CN104441652A - 3d打印辅助方法、装置及3d打印机 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种3D打印辅助方法、装置及3D打印机。一种方法包括：根据一物体的打印模型文件，确定所述物体中的至少一个部件在所述物体的打印过程中所需的支撑力的施加位置、大小和方向；至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制一非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。本实施例提供了一种辅助3D打印的方案。

Description

3D打印辅助方法、装置及3D打印机

技术领域

本申请实施例涉及打印技术领域，尤其涉及一种3D打印辅助方法、装置及3D打印机。

背景技术

现有的消费级三维(3Dimension，简称3D)打印机，大多采用熔融沉积造型(Fused Deposition Modeling，简称FDM)技术。FDM技术依赖于重力将熔融态材料固定在预定位置，在打印的过程中，如果模型的成型部分的倾斜角度较大，例如屋檐形状或头像中突出的鼻子形状，则该成型部分容易发生塌陷。

通常的解决方法是在这些成型部分的位置打印额外的支撑结构，但是打印支撑结构本身会占用打印时间，消耗打印材料，并且即使在打印完成后切除支撑结构，还是会留下一些接缝痕迹，影响最终成型的外观。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例的一个目的在于提供一种辅助3D打印的方案。

为实现上述目的，根据本申请实施例的一个方面，提供一种3D打印辅助方法，包括：

根据一物体的打印模型文件，确定所述物体中的至少一个部件在所述物体的打印过程中所需的支撑力的施加位置、大小和方向；

至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制一非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

为实现上述目的，根据本申请实施例的又一个方面，提供一种3D打印辅助方法，包括：

根据已经打印出的一至少部分物体的形状、材质，确定所述至少部分物体中至少一个部件所需的支撑力的施加位置、大小和方向；

至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制一非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

为实现上述目的，根据本申请实施例的又一个方面，提供一种3D打印辅助装置，包括：

第一确定模块，用于根据一物体的打印模型文件，确定所述物体中的至少一个部件在所述物体的打印过程中所需的支撑力的施加位置、大小和方向；

控制模块，用于至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制一非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

为实现上述目的，根据本申请实施例的又一个方面，提供一种3D打印辅助装置，包括：

第一确定模块，用于根据已经打印出的一至少部分物体的形状、材质，确定所述至少部分物体中至少一个部件所需的支撑力的施加位置、大小和方向；

控制模块，用于至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制一非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

为实现上述目的，根据本申请实施例的又一个方面，提供一种3D打印机，包括：一如上所述的3D打印辅助装置和所述非接触式支撑装置。

以上多个技术方案中的至少一个技术方案具有如下有益效果：

本申请实施例通过根据一物体的打印模型文件，确定所述物体中的至少一个部件在所述物体的打印过程中所需的支撑力的施加位置、大小和方向，并控制一非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力，提供了一种辅助3D打印的方案，具体地，利用非接触式的支撑力至少部分地代替打印的支撑结构对部件进行支撑，节省了打印时间和打印材料，并且避免了切除支撑结构对物体外观的影响。

附图说明

图1为本申请提供的一种3D打印辅助方法实施例一的流程示意图；

图2A、2B分别为本申请中在打印过程中不同时刻一部件所需的支撑力的一种示意图；

图3A～3D分别为本申请中一平行光束经一聚光元件汇聚后对一部件的作用力的一种示意图；

图4为本申请提供的一种3D打印辅助方法实施例二的流程示意图；

图5A为本申请提供的一种3D打印辅助装置实施例一的结构示意图；

图5B为图5A所示实施例的一种可选的实现方式的结构示意图；

图6A为本申请提供的一种3D打印辅助装置实施例二的结构示意图；

图6B为图6A所示实施例的一种可选的实现方式的结构示意图；

图7A为本申请提供的一种3D打印机实施例的结构示意图；

图7B为图7A所示实施例的一种可选的实现方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1为本申请提供的一种3D打印辅助方法实施例一的流程示意图。如图1所示，本实施例包括：

110、根据一物体的打印模型文件，确定所述物体中的至少一个部件在所述物体的打印过程中所需的支撑力的施加位置、大小和方向。

举例来说，本申请提供的一种3D打印辅助装置实施例一所述的3D打印辅助装置作为本实施例的执行主体，执行110～120。其中，所述3D打印辅助装置可以以硬件和/或软件的形式设置在一3D打印机中。

120、至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制一非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

本实施例中，110中确定所述物体中的至少一个部件在所述物体的打印过程中所需的支撑力的施加位置、大小和方向可以是，确定所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向的具体值，或者，确定所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向所需满足的条件。相应地，120中可以是，至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向的具体值控制一非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供同样施加位置、大小和方向的作用力，或者，至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向所需满足的条件，控制一非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供施加位置、大小和方向满足所述条件的作用力。

可选地，控制所述非接触式支撑装置在所述施加位置朝所述方向对所述至少一个部件施加所述大小的作用力。

本实施例中，所述非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供的所述作用力不是基于所述非接触式支撑装置与所述至少一个部件的接触而产生的。可选地，所述非接触式支撑装置不与所述至少一个部件接触，进一步可选地，所述非接触式支撑装置不与所述物体的其它部件接触。举例来说，所述非接触式支撑装置提供的所述作用力可以是，气体的冲力或吸力，电场对带电体的电场力，超声波或光波的作用力等。

本实施例通过根据一物体的打印模型文件，确定所述物体中的至少一个部件在所述物体的打印过程中所需的支撑力的施加位置、大小和方向，并控制一非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力，提供了一种辅助3D打印的方案，具体地，利用非接触式的支撑力至少部分地代替打印的支撑结构对部件进行支撑，节省了打印时间和打印材料，并且避免了切除支撑结构对物体外观的影响。

下面通过一些可选的实现方式进一步地说明本实施例的方法。

本实施例中，可选地，所述打印模型文件包括但不限于：所述物体的形状、材质、打印顺序。也就是说，在一物体的打印模型文件中至少描述了所述物体的形状、材质和打印顺序。具体地，所述物体的形状包括：组成所述物体的各个部分的形状以及各个部分之间的结构关系；所述物体的材质包括：组成所述物体的各个部分的材质；所述物体的打印顺序包括：组成所述物体的各个部分的打印顺序，即先打印哪个部分后哪个部分。

