CN106715083B - 虚拟构造床 - Google Patents

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Abstract

一种方法和装置将AM单元的AM构造床划分成第一虚拟构造床和第二虚拟构造床。第一虚拟构造床被分配给第一用户，而第二虚拟构造床被分配给第二用户。从第一用户接收将要在第一虚拟构造床中生成的第一物体的第一数字文件。从第二用户接收将要在第二虚拟构造床中生成的第二物体的第二数字文件。将输出信号传送给AM单元，以在构造周期期间在第一虚拟构造床中生成第一物体并在第二虚拟构造床中生成第二物体。

Description

虚拟构造床
背景技术
诸如三维(3D)打印机等增材制造系统采用增材制造工艺，用以根据塑料或其他材料来创建物体。这种增材制造(AM)系统包括在其中在单个构造周期期间生成一个或多个物体的构造床或构造容积体。当前的实践通常涉及操作者加载数字文件，该数字文件包含将要在构造周期期间生成的物体中的每一个物体的数字表示。物体的包含在数字文件中的数字表示被数字化地切片成层。在构造周期期间，AM系统在各层之上形成这种层，以生成三维物体。
附图说明
图1是示例增材制造系统的示意图。
图2是示例增材制造方法的流程图。
图3是被划分成示例虚拟构造床的示例构造床的透视图。
图4是处于第一操作模式的另一示例增材制造系统的示意图。
图5是处于第二操作模式的图4的AM系统的示意图。
图6是处于第三操作模式的图4的AM系统的示意图。
图7是另一示例AM方法的流程图。
图8是另一示例AM方法的流程图。
图9是用于执行图8的方法的图4的AM系统的示意图。
图10是在增材制造操作的第一阶段期间的另一示例AM系统的示意图。
图11是在增材制造操作的第二阶段期间的图10的AM系统的示意图。
图12是在增材制造操作的第三阶段期间的图10的AM系统的示意图。
具体实施方式
图1示意性地示出了示例AM系统20。如下文将描述的，AM系统20便于由多个用户使用AM构造床的单个构造周期。作为结果，可以增强AM系统20的利用率、效率及吞吐量。AM系统20包括增材制造(AM)单元24和控制器40。
AM单元24(示意性地示出)包括通过增材工艺来形成部件或物体的设备。AM单元24包括AM构造床26，AM构造床26包括在其中在生成、制造或构造周期期间以增材方式来构造或形成部件或物体的工作空间或构造容积体。构造周期从床26的构造容积体完全为空时铺设构造材料的第一层起，到已经形成了构造材料中的最大层数的层的那个时间为止。最大层数的层与床26的构造容积体的高度或该批料中所有物体中的最大高度对应，以较小者为准。在另一实施方式中，构造周期是一段持续时间，在此期间内在构造床26的构造容积体内生成物体而没有从构造容积体中移除任何物体。相对于或相比于通过对物体进行数字化切片来准备物体的数字文件以便进行生成而言，物体的生成是指顺序地固化或形成构造材料的层以形成物体的三维形状。在一个实施方式中，AM构造床26(有时也称为构造容积体或构造托盘)包括连续不间断的容积体，该容积体容纳诸如粉末等构造材料，该构造材料的部分被逐层选择性地固化，以增材生成三维部件或物体。在已经生成部件或物体的第一层之后，降低AM构造床，并且将构造材料的新层提供在部件或物体的最上面的第一层上方，其中构造材料的新层的部分被选择性地固化并且可以与部件或物体的先前已固化的部分相接合。在一个实施方式中，这种固化通过激光烧结工艺来进行，在该工艺中一道激光或一道以上的激光被选择性地施加到床26内的构造材料上，以将构造材料逐层熔化并熔合成固体结构，该固体结构形成正在打印的部件或物体。在另一实施方式中，诸如使用喷墨打印机等将催化剂、反应物或粘合剂选择性地施加到构造材料上，以将构造材料的各部分逐层地转换成固体结构，该固体结构形成正在生成的部件或物体。在又一其他的实施方式中，可以使用其他粉末或其他材料固化技术来逐层地进行构造材料的固化。
在又一其他的实施方式中，AM单元24使用其他增材工艺或技术来形成三维物体或部件。例如，在其他实施方式中，代替选择性地使构造材料固化以形成相邻层用以形成产品的三维部分，未固化的构造材料或粉末被用作任何上覆的固化层的支撑体，可以形成或打印牺牲层，以便支撑随后形成和上覆的非牺牲层。这种牺牲层可以由随后易于从形成最终部件或物体的非牺牲层中分离、去除或化学溶解的材料来形成。在一个实施方式中，AM单元24包括3D打印机。在其他实施方式中，AM单元24包括其他类型的增材制造单元。
控制器40包括指示将构造作业分配给AM构造床26的处理单元和相关联的程序逻辑。在一个实施方式中，控制器40被嵌入在AM单元24中或者作为其部分。在又一实施方式中，控制器40在被连接到AM单元24的服务器上运行。在另外其他的实施方式中，控制器40由对AM单元的队列(诸如3D打印机的队列等)进行管理的私有数据中心来提供，或者位于网络内部。为了本申请的目的，术语“处理单元”是指当前开发的或者未来开发的执行包含在存储器中的指令序列的处理单元。指令序列的执行致使处理单元执行诸如生成控制信号等步骤。指令可以从只读存储器(ROM)、大容量存储设备、或其他一些持久性存储器被加载到随机存取存储器(RAM)中，以供处理单元执行。在其他实施例中，硬布线的电路可被用于代替软件指令或者与其组合以实现所描述的功能。例如，控制器40可被实现为一个或多个专用集成电路(ASIC)的部分。除非另有具体说明，否则控制器不限于硬件电路与软件的任何特定组合，也不限于由处理单元执行的指令的任何特定源。
在一个实施方式中，控制器40附加指示AM单元24的操作。在通过选择性地固化床26内的构造材料以形成部件或物体的实施方式中，控制器40可以附加指示构造材料的供应和分配，并且指示构造材料的逐层地选择性固化，以形成正在打印的部件或物体。在示例实施方式中，被体现为非暂时性计算机可读介质的控制器40的相关程序逻辑指示处理器执行图2所示的示例方法100。
