstaande algoritme zijn "StraalGrootte", "minStraalGrootte" en "maxStraalGrootte" allemaal programmeerbare variabelen.

Het algoritme begint met het instellen van "StraalGrootte" als een minimale arceer-straalgrootte, "minstraalGrootte." Het is duidelijk dat hier wordt uitgegaan van het feit dat de arceer-straalgrootte gelijk is aan de bundelvlek-grootte. De minimale arceer-straalgrootte kan, bijvoorbeeld, tussen 0,05 mm en 0,6 mm zijn. In andere uitvoeringsvormen kan de initiële arceer-straalgrootte verschillende afmetingen hebben op basis van het emittertype, het te verwerken materiaal, de scanner, de optische elementen, en andere parameters zoals bekend bij eenieder die is onderlegd in het vakgebied. In sommige uitvoeringsvormen wordt ervan uit gegaan dat de initiële arceer-straalgrootte een afmeting heeft die gelijk kan worden verdeeld in een specifieke dimensie van een specifiek invulgebied (bv. de hoogte, breedte, of andere willekeurige richting van het gebied). Evenzo kan ervan worden uitgegaan dat de initiële arceer-straalgrootte een radius heeft die gelijk kan worden verdeeld in een specifieke dimensie van een specifiek invulgebied.

Het algoritme gaat vervolgens naar een "terwijl-lus" die loopt terwijl de variabele "StraalGrootte" kleiner is dan of gelijk is aan de helft van de "maxStraalGrootte." De eerste stap in de terwijl-lus is het verhogen van de "StraalGrootte" variabele met factor twee. Het is duidelijk dat in andere uitvoeringsvormen de waarde waarmee "StraalGrootte" is verhoogd kan verschillen.

Het algoritme gaat vervolgens naar een "voor-lus" binnen de terwijl-lus. De voor-lus herhaalt zich door alle arceer-vectoren met een specifieke StraalGrootte en maakt beslissingen over het al dan niet combineren van arceer-vectoren op basis van vooraf bepaalde voorwaarden (bv. logische tests of functies).

In deze uitvoeringsvorm vergelijkt de voor-lus een eerste paar arceer-vector-eindpunten door middel van de functie "Vector(i)Eindpunt" om te bepalen of de afstand ertussen kleiner is dan een waarde, "EindPuntDrempel. " Het is duidelijk dat, in dit voorbeeld, omwille van de bondigheid slechts één eindpunt in één dimensie wordt genomen. In andere uitvoeringsvormen kunnen echter meerdere eindpunten in meerdere dimensies worden geëvalueerd.

De voor-lus vergelijkt vervolgens elke arceer-vectorlengte met een drempel, "VectorLengteDrempel" door middel van de functie "Vector(i)Lengte."

Als, op basis van de bepalingen "EindPuntDrempel" en "VectorLengteDrempel", alle logische tests een "waar" waarde terugsturen, dan herberekent de functie "Herberekenenvector" een nieuwe, gecombineerde arceer-vector "NieuweVector" op basis van de twee arceer-vectoren die op dat ogenblik worden vergeleken (d.w.z. Vector(i) en Vector(i+1)). Additioneel moet, doordat de nieuwe, gecombineerde arceer-vector een nieuwe straalgrootte heeft, de offset-waarde voor de objectlaag voor die vector worden veranderd. Denk eraan dat in sommige uitvoeringsvormen de offset ongeveer gelijk is aan de helft van de bundelvlek-breedte (die dezelfde is als de straalradius voor een ronde straal). De functie "Herberekenenoffset 0" berekent dus een nieuwe offset voor "NieuweVector".

Als, anderzijds, één van de logische vergelijkingen een "valse" terugstuurt, dan wordt de arceer-vector aanwijzer 'i' verhoogd tot de volgende arceer-vector en wordt de voor-lus herhaald. En als er niet meer arceer-vectoren zijn met StraalGrootte = ( StraalGrootte / 2 ) , dan verlaat de voor-lus de terwijl-lus, waar de StraalGrootte opnieuw wordt verhoogd met factor twee. Het algoritme herhaalt zich dus tot het eindigt met alle arceer-vectoren.