本实施例中，由于一物体中邻接的各部分之间存在应力，相应地，可以根据相互的应力将所述物体划分为多个部件(Parts)。由于一物体中邻接的各部分之间的应力可能随着打印过程变化，可选地，所述物体中部件的划分也可能随着打印过程变化。

其中，有些部件在打印过程中可能需要支撑，有些部件在打印过程中可能不需要支撑。可选地，本实施例在所述根据一物体的打印模型文件，确定所述物体中的一部件在所述物体的打印过程中所需的支撑力的施加位置、大小和方向之前，还包括：

根据所述打印模型文件，确定所述物体中在所述打印过程中需要支撑的所述至少一个部件。

举例来说，对于每个部件，均可以根据该部件的形状、材质确定该部件的重心，进一步地，至少根据该部件的重心、与该部件邻接的各部件与该部件的结构关系，以及该部件和与该部件邻接的各部件的打印顺序，可以确定该部件是否需要支撑。

本实施例中，由于一物体中邻接的各部件之间存在应力，且各部件的打印顺序有先后，因此，在所述物体的打印过程中各部件是否需要支撑力以及所需的支撑力可能都会有变化。可选地，需要支撑的至少一个部件随所述打印过程变化。相应地，若所述至少一个部件随所述打印过程变化，且110中确定的所述至少一个部件所需的支撑力随所述打印过程变化，则120中控制所述非接触式支撑装置对随所述打印过程变化的所述至少一个部件提供满足随所述打印过程变化所需的支撑力的作用力。

可选地，所述至少一个部件在所述打印过程中所需的支撑力的施加位置、大小和/或方向随所述打印过程变化。举例来说，所述所需的支撑力的施加位置随所述打印过程变化，或者，所述所需的支撑力的方向随所述打印过程变化，或者，所述所需的支撑力的大小随所述打印过程变化，或者，所述所需的支撑力的施加位置和方向均随所述打印过程变化，或者，所述所需的支撑力的施加位置和大小均随所述打印过程变化，或者，所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向均随所述打印过程变化，或者，所述所需的支撑力的大小和方向均随所述打印过程变化。

图2A、2B分别为本申请中在打印过程中不同时刻一部件所需的支撑力的一种示意图。需要说明的是，图2A、2B中仅以垂直的二维平面示意，并不意味着对本申请的限制。图2A为根据一物体的打印模型文件确定的在所述物体的打印过程中一个时刻(用t1表示)打印出的部分物体，图2B为根据所述打印模型文件确定的在所述打印过程中又一个时刻(用t2表示)打印出的部分物体，t2>t1，在t1、t2时刻已打印出的部分物体均包括部件1和部件2。

如图2A所示，在t1时刻，部件2对部件1在邻接处产生应力N1，N1不超过由结构、材质等决定的部件2对部件1的最大应力，部件1的重力为G1，且部件1的中心与部件1和部件2的邻接处的距离为L1，即部件1的重力的力矩为G1*L1，因此，为了保证力矩平衡，t1时刻部件1所需的支撑力T1的力矩应与部件1的重力G1的力矩G1*L1相等；另外，以垂直的二维平面为例，假设应力N1在x轴上的分量为在y轴上的分量为t1时刻部件1所需的支撑力在x轴上的分量为在y轴上的分量为进一步考虑到t1时刻打印喷头对正在打印的部件1的压力P1，假设P1垂直向下，则为了保证部件1的受力平衡，N1、G1、T1、P1需满足： 基于上述力矩平衡和受力平衡的约束条件，可以确定部件1在t1时刻所需的支撑力T1的施加位置、大小和方向；进一步地，基于上述力矩平衡和受力平衡的约束条件，可能可以确定多个支撑力T1，即施加位置、方向和/或大小不同的多个支撑力T1，相应地，可以从中选择一个支撑力T1，可选地，选择一个使得应力N1最小的支撑力T1。需要说明的，在一些可能的场景中：P1为0，比如在部件1已打印完成之后；和/或，N1为0，比如部件1无邻接的其它部件、部件1邻接的其它部件均还未开始打印时；和/或，部件1与打印平台直接接触，除了上述各种力，部件1可能还受打印平台的支撑力。

如图2B所示，在t2时刻，部件2对部件1在邻接处产生应力N2，N2不超过由结构、材质等决定的部件2对部件1的最大应力，部件1的重力为G2，且部件1的中心与部件1和部件2的邻接处的距离为L2，即部件1的重力的力矩为G2*L2，因此，为了保证力矩平衡，t2时刻部件1所需的支撑力T2的力矩应与部件1的重力G2的力矩G2*L2相等；另外，以垂直的二维平面为例，假设应力N2在x轴上的分量为在y轴上的分量为t2时刻部件1所需的支撑力在x轴上的分量为在y轴上的分量为进一步考虑到t2时刻打印喷头对正在打印的部件1的压力P2，假设P2垂直向下，则为了保证部件1的受力平衡，N2、G2、T2、P2需满足： 基于上述力矩平衡和受力平衡的约束条件，可以确定部件1在t2时刻所需的支撑力T2的施加位置、大小和方向；进一步地，基于上述力矩平衡和受力平衡的约束条件，可能可以确定多个支撑力T2，即施加位置、方向和/或大小不同的多个支撑力T2，相应地，可以从中选择一个支撑力T2，可选地，选择一个使得应力N2最小的支撑力T2。需要说明的，在一些可能的场景中：P2为0，比如在部件1已打印完成之后；和/或，N2为0，比如部件1无邻接的其它部件、部件1邻接的其它部件均还未开始打印时；和/或，部件1与打印平台直接接触，除了上述各种力，部件1可能还受打印平台的支撑力。

对比图2A、2B可以看出，由于t2时刻的部件1比t1时刻的部件1多了上半部分，部件1的重力增加且重心上移，即G2>G1且L2>L1，因此，部件1在t2时刻所需的支撑力T2的力矩大于部件1在t1时刻所需的支撑力T1的力矩，相应地，相比于部件1在t1时刻所需的支撑力T1的施加位置、大小和方向，部件1在t2时刻所需的支撑力T2的施加位置、方向和/或大小会有变化。

本实施例中，所述非接触式支撑装置有多种实现方式。

在一种非接触式支撑装置的可选实现方式中，所述非接触式支撑装置包括：设置在打印区域周围的至少一个平行光源和用于对所述至少一个平行光源发射的平行光束进行汇聚的至少一个聚光元件。

