CN107206684A - 制造三维物体 - Google Patents

Abstract

提供一种制造三维物体的方法。形成包括固化构建材料的区域和未固化构建材料的区域的构建层。通过沉积未固化构建材料的层并且处理构建材料以形成固化构建材料的区域来形成构建层。该方法还涉及确定用于构建层的边缘轮廓。确定边缘轮廓涉及测量在固化构建材料的区域和未固化构建材料的区域之间的过渡上的构建层的高度变化。

Description

制造三维物体

背景技术

已经提出逐层地生成三维物体的增材制造系统来作为产生三维物体的可能的便利方式。

一些增材制造系统通过构建材料的选择性处理进行操作。为了形成被制造的物体的单独的层或切片，适当的构建材料的层被沉积在制造区域中并且构建材料被处理以便固化对应于被制造的物体的切片的选定区域中的构建材料。构建材料的其余保持未固化。

附图说明

现在将参考附图作为非限制性示例来描述示例，其中：

图1a和1b是根据本公开的方法的示例；

图2示出光学传感器装置的示例；

图3示出根据本公开的示例增材制造系统；

图4图示出构建材料的层的轮廓至不同的横截面的示例；

图5示出制造三维物体的方法的另一个示例；以及

图6是示出用于增强边缘锐度的迭代过程的一个示例的流程图。

具体实施方式

已经提出增材制造系统来制造三维物体。增材制造系统逐层地制造物体。例如将被产生的物体的计算模型的概念模型可以通过物体被划分为一系列切片。然后依次产生每个此类切片，其中后续切片被形成在较早的切片上以形成总体物体。

一些增材制造系统通过构建材料的选择性处理形成每个层。适当的构建材料的层可以被沉积在构建区域中。然后可以处理构建材料以便固化与被制造的物体的切片或片相对应的选定区域中的构建材料，其中不对应于被制造的物体的区域中的构建材料保持未固化。将在本文被称为构建层的处理的层因此可以包括固化构建材料的区域以及未固化构建材料的区域。取决于被制造的一个或多个物体，在给定构建层中可以存在固化构建材料的一个区域，或者可以存在固化构建材料的多个每一个可以均被未固化构建材料的区域所围绕或在固化构建材料的区域扩展到制造区域的边缘的情况下被至少部分地围绕的单独的区域。将理解的是，最近的构建层将是构建区域的最高层并且可以被形成在先前的构建层上，其中一个构建层的构建材料的固化区域被熔化到之前的构建层的构建材料的固化区域。

在一些示例中，为形成构建层所进行的构建材料的处理可以包括有选择地向构建材料的层的表面的至少一个部分输送制剂并且暂时地向构建材料的层施加预定的水平的能量。在一些示例中，被递送的制剂可以是聚结剂。聚结剂例如可以被有选择地递送到与被制造的物体的切片相对应的构建材料的区域。在一些示例中，所施加的制剂可以是聚结改性剂。在一些示例中，可以有选择地递送聚结剂和聚结改性剂两者。

能量的暂时施加可以使聚结剂已经被输送或已经渗透在其上的构建材料的数个部分加热至构建材料的熔点之上并且聚结。该温度在本文被称为熔化温度。一旦冷却，已经聚结的数个部分变为固体并且形成被生成的三维物体的一部分。

聚结改性剂可以用于各种目的。在一个示例中，可以使用聚结改性剂，该聚结改性剂用来减少其已经被施加和/或渗透到的构建材料的聚结的程度。可以被看作聚结抑制剂的此类聚结改性剂可以被递送到与聚结剂被递送到的区域相邻的构建材料的区域，例如用于帮助减少横向聚结渗漏的效应。这可以例如用于提高物体边缘或表面的清晰度或精确度，和/或减少表面粗糙度。在另一个示例中，可以在散布有聚结剂的情况下递送聚结改性剂，其可以用于使得能够修改物体属性。

在本文描述的示例中，聚结剂和/或聚结改性剂能够包括可以使用也被称为制剂分配器的任何合适的流体输送机构被递送的流体。在一个示例中，以液滴形式递送制剂。聚结剂可以是强光吸收体，诸如颜料着色剂。在一些示例中，制剂分配器可以是打印头。制剂分配器例如可以位于适当的扫描台上。

