BE1023316B1 - Systems and methods for optimizing contact points of tree-shaped supports in additive manufacturing - Google Patents

Systems and methods for optimizing contact points of tree-shaped supports in additive manufacturing Download PDF

Info

Publication number
BE1023316B1
BE1023316B1 BE2015/5527A BE201505527A BE1023316B1 BE 1023316 B1 BE1023316 B1 BE 1023316B1 BE 2015/5527 A BE2015/5527 A BE 2015/5527A BE 201505527 A BE201505527 A BE 201505527A BE 1023316 B1 BE1023316 B1 BE 1023316B1
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
tree
branch
additive manufacturing
trunk
support
Prior art date
Application number
BE2015/5527A
Other languages
Dutch (nl)
Other versions
BE1023316A1 (en
Inventor
Gert Claes
Den Bogaert Tim Van
Original Assignee
Materialise Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Materialise Nv filed Critical Materialise Nv
Application granted granted Critical
Publication of BE1023316B1 publication Critical patent/BE1023316B1/en
Publication of BE1023316A1 publication Critical patent/BE1023316A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/40Structures for supporting 3D objects during manufacture and intended to be sacrificed after completion thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

Systemen en werkwijzen voor het optimaliseren van contactpunten van boomvormige steunen bij additive manufacturing worden beschreven. De systemen en werkwijzen gaan gepaard met het analyseren van een object ter bepaling van benodigde steunen en het definiëren van een stam voor een boom­ vormige steun. De stam wordt verankerd aan een platform en verbindingspunten worden bepaald voor ten minste één tak van de boomvormige steun. Vervolgens kunnen verbindingstypes en -parameters voor takverbindingen met het oppervlak van het object worden geselecteerd en de ten minste ene tak wordt dan verbonden aan het oppervlak van het deel en de stam om de boomvormige steun te creëren.Systems and methods for optimizing tree support contact points in additive manufacturing are described. The systems and methods involve analyzing an object to determine support needed and defining a trunk for a tree support. The trunk is anchored to a platform and connection points are determined for at least one branch of the tree support. Subsequently, connection types and parameters for branch connections to the surface of the object can be selected and the at least one branch is then connected to the surface of the part and the trunk to create the tree-shaped support.

Description

Systemen en werkwijzen voor het optimaliseren van contactpunten van boomvormige steunen bij additive manufacturingSystems and methods for optimizing contact points of tree-shaped supports in additive manufacturing

Achtergrond van de uitvinding Toepassingsgebied van de uitvindingBackground of the Invention Field of application of the invention

De onderhavige uitvinding heeft in het algemeen betrekking op technieken van additive manufacturing en/of driedimensionaal (3d) printen.The present invention generally relates to techniques of additive manufacturing and / or three-dimensional (3d) printing.

Beschrijving van de betrokken technologieDescription of the technology involved

Technieken van additive manufacturing en/of driedimensionaal printen bieden de mogelijkheid om driedimensionale objecten te produceren, direct uitgaande van door middel van een computer gegenereerde bestanden. De technieken van additive manufacturing bieden vaak de mogelijkheid om zowel eenvoudige als complexe objecten te produceren zonder verdere bewerking.Additive manufacturing and / or three-dimensional printing techniques offer the possibility to produce three-dimensional objects, directly from computer-generated files. The techniques of additive manufacturing often offer the possibility of producing both simple and complex objects without further processing.

In een aantal technieken van additive manufacturing kunnen bij het proces van het vormen of genereren van het driedimensionale object hoge hoeveelheden spanningen en belastingen worden gelegd. Thermische en/of mechanische spanningen en/of belastingen kunnen optreden als gevolg van de hoge temperatuur van een energiebron die wordt gebruikt bij het genereren van het driedimensionale object. Het geproduceerde object kan tevens worden onderworpen aan mechanische spanningen en/of belastingen als gevolg van de eigenschappen van het in het proces van additive manufacturing specifiek gebruikte materiaal. Deze eigenschappen kunnen het krimpen of uitzetten van het materiaal bevatten, optredend wanneer het materiaal wordt behandeld.In a number of additive manufacturing techniques, high amounts of stresses and loads can be applied to the process of forming or generating the three-dimensional object. Thermal and / or mechanical stresses and / or loads can occur due to the high temperature of an energy source that is used in the generation of the three-dimensional object. The produced object can also be subjected to mechanical stresses and / or loads due to the properties of the material specifically used in the additive manufacturing process. These properties may include the shrinking or expansion of the material occurring when the material is being treated.

In één specifiek voorbeeld treden sterke spanningen en/of belastingen op bij de verwerking van metaal en metaalpoeders bij gebruik van verwerkingstechnieken zoals direct metal lasersinteren, laserharden, en selectief lasersmelten of -sinteren. Deze spanningen en/of belastingen van het object kunnen ertoe leiden dat bepaalde delen van het object zich vervormen tijdens de constructie, wat kan leiden tot een fout bij het vormen of tot een object dat gebreken vertoont. Dienovereenkomstig is het soms gunstig om in de loop van het vormingsproces steunen te gebruiken om het object op zijn plaats te houden en/of om vervormingen te voorkomen.In one specific example, strong stresses and / or loads occur in the processing of metal and metal powders when using processing techniques such as direct metal laser sintering, laser hardening, and selective laser melting or sintering. These stresses and / or loads of the object can cause certain parts of the object to deform during construction, which can lead to a defect in forming or to an object that is defective. Accordingly, it is sometimes beneficial to use supports in the course of the forming process to hold the object in place and / or to prevent distortions.

Bij gebruik van een steun om het object op zijn plaats te houden en/of om vervormingen van het object te voorkomen, treden een aantal problemen op. Het kan bijvoorbeeld duur zijn om een steun te creëren die groot genoeg is om het driedimensionale object te ondersteunen, als gevolg van de kost van de materialen die nodig zijn om de steun te genereren. Voorts is het verwijderen van de steun van het object in de loop van de naverwerking nadat het object is geproduceerd een dure zaak, kan het een residu op het object achterlaten en/of kan het het object schade toebrengen.When using a support to hold the object in place and / or to prevent distortions of the object, a number of problems arise. For example, it can be expensive to create a support large enough to support the three-dimensional object, due to the cost of the materials needed to generate the support. Furthermore, removal of the support from the object in the course of post-processing after the object has been produced is expensive, it can leave a residue on the object and / or damage the object.

Tegen de achtergrond van deze en andere door de uitvinders vastgestelde gebreken, bestaat een behoefte aan systemen en werkwijzen voor het optimaliseren van contactpunten van boomvormige steunen bij additive manufacturing.Against the background of these and other defects found by the inventors, there is a need for systems and methods for optimizing contact points of tree-shaped supports in additive manufacturing.

SamenvattingSummary

Tal van implementeringen van systemen, werkwijzen en inrichtingen die vallen binnen het toepassingsgebied van de bijgevoegde conclusies vertonen elk verschillende aspecten, waarvan geen enkele uitsluitend verantwoordelijk is voor de in deze tekst beschreven gewenste attributen. Zonder het toepassingsgebied van deze aanvraag zoals tot uiting gebracht in de volgende conclusies te willen beperken, zullen in wat volgt een aantal belangrijke kenmerken worden beschreven. Na deze beschrijving te hebben overwogen, in het bijzonder na het lezen van het hoofdstuk met de naam "Gedetailleerde beschrijving van bepaalde uitvoeringsvormen van de uitvinding", zal worden begrepen hoe de eigenschappen van deze uitvinding verschillende voordelen bieden in vergelijking met de klassieke systemen en werkwijzen van additive manufacturing en driedimensionaal printen.Numerous implementations of systems, methods and devices that fall within the scope of the appended claims each have different aspects, none of which is solely responsible for the desired attributes described in this text. Without wishing to limit the scope of this application as expressed in the following claims, a number of important features will be described below. Having considered this description, in particular after reading the section entitled "Detailed Description of Certain Embodiments of the Invention", it will be understood how the features of this invention offer various advantages compared to conventional systems and methods. of additive manufacturing and three-dimensional printing.

In één uitvoeringsvorm worden systemen en werkwijzen voor het optimaliseren van contactpunten voor boomvormige steunen bij additive manufacturing beschreven. De systemen en werkwijzen gaan gepaard met het analyseren van een object ter bepaling van benodigde steunen en het definiëren van een stam voor een boomvormige steun. De stam wordt verankerd aan een platform en verbindingspunten worden bepaald voor ten minste één tak van de boomvormige steun. Vervolgens kunnen verbindingstypes en -parameters voor takverbindingen met het oppervlak van het object worden geselecteerd en de ten minste ene tak wordt dan verbonden aan het oppervlak van het deel en de stam om de boomvormige steun te creëren.In one embodiment, systems and methods for optimizing contact points for tree-shaped supports in additive manufacturing are described. The systems and methods are associated with analyzing an object to determine required supports and defining a trunk for a tree-shaped support. The trunk is anchored to a platform and connection points are determined for at least one branch of the tree-shaped support. Subsequently connection types and parameters for branch connections to the surface of the object can be selected and the at least one branch is then connected to the surface of the part and the trunk to create the tree-shaped support.

Beknopte beschrijving van de tekeningenBrief description of the drawings

Deze en andere eigenschappen, aspecten en voordelen van de in deze publicatie beschreven uitvinding worden beschreven in wat volgt onder verwijzing naar de tekeningen van voorkeursuitvoeringsvormen die illustratief zijn bedoeld en die niet zijn bedoeld om de uitvinding te beperken. Bovendien werden in de verschillende figuren dezelfde verwijzingsgetallen gebruikt om dezelfde componenten van een geïllustreerde uitvoeringsvorm aan te duiden. Hierna volgt een beknopte beschrijving van elk van de tekeningen.These and other features, aspects and advantages of the invention described in this publication are described in what follows with reference to the drawings of preferred embodiments which are intended to be illustrative and which are not intended to limit the invention. Moreover, the same reference numerals were used in the various figures to indicate the same components of an illustrated embodiment. The following is a brief description of each of the drawings.

Figuur 1 is een blokdiagram dat voorziet in een illustratie op hoog niveau van een systeem dat kan worden gebruikt voor het ontwerpen en produceren van driedimensionale (3D-) objecten.Figure 1 is a block diagram that provides a high-level illustration of a system that can be used to design and produce three-dimensional (3D) objects.

Figuur 2 is een functioneel blokdiagram van één voorbeeld van een computer uit figuur 1.Figure 2 is a functional block diagram of one example of a computer from Figure 1.

Figuur 3 is een voorbeeld op hoog niveau van een proces voor de productie van een driedimensionaal object.Figure 3 is a high-level example of a process for the production of a three-dimensional object.

Figuur 4 is een schematische illustratie van een driedimensionale printmachine die kan worden gebruikt voor het uitvoeren van de in deze tekst beschreven technieken volgens één of meerdere uitvoeringsvormen.Figure 4 is a schematic illustration of a three-dimensional printing machine that can be used to perform the techniques described in this text according to one or more embodiments.

Figuur 5 is een blokdiagram op hoog niveau van verschillende aspecten van een systeem van additive manufacturing dat kan worden gebruikt voor het toepassen van verschillende in deze tekst beschreven uitvoeringsvormen.Figure 5 is a high-level block diagram of various aspects of an additive manufacturing system that can be used to implement various embodiments described in this text.

Figuur 6 is een blokdiagram dat een gedetailleerder zicht biedt op de 3D-gegevensvoorbereidings- en STL-editingmodule van figuur 5.Figure 6 is a block diagram that provides a more detailed view of the 3D data preparation and STL editing module of Figure 5.

Figuur 7 is een blokdiagram dat een gedetailleerder zicht biedt op de deelsteun- en verankeringsmodule van figuur 6.Figure 7 is a block diagram that provides a more detailed view of the part support and anchoring module of Figure 6.

Figuur 8 is een grafische illustratie van een elementaire boomvormige steun die kan worden gebruikt ter ondersteuning van zones van een object dat wordt onderworpen aan spanningen of belastingen in de loop van een proces van additive manufacturing.Figure 8 is a graphic illustration of an elementary tree-shaped support that can be used to support zones of an object that is subjected to stresses or loads in the course of an additive manufacturing process.

Figuur 9 is een grafische illustratie van een op maat gemaakte boomvormige steun die kan worden gebruikt in overeenstemming met één of meerdere uitvoeringsvormen.Figure 9 is a graphical illustration of a customized tree-shaped support that can be used in accordance with one or more embodiments.

Figuur 10 is een voorbeeld van een grafische gebruikersinterfaceomgeving die kan worden gebruikt ter definitie van één of meerdere parameters van de stam van een boomvormige steun in overeenstemming met één of meerdere uitvoeringsvormen.Figure 10 is an example of a graphical user interface environment that can be used to define one or more parameters of the trunk of a tree-shaped support in accordance with one or more embodiments.

Fig. 11A-11D bieden een voorbeeld van een grafische gebruikersinterface-omgeving die kan worden gebruikt ter definitie van één of meerdere parameters van de takken van een boomvormige steun in overeenstemming met één of meerdere uitvoeringsvormen. Figuur 12 is een stroomschema dat een proces illustreert waarmee een object kan worden geproduceerd met gedefinieerde boomvormige steunen in overeenstemming met één of meerdere uitvoeringsvormen.FIG. 11A-11D provide an example of a graphical user interface environment that can be used to define one or more parameters of the branches of a tree-shaped support in accordance with one or more embodiments. Fig. 12 is a flow chart illustrating a process by which an object can be produced with defined tree-shaped supports in accordance with one or more embodiments.

Figuur 13 is een stroomschema dat een proces illustreert ter selectie van verbindingstypes en -parameters voor takverbindingen met het oppervlak van het deel in overeenstemming met één of meerdere uitvoeringsvormen.Figure 13 is a flowchart illustrating a process for selecting connection types and parameters for branch connections to the surface of the part in accordance with one or more embodiments.

Gedetailleerde beschrijving van bepaalde uitvoeringsvormen van de uitvindingDetailed description of certain embodiments of the invention

De volgende gedetailleerde beschrijving en de bijgevoegde figuren zijn gericht op bepaalde specifieke uitvoeringsvormen. De in om het even welke specifieke context beschreven uitvoeringsvormen zijn niet bedoeld om deze publicatie te beperken tot de gespecificeerde uitvoeringsvorm of tot om het even welke specifiek gebruik. De mensen uit het vak zullen begrijpen dat de beschreven uitvoeringsvormen, aspecten en/of kenmerken niet beperkt zijn tot om het even welke specifieke uitvoeringsvormen. De in deze tekst beschreven inrichtingen, systemen en werkwijzen kunnen worden ontworpen en geoptimaliseerd om te worden gebruikt in een veelheid van domeinen.The following detailed description and the accompanying figures are directed to certain specific embodiments. The embodiments described in any specific context are not intended to limit this publication to the specified embodiment or to any specific use. Those skilled in the art will appreciate that the described embodiments, aspects and / or features are not limited to any specific embodiments. The devices, systems and methods described in this text can be designed and optimized for use in a variety of domains.

