CN103347682B - 用于对象的加式制造的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了三维对象的加式制造方法。该方法包括在与对象的形状对应的配置图案中顺序地形成多个层。通过分配至少一种造型材料以形成未固化层以及利用辐射来固化未固化层，来形成每层。在本发明的各个示例性实施方案中，所述方法包括：对于至少一层，形成一叠牺牲防辐射层以覆盖层的露出部分，使得在多个层的任何后续层的形成期间叠的上层保持露出。

Description

用于对象的加式制造的系统和方法

相关申请

本申请要求于2010年11月28日递交的美国申请No.61/417,436的优先权的利益，该美国申请的内容通过引用合并于此，就好像在本文中完整地阐述一样。

技术领域

在本发明的一些实施方案中，本发明涉及对象的加式制造(AM)，尤其而非排他地涉及在减小对象或对象的部分的因固化导致的褪色的同时用于对象的加式制造的系统和方法。

背景技术

加式制造一般为利用对象的计算机模型来制造三维(3D)对象的过程。该过程用于各种领域，诸如用于可视化、演示和机械原型化的目的以及用于快速制造(RM)的设计相关领域。

任何AM系统的基本操作包括：将三维计算机模型切割成薄的剖面；将结果转换成两维位置数据；以及将数据馈送到以分层方式制造三维结构的控制设备。

加式制造使得制造方法需要许多不同的方法，包括三维印刷、叠层对象制造、熔化沉积造型和其它。

在三维印刷过程中，例如，建造材料从具有一组喷嘴的分配头分配以在支撑结构上沉积层。取决于建造材料，随后可利用适合的装置来使层固化或凝固。建造材料可以包括形成对象的造型材料以及在对象被建造时支撑对象的支撑材料。各种三维印刷技术存在且公开于例如美国专利6,259,962、6,569,373、6,658,314、6,850,334、7,183,335、7,209,797、7,225,045、7,300,619、7,479,510、7,500,846、7,658,976和7,962,237以及公开的美国申请20100191360中，所有这些专利和专利申请具有共同的受让人，其内容通过引用合并于此。

AM有利于通过最少的工具和劳力的投入快速制造功能原型。这种快速原型化缩短了产品开发周期并且通过为设计者提供快速且有效的反馈而改进了设计过程。AM还能够用于非功能部件的快速制造，例如，用于评估设计的各方面(诸如美感、适配、组装等)的目的。另外，已证实AM技术可用于医疗领域，其中在进行手术操作之前可对预期结果进行建模。将理解的是，许多其它领域能够受益于快速原型化技术，包括但不限于特定设计和/或功能的可视化可用的体系架构、牙科和成形手术领域。

多种AM技术允许利用多于一种的造型材料进行对象的加式形成。例如，其内容通过引用合并于此的本受让人的公开的美国专利20100191360公开了一种系统，所述系统包括：加式制造装置，其具有多个分配头；建造材料供给装置，其配置为将多种建造材料供给到制造装置；以及控制单元，其配置为用于控制制造和供给装置。所述系统具有多种操作模式。在一种模式中，所有的分配头在制造装置的单个建造扫描周期内操作。在另一模式中，一个或多个分配头在单个建造扫描周期或其部分内不可操作。

发明概述

根据本发明的一些实施方案的方案，提供三维对象的加式制造的方法。所述方法包括在与对象的形状对应的配置图案中顺序地形成多个层。通过分配至少一种造型材料以形成未固化层，以及通过辐射来固化未固化层，来形成每层。在本发明的各个示例性实施方案中，所述方法包括：对于至少一层，形成一叠牺牲防辐射层以覆盖层的露出部分，使得在多个层的任何后续层的形成期间叠的上层保持露出。

根据本发明的一些实施方案，本发明的所述方法包括移除所述叠。

根据本发明的一些实施方案，所述叠是通过增压含水液体的射流移除的。

根据本发明的一些实施方案，叠中的层数被选择为阻挡辐射的至少90％。

根据本发明的一些实施方案，所述方法包括形成多个叠，其中每叠具有至少10层。

根据本发明的一些实施方案，牺牲防辐射层至少部分地由三维印刷支撑材料制成。

根据本发明的一些实施方案，牺牲防辐射层至少部分地由水溶解材料制成。

根据本发明的一些实施方案，所述牺牲防辐射层由弹性模量表征，其低于表征固化后的所述造型材料的弹性模量。

根据本发明的一些实施方案，牺牲防辐射层包括非可聚合的材料。

根据本发明的一些实施方案的方案，提供计算机软件产品，其包括存储有程序指令的计算机可读介质，在由加式制造系统的计算机化控制器读取时，所述指令使所述系统执行本文所述方法的至少一些操作。