其中，所述打印区域是指3D打印机中的至少一个打印喷头在打印过程能够移动到的区域。

可选地，所述平行光源为激光光源。

可选地，所述聚光元件为凸透镜。

在此非接触式支撑装置的可选实现方式中，相应地，控制所述非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力也有多种实现方式。

在一种控制的可选实现方式中，所述至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制一非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力，包括：

至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制在所述打印过程中所述至少一个平行光源发射的平行光束经所述至少一个聚光元件汇聚后对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

其中，所述至少一个部件的材质决定了所述至少一个部件的折射率，而折射率影响光束在所述至少一个部件表面的反射和折射情况，从而至少影响光束对所述至少一个部件的作用力的大小和方向。

需要说明的是，若多个平行光束分别经多个聚光元件汇聚后均入射到所述至少一个部件上，则该多个平行光束对所述至少一个部件的作用力的合力满足所述所需的支撑力。

可选地，所述至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制在所述打印过程中所述至少一个平行光源发射的平行光束经所述至少一个聚光元件汇聚后对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力，包括：

至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制所述至少一个平行光源在所述打印过程中发射的平行光束的功率、波长和方向，以及控制所述至少一个聚光元件在所述打印过程中的聚焦位置。

其中，所述至少一个平行光源发射的平行光束的功率、波长和方向可通过控制所述至少一个平行光源的发射参数来控制。

其中，所述至少一个聚光元件的聚焦位置是指以平行光束的入射方向、所述至少一个聚光元件的位置和焦距决定的聚焦位置，可通过控制所述至少一个聚光元件的位置和/或焦距来控制。若平行光束在经过所述至少一个聚光元件之后、聚焦之前未遇到阻碍，则所述至少一个聚光元件的聚焦位置就是平行光束的实际聚焦位置，若平行光束在经过所述至少一个聚光元件之后、聚焦之前遇到阻碍，比如入射所述至少一个部件，则所述至少一个聚光元件的聚焦位置就是可能与平行光束的实际聚焦位置不同。

通常，在平行光束入射到所述至少一个部件表面上时，通常会同时存在折射和反射。下面以两种可能的场景为例，描述平行光束经至少一个聚光元件汇聚后对所述至少一个部件的作用力与平行光束的功率、波长和方向以及所述至少一个聚光元件的聚焦位置的关系。

在一种可能的场景中，所述至少一个部件的折射率较大，在平行光束经至少一个聚光元件汇聚后入射到所述至少一个部件的表面时通常不会发生全反射，且反射的光强较小。下面分别以图3A～3C所示的情况为例描述此场景。

图3A～3C分别为本申请中一平行光束经一聚光元件汇聚后对一部件的作用力的一种示意图。如图3A所示，平行光源发射的平行光束经凸透镜汇聚后本来会在位置O处聚焦，但在聚焦前该平行光束入射到一部件的表面，并在该部件内部的位置O’处聚焦，若该部件为均匀材质且其折射率为n，则该平行光束对该部件的作用力F的大小可以分解为该平行光束对该部件中各单位体积的作用力F₀，F₀可通过公式(1)计算：

$F_0=\frac{\mathrm{nQ}}{c}(I\·\mathrm{\ΔA})---\left(1\right)$

其中，Q为无量纲的动量传递量，c为真空中的光速，ΔA为一单位体积，I为该单位体积中的光强，对F₀积分可得到该平行光束对该部件的作用力F。通常，光强以聚焦点的位置O为中心呈高斯分布，一单位体积中的光强I与该平行光束的功率P、该平行光束的波长λ₀、该单位体积与聚焦点的位置O的径向距离d_f等有关，可选地通过公式(2)、(3)表示：

$I=\frac{2P}{{\mathrm{\π\ω}\left(y\right)}^2}\exp [-\frac{{{2d}_f}^2}{{\mathrm{\ω}\left(y\right)}^2}]---\left(2\right)$

$\mathrm{\ω}\left(y\right)={\mathrm{\ω}}_0{[1+{\left(\frac{{\mathrm{\λ}}_{0}y}{{{\mathrm{\π\ω}}_0}^2}\right)}^2]}^{1/2}---\left(3\right)$

其中，ω₀为该平行光束的最小束腰半径，ω(y)为该平行光束沿y轴的束腰半径。

另外，聚焦点的位置O可以看做作用力F的施加位置，从聚焦点的位置O指向该部件的中心G的方向可以看做作用力F的方向。

与图3A相比，图3B中凸透镜的聚焦位置和实际的聚焦位置均不同，相应地，图3B中作用力F的施加位置不同，且作用力F的方向也可能不同。

如图3C所示，平行光束的聚焦位置O在一部件的表面，在此场景中，平行光束对该部件的作用力F的方向是从该部件表面上聚焦位置O处指向该部件的重心G的方向，作用力F的施加位置为聚焦位置O，作用力F的大小可参考公式(1)～(3)确定。

除了图3A、3B、3C所示的场景，平行光束经汇聚后对部件的作用力还有许多可能的其它场景。举例来说，一种可能的场景中，与图3A中所示的部件不同，该部件为一弧形，平行光束的实际聚焦位置在该部件相对平行光源的后方，在此场景中，该部件受到的该平行光束的作用力与图3A中类似。

在又一种可能的场景中，所述至少一个部件的折射率较小，在平行光束经至少一个聚光元件汇聚后入射到所述至少一个部件的表面时可能发生全反射。在全反射的场景中，可选地，控制所述至少一个聚光元件的聚焦位置在所述至少一个部件的表面，比如，所述所需的支撑力的施加位置，下面分别以图3D所示的情况为例描述此场景。

图3D为本申请中一平行光束经一聚光元件汇聚后对一部件的作用力的一种示意图。如图3D所示，平行光束的聚焦位置O在一部件的表面，且发生全反射，相应地，平行光束对该部件的作用力F的方向与平行光束的入射方向一致，可选地，可以认为入射光束的中线方向为作用力F的方向，作用力F的大小取决于平行光束的光强和所述平行光束在该部件的表面处的聚焦程度，即取决于该平行光束的功率和波长，作用力F的大小可以认为是聚焦位置O。

举例来说，在3D打印机的上、下、左、右、前、后侧分别设置一平行光源阵列以及一聚光元件阵列，通过开启各平行光源阵列中的不同平行光源，控制开启的至少一个平行光源发射的平行光束的功率、波长和方向，以及控制与该至少一个平行光源对应的至少一个聚光元件的位置和焦距，可以控制平行光束对位于所述3D打印机中的需要支撑的至少一个部件的作用力的施加位置、大小和方向，使得所述作用力满足所述至少一个部件所需的支撑力。

