CN109862975A - 增材制造中金属材料沉积的技术及相关的系统和方法 - Google Patents

增材制造中金属材料沉积的技术及相关的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109862975A
CN109862975A CN201780064523.4A CN201780064523A CN109862975A CN 109862975 A CN109862975 A CN 109862975A CN 201780064523 A CN201780064523 A CN 201780064523A CN 109862975 A CN109862975 A CN 109862975A
Authority
CN
China
Prior art keywords
skeleton structure
born
deposition
same parents
grid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201780064523.4A
Other languages
English (en)
Inventor
马尔钦·斯拉茨卡
扎卡里·祖格里斯
马修·基特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Form Lab Co
Formlabs Inc
Original Assignee
Form Lab Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Form Lab Co filed Critical Form Lab Co
Publication of CN109862975A publication Critical patent/CN109862975A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/80—Data acquisition or data processing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/0022—Multi-cavity moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3835—Designing moulds, e.g. using CAD-CAM
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/44—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles
    • B29C33/448—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles destructible
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C37/00—Component parts, details, accessories or auxiliary operations, not covered by group B29C33/00 or B29C35/00
    • B29C37/0025—Applying surface layers, e.g. coatings, decorative layers, printed layers, to articles during shaping, e.g. in-mould printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/188—Processes of additive manufacturing involving additional operations performed on the added layers, e.g. smoothing, grinding or thickness control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/321—Feeding
    • B29C64/336—Feeding of two or more materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/40—Structures for supporting 3D objects during manufacture and intended to be sacrificed after completion thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/20—Post-treatment, e.g. curing, coating or polishing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/1601—Process or apparatus
    • C23C18/1633—Process of electroless plating
    • C23C18/1635—Composition of the substrate
    • C23C18/1639—Substrates other than metallic, e.g. inorganic or organic or non-conductive
    • C23C18/1641—Organic substrates, e.g. resin, plastic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B22F1/102—Metallic powder coated with organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/247—Removing material: carving, cleaning, grinding, hobbing, honing, lapping, polishing, milling, shaving, skiving, turning the surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/1601—Process or apparatus
    • C23C18/1633—Process of electroless plating
    • C23C18/1635—Composition of the substrate
    • C23C18/1644—Composition of the substrate porous substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31—Coating with metals
    • C23C18/32—Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)

Abstract

提供了一种通过增材制造形成金属物体的方法，该方法包括获取具有外部表面的第一物体的几何描述，生成第二物体的几何描述，第二物体以第一物体的外部表面为界并且具有一个或更多个空隙，基于所述第二物体的几何描述，通过增材制造对所述第二物体进行制造，以及将金属材料沉积在所述第二物体上，其中金属材料被沉积在所述第二物体的空隙中。

Description

增材制造中金属材料沉积的技术及相关的系统和方法
本申请要求根据2016年10月18日提交的美国临时专利申请第62/409,773号的35U.S.C.§119(e)规定的优先权，名称为“增材制造中金属材料沉积的技术”，该申请的全部内容通过引用在此并入。
技术领域
本发明通常涉及利用包括金属材料的增材制造(例如3D打印)设备制造零件的系统和方法。
背景技术
例如三维(3D)打印的增材制造，通常通过使部分建筑材料在特定的位置凝固来提供用于制造物体的技术。增材制造技术可以包括立体光刻、选择性或熔融沉积成型、直接复合制造、分层物体制造、选择性阶段区域沉积、多阶段喷射凝固、弹道颗粒制造、颗粒沉积、激光烧结或它们的组合。很多增材制造技术通过形成连续的层而构建部件，这些连续的层通常是需要的物体的剖面。通常，每个层被形成以使得其粘附在之前形成的层或构建物体的衬底上。