如图2中的块102所示，控制器40将构造床26划分成多个不同的虚拟构造床，诸如所示出的虚拟构造床28和虚拟构造床30。虚拟构造床28、30包括三维的增材制造区域或形成构造床26的容积体的子容积体。每个虚拟构造床28、30用作将要构造的物体或部件的虚拟外部容器。在一个实施方式中，虚拟构造床28、30包括在单个可移动平台上方延伸的构造床26的子容积体，该平台升高和降低构造材料的容积体以及构造材料中的那些固化部分。这种床28、30是虚拟的，因为这些床28、30不被任何物理壁或结构分割或划分，而是虚拟定义的不同容积体。
这种虚拟构造床28、30在构造床26内可以具有各种不同的尺寸、形状和相对位置。图3是已经被划分成八个虚拟构造床128的示例AM构造床126的透视图。如图3所示，这种虚拟构造床包括以并排、上下相叠的方式定位的三维构造区域。每个虚拟构造床128包括在其中可以构造或生成三维物体的不同的三维容积体。在AM单元通过逐层地将构造材料选择性固化以生成三维物体的实施方式中，构造床126由下面的可移动平台129支撑，在虚拟构造床128内打印三维物体期间，该可移动平台129通过诸如电动机、电磁螺线管、液压泵或气动泵等致动器来升高和降低。
尽管AM构造床126被示出为矩形形状，但是在其他实施方式中，AM构造床126可以具有其他形状，这取决于容纳打印材料的壁或容器的形状以及下面的平台129的形状。尽管图3中所示的虚拟构造床128中的每一个虚拟构造床都被示出为矩形或箱形，但是在其他实施方式中，控制器40可以将打印机构造床126划分成具有其他形状和其他尺寸的虚拟构造床128。例如，在一个实施方式中，控制器40可以将构造床126划分成多个虚拟构造床128，其中虚拟构造床128中的一个具有圆柱体、球体、金字塔的形状、或任何其他的三维形状。在一个实施方式中，控制器40可以对构造床126进行划分，使得虚拟构造床128中的一些嵌套在彼此之内。例如，在一个实施方式中，控制器40可以将构造床126划分成具有环形形状、圈形形状或者U形形状或V形形状的第一虚拟构造床128。控制器40还可以将构造床126划分成被嵌套在第一虚拟构造床的环形形状、U形形状或V形形状内的第二虚拟构造床128。在一个实施方式中，控制器40可以将构造床126划分成多个L形的虚拟构造床，其部分地彼此环绕或彼此嵌套，用以降低间隙的发生。在另外其他的实施方式中，控制器40将构造床26划分成更复杂的不规则形状的虚拟构造床，这些虚拟构造床相对于彼此吻合。通过将虚拟构造床128紧凑地布置在构造床126的组合容积体之中，控制器40可以在单个构造周期期间增强构造床126的吞吐量及效率。
在一个实施方式中，控制器40利用预定义的尺寸和形状，以便对从打印机构造床26中划分出的不同的虚拟构造床进行限定。在另一实施方式中，控制器40基于从每个用户接收到的待生成物体的尺寸和形状，自动地对每个虚拟构造床的形状和尺寸进行限定。例如，在一个实施方式中，用户可以提交用于生成一个物体或多个物体的集合的请求。控制器40对这些物体的尺寸、形状和配置进行分析，以确定用于虚拟构造床的适当尺寸，其中控制器40将构造床26划分成具有适当尺寸和形状的虚拟构造床。在另一实施方式中，控制器40为每个用户提供允许每个用户对其虚拟构造床的形状和尺寸进行限定的接口。例如，在一个实施方式中，用户或客户可以签订特定尺寸的虚拟构造床。在一个实施方式中，这种构造床在每单位容积体的基础上签约或出售。在另一实施方式中，虚拟构造床具有预定义的尺寸和预定义的签约价格。在这样的实施方式中，控制器40可以选择性地对用户定义的虚拟构造床与其他用户的其他虚拟构造床进行调度和组合，从而在构造床26的相同构造周期期间内制造出不同的虚拟构造床的物体，以便在每个增材制造构造周期期间内提高构造床26的构造容积体中的每一个容积体的利用率。
如图2的块104和106所示，一旦控制器40将构造床26划分成虚拟构造床28、30，则控制器40将对虚拟构造床28、30的临时所有权或不同的临时性权限或访问权分配或许可给不同的用户44、46。在一个实施方式中，用户44、46远离AM单元24，使得用户44、46以有线或无线的方式跨越局域网或广域网(诸如因特网等)而与控制器40和AM单元24进行通信。在一个实施方式中，用户44、46位于彼此远离的位置。在一个实施方式中，用户44、46包括彼此相关联的人或实体，诸如作为同一公司或组织的部分的人或实体等。在另一实施方式中，用户44、46包括彼此完全无关并且彼此互不关联的人或实体。尽管图1示出了两个这样的用户44、46，其接收对两个虚拟构造床28、30的所有权、访问权或权限，但是在其他实施方式中，控制器40将构造床26划分成两个以上的虚拟构造床，并且将对两个以上的虚拟构造床的临时所有权、访问权或权限分配或许可给两个以上的用户。
在一个实施方式中，控制器40包括存储器或数据库，存储器或数据库相对于AM单元24为本地的、相对于控制器40为本地的、和/或相对于打印机24和控制器40为远程的。在这种实施方式中，控制器40在打印机24的正在进行或未来的不同构造周期中的每一个周期中，记录对AM构造床26的不同虚拟构造床的分配中的每一种分配。在这种实施方式中，不同虚拟构造床在不同构造周期中的配置是不同的，以在不同构造周期期间提高AM构造床26的效率及吞吐量。在一个实施方式中，控制器40对未来所调度的虚拟构造床的尺寸、形状或配置进行分析，并且在构造床26的不同构造周期之间分配不同的虚拟构造床，以增强在多个构造周期中利用构造床26的可用容积体的程度并提供实时的负载平衡。在一个实施方式中，控制器40在来自多个不同用户的不同构造周期的不同虚拟构造床中，对诸如3D打印作业等AM构造作业进行调度。在另一实施方式中，控制器40还可以考虑与虚拟构造床相关联的服务级别协议来确定调度优先级，例如，虚拟床包含紧急的、即将到期的和/或如果延迟交付则与大额罚款相关联的作业。