De verwijzing in het geheel van deze specificatie naar "één uitvoeringsvorm", "een uitvoeringsvorm", "sommige aspecten", "een aspect" of "één aspect" betekent dat een specifiek kenmerk, een specifieke structuur of een specifieke eigenschap die is beschreven in verband met de uitvoeringsvorm of het aspect is vervat in ten minste één van de uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding. De uitdrukkingen "in één uitvoeringsvorm", "in een uitvoeringsvorm", "sommige aspecten", "een aspect" of "één aspect" wanneer die voorkomen op verschillende plaatsen in het geheel van deze specificatie verwijzen dus niet per se alle naar dezelfde uitvoeringsvorm of hetzelfde aspect, hoewel dat toch ook het geval kan zijn. Bovendien kunnen de specifieke kenmerken, structuren of eigenschappen worden gecombineerd op om het even welke geschikte wijze, zoals dat duidelijk zal zijn voor de mensen uit het vak, en wel in één of meerdere combinaties of aspecten. Bovendien, terwijl sommige in deze tekst beschreven uitvoeringsvormen of aspecten enkele maar niet alle in andere uitvoeringsvormen of aspecten vervatte kenmerken bevatten, zijn combinaties van kenmerken van verschillende uitvoeringsvormen of aspecten bedoeld als vallende binnen het toepassingsgebied van de uitvinding, en vormen zij, zoals dat zal worden ingezien door de mensen uit het vak, verschillende uitvoeringsvormen of aspecten. Bij wijze van voorbeeld kunnen in de bijgevoegde conclusies om het even welke van de eigenschappen van de in de conclusies beschreven uitvoeringsvormen of aspecten worden gebruikt in om het even welke combinatie.The reference throughout this specification to "one embodiment", "an embodiment", "some aspects", "an aspect" or "one aspect" means that a specific characteristic, a specific structure or a specific characteristic described in connection with the embodiment or the aspect is contained in at least one of the embodiments of the present invention. The terms "in one embodiment", "in one embodiment", "some aspects", "one aspect" or "one aspect" when occurring at different locations throughout the specification therefore do not necessarily all refer to the same embodiment or same aspect, although that may also be the case. In addition, the specific features, structures or properties can be combined in any suitable manner, as will be apparent to those skilled in the art, and in one or more combinations or aspects. In addition, while some of the embodiments or aspects described herein include some but not all of the features contained in other embodiments or aspects, combinations of features of different embodiments or aspects are intended to be within the scope of the invention, and form, as it will be are recognized by people in the field, different embodiments or aspects. By way of example, in the appended claims, any of the features of the embodiments or aspects described in the claims may be used in any combination.

De mensen uit het vak zullen begrijpen dat de in deze tekst beschreven technieken en werkwijzen kunnen worden uitgevoerd met gebruik van verschillende systemen van additive manufacturing en/of driedimensionaal (3D-) printen. Op soortgelijke wijze kunnen de producten die worden gevormd door de in deze tekst beschreven technieken en werkwijzen worden gevormd door middel van verschillende systemen en materialen van additive manufacturing en/of driedimensionaal printen. In het algemeen starten technieken van additive manufacturing of driedimensionaal printen van een digitale voorstelling van het te vormen driedimensionale object. Gewoonlijk wordt de digitale voorstelling verdeeld in een reeks doorsnedelagen die op elkaar worden gelegd om het object als geheel te vormen. De lagen vertegenwoordigen het driedimensionale object en kunnen worden gegenereerd met gebruik van modelleerprogrammatuur voor additive manufacturing, uitgevoerd door een computerinrichting. De software kan bijvoorbeeld computer aided design and manufacturing (CAD/CAM)-software bevatten. Informatie over de doorsnedelagen van de driedimensionale object kunnen worden opgeslagen in de vorm van doorsnedegegevens. Een machine of systeem van additive manufacturing of driedimensionaal printen maakt gebruik van de doorsnedegegevens met oog op het laag na laag vormen van het object. Op dezelfde wijze maakt additive manufacturing of driedimensionaal printen mogelijk dat driedimensionale objecten worden geproduceerd, direct uitgaande van door middel van de computer gegenereerde gegevens, bijvoorbeeld computer aided design (CAD)-bestanden. Additive manufacturing of driedimensionaal printen biedt de mogelijkheid om zowel eenvoudige als complexe objecten te produceren zonder verdere bewerking en zonder de noodzaak om verschillende onderdelen nog te assembleren.Those skilled in the art will appreciate that the techniques and methods described in this text can be implemented using different systems of additive manufacturing and / or three-dimensional (3D) printing. Similarly, the products formed by the techniques and methods described in this text can be formed by various systems and materials of additive manufacturing and / or three-dimensional printing. In general, techniques of additive manufacturing or three-dimensional printing start a digital representation of the three-dimensional object to be formed. The digital representation is usually divided into a series of sectional layers that are superimposed to form the object as a whole. The layers represent the three-dimensional object and can be generated using additive manufacturing modeling software performed by a computer device. The software may, for example, include computer aided design and manufacturing (CAD / CAM) software. Information about the sectional layers of the three-dimensional object can be stored in the form of sectional data. A machine or system of additive manufacturing or three-dimensional printing makes use of the cross-sectional data with a view to forming the object layer after layer. In the same way, additive manufacturing or three-dimensional printing allows three-dimensional objects to be produced, directly from computer-generated data, for example, computer aided design (CAD) files. Additive manufacturing or three-dimensional printing offers the possibility to produce both simple and complex objects without further processing and without the need to assemble different parts.

Voorbeelden van additive manufacturing en/of driedimensionaal printen zijn onder andere stereolithografie, selective laser sintering, fused deposition modeling (EDM), op folie gebaseerde technieken e.d. Stereolithografie ("SLA"), bij wijze van voorbeeld, maakt gebruik van een recipiënt met vloeibaar fotopolymeer "hars" om een object één laag per keer te vormen. Elke laag bevat een doorsnede van het object dat moet worden gevormd. Eerst wordt een laag hars afgezet over de hele vormzone. Een eerste laag hars kan bijvoorbeeld worden afgezet op een basisplaat van een systeem van additive manufacturing. Vervolgens tast een elektromagnetische straal een specifiek patroon af op het oppervlak van het vloeibare hars. De elektromagnetische straal kan worden afgeleverd in de vorm van één of meerdere laserstralen die door de computer worden gestuurd. De blootstelling van het hars aan de elektromagnetische straal verhardt het patroon dat wordt gevolgd door de elektromagnetische straal en maakt dat het hars zich gaat hechten aan de laag eronder. Nadat een laag hars is gepolymeriseerd, daalt het platform af met de dikte van één enkele laag en wordt een volgende laag hars afgezet. Op elke laag hars wordt een patroon gevolgd, en het nieuw gevolgde laagpatroon gaat zich hechten aan de vorige laag. Door dit proces te herhalen kan een volledig driedimensionaal object worden gevormd. Het verharde driedimensionale object kan worden verwijderd van het SLA-systeem en verder worden bewerkt in de naverwerking.Examples of additive manufacturing and / or three-dimensional printing include stereolithography, selective laser sintering, fused deposition modeling (EDM), foil-based techniques, etc. Stereolithography ("SLA"), by way of example, uses a liquid photopolymer container "resin" to form an object one layer at a time. Each layer contains a section of the object to be formed. First a layer of resin is deposited over the entire forming zone. For example, a first layer of resin can be deposited on a base plate of an additive manufacturing system. An electromagnetic beam then scans a specific pattern on the surface of the liquid resin. The electromagnetic beam can be delivered in the form of one or more laser beams that are controlled by the computer. Exposure of the resin to the electromagnetic beam hardens the pattern that is followed by the electromagnetic beam and causes the resin to adhere to the layer below. After a layer of resin has been polymerized, the platform descends with the thickness of a single layer and a subsequent layer of resin is deposited. A pattern is followed on each layer of resin, and the newly followed layer pattern adheres to the previous layer. By repeating this process, a complete three-dimensional object can be formed. The hardened three-dimensional object can be removed from the SLA system and further processed in post-processing.

Selective laser sintering ("SLS") is een andere techniek van additive manufacturing die gebruikmaakt van een laser met hoog vermogen of een andere geconcentreerde energiebron om kleine fuseerbare partikels van het verhardbare materiaal te fuseren. In een aantal uitvoeringsvormen kan selective laser sintering ook "selectief lasersmelten" worden genoemd. In een aantal uitvoeringsvormen kan de laser met hoog vermogen een koolstofdioxidelaser zijn voor gebruik in de verwerking van bij wijze van voorbeeld polymeren. In een aantal uitvoeringsvormen kan de laser met hoog vermogen een vezellaser zijn voor gebruik in de verwerking van bij wijze van voorbeeld metalen materialen. De mensen uit het vak zullen begrijpen dat in een aantal uitvoeringsvormen ook andere types laser met hoog vermogen kunnen worden gebruikt, op basis van de specifieke toepassing. De partikels kunnen worden gefuseerd door de partikels samen te sinteren of te lassen met gebruik van de laser met hoog vermogen. De kleine fuseerbare partikels van het verhardbare materiaal kunnen worden gemaakt van kunststofpoeders, polymeerpoeders, metaal (direct metal laser sintering)-poeders, of keramiekpoeders (bij wijze van voorbeeld glaspoeders e.d.). De fusie van deze partikels levert een object op dat een gewenste driedimensionale vorm vertoont. Een eerste laag poedermateriaal kan bijvoorbeeld worden afgezet op een basisplaat. Een laser kan worden gebruikt om de eerste laag poedermateriaal selectief te fuseren door middel van het scannen van het poedermateriaal met het oog op het creëren en vormen van een eerste doorsnedelaag van het driedimensionale object. Nadat elke laag is gescand en elke doorsnedelaag van het driedimensionale object is gevormd, kan het poederbed met één laag dikte worden verlaagd, kan een nieuwe laag poedermateriaal bovenop de vorige laag worden afgezet, en kan het proces worden herhaald tot de productie voltooid is en het object is gegenereerd. De doorsnedelagen van het driedimensionale object kunnen worden gegenereerd met gebruik van een digitale driedimensionale beschrijving van het gewenste object. De driedimensionale beschrijving kan worden geleverd door een CAD-bestand of door middel van gescande gegevens die in een computerinrichting worden ingevoerd. Het verharde driedimensionale object kan worden verwijderd van het SLS-systeem en verder worden bewerkt in de naverwerking.Selective laser sintering ("SLS") is another additive manufacturing technique that uses a high-power laser or other concentrated energy source to fuse small fusible particles of the curable material. In a number of embodiments, selective laser sintering can also be called "selective laser melting". In a number of embodiments, the high power laser may be a carbon dioxide laser for use in the processing of, for example, polymers. In a number of embodiments, the high-power laser may be a fiber laser for use in the processing of, for example, metal materials. Those skilled in the art will appreciate that in a number of embodiments other types of high power laser can also be used based on the specific application. The particles can be fused by sintering or welding the particles together using the high power laser. The small fusible particles of the curable material can be made from plastic powders, polymer powders, metal (direct metal laser sintering) powders, or ceramic powders (e.g. glass powders and the like). The fusion of these particles produces an object that exhibits a desired three-dimensional shape. A first layer of powder material can for example be deposited on a base plate. A laser can be used to selectively fuse the first layer of powder material by scanning the powder material for the purpose of creating and forming a first cross-sectional layer of the three-dimensional object. After each layer has been scanned and each cross-sectional layer of the three-dimensional object has been formed, the powder bed can be lowered by one layer of thickness, a new layer of powder material can be deposited on top of the previous layer, and the process can be repeated until production is completed and the object has been generated. The sectional layers of the three-dimensional object can be generated using a digital three-dimensional description of the desired object. The three-dimensional description can be supplied by a CAD file or by means of scanned data entered into a computer device. The hardened three-dimensional object can be removed from the SLS system and further processed in post-processing.

Tot systemen van additive manufacturing of driedimensionaal printen horen, zonder daartoe te zijn beperkt, verschillende implementeringen van SLA- en SLS-technologie. De gebruikte materialen kunnen bevatten, zonder daartoe te zijn beperkt: polyurethaan, polyamide, polyamide met additieven zoals glas- of metaalpartikels, resorbeerbare materialen zoals polymeer-keramiek composieten, enz. Voorbeelden van in de handel verkrijgbare materialen zijn onder andere: de materialen van de DSM Somos®-reeks 7100, 8100, 9100, 9420, 10100, 11100, 12110, 14120 en 15100 van DSM Somos; de lijnen materialen Accura Plastic, DuraForm, CastForm, Laserform en VisiJet van 3-Systems; aluminium-, kobalt-chroom- en roestvrij stalen materialen; maragingstaal; nikkellegering; titanium; de PA-materialenlijn, PrimeCast-en PrimePart-materialen en Alumide en CarbonMide van EOS GmbH.Additive manufacturing or three-dimensional printing systems include, but are not limited to, various implementations of SLA and SLS technology. The materials used may contain, but are not limited to: polyurethane, polyamide, polyamide with additives such as glass or metal particles, resorbable materials such as polymer-ceramic composites, etc. Examples of commercially available materials include: DSM Somos® series 7100, 8100, 9100, 9420, 10100, 11100, 12110, 14120 and 15100 from DSM Somos; the line materials Accura Plastic, DuraForm, CastForm, Laserform and VisiJet from 3-Systems; aluminum, cobalt chrome and stainless steel materials; maraging steel; nickel alloy; titanium; the PA materials line, PrimeCast and PrimePart materials and Alumide and CarbonMide from EOS GmbH.

Verschillende aspecten zullen nu worden beschreven onder verwijzing naar specifieke vormen of uitvoeringsvormen die zijn geselecteerd om illustratieve doeleinden. Het zal duidelijk zijn dat de geest en de omvang van de in deze tekst beschreven objecten niet beperkt is tot de geselecteerde uitvoeringsvormen. Bovendien moet worden opgemerkt dat de bijgevoegde tekeningen niet zijn getekend volgens enige specifieke verhouding of op enige schaal, en dat aan de geïllustreerde uitvoeringsvormen tal van aanpassingen kunnen worden doorgevoerd. In wat volgt worden korte introducties beschreven met betrekking tot enkele van de kenmerken die gemeenschappelijk kunnen zijn aan de in deze tekst beschreven uitvoeringsvormen.Various aspects will now be described with reference to specific forms or embodiments selected for illustrative purposes. It will be appreciated that the spirit and scope of the objects described in this text is not limited to the selected embodiments. In addition, it should be noted that the accompanying drawings are not drawn in any specific ratio or on any scale, and that numerous modifications can be made to the illustrated embodiments. In the following, brief introductions are described with respect to some of the features that may be common to the embodiments described in this text.

