CN107206667A - 生成三维对象 - Google Patents

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雅各布·T·赖特
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Abstract

至少一种试剂分配器可将聚结剂以第一密度和低于所述第一密度的第二密度选择性地递送到构造材料层的部分上。控制器可控制所述至少一种试剂分配器，从而分别以来自表示要生成的三维对象的数据的第一图案和第二图案的形式，将所述第一密度和第二密度的所述聚结剂分别递送到所述层的第一部分和第二部分，以便在将能量施加至所述层时，所述构造材料可聚结并固化从而形成根据所述第一图案的三维对象的切片。所述第二部分可接近所述第一部分的边界。在施加所述能量时所述第二部分中聚结剂的存在可防止至少一些热从所述第一部分流失。

Description

生成三维对象
背景技术
已提出一种基于逐层来生成三维对象的增材制造系统，以作为用于产生三维对象的潜在便捷方式。根据所使用的增材制造技术的类型，通过这种系统所产生的对象的质量可能存在很大的差异。
附图说明
参照以下附图来描述一些实例：
图1a图示出根据一些实例用于生成三维对象的系统；
图1b是图示出根据一些实例的方法的流程图；
图1c是图示出根据一些实例的非暂时性计算机可读存储介质的框图；
图2是根据一些实例的增材制造系统的简化等距图示；
图3是图示出根据一些实例的生成三维对象的方法的流程图；
图4a-c示出根据一些实例的表示三维对象的数据；
图5a-d示出根据一些实例的构造材料层的一系列截面侧视图；以及
图6a-d示出根据一些实例的构造材料层的一系列俯视图。
具体实施方式
当通过说明书或权利要求书记载时，将以下术语理解为意指以下含义。单数形式“一个”、“一种”和“该”意指“一个或多个”。术语“包括”和“具有”如同术语“包含”一样，旨在具有相同的包括性意义。
一些增材制造系统通过构造材料(例如粉末或液体构造材料)的连续层部分的固化来生成三维对象。所生成的对象的属性可取决于构造材料的类型以及所采用的固化机制的类型。在一些实例中，固化可通过使用液体粘合剂以化学固化构造材料来实现。在其它实例中，固化可通过暂时性地将能量施加至构造材料来实现。例如，这可能涉及聚结剂的使用，该聚结剂是这样一种材料：当将适量的能量施加至构造材料与聚结剂的组合时可使该构造材料聚结及固化。例如，聚结剂可充当所施加的能量的吸收剂以使具有聚结剂的构造材料的部分经历聚结和固化。在一些实例中，可使用多试剂增材制造系统，例如2014年1月16日提交的题目为“生成三维对象”的PCT申请第PCT/EP2014/050841号中所描述的，其全部内容通过引用合并于此。例如，除了将聚结剂选择性地递送至构造材料层之外，还可将聚结改性剂选择性地递送至构造材料层。聚结改性剂可用来改变一部分构造材料(聚结改性剂已被递送至或已渗透在其上)的聚结程度。在其它实例中，可使用固化的其它方法，例如，选择性激光烧结(SLS)、光聚合等。本文描述的实例可使用任何上述增材制造系统及其适当改变。
在通过使用聚结剂和施加能量实现固化的实例中，构造材料(聚结剂已被递送至或已渗透在其上以形成对象)吸收的能量也可从正在生成的对象部分地传播出去并且进入周围的构造材料(聚结剂还未被递送至其上并且未想要固化于其中)。当使用具有相对高的热导率的构造材料时该影响可能加剧，因为这可防止储热层在其形成时形成在每个新产生的层的表面下方。一旦将其施加到最新的层上，储层中的热便可随后从正在生成的对象传播出去，例如，横向跨过构造材料，在最新层之下，并且/或进入将来的层中。
因此，正在生成的对象可接收比预期更少的热，并因此经历比预期更低程度的聚结和固化，例如，可能不像预期那样完全聚结和固化，导致较差的对象属性，例如较差的表面性质、精确性、强度或间层粘合。在一些实例中，正在生成的对象的薄部分可尤其处于欠固化(under-solidification)的风险，因为热会从薄部分传播出去。这可造成薄部分形成不完全并且甚至可能造成这些薄部分在生成对象之后断开。