根据本发明的一些实施方案的方案，提供用于三维对象的加式制造的系统。所述系统包括：分配单元，其配置为分配至少一种造型材料以形成未固化层；固化单元，其配置为通过辐射来固化所述未固化层；以及控制器，其配置为操作所述分配单元和所述固化单元以在与所述三维对象的形状对应的配置图案中顺序地形成多个层，以及覆盖至少一层的露出部分的一叠牺牲防辐射层，使得在所述多个层的任何后续层的形成期间所述叠的上层保持露出。

根据本发明的一些实施方案，叠中的层数被选择以阻挡辐射的至少90％。

根据本发明的一些实施方案，提供多个叠，其中每叠具有至少10层。根据本发明的一些实施方案，每叠具有至少100层。

根据本发明的一些实施方案，叠被选择为使得形成颜色大体均匀的对象。

根据本发明的一些实施方案，叠被选择以形成颜色缺失大体均匀的对象。

根据本发明的一些实施方案，控制器配置为基于用于形成所述叠的防辐射材料的类型来计算所述叠中的层厚度和层数中的至少一项。

除非指出，否则本文所使用的所有的技术和/或科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。尽管在本发明的实施方案的实现或测试中能够使用与本文所描述的相似或等同的方法和材料，但是下文描述示例性的方法和/或材料。在冲突的情况下，以包括定义的专利说明书为主。另外，材料、方法和实施例仅为示例性的而不旨在必要地限制。

本发明的实施方案的方法和/或系统的实现能够涉及手动地、自动地或两者结合地执行或完成选定任务。而且，根据本发明的方法和/或系统的实施方案的实际器械和设备，多个选定的任务可利用操作系统通过硬件、通过软件或通过固件或通过其组合来实现。

例如，根据本发明的实施方案的用于执行选定任务的硬件可实现为芯片或电路。作为软件，根据本发明的实施方案的选定任务可实现为利用任何适合的操作系统通过计算机执行的多个软件指令。在本发明的示例性实施方案中，根据如本文所述的方法和/或系统的示例性实施方案的一个或多个任务是通过数据处理器执行的，诸如用于执行多个指令的计算平台。任选地，数据处理器包括用于存储指令和/或数据的易失性存储器和/或用于存储指令和/或数据的非易失性存储设备，例如磁性硬盘和/或可移除介质。任选地，还提供网络连接。还任选地提供显示器和/或诸如键盘或鼠标的用户输入装置。

附图说明

在本文参照附图仅通过实施例的方式描述了本发明的一些实施方案。具体详细参照附图，应强调的是，所图示的特定方案仅通过实施例以及为了本发明的实施方案的示例性讨论的目的。在这方面，结合附图进行的说明使得如何可实现本发明的实施方案对于本领域技术人员显而易见。

在附图中：

图1A和1B为根据本发明的一些实施方案的加式制造系统的示意性图示；

图2A和2B为具有不同高度区域的对象的示意性图示；

图3为示范在具有不同高度区域的对象的制造过程中一叠防辐射层的形成的示意性图示；以及

图4A和4B为示范在具有不同高度区域和悬突特征的对象的制造股从中一叠防辐射层和支撑层的形成的示意性图示。

发明详述

在本发明的一些实施方案中，本发明涉及对象的加式制造(AM)，尤其而非排他地涉及在减小固化导致的褪色的同时用于对象的加式制造的系统和方法。

在详细地说明本发明的至少一个实施方案之前，应理解的是，本发明的应用不一定局限于下面的说明中阐述的和/或附图中图示的和/或实施例的部件和/或方法的构造细节和布置。本发明能够具有其它的实施方案或者以各种方式实现或实施。

本实施方案的方法和系统通过在与对象的形状对应的配置图案中形成多个层来以分层方式制造三维对象。

本文所使用的术语“对象”是指整个对象或其部分。

每层是通过加式制造装置形成的，加式制造装置扫描两维表面并且将其图案化。在扫描的同时，装置访问两维层或表面上的多个目标位置，并且对于每个目标位置或目标位置组判定，目标位置或目标位置组是否要由建造材料占据，以及哪种类型的建造材料输送到该位置。根据表面的计算机图像来进行该判定。