Figuren 1-4 bieden een voorbeeld van algemene systemen en werkwijzen die kunnen worden gebruikt voor de additive manufacturing van driedimensionale objecten. Initieel onder verwijzing naar figuur 1 wordt voorzien in een voorbeeld van een systeem 100 voor het ontwerpen en produceren van driedimensionale objecten en/of producten. Het systeem 100 kan worden geconfigureerd om de in deze tekst beschreven technieken te ondersteunen. Het systeem 100 kan bijvoorbeeld worden geconfigureerd met het oog op het ontwerpen en produceren van een driedimensionaal object en een overeenkomstig steunsysteem zoals om het even welke van de in wat volgt met meer details beschreven driedimensionale objecten en overeenkomstige steun-systemen. In een aantal uitvoeringsvormen kan het systeem 100 één of meerdere computers 102a-102d bevatten. De computers 102a-102d kunnen verschillende vormen aannemen, zoals bijvoorbeeld om het even welk werkstation, om het even welke server of enige andere computerinrichting die informatie kan verwerken. De computers 102a-102d kunnen worden verbonden door middel van een computernetwerk 105. Het computernetwerk 105 kan het internet zijn of een LAN (local area network), een WAN (wide area network), of om het even welk ander type netwerk. De computers kunnen over het computernetwerk 105 met elkaar communiceren door middel van om het even welke geschikte communicatietechnologie of om het even welk geschikt communicatieprotocol. De computers 102a-102d kunnen gegevens uitwisselen door informatie te verzenden en te ontvangen, bijvoorbeeld software, digitale voorstellingen van driedimensionale objecten, commando's en/of instructies om een inrichting van additive manufacturing te bedienen, enz.Figures 1-4 provide an example of general systems and methods that can be used for the additive manufacturing of three-dimensional objects. Initially with reference to Figure 1, an example of a system 100 is provided for designing and producing three-dimensional objects and / or products. The system 100 can be configured to support the techniques described in this text. The system 100 can be configured, for example, with a view to designing and producing a three-dimensional object and a corresponding support system such as any of the three-dimensional objects and corresponding support systems described in more detail below. In a number of embodiments, the system 100 may include one or more computers 102a-102d. The computers 102a-102d can take various forms, such as, for example, any workstation, any server or any other computer device that can process information. The computers 102a-102d can be connected through a computer network 105. The computer network 105 can be the internet or a LAN (local area network), a WAN (wide area network), or any other type of network. The computers can communicate with each other over the computer network 105 by any suitable communication technology or any suitable communication protocol. The computers 102a-102d can exchange data by sending and receiving information, for example, software, digital representations of three-dimensional objects, commands and / or instructions to operate an additive manufacturing device, etc.

Het systeem 100 kan voorts één of meerdere inrichtingen van additive manufacturing 106a en 106b bevatten. Deze inrichtingen van additive manufacturing kunnen de vorm aannemen van 3D-printers of om het even welke andere productie-inrichtingen zoals in het vak bekend. In het in figuur 1 geïllustreerde voorbeeld is de inrichting van additive manufacturing 106a verbonden aan de computer 102a. De inrichting van additive manufacturing 106a is eveneens verbonden aan de computers 102a-102c door middel van het netwerk 105 dat de computers 102a-102d met elkaar verbindt. Ook de inrichting van additive manufacturing 106b is door middel van het netwerk 105 verbonden aan de computers 102a-102d. De mensen uit het vak zullen begrijpen dat een inrichting van additive manufacturing zoals de inrichtingen 106a en 106b direct kunnen worden verbonden aan een computer 102, aan een computer 102 kunnen worden verbonden door middel van een netwerk 105, en/of aan een computer 102 kunnen worden verbonden via een andere computer 102 en door middel van het netwerk 105.The system 100 may further comprise one or more devices of additive manufacturing 106a and 106b. These additive manufacturing devices can take the form of 3D printers or any other production devices as known in the art. In the example illustrated in Figure 1, the device of additive manufacturing 106a is connected to the computer 102a. The device of additive manufacturing 106a is also connected to the computers 102a-102c through the network 105 that connects the computers 102a-102d. The device of additive manufacturing 106b is also connected by means of the network 105 to the computers 102a-102d. Those skilled in the art will appreciate that an additive manufacturing device such as devices 106a and 106b can be directly connected to a computer 102, can be connected to a computer 102 through a network 105, and / or can be connected to a computer 102 be connected via another computer 102 and through the network 105.

Hoewel een specifieke computer- en netwerkconfiguratie is beschreven in figuur 1, zullen de mensen uit het vak eveneens begrijpen dat de in deze tekst beschreven technieken van additive manufacturing kunnen worden geïmplementeerd met gebruik van een configuratie met één enkele computer die de inrichting van additive manufacturing 106 controleert en/of ondersteunt, zonder dat daarvoor een computernetwerk vereist is.Although a specific computer and network configuration is described in Figure 1, those skilled in the art will also appreciate that the techniques of additive manufacturing described in this text can be implemented using a single-computer configuration that incorporates the additive manufacturing device 106 checks and / or supports, without the need for a computer network.

Onder verwijzing naar figuur 2 wordt voorzien in een meer gedetailleerde illustratie van de computer 102a uit figuur 1. De computer 102a bevat een processor 210. De processor 210 bevindt zich in datacommunicatie met verschillende computercomponenten. Tot deze componenten kunnen een geheugen 220 horen evenals een invoerinrichting 230 en een uitvoerinrichting 240. In een aantal uitvoeringsvormen kan de processor eveneens communiceren met een network interface card 260. Hoewel beschreven als een afzonderlijke component, moet duidelijk zijn dat de functionele blokken die zijn beschreven met betrekking tot computer 102a geen verschillende structurele elementen moeten zijn. Bij wijze van voorbeeld kunnen de processor 210 en de network interface card 260 worden opgenomen in één enkele chip of één enkel bord.With reference to Figure 2, a more detailed illustration of the computer 102a of Figure 1 is provided. The computer 102a contains a processor 210. The processor 210 is in data communication with various computer components. These components may include a memory 220 as well as an input device 230 and an output device 240. In some embodiments, the processor may also communicate with a network interface card 260. Although described as a separate component, it should be understood that the functional blocks described are no different structural elements with respect to computer 102a. For example, the processor 210 and the network interface card 260 may be included in a single chip or a single board.

De processor 210 kan een universele processor zijn of een processor voor digitale signalen (digital signal processor, DSP), een toepassings-specifieke geïntegreerde schakeling (application specific integrated circuit, ASIC), een veld-programmeerbaar gate-array (field programmable gate array, FPGA) of een andere programmeerbare logische eenheid, een afzonderlijke poort of transistor, afzonderlijke hardwarecomponenten, of om het even welke combinatie daarvan, om de in deze tekst beschreven functies uit toe voeren. Een processor kan eveneens worden geïmplementeerd als een combinatie van computerapparatuur, bijvoorbeeld een combinatie van een DSP en een microprocessor, een veelheid van microprocessoren, één of meerdere microprocessoren in combinatie met een DSP-kern, of om het even welke andere dusdanige configuratie.The processor 210 may be a universal processor or a digital signal processor (digital signal processor, DSP), an application-specific integrated circuit (application specific integrated circuit, ASIC), a field-programmable gate array (field programmable gate array, FPGA) or another programmable logic unit, a separate port or transistor, separate hardware components, or any combination thereof, to perform the functions described in this text. A processor can also be implemented as a combination of computer equipment, for example a combination of a DSP and a microprocessor, a plurality of microprocessors, one or more microprocessors in combination with a DSP core, or any other such configuration.

De processor 210 kan worden gekoppeld, via één of meerdere bussen, om informatie te lezen uit, of te schrijven naar, het geheugen 220. De processor kan bijkomend, of als een andere mogelijkheid, geheugen bevatten, bijvoorbeeld processorregisters. Het geheugen 220 kan processor cache bevatten, met inbegrip van een multi-level hiërarchische cache waarin verschillende niveaus verschillende mogelijkheden en verschillende toegangssnelheden vertonen. Dit geheugen 220 kan voorts een willekeurig toegankelijk lees/schrijfgeheugen (random access memory, RAM), bevatten evenals andere inrichtingen met een vluchtig geheugen of inrichtingen met een niet-vluchtig geheugen. De gegevensopslag kan bestaan uit harde schijven, optische schijven zoals compact discs (cd's) of digital video discs (dvd's), flashgeheugen, diskettes, magnetische band, en Zip-drives.The processor 210 can be coupled, via one or more buses, to read information from, or write to, the memory 220. The processor can additionally, or as another possibility, contain memory, e.g. processor registers. The memory 220 may contain processor cache, including a multi-level hierarchical cache in which different levels have different options and different access speeds. This memory 220 may further comprise a random access memory (RAM), as well as other devices with a volatile memory or devices with a non-volatile memory. The data storage can consist of hard disks, optical disks such as compact discs (CDs) or digital video discs (DVDs), flash memory, diskettes, magnetic tape, and Zip drives.

De processor 210 kan eveneens worden gekoppeld aan een invoerinrichting 230 en een outputinrichting 240 om resp. invoer te krijgen van, en output te leveren aan, een gebruiker van de computer 102a. Geschikte invoerinrichtingen zijn onder andere, zonder daartoe te zijn beperkt, een toetsenbord, een rollerball, knoppen, toetsen, schakelaars, aanwijsapparatuur, een muis, een joystick, een afstandsbedieningstoestel, een infrarooddetector, een stemherkenningssysteem, een barcodelezer, een scanner, een videocamera (mogelijk gekoppeld met beeldverwerkende software om bijvoorbeeld hand- of gezichtsbewegingen te detecteren), een bewegingsdetector, een microfoon (mogelijk gekoppeld met geluidsverwerkende software om bijvoorbeeld stem-commando's te detecteren), of om het even welke andere inrichting die geschikt is om gegevens door te geven van een gebruiker aan een computer. De invoerinrichting kan ook de vorm aannemen van een met het display geassocieerd touchscreen, waarbij in dit geval een gebruiker reageert op informatie die op het display wordt weergegeven door het scherm aan te raken. De gebruiker kan informatie in de vorm van tekst invoeren door middel van een invoerinrichting zoals een toetsenbord of de touchscreen. Geschikte outputinrichtingen zijn onder andere, zonder daartoe te zijn beperkt, visuele outputinrichtingen, met inbegrip van schermen en printers, audio-outputinrichtingen, met inbegrip van luidsprekers, koptelefoons, oortelefoons en alarmen, inrichtingen van additive manufacturing en haptische outputinrichtingen.The processor 210 can also be coupled to an input device 230 and an output device 240 for resp. get input from, and deliver output to, a user of computer 102a. Suitable input devices include, but are not limited to, a keyboard, a rollerball, buttons, keys, switches, pointing devices, a mouse, a joystick, a remote control device, an infrared detector, a voice recognition system, a barcode reader, a scanner, a video camera ( possibly coupled to image processing software to detect, for example, hand or face movements, a motion detector, a microphone (possibly coupled to sound processing software to detect, for example, voice commands), or any other device capable of transmitting data from a user to a computer. The input device may also take the form of a touchscreen associated with the display, in which case a user responds to information displayed on the display by touching the screen. The user can enter information in the form of text by means of an input device such as a keyboard or the touchscreen. Suitable output devices include, but are not limited to, visual output devices, including screens and printers, audio output devices, including speakers, headphones, earphones and alarms, additive manufacturing devices, and haptic output devices.

De processor 210 kan voorts worden gekoppeld aan een network interface card 260. De network interface card 260 bereidt gegevens die zijn gegenereerd door de processor 210 voor op verzending via een netwerk in overeenstemming met één of meerdere datatransmissieprotocols. De network interface card 260 kan eveneens worden geconfigureerd met het oog op het decoderen van door het netwerk ontvangen gegevens. In een aantal uitvoeringsvormen kan de network interface card 260 een zender, een ontvanger of zowel een zender als een ontvanger bevatten. Op basis van de specifieke uitvoeringsvorm kunnen de zender en de ontvanger bestaan uit één enkele geïntegreerde component of kunnen ze twee afzonderlijke componenten zijn. De network interface card 260 kan zijn uitgevoerd in de vorm van een universele processor of een processor voor digitale signalen (digital signal processor, DSP), een toepassingsspecifieke geïntegreerde schakeling (application specific integrated circuit, ASIC), een veld-programmeerbaar gate-array (field programmable gate array, FPGA) of een andere programmeerbare logische eenheid, een afzonderlijke poort of transistor, afzonderlijke hardwarecomponenten, of om het even welke combinatie daarvan om de in deze tekst beschreven functies uit toe voeren.The processor 210 may further be coupled to a network interface card 260. The network interface card 260 prepares data generated by the processor 210 for transmission via a network in accordance with one or more data transmission protocols. The network interface card 260 can also be configured for decoding data received by the network. In a number of embodiments, the network interface card 260 may include a transmitter, a receiver, or both a transmitter and a receiver. Based on the specific embodiment, the transmitter and the receiver may consist of a single integrated component or may be two separate components. The network interface card 260 can be in the form of a universal processor or a digital signal processor (digital signal processor, DSP), an application-specific integrated circuit (application-specific integrated circuit, ASIC), a field-programmable gate array ( field programmable gate array (FPGA) or another programmable logic unit, a separate gate or transistor, separate hardware components, or any combination thereof to perform the functions described in this text.

Met gebruik van de onder verwijzing naar figuren 1 en 2 hiervoor beschreven inrichtingen kan een proces van additive manufacturing worden toegepast om een driedimensionaal object of een driedimensionale inrichting te produceren. Figuur 3 is een illustratie van één zulk proces. In het bijzonder geeft figuur 3 een algemeen proces 300 weer voor de productie van een driedimensionaal object en overeenkomstig steunsysteem, zoals die met meer details zullen worden beschreven onder verwijzing naar de figuren 5-19.Using the devices described above with reference to Figures 1 and 2, a process of additive manufacturing can be applied to produce a three-dimensional object or a three-dimensional device. Figure 3 is an illustration of one such process. In particular, Figure 3 depicts a general process 300 for the production of a three-dimensional object and corresponding support system, as will be described in more detail with reference to Figures 5-19.