因此，本公开提供各种实例，这些实例可例如使对象具有良好的对象属性，包括良好的表面性质、精确性、强度和间层粘合。例如，对象的薄部分可精确地形成并且不会断开。例如，这可通过提供在预期固化的第一部分中的第一密度的聚结剂、在第一部分周围(例如在第一部分的薄部分周围)的第二部分中的小于第一密度的第二密度的聚结剂来实现。第二密度可允许第二部分变热以使其防止热从第一部分(例如薄部分)流失，但不会高到足以使第二部分实现完全固化。
图1a是根据一些实例的用于生成三维对象的系统100的框图。系统100可包括至少一种试剂分配器102从而以第一密度和低于第一密度的第二密度选择性地递送聚结剂至构造材料层的部分上。系统100可包括控制器104以控制至少一种试剂分配器，以分别来自表示要生成的三维对象的数据的第一和第二图案，将聚结剂以第一密度和第二密度选择性地分别递送至上述层的第一和第二部分，以便在将能量施加至上述层时，构造材料可聚结并固化从而形成根据第一图案的三维对象的切片。第二部分可接近第一部分的边界。第二部分中聚结剂的存在可在施加能量时防止至少一些热从第一部分流失。
图1b是图示出根据一些实例的方法110的流程图。在112处，可递送构造材料层。在114处，可将聚结剂选择性地以第一密度沉积至该层的第一部分。在116处，可将聚结剂选择性地以低于第一密度的第二密度沉积至该层的第二部分。第二部分可设置在第一部分的边界周围。在118处，可将能量施加至该层以使第一部分聚结并固化从而形成三维对象的切片。第二部分中聚结剂的存在可防止至少一些热从第一部分流失。
图1c是图示出根据一些实例的非暂时性计算机可读存储介质的框图。介质120可包括指令122：当通过处理器执行时，使处理器获得表示要产生的三维对象的数据。该数据可包括定义以第一密度要递送聚结剂至何处的第一部分。介质120可包括指令124：当通过处理器执行时，使处理器修改数据以包括以低于第一密度的第二密度将聚结剂递送至其上的第二部分。第二部分可包围第一部分的至少一部分。介质120可包括指令126：当通过处理器执行时，通过使用修改后的数据使处理器控制至少一种试剂分配器将聚结剂以第一密度递送至第一部分并且以第二密度递送至第二部分，以便在施加能量时第一部分聚结并固化。在施加能量时，第二密度可能不足以实现第二部分中的完全固化。在施加能量时第二部分中聚结剂的存在可防止热从第一部分流失。
图2是根据一些实例的增材制造系统的简化等距图示。如在下面参照图3的流程图所进一步描述的，可以操作系统200以生成三维对象。
在一些实例中，构造材料可为粉末类构造材料。如本文使用的术语粉末类材料旨在包含干燥粉末类材料和湿粉末类材料两者、颗粒材料和粒状材料。在一些实例中，构造材料可包括空气和固态聚合物颗粒(例如以约40％空气和约60％固态聚合物颗粒的比率)的混合物。一种适当的材料可为尼龙12，例如可从西格玛-奥德里奇有限公司得到。另一种适当的尼龙12材料可为PAV2200，可从电光学系统EOS股份有限公司得到。适当的构造材料的其它实例可包括例如粉状金属材料、粉状复合材料、粉末陶瓷材料、粉状玻璃材料、粉状树脂材料和粉状聚合物材料等，以及它们的组合。然而，应当理解，本文描述的实例不限于粉末类材料或不限于以上列出的任何材料。在其它实例中，构造材料可为糊剂、液体或凝胶的形式。根据一个实例，适当的构造材料可为粉状半晶体热塑性材料。
增材制造系统200可包括系统控制器210。可在增材制造系统200和/或控制器210中实施和控制本文公开的任何操作和方法
控制器210可包括用于执行可实施本文描述的方法的指令的处理器212。处理器212例如可为微处理器、微控制器、可编程门阵列、专用集成电路(ASIC)或计算机处理器等。处理器212例如可包括芯片上的多个核、多个芯片上的多个核、多个设备上的多个核，或者其组合。在一些实例中，处理器212可包括至少一个集成电路(IC)、其它控制逻辑、其它电子电路，或者其组合。