在一种被称为立体光刻的增材制造的方法中，通过连续地形成固化聚合物树脂的薄层来制造固态物体，通常首先在衬底上，然后是一个在另一个的上面。暴露于光化辐射使液体树脂的薄层固化，这使得液体树脂的薄层变硬并粘附于之前的固化层或构造平台的底部表面。
发明内容
根据一些方面，提供一种通过增材制造形成金属物体的方法，该方法包括获取具有外部表面的第一物体的几何描述、生成第二物体的几何描述，第二物体以第一物体的外部表面为界并且具有一个或更多个空隙、基于第二物体的所述几何描述通过增材制造来制造所述第二物体、将金属材料沉积在所述第二物体上，其中金属物质被沉积在所述第二物体的空隙中。
根据一些方面，提供一种基于由增材制造设备形成的骨架结构形成物体的方法，该物体由将材料沉积在骨架结构上的处理而形成，该方法包括基于物体的三维模型生成骨架结构的几何描述，该骨架结构以第一物体的外部表面为界并且具有一个或更多个空隙，其中骨架结构的几何描述被布置成在将材料沉积在第二物体上的步骤期间相对于第一物体的外部表面偏移基于预期的沉积量的距离，并且其中第二物体包括的重复胞单元的网格，每个胞单元内包括至少一个空隙，并且利用至少一个处理器生成指令，这些指令当由增材制造设备执行时，使增材制造设备对骨架结构进行制造。
通过上述的各方面、特征以及动作的任何合适的组合可以实现前述的设备和方法的实施方式。结合以下附图将会全面理解本教导的这些以及其它的方面、实施方式和特征。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的各个方面以及实施方式。应当注意，附图不一定按照比例绘制。在附图中，不同附图中示出的相同的参考标记表示相同的或几乎相同的部件。为了清楚起见，在每个附图中可能不是每个元件都被标记。
图1是根据一些实施方式的产生骨架网格部分的方法的流程图；
图2A-B示出了根据一些实施方式的适用于形成骨架网格部分的网格结构；
图3示出了在后续沉积处理期间制造的物体以及被配置成形成物体的骨架网格结构的剖面图；
图4是根据一些实施方式的适于实施本发明的各方面的系统的框图；以及
图5示出了计算系统环境的示例，其中本发明的各方面可以在该计算系统环境上实现。
具体实施方式
各种不同的技术可以应用于各种不同类型的材料的物体或部件的增材制造，各种不同类型的材料包括不同类型的塑料、陶瓷、蜡以及金属。利用金属的制造通常是理想的选择，但是由于过高的成本、不良的性能或其它限制，本领域已知这样做的目前的解决方案通常是不令人满意的。
例如，有时被称为直接金属激光烧结(或DMLS)的一项技术需要广泛的用户培训、大量的服务和后处理、广泛的安全预防措施、以及昂贵的设备。其它后处理技术，例如熔融金属渗透或浇铸具有其它的缺点，包括熔融金属的使用以及使用熔融金属带来的各种安全和设备成本顾虑。一种试图近似金属材料的部件的增材制造的技术已经通过电镀对由增材制造形成的部件进行后处理，其中，将相对薄的金属层沉积在增材制造部件的表面上。这种复合部件通常具有金属部件的外观以及略微修改的材料特性，例如增加的强度。然而，这项技术的使用限于在部件的外部表面沉积相对薄的金属膜，而不修改部件的内部区域。此外，很多类型的部件几何形状可能不适合在电路沉积工艺中使用。
有利的是，本发明的各方面允许来自于包括各种金属的广泛范围的潜在材料的高效和有效的部件的增材制造。特别是，本发明的实施方式可以利用各种可能的增材制造技术中的一种或更多种来形成从需要的部件派生出并利用骨架材料形成的前体部件。这个前体部件在这里也称为骨架结构，然后可以被制备用于无电镀镀沉积工艺，其中一个或更多个物体材料沉积在骨架结构上。得到的骨架结构和物体材料的合成物于是可以包括基本上由沉积材料形成的制造部件。与通常导致材料仅沉积在部件的外部表面上的诸如电镀的现有技术的沉积技术不同，使用具有无电镀沉积工艺的骨架结构允许基本上在部件的整个内部区域形成具有沉积的部件。因此，这种实施方式可以允许在骨架结构的形成中使用较低成本和高准确度的增材制造技术，例如立体光刻，同时产生基本上呈现金属材料特性的部件。
利用这里描述的技术制造的部件可以具有用于立即使用的足够尺寸准确度，虽然在一些情况下，制造的部件可能被认为是“近净”形部件，可以通过其它成形工艺进一步修改。例如，适合与金属物体一起使用的工艺，例如计算机控制的铣削(miling)，可以应用于该近净形部件，以制造需要尺寸的最终部件。
根据一些实施方式，在初始步骤中，增材制造设备可利用各种技术并使用一种或更多种合适的材料来制造用于所需部件的骨架结构。合适的材料可以包括能够在随后的沉积工艺中为金属沉积提供初始沉积位置的材料。在一些实施方式中，有利的是，骨架结构由“金属材料”制成，这里是指能够传导电流的任何材料或材料的组合。例如，金属材料可包括一种或更多种导电金属、导电聚合物以及/或者导电聚合物复合材料。在其他实施方式中，可能不期望导电性，并且可以利用其他材料在骨架结构上沉积材料。
包括增材和减材的方法两者的任何用于对合适的材料塑形以形成骨架结构的技术，都可能被利用。然而，最有利的是，本发明的实施方式可以利用增材制造技术，由一种或更多种合适的骨架材料逐层形成骨架结构。在一些实施方式中，可以使用传统的减材技术，例如机械加工或光刻蚀刻，以形成骨架。
根据一些实施方式，制造的骨架结构的几何形状可以基本上控制接在制造骨架结构之后的步骤期间的金属材料的沉积。一些合适的沉积工艺，例如这里使用的无电镀沉积的说明性示例，可以在给定时间点以在整个骨架结构上均匀的已知速率来沉积材料，而不需要使用施加至部件的电荷或电流，以便启动沉积反应。
在至少一些使用情况中，最有利的处理可能是那些响应于环境变化，例如压力或温度的变化，从溶液到沉积位置沉积自发地且选择性地发生的处理。因此，在一些实施方式中，骨架结构几何形状可以配置有定位以及/或者成形以影响金属材料沉积的位置的元件。例如，位于增材制造设备内以及/或者与增材制造设备分离的一个或更多个计算设备可以应用各种算法和启发式技术，以得到以上述方式形成的一个或更多个合适的骨架结构，并用在随后的金属材料沉积步骤中。替代地或另外地，当生成以及/或者修改骨架结构时，可以使用(例如用户的)手动输入。
根据一些实施方式，将金属材料在骨架结构上的无电镀沉积期间的沉积可以在骨架结构的表面区域上开始。当化学沉积反应化学物质良好时，这种沉积处理可以继续，直到来自骨架结构的一部分的金属沉积前端与来自骨架结构的另一部分的金属沉积前端相交为止，以及/或者直到之前沉积的金属材料封闭骨架结构的一部分以防止进入另外的沉积材料为止。骨架结构的结构元件的位置、形状以及/或者取向，例如围绕骨架内的空隙空间的元件之间的距离，可以基本上控制填充所述空隙的材料的沉积的程度和定时。
作为确定骨架结构的形状的一个示例，可以通过分析期望部件的几何结构并且生成具有与该部件近似相同的尺寸的空间填充网格来计算骨架结构的形状。这里提到的这种网格是三维形状，其包括重复结构(例如初基胞)并且填充的体积小于它占据的所有体积。例如，可以通过初基胞的三维中的常规平铺产生网格，该初基胞包括填充少于全部胞单元的三维结构。根据一些实施方式，可以通过这种网格来描述骨架结构。
通常，当通过网格描述骨架结构时，就体积而言，优选的是网格结构的体积是最小的，同时仍然为在沉积处理期间要填充的网格内的空隙提供足够的结构。如这里所提及的，空隙是指骨架结构内的空的空间，网格的各部分围绕该空间定位。内部空隙是骨架结构的重要特征，因为它们为执行沉积时材料层从网格结构向外生长提供空间。而且，与骨架结构的排列程度小于期望部件的程度相比，这种空隙的尺寸如何也是重要的。例如，如果空隙太大，那么该部件可能具有足够的材料沉积以达到期望尺寸，虽然空隙可能尚未填充。
根据一些实施方式，可以确定可以提供最大程度的金属化的部件的网格结构的最小体积。最小体积可以是用于所选材料的可能的最小体积，将根据所选材料制造骨架结构，以及最小体积可以是用于制造技术的最小体积，根据该制造技术制造骨架结构。
发明人已经认识并理解，这里描述的技术的关键方面在于网格结构内的胞尺寸(例如重复的初基胞的尺寸)的选择。当生成网格结构以表示将要制造的骨架结构时，可以选择网格的胞的各种不同尺寸。在一些实施方式中，网格单元在整个骨架结构中可具有恒定的尺寸和体积。通常，由于骨架结构的总体积减小，较大的胞体积可能导致具有较高金属化百分比的制造部件。然而，较大的网格胞体积可能导致在沉积之后最终部件中的较低的最终分辨率和减小的部件准确度。这部分地是由于较大的网格胞通常不能捕获期望的部件中的较小特征的事实。
在一些实施方式中，用于描述骨架结构的一种或更多种类型的初基胞的网格单元尺寸可以基于各种参数被选择成随结构内的位置而变化，各种参数包括骨架结构内的位置、距表面的深度、以及/或其他参数，例如单元被沉积材料完全包围的顺序。作为一个示例，包含形成制造部件的最后表面的骨架结构的部件的网格单元可以被选择为小于包含骨架结构的主体部分的网格单元。这种方法可以为表面特征产生更高的有效分辨率。用于骨架元件的可变胞尺寸可以增加骨架结构的某些部分被沉积的金属材料过早地封闭的机会，使得可能留下沉积空隙，而没有接近新鲜的沉积材料。在这种情况下，产生具有使得在沉积处理期间保持对这些空隙的接近的形状的骨架结构可能是有利的。