在一种可能的场景中，所述至少一个部件所需的支撑力的施加位置、大小和方向均可表示为以与所述打印过程有关的至少一个参数为自变量的函数。

可选地，所述至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制所述至少一个平行光源在所述打印过程中发射的平行光束的功率、波长和方向，以及控制所述至少一个聚光元件在所述打印过程中的聚焦位置，包括：

至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，确定所述至少一个平行光源发射的平行光束的功率、波长和方向以与所述打印过程有关的至少一个参数为自变量的函数，以及所述至少一个聚光元件的聚焦位置以与所述打印过程有关的至少一个参数为自变量的函数；

根据所述至少一个平行光源发射的平行光束的功率、波长和方向以与所述打印过程有关的至少一个参数为自变量的函数，在所述打印过程中所述至少一个参数的当前值，控制所述至少一个平行光源的发射；

根据所述至少一个聚光元件的聚焦位置以与所述打印过程有关的至少一个参数为自变量的函数，以及，在所述打印过程中所述至少一个参数的当前值，控制所述述至少一个聚光元件。

本实施例中，所述与所述打印过程有关的至少一个参数有多种可能。一种可能是，与所述打印过程有关的至少一个参数包括在所述打印过程中的时间，比如，所述打印过程已进行的时间。

通常，3D打印机的打印喷头在所述打印平台上逐步打印出所述物体，在打印过程中打印喷头和/或打印平台可选地有两种移动方式：一种方式是打印平台在垂直方向上移动、打印喷头在水平面上移动，一种方式是打印平台不动、打印喷头在三维空间内移动。相应地，又一种可能是，与所述打印过程有关的至少一个参数包括所述打印平台和/或打印喷头的位置。

在又一种非接触式支撑装置的可选实现方式中，所述非接触式支撑装置包括设置在打印区域周围的多个通气孔。相应地，至少通过控制各所述通气孔的压强和通气方向，控制所述非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

本实施例中，可选地，120包括：

至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，生成对所述非接触式支撑装置的控制指令，所述控制指令用于控制所述非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力；

在所述打印过程中，根据所述控制指令控制所述非接触式支撑装置。

可选地，3D打印辅助装置在所述打印过程开始之前执行110、生成所述控制指令并保存，在所述打印过程开始后根据所述控制指令控制所述非接触式支撑装置。举例来说，所述控制指令可以包括：所述至少一个平行光源发射的平行光束的功率、波长和方向以与所述打印过程有关的至少一个参数为自变量的函数，以及所述至少一个聚光元件的聚焦位置以与所述打印过程有关的至少一个参数为自变量的函数。

图4为本申请提供的一种3D打印辅助方法实施例二的流程示意图。如图4所示，本实施例包括：

410、根据已经打印出的一至少部分物体的形状、材质，确定所述至少部分物体中至少一个部件所需的支撑力的施加位置、大小和方向。

举例来说，本申请提供的一种3D打印辅助装置实施例二所述的3D打印辅助装置作为本实施例的执行主体，执行410～420。其中，所述3D打印辅助装置可以以硬件和/或软件的形式集成在3D打印机中。

本实施例中，所述至少部分物体可以是打印完成的一完整物体，或者，在打印过程中打印出的一部分物体。在打印过程中，所述至少部分物体一直在变化，可选地，所述3D打印辅助装置自打印过程开始实时地执行本实施例的方法。

本实施例中，可选地，所述至少部分物体的形状、材质根据所述物体的打印模型文件和当前位于所述物体的打印过程中哪个阶段来确定。其中，所述物体的打印模型文件可选地参照本申请提供的一种3D打印辅助方法实施例一中的相应描述。可选地，所述至少部分物体的形状、材质可以实时测量得到。

420、至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制一非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

本实施例中，410中确定所述至少部分物体中至少一个部件所需的支撑力的施加位置、大小和方向可以是，确定所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向的具体值，或者，确定所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向所需满足的条件。相应地，420中可以是，至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向的具体值控制一非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供同样施加位置、大小和方向的作用力，或者，至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向所需满足的条件，控制一非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供施加位置、大小和方向满足所述条件的作用力。

可选地，控制非接触式支撑装置在所述施加位置朝所述方向对所述至少一个部件施加所述大小的作用力。

本实施例中，所述非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供的所述作用力不是基于所述非接触式支撑装置与所述至少一个部件的接触而产生的。可选地，所述非接触式支撑装置不与所述至少一个部件接触，进一步可选地，所述非接触式支撑装置不与所述物体的其它部件接触。举例来说，所述非接触式支撑装置提供的所述作用力可以是，气体的冲力或吸力，电场对带电体的电场力，超声波或光波的作用力等。

本实施例通过根据已经打印出的一至少部分物体的形状、材质，确定所述至少部分物体中至少一个部件所需的支撑力的施加位置、大小和方向，并控制一非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力，提供了一种辅助3D打印的方案，具体地，利用非接触式的支撑力至少部分地代替打印的支撑结构对部件进行支撑，节省了打印时间和打印材料，并且避免了切除支撑结构对物体外观的影响。

下面通过一些可选的实现方式进一步地说明本实施例的方法。

本实施例中，由于一物体中邻接的各部分之间存在应力，相应地，可以根据相互的应力将所述物体划分为多个部件。由于一物体中邻接的各部分之间的应力可能随着打印过程变化，可选地，所述物体中部件的划分也可能随着打印过程变化。

其中，有些部件在打印过程中可能需要支撑，有些部件在打印过程中可能不需要支撑。可选地，本实施例在所述根据已经打印出的一至少部分物体的形状、材质，确定所述至少部分物体中至少一个部件所需的支撑力的施加位置、大小和方向之前，还包括：

根据已经打印出的一至少部分物体的形状和材质，确定所述至少部分物体中需要支撑的所述至少一个部件。

举例来说，对于每个部件，均可以根据该部件的形状、材质确定该部件的重心，进一步地，至少根据该部件的重心、与该部件邻接的各部件与该部件的结构关系，以及该部件和与该部件邻接的各部件的打印顺序，可以确定该部件是否需要支撑。

