CN101287574B - 构建三维对象的交易方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种制造三维对象的方法(10)。该方法(10)包括：通过通信线路接收(14)三维对象的数字信息，并至少部分地根据所接收的数字信息来构建(30)三维对象，其中，三维对象的至少一部分通过快速制造来构建，而且三维对象包括外表面。该方法还包括对三维对象外表面的至少一部分进行气相平滑(32)。

Description

构建三维对象的交易方法
背景领域
本发明大体涉及快速制造三维(3D)对象，如原型、加工和生产质量部分。具体的，本发明涉及一种快速制造和平滑3D对象的交易方法。
在广泛的工业中，3D对象的生产和测试通常用于开发新产品、机器和过程。现有各种不同的快速制造技术来构建3D对象，每一种均在计算机控制下根据几何计算机模型来开发对象。这些技术通常把希望的对象(如计算机辅助设计(CAD))的数字表示分片(slice)或划分为水平层，然后通过重复应用材料一层层地构建对象。在此，术语“快速制造”是指通过一个或更多个以层为基础的附加技术来构建3D对象。示例性的快速制造技术包括熔融沉积成形、喷墨、选择性激光烧结和立体平板印刷(stereolithographic)过程。
在许多情况下，设计者可能仅需要制造有限数量的3D对象，或备选地，设计者可能没有进入快速制造系统的直接途径。在上述情况下，对于设计者而言，由身为快速制造专家的专业制造者来执行工作，可能是更高效和有成本效益的。因此，需要与客户之间进行交互的交易方法来构建3D对象，该方法易于使用、可根据个体客户的需求而修改、并且产生高质量的3D对象。
发明内容
本发明是一种用于制造3D对象的交易方法。该方法包括通过通信线路接收3D对象的数字信息，并至少部分上基于所接收的数字信息来构建3D对象，其中3D对象的至少一部分通过快速制造来构建。该方法还包括对3D对象外表面的至少一部分进行气相平滑(vaporsmoothing)。该方法允许制造者与一个或更多个客户进行交互，以根据客户的个体设计和详细说明来构建高质量的3D对象。
附图说明
图1是示出本发明方法的框图。
图2是示出执行本发明方法的合适布置的框图。
图3是示出本发明方法的备选实施例的框图，其中构建和气相平滑3D对象的步骤是迭代的。
图4a和4b是示出本发明方法的附加备选实施例的框图，其中，构建和气相平滑3D对象的步骤包括熔模铸造过程。
图5是示出本发明方法的另一备选实施例的框图，其中，制造者和客户具有预先安排的定价协议。
图6是示出本发明方法的另一备选实施例的框图，其中，3D对象的数字信息最初没有提交给制造者。
图7是依照本发明方法的允许客户进行与制造者的交易的示例接口程序的屏幕截图。
具体实施方式
图1是示出用于进行客户与制造者之间构建3D对象的交易的方法10的框图。如图所示，方法10包括步骤12-34，其中，客户通过通信线路创建并提交3D对象的数字信息(在此称为“对象数据”)(步骤12)。然后，制造者通过通信线路接收对象数据(步骤14)。然后，制造者可分析对象数据(步骤16)并提交制造3D对象的报价(步骤18)。
然后，客户可决定是否接受报价(步骤20)。如果客户不接受报价，则客户可决定是否开始新的交易(步骤22)。如果客户决定开始新的交易，客户可创建并提交新的对象数据，并重复先前的步骤。否则，客户可终止交易(步骤24)。如果客户在步骤20接受报价，客户可提交报价认可(步骤26)，然后该报价认可被制造者接收(步骤28)。然后，制造者可构建(步骤30)并气相平滑(步骤34)3D对象，并为客户提供完成的3D对象(步骤34)。
方法10是高效和有成本效益的技术，其减少了客户获得基于客户的个体设计和详细说明的高品质3D对象所需的工作。这对于广泛的工业中的客户而言是有利的。例如，产品开发者可能希望用于测试和研究的3D原型。类似的，医学和牙科分析家可能需要基于人体部分的3D扫描的3D对象，如骨骼和牙齿结构。此外，绘图师可能希望从便携式扫描仪数据而获得艺术品的复制品，以及建筑家和房地产开发商可能希望来自于建筑绘图或高分辨影像的房地产模型。
术语“客户”和“制造者”，每个在此定义为包括(1)单个的人或实体，或(2)多个人或多个利益(privity)实体(如，在隐含或明确协议下一起工作的群体、其代理、以及其受益人)。因此，由客户执行的方法10的步骤可由单个的人或实体执行，或由多个人和多个利益实体的共同努力而执行。同样，由制造者执行的方法10的步骤可由单个的人或实体执行，或由多个人和多个利益实体的共同努力而执行。
例如，术语“客户”可适用于对象数据的设计者以及进行与制造者进行交易的人，其中设计者和进行交易的人一起工作，即使进行交易的人可能是或可能不是与设计者相同的人。类似的，个人可使用代理商来进行与制造者的交易，并且所产生的3D对象可提供给客户的第三方受益人。方法10的一个益处是，客户仅需要进行单次交易以获得高质量的3D对象。这避免客户为获得完整的3D对象而与多个制造者进行一系列的交易。