根据一个非限制性示例，适当的聚结剂可以是包括炭黑的油墨类型配制剂，诸如像可从惠普公司得到的商业上被称为CM997A的油墨配制剂。在一个示例中，此类油墨可以另外包括红外线吸收器。在一个示例中，此类油墨可以另外包括接近红外线吸收器。在一个示例中，此类油墨可以另外包括可见光吸收器。包括可见光增强剂的油墨的示例是基于染料的彩色油墨和基于颜料的彩色油墨，诸如可从惠普公司得到的商业上被称为CE039A和CE042A的油墨。

在一个示例中，盐溶液可以用作聚结改性剂。在另一个示例中，商业上被称为CM996A油墨并且可从惠普公司得到的油墨可以用作聚结改性剂。在另一个示例中，商业上被称为CN673A油墨并且可从惠普公司得到的油墨也已经被示范为作为聚结改性剂来工作。

在本文描述的示例中，对构建材料的引用例如可以包括作为粉末基构建材料的构建材料。如在本文所使用的，术语粉末基材料意图是包含干燥和弄湿粉末基材料、颗粒材料，和粒状材料两者。构建材料可以包括单个材料或可以是多个成分材料的合成。在一些示例中，构建材料是正常弱光吸收聚合物粉末媒介。在其他的示例中，构建材料是热塑性塑料。

在本文描述的示例中，通过顺序地分层并且把构建材料的层的各部分一个熔化在另一个之上来构建三维物体。未固化构建材料的层被沉积以形成在本文被称为构建表面的平面。例如如在以上讨论的示例之一中描述对该层进行处理以利用固化构建材料的区域形成构建层。构建材料的新的层然后可以被沉积在先前的构建层的上方以形成新的平面用于形成下一个构建层。可以重复该处理直到形成期望的物体。形成的物体因此完成并且在制造期间被未固化构建材料支承。一旦物体已经被适当地冷却，能够将其从制造区域移除并且与未固化构建材料分离。

制造的物体的属性取决于许多不同的因素。所使用的物体的初始概念模型以及所定义的的切片的数量和尺寸将清楚地具有影响。对于实际的制造过程本身，如果被使用，例如构建材料的所使用的材料，聚结剂，以及聚结改性剂将影响属性，如例如液滴密度、液滴尺寸等等的诸如所使用的制剂的量的制造过程的许多设置，以及例如加热的量或时长的所施加的能量将影响属性。

可能感兴趣的一个属性是表面粗糙度。制造的物体的表面粗糙度可以至少部分地取决于构建层中的固化构建材料和未固化构建材料的区域之间的过渡。制造的物体(即，固化区域)的切片的边缘和未固化构建材料之间的过渡的轮廓可以因此影响完成的物体的质量。不精确的边缘可以导致制造的片的低精确度。

可以因此设置增材制造系统的处理设置以提供关于所使用的材料的某边缘精度。然而，已经理解到，环境条件或实际上增材制造系统操作的方式的改变可以引起不良边缘清晰度。

例如如果存在引起在处理处理期间施加的太多热的环境条件的改变，那么并不意图被熔化的构建材料可能被疏忽地熔化。环境条件能够例如意指所使用的聚结改性剂的量不充足，引起如同预定那么急剧的边缘影响片质量。此外，制剂分配器的未对准或者聚结改性剂和聚结剂之间的交叉污染可以在一些实例中是不准确的边缘中的因子。

在本公开的示例中，为构建层确定边缘轮廓。可以通过测量在固化构建材料的区域和未固化构建材料的区域之间的过渡上的构建层的高度变化来确定边缘轮廓。在一些示例中，可以基于边缘轮廓来控制用于形成后续构建层的处理设置。

如上面指出的利用增材制造系统来制造三维物体可以涉及沉积构建材料的层并且处理层以形成包括固化构建材料的区域和未固化构建材料的区域的构建层。形成构建材料的固化区域可以涉及使选定区域中的构建材料加热并且聚结并且然后冷却和固化。在选定区域中的可以以粉末基形式被沉积的构建材料的该聚结引起比构建层的未固化构建材料的厚度低的固化构建材料的厚度。例如，构建材料可以在处理之前被沉积至第一厚度。在处理之后，构建材料的固化构建材料的任何区域可以具有第二、较低的厚度。例如，在一些材料系统中，约为100μm的第一厚度导致约为50μm的第二厚度。然而，构建层的任何未固化构建材料的厚度可以保持基本上等于第一厚度，例如在给定的示例中的100μm。

因此，已经理解，在固化构建材料的区域和未固化构建材料的区域之间的过渡的区域中的高度差能够因此提供关于固化区域的边缘的轮廓的信息。

图1图示出根据本公开的制造物体的方法100的一个示例。该方法包括形成101包括固化构建材料的区域和未固化构建材料的区域的构建层。形成构建层可以包括沉积未固化构建材料的层并且处理构建材料以形成固化构建材料的区域。可以通过先前讨论的任何示例来形成构建层。