在本发明的一些实施方案中，AM包括三维印刷。在这些实施方案中，建造材料从具有一组喷嘴的分配头分配出以将建造材料沉积在支撑结构上的层中。AM装置因此将建造材料分配在待占据的目标位置并且使其它目标位置为空。该装置通常包括多个分配头，每个分配头均能够配置成分配不同的建造材料。因此，不同的目标位置能够由不同的建造材料占据。建造材料的类型能够分类成两个主要的类型：造型材料和支撑材料。支撑材料充当在制造过程中支撑对象或对象部分的支撑基体或构造和/或其它用途，例如提供中空或有孔的对象。支撑构造可另外地包括造型材料元件，例如得到更大的支撑强度。

造型材料通常为组合物，其被配制以用于加式制造并且能够靠其自身形成三维对象，即，无需与任何其它物质混合或组合。

最终的三维对象是由造型材料或造型和支撑材料的组合或其修改方案(例如，紧随的固化)制成的。所有这些操作对于固体自由形态制造领域技术人员而言是公知的。

在本发明的一些示例性的实施方案中，对象是通过分配两种或多种不同的造型材料而制造的，每种材料来自AM的不同分配头。在印刷头的同次通过期间，材料任选地且优选地沉积在层中。层内的材料和材料的组合是根据对象的期望特性来选择的。

在图1A-B中图示出了根据本发明的一些实施方案的适合于对象12的AM的系统10的代表性和非限制性的实施例。系统10包括具有分配单元21的加式制造装置14，分配单元21包括多个分配头。每个头优选地包括一个或多个喷嘴22的阵列，如图1B所示，通过喷组22来分配建造材料24。

优选地而非必须的，装置14为三维印刷装置，在该情况下分配头为印刷头，并且建造材料是经由喷墨技术分配的。不一定是这种情况，因为对于一些应用而言，加式制造装置可能无需采用三维印刷技术。根据本发明的各个示例性实施方案构思的加式制造装置的代表性实施例包括但不限于基于粘合剂射流粉末的装置、熔合沉积造型装置和熔合材料沉积装置。

每个分配头任选地且优选地经由建造材料储器馈送，建造材料储器可任选地包括温度控制单元(例如，温度传感器和/或加热装置)和材料水平传感器。为了分配建造材料，电压信号施加到分配头以经由分配头喷嘴选择性地沉积材料液滴，例如，如压电喷墨印刷技术那样。每个头的分配量取决于喷嘴的数量、喷嘴的类型和所施加的电压信号量(频率)。该分配头对于固体自由形态制造领域的技术人员而言是公知的。

优选地而非必须的，选择分配喷嘴或喷嘴阵列的总数量以使分配喷嘴的一半被指定为分配支撑材料并且分配喷嘴的一半被指定为分配造型材料，即，喷射造型材料的喷嘴数量与喷射支撑材料的喷嘴数量相同。在图1A的代表性实施例中，示出了四个分配头21a、21b、21c和21d。头21a、21b、21c和21d中的每个均具有喷嘴阵列。在该实施例中，头21a和21b能够被指定为用于造型材料，并且头21c和21d能够被指定为用于支撑材料。因此，头21a能够分配第一造型材料，头21b能够分配第二造型材料，头21c和21d两者均能够分配支撑材料。在可选的实施方案中，例如头21c和21d可组合成具有用于分配支撑材料的两个喷嘴阵列的单个头。

然而，应当理解的是，不期望限制本发明的范围，并且造型材料沉积头(造型头)的数量以及支撑材料沉积头(支撑头)的数量可不同。通常地，选择在各相应的头或头阵列中的造型头的数量、支撑头的数量以及喷嘴的数量，从而提供支撑材料的最大分配量和造型材料的最大分配量之间的预定比率α。优选地，选择预定比率α的值以确保在所形成的每个层中造型材料的高度等于支撑材料的高度。α的典型值是从大约0.6至大约1.5。

如本文所使用的，术语“大约”是指±10％。

例如，对于α＝1，当所有的造型头和支撑头运转时，支撑材料的总分配量与造型材料的总分配量大体相同。

在优选的实施方案中，存在M个造型头以及S个支撑头，每个造型头均具有p个喷嘴的m个阵列，并且每个支撑头均具有q个喷嘴的s个阵列，使得M×m×p＝S×s×q。M×m个造型阵列和S×s个支撑阵列中的每个均能够制造为单独的物理单元，其能够由一组阵列进行组装和拆装。在该实施方案中，每个这样的阵列任选地且优选地包括其自身的温度控制单元和材料水平传感器，并且接收用于其运转的单独控制的电压。