在一个实施方式中，控制器40销售在不同构造周期期间对使用打印机构造床26的部分的访问权、所有权或权限，其中控制器40基于这样的销售结果将构造床26划分成不同的虚拟构造床。例如，在一个应用中，控制器40指示网站的操作，在网站上不同的用户可以在不同时间察看和购买对构造床26中的不同虚拟构造床的不同容量或容积体的空间的访问权。在一个实施方式中，控制器40基于构造或制造时间灵活性来评估对不同用户的不同费用。例如，与那些具有更灵活的时间窗(在其中他们获取的构造床将被生成)的用户相比，控制器40对那些具有受限时间窗(在其中他们获取的虚拟构造床将以更高的速率被生成)的用户进行收费。被评估给对虚拟构造床打印具有更灵活的时间窗的那些用户的较低速率奖励这种灵活性，这是因为控制器42能够在不同时间内在不同构造周期之间对更为灵活的虚拟构造床进行轮班，以提高在不同构造周期中打印机构造床26的总容积体的利用率百分比。通过鼓励针对在特定虚拟构造床中生成一个物体或多个物体的更大的灵活性，控制器40增加了在不同构造周期之间不同配置的虚拟构造床可以被更紧凑地布置、嵌套或彼此内部配合以增加制造吞吐量及效率的可能性。
如图2中的块108和110所示，控制器40从用户44、46接收数字文件，数字文件包含将分别在分配给用户44、46的不同虚拟构造床28、30中生成的不同物体。在一个实施方式中，每个用户44、46可以用将要生成的多个物体来填充用户的虚拟构造床。可以使用单元224的嵌入式web服务器或使用利用了单元接口的软件工具，在AM单元224的控制面板处执行虚拟构造床的填充。
在一个实施方式中，所有权模块272指示处理器264存储用户的虚拟构造床的形状和尺寸以供将来重新使用。在一个实施方式中，所有权模块272指示处理器264存储用户的虚拟构造床的形状和尺寸以及虚拟构造床的内容物，即填充用户的虚拟构造床的多个物体中的每一个物体。作为结果，用户可以快速检索先前的虚拟构造床及其内容物，以便重新使用并在将来复制包含在虚拟构造床内的物体。在一个实施方式中，虚拟构造床及其内容物被永久存储或者被存储预定的持续时间。出于安全和隐私目的，在一个实施方式中，每个虚拟构造床的内容物被加密，其中AM单元在物体生成之前对该内容物进行解密。
在一个实施方式中，控制器40向每个用户44、46提供将他们所获取的虚拟构造床的部分租赁、转租、贩卖或转送给其他用户的选项。在这种实施方式中，控制器40在从用户接收到指令和授权时，将先前分配给该用户的原始虚拟构造床划分为包含在原始虚拟构造床中的附加的子虚拟构造床。在一个实施方式中，所划分的子虚拟构造床随后被分配给附加的用户，诸如原始虚拟构造床的制造或构造空间的不同转租人等。
在一个实施方式中，控制器40指示AM单元24在虚拟构造床中生成在数字文件中所定义或描述的物体，所述虚拟构造床是相同构造周期中同一虚拟构造床26的部分。如上所述，在一个实施方式中，控制器40将数字化表示的物体数字化地切片成层，并且对逐层地将构造床26内的构造材料选择性固化进行控制，以在相同构造周期的虚拟构造床中形成不同的物体。在许多情况下，包含在相同的虚拟构造床中的或者包含在不同的虚拟构造床中的不同物体的切片或层可以根据跨构造床26延伸的构造材料的相同层而被固化或者以其他方式生成。因为系统20在单个构造周期期间将单个容积体的AM构造床26划分成多个虚拟构造床，并将这种虚拟构造床分配给不同的用户，所以在每个构造周期期间可以更完全地利用AM构造床26的总容积体，以增加AM单元的吞吐量及效率。
图4示出AM系统220(AM系统20的示例实施方式)。图4-6示出处于不同操作模式下的AM系统220。图4-6示出了与两个不同的示例用户244、246进行交互的系统220。用户244、246中的每一个用户包括使用显示器248、输入设备250、收发器252和处理器254与系统220进行交互的个人或实体。在其他情况下，用户244、246中的每一个用户使用其他通信设备、显示设备和输入设备与系统220进行交互。在其他实施方式中，两个以上的不同用户与系统220进行交互。
显示器248包括显示屏或监视器。如下文将描述的，显示器248便于向用户244、246呈现出虚拟构造床。输入设备250包括由这种用户通过其来输入命令、选择和/或数据的设备。在一个实施方式中，输入设备250包括键盘、触摸板、被合并为显示器248的部分的触摸屏、鼠标、触笔、具有相关语音识别软件的麦克风等。如下文将描述的，输入250便于输入对虚拟构造床的选择、修改，或便于输入对将要在这种虚拟构造床内打印的物体的修改。
收发器252便于在用户244、246中的每一个用户与系统220的控制器240之间进行通信。在一个实施方式中，收发器252便于跨局域网或广域网来进行通信。在一些实施方式中，收发器252被省略，其中修改和选择作为命令被直接提交给控制器240。
处理器254包括处理单元，处理单元执行包含在非暂时性计算机可读介质上的指令，以指示在显示器248上显示虚拟构造床和将要打印的物体。处理器254还通过输入250来接收输入或命令。处理器254利用收发器252与系统220进行通信，将待生成的物体的数字文件传送给系统220，并且接收用于指示虚拟构造床特性和待生成的物体的当前特性的数据。
AM系统220包括AM单元224和控制器240。AM单元224类似于上述AM单元24。AM单元224(被示意性地示出)包括通过增材工艺来形成部件或物体的设备。AM单元224包括AM构造床226，AM构造床226包括工作空间或构造容积体，在该工作空间或构造容积体中部件或物体以增材方式被构造或形成。在一个实施方式中，床226包括含有诸如粉末构造材料等构造材料的连续不间断的容积体，该构造材料被逐层地选择性固化，以增材构造或生成三维部件或物体。在已经构造或生成部件或物体的第一层之后，将AM构造床降低并且将构造材料的新层(诸如粉末等)提供在部件或物体的最上面的第一层上方，其中构造材料的新层随后被选择性地固化并被接合到部件或物体的先前最上面的第一层上。在一个实施方式中，这种固化通过激光烧结工艺来执行，其中一道激光或一道以上的激光被选择性地施加到床26内的构造材料上，以逐层地将构造材料熔化并熔合成固体结构，该固体结构形成将要生成的部件或物体。在另一实施方式中，例如使用任何喷墨打印机将催化剂、反应物或粘合剂选择性地施加到构造材料上，以将构造材料逐层地转换成固体结构，该固体结构形成将要生成的部件或物体。在另一实施方式中，能量吸收剂被打印在诸如粉末等构造材料上，其中能量被施加到构造材料和能量吸收剂上，以基于能量吸收剂的分布来逐层地将构造材料的部分选择性固化为固体结构。在另外其他的实施方式中，构造材料的固化可以使用其他固化技术来逐层地进行。