Het proces vangt aan bij stap 305, waar een digitale voorstelling van het te produceren driedimensionale object wordt ontworpen met gebruik van een computer, bij wijze van voorbeeld de computer 102a. In een aantal uitvoeringsvormen kan een tweedimensionale voorstelling van het object worden gebruikt om het driedimensionale model van de inrichting te creëren. Als een andere mogelijkheid kunnen driedimensionale gegevens in de computer 1102a worden ingevoerd om te helpen bij het ontwerpen van de digitale voorstelling van het driedimensionale object. Het proces gaat door tot stap 310, waar informatie wordt verzonden van de computer 102a naar een inrichting van additive manufacturing, bijvoorbeeld de inrichting voor additive manufacturing 106. Vervolgens, bij stap 315, begint de inrichting voor additive manufacturing 106 met de productie van het driedimensionale object door een proces van additive manufacturing uit te voeren met gebruik van daarvoor geschikte materialen. Geschikte materialen zijn onder andere, zonder daartoe te zijn beperkt, polypropyleen, thermoplastisch polyurethaan, polyurethaan, acrylonitril-butadieen-styreen (ABS), polycarbonaat (PC), PC-ABS, polyamide, polyamide met additieven zoals glas- of metaalpartikels, methyl methacrylaat-acrylonitril-butadieen-styreen copolymeer, resorbeerbare materialen zoals polymeer-keramiek composieten, en andere soortgelijke geschikte materialen. In een aantal uitvoeringsvormen kunnen in de handel verkrijgbare materialen worden gebruikt. Deze materialen kunnen bijvoorbeeld zijn: de materialen van de DSM Somos®-reeks 7100, 8100, 9100, 9420, 10100, 11100, 12110, 14120 en 15100 van DSM Somos; de materialen ABSplus-P430, ABSi, ABS-ESD7, ABS-M30, ABSM30i, PC-ABS, PC-ISO, PC, ULTEM 9085, PPSF en PPSU van Stratasys; de lijnen materialen Accura Plastic, DuraForm, CastForm, Laserform en VisiJet van 3D Systems; aluminium-, kobalt-chroom- en roestvrij stalen materialen; maragingstaal; nikkellegering; titanium; de PA-materialenlijn, PrimeCast-en PrimePart-materialen en Alumide en CarbonMide van EOS GmbH. Met gebruik van de geschikte materialen beëindigt de inrichting van additive manufacturing dan het proces bij stap 320 waar het driedimensionale object wordt gegenereerd.The process starts at step 305, where a digital representation of the three-dimensional object to be produced is designed using a computer, for example, the computer 102a. In a number of embodiments, a two-dimensional representation of the object can be used to create the three-dimensional model of the device. Alternatively, three-dimensional data may be entered into computer 1102a to aid in designing the digital representation of the three-dimensional object. The process continues until step 310, where information is sent from the computer 102a to an additive manufacturing device, e.g., the additive manufacturing device 106. Next, at step 315, the additive manufacturing device 106 begins to produce the three-dimensional object by carrying out a process of additive manufacturing with the use of suitable materials. Suitable materials include, but are not limited to, polypropylene, thermoplastic polyurethane, polyurethane, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polycarbonate (PC), PC-ABS, polyamide, polyamide with additives such as glass or metal particles, methyl methacrylate -acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, resorbable materials such as polymer-ceramic composites, and other similar suitable materials. Commercially available materials can be used in a number of embodiments. These materials can be, for example: the materials of the DSM Somos® series 7100, 8100, 9100, 9420, 10100, 11100, 12110, 14120 and 15100 from DSM Somos; Stratasys materials ABSplus-P430, ABSi, ABS-ESD7, ABS-M30, ABSM30i, PC-ABS, PC-ISO, PC, ULTEM 9085, PPSF and PPSU; the line materials Accura Plastic, DuraForm, CastForm, Laserform and VisiJet from 3D Systems; aluminum, cobalt chrome and stainless steel materials; maraging steel; nickel alloy; titanium; the PA materials line, PrimeCast and PrimePart materials and Alumide and CarbonMide from EOS GmbH. Using the appropriate materials, the additive manufacturing device then ends the process at step 320 where the three-dimensional object is generated.

Met gebruik van een proces 300 dat wordt beschreven onder verwijzing naar figuur 3 kunnen een driedimensionaal object en een overeenkomstig steunsysteem worden geproduceerd door middel van een driedimensionale printmachine die één of meerdere technieken van additive manufacturing implementeert. Figuur 4 is een schematische illustratie van één voorbeeld van een driedimensionale printmachine 400 die kan worden gebruikt voor het uitvoeren van de in deze tekst beschreven processen en/of technieken. In een aantal uitvoeringsvormen beantwoordt de driedimensionale printmachine 400 aan één van de inrichtingen van additive manufacturing 106a of 106b zoals die worden geïllustreerd in figuur 1. De driedimensionale printmachine 400 kan worden geconfigureerd met het oog op het uitvoeren van selective laser sintering om een driedimensionaal object te genereren. De driedimensionale printmachine 400 kan een recipiënt 405 bevatten met verhardbaar materiaal, bij wijze van voorbeeld een poedermateriaal 407. Het poedermateriaal 407 bevat een veelheid van partikels poeder die ten minste ten dele samen worden gefuseerd wanneer ze worden getroffen door een energiebron 410, bijvoorbeeld één of meerdere door een computer gecontroleerde laserstralen. De partikels kunnen worden gemaakt van kunststofpoeders, polymeerpoeders, metaal-poeders (direct metal laser sintering), keramiekpoeders, glaspoeders, e.d. De energiebron 410 kan een programmeerbare energiebron zijn die kan worden geconfigureerd met het oog op het toepassen van verschillende hoeveelheden energie tegen verschillende snelheden en bij een verschillende spoed op het poedermateriaal 407. De energiebron 410 kan bij wijze van voorbeeld een laser met hoog vermogen zijn, of een koolstofdioxidelaser. Een controller 420 kan de energiebron 410 controleren. In een aantal uitvoeringsvormen stemt de controller 420 overeen met één van de computers 102a-102d geïllustreerd in figuur 1 en/of de processor 210, geïllustreerd in figuur 2. De mensen uit het vak zullen begrijpen dat in een aantal uitvoeringsvormen de driedimensionale printmachine 400 ook kan worden geconfigureerd met het oog op het uitvoeren van stereolithografie of om het even welke andere techniek van additive manufacturing voor het genereren van een driedimensionaal object en dat de recipiënt 405 een ander type van het verhardbare materiaal kan bevatten, bijvoorbeeld een vloeibaar hars.Using a process 300 described with reference to Figure 3, a three-dimensional object and a corresponding support system can be produced by means of a three-dimensional printing machine that implements one or more additive manufacturing techniques. Figure 4 is a schematic illustration of one example of a three-dimensional printing machine 400 that can be used to perform the processes and / or techniques described in this text. In a number of embodiments, the three-dimensional printing machine 400 corresponds to one of the devices of additive manufacturing 106a or 106b as illustrated in Figure 1. The three-dimensional printing machine 400 can be configured for performing selective laser sintering to perform a three-dimensional object. to generate. The three-dimensional printing machine 400 may include a container 405 with curable material, for example, a powder material 407. The powder material 407 contains a plurality of powder particles that are at least partially fused together when struck by an energy source 410, e.g. multiple laser beams controlled by a computer. The particles can be made of plastic powders, polymer powders, metal powders (direct metal laser sintering), ceramic powders, glass powders, etc. The energy source 410 can be a programmable energy source that can be configured with a view to applying different amounts of energy at different speeds. and at a different pitch on the powder material 407. The energy source 410 may, for example, be a high-power laser or a carbon dioxide laser. A controller 420 can control the energy source 410. In a number of embodiments, the controller 420 corresponds to one of the computers 102a-102d illustrated in Figure 1 and / or the processor 210 illustrated in Figure 2. Those skilled in the art will appreciate that in a number of embodiments, the three-dimensional printing machine 400 also can be configured for performing stereolithography or any other additive manufacturing technique to generate a three-dimensional object and that the container 405 can contain another type of the curable material, for example a liquid resin.

In een aantal uitvoeringsvormen wordt een digitale voorstelling van het te vormen driedimensionale object in de driedimensionale printmachine 400 ingevoerd. Met gebruik van de digitale voorstelling van het te vormen driedimensionale object kan automatisch een digitale voorstelling van een steunsysteem voor het specifieke driedimensionale object worden gegenereerd door de controller 420 en/of andere hardware of software. De digitale voorstellingen van het te vormen driedimensionale object en het overeenkomstige steunsysteem worden onderverdeeld in een reeks doorsnedelagen die op elkaar kunnen worden gelegd om op die wijze het object en het steunsysteem te vormen. Gegevens die de doorsnedelagen voorstellen kunnen worden opgeslagen in één of meerdere computerbestanden. De controller 405 kan deze gegevens gebruiken om het object en het steunsysteem laag na laag te vormen. De gegevens van de doorsnedelagen van het driedimensionale object en het steunsysteem kunnen worden gegenereerd met gebruik van een computersysteem en computer aided design and manufacturing (CAD/CAM)-software.In a number of embodiments, a digital representation of the three-dimensional object to be formed is input to the three-dimensional printing machine 400. Using the digital representation of the three-dimensional object to be formed, a digital representation of a support system for the specific three-dimensional object can be automatically generated by the controller 420 and / or other hardware or software. The digital representations of the three-dimensional object to be formed and the corresponding support system are subdivided into a series of sectional layers that can be superimposed to form the object and the support system in this way. Data representing the sectional layers can be stored in one or more computer files. The controller 405 can use this data to form the object and the support system layer after layer. The data of the sectional layers of the three-dimensional object and the support system can be generated using a computer system and computer aided design and manufacturing (CAD / CAM) software.

De gegevensbestanden voor het driedimensionale object en het steunsysteem kunnen worden geprogrammeerd of in de driedimensionale printmachine 400 worden ingevoerd. Een eerste laag van het poedermateriaal 407 kan worden afgezet op een basisplaat 430. Op basis van de ingevoerde gegevensbestanden kan de driedimensionale printmachine 400 de door de computer gecontroleerde energiebron 410 leiden over het oppervlak van de eerste laag van het poedermateriaal 407 om een eerste doorsnedelaag te genereren van het driedimensionale object evenals een eerste doorsnedelaag van elke steunstructuur van het steunsysteem. Bij wijze van voorbeeld kan een laser met hoog vermogen worden gebruikt met het oog op het selectief fuseren van de partikels van de laag door middel van het sinteren of lassen van de partikels om de eerste doorsnedevorm te creëren van het driedimensionale object evenals de eerste doorsnedelaag van elke steunstructuur van het steunsysteem. De basisplaat 430 en het object kunnen vervolgens worden verlaagd tot een diepte die beantwoordt aan de gewenste dikte van de volgende doorsnedelaag van het object. Een roller of een ander transportmechanisme kan ertoe leiden dat een volgende laag poedermateriaal 407 wordt afgezet uit een reservoir (niet op de tekening) in de recipiënt 405 over de vorige doorsnedelaag. De controller 420 kan vervolgens de energiebron 410 richten op de volgende laag poedermateriaal 407 met het oog op het genereren van de volgende doorsnedelaag van het driedimensionale object en de volgende doorsnedelaag van elke steunstructuur van het steunsysteem. Het proces kan worden herhaald tot de vorming voltooid is en het object en het steunsysteem zijn gegenereerd.The data files for the three-dimensional object and the support system can be programmed or entered into the three-dimensional printing machine 400. A first layer of the powder material 407 can be deposited on a base plate 430. Based on the input data files, the three-dimensional printing machine 400 can guide the computer-controlled energy source 410 over the surface of the first layer of the powder material 407 to provide a first cross-sectional layer generating the three-dimensional object as well as a first cross-sectional layer of each support structure of the support system. By way of example, a high-power laser can be used for selectively fusing the particles of the layer by sintering or welding the particles to create the first cross-sectional shape of the three-dimensional object as well as the first cross-sectional layer of any support structure of the support system. The base plate 430 and the object can then be lowered to a depth corresponding to the desired thickness of the next sectional layer of the object. A roller or other transport mechanism may cause a subsequent layer of powder material 407 to be deposited from a reservoir (not in the drawing) in the container 405 over the previous sectional layer. The controller 420 can then direct the energy source 410 to the next layer of powder material 407 for the purpose of generating the next cross-sectional layer of the three-dimensional object and the next cross-sectional layer of each support structure of the support system. The process can be repeated until the formation is complete and the object and the support system have been generated.

De objecten die zijn gevormd door middel van de algemene technieken van additive manufacturing zoals hiervoor beschreven, vertonen een neiging om af te wijken van de gewenste afmetingen van het object. Zo kunnen bijvoorbeeld hoge hoeveelheden spanningen en belastingen optreden in de loop van het vormen of genereren van het driedimensionale object door middel van de technieken van additive manufacturing. Bij wijze van voorbeeld kunnen thermische en/of mechanische spanningen en/of belastingen optreden in de loop van een SLS-proces als gevolg van een hoge temperatuur van een energiebron die wordt gebruikt bij het genereren van het driedimensionale object. Bij wijze van voorbeeld kunnen sterke temperatuurverschillen optreden als gevolg van het smelten van de in het SLS-proces gebruikte poeders, bijvoorbeeld uit metaal-legeringen bestaande poeders, en deze temperatuurverschillen kunnen worden leiden tot thermische spanningen en/of belastingen op het object. Ook kunnen interne mechanische spanningen en/of belastingen in het object zelf worden veroorzaakt als gevolg van de eigenschappen van het specifiek gebruikte materiaal. Deze mechanische spanningen en/of belastingen kunnen bijvoorbeeld de vorm aannemen van het krimpen of uitzetten van het materiaal dat wordt gebruikt om het object vormen wanneer dat materiaal wordt gescand door de energiebron. Sterke spanningen en/of belastingen van het object kunnen ertoe leiden dat bepaalde delen van het object zich vervormen tijdens de constructie, wat kan leiden tot een onderbreking van de productie of tot een inaccuraat object of een object dat gebreken vertoont. Bij wijze van voorbeeld kan een poedercoater in een SLS-machine een vervormd gedeelte van het object raken en/of kan de dimensionele accuraatheid van het object op negatieve wijze worden beïnvloed.The objects formed by the general techniques of additive manufacturing as described above exhibit a tendency to deviate from the desired dimensions of the object. For example, high amounts of stresses and loads can occur in the course of forming or generating the three-dimensional object by means of the techniques of additive manufacturing. For example, thermal and / or mechanical stresses and / or loads may occur in the course of an SLS process due to a high temperature of an energy source used in the generation of the three-dimensional object. For example, strong temperature differences can occur as a result of melting of the powders used in the SLS process, for example powders consisting of metal alloys, and these temperature differences can lead to thermal stresses and / or loads on the object. Internal mechanical stresses and / or loads can also be caused in the object itself due to the properties of the specific material used. These mechanical stresses and / or loads can, for example, take the form of shrinking or expanding the material used to form the object when that material is scanned by the energy source. Strong stresses and / or loads on the object can cause certain parts of the object to deform during construction, which can lead to production interruption or to an inaccurate object or defective object. For example, a powder coater in an SLS machine may hit a deformed portion of the object and / or the dimensional accuracy of the object may be adversely affected.

