CN107257719B - 制造对象的方法 - Google Patents

Abstract

提供了烧结生坯对象以形成制造对象的方法。所述方法包括提供生坯对象。所述生坯对象包括通过结合剂结合在一起的颗粒构造材料。所述方法包括提供用于支撑所述生坯对象的生坯支撑体。生坯支撑体包括通过结合剂结合在一起的颗粒构造材料。所述方法包括用所述生坯支撑体支撑所述生坯对象。所述方法包括将所述生坯支撑体与由所述生坯支撑体支撑的所述生坯对象一起烧结。还提供了制造对象的方法，处理对象数据的方法，承载程序指令的数据载体和对象数据处理器。

Description

制造对象的方法

技术领域

本公开涉及烧结方法，特别是涉及用于烧结生坯对象以形成所需对象的烧结方法。特别地，本公开适用于通过增材制造方法生产的生坯对象的烧结，在所述增材制造方法中颗粒材料(诸如金属粉末)以多层的形式被沉积到构建区域中，每层的各部分在每层沉积期间或之后被结合在一起以形成对象的部分，借此由一系列层在构建区域中形成所述对象。对象的每层的结合部分通常也被结合到先前层的结合部分，使得对象通过成功沉积的各层以连续的方式被形成。结合通常是通过结合剂的选择性沉积来进行。本公开还涉及包含烧结方法的制造对象的方法，用于在对象制造方法中处理对象数据的方法，以及数据载体和用于实现数据处理方法的对象数据处理器。

背景技术

其中所需对象通过将构造材料的各部分结合在一起以形成对象而被构建的增材制造方法被广泛认为是为传统的减材制造方法提供重要和有利的替代方案，在所述减材制造方法中所需对象通过去除部分材料以限定对象表面而被形成。

在许多种类的增材制造中，构造材料以一系列层被沉积到构建区域中，每层的各部分被结合在一起并且还与下层的先前结合部分结合在一起，以便建立待制造的所需对象。增材制造的一种特殊类型，通常称为3D打印，涉及颗粒材料的顺序层到构建区域中的沉积，和在每个层的沉积之后或期间，通过从例如被布置成跨过沉积的层行进并被布置成在每个沉积的层上的期望位置选择性地沉积结合剂的喷墨头选择性施加液体结合剂，将层的各部分选择性地结合在一起。

一类3D打印技术使用颗粒构造材料，例如金属或非金属粉末，其在施加结合剂之后形成所谓的生坯，然后生坯在合适的条件下被烧结，例如施加增加的温度和/或压力。烧结生坯可降低相对孔隙率，增加坯体密度，借此提高坯体的机械性能，如强度。

然而，当烧结生坯以形成被制造的对象时，有时会发生对象的变形。因此，需要降低在烧结过程中生坯变形的发生率。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了一种烧结生坯对象以形成制造对象的方法。该方法包括提供生坯对象。生坯对象包括通过结合剂结合在一起的颗粒构造材料。该方法包括提供用于支撑生坯对象的生坯支撑体。生坯支撑体包括通过结合剂结合在一起的颗粒构造材料。该方法包括用生坯支撑体支撑生坯对象。该方法包括将生坯支撑体与由生坯支撑体支撑的生坯对象一起烧结。

根据本公开的第二方面，提供了一种制造对象的方法。该方法包括沉积构造材料的第一多个层。该方法包括将第一多个层中的每个沉积层的各部分选择性地结合以形成生坯支撑体。该方法包括沉积构造材料的第二多个层。该方法包括选择性地结合第二多个层的每个沉积层的部分以形成由生坯支撑体支撑的生坯对象。该方法包括将生坯支撑体与由生坯支撑体支撑的生坯对象一起烧结。