在另外其他的实施方式中，AM单元224使用其他增材工艺或技术来形成三维物体或部件。例如，在其他实施方式中，代替选择性地固化构造材料或粉末以形成相邻的层用以形成产品的三维部件，未固化的构造材料或粉末被用作任何上覆的固化层的支撑体，可以形成或打印牺牲层，以便支撑随后形成和上覆的非牺牲层。这种牺牲层可以由随后易于从形成最终部件或物体的非牺牲层中分离、去除或化学溶解的材料来形成。
控制器240包括指示将打印作业分配给AM构造床226的处理单元和相关联的程序逻辑。在一个实施方式中，控制器240指示在一组AM单元和构造床之间分配打印作业。在一个实施方式中，控制器240附加指示AM单元224的操作。在通过选择性地固化床226内的构造材料来形成部件或物体的实施方式中，控制器240可以附加指示构造材料的供应和分配，并且指示构造材料的各部分的逐层地选择性固化，以形成正在打印的部件或物体。
在所示出的示例中，控制器240包括收发器262、处理器264和存储器266。收发器262包括便于在控制器240与用户244、246中的每一个用户之间进行双向通信的通信设备。在所示出的示例中，收发器262便于经由收发器252跨局域网或广域网来与用户244、246进行通信。在显示器248和输入250是系统220的部分的一些实施方式中，收发器262被省略。
处理器264包括用于执行由存储在存储器266中的程序逻辑所提供的指令的处理单元。存储器266包括非暂时性计算机可读介质。尽管存储器266被示为在控制器240处被合并，但是在其他实施方式中，存储器266被分布在可跨局域网或广域网而访问的不同位置。存储器266包括用于指示处理器264和系统220的操作的程序逻辑模块。在所示出的示例中，存储器266存储划分模块270、所有权模块272、访问授权模块274、以及增材制造控制(AMC)模块276。
划分模块270和所有权模块272指示处理器264执行上面参照图2所描述的方法100。如上所述，划分模块270指示处理器264将打印机构造床226的工作区或构造容积体划分或分割成虚拟构造床28、30。所有权模块272将虚拟构造床28、30的所有权形式分配给不同的用户，诸如用户244、246等。这种所有权可以采取在单个构造周期或多个构造周期期间将特定的虚拟构造床28、30的空间租赁或出租的形式。被分配有不同虚拟构造床的所有权的用户中的每一个用户在相同的构造周期期间或者在多个相同的构造周期期间传输或者上传数字文件，该数字文件用于表示在他们相应的虚拟构造床中生成的不同物体。
AMC模块276指示处理器264接收这种数字文件并且使用这种数字文件以准备生成特定虚拟构造床中的相关联的物体。如上所述，在一个实施方式中，AMC模块266将数字化的物体数字化地切片成多个层，并且随后指示处理器264输出用于控制多个层的选择性形成的控制信号，以形成正被打印的不同物体。在一个实施方式中，AMC模块266指示处理器264输出控制信号，该控制信号使得构造床226内的诸如粉末等原始打印材料被逐层地选择性固化，以形成物体。
除了接收用于表示将要打印的物体的数字文件并且在不同的虚拟构造床中执行这种物体的打印之外，系统220还便于用户参与三维打印过程。访问授权模块274包括存储在存储器266中的程序逻辑，其允许不同用户察看打印机构造床226被划分为虚拟构造床，允许不同用户察看他们各自的将要打印的物体如何填充他们的虚拟构造床和更大的构造床，并且允许用户便于与其他用户进行协作，同时解决了隐私性或机密性问题。在所示出的示例中，访问授权模块274指示处理器264和控制器240执行在图7中概述的示例方法300。
如图7中的块302所示，访问授权模块274指示处理器264向用户244、246输出AM构造床信号，以便在用户244和246的显示器248上显示虚拟构造床28、30。在所示出的示例中，这种信号导致构造床226在显示器248中的每一个显示器上的视觉描绘280，并且还导致虚拟构造床28、30在虚拟构造床226的视觉描绘280内的视觉描绘282和284。结果，向用户244和246呈现出将构造床226划分成虚拟构造床的视觉描绘。用户244和246可以使用信息来评估打印机构造床226的利用率百分比，并且如果需要，可以使用这种信息来获取或请求构造床226内的附加容积体。
如图7的块304所示，访问授权模块274指示处理器264进行提示，以便请求或以其他方式从用户244、246中的一个或两个用户中获得授权。这种授权可以以通过输入250或通过显示器248的触摸屏图标而输入的关键字、密码或其他代码的形式来接收。在一些实施方式中，这种授权可以以所扫描或所捕获的授权密钥的形式来接收，该授权密钥例如被包含在授权卡、生物特征扫描仪等上。在一个实施方式中，用户认证和访问授权可以由第三方服务来完成。在一种操作模式中，通过访问请求用户提供或输入授权，以获得对其他用户的虚拟构造床的内容的特定访问权限。在另一操作模式中，具有虚拟构造床的所有权的访问授予用户可以输入该访问授予用户对其他接收用户的授权，以接收与该访问授予用户所拥有的虚拟构造床相关的某些访问权限。