该方法进一步包括确定102用于构建层的边缘轮廓。确定边缘轮廓可以包括测量在固化构建材料的区域和未固化构建材料的区域之间的过渡上的构建层的高度变化。

根据示例，能够使用光学传感器来测量高度变化。在一些示例中，光学传感器可以包括光学聚焦误差传感器。

光学聚焦误差传感器在应用范围中例如被用作用于CD或DVD读头的光学拾取器，等等。因此容易地以相对低的成本在市场上可买到此类传感器。

图2图示出光学聚焦误差传感器200的示例。光源201生成指向诸如光束分离器202的元件的光辐射的光束。光束分离器202引导一些光辐射至表面203以便经由透镜204被分析。从表面反射的辐射经由透镜204和光束分离器202被引导回检测器205。检测器205能够确定入射在检测器上的反射光束的形状，并且例如可以是具有在图2的右手侧中所图示的方格网中所布置的感测象限205a-d的四象限光电检测器。检测器可以连接到读出电路206。读出电路可以确定聚焦误差信号。在一些示例中，通过对来自对角相对的象限的光电流进行求和——即，对来自象限205a和205d的光电流进行求和并且也对来自象限205b和205c的光电流进行求和，以及确定总和之间的差来确定聚焦误差信号。与聚焦误差相对应的值FE可以因此被确定为：

FE＝(I_a+I_d)-(I_b+I_c)公式(1)

其中I_a是来自象限205a的光电流，I_b是来自象限205b的光电流、I_c是来自象限205c的光电流并且I_d是来自象限205d的光电流。

传感器配置是如此以至在检测器205接收的反射光束的形状取决于透镜204和反射表面203之间的距离。当表面203位于特征长度——例如焦距时，入射在检测器205上的光束的形状是圆形。如在图2的右上绘图中所图示出的，圆形形状207a可以基本上同等地照射检测器的所有象限205a-d。在此实例中，与聚焦误差相对应的值Fe基本上等于零，即，来自象限205a和205d的光电流的总和将基本上等于来自象限205b和205c的光电流的总和。

传感器200还被布置为使得，至少在特征长度的某范围内，反射光束背离具有圆形形状并且开始呈现伸长或者椭圆形的形状，其中伸长的程度和轴与背离特征长度的程度有关。

光束分离器202把散光的程度引入到光路中，使得若透镜204和表面之间的距离从特征长度增加，即，表面变得更远，那么检测器上的光束的维度就将沿着第一轴增加，同时沿着第二正交轴减小。图2的中间右绘图图示出形状207b，当表面与特征长度相比进一步远离传感器时，该形状207b可以产生。在此实例中，与来自象限205b和205c的总和光电流相比，来自象限205a和205d的总和光电流将较低。因此，与聚焦误差相对应的值FE将为负，具有与传感器200和表面203之间的距离距特征长度多远有关的值。

然而，若透镜204和表面之间的距离从特征长度减小，即，表面变得更靠近，那么检测器上的光束的维度将沿着第一轴减小，同时沿着第二正交轴增加。图2的右下绘图图示出形状207c，当表面与特征长度相比更靠近传感器时，该形状207c可以产生。在此实例中，来自象限205a和205d的总和或组合光电流将大于来自象限205b和205c的总和或组合光电流。因此，与聚焦误差相对应的值FE将为正，再次具有与传感器200和表面203之间的距离距特征长度多远有关的值。

对于某距离范围，与聚焦误差相对应的值FE和表面与传感器200的距离之间的关系基本上是线性的。可以通过传感器的组件的布置来定义该线性范围，但是在一个示例中，聚焦误差值可以在大约5μm左右范围内——例如6μm的范围是线性的。光学传感器可以因此能够确定具有低于5μm左右的空间分辨率的高度变化，即，任何高度差能够被特性化为大于5μm左右的精度。

通过关于构建层的表面横向地扫描光学传感器，构建层的表面和传感器之间的距离可以随任何高度改变而变化，导致与聚焦误差有关的值的可检测的改变。

如所提及，聚焦误差与距离线性地有关的操作的范围可以小于构建层上的预期总高度变化。例如，关于一些系统，在从固化构建材料的区域到未固化构建材料的区域的构建层上的高度的预期改变可以超过约50μm。