在一个实施方式中，生坯对象和生坯支撑体在烧结期间显示出基本相同的线收缩百分比。

在一个实施方式中，该方法还包括在烧结工艺之前的对由生坯支撑体支撑的生坯对象进行脱胶的过程。

在一个实施方式中，生坯支撑体和生坯对象由通过相同结合剂结合的相同构造材料形成。

根据本公开的第三方面，提供了一种处理对象数据的方法。该方法包括获取表示待被制造的对象主体的对象数据。该方法包括基于对象数据生成支撑数据，支撑数据表示用于支撑生坯对象的支撑体主体。该方法包括组合支撑数据和对象数据，以获得表示由支撑体支撑的对象主体的组合数据。该方法包括输出组合数据。

在一个实施方式中，生坯支撑体具有平坦的基表面，支撑体在支撑对象时能够倚靠在该基表面上。

在一个实施方式中，生坯支撑体具有用于支撑生坯对象的支撑表面，支撑表面提供与生坯对象的间断接触面。

在一个实施方式中，间断接触面由支撑表面的凸起、凹陷或波纹中的至少一个形成。

在一个实施方式中，生坯支撑体适于符合生坯对象的形状。

在一个实施方式中，生坯支撑体适于在生坯对象上的多个位置处接触生坯对象。

在一个实施方式中，生坯支撑体被定尺寸成支撑整个生坯对象。

在一个实施方式中，生坯支撑体通过结合剂被连接到生坯对象。

在一个实施方式中，生坯支撑体是从生坯对象分开的。

根据本公开的第四方面，提供了一种携带程序指令的数据载体，该程序指令被配置为当执行时，使数据处理器执行根据第三方面的方法。

根据本公开的第五方面，提供了一种对象数据处理器。处理器包括对象数据获取单元，其可操作用于获取表示待被制造的对象的对象数据。处理器包括支撑数据生成单元，其可操作用于基于对象数据生成支撑数据。支撑数据表示用于支撑生坯对象的支撑体。处理器包括组合单元，其可操作以组合支撑数据和对象数据，以获得表示由支撑体支撑的对象的组合数据。处理器包括用于输出组合数据的组合数据输出单元。

附图说明

为了更好地理解本公开内容并示出本公开可以如何被实施，将仅作为示例参考附图，其中：

图1-6表示增材制造工艺中的步骤；

图7是表示增材制造工艺的流程图；

图8表示与从本公开的实施方式得到的支撑一起的生坯对象；

图9表示图8的配置的变型；

图10表示图8配置的另一种变型；

图11表示图8的配置的另一个变型；

图12示出了表示作为本公开的实施方式的处理数据方法的流程图；

图13表示用于作为本公开的实施方式的处理对象数据的装置。

具体实施方式

图1示出其中可以实施本公开的概念的制造装置。图1的装置10具有带有上表面11a的台11。这里，上表面11a是平坦的。设在台11的表面11a中的是凹阱12，其侧面由从台的表面11a沿垂直方向延伸的侧壁11b限定。布置在凹阱12中并且在台的表面的平面(XY平面)中具有与凹阱延伸范围相匹配的延伸范围的是支撑板13。支撑板13也具有平坦的上表面13a并且可移动地被布置在凹阱12中，使得凹阱在垂直于台11的表面11a的方向(Z方向)的深度使得在台11的表面11a和支撑板13的表面13a之间的凹阱的深度是可变的。例如，支撑板13可以通过活塞14移动，活塞14适于根据来自装置的控制单元(未示出)的指令升高和降低支撑板13。

虽然图1是在截面(XZ平面中的截面)中画出，但凹阱、台和板都具有在进入页面的方向(Y方向)的延伸范围。例如凹阱12，以及因此支撑板13可以是矩形、正方形、圆形、椭圆形，或者当从垂直于台11的表面11a，即进入凹阱的方向观察时可以具有其它形状。

当然，尽管台11的表面在这里被公开为平坦的，但是表面可以是弯曲的或倾斜的，并且在一些构造中可以稍微向上或向下远离凹阱倾斜。

在台11的表面上方，打印头15被布置成至少在X方向上平移。例如，可以设置轨道16，其在X方向上延伸，打印头15可以被布置成通过例如滑轮、齿轮齿条传动或蜗杆传动来沿着该轨道平移。打印头15可以在装置的控制单元的控制下移动。这里的打印头15具有两个分配组件：构造材料沉积单元15a，其被布置成当打印头15横过凹阱12时沉积颗粒状构造材料到凹阱12中；结合剂沉积单元15b，其被布置成当打印头15横过凹阱12时在凹阱12中的选定位置分配结合剂(例如液体结合剂)以将先前沉积的颗粒构造材料的部分结合在一起。