本实施例中，可选地，对于所述至少一个部件所需的支撑力，可以基于力矩平衡和受力平衡等约束条件，确定所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向。以一个部件举例来说，图2A、2B分别为本申请中在打印过程中不同时刻一部件所需的支撑力的一种示意图。在t1时刻执行本实施例的方法，部件1所需的支撑力T1如图2A所示，具体的确定方式可参考本申请提供的一种3D打印辅助方法实施例一的相应描述，此处不再赘述；在t2时刻执行本实施例的方法，部件1所需的支撑力T2如图2B所示，具体的确定方式可参考本申请提供的一种3D打印辅助方法实施例一的相应描述，此处不再赘述。

本实施例中，所述非接触式支撑装置有多种实现方式。

在一种非接触式支撑装置的可选实现方式中，所述非接触式支撑装置包括：设置在打印区域周围的至少一个平行光源和用于对所述至少一个平行光源发射的平行光束进行汇聚的至少一个聚光元件。

其中，所述打印区域是指3D打印机中的至少一个打印喷头在打印过程能够移动到的区域。

可选地，所述平行光源为激光光源。

可选地，所述聚光元件为凸透镜。

在此非接触式支撑装置的可选实现方式中，相应地，控制所述非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力也有多种实现方式。

在一种控制的可选实现方式中，所述至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制一非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力，包括：

至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制所述至少一个平行光源发射的平行光束经所述至少一个聚光元件汇聚后对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

其中，所述至少一个部件的材质决定了所述至少一个部件的折射率，而折射率影响光束在所述至少一个部件表面的反射和折射情况，从而至少影响光束对所述至少一个部件的作用力的大小和方向。

需要说明的是，若多个平行光束分别经多个聚光元件汇聚后均入射到所述至少一个部件上，则该多个平行光束对所述至少一个部件的作用力的合力满足所述至少一个部件所需的支撑力。

可选地，所述至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制所述至少一个平行光源发射的平行光束经所述至少一个聚光元件汇聚后对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力，包括：

至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制所述至少一个平行光源发射的平行光束的功率、波长和方向，以及控制所述至少一个聚光元件的聚焦位置。

其中，所述至少一个平行光源发射的平行光束的功率、波长和方向可通过控制所述至少一个平行光源的发射参数来控制。

其中，所述至少一个聚光元件的聚焦位置是指以平行光束的入射方向、所述至少一个聚光元件的位置和焦距决定的聚焦位置，可通过控制所述至少一个聚光元件的位置和/或焦距来控制。若平行光束在经过所述至少一个聚光元件之后、聚焦之前未遇到阻碍，则所述至少一个聚光元件的聚焦位置就是平行光束的实际聚焦位置，若平行光束在经过所述至少一个聚光元件之后、聚焦之前遇到阻碍，比如入射所述至少一个部件，则所述至少一个聚光元件的聚焦位置就是可能与平行光束的实际聚焦位置不同。

通常，在平行光束入射到所述至少一个部件表面上时，通常会同时存在折射和反射。下面以两种可能的场景为例，描述平行光束经至少一个聚光元件汇聚后对所述至少一个部件的作用力与平行光束的功率、波长和方向以及所述至少一个聚光元件的聚焦位置的关系。

在一种可能的场景中，所述至少一个部件的折射率较大，在平行光束经至少一个聚光元件汇聚后入射到所述至少一个部件的表面时通常不会发生全反射，且反射的光强较小。下面分别以图3A～3C所示的情况为例描述此场景。

图3A～3C分别为本申请中一平行光束对一部件的作用力的一种示意图，可参考本申请提供的一种3D打印辅助方法实施例一中的相应描述，此处不再赘述。

除了图3A、3B、3C所示的场景，平行光束经汇聚后对部件的作用力还有许多可能的其它场景。举例来说，一种可能的场景中，与图3A中所示的部件不同，该部件为一弧形，平行光束的实际聚焦位置在该部件相对平行光源的后方，在此场景中，该部件受到的该平行光束的作用力与图3A中类似。

在又一种可能的场景中，所述至少一个部件的折射率较小，在平行光束经至少一个聚光元件汇聚后入射到所述至少一个部件的表面时可能发生全反射。在全反射的场景中，可选地，控制所述至少一个聚光元件的聚焦位置在所述至少一个部件的表面，比如，所述所需的支撑力的施加位置，下面分别以图3D所示的情况为例描述此场景。

图3D为本申请中一平行光束经一聚光元件汇聚后对一部件的作用力的一种示意图，可参考本申请提供的一种3D打印辅助方法实施例一中的相应描述，此处不再赘述。

举例来说，在3D打印机的上、下、左、右、前、后侧分别设置一平行光源阵列以及一聚光元件阵列，通过开启各平行光源阵列中的不同平行光源，控制开启的至少一个平行光源发射的平行光束的功率、波长和方向，以及控制与该至少一个平行光源对应的至少一个聚光元件的位置和焦距，可以控制平行光束对所述3D打印机中需要支撑的至少一个部件的作用力的施加位置、大小和方向，使得所述作用力满足所述至少一个部件所需的支撑力。

在又一种非接触式支撑装置的可选实现方式中，所述非接触式支撑装置包括设置在打印区域周围的多个通气孔。相应地，至少通过控制各所述通气孔的压强和通气方向，控制所述非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

图5A为本申请提供的一种3D打印辅助装置实施例一的结构示意图。如图5A所示，3D打印辅助装置500包括：

第一确定模块51，用于根据一物体的打印模型文件，确定所述物体中的至少一个部件在所述物体的打印过程中所需的支撑力的施加位置、大小和方向；

控制模块52，用于至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制一非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

本实施例中，第一确定模块51可以确定所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向的具体值，或者，确定所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向所需满足的条件。相应地，控制模块52可以至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向的具体值控制一非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供同样施加位置、大小和方向的作用力，或者，至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向所需满足的条件，控制一非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供施加位置、大小和方向满足所述条件的作用力。

可选地，控制模块52控制所述非接触式支撑装置在所述施加位置朝所述方向对所述至少一个部件施加所述大小的作用力。

本实施例中，控制模块52控制所述非接触式支撑装置采用非接触的方式提供所述作用力，所述非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供的所述作用力不是基于所述非接触式支撑装置与所述至少一个部件的接触而产生的。可选地，所述非接触式支撑装置不与所述至少一个部件接触，进一步可选地，所述非接触式支撑装置不与所述物体的其它部件接触。举例来说，所述非接触式支撑装置提供的所述作用力可以是，气体的冲力或吸力，电场对带电体的电场力，超声波或光波的作用力等。