图2是布置36的框图，这是客户与制造者依照方法10进行交易的合适布置的示例。如图所示，布置36包括客户端38、通信线路40和制造者端42。客户端38是布置36的客户部分，并包括计算机44。计算机44可包括允许客户与制造者进行交易的交易软件。合适软件的示例包括由制造者提供的接口程序、用于接入由制造者维护的安全网站的因特网接入软件和文件传输协议(FTP)。
通信线路40包括一个或更多个被配置为在制造者端42和连接到通信线路40的任何计算机系统之间中继数据的数据线路，包括计算机44。数据线路可以是直接连接的电线路、光学线路、无线线路及其组合。通信线路40的合适数据线路的示例包括基于计算机的接入线路和网络，如因特网连接、局域网、直接拨号线路、其它类似的专用线路及其组合。这允许制造者与一个或更多个远程位置处的客户就构建基于每一个客户的个体设计和详细说明的3D对象而进行交易。
通信线路40被示出为在客户端38和制造者端42之间中继对象数据46、报价48、认可50以及状态查询52。如下文所讨论的，对象数据46、报价48、认可50和状态查询52是由客户和制造者为进行方法10的交易而提交的。
制造者端42是布置36的制造者部分，并包括服务器54、网络56、快速制造系统58、气相平滑系统60和运送部门62。服务器54是能够通过通信线路40与多个计算机通信的计算机系统，包括计算机44。这允许服务器54与来自世界任何地方的客户进行交互。
网络56是基于计算机的网络，如局域网或因特网连接，其连接服务器42、快速制造系统58、气相平滑系统60和运送部门62。这允许服务器54、快速制造系统58、气相平滑系统60、和运送部门62为中继信息而相互通信。网络56被示出为将构建详细说明64、平滑详细说明66和运送信息68分别中继到快速制造系统58、气相平滑系统60和运送部门62。如下文所讨论的，构建详细说明64、平滑详细说明66和运送信息68是服务器54为构建、气相平滑和运送给定的3D对象而提交的数据。
快速制造系统58是通过一个或更多个快速制造技术来构建3D对象的系统。快速制造系统58的合适系统的示例包括基于层的附加系统，如熔融沉积成形系统、喷墨系统、选择性激光烧结系统、立体平板印刷系统及其组合。使用快速制造技术的系统将3D对象的数字表示(如，STL文件)分片为水平层。然后，依照所使用的快速制造技术，光栅或矢量路径可从水平层产生，以通过重复应用构建材料而一层层地构建3D对象。所使用的构建材料的类型还可取决于用于构建3D对象的具体的快速制造系统。
由通过包括沉积过程(如，熔融沉积成形和喷墨)的快速制造技术来创建3D对象时，支撑结构可用于正在构造的3D对象的外伸(overhanging)部分下或空腔(cavity)中，其不是由构建材料本身直接支撑。支撑结构可利用相同的快速制造技术和用来沉积构建材料的系统而构建。典型的，当3D对象的数字表示被分片为水平层时，也会产生支撑结构的层，并且通过重复应用支撑材料而一层层地构建。
熔融沉积成形系统通过把可流动的构建材料挤压穿过挤压头所携带的喷嘴，并以预定图案在基底(base)上沉积该构建材料而构建3D对象。在流畅的导线束(strand)中挤压构建材料，该导线束在此被称为“通路”。典型的，通过在x-y平面沉积通路序列、沿z-轴(垂直于x-y平面)增进挤压头的位置、以及重复上述过程而以逐层的方式形成3D对象。根据CAD系统提供的设计数据，在计算机的控制下执行挤压头相对于基底的移动。被挤压的构建材料与先前沉积的构建材料熔融，并在温度下降时凝固，以形成类似3D对象的数字表示的3D对象。
本发明使用的合适的熔融沉积成形系统的示例包括商业标记为“FDM VANTAGE”、“FDM TITAN”、和“FDM MAXUM”系列的熔融沉积成形系统，这些系统在商业上可从Stratasys，Inc.，Eden Prairie，MN获得。熔融沉积成形系统适合于用蜡材料和热塑性材料来构建3D对象，如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、医学等级的ABS(ABSi)、聚碳酸脂(PC)、PC-ISO聚碳酸脂、聚苯砜(polyphenylsulfone)、聚砜(polysulfone)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚苯醚(polyphenyleneether)、聚酰胺(polyamide)、丙烯酸聚合物(acrylic polymer)，以及其组合。
喷墨系统包括以预定图案在基底上沉积构建材料液滴的喷射头。喷射头(如喷墨打印头)包括沿平行的光栅路径沉积构建材料的喷嘴阵列。通过以连续或交错的光栅路径移动一个或更多个喷墨打印头，由此在x-y平面中沉积构建材料液滴，以逐层的方式形成3D对象。然后，沉积层的位置沿z-轴(垂直于x-y平面)移动，并重复上述过程。根据CAD系统提供的设计数据，同样在计算机的控制下执行喷射头相对于基底的移动。连续的层沉积在先前沉积的层之上，以形成类似3D对象的数字表示的3D对象。
