CN105965885A - 用于增材制造的装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于增材制造的装置和方法。一种计算机辅助制造（CAM）系统的部件可以被配置成促使处理器生成指定3D打印机如何经由从沉积头沉积材料来在构建板上增材式地构建物品的指令。所生成的指令指定3D打印机的沉积头和/或构建板如何相对于彼此移动以在构建板上构建物品，使得在构建方向上将从沉积头输出的材料沉积在连续层中。处理器可以接收螺旋模式选择的用户选择，对于物品的至少一部分的每个层的至少各部分，所生成的指令指定沉积头在物品的径向向外和径向向内部分之间以螺旋模式连续地沉积材料。

Description

用于增材制造的装置和方法

技术领域

本公开总体上针对计算机辅助设计（CAD）系统、计算机辅助制造（CAM）系统、计算机辅助工程（CAE）系统、产品数据管理（PDM）系统、产品生命周期管理（“PLM”）系统以及管理产品和其它项目的数据的类似系统（统称产品系统）。

背景技术

增材制造（也被称为3D打印）涉及用于通过材料的递增沉积和结合来生产三维（3D）物品的过程。增材制造可以受益于改进。

发明内容

不同地公开的实施例包括用于使得CAM系统和3D打印机的用户能够经由增材制造过程来产生3D物品的方法和系统。在一个示例中，用于增材制造的装置包括至少一个处理器，其被操作性地配置成生成由3D打印机可使用的指令，该指令指定3D打印机的沉积头和/或构建板相对于彼此移动以在构建板上构建物品，使得在形成物品的至少一部分的多个连续层的每一个中从沉积头以螺旋模式沉积材料。

在另一示例中，一种用于增材制造的方法包括通过至少一个处理器的操作来生成由3D打印机可使用的指令，该指令指定3D打印机的沉积头和/或构建板相对于彼此移动以在构建板上构建物品，使得在形成物品的至少一部分的多个连续层的每一个中从沉积头以螺旋模式沉积材料。

另一个示例可以包括使用可执行指令（诸如存储设备上的软件部件）编码的非瞬时计算机可读介质，当被执行时，其促使至少一个处理器执行此描述的方法。

前述内容已经相当广泛地概述了本公开的技术特征以使得本领域技术人员可以更好地理解下面的详细描述。将在下文中描述形成权利要求的主题的本公开的附加特征和优点。本领域技术人员将认识到，它们可以容易地将所公开的概念和特定实施例用作用于修改或设计用于执行本公开的相同目的的其它结构的基础。本领域技术人员还将认识到，此类等同结构不偏离处于其最广阔形式的本公开的精神和范围。

在进行下面的具体实施方式之前，阐述可以遍及本专利文档所使用的某些词或短语的定义可能是有利的：术语“包括”和“包含”以及其派生词意味着包括而不是限制；术语“或”是包括性的，意味着和/或；短语“与……相关联”和“与其相关联”以及其派生词可以意味着包括、被包括在内、与……互连、包含、被包含在内、连接到或与……连接、耦合到或与……耦合、与……可通信、与……合作、交错、并置、接近于、绑定到或与……绑定、具有、具有……的性质等等；并且术语“控制器”意味着任何设备、系统或控制至少一个操作的其一部分，无论这样的设备是以硬件、固件、软件或其至少两个的某一组合实施。应该注意，与任何特定控制器相关联的功能可以被集中或分配，无论是本地地还是远程地。遍及本专利文档来提供用于某些词和短语的定义，并且本领域普通技术人员将理解这样的定义在许多（如果不是大多数）实例中适用于此类定义的词和短语的先前以及将来使用。尽管某些术语可以包括各种各样的实施例，但是所附权利要求可以明确地将这些术语限制到特定实施例。

附图说明

图1图示出促进增材制造的示例系统的功能框图。

图2图示出示例3D打印机的示例沉积头的示意图。

图3图示出示出当构建物品的层时沉积头的沉积轴移动的螺旋模式的物品的俯视图。

图4图示出示出当构建物品时沉积头的沉积轴从一层移动到另一层的过渡模式的物品的侧视图。

图5图示出示出螺旋和过渡模式的物品的透视图。

图6和7图示出示出替代螺旋模式的其它物品的视图。

图8图示出控制3D打印机的指令的示例部分。

图9图示出可使用以配置用于以螺旋模式沉积材料的指令的图形用户接口。

图10和11图示出促进增材制造的示例方法的流程图。

图12图示出可以在其中实施实施例的数据处理系统的框图。

具体实施方式

现在将参考附图来描述与增材制造有关的各种技术，其中相似的参数数字表示遍及全文的相似元件。下面讨论的附图、以及用来描述本专利文档中本公开的原理的各种实施例仅作为说明并且不应该以任何方式被解释成限制本公开的范围。本领域技术人员将理解的是，可以在任何适当布置的装置中实施本公开的原理。要理解，被描述为由某些系统部件执行的功能可以由多个部件来执行。类似地，例如，部件可以被配置成执行被描述为由多个部件执行的功能。将参考示例性非限制实施例来描述本申请的许多创新教导。