在一些实施方式中，某些处理步骤可以在无电镀沉积处理之前发生，以制备用于后续步骤的骨架结构。例如，根据所选择的制造方法，某些后处理步骤可能是有利的，例如光化辐射后固化和以用于通过立体光刻技术形成的部件的树脂残余物的清洁。在一些实施方式中，特定处理步骤可以应用于另外不太适合或不适合用于随后的无电镀沉积处理的骨架结构。作为一个示例，由不适合特定无电镀沉积处理的材料制造的骨架结构可以涂覆更适合无电镀沉积处理的一种或更多种涂覆材料。所述涂覆可以以各种方式施加，例如电镀、粉末涂覆、喷涂以及/或者其他技术。
根据一些实施方式，骨架结构可能经历无电镀沉积处理。合适的无电镀沉积处理导致例如金属材料的材料沉积在骨架结构上。特别地，无电镀沉积处理可导致沉积材料优先地被吸引至骨架结构材料以及之前沉积的材料。因此，随着无电镀沉积处理继续，沉积材料可以沉积至越来越大的深度，从一个或更多个骨架结构的表面向外进行。如上所述，可以有利地选择骨架结构的几何形状，以使沉积的前进区域例如在骨架结构内的内部空隙内相交，从而产生具有由沉积材料填充的需要的量的最终部分。
根据一些实施方式，提供以下描述以进一步说明本发明的某些方面。在初始步骤中，选择用于制造的部件。分析所述部件的几何描述，并计算该部件的骨架结构的几何描述。在一些使用情况中，例如，可以通过在整个部件中形成均匀的空隙来使期望部件的几何形状骨架化，使得所有这些空隙形成打开胞(open-celled)的均匀网格结构。例如，骨架结构可以由具有矩形棱镜胞的规则立方网格结构形成。这种骨架几何形状的几何模型可以由源部件几何形状形成。例如，可以在足以完全包围源部件的尺寸的体积中生成规则的立方网格结构。然后，通过使用合适的算法在网格结构和源部件的几何形状之间应用几何布尔交点，可以将所述网格结构与源部件的几何结构组合。
图1描述了用于基于待制造的部件的形状确定骨架结构的说明性过程。以任何合适的格式提供源多边形网格101，其描述最终期望部件的流形(manifold)闭合表面。对于后续处理，将所述网格转换102或光栅化成基于体素的表示103，其近似于源网格内包围的体积。可以以各种方式执行这种体素化，包括通过使用http://www.openvdb.org/上可用的OpenVDB库。通常，发明人已经发现每毫米部件维度10个体素的光栅化对于可接受的结果是足够的分辨率。在体素化处理之后，通过将体素模型的表面偏移104预期沉积处理的近似深度来减小体素模型的体积。可以以任意数量的方式执行这种偏移，包括通过使用OpenVDB库中包括的LevelSetFilter偏移功能。在一些实施方式中，发明人发现预期的2毫米的沉积，从而发现2毫米的偏移以提供可接受的结果。
于是可以在步骤106中进一步处理偏移部件形状105，以识别完全包含在偏移形状105内的每个体素的中心，从而形成胞中心107的阵列。在随后的步骤108中，可以选择胞中心107以及一个或更多个胞形状和尺寸，以在期望部分的偏移体积105内形成结构。骨架网格结构109可以是位于确定的胞中心的重复胞单元的网格。各种胞几何形状可以用于重复胞单元，只要几何形状允许胞与周围胞连接，例如将每个网格胞连接至相邻胞的立方体或八面体支柱笼，其中每个支柱包含圆柱形或矩形棱柱形。
在一些实施方式中，发明人已经发现胞单元包括多个直径约为500微米的互相连接的圆柱形支柱，以提供可接受的结果。虽然所述胞的维度和形状可以变化，但是发明人已经发现均匀的胞具有大约等于预期沉积深度的两倍加上胞支柱直径的直径，以提供可接受的结果。这样的胞应当有利地允许沉积处理尽可能多地填充胞的内部空间，同时允许沉积材料继续渗入位于网格结构内更深处的胞中。
如图2A-B所示，发明人已经认识到并领会具有修改的八面体形状的胞201的规则网格结构可以提供用于形成骨架结构的体积效率结构。特别地，如图2B所示，发明人已经发现将中心支撑柱202增材至基于金刚石的网格可以避免在网格胞内形成中心空隙，这是由于在侧面元件上的沉积过早地封闭胞体积的内部部分。
在一些实施方式中，骨架结构可以由具有约0.2mm乘0.2mm的正方形横截面的支柱形成。在一些使用情况中，随着网格胞的尺寸增加，该横截面可以保持恒定，从而降低骨架材料与沉积金属的比例。然而，较大的网格胞可能趋于降低最终制成部件的表面光洁度和准确度。在一些实施方式中，发明人将网格胞内的材料体积与空隙体积的比率选择为4：1，使得胞中的支柱之间的典型开口的宽度和高度约为0.8mm。
在选择胞形状和大小之后，可以创建重复胞形状的网格结构以形成骨架结构。可以以各种格式保持这种结构的几何描述，例如多边形网格或体素，以及例如通过布尔交叉与偏移部分的体素模型组合。理想地，所述组合导致体素的中心点处的胞的放置。在一些实施方式中，可以去除延伸超出体素模型的表面的部分胞结构，并且对胞网格的任何得到的开放边缘进行修补，以形成闭合的网格结构。然后可以将所得到的网格结构制备成任何适于随后的制造步骤的格式。
如上所述，于是可以以任意数量的方式制造骨架结构109，包括通过使用例如Form2 3D打印机中的立体光刻技术。在该说明性的实施方式中，可以使用与Form 2 3D打印机兼容的标准光聚合物树脂，例如对405nm光化辐射敏感的任何丙烯酸酯基和自由基固化的光聚合物树脂。虽然这样的材料可以容易地制造，但是典型的光聚合物树脂可能不能为随后的无电镀沉积处理提供合适的成核位置。因此，可以采取一个或更多个步骤以制备用于材料的沉积骨架结构。
根据一些实施方式，可以通过利用雾化的金属材料粉末，例如球形325铝网粉末，对骨架结构进行涂覆来制备用于材料的沉积的骨架结构。在引入雾化的金属材料粉末之前，可利用粘合剂(例如，接触粘合剂)选择性地涂覆骨架结构。
在一些实施方式中，除了或作为替代使用一种或更多种粘合剂之外，可以利用在骨架结构表面上未固化的光聚合物树脂的剩余粘合特性将雾化的以及/或者粉末状的金属材料粘附至骨架结构的表面上。当利用树脂的粘合性能时，涂覆有粉末的骨架结构暴露于额外的光化辐射可能有利于完成固化处理并将粘附的粉末固定至骨架结构的表面上。在一些实施方式中，在60℃的405nm光下以2.5mW/cm2的60分钟的完全后固化循环被应用于涂覆有粉末的部件。
在一些实施方式中，在后续步骤之前，例如利用压缩空气以及/或者振动，可以从骨架结构的表面去除外来的、未固化的粉末。在一些实施方式中，可以通过用至少90％浓度的异丙醇清洁该部件，随后用热自来水去除任何松散的金属颗粒来完成未固化粉末的去除。
基于所选择的无电镀沉积处理的化学过程，可以将任何合适的金属材料，包括任何粉末状导电材料或材料施加至骨架结构的表面。例如，可以通过上述任何技术将粉末状的铝施加至骨架结构。
在一些实施方式中，雾化粉末材料在其用于制造处理之前可以直接被引入未固化的液体光聚合物树脂中。这样的树脂的引入使形成的骨架结构在表面上呈现暴露的粉末颗粒，从而为随后的化学反应提供初始位置。例如，可以将1-5％重量的雾化铝粉引入第2版的Formlabs Clear General Purpose Resin，一种来自Formlabs，Inc.的可商业地获得的甲基丙烯酸酯光聚合物树脂。作为又一个例子，包括2-(2-溴异丁基氧基)乙基甲基丙烯酸酯(BrMA)的引发剂包可以被加入到光聚合物材料以及沉积在其上的金属中，例如Wang和Zhou在2013年12月(DOI：10.1021/am4050822)发表在ACS Applied Materials&Interfaces的“Initiator-Integrated 3D Printing Enables the Formation of Complex MetallicArchitectures”中描述的那样，该文章在此并入作为参考。
在制备骨架结构之后，然后可以开始无电镀沉积处理。在这一说明性示例中，可以使用化学镀镍系统，以利用化学镀技术将镍沉积在骨架结构上。可以理解，化学镀程序可以不同于更常用的电解电镀程序，因为它不需要任何类型的电连接。相反，通过不同溶液的反应产生沉积，在反应容器中加热至适当的温度。于是可以将要电镀的骨架结构增材至反应容器，有利地悬挂或安装以允许最佳的流体流动。这种连接可以通过不上蜡的绳、聚合物长丝、不锈钢丝、现有的支撑结构或增材至骨架的其他牺牲特征来实现。然后沉积将在骨架结构的表面上自发地开始，所述表面提供引发位置。在一些情况下，反应室内使用的化学混合物可能需要持续跟踪以及化学水平的维持，以确保发生期望的反应。在本示例中，按照Caswell Inc.发布的化学镀镍教程程序，使用Caswell Inc.提供的化学镀镍材料。