本发明使用的合适的喷墨系统的示例包括商业标记为“EDEN”系列的喷墨系统，该系统在商业上同样也可从Stratasys，Inc.，EdenPrairie，MN获得。喷墨系统适用于采用溶剂分散(solvent-dispersed)材料、蜡材料、紫外固化材料以及其组合来构建3D对象。
选择性激光烧结系统通过用激光束烧结粉末构建材料来构建3D对象。通过在基底上沉积构建材料的粉末以及用滚筒(roller)压紧粉末来形成3D对象。然后，激光束扫过x-y平面中的层，选择性地融化和接合粉末以形成层。然后，层的位置沿z-轴(垂直于x-y平面)移动，并且以逐层的方式重复上述过程以形成3D对象。选择性激光烧结系统使用的合适的构建材料包括热塑性材料，如尼龙(nylon)、玻璃填充尼龙(glass filled nylon)、聚苯乙烯(polystyrene)及其组合。
立体平板印刷系统包括充有光化学构建材料的容器，该光化学构建材料在激光束激活时变硬。通过向容器中发射激光束以使构建材料的部分光化学地变硬而形成3D对象。激光束沿x-y平面中的矢量路径移动，以形成整个层。然后，通过降低容器内的基底，使层的位置沿z-轴(垂直于x-y平面)移动，并且以逐层的方式重复上述过程，以形成3D对象。立体平板印刷系统使用的合适的构建材料包括光化学聚合物，如紫外固化材料。
气相平滑系统60是在快速制造系统58构建3D对象之后进行气相平滑的系统。快速制造技术构建的3D对象大体展现“阶梯”外貌，特别是在弯曲或有角度的外表面处。阶梯效应是由具有直角边缘(square-edge)轮廓的截面形状的分层而引起的，并且当层的厚度增大时，阶梯效应更加明显。虽然阶梯效应大体上不影响3D对象的强度，但其可能显著地减小客户希望的审美质量。
气相平滑系统60包含对3D对象的暴露的外表面进行平滑的溶剂蒸气，从而减少或消除阶梯效应。用于气相平滑的溶剂期望被选择为与用于形成3D对象的构建材料兼容。合适溶剂的示例包括二氯甲烷(methylene chloride)、n-丙基溴化物(n-Propyl bromide)、全氯乙烯(perchloroethylene)、三氯乙烯(trichloroethylene)、丙酮(acetone)、丁酮(methyl ethyl ketone)、二甲基乙酰胺(dimethylacetamide)、水、酒精，及其组合。
气相平滑系统60的合适系统的示例在Priedeman等人的美国专利申请No.10/511,784中公开，其被转让给Stratasys，Inc.，Eden Prairie，MN。气相平滑系统60通过将给定3D对象暴露于密闭腔室(chamber)中的溶剂蒸气而操作。腔室可维持在溶剂的沸点或沸点之上。虽然溶剂为气态，但其不会影响3D对象。然而，由于3D对象的初始温度(如，室温)基本上低于溶剂的沸点温度，所以溶剂在3D对象的外表面上凝结(condense)。凝结的溶剂渗透3D对象暴露的外表面，从而溶解暴露的外表面处的材料。这导致材料回流(reflow)并分散于更广阔的外表面区域上。当3D对象加热到腔室温度，凝结的溶剂再次蒸发。然后，分散的材料留在新的分散位置处，这导致基本上平滑的表面。
气相平滑取决于几个相互作用的因素，如3D对象对凝结溶剂的暴露时间、所用溶剂的类型和浓度、用于3D对象的构建材料、以及3D对象特征的细度(fineness)。因此，气相平滑要求高水平技能以适当地将给定的3D对象平滑至希望的表面平滑度。
典型的，在没有花费一定时间、努力和资源的情况下，客户(如产品开发者)不具备适当地气相平滑3D对象的经验。然而，熟悉快速制造的制造者对提供针对给定3D对象的希望的平滑度加工所需的因素有更好的理解。例如，制造者可通过观察3D对象上的溶液的浓度来调整(gauge)暴露时间，或者可根据制造者通过多个测试过程而编制的预定公式来预先选择暴露时间。此外，制造者更适合于处理危险的溶剂，如二氯甲烷。一般地，典型客户使用的办公室快速制造仪器不适合于使用和处置具有挥发性和危险的溶剂。因此，将客户从气相平滑3D对象所需的详细应用中解除。
如上文所讨论，快速制造系统58和气相平滑系统60的组合为客户提供了“一站式购物(one-step shop)”，允许客户进行单次交易以获得具有平滑的外表面的高质量的3D对象，并且该3D对象由熟知快速制造技术的人员来制造。这简化了客户获得高质量的3D对象的过程，从而允许客户将时间和努力集中于其他任务(如，产品开发)。
运送部门62是制造者端42的一部分，此处是把平滑的3D对象进行包装并准备运送给客户。在备选实施例中，运送部门62可被其它系统代替，这取决于如何将完成的3D对象提供给客户。例如，在运送场所，客户可在制造者位置获取完成的3D对象。