参考图1，图示出促进增材制造的示例系统100。增材制造过程的示例包括融合的沉积建模、熔结丝制造、自动注浆成型（robocasting）、电子束无模成型制造、直接金属激光烧结、电子束熔化、选择性激光熔化、选择性热烧结、选择性激光烧结和立体平版印刷。这些过程中的许多涉及在选择位置逐层地沉积和熔化/软化/结合材料来构建期望的3D物品。可以在增材制造中使用的示例材料的非详尽列表包括金属、热塑性塑料和陶瓷。

增材制造过程通常采用专门配置成执行它们的相应过程的机器，其通常被称为3D打印机或增材机器。然而，应该认识到，一些3D打印机还可以能够进行机械加工/减材过程并且与混合增材/减材机器相对应。可以用来执行这里描述的示例的混合增材/减材机器的示例包括Sauer&DMG Mori Lasertech 65。然而，应该注意的是，其它类型的3D打印机可以操作用于基于这里描述的特征/过程/指令来构建物品。如这里所使用的，能够至少进行增材过程的机器（其可以包括或可以不包括减材过程）被称为3D打印机。

在示例实施例中，系统100包括至少一个处理器102，其被操作性地配置成生成由3D打印机可使用以控制3D打印机的操作以便经由至少增材制造来构建物品的指令104。在示例实施例中，一个或多个数据处理系统108（3D打印机的外部）可以包括至少一个处理器102。例如，外部数据处理系统可以对应于具有各种软件部件（例如，程序、模块、应用程序）110的工作站。

软件部件110可以被操作性地配置成促使该至少一个处理器102执行这里描述的功能和动作以构建指令104。在示例实施例中，指令104可以具有G-代码格式或者其它数控（NC）编程语言格式。G-代码格式的示例包括符合诸如RS-274-D、ISO 6983和DIN 66025之类的标准的格式。

这里描述的示例实施例可以涉及具有沉积头112和构建板114的3D打印机。在示例实施例中，沉积头112可以包括诸如激光器（或电极）之类的集成热源116，其操作用于熔化/软化从沉积头提供的材料118，诸如粉末金属（或金属线）。

3D打印机106操作用于经由在材料118的层122的顶上的沉积层在构建方向130上从构建板114向上构建物品120。此示例中的沉积头112可以操作用于同时输出且熔化/软化结合到构建板和/或先前施加的构成物品的层的连续材料流。在此描述的示例中，材料可以对应于金属（以粉末或线的形式）。然而，应该认识到，在替代实施例中，操作用于沉积其它类型的材料（诸如热塑性塑料）的3D打印机可适于供这里描述的系统和过程使用。

在示例实施例中，3D打印机可以操作用于水平地（在X-Y方向上）和垂直地（在Z方向上）移动沉积头。在一些实施例中，该类型的3D打印机还可以被操作用于移动构建板（诸如通过关于一个或多个不同轴来旋转构建板）。

此外，示例3D打印机可以不仅仅垂直向下地（或垂直于构建板的平面）输出材料，而是可以相对于Z轴旋转沉积头112，以便以相对于垂直的一个角度（或以相对于垂直于构建板的平面的一个角度）输出材料。

因此，3D打印机可以是可操作的以使打印头和/或构建板相对于彼此移动以便以在从构建板向外（诸如在构建方向130上）或从物品的一部分向外（在可以垂直于构建板114或可以不垂直于构建板114的构建方向上）的层中构建物品或物品的一部分的模式来沉积材料的珠（bead）。例如，所生成的指令104可以指定被构建的物品旋转（经由旋转构建板）以使得物品的侧壁面朝上。在此示例中，所生成的指令可以指定在构建方向上从物品的侧壁向上构建物品的另外的部分，所述构建方向与构建板成一定的角度（诸如平行于构建板而不是垂直于构建板）。

返回参考图1，应该注意的是，基于由处理器生成的指令而沉积的层可以是平面的。然而，应该认识到层可能不是平面的而可能是弯曲的或具有其它非平面轮廓。

在一个示例实施例中，3D打印机可以包括控制器124，其被操作性地配置成致动3D打印机的硬件部件（例如，发动机、电路和其它部件），以便选择性地移动沉积头和/或构建板来以这里描述的各种模式沉积材料。

这样的控制器124可以包括至少一个处理器，其操作性地响应于存储在3D打印机中的软件和/或固件以控制3D打印机的硬件部件（例如沉积头和热源）。这样的控制器可以通过读取和解释所生成的指令104来操作用于直接控制3D打印机的硬件。