处理器212例如可通过通信总线与计算机可读存储介质216进行通信。计算机可读存储介质216可包括单个介质或多个介质。例如，计算机可读存储介质216可包括ASIC的存储器和控制器210中的单独存储器中的一个或两者。计算机可读存储介质216可为任何电子的、磁性的、光学的或其它物理存储设备。例如，计算机可读存储介质216可为例如随机存取存储器(RAM)、静态存储器、只读存储器、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、硬盘驱动器、光学驱动器、存储驱动器、CD和DVD等。计算机可读存储介质216可以是非暂时性的。计算机可读存储介质216可以存储、编码或携带计算机可执行指令218，当计算机可执行指令218由处理器212执行时，可使处理器212执行根据各个实例在本文公开的任何方法或操作。
系统200可包括聚结剂分配器202，以将聚结剂选择性地递送至在支撑构件204上配置的构造材料的连续层。根据一个非限制性实例，适当的聚结剂可以是包括炭黑的油墨类型制剂，例如像可从惠普公司得到的商业上被称为CM997A的油墨制剂。在一个实例中，这种油墨可另外包括红外光吸收剂。在一个实例中，这种油墨可另外包括近红外光吸收剂。在一个实例中，这种油墨可另外包括可见光吸收剂。在一个实例中，这种油墨可另外包括UV光吸收剂。包括可见光增强剂的油墨的实例为基于染料的彩色油墨和基于颜料的彩色油墨，例如可从惠普公司得到的商业上被称为CM993A和CE042A的油墨。
控制器210可根据指令218来控制聚结剂选择性递送至所提供的构造材料的层。
试剂分配器202可以是打印头，例如热喷墨打印头或压电喷墨打印头。打印头可具有喷嘴阵列。在一个实例中，可使用商业可得的喷墨打印机中常用的那些打印头。在其它实例中，可以通过喷嘴而不是通过打印头递送试剂。也可以使用其它递送机制。当聚结剂为诸如液体的适当流体的形式时，可利用试剂分配器202来选择性地递送(例如，沉积)聚结剂。
聚结剂分配器202可包括聚结剂供应或者可连接至聚结剂的单独供应。
当聚结剂为诸如液体的适当流体的形式时，可利用试剂分配器202来选择性地递送(例如，沉积)聚结剂。在一些实例中，试剂分配器202可具有喷嘴阵列，通过喷嘴阵列，试剂分配器202能够选择性地喷出流体液滴。在一些实例中，每个液滴可为每滴大约10皮升(pl)的数量级，但在其它实例中试剂分配器202能够递送更高的或更低的液滴尺寸。在一些实例中，试剂分配器202能够递送不同尺寸的液滴。
在一些实例中，聚结剂可包括液体载剂(例如水或任何其它适当的溶剂或分散剂)，以使其能够通过打印头被递送。
在一些实例中，打印头可以是按需喷墨打印头。在其它实例中，打印头可以是连续喷墨打印头。
在一些实例中，试剂分配器202可以是系统200的组成部分。在一些实例中，试剂分配器202可以是用户可更换的，在这种情况下，它们可以被可移除地插入到系统200的适当试剂分配器接收器或接口模块中。
在图2中示出的实例中，试剂分配器202可具有这样的长度，该长度使其能够在所谓的页面宽度阵列配置中跨越支撑构件204的整个宽度。在一个实例中，这可以通过多个打印头的适当布置来实现。在其它实例中，可以使用具有喷嘴阵列的单个打印头，该喷嘴阵列具有使它们能够跨越支撑构件204的宽度的长度。在其它实例中，试剂分配器202可以具有使其不能够跨越支撑构件204的整个宽度的较短长度。
试剂分配器202可以被安装在可移动的滑架(carriage)上，以使其能够沿着所示的y轴跨过支撑件204的长度双向地移动。这使得能够在单程跨过支撑构件204的整个宽度和长度选择性递送聚结剂。在其它实例中，试剂分配器202可以是固定的，并且支撑构件204相对于试剂分配器202可以移动。
在其它实例中，试剂分配器可以是固定的，并且支撑构件204相对于试剂分配器可以移动。
应当注意的是，本文中使用的术语“宽度”一般用于表示在与图2中示出的x轴和y轴平行的平面中的最短尺寸，而本文中使用的术语“长度”一般用于表示在该平面中的最长尺寸。然而，要理解的是，在其它实例中，术语“宽度”可以与术语“长度”互换。例如，在其它实例中，试剂分配器202可具有这样的长度：该长度使其能够在可移动滑架可以跨过支撑构件204的宽度双向移动时跨越支撑构件204的整个长度。
在另一个实例中，试剂分配器202不具有使其能够跨越支撑构件的整个宽度的长度，但是另外地在所示的x轴上跨过支撑构件204的宽度可双向移动。该配置使能够使用多程而跨过支撑件204的整个宽度和长度选择性地递送聚结剂。然而，诸如页面宽度阵列配置的其它配置可以使三维对象能够被更快地创建。