依照方法10所进行的交易，客户最初可创建对象数据46。如上文所讨论，对象数据46是客户希望制造的3D对象的数字信息。用于对象数据46的数字信息的合适类型的示例包括3D对象的数字表示(如，STL文件或其它类似的CAD文件)、数字表示的尺寸单位(如，英寸或毫米)、要制造的3D对象的数量、颜色要求、所使用的构建材料、构建指示、表面平滑度信息、交易信息，及其组合。
依照方法10的步骤12，客户可通过通信线路40向服务器54提交对象数据46。对象数据46可作为单个数据文件或多个数据文件(压缩的或非压缩的)通过通信线路40而提交，而且可以加密的方式(如，128位加密)提交。依照方法10的步骤14，服务器54通过通信线路40接收对象数据46。接收后，依照方法10的步骤16，服务器54可存储并分析对象数据46。该分析包括把对象数据46和制造者定义的预设参数(如，当前材料成本、所需的构建时间、短的期限，以及特殊指示)进行比较。
至少部分地基于对象数据46的分析，服务器54可产生报价48，这是制造者向客户提出的关于制造者希望就制造3D对象达成协议的价格的出价。报价48可以是来自制造者的捆绑出价，也可包括协议的合同条款，以及可能是形成捆绑协议的实质性的其它信息。报价48还可包括期满时间，该期满时间将客户的认可限制在预定时间段(如，24小时)内。这有利于维持制造者的实时成本。
除了产生报价48，服务器54还可产生与交易有关的附加信息，以便随报价48一同提交给客户。可能产生的附加信息的示例包括制造3D对象的估计时间、合同信息、运送细节、特殊指示、收到对象数据46的确认，以及其组合。
产生报价48之后，依照方法10的步骤18，服务器54可通过通信线路40向计算机44提交报价48。客户可通过交易软件，或者备选地通过其它手段(如电子邮件)，在计算机44处接收报价48。然后，依照方法10的步骤20，客户可决定是否接受来自制造者的报价48。如果客户不接受报价，依照方法10的步骤22，客户可决定是否提交新的对象数据46以开始新的交易。如果客户决定不继续进行新的交易，依照方法10的步骤24，客户可通过退出交易软件来取消与制造者的交易。备选地，如果客户通过通信线路40提交新的对象数据46，则制造者可分析新的对象数据46并提交新的报价48。
在接受报价48之后，依照方法10的步骤26，客户可通过通信线路40提交报价48的认可50。认可50可包括客户对报价48的认可的数字声明，并且还可包括客户的帐单信息。备选地，客户可具有与制造者相应的预设账户，帐单信息从该账户自动产生。
然后，依照方法10的步骤28，服务器54可通过通信线路40接收认可50。收到认可50后，服务器54可产生并通过通信线路40提交响应，以确认收到认可50。所产生的响应还可包括其它交易信息，如订单编号、客户提交的对象数据的描述、帐单信息、估计的时间表，以及运送信息。
在接收认可50后，客户可通过通信线路40向服务器54提交状态查询52以请求3D对象的制造过程。然后，服务器54可提供对状态查询52的响应，从而提供过程报告。客户可根据希望提交多个状态查询52，以获得按时间顺序的(chronological)过程报告。这样，客户可在任何时间从远程位置检查3D对象的制造过程。
收到认可50后，服务器54可产生有助于制造3D对象的信息。例如，服务器54可产生制造3D对象所需的材料和系统的资源列表。然后，该资源列表可通过网络56发送给负责制造3D对象的制造者中适当的人员。此外，根据库存资源的数据库，服务器54可分配制造3D对象所需的资源(如，材料和系统)。
此外，服务器54还可产生关于可在何时制造3D对象的建议性提示(cue)，并且可重新组织现有的提示以优化制造效率。例如，如果存在客户订单的积压，则制造给定对象的订单可被修改为对类似的对象(如，使用相同的材料)进行分组，以加速整个制造进度。类似的，如果客户要求快的期限，则可调节提示以适应该要求。
此外，服务器54还可检查对象数据46的错误和偏差。例如，服务器54可进行检查以确保3D对象的数字表示(如，STL文件)没有损坏并且不包含不合逻辑的数据。如果发现错误，服务器54可通过通信线路40向计算机44提交描述该错误和可能的故障处理的信息。这提醒客户注意3D对象的数字信息中的错误。服务器54还可向制造者的管理者或技术人员提交描述该错误的信息，从而将错误告知制造者。错误检查允许客户和制造者一起工作，以快速纠正对象数据46中的任何错误或偏差。
上文所讨论的服务器54的任何动作可由服务器54通过软件和硬件例程以自动方式执行。例如，在通过通信线路40收到对象数据后，服务器54可自动存储并分析对象数据，然后，自动产生和提交报价。这允许制造者对客户的提交提供迅速响应，而无需制造者的人员手动执行该动作。备选地，上文讨论的动作中的一个或更多个可手动地执行，或者可以为了精确性而手动地检查。
当制造者准备好制造3D对象时，服务器54将构建详细信息64、平滑详细信息66和运送详细信息68分别中继给快速制造系统58、气相平滑系统60和运送部门62。构建详细信息64、平滑详细信息66和运送详细信息68基于客户提交的对象数据46和制造者提供的补充数据。