在一个示例实施例中，这样的指令可以通过网络连接被提供给控制器或者被控制器获取。在这样的示例中，控制器124可以包括操作用于接收指令的有线或无线网络接口部件。这样的指令104可以通过网络直接来自于数据处理系统108。然而，在其它示例中，指令104可以被数据处理器系统保存在3D打印机可访问的中间存储位置（例如文件服务器）上。

还应该认识到，3D打印机可以包括诸如卡读取器或USB端口之类的输入设备，其操作用于使得控制器能够读取存储在便携式介质（诸如闪速存储器卡或驱动器）上的指令。在另一示例中，3D打印机可以经由USB电缆连接到数据处理系统108，并且通过USB连接从数据处理系统接收指令104和其它通信。

而且，在一个示例实施例中，数据处理系统108可以是分布式系统，在其中一个数据处理系统和/或软件部件生成处于一种类型的格式中的第一指令，而第二数据处理系统和/或软件部件操作用于将第一指令后处理成处于诸如G-代码之类的格式或与用于生成物品的特定3D打印机兼容的其它格式中的第二指令。

在一个示例实施例中，软件110操作用于接收物品的3D模型126并且基于物品的3D模型126来生成指令104。在一个示例中，软件可以包括促进生成来自3D模型的指令104的CAM软件部件。这样的3D模型例如可以对应于处于诸如STEP或IGES之类的格式中的CAD文件。在一个示例实施例中，软件部件110可以包括应用程序的CAD/CAM/CAE的软件套件，诸如从西门子产品生命周期管理软件公司（德克萨斯州的普莱诺）可获得的NX。

除了为3D模型生成G-代码之外，示例CAM软件部件还可以被配置成促使数据处理系统基于3D模型在与处理器操作连接的显示屏上输出物品120的视觉表示。此外，CAM部件可以被配置成促使数据处理系统提供图形用户接口，以供从可用来生成用于构建物品的指令104的参数的输入设备提供输入使用。

这样的用户提供的参数可以包括：要与物品（或物品的不同部分）相关联的（多个）构建方向、被沉积材料的每个珠的厚度和宽度、沉积材料的速度、头相对于构建板行进以将材料沉积到物品的模式、以及为3D打印机的操作限定特性的任何其它参数。

现在参考图2，图示出操作用于输出熔化/软化材料所需的沉积材料202和热能204两者的沉积头112的示例配置200。在此示例中，热能204可以对应于由安装在沉积头中的激光器发射的激光。沉积头所提供的材料202可以与（经由沉积头的尖端设计）引导到流并且在期望材料的沉积层118被放置在物品120上的位置处与激光相交的粉末金属的流相对应。此外，应该注意的是，沉积头112可以操作用于提供惰性防护气体的环绕的喷口208，其将来自沉积头的馈送流中的材料的氧化最小化。

在此示例中，沉积头可以操作用于沉积厚度从0.1变动到1.5mm或更大（在构建方向上）且宽度从0.1变动到4mm或更大的材料的珠。然而，应该认识到不同的沉积头和不同的增材过程可以包括被沉积以构建物品的材料的珠的其它尺度范围。

在图2中示出的示例中，沉积头包括沉积轴128，其与激光204一致并且平行于粉末材料202从沉积头输出的整体方向。特别地，如图2中所示，应该指出粉末材料202以朝向与激光204的相交位置206的圆锥模式流动。圆锥模式的轴与粉末材料从沉积头输出的平均或整体方向相对应，并且与这里描述的沉积轴128相对应。

在其中由沉积所提供的材料是金属线（经由例如电子束熔化/软化）的替代实施例中，从沉积头馈送的金属线的纵轴与沉积轴相对应。对于输出挤压材料（extruded material）的3D打印机类似地，从沉积头输出挤压材料的方向与沉积轴相对应。

应该注意，在沉积头和/或构建板相对于彼此移动时，用于特定层的材料的珠以一个模式沉积在物品上。在一个示例中，处理器102可以被配置成生成指定3D打印机以用户可选的模式使用材料的珠来填充用于物品的一个或多个部分的一个或多个层的指令。用户可选模式的一个示例是Z字形模式，在其中材料珠被沉积为一系列连续相邻的行，其中沉积头以直线来回地行进直到使用沉积材料填充了层为止。

针对由3D打印机构建的物品的一个或多个部分的用户可选模式的另一示例是螺旋模式。图3图示出这样的螺旋模式302的俯视图300。在此示例中，螺旋模式302的虚线描绘用于在物品308的最顶层306中沉积连续的材料珠304的沉积头的沉积轴的逆时针方向追踪。

在此示例中，所生成的指令可以指定沉积头可以通过首先沿着并邻近物品的圆周外边缘/壁310行进来沉积材料珠以构建层。此路径可以将珠304的初始部分312沉积为材料的外环以便构建物品的外壁。在该示例中，应该注意螺旋模式302的虚线通常与在沉积轴的虚线路径的特定位置处沉积的材料珠的中心相对应。然而，应该注意的是，所生成的指令可以指定材料的宽度针对在沿着螺旋模式302的不同的点处沉积的珠而变化以使被形成的层的厚度/高度的均匀性最大化。