本实施例的3D打印辅助装置500可以以硬件和/或软件的形式设置在一3D打印机中。可选地，所述非接触式支撑装置也设置在所述3D打印机中。

本实施例的3D打印辅助装置通过第一确定模块根据一物体的打印模型文件，确定所述物体中的至少一个部件在所述物体的打印过程中所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制模块控制一非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力，提供了一种辅助3D打印的方案，具体地，利用非接触式的支撑力至少部分地代替打印的支撑结构对部件进行支撑，节省了打印时间和打印材料，并且避免了切除支撑结构对物体外观的影响。

下面通过一些可选的实现方式进一步地说明本实施例的3D打印辅助装置500。

本实施例中，可选地，所述打印模型文件包括但不限于：所述物体的形状、材质、打印顺序。也就是说，在一物体的打印模型文件中至少描述了所述物体的形状、材质和打印顺序。具体地，所述物体的形状包括：组成所述物体的各个部分的形状以及各个部分之间的结构关系；所述物体的材质包括：组成所述物体的各个部分的材质；所述物体的打印顺序包括：组成所述物体的各个部分的打印顺序，即先打印哪个部分后哪个部分。

本实施例中，由于一物体中邻接的各部分之间存在应力，相应地，可以根据相互的应力将所述物体划分为多个部件。由于一物体中邻接的各部分之间的应力可能随着打印过程变化，可选地，所述物体中部件的划分也可能随着打印过程变化。

其中，有些部件在打印过程中可能需要支撑，有些部件在打印过程中可能不需要支撑。可选地，如图5B所示，3D打印辅助装置500还包括：第二确定模块53，用于根据所述打印模型文件，确定所述物体中在所述打印过程中需要支撑的所述至少一个部件。

举例来说，对于每个部件，第二确定模块53均可以根据该部件的形状、材质确定该部件的重心，进一步地，至少根据该部件的重心、与该部件邻接的各部件与该部件的结构关系，以及该部件和与该部件邻接的各部件的打印顺序，可以确定该部件是否需要支撑。

本实施例中，由于一物体中邻接的各部件之间存在应力，且各部件的打印顺序有先后，因此，在所述物体的打印过程中各部件是否需要支撑力以及所需的支撑力可能都会有变化。可选地，第二确定模块53确定的需要支撑的至少一个部件随所述打印过程变化。相应地，若第二确定模块53确定的所述至少一个部件随所述打印过程变化，且第一确定模块51确定的所述至少一个部件所需的支撑力随所述打印过程变化，则控制模块52控制所述非接触式支撑装置对随所述打印过程变化的所述至少一个部件提供满足随所述打印过程变化所需的支撑力的作用力。

可选地，所述至少一个部件在所述打印过程中所需的支撑力的施加位置、大小和/或方向随所述打印过程变化。举例来说，所述所需的支撑力的施加位置随所述打印过程变化，或者，所述所需的支撑力的方向随所述打印过程变化，或者，所述所需的支撑力的大小随所述打印过程变化，或者，所述所需的支撑力的施加位置和方向均随所述打印过程变化，或者，所述所需的支撑力的施加位置和大小均随所述打印过程变化，或者，所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向均随所述打印过程变化，或者，所述所需的支撑力的大小和方向均随所述打印过程变化。

图2A、2B分别为本申请中在打印过程中不同时刻一部件所需的支撑力的一种示意图。在t1时刻，第一确定模块51确定部件1所需的支撑力T1如图2A所示，具体的确定方式可参考本申请提供的一种3D打印辅助方法实施例一的相应描述，此处不再赘述；在t2时刻，第一确定模块51确定部件1所需的支撑力T2如图2B所示，具体的确定方式可参考本申请提供的一种3D打印辅助方法实施例一的相应描述，此处不再赘述。对比图2A、2B可以看出，部件1所需的支撑力随打印过程变化。

本实施例中，所述非接触式支撑装置有多种实现方式。

在一种非接触式支撑装置的可选实现方式中，所述非接触式支撑装置包括：设置在打印区域周围的至少一个平行光源和用于对所述至少一个平行光源发射的平行光束进行汇聚的至少一个聚光元件。

其中，所述打印区域是指3D打印机中的至少一个打印喷头在打印过程能够移动到的区域。

可选地，所述平行光源为激光光源。

可选地，所述聚光元件为凸透镜。

在此非接触式支撑装置的可选实现方式中，相应地，控制模块52控制所述非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力也有多种实现方式。

在一种控制的可选实现方式中，控制模块52具体用于：至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制在所述打印过程中所述至少一个平行光源发射的平行光束经所述至少一个聚光元件汇聚后对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

可选地，控制模块52具体用于：至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制所述至少一个平行光源在所述打印过程中发射的平行光束的功率、波长和方向，以及控制所述至少一个聚光元件在所述打印过程中的聚焦位置。

本实现方式的具体实现可参照本申请提供的一种3D打印辅助方法实施例一。

在又一种非接触式支撑装置的可选实现方式中，所述非接触式支撑装置包括设置在打印区域周围的多个通气孔。相应地，控制模块52至少通过控制各所述通气孔的压强和通气方向，控制所述非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

本实施例中，可选地，控制模块52包括：

指令生成单元，用于至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，生成对所述非接触式支撑装置的控制指令，所述控制指令用于控制所述非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力；

控制单元，用于在所述打印过程中，根据所述控制指令控制所述非接触式支撑装置。

可选地，所述指令生成单元在所述打印过程开始之前生成所述控制指令并保存，所述控制单元在所述打印过程开始后根据所述控制指令控制所述非接触式支撑装置。举例来说，所述控制指令可以包括：所述至少一个平行光源发射的平行光束的功率、波长和方向以与所述打印过程有关的至少一个参数为自变量的函数，以及所述至少一个聚光元件的聚焦位置以与所述打印过程有关的至少一个参数为自变量的函数。

图6A为本申请提供的一种3D打印辅助装置实施例二的结构示意图。如图6A所示，3D打印辅助装置600包括：

第一确定模块61，用于根据已经打印出的一至少部分物体的形状、材质，确定所述至少部分物体中至少一个部件所需的支撑力的施加位置、大小和方向；

控制模块62，用于至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制一非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

本实施例中，所述至少部分物体可以是打印完成的一完整物体，或者，在打印过程中打印出的一部分物体。在打印过程中，所述至少部分物体一直在变化，可选地，自打印过程开始启动3D打印辅助装置600。