Zoals men kan zien met het algoritme hierboven kunnen gecombineerde arceer-vectoren verder opnieuw worden overwogen en gecombineerd doordat het algoritme zich herhaalt door een waaier aan arceer-straalgroottes. Deze herhalende benadering kan resulteren in twee of meer arceer-vectorgroottes voor een specifiek invulgebied. Bijvoorbeeld, een instantie van het algoritme "StraalGroottes" inclusief 0,05, 0,1, 0,2, 0,4, en 0,8 mm in overweging te nemen alvorens te beëindigen.

Het dient vermeld dat het bovenstaande algoritme slechts één uitvoeringsvorm is van een algoritme voor het bepalen van de bundelvlek-grootte van arceer-vectoren voor een specifiek invulgebied. De beschreven stappen zijn mogelijk niet allemaal nodig, en er kunnen andere stappen worden toegevoegd zoals bepaald door eenieder die onderlegd is in het vakgebied. Het bovenstaande algoritme kan, bijvoorbeeld, worden uitgevoerd door een hardware- en/of softwaremodule zoals straalselectiemodule 132 in FIG. 1. FIGn. 4A-4C tonen een voorbeeld van de resultaten van arceer-vector optimalisatie. Te beginnen met FIG. 4A kan men zien dat een objectlaag 400 een invulgebied omvat met kruislings gearceerde vectoren 408a van een bepaalde, uniforme bundelvlek-breedte. Objectlaag 400 omvat ook een externe objectlaag-grens 402 evenals een interne objectlaag-grens 404. De interne objectlaag-grens 404 vormt een leemte 406 waar zich geen verwerkt invulmateriaal bevindt. FIG. 4B toont dezelfde objectlaag 400 na herhaling van een arceer-vector optimalisatie, zoals die hierboven beschreven met betrekking tot FIG. 3 en het algoritme. Het is duidelijk dat objectlaag 400 nu twee gebieden {408a en 408b) omvat met verschillende kruislingse arceer-vectoren op basis van verschillende bundel vlek-groottes. Zoals men kan zien is het, dankzij de grote gebieden van objectlaag 400 die geen kleine of op een andere wijze storende eigenschappen hebben, gemakkelijk om vele vectoren te combineren zodat grotere bundelvlek-groottes kunnen worden gebruikt tijdens het verwerken van het invulgebied. En zoals eerder besproken kunnen grote bundelvlek-groottes het aantal arceer-vectoren en nodige sprongen tussen de arceer-vectoren verminderen, dat op zijn beurt de tijd kan verkorten die nodig is om alle arceer-vectoren in het invulgebied te verwerken. FIG. 4C toont dezelfde objectlaag 400 na een additionele herhaling van een arceer-vector optimalisatie. Nu omvat objectlaag 400 drie gebieden {408a, 408b en 408c) met verschillende kruislingse arceer-vectoren op basis van verschillende bundelvlek-groottes. Zoals men kan zien kunnen, ook hier, de grote gebieden van objectlaag 400 zonder problematische eigenschappen worden verwerkt met grotere bundelvlek-groottes en minder arceer-vectoren.

Ook zichtbaar in FIG. 4C is het feit dat de grotere bundelvlek arceer-vectoren, zoals die in 408c, niet zo dicht bij de externe of interne objectlaag-grenzen (402 en 404, respectievelijk) komen als de arceer-vectoren met veel kleinere bundelvlek-groottes. Dit komt doordat de offset van die vectoren werd bijgesteld om te compenseren voor de grotere bundelvlek-groottes.

Terwijl FIGn. 4A-4C slechts drie herhalingen van het arceer-vector optimalisatieproces weergeven, kunnen ze in andere uitvoeringsvormen minder of meer herhalingen nodig zijn om het gebruik van meerdere bundelvlekken volledig te optimaliseren teneinde de efficiëntie van het proces te verbeteren. Het aantal herhalingen kan deels afhankelijk zijn van dingen zoals parameters van het optimalisatieschema en de vorm en eigenschappen van de specifieke objectlaag. FIG. 5 toont een andere mogelijke werkwijze voor het optimaliseren van arceer-vectoren in een objectlaag 500. Arceer-vectoren 502 hebben een specifieke bundelvlek-grootte, die een offset-grens 504 vereist. In tegenstelling tot de voorbeelden weergegeven in FIGn. 4A-4C wordt de invulling hier echter verdeeld in een veelheid aan afzonderlijke invul-subgebieden die elk hun eigen bundelvlek-groottes hebben.