在用于层的珠304的初始部分312被完成时，指令可以指定沉积轴可以开始径向向内移动（诸如在位置314处）以使得沉积头的路径以朝向物品的几何中心向内盘旋/移动的螺旋模式移动。在该示例中，物品的中心具有空芯316。因此，沉积轴的径向向内移动将在指令指定沉积轴沿着且邻近约束物品的空芯316的内环壁320行进的地方（诸如在位置318处）结束，以便形成层306的最后部分322。

应该认识到，通过以螺旋模式沉积材料，沉积头可以被操作用于以用于层306的连续珠304来连续地沉积材料，而不停止并且不循环关闭/开启热源或材料的输出。因此，完成层304的时间可能更不相对于可能不能被用来对相应几何形状连续沉积材料的其它类型的模式（例如，Z字形模式），如这个描述的螺旋模式那样。

图4图示出具有四个层306、402、404、406的物品308的侧截面图400。在示例实施例中，处理器102可以被操作用于生成指令，其指定沉积头从与被完成的一个层（诸如层402）相关联的位置到在构建方向410上进一步向外（相对于构建板114）且与后续的层306相关联的位置以过渡模式408连续沉积材料的珠。例如，当第二最上层402被完成时，所生成的指令可以指定沉积头的沉积轴向上（在构建方向410上）平滑且连续地移动以便处在将下一连续层306沉积在先前的层402的顶上的位置中。

在此示例中，先前层402和顶层306之间的过渡模式408可以对应于螺旋路径。例如，层402中沉积的材料珠的最后部分412可能已经通过沿着且邻近物品308的圆周外边缘/壁310行进的沉积头而被沉积。在层402被完成时，沉积头可能在构建方向410上向上（离构建板114更远）移动，同时仍沿着物品的圆周边缘/壁310行进。利用这个所得到的沉积头的螺旋路径，沉积头平滑且连续地开始将珠304的初始部分312沉积为沿着物品的圆周边缘/壁310的环状物。应该注意的是，也可能已经以螺旋模式生成了先前的层402和404。

此外，应该认识到，当利用所述的螺旋模式沉积物品的几个层306、402、404、406时，用于每个层的沉积头可以在被构建的物品的径向向外和向内部分（例如外壁和内壁310、320）之间在向内盘旋和向外盘旋之间交替。例如，层402可能与通过从内壁320向外盘旋到外壁310而生成的层相对应，而通过从外壁310向内盘旋到内壁320来生成最顶层302。

应该注意，所生成的指令可以指定在层404、406的对应螺旋模式之间的过渡路径414、416。因此，应该认识到物品308的四个示出层306、402、404、406中的每一个中的沉积材料的珠可能与最初沉积在3D打印机的构建板114上的材料的一个连续珠304相对应。

图5图示出物品308的透视内部图500，其示出从一个层到另一个层的针对每个层的向内和向外沉积的螺旋模式以及螺旋过渡模式408。通过使这些层的螺旋模式经由所述的过渡模式408、414、416来连接且通过逐层地在径向向内和径向向外方向之间交替螺旋方向，所生成的指令操作用于促使沉积头连续沉积连续材料珠304以便在不循环关闭/开启来自沉积头或热源的材料的输出的情况下形成所有四个层。

应该注意，为了增强物品的质量，所生成的指令可能促使沉积头改变每个层上的一个或多个珠的宽度，以使得沿着邻近层中的螺旋模式的沉积轴的位置彼此偏移并且因此不逐层地垂直对准。例如，所生成的指令可以指定可以经由比直接在层306下面的层402中的珠的最后部分412相对更窄（或更宽）的材料珠来生成图3和4中的层306中的珠304的外部部分312，以使得每个层中的沉积头的后续向内部分不彼此垂直对准。

此外，该至少一个处理器可以被配置成生成以其它相对模式移动沉积头和/或构建板以便以其它类型的螺旋模式在层中沉积材料珠的指令。图6图示出一种类型的螺旋模式602的另一示例，其中以相对更锐利的切向/径向路径来执行沉积轴在沉积珠604的完整材料环之间向内或向外地过渡，而不是针对图3中的螺旋模式302而描绘的沉积轴的路径的相对更逐渐的向内过渡。

例如如图6中物品608的俯视图600中所图示的，沉积轴可以沿着且邻近物品608的圆周外边缘/壁610在顺时针方向上在第一环形路径628中行进，以在最顶层606中沉积珠604的初始部分612。当珠604的初始部分612在位置614处完成时，沉积轴可以沿着通常的切向路径616向内（即径向向内）移动，以便移动到另一向内的位置618，其是第二环形路径630的开始。当珠604的第二环形部分的沉积完成时，在位置620处，沉积轴可以沿着通常的切向路径622向内移动，以便移动到另一向内的位置624，在此示例中其是沿着且邻近物品的空的中心芯636的环形内边缘/壁634的第三和最后环形路径632的开始。