装置14能够进一步包括固化单元，固化单元能够包括一个或多个辐射源26，该辐射源26能够为例如紫外灯或可见光灯或红外灯，或其它电磁辐射源，或电子束源，这取决于所使用的造型材料。辐射源26用于固化或凝结造型材料。

分配头和辐射源优选地安装到框架或块状体28中，框架或块状体28优选地可操作以在托盘30上方往复地运动，托盘30用作工作表面。根据常规，托盘30位于X-Y平面中。托盘30优选地配置为垂直地(沿Z方向)移动，通常是向下移动。在本发明的各个示例性实施方案中，装置14进一步包括一个或多个调平装置32，例如，辊34。调平装置32用于在新形成层上形成后续层之前弄直、调平和/或确立新形成的层的厚度。调平装置32优选地包括用于收集在调平过程中产生的多余材料的废料收集装置36。废料收集装置36可包括将材料输送到废料罐或废料仓中的任何机构。

在使用时，单元21的分配头沿扫描方向(本文称为X方向)移动，并且在其通过托盘30上方的过程中将建造材料选择性地分配到预定配置中。建造材料典型地包括一种或多种类型的支撑材料以及一个或多种类型的造型材料。单元21的分配头通过之后就通过辐射源26进行造型材料的固化。在头逆向通过时，对于刚刚沉积的层返回至其起始点，可以根据预定配置来实施建造材料的附加分配。在分配头正向和/或逆向通过时，这样形成的层可通过调平装置32弄直，调平装置32优选地遵循分配头在其正向和/或逆向移动的路径。一旦分配头沿X方向返回至其起始点，它们可沿标引方向(本文称为Y方向)移动至另一位置，并且通过沿X方向往复运动来继续建造同一层。可选地，分配头可在正向运动和逆向运行之间或者在多于一次正向-逆向运动之后沿Y方向运动。通过分配头所执行的完成单层的多次扫描在本文称为单扫描周期。

一旦完成该层，根据随后待印刷的层的期望厚度，托盘30沿Z方向下降至预定Z水平。重复该工序从而以分层方式形成三维对象12。

在另一实施方案中，托盘30可在层内在单元21的分配头的正向通过和逆向通过之间沿Z方向移位。执行该Z移位以引起调平装置沿一个方向与表面的接触并且防止沿其它方向的接触。

系统10任选地且优选地包括建造材料供给装置50，其包括建造材料容器或料仓并且将多种建造材料供给到制造装置14。

控制单元52控制制造装置14并且任选地且优选地也控制供给装置50。控制单元52优选地与数据处理器54通信，数据处理器54发送与基于计算机对象数据的制造指令有关的数字数据，例如，在计算机可读介质上表示的标准棋盘语言(STL)格式等形式的CAD配置。典型地，控制单元52控制施加到每个分配头或喷嘴阵列的电压以及在各印刷头中建造材料的温度。

一旦制造数据被装载到控制单元52中，控制单元能够在用户不干预的情况下操作。在一些实施方案中，控制单元52接收来自操作员例如使用数据处理器54或使用与单元52通信的用户接口16的附加输入。用户接口16能够为本领域已知的任何类型，诸如但不限于键盘、触摸屏等。例如，控制单元52能够接收作为附加输入的一个或多个建造材料类型和/或属性，诸如但不限于颜色、特性失真和/或过渡温度、粘度、电特性、磁特性。还可构思其它属性和属性组。

一些实施方案构思通过从不同的分配头分配不同的材料来制造对象。这些实施方案尤其提供了从既定多种材料选择材料并且限定所选材料及其特性的期望组合的能力。根据本实施方案，层内每种材料的沉积的空间位置被限定为实现由不同材料占据不同的三维空间位置，或者实现由两种以上的不同材料占据基本相同的三维位置或相邻的三维位置，从而允许层内材料的沉积后空间组合，从而在相应的一个或多个位置处形成组合材料。

可构思任何沉积后组合或造型材料的混合物。例如，一旦一些材料已分配，其可保留其原始特性。然而，当其与另一造型材料同时分配或者与分配在相同或附近位置处的其它分配材料同时分配时，形成了与分配材料不同的一个或多个特性的组合材料。