系统200可进一步包括构造材料分配器224，以在支撑构件204上提供(例如，递送或沉积)构造材料的连续层。适当的构造材料分配器224可以包括例如刮水片和辊。可以从料斗或构造材料储存器向构造材料分配器224供给构造材料。在示出的实例中，构造材料分配器224跨过支撑构件204的长度(y轴)移动，以沉积构造材料层。如先前描述的，构造材料层将被沉积在支撑构件204上，而构造材料的后续层将被沉积在先前沉积的构造材料层上。构造材料分配器224可以是系统200的固定部分，或可以不是系统200的固定部分，而是例如可移除模块的一部分。在一些实例中，构造材料分配器224可安装在滑架上。
在一些实例中，每个层的厚度可以具有选自约50微米至约300微米之间、或约90微米至约110微米之间或约250微米的范围中的值，但在其它实例中可以提供更薄或更厚的构造材料层。可以例如基于指令218由控制器210来控制厚度。
在一些实例中，可以存在相对于图2中所示的分配器的任何数量的附加的试剂分配器以及构造材料分配器。在一些实例中，系统200的分配器可以位于相同的滑架上，彼此相邻或相隔短距离。在其它实例中，两个或更多个滑架均可各自包含一个分配器。例如，每个分配器可以位于其自身的单独滑架中。任何附加的分配器都可以具有与之前参照聚结剂分配器202所讨论的那些特征类似的特征。然而，在一些实例中，例如，不同的试剂分配器可以递送不同的聚结剂和/或聚结改性剂。
在示出的实例中，支撑件204在z轴上可移动，使得随着新的构造材料层被沉积，在最近沉积的构造材料层的表面与试剂分配器202的下表面之间维持预定的空隙。然而，在其它实例中，支撑件204在z轴上不可移动，而试剂分配器202在z轴上可移动。
系统200可以另外包括能量源226，以向构造材料施加能量，从而根据聚结剂已被递送或已渗透的地方使构造材料的部分固化。在一些实例中，能量源226是红外线(IR)辐射源、近红外线辐射源、卤素辐射源或者发光二极管。在一些实例中，能量源226可以是能够向沉积在支撑件204上的构造材料均匀地施加能量的单个能量源。在一些实例中，能量源226可以包括能量源阵列。
在一些实例中，能量源226被配置为以基本均匀的方式将能量施加到构造材料层的整个表面。在这些实例中，能量源226可被称为非聚焦的能量源。在这些实例中，可以同时向整个层施加能量，这可有助于提高可以生成三维对象的速度。
在其它实例中，能量源226被配置为以基本均匀的方式将能量施加到构造材料层的整个表面的一部分。例如，能量源226可被配置为将能量施加到构造材料层的整个表面的一条带。在这些实例中，可以跨过构造材料层移动或扫描能量源，使得最终跨过构造材料层的整个表面施加基本等量的能量。
在一些实例中，能量源226可被安装在可移动滑架203a或203b上。
在其它实例中，例如根据指令218，能量源226可在其跨过构造材料层移动时施加可变量的能量。例如，控制器210可以控制能量源，以仅将能量施加到已在其上施加有聚结剂的构造材料的部分。
在另外的实例中，能量源226可以是聚焦能量源，例如激光束。在该实例中，可以控制激光束，以跨过构造材料层的整体或者一部分进行扫描。在这些实例中，可以控制激光束，以根据试剂递送控制数据跨过构造材料层扫描。例如，可以控制激光束，以向其上递送有聚结剂的层的那些部分施加能量。
可以选择所提供的能量、构造材料和聚结剂的组合，使得除了任何聚结渗出的效果之外，还有以下：i)在其上尚未递送聚结剂的构造材料的部分在暂时将能量施加至其上时不聚结；ii)其上仅已递送或已渗透聚结剂的构造材料的部分在暂时将能量施加至其上时聚结。
虽然图2中未显示，但在一些实例中，系统200可以另外包括预热器，以将沉积在支撑构件204上的构造材料维持在预定的温度范围内。使用预热器可有助于减少已经通过能量源226施加的能量的量，从而使其上已递送或已渗透聚结剂的构造材料聚结并随后固化。
图3是图示出根据一些实例的生成三维对象的方法300的流程图。在一些实例中，示出的排序可以改变，一些要素可以同时出现，可以添加一些要素，并且可以省略一些要素。