光学传感器可以因此包括位移平台208以用于光学传感器，或者光学传感器的至少一部分的纵向位移。位移平台例如可以关于光束分离器使透镜204发生位移。在一些示例中，位移平台可以例如包括电感器，该电感器提供具有通过向电感器供应的电流所确定的程度的透镜204的线性纵向位移，其中已知量的电流提供已知的移位。

因此在一个示例中，光学传感器可以最初位于接近构建材料的固化和未固化区域之间的过渡的构建区域的表面之上。考虑构建层通常被定位为与x-y平面平行，使得将被测量的高度对应于z-方向。位移平台208可以被控制为在z-方向上移动透镜204，直到与聚焦误差相对应的值基本上为零。因此已知的是，在该位置，构建层的表面是在z-方向上距光学传感器的特征长度。光学传感器然后可以在横向方向上——例如平行于x-y平面被移位，同时将其位置维持在z-方向上。层的高度的任何改变将引起表面与特征长度相比靠近或进一步离开，以及因此能够是和与传感器的x-y位置一起记录的聚焦误差相对应的值的可检测的改变。

如果高度的改变足够使得传感器和在给定位置的表面之间的距离接近聚焦误差的线性操作范围的结束，则可以在该位置操作位移平台以移动传感器直到聚焦误差达到零。可以存储关于该位置的先前确定的距离，并且横向扫描重新开始。以这种方式，可以在高精度的情况下确定在固化构建材料的区域与未固化构建材料的区域之间的过渡区的整体上的高度变化。

如所提及，可以通过扫描过渡区上的光学传感器、测量反射光束的轮廓的改变并且处理测量以获取高度的改变来测量在构建层的固化和未固化区域之间的过渡区上的高度变化。如上面指出的，光学传感器可以是类似于用于CD/DVD读取器的光学拾取器的传感器，并且因此容易地以小形状因子并且以低成本在市场上可买到。

应当注意，光学传感器可以包括除图2中示出的那些组件之外的组件。例如，光学传感器可以包括四分之一波片、附加的透镜和/或衍射光栅。可以作为对图2中示出的组件的代替或者补充来提供这些组件。

在一些示例中，可以使用其他类型的传感器来测量在构建层上的高度变化。可以使用其他类型的测距或距离测量传感器，其可以是或可以不是光学的。

光学传感器可以与控制器209进行通信。控制器209可以包括处理器以用于处理由光学传感器检测到的信号以确定高度值并且因此确定边缘轮廓。处理器可以是用于确定边缘轮廓的专用处理器或可以是还执行其他任务的增材制造系统的处理器。然而，在一些示例中，读出电路206可以确定高度轮廓，在这种情况下，控制器209可以基于边缘轮廓来控制增材制造系统的设置，如稍后将描述的。

在一些示例中，光学传感器可以被安装在关于构建层可移动的扫描台上。在图3中图示出示例扫描台300，其示出构建层302和具有光学传感器306的扫描台304。

在一些示例中，扫描台可以沿着线性轴——在本文被称为扫描轴(例如如由大箭头所指示的图3中示出的y轴)关于构建层可移动。扫描台304可以沿着与扫描轴正交的轴——例如x轴扩展，使得其跨越构建层的全部宽度。光学传感器306可以能够沿着扫描托架——与扫描轴正交地(例如沿着如由图3中的小箭头所指示的x轴)线性地移动。照此，光源能够在两个维度中移动并且在构建表面的全部区域上扫描。

应当理解的是，光学传感器的其他布置是可能的。例如，可能没有在构建层的整体宽度上扩展的扫描台可以能够独立地沿着两个扫描轴移动，由此使得光学传感器能够在构建层的全部区域上移动。在另外的示例中，光学可以被约束为沿着单轴移动，由此被限制到在每个扫描中确定沿着构建层的单个横截面的轮廓。

光学传感器可以被安装，使得其能够被定位在构建区域的扫描区域内的基本上任何位置。如果例如仅仅存在一个光学传感器，则扫描区域可以包括构建层的整体。然而，在一些示例中，可以存在多个光学传感器，并且在此类示例中，光学传感器可以被设有不在构建层的整体上扩展的扫描区域。