每个构造材料沉积单元15a和结合剂沉积单元15b可以被偶联到适当的材料储存器，每个材料储存器可以被设置为打印头15的一部分，或者可以被设置在装置10的另一部分上，或者可以从外部被设置。

打印头15可以被布置成仅沿着一个方向(X方向)跨过凹阱12正向和反向平移，或者也可以被设置成沿与第一方向呈一定角度的另一个方向，例如垂直方向(Y方向)平移。

在本配置中，打印头15被布置成仅在凹阱12之上沿一个方向(X方向)上行进。为了允许构造材料沉积单元15a跨过凹阱12的沿垂直于打印头15平移方向的方向(Y方向)的整个宽度上沉积颗粒状构造材料，构造材料沉积单元15a可以具有在垂直于打印头15行进方向的方向(Y方向)上与凹阱12的最大宽度方向相同或更大的延伸范围，并且可以提供一个或多个构造材料沉积位置，从所述位置构造材料可以在控制单元的控制下被分配，以便跨过凹阱的宽度沉积均匀的粉末层。例如，构造材料沉积单元15a可以具有跨过凹阱12的整个宽度延伸的狭缝形状的单个大的分配孔，或者可以被设置有跨过凹阱12的宽度以阵列布置的几个较小的分配孔，分配孔足够紧密地被间隔开以便沉积均匀的粉末层到凹阱中。

通过这种配置，随着打印头15沿着导轨16跨过凹阱12横过时，基本均匀的粉末层可以被分配到凹阱中，其厚度可以由颗粒状构造材料从构造材料沉积单元15a中分配的速率和打印头15横过凹阱12的速度来确定。

打印头15还可以被设置有例如刮刀或平滑辊的平滑装置，其可以相对于其中打印头15在从构造材料沉积单元15a分配构造材料的同时运动的向前方向(X方向)被布置在构造材料沉积单元15a的后面，以便平滑在那次移动期间沉积的构造材料层的深度中的任何不规则性。平滑单元可以相对于打印头15缩回，或者可以相对于台11的表面11a在高度上固定或相对于构造材料沉积单元15a的一个或多个分配孔的高度被固定。

结合剂沉积单元15b相对于打印头15在从构造材料沉积单元15a沉积构造材料的同时行进的行进方向被布置在构造材料沉积单元15a的后面。结合剂沉积单元15b适于在凹阱12中的各个位置选择性地沉积结合剂，以便将先前沉积的构造材料的部分结合在一起，以在沉积的层中形成接合区域。

在本配置中，结合剂沉积单元15b是喷墨式打印头，其被设置成根据来自装置的控制单元的指令喷射结合剂的液滴。结合剂沉积单元15b可以被设置有以预定的间隔跨过凹阱12的宽度方向延伸的一组孔，每个孔可独立地被控制，以便当打印头15沿导轨16横向跨过凹阱12时在跨过沉积的层的不同位置选择性地沉积结合剂。在另一种配置中，结合剂沉积单元15b可以仅具有从其中结合剂可以喷射的一个或更小数量的孔，并且可以被布置成在垂直于打印头15跨过凹阱12行进方向的方向上跨过打印头15平移。在第一配置中，结合剂被沉积的位置由被活化以沉积结合剂的孔和打印头15跨过凹阱12的位置确定，而在第二配置中，结合剂沉积单元15B跨过凹阱12的宽度方向的位置也决定结合剂沉积的位置。

在一些配置中，打印头15从初始位置跨过凹阱12进行第一次通过，其中构造材料层被沉积，然后返回到初始位置，然后在相同方向上进行第二次通过，其中结合剂被沉积在先前沉积的层上。在另一种配置中，构造材料从构造材料沉积单元15a沉积，并且结合剂在整个层被沉积之前在同一次通过中从结合剂沉积单元15b中选择性沉积。这两种配置中的后者在下面被采用，尽管前者是可选实施例。