在描述图3时，将参照图2、图4a-c、图5a-d和图6a-d。图4a-c示出根据一些实例的表示三维对象的数据。图5a-d示出根据一些实例的构造材料层的一系列截面侧视图。图6a-d示出根据一些实例的构造材料层的一系列俯视图。沿着图5a的线6a-6a的层的俯视图示于图6a中，而沿着图6a的线5a-a的截面侧视图示于图5a中。沿着图5b的线6b-6b的层的俯视图示于图6b中，而沿着图6b的线5b-b的截面侧视图示于图5b中。沿着图5c的线6c-6c的层的俯视图示于图6c中，而沿着图6c的线5c-c的截面侧视图示于图5c中。沿着图5d的线6d-6d的层的俯视图示于图6d中，而沿着图6a的线5d-d的截面侧视图示于图5d中。
在302处，表示三维对象的数据400可由控制器210生成或获得。“表示三维对象的数据”在本文中被定义为包括限定对象从其作为三维对象设计数据初始生成到其转化成表示要生成的对象的切片的切片数据的任何数据。数据400可为指令218的部分。
三维对象设计数据可表示要生成的对象的三维模型，和/或对象的属性(例如密度、表面粗糙度和强度等)。模型可限定对象的固体部分。三维对象设计数据可例如随着从用户、从软件驱动器、从软件应用(例如计算机辅助设计(CAD)应用)输入，通过输入设备220从用户被接收，或者可从存储默认的或用户定义的对象设计数据和对象属性数据的存储器中获取。三维对象设计数据可由三维对象处理系统处理，以生成表示模型的平行平面的切片的切片数据。
每个切片可定义要通过增材制造系统被固化的构造材料的各自层的一部分。切片数据可经历以下转换：从(1)以矢量形式表示对象的切片的矢量切片数据，到(2)以位图或光栅形式表示对象的切片的连续调切片数据，到(3)表示对象的每个切片的位置或图案(在其中试剂的液滴将被沉积在构造材料层上)的半调切片数据，到(4)当试剂的液滴将被沉积在构造材料层上的位置、部分或图案上的时机的掩膜切片数据，表示对于对象的每个切片(例如使用试剂分配器的喷嘴)。
在图4a的实例中，数据400的实例显示为具有要生成的对象的切片402的切片数据。切片402可包括厚部分404。厚部分是不具有跨过其轴(例如宽度或长度)的厚度(小于临界厚度)的部分。切片402可包括薄部分406。薄部分是具有跨过至少一个轴(例如宽度或长度)的厚度(低于临界厚度)的部分。在一些实例中，临界厚度可为2毫米，或者可为1毫米。
在一些实例中，如之前讨论的，由于热从薄部分消散到周围的构造材料，因此切片的薄部分比切片的厚部分可更容易欠固化。因此，可在304至308处处理数据400以添加部分414(如图4c中所示)，在部分414中，相对于将被递送的密度或量的聚结剂，较低密度或量的聚结剂将被递送以生成切片402。部分414可包围任何薄部分(例如，薄部分406)的边界(例如外部边界)。
在一些实例中，与其将部分414添加在薄部分的边界周围，不如可将部分414添加在包含薄部分和厚部分的整个切片的整个圆周边界的周围，以使部分414完全包围切片402。
在304至308处的方法描述了正在被处理的数据400，但在一些实例中，可在304至308处处理其它类型的数据，包括三维对象设计数据或任何其它类型的切片数据。另外，如果切片数据在304至308处被处理，那么打印作业的所有的切片数据(表示对象的多个切片)都可被处理。
在304处，控制器210可腐蚀数据400以生成腐蚀数据408，如图4b中所示。该腐蚀可包括按预定的腐蚀距离来腐蚀(例如，收缩)数据400中的切片402的边界。在一些实例中，腐蚀距离可等于用于鉴定薄部分的半个临界厚度。例如，如果临界厚度为2毫米，那么腐蚀距离可为1毫米。因此，例如，一旦切片402被腐蚀，低于临界厚度(例如2毫米)的任何薄部分便可在腐蚀数据408中被去除，因为按腐蚀距离(例如1毫米)腐蚀相对朝向边界的两边，可通过例如2毫米的临界厚度腐蚀薄部分。在图4b中，显示腐蚀的切片410没有薄部分(例如薄部分406被去除)，而保留了来自厚部分404的腐蚀的厚部分410。
在306处，控制器210可比较数据400和腐蚀数据402以鉴定数据400中的任何薄部分(例如薄部分406)。这可通过检查数据400的哪个部分在腐蚀数据402中已被完全去除来完成。因此，例如，控制器210可鉴定薄部分402已通过腐蚀被去除。