Verschillende steunen kunnen worden gebruikt om het object op zijn plaats te houden en/of om vervormingen van het object te voorkomen in de loop van het vormingsproces. Bij het gebruik van deze steunen kunnen evenwel problemen rijzen. Het kan bijvoorbeeld duur zijn om een steun te creëren die stabiel genoeg is om het driedimensionale object te ondersteunen, als gevolg van de kost van de materialen die nodig zijn om de steun te genereren. Voorts is het verwijderen van de steun van het driedimensionale object in de loop van de naverwerking nadat het object is geproduceerd een dure zaak, kan het een residu op het object achterlaten en/of kan het het object schade toebrengen. Op dit ogenblik worden boomvormige steunen gebruikt om delen te ondersteunen. In de meeste gevallen is de verbinding een rechte lijn tussen de top van de stam en het contactpunt, of verbinding, op het deel. Als gevolg daarvan is elke takverbinding verschillend aangezien elke verbinding is gepositioneerd tegen een verschillende hoek. Indien de steunen niet op uniforme wijze zijn verbonden aan het oppervlak van het deel, kan het deel echter worden beschadigd wanneer de steun wordt verwijderd.Various supports can be used to hold the object in place and / or to prevent distortions of the object in the course of the forming process. However, problems may arise when using these supports. For example, it can be expensive to create a support that is stable enough to support the three-dimensional object, due to the cost of the materials needed to generate the support. Furthermore, removing the support from the three-dimensional object in the course of post-processing after the object has been produced is expensive, can leave a residue on the object and / or can damage the object. Tree-shaped supports are currently used to support parts. In most cases, the connection is a straight line between the top of the trunk and the contact point, or connection, on the part. As a result, each branch connection is different since each connection is positioned at a different angle. However, if the supports are not uniformly connected to the surface of the part, the part can be damaged when the support is removed.

Tegen de achtergrond van de genoemde tekortkomingen hebben de uitvinders vastgesteld dat er een behoefte bestaat aan systemen en werkwijzen om de contactpunten van boomvormige steunen bij additive manufacturing te optimaliseren om te voorzien in een uniforme verbinding tussen bomen en het object, of deel, om een schone en eenvoudige verwijdering van de boom te vergemakkelijken die beschadiging van het deel minimaliseert. Met het oog daarop worden in deze tekst nieuwe en inventieve systemen en werkwijzen voorgesteld. In ten minste één uitvoeringsvorm van de uitvinding kan de tak van een boomvormige steunsysteem worden ontworpen om al dan niet een afbreekpunt te vertonen. De afbreekpunten kunnen worden verbonden aan het deel op een wijze: (1) loodrecht op het verbindingspunt; (2) verticaal (loodrecht ten opzichte van het platform); of (3) op de taklijn.Against the background of the aforementioned shortcomings, the inventors have found that there is a need for systems and methods to optimize the contact points of tree-shaped supports in additive manufacturing to provide a uniform connection between trees and the object, or part, for a clean and facilitate easy removal of the tree which minimizes damage to the part. With this in mind, new and inventive systems and methods are proposed in this text. In at least one embodiment of the invention, the branch of a tree-shaped support system may be designed to display a break-off point or not. The break-off points can be connected to the part in a manner: (1) perpendicular to the connection point; (2) vertically (perpendicular to the platform); or (3) on the branch line.

Met gebruik van de inventieve systemen en werkwijzen kan een gebruiker eveneens de lengte van een bepaalde tak specificeren. Bovendien kan de gebruiker de hoek definiëren volgens dewelke de tak aan het deel is verbonden. Aangezien een gebruiker de verbinding van elke tak aan het deel kan definiëren, kan de gebruiker zorgen voor uniforme verbindingen. Deze eigenschap blijkt uiterst nuttig bij gebruik van boomvormige steunen als inlaten voor het ingieten van zilver en goud om metalen structuren te creëren, bijvoorbeeld juwelen. De hoek tussen de tak en het oppervlak van het deel beïnvloedt de instroom van materiaal wanneer dit in een matrijs wordt gegoten.Using the inventive systems and methods, a user can also specify the length of a particular branch. Moreover, the user can define the angle according to which the branch is connected to the part. Since a user can define the connection from each branch to the part, the user can provide uniform connections. This property has been found to be extremely useful when using tree-shaped supports as inlets for casting silver and gold to create metal structures, such as jewelry. The angle between the branch and the surface of the part influences the influx of material when it is poured into a mold.

Betere verbindingen tussen de takken en het deel reduceren uiteindelijk het voor de afwerking benodigde werk. De afwerking gaat gepaard met een brede waaier aan processen die worden uitgevoerd door de meeste sectoren die metalen delen produceren. Typischerwijs voeren produceren de afwerking uit nadat een metalen deel werd gevormd. De afwerking kan bestaan uit om het even welke bewerking of industrieel proces dat het oppervlak van een werkstuk verandert om een bepaalde eigenschap te verkrijgen. Algemene metalen afwerkingen gaan gepaard met verf, lak, keramiekcoatings en andere oppervlaktebehandelingen. Afwerkingsprocessen kunnen worden gebruikt ter verbetering van het voorkomen, adhesie, bevochtigbaarheid, soldeerbaarheid, corrosiebestendigheid, etsweerstand, chemische resistentie, slijtvastheid, hardheid, aanpassing van elektrische geleidbaarheid, verwijdering van bramen en andere oppervlaktegebreken, en ter controle van de wrijvingsweerstand. Wanneer alle verbindingen dezelfde zijn en alle zones op dezelfde wijze kunnen worden behandeld, kan de uit te voeren afwerking efficiënter worden uitgevoerd.Better connections between the branches and the part ultimately reduce the work required for finishing. The finishing is accompanied by a wide range of processes that are carried out by most sectors that produce metal parts. Typically produce produce the finish after a metal part is formed. The finish may consist of any machining or industrial process that changes the surface of a workpiece to obtain a certain property. General metal finishes are accompanied by paint, varnish, ceramic coatings and other surface treatments. Finishing processes can be used to improve appearance, adhesion, wettability, solderability, corrosion resistance, etching resistance, chemical resistance, abrasion resistance, hardness, adjustment of electrical conductivity, removal of burrs and other surface defects, and to control frictional resistance. When all connections are the same and all zones can be treated in the same way, the finish to be performed can be performed more efficiently.

Onder verwijzing naar figuur 5 wordt een blokdiagram geïllustreerd met verschillende functionele componenten van een systeem 500 van additive manufacturing, geschikt voor het voorzien van verbeterde boomvormige steunen in het productieproces. Het systeem 500 van additive manufacturing kan verschillende modules bevatten die 3D-printfunctionaliteit bieden. In het in figuur 5 geïllustreerde voorbeeld bevat het 3D-productiesysteem 500 een 3D-ontwerpmodule 502. De 3D-ontwerpmodule 502 neemt in het algemeen de vorm aan van een verzameling computersoft- en hardware die helpt bij de creatie, aanpassing, analyse of optimalisering van een driedimensionaal geprint ontwerp. De 3D-ontwerpmodule 502 kan computer aided design (CAD)-software bevatten met 3D-ontwerp- en modelleermogelijkheden.Referring to Figure 5, a block diagram is illustrated with various functional components of an additive manufacturing system 500 suitable for providing improved tree-shaped supports in the production process. The additive manufacturing system 500 can contain various modules that offer 3D printing functionality. In the example illustrated in Figure 5, the 3D production system 500 includes a 3D design module 502. The 3D design module 502 generally takes the form of a collection of computer software and hardware that helps in the creation, adaptation, analysis or optimization of a three-dimensional printed design. The 3D design module 502 can contain computer aided design (CAD) software with 3D design and modeling capabilities.

Het 3D-productiesysteem 500 kan tevens een 3D-gegevensvoorbereidings- en STL-editingmodule 504 bevatten. De 3D-gegevens-voorbereidings- en STL-editingmodule 504 overbrugt typischerwijs het ontwerpen productieproces. De 3D-gegevensvoorbereidings- en STL-editingmodule 504 kan diverse vormen aannemen. In een aantal uitvoeringsvormen kan ze bestaan uit gespecialiseerde software, geconfigureerd met het oog op het draaien op een speciale of algemene computerinrichting. In een aantal uitvoeringsvormen kan de 3D-gegevensvoorbereidings- en STL-editingmodule een softwarepakket zijn, bijvoorbeeld Magics van Materialise uit Leuven (België).The 3D production system 500 may also include a 3D data preparation and STL editing module 504. The 3D data preparation and STL editing module 504 typically bridges the design production process. The 3D data preparation and STL editing module 504 can take various forms. In a number of embodiments, it may consist of specialized software configured for running on a special or general computer device. In a number of embodiments, the 3D data preparation and STL editing module can be a software package, for example Magics from Materialize from Leuven (Belgium).

Het systeem 500 van additive manufacturing kan voorts een 3D-productie- en vormingsmodule 506 bevatten. De 3D-productie- en vormingsmodule 506 neemt in het algemeen de vorm aan van een verzameling computersoft- en hardware die het vormingsproces van een driedimensionaal geprint object controleert. In een aantal uitvoeringsvormen kan de 3D-productie-en vormingsmodule 506 een vormingsprocessor zijn die is geconfigureerd met het oog op het controleren van een inrichting van additive printing. In andere uitvoeringsvormen kan de 3D-productie- en vormingsmodule een softwareoplossing inhouden zoals AutoFab van Materialise nv (Leuven, België). De 3D-productie- en vormingsmodule kan zijn geconfigureerd met het oog op het transfereren van algemene vormgegevens naar een machine van additive manufacturing, bijvoorbeeld vormingsklare schijfgegevens of als een andere mogelijkheid STL-gegevens, afhankelijk van de interface van de machine-controlesoftware. De machinecontrolesoftware, die deel kan uitmaken van de vormingsmodule 506 dan wel afzonderlijk voorzien, kan de vormgegevens vertalen voor het straalcontroleprogramma voor het vormingsproces. De inrichting van additive manufacturing kan vervolgens het ontworpen product laag na laag produceren in het geselecteerde materiaal.The additive manufacturing system 500 may further include a 3D production and training module 506. The 3D production and training module 506 generally takes the form of a collection of computer software and hardware that controls the forming process of a three-dimensional printed object. In a number of embodiments, the 3D production and training module 506 may be a training processor that is configured for controlling an additive printing device. In other embodiments, the 3D production and training module may include a software solution such as AutoFab from Materialize nv (Leuven, Belgium). The 3D production and training module can be configured with a view to transferring general shape data to an additive manufacturing machine, for example form-ready disk data or, alternatively, STL data, depending on the interface of the machine control software. The machine control software, which may be part of the training module 506 or provided separately, may translate the shape data for the beam checking program for the training process. The additive manufacturing device can then produce the designed product layer after layer in the selected material.

Onder verwijzing naar figuur 6 wordt de 3D-gegevens-voorbereidings- en STL-editingmodule 504 van figuur 5 weergegeven met meer details. De 3D-gegevensvoorbereidings- en STL-editingmodule 504 kan verschillende submodules bevatten die zijn geconfigureerd met het oog op het uitvoeren van diverse functies binnen de 3D-gegevensvoorbereidings- en STL-editingmodule 504. De 3D-gegevensvoorbereidings- en STL-editingmodule 504 kan bijvoorbeeld een 3D-ontwerpinvoermodule 601 bevatten. De 3D-ontwerpi-nvoermodule kan verschillende processen en functies bevatten, geconfigureerd met het oog op het invoeren van gegevens uit een CAD-systeem naar een driedimensionaal printbaar formaat zoals STL. Hoewel de specifieke voorbeelden in deze tekst algemeen zijn gericht op STL-geformatteerde 3D-modellen, zullen de mensen uit het vak begrijpen dat ook andere 3D-printbestandformaten kunnen worden gebruikt ter uitvoering van één of meerdere in deze tekst beschreven uitvoeringsvormen. Deze formaten kunnen zijn, zonder daartoe te zijn beperkt, 3dmlw (3D Markup Language for Web), ACP (VA Software), VA (Virtual Architecture CAD file), Ashlar-Vellum Argon (3D Modeling), CCM (CopyCAD Model), CATProcess (CATIA V5 Manufacturing document), DWG (AutoCAD and Open Design Alliance applications, Autodesk Inventor Drawing file), EASM (SolidWorks eDrawings assembly file), GLM (KernelCAD model), IPN (Autodesk Inventor Presentation file), PRT — (NX, nu bekend als Unigraphics, Pro/ENGINEER Part, CADKEY Part), SCAD (OpenSCAD 3D-deelmodel), SCDOC (SpaceClaim 3D Part/Assembly), SLDASM (SolidWorks Assembly drawing), SLDPRT (SolidWorks 3D-deelmodel), TCW (TurboCAD voor Windows 2D- en 3D-tekeningen), VS (Ashlar-Vellum Vellum Solids).Referring to Figure 6, the 3D data preparation and STL editing module 504 of Figure 5 is shown with more details. The 3D data preparation and STL editing module 504 may include various sub-modules that are configured for performing various functions within the 3D data preparation and STL editing module 504. The 3D data preparation and STL editing module 504 may, for example, include a 3D design input module 601. The 3D design input module can contain various processes and functions, configured with a view to entering data from a CAD system to a three-dimensional printable format such as STL. Although the specific examples in this text are generally directed to STL formatted 3D models, those skilled in the art will appreciate that other 3D print file formats may also be used to implement one or more embodiments described in this text. These formats can be, but are not limited to, 3dmlw (3D Markup Language for Web), ACP (VA Software), VA (Virtual Architecture CAD file), Ashlar-Vellum Argon (3D Modeling), CCM (CopyCAD Model), CATProcess (CATIA V5 Manufacturing document), DWG (AutoCAD and Open Design Alliance applications, Autodesk Inventor Drawing file), EASM (SolidWorks eDrawings assembly file), GLM (KernelCAD model), IPN (Autodesk Inventor Presentation file), PRT - (NX, now known as Unigraphics, Pro / ENGINEER Part, CADKEY Part), SCAD (OpenSCAD 3D part model), SCDOC (SpaceClaim 3D Part / Assembly), SLDASM (SolidWorks Assembly drawing), SLDPRT (SolidWorks 3D part model), TCW (TurboCAD for Windows 2D and 3D drawings), USA (Ashlar-Vellum Vellum Solids).

De 3D-gegevensvoorbereidings- en STL-editingmodule 504 kan tevens een STL-editing- en verbeteringsmodule 603 bevatten. De STL-editing-en verbeteringsmodule 603 kan zijn geconfigureerd met het oog op het verbeteren van een driedimensionaal model vóór bijkomende kosten worden veroorzaakt door een foutieve productie. De STL-editing- en verbeteringsmodule 603 kan bij wijze van voorbeeld zijn geconfigureerd met het oog op het mogelijk maken dat een gebruiker defecten herstelt zoals gespiegelde driehoeken, slechte randen, holds, e.d. De editing- en verbeteringsmodule kan eveneens zijn geconfigureerd met het oog op het mogelijk maken dat een gebruiker het ontwerpbestand verbetert door eigenschappen toe te voegen zoals holle delen, logo's, e.d. Voorts kan een gebruiker door middel van deze module tevens textuur toevoegen. Bovendien, en zoals besproken in wat volgt onder verwijzing naar figuur 7, kan de editing- en verbeteringsmodule functionaliteit bieden op het vlak van het genereren van steun.The 3D data preparation and STL editing module 504 may also include an STL editing and enhancement module 603. The STL editing and enhancement module 603 can be configured with a view to improving a three-dimensional model before additional costs are caused by faulty production. The STL editing and enhancement module 603 may be configured by way of example to allow a user to repair defects such as mirrored triangles, bad edges, holds, etc. The editing and enhancement module may also be configured with a view to enabling a user to improve the design file by adding properties such as hollow parts, logos, etc. Furthermore, a user can also add texture through this module. In addition, and as discussed in what follows with reference to Figure 7, the editing and enhancement module can provide support generation support functionality.

