CN107530967A - 过滤构建材料的温度分布数据 - Google Patents

Abstract

可以检测支撑构件上的构建材料的层的温度。温度中的每个对应于层的相应区域。基于表示三维物体的数据，可以从包括温度的空间温度分布数据中过滤出温度的子集。基于所过滤的空间温度分布数据，可以控制施加到层的热量或能量的程度。

Description

过滤构建材料的温度分布数据

背景

增材制造系统可以在逐层基础上生成三维物体。取决于所使用的增材制造技术的类型，由此类系统生产的物体的质量可以宽泛地变化。例如，物体的质量可以取决于构建过程期间的温度调节。

附图简述

针对以下附图描述一些实例：

图1是图示说明根据一些实例的用于生成三维物体的系统的方框图；

图2是图示说明根据一些实例的非瞬时性计算机可读储存介质的方框图；

图3是图示说明根据一些实例的方法的流程图；

图4是根据一些实例的增材制造系统的简化等距图；

图5是图示说明根据一些实例的生成三维物体的方法的流程图；

图6a-d示出一系列根据一些实例的多层构建材料的侧面剖视图；以及

图7a-d示出一系列根据一些实例的多层构建材料的俯视图。

图8-9示出根据一些实例的温度分布数据的处理。

具体实施方式

当被说明书或权利要求书引述时，以下术语要被理解为如下意思。单数形式“一个”、“一个(an)”和“所述(the)”意为“一个或更多个”。例如，“试剂分配器”意为“一个或更多个试剂分配器”。术语“包括(including)”和“具有(having)”旨在与术语“包括(comprising)”具有相同的包含性意思。

一些增材制造系统通过连续多层构建材料(如粉末状或液体构建材料)的部分的固化来生成三维物体。所生成的物体的性质可以取决于构建材料的类型和所使用的固化机制的类型。在一些实例中，固化可以通过使用试剂分配器递送粘结剂来实现，所述粘结剂使构建材料粘结并且固化成粘结基质，所述粘结基质是由粘结剂以粘着方式结合在一起的构建材料的通常分开的颗粒或质团的混合物。在其他实例中，固化可以通过向构建材料临时施加能量来实现。这可以，例如，包含聚结剂(即熔剂)的使用，所述聚结剂是当向构建材料和聚结剂的组合施加适合量的能量时可以使构建材料聚结和固化的材料。例如，聚结剂可以充当所施加的能量的吸收剂，从而具有聚结剂的构建材料的部分经历聚结和固化。在一些实例中，可以使用多试剂增材制造系统，如2014年1月16日递交的题目为“生成三维物体”的PCT申请No.PCT/EP2014/040841中描述的，所述申请的全部内容在此通过引用并入本文。例如，除了向多层构建材料选择性地递送聚结剂之外，也可以向多层构建材料选择性地递送聚结改性剂。聚结改性剂(即细化剂，detailing agent)可以用来改变聚结改性剂已经被递送或已经渗透在其上的构建材料的一部分的聚结程度。在再其他实例中，可以使用其他固化方法，例如选择性激光烧结(SLS)、光聚合等等。本文描述的实例可以与上文增材制造系统及其适合的变体中的任一种一起使用。

物体性质可以取决于此类过程期间的构建材料的温度。此类性质可以包括，例如，表面粗糙度、精确度和强度。在一些实例中，由聚结剂已经被递送或已经渗透在其上的构建材料吸收的能量也可以传播到周围的构建材料中。能量可以足够使周围的构建材料变热。例如，能量可以横向地传播穿过构建材料，在当前层(最上面的层)之下传播，和/或一旦将来的层被施加在最新层上就传播到将来的层中。当形成新层时，可以在每个新创建的层的表面之下形成热量储库。随后，储库中的热量可以横向地传播横穿构建材料，在最新层下面传播，和/或一旦将来的层被施加在最新层上就传播到将来的层中。

因此，构建材料的部分可以被加热到适合于使构建材料的软化和结合的温度。该温度可能高于或低于材料熔点。这可以导致构建材料本不打算固化的部分的后续固化，并且该效果在本文中被称作聚结渗出(coalescence bleed)。聚结渗出可以导致，例如，所生成的三维物体的总体精确度的降低。

而且，通过物体的部分的不均匀收缩，构建材料中的空间上的或时间上的温度梯度可以降低物体精确度，因为例如一些构建材料可能在非常窄的温度窗口中才能最适宜地被处理。

而且，实现最佳物体性质可以包含在构建过程的不同阶段在构建材料上实现不同的温度目标。

因此，本公开的实例提供生成表示在整个构建过程中来自构建材料的温度反馈的精确的温度数据。温度数据可以被内插，并且随后被过滤以除去或忽略与构建材料的部分相关的、与构建过程的不同阶段(如在形成构建材料的层之后，并且在将聚结剂递送在所述层上之后)较不相关的温度数据。通过除去或忽略与构建材料的特定阶段较不相关的数据，例如，在检测聚结剂已经被递送之后的温度时，除去生成物体的片层的位置以外的数据，可以使用更精确的并且与所述阶段更相关的温度数据。因此，在整个构建过程中温度可以更好地被调节，以在构建过程的不同阶段更精确地实现不同的目标温度。另外，可以使用加热器和/或能量源来将温度保持在窄的预先确定的范围内。因此，可以实现目标物体性质和对三维物体的生成的控制，包括物体形状、对机械性质的控制，以及在不同时间生成所构建物体时的一致性。