如图6中所图示的，应该注意诸如切向路径622之类的切向路径可以遵循包括切向方向（例如径向）分量以及环形方向分量两者的方向。然而诸如切向路径616之类的其它切向路径可以在不包括环形方向分量的切向（例如径向）方向上移动。

应该注意，如在这里的示例中所图示的，沉积轴根据处理器所生成的指令而行进的螺旋模式不一定与均匀平滑对称的螺旋相对应，其中围绕中心的每个偏移或环路是等间隔且均匀成形的。更确切地说，如这里所限定的螺旋模式中的偏移之间的过渡可以具有角度锐利的切向分量或在一些实施例中的偏移之间的其它非均匀（但仍连续）的过渡。此外，螺旋模式的偏移/环路的形状可能不总是具有通常的圆形形式，而是可以取决于物品的几何形状而具有其它形状。

例如，应该认识到的是，所述螺旋模式还可以被用于构建非圆形物品。图7图示出不规则形状物品708的透视内部图700。在该示例中，所生成的指令促使沉积头针对不同层以螺旋模式702行进，在其中在沉积头在通过物品的孔的径向外壁704和径向内壁706之间的每个层中行进时，螺旋的偏移/环路通常与物品的非圆形圆周外壁704的形状相对应。此外，尽管螺旋模式和对应层被示为被沉积在平面表面上，但是应该认识到在替代实施例中，在其上面沉积层的表面可能弯曲或者具有其它非平面轮廓。此外，应该注意，层（例如每个螺旋模式上面的材料）的高度已经被扩大以增强图7中的清晰度。

因此，如这里所使用的，用于沉积层的术语螺旋模式与（所生成的指令中指定的）连续循环路径相对应，其中围绕物品的中心部分的每个环路进一步向内（或者进一步向外）偏移前面的环路。这可以在示例实施例中执行，以便以连续运动在物品的径向内部部分和径向向外部分之间为每个层沉积材料，而不在给定物品几何形状的情况下完全或尽可能不频繁地停止沉积头、材料的沉积。

还应该注意，在其中物品通常不是圆形的情况中，层之间的描述的过渡模式可能不与平滑弯曲的螺旋路径相对应。例如，在图7中从一层到下一层的过渡模式710可以遵循沿着物品的外壁和内壁的平坦部分的逐渐上升路径，该路径可能产生改变从一层到下一层的沉积珠的斜形的材料沉积。因此，相对于其它模式（诸如Z字形模式）而言，具有所述在用于沉积连续材料珠的层之间的过渡模式的每个层的螺旋模式可以降低构建物品的圆形和非圆形部分两者的总周期时间。

因此，参考图1-7，先前描述的处理器102可以（经由在处理器102中执行的CAM软件部件110）被操作性地配置成生成由3D打印机106可使用的指令104，其指定3D打印机的沉积头112和/或构建板114如何相对于彼此移动来在构建板114上构建物品120、308、608、708，以使得从沉积头输出的材料在构建方向130、410上沉积在连续层406、404、402、306中，其中对于物品的至少一部分的每个层的至少部分来说，该指令指定沉积头112以螺旋模式302、602、702在物品的径向向外部分310、610、704和径向向内部分320、634、706之间连续地沉积材料118。

图8中示出处于G-代码格式中的指令的部分800的一个示例，其包括可操作用于当构建物品的一部分时促使沉积头以螺旋模式移动沉积轴的数据。

如先前所讨论的，该至少一个处理器可以操作用于提供图形用户接口，其使得用户能够在使用指令指定增材地构建物品的一个或多个部分所针对的螺旋模式或Z字形模式（或某一其它模式）之间进行选择。图9示出图形用户接口904的一部分902的示例视图900，其由用户可使用以针对由3D打印机所构建的物品的一个或多个部分而在CAM软件部件中选择沉积模式。

在该示例中，图形用户接口904的部分902可以与提供多个不同可选模式选择906的窗口或其它用户接口控制（诸如标签、带状物、菜单或其它标记）相对应。多个不同模式选择906中的至少一个可以包括螺旋模式选择908。而且，多个不同模式选择906中的一个可以包括Z字形模式选择910。

在该示例中，与数据处理系统相关联的处理器可以操作用于促使与处理器操作连接的显示设备输出具有与不同模式选择906相对应的图形标记的图形用户接口904。此外，与数据处理系统相关联的处理器可以与输入设备（例如鼠标、触摸屏）操作连接，通过其从用户（例如鼠标点击）接收表示多个不同模式选择906中的一个的选择的输入。

在一个示例实施例中，表示螺旋模式选择908的标记可以在视觉上描绘螺旋配置中的图形线。而且在一个示例实施例中，表示Z字形模式选择910的标记可以在视觉上描绘Z字形配置中的图形线。