如果由结合单元15B沉积的结合剂不需要特定的固化处理，例如，如果结合剂在与空气接触时固化，或者如果结合剂通过两个同时或顺序喷射的组分的组合形成，这些组分一起反应和固化，不需要额外固化单元。然而，结合剂可以例如是可辐射固化的，并且可能需要施加例如紫外光来硬化和固化结合剂。在这种配置中，打印头15可以包括在其中当沉积结合剂时打印头15移动的向前方向上被布置在结合剂沉积单元之后的固化单元，使得由结合剂沉积单元15b沉积的结合剂可以通过施加来自固化单元的UV光固化，在本配置中，假定使用的结合剂不需要固化单元，因此没有显示固化单元。

在另外可能的配置中，结合剂是可热固化的，并且打印装置可以被配置成提高凹阱的温度以烘烤和固化结合剂。

打印头的移动，构造材料沉积单元的激活以及结合剂沉积单元的激活和控制可以均由装置的控制单元单独地控制，使得当打印头横过凹阱12时均匀的粉末层可以被沉积，并且该层的选定区域可以被结合在一起以形成该层的结合区域。

总体上，层的厚度被控制成使得由结合剂沉积单元15b喷射的结合剂不仅将穿透层的整个厚度，且因将此层的全部厚度结合在一起，而且还将渗透到足够下方的层以将一层的结合部分与下层的结合部分结合。如果更厚的层待被沉积，则控制单元可以反转每单位面积的沉积层所沉积的结合剂的量，如果更薄的层待被沉积，则可以减少该量。

在图2所示的配置中，支撑板13已经从表面11a降低了至少待被沉积的一层构造材料的厚度。从图2所示的位置，打印头15横过凹阱12，并从构造材料沉积单元15a沉积一层构造材料，同时将沉积的层的部分与从结合剂沉积单元15b沉积的结合剂结合在一起。这导致图3所示的配置，其中具有选择性地结合在一起的部分的构造材料层7在凹阱12中位于支撑板13的上表面13a上，并且其中打印头15现在位于凹阱的与图2所示的起始位置相反的相反侧上。从图3所示的位置，打印头15返回到如图2所示的起始位置，且支撑板13进一步被降低另一层的厚度，如图4所示。随后的打印层可以具有与第一层相同的厚度，或者可以具有不同的厚度。在本配置中，为了简单起见，假设所有层具有相同的厚度。

从图4所示的配置，打印头15跨过凹阱12进行进一步通过，以在凹阱12中在层7的顶部上沉积另外的层8，如关联从图2到图3的过渡所描述的，如图5所示。层8的部分被接合在一起且结合剂足够渗透层8以将层8的接合部分接合至直接下方的层7的接合部分。在从图4到图5的过渡中的过程然后被重复用于所需数量的层，层的数量和厚度以及每个层的其中结合剂沉积的位置根据待被制造的对象的设计来控制。最终，最后一层被打印，且可选择地，在烘烤工艺固化结合剂之后，打印对象从凹阱12中被取出，得到图6所示的配置。从该配置，支撑板13可以由活塞14升起以实现图1所示的配置。从该点打印可以重新开始。

制造装置10的控制，并且至少每个层上沉积结合剂的位置的具体控制由控制单元(未示出)根据限定待制造对象的预定的制造指令集执行。通常对于如图1所示的装置，制造指令定义了一系列连续的通过待被制造的对象的切片，每个切片代表待被沉积的单个层以及关于每个层上结合剂待被沉积的且因此在其上构成层的颗粒将被接合在一起的位置的信息。这样的信息可以被设置为，例如作为连续XY平面上的一组沉积矢量，或者替代地，作为连续XY平面的一组像素图像。

