CN108177343B - 用于在三维物体打印机中提供颜色和材料性质选项的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造三维物体的方法包括：参考硬度标识选择三维物体打印机的多个喷射器中的第一喷射器，所述第一喷射器配置成喷射第一材料；参考颜色标识选择所述多个喷射器中的第二喷射器，所述第二喷射器配置成喷射具有与所述第一材料的硬度不同的硬度的第二材料；操作所述第一喷射器以将所述第一材料朝着台板喷射以用所述第一材料形成所述物体的内部分；以及操作所述第二喷射器以将所述第二材料朝着所述台板喷射以用所述第二材料形成所述物体的外层，所述物体的外层围绕所述物体的内部分的至少一部分。

Description

用于在三维物体打印机中提供颜色和材料性质选项的方法
技术领域
该文件中公开的装置和方法涉及三维物体打印，并且更特别地，涉及一种用于以更少的总材料提供更多颜色和材料性质选项的方法。
背景技术
数字三维物体制造也称为数字增材制造，是从数字模型制造实质上任何形状的三维固体物体的过程。三维物体打印是增材过程，其中一个或多个喷射头沉积材料以构建部件。材料典型地以受控方式以离散量沉积以形成共同形成部件的层。初始材料层沉积到衬底上，并且后续层沉积在先前层的顶部上。衬底支撑在平台上，所述平台可以相对于喷射头移动使得可以打印每个层；经由可操作地连接到平台的致动器的操作移动衬底，或者经由可操作地连接到喷射头的致动器的操作移动喷射头。三维物体打印与主要依赖通过减材过程(如切割或钻孔)从工件去除材料的传统物体形成技术可区分。
在常规的三维物体打印系统中，典型地使用六种不同的构建材料以全色打印三维物体。在许多三维物体打印系统中，全色需要青色构建材料，黄色构建材料，品红色构建材料，黑色构建材料，白色构建材料，和透明构建材料。为了打印具有不同材料性质(例如，硬度，弹性，塑性，断裂，或流变性)的三维物体，每个级别的材料性质需要构建材料的完整集合。例如，能够以全色并且以硬度变化打印三维物体的打印系统通常需要相当大量的构建材料和相应大量的喷射器或喷射头。例如，能够以全色并且以六种硬度变化打印三维物体的打印系统将需要在六种不同颜色的每一个中具有六种不同水平的硬度的构建材料(即，三十六种不同的构建材料)。结果，这样的打印系统的成本可能很高。
所以，可以提供全色域以及可变硬度而没有所需的不同构建材料的数量的显著增加的打印系统将是有益的。实现这样的打印系统而没有其它增加成本或硬件复杂性也将是有利的。
发明内容
公开了一种制造三维物体的方法。所述方法包括：参考硬度标识选择三维物体打印机的多个喷射器中的第一喷射器，所述第一喷射器配置成喷射第一材料；参考颜色标识选择所述多个喷射器中的第二喷射器，所述第二喷射器配置成喷射具有与所述第一材料的硬度不同的硬度的第二材料；操作所述第一喷射器以将所述第一材料朝着台板喷射以用所述第一材料形成所述物体的内部分；以及操作所述第二喷射器以将所述第二材料朝着所述台板喷射以用所述第二材料形成所述物体的外层，所述物体的外层围绕所述物体的内部分的至少一部分。
公开了一种三维物体打印机。所述三维物体打印机包括：台板；配置成朝着所述台板喷射材料的多个喷射器，所述多个喷射器中的每个喷射器配置成喷射不同材料；以及可操作地连接到所述多个喷射器的控制器。所述控制器配置成：参考硬度标识选择三维物体打印机的多个喷射器中的第一喷射器，所述第一喷射器配置成喷射第一材料；参考颜色标识选择所述多个喷射器中的第二喷射器，所述第二喷射器配置成喷射具有与所述第一材料的硬度不同的硬度的第二材料；操作所述第一喷射器以将所述第一材料朝着台板喷射以用所述第一材料形成所述物体的内部分；以及操作所述第二喷射器以将所述第二材料朝着所述台板喷射以用所述第二材料形成所述物体的外层，所述物体的外层围绕所述物体的内部分的至少一部分。
附图说明
在结合附图进行的以下描述中解释方法和打印机的前述方面和其它特征。
图1示出了三维物体打印机，其可以在不需要多种材料的情况下在由打印机形成的三维物体中提供宽范围的颜色和硬度。
图2示出了由图1的打印机形成的三维物体。
图3示出了操作三维物体打印机的方法。
图4示出了操作三维物体打印机的另一方法，其是图3的方法的扩展。
具体实施方式
为了本文中公开的方法和打印机的环境以及方法和打印机的细节的一般理解，参考附图。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。
图1示出了三维物体打印机100。打印机100包括台板104和至少一个喷射头108。喷射头108具有多个喷射器，其配置成朝着台板104的表面112喷射构建材料的滴以形成三维物体，如物体116。特别地，喷射头108具有多个喷射器120a-f，其配置成喷射构建材料的滴以形成三维物体。在一些实施例中，喷射头108具有至少一个喷射器120g，其配置成喷射诸如蜡的支撑材料的滴以形成用于正在形成的物体116的支撑件。当在该文文件中使用时，“支撑件”表示支撑材料的一个或多个层，其使能够形成用于物体的一部分的构建材料的层而没有构建材料的重力或层流导致变形。随后从成品部件去除该支撑材料。图1中所示的喷射器120a-g的特定布置仅仅用于示例性目的。在一些实施例中，喷射器120a-g可以以若干行或列布置，并且可以布置在独立的一个或多个独立喷射头中。喷射头108配置成在过程方向P、交叉过程方向CP和竖直方向V上相对于台板104移动。在一些实施例中，打印机100包括致动器，其配置成使喷射头108和台板104中的一个或两者相对于彼此移动。
打印机100包括可操作地连接到至少喷射头108的控制器124。控制器124配置成参考图像数据操作喷射头108以在台板表面112上形成对应于图像数据的三维物体。在一些实施例中，图像数据包括指示待形成的物体的形状和尺寸的三维模型。为了形成三维物体的每个层，控制器124操作打印机100的致动器以在过程方向P上扫掠喷射头108一次或多次，同时将材料的滴喷射到台板104上。在多次通过的情况下，喷射头108在每次扫掠之间在交叉过程方向CP上移位。在形成每个层之后，喷射头108在竖直方向V上移动远离台板104以开始打印下一层。
为了使打印机100能够以全色打印三维物体，打印机100包括多个材料供给128a-g，其可操作地连接到喷射头108并配置成将不同材料进给到喷射头108的喷射器120a-g。在所示的示例性实施例中，材料供给128a将纯净或透明的构建材料供应到喷射头108的至少一个喷射器120a。材料供给128b将白色构建材料供应到喷射头108的至少一个喷射器120b。材料供给128c将黑色构建材料供应到喷射头108的至少一个喷射器120c。材料供给128d将青色构建材料供应到喷射头108的至少一个喷射器120d。材料供给128e将黄色构建材料供应到喷射头108的至少一个喷射器120e。材料供给128f将品红色构建材料供应到喷射头108的至少一个喷射器120f。最后，材料供给128g将诸如蜡的支撑材料供应到喷射头108的至少一个喷射器120g。如上所述，图1中所示的喷射器120a-g的特定布置仅仅是为了示例性目的。在一些实施例中，材料供给128a-g的每一个配置成供给以一个或多个行或列布置的多个喷射器。
另外，为了使打印机100能够打印具有硬度变化的三维物体，材料供给128a-f供应具有不同硬度的构建材料。当在本文中使用时，术语“硬度”是指与材料相关的一种或多种机械或流变性质，包括但不限于弹性，塑性，粘性，粘弹性，强度，脆性/延展性，和韧性，以及与材料相关的一种或多种可量化指标，包括但不限于剪切模量，屈服强度，应力-应变曲线，压缩强度，剪切强度，和拉伸强度。特别地，材料供给128a-f中的至少一个供应具有与其它构建材料不同的硬度的构建材料。在一些实施例中，由材料供给128a-f供应的每种构建材料具有不同硬度。例如，在所示的实施例中，纯净或透明的构建材料具有硬度A。白色构建材料具有硬度B。黑色构建材料具有硬度C。青色构建材料具有硬度D。黄色构建材料具有硬度E。最后，品红色构建材料具有硬度F。在替代实施例中，纯净或透明的构建材料是软的，具有例如硬度A，并且其它构建材料的每一种是硬的，具有例如硬度B。应当注意的是许多其它硬度组合是可能的，只要至少一种构建材料具有与其它构建材料不同的硬度。另外，当在这些示例中使用时，硬度A、B、C、D、E和F是指限定相应材料的硬度的不同材料性质的集合。在一个实施例中，根据至少一个可量化指标，硬度A、B、C、D、E和F从A到F逐渐更硬。在其它实施例中，硬度A、B、C、D、E和F是能够实现宽范围的硬度的一些其它有利组合。
图2示出了作为玩具车示出的物体200，其由打印机100参考图像数据形成。除了物体200的三维模型或类似数据集之外，图像数据还包括与三维模型关联的颜色数据和硬度数据。颜色数据包括与物体200的外表面上的多个位置或区域关联的多个颜色标识。每个颜色标识包括识别特定颜色的数据以使控制器能够在正由系统的喷射器喷射的材料形成的三维物体的一部分中产生该识别颜色。硬度数据包括与物体200的一个或多个区域关联的一个或多个硬度标识。每个硬度标识包括识别特定硬度的数据以使控制器能够在正由系统的喷射器喷射的材料形成的三维物体的一部分中产生该识别硬度。
如图所示，物体200包括由外层208围绕的内部分204。打印机100配置成参考图像数据的硬度数据形成内部分204。当形成内部分204时，不需要考虑所使用的构建材料的特定颜色。而是，打印机100仅需要考虑特定构建材料的硬度。特别地，打印机100配置成使用构建材料中的一种或构建材料的组合形成内部分204，使得内部分204具有对应于硬度数据的硬度标识的硬度。
例如，在一个实施例中，如果硬度数据指示物体200应当具有硬度C，则打印机100配置成用黑色构建材料形成物体200的内部分204，原因是黑色构建材料具有硬度C。替代地，在一个实施例中，如果硬度数据指示物体200应当具有硬度X，则打印机100配置成用构建材料的混合物形成内部分204，例如具有硬度D的青色构建材料和具有硬度B的白色构建材料的混合物，其被选择以形成具有近似硬度X的内部分204。在一些实施例中，构建材料以这样的比例混合使得内部分204具有对应于硬度数据的硬度标识的总体硬度。下面更详细地讨论选择使用哪些构建材料形成内部分204的方法。
类似地，打印机100配置成参考图像数据的颜色数据形成外层208。当形成外层208时，不需要考虑所使用的构建材料的特定硬度。而是，打印机100仅需要考虑特定构建材料的颜色。特别地，打印机100配置成使用构建材料中的一种或构建材料的组合形成外层208，使得外层208具有对应于颜色数据的多个颜色标识的着色。
例如，在一个实施例中，如果多个颜色标识指示物体200的一部分应当具有纯绿着色，则打印机100配置成用青色构建材料和黄色构建材料的混合物形成物体200的外层208的该部分，导致物体200呈现绿色。作为另一示例，在一个实施例中，如果多个颜色标识指示物体200在外表面的某些部分(例如对应于玩具车的车体的部分)处应当为红色并且在外表面的其它部分(例如对应于玩具车的车轮的部分)处应当为黑色，则打印机100配置成用黄色构建材料和品红色构建材料的混合物形成外层208的红色部分并且用黑色构建材料形成外层208的黑色部分。在一些实施例中，至少对于某些颜色，打印机100配置成形成白色构建材料的基层，然后用对应于颜色标识的材料或材料的混合物覆盖所述基层。下面更详细地讨论选择使用哪些构建材料形成外层208的方法。
使用本文中所述的方法，打印机100能够以全色并且以硬度变化形成物体，如物体200。由于内部分204包括物体200的大部分体积，因此内部分204的硬度基本上限定了物体200整体的硬度。外层208形成为围绕内部分208的薄层。所以，无论用于形成外层208的构建材料的硬度如何，外层208保持挠性并且基本上不会改变物体200的总体硬度。类似地，由于外层208隐藏内部分204，因此仅看到外层208的着色，并且内部分204的特定着色被挡住看不见。
在一些实施例中，物体200还包括限定物体200的纹理的薄覆盖层212。特别地，在一些实施例中，图像数据还包括与三维模型关联的纹理数据。纹理数据包括与物体200的一个或多个区域关联的一个或多个纹理标识。每个纹理标识包括识别特定纹理的数据以使控制器能够在正由系统的喷射器喷射的材料形成的三维物体的一部分上产生该识别纹理。当在本文中使用时，术语“纹理”是指限定表面的特定性质的一个或多个指标或描述，如粘度、铺展度、粗糙度或波纹度。
在一些实施例中，纯净或透明的构建材料具有与其余构建材料的表面纹理不同的替代表面纹理。在一个实施例中，透明构建材料具有粘性或粗糙表面纹理，而其余构建材料具有光滑的表面纹理。打印机100配置成参考纹理数据确定是否形成和/或形成多少覆盖层212。特别地，响应于指示物体200应当具有透明构建材料的替代表面纹理的纹理数据，打印机100配置成用具有替代表面纹理的透明构建材料形成覆盖层212。响应于指示物体200应当具有其余构建材料的表面纹理的纹理数据，打印机100配置成不形成覆盖层212。在一些实施例中，打印机100配置成形成覆盖层212的部分涂层以获得中间纹理。
在图3中示出了用于操作三维物体打印机的方法300。在方法的描述中，方法正在执行某些任务或功能的陈述是指控制器或通用处理器执行存储在可操作地连接到控制器或处理器的非暂时性计算机可读存储介质中的编程指令以处理数据或操作打印机中的一个或多个部件以执行任务或功能。上述打印机100的控制器124可以是这样的控制器或处理器。替代地，控制器可以用一个以上的处理器和关联的电路和部件来实现，其每一个配置成形成本文中所述的一个或多个任务或功能。另外，方法的步骤可以以任何可行的时间顺序被执行，而不管图中显示的顺序或描述步骤的顺序。
当执行方法300时，它开始于通过参考硬度标识在三维物体打印机的多个喷射器中选择配置成喷射第一材料的第一喷射器(框304)。特别地，关于本文中详细描述的实施例，控制器124配置成接收包括硬度数据的图像数据。如上所述，硬度数据包括与待形成的物体的一个或多个区域关联的一个或多个硬度标识。控制器124配置成参考硬度数据的至少一个硬度标识选择或识别多个喷射器120a-f中的至少一个喷射器。在物体的不同区域具有不同的对应硬度标识的情况下，控制器124配置成参考对应于相应区域的硬度标识针对每个不同区域选择多个喷射器120a-f中的至少一个喷射器。在一些实施例中，控制器124配置成选择多个喷射器120a-f中的喷射器，其喷射硬度等于对应硬度标识或在其预定范围内或变化内的构建材料。例如，在一个实施例中，控制器124配置成响应于对应硬度标识X等于B或在B的预定范围或变化内选择喷射具有硬度B的白色构建材料的喷射器120b。如上所述，硬度B基本上对应于限定白色构建材料的硬度的一个或多个材料性质和指标的集合。对应硬度标识X可以识别限定硬度X的一个或多个材料性质和指标的集合。打印机100配置成选择喷射器120，其喷射具有最佳近似硬度X的硬度的构建材料。
在方法300的一些实施例中，第一喷射器的选择(框304)包括参考硬度标识选择多个喷射器中的第一喷射器和另一喷射器，另一喷射器配置成喷射与第一材料不同的另一材料。特别地，控制器124配置成参考硬度数据的至少一个硬度标识选择或识别多个喷射器120a-f中的至少两个喷射器。在物体的不同区域具有不同的对应硬度标识的情况下，控制器124配置成参考对应于相应区域的硬度标识针对每个不同区域选择多个喷射器120a-f中的至少两个喷射器。更特别地，响应于没有硬度等于对应硬度标识或在其预定范围或变化内的可用构建材料，控制器124配置成选择多个喷射器120a-f中的至少两个喷射器，其可以喷射可以混合以获得等于对应硬度标识的硬度的构建材料。
在一些实施例中，控制器124配置成选择喷射比对应硬度标识更软的构建材料的多个喷射器120a-f中的一个喷射器和喷射比对应硬度标识更硬的构建材料的多个喷射器120a-f中的另一喷射器。例如，在一个实施例中，响应于硬度B比对应硬度标识Y软并且硬度E比对应硬度标识Y硬，控制器124配置成选择喷射具有硬度B的白色构建材料的喷射器120b和喷射具有硬度E的黄色构建材料的喷射器120e。在一个实施例中，被选择的喷射器是多个喷射器120a-f中的两个喷射器，其喷射硬度最接近相应的硬度标识的构建材料。例如，在一个实施例中，响应于硬度C和D最接近对应硬度标识Y，控制器124配置成选择喷射具有硬度C的黑色构建材料的喷射器120c和喷射具有硬度D的青色构建材料的喷射器120d。如上所述，硬度基本上对应于限定相应材料的硬度的一个或多个材料性质和指标的集合。对应硬度标识Y可以识别限定硬度Y的一个或多个材料性质和指标的集合。打印机100配置成选择喷射器120，其喷射当以适当比例混合在一起时硬度最佳近似硬度Y的构建材料。在一些实施例中，用于获得特定硬度的构建材料的特定组合可以取决于另外考虑，例如每种构建材料的剩余可用供给或可用构建材料的每一种的成本。
接着，方法300继续参考颜色标识选择多个喷射器中的第二喷射器，第二喷射器配置成喷射具有与第一材料的硬度不同的硬度的第二材料(框308)。特别地，关于本文中详细描述的实施例，控制器124配置成接收还包括颜色数据的图像数据。如上所述，颜色数据包括与待形成的物体的外表面上的多个位置或区域关联的多个颜色标识。控制器124配置成参考颜色数据的至少一个颜色标识选择或识别多个喷射器120a-f中的至少一个喷射器。在物体的外表面的不同区域具有不同的对应颜色标识的情况下，控制器124配置成参考对应于相应区域的颜色标识针对每个不同区域选择多个喷射器120a-f中的至少一个喷射器。在一些实施例中，控制器124配置成选择多个喷射器120a-f中的喷射器，其喷射具有等于对应颜色标识的颜色的构建材料。例如，在一个实施例中，控制器124配置成响应于指示黄色的对应颜色标识选择喷射黄色构建材料的喷射器120e。
在方法300的一些实施例中，第二喷射器的选择(框308)包括参考颜色标识选择多个喷射器中的第二喷射器和另一喷射器，另一喷射器配置成喷射与第二材料不同的另一材料。特别地，控制器124配置成参考颜色数据的至少一个颜色标识选择或识别多个喷射器120a-f中的至少两个喷射器。在物体的外表面的不同区域具有不同的对应颜色标识的情况下，控制器124配置成参考对应于相应区域的颜色标识针对每个不同区域选择多个喷射器120a-f中的至少两个喷射器。更特别地，响应于没有具有等于对应颜色标识的颜色的可用构建材料，控制器124配置成选择多个喷射器120a-f中的至少两个喷射器，其可以喷射能够混合以获得等于对应颜色标识的颜色的构建材料。例如，在一个实施例中，控制器124配置成响应于指示绿色的对应颜色标识选择喷射青色构建材料的喷射器120d和喷射黄色构建材料的喷射器120e。
接着，方法300继续操作第一喷射器以将第一材料朝着台板喷射以用第一材料形成物体的内部分(框312)。特别地，关于本文中详细描述的实施例，控制器124配置成操作用于形成物体的内部分的被选择喷射器以将构建材料朝着台板喷射以形成物体的内部分(例如物体200的内部分204)。在物体的不同区域具有不同的对应硬度标识的情况下，控制器124配置成操作用于形成物体的内部分的每个区域的被选择喷射器以将构建材料朝着台板喷射以形成物体的内部分的每个区域。关于以上示例，其中参考硬度标识X选择喷射器120b，控制器124配置成操作喷射器120b以喷射白色构建材料的滴以形成具有最佳近似硬度X的硬度B的物体的内部分。
在方法300的一些实施例中，第一喷射器的操作(框312)包括操作第一喷射器和另一喷射器以将第一材料和另一材料朝着台板喷射以形成物体的内部分。第一材料和另一材料混合以形成具有对应于硬度标识的硬度的物体的内部分。如上所述，如果没有硬度等于对应硬度标识或在其预定范围内的可用构建材料，则多个喷射器被选择以喷射可以混合以获得等于对应硬度标识的硬度的构建材料。特别地，控制器124配置成操作用于形成物体的内部分的被选择喷射器以将构建材料朝着台板喷射以用相应的构建材料的混合物形成物体的内部分，使得物体的内部分具有对应于硬度标识的硬度。在物体的不同区域具有不同的对应硬度标识的情况下，控制器124配置成操作用于形成物体的内部分的每个区域的被选择喷射器以将构建材料朝着台板喷射以用相应的构建材料的混合物形成物体的内部分的每个区域，使得物体的内部分的每个区域具有对应于相应的硬度标识的硬度。在一些实施例中，控制器124配置成操作喷射器以用取决于硬度标识的比例混合构建材料。在一些实施例中，控制器124配置成操作喷射器以用半色调方案混合构建材料。关于以上示例，其中参考硬度标识Y选择喷射器120c和喷射器120d，控制器124配置成操作喷射器120c和喷射器120d以喷射黑色构建材料和青色构建材料的滴以形成具有最佳近似硬度Y的硬度的物体的内部分。
最后，方法300继续操作第二喷射器以将第二材料朝着台板喷射以用第二材料形成物体的外层，物体的外层围绕物体的内部分(框316)。特别地，关于本文中详细描述的实施例，控制器124配置成操作被选择的喷射器以将构建材料朝着台板喷射以形成具有对应于相应的颜色标识的着色的物体的外层(类似于物体200的外层208)。在物体的外表面的不同区域具有不同的对应颜色标识的情况下，控制器124配置成操作用于形成物体的外层的每个区域的被选择喷射器以将构建材料朝着台板喷射以形成具有对应于相应的颜色标识的着色的物体的外层的每个区域。关于以上示例，其中参考黄色标识选择喷射器120e，控制器124配置成操作喷射器120e以喷射黄色构建材料的滴以形成具有黄色的物体的外层。
在方法300的一些实施例中，第二喷射器的操作(框316)包括操作第二喷射器和另一喷射器以将第二材料和另一材料朝着台板喷射以形成物体的外层，第二材料和另一材料混合以形成具有对应于颜色标识的颜色的物体的外层。如上所述，如果没有具有等于对应颜色标识的颜色的可用构建材料，则选择多个喷射器，其配置成喷射可以混合以获得等于对应硬度标识的硬度的构建材料。特别地，控制器124配置成操作用于形成物体的外层的被选择喷射器以将构建材料朝着台板喷射以用相应的构建材料混合物形成物体的外层，使得物体的外层具有对应于颜色标识的着色。在物体的外表面的不同区域具有不同的对应颜色标识的情况下，控制器124配置成操作用于形成物体的外层的每个区域的被选择喷射器以将构建材料朝着台板喷射以用相应的构建材料的混合物形成物体的外层的每个区域，使得物体的外层具有对应于颜色标识的着色。在一些实施例中，控制器124配置成操作喷射器以用取决于颜色标识的比例混合构建材料。在一些实施例中，控制器124配置成操作喷射器以用半色调方案混合构建材料。关于以上示例，其中参考绿色标识选择喷射器120d和喷射器120e，控制器124配置成操作喷射器120d和喷射器120e以喷射青色构建材料和黄色构建材料的滴以形成具有绿色的外层。
在图4中示出了用于操作三维物体打印机的方法400。方法400是方法300的扩展，其中在物体的外层上进一步形成透明覆盖层以改变物体的表面纹理。方法400开始于参考纹理标识选择多个喷射器中的第一喷射器和第三喷射器中的一个，第一喷射器和第三喷射器中的一个配置成喷射第一材料和第三材料中的一种，第一材料和第三材料中的一种是透明的并且具有与第二材料的纹理不同的纹理(框404)。特别地，关于本文中详细描述的实施例，控制器124配置成接收包括纹理数据的图像数据。如上所述，纹理数据包括与待形成的物体的外表面上的多个位置或区域关联的一个或多个纹理标识。控制器124配置成参考纹理数据的至少一个纹理标识选择或识别多个喷射器120a-f中的至少一个喷射器。
更特别地，在一些实施例中，打印机100的喷射器中的至少一个配置成喷射具有与其它构建材料不同的表面纹理的纯净或透明的构建材料(如喷射器120a)。在一些实施例中，打印机100包括若干喷射器，其配置成喷射具有与其它构建材料不同的表面纹理的纯净或透明的构建材料。在一个实施例中，控制器124配置成参考纹理数据确定是否形成覆盖层。响应于指示待形成的物体应当具有透明构建材料中的一种的替代表面纹理的纹理数据，控制器124配置成选择配置成喷射具有替代表面纹理的相应透明构建材料的喷射器。例如，如果由喷射器120a喷射的透明构建材料具有粗糙表面纹理并且纹理数据指示物体应当具有粗糙表面纹理，则控制器124配置成选择用于形成覆盖层的喷射器120a。
方法400继续操作第一喷射器和第三喷射器中的一个以将第一材料和第三材料中的一个朝着台板喷射以在物体的外层上形成层(框408)。特别地，对于本文中详细描述的实施例，控制器124配置成操作用于形成覆盖层的被选择喷射器以将透明构建材料朝着台板喷射以形成具有对应于相应纹理标识的纹理的物体的覆盖层(类似于物体200的覆盖层212)。

Claims (8)

1.一种三维物体打印机，其包括：
台板；
多个喷射器，所述多个喷射器配置成朝着所述台板喷射材料的滴以形成待形成在所述台板上的物体的层，所述多个喷射器中的每个喷射器配置成喷射不同材料；以及
可操作地连接到所述多个喷射器的控制器，所述控制器配置成：
接收待形成在所述台板上的所述物体的图像数据；
参考所述图像数据中与所述物体的一个区域有关的硬度标识选择三维物体打印机的多个喷射器中的第一喷射器，所述第一喷射器配置成喷射第一材料；
参考所述图像数据中与所述物体的不同于所述一个区域的另一个区域有关的颜色标识选择所述多个喷射器中的第二喷射器，所述第二喷射器配置成喷射具有与所述第一材料的硬度不同的硬度的第二材料；
使用与所述一个区域对应的图像数据来操作所述第一喷射器以将所述第一材料朝着所述台板喷射以用所述第一材料形成所述物体的所述一个区域的至少一部分；以及
使用与所述另一个区域对应的图像数据来操作所述第二喷射器以将所述第二材料朝着所述台板喷射以用所述第二材料形成所述物体的所述另一个区域的至少一部分，用所述第二材料形成的所述物体的所述另一个区域的所述部分覆盖用所述第一材料形成的所述一个区域的所述部分。
2.根据权利要求1所述的打印机，所述控制器还配置成：
响应于所述第一材料的硬度在所述硬度标识的预定范围内选择所述第一喷射器。
3.根据权利要求1所述的打印机，所述控制器还配置成：
参考所述硬度标识选择所述多个喷射器中的所述第一喷射器和另一喷射器，所述另一喷射器配置成喷射具有与所述第一材料的硬度不同的硬度的另一材料。
4.根据权利要求3所述的打印机，所述控制器还配置成：
响应于所述第一材料的硬度小于所述硬度标识和所述另一材料的硬度大于所述硬度标识选择所述第一喷射器和所述另一喷射器。
5.根据权利要求4所述的打印机，所述控制器还配置为：
操作所述第一喷射器和所述另一喷射器以将所述第一材料和所述另一材料朝着所述台板喷射，以形成所述物体的所述一个区域的所述部分，所述第一材料混合所述另一材料以形成所述物体的所述一个区域的所述部分，其具有与所述硬度标识相对应的硬度。
6.根据权利要求1所述的打印机，所述控制器还配置为：
参考所述颜色标识，在所述多个喷射器中选择所述第二喷射器和另一喷射器，所述另一喷射器配置为喷射具有与所述第二材料的颜色不同的颜色的另一材料，并且所述另一材料和所述第二材料的颜色与对应于所述颜色标识的颜色不同。
7.根据权利要求6所述的打印机，所述控制器还配置为：
操作所述第二喷射器和所述另一喷射器以将所述第二材料和所述另一材料朝着所述台板喷射，以形成所述物体的所述另一个区域的所述部分，所述第二材料混合所述另一材料，以形成所述物体的所述另一个区域的所述部分，其具有与所述颜色标识相对应的颜色。
8.根据权利要求1所述的打印机，所述控制器还配置为：
参考与覆盖所述物体的所述另一个区域的所述物体的又另一区域相关联的纹理标识，在所述多个喷射器中选择所述第一喷射器和第三喷射器中的一个，所述第一喷射器和所述第三喷射器中的所述一个配置成喷射所述第一材料和第三材料中的一个，所述第一材料和第三材料中的一个是透明的并且具有与所述第二材料的纹理不同的纹理；以及
操作所述第一喷射器和所述第三喷射器中的所述一个以朝着所述台板喷射所述第一材料和所述第三材料中的一个，以在所述物体的所述另一个区域的所述部分上方形成所述又另一区域的一部分。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109016516B (zh) * 2018-07-17 2021-04-06 深圳森工科技有限公司 3d打印方法、装置和计算机可读存储介质
SG11202104643QA (en) 2018-11-08 2021-06-29 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd Method for encoding/decoding image signal and device therefor
CN113320167A (zh) * 2021-05-27 2021-08-31 武汉科技大学 一种全彩色3d打印耗材的制备方法
CN113427761A (zh) * 2021-07-30 2021-09-24 北京化工大学 一种基于微流控原理的硬度可调控模型的3d打印装置及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104470704A (zh) * 2012-05-22 2015-03-25 Mcor科技有限公司 利用3d色域映射进行彩色三维打印
CN105500701A (zh) * 2014-10-08 2016-04-20 施乐公司 用于三维物体打印期间的测试图案形成的系统和方法
US20160250807A1 (en) * 2015-02-28 2016-09-01 Xerox Corporation Systems and methods for implementing multi-layer addressable curing of ultraviolet (uv) light curable inks for three dimensional (3d) printed parts and components

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01232024A (ja) * 1988-03-14 1989-09-18 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 光硬化性樹脂を用いた３次元模型の製造方法
US7875232B2 (en) 2008-07-31 2011-01-25 Siemens Hearing Instruments, Inc. Simultaneous negative cast and shell fabrication for custom hearing aids
CN105407746B (zh) 2013-05-24 2018-06-08 自然机器有限公司 添加制造打印机系统和用于使用其打印产品的方法
WO2015073301A1 (en) * 2013-11-18 2015-05-21 Chang Kai-Jui Color or multi-material three-dimensional (3d) printing
US9738032B2 (en) * 2014-06-06 2017-08-22 Xerox Corporation System for controlling operation of a printer during three-dimensional object printing with reference to a distance from the surface of object
US10386797B2 (en) * 2014-09-16 2019-08-20 3D Systems, Inc. Fracturing a shell of a three-dimensional object
US20160096318A1 (en) 2014-10-03 2016-04-07 Disney Enterprises, Inc. Three dimensional (3d) printer system and method for printing 3d objects with user-defined material parameters
KR101646841B1 (ko) * 2014-11-14 2016-08-09 삼성에스디에스 주식회사 3차원 프린팅 제어 장치 및 방법
US9676952B2 (en) 2015-02-24 2017-06-13 Xerox Corporation 3D printing system comprising solid build ink comprising colorant
US9757900B2 (en) * 2015-05-20 2017-09-12 Xerox Corporation Pin-actuated printhead
JP2018008374A (ja) * 2016-07-11 2018-01-18 株式会社ミマキエンジニアリング 造形装置、造形方法、及び造形システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104470704A (zh) * 2012-05-22 2015-03-25 Mcor科技有限公司 利用3d色域映射进行彩色三维打印
CN105500701A (zh) * 2014-10-08 2016-04-20 施乐公司 用于三维物体打印期间的测试图案形成的系统和方法
US20160250807A1 (en) * 2015-02-28 2016-09-01 Xerox Corporation Systems and methods for implementing multi-layer addressable curing of ultraviolet (uv) light curable inks for three dimensional (3d) printed parts and components

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