Bijvoorbeeld, FIG. 5 toont twee volledig ingekapselde gebieden met arceer-vectoren op basis van verschillende bundelvlek-groottes. Arceer-vectoren 502 in het bijzonder komen overeen met een groter invulgebied zonder kleine elementen zodat een grotere bundelvlek kan worden gebruikt, waardoor de verwerkingstijd van dat specifieke invulgebied kan worden verkort. Anderzijds komen arceer-vectoren 512 overeen met een verschillende, kleinere bundelvlek-grootte. Daarnaast omvat de objectlaag 500 een objectlaag-grens 506 evenals twee offset-grenzen 508 en 510. De diverse offset-grenzen kunnen worden gebruikt om te verzekeren dat de bundelvlek niet invalt op objectlaag-grens 506. FIG. 5 toont dus een werkwijze voor het inkapselen van arceer-vectoren met gelijke afmetingen in bepaalde subgebieden van een objectlaag zodat de subgebieden kunnen worden verwerkt met één enkele bundelvlek-grootte tegelijk zonder heen en weer te moeten gaan tussen straalgroottes. Deze werkwijze kan de homogeniteit van uitharding in bepaalde gebieden verhogen in vergelijking met andere werkwijzen waar hetzelfde gebied wordt onderworpen aan verwerking met verschillende bundelvlek-groottes op verschillende tijdstippen. FIG. 6 illustreert één voorbeeld van een systeem 600 voor het ontwerpen en produceren van een object door additiefproductie, waaronder, bijvoorbeeld, door optische additiefproductie. Het systeem 600 kan worden geconfigureerd om de hierin beschreven technieken te ondersteunen.

In sommige uitvoeringsvormen kan het systeem 600 één of meer computers 602a-602d omvatten. De computers 602a-602d kunnen diverse vormen aannemen zoals, bijvoorbeeld, elk werkstation, server, of ander computerapparaat dat in staat is tot het verwerken van informatie. De computers 602a-602d kunnen worden verbonden door een computernetwerk 605. Het computernetwerk 605 kan, bijvoorbeeld, het Internet, een lokaal-gebied netwerk, een breed-gebied netwerk, of een ander type van netwerk zijn dat in staat is tot digitale communicatie tussen elektronische apparaten. Additioneel kunnen de computers 602a-602d communiceren over het conçmternetwerk 605 via elke geschikte communicatietechnologie of -protocol. Bijvoorbeeld, de computers 602a-602d kunnen gegevens delen door het verzenden en ontvangen van informatie zoals software, digitale voorstellingen van 3D-objecten, commando's en/of instructies voor het bedienen van een additief-productie-inrichting, en dergelijke.

Het systeem 600 kan verder één of meer additief-productie-inrichtingen 606a en 606b omvatten. Deze additief-productie-inrichtingen kunnen 3D-printers of andere productie-inrichtingen omvatten zoals gekend in het vakgebied. In het voorbeeld weergegeven in PIG. 6 is de additief-productie-inrichting 606a rechtstreeks verbonden met de computer 602d. de additief-productie-inrichting 606a is ook verbonden met computers 602a-602c via het netwerk 605, dat verder computers 602a-602d verbindt. Additief-productie-inrichting 606b is ook verbonden met de computers 602a-602d via het netwerk 605. Een ervaren vakman zal gemakkelijk erkennen dat een additief-productie-inrichting zoals inrichtingen 606a en 606b rechtstreeks kan worden verbonden met een computer, kan worden verbonden met een computer, en/of verbonden met een computer via een andere computer.