在308处，控制器210可修改数据400以生成修改的数据412。除了数据400的切片402之外，修改的数据412还包括部分414，在部分414中，相对于将被递送的密度或量的聚结剂，较低密度或量的聚结剂将被递送以生成切片402。部分414可包围薄部分406的边界。修改可通过膨胀所鉴定的薄部分406(或在实例中，整个切片将被部分414所包围，整个切片402可被膨胀)来完成。膨胀可包括按预定的膨胀距离膨胀(例如延伸)薄部分406的边界(或整个切片402，如果整个切片402将被部分414所包围)。在一些实例中，膨胀距离可等于约0.1毫米至约10毫米。膨胀距离可相当于薄部分406相邻的部分414的宽度。在一些实例中，膨胀距离可取决于厚度或部分(例如薄部分)。例如，比对象的第二薄部分更薄的对象的第一薄部分可被膨胀到比第二薄部分更大的膨胀距离。一旦膨胀完成，修改的数据412可与数据400相比以鉴定新添加的部分。可将新添加的部分设计为部分414，在部分414中较低密度或量的聚结剂将被递送。
如之前讨论的，如果在304至308处切片数据被处理，那么对于打印作业的所有切片数据(表示对象的多个切片)，都可进行304至308的处理。在一些实例中，表示单个切片的切片数据可在310至314中的打印过程中处理，例如表示在310至314的特定迭代中要被打印的特定切片的切片数据例如可在312处施加试剂之前处理。
在310处，可提供构造材料层502b，如图5a和6a中所示。例如，控制器210可通过如之前讨论的使构造材料分配器224沿着y轴移动来控制构造材料分配器224以在支撑构件204上之前已完成的层502a上提供层502b。已完成的层502a可包括固化的部分506。虽然在图5a-d中所示的已完成的层502a是为了说明的目的，但要理解的是，可在最初应用310至314以生成第一层502a。
在一些实例中，在施加层502b之后，可通过加热器加热构造材料层502b以在预定的温度范围内加热和/或维持构造材料。预定的温度范围可例如低于构造材料在聚结剂504的存在下要经历粘合的温度。例如，预定的温度范围可介于约155与约160摄氏度之间，或者该范围可集中在约160摄氏度。预热可有助于减少由能量源226施加以使在其上已递送或已渗透聚结剂的构造材料的聚结和随后固化的能量的量。
在312处，如图5b和6b中所示，可根据修改的数据412将聚结剂504和506以图案的形式选择性地递送到层502b的部分的表面。如之前讨论的，可通过试剂分配器202递送试剂504和506，例如以诸如液滴的流体的形式。"选择性地递送"意指可将试剂递送到各种图案形式的构造材料的表面层的所选择的部分。
修改的数据412可包括定义要变成实体的切片以使用聚结剂504形成部分正在生成的三维对象的切片402，如图5b和6b中所示。在一些实例中，为了形成切片，聚结剂504要以在施加能量时足以引起构造材料的聚结和固化的密度或量被递送，例如由于聚结剂504充当所施加的能量的吸收剂以便于聚结和固化。在一些实例中，试剂分配器202可以每1/600 x 1/600英寸区域(1/360000平方英寸)约0.5至2滴(例如1滴)的密度递送聚结剂504的液滴。每滴可具有约5纳克至约20纳克的质量。在其它实例中，试剂分配器202可以足够实现聚结和固化的较高或较低的密度递送聚结剂504的液滴。
修改的数据412还可包括部分414，部分414定义要被递送的较低密度或量(相对于要被递送的聚结剂504的密度或量)的聚结剂506以生成切片，所述切片由修改的数据412的切片402所定义。低密度聚结剂506可以使用聚结剂504生成的薄部分的边界周围的图案形式递送。在一些实例中，聚结剂506可充当所施加的能量的吸收剂，并且低密度的聚结剂506相对于聚结剂504可具有以下效果。在其上施加有聚结剂506的构造材料在施加能量时不会聚结和固化，或者可最低程度地聚结和固化，以使任何轻微固化的部分不会形成正在生成的对象的永久部分(例如轻微固化的部分可被形成的对象抖落)。因此，聚结剂506的密度可在施加能量时不足以实现第二部分中的完全固化。此外，在其上施加有聚结剂506的构造材料可防止至少一些热从通过在构造材料上施加聚结剂504生成的切片的薄部分414流失。