光学传感器可以位于其自己的专用扫描台上。然而，在一些示例中，光学传感器可以位于还承载增材制造系统的一些其他组件的扫描台上。增材制造系统的一些其他组件可以位于扫描台上，并且因此光学传感器能够实际上被添加到现存的扫描台。例如，光学传感器可以位于具有用于向未固化构建材料分配制剂以控制聚结的制剂分配器——例如用于分配聚结剂和/或聚结改性剂的制剂分配器的扫描台上。在一些示例中，光学传感器可以位于具有用于利用构建材料的下一个层涂敷构建表面的涂敷机构的扫描台上。在一些示例中，光学传感器可以位于具有用于加热构建表面的加热元件的扫描台上。

应当理解的是，除以上指出的之外的其他组件可以另外地或替换地被安装在具有光学传感器的扫描台上。此外，用于制造三维物体的增材制造系统可以包括多于一个扫描台。

如以上讨论的，可以因此通过测量在固化和未固化构建材料的区域之间的过渡区中的构建层的高度变化来确定边缘轮廓。先前的示例讨论能够被容易地集成到增材制造系统中并且用于在构建层已经被形成之后并且在下一个构建层被形成之前确定构建层的高度变化的光学传感器。

边缘轮廓因此提供关于被形成的物体的切片的边缘的质量的信息。在一些示例中，这可以提供完成的物体的表面粗糙度的指示优质的边缘可以具有固化构建材料的区域与未固化构建材料的区域之间的急剧过渡。此类边缘可以导致具有显著的阶梯状轮廓的高度轮廓。未固化构建材料的区域将具有第一高度，并且固化构建材料的区域将具有第二较低的高度。如果在两个区域之间存在急剧过渡，则在相对短的横向距离上将存在高度上的阶跃变化或者高度上的倾斜。然而，在一些实例中，边缘可能不急剧。与被制造的物体的切片相对应的区域外部的一些但不是所有材料可能已经固化。因此，深度剖面至构建层的该部分可能遭遇已经固化一些构建材料以及还没有固化一些构建材料。在该点的构建层的结果得到的高度将在第一和第二高度之间的某处。

在图4中图示出示例轮廓。图4(a)示出构建层401的上表面的示例。该示例的构建层401包括固化构建材料的区域402和未固化构建材料的区域403。将理解的是，将通过被制造的物体(多个)的特定切片来确定有关的区域的数量、形状、尺寸和位置。可以通过测量在区域402和403之间的过渡的至少区域中的高度变化来确定边缘轮廓。

图4a图示出可以确定例如轮廓，如虚线A-A'和B-B'所图示出的。图4(b)示出例如在z-方向上测量的构建层的高度可以如何在构建层的扫描线A-A'和B-B'上改变的一般示例。对于固化构建材料的区域402，构建材料已经聚结并且因此与未固化构建材料的区域403相比更紧凑。固化构建材料的区域402的高度因此与未固化构建材料的区域403相比较低。

图4(c)图示出例如关于在固化构建材料的区域402和未固化构建材料的区域403之间的包围的边缘区域的边缘轮廓。如所提及，对于优质的边缘，应当存在边缘区域中的急剧过渡或无过渡，如由图4(c)的下部中的参考轮廓所指示的。诸如图4(c)的上面示例中示出的那些之类的边缘轮廓可以是不指示急剧或无过渡的边缘轮廓的示例。能够看出，边缘轮廓的高度随着相对长的横向距离而变化。也能够看出，边缘轮廓的最陡峭的区域相对于参考轮廓中的阶梯位置略微地未对准。此类边缘轮廓可以因此指示构建材料的固化区域的边缘相对低质量。

边缘轮廓可以因此用于表征被形成的物体的边缘的质量。在一些示例中，确定的边缘轮廓可以用于控制增材制造系统的处理设置。能够以闭环方式进行此以增强边缘锐度。

图1b图示出根据本公开的方法的示例。像参考图1a所描述的方法，该示例的方法可以涉及形成101构建层以及确定102边缘轮廓。在该示例的方法中，方法还可以涉及控制103用于形成构建层的处理设置，例如控制增材制造系统的构建参数，并且然后继续以使用有关的处理设置来形成101后续构建层。

关于图5图示出在处理设置的控制——例如增材制造系统的校准的情况下根据制造三维物体的示例方法。可以通过测量固化构建材料的区域和未固化构建材料的区域之间的过渡上的高度变化来为构建层确定501边缘轮廓。可以根据以上讨论的任何示例来确定边缘轮廓。

然后可以确定502边缘轮廓的特性是否处于参考特性的(例如参考轮廓的)公差之内。这可以涉及将所确定的边缘轮廓与参考轮廓相比较。参考轮廓可以例如具有诸如图4(c)的下部中所图示的急剧边缘轮廓之类的形式。应当理解的是，参考轮廓的范围是可能的，包括但不限于阶梯函数、平坡或者曲线。