De 3D-gegevensvoorbereidings- en STL-editingmodule 504 kan voorts een platformgeneratiemodule 605 bevatten. De platformgeneratiemodule 605 kan functionaliteit bieden waarmee een gebruiker het platform voor het productieproces kan voorbereiden door de delen op optimale wijze te oriënteren door middel van nesting- en andere platformoptimalisatietechnieken.The 3D data preparation and STL editing module 504 may further include a platform generation module 605. The platform generation module 605 can provide functionality that allows a user to prepare the platform for the production process by optimally orienting the parts through nesting and other platform optimization techniques.

Onder verwijzing naar figuur 7 wordt de STL-editing- en verbeteringsmodule 603 weergegeven met meer details. De STL-editing- en verbeteringsmodule 603 kan een ontwerpoptimaliseringsmodule 702 bevatten. Zoals hiervoor kort beschreven biedt de ontwerpoptimaliseringsmodule 702 de gebruiker de mogelijkheid om het geïmporteerde 3D-ontwerp op verschillende wijzen te verbeteren. De verbeteringen aan de ontwerpen kunnen gepaard gaan met het bijkomend aanbrengen van markeringen zoals productlogo's, handelsmerken en serienummers. Bijkomend kunnen de verbeteringen structureel van aard zijn om een efficiëntere productie mogelijk te maken. Deze structurele verbeteringen kunnen het uithollen zijn van bepaalde delen (om gewicht te reduceren en grondstoffen te sparen), het aanbrengen van textuur op een oppervlak, e.d.Referring to Figure 7, the STL editing and enhancement module 603 is shown in more detail. The STL editing and enhancement module 603 may include a design optimization module 702. As briefly described above, the design optimization module 702 offers the user the opportunity to improve the imported 3D design in various ways. The improvements to the designs can be accompanied by the addition of markings such as product logos, trademarks and serial numbers. In addition, the improvements can be of a structural nature to enable more efficient production. These structural improvements may be the hollowing out of certain parts (to reduce weight and conserve resources), applying texture to a surface, and the like.

Zoals hiervoor beschreven, kunnen de boomvormige steunen en ankers in het proces van additive manufacturing worden gebruikt om storingen en vervormingen te vermijden die optreden in de loop van het driedimensionaal printen. Om deze problemen te vermijden, kan de editing- en verbeteringsmodule 603 een steungeneratiemodule 704 bevatten. De steungeneratiemodule kan de vorm aannemen van software die is geïntegreerd in een polyvalent 3D-ontwerpsoftwarepakket. Als een andere mogelijkheid kan ze een afzonderlijke module zijn die loopt in samenwerking met het systeem 500 van additive manufacturing.As described above, the tree-shaped supports and anchors can be used in the process of additive manufacturing to avoid failures and distortions that occur during the course of three-dimensional printing. To avoid these problems, the editing and enhancement module 603 may include a support generation module 704. The support generation module can take the form of software that is integrated into a multipurpose 3D design software package. Alternatively, it may be a separate module that runs in conjunction with the additive manufacturing system 500.

In een aantal uitvoeringsvormen kan de steungeneratiemodule 704 zijn geconfigureerd met het oog op het aan een gebruiker leveren van een grafische gebruikersinterface die de gebruiker de mogelijkheid biedt om op eenvoudige wijze verschillende types ankers en steunen te definiëren. In een aantal uitvoeringsvormen kunnen de steunen die kunnen worden gedefinieerd boomvormige steunen inhouden. De boomvormige steunen kunnen in het algemeen worden gebruikt om in verschillende toepassingen van driedimensionaal printen objecten te ondersteunen. In een aantal uitvoeringsvormen kunnen de boomvormige steunen worden gebruikt in combinatie met driedimensionaal printen van delicate objecten zoals, bij wijze van voorbeeld, juwelen. Deze boomvormige steunen kunnen tevens een bredere toepassing vinden in driedimensionaal printen met gebruik van metalen materialen en processen van lasersinteren.In a number of embodiments, the support generation module 704 may be configured with a view to providing a user with a graphical user interface that allows the user to easily define different types of anchors and supports. In a number of embodiments, the supports that can be defined may include tree-shaped supports. The tree-shaped supports can generally be used to support objects in various applications of three-dimensional printing. In a number of embodiments, the tree-shaped supports can be used in combination with three-dimensional printing of delicate objects such as, for example, jewelry. These tree-shaped supports can also find a broader application in three-dimensional printing using metal materials and laser sintering processes.

In het algemeen kan een boomvormige steun, gedefinieerd met gebruik van de door de steungeneratiemodule 704 geboden grafische gebruikersinterface, een stam en ten minste één tak inhouden. Deze boomvormige steunen kunnen, wanneer ze zijn geprint door middel van een inrichting van additive manufacturing/driedimensionaal printen, tal van voordelen bieden. Zo kunnen de boomvormige steunen bijvoorbeeld een welbepaald breekpunt bevatten. Het welbepaalde breekpunt kan bij de afwerking van het product een eenvoudigere en schonere verwijdering mogelijk maken. De gedefinieerde boomvormige steunen kunnen tevens een beduidende reductie mogelijk maken van grondstoffenverbruik en vormingstijd, en toch stabiliteit bieden. Bovendien kunnen, met gebruik van specifieke functionaliteit geboden door de steungeneratiemodule 704 die de definitie mogelijk maakt van angulaire verbindingen tussen de boomvormige steunen en het object (met meer details beschreven in wat volgt), steunen sneller en gemakkelijker worden verwijderd als gevolg van minder en/of uniformere contactzones op het vormingsplatform.In general, a tree-shaped support defined using the graphic user interface provided by the support generation module 704 may include a trunk and at least one branch. These tree-shaped supports, when printed by means of an additive manufacturing / three-dimensional printing device, can offer numerous advantages. The tree-shaped supports can for instance contain a specific breaking point. The specific breakpoint can make it easier and cleaner to remove the product. The defined tree-shaped supports can also enable a significant reduction in raw material consumption and formation time, while still providing stability. In addition, using specific functionality provided by the support generation module 704 which allows the definition of angular connections between the tree-shaped supports and the object (described in more detail in the following), supports can be removed faster and more easily due to fewer and / or more uniform contact zones on the training platform.

De figuren 8-11 illustreren voorbeelden van hoe volgens één of meerdere uitvoeringsvormen volgens deze uitvinding de steungeneratiemodule 704 de specificatie en definitie kan mogelijk maken van boomvormige steunen door middel van een grafische gebruikersinterface. Onder verwijzing naar figuur 8 wordt een voorbeeld van een boomvormige steun 813 in combinatie met een 3D-deelontwerp van een object geïllustreerd. In dit specifieke voorbeeld is het object een juweel. De boomvormige steun 813 bevat een stam 801. De stam 801 is verankerd op een ankerpunt 809. In dit voorbeeld bevindt het ankerpunt zich op het deel zelf, maar de mensen uit het vak zullen begrijpen dat een boom door het platform kan worden verankerd los van het object. De stam 801 vertoont vier takken 803a, 803b, 803c, en 803d. Deze takken zijn bevestigd aan de top van de stam 807. Zoals wordt geïllustreerd, strekt elk van de takken 803 zich uit van de stam 807 in de richting van het object, waar hij zich hecht aan een oppervlak van het object op zijn overeenkomstige verankeringspunt 805. Meer in het bijzonder strekt tak 803a zich uit naar het oppervlak van het object 811 en maakt hij verbinding op verbindingspunt 805a. Op soortgelijke wijze strekt tak 803b zich uit naar het oppervlak van het object 811 en maakt hij verbinding op verbindingspunt 803b. Tak 803c strekt zich uit naar het oppervlak van het object 811 en maakt verbinding op verbindingspunt 803c, en tak 803d strekt zich uit naar het oppervlak van het object 811 en maakt verbinding op verbindingspunt 803d.Figures 8-11 illustrate examples of how according to one or more embodiments of the present invention, the support generation module 704 can enable the specification and definition of tree-shaped supports by means of a graphical user interface. With reference to Figure 8, an example of a tree-shaped support 813 in combination with a 3D part design of an object is illustrated. In this specific example, the object is a jewel. The tree-shaped support 813 contains a trunk 801. The trunk 801 is anchored at an anchor point 809. In this example, the anchor point is on the part itself, but those skilled in the art will appreciate that a tree can be anchored by the platform apart from the object. The stem 801 has four branches 803a, 803b, 803c, and 803d. These branches are attached to the top of the stem 807. As illustrated, each of the branches 803 extends from the stem 807 in the direction of the object, where it attaches to a surface of the object at its corresponding anchor point 805. More specifically, branch 803a extends to the surface of the object 811 and connects to junction 805a. Similarly, branch 803b extends to the surface of the object 811 and connects to junction 803b. Branch 803c extends to the surface of the object 811 and connects to connection point 803c, and branch 803d extends to the surface of object 811 and connects to connection point 803d.

In het voorbeeld van de boom uit figuur 8 strekt elk van de takken 803 zich uit van de stam 807 naar zijn overeenkomstige verbindingspunt 805 via een rechte lijn. Als gevolg daarvan zijn de verbindingshoeken van de verschillende verbindingspunten 805 niet consistent. Verschillende verbindingshoeken zijn evenwel niet bevorderlijk voor de uniforme verwijdering van de boomvormige steunen tijdens het afwerkingsproces. In het bijzonder kan deze configuratie van de boomvormige steunen resulteren in een dure naverwerking en afwerking.In the example of the tree of Figure 8, each of the branches 803 extends from the trunk 807 to its corresponding connecting point 805 via a straight line. As a result, the connection angles of the different connection points 805 are not consistent. However, different connection angles are not conducive to the uniform removal of the tree-shaped supports during the finishing process. In particular, this configuration of the tree-shaped supports can result in an expensive post-processing and finishing.

Om enkele van de problemen aan te pakken, verbonden met de boomvormige steun beschreven onder verwijzing naar figuur 8, kan de steun-generatiemodule 704 worden geconfigureerd om de gebruiker de mogelijkheid te bieden boomvormige steunen te definiëren met meer controle op de configuratie van de takken. Figuur 9 illustreert een boomvormige steun 900 die kan worden gegenereerd met gebruik van de steungeneratiemodule 704. In dit voorbeeld van de boomvormige steun 900 kan de gebruiker een loodrechte sectie van de tak definiëren die zich uitstrekt van elk verbindingspunt. Door het definiëren van elk tak, zich uitstrekkend van het verbindingspunt in loodrechte richting, zijn alle verbindingen tussen het object en de takken van de boom uniform.To address some of the problems associated with the tree-shaped support described with reference to Figure 8, the support generation module 704 can be configured to allow the user to define tree-shaped supports with more control over the configuration of the branches. Figure 9 illustrates a tree-shaped support 900 that can be generated using the support generation module 704. In this example of the tree-shaped support 900, the user can define a perpendicular section of the branch extending from each junction. By defining each branch extending from the connecting point in the perpendicular direction, all connections between the object and the branches of the tree are uniform.

Figuur 9 illustreert een boomvormige steun 900, verbonden aan een object 902. In dit voorbeeld is het object 902 ringvormig. De boomvormige steun 900 bevat een stamgedeelte 904. De top van het stamgedeelte 904 bevat vijf verschillende takken 908a-908e. Elk van de takken 908a-908e kan door de gebruiker worden gedefinieerd om zich loodrecht uit te strekken van het oppervlak van het object waaraan het is verbonden. Zoals wordt geïllustreerd, strekt elk van de takken 908a-908e zich initieel naar buiten uit van een verbindingspunt 912a-912e op een oppervlak van het object 902. Elk van de takken strekt zich uit van zijn verbindingspunt in loodrechte richting van het oppervlak waaraan het is verbonden. Na een korte afstand verandert de richting van elke tak volgens een hoek 910a-910e die elke tak leidt naar het topgedeelte van de stam 904.Figure 9 illustrates a tree-shaped support 900 connected to an object 902. In this example, the object 902 is annular. The tree-shaped support 900 contains a trunk portion 904. The top of the trunk portion 904 contains five different branches 908a-908e. Each of the branches 908a-908e can be defined by the user to extend perpendicularly from the surface of the object to which it is connected. As illustrated, each of the branches 908a-908e initially extends outward from a junction 912a-912e on a surface of the object 902. Each of the branches extends perpendicularly from the surface to which it is attached connected. After a short distance, the direction of each branch changes according to an angle 910a-910e leading each branch to the top portion of the stem 904.

Onder verwijzing naar figuur 10 wordt een grafische gebruikersinterface 1000 van de steungeneratiemodule 704 geïllustreerd. Deze grafische gebruikersinterface 1000 kan worden gebruikt om een gebruiker de mogelijkheid te bieden diverse aspecten van een boomvormige steun te definiëren. In dit voorbeeld heeft de gebruiker het boominterface-element 1001 gedefinieerd dat zich uitstrekt tot een stamelement en een takelement. Het stamelement werd geselecteerd. Als gevolg daarvan wordt een stamdefinitiezone 1003 weergegeven. Door middel van dit scherm kan een gebruiker de attributen van de stam van een boom definiëren. De gebruiker kan een visuele weergave krijgen van de stam 1011 die wordt gedefinieerd, met verschillende menuopties die stamparameters van de boomvormige steun definiëren. In dit specifieke voorbeeld kan de gebruiker de diameter van de top 1013 van de stam 1011 definiëren met het diameter top (d1)-invoerveld 1005. Een gebruiker kan ook de diameter van de bodem 1017 van de stam 1011 definiëren met het diameter bottom (d2)-invoerveld 1007. Ook kan de gebruiker de hoogte 1015 van de stam 1011 definiëren met het height (h)-invoerveld 1009. Zo wordt de gebruiker een gedetaiilleerde controle geboden van de vorm en de grootte van het stamgedeelte van een gedefinieerde boomvormige steun.Referring to Figure 10, a graphical user interface 1000 of the support generation module 704 is illustrated. This graphical user interface 1000 can be used to enable a user to define various aspects of a tree-shaped support. In this example, the user has defined the tree interface element 1001 that extends to a trunk element and a branch element. The root element was selected. As a result, a trunk definition zone 1003 is displayed. Through this screen a user can define the attributes of the trunk of a tree. The user can get a visual representation of the trunk 1011 that is being defined, with various menu options that define root parameters of the tree-shaped support. In this specific example, the user can define the diameter of the top 1013 of the stem 1011 with the diameter top (d1) input field 1005. A user can also define the diameter of the bottom 1017 of the stem 1011 with the diameter bottom (d2) ) input field 1007. The user can also define the height 1015 of the trunk 1011 with the height (h) input field 1009. Thus, the user is offered a detailed check of the shape and size of the trunk portion of a defined tree-shaped support.