本实施方案因此使能根据期望表征对象的每个部分的特性来沉积各种材料组合，以及在对象的不同部分中可由多种不同材料组合构成的对象的制造。

诸如系统10的AM系统的原理和操作的进一步的细节可见于公开的美国申请20100191360中，该申请的内容通过引用合并于此。

典型地，分配单元21在多次通过中扫描托盘30。当分配单元21的宽度小于托盘30的宽度时和/或当在单个加式制造批次过程中在同一托盘上建造多个对象时，应用该操作。

当对象12包括具有不同高度的区域时，印刷对象的更高区域要求比低区域更多的造型材料层。在图2A中示出了代表性的情况。图2A所示的是为实施方案的对象12，其中对象包括高度H1的区域62、高度H2的区域64以及高度H3的区域66，其中H1＜H2＜H3。层70由所有三个区域62、64和66共用。

由于对象12是从下到上以分层方式形成的，在高度H1以上的层形成过程中，区域62的最上层保持露出，并且在高度H2以上的层形成过程中，区域62的最上层和区域64的最上层两者保持露出，同时分配单元21分别继续分配和固化高度H1和H2以上的各层的扫描处理。由于其延长的暴露，这些最上层的固化辐射的聚集量比任何其它层都大。本发明人发现，这种过度固化导致露出的较低高度的一个或多个区域(在本实施例中为区域62和64)的至少最上层的褪色。由于固化辐射线穿过造型材料，褪色效应还会延伸至最上层以下的层。在图2B中示出了这种情况，示出了在区域62的两个最上层72以及区域64的两个最上层74的露出部分上方的褪色。

由于过度固化引起的造型材料的一种褪色形式是露出区域(即，与所形成的对象的非露出区域相比的露出区域中的层或层的部分)的非期望的显色。

过度固化可选地产生造型材料的另一形式的褪色，其中过度暴露导致材料呈现为微黄色调，因此与不经受过度辐射效应的区域相比产生了材料过度暴露于辐射线的变黄材料的区域。

例如，当利用具有商标名VeroWhite RGD830(Objet Ltd.，Israel)的建造材料印刷图2B中所描绘的对象时，当固化时，白色不透明材料的过度固化导致上露出层部分72和74的变黄或变灰，而对象的其余部分为白色不透明颜色。

在另一实施例中，当利用具有商标名VeroClear RGD810(Objet Ltd.，Israel)的建造材料印刷图2B所描绘的对象时，当固化时，实际上无色的透明材料的过度固化导致通过无色透明材料可见的层部分72和74处材料的变黄或变灰，而对象的其余部分实际上是无色且透明可见的。

由于过度固化引起的相同的变黄或变灰可能发生于其它有色的、不透明材料或有色的、透明材料，例如，具有商标名RGD720、VeroGray RGD850的建造材料以及其它造型材料。

本发明人已经设想了减少或防止固化引起的褪色的技术。本实施方案的方法因此提供了在整个对象中颜色均匀的对象。在本发明的各个示例性实施方案中，控制单元52操作分配单元21以形成覆盖一个或多个层的露出部分(例如，在上述实施例中为区域62和64)的一叠防辐射层。这些实施方案的示意性图示示于图3中。如图所示，高度H1和H2处的区域62和64分别由大体示于82和84处的叠覆盖。叠由对于辐射源26所施加的固化辐射线的波长具有足够高的吸收或反射系数的材料制成。

任选地以及优选地，在对象12的建造过程中，通过分配单元21与在相同高度处形成的对象的层同时形成叠。因此，在这些实施方案中，用于形成对象的层的部分以及层的防辐射部分在分配头的同次扫描中制成。例如，当对于区域62的最上层正上方(例如，顶部上)的层调节托盘30的z水平时，形成叠82的最下层。因此，到达对象的低高度区域(在本实施例中为区域62和64)的辐射线量在叠建造过程中以及作为叠建造的结果逐渐地减小。

在本发明的各个示例性实施方案中，至少一个叠不被造型材料层从上方覆盖。换言之，这种的一叠防辐射层能够由附加的防辐射层覆盖，但是优选地不被造型材料层覆盖。因此，在对象12的低高度区域的最上层之后即高于最上层的任何造型材料的形成过程中，作为防护叠的最上层的低高度区域的最上层被露出并且保护其以下的造型材料层免受过度固化效应的破坏。一旦叠的最上层形成，其保持露出直到对象12完成。

任选地以及优选地，通过控制单元52基于用于形成叠的防辐射材料的类型来选择防辐射层的总高度或数量。例如，具有强辐射吸收力的材料能够用较少层(例如，一层)来提供对辐射线的屏蔽，而对于具有较低辐射线吸收力的材料，优选较大的层数。在本发明的一些实施方案中，选择叠中的层数以阻挡由源26发射的固化辐射线的至少90％或至少93％或至少96％或至少99％。典型地，叠中的层数为至少10(例如，多于10)层、或至少30(例如，多于30)层、或至少60(例如，对于60)层、或至少90(例如，多于90)层，例如，100层或更多。