能够考虑各种特性。例如，所确定的边缘轮廓能够被分析以识别与完全固化构建材料相对应的相对不变的高度的区域和与完全未固化构建材料相对应的相对不变的高度的另一个区域。这两个区域之间的距离可以指示边缘区域的宽度，并且边缘区域的宽度可以是一个特性。特性能够是边缘区域中的高度的改变的最大和/或最小斜率。特性能够是与被制造的物体的的概念模型的切片的边缘的已知位置相比的高度的主要改变的位置。特性能够是边缘区域中的高度轮廓中的凸起或者显著局部最大值或最小值的存在。

在一些示例中，可以通过计算在沿着轮廓的多个点的测量的轮廓的偏差——例如通过从参考轮廓中减去测量的轮廓或以另外方式将在每个点得高度与参考(例如理论轮廓)相比较来将边缘轮廓与参考轮廓相比较。在一些示例中，通过将偏差与用于偏差的容许值的范围相比较，偏差可以用于确定轮廓是否处于公差内。如果测量的偏差大于容许值，那么测量的轮廓没有处于参考轮廓的公差内。如果它们小于容许值，那么它们处于参考轮廓的公差内。

如果确定的边缘轮廓被认为是可接受的——例如如果其处于参考轮廓的公差内并且足够准确以用于特定构建，那么这指示增材制造系统充分地进行操作。因此，可以维持503用于增材制造系统的当前设置。然而，如果边缘轮廓指示边缘不是可接受的——例如对于构建的精确度边缘不是足够急剧的，那么处理设置可以被调整504以尝试增加精确度。可以通过诸如图2中图示出的控制器209之类的控制器来调整处理设置。

可以因此基于确定的边缘轮廓来控制处理设置。处理设置是添加构建处理的设置，其可以被控制以便改变处理的构建层的属性，例如三维物体的制造的参数。在所确定的边缘轮廓是可接受的情况下，有关的处理设置可以被维持。然而，如果边缘轮廓不是可接受的，那么处理设置可以被调整。在一些示例中，处理设置可以作为在形成若干不同的构建层的过程中执行的边缘增强程序的一部分被调整，如以下将更详细地描述的。

因此，在一些示例中，如果确定的边缘轮廓不是可接受的，则处理设置可以被调整，并且后续构建层(可以是、但并非必须是下一个构建层)可以被制造505。可以因此确定用于该后续构建层的边缘轮廓。边缘轮廓然后能够被评定以确定边缘轮廓现在是否是可接受的。如果边缘轮廓现在是可接受的，则当前处理设置可以被维持并且进一步的调整可以不是必要的。然而，如果边缘轮廓仍然是不可接受的，那么处理设置可以被再次调整。这可以是相同的或者不同的处理设置。在调整处理设置时，可以评定先前的改变是否引起质量的提高。

该方法可以因此以迭代方式重复，其中边缘增强程序在层之间修改例如构建参数的处理设置，直到确定轮廓处于参考轮廓的公差内。在这一点上，打印的边缘具有可接受的清晰度，并且进一步调整可能是不需要的。

如所提及的，在一些示例中，可以在对边缘锐度的尝试控制中控制增材制造系统的(即，制造过程的)处理设置。存在可以影响构建层的结果得到的边缘锐度的各种因素。这些因素中的两个是：

i)聚结改性剂的量，其用于限制或抑制和与被制造的物体的切片相对应的区域相邻的区域中的聚结。增加施加到边缘区域的聚结改性剂的量可以减少过渡区中的熔化。

ii)温度分布图：引入构建材料的层的能量——例如熔化灯的温度以及构建材料的层对诸如熔化灯之类的能量源的暴露时间影响总传导热。增加灯温和/或降低暴露时间可以引起更急剧的边缘。

可以被控制的处理设置可以因此是施加到未固化构建材料以控制聚结的聚结改性剂的量。可以以各种方式控制聚结改性剂的量。聚结改性剂的制剂分配器可以被控制以改变被递送的聚结改性剂的液滴尺寸，和/或聚结改性剂的制剂分配器可以被控制以改变聚结改性剂的液滴密度，和/或聚结改性剂的制剂分配器可以被控制以改变聚结改性剂的液滴的数量。