De figuren 11A-11D geven een voorbeeld van een grafische gebruikersinterface die kan worden geleverd door de steungeneratiemodule 704 om een gebruiker de mogelijkheid te bieden eigenschappen te definiëren van de takken in de boomvormige steun. Figuur 11A illustreert een voorbeeldconfiguratie van een elementaire tak, zoals takken 803a-803d beschreven onder verwijzing naar figuur 8 hiervoor. Zoals wordt geïllustreerd, heeft de gebruiker takoptie 1100 gekozen uit het navigatiemenu voor de parameters van de steun. Als gevolg van deze selectie heeft de steungeneratiemodule een grafische gebruikersinterface 1102 gedefinieerd waarmee een gebruiker de eigenschappen kan definiëren van één of meerdere boomvormige steunen. In dit specifieke scherm kan de gebruiker takparameters 1104 van de boomvormige steun definiëren. Bijvoorbeeld kan de diameter van de top 1124 van een geselecteerde tak 1132 definiëren met het diameter top (d1)-invoerveld 1106. De diameter van de bodem 1130 van een geselecteerde tak 1132 kan worden gedefinieerd met het diameter bottom (d2)-invoerveld 1108. In het voorbeeld van figuur 11A heeft de gebruiker ervoor gekozen geen afbreekpunten op te nemen. Als gevolg daarvan is het vak "add break-off point" leeg gebleven. De overige velden voor het definiëren van een afbreekpunt zijn grijs gemaakt zodat de gebruiker geen waarden moet ingeven. Zoals hiervoor beschreven, zouden de eigenschappen geselecteerd in figuur 11A leiden tot een elementaire boomtak zoals de takken 803a-803d in figuur 8.Figures 11A-11D give an example of a graphical user interface that can be provided by the support generation module 704 to allow a user to define properties of the branches in the tree-shaped support. Figure 11A illustrates an exemplary configuration of an elemental branch, such as branches 803a-803d described with reference to Figure 8 above. As illustrated, the user has selected branch option 1100 from the navigation menu for the support parameters. As a result of this selection, the support generation module has defined a graphical user interface 1102 with which a user can define the properties of one or more tree-shaped supports. In this specific screen, the user can define branch parameters 1104 of the tree-shaped support. For example, the diameter of the top 1124 of a selected branch 1132 can define with the diameter top (d1) input field 1106. The diameter of the bottom 1130 of a selected branch 1132 can be defined with the diameter bottom (d2) input field 1108. In the example of Figure 11A, the user has chosen not to include break points. As a result, the "add break-off point" box has remained empty. The other fields for defining a breakpoint are grayed out so that the user does not have to enter any values. As described above, the properties selected in Figure 11A would lead to an elemental tree branch such as the branches 803a-803d in Figure 8.

Onder verwijzing naar figuur 11B wordt een voorbeeld gegeven van een grafische gebruikersinterfaceomgeving 102 waarin een afbreekpunt 1134 is gedefinieerd. Het afbreekpunt wordt gedefinieerd door de selectie door de gebruiker van het add break-off point-selectievakje 1110. Zodra de gebruiker heeft aangegeven dat de boomtak een afbreekpunt moet bevatten, zijn de overige eigenschappen van het afbreekpunt niet grijs meer. De diameter van het afbreekpunt 1128 kan dan worden gedefinieerd in het diameter (d3)-invoerveld 1112. De afstand van het verbindingsoppervlak 1122 van het deel 1120 tot het afbreekpunt 1134 kan eveneens worden gespecificeerd door middel van de afstand van het top (x)-invoerveld 1114. Op soortgelijke wijze kan een afbreekpuntlocatie 1116 worden gedefinieerd door het selecteren van verschillende aan de gebruiker voorgestelde opties. In het voorbeeld van figuur 11B werd de normale driehoek-optie 1118 geselecteerd. Deze optie definieert de hoek tussen het verbindingsoppervlak 1122 en de richtingslengte "x" 1126 van de tak als loodrecht of 90 graden. Door het maken van de selectie zoals wordt geïllustreerd in figuur 11B kan de gebruiker op eenvoudige wijze één of meerdere van de takken van de boom definiëren als hebbende een uniforme verbinding met het oppervlak van het object.With reference to Figure 11B, an example is given of a graphical user interface environment 102 in which a breakpoint 1134 is defined. The break point is defined by the user's selection of the add break-off point check box 1110. Once the user has indicated that the tree branch must contain a break point, the other properties of the break point are no longer gray. The diameter of the interruption point 1128 can then be defined in the diameter (d3) input field 1112. The distance from the connection surface 1122 of the part 1120 to the interruption point 1134 can also be specified by the distance from the top (x) - input field 1114. Similarly, a breakpoint location 1116 can be defined by selecting various options proposed to the user. In the example of Figure 11B, the normal triangle option 1118 was selected. This option defines the angle between the connection surface 1122 and the directional length "x" 1126 of the branch as perpendicular or 90 degrees. By making the selection as illustrated in Figure 11B, the user can easily define one or more of the branches of the tree as having a uniform connection to the surface of the object.

Onder verwijzing naar figuur 11C wordt de grafische gebruikersinterfaceomgeving van figuur 11A geïllustreerd. In dit geval heeft de gebruiker de optie "triangle normal" voor de afbreekpuntlocatie niet geselecteerd. In de plaats daarvan heeft hij gekozen voor de "on branch line" optie 1118. Daardoor creëert de steungeneratiemodule een rechtlijnige verbinding van de stam (gepositioneerd op de onderste diameter 1130) naar het oppervlak van het object 1120. Figuur 11D illustreert nog een andere optionele variatie van de configuratie van de tak. In dit voorbeeld heeft de gebruiker de "vertical" optie 1118 geselecteerd. De verticaal-optie specificeert dat de tak verticaal moet worden op het afbreekpunt zoals weergegeven door de rechte hoek 1130 gedefinieerd in het horizontale platform met de streepjeslijn die zich loodrecht (en verticaal) uitstrekt naar het verbindingspunt 1124. Bijgevolg kan, zoals wordt geïllustreerd in de figuren 11A-11D, de steungeneratiemodule 704 worden geconfigureerd om de gebruiker een grote graad van flexibiliteit te bieden bij het definiëren van de structuur en de verbindingseigenschappen van boomvormige steunen.Referring to Figure 11C, the graphical user interface environment of Figure 11A is illustrated. In this case, the user has not selected the "triangle normal" option for the interruption point location. Instead, he opted for the "on branch line" option 1118. As a result, the support generation module creates a linear connection from the trunk (positioned on the lower diameter 1130) to the surface of the object 1120. Figure 11D illustrates yet another optional variation of the branch configuration. In this example, the user has selected the "vertical" option 1118. The vertical option specifies that the branch should be vertical at the interruption point as represented by the right angle 1130 defined in the horizontal platform with the dashed line extending perpendicularly (and vertically) to the connection point 1124. Consequently, as illustrated in the Figures 11A-11D, the support generation module 704 are configured to provide the user with a high degree of flexibility in defining the structure and connection properties of tree-shaped supports.

In een aantal uitvoeringsvormen kunnen systemen en modules zoals hiervoor beschreven worden geconfigureerd met het oog op het uitvoeren van een werkwijze voor het optimaliseren van contactpunten voor boomvormige steunen. Onder verwijzing nu naar figuur 12 wordt een illustratie op hoog niveau van een dergelijk proces weergegeven. In een aantal uitvoeringsvormen kan het proces worden uitgevoerd door een steungeneratiemodule 704. Als een andere mogelijkheid en afhankelijk van de specifieke implementatieomgeving, kan het proces worden uitgevoerd door enige andere module in een systeem van additive manufacturing. Bijvoorbeeld kan het proces worden uitgevoerd op een applicatieserver waarop toegang wordt genomen door een clienttoepassing (zoals een toepassing die draait via een webbrowser) om gegevensinvoer te verkrijgen en bewerkingen van contactpuntoptimalisering uit te voeren op basis van gegevens die worden ontvangen via een computernetwerk.In a number of embodiments, systems and modules as described above can be configured with a view to carrying out a method for optimizing contact points for tree-shaped supports. Referring now to Figure 12, a high-level illustration of such a process is shown. In a number of embodiments, the process can be performed by a support generation module 704. As another possibility and depending on the specific implementation environment, the process can be performed by any other module in an additive manufacturing system. For example, the process can be performed on an application server that is accessed by a client application (such as an application running through a web browser) to obtain data input and perform contact point optimization operations based on data received through a computer network.

Het proces start bij blok 1202, waar het driedimensionale ontwerp wordt geanalyseerd om te bepalen welke steunen nodig kunnen zijn om het vormen met succes uit te voeren zonder storingen of vervormingen van het object. Dit kan op verschillende manieren worden gerealiseerd. In een aantal uitvoeringsvormen kan een welbepaalde zelfsteunende hoek worden gebruikt om te bepalen welke oppervlakken van het driedimensionale object steungeneratie vereisen. Deze hoek kan standaard worden ingesteld door de steungeneratie-module 704, of kan door de gebruiker worden aangepast. Afhankelijk van de fysische eigenschappen van de gebruikte materialen en het toegepaste proces van additive manufacturing kan de zelfsteunende hoek zich bevinden in het bereik van 30-45 graden. In bepaalde scenario's kan de zelfsteunende hoek ook buiten dat bereik liggen. Wanneer een overhang van het driedimensionale ontwerp zich onder de zelfsteunende hoek bevindt, kan een boomvormige steun worden toegewezen aan dat deel van het ontwerp. Als een andere mogelijkheid kunnen de steunen manueel door de gebruiker worden gedefinieerd en ingevoerd door middel van de door de steungeneratiemodule 704 geboden grafische gebruikersinterface.The process starts at block 1202, where the three-dimensional design is analyzed to determine which supports may be needed to successfully perform the shaping without disturbances or distortions of the object. This can be achieved in various ways. In a number of embodiments, a specific self-supporting angle can be used to determine which surfaces of the three-dimensional object require support generation. This angle can be set as standard by the support generation module 704, or can be adjusted by the user. Depending on the physical properties of the materials used and the applied additive manufacturing process, the self-supporting angle can be in the range of 30-45 degrees. In certain scenarios, the self-supporting angle may also be outside that range. When an overhang of the three-dimensional design is at the self-supporting angle, a tree-shaped support can be assigned to that part of the design. Alternatively, the supports can be manually defined by the user and entered through the graphical user interface provided by the support generation module 704.

Zodra de nodige boomvormige steunen zijn bepaald, gaat het proces door tot blok 1204. Daar kan de stam van een boomvormige steun worden gedefinieerd. De parameters kunnen automatisch door het systeem worden geselecteerd of kunnen door de gebruiker worden gespecificeerd en ingevoerd. Zoals hiervoor beschreven onder verwijzing naar figuur 10, kunnen de parameters van de stam verschillende metingen inhouden zoals de diameter van de top, de diameter van de bodem, en/of de hoogte van de stam.Once the necessary tree-shaped supports have been determined, the process continues to block 1204. There, the trunk of a tree-shaped support can be defined. The parameters can be automatically selected by the system or can be specified and entered by the user. As described above with reference to Figure 10, the parameters of the stem may include various measurements such as the diameter of the top, the diameter of the bottom, and / or the height of the stem.

Dan kan het proces verdergaan naar blok 1206 waar de boomvormige steun wordt verankerd. De stam kan worden verankerd aan het vormingsplatform waaraan het object wordt geproduceerd, of aan een andere boomvormige steun. In een aantal uitvoeringsvormen kan het anker automatisch worden geselecteerd. De gebruiker kan evenwel de mogelijkheid worden geboden om het geselecteerde anker te veranderen door middel van een door de steungeneratiemodule 704 geboden grafische gebruikersinterface. Het proces gaat vervolgens door tot blok 1208. Daar kunnen de specifieke verbindingspunten die de boom aan het object verbinden worden gespecificeerd. In een aantal uitvoeringsvormen kunnen deze verbindingspunten door de gebruiker worden geïdentificeerd en geselecteerd door middel van een door de steungeneratiemodule 704 geboden grafische gebruikersinterface. Voor elk verbindingspunt kan een tak van de boom worden gedefinieerd.Then the process may proceed to block 1206 where the tree-shaped support is anchored. The trunk can be anchored to the forming platform on which the object is produced, or to another tree-shaped support. In a number of embodiments, the anchor can be selected automatically. However, the user may be offered the option of changing the selected anchor by means of a graphical user interface provided by the support generation module 704. The process then continues to block 1208. There, the specific connection points that connect the tree to the object can be specified. In a number of embodiments, these connection points can be identified and selected by the user through a graphical user interface provided by the support generation module 704. A branch of the tree can be defined for each connection point.

Zodra de verbindingspunten zijn geïdentificeerd, gaat het proces door tot blok 1210. Daar worden de verbindingstypes voor elk in blok 1208 geïdentificeerde verbindingspunt bepaald en/of door de gebruiker geselecteerd. Vervolgens gaat het proces door tot blok 1212, waar de takken worden verbonden aan het oppervlak van het deel en de verbindingspunten en eveneens verbonden aan de stam om de boomvormige steun te creëren. Het proces gaat dan door tot blok 1214, waar het object driedimensionaal wordt geprint met de boomvormige steunen en de eventuele afwerkingsbewerkingen worden uitgevoerd om een uiteindelijke geproduceerde inrichting te produceren.Once the connection points have been identified, the process continues to block 1210. There, the connection types for each connection point identified in block 1208 are determined and / or selected by the user. The process then proceeds to block 1212, where the branches are connected to the surface of the part and the connection points and also connected to the trunk to create the tree-shaped support. The process then continues to block 1214, where the object is printed three-dimensionally with the tree-shaped supports and any finishing operations are performed to produce a final device produced.

Figuur 13 is een meer gedetailleerd stroomschema van de selectie van verbindingstypes en -parameters zoals geïllustreerd in blok 1210 van figuur 12. Het proces start bij blok 1302, waar de diameters van elke tak van de boom worden gedefinieerd. In een aantal uitvoeringsvormen worden de diameters door de gebruiker gedefinieerd door middel van een door de steungeneratiemodule 704 geboden grafische gebruikersinterface. Vervolgens gaat het proces door tot beslissingsblok 1304, waar wordt bepaald of de tak een afbreekpunt zal bevatten (zoals, bij wijze van voorbeeld, de afbreekpunten zoals geïllustreerd in de figuren 11B-11D). Indien geen afbreekpunt voor de tak van de boom nodig is, gaat het proces door tot blok 1306, waar de hoek van het verbindingspunt wordt bevestigd als een rechte lijn tussen het verbindingspunt en de top van de stam.Figure 13 is a more detailed flow chart of the selection of connection types and parameters as illustrated in block 1210 of Figure 12. The process starts at block 1302, where the diameters of each branch of the tree are defined. In a number of embodiments, the diameters are defined by the user through a graphical user interface provided by the support generation module 704. The process then proceeds to decision block 1304, where it is determined whether the branch will contain a break point (such as, for example, the break points as illustrated in Figures 11B-11D). If no branch tree breakpoint is required, the process continues to block 1306, where the corner of the junction is confirmed as a straight line between the junction and the top of the trunk.