本实施例中，可选地，所述至少部分物体的形状、材质根据所述物体的打印模型文件和当前位于所述物体的打印过程中哪个阶段来确定。其中，所述物体的打印模型文件可选地参照本申请提供的一种3D打印辅助方法实施例一中的相应描述。可选地，所述至少部分物体的形状、材质可以实时测量得到。

本实施例中，第一确定模块61可以确定所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向的具体值，或者，确定所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向所需满足的条件。相应地，控制模块62可以至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向的具体值控制一非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供同样施加位置、大小和方向的作用力，或者，至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向所需满足的条件，控制一非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供施加位置、大小和方向满足所述条件的作用力。

可选地，控制模块62控制非接触式支撑在所述施加位置朝所述方向对所述至少一个部件施加所述大小的作用力。

本实施例中，控制模块62控制所述非接触式支撑装置采用非接触的方式提供所述作用力，即所述非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供的所述作用力不是基于所述非接触式支撑装置与所述至少一个部件的接触而产生的。可选地，所述非接触式支撑装置不与所述至少一个部件接触，进一步可选地，所述非接触式支撑装置不与所述物体的其它部件接触。举例来说，所述非接触式支撑装置提供的所述作用力可以是，气体的冲力或吸力，电场对带电体的电场力，超声波或光波的作用力等。

本实施例的3D打印辅助装置600可以以硬件和/或软件的形式设置在一3D打印机中。可选地，所述非接触式支撑装置也设置在所述3D打印机中。

本实施例的3D打印辅助装置通过第一确定模块根据已经打印出的一至少部分物体的形状、材质，确定所述至少部分物体中至少一个部件所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制模块控制一非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力，提供了一种辅助3D打印的方案，具体地，利用非接触式的支撑力至少部分地代替打印的支撑结构对部件进行支撑，节省了打印时间和打印材料，并且避免了切除支撑结构对物体外观的影响。

下面通过一些可选的实现方式进一步地说明本实施例的3D打印辅助装置600。

本实施例中，由于一物体中邻接的各部分之间存在应力，相应地，可以根据相互的应力将所述物体划分为多个部件。由于一物体中邻接的各部分之间的应力可能随着打印过程变化，可选地，所述物体中部件的划分也可能随着打印过程变化。

其中，有些部件可能需要支撑，有些部件可能不需要支撑。可选地，如图6B所示，3D打印辅助装置600还包括：

第二确定模块63，用于根据已经打印出的一至少部分物体的形状和材质，确定所述至少部分物体中需要支撑的所述至少一个部件。

举例来说，对于每个部件，第二确定模块63均可以根据该部件的形状、材质确定该部件的重心，进一步地，至少根据该部件的重心、与该部件邻接的各部件与该部件的结构关系，以及该部件和与该部件邻接的各部件的打印顺序，可以确定该部件是否需要支撑。

本实施例中，可选地，对于所述至少一个部件所需的支撑力，第一确定模块61可以基于力矩平衡和受力平衡等约束条件，确定所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向。以一个部件举例来说，图2A、2B分别为本申请中在打印过程中不同时刻一部件所需的支撑力的一种示意图。在t1时刻，第一确定模块61确定部件1所需的支撑力T1如图2A所示，具体的确定方式可参考本申请提供的一种3D打印辅助方法实施例一的相应描述，此处不再赘述；在t2时刻，第一确定模块61确定部件1所需的支撑力T2如图2B所示，具体的确定方式可参考本申请提供的一种3D打印辅助方法实施例一的相应描述，此处不再赘述。

本实施例中，所述非接触式支撑装置有多种实现方式。

在一种非接触式支撑装置的可选实现方式中，所述非接触式支撑装置包括：设置在打印区域周围的至少一个平行光源和用于对所述至少一个平行光源发射的平行光束进行汇聚的至少一个聚光元件。

其中，所述打印区域是指3D打印机中的至少一个打印喷头在打印过程能够移动到的区域。

可选地，所述平行光源为激光光源。

可选地，所述聚光元件为凸透镜。

在此非接触式支撑装置的可选实现方式中，相应地，控制模块62控制所述非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力也有多种实现方式。

在一种控制的可选实现方式中，控制模块62具体用于：至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制所述至少一个平行光源发射的平行光束经所述至少一个聚光元件汇聚后对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

可选地，控制模块62具体用于：至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制所述至少一个平行光源发射的平行光束的功率、波长和方向，以及控制所述至少一个聚光元件的聚焦位置。

本实现方式的具体实现可参照本申请提供的一种3D打印辅助方法实施例二。

在又一种非接触式支撑装置的可选实现方式中，所述非接触式支撑装置包括设置在打印区域周围的多个通气孔。相应地，控制模块62至少通过控制各所述通气孔的压强和通气方向，控制所述非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

图7A为本申请提供的一种3D打印机实施例的结构示意图。如图7A所示，3D打印机700包括：一3D打印辅助装置71和一非接触式支撑装置72。

在一种可选的实现方式中，3D打印辅助装置71为本申请提供的一种3D打印辅助装置实施例一所述的3D打印辅助装置，相应地，3D打印辅助装置71用于：根据一物体的打印模型文件，确定所述物体中的至少一个部件在所述物体的打印过程中所需的支撑力的施加位置、大小和方向；至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制非接触式支撑装置72在所述打印过程中对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

本实现方式的具体实现可参照本申请提供的一种3D打印辅助装置实施例一。

在又一种可选的实现方式中，3D打印辅助装置71为本申请提供的一种3D打印辅助装置实施例二所述的3D打印辅助装置，相应地，3D打印辅助装置71用于：根据已经打印出的一至少部分物体的形状、材质，确定所述至少部分物体中至少一个部件所需的支撑力的施加位置、大小和方向；至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制非接触式支撑装置72对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

本实现方式的具体实现可参照本申请提供的一种3D打印辅助装置实施例二。

本实施例中，非接触式支撑装置72也有多种实现方式。在一种可选的实现方式中，如图7B所示，非接触式支撑装置72包括：设置在打印区域周围的至少一个平行光源721和用于对所述至少一个平行光源发射的平行光束进行汇聚的至少一个聚光元件722。需要说明的是，图中仅以一个平行光源721和一个聚光元件722示意，并不意味着对本实现方式中平行光源和聚光元件的个数的限制。