这可能是由于具有聚结剂504的部分和具有聚结剂506的部分之间的热梯度减少，由于具有聚结剂506的部分比如果没有施加聚结剂506的情况更接近具有聚结剂504的部分的温度。在一些实例中，试剂分配器202可例如以每1/600 x 1/600英寸区域(1/360000平方英寸)约1/128至1/32滴(例如1/64滴)的密度递送聚结剂506的液滴。每滴可具有约5纳克至约20纳克的质量。在一些实例中，要被递送的聚结剂506的密度可至少比要被递送的聚结剂504的密度小一个数量级。在一些实例中，聚结剂506的密度可取决于厚度或部分(例如薄部分)。例如，比对象的第二薄部分更薄的对象的第一薄部分可以具有比第二薄部分的周围部分的聚结剂的密度更高的密度的聚结剂506的周围部分。
在其它实例中，试剂分配器202可以在聚结剂506被递送之处以足以不引起固化或最小程度引起固化的较高或较低的密度递送聚结剂506的液滴，但可防止至少一些热从薄部分414流失。
在一些实例中，相同的聚结剂分配器202可以递送不同密度的聚结剂504和506，但在其它实例中，不同的聚结剂分配器可以递送不同密度的聚结剂504和506。
在一些实例中，聚结改性剂可类似地以图案的形式被选择性地递送到具有低密度聚结剂506的部分周围的层502b的部分。在一些实例中，聚结改性剂还可以以图案的形式被选择性地递送到具有较高密度聚结剂504的切片的厚部分周围的层502b的部分。聚结改性剂可以减少聚结渗出，这是不打算被固化的构造材料的部分的固化。聚结渗出可导致例如所生成的三维对象的总精确度降低。
图5c和图6c显示已基本完全渗透到构造材料层502b的部分中的聚结剂504和506，但在其它实例中，渗透的程度可小于100％。渗透的程度可以例如取决于所递送的试剂量、取决于构造材料的性质、取决于试剂的性质等。
在314处，可以暂时地向构造材料层502b施加预定水平的能量。在各个实例中，所施加的能量可以是红外或近红外线能量、微波能量、紫外线(UV)光、卤素光或超声能等。在一些实例中，能量源可为聚焦的。在其它实例中，能量源可为非聚焦的。暂时施加能量可以使在其上已递送较高密度的聚结剂504的构造材料的部分加热至高于构造材料的熔点并且聚结，并且可以使在其上已递送较低密度的聚结剂506的构造材料的部分不聚结或者最低程度地聚结。例如，一些或所有的层502b的温度可达到约220摄氏度。在冷却时，具有聚结剂504的部分可以聚结可以变成固体并形成正在生成的三维对象的部分，如图5d和图6d中所示。
如之前讨论的，一个这样的固化部分508可能在先前的迭代中已经生成。在施加能量期间吸收的热可能传播到之前固化的部分508以使部分508的部分加热至高于其熔点。该效应有助于创建具有固化的构造材料的相邻层之间的强层间粘合的部分510，如图5d中所示。具有聚结剂504的部分还可实现良好的对象属性，例如强度良好的表面性质、精确度、强度和间层粘合，因为具有聚结剂506的部分用来防止至少一些热从具有聚结剂504的部分流失。
在构造材料层已经如上面在310至314中所描述的那样被处理之后，可在之前处理过的构造材料层的顶部上提供新的构造材料层。这样，之前处理过的构造材料层充当随后的构造材料层的支撑。然后可以重复310至314的处理以逐层地生成三维对象。
可以以任何组合方式组合在本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或公开的任何方法或处理的所有要素，除了其中这样的特征和/或要素中的至少一些是互斥的组合。
在以上描述中，阐述了许多细节以提供对本文所公开的主题的理解。然而，可以在没有这些细节的部分或全部的情况下实践实例。其它实例可以包括根据以上讨论的细节进行的修改和变化。所附权利要求旨在涵盖这些修改和变化。

Claims (15)

1.一种用于生成三维对象的系统，所述系统包括：
至少一种试剂分配器，以将聚结剂以第一密度和低于所述第一密度的第二密度选择性地递送到构造材料层的部分上；和