在一些配置中，控制单元可以被配置为接受其他格式的对象定义信息，并且通过将对象数据适当地处理成定义一系列层的数据来控制装置10以产生由这样的数据定义的对象。例如，对象可以由定义对象的CAD数据被定义为待被结合在一起的对象的一组表面包围区域，作为从一组几何图元形成的复合结构，或者作为三维光栅网格上的体元数据。为了处理这样的表示，控制单元可以将由对象数据表示的待被制造的对象划分成一系列平面或切片，然后可以确定每个平面或切片上的在其处结合剂待被沉积以形成对象的位置。

图1至图6所示并由制造装置实现的制造工艺可以是如图7所示的更大的制造工艺的一部分。在图7所示的工艺中，在图1

6中所示的打印工艺由步骤S2表示，在打印工艺之前，在打印工艺中使用的颗粒构造材料可以在制备步骤中被制备，例如可以进行清洁以除去表面杂质，或者可以进行表面处理以活化表面，以便更好地与所施加的结合剂结合。这种制备过程如图7步骤S1所示。

在打印工艺之后，如果在打印工艺中没有发生结合剂的固化，则结合剂可以在步骤S3中例如通过加热对象至固化温度来固化。这样的步骤可以在制造装置的凹阱或其他地方中进行。接下来，对象可以在步骤S4中被清洁，例如使用液体或气体喷射和/或振动以从对象的外表面去除多余的未结合的粉末来去除多余的构造材料。

接下来，可以执行脱胶步骤，如步骤S5所示，其中对象的温度被升高和/或适当的气氛被施加，以便蒸发或分解结合剂。例如，取决于结合剂或粉末，脱胶可以在低于烧结温度的升高的温度下发生，或者可能在室温下发生。例如，脱胶温度可以不超过构造材料的熔点的90％，不超过80％，不超过70％或不超过60％。脱胶可以例如在空气气氛、低真空(例如小于800mBar)、中真空(例如小于1mBar)或高真空(例如小于0.001mBar)、反应性气氛例如催化气氛、氧化气氛或还原气氛、或惰性气氛如氮气或氩气下进行。氧化气氛可包括氧气。催化气氛可以包括硝酸。还原气氛可以包括氢气。脱胶的条件的选择将取决于所使用的结合剂和构造材料的组成，并且可以由本领域技术人员通过直接的实验来优化。

最后，在步骤S6中，对象可被加热至升高的温度并保持在该温度，使得颗粒构造材料在步骤S6中烧结在一起。步骤S5和S6可以在相同的位置进行，例如在热处理室或其它地方。烧结温度可以不超过构造材料的熔点90％，不超过80％，或不超过70％。

在诸如通过增材制造而制造以及通过诸如直接注射金属模制的其他方法制造的那些生坯对象的烧结的现有方法中，通常将对象放置在诸如金属或陶瓷板的支撑平台上，其在烧结过程之前和期间支撑生坯对象。然而，在这样的现有工艺中，观察到烧结后的对象从预期配置变形。

本发明人已经注意到这种现象，并且不希望受任何特定理论的限制，已经表明观察到的部件的变形是由于烧结过程中的生坯对象随着对象密度的增加而收缩。具体地说，生坯对象在烧结期间收缩，而支撑平台不收缩或略微膨胀，使得对象和支撑平台之间的相互作用力倾向于使对象变形。由3D打印形成的生坯对象在这种情况下可能特别脆弱并且可能特别容易受到这种变形的影响。

因此，本发明人特此公开了一种方法，其中待要烧结的生坯对象被放置在具有相当或基本相同的线性收缩的支撑体上。特别地，如果是提供以与待烧结对象相似的方式被形成为生坯支撑体的支撑体，使得生坯支撑体也由通过结合剂结合在一起的颗粒构造材料形成，当生坯对象在烧结过程中收缩，支撑体在烧结过程中也会收缩。因此，支撑体与对象之间的相互作用力也将减小。因此，对象的变形不太可能发生，并且可以被减少或消除。