如块306所示，访问授权模块274向每个用户244、246的每个处理器254输出信号，以基于任何接收到的授权或缺少其中一些元素，向每个特定用户提供与其他用户244、246的虚拟构造床有关的访问权限。块308-314示出了可以由访问授权模块274基于从访问授予用户或访问接收用户接收到的授权而提供的不同示例级别的访问权限。如块308所描绘以及图4所示，在第一操作模式中，用户244、246都没有授予用户244、246中的其他用户对所拥有的虚拟构造床的内容的任何访问权限，并且用户244、246都没有提供用于获得对用户244、246中其他用户的虚拟构造床或多个床的内容的访问权的适当授权。结果，仅第一用户244所拥有的虚拟构造床282的内容(物体1的描绘286)被呈现在第一用户244的显示器248上。同样地，仅第二用户246所拥有的虚拟构造床284的内容(物体2的描绘287)被呈现在第二用户246的显示器248上。实际上，授权访问模块274过滤掉或防止未授权用户观看或察看未授权用户没有权限的虚拟构造床的内容，以保护这些内容的隐私性或机密性。
在一些情况下，可能会期望一个用户可视化地确定由另一用户所拥有的虚拟构造床正在被利用的程度。如块310所描绘以及如图5所示，在第二操作模式中，访问授权模块274提供对另一用户的虚拟构造床的有限访问，允许不拥有该虚拟构造床的用户察看其他用户的虚拟构造床内的任何物体的边界框。在这种实施方式中，基于接收到的授权，访问授权模块274生成具有与其他用户的虚拟构造床(处于第一模式)中的物体的集合的最大尺寸紧密相符的通用形状的边界框和/或在其他用户的虚拟构造床中的每个单独物体的通用形状的边界框。
边界框可以具有矩形框、球形框、金字塔形状的框、多边形状的框的通用形状，或者具有其他各种通用形状中的任何一种，这些其他各种通用形状指示一个物体或一组物体在X，Y和Z维度中的每一维度中的最大尺寸，而不必指示包含在框中的一个物体或多个物体的确切细节或形状。这种边界框允许用户可视化地确定其他用户正在利用其他虚拟构造床的程度，而不能够可视化地确定与将要在其他虚拟构造床中生成的一个物体或多个物体相关的细节。
如块312所示，在又一第三操作模式中，访问授权模块274提供一访问级别，其允许一个用户察看将要在其他用户的虚拟构造床内打印的物体中的每一个物体的配置文件。配置文件包括将要打印的物体的轮廓。与仅标示出物体的最大尺寸的物体的边界框相反，物体的轮廓标识出与物体周边的实际外部形状相关的特定细节。作为结果，物体的轮廓很可能会揭示出物体的一般性质或外部配置。与物体的详细描绘相反，物体的轮廓可能不会揭示出内部腔体、底切以及其他内部细节。
在图5所示的示例中，用户244已经获得了允许用户244对用户246所拥有的虚拟构造床30的描绘284内的示例边界框288进行观看或察看的访问权限。如虚线所示，访问授权模块274限制或限定用户244的访问，使得用户244不能观看将在用户246的虚拟构造床30内生成的物体2的细节。同时，在图5所示的示例中，访问授权模块274已经接收到授权，使得用户246已经获得更大的访问权限，该权限允许用户246察看由其他用户244所拥有的虚拟构造床中的物体中的每一个物体的配置文件289。在所示出的示例中，访问授权模块274输出信号，使得用户246的显示器248呈现出将要在由用户244所拥有的虚拟构造床28内打印的物体1的配置文件289。
如块314所示，在另一第四操作模式中，访问授权模块274提供其中一个用户的虚拟构造床中的物体的所有细节被呈现或显示给另一用户的访问级别。在图6所示的示例中，访问授权模块274指示处理器264向用户244和246的处理器254输出信号，使得用户244和246可以分别在其各自的显示器248上察看完整详细的描绘287和286。由于具有适当的凭证或授权，因此访问授权模块274向用户244提供将要在用户246的虚拟构造床30中打印的一个物体或多个物体的完整详细视图，并且因为访问授权模块274向用户266提供将要在用户244的虚拟构造床28中生成的一个物体或多个物体的完整详细视图，故而便于用户244和246之间的协作。例如，用户244和246可以协作，以确保在正在进行的开发期间各个部分可以彼此使用。尽管图6示出了在其中用户244、246都具有对另一用户的将要打印的物体的完整察看权限的示例操作模式，但是在其他操作模式中，用户244、246可以具有不同级别的访问权或授权。例如，组织内的两个用户可以具有对另一用户的虚拟构造床的不同级别的访问权。例如，访问授权模块274可以接收授权或凭证，使得管理者具有组织内用户的所有虚拟构造床中的所有物体的完整察看细节，而为个别工程师或部门主管提供较低级别的授权，以允许这些个人或实体察看组织内不同用户的虚拟构造床中的一些但不是全部。
如块320-326所示，访问授权模块274还可以以附加模式进行操作，在该模式中，依照块314被赋予完整察看细节的用户具有不同级别的交互访问。如块320所示，对包含在虚拟构造床中的一个物体或多个物体赋有完全察看访问权的用户可以被限制为与包含在虚拟构造床中的这些物体进行只读交互。如块322所示，当接收到适当的授权或凭证时，访问授权模块274可替代地向用户提供允许用户对其虚拟构造床中的物体的定位和/或取向进行调整的交互权限。如块324所示，当接收到适当的授权或凭证时，访问授权模块274可替代地或另外地向用户提供允许用户向虚拟构造床增加物体的交互权限。如块326所示，当接收到适当的授权或凭证时，访问授权模块274可替代地或另外地向用户提供允许用户从构造周期中移除虚拟构造床的交互权限。在另外其他的实施方式中，可以由访问授权模块274基于针对用户的授权或凭证，向用户提供交互访问的附加交互权限或级别。
除了便于由多个用户使用单个构造周期的打印机构造床226之外，AM系统220还便于将构造床226划分成附加的虚拟构造床，并且便于在已经开始在用于相同构造周期的相同构造床226中生成一个物体或一个以上的物体之后，将待要生成的附加物体增加到构造床226。结果，系统220允许在打印开始之后对后期增加的物体进行打印，以增强构造床226的总体可用空间的利用率。系统220通过允许虚拟构造床和这种虚拟构造床内的物体被堆叠于包含已经开始物体生成或打印的物体的虚拟构造床，而有利于构造床226的利用率更高。