Hoewel een specifieke computer- en netwerkconfiguratie is beschreven in FIG. 6, zal een ervaren vakman ook erkennen dat de hierin beschreven additief-productietechnieken kunnen worden uitgevoerd door middel van één enkele computerconfiguratie die de additief-productie-inrichting 606 bestuurt en/of assisteert, zonder nood aan een computernetwerk. FIG. 7 illustreert een meer gedetailleerde weergave van computer 602a geïllustreerd in FIG. 6. De computer 602a omvat een processor 710. De processor 710 is in datacommunicatie met diverse computercomponenten. Deze componenten kunnen een geheugen 720, een invoereenheid 730 en een uitvoereenheid 740 omvatten. In bepaalde uitvoeringsvormen kan de processor ook communiceren met een netwerkinterfacekaart 760. Hoewel afzonderlijk beschreven dient te worden vermeld dat functionele blokken beschreven met betrekking tot de computer 602a geen afzonderlijke structurele elementen moeten zijn. Bijvoorbeeld, de processor 710 en netwerkinterfacekaart 760 kunnen worden opgenomen in één enkele chip of printplaat.

De processor 710 kan een processor voor algemene doeleinden, een digitaal signaal processor (DSP), een applicatiespecifiek geïntegreerd circuit (ASIC), a veld-programmeerbare gate-array (FPGA) of ander programmeerbaar logisch apparaat, een afzonderlijke poort of transistor-logica, afzonderlijke hardwarecomponenten, of elke geschikte combinatie daarvan zijn, ontworpen om de hierin beschreven functies uit te voeren. Een processor kan ook de vorm hebben van een combinatie van Computerapparaten, bv., een combinatie van een DSP en een microprocessor, een veelheid aan microprocessors, één of meer microprocessors in combinatie met een DSP-kern, of elke andere geschikte configuratie.

De processor 710 kan, via één of meer gegevensbussen, worden gekoppeld om informatie te lezen van of informatie weg te schrijven naar geheugen 720. De processor kan additioneel, of als alternatief, geheugen, zoals processorregisters, omvatten. Het geheugen 720 kan processor-cache omvatten, waaronder een hiërarchische cache met meerdere niveaus, waarin verschillende niveaus verschillende capaciteiten en toegangssnelheden hebben. Het geheugen 720 kan verder een willekeurig toegankelijk lees/schrijfgeheugen (RAM), andere vluchtige opslagapparaten, of niet-vluchtige opslagapparaten omvatten. De opslag kan harde schijven, optische schijven, zoals compact dises (CDs) of digitale video dises (DVDs), flash-geheugen, floppy dises, magnetische band, Zip-drives, USB-drives, en andere omvatten zoals bekend in het vakgebied.

De processor 710 kan ook worden gekoppeld aan een invoereenheid 730 en een uitvoereenheid 740 voor, respectievelijk, het ontvangen van invoer van en het verschaffen van uitvoer aan een gebruiker van de computer 602a. Geschikte invoerinrichtingen omvatten, maar zijn niet beperkt tot, een toetsenbord, een rollerball, knoppen, toetsen, schakelaars, een aanwijsinrichting, een muis, een joystick, een afstandsbediening, een infrarooddetector, een stemherkenningssysteem, een barcodelezer, een scanner, een videocamera (mogelijk gekoppeld aan videoverwerkingssoftware voor, bv., het detecteren van handgebaren of gezichtsuitdrukkingen) , een bewegingsdetector, een microfoon {mogelijk gekoppeld aan audioverwerkingssoftware voor, bv., het detecteren van stemcommando's), of andere apparatuur die in staat is tot het overbrengen van informatie van een gebruiker naar een computer. De invoereenheid kan ook de vorm aannemen van een aanraakscherm geassocieerd met het display, waarbij een gebruiker reageert op opdrachten op het display door het scherm aan te raken. De gebruiker kan tekstuele informatie invoeren via de invoereenheid zoals het toetsenbord of aanraakscherm. Geschikte uitgangseenheden omvatten, maar zijn niet beperkt tot, visuele uitvoereenheden, waaronder displays en printers, audio-uitvoereenheden, waaronder luidsprekers, koptelefoons, oortelefoons, en alarmen, additief-productie-inrichtingen, en haptische uitgangseenheden.