图1是图示说明根据一些实例的用于生成三维物体的系统100的方框图。系统100可以包括至少一个传感器102，以检测支撑构件上的构建材料的当前层的温度(例如检测与温度相关联的物理性质，如辐射)，所述温度中的每个对应于当前层的相应区域。要理解，“支撑构件上”的层包含在支撑构件上的至少一个在先层上的层。系统100可以包括控制器104，以基于表示三维物体的数据，从包括所述温度的空间温度分布数据中过滤所述温度的子集；并且基于所过滤的空间温度分布数据控制施加到当前层的热量或能量的程度。施加到当前层的热量或能量可以，例如，在整个当前层上是均匀的，或者可以是可变的，例如，不同程度的热量或能量施加到当前层的不同部分。在本文中，“过滤(Filtering)”和“被过滤(filtered)”要被理解为是指除去表示空间温度分布数据的至少一个区域的至少一个温度值，或者忽略所述至少一个温度值(例如指定所述至少一个温度值不会使用在后续操作中)。

图2是图示说明根据一些实例的非瞬时性计算机可读储存介质110的方框图。非瞬时性计算机可读储存介质110可以包括指令112，当被处理器执行时，所述指令112使所述处理器获得表示温度的空间温度分布数据。所述温度中的每个可以基于支撑构件上的构建材料的层的相应区域的相应测量值。构建材料可以用于生成三维物体。非瞬时性计算机可读储存介质110可以包括指令114，当被处理器执行时，所述指令114使所述处理器内插空间分布数据。非瞬时性计算机可读储存介质110可以包括指令116，当被处理器执行时，所述指令116使所述处理器使用表示三维物体的片层的片层数据从所内插的空间温度分布数据过滤所述温度中的一些。非瞬时性计算机可读储存介质110可以包括指令118，当被处理器执行时，所述指令118使所述处理器使用所过滤的空间分布数据来控制施加到所述层的热量或能量。

图3是图示说明根据一些实例的方法120的流程图。在122处，可以在支撑构件上形成构建材料的层。在124处，可以测量支撑构件上的构建材料的层的温度。所述温度中的每个可以对应于所述层的相应区域。在126处，可以使用表示三维物体的数据过滤所述空间温度分布数据的部分。在128处，可以将试剂选择性地沉积到所述构建材料的层的一部分上。在130处，可以使用所过滤的空间分布数据来控制施加到所述层的热量或能量。所述热量可以用于在沉积所述试剂之前加热所述层。所述能量可以用于使所述部分聚结和固化，以形成所述三维物体的片层。

图4是根据一些实例的增材制造系统200的简化等距图。系统200可以如下文参考图5的流程图进一步描述的那样操作，以生成三维物体。

在一些实例中，构建材料可以是基于粉末的构建材料。在本文中使用时，术语基于粉末的材料旨在包含干的和湿的基于粉末的材料、微粒状材料和粒状材料。在一些实例中，构建材料可以包括空气和固体聚合物颗粒的混合物，例如以约40％的空气和约60％的固体聚合物颗粒的比率。一种适合的材料可以是，例如，可得自Sigma-Aldrich Co.LLC的Nylon12。另一种适合的Nylon 12材料可以是可得自Electro Optical Systems EOS GmbH的PA2200。适合的构建材料的其他例子可以包括，例如，粉末状金属材料、粉末状复合材料、粉末状陶瓷材料、粉末状玻璃材料、粉末状树脂材料、粉末状聚合物材料等，及其组合。然而，应该理解，本文描述的例子不被限制于基于粉末的材料或者上文列出的材料中的任一种。在其他实例中，构建材料可以是以糊状物、液体或凝胶的形式。根据一个实例，适合的构建材料可以是粉末状半结晶态热塑性材料。

增材制造系统200可以包括系统控制器210。本文(例如图5中)公开的操作和方法中的任一种可以在增材制造系统200和/或控制器210中实施和控制。在本文中理解时，控制器210包括(1)包括执行本文公开的操作和方法的指令的非瞬时性计算机可读储存介质，以及被联接到所述非瞬时性计算机可读储存介质以执行所述指令的处理器，或者(2)执行本文公开的操作和方法的电路系统。

控制器210可以包括用于执行可以实施本文描述的方法的指令的处理器212。处理器212可以，例如，是微处理器、微控制器、可编程门阵列、专用集成电路(ASIC)、计算机处理器等。处理器212可以，例如，包括芯片上的多个核，跨越多个芯片的多个核，跨越多个装置的多个核，或其组合。在一些实例中，处理器212可以包括至少一个集成电路(IC)、其他控制逻辑、其他电子电路，或其组合。

处理器212可以，例如经由通信总线，与计算机可读储存介质216通信。计算机可读储存介质216可以包括单个介质或多个介质。例如，计算机可读储存介质216可以在控制器210中包括ASIC的存储器和单独的存储器中的一个或两个。计算机可读储存介质216可以是电子、磁性、光学或其他物理储存装置。例如，计算机可读储存介质216可以是，例如，随机存取存储器(RAM)、静态存储器、只读存储器、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、硬盘驱动器、光盘驱动器、储存驱动器、CD、DVD等。计算机可读储存介质216可以是非瞬时性的。计算机可读储存介质216可以储存、编码或携带计算机可执行指令218，当被处理器212执行时，所述计算机可执行指令218可以使处理器212进行根据各种实例的本文公开的方法和操作中的任一种。在其他实例中，控制器210可以不包括计算机可读储存介质216，并且处理器可以包括电路系统以在不执行计算机可读储存介质中的单独指令的情况下进行本文公开的方法和操作中的任一种。

系统200可以包括聚结剂分配器202，以向提供在支撑构件204上的连续多层的构建材料选择性递送聚结剂。根据一个非限制性实例，适合的聚结剂可以是包括碳黑的油墨类型的制剂，如，例如，可得自Hewlett-Packard公司的商业上称为CM996a的油墨制剂。在一个实例中，此类油墨可以另外包括红外光吸收剂。在一个实例中，此类油墨可以另外包括近红外光吸收剂。在一个实例中，此类油墨可以另外包括可见光吸收剂。在一个实例中，此类油墨可以另外包括紫外光吸收剂。包括可见光增强剂的油墨的例子是基于染料的有色油墨和基于颜料的有色油墨，如可得自Hewlett-Packard公司的商业上称为CM993A和CE042A的油墨。

控制器210可以控制根据指令218向所提供的构建材料的层选择性递送聚结剂。

试剂分配器202可以是打印头，如热喷墨打印头或压电式喷墨打印头。打印头可以具有喷嘴阵列。在一个实例中，可以使用诸如通常使用在商业上可获得的喷墨打印机中的打印头。在其他实例中，试剂可以通过喷雾喷嘴而非通过打印头来递送。也可以使用其他递送机制。当聚结剂为适合的流体(如液体)形式时，可以使用试剂分配器202来选择性地递送(例如沉积)聚结剂。

聚结剂分配器202可以包括聚结剂供应装置，或者可以是可连接到单独的聚结剂供应装置的。

当聚结剂为适合的流体(如液体)形式时，可以使用试剂分配器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可以具有喷嘴阵列，试剂分配器202能够通过所述喷嘴阵列选择性地发射流体滴。在一些实例中，每一滴可以是约10皮升(pl)每滴的量级，然而在其他实例中，试剂分配器202能够递送更大或更小的滴尺寸。在一些实例中，试剂分配器202能够递送可变尺寸的滴。

在一些实例中，聚结剂可以包括液体载体，如水或任何其他适合的溶剂或分散剂，以使它能够经由打印头被递送。

在一些实例中，打印头可以是按需喷滴打印头。在其他实例中，打印头可以是连续喷滴打印头。

在一些实例中，试剂分配器202可以是系统200的整体的一部分。在一些实例中，试剂分配器202可以是用户可替换的，在这种情况下它们可以可移除地可插入到系统200的适合的试剂分配器接收器或者接口模块中。

在图2的实例中，试剂分配器202可以具有使它能够在所谓的叶宽阵列配置中跨越支撑构件204的整个宽度的长度。在一个实例中，这可以通过多个打印头的适合的布置来实现。在其他实例中，可以使用具有喷嘴阵列的单个打印头，所述喷嘴具有使它们能够跨越支撑构件204的宽度的长度。在其他实例中，试剂分配器202可以具有不能够使它跨越支撑构件204的整个宽度的较短的长度。

试剂分配器202可以被安装在可移动滑座上，以使它能够沿图示说明的y轴跨越支撑204的长度双向移动。这使得能够在单程中跨越支撑204的整个宽度和长度选择性地递送聚结剂。在其他实例中，试剂分配器202可以是固定的，并且支撑构件204可以相对于试剂分配器202移动。

在其他实例中，试剂分配器202可以是固定的，并且支撑构件204可以相对于试剂分配器移动。

应该注意到，在本文中使用时，术语“宽度”通常用来指平行于图2中图示说明的x和y轴的平面中的最短尺寸，同时在本文中使用时，术语“长度”通常用来指该平面中的最长尺寸。然而，将理解的是，在其他实例中，术语“宽度”可以是与术语“长度”可交换的。例如，在其他实例中，试剂分配器202可以具有能够使它们跨越支撑构件204的整个长度的长度，同时可移动滑座可以跨越支撑构件204的宽度双向移动。

在另一个实例中，试剂分配器202没有能够使它跨越支撑构件的整个宽度的长度，但是另外在图示说明的x轴上跨越支撑构件204的宽度可双向移动。该配置使得能够使用多程跨越支撑204的整个宽度和长度选择性地递送聚结剂。然而，其他配置，如叶宽阵列配置，可以使三维物体能够更快地被创建。

尽管对试剂分配器202的描述在本文中被描述为递送聚结剂，但是要理解在一些实例中，可以由试剂分配器202递送粘结剂而非聚结剂。因此，术语“试剂”要被理解为包含聚结剂和粘结剂两者。

系统200可以进一步包括构建材料分配器224，以在支撑构件204上提供(例如递送和/或沉积)连续多层的构建材料。适合的构建材料分配器224可以包括，例如，刮水片和辊。构建材料可以从料斗或构建材料仓库被供应到构建材料分配器224。在所示出的实例中，构建材料分配器224跨越支撑构件204的长度(y轴)移动，以沉积构建材料的层。如先前描述的，构建材料的层将被沉积在支撑构件204上，而构建材料的后续的层将被沉积在在先沉积的构建材料的层上。构建材料分配器224可以是系统200的固定部分，或者可以不是系统200的固定部分，而是，例如，可移动模块的一部分。在一些实例中，构建材料分配器224可以被安装在滑座上。