构建详细信息64包括快速制造系统58构建3D对象所需的数据，如3D对象的数字表示、数字表示的尺寸单位、待构建的3D对象的数目、使用的构建材料和色彩、预构建指示、以及后构建指示。类似的，平滑详细指示66包括气相平滑系统对构建的3D对象进行气相平滑所需的数据，如客户利用对象数据46提供的表面平滑信息、有关溶剂类型和浓度的信息、处理信息、掩蔽(masking)要求、3D对象在气相平滑过程中被保持的位置、以及暴露时间信息。运送详细信息包括用于包装和将完成的3D对象运送给客户的数据。
在制造过程中，快速制造系统58、气相平滑系统60和运送部门62可各自通过网络56将过程信息中继回服务器54。根据接收的过程信息，服务器54可为状态查询52提供更新后的响应。
依照方法10的步骤30，基于从54服务器接收的构建详细信息64，制造者可开始构建3D对象。这初步地可包括预构建步骤，如处理3D对象的数字表示以产生分片的层和相应的支撑层，预切割步骤，预完成步骤，执行来临的(incoming)检查，准备具有粘结促进(adhesionpromotion)的构建材料，试验装备，预装配子配件使其插入被构建的3D对象或作为被构建的3D对象的基底，及其组合。
然后，可根据构建详细信息64一层层地构建3D对象(以及任何相应的支撑结构)，从而使得3D对象的至少一部分通过快速制造来构建。优选的，3D对象基本上通过快速制造来构建。快速制造可在单个构建过程中或随多个构建过程而执行。当快速制造完成时，3D对象可经受后构建步骤，如支撑结构的移除、多个对象的粘结，以及向3D对象的外表面添加模具(die)或着色剂(其可在气相平滑过程中被扫入(sweepinto)3D对象的近表面材料)。
在构建之后，3D对象(处于预平滑状态)被传送给气相平滑系统60(如箭头70所示)。如上文所讨论，预平滑后的3D对象可展现出阶梯效应，特别是在弯曲或有角度的表面处。在气相平滑之前，可局部地掩蔽3D对象以防止3D对象外表面的部分被气相平滑。掩蔽元件可被沉积、施加或粘结到希望的外表面部分。
然后，依照方法10的步骤32，基于从服务器54接收的气相平滑详细信息66，对3D对象外表面的至少一部分进行气相平滑。在一个实施例中，基本上3D对象的所有外表面进行气相平滑。如在此所使用的，术语3D对象的“外表面”包括3D对象暴露于外部环境的所有表面，如3D对象的几何外表面、3D对象的暴露的空心部分、以及3D对象内延伸的暴露通道。如上文所讨论，气相平滑减少或消除3D对象的阶梯效应，从而提供平滑的外表面。这可在单个气相平滑过程中或使用多个连续的气相平滑过程来实现。例如，3D对象可经受多个连续的气相平滑过程，所述多个气相平滑过程改变溶剂浓度和暴露时间，从而为外表面提供希望的平滑度。
完成气相平滑后，溶剂蒸气可通过真空移除从腔室中移除。然后，可以把得到的平滑后的3D对象冷却到室温，需要的话，之后经历后气相平滑步骤。合适的后气相平滑步骤的示例包括粘结分离部分、着色、电镀、贴标签、加工、装配部分、度量、真空烘烤、使平滑后的3D对象经受紫外线浴，以及其组合。
此外，平滑后的3D对象可经受净化(purify)过程以移除气相平滑后留在3D对象中的任何残余溶剂。该净化过程可包括处理3D对象以消除残余溶剂，如将3D对象置于干燥环境中以消除湿气和残留的溶剂。例如，3D对象可随干燥剂包装，在把3D对象运送给客户时，该干燥剂将会基本上消除湿气和残留的溶剂。
在对3D对象进行气相平滑之后，3D对象(处于平滑后的状态)可被传送给运送部门62(如箭头72所示)。然后，依照方法10的步骤34，可包装3D对象并将其提供给客户。优选的，通过将完成的3D对象运送给客户(如箭头74所示)而将该3D对象提供给客户。然而，3D对象可以各种不同的方式提供给客户，如允许客户在制造者位置处获得完成的3D对象。
本发明的方法允许客户依靠客户计算机的便利而获得高质量的3D对象。制造者构建并气相平滑3D对象，并将3D对象提供给客户。制造者雇用在构建和平滑3D对象方面有经验的人。因而，客户不需要学习如何执行构建和平滑步骤。这节省了客户的时间、努力和成本，允许客户集中于设计、测试和使用3D对象的其它方面。
图3是示出方法10的步骤30和32的框图，描述了用于构建和气相平滑3D对象的备选方法。如箭头76所表示的，制造者可以迭代的方式执行多个快速制造和气相平滑步骤以获得希望的3D对象。如上文所讨论，3D对象可用一个或更多个快速制造过程来构建，并用一个或更多个气相平滑过程进行平滑。此外，3D对象可在完成构建之前被气相平滑。因此，方法10的步骤30和32可在各种进程(progression)中完成以获得希望的3D对象。这允许制造者创建多种设计。
图4a和4b是示出在使用熔模铸造过程构建和气相平滑3D对象的方法10下的备选步骤的框图。熔模铸造过程一般包括最初构建模子(mold)，然后该模子用于形成希望的3D对象。该过程适于使用不服从于(amenable)快速制造的构建材料来构建3D对象。