De processor 710 kan verder worden gekoppeld aan een netwerkinterfacekaart 760, De netwerkinterfacekaart 760 bereidt gegevens voor die worden gegenereerd door de processor 710 voor transmissie via een network volgens één of meer datatransmissionprotocollen. De netwerkinterfacekaart 760 kan ook worden geconfigureerd om gegevens te decoderen die worden ontvangen via het netwerk. In sommige uitvoeringsvormen kan de netwerkinterfacekaart 760 een verzender, ontvanger, of beide omvatten. Afhankelijk van de specifieke uitvoeringsvorm kunnen de verzender en ontvanger een enkelvoudige geïntegreerde component zijn, of kunnen ze twee afzonderlijke componenten zijn. De netwerkinterfacekaart 760 kan in de vorm bestaan van een processor voor algemene doeleinden, een DSP, een ASIC, een FPGA, of een ander programmeerbaar logisch apparaat, afzonderlijke poort of transistor-logica, afzonderlijke hardwarecomponenten, of elke geschikte combinatie daarvan, ontworpen om de hierin beschreven functies uit te voeren. FIG. 8 illustreert een algemeen proces 800 voor het produceren van een object met een additief product ie-inrichting, zoals een 606a of 606b in FIG. 6.

Het proces begint met stap 805, waar een digitale voorstelling van het te produceren apparaat wordt ontworpen met behulp van een computer, zoals de computer 602a in FIG. 6. In sommige uitvoeringsvormen kan een 2D-voorstelling van de inrichting worden gebruikt om een 3D-model van de inrichting te creëren. Alternatief kunnen 3D-gegevens worden ingevoerd in de computer 602a om te helpen bij het ontwerpen van de digitale voorstelling van de 3D-inrichting. Het proces gaat verder naar stap 810, waar informatie wordt verstuurd van de computer 602a naar een additief productie-inrichting, zoals additief productie-inrichtingen 606a en 606b. Vervolgens begint, in stap 815, de additief productie-inrichting de 3-D inrichting te produceren door het uitvoeren van een additief productieproces met geschikte materialen, zoals hoger beschreven. Met de geschikte materialen voltooit de additief productie-inrichting het proces in stap 820, waar het 3D-object wordt voltooid.

Er kunnen diverse specifieke additief productietechnieken worden gebruikt voor het produceren van objecten door middel van een werkwijze zoals die weergegeven in FIG. 8. Zoals hoger vermeld omvatten deze technieken SLA, SLS en SLM, en dergelijke.

De hierin geopenbaarde uitvinding kan bestaan onder de vorm van een werkwijze, inrichting, of productie-artikel door middel van standaard-programmerings- of verwerkingstechnieken voor het produceren van software, firmware, hardware, of elke combinatie daarvan. De term "productie-artikel", zoals hierin gebruikt, verwijst naar een code of logica opgenomen in hardware of niet-tijdelijke leesbare computermedia zoals optische opslagapparaten, en vluchtige of niet-vluchtige geheugenapparaten of tijdelijke leesbare computermedia zoals signalen, dragergolven, enz. Dergelijke hardware omvat mogelijk, maar is niet beperkt tot, FPGAs, ASICs, complexe programmeerbare logische apparaten (CPLDs), programmeerbare logische arrays (PLAs), microprocessors, of andere gelijkaardige verwerkings inricht ingen.

Het is duidelijk voor eenieder die is onderlegd in het vakgebied dat er diverse variaties en/of modificaties aan de uitvinding kunnen worden aangebracht zonder af te wijken van de geest of de doelstelling van de uitvinding zoals uitgebreid beschreven. Daarom dienen de hoger beschreven uitvoeringsvormen in alle opzichten te worden beschouwd als zijnde illustratief en niet restrictief.