图8示出了用于增强三维打印机构造床426的利用率的示例方法400。图9示出了正在执行的图8的方法。图8和图9示出了示例场景，在该场景中，已经开始分别在由用户244和246所拥有的虚拟构造床428、430中生成物体O1A、O1B和O2，并且构造床426包含位于虚拟构造床428、430上方的未使用空间。在图8所示的示例场景中，第三用户247(图9中所示)期望构造第三三维物体O3和第四三维物体O4。
如图8的块402所示，划分模块270指示处理器26将构造床426划分成附加的虚拟构造床432。虚拟构造床432在虚拟构造床428、430上方延伸，使得构造材料的层尚未在虚拟构造床432内被固化。所有权模块272将新创建的虚拟构造床432的所有权分配给用户247。
在一个实施方式中，在从用户247接收或提交了物体之后执行构造床426的划分，其中划分模块270对床426进行划分，使得虚拟构造床432的容积体和配置足够大，以包含由用户247请求生成的物体。在将所提出的物体与构造床426内的可用剩余空间进行比较之后，在构造床426内的剩余空间不足以生成由用户247所提出的物体中的每一个物体的情况下，系统220通知用户247构造床426不能被划分成足以生成由用户247提出的一个物体或多个物体的容积体或形状，或者通知用户247应该对由用户247提出的要在正在进行的构造周期期间在构造床426的剩余空间中生成的多个物体或多组物体的数量进行修改。
如图8中的块404所示，AMC模块276启动在虚拟构造床428、430中打印物体，其中至少一个虚拟构造床位于新增加的第三虚拟构造床432的下面。在一个实施方式中，在块402中将构造床426划分成附加的虚拟构造床432是发生在开始生成被包含在虚拟构造床428、430中的一个物体或多个物体之前。在又一实施方式中，在块402中对构造床426的划分是发生在已经开始生成被包含在虚拟构造床428、430中的一个物体或多个物体之后。
如图8中的块406所示，图9中所示的系统220接收在新增加的第三虚拟构造床432内生成的一个物体或一个以上的物体的数字文件。在已经开始在底层的虚拟构造床428、430中的至少一个内生成至少一个物体之后，接收将要在虚拟构造床432内生成的一个物体或多个物体的数字文件。AMC模块276对包含在从用户247接收到的数字文件中的一个物体或多个物体进行数字化切片，并将对从用户247接收到的一个物体或多个物体的打印置入队列中，以便随后在虚拟构造床432中进行打印。一旦虚拟构造床428、430内的物体已被打印，AMC模块276就在相同构造周期内通过在位于虚拟构造床428、430中至少一个的上方的虚拟构造床432内打印从用户247接收的物体O3和O4来继续。
图10示出了三维打印系统520(以上描述的三维打印系统20和220的示例实施方式)。图10-12示出了通过打印系统520进行的三维打印。AM系统520类似于AM系统220，除了系统520被具体示出为包括增材制造单元524，以代替上述示意性示出的单元224。与系统220的组件相对应的系统520的那些剩余组件或元件被类似地编号。
AM单元524包括构造床526、构造材料供应和分配系统527、以及构造材料固化器529。构造床526包括容纳诸如粉末基质等构造材料的容积体，随着粉末基质的一部分被逐层固化而在粉末基质内形成三维物体。构造床526包括侧壁533、535和底板537。在所示出的示例中，底板537包括可移动平台，以在处理器264的控制下由致动器升高和降低。在其他实施方式中，底板537是固定的，而侧壁533、535可以在处理器264的控制下通过致动器而垂直移动。在所示出的示例中，底板537大致下降预定距离，该预定距离大致与欲形成正在生成的三维物体的下一层的构造材料的预定厚度相等。
构造材料供应和分配系统527将构造材料供应给构造床526。系统527在正在形成的三维物体的先前形成并固化的层上以及其上方供应打印材料。在所示出的示例中，系统527包括构造材料供应料仓539、541和辊543。每个供应料仓539、541包含诸如粉末基质等构造材料的供应。每个供应料仓539、541包括下面的活塞或平台547，其被选择性地升高和降低以将构造材料的量升高到侧壁533、535中的一个侧壁上方，使得辊543可以将所容纳的打印材料推动越过侧壁533、535进入并跨越构造床526，并且在正在床526内生成的一个物体或多个物体的先前形成并固化的层上方。
固化器529包括用以将床526内的构造材料的部分选择性固化并层层堆叠地形成正在生成的一个三维物体或多个三维物体的设备。在所示出的示例中，固化器529是激光烧结AM单元的部分，其中激光源551由处理器264控制以发射一道或多道激光，这些激光被反射镜系统553反射到床526内的构造材料的选定部分上。在其他实施方式中，固化器529选择性地喷射或发射诸如粘合剂、环氧树脂、化学催化剂等固化物质，其致使床526内的构造材料的选定部分被固化。例如，在一个实施方式中，固化器529包括喷墨打印机，该喷墨打印机选择性地将粘合剂打印或喷射到包含在床526内的构造材料上，以形成正在生成的一个三维物体或多个三维物体的层。在又一实施方式中，能量吸收剂被打印在诸如粉末等构造材料上，其中能量被施加到构造材料和能量吸收剂上，以基于能量吸收剂的分布来逐层地将构造材料的部分选择性地固化为固体结构。
图10-12示出了通过AM系统520来生成三维物体。为了便于说明，图10和图11仅示出AM单元524。如图10所示，划分模块270已将构造床526划分成三个示例虚拟构造床528、530、531。所有权模块272已将虚拟构造床528、530和531的所有权分配给用户244、246和247。在这种划分之后，访问授权模块274使处理器264输出信号，其导致向每个用户244、246、247呈现出每个用户所拥有的虚拟构造床的可视性描绘。在一个实施方式中，虚拟构造床的可视性描绘的呈现发生在由AM系统520的供应商所托管的网站上。在一个实施方式中，输出信号还导致向每个用户244、246、247呈现出由同一构造周期中的其他用户所拥有的虚拟构造床的轮廓。在一个实施方式中，取决于由访问授权模块274所确定的每个用户的授权，这种用户可以察看并且可以修改其他用户的虚拟构造床的内容。