图4a示出使用不服从于快速制造并对气相平滑有抵抗的构建材料(如，金属和某些交叉结合(cross-linkable)的材料)来构建3D对象的步骤78-84。在方法10的步骤16处分析对象数据46期间，由于客户选择的希望的构建材料，服务器54可确定需要熔模铸造过程。然后，快速制造系统58可产生定义将用于构建预期的3D对象的3D模子的分片数据。然后，快速制造系统58通过一个或更多个快速制造技术来构建3D模子，如上文所讨论(步骤78)。然后，气相平滑系统60可用于气相平滑3D模子，以提供与预期的3D对象的表面平滑度相对应的表面平滑度(步骤80)。
然后，制造者可在平滑后的3D模子周围灌注陶瓷浆料(ceramicslurry)，然后，平滑后的3D模子被烧得脱离陶瓷，以提供具有预期的3D对象的表面平滑度的陶瓷外壳(步骤82)。取决于用于构建3D模子的材料以及处理条件，3D模子可在此过程中破坏或不被破坏。然后，希望的构建材料注入陶瓷外壳并凝固。然后，陶瓷外壳可被移除以提供具有平滑表面的预期的3D对象。然后，需要的话，3D对象可经受后处理过程，然后移到运送部门62以移交给客户。
图4b示出用可被气相平滑但在其他方面不服从于快速制造的构建材料来构建3D对象的步骤86-92。在此实施例中，3D模子可以与上文讨论的步骤78相同的方式来构建(步骤86)。然后，制造者可在非平滑的3D模子的周围灌注陶瓷浆料，然后将3D模子烧得脱离陶瓷，以提供陶瓷外壳(步骤88)。由于3D模子没有被气相平滑，得到的陶瓷外壳展现出3D模子的阶梯效应。然后，希望的构建材料注入陶瓷外壳并凝固。然后，陶瓷外壳可被移除以提供预平滑的3D对象(步骤90)。然后，气相平滑系统60可用于把3D对象气相平滑至希望的表面平滑度(步骤92)。然后，需要的话，3D对象可经受后处理过程，然后移到运送部门62以移交给客户。
熔模铸造过程的使用增加了可被制造的3D对象的种类。因而，制造者可有效的使用任何类型的可流动并可凝固的材料来构建3D对象，包括不服从于快速制造或对气相平滑有抵抗的材料。
图5是示出方法94的框图，这是方法10的备选方法，其中制造者和客户具有预先安排的定价协议(如，固定收费协议)。方法94包括步骤96-104，并与方法10类似，除了预先安排的定价协议排除了方法10对步骤16-28的需求。在方法94中，客户可创建并通过通信线路40提交对象数据46(步骤96)。然后，制造者可通过通信线路40经由服务器54来接收对象数据46(步骤98)。由于定价已经达成一致，制造者可构建(步骤100)、气相平滑(步骤102)以及给客户提供3D对象(步骤104)，而不产生报价48。这有利于已形成关系的客户和制造者，并进一步减少客户获得高质量的3D对象所需的时间和努力。
图6是示出方法106的框图，这是方法10的另一备选方法，其中对象数据46最初没有提交给制造者。方法106包括步骤108-132，其中客户最初可创建对象数据46，如上文所讨论(步骤108)。然后，客户可使用计算机44通过通信线路40提交分析请求(步骤110)，该分析请求经由服务器54由制造者接收(步骤112)。然后，服务器42通过通信线路40分析对象数据46，而对象数据46仍留在客户的计算机44上(步骤114)。这可通过减少通信线路40传递的数据量而加速该过程，并尤其用于使用慢速连接(如拨号线路)和大文件尺寸的客户。
然后，服务器54可产生并提交报价46(步骤116)，客户可以与上文讨论的方法10的步骤20-24相同的方式接受或拒绝该报价(步骤118-120)。如果客户接受报价46，则客户可通过通信线路40提交对象数据46和认可50(步骤124)，然后该对象数据46和认可50由服务器54接收(步骤126)。然后，制造者可以与上文讨论的方法10的步骤30-34相同的方式构建(步骤128)、气相平滑(步骤130)以及给客户提供3D对象(步骤132)。方法106有利于允许客户在通过通信线路40提交对象数据46之前查看多个报价46。
图7是接口程序134的屏幕截图，该程序是安装在计算机44中用于允许客户与制造者进行交易的合适的交易软件的示例。接口程序134可作为客户计算机(如计算机44)的可安装软件而提供，或可以是由制造者维护并由客户通过通信线路40访问的基于网站的程序。如图所示，接口程序134给客户提供包括数据输入区136和交易区138的图形接口。
数据输入区136允许客户用可选择的菜单和按纽来创建对象数据46。数据输入区136包括添加部分按钮140、移除部分按钮142、部分列表144、材料菜单146、数量菜单148、平滑度菜单150和单位选择151。交易区138允许客户通过通信线路40与制造者进行交易，并包括提交按钮152、报价列表154、代码列表156、认可按钮158和状态查询按钮160。