其中，所述打印区域是指3D打印机中的至少一个打印喷头在打印过程能够移动到的区域。

进一步可选地，设置在打印区域周围的至少一个平行光源721具体为,设置在打印区域各侧面的平行光源阵列。

进一步可选地，至少一个聚光元件722具体为，设置在打印区域各侧面的与对应的平行光源阵列相对的聚光元件阵列。

在又一种的可选实现方式中，非接触式支撑装置72包括：设置在所述打印区域周围的多个通气孔。

进一步可选地，非接触式支撑装置72包括：设置在所述打印区域至少一侧的至少一个通气孔阵列，每个通气孔阵列包括按一定方式排列的多个通气孔。

相应地，3D打印辅助装置71至少通过控制各所述通气孔的压强和通气方向，控制非接触式支撑装置72对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

本实施例的3D打印机通过3D打印辅助装置根据一物体的打印模型文件，确定所述物体中的至少一个部件在所述物体的打印过程中所需的支撑力的施加位置、大小和方向，并控制一非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力，或者，根据已经打印出的一至少部分物体的形状、材质，确定所述至少部分物体中至少一个部件所需的支撑力的施加位置、大小和方向，并控制一非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力，提供了一种辅助3D打印的方案，具体地，利用非接触式的支撑力至少部分地代替打印的支撑结构对部件进行支撑，节省了打印时间和打印材料，并且避免了切除支撑结构对物体外观的影响。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对原有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (25)

1.一种3D打印辅助方法，其特征在于，所述方法包括：

根据一物体的打印模型文件，确定所述物体中的至少一个部件在所述物体的打印过程中所需的支撑力的施加位置、大小和方向；

至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制一非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述打印模型文件包括：所述物体的形状、材质、打印顺序。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述所需的支撑力的施加位置、大小和/或方向随所述打印过程变化。

4.根据权利要求1～3中任一所述的方法，其特征在于，所述非接触式支撑装置包括：设置在打印区域周围的至少一个平行光源和用于对所述至少一个平行光源发射的平行光束进行汇聚的至少一个聚光元件。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制一非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力，包括：

至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制在所述打印过程中所述至少一个平行光源发射的平行光束经所述至少一个聚光元件汇聚后对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制在所述打印过程中所述至少一个平行光源发射的平行光束经所述至少一个聚光元件汇聚后对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力，包括：

至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制所述至少一个平行光源在所述打印过程中发射的平行光束的功率、波长和方向，以及控制所述至少一个聚光元件在所述打印过程中的聚焦位置。

7.根据权利要求1～6中任一所述的方法，其特征在于，在所述根据一物体的打印模型文件，确定所述物体中的至少一个部件在所述物体的打印过程中所需的支撑力的施加位置、大小和方向之前，还包括：

根据所述打印模型文件，确定所述物体中在所述打印过程中需要支撑的所述至少一个部件。

8.一种3D打印辅助方法，其特征在于，所述方法包括：

根据已经打印出的一至少部分物体的形状、材质，确定所述至少部分物体中至少一个部件所需的支撑力的施加位置、大小和方向；

至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制一非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述非接触式支撑装置包括：设置在打印区域周围的至少一个平行光源和用于对所述至少一个平行光源发射的平行光束进行汇聚的至少一个聚光元件。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制一非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力，包括：

至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制所述至少一个平行光源发射的平行光束经所述至少一个聚光元件汇聚后对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制所述至少一个平行光源发射的平行光束经所述至少一个聚光元件汇聚后对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力，包括：

至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制所述至少一个平行光源发射的平行光束的功率、波长和方向，以及控制所述至少一个聚光元件的聚焦位置。

12.根据权利要求8～11中任一所述的方法，其特征在于，在所述根据已经打印出的一至少部分物体的形状、材质，确定所述至少部分物体中至少一个部件所需的支撑力的施加位置、大小和方向之前，还包括：

根据已经打印出的一至少部分物体的形状和材质，确定所述至少部分物体中需要支撑的所述至少一个部件。

13.一种3D打印辅助装置，其特征在于，所述装置包括：

第一确定模块，用于根据一物体的打印模型文件，确定所述物体中的至少一个部件在所述物体的打印过程中所需的支撑力的施加位置、大小和方向；

控制模块，用于至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制一非接触式支撑装置在所述打印过程中对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述打印模型文件包括：所述物体的形状、材质、打印顺序。

15.根据权利要求13或14所述的装置，其特征在于，所述所需的支撑力的施加位置、大小和/或方向随所述打印过程变化。

16.根据权利要求13～15中任一所述的装置，其特征在于，所述非接触式支撑装置包括：设置在打印区域周围的至少一个平行光源和用于对所述至少一个平行光源发射的平行光束进行汇聚的至少一个聚光元件。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述控制模块具体用于：至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制在所述打印过程中所述至少一个平行光源发射的平行光束经所述至少一个聚光元件汇聚后对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述控制模块具体用于：至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制所述至少一个平行光源在所述打印过程中发射的平行光束的功率、波长和方向，以及控制所述至少一个聚光元件在所述打印过程中的聚焦位置。

19.根据权利要求13～18中任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第二确定模块，用于根据所述打印模型文件，确定所述物体中在所述打印过程中需要支撑的所述至少一个部件。

20.一种3D打印辅助装置，其特征在于，所述装置包括：

第一确定模块，用于根据已经打印出的一至少部分物体的形状、材质，确定所述至少部分物体中至少一个部件所需的支撑力的施加位置、大小和方向；

控制模块，用于至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，控制一非接触式支撑装置对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述非接触式支撑装置包括：设置在打印区域周围的至少一个平行光源和用于对所述至少一个平行光源发射的平行光束进行汇聚的至少一个聚光元件。

22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述控制模块具体用于：至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制所述至少一个平行光源发射的平行光束经所述至少一个聚光元件汇聚后对所述至少一个部件提供满足所述所需的支撑力的作用力。

23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述控制模块具体用于：

至少根据所述所需的支撑力的施加位置、大小和方向，以及所述至少一个部件的材质，控制所述至少一个平行光源发射的平行光束的功率、波长和方向，以及控制所述至少一个聚光元件的聚焦位置。

24.根据权利要求20～23中任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二确定模块，用于根据已经打印出的一至少部分物体的形状和材质，确定所述至少部分物体中需要支撑的所述至少一个部件。

25.一种3D打印机，其特征在于，包括：一如权利要求13～24中任一所述的3D打印辅助装置和所述非接触式支撑装置。