通常，无电镀处理的各种化学物质是可能的，所述化学物质通常包括例如次磷酸的镍盐的离子源、例如次磷酸钠、硼氢化钠、二甲胺硼烷或肼的还原剂、络合剂以及/或者各种稳定剂或抑制剂。
这一处理的一个重要要求可能是考虑化学镀溶液的“最大负荷”。也就是说，例如由Caswell Inc.提供的给定体积的化学镀溶液通常可以用于电镀不超过给定表面积的材料。例如，再次从Caswell Inc.获得的5品脱溶液套件被建议仅用于镀覆高达75平方英寸的表面材料。
为期望的部件确定的骨架结构通常具有比期望的部件更大的表面积。可以利用计算3D模型的表面积的各种方法中的任何一种对骨架结构的表面积进行计算，并且当确定化学镀溶液的负荷时使用计算出的表面积。在一些情况下，用于确定电镀溶液的负荷的用于计算的有效表面积可以最佳地表示为随着时间的推移在骨架的表面积上的积分。
在一些实施方式中，可以假设用于确定电镀溶液的负载的表面积在沉积时间段期间不降低，从而提供保守估计。在沉积处理完成之后，可以从反应容器中去除骨架结构和沉积材料，并利用去离子水或其他清洁液除去外来物质。在很多情况下，如果尚未达到最大反应限度，反应室内使用的化学品可以保留和重复利用。
在电镀之后，可以选择各种后处理技术以改善电镀部件的材料特性或表面光洁度。作为一个示例，电镀部件可以经历额外的减去处理步骤，例如CNC精密铣削、砂磨和/或其它抛光。另外地或者替选地，电镀部件可以经历额外的镀覆步骤，例如电镀或化学镀，以将额外的材料沉积在表面上。
在一些实施方式中，电镀部件可能经受“烧尽”步骤，该步骤去除用于制造骨架的材料。由于烧尽处理，之前由骨架结构占据的体积现在是空的，于是可以用一种或更多多种材料填充该体积，例如通过将金属材料引入烧结部件的空隙空间的处理。因此，由于骨架结构的移除和更换，最终部件可能基本上仅包括金属材料。
可以使用计算模型和实验验证以更好地建模和优化金属材料沉积处理。作为一个示例，沉积可以被建模为应用于骨架结构模型的表面的形态膨胀，直到所述表面不再接近电镀槽的大部分为止。此时，可以确定表面与沉积电镀槽的大部分中的沉积化学物质隔离，使得反应物用完并且电镀提前停止。考虑到3D空间中的点i，可以以下面的方式构造模型。首先，模型可以将d(i)定义为在点i处到模型表面的欧几里德距离。如将领会的，从点i到模型的外部存在任意多条路径。因此，对于给定路径p，我们将D(p)定义为遍历该路径的最小模型路径距离，使得以下关系得到保持：
当沉积材料为了潜在沉积迁移至表面时，载液必须穿过由骨架结构以及/或者沉积材料在所述骨架上引起的一个或更多个内部限制。如果“颈部”足够窄，这些限制可以防止在位置i处的进一步沉积。因此，对于特定的位置i，模型应当确定最窄路径的尺寸，对以下关系进行计算：
基于这一发现，给定材料的目标镀层深度t，当且仅当下列方程为真时，模型应当假设金属材料在位置i处的沉积：：
d(i)≤t and D(pbest(i))＝d(i)
基于前述参数，可以选择仿真策略以使用离散空间模型。离散网格被视为沿面、边和角连接的图。在这个离散网格中，pbest(i)的求解与Dijkstra算法是同构的，其映射如下表所示：
表1：Dijkstra算法与膨胀之间的同构性
已经发现这种仿真的结果反映了实验结果。因此，可以使用这样的反真以便为诸如种植深度和骨架结构的特性选择最佳参数，以在最终处理中实现特别是期望的结果。
图3示出了用于制造的物体和骨架网格结构的横截面，该骨架网状结构被配置成在随后的沉积处理中形成物体。为了描述给定物体的一种可能的骨架结构，图3的示例示出了基于物体310确定的骨架结构320的横截面。如上所述，当该骨架结构随后由增材制造设备制造时，可以通过初始生成该物体的骨架结构来制造需要的物体，以及然后经过材料沉积处理，将得到需要的物体。这样，根据物体310并根据已知的沉积处理两者来配置骨架320，该沉积处理随后将在骨架制造之后被施加至骨架。示出的骨架320由网格(其横截面被示出)形成，并且包括靠近物体的表面的较小网格结构，使得可以在表面(可见的地方)处产生更多细节，同时利用更少的材料在物体的内部形成骨架，其代价是细节减少(不可见的地方)。
图4是根据一些实施方式的适用于实践本发明的各方面的系统的框图。系统400示出了适合于生成指令的系统，以通过增材制造设备执行增材制造以及执行增材制造设备的后续操作以制造物体。例如，可以在系统400内生成如这里描述的制造骨架结构的指令，于是可以制造该结构。与预期的金属沉积处理相关联的各种参数可以由系统400存储，并且当生成骨架结构时被访问，使得制造的骨架被配置用于该沉积处理。
根据一些实施方式，计算机系统410可以执行生成二维层的软件，每个二维层可以包括物体的部分，例如骨架结构。于是，可以从这层数据生成指令以将该指令提供给增材制造设备，例如增材制造设备420，当由设备执行时制造层，从而制造物体。这些指令可以通过链路415进行通信，链路415可以包括任何合适的有线以及/或者无线通信连接。在一些实施方式中，单个外壳保持计算设备410和增材制造设备420，使得链路415是连接系统400的外壳内的两个模块的内部链路。
图5示出了可以在其上实现这里描述的技术的合适的计算系统环境500的示例。例如，计算环境500可以形成图4中所示的计算机系统410中的一些或全部。计算系统环境500仅是合适的计算环境的一个示例，并且不旨在对这里描述的技术的使用范围或功能提出任何限制。不应该将计算环境500解释为具有与示例性操作环境500中示出的任何一个组件或任何组件组合相关的任何依赖性或要求。
这里描述的技术可以与许多其他通用或专用计算系统环境或配置一起操作。可以适用于这里描述的技术的众所周知的计算系统、环境以及/或者配置的示例包括但不限于个人计算机、服务器计算机，手持或笔记本电脑设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括任何上述系统或设备的分布式计算环境等。
计算环境可以执行计算机可执行的指令，例如程序模块。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。这里描述的技术还可以在分布式计算环境中进行实践，其中由通过通信网络链接的远程处理设备执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储器存储设备的本地和远程计算机存储介质中。
参考图5，用于实现这里描述的技术的示例性系统包括以计算机510形式的通用计算设备。计算机510的部件可以包括但不限于处理单元520，系统存储器530以及将包括系统存储器的各种系统部件耦合至处理单元520的系统总线521。系统总线521可以是若干类型的总线结构中的任何一种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线以及利用各种总线架构中的任何一个的本地总线。作为示例而非限制，这样的架构包括工业标准架构(ISA)总线、微通道架构(MCA)总线、增强型ISA(EISA)总线、视频电子标准协会(VESA)本地总线以及外围组件互连(为PCI)总线，也称夹层总线。
计算机510通常包括各种计算机可读介质。计算机可读介质可以是可由计算机510访问的任何可用介质，并且包括易失性和非易失性介质，可移动和不可移动介质。作为示例而非限制，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据的信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动的介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储技术、CD-ROM、数字通用盘(DVD)或其他光盘存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储器或其他磁存储设备，或可以用于存储需要的信息并且可以由计算机510访问的任何其他介质。通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或调制数据信号中的其他数据，例如载波或其他传输机制，以及包括任何信息传递媒体。术语“调制数据信号”表示具有以对信号中的信息进行编码的方式设置或改变其一个或更多个特征的信号。作为示例而非限制，通信介质包括诸如有线网络或直接有线连接的有线介质，以及诸如声学、RF、红外和其他无线介质的无线介质。上述任何组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
系统存储器530包括以易失性以及/或者非易失性存储器形式的计算机存储介质，例如只读存储器(ROM)531和随机存取存储器(RAM)532。基本输入/输出系统533(BIOS)，包含基本的有助于在计算机510内的元件之间传送信息的例程，例如在启动期间，通常存储在ROM 531中。RAM 532通常包含通过处理单元520立即访问以及/或者当前正在操作的数据以及/或者程序模块。作为示例而非限制，图5示出了操作系统534、应用程序535、其他程序模块536以及程序数据537。