当使用接口程序134进行交易时，客户可以预定客户身份编号和口令登录接口程序134。然后，客户可利用数据输入区136输入数据，以创建对象数据46。例如，客户可通过点击添加部分按钮140以及从计算机44选择希望的文件来选择希望的3D对象的数字表示(如，STL文件)。备选地，客户可从存储于计算机44、服务器54(并可通过通信线路40来访问)或第三方位置(如，搜索引擎)处的预存库中请求数字表示。该库可以是现有CAD数据包的附加功能。备选地，该库可以是来自扫描或逆向工程(reverse engineering)的点云(point cloud)数据。一旦选择，该文件显示在部分列表144中。客户可选地使用移除部分按钮142从部分列表144中移除任意所选择的数字表示。
客户可使用材料菜单146选择用于每个3D对象的构建材料和构建材料的颜色。材料菜单146示为下拉菜单，其允许客户从提供的列表中选择构建材料和相应的颜色。优选的，所提供的列表对应于制造者可用的构建材料和相应的颜色，这取决于制造者使用的快速制造系统，如上文所讨论。根据需要，该列表可由制造者通过软件更新而周期性地更新。例如，当客户登录接口程序134时，接口程序134可通过通信线路40自动地更新。这给制造者提供了一定程度的控制，控制哪些选项是客户使用接口程序134时可用的。
然后，客户可在数量菜单148处输入每个要构建的3D对象的数量，并在平滑度菜单150处输入每个3D对象的平滑度信息。如图所示，平滑度菜单150提供包含用户友好列表的下拉菜单，以用于选择每个3D对象的平滑度信息。例如，该列表可包括平滑属性，如“High”，“High/Standard”、“Standard”、“Standard/Low”，以及“Low”，这些表示客户希望的气相平滑的量。“Standard”平滑度是缺省设置，表示气相平滑的标准量，由制造者决定。
如上文所讨论，制造者可可能对提供针对给定的3D对象的希望的平滑度加工所需的因素具有更好的理解。通过选择“Standard”平滑度，客户允许制造者决定提供高品质的3D对象所需的气相平滑的量。然而，如果客户希望相对于标准平滑度更大或更低的气相平滑的量，客户可分别选择更高或更低的选择。平滑度的范围给客户提供了选择针对每个3D对象的希望的表面平滑度的量的简化手段。
在备选实施例中，客户可使用平滑度菜单150来选择描述给定3D对象的哪些外表面将被掩蔽以防止对那些外表面进行气相平滑的文本文件或数字表示。备选地，部分列表144中的数字表示可包括嵌入在文件中的掩蔽信息(即，3D对象的数字表示可以标识哪些外表面将会保留未平滑)。
客户可使用单位选择151来选择数字表示所基于的尺寸单位。数字表示，如STL文件，典型地没有单位。因此，单位选择151允许客户选择预期的尺寸单位。例如，如图7所示，单位选择151允许客户选择英式单位(如，英寸)或公制单位(如，毫米)。所选择的单位将通知制造者将得到的3D对象的希望尺寸。
除了上文讨论的信息，接口程序134可提供附加的数据输入菜单，该数据输入菜单允许更有经验的客户输入对象数据46的其它类型信息。例如，数据输入区136还可包括附加的数据输入区域，以允许客户包括其它类型的平滑度信息，如希望的表面分辨率、3D对象的哪些外表面部分将会被气相平滑的标识、与气相平滑期间在哪处保持3D对象有关的指示、帮助制造者对3D对象进行气相平滑的指示、溶剂选择，以及其组合。
此外，有经验的客户可能希望提供专门的构建指示。对象数据46的合适类型的构建指示的示例包括：声明使用的快速制造技术的希望类型(如，熔融沉积成形)的指示，关于专门的构建步骤(如，在构建后粘结3D对象的多个部件的步骤)的指示，关于构建3D对象时使用的构建条件(如，剪切模量、杨氏模量(Young’s modulus)、外壳厚度、FEA应力分析、不透明度、加工接触点、工作温度、重量限制、冲击强度、尺寸容限、荷载蠕变速率(creep rate under load)、拉伸强度，以及电镀)的信息，成本限制，着色要求、构建方向指示，以及其组合。
此外，数据输入区136可允许输入交易信息，如希望的完成和移交进度、运送要求、客户和制造者之间希望的通信途径(如，通过电子邮件、传真、电话、邮件，以及其组合来响应)，以及其他类型的类似信息。
数据输入区136还可包括基于客户简档的定制和缺省设置。例如，客户可创建当客户登录接口程序134时可访问的客户简档。客户简档可自动将预选择的信息输入数据输入区136，如构建材料或平滑度信息，从而加速客户的交易过程。备选地，数据输入区136可提供基于客户先前交易趋势的“智能”数据选择。
当客户完成对象数据46的创建时，客户可点击提交按钮152通过通信线路40提交对象数据46。然后，报价48和相应的交易代码显示于接口程序134中的报价列表154和代码列表156处。因此，当客户点击提交按钮152时，如上文所讨论地执行方法10的步骤12-18。
如果客户不接受报价48，则客户可通过退出接口程序134而终止进一步的交易，或通过修改数据输入区136中的信息以创建新的对象数据，从而发起新的交易。然后，客户可点击提交按钮152以获得新的报价56，该报价与新的对象数据46中的修改后的信息相对应。客户可通过点击认可按钮158来接受报价48。这把认可50提交给制造者以根据所提交的对象数据46来构建3D对象，如上文所讨论。然后，希望的话，客户可通过点击状态查询按钮160来提交状态查询52。状态查询52的响应可显示于接口程序134中，或者可通过其它手段(如，电子邮件)来接收。