虽然生坯支撑体不需要由相同的构造材料和结合剂制成，或者实际上由与生坯对象相同的工艺或在与生坯对象相同的工艺中制成，但由于主体收缩的相似性避免了变形，可以通过用相同的材料，相同的工艺或甚至以与生坯对象的相同工艺制造生坯支撑体来确保收缩的相似性。或者，生坯支撑体可以由不同的材料或不同的工艺制成，使得用于制造生坯支撑体的成本或时间可能小于制造生坯对象的成本或时间。在一些情况下，生坯支撑体可以通过金属注射成型制造，而生坯对象可以通过3D打印形成，每个工艺使用与其他工艺相似的颗粒构造材料和结合剂。然而，如下面将进一步解释的那样，在许多情况下，优选使用相同的方法(优选地通过3D打印工艺)制造两个对象，使得支撑体的形状可以适应待被支撑的对象的形状，在相同的工艺中提供生坯支撑体和待由支撑体支撑的生坯对象。

例如，根据本公开的一种配置在图8中示出。在图8中，生坯对象20被支撑在生坯支撑体30上。生坯对象20在这里具有倒立的马蹄形，但可以采取任何所需的形状。支撑体30在这里呈平板的形式，其被布置成总体地在生坯对象20的底下，使得生坯对象20由生坯支撑体30的上部支撑面31支撑。生坯支撑体30然后可以被放置在烧结室内，进行烧结工艺，使生坯支撑体30的基表面32与烧结室的底部接触。

生坯对象和生坯支撑体的构造材料和结合剂被选择成使得当生坯对象20被支撑在生坯支撑体30上烧结时，生坯支撑体30和生坯对象20的线性尺寸成比例地减少相同的量或相当量，且在烧结完成之前其之间没有产生或产生相当小的使生坯对象20变形的相互作用力。因此，图8所示的配置可以解决烧结期间生坯对象的变形的问题。

类似的效果可以通过仅支撑生坯对象的作为生坯对象的更易受变形影响的部分而实现。在这种配置中，生坯支撑体不需要完全位于生坯对象下方。

图9示出了其中生坯支撑体30的上支撑表面31被设置有脊或波纹的变型配置，所述脊或波纹具有至少在表面31的与生坯对象20接触的区域中界定槽凹部的峰突出部的形式。在所示的配置中，尽管可选地，支撑体30的整个上表面被设置有这种波纹。通过设置这种波纹/或者通过提供支撑体30的与生坯对象20的纹理化、图案化、有孔、凹入或脊状的接触表面，这些主体之间的接触表面积可以适当地被减小。通过提供这种减小的接触表面，在烧结之前和/或烧结期间生坯支撑体与生坯对象之间的粘附也可以被减少。

在图10中示出了另一变型。在图10中，支撑部分30被设置有从支撑体30向上延伸的突出部33，以支撑生坯对象20的凹进或凹部20，其相对于具有支撑部分的生坯对象的下接触表面凹入或成凹形。如图10所示的配置，可以具有从生坯支撑体30的表面向上延伸的一个或多个突起，所述突起对应于对象20的一个或多个凹进或凹部，可以在烧结过程之前或过程中避免在自身重量下生坯对象下垂或其它变形的倾向，同时避免由于不均匀收缩引起的变形。

图11示出了该方法的另一变体方法，其中生坯支撑对象30的上表面31被设置有突起33，该突起在形状和尺寸上符合生坯对象20的下表面中的凹部。尽管图11中所示的对象的形式相对简单，可以想象对象20可以具有更复杂的形式，然后突起33可以调整形状以对应于并符合对象20的形状，从而提供对于对象甚至在对象的凹部区域内的优异的支撑。通过这样的配置，由于下垂引起的变形和收缩引起的变形的极好的抑制可以被实现。可以理解，由于收缩的生坯对象与金属或陶瓷支撑对象的相互作用可能导致烧结过程中对象的严重变形或破坏，那些在图11中的配置不能通过由金属或陶瓷制成的不具有收缩倾向或可能具有膨胀趋势的常规支撑来实现。