还应该注意，图形用户接口的部分902可以包括其它图形用户对象，可以通过其来提供指定所生成的指令如何控制沉积头的信息。例如，部分902可以包括用于键入或选择由沉积头所沉积的材料的珠的期望偏移宽度和厚度的输入框912和914。

此外，应该注意，当利用不同部分来构建物品时，CAM部件可能使得用户能够选择与不同沉积模式相关联的物品的不同部分。例如，用户可以指定利用所选的Z字形模式来构造固态延长的部分，而利用所选的螺旋模式来构建物品的空的管状部分。

现在参考图10和11，说明和描述各种示例方法。尽管方法被描述为按序列执行的一系列动作，但是要理解方法可以不受到序列次序的限制。例如，某些动作可能按与这里所述的次序不同的次序发生。此外，一个动作可能与另一动作同时发生。此外，在一些实例中，可能不需要所有动作来实施这里描述的方法。

重要的是要注意，尽管该公开包括在完全功能系统和/或一系列动作的上下文中的描述，但是本领域技术人员将认识到本公开的机制的至少各部分和/或所述动作能够以计算机可执行指令的形式分配（该计算机可执行指令以多种形式中的任何形式被包含在非瞬时机器可用、计算机可用或计算机可读介质内），并且本公开等同地应用，而不管被用来实际执行该分配的特定类型的指令或信号承载介质或存储介质如何。非瞬时机器可用/可读或计算机可用/可读介质的示例包括：ROM、EPROM、磁带、软盘、硬盘驱动器、SSD、闪速存储器、CD、DVD、和蓝光光盘。计算机可执行指令可以包括例程、子例程、程序、应用程序、模块、库、执行线程等等。仍进一步地，方法的动作的结果可以被存储在计算机可读介质中、显示在显示设备上等等。

现在参考图10，图示出一种促进增材制造的方法1000。方法1000在1002处开始，并且在1004处该方法包括接收物品的3D模型的动作。而且在1006处，该方法包括提供图形用户接口的动作，用户可以经由该图形用户接口来从多个不同模式选择之中选择螺旋模式选择。此外，在1008处，该方法包括从用户接收选择螺旋模式选择的动作。此外，该方法包括（至少部分基于3D模型和螺旋模式选择的选择）生成由3D打印机可使用的指令的动作1010，该指令指定3D打印机的沉积头和/构建板相对于彼此移动以在构建板上构建物品以使得在形成物品的至少一部分的多个连续层中的每一个中以螺旋模式从沉积头沉积材料。而且，在1012处，该方法包括将指令保存到存储设备的动作。在1014处，该方法可以结束。

如先前所讨论的，这样的动作可以由至少一个处理器来执行。这样的处理器可以被包括在例如执行操作用于促使这些动作被至少一个处理器执行的软件部件的数据处理系统中。

参考图11，图示出促进增材制造的另一方法1100。该方法1100在1102处开始，并在1104处该方法包括利用与3D打印机相关联的控制器来接收指令的动作，其中该指令与先前描述的方法1000中生成或保存的指令（即经由螺旋模式构建物品）相对应。在1106处，该方法包括通过控制器响应于指令的操作促使沉积头输出材料以及促使沉积头和/或构建板响应于指令而相对于彼此移动以便构建物品的动作。在1108处，该方法可以结束。

如先前所讨论的，这样的动作可以由控制器中的至少一个处理器来执行。这样的处理器例如可以执行操作用于促使由3D打印机来执行这些动作的软件部件。

图12图示出数据处理系统1200（也被称为计算机系统）的框图，在其中可以实施例如作为由软件或以其它方式操作配置的产品系统的一部分以执行如这里所述的过程，以及特别地作为如这里所述的多个互连和通信系统中的每一个的实施例。所描绘的数据处理系统包括可以连接到一个或多个桥/控制器/总线1204（例如北桥、南桥）的至少一个处理器1202（例如CPU）。总线1204中的一个例如可以包括一个或多个I/O总线（诸如PCI Express端口总线）。在所描绘的示例中还被连接到各种总线的可以包括主存储器1206（RAM）和图形控制器1208。图形控制器1208可以被连接到一个或多个显示器1210。还应该注意，在一些实施例中，一个或多个控制器（例如图形、南桥）可以与（同一芯片或管芯上的）CPU集成。CPU架构的示例包括IA-32、x86-64和ARM处理器架构。

连接到一个或多个总线的其它外围设备可以包括操作用于连接到局域网（LAN）、广域网（WAN）、蜂窝网络和/或其它有线或无线网络1214或通信设备的通信控制器1212（以太网控制器、WiFi控制器、蜂窝控制器）。