接口程序134给客户提供了根据本发明用于与制造者进行交易的方便及用户友好的系统，以构建高质量的3D对象。具体的，接口程序134允许客户根据客户输入的对象数据46的信息进行成本效益分析。客户可不断地修改对象数据46的信息并获得新的相应的报价48，直到客户获得满足客户成本效益要求的定价。
例如，关于3D对象的数字表示，客户可减少希望的3D对象的复杂度或大小以减少成本。制造者可向复杂的设计或大的3D对象分配更高的成本以适应更长的构建时间和更多的构建材料的使用。复杂的设计的示例可包括需要支撑结构的设计，该支撑结构使用支撑材料并需要支撑移除过程。
客户还可选择不同的构建材料或颜色，不同的构建材料或颜色可根据原材料成本、供给可能性和处理困难度而被分配不同的成本。客户还可修改待构建的3D对象的数量，其对制造成本有直接影响。此外，客户可修改平滑度信息，如在其他方面可能增加成本的移除掩蔽要求。因此，接口程序134允许客户提交具有定制信息的对象数据46，以获得基于该定制信息的高质量的3D对象，从而满足个体成本效益要求。
尽管参考优选实施方式描述了本发明，在不背离本发明的精神和范围的情况下，所属领域技术人员应认识到，可在形式和细节上做出改变。

Claims (17)

1.一种制造三维对象的方法，所述方法包括：
通过通信线路来接收所述三维对象的数字信息，其中，所述数字信息包括所述三维对象的数字表示以及用于对所述三维对象进行气相平滑的表面平滑度信息；
至少部分地根据所接收的数字信息来构建所述三维对象，其中，所述三维对象的至少一部分通过快速制造来构建，而且所述三维对象包括外表面；以及
至少部分地基于所述表面平滑度信息对所述三维对象的外表面的至少一部分进行气相平滑。
2.如权利要求1所述的方法，还包括通过所述通信线路提供报价，其中，所述报价至少部分地基于所述数字信息。
3.如权利要求2所述的方法，其中，当接收所述数字信息时，自动产生所述报价。
4.如权利要求2所述的方法，还包括通过所述通信线路来接收对所述报价的认可。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述数字信息从客户处接收，而且所述方法还包括向客户提供所述三维对象。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述向客户提供三维对象的步骤包括将所述三维对象运送给客户。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述数字信息还包括构建材料信息。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述快速制造选自包括如下内容的组：熔融沉积成形、喷墨、选择性激光烧结、立体平板印刷及其组合。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述三维对象基本上通过快速制造而构建。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述气相平滑使用选自包括如下内容的组的蒸气：二氯甲烷、n-丙基溴、全氯乙烯、三氯乙烯、丙酮、丁酮、水、酒精及其组合。
11.如权利要求1所述的方法，其中，基本上所述三维对象的所有外表面都被气相平滑。
12.一种与客户进行制造三维对象的业务的方法，所述方法包括：
通过通信线路从客户处接收所述三维对象的数字信息，其中，所述数字信息包括所述三维对象的数字表示以及用于对所述三维对象进行气相平滑的表面平滑度信息；
通过所述通信线路向客户提供报价，其中，所述报价至少部分地基于所接收的数字信息；
至少部分地根据所接收的数字信息来构建所述三维对象，其中，所述三维对象的至少一部分通过快速制造来构建，而且所述三维对象包括外表面，以及
至少部分地基于所述表面平滑度信息对所述三维对象的外表面的至少一部分进行气相平滑；以及
向客户提供平滑后的三维对象。
13.如权利要求12所述的方法，其中，当接收到所述数字信息时，自动向客户提供所述报价。
14.如权利要求12所述的方法，其中，向客户提供平滑后的三维对象的步骤包括：将平滑后的三维对象运送给客户。
15.如权利要求12所述的方法，其中，所述数字信息还包括构建材料信息。
16.如权利要求12所述的方法，其中，所述快速制造选自包括如下内容的组：熔融沉积成形、喷墨、选择性激光烧结、立体平板印刷及其组合。
17.如权利要求12所述的方法，其中，所述气相平滑使用选自包括如下内容的组的蒸气：二氯甲烷、n-丙基溴、全氯乙烯、三氯乙烯、丙酮、丁酮、水、酒精及其组合。
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