可以被控制的处理设置是用于向未固化构建材料分配制剂以控制聚结的制剂分配器的对准。例如，例如可以通过启动校准或调整对准来控制用于聚结改性剂的制剂分配器的对准。

可以被控制的处理设置是施加到构建材料的层以形成构建层的温度的设置。温度设置能够是诸如熔化灯，等等的加热器的温度。温度设置能够是能量将施加以形成构建层的时长。

图6示出能够在许多遍处理设置的调整中完成的阶段的序列的一个示例。图6因此图示出可以在边缘增强程序的一个示例中被遵循的序列。可以通过诸如图2中图示出的控制器209之类的控制器来实施这些阶段。这些阶段可以是渐进性的，使得每个阶段可以涉及用于不同的构建层的一系列相继的调整，例如以便优化该特定处理设置。

如上面指出的，解决不良边缘清晰度的一个选择可以是增加聚结改性剂的量。因此，边缘增强的第一阶段可以涉及增大或减小601向构建材料递送的聚结改性剂的量。在一些示例中，其还可以涉及增大或减小被递送的聚结剂的量。在一个示例中，可以执行在图5中的方法上的一系列迭代以优化边缘锐度，其中，对于每个迭代，根据诸如之类的图6中图示出的边缘增强程序来修改聚结改性剂或聚结剂的量。可以因此通过处理设置的一系列调整来实施边缘增强程序。

在一些示例中，处理设置可以与边缘轮廓或者使用那些设置形成的构建层的边缘轮廓的评定一起被存储在适当的存储器中。在该示例中，当执行边缘增强程序时，可以将在最后的迭代中获取的边缘轮廓与先前的迭代的那些边缘轮廓相比较。如果最后的迭代的设置与先前的迭代相比产生改善，则能够朝向最优值做出进一步修改，即用于调整该设置的最佳可实现的。例如，如果增加聚结改性剂的量提高边缘锐度，那么边缘增强程序可以继续以递增地增加聚结改性剂的量，直到施加另外的聚结改性剂没有进一步的影响或开始降低边缘锐度。在这一点上，已经找出了聚结改性剂的最优量。

如果在已经调整聚结改性剂和/或聚结剂的量之后，输出边缘仍然没有处于参考轮廓的公差内，那么在一些示例中，边缘增强程序可以移到下一个阶段。在图6的示例中，边缘增强程序可以接下来调整制剂分配器的对准。边缘锐度的缺乏可能由为对准的并且因此没有将有关的制剂递送到正确的区域的制剂分配器引起。调整制剂分配器的对准可以包括校准604制剂分配器的对准。可以例如使用可以是时常将被执行的标准校准处理的一部分的对准程序——例如笔对准程序进行此。

再次，可以通过许多迭代执行此以便发现最佳参数并且提供以另外方式可能未被检测到的未对准问题的意识。这引起增材制造系统的健壮性和其质量的改善。

如果在校准制剂分配器的对准之后，构建材料的处理的层仍然没有处于参考轮廓的公差内，那么，在图6的示例中，边缘增强程序移到调整温度分布图的第三阶段。修改温度分布图可以包括增大或减小熔化温度或者增大或减小施加熔化温度的时间间隔。这可以涉及：例如降低在熔化期间使用的能量源的温度，或者在构建表面上更快速地移动能量源以便减少构建层被暴露到熔化温度的时间量。再次，可以通过在图5中略述的方法的许多迭代来执行此，凭此在形成构建材料的层之间通过边缘增强程序改变温度分布图，直到构建材料的层处于参考轮廓的公差内。如上面指出的，在一些示例中，该方法可以涉及把温度设置与和那些设置一起形成的构建层的结果得到的边缘轮廓一起存储在存储器中。

在该示例中，当执行边缘增强程序时，可以将最新的迭代的边缘轮廓与先前的迭代的那些边缘轮廓相比较。如果最新的迭代的设置的温度设置与先前的迭代相比有所改善，则能够朝向最优值做出进一步修改，和/或直到产生具有可接受的边缘轮廓的构建层。一旦已经在处于参考轮廓的公差内的边缘轮廓的情况下打印了层，进一步调整可能是不需要的。

示例因此提供校准增材制造系统的方法。校准方法可以包括确定用于由系统形成的构建层的边缘轮廓，构建层包括固化构建材料的区域和未固化构建材料的区域。边缘轮廓可以包括在固化构建材料的区域和未固化构建材料的区域之间的过渡上的构建层的高度变化。该方法可以包括控制系统的设置以便实现或者维持预定的边缘轮廓。