计算机510也可以包括其他可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质。仅作为示例，图5示出了从不可移动的、非易失性磁介质读取或写入的硬盘驱动器541，从诸如闪存的可移动、非易失性存储器552读取或写入的闪存驱动器551，以及从可移动的非易失性光盘556读取或写入的光盘驱动器555，例如CD ROM或其他光学介质。可以在示例性操作环境中使用的其它可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质包括但不限于磁带盒、闪存卡、数字通用盘、数字录像带、固态RAM、固态ROM等。通常通过诸如接口540的不可移动存储器接口将硬盘驱动器541连接至系统总线521，并且通常通过诸如接口550的可移动存储器接口将磁盘驱动器551和光盘驱动器555连接至系统总线521。
上面讨论并在图5中示出的驱动器及其关联的计算机存储介质为计算机510提供计算机可读指令、数据结构、程序模块和其他数据的存储。例如，在图5中，硬盘驱动器541被示出为存储操作系统544，应用程序545，其他程序模块546以及程序数据547。注意，这些组件可以与操作系统534、应用程序535、其它操作模块536以及程序数据537相同或不同。操作系统544、应用程序545、其它程序模块546以及程序数据547在这里是给定的不同数字，以说明它们至少是不同的副本。用户可以通过诸如键盘562和定点设备561，通常称为鼠标、轨迹球或触摸板的输入设备将命令和信息输入到计算机510中。其他输入设备(未示出)可以包括麦克风、操纵杆、游戏手柄、盘式卫星、扫描仪等。通常通过耦合至系统总线的用户输入接口560将这些和其他输入设备连接至处理单元520，但是可以通过其它接口和总线结构进行连接，例如并行端口、游戏端口或通用串行总线(USB)。监视器591或其他类型的显示设备也通过诸如视频接口590的接口连接至系统总线521。除了监视器之外，计算机还可以包括其他外围输出设备，例如扬声器597和打印机596，这些设备可以通过输出外围接口595进行连接。
计算机510可以逻辑连接至利用诸如远程计算机580的一个或更多个远程计算机在联网环境中进行操作。尽管图5中仅示出了存储器存储设备581，但是远程计算机580可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、对等设备或其它公共网络节点，并且通常包括上面相对于计算机510描述的许多或所有元件。图5中描述的逻辑连接包括局域网(LAN)571和广域网(WAN)573，但是也可以包括其他网络。这种网络环境在办公室、企业范围的计算机网络、内联网和互联网中是常见的。
当在LAN网络环境中使用时，通过网络接口或适配器570将计算机510连接至LAN571。当在WAN网络环境中使用时，计算机510通常包括调制解调器572或用于通过WAN573建立通信的其他装置，例如互联网。调制解调器572可以是内部的或外部的，可以通过用户输入接口560或其他适当的机制将调制解调器572连接至系统总线521。在联网环境中，可以将相对于计算机510描述的程序模块或其部分存储在远程存储器存储设备中。作为示例而非限制，图5示出了驻留在存储器设备581上的远程应用程序585。可以理解，所示的网络连接是示例性的，并且可以使用在各计算机之间建立通信链路的其他手段。
已经如此描述了本发明的至少一个实施方式的若干方面，应当明白，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。
这些改变、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在本发明的精神和范围内。此外，尽管指出了本发明的优点，但应当明白，并不是这里描述的技术的每个实施方式都包括每个所描述的优点。一些实施方式可以不实现这里描述为有利的任何特征，并且在一些示例中，可以实现所描述的特征中的一个或更多个以实现进一步的实施方式。因此，前面的描述和附图仅是示例性的。
可以以多种方式中的任何一种实现这里描述的技术的上述实施方式。例如，可以利用硬件、软件或其组合来实现实施方式。当在软件中实现时，可以在任何合适的处理器或处理器集合上执行软件代码，无论是在单个计算机中提供还是在多个计算机之间分布。这样的处理器可以实现为集成电路，集成电路部件中具有一个或更多个处理器，包括本领域中已知的可商购的集成电路部件，例如CPU芯片、GPU芯片、微处理器、微控制器或协处理器。或者，处理器可以在定制电路中实现，例如ASIC，或者由配置可编程逻辑器件产生的半定制电路。作为进一步的替代方案，处理器可以是较大电路或半导体器件的一部分，无论是可商购的、半定制的还是定制的。作为具体示例，一些可商购的微处理器具有多个核，使得这些核中的一个或一个子集可以构成处理器。然而，可以利用任何合适格式的电路来实现处理器。
此外，应当理解，可以以多种形式中的任何一种使计算机具体化，例如机架式计算机、台式计算机、膝上型计算机或平板计算机。另外，可以将计算机嵌入通常不被视为计算机但具有合适处理能力的设备中，包括个人数字助理(PDA)、智能电话或任何其他合适的便携式或固定电子设备。
此外，计算机可以具有一个或多个输入和输出设备。除其它方面之外，这些设备可以用于呈现用户界面。能够用于提供用户界面的输出设备的示例包括用于输出的视觉呈现的打印机或显示屏以及用于输出的可听呈现的扬声器或其他声音生成设备。能够用于用户界面的输入设备的示例包括键盘和指示设备，例如鼠标、触摸板以及数字化平板电脑。作为另一个例子，计算机可以通过语音识别或其它可听格式接收输入信息。
这些计算机可以通过一个或更多个网络以任何合适的形式互连，包括作为局域网或广域网，例如企业网络或互联网。这样的网络可以基于任何合适的技术，以及可以根据任何合适的协议进行操作，并且可以包括无线网络、有线网络或光纤网络。
此外，这里概述的各种方法或处理可以被编码为可在采用各种操作系统或平台中的任何一个的一个或更多个处理器上执行的软件。另外，可以使用许多合适的编程语言以及/或者编程或脚本工具中的任何一种来编写这样的软件，并且也可以编译为在框架或虚拟机上执行的可执行机器语言代码或中间代码。
在这方面，本发明可以体现为当在一个或多个计算机或其它处理器上执行程序时，利用实现上面讨论的本发明的各种实施方式的执行方法的一个或更多个程序对计算机可读存储介质(或多个计算机可读介质)(例如，计算机存储器、一个或更多个软盘、压缩光盘(CD)、光盘、数字视频盘(DVD)、磁带、闪存存储器、现场可编程门阵列中的电路配置或其他有形计算机存储介质)进行编码。从前述示例中能够明白，计算机可读存储介质可以保留足够时间的信息以便以非暂时形式提供计算机可执行的指令。这样的计算机可读存储介质或媒介可以是可移动的，使得存储在其上的程序或各程序可以被加载到一个或多个不同的计算机或其它处理器上，以实现如上所述的本发明的各个方面。如这里所使用的，术语“计算机可读存储介质”仅包括可以被认为是产品(即制品)或机器的非暂时性计算机可读介质。可替代地或另外地，本发明可以体现为除计算机可读存储介质之外的计算机可读介质，例如传播信号。
当在这里使用时，术语“程序”或“软件”在一般意义上用于指代能够用于对计算机或其他处理器进行编程以实现如上所述的本发明的各个方面的任何类型的计算机代码或计算机可执行指令。另外，应当理解，根据这一实施方式的一个方面，当执行一个或更多个计算机程序时，执行本发明的方法不需要驻留在单个计算机或处理器上，而是可以以模块方式在很多不同的计算机或处理器中分布，以实现本发明的各个方面。
可以以诸如程序模块的许多形式由一个或多个计算机或其他设备执行计算机可执行指令。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。通常，在各种实施方式中，可以根据需要组合或分发程序模块的功能。
而且，数据结构可以以任何合适的形式存储在计算机可读介质中。为了简化说明，可以示出具有通过数据结构中的位置相关的字段的数据结构。这种关系同样可以通过为具有在传达字段之间的关系的计算机可读介质中的位置的字段分配存储器来实现。然而，可以使用任何合适的机制来建立数据结构的字段中的信息之间的关系，包括通过使用指示器、标签或建立数据元素之间的关系的其他机制。
本发明的各个方面可以单独使用、组合使用或者在前面描述的实施方式中没有具体讨论的各种布置中使用，因此其应用不限于前述描述或附图中示出的组件的细节和布置。。例如，可以以任何方式将一个实施方式中描述的各方面与其它实施方式中描述的各方面进行组合。