典型地，而非必要地，各层具有大约15微米的厚度。在一些实施方案中，各层具有至少5微米的厚度，例如大约5微米、或大约10微米、或大约15微米或大约30微米。本发明的范围不排除其它厚度。

在本发明的一些实施方案中，控制器基于用于形成叠的防辐射材料的类型来计算叠中层厚度和层数中的至少一项。任选地以及优选地，层厚度和/或层数是基于用于固化辐射的防辐射材料的传输系数计算出的。该计算可通过预编程的分析函数或者经由能够存储在例如可由控制器访问的存储器介质中的查找表。

在本发明的一些实施方案中，形成多个叠，其中两个以上的这些叠的层数如上文所指示。

防辐射层为牺牲层。也就是说，它们在对象12建造过程中沉积，而它们不是对象本身的一部分。一旦对象完成，则可利用选择性地移除防辐射层而通常不会损伤造型材料层的任何技术来移除叠。

将理解的是，在对象加式制造过程中能够形成附加牺牲层。这种配置的代表性实施例示于图4A和图4B中。图4A示出了包括除防护叠82和84之外的在形成上层94的同时形成为用于支撑对象12的上层94的多个支撑层92的配置。这种支撑层由支撑材料制成，任选地也包括用于加固的造型材料元件，并且也是牺牲性的，因为它们不是最终对象的部分。一旦对象完成，移除所有的牺牲层，仅留下造型材料层。防护叠82和84的移除显现出低高度区域62和64，并且支撑层92的移除显现出在凹槽96上形成悬突的上层94以下的空隙或凹槽96。

两个类型的牺牲层之间的差别在于，尽管支撑层29的最上层最终由造型层94的最底层覆盖，一旦对象12的建造完成，所以叠82和84的最上层优选地保持露出。在本发明的一些实施方案中，叠中的层数比任何支撑区域92中的层数大。在本发明的一些实施方案中，叠中的层数比任意支撑区域92中的层数小。

在本发明的各个示例性实施方案中，对于层的至少50％或层的至少60％或层的至少70％或层的至少80％或层的至少90％，例如叠的所有层，层的在X方向或Y方向中的至少一个方向上的尺寸大于1.7mm或大于1.8mm或大于1.9mm或大于2mm。在本发明的一些实施方案中，层的尺寸大于2mm乘2mm。

在本发明的一些实施方案的方案中，提供适合于三维对象的加式制造的方法。所述方法能够利用AM系统(例如，系统10)来执行。方法包括在与对象的形状对应的配置图案中顺序地形成多个层。每个层的形成包括：分配至少一种造型材料以形成未固化层；以及通过辐射来固化未固化层，如上文中进一步详述的。对于至少一层，该方法形成一叠牺牲防辐射层以覆盖该层的露出部分，如上文中进一步详述的。在本发明的一些实施方案中，一旦完成对象建造，该方法移除叠。

叠的防辐射层能够由适合于加式制造(例如，三维印刷)且对于辐射源26所施加的固化辐射线的波长具有足够高的吸收或反射系数的任何材料制成。在本发明的各个示例性实施方案中，防辐射层可移除从而允许它们在制造后与造型层分离。

本发明人惊奇的发现，常规地用于在悬突或弯曲对象特征下面形成支撑层的支撑材料具有足够的辐射吸收系数以用作对象的低高度区域以上的防辐射层。在本发明人所进行的实验中，由支撑材料制成的层叠，任选地也包括用于加固的造型材料元件，不可预料地防止了低高度区域中的褪色效应。

在本发明的一些实施方案中，防辐射层至少部分地由水溶解支撑材料制成。这允许利用水或其它含水液体来移除牺牲层。例如，增压含水液体(例如，水)的射流能够导向到对象，从而在保持造型层完整和无损伤的同时移除牺牲层。

在本发明的一些实施方案中，防辐射层由弹性模量表征，该弹性模量低于表征固化后的造型材料的弹性模量。从移除工序的角度看，减小弹性模量的防辐射层是有利的。当防辐射层具有比造型层低的弹性模量时，它们能够借助于湿式或干式机械处理而与造型层容易地分离，其中造型层的弹性防止造型层免受处理的破坏。机械处理的代表性实施例包括但不限于干式剥离和液体射流的使用。