连接到各种总线的另外的部件可以包括一个或多个I/O控制器1216，诸如USB控制器、蓝牙控制器和/或（连接到扬声器和/或麦克风的）专用音频控制器。还应该认识到，各种外围设备可以（经由各种USB端口）连接到USB控制器，其包括输入设备1218（例如键盘、鼠标、触摸屏、轨迹球、照相机、麦克风、扫描仪）、输出设备1220（例如打印机、扬声器）或操作用于提供输入或从数据处理系统接收输出的任何其它类型的设备。还应该认识到，被称为输入设备或输出设备的许多设备可以提供与数据处理器系统通信的输入和接收与数据处理器系统通信的输出两者。还应该认识到，连接到I/O控制器1214的其它外围硬件1222可以包括任何类型的设备、机器或配置成与数据处理系统通信的部件。

连接到各种总线的另外的部件可以包括一个或多个存储控制器1224。存储控制器可以被连接到一个或多个存储驱动器、设备和/或任何相关联的可移动式介质1226，其可以是任何适当的机器可用或机器可读存储介质。示例包括非易失性设备、易失性设备、只读设备、可写入设备、ROM、EPROM、磁带存储装置、软盘驱动器、硬盘驱动器、固态驱动器（SSD）、闪速存储器、光盘驱动器（CD、DVD、蓝光）、以及其它已知光、电或磁存储设备驱动器和介质。

而且，根据本公开的一个实施例的数据处理系统可以包括操作系统、软件、固件、和/或其它数据1228（其可以被存储在存储设备1226上）。这样的操作系统可以采用命令行接口（CLI）外壳和/或图形用户接口（GUI）外壳。该GUI外壳允许多个显示窗口同时呈现在图形用户接口中，其中每个显示窗口将接口提供给不同应用程序或者同一应用程序的不同实例。图形用户接口中的光标或指针可以由用户通过定点设备来操控。光标/指针的位置可以改变和/或诸如点击鼠标按钮之类的事件可以被生成以致动期望的响应。可用在数据处理系统中的操作系统的示例可以包括Microsoft Windows、Linux、UNIX、iOS和Android操作系统。

通信控制器1212可以被连接到网络1214（不是数据处理系统1200的一部分），如本领域技术人员已知的那样，其可以是任何公用或私有数据处理系统网络或包括因特网的网络的组合。数据处理系统1200可以通过网络1214与诸如服务器1230（也不是数据处理系统1200的一部分）之类的一个或多个其它数据处理系统通信。因此，所述数据处理系统可以被实施为分布式系统的一部分，其中与若干个设备相关联的处理器可以通过网络连接来通信并且可以共同执行被描述为由单个数据处理系统执行的任务。要理解，当参考数据处理系统时，这样的系统可以跨在扰动系统中组织的彼此经由网络来通信的若干个数据处理系统来实施。

此外，应该认识到数据处理系统可以被实施为虚拟机器架构或云环境中的虚拟机。例如，处理器1202以及相关联的部件可以与在一个或多个服务器的虚拟机环境中执行的虚拟机相对应。虚拟机架构的示例包括VMware ESCi、Microsoft Hyper-V、Xen和KVM。

本领域普通技术人员将认识到，针对数据处理系统而描绘的硬件可能针对特定实施方式而改变。例如，该示例中的数据处理系统1200可以对应于桌上型PC、工作站和/或服务器。然而，应该认识到，数据处理系统的替代实施例可以被配置有相应或替代的部件，诸如采用移动电话、平板电脑、控制器板或操作用于处理数据且执行与这里所讨论的数据处理系统、计算机、处理器和/或控制器的操作相关联的这里所述的特征和功能的任何其它系统的形式。仅为了解释的目的来提供所描绘的示例并且该描绘的示例不意图暗示关于本公开的架构限制。

如这里所使用的，术语“部件”和“系统”意图包含硬件、软件或硬件和软件的组合。因此，例如系统或部件可以是过程、处理器上执行的过程或处理器。另外，部件或系统可以被定位在单个设备上或者跨若干个设备来分布。

而且，如这里所使用的，处理器对应于经由硬件电路、软件和/或固件配置的任何电子设备以处理数据。例如，这里所述的处理器可以对应于CPU、FPGA、ASIC或者任何其它集成电路（IC）或能够在数据处理系统中处理数据的其它类型的电路（其可能具有控制器板、计算机、服务器、移动电话和/或任何其它类型的电子设备的形式）的一个或多个（或者组合）。

本领域技术人员将认识到，为了简单和清楚起见，并未在这里描绘或描述适合于与本公开一起使用的所有数据处理系统的完整结构和操作。替代地，仅描绘和描述了本公开所独有的，或者对理解本公开是必要的如此之多的数据处理系统。数据处理系统1200的结构和操作的剩余部分可能符合本领域已知的各种当前实施方式和实践中的任何一个。

尽管已经详细描述了本公开的示例性实施例，但是本领域技术人员将理解，可以在不偏离处于其最广阔形式的本公开的精神和范围的情况下进行这里公开的各种改变、替换、变化以及改进。

本申请中没有任何描述应该被解读为暗示任何特定元件、步骤、动作或功能是必须包括在权利要求范围中的必要元素：专利主题的范围仅由所允许的权利要求来限定。

Claims (15)

1.一种用于增材制造的装置，包括：

至少一个处理器（102），其被操作性地配置成生成由3D打印机（106）可使用的指令（104、800），该指令（104、800）指定3D打印机的沉积头（112）和/或构建板（114）相对于彼此移动以在构建板上构建物品（120），使得在形成物品的至少一部分的多个连续层（122）中的每一个中以螺旋模式（302、602、702）从该沉积头沉积材料（118）。

2.根据权利要求1所述的装置，其中该至少一个处理器被操作性地配置成：提供图形用户接口（904），用户可以经由其来从多个不同模式选择（906）之中选择螺旋模式选择；以及至少部分基于用户选择螺旋模式选择来生成指令。

3.根据权利要求2所述的装置，其中至少一个处理器被操作性地配置成：提供图形用户接口，用户可以经由其来选择螺旋模式选择（908）和Z字形模式选择（910）；以及响应于用户选择螺旋模式选择来生成指令。

4.根据权利要求3所述的装置，还包括与该至少一个处理器操作连接的显示设备（1210），其中该至少一个处理器被操作性地配置成促使显示设备输出表示不同模式选择的标记（902），其中表示螺旋模式选择的标记在视觉上描绘螺旋配置中的线，其中表示Z字形模式选择的标记在视觉上描绘Z字形配置中的线。

5.根据权利要求1到4中的任何一个所述的装置，还包括至少一个数据处理系统（108、1200），其包括至少一个处理器，其中该至少一个数据处理系统在3D打印机外部并且包括在该至少一个处理器中执行且促使该至少一个处理器至少部分基于物品的3D模型（126）以及螺旋模式选择的选择来生成指令的至少一个软件部件（110）。

6.根据权利要求1到5中的任何一个所述的装置，还包括3D打印机，其中该3D打印机包括控制器（124），其操作用于选择性地促使沉积头输出材料并且响应于指令来相对于彼此移动和旋转沉积头和/或构建板。

7.一种用于增材制造的方法，包括：

通过至少一个处理器（102）的操作来生成由3D打印机（106）可使用的指令（104、800），该指令（104、800）指定3D打印机的沉积头（112）和/或构建板（114）相对于彼此移动以在构建板上构建物品（120），使得在形成物品的至少一部分的多个连续层（122）中的每一个中以螺旋模式（302、602、702）从该沉积头沉积材料（118）。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

通过至少一个处理器的操作来提供图形用户接口（904），用户可以经由其来从多个不同模式选择之中选择螺旋模式选择（906），

通过至少一个处理器的操作来从用户接收螺旋模式选择的选择，其中至少部分基于用户选择螺旋模式选择来生成指令。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所提供的图形用户接口使得用户能够选择螺旋模式选择（908）和Z字形模式选择（910），其中所提供的图形用户接口包括来自显示设备（1210）的标记（902）的输出，该标记表示不同模式选择，其中表示螺旋模式选择的标记在视觉上描绘螺旋配置中的图形线，其中表示Z字形模式选择的标记在视觉上描绘Z字形配置中的图形线。

10.根据权利要求7到9中的任何一个所述的方法，还包括：

在生成指令之前：

　接收物品的3D模型（126），

其中至少部分基于3D模型和所选的螺旋模式选择来通过该至少一个处理器的操作而执行生成指令，

将该指令保存到与该至少一个处理器操作通信的存储设备（1226）。

11.根据权利要求7到10中的任何一个所述的方法，还包括：

使用与3D打印机相关联的至少一个控制器（124）来接收指令；

通过控制器响应于指令的操作来促使沉积头沉积材料并且促使沉积头和/或构建板响应于指令而相对于彼此移动。

12.根据权利要求1到6中的任何一个所述的装置或者根据权利要求7到11中的任何一个所述的方法，其中由该至少一个处理器生成的指令指定通过在物品的径向向外部分和径向向内部分之间中向内盘旋以及向外盘旋沉积头来相应地沉积物品的邻近层中的螺旋模式。

13.根据权利要求1、2、3、4、5、6和12中的任何一个所述的装置或者根据权利要求7到12中的任何一个所述的方法，其中由该至少一个处理器生成的指令指定沉积头以过渡模式（408、414、416）从与当前层相关联的位置到在构建方向上进一步向外且与后续层相关联的位置连续地沉积材料。

14.根据权利要求13所述的装置或者根据权利要求13所述的方法，其中由该至少一个处理器生成的指令指定所述过渡模式包括螺旋路径。

15.根据权利要求1、2、3、4、5、6、12、13和14中的任何一个所述的装置或者根据权利要求7到14中的任何一个所述的方法，其中所述指令包括G-代码指令。