可以为了建立充分的设置在构建过程期间执行一次——例如在构建过程的开始执行，或者可以为了确保遍及构建过程维持急剧的边缘轮廓不时重复地或者基本上连续地执行诸如关于图5所图示的校准的方法。例如，如果诸如构建区域的平均温度之类的环境条件在操作期间改变，则可能有必要周期性地执行方法。在一些示例中，可以在构建过程期间每隔一定间隔——诸如以构建材料的每一百层或者其它适当的间隔来应用方法。在其他的示例中，可以为了质量控制目的一随机间隔使用其。可能在足够有规则地运行方法以确保准确的边缘、不如此频繁地运行方法免得构建速度被不利地影响之间需要平衡。

使用在以上描述的示例的方法，能够不管环境条件而实现最优边缘轮廓，保证构建质量不受例如环境温度或湿度的改变影响。这能够增加构建过程的健壮性和精确度以及完成的物体的质量。

尽管已经参考某些示例描述了方法、装置和有关方面，但能够在不背离本公开的精神的情况下做出各种修改、改变、省略，以及置换。因此，意图是，方法、装置和有关方面仅仅受限于所附权利要求和它们的等同物的范围。应当注意到，以上提及的示例说明而不是限制在本文描述的内容，以及那些本领域技术人员将能够在不背离所附权利要求的范围的情况下设计许多替换实施方式。

措词“包括”不排除存在除了权利要求中列出的那些之外的元素，“一”不排除复数，并且单个处理器或其他的单元可以实现在权利要求中叙述的若干单元的功能。

任何从属权利要求的特征可以与独立权利要求或者其他从属权利要求的任何的特征组合。

Claims (15)

1.一种制造三维物体的方法，包括：

形成构建层，所述构建层包括固化构建材料区域和未固化构建材料区域，其中形成所述构建层包括沉积未固化构建材料的层，并且处理所述构建材料以形成所述固化构建材料区域；并且

确定所述构建层的边缘轮廓，其中确定所述边缘轮廓包括：测量所述固化构建材料区域和所述未固化构建材料区域之间的过渡上的所述构建层的高度变化。

2.根据权利要求1所述的方法，该方法包括：基于所述边缘轮廓来控制用于形成后续构建层的处理设置。

3.根据权利要求1所述的方法，该方法包括：确定所述边缘轮廓的特性是否处于参考特性的公差以内，并且如果所述边缘轮廓的特性不处于所述公差以内，则调整用于形成后续构建层的处理设置。

4.根据权利要求1所述的方法，该方法包括：基于所述边缘轮廓来控制施加到所述未固化构建材料的制剂的量，以控制后续构建层的聚结。

5.根据权利要求1所述的方法，该方法包括：基于所述边缘轮廓来控制向所述未固化构建材料分配制剂的分配器的对准，以控制后续构建层的聚结。

6.根据权利要求1所述的方法，该方法包括：基于所述边缘轮廓来控制为形成后续构建层而施加的温度的设置。

7.根据权利要求1所述的方法，其中使用光学传感器来测量所述高度变化。

8.根据权利要求7所述的方法，其中光学光源是光学聚焦误差传感器。

9.一种增材制造系统，包括：

构建层制造器，用于沉积未固化构建材料的层，并且处理所述构建材料以形成固化构建材料的选定区域；以及

传感器，用于测量固化构建材料区域和未固化构建材料区域之间的过渡上的所述层的高度变化。

10.根据权利要求9所述的增材制造系统，该增材制造系统进一步包括：控制器，所述控制器用于基于测量到的高度变化来控制所述构建层制造器的处理设置。

11.根据权利要求10所述的增材制造系统，其中所述控制器用于：确定所述边缘轮廓的特性是否处于参考特性的公差之内。

12.根据权利要求10所述的增材制造系统，其中所述控制器用于：基于所述边缘轮廓来控制由所述构建层制造器施加的用于控制聚结的制剂的量。

13.根据权利要求10所述的增材制造系统，其中所述控制器用于：基于所述边缘轮廓来控制所述构建层制造器的分配器的对准，其中所述分配器用于：分配制剂以控制聚结。

14.根据权利要求10所述的增材制造系统，其中所述控制器用于：基于所述边缘轮廓来控制由所述构建层制造器施加的温度的设置。

15.一种校准增材制造系统的方法，包括：

确定由所述系统形成的构建层的边缘轮廓，所述构建层包括固化构建材料区域和未固化构建材料区域；

其中，所述边缘轮廓包括所述固化构建材料区域和所述未固化构建材料区域之间的过渡上的所述构建层的高度变化；并且

控制所述系统的设置以实现或维持预定的边缘轮廓。