在本发明的一些实施方案中，防辐射层由包括非可聚合成分和可聚合成分的组合的材料制成。另外，当在层形成过程中在两层部分类型(对象层部分和防护层部分)之间的接口处单独沉积时，例如，无需加固造型材料元件，这种材料能够任选地在防辐射层和造型层之间形成极薄的分离区域。该薄的分离有助于从对象移除防护层叠以及类似地在制造过程完成之后从对象移除。优选地，防辐射层的材料包含至少50％重量的非可聚合成分。

在本发明的各个示例性实施方案中，防辐射层的材料具有充分低的氧溶解性，从而允许防护性的覆盖层减少或防护氧穿透。

适合于形成本实施方案的防辐射层的材料的代表性实施例为三维印刷支撑材料，诸如但不限于。Objet Ltd.销售的任选地以及优选地，支撑材料与一定量的造型材料(例如，25％的重量)混合。

在一些实施方案中，方法和/或系统制造颜色大体均匀的对象。在一些实施方案中，方法和/或系统制造颜色缺失大体均匀的对象。

例如，能够利用分光计来测量颜色或颜色缺失的均匀性。适合的分光计例如为X-Rite SP62(X-Rite，USA)。该技术尤其可用于有色对象。另一技术包括使用用于获取对象的图像的数字成像的使用。适合的数字照相机为例如Canon Powershot A650IS，Canon USA，Inc。该技术尤其可用于透明对象。

能够例如根据以下等式来计算黄色指标：

黄色指标＝100-蓝色/[(蓝色+红色+绿色)/3]*100，

其中，蓝色、红色、绿色为所获得的各种颜色的强度。蓝色、红色和绿色强度的值能够利用本领域公知的任何图像处理算法来获得。这种算法的代表性实施例为ImageJ软件，其为基于Java的图像处理程序(NationalInstitute of Health，USA)。

黄色指标能够用作颜色均匀度描述符，其中大于0的值对应于更黄的颜色，并且小于0的值对应于更蓝的颜色。在本发明的各个示例性实施方案中，通过本实施方案的方法和系统所形成的对象由黄色指标来表征，其从大约-1至大约3.3，或者从大约-1至大约2，或者从大约-1至大约1，或者从大约-0.5至大约0.5，或者从大约-0.1至大约0.1，例如0。

本实施方案的方法的一个或多个操作是通过计算机来实现的。实现本实施方案的方法的计算机程序能够常规地在分配介质上分配给用户，分配介质诸如但不限于软盘、CD-ROM、闪存装置和便携式硬盘驱动。从分配介质，计算机程序能够复制到硬盘或类似的中间存储介质。通过将计算机指令从分配介质或其中间存储介质加载到计算机的执行存储器中，将计算机配置为按照本发明的方法运作来运行计算机程序。所有这些操作对于计算机系统领域的技术人员是公知的。

本实施方案的计算机实现的方法能够以多种形式来实施。例如，其能够在诸如用于执行方法操作的计算机的有形介质上来实施。其能够在计算机可读介质上来实施，包括用于实施方法操作的计算机可读指令。其还能够在布置成运行有形介质上的计算机程序或执行计算机可读介质上的指令的具有数字计算机能力的电子器件上来实施。

期望的是，在始于该申请的专利有效期内，用于AM的许多相关造型材料将被开发出，并且术语造型材料的范围希望先验地包括所有这样的新技术。

本文所使用的术语“大约”是指±10％。

词语“示例性的”在本文用于表示“用作实施例，实例或示例”。描述为“示例性的”任何实施方案不一定解释为对于其它实施方案是优选的或有利的和/或从其它实施方案中排除特征的合并。

词语“任选地”在本文用于指“在一些实施方案中通过并且在其它实施方案中不提供”。本发明的任何特定的实施方案可以包括多个“任选的”特征，除非该特征冲突。

术语“包括”、“包括有”、“包含”、“包含有”、“具有”及其同根词是指“包含但不限于”。

术语“由...构成”是指“包含且限于”。

术语“主要由...构成”是指组成、方法或结构可以包括附加的成分、步骤和/或部件，但是仅当附加的成分、步骤和/或部件在材料上不改变所要求的组成、方法或结构的基本的和新颖的特性时。

如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”包括多个指代物，除非上下文明确地指出。例如，术语“化合物”或“至少一种化合物”可包括多种化合物，包括其混合物。

在该申请中，本发明的各个实施方案可以范围的形式呈现。应当理解的是，范围形式的说明仅为了方便和简要，而不应当解释为对本发明的范围的不灵活限制。因此，范围的描述应当视为已经具体地公开了所有可能的子范围以及在该范围内的各个数值。例如，诸如从1至6的范围的描述应当视为已经具体地公开了诸如从1至3、从1至4、从1至5、从2至4、从2至6、从3至6等子范围，以及在该范围内的各个数字，例如1、2、3、4、5和6。无论范围的宽度如何，这都适用。