Terugkerend naar blok 1304 gaat het proces, indien een afbreekpunt vereist is, in de plaats daarvan door tot blok 1308. Daar kan de gebruiker een afbreekpuntlocatie kiezen. Zoals hiervoor beschreven onder verwijzing naar de figuren 11B-11D, kan de steungeneratiemodule vooraf gedefinieerde afbreekpuntlocaties aanbieden zoals op de taklijn, normale driehoek (zich loodrecht uitstrekkend van het objectoppervlak), verticaal of enige andere locatie en/of verbindingshoek. Dan gaat het proces door tot blok 1310 waar relevante metingen kunnen worden gedefinieerd. Deze metingen kunnen de afstand inhouden tot het object waar het afbreekpunt zich bevindt op de tak. Deze metingen kunnen tevens de diameter inhouden van het afbreekpunt of om het even welke andere metingen met een invloed op de fysische eigenschappen van de boomvormige steun en een gemakkelijk verwijderen mogelijk maken.Returning to block 1304, if a breakpoint is required, the process proceeds instead to block 1308. There, the user can choose a breakpoint location. As described above with reference to Figs. 11B-11D, the support generation module may provide predefined breakpoint locations such as on the branch line, normal triangle (extending perpendicularly from the object surface), vertically or any other location and / or connection angle. Then the process continues to block 1310 where relevant measurements can be defined. These measurements can include the distance to the object where the breakpoint is located on the branch. These measurements may also include the diameter of the break-off point or any other measurements that affect the physical properties of the tree-shaped support and allow for easy removal.

Uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding voorzien in verschillende oplossingen voor het configureren van takken in boomvormige steunen. Deze verschillende configuraties bieden voordelen zoals uniforme verbindingen tussen boomvormige steunen en delen die in de loop van het afwerkingsproces een efficiënter verwijderen mogelijk maken. Bovendien krijgt de gebruiker meer flexibiliteit bij het bepalen en kiezen van de hoek volgens dewelke een boomvormige steun wordt verbonden aan een object. De verhoogde controle kan de mogelijkheid bieden om de boomvormige steunen te gebruiken voor nog andere doeleinden dan het zonder meer ondersteunen van het object tijdens het vormingsproces. Bijvoorbeeld kunnen boomvormige steunen worden gedefinieerd die worden gebruikt als inlaten voor het gieten van vloeibaar metaal in een driedimensionaal gedrukte matrijs. De hoek die de tak maakt bij het verbinden met het oppervlak van het deel kan worden gebruikt om de stroom van het materiaal te controleren wanneer die in de matrijs wordt geïnjecteerd.Embodiments of the present invention provide various solutions for configuring branches in tree-shaped supports. These different configurations offer advantages such as uniform connections between tree-shaped supports and parts that allow for more efficient removal in the course of the finishing process. Moreover, the user gets more flexibility in determining and choosing the angle according to which a tree-shaped support is connected to an object. The increased control may offer the possibility of using the tree-shaped supports for purposes other than simply supporting the object during the forming process. For example, tree-shaped supports can be defined that are used as inlets for pouring liquid metal into a three-dimensional printed mold. The angle that the branch makes when connecting to the surface of the part can be used to control the flow of the material when it is injected into the mold.

De in deze tekst beschreven uitvinding kan worden geïmplementeerd in de vorm van een werkwijze, een inrichting, een geproduceerd artikel, met gebruik van standaardtechnieken van programmeren of engineering om software, firmware, hardware of om het even welke combinatie daarvan te produceren. De uitdrukking "geproduceerd artikel" zoals in deze tekst gebruikt, verwijst naar code of logica die wordt geïmplementeerd in hardware of permanente door een computer leesbare media zoals optische schijven, en vluchtige of niet-vluchtige geheugeninrichtingen of tijdelijke door een computer leesbare media zoals signalen, draaggolven enz. Tot zulke hardware kunnen horen, zonder daartoe te zijn beperkt, FPGA's, ASIC's, complexe programmeerbare logische inrichtingen (complex programmable logic devices, CPLD's), programmeerbare logisch arrays (programmable logic arrays, PLA's), microprocessoren, of andere soortgelijke verwerkende inrichtingen.The invention described in this text can be implemented in the form of a method, a device, a produced article, using standard techniques of programming or engineering to produce software, firmware, hardware or any combination thereof. The term "produced article" as used herein refers to code or logic implemented in hardware or permanent computer readable media such as optical disks, and volatile or non-volatile memory devices or temporary computer readable media such as signals, carriers, etc. Such hardware may include, but is not limited to, FPGAs, ASICs, complex programmable logic devices (complex programmable logic devices, CPLDs), programmable logic arrays (programmable logic arrays, PLAs), microprocessors, or other similar processing devices .

Het moet duidelijk zijn dat om het even welk kenmerk met betrekking tot om het even welke uitvoeringsvorm alleen kan worden gebruikt dan wel in combinatie met andere beschreven kenmerken, en eveneens kan worden gebruikt in combinatie met één of meerdere kenmerken van om het even welke andere van de uitvoeringsvormen, of om het even welke combinatie van om het even welke andere van de uitvoeringsvormen. Bovendien kunnen equivalenten en aanpassingen die hiervoor niet werden beschreven eveneens worden doorgevoerd, zonder daarbij af te wijken van het toepassingsgebied van de uitvinding, die wordt gedefinieerd in de bijgevoegde conclusies. in de tekeningen:It should be understood that any feature with respect to any embodiment may be used alone or in combination with other features described, and may also be used in combination with one or more features of any other of the embodiments, or any combination of any other of the embodiments. In addition, equivalents and modifications not previously described can also be implemented without departing from the scope of the invention which is defined in the appended claims. in the drawings:

Fig. 1FIG. 1

Fig. 2FIG. 2

Fig. 4FIG. 4

Fig. 5FIG. 5

Fig. 6FIG. 6

Fig. 7FIG. 7

Fig. 8FIG. 8

Fig. 12FIG. 12

Fig. 13FIG. 13

Claims (10)

CONCLUSIESCONCLUSIONS 1. Een werkwijze voor het uitvoeren van een werkwijze voor het optimaliseren van contactpunten voor boomvormige steunen in een omgeving van additive manufacturing, welke werkwijze omvat: - het analyseren van het object ter bepaling van benodigde steunen; - het definiëren van stam voor een boomvormige steun; - het verankeren van de stam van de boomvormige steun aan een platform; - het bepalen van verbindingspunten voor ten minste één tak van de boomvormige steun aan het object; - het selecteren van verbindingstypes en -parameters voor takverbindingen aan het oppervlak van het object; en - het verbinden van ten minste één tak aan het deeloppervlak en de stam van de boom om de boomvormige steun te creëren.A method for performing a method for optimizing contact points for tree-shaped supports in an additive manufacturing environment, the method comprising: - analyzing the object to determine required supports; - defining the trunk for a tree-shaped support; - anchoring the trunk of the tree-shaped support to a platform; - determining connection points for at least one branch of the tree-shaped support on the object; - selecting connection types and parameters for branch connections on the surface of the object; and - connecting at least one branch to the sub-surface and the trunk of the tree to create the tree-shaped support. 2. De werkwijze volgens conclusie 1, voorts omvattende de productie en afwerking van het object in een omgeving van additive manufacturing.The method according to claim 1, further comprising the production and finishing of the object in an additive manufacturing environment. 3. De werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het selecteren van verbindingstypes en -parameters gepaard gaat met het definiëren van takdiameters voor de ten minste ene tak.The method of claim 1, wherein selecting connection types and parameters is associated with defining branch diameters for the at least one branch. 4. De werkwijze volgens conclusie 3, waarbij het selecteren van verbindingstypes en -parameters voorts gepaard gaat met: - het bepalen of de ten minste ene tak een afbreekpunt zal bevatten; en - het selecteren van een afbreekpuntlocatie indien de ten minste ene tak een afbreekpunt zal bevatten.The method of claim 3, wherein selecting connection types and parameters is further accompanied by: - determining whether the at least one branch will contain a break point; and - selecting a breakpoint location if the at least one branch will contain a breakpoint. 5. De werkwijze volgens conclusie 4, waarbij de werkwijze voorts het definiëren van afbreekpuntmetingen omvat.The method of claim 4, wherein the method further comprises defining breakpoint measurements. 6. Een systeem voor het optimaliseren van contactpunten voor boomvormige steunen in een omgeving van additive manufacturing, waarbij het systeem een processor bevat die is geconfigureerd met het oog op het uitvoeren van computerinstructies die: - een object analyseren ter bepaling van benodigde steunen; - een stam voor een boomvormige steun definiëren; - de stam van de boomvormige steun verankeren aan een platform; - verbindingspunten bepalen voor ten minste één tak van de boomvormige steun aan het object; - verbindingstypes en -parameters selecteren voor takverbindingen aan het oppervlak van het object; en - de minste ene tak verbinden aan het deeloppervlak en de stam van de boom om de boomvormige steun te creëren.6. A system for optimizing contact points for tree-shaped supports in an additive manufacturing environment, the system comprising a processor configured to execute computer instructions that: - analyze an object to determine required supports; - define a trunk for a tree-shaped support; - anchoring the trunk of the tree-shaped support to a platform; - determine connection points for at least one branch of the tree-shaped support on the object; - select connection types and parameters for branch connections on the surface of the object; and - connecting the at least one branch to the sub-surface and the trunk of the tree to create the tree-shaped support. 7. Het systeem volgens conclusie 6, waarbij de processor voorts is geconfigureerd met het oog op het uitvoeren van instructies die ertoe leiden dat een inrichting van additive manufacturing het object produceert en afwerkt in de omgeving van additive manufacturing.The system of claim 6, wherein the processor is further configured to execute instructions that cause an additive manufacturing device to produce and process the object in the additive manufacturing environment. 8. Het systeem volgens conclusie 6, waarbij de processor voorts is geconfigureerd met het oog op het uitvoeren van instructies die verbindingstypes en -parameters selecteren door middel van het definiëren van takdiameters voor de ten minste ene tak.The system of claim 6, wherein the processor is further configured for the purpose of executing instructions that select connection types and parameters by defining branch diameters for the at least one branch. 9. Het systeem volgens conclusie 8, waarbij de processor voorts is geconfigureerd met het oog op het uitvoeren van instructies die verbindingstypes en -parameters selecteren door middel van: - het bepalen of de ten minste ene tak een afbreekpunt zal bevatten; en - het selecteren van een afbreekpuntlocatie indien de ten minste ene tak een afbreekpunt zal bevatten.The system of claim 8, wherein the processor is further configured to execute instructions that select connection types and parameters by: - determining whether the at least one branch will contain a breakpoint; and - selecting a breakpoint location if the at least one branch will contain a breakpoint. 10. Het systeem volgens conclusie 9, waarbij de processor voorts is geconfigureerd met het oog op het uitvoeren van instructies die verbindingstypes en -parameters selecteren door middel van het definiëren van breekpuntmetingen.The system of claim 9, wherein the processor is further configured to execute instructions that select connection types and parameters by defining breakpoint measurements.
BE2015/5527A 2014-08-25 2015-08-25 Systems and methods for optimizing contact points of tree-shaped supports in additive manufacturing BE1023316B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462041604P 2014-08-25 2014-08-25
US62/041,604 2014-08-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BE1023316B1 true BE1023316B1 (en) 2017-02-02
BE1023316A1 BE1023316A1 (en) 2017-02-02

Family

ID=54359643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE2015/5527A BE1023316B1 (en) 2014-08-25 2015-08-25 Systems and methods for optimizing contact points of tree-shaped supports in additive manufacturing

Country Status (2)

Country Link
BE (1) BE1023316B1 (en)
DE (1) DE102015011110A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3308880A1 (en) * 2016-10-13 2018-04-18 Siemens Aktiengesellschaft 3d printing method
US11685123B2 (en) * 2020-12-01 2023-06-27 Raytheon Technologies Corporation Erodible support structure for additively manufactured article and process therefor
EP4241965A1 (en) * 2022-03-08 2023-09-13 Ivoclar Vivadent AG Method for manufacturing a dental object
CN114670452B (en) * 2022-03-31 2024-05-17 深圳市创想三维科技股份有限公司 Support generation method and device, electronic equipment and storage medium

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009047355A1 (en) * 2007-10-10 2009-04-16 Materialise Nv Method and apparatus for automatic support generation for an object made by means of a rapid prototype production method
WO2012131481A1 (en) * 2011-03-29 2012-10-04 Inspire Ag, Irpd Part structure built by metal powder based added manufacturing
WO2013076549A1 (en) * 2011-11-23 2013-05-30 Dws S.R.L. Improved three-dimensional object obtained by means of a stereolithography process and method for the computer graphic design of said object

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009047355A1 (en) * 2007-10-10 2009-04-16 Materialise Nv Method and apparatus for automatic support generation for an object made by means of a rapid prototype production method
WO2012131481A1 (en) * 2011-03-29 2012-10-04 Inspire Ag, Irpd Part structure built by metal powder based added manufacturing
WO2013076549A1 (en) * 2011-11-23 2013-05-30 Dws S.R.L. Improved three-dimensional object obtained by means of a stereolithography process and method for the computer graphic design of said object

Also Published As

Publication number Publication date
BE1023316A1 (en) 2017-02-02
DE102015011110A1 (en) 2016-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BE1022525B1 (en) HYBRID SUPPORT SYSTEMS AND METHODS FOR GENERATING A HYBRID SUPPORT SYSTEM USING THREE-DIMENSIONAL PRINTING
BE1024495B1 (en) ENERGY DENSITY CLASSIFICATION IN ADDITIVE PRODUCTION ENVIRONMENTS
BE1022695B1 (en) DATA PROCESSING
Patel et al. A review article on FDM process parameters in 3D printing for composite materials
BE1023316B1 (en) Systems and methods for optimizing contact points of tree-shaped supports in additive manufacturing
EP3344440B1 (en) System and method of providing force compensation points on models during 3d printing
US11565474B2 (en) System and method for build error detection in an additive manufacturing environment
KR102556715B1 (en) System and method for self-supporting modification of the design of an object for additive manufacturing
BE1022947B1 (en) Systems and methods for avoiding the interlocking of parts in 3d nesting
US20220088880A1 (en) Systems and methods for processing parameter selection for additive manufacturing using simulation
BE1024204B1 (en) Self-supporting in additive production

Legal Events

Date Code Title Description
MM Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20220831