控制器，以控制所述至少一种试剂分配器，从而分别以来自表示要生成的三维对象的数据的第一图案和第二图案的形式，以所述第一密度和所述第二密度将所述聚结剂分别递送到所述层的第一部分和第二部分，使得在将能量施加至所述层时，所述构造材料聚结并固化以形成根据所述第一图案的所述三维对象的切片，其中所述第二部分接近所述第一部分的边界，其中在施加所述能量时所述第二部分中所述聚结剂的存在将防止至少一些热从所述第一部分流失。
2.如权利要求1所述的系统，其中，在施加所述能量时所述第二密度不足以实现所述第二部分中的完全固化。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述第二密度基于所述第一部分的厚度来选择。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述第二部分的厚度基于所述第一部分的厚度来选择。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述第二密度至少比所述第一密度小一个数量级。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一密度为每1/360000平方英寸约0.5滴至2滴聚结剂，其中所述第二密度为每1/360000平方英寸约1/128滴与1/32滴聚结剂。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述第二部分布置在所述第一部分的边界周围。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述第一部分包括小于临界厚度的薄部分和大于所述临界厚度的厚部分，其中所述边界是所述薄部分的，使得所述第二部分布置在所述薄部分的所述边界周围。
9.如权利要求8所述的系统，其中，所述第二部分没有布置在所述厚部分的第二边界周围。
10.如权利要求7所述的系统，其中，所述边界是所述第一部分的整个圆周边界，使得所述第二部分完全包围所述第一部分。
11.如权利要求1所述的系统，进一步包括聚结改性剂分配器，以将聚结改性剂选择性地递送到所述构造材料层的部分上，其中，所述控制器将控制所述聚结改性剂分配器，以来自表示要生成的对象的数据的第三图案的形式将所述聚结改性剂选择性地递送到所述层的第三部分，其中，所述第三部分布置在所述第二部分的边界周围，使得当能量被施加至所述层时，减少或防止所述第三部分中的聚结。
12.如权利要求1所述的系统，其中，其中所述控制器将修改表示所述三维对象的数据以包括所述第二部分，并且随后控制所述至少一种试剂分配器以将所述聚结剂以来自所修改的数据的所述第二图案的形式选择性地递送到所述第二部分上。
13.如权利要求12所述的系统，其中，所述控制器通过以下修改所述数据：
腐蚀表示所述对象的数据中的所述第一部分以生成腐蚀的数据；
比较表示所述对象的数据与所述腐蚀的数据以鉴定在所述腐蚀的数据中被去除的所述第一部分的薄部分；
膨胀表示所述对象的数据以包括所述数据中的所述第二部分。
14.一种方法，包括：
递送构造材料层；
以第一密度将聚结剂选择性地沉积到所述层的第一部分；
以低于所述第一密度的第二密度将聚结剂选择性地沉积到所述层的第二部分，所述第二部分布置在所述第一部分的边界周围；和
将能量施加至所述层以使所述第一部分聚结并固化从而形成三维对象的切片，其中在施加所述能量时所述第二部分中的所述聚结剂的存在防止至少一些热从所述第一部分流失。
15.一种非暂时性计算机可读存储介质，包括可执行指令，所述可执行指令在通过处理器执行时使所述处理器：
获得表示要生成的三维对象的数据，所述数据包括定义以第一密度要递送聚结剂至何处的第一部分；
修改所述数据以包括以低于所述第一密度的第二密度将聚结剂递送至其上的第二部分，所述第二部分包围所述第一部分的至少一部分；和
使用所修改的数据，控制至少一种试剂分配器将所述聚结剂以第一密度递送至所述第一部分，并且以第二密度递送至所述第二部分，使得在施加能量时所述第一部分聚结并固化，其中在施加能量时所述第二密度不足以实现所述第二部分中的完全固化，并且其中在施加能量时所述第二部分中所述聚结剂的存在防止热从所述第一部分流失。
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