每当在本文中指示数值范围时，意在将任何所引述的数字(分数或整数)包含在指示范围内。短语在第一指示数字和第二指示数字“之间取范围/之间的范围”以及从第一指示数字“到”第二指示数字“取范围/的范围”在本文中互换地使用，并且意在包含第一指示数字和第二指示数字以及它们之间的所有的分数数字和整数数字。

应当理解的是，为了简要起见在单独的实施方案的背景下描述的本发明的一些特征也可与单个实施方案相结合地提供。相反，为了简要起见在单个实施方案的背景下描述的本发明的各个特征还可单独地提供或以任何适当的子组合提供或者适当地提供在本发明的任何其它所述的实施方案中。在各个实施方案的背景下描述的一些特征不应视为那些实施方案的必要特征，除非在不具有那些元件的情况下该实施方案不可操作。

尽管已经结合本发明的具体的实施方案描述了本发明，显然许多可选方案、修改方案和变型例对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，旨在涵盖落在所附权利要求的精神和宽泛范围内的所有这样的可选方案、修改方案和变型例。

在该说明书中提到的所有的公开、专利和专利申请的全部内容通过引用合并于本说明书中，合并的程度就好像每个单独的公开、专利或专利申请具体地且单独地表明通过引用合并于本文中那样。另外，在该申请中任何参考文献的引用或标识不应解释为承认这些参考文献是作为本发明的现有技术而提供的。在使用分节标题的程度上，这些参考文献不应解释为必要地限制。

Claims (19)

1.三维对象的加式制造方法，包括在与所述对象的形状对应的配置图案中顺序地形成多个层，所述形成包括：对于每个层，分配至少一种造型材料以形成未固化层，以及通过辐射来固化所述未固化层，

其中所述方法包括：对于至少一层，形成一叠至少30个牺牲防辐射层以覆盖所述层中的造型材料的露出部分，使得在所述多个层的任何后续层的形成期间所述叠的上层保持露出，其中所述叠中的每层的厚度至少为15微米，以及

其中，所述方法还包括移除所述叠以显现出所述叠下的造型材料的所述部分。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述移除是通过增压含水液体的射流。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，所述叠中的层数被选择以阻挡所述辐射的至少90％。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，包括形成多个所述叠。

5.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中每叠具有至少100层。

6.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述牺牲防辐射层至少部分地由三维印刷支撑材料制成。

7.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述牺牲防辐射层至少部分地由水溶解材料制成。

8.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述牺牲防辐射层由弹性模量表征，其低于表征固化后的所述造型材料的弹性模量。

9.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述牺牲防辐射层包括非可聚合的材料。

10.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述形成所述叠被完成以使所述对象的颜色大体均匀。

11.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述形成所述叠被完成以使所述对象的颜色缺失大体均匀。

12.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，包括基于用于形成所述叠的防辐射材料的类型来计算所述叠中的层厚度和层数中的至少一项。

13.用于三维对象的加式制造的系统，包括：

分配单元，其配置为分配至少一种造型材料以形成未固化层；

固化单元，其配置为通过辐射来固化所述未固化层；以及

控制器，其配置为接收与基于描述对象的计算机对象数据的制造指令有关的数字数据，并且操作所述分配单元和所述固化单元以在与所述三维对象的形状对应的配置图案中顺序地形成多个层，以及覆盖至少一层中的造型材料的露出部分的一叠至少30个牺牲防辐射层，使得在所述多个层的任何后续层的形成期间所述叠的上层保持露出，其中所述叠中的每层的厚度至少为15微米，而且其中所述叠下的造型材料的所述部分是对象的一部分。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述叠中的层数被选择以阻挡所述辐射的至少90％。

15.根据权利要求13-14中任一项所述的系统，包括形成多个所述叠。

16.根据权利要求13-14中任一项所述的系统，其中，每叠具有至少100层。

17.根据权利要求13-14中任一项所述的系统，其中，所述叠被选择以形成颜色大体均匀的对象。

18.根据权利要求13-14中任一项所述的系统，其中，所述叠被选择以形成颜色缺失大体均匀的对象。

19.根据权利要求13-14中任一项所述的系统，其中，所述控制器配置为基于用于形成所述叠的防辐射材料的类型来计算所述叠中的层厚度和层数中的至少一项。