根据本公开的配置有利地可以通过在相同的3D打印工艺中制造生坯对象和生坯支撑体而形成。这样做特别允许选择生坯支撑体的形状和尺寸被选择成最适当地匹配、借此支撑生坯对象的形状。支撑体和对象一起制造的工艺作为示例可以类似于图1至6所示的实例，其中在第一多个层中，结合剂到每个层的选择性沉积被用于构成生坯支撑体的至少一部分，之后，代表待制造的对象的生坯对象的至少一部分通过结合剂到顺序沿积于第一多个层的第二多个层中的择性地沉积来制造。值得注意的是，并且参考图11示例，可以理解，第一和第二多个层的一个或多个中间层可以包括属于对象和支撑体两者的结合区域，例如参考图11，包括突起33的部分的层也可以包括对象20的部分。

通过这种方法，生坯对象和支撑对象可以一起被制造，可以一起从构建凹阱中移除，然后可以被清洁，经受脱胶，然后可以一起烧结，支撑体恰当地适应于支撑所需对象。

在一些配置中，通过在增材制造期间在生坯支撑体的最终层的顶部上设置对象的第一层，可以在生坯对象和生坯支撑体之间提供弱连接。特别是当图9所示的间断表面在生坯支撑体和生坯对象之间被设置，弱连接可以通过简单的机械手段容易地断开。在其他配置中，在生坯支撑体和生坯对象之间可以设置间隙，其被填充有未结合的构造材料。例如，参考图10和图11，这并不意味着制造过程中的整个沉积层需要保持在未结合状态，而是限定对象的结合部分和限定生坯主体的结合部分不是连续的，并且在所有方向上都被未结合的材料分开。再次参考图11，可以理解，包括突起33的部分的中间层也可以包括对象20的部分，但是在对象和支撑主体30之间的所有位置，可能存在间隙以实现分离。

在上文中，已经描述了如何通过适当的操作增材制造装置，对象可以与适当的支撑体一起被制造，其在烧结时可以避免变形。

此外，本文公开的概念也可用于转换描述待被制造的对象的形式的对象定义数据，使得当对象定义数据被用作传统3D打印设备的输入或控制传统3D打印设备时，有利结果可能会实现。

现在将参考图12描述用于转换对象数据的这种方法。图12示出了转换对象数据的过程的流程图，所述对象数据是描述待在三维上制造的对象的数据，以获得如下数据：其表示相同的对象连同适当的支撑结构，使得支撑结构可以被用于在烧结期间支撑对象，以避免如上所述的变形。

在图12中所示的第一步骤D1中，获得对象数据。该对象数据可以是计算机辅助设计(CAD)软件的输出，并且可以将待被制造的对象表示为包围对象的实心部分的一系列表面，可以定义对象为预定组几何图元的组合，或可以将对象表示为在3D空间中的光栅网格上定义对象的一组体素。或者，对象数据可以已经被表示为通过对象的一系列切片，将对象分成层，每个层具有要被结合在一起的限定区域，例如通常用于控制3D打印装置。

在图12中的方法的步骤D2中，表示待被制造对象的对象数据被处理，以生成表示支撑对象的数据。这可以通过各种方法来实现，这些方法可以取决于其中输入数据被设置的格式。例如，可以通过计算来确定平面，所述平面表示对象理论上能够倚靠的表面。然后，面对该平面并被布置在该平面上方的对象的各种外部部分的高度可以被识别，并且识别出相应的突出高度以限定用于支撑对象的凹部部分的一个或多个突起。或者，使用递归算法，支撑表面的不同部分的每一个的高度可以依次增加，直到支撑表面的相应部分被计算为接触对象，然后支撑表面的另一部分的高度被调节，使得结合支撑表面的各个部分的表面近似于对象的凹部部分。

然后，在工艺D2中获得的支撑对象数据在工艺D3中与先前获得的对象数据组合，以生成表示支撑体和对象的组合的数据。例如，当对象数据和支撑数据各自表示为连续层的栅格时，每个栅格具有表示其中结合剂被分配的位置的逻辑1值，和表示其中结合剂不被分配的位置的逻辑0值，对象数据和支撑数据的组合可以通过在表示组合对象的相应层的栅格之间的逻辑AND运算来实现。