而且，本发明可以体现为一种方法，已经提供了这种方法的示例。可以以任何合适的方式对作为方法的一部分执行的动作进行排序。因此，可以以与示出的顺序不同的顺序执行动作，以构造实施方式，其可以包括同时执行一些动作，即使在示例性实施方式中示出为顺序动作。
此外，将一些动作描述为由“用户”采取。应当明白，“用户”不需要是单个个体，并且在一些实施方式中，可归因于“用户”的动作可以由个人以及/或者个人与计算机辅助工具或其它机制相结合的团队执行。
在权利要求中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等的序数术语来修改权利要求要素本身并不意味着一个权利要求要素的优先权、优先或顺序优先于另一个权利要求的优先权、优先权或顺序或任何或者执行方法的行为的时间顺序，但这些序数术语仅用作标签以将具有特定名称的一个权利要求要素与具有相同名称的另一个要素(但是用于序数术语的使用)区分，以区分权利要求要素。
此外，这里使用的措辞和术语是用于描述的目的，而不应被视为限制。这里使用“包括”，“包括”或“具有”，“包含”，“涉及”以及其变化形式旨在涵盖其后列出的项目及其等同物以及它们的附加项目。

Claims (11)

1.一种通过增材制造形成金属物体的方法，所述方法包括：
获取具有外部表面的第一物体的几何描述；
生成第二物体的几何描述，所述第二物体以所述第一物体的所述外部表面为界并且具有一个或更多个空隙；
基于所述第二物体的所述几何描述，通过增材制造对所述第二物体进行制造；以及
将金属材料沉积在所述第二物体上，其中所述金属材料被沉积在所述第二物体的所述空隙中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述沉积步骤包括化学镀工艺。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述沉积步骤以恒定的速率将所述金属材料沉积在所述第二物体的整个表面上。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二物体的所述几何描述被布置成在将所述材料沉积在所述第二物体上的步骤期间相对于所述第一物体的所述外部表面偏移基于预期的沉积量的距离。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二物体包括重复胞单元的网格，每个所述胞单元内包括一个空隙。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括基于所述第一物体的所述几何描述确定所述网格的所述胞单元的尺寸。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述网格的所述胞单元的尺寸随着相对于所述第一物体的表面的深度的增加而增大。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二物体由第一材料制成并且所述沉积的材料是第二材料，并且所述方法进一步包括接在所述第二材料的沉积之后从所述第二物体去除所述第一材料。
9.一种基于由增材制造设备形成的骨架结构来形成物体的方法，所述物体由将材料沉积在所述骨架结构上的处理形成，所述方法包括：
基于所述物体的三维模型，生成所述骨架结构的几何描述，所述骨架结构以所述第一物体的所述外部表面为界并具有一个或更多个空隙，
其中所述骨架结构的所述几何描述被布置成在将材料沉积在所述骨架结构上的所述处理期间相对于所述第一物体的外部表面偏移基于预期的沉积量的距离，以及
其中所述第二物体包括重复胞单元的网格，每个所述胞单元内包括至少一个空隙；以及
利用至少一个处理器生成指令，所述指令当由所述增材制造设备执行时，使所述增材制造设备对所述骨架结构进行制造。
10.根据权利要求9所述的方法，其中生成所述骨架结构的所述几何描述进一步包括基于所述物体的所述三维模型确定所述网格的所述胞单元的尺寸。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述网格的所述胞单元的尺寸随着相对于所述物体的表面的深度的增加而增大。
CN201780064523.4A 2016-10-18 2017-10-17 增材制造中金属材料沉积的技术及相关的系统和方法 Pending CN109862975A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662409773P 2016-10-18 2016-10-18
US62/409,773 2016-10-18
PCT/US2017/056941 WO2018075488A1 (en) 2016-10-18 2017-10-17 Techniques for metallic material deposition in additive fabrication and related systems and methods

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109862975A true CN109862975A (zh) 2019-06-07

Family

ID=61902979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780064523.4A Pending CN109862975A (zh) 2016-10-18 2017-10-17 增材制造中金属材料沉积的技术及相关的系统和方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11059223B2 (zh)
EP (1) EP3528980A4 (zh)
JP (1) JP7194103B2 (zh)
CN (1) CN109862975A (zh)
WO (1) WO2018075488A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112417707A (zh) * 2020-12-10 2021-02-26 哈尔滨工业大学 一种构建沥青混合料三维空隙模型的方法
CN112519283A (zh) * 2020-11-21 2021-03-19 西安热工研究院有限公司 一种熔融沉积成型3d打印脱汞袋笼及其制备方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3697595A4 (en) 2017-10-20 2021-07-28 Formlabs, Inc. TECHNIQUES FOR THE APPLICATION OF LIGHT IN ADDITIVE MANUFACTURING AND ASSOCIATED SYSTEMS AND PROCESSES
CN116009350A (zh) 2018-06-01 2023-04-25 福姆实验室公司 改进的立体光刻技术及相关系统和方法
US11806444B2 (en) 2019-08-06 2023-11-07 New Jersey Institute Of Technology Additive manufacturing of cell-laden functional hydrogel and live cell constructs
US11491702B2 (en) * 2018-08-08 2022-11-08 New Jersey Institute Of Technology Additive manufacturing of channels
CN109440089B (zh) * 2018-10-26 2021-02-02 东南大学 基于混合3d打印技术的金属箔式应变片设计与制造方法
CN112496343B (zh) * 2020-11-30 2022-11-01 中国航发动力股份有限公司 一种用于激光选区熔化成型技术的成型方法
US11822311B2 (en) * 2021-04-26 2023-11-21 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Generation of representations of three-dimensional objects using Boolean operations

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4217182A (en) * 1978-06-07 1980-08-12 Litton Systems, Inc. Semi-additive process of manufacturing a printed circuit