然后，能够察看其所拥有的虚拟构造床的每个用户可以用内容(即，将要在该虚拟构造床内生成的一个或多个物体)填充或占据其所拥有的虚拟构造床。每个用户可以对其所拥有的虚拟构造床内的多个物体进行取向，以最大化虚拟构造床的利用率。在一些实施方式中，诸如在多个用户具有对彼此的虚拟构造床的访问权限的情况下，例如上面关于图7的块322、324和326所描述的，多个用户可以彼此协作以在每个虚拟构造床内产生物体并且定位或安置物体。
一旦AMC模块276已从用户接收到指示，即，为了制造由用户对一个物体或多个物体的提交是完整的和最终的，则AMC模块276对所接收的物体进行数字化切片以用于生成。一旦至少最低的虚拟构造床528已被授权以用于生成，则AMC模块276启动对用户244(虚拟构造床528的所有者)已经放置在虚拟构造床528内的一个或多个物体的打印。如图10和11所示，左料仓539的平台547被升高以将构造材料推进到左侧壁533的上方。AMC模块276指示处理器264输出信号，致使致动器将被示出为辊的扩展器543向右移动，以便跨构造床256在左壁533上以及在先前固化的层上方推动和分布构造材料。任何多余的材料被沉积在料仓541中，为此降低平台547。
如图11所示，AMC模块276指示处理器264输出控制信号，使得固化器529选择性地固化构造床526内的构造材料的部分。在所示出的示例中，处理器264指示固化器529选择性地施加激光，该激光用于将构造材料烧结、熔化或熔合。如图12所示，一旦新层的固化已经完成，则处理器264输出控制信号，以使虚拟构造床526的平台被降低、料仓539的平台547被降低、并且料仓541的平台547被升高，用以将构造材料推动到最右侧壁535的顶部上方的高度。此后，AMC模块276指示处理器264输出信号，使得扩展器543返回(移回到右侧)，以便在右侧壁535上以及构造床526内的先前固化的层的顶部上推动构造材料。过量的构造材料被沉积在料仓539内。逐层地执行图10、11和12所示的步骤或重复执行，直到虚拟构造床528、530、531中的每一个虚拟构造床上的每一个物体已经被完成。此后，从虚拟构造床526内的任何剩余的未使用或未固化的构造材料中移除所完成的物体。
如上所述，在一个实施方式中，系统520允许用户246和247在已经开始在虚拟构造床528中生成物体之后，继续提交物体以用于生成，或者继续在虚拟构造床530、531内生成的物体上进行工作或者对其进行修改，其中虚拟构造床530、531覆盖虚拟构造床528。虽然构造床526被示出为被划分成三个虚拟构造床，每个虚拟构造床的形状都是矩形的，但是在其他实施方式中，构造床526可替代地被划分成其他数量的虚拟构造床，其中每个虚拟构造床可以具有其他形状。虽然分配系统527被示出为在每层已被固化之后在构造床526上并跨构造床526来延展构造材料，但是在其他实施方式中，分配系统527可替代地以其它方式将构造材料沉积、喷射、投下、卸载或施加在先前固化的层的顶部上。
虽然已经示出和描述了示例，但是应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以在其中进行各种改变。例如，尽管不同的示例可以被描述为包括用于提供一个或多个益处的一个或多个特征，但是可以设想，所描述的特征可以在所描述的示例中或在其他替代实施方式中彼此互换或者可替代地彼此组合。本领域技术人员将理解，也可以在没有上述许多细节的情况下实践上述增材制造系统。因此，其旨在将所阐述的所有这种替代物、修改和变化包括在所附权利要求的精神和范围内。此外，一些公知的结构或功能可能未被详细示出或描述，因为这种结构或功能对于本领域技术人员是已知的。本说明书中使用的术语旨在按照本领域普通技术人员将理解的说明书以其最宽泛的合理方式来解释。

Claims (15)

1.一种划分构造床的方法，包括：
利用控制器将增材制造AM系统的所述构造床划分成第一虚拟构造床和第二虚拟构造床，其中所述第一虚拟构造床和所述第二虚拟构造床利用预定义的尺寸和形状限定；
由所述控制器基于第一用户和第二用户的制造时间灵活性来评估对所述第一用户和所述第二用户的费用；
由所述控制器调度来自所述第一用户和所述第二用户的不同构造周期的所述第一虚拟构造床和所述第二虚拟构造床中的制造作业；
在接收表示要在所述第一虚拟构造床中生成的第一物体的第一数字文件之前，将具有预定义的尺寸和形状的所述第一虚拟构造床分配给所述第一用户；
在接收表示要在所述第二虚拟构造床中生成的第二物体的第二数字文件之前，将具有预定义的尺寸和形状的所述第二虚拟构造床分配给所述第二用户；
经由接口从所述第一用户接收表示要在所述第一虚拟构造床中生成的所述第一物体的所述第一数字文件；并且
经由所述接口从所述第二用户接收表示要在所述第二虚拟构造床中生成的所述第二物体的所述第二数字文件，其中所述第二物体在与所述第一物体在所述第一虚拟构造床中生成的构造周期相同的构造周期期间生成。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
向所述第一用户和所述第二用户输出AM构造床信号，以显示形成所述AM构造床的所述第一虚拟构造床和所述第二虚拟构造床；
向所述第一用户输出第一物体信号，以显示在正被显示的所述第一虚拟构造床中的所述第一物体；以及
向所述第二用户输出第二物体信号，以显示在正被显示的所述第二虚拟构造床中的所述第二物体，其中显示给所述第一用户的所述第二虚拟构造床不包含所述第二物体，并且其中显示给所述第二用户的所述第一虚拟构造床不包含所述第一物体。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
向所述第一用户输出第一轮廓信号，以显示在正被显示的所述第二虚拟构造床中的所述第二物体的轮廓；以及
向所述第二用户输出第二轮廓信号，以显示正在被显示的所述第一虚拟构造床中的所述第一物体的轮廓。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一物体的所述轮廓包括所述第一物体的边界框。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
向所述第一用户和所述第二用户输出AM构造床信号，以显示形成所述AM构造床的所述第一虚拟构造床和所述第二虚拟构造床；
接收针对所述第二用户的授权；以及
向所述第二用户输出信号，以基于所述授权来显示与正被显示给所述第二用户的所述第一虚拟构造床中的所述第一物体有关的不同级别的细节。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
接收针对所述第二用户的授权；以及
基于所述授权向所述第二用户提供与正被显示的所述第一虚拟构造床中的所述第一物体有关的不同访问权限。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
将AM构造床划分成附加的第三虚拟构造床；
启动在所述第一虚拟构造床中生成所述第一物体；
在已经启动生成所述第一物体之后，接收将要在所述AM构造床中生成的第三物体的数字文件；以及
在已经启动生成所述第一物体之后，排队执行在所述AM构造床的所述第三虚拟构造床中生成所述第三物体。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
从第三用户接收第三物体的第三数字文件；
确定用于第三虚拟构造床的最小尺寸，以容纳所述第三物体；
接收用于指示AM构造床中的可用容积体和第二AM构造床中的可用容积体的信号；
将用于所述第三虚拟构造床的所述最小尺寸与所述AM构造床中的所述可用容积体和所述第二AM构造床中的所述可用容积体进行比较；
基于所述比较，对所述AM构造床和所述第二AM构造床中的一个进行划分，以附加地包括所述第三虚拟构造床；以及
将所述第三物体的所述第三数字文件发送给所述第三虚拟构造床，以用于在所述三虚拟构造床中进行生成。
9.一种划分构造容积体的装置，包括：
增材制造系统，具有针对构造周期的所述构造容积体；以及
控制器，用于将针对所述构造周期的所述构造容积体划分为针对所述构造周期的第一子容积体和第二子容积体，其中所述第一子容积体和所述第二子容积体利用预定义的尺寸和形状限定；
所述控制器进一步用于：
基于第一用户和第二用户的制造时间灵活性来评估对所述第一用户和所述第二用户的费用；
调度来自所述第一用户和所述第二用户的不同构造周期的所述第一子容积体和所述第二子容积体中的制造作业；
在接收表示要在所述第一子容积体中生成的第一物体的第一数字文件之前，将具有预定义的尺寸和形状的所述第一子容积体分配给所述第一用户；以及
在接收表示要在所述第二子容积体中生成的第二物体的第二数字文件之前，将具有预定义的尺寸和形状的所述第二子容积体分配给所述第二用户；
所述增材制造系统进一步包括接口，用于：
从所述第一用户接收表示要在所述第一子容积体中生成的所述第一物体的所述第一数字文件；并且
从所述第二用户接收表示要在所述第二子容积体中生成的所述第二物体的所述第二数字文件，其中所述第二物体在与所述第一物体在所述第一子容积体中生成的构造周期相同的构造周期期间生成。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述控制器基于所述第一用户和所述第二用户的不同授权，向所述第一用户和所述第二用户提供不同的访问权限。
11.根据权利要求9所述的装置，其中所述控制器基于察看者的授权，向所述察看者显示将要在不同子容积体中生成的所述第一物体和所述第二物体的不同级别的细节。
12.根据权利要求9所述的装置，其中所述控制器占据所述构造周期的不同子容积体中的一个子容积体，所述一个子容积体对于在针对所述构造周期的所述构造容积体中开始物体生成之后生成的物体具有可用空间。
13.一种划分构造床的装置，包括包含程序逻辑的非传递计算机可读介质，所述程序逻辑指示处理器：
将增材制造AM系统的所述构造床划分成第一虚拟构造床和第二虚拟构造床，其中所述第一虚拟构造床和所述第二虚拟构造床利用预定义的尺寸和形状限定；
基于第一用户和第二用户的制造时间灵活性来评估对所述第一用户和所述第二用户的费用；
调度来自所述第一用户和所述第二用户的不同构造周期的所述第一虚拟构造床和所述第二虚拟构造床中的制造作业；
在接收表示要在所述第一虚拟构造床中生成的第一物体的第一数字文件之前，将具有预定义的尺寸和形状的所述第一虚拟构造床分配给所述第一用户；
在接收表示要在所述第二虚拟构造床中生成的第二物体的第二数字文件之前，将具有预定义的尺寸和形状的所述第二虚拟构造床分配给所述第二用户；
经由接口从所述第一用户接收表示要在所述第一虚拟构造床中生成的所述第一物体的所述第一数字文件；并且
经由所述接口从所述第二用户接收表示要在所述第二虚拟构造床中生成的所述第二物体的所述第二数字文件，其中所述第二物体在与所述第一物体在所述第一虚拟构造床中生成的构造周期相同的构造周期期间生成。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述程序逻辑进一步指示所述处理器：
向所述第一用户和所述第二用户输出AM构造床信号，以显示形成所述AM构造床的所述第一虚拟构造床和所述第二虚拟构造床；
接收针对所述第二用户的授权；以及
向所述第二用户输出信号，以基于所述授权来显示与正被显示给所述第二用户的所述第一虚拟构造床中的所述第一物体有关的不同级别的细节。
15.根据权利要求13所述的装置，其中所述程序逻辑进一步指示所述处理器：
接收针对所述第二用户的授权；以及
基于所述授权向所述第二用户提供与正被显示的所述第一虚拟构造床中的所述第一物体有关的不同访问权限。
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