然后，表示对象和支撑体的组合的数据在工艺D4中以适当的格式输出，例如先前指示为适合于输入到工艺的那些格式的任何格式。在一些配置中，特别是在其中输出工艺D4直接用于控制增材制造装置的配置中，输出可以被提供为表示待在增材制造工艺中沉积的顺序层的一系列栅格。

图12的工艺可以在如图13所示的对象数据处理装置100中实现。装置100是适于执行图12的方法的数据处理装置。在图13中，装置100由一系列离散模块表示。这些可以被实现为诸如离散的微处理器或数据处理单元之类的硬件模块，它们集成在相同芯片上，设置在离散的板上，或设置为较大数据处理系统的不同部分。或者，每个模块可以被设置为在一个或多个微处理器上运行的软件模块，如本领域中公知的。

设备100具有适于从数据源读取对象数据的对象数据获取单元110，数据源由数据存储单元S表示。然而，获取单元110还可以从例如网络存储器获取对象数据，从另一个数据处理单元获取数据流，或者可以通过从例如激光扫描器或能够获得表示3D对象的数据的其它对象测量系统读取来获得对象数据，如本领域已知的。

由获取单元110获得的对象数据被发送到支撑数据生成单元120。支撑数据生成单元120对获得的对象数据进行操作，以生成表示对应的支撑对象的数据。然后，表示对应的支撑对象的数据从支撑数据生成单元发送到数据组合单元130，其中表示对象的数据与表示支撑体的数据组合以产生表示组合的数据。这样生成的组合数据被传送到输出单元140，其中数据被适当地格式化并输出。如图13的示例所示，对象数据被输出到网络N，也可以被输出到本地数据存储器或能够处理数据的任何其他设备。在一个变型中，输出数据可以直接用于控制如就图1至图6所示和所述的制造装置。

本公开的概念也可以作为软件模块被分发，用于在通用计算机上执行或在常规制造装置的控制系统中执行。在后一种情况下，特别地，传统的对象数据可以由装置的用户提供，并且制造装置本身随后用于产生相应的支撑数据并根据本公开与支撑体一起制造该对象。数据处理装置可以被设置为常规制造装置的一部分，作为硬件单元或软件，例如在常规制造装置的控制单元中执行。这样的软件可以作为包括软件指令的机器可读表示的数据载体来分发，所述软件指令在由适当配置的处理器执行时使得处理器执行根据本发明的概念的方法。

不言而喻，上述公开内容应该被认为是纯粹的示例，并且本公开可以通过替代、变化、省略或添加各种元素而以各种各样的配置来体现，以实现各种工程要求。

因此，所附权利要求被认为是提供可提供本公开的优点的主题的特定组合。

Claims (12)

1.一种制造对象的方法，包括：

沉积构造材料的第一多个层；

选择性地结合所述第一多个层的每个沉积的层的部分以形成生坯支撑体；

沉积构造材料的第二多个层；

选择性地结合所述第二多个层的每个沉积的层的部分以形成由生坯支撑体支撑的生坯对象；和

将所述生坯支撑体与由所述生坯支撑体支撑的所述生坯对象一起烧结。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述生坯对象和所述生坯支撑体在烧结期间呈现相同的线性收缩百分比。

3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括在烧结工艺之前对由所述生坯支撑体支撑的所述生坯对象的脱胶过程。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述生坯支撑体和所述生坯对象由通过相同结合剂结合的相同构造材料形成。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，生坯支撑体具有平坦的基表面，当支撑所述对象时支撑件能倚靠在该基表面上。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，生坯支撑体具有用于支撑所述生坯对象的支撑表面，所述支撑表面提供与所述生坯对象的间断接触表面。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述间断接触表面由所述支撑表面的突起、凹陷或波纹中的至少一个形成。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，生坯支撑体适于符合所述生坯对象的形状。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述生坯支撑体适于在所述生坯对象上的多个位置处接触所述生坯对象。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，生坯支撑体被定尺寸为支撑生坯对象的整体。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其中，生坯支撑体与生坯对象以连接的状态形成。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其中生坯支撑体与生坯对象以分离的状态形成。

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