在一些实例中，每一层的厚度可以具有选自在约50至约300微米之间、或约90至约110微米之间的范围，或约250微米的值，但是在其他实例中可以提供构建材料的更薄或更厚的层。厚度可以由控制器210例如基于指令218来控制。

在一些实例中，可以有任何数量的与图2中示出的分配器有关的另外的试剂分配器和构建材料分配器。在一些实例中，系统200的分配器可以位于同一滑座上，或者彼此相邻或者分开短的距离。在其他实例中，两个或更多个滑座每个可以包含分配器。例如，每个分配器可以位于它自己单独的滑座中。任何另外的分配器可以具有与之前参考聚结剂分配器202所讨论的那些相同的特征。然而，在一些实例中，不同的试剂分配器可以递送，例如，不同的聚结剂和/或聚结改性剂。

在所示出的实例中，支撑构件204可在z轴上移动，从而当新的构建材料的层被沉积时，在最新沉积的构建材料的层的表面和试剂分配器202的下表面之间维持预先确定的间隙。然而，在其他实例中，支撑构件204可以是在z轴上不可移动的，并且试剂分配器202可以是在z轴上可移动的。

系统200可以另外包括能量源226来向构建材料施加能量，以根据聚结剂已经被递送或者已经渗透的位置使构建材料的部分固化。在一些实例中，能量源226是红外(IR)辐射源，近红外辐射源、卤素辐射源或发光二极管。在一些实例中，能量源226可以是能够向沉积在支撑204上的构建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被配置来以基本上均匀的方式向构建材料的层的整个表面施加能量。在这些实例中，能量源226可以堪称是非聚焦能量源。在这些实例中，整层可以具有同时施加到其上的能量，这可以帮助提高三维物体可以被生成的速度。

在其他实例中，能量源226被配置来以基本上均匀的方式向构建材料的层的整个表面的部分施加能量。例如，能量源226可以被配置来向构建材料的层的整个表面的条带施加能量。在这些实例中，能量源可以移动或扫描跨越构建材料的层，从而最终跨越越建材料的层的整个表面施加基本上相等量的能量。

在一些实例中，能量源226可以被安装在可移动滑座上。

在其他实例中，当能量源226例如根据指令218跨越构建材料的层移动时，它可以施加可变量的能量。例如，控制器210可以控制能量源来向聚结剂已经被施加在其上的构建材料的部分施加能量，而不向聚结剂还没有被施加在其上的构建材料的部分施加能量。

在进一步的实例中，能量源226可以是聚焦能量源，如激光束。在该实例中，激光束可以被控制来扫描跨越构建材料的层的全部或一部分。在这些实例中，激光束可以被控制来扫描跨越构建材料的层。例如，激光束可以被控制来向聚结剂已经被递送在其上的层的那些部分施加能量。

可以这样选择所供应的能量、构建材料和聚结剂的组合，从而：i)当能量被临时施加到其上时，没有聚结剂被递送到其上的构建材料的部分不聚结；ii)当能量被临时施加到其上时，聚结剂已经被递送到其上或已经渗透聚结的构建材料的部分聚结。

系统200可以另外包括加热器230，以发射热量来将沉积在支撑204上的构建材料维持在预先确定的温度范围内。加热器230可以具有任何适合的配置。加热器230可以具有加热单元232的阵列，如图4中示出的那样。加热单元232可以每个为任何适合的加热单元，例如加热灯，如红外灯。加热单元232可以具有任何适合的形状或配置，如图4中示出的矩形。在其他实例中，它们可以是，例如，圆形的、杆状的或灯泡形状的。配置可以被优化以向被构建材料跨越的区域提供均匀的热量分布。每个加热单元232，或者加热单元232的组，可以具有可调节的电流或电压供应装置，以可变地控制施加到构建材料表面的局部能量密度。

每个加热单元232可以对应于它自己的构建材料的相应区域，从而每个加热单元232可以基本上朝它自己的区域而非被其他加热单元232覆盖的区域发射热量。例如，十六个加热单元232中的每个可以加热构建材料的十六个不同区域中的一个，其中十六个区域共同覆盖构件材料的整个区域。然而，在一些实例中，每个加热单元232也可以在较小程度上发射影响相邻区域的一些热量。

系统200另外可以包括用于检测温度的传感器228，例如无触点温度传感器，如热电堆，或者如热成像照相机。在其他实例中，传感器229可以包括固定位置高温计阵列，所述固定位置高温计阵列每个捕获来自构建材料的单个区域的辐射。在其他实例中，传感器229可以是单个高温计，所述单个高温计可以是可操作的，以在构建材料的整个区域上掠过或扫描。也可以使用其他类型的传感器。

传感器228可以在由支撑构件204上的构建材料跨越的整个区域上，捕获由构建材料的每个点发射的(例如在IR范围中的)辐射分布。传感器228可以向控制器210输出辐射分布，这可以基于用作构建材料的材料的温度和辐射强度之间的已知关系(如黑体分布)，生成包括整个构建材料的每个区域的温度的空间温度分布数据。例如，辐射分布的辐射频率可以在红外(IR)范围中的特定值处具有它们的最高强度。每个温度可以对应于构建材料的特定区域，其中所述区域中的每个共同限定构建材料打印床的整个区域。

传感器228可以大体上位于中心并且大体上直接朝构建材料取向，从而照相机的光轴靶向支撑构件204的中心线，以允许对来自构建材料的辐射的大体上对称的捕获。这可以最小化构建材料表面的透视变形，由此最小化对于校正的需求，并且减小测量温度值与真实温度值的误差。另外，传感器228可以能够(1)例如通过使用适合的放大率，在覆盖构建材料的整个层的宽的区域上捕获图像，(2)捕获整个层的一系列图像，之后再对所述一系列图像进行平均化，或者(3)捕获一系列图像，每个覆盖所述层的一部分，所述一系列图像一起覆盖整个层。在一些实例中，传感器228可以在相对于支撑构件204的固定位置中，而再其他实例中，如果其他部件在移动时破坏传感器228和支撑构件204之间的视线，则所述传感器228可以是可移动的。

在一些实例中，可以使用传感器228阵列。每个传感器228可以对应于构建材料的它自己的相应区域，从而每个传感器228可以在它自己的区域而非对应于其他传感器228的区域上进行测量。在一些实例中，可以使用6×6的网格状的36个传感器，从而每个传感器检测构建材料的36个区域中相应的一个的辐射。

图5是图示说明根据一些实例的生成三维物体的方法300的流程图。在一些实例中，所示出的顺序可以变化，一些元素可以同时存在，一些元素可以增加，而一些元素可以省略。

在描述图5时，将参考图4、6a-d、7a-d、8和9。图4示出根据一些实例的表示三维物体的数据。图6a-d示出一系列根据一些实例的构建材料的层的侧面剖视图。图7a-d示出一系列根据一些实例的构建材料的层的俯视图。图7a中示出沿图6a的线7a-7a的层的俯视图，并且图6a中示出沿图7a的线6a-6a的侧面剖视图。图7c中示出沿图6b的线7c-7c的层的俯视图，并且图6b中示出沿图7c的线6b-6b的侧面剖视图。图7c中示出沿图6c的线7c-7c的层的俯视图，并且图6c中示出沿图7c的线6c-6c的侧面剖视图。图7d中示出沿图6d的线7d-7d的层的俯视图，并且图6d中示出沿图7a的线6d-6d的侧面剖视图。图8-9示出根据一些实例的温度分布数据的处理。

在302处，表示三维物体的数据400可以由控制器210生成或获得。在本文中，“表示三维物体的数据”被限定为包括在从物体初始生成为三维物体设计数据到它转化成表示待生成物体的片层的片层数据限定所述物体的任何数据。数据400可以是指令218的部分。

三维物体设计数据可以表示待生成物体的三维模型，和/或所述物体的性质(例如密度、表面粗糙度、强度等)。模型可以限定物体的固体部分。三维物体设计数据可以，例如，由用户经由输入装置220从用户、从软件驱动器、从诸如计算机辅助设计(CAD)应用程序的应用程序作为输入接收，或者可以从储存默认的或用户定义的物体设计数据和物体性质数据的存储器获得。三维物体设计数据可以被三维物体处理系统处理，以生成表示模型的平行平面的片层的片层数据。

每个片层可以限定要由增材制造系统固化的构建材料的相应层的一部分。片层数据可以经历从(1)以矢量格式表示物体的片层的矢量片层数据，到(2)以位图或光栅格式表示物体的片层的连续色调片层数据，到(3)表示针对物体的每个片层试剂滴要被沉积在构建材料的层上的位置、部分或图案的半色调片层数据，到(4)表示针对物体的每个片层试剂滴(例如，使用试剂分配器的喷嘴)要被沉积在构建材料的层上的位置、部分或图案中的时机的过滤片层数据的转换。

在304处，可以形成构建材料的层402b，如图6a和7a中示出的。例如，控制器210可以控制构建材料分配器224，通过使构建材料分配器224如之前讨论的沿y轴移动，在支撑构件204上的在先完成的层402a上形成层402b。完成的层402a可以包括固化部分408。尽管在图6a-d中为图示说明的目的示出完成的层402a，但是要理解，最初可以应用304至326来生成第一层402a。

在306处，来自构建材料的层402b的辐射可以由传感器228或者由传感器阵列来检测，如之前讨论的。测量可以针对层402b的多个不同区域来进行。例如，可以针对跨越层402b的6×6的网格上的36个区域中的每个来进行不同的测量。单个传感器288可以进行该测量，或者不同的传感器可以针对36个区域中的每个进行测量。

在308处，控制器210可以从传感器228接收表示辐射的数据。基于表示辐射的数据，根据之前讨论的方法，控制器210可以确定包括构建材料的不同区域(例如36个不同区域)的相应温度的空间温度分布数据500(图8)。在一些实例中，传感器228的处理器可以确定空间温度分布数据500，并且控制器210可以接收数据500而非生成数据500。因此，术语“获得”旨在包含包括生成或接收数据的实例。在一些实例中，表示辐射的数据可以表示图像，并且控制器210可以将数据处理成适合的图像格式，而在其他实例中，传感器228可以以适合的图像格式向控制器210提供数据。

在图8的实例中，空间温度分布数据500的四个中心区域502具有高温，因为区域502可以表示与层402a的固化部分408重叠的层402b的部分。在层402a被处理的同时，固化部分408可以已经实现比层402a的其他部分更高的温度，并且热量可以已经从固化部分流动到与固化部分408的中心重叠的层402b的部分。这可以使高温区域502对应于层402b的部分。

在四个中心区域502周围的十二个中间区域504具有低于四个中心区域502的高温的中等温度。十二个中间区域504可以比四个中心区域502冷，因为它们表示与层402a的固化部分408的外周重叠的层402b的部分，并且因此不会从固化部分408接收如与固化部分408的中心重叠的层402b的部分那么多的热量。

十二个中间区域504周围的二十个外部区域506具有低于十二个中间区域504的中等温度的低温。二十个外部区域506可以比区域502和504冷，因为它们表示与固化部分408外侧的层402a的外部部分重叠的层402b的部分，并且因此不会从固化部分408接收如与固化部分408的中心或外周重叠的层402b的部分那么多的热量。

在310处，空间温度分布数据500的温度(例如36个温度)可以由控制器210内插，以提高温度的分辨率，从而有更大数量的温度，每个对应于层402b的较小的区域。这可以得到如图8中的内插的空间温度分布数据508。内插是确定一组已知的数据点之间的新的数据点的方法。例如，内插算法可以由控制器210应用来对具有X和Y坐标的数据像素的平面集做三角测量，以确定表示温度分布中的内插温度的内插数据像素的规则网格。内插算法可以，例如，使用线性或平滑多项式内插。在一些实例中，例如，如果温度传感器228没能充分捕获层402b的外部区域的图像，那么可以外推三角测量区域外侧的网格点。在一些实例中，空间温度分布数据508可以具有表示层402b的922个不同区域中的922个温度的922个数据像素的网格(32×31的网格)。

在312处，可以使用表示三维物体的数据由控制器210来过滤内插的空间温度分布数据508。

在一些实例中，表示三维物体的数据可以包括表示在先层402a的片层数据510(图8)。片层数据510可以包括片层512的表征，片层512要被生成以形成物体的部分和不形成片层512的部分的一部分514。如图6a和7a中示出的，固化部分408可以对应于片层512。

控制器210可以实施坐标转换指令，以将所内插的空间温度分布数据508的空间坐标映射到片层数据510的空间坐标。这些坐标之间的已知关系可以被储存在控制器210的存储器中。如果传感器228和支撑构件204可相对于彼此移动，那么可以针对传感器228和支撑构件204的每个可能的相对空间配置储存多个关系。坐标转换指令可以针对透视误差进行校正，并且可以包括内插的空间温度分布数据508的像素距离和片层数据510的像素距离之间的比例系数变换。在一些实例中，映射的另外精细调整可以包含基于提供在构建材料中的图案进行校准，所述图案可由传感器228检测并且因此存在于内插的空间温度分布数据508中。例如，构建区域可以被提供在这样的位置(例如构建区域的角落)中，所述位置具有图案(如点网格或干涉图案)和/或不同颜色的构建材料的递送以影响那些位置中的温度，从而允许由传感器228进行检测。

在一些实例中，对应于片层512的内插的空间温度分布数据502的部分518可以被控制器210过滤。这可以导致包含未过滤部分520的过滤的空间温度分布数据516。过滤部分518可以从过滤的空间温度分布数据516除去或被忽略(例如被指定为不被使用在后续操作(如加热)中)。

通过过滤对应于聚结404被递送在层402a上的位置的过滤部分518，可以使用更精确和相关的温度数据在314处施加热量，因为过滤部分518的温度与326处的预加热中涉及的温度调节较不相关。

在314处，在一些实例中，构建材料的层402b可以由加热器230加热，以将构建材料加热和/或维持在预先确定的温度范围内。预先确定的温度范围可以，例如，低于构建材料将经历的在聚结剂存在下粘结的温度。例如，预先确定的温度范围可以在约155和约170摄氏度之间，或者所述范围可以以约160摄氏度为中心。在一些实例中，在本文中，预先确定的温度范围可以理解为指单个目标温度，如160摄氏度。预加热可以帮助减少必须由能量源226施加来使聚结剂已经被递送或已经渗透在其上的构建材料的聚结和后续固化的能量的量。

在一些实例中，在层402b的每个区域上加热的程度可以基于未过滤部分520中的过滤的空间温度分布数据516的温度来调整。

在一些实例中，未过滤部分520的温度可以由控制器210来平均，并且加热器230可以提供足够的热量，以将粉末床的温度提高到等于所确定的平均温度和预先确定的温度范围之间的差值的程度。

在其他实例中，未过滤部分520的多个温度可以直接用作加热器230的输入。例如，如果对应于未过滤部分520中的区域的层402b的特定区域是相对更冷的，那么可以施加较大程度的热量，以使层402b的区域达到预先确定的温度范围。如果对应于未过滤部分520中的区域的层402b的特定区域是相对更热的，那么可以施加较小程度的热量，以使层402b的区域达到预先确定的温度范围。以该方式，对应于层402b的不同区域的不同的加热单元232可以每个提供不同量的热量，从而可以在层402b的不同区域上施加差别加热。在该实例中，施加到与固化部分408重叠的层402b的部分的加热可以是足够将粉末床的温度提高到等于未过滤部分520的温度的所确定的平均温度和预先确定的温度范围之间的差值的程度。

在316处，如图6b和7b中示出的，聚结剂404可以选择性地被递送到层402b的部分的表面。如之前讨论的，聚结剂404可以由试剂分配器202，例如以流体(如液体液滴)的形式递送。在一些实例中，可以使用粘结剂而非聚结剂，如之前所讨论的。

试剂404的选择性递送可以在层402b的部分上以图案来进行，从而表示三维物体的数据可以限定为变成固体来形成所生成的三维物体的部分。“选择性递送”意为试剂可以以不同的图案被递送到构建材料的表面层的选定部分。

图6c和7c示出聚结剂404已经基本上完全渗透到构建材料的层402b的部分中，但是在其他实例中，渗透程度可以小于100％。渗透程度可以取决于，例如，所递送的试剂的质量、构建材料的性质、试剂的性质等。

在318处，来自构建材料的层402b的辐射可以由传感器228或由传感器阵列以与之前针对306所讨论的类似的方式检测。

在320处，控制器210可以从传感器228接收表示辐射的数据，并且基于表示辐射的数据，控制器210可以根据之前讨论的方法，确定包括针对构建材料的不同区域(例如，36个不同区域)的相应温度的空间温度分布数据600(图9)。在一些实例中，传感器228的处理器可以确定空间温度分布数据600，并且控制器210可以接收数据600而非生成数据600。在一些实例中，表示辐射的数据可以表示图像，并且控制器210可以将数据处理成适合的图像格式，但是在其他实例中传感器228可以以适合的图像格式向控制器210提供数据。

在图8的实例中，空间温度分布数据600的四个中心区域602具有高温，因为区域602可以表示聚结剂404已经在316处被递送在层402b上的层402b的部分的中心。这可以使高温区域602对应于具有聚结剂404的层402b的部分的中心，因为聚结剂404可以充当可以生成热量的光吸收剂。

四个中心区域602周围的十二个中间区域604具有低于四个中心区域602的高温的中等温度。十二个中间区域604可以比四个中心区域602冷，因为区域604表示在聚结剂404已经被递送的层402b的部分的外周处的层402b的部分。

十二个中间区域604周围的二十个外部区域606具有比十二个中间区域604的中等温度更低的低温。二十个外部区域606可以比区域602和604冷，因为它们表示聚结剂404没有被递送在其上的层402b的部分，并且因此所述二十个外部区域606可能没有吸收如区域602和604那么多的光或者产生如区域602和604那么多的热量。

在322处，空间温度分布数据600的温度(例如36个温度)可以由控制器210内插来提高温度的分辨率，从而有更大数量的温度，每个对应于层402b的较小的区域。这可以导致如图9中的内插的空间温度分布数据608。这可以以与之前针对310所讨论的类似的方式来进行。在一些实例中，空间温度分布数据608可以具有表示在层402b的922个不同区域中的992个温度的992个数据像素的网格(32×31的网格)。

在324处，可以使用表示三维物体的数据由控制器210来过滤内插的空间温度分布数据608。

在一些实例中，表示三维物体的数据可以包括表示当前层402b的片层数据610(图8)。片层数据610可以包括要被生成来形成物体的部分的片层612和不是要形成片层612的部分的一部分614的表征。如图6b-c和7b-c中示出的，聚结剂404被递送在其上的部分可以对应于片层612。

控制器210可以实施坐标转换指令，以与之前针对312所讨论的类似的方式，将内插的空间温度分布数据608的空间坐标映射到片层数据610的空间坐标。

在一些实例中，对应于不是待生成的片层612的一部分的部分的内插的空间温度分布数据602的部分618可以被控制器210过滤。这可以导致包含未过滤部分620的过滤的空间温度分布数据616。过滤的部分618可以从过滤的空间温度分布数据516除去或被忽略(例如，被指定为不被使用在后续操作如能量施加中)。

通过过滤对应于层402b上没有递送聚结剂404的位置的过滤部分618，可以使用更精确和相关的温度数据在326处施加能量，因为过滤部分618的温度与326处的聚结和固化中涉及的温度调节较不相关。

在326处，预先确定的水平的能量可以临时被施加到构建材料的层402b。在各种实例中，所施加的能量可以是红外或近红外能量、微波能量、紫外(UV)光、卤素光、超声能量等。能量的临时施加可以使聚结剂404被递送在其上的构建材料的部分变热超过构建材料的熔点，并且聚结。在一些实例中，能量源226可以被聚焦。在其中能量源226被聚焦的一些实例中，能量源226可以使构建材料在不使用聚结剂404的情况下聚结，但是在其他实例中可以使用聚结剂404。在其他实例中，能量源226可以是非聚焦的，并且能量的临时施加可以使聚结剂404已经被递送或已经渗透在其上的构建材料的部分变热超过构建材料的熔点，并且聚结。例如，层402b的一些或全部的温度可以达到超过220摄氏度。在冷却时，具有聚结剂404的部分可以聚结，可以变成固体并且形成所生成的三维物体的一部分，如图6d和7d中示出的。

如之前所讨论的，一个这样的固化部分408可以在先前的重复中已经被生成。能量施加期间所吸收的热量可以传播到在先固化部分408，以使部分408的一部分变热超过它的熔点。该效果帮助创建在固化的构建材料的相邻层之间具有强的层间结合的部分410，如图6d和7d中示出的。

在一些实例中，例如，如果使用粘结剂，或者如果聚结剂404在不使用能量源226的情况下使构建材料聚结和固化，可以不施加能量。

在一些实例中，施加在层402b的每个区域上的能量程度可以基于在对应于待生成的片层612的未过滤部分620中过滤的空间温度分布数据616的温度来调整。

在一些实例中，未过滤部分620的温度可以由控制器210来平均化，并且能量源226可以提供足够的能量，以将粉末床的温度提高到等于所确定的平均温度和预先确定的温度范围(例如，多个温度的范围或单个目标温度)之间的差值的程度，在此在聚结剂404被递送处可以出现聚结或固化。

在其他实例中，未过滤部分620的多个温度可以直接用作能量源226的输入。例如，如果具有聚结剂404并且对应于未过滤部分620中的区域的层402b的特定部分是相对更冷的，那么可以施加较大程度的能量，以使层402b的区域达到针对聚结和固化预先确定的温度范围。如果具有聚结剂404并且对应于未过滤部分620中的区域的层402b的特定部分是相对更热的，那么可以施加较小程度的能量，以使层402b的区域达到针对聚结和固化预先确定的温度范围。在这些实例中，可以由聚焦能量源或者由可以改变不同位置施加的能量的程度的非聚焦能量源来实现能量的选择性递送。在该实例中，施加到聚结剂404已经被递送的位置外侧的层402b的部分的能量可以是足够的，以将粉末床的温度提高到等于未过滤部分620的温度的确定的平均温度和预先确定的温度范围之间的差值的程度。

在已经如上文在304至326中所讨论的处理构建材料的层之后，构建材料的新的层可以被提供在构建材料的在先处理的层的顶部上。以该方式，构建材料的在先处理的层充当用于构建材料的后续层的支撑。随后，304至324的处理可以被重复，以逐层生成三维物体。

本说明书中公开的特征的全部(包括任何所附的权利要求书、摘要和附图)，和/或如此公开的任何方法或过程的全部要素都可以以任意组合来结合，除了其中此类特征和/或要素中的至少一些是互相排斥的那些组合。

在前述说明书中，许多细节被陈述来提供对本文公开的主题的理解。然而，实例可以在没有这些细节中的一些或全部的情况下被实践。其他实例可以包括来自上文讨论的细节的修改和变化。意图是所附的权利要求书覆盖此类修改和变化。

Claims (15)

1.一种用于生成三维物体的系统，所述系统包括：

至少一个传感器，以检测支撑构件上的构建材料的当前层的温度，所述温度中的每个对应于所述当前层的相应区域；以及

控制器，所述控制器用来

基于表示所述三维物体的数据，从包括所述温度的空间温度分布数据中过滤出所述温度的子集；并且

基于所过滤的空间温度分布数据，控制施加到所述当前层的热量或能量的程度。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器在它过滤所述空间温度分布数据之前内插所述空间温度分布数据。

3.如权利要求1所述的系统，其中表示所述三维物体的所述数据是表示使用所述当前层生成的所述三维物体的片层的片层数据。

4.如权利要求1所述的系统，其中表示所述三维物体的所述数据是表示使用在所述当前层之前形成的在先层生成的所述三维物体的片层的片层数据。

5.如权利要求1所述的系统，进一步包括试剂分配器，所述分配器根据图案选择性地递送试剂至所述构建材料的所述当前层的一部分，其中所述控制器控制所述试剂分配器来根据来源于表示所述三维的所述数据的图案向所述当前层的所述部分选择性地递送聚结剂，从而所述部分固化来形成与所述图案一致的片层。

6.如权利要求5所述的系统，其中所述试剂包括聚结剂。

7.如权利要求6所述的系统，进一步包括能量源，来向构建材料的所述当前层施加能量，以使所述当前层的所述部分聚结和固化，其中所述控制器控制所述能量源来向所述当前层施加能量，以使所述部分根据所述图案聚结和固化。

8.如权利要求7所述的系统，其中所述控制器基于所过滤的空间温度分布数据来控制施加到所述当前层的能量的程度。

9.如权利要求1所述的系统，进一步包括加热器，所述加热器向构建材料的所述当前层施加热量，其中所述控制器施加所述热量来控制所述加热器以预加热所述当前层。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述控制器基于所过滤的空间温度分布数据来控制施加到所述当前层的热量的程度。

11.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器将所过滤的空间温度分布数据的温度平均化以生成平均温度，其中所述控制器基于所过滤的空间温度分布数据的所述平均温度来控制施加到所述当前层的热量或能量的程度。

12.如权利要求1所述的系统，其中温度的所述子集对应于与聚结剂被递送到其上的在先层的区域重叠的所述当前层的区域。

13.如权利要求1所述的系统，其中温度的所述子集对应于与聚结剂没被递送到其上的所述当前层的区域。

14.一种包括可执行指令的非瞬时性计算机可读储存介质，当所述可执行指令被处理器执行时，使所述处理器：

获得表示温度的空间温度分布数据，所述温度中的每个基于支撑构件上的构建材料的层的相应区域的相应测量值，所述构建材料用来生成三维物体；

内插所述空间分布数据；

使用表示所述三维物体的片层的片层数据过滤一些所内插的空间温度分布数据的温度；以及

使用所过滤的空间分布数据控制施加到所述层的热量或能量。

15.一种方法，包括：

在支撑构件上形成构建材料的层；

测量支撑构件上的构建材料的层的温度，所述温度中的每个对应于所述层的相应区域；以及

使用表示三维物体的数据过滤部分所述空间温度分布数据；以及

将试剂选择性地沉积到所述构建材料的所述层的一部分上；

使用所过滤的空间分布数据控制施加到所述层的热量或能量，其中所述热量用于在沉积所述试剂之前加热所述层，并且所述能量用于使所述部分聚结和固化，以形成所述三维物体的片层。