Claims (20)

1. CONCLUSIES

   1. Optische additief productie-inrichting voor het produceren van een object, omvattende: een scanner geconfigureerd voor het richten van een straal uitgezonden door een emitter in de richting van een objectlaag; een besturingsmodule in datacommunicatie met de scanner, waarbij de besturingsmodule is geconfigureerd voor het : berekenen van een veelheid aan arceer-vectoren; het selecteren van twee of meer van de veelheid aan te vergelijken arceer-vectoren; het vergelijken van de twee of meer geselecteerde arceer-vectoren met een eerste combinatieparameter; en het berekenen van een eerste nieuwe arceer-vector op basis van de twee of meer geselecteerde arceer-vectoren.
2. 2. Optische additief productie-inrichting volgens conclusie 1, waarbij de emitter een laseremitter en de straal een laserstraal is.
3. 3. Optische additief productie-inrichting volgens conclusie 1, waarbij de eerste combinatieparameter betrekking heeft op een nabijheid van een eerste eindpunt van een eerste geselecteerde arceer-vector en een eerste eindpunt van een tweede geselecteerde arceer-vector.
4. 4. Optische additief productie-inrichting volgens conclusie 1, waarbij de eerste combinatieparameter betrekking heeft op een lengte van een eerste geselecteerde arceer-vector.
5. 5. Optische additief productie-inrichting volgens conclusie 1, waarbij de besturingsmodule verder is geconfigureerd voor het: vergelijken van de twee of meer gekozen arceer-vectoren met een tweede combinatieparameter.
6. 6. Optische additief productie-inrichting volgens conclusie 5, waarbij de tweede combinatieparameter verschilt van de eerste combinatieparameter.
7. 7. Optische additief productie-inrichting volgens conclusie 1, waarbij de besturingsmodule verder is geconfigureerd voor het: berekenen van de eerste nieuwe arceer-vector op basis van een eerste straalgrootte.
8. 8. Optische additief productie-inrichting volgens conclusie 7, waarbij de besturingsmodule verder is geconfigureerd voor het: berekenen van een tweede nieuwe arceer-vector op basis van een tweede straalgrootte.
9. 9. Optische additief productie-inrichting volgens conclusie 1, waarbij de besturingsmodule verder is geconfigureerd voor het: berekenen van een bijgestelde objectlaag-offset op basis van de berekende eerste nieuwe arceer-vector.
10. 10. Optische additief productie-inrichting volgens conclusie 1, waarbij de scanner verder omvat: een sensor.
11. 11. Werkwijze voor het bepalen van een veelheid aan arceer-vectoren, waarbij de werkwijze omvat: het berekenen van een veelheid aan arceer-vectoren; het selecteren van twee of meer van de veelheid aan te vergelijken arceer-vectoren; het vergelijken van de twee of meer geselecteerde arceer-vectoren met een eerste combinatiepararoeter; het berekenen van een eerste nieuwe arceer-vector op basis van de twee of meer geselecteerde arceer-vectoren; en het richten, door middel van een scanner, van een straal uitgezonden door een emitter langs de nieuwe arceer-vector.
12. 12. Werkwijze volgens conclusie 10, waarbij de emitter een laseremitter en de straal een laserstraal is.
13. 13. Werkwijze volgens conclusie 10, waarbij de eerste combinatieparameter betrekking heeft op een nabijheid van een eerste eindpunt van een eerste geselecteerde arceer-vector en een eerste eindpunt van een tweede geselecteerde arceer-vector.
14. 14. Werkwijze volgens conclusie 10, waarbij de eerste combinatieparameter betrekking heeft op een lengte van een eerste geselecteerde arceer-vector.
15. 15. Werkwijze volgens conclusie 10, verder omvattende: het vergelijken van de twee of meer gekozen arceer-vectoren met een tweede combinatieparameter.
16. 16. Werkwijze volgens conclusie 15, waarbij de tweede combinatiepararoeter anders is dan de eerste combinat ieparameter.
17. 17. Werkwijze volgens conclusie 10, waarbij de besturingsmodule verder is geconfigureerd voor het: berekenen van de eerste nieuwe arceer-vector op basis van een eerste straalgrootte.
18. 18. Werkwijze volgens conclusie 17, verder omvattende: het berekenen van een tweede nieuwe arceer-vector op basis van een tweede straalgrootte.
19. 19. Werkwijze volgens conclusie 10, verder omvattende: het berekenen van een bijgestelde objectlaag-offset op basis van de berekende eerste nieuwe arceer-vector.
20. 20. Werkwijze volgens conclusie 10, waarbij de scanner een sensor omvat.