US4748104A (en) * 1986-11-10 1988-05-31 Macdermid, Incorporated Selective metallization process and additive method for manufactured printed circuit boards
US4915983A (en) * 1985-06-10 1990-04-10 The Foxboro Company Multilayer circuit board fabrication process
US5296189A (en) * 1992-04-28 1994-03-22 International Business Machines Corporation Method for producing metal powder with a uniform distribution of dispersants, method of uses thereof and structures fabricated therewith
WO1997009125A1 (en) * 1995-09-08 1997-03-13 Aeroquip Corporation Making three-dimensional articles from droplets of charged particles
WO2013010108A1 (en) * 2011-07-13 2013-01-17 Nuvotronics, Llc Methods of fabricating electronic and mechanical structures
US20130299214A1 (en) * 2011-02-02 2013-11-14 3M Innovative Properties Company Patterned Substrates With Darkened Conductor Traces
WO2014179822A1 (de) * 2013-05-07 2014-11-13 Plansee Se Verfahren zur herstellung eines formkörpers und damit herstellbarer formkörper
US20140335313A1 (en) * 2013-05-13 2014-11-13 The Board Of Trustees Of The University Of Alabama Systems and Methods for Designing And Fabricating Contact-Free Support Structures for Overhang Geometries of Parts in Powder-Bed Metal Additive Manufacturing
WO2015006434A1 (en) * 2013-07-09 2015-01-15 United Technologies Corporation Counterfeit proofing of plated polymers
US20150048209A1 (en) * 2013-08-16 2015-02-19 Robert Hoyt Structures with Internal Microstructures to Provide Multifunctional Capabilities
US20150080495A1 (en) * 2013-07-11 2015-03-19 Kurt E. Heikkila Surface modified particulate and sintered or injection molded products
US20150193559A1 (en) * 2014-01-09 2015-07-09 Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. Method for creating three dimensional lattice structures in computer-aided design models for additive manufacturing
US20160152314A1 (en) * 2014-12-01 2016-06-02 Raytheon Company Composite Structural Component
EP3050650A1 (en) * 2015-02-02 2016-08-03 United Technologies Corporation Method and system for providing contact free thermal support in an additive manufacturing process
CN105834422A (zh) * 2016-05-06 2016-08-10 西安铂力特激光成形技术有限公司 一种金属增材制造方法及装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011117952A1 (ja) * 2010-03-24 2011-09-29 株式会社島津製作所 測定システム
JP5884321B2 (ja) 2011-07-08 2016-03-15 ソニー株式会社 構造物の製造方法
CN103805972B (zh) 2014-01-17 2015-12-30 北京航空航天大学 一种采用模板法构筑超轻空心管微点阵金属材料及其制备方法

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4217182A (en) * 1978-06-07 1980-08-12 Litton Systems, Inc. Semi-additive process of manufacturing a printed circuit
US4915983A (en) * 1985-06-10 1990-04-10 The Foxboro Company Multilayer circuit board fabrication process
US4748104A (en) * 1986-11-10 1988-05-31 Macdermid, Incorporated Selective metallization process and additive method for manufactured printed circuit boards
US5296189A (en) * 1992-04-28 1994-03-22 International Business Machines Corporation Method for producing metal powder with a uniform distribution of dispersants, method of uses thereof and structures fabricated therewith
WO1997009125A1 (en) * 1995-09-08 1997-03-13 Aeroquip Corporation Making three-dimensional articles from droplets of charged particles
US20130299214A1 (en) * 2011-02-02 2013-11-14 3M Innovative Properties Company Patterned Substrates With Darkened Conductor Traces
WO2013010108A1 (en) * 2011-07-13 2013-01-17 Nuvotronics, Llc Methods of fabricating electronic and mechanical structures
WO2014179822A1 (de) * 2013-05-07 2014-11-13 Plansee Se Verfahren zur herstellung eines formkörpers und damit herstellbarer formkörper
US20140335313A1 (en) * 2013-05-13 2014-11-13 The Board Of Trustees Of The University Of Alabama Systems and Methods for Designing And Fabricating Contact-Free Support Structures for Overhang Geometries of Parts in Powder-Bed Metal Additive Manufacturing
WO2015006434A1 (en) * 2013-07-09 2015-01-15 United Technologies Corporation Counterfeit proofing of plated polymers
US20150080495A1 (en) * 2013-07-11 2015-03-19 Kurt E. Heikkila Surface modified particulate and sintered or injection molded products
US20150048209A1 (en) * 2013-08-16 2015-02-19 Robert Hoyt Structures with Internal Microstructures to Provide Multifunctional Capabilities
US20150193559A1 (en) * 2014-01-09 2015-07-09 Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. Method for creating three dimensional lattice structures in computer-aided design models for additive manufacturing
US20160152314A1 (en) * 2014-12-01 2016-06-02 Raytheon Company Composite Structural Component
EP3050650A1 (en) * 2015-02-02 2016-08-03 United Technologies Corporation Method and system for providing contact free thermal support in an additive manufacturing process
CN105834422A (zh) * 2016-05-06 2016-08-10 西安铂力特激光成形技术有限公司 一种金属增材制造方法及装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112519283A (zh) * 2020-11-21 2021-03-19 西安热工研究院有限公司 一种熔融沉积成型3d打印脱汞袋笼及其制备方法
CN112417707A (zh) * 2020-12-10 2021-02-26 哈尔滨工业大学 一种构建沥青混合料三维空隙模型的方法
CN112417707B (zh) * 2020-12-10 2022-09-09 哈尔滨工业大学 一种构建沥青混合料三维空隙模型的方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019533086A (ja) 2019-11-14
JP7194103B2 (ja) 2022-12-21
EP3528980A1 (en) 2019-08-28
US20180104895A1 (en) 2018-04-19
EP3528980A4 (en) 2020-04-08
US11059223B2 (en) 2021-07-13
WO2018075488A1 (en) 2018-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109862975A (zh) 增材制造中金属材料沉积的技术及相关的系统和方法
US10953603B2 (en) Methods, systems, and computer program products for determining orientation and fabrication parameters used in three-dimensional (3D) continuous liquid interface printing (CLIP) systems, and related printers
US10654220B2 (en) Multi-material three dimensional models
US20180259939A1 (en) Print data generation systems
Zhu et al. Codimensional non-Newtonian fluids
TW200413179A (en) Methods and systems for producing an object through solid freeform fabrication by varying a concentration of ejected material applied to an object layer
WO2013113372A1 (en) Techniques for three-dimensional printing
WO2008151063A2 (en) High definition versatile stereolithic method and material
KR102077466B1 (ko) 마모 인디케이터를 나타내는 데이터
WO2019136222A1 (en) System and method for reducing effects of spreading forces during 3d printing
De Beer Advances in three dimensional printing-state of the art and future perspectives
Štěpánek Computer-aided product design: granule dissolution
CN106661838B (zh) 用于制备或加工滚筒的方法、滚筒和滚筒功能层
Kumar et al. Rapid prototyping, rapid tooling and reverse engineering: From biological models to 3d bioprinters
Zhang et al. Position-based fluid control
Ballani et al. Reconstruction of random heterogeneous media
Lopes da Silva 3D technologies and the new digital ecosystem: a Brazilian experience
WO2021154253A1 (en) Identifiable structures in three-dimensional objects
Lu et al. A Rigging‐Skinning Scheme to Control Fluid Simulation
Chua et al. 3d Printing and additive Manufacturing: Principles and applications-of rapid Prototyping
Costa Design and Optimisation Methods for Structures produced by means of Additive Layer Manufacturing processes
CN107506510A (zh) 用于制造具有改善的表面特性的物体的方法和装置
Panetta et al. Shape from Release: Inverse Design and Fabrication of Controlled Release Structures
Kern Additive Manufacturing: Shaping the Supply Chain Revolution?
US20210331401A1 (en) Three-dimensional object production

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190607

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication