CN109863014B - 改进的三维物体的增材制造 - Google Patents

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Abstract

系统被配置成形成在三维物体内具有多个区域的三维（3D）物体。该区域根据系统操作参数而彼此不同。该系统可操作以执行方法，该方法包括：（1）接收实体模型文件，（2）基于文件生成3D物体的壳，（3）将壳划分成区域，（4）定义或选择用于形成区域的参数，（5）形成定义3D物体的层的层数据，并根据层数据创建刀具路径，包括合并针对区域的层数据。

Description

改进的三维物体的增材制造
相关申请的交叉引用
本非临时专利申请要求于2016年9月1日提交的Roy Sterenthal等人的题为“IMPROVED ADDITIVE MANUFACTURING OF A THREE-DIMENSIONAL OBJECT”的美国临时申请序列号62/382,543的优先权，根据U.S.C. 119（e）的权益，通过引用将该临时申请并入本文中。本非临时专利申请还要求于2016年12月14日提交的Roy Sterenthal的题为“IMPROVEDADDITIVE MANUFACTURING OF A THREE-DIMENSIONAL OBJECT”的美国临时申请序列号62/434,136的优先权，根据U.S.C. 119（e）的权益，通过引用将该临时申请并入本文中。
技术领域
本公开一般地涉及增材制造（additive manufacturing），并且特别地涉及三维物体的改进的增材制造，包括诸如创建支撑结构、设计感知或以其他方式创建相应的增材制造参数的多个区域、多曝光和/或使用多个挤出机、激光器或打印头的特征。
背景技术
近年来，已经开发了用于快速生产三维（3D）物体的许多不同的增材制造技术。增材制造及其相关变型有时被称为3D打印、实体成像、实体自由成形制造、快速原型（prototyping）和制造以及诸如此类。增材制造包括许多不同的技术，用于利用表示物体的横截面的层或切片数据从构建材料逐层形成三维物体。这些技术包括例如挤出沉积或选择性沉积建模（SDM）技术（诸如熔融沉积建模（FDM）和熔融丝制造（FFF））、立体光刻（SLA）、聚喷射打印（PJP）、多喷射打印（MJP）、选择性激光烧结（SLS）、三维打印（3DP）技术（诸如彩色喷射打印（CJP）以及诸如此类）。
多种增材制造技术从相应的数字实体模型形成三维物体，该实体模型通常由计算机辅助设计系统提供（该实体模型有时被称为CAD模型）。实体模型可以通过几何形状的集合来表示物体及其结构部件。该实体模型可以被导出到表示物体的闭合形状表面几何形状的另一种形式，其有时可以被称为壳。在一些示例中，物体的壳可以采取多边形（例如三角形）的网格的形式，诸如在STL（标准镶嵌语言（standard tessellation language））模型或文件的情况下。然后，可以将物体的壳切片成定义壳的层的层数据。该层数据可以被格式化成描述用于形成物体的刀具路径的适当语言，该层数据可以被增材制造系统接收，以操纵构建材料来逐层形成物体。
尽管现有的增材制造技术是足够的，但是通常还期望对现有技术进行改进。
发明内容
本公开的示例实现一般地涉及用于三维物体的增材制造的改进的计算装置、方法和计算机可读存储介质，包括诸如创建支撑结构、设计感知或以其他方式创建相应的增材制造参数的多个区域、多曝光和/或使用多个挤出机、激光器或打印头的特征。
因此，本公开包括但不限于以下示例实现。一些示例实现提供了一种确定针对通过增材制造形成的三维物体的支撑结构的类型的方法，该方法包括：接收三维物体的实体模型；执行实体模型的几何分析以识别需要支撑结构的三维物体的区域；在如此识别的区域处执行实体模型的应力和翘曲分析，应力和翘曲分析包括应用于实体模型的一个或多个启发式算法，并且排除三维物体的相应有限元模型的有限元分析；选择要放置在如此识别的区域处的支撑结构的类型，基于如此执行的应力和翘曲分析，从支撑结构的多种类型中选择支撑结构的类型；以及基于实体模型来生成三维物体的壳，并且包括在如此识别的区域处以及具有如此选择的类型的支撑结构。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，实体模型由多边形的网格组成，并且执行几何分析包括将相邻多边形收集到需要支撑结构的三维物体的区域中。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，执行应力和翘曲分析包括总应力分析，其包括：针对相邻多边形中的相应多边形产生矢量，包括针对每个相邻多边形，追踪从相邻多边形到以相邻多边形为中心的球体的面向上的半球的外圆周的多条均匀分布的光线，并且将与从相邻多边形延伸穿过实体模型的多条光线的矢量重合的多个矢量相加，所述多个矢量从相邻多边形延伸到实体模型的外表面，所述多个矢量被相加以产生针对相邻多边形的矢量；以及根据针对相邻多边形中的相应多边形的矢量确定针对该区域的总应力值。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，相邻多边形的子集位于该区域的边界上，并且执行应力和翘曲分析包括角应力分析，包括：针对相邻多边形的子集中的相应多边形产生矢量，包括对于子集的每个相邻多边形，追踪从相邻多边形到以相邻多边形为中心的球体的面向上的半球的外圆周的多条均匀分布的光线，并且将与从相邻多边形延伸穿过实体模型的多条光线的矢量重合的多个矢量相加，多个矢量从相邻多边形延伸到实体模型的外表面的第一个或者面向上的半球的外圆周，该多个矢量被相加以产生针对相邻多边形的矢量；以及根据针对相邻多边形的子集中的相应多边形的矢量来确定针对该区域的角应力值。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，执行应力和翘曲分析包括翘曲分析，包括：针对相邻多边形中的相应多边形产生矢量，包括对于每个相邻多边形，基于来自相邻多边形的法线来识别实体模型内的邻近区域；追踪从邻近区域到以邻近区域为中心的球体的相邻半球的外圆周的多条均匀分布的光线，将从邻近区域延伸到实体模型的外表面的第一多个矢量相加，第一多个矢量被相加以产生第一矢量，将从邻近区域延伸到实体模型的外表面的第一个或者也以邻近区域为中心的较小的第二球体的相邻半球的外圆周的第二多个矢量，第二多个矢量被相加以产生第二矢量；以及将第一矢量和第二矢量相加以产生针对相邻多边形的矢量；并且根据针对相邻多边形中的相应多边形的矢量来确定针对该区域的翘曲值。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，执行应力和翘曲分析包括确定总应力、角应力和翘曲的值，并且其中选择支撑结构的类型包括基于总应力、角应力和翘曲的值来选择支撑结构的类型。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，三维物体的实体模型处于坐标系中，该坐标系具有包括x轴和y轴和z轴的正交轴，高度由在z轴的方向上与实体模型的最底部区域的距离来定义，并且总应力、角应力和翘曲的值包括平均总应力值，并且其中选择支撑结构的类型包括在其中区域的高度小于或等于阈值高度并且平均总应力值高于阈值总应力值的情况下选择裙型支撑结构。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，选择支撑结构的类型包括在其中区域的高度大于阈值高度但小于或等于第二阈值高度并且平均总应力值高于阈值总应力值的情况下选择实体型支撑结构。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，生成包括支撑结构的壳包括基于区域的高度和平均总应力值来生成包括其中定义有间隙的实体型支撑结构的壳。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，总应力、角应力和翘曲的值包括最大角应力值，并且其中选择支撑结构的类型包括在其中最大角应力值高于阈值角应力值的情况下选择锥型支撑结构或实体壁型支撑结构。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，总应力、角应力和翘曲的值包括平均翘曲值，并且其中选择支撑结构的类型包括在其中平均翘曲值低于阈值翘曲值的情况下选择壁型支撑结构。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，生成包括支撑结构的壳包括生成包括壁型支撑结构的壳，其具有根据平均翘曲值参数化的间距、图案和齿参数。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，该方法进一步包括：形成定义壳的多个层的层数据，以供在形成三维物体和支撑结构时使用；以及根据用于由增材制造系统接收的层数据创建刀具路径（有时称为扫描路径），所述增材制造系统被配置成操纵构建材料以逐层形成三维物体和支撑结构。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，该方法进一步包括将壳划分成区域并且由此形成三维物体的区域；以及针对增材制造系统定义或选择参数的集合以形成三维物体的区域中的每个区域，参数的集合在区域之间是不同的，并且其中创建刀具路径包括合并针对刀具路径中的区域的层数据。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，增材制造系统包括激光器，该激光器被配置成将光束发射到构建材料上以逐层形成三维物体，并且参数的集合包括以下各项中的一项或多项的值：光束功率、光束偏移、激光速度、激光时间延迟、激光加速度参数或激光聚焦。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，三维物体的壳处于坐标系中，坐标系具有包括x轴和y轴以及z轴的正交轴，并且其中，创建刀具路径包括以下各项中的一项或多项：（a）针对区域之间的参数的集合中不同的任何光束偏移增加刀具路径中的连续性，（b）包括在其中三维物体的区域被联结的z轴的方向上的刀具路径中的指形接合（finger joint），（c）在x轴和y轴的方向上逐层地重新定向刀具路径和/或影线，或者（d）针对每个区域偏移刀具路径的轮廓端点。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，（b）包括指形接合包括在其中区域被联结的x轴和y轴的方向上交替地向区域施加偏移。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，（c）重新定向刀具路径包括重新定向刀具路径以由此重新定向由增材制造系统形成的三维物体中的影线。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，（d）偏移轮廓包括在其中三维物体的区域被联结的刀具路径的轮廓端点处的刀具路径中增加接近和缩回运动。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，将壳划分成区域包括接收用户输入以将三维体积覆盖到壳上，三维体积包围并由此定义三维物体的区域。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，增材制造系统包括激光器，该激光器被配置成将光束发射到构建材料上，以逐层形成三维物体，其中将壳划分成区域包括定义包括壳的另一区域的多曝光区域并且由此形成没有支撑结构的三维物体，该多曝光区与用于增材制造系统的参数的集合相关联，参数的集合在多曝光区域和多曝光区外的三维物体之间是不同的，并且其中创建刀具路径包括在多曝光区内重复刀具路径。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，多曝光区域的参数的集合包括相对于多曝光区域外部降低能量曝光的光束功率和激光速度。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，增材制造系统包括第一和第二挤出机，该第一和第二挤出机被配置成分发相应的构建材料，以逐层地分别形成三维物体的第一和第二区域，并且其中创建刀具路径包括分别针对第一和第二挤出机创建第一和第二刀具路径，并且包括合并第一和第二刀具路径中的针对第一和第二区域的层数据。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，增材制造系统包括第一和第二激光器，该第一和第二激光器被配置成将相应的光束发射到构建材料上，以逐层地分别形成三维物体的第一和第二区域，并且其中创建刀具路径包括分别为第一和第二激光器创建第一和第二刀具路径，并且包括合并第一和第二刀具路径中的针对第一和第二区域的层数据。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，增材制造系统包括第一和第二打印头，该第一和第二打印头被配置成将相应的粘合剂输送到构建材料上，以逐层地分别形成三维物体的第一和第二区域，并且其中创建刀具路径包括分别针对第一和第二打印头创建第一和第二刀具路径，并且包括合并第一和第二刀具路径中的针对第一和第二区域的层数据。
一些示例实现提供了一种针对通过增材制造形成的三维物体创建参数的多个区域的方法，所述方法包括：接收三维物体的实体模型；基于实体模型生成三维物体的壳；将壳划分成区域并且由此形成三维物体的区域；针对增材制造系统定义或选择参数的集合以形成三维物体的区域中的每个区域，参数的集合在区域之间是不同的；形成定义壳的多个层的层数据，以供在形成区域并且由此形成三维物体时使用；以及根据层数据创建刀具路径，并且包括合并针对区域的层数据，以供增材制造系统接收，所述增材制造系统被配置成操纵构建材料以逐层地形成三维物体。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，增材制造系统包括激光器，激光器被配置成将光束发射到构建材料上以逐层地形成三维物体，并且参数的集合包括以下各项中的一项或多项的值：光束功率、光束偏移、激光速度、激光时间延迟、激光加速度参数或激光聚焦。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，三维物体的壳处于坐标系中，坐标系具有包括x轴和y轴以及z轴的正交轴，并且其中，创建刀具路径包括以下各项中的一项或多项：（a）针对区域之间的参数的集合中不同的任何光束偏移增加刀具路径中的连续性，（b）包括在其中三维物体的区域被联结的z轴的方向上的刀具路径中的指形接合，（c）在x轴和/或y轴的方向上逐层地重新定向刀具路径，或者（d）针对每个区域偏移刀具路径的轮廓端点。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，（b）包括指形接合包括在其中区域被联结的x轴和/或y轴的方向上交替地向区域施加偏移。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，（c）重新定向刀具路径包括重新定向刀具路径以由此重新定向由增材制造系统形成的三维物体中的影线。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，（d）偏移轮廓包括在其中三维物体的区域被联结的刀具路径的轮廓端点处的刀具路径中增加接近和缩回运动。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，定义参数的集合包括接收用户输入以将三维体积覆盖到壳上，三维体积包围并由此定义三维物体的区域。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，增材制造系统包括激光器，该激光器被配置成将光束发射到构建材料上，以逐层形成三维物体，其中将壳划分成区域包括定义包括壳的另一区域的多曝光区域并且由此形成没有支撑结构的三维物体，该多曝光区域与针对增材制造系统的参数的集合相关联，参数的集合在多曝光区域和多曝光区域外部的三维物体之间是不同的，并且其中创建刀具路径包括在多曝光区域内重复刀具路径。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，针对多曝光区域的参数的集合包括相对于多曝光区域外部降低能量曝光的光束功率和激光速度。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，增材制造系统包括第一和第二挤出机，该第一和第二挤出机被配置成分发相应的构建材料，以逐层地分别形成三维物体的第一和第二区域，并且其中创建刀具路径包括分别针对第一和第二挤出机创建第一和第二刀具路径，并且包括合并第一和第二刀具路径中的针对第一和第二区域的层数据。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，增材制造系统包括第一和第二激光器，该第一和第二激光器被配置成将相应的光束发射到构建材料上，以逐层地分别形成三维物体的第一和第二区域，并且其中创建刀具路径包括分别针对第一和第二激光器创建第一和第二刀具路径，并且包括合并第一和第二刀具路径中的针对第一和第二区域的层数据。
在任何先前或任何随后的示例实现或其任何组合的方法的一些示例实现中，增材制造系统包括第一和第二打印头，该第一和第二打印头被配置成将相应的粘合剂输送到构建材料上，以逐层地分别形成三维物体的第一和第二区域，并且其中创建刀具路径包括分别针对第一和第二打印头创建第一和第二刀具路径，并且包括合并第一和第二刀具路径中的针对第一和第二区域的层数据。
一些示例实现提供了一种用于确定通过增材制造形成的三维物体的支撑结构的类型的计算装置，该计算装置包括处理器和存储可执行指令的存储器，该可执行指令响应于由处理器执行而使得计算装置至少执行任何先前示例实现的方法或其任何组合。
一些示例实现提供了用于针对通过增材制造形成的三维物体创建参数的多个区域的计算装置，该计算装置包括处理器和存储可执行指令的存储器，该可执行指令响应于由处理器执行而使得计算装置至少执行任何先前示例实现的方法或其任何组合。
一些示例实现提供了一种计算机可读存储介质，用于确定针对通过增材制造形成的三维物体的支撑结构的类型。计算机可读存储介质是非暂时性的并且具有存储在其中的计算机可读程序代码部分，该计算机可读程序代码部分响应于由处理电路执行而使得计算装置至少执行任何先前示例实现的方法或其任何组合。
一些示例实现提供了一种计算机可读存储介质，用于针对通过增材制造形成的三维物体创建参数的多个区域。计算机可读存储介质是非暂时性的并且具有存储在其中的计算机可读程序代码部分，该计算机可读程序代码部分响应于由处理电路执行而使得计算装置至少执行任何先前示例实现的方法或其任何组合。
从阅读以下详细描述连同在下面被简要描述的附图，本公开的这些和其他特征、方面和优点将是显而易见的。本公开包括本公开中阐述的两个、三个、四个或更多个特征或元件的任何组合，而不管这样的特征或元件是否在本文中描述的具体示例实现中被明确地组合或以其他方式叙述。本公开旨在被整体阅读，使得本公开的任何可分离的特征或元件，在其方面中的任何方面和示例实现中，应当被视为预期的，即可组合的，除非本公开的上下文另外清楚地规定。
因此，将理解，提供该发明内容仅仅为了总结一些示例实现的目的，以便提供对本公开的一些方面的基本理解。因此，将理解，上述示例实现仅仅是示例，并且不应被解释为以任何方式缩小本公开的范围或精神。从以下详细描述，结合附图，其他示例实现、方面和优点将变得显而易见，附图通过示例的方式图示了一些所描述的示例实现的原理。
附图说明
因此，已经以一般术语描述了本公开的示例实现，现在将参考附图，附图不一定按比例绘制，并且其中：
图1是根据本公开的示例实现的包括计算装置和增材制造系统的系统的图示；
图2图示了可以对应于图1的增材制造系统的增材制造系统的第一实施例；
图3图示了可以对应于图1的增材制造系统的增材制造系统的第二实施例；
图4图示了可以对应于图1的增材制造系统的增材制造系统的第三实施例；
图5图示了根据一些示例实现的三维物体的实体模型的壳表示；
图6图示了对实体模型的总应力分析和翘曲分析的各方面；
图7图示了对实体模型的总应力分析和翘曲分析的各方面；
图8图示了类似于图5的实体模型的实体模型的壳，并且包括可以根据示例实现选择的各种类型的支撑结构；
图9图示了根据示例实现的图8的壳，并突出显示了其中定义有间隙的实体型支撑结构；
图10图示了根据示例实现可以被呈现给用户的图形用户接口（GUI），并且可以从其执行各方面；
图11图示了根据第一示例实现的用于合并具有用于增材制造三维物体的不同参数的区域的技术；
图12图示了根据第二示例实现的用于合并具有用于增材制造三维物体的不同参数的区域的技术；
图13A图示了根据第三示例实现的用于合并具有用于增材制造三维物体的不同参数的区域的技术；
图13B图示了根据第四示例实现的用于合并具有用于增材制造三维物体的不同参数的区域的技术；
图14A图示了根据第五示例实现的用于合并具有用于增材制造三维物体的不同参数的区域的技术；
图14B图示了根据第六示例实现的用于合并具有用于增材制造三维物体的不同参数的区域的技术；
图15图示了根据示例实现的可能由没有校正的多个区域产生的轮廓中的差异；
图16图示了根据示例实现的用于合并区域以提供校正的示例性技术；
图17A图示了根据示例实现的壳，其包括用于产生具有特定参数的区域的内部区域，以实现多曝光以避免其中的支撑结构；
图17B图示了从图17A获得的细节；
图17C图示了从图17B获得的细节；
图18图示了根据示例实现的使用热应力分析或残余应力分析的刀具路径优化；
图19图示了示例性三维物体内的不同区域；
图20A图示了根据示例实现的增材制造系统的多个挤出机、激光器或打印头之间的实体模型、壳或熔池的第一示例性划分。
图20B图示了根据示例实现的增材制造系统的多个挤出机、激光器或打印头之间的实体模型、壳或熔池的第二示例性划分。
图21是示出根据一些示例实现的确定针对通过增材制造形成的三维物体的支撑结构的类型的方法中的各种操作的流程图；
图22图示了根据一些示例实现的针对通过增材制造形成的三维物体创建参数的多个区域的方法中的各种操作；以及
图23图示了在一些示例中可以对应于图1中图示的系统的计算装置的装置。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本公开的一些实现，在附图中示出了本公开的一些但不是全部实现。实际上，本公开的各种实现可以以许多不同的形式来实现，并且不应被解释为限于本文中阐述的实现；而是，提供这些示例实现使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。例如，除非另外指示，否则将某事物引用作为是第一、第二或者诸如此类不应被解释为暗示特定顺序。此外，例如，本文中可以参考定量测量、值、关系或者诸如此类（例如，平面、共面、垂直）。除非另外说明，否则任何一个或多个（如果不是所有的这些的话）可以是绝对的或近似的，以考虑可能发生的可接受的变化，诸如由于工程公差或者诸如此类引起的那些变化。相同的参考标号始终指的是相同的元件。
本公开的示例实现一般地涉及增材制造。现在参考图1，图示了根据本公开的示例实现的系统100。该系统可以包括用于执行一个或多个功能或操作的多个不同装置、子系统以及诸如此类中的任何一个。如示出的那样，例如，该系统可以包括计算装置102和增材制造系统104。计算装置通常被配置成接收和准备数据以供增材制造系统接收，并且根据所述数据，增材制造系统可以被配置成操纵构建材料以形成物理的、有形的三维物体106。
增材制造系统104可以被配置成根据多种增材制造技术中的任何技术来形成物体106。合适的增材制造技术的示例包括挤出-沉积或选择性沉积建模（SDM）技术（诸如熔融沉积建模（FDM）和熔融丝制造（FFF））、立体光刻（SLA）、聚喷射打印（PJP）、多喷射打印（MJP）、选择性激光烧结（SLS）、三维打印（3DP）技术（诸如彩色喷射打印（CJP））以及诸如此类。图2、图3和图4图示了相应的增材制造系统200、300和400，其在一些示例中可以对应于图1的增材制造系统。
图2图示了增材制造系统200，其可以被配置成根据多个不同的基于挤出的或选择性沉积建模（SDM）技术中的任何技术来操作，所述技术诸如熔融沉积建模（FDM）、熔融丝制造（FFF）或者诸如此类。如示出的那样，增材制造系统200可以包括一个或多个挤出机202、204，所述挤出机202、204被配置成分发相应构建材料206、208，以逐层地形成三维物体210（例如，物体106）。合适的构建材料的示例包括热塑性塑料、高密度聚乙烯（HDPE）、共晶金属、可食用材料、橡胶、建模粘土、橡皮泥、RTV硅树脂、瓷料（porcelain）、金属粘土以及诸如此类。
图3图示了增材制造系统300，其可以被配置成根据诸如立体光刻（SLA）、选择性激光烧结（SLS）或者诸如此类的增材制造技术来操作。如示出的那样，增材制造系统300可以包括激光器302，激光器302被配置成将光束304发射到构建材料306上，以逐层地形成三维物体308（例如，物体106）。这里，合适的构建材料的示例包括光聚合物、热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末以及诸如此类。在替代实施例中，元件302可以是电子束304发生器。
图4图示了增材制造系统400，其可以被配置成根据诸如彩色喷射打印（CJP）或者诸如此类的三维打印（3DP）技术来操作。如示出的那样，增材制造系统可以包括一个或多个打印头402、404，所述打印头402、404被配置成将相应的粘合剂406、408输送到构建材料410上，以逐层地形成三维物体412（例如，物体106）。合适的构建材料的示例包括淀粉、石膏灰泥、沙子、丙烯酸粉末、糖以及诸如此类，而合适的粘合剂的示例包括水或水基液体、碳酸钙、氰基丙烯酸酯、其他类型的液体以及诸如此类。
返回到图1，在一些示例实现中，计算装置102可以被用于确定针对由增材制造系统104形成的三维物体106的支撑结构的类型。根据这些示例实现，计算装置可以接收三维物体的实体模型。可以使用b-rep（边界表示）几何定义或通过任何多边形表示来定义实体模型。图5图示了坐标系502中的三维物体的实体模型的壳500表示，该坐标系502具有包括x轴和y轴以及z轴的正交轴，并且其中高度h可以由在z轴的方向上离壳以及相应地实体模型的最底部区域504的距离来定义。
A.支撑结构创建
根据示例实现，计算装置102可以执行实体模型的几何分析以识别需要支撑结构的三维物体的区域。在一些示例中，实体模型由多边形（例如，三角形）的网格组成。在这些示例中，几何分析可以包括将相邻多边形收集到需要支撑结构的三维物体的区域中。在一些示例中，这可以通过识别面向下的多边形并将面向下的多边形中的相邻的多边形收集到需要支撑结构的三维物体的区域中来实现。面向下的多边形可以以多种不同的方式来识别，所述方式诸如具有高于某个阈值角度的法线的那些方式。
在一些示例中，计算装置102可以进一步应用一个或多个启发式算法来完成该区域。多个这些算法对于由三角形的网格组成的实体模型是特别有用的，但也可以被应用于其他类型的多边形的网格。合适的启发式算法的一个示例重新格式化网格以包括等边三角形（多边形），以避免长三角形或不均匀扩展的三角剖分。合适的启发式算法的另一示例基于相邻三角形来优化面向下的三角形的识别，并且基于相邻三角形，可以将更多三角形添加到该区域，或者可以合并或分离三角形的组。
合适的启发式算法的另一个示例平滑该区域以避免具有锯齿形轮廓的区域，否则该锯齿形轮廓的区域可能由包括落在阈值角度的附近的三角形的区域创建。该启发式算法可以基于相邻三角形和其他几何值来平滑该区域。
在合适的启发式算法的又一个示例中，可以应用一个或多个过滤器以排除较不相关或不相关的区域，诸如不被认为是更可能需要支撑结构的局部最低几何形状的小区域或薄区域。可以分析相邻三角形以从区域中排除可能与支撑结构创建的目的不相关的任何区域。可以分析相邻数据以便优化该区域，使得向前看相邻顶点数据意味着该区域的边界上的三角形的相关性或者该区域中可以包括或不包括的三角形的相关性。由于几何方向和对哪里需要支撑的理解，可以过滤该区域的部分。另一个过滤器可以识别最底部区域，并且在适当时放大相邻三角形的集合以包括在最底部区域内和在其之外的那些，以创建用于放置支撑结构的足够区域。
根据示例实现，可以使用不同类型的支撑结构来减少三维物体106中的残余应力的影响。残余应力是三维物体中的构建失败、几何变形和裂缝的主要原因。可以使用不同类型的支撑结构来经由除热和锚固来减少这些影响。然而，已知可以通过诸如有限元分析（FEA）之类的技术实现的构建过程的真实物理模拟是极其计算密集的，并且因此花费几十个小时。示例实现的计算装置102可以基于经验知识使用FEA方法的替代方案以在合理时间内提供足够的近似结果，从而允许用户在准备用于制造的三维物体时最小化尝试和错误周期。
更具体地，计算装置102可以选择要放置在如此识别的区域处的支撑结构的特定类型，并且可以根据该区域处的实体模型的应力和翘曲分析来这样做。应力和翘曲分析可以包括总应力分析、角应力分析和/或翘曲分析。应力和翘曲分析可以包括应用于实体模型的一个或多个启发式算法，并且排除三维物体的对应有限元模型的有限元分析。然后，计算装置可以形成定义壳的多个层的层数据，以供在形成三维物体106和支撑结构时使用，并且根据层数据来创建刀具路径，以供增材制造系统104接收。如将被理解的那样，实体模型通常描述三维物体的几何形状。由实体模型描述的三维物体的表示是经由壳来进行的。
应力和翘曲分析可以包括对多个启发式假设的体积分布分析。例如，可以假设热分布、传递和吸收是围绕需要支撑结构的区域的体积（和面积）的函数。另一个假设可能是应力被集中在体积边界周围，这可以使得更有选择性的分析能够改善分析的性能（降低计算要求）。在一些示例中，分析三维数据，但是可以将结果可视化并且主要在三维物体的边界上执行分析，这也可以降低计算要求。
体积分布分析可以被实现为光线追踪，其中光线跨半球均匀分布，这为分析增加了方向维度。可以经由具有若干精度水平的“分辨率”参数来定义在其上执行分析的光线的量和区域的密度。然后可以将结果存储在（与之对齐）三维物体的实体模型的边界上以供进一步使用。
图6图示了根据一些示例实现的对实体模型602的总应力分析600的各方面。在一些示例中，总应力分析包括针对相邻的多边形中的相应的多边形产生矢量604。这又可以包括对于每个相邻多边形，追踪从相邻多边形到以相邻多边形为中心的球体608的面向上的半球606的外圆周的多条均匀分布的光线604，并且将与从相邻多边形延伸穿过实体模型的多条光线的矢量重合的多个矢量610相加。多个矢量中的矢量从相邻多边形延伸到实体模型的外表面，并且被相加以产生针对相邻多边形的矢量612。然后可以根据针对相邻多边形中的相应多边形的矢量确定针对该区域的总应力值。
角应力分析可以以类似于总应力的方式实现，但是可以集中于区域的边界上的相邻多边形，并且可以限制矢量的长度。根据合适的角应力分析，相邻多边形的子集位于该区域的边界上。角应力分析可以包括针对相邻多边形的子集中的相应多边形产生矢量。这可以包括对于子集的每个相邻多边形，追踪从相邻多边形到以相邻多边形为中心的球体的面向上的半球的外圆周的多条均匀分布的光线，并且将与从相邻多边形延伸穿过实体模型的多条光线的矢量重合的多个矢量相加。多个矢量中的矢量从相邻多边形延伸到实体模型的外表面的第一个或者面向上的半球的外圆周，并且被相加以产生针对相邻多边形的矢量。然后可以根据针对相邻多边形的子集中的相应多边形的矢量来确定针对该区域的角应力值。
图7图示了根据一些示例实现的对实体模型702的翘曲分析700的各方面。与其他分析类似，翘曲分析可以包括针对相邻的多边形的相应的多边形产生矢量。这可以包括对于每个相邻多边形，基于来自相邻多边形的法线识别实体模型内的邻近区域704，并且可能还包括一些校正以改进对更垂直区域的应用。该分析可以包括追踪从邻近区域到以邻近区域为中心的球体710的相邻半球708的外圆周的多条均匀分布的光线706。
还如图7中所示，可以将从邻近区域延伸到实体模型的外表面的第一多个矢量712相加，以产生第一矢量714。类似地，可以将从邻近区域延伸到实体模型的外表面的第一个或者也以邻近区域为中心的较小的第二球体720的相邻半球718的外圆周的第二多个矢量716相加，以产生第二矢量722。可以将第一矢量和第二矢量相加以产生针对相邻多边形的矢量，并且可以根据针对相邻多边形中的相应多边形的矢量来确定针对该区域的翘曲值。
不管所执行的精确应力和翘曲分析如何，计算装置102可以选择要放置在如此识别的区域处的支撑结构的类型，其中支撑结构的类型基于应力和翘曲分析从支撑结构的多种类型中选择。这可以包括基于总应力、角应力和翘曲的值来选择支撑结构的类型。然后，计算装置可以基于实体模型生成三维物体的壳，并且包括在如此识别的区域处和具有如此选择的类型的支撑结构。
合适的支撑结构的示例类型包括裙型支撑结构、实体型支撑结构、锥型支撑结构、实体壁型支撑结构、壁型支撑结构、裙型支撑结构、晶格型支撑结构以及诸如此类。图8图示了用于类似于图5的实体模型500的实体模型的壳800，并且包括实体型支撑结构802、锥型支撑结构804、实体壁型支撑结构806、壁式支撑结构808和晶格型支撑结构810。
通常，不同类型的支撑结构可以被用于不同目的。例如，锥或实体壁支撑结构可以被用于锚定，以防止在特定点处的三维物体106的变形或翘曲。可以使用实体或类似的支撑结构来向下延伸三维物体的几何形状，并且从而解决总应力——以确保三维物体的累积应力不产生变形。在其他示例中，壁支撑结构可以被用于累积热量的区域中的除热，这可能是特定层中的薄几何形状或多层之间的相同区域中的大量烧结的结果。
根据示例实现，然后，在其中区域的高度小于或等于阈值高度并且平均总应力值高于阈值总应力值的情况下，计算装置102可以选择裙型支撑结构。这可以对应于物理上靠近于其上形成三维物体106的板的区域。
计算装置102可以在其中区域的高度大于阈值高度但小于或等于第二阈值高度的情况下选择实体型支撑结构，并且平均总应力值高于阈值总应力值。这可以进一步包括基于区域的高度和平均总应力值的在实体型支撑结构中定义的间隙的添加。图9图示了图8的壳800，并突出显示了其中定义有间隙902的实体型支撑结构802。
总应力、角应力和翘曲的值包括最大值、平均值或者诸如此类，并且可以基于这些值来选择支撑结构的类型。例如，在其中最大角应力值高于阈值角应力值的情况下，计算装置102可以选择锥型支撑结构或实体壁型支撑结构。或者计算装置可以在其中平均翘曲值低于阈值翘曲值的情况下选择壁型支撑结构。类似于实体型支撑结构，壁型支撑结构可以包括根据平均翘曲值参数化的间距、图案和齿参数。
间距、图案和齿参数可以被用于增加支撑结构除热的能力，同时保持从得到的三维物体106容易移除结构的能力。在这方面中，在平均翘曲值是高的情况下，可能期望增加三维物体和壁型支撑结构之间的接触面积，以实现更佳的除热和防止变形。但是，由于增加接触面积可能增加移除支撑结构后处理中的困难，因此计算装置102可以基于平均翘曲值通过前述参数来优化接触面积。
B.相应参数的多个区域
根据示例实现的另一方面，计算装置102可以将壳分成（多个）区域，并且从而形成由增材制造系统104形成的三维物体106的区域。根据该方面，可以为增材制造系统定义或选择参数的集合，以形成三维物体的区域中的每个，并且参数的集合可以在区域之间不同。在其中增材制造系统包括激光器（例如，具有激光器302的增材制造系统300）的示例中，参数的集合可以包括光束功率、光束偏移、激光速度、激光时间延迟、激光加速度参数或激光聚焦中的一个或多个的值，所述值可能影响在形成三维物体时可能形成构建材料的熔池。
合适参数的其他示例可以包括附加参数，诸如层厚度、阴影图案（例如，六边形、平行、对位（checkmate）或其组合）、边界（轮廓）曲线的数量、内部（核心）几何形状的体积大小以及诸如此类。层厚度可能影响以其形成三维物体106的速度，其中更大的厚度被更快地形成。阴影图案可以针对不同的体积和几何类型而变化，诸如螺旋连续、具有锯齿形核心的六边形以及诸如此类。外边界曲线的数量可能影响表面质量，其中可以通过沿着形状边界（内部偏移）形成多个轮廓来实现提高的质量。并且内部（核心）几何形状的体积大小可以使得能够针对具有更大核心体积的几何形状选择高级参数。
在一些示例中，参数的集合可以至少部分地通过用户输入来选择，以将三维体积覆盖到壳上。在这些示例中，三维体积可以包围并由此定义三维物体的区域。然后，三维体积可以与针对增材制造系统104的参数的集合中的相应的集合相关联以形成区域。图10图示了根据示例实现可以被呈现给用户的图形用户接口（GUI）1000，并且其中可以呈现图8的壳800。如示出的那样，三维体积1002（有时称为虚拟或非打印物体）可以覆盖壳，并且包围并由此定义三维物体的区域（另一个区域可以被定义为该区域或任何其他区域的该外部）。区域可以彼此覆盖，并且在这样的情况下可以在它们之间定义优先级。
在一些示例中，区域及其参数可以是用户定义的，或完全地或者通过定制适当的默认值来选择。定义区域的体积可以在设计环境中被定义，并在创建层数据和刀具路径时考虑。在一些示例中，区域可以是预定义的或用户定义的，但是伴随有用于要形成的区域内的特定类型或制造的结构的预定义参数。在下面更详细描述的一个示例中，可以自动定义用于多曝光的区域，其中要避免支撑结构。在另一个示例中，可以针对之后将从三维物体106铣削的过量构建材料定义区域，并且对于该区域，参数可以描述之后将被移除的区域内的结构的粗略/快速制造。在另一个类似的示例中，区域可以被定义为包括之后将从三维物体移除的支撑结构，并且对于这些区域，参数可以描述在之后将被移除的区域内的支撑结构的快速制造。在又一个示例中，可以针对被优化以包含微结构晶格的结构定义区域，并且可以自动指派参数以优化晶格的形成。在也在下面更详细描述又一个示例中，可以基于所接收的热或残余应力分析三维数据（例如，来自基于有限元的分析解决方案）自动定义区域，其中为了三维物体的更好结果，可以改变一个或多个刀具路径参数。
在定义区域之后，计算装置102可以合并用于针对增材制造系统104创建的刀具路径中的区域的层数据。如图11中所示，例如，计算装置可以针对区域之间的参数的集合中不同的任何光束偏移增加刀具路径中的连续性，诸如当从50微米的偏移移动到100微米的偏移时。
附加地或替代地，如图12中所示，计算装置可以包括在z轴的方向上的刀具路径中的指形接合，其中三维物体的区域被联结。这可以包括在其中区域被联结的x轴和/或y轴的方向上对区域交替施加水平偏移。在一些示例中，垂直偏移可以解释区域之间的层厚度方面的差异，其中，当层厚度从一个区域到另一个区域变化时，偏移的交替施加基于层厚度之间的最小公倍数。图13A图示了可能导致间隙或松散构建材料的较不理想的改变，这应该通过适当和按需施加改变来避免，使得其在层厚度之间同步，如图13B中所示。
如图14A和14B中所示，计算装置102可以在x轴和y轴的方向上逐层重新定向刀具路径，这可以包括重新定向刀具路径，以由此重新定向由增材制造系统104形成的三维物体中的影线。重新定向是用于避免沿着三维物体106剖面线的弱点的解决方案，以及用于特定区域的参数的集合的起始点，否则可能在三维物体内产生不期望的图案。当创建许多这样的剖面线作为具有不同的参数的集合的不同创建区域的部分时，这可能是更有益，如果不是最有益的话。通过改变刀具路径的取向并由此改变影线的方向，可以避免否则可能由重复相同的影线而产生的物体中的弱点。
图15图示了可能由没有校正的多个区域产生的轮廓中的差异。然后，在一些示例中，计算装置102可以针对每个区域偏移刀具路径的轮廓端点，这可以包括在其中三维物体的区域被联结的刀具路径的轮廓端点处的刀具路径中增加接近和缩回运动。这可以避免外部边界表面上的可见线和内部特征的小位移。
如图16中所示，图示了可以如何通过不同熔池尺寸的逐渐合并来增加刀具路径中的连续性，这可以类似地应用于轮廓或影线。当增材制造系统104不能逐渐改变刀具路径时，计算装置102可以自动地包括刀具路径中的接近和缩回运动，这可以在不同的光束偏移之间产生平滑过渡。
C.多曝光
在本公开的示例实现的一些方面中，可以识别实体模型的区域和对应的三维物体106，其中支撑结构的移除可能是有问题的或不可能的，对于某些内部区域，可能是这种情况。为了减少（如果不是最小化或以其他方式避免）支撑结构，计算装置102可以创建具有特定参数的多曝光区域以逐渐固化或减少该区域中的应力。参数可以创建如下状态，其中构建材料在多曝光区域中以降低或增加的激光速度和光束功率形成三维物体，以在多曝光区域中的相同路径上多次（例如，3或4次）实现减少的能量曝光，直到达到期望的结果并继续前进。在这些方面中，在其中三维物体包括其他区域的情况下，针对该多曝光区域的层数据可以诸如以与上述方式类似的方式与那些其他区域合并。
在一些示例中，然后，将壳分成区域可以包括定义包括壳的另一区域的多曝光区域，并且从而形成没有支撑结构的三维物体。在这些示例中，多曝光区域可以与用于增材制造系统的参数的集合相关联，以形成三维物体的多曝光区域。这里的参数的集合可以在区域和多曝光区域外的三维物体之间不同。在其中增材制造系统104包括激光器（例如，具有激光器302的增材制造系统300）的一些示例中，用于多曝光区域的参数的集合包括相对于区域外部降低能量曝光的光束功率和激光速度。由计算装置创建的刀具路径还可以在多曝光区域内重复刀具路径。图17A、17B和17C图示了包括内部区域的壳1700，计算装置102可以针对其创建具有特定参数的多曝光区域，以使得系统100能够避免其中的支撑结构。
D.针对温度/应力的刀具路径优化
在本公开的示例实现的一些方面，区域可以基于热分析或残余应力分析中的任一个或两者来自动定义，并且用于优化或以其他方式改变（从默认值）或设置（通常“设置”）一个或多个刀具路径参数以及由此优化或以其他方式改变刀具路径，以获得三维物体106的更好结果。合适的分析包括通过诸如FEA之类的技术对构建过程的真实的物理模拟，具有或不具有添加的任何支撑结构以减少可能的位移、塑性应变和热量。这些支撑结构以及其上形成三维物体的板以及任何其他加工信息可以影响并在分析中被考虑。
在一些示例中，热应力和残余应力分析逐层或跨三维物体106的所有层分别输出温度数据和应力数据。该数据可以以多种不同形式中的任何形式（诸如温度图和应力图）输出，并且可以包括温度和应力在模拟的增材制造过程中累积时的它们的时间线。在一些示例中，应力数据可以是包括方向和幅度两者的矢量数据。
根据本公开的示例实现的这些方面，可以从温度数据或应力数据中的任一个或两者识别实体模型和对应的三维物体106的较不期望的（如果不是有问题的话）区域（一个或多个）。在一些示例中，该区域是其中温度数据指示高于阈值温度的温度的区域，或者应力数据指示应力具有高于阈值应力的幅度或不期望方向的区域。该区域由计算装置102自动地从温度数据或应力数据中的任一个或两者识别，或者通过来自温度数据或应力数据（分别诸如温度图或应力图）的显示的用户输入来识别。
为了减少（如果不是最小化或以其他方式避免）由如此识别的区域中的应力引起的不期望的温度或位移，计算装置102可以创建区域（一个或多个），其中为此目的设置一个或多个刀具路径参数。在一些示例中，该区域与由计算装置自动识别的区域或者通过用户输入识别的区域同时创建，并且对应于所述区域。在这些方面中，在其中三维物体包括其他区域的情况下，针对该区域的层数据可以诸如以与上述方式类似的方式与那些其他区域（包括多曝光区域）合并。
刀具路径参数以及由此针对区域的刀具路径可以以多种不同方式中的任何一种来设置。为了解决由应力引起的不期望的温度和/或位移，在一些示例中，定义阴影图案或影线的（一个或多个）刀具路径参数被设置为定义图案，或设置影线的长度、取向或顺序（如果相对于默认值，则改变、重新定向或重新排序）以降低区域中的温度或降低（幅度）或重新定向（方向）位移。在更具体的示例中，影线被设置为更均匀地将它们分布在区域中的层上（并且从而降低温度）。在另一个更具体的示例中，影线的长度、取向或顺序被设定为在与区域中的应力的方向不同的方向上定义较短的线，而不是在区域中的应力的方向上的较长的线。在这些和其他示例中的任何示例中，除了上述其他参数之外或代替上述其他参数，可以设置（一个或多个）刀具路径参数以实现期望的效果。
在一些示例中，然后，将壳分成区域可以包括定义包括壳的另一区域的区域，并且从而包括三维物体，在该三维物体内设置（一个或多个）刀具路径参数以解决区域中的不期望的温度和/或应力。在这些示例中，（一个或多个）刀具路径参数可以基于温度数据和/或应力数据逐层或跨三维物体106的所有层来确定，诸如根据基于FEA的分析/解析。这里的（一个或多个）刀具路径参数在区域和区域外的三维物体之间可以是不同的。图18图示了壳1800的俯视图，壳1800包括计算装置102可以针对其创建具有特定（一个或多个）刀具路径参数的区域的区域，以将影线大致定向为垂直于三维物体中的应力的方向。图19图示了壳1900，壳1900包括高位移和高塑性应变的区域，计算装置102可以针对其创建具有特定（一个或多个）刀具路径参数的相应区域，以解决位移和应力，如上所述。
E.多个挤出机、激光器、打印头
在一些示例中，增材制造系统104可以包括并利用多个挤出机、激光器或打印头来形成三维物体106。即，在其中增材制造系统104包括挤出机（例如，具有挤出机202、204的增材制造系统200）的示例中，增材制造系统可以包括被配置成分发相应构建材料的第一和第二挤出机。类似地，在其中增材制造系统包括激光器（例如，具有激光器302的增材制造系统300）的一些示例中，增材制造系统可以包括被配置成将相应的光束发射到构建材料上的第一和第二激光器。同样地，在其中增材制造系统包括打印头（例如，具有打印头402、404的增材制造系统400）的一些示例中，增材制造系统可以包括被配置成将相应的粘合剂输送到构建材料上的第一和第二打印头。
在这些示例中，计算装置102可以分别针对第一和第二挤出机、激光器或打印头创建第一和第二刀具路径，并且合并第一和第二刀具路径中的针对第一和第二区域的层数据。这可以以与上述方式类似的方式实现，但是可以附加地解决挤出机、激光器或打印头之间的同步和校准中的挑战，以及不同激光器之间的激光稳定性问题。计算装置可以自动地或利用用户输入以优化挤出机、激光器或打印头的使用的方式在挤出机、激光器或打印头之间划分实体模型或壳，诸如最小化跨内部特征的划分，如图20A和20B中所示，和/或应用与上述相同或相似的合并技术。如图20A和20B中所示，可以包括间隙以起稍微非军事化（demilitarized）的区域的作用，挤出机、激光器或打印头中的每个可以在所述非军事化的区域中操作。在一些示例中，间隙可以由层之间的挤出机、激光器或打印头交替地覆盖（图20A针对一层，并且图20B针对另一层），其中挤出机、激光器或打印头中的每个应用相应的阴影图案。系统100可以优化结构。它可以更大（使系统更自由）或非常窄（指定的公差值），并且在一些示例中可以是用户控制的。
图21图示了根据本公开的一些示例实现的确定用于通过增材制造形成的三维物体的支撑结构的类型的方法2100中的各种操作。如在框2102、2104中所示，该方法包括：接收三维物体的实体模型，以及执行实体模型的几何分析，以识别需要支撑结构的三维物体的区域。该方法包括在如此识别的区域处执行实体模型的应力和翘曲分析，应力和翘曲分析包括应用于实体模型的一个或多个启发式算法，并且排除三维物体的相应有限元模型的有限元分析，如框2106中所示。该方法包括选择要放置在如此识别的区域处的支撑结构的类型，其中支撑结构的类型基于如此执行的应力和翘曲分析从支撑结构的多种类型中选择，如框2108处所示。并且该方法包括基于实体模型生成三维物体的壳，并且包括在如此识别的区域处和具有如此选择的类型的支撑结构，如框2110处所示。
图22图示了根据本公开的一些示例实现的针对通过增材制造形成的三维物体创建参数的多个区域的方法2200中的各种操作。如框2202、2204、2206中所示，方法包括接收三维物体的实体模型，基于实体模型生成三维物体的壳，以及将壳划分成区域并由此形成三维物体的区域。该方法包括针对增材制造系统定义或选择参数的集合以形成三维物体的区域中的每个，参数的集合在区域之间是不同的，如框2208中所示。该方法包括形成定义壳的多个层的层数据，以供在形成区域并且由此形成三维物体时使用，如框2210中所示。并且该方法包括根据层数据创建刀具路径（例如，单个刀具路径），并且包括合并区域的层数据，以供增材制造系统接收，该增材制造系统被配置成操纵构建材料以逐层形成三维物体，如框2212中所示。
图23图示了在一些示例中可以对应于图1的计算装置102的装置2300。在一些示例中，该装置可以由以多种不同的方式（诸如直接或间接地通过有线或经由有线或无线网络或者诸如此类）连接到彼此或以其他方式彼此通信的多于一个装置提供。
通常，装置2300可以包括、包含一个或多个固定或便携式电子设备或在一个或多个固定或便携式电子设备中实现。合适的电子设备的示例包括智能电话、平板计算机、膝上型计算机、台式计算机、工作站计算机、服务器计算机或者诸如此类。该装置可以包括多个部件中的每个部件中的一个或多个，诸如例如连接到存储器2304的处理器2302。在这方面中，该装置可以包括被配置成单独地或在来自计算机可读存储介质的一个或多个计算机程序代码指令、程序指令或可执行计算机可读程序代码2306指令（有时通常被称为“计算机程序”，例如软件、固件等）的指导下起实现根据示例实现的操作的作用或以其他方式实现根据示例实现的操作的硬件。
处理器2302通常是能够处理信息的计算机硬件的任何部件，所述信息诸如数据、计算机程序和/或其他合适的电子信息。处理器由电子电路的集合组成，所述电子电路中的一些可以被封装为集成电路或多个互连的集成电路（有时更通常称为“芯片”的集成电路）。处理器可以被配置成执行计算机程序，该计算机程序可以被存储在处理器板上或以其他方式存储在（相同或另一装置的）存储器中。
存储器2304通常是能够临时和/或永久地存储诸如例如数据、计算机程序和/或其他合适信息的信息的计算机硬件的任何部件。存储器可以包括易失性和/或非易失性存储器，并且可以是固定的或可移动的。在各种情况下，存储器可以被称为计算机可读存储介质，其是非暂时性的并且能够存储信息，并且与计算机可读传输介质可区分，所述计算机可读传输介质诸如能够将信息从一个位置携带到另一个位置的电子暂时性信号。如本文中描述的计算机可读介质通常指的是计算机可读存储介质或计算机可读传输介质。
除了存储器2304之外，处理器2302还可以被连接到一个或多个接口，用于显示、传输和/或接收信息。接口可以包括通信接口2308和/或一个或多个用户接口。通信接口可以被配置成传输和/或接收信息，诸如去往和/或来自装置2300和（一个或多个）其他装置、（一个或多个）网络或者诸如此类。通信接口可以被配置成通过物理（有线）和/或无线通信链路传输和/或接收信息。
用户接口可以包括显示器2310和/或一个或多个用户输入接口2312。显示器可以被配置成向用户呈现或以其他方式显示信息。用户输入接口可以被配置成从用户接收信息到装置2300中，诸如用于处理、存储和/或显示。用户输入接口的合适示例包括麦克风、图像或视频捕捉设备、键盘或小键盘、操纵杆、触敏表面（与触摸屏分离或集成到触摸屏中）、生物测定（biometric）传感器或者诸如此类。用户接口可以进一步包括一个或多个接口，用于与诸如打印机、扫描仪、增材制造系统或者诸如此类的外围设备通信。
如上所述，程序代码指令可以被存储在存储器（例如，存储器2304）中，并且由处理器（例如，处理器2302）执行，以实现本文中描述的计算装置102的功能。如将理解的那样，任何合适的程序代码指令可以从计算机可读存储介质被加载到可编程装置（例如，装置2300）上以产生特定机器，使得特定机器变成用于实现本文中指定的功能的构件。这些程序代码指令还可以被存储在计算机可读存储介质中，该计算机可读存储介质可以引导计算机、处理器或其他可编程装置以以特定方式运转，以由此生成特定机器或特定制品（article ofmanufacture）。存储在计算机可读存储介质中的指令可以产生制品，其中制品变成用于实现本文中描述的功能的构件。程序代码指令可以从计算机可读存储介质中检索并加载到计算机、处理器或其他可编程装置中，以配置计算机、处理器或其他可编程装置来执行要在计算机、处理器或其他可编程装置上执行或由计算机、处理器或其他可编程装置执行的操作。
可以顺序地执行程序代码指令的检索、加载和执行，使得每次检索、加载和执行一个指令。在一些示例实现中，可以并行执行检索、加载和/或执行，使得多个指令被一起检索、加载和/或执行。程序代码指令的执行可以产生计算机实现的过程，使得由计算机、处理器或其他可编程装置执行的指令提供用于实现本文中描述的功能的操作。
由处理器执行指令或将指令存储在计算机可读存储介质中，支持用于执行指定功能的操作的组合。还将理解，一个或多个功能和功能的组合可以由执行指定功能的基于专用硬件的计算机系统和/或处理器，或专用硬件和程序代码指令的组合来实现。
关于本公开的示例实现的各方面的更多信息可以在本文的附录中找到。
受益于前述描述和相关联的附图中呈现的教导，本公开所属领域的技术人员将想到本文中阐述的本公开的许多修改和其他实现。因此，要理解，本公开不限于所公开的具体实现，并且修改和其他实现旨在被包括在所附权利要求的范围内。此外，尽管前述描述和相关联的附图描述了在元件和/或功能的某些示例组合的上下文中的示例实现，但是应当理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以通过替代实现来提供元件和/或功能的不同组合。在这方面中，例如，也考虑与上面明确描述的那些元件和/或功能不同的元件和/或功能的组合，如可以在所附权利要求中的一些中阐述的那样。尽管本文中采用了特定的术语，但是它们仅在一般和描述性的意义上被使用，而不是出于限制的目的。

Claims (15)

1.一种用于针对通过使用增材制造系统的增材制造形成的三维物体创建参数的多个区域的装置，所述装置包括处理器和存储可执行指令的存储器，所述可执行指令响应于由处理器执行而使得所述装置至少：
接收三维物体的实体模型；
基于实体模型生成三维物体的壳；
将壳划分成区域并且由此形成三维物体的区域；
针对增材制造系统定义或选择参数的集合以形成三维物体的区域中的每个区域，参数的集合在区域之间是不同的；
形成定义壳的多个层的层数据，以供在形成区域并且由此形成三维物体时使用；以及
根据层数据创建刀具路径，并且包括使得装置合并针对区域的层数据，以供增材制造系统接收，所述增材制造系统被配置成操纵构建材料以逐层地形成三维物体；
增材制造系统包括激光器，激光器被配置成将光束发射到构建材料上以逐层地形成三维物体，并且参数的集合包括以下各项中的一项或多项的值：光束功率、光束偏移、激光速度、激光时间延迟、激光加速度参数、激光聚焦、层厚度、阴影图案、边界或轮廓曲线的数量；
三维物体的壳处于坐标系中，坐标系具有包括x轴和y轴以及z轴的正交轴，并且
使得装置创建刀具路径包括使得以下各项中的一项或多项：（a）针对区域之间的参数的集合中不同的任何光束偏移增加刀具路径中的连续性，（b）包括在其中三维物体的区域被联结的z轴的方向上的刀具路径中的指形接合，（c）在x轴和/或y轴的方向上逐层地重新定向刀具路径，或者（d）针对每个区域偏移刀具路径的轮廓端点。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，使得装置（b）包括指形接合包括：使得在其中区域被联结的x轴和/或y轴的方向上交替地向区域施加偏移。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，使得装置（c）重新定向刀具路径包括：使得重新定向刀具路径以由此重新定向由增材制造系统形成的三维物体中的影线。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，使得装置（d）偏移轮廓包括：使得在其中三维物体的区域被联结的刀具路径的轮廓端点处的刀具路径中增加接近和缩回运动。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，使得装置将壳划分成区域包括：使得接收用户输入以将三维体积覆盖到壳上，三维体积包围并由此定义三维物体的区域。
6.一种针对通过使用增材制造系统的增材制造形成的三维物体创建参数的多个区域的方法，所述方法包括：
接收三维物体的实体模型；
基于实体模型生成三维物体的壳；
将壳划分成区域并且由此形成三维物体的区域；
针对增材制造系统定义或选择参数的集合以形成三维物体的区域中的每个区域，参数的集合在区域之间是不同的；
形成定义壳的多个层的层数据，以供在形成区域并且由此形成三维物体时使用；以及
根据层数据创建刀具路径，并且包括合并针对区域的层数据，以供增材制造系统接收，所述增材制造系统被配置成操纵构建材料以逐层地形成三维物体；
增材制造系统包括激光器，激光器被配置成将光束发射到构建材料上以逐层地形成三维物体，并且参数的集合包括以下各项中的一项或多项的值：光束功率、光束偏移、激光速度、激光时间延迟、激光加速度参数、激光聚焦、层厚度、阴影图案、边界或轮廓曲线的数量；
三维物体的壳处于坐标系中，坐标系具有包括x轴和y轴以及z轴的正交轴，并且
创建刀具路径包括以下各项中的一项或多项：（a）针对区域之间的参数的集合中不同的任何光束偏移增加刀具路径中的连续性，（b）包括在其中三维物体的区域被联结的z轴的方向上的刀具路径中的指形接合，（c）在x轴和/或y轴的方向上逐层地重新定向刀具路径，或者（d）针对每个区域偏移刀具路径的轮廓端点。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，（b）包括指形接合包括在其中区域被联结的x轴和/或y轴的方向上交替地向区域施加偏移。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，（c）重新定向刀具路径包括重新定向刀具路径以由此重新定向由增材制造系统形成的三维物体中的影线。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，（d）偏移轮廓包括在其中三维物体的区域被联结的刀具路径的轮廓端点处的刀具路径中增加接近和缩回运动。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，将壳划分成区域包括接收用户输入以将三维体积覆盖到壳上，三维体积包围并由此定义三维物体的区域。
11.一种计算机可读存储介质，用于针对通过使用增材制造系统的增材制造形成的三维物体创建参数的多个区域，计算机可读存储介质是非暂时性的并且具有存储在其中的计算机可读程序代码部分，所述计算机可读程序代码部分响应于由处理器执行而使得装置至少：
接收三维物体的实体模型；
基于实体模型生成三维物体的壳；
将壳划分成区域并且由此形成三维物体的区域；
针对增材制造系统定义或选择参数的集合以形成三维物体的区域中的每个区域，参数的集合在区域之间是不同的；
形成定义壳的多个层的层数据，以供在形成区域并且由此形成三维物体时使用；以及
根据层数据创建刀具路径，并且包括使得装置合并针对区域的层数据，以供增材制造系统接收，所述增材制造系统被配置成操纵构建材料以逐层地形成三维物体；
增材制造系统包括激光器，激光器被配置成将光束发射到构建材料上以逐层地形成三维物体，并且参数的集合包括以下各项中的一项或多项的值：光束功率、光束偏移、激光速度、激光时间延迟、激光加速度参数、激光聚焦、层厚度、阴影图案、边界或轮廓曲线的数量；
三维物体的壳处于坐标系中，坐标系具有包括x轴和y轴以及z轴的正交轴，并且
使得装置创建刀具路径包括使得以下各项中的一项或多项：（a）针对区域之间的参数的集合中不同的任何光束偏移增加刀具路径中的连续性，（b）包括在其中三维物体的区域被联结的z轴的方向上的刀具路径中的指形接合，（c）在x轴和/或y轴的方向上逐层地重新定向刀具路径，或者（d）针对每个区域偏移刀具路径的轮廓端点。
12.根据权利要求11所述的计算机可读存储介质，其中，使得装置（b）包括指形接合包括：使得在其中区域被联结的x轴和/或y轴的方向上交替地向区域施加偏移。
13.根据权利要求11所述的计算机可读存储介质，其中，使得装置（c）重新定向刀具路径包括：使得重新定向刀具路径以由此重新定向由增材制造系统形成的三维物体中的影线。
14.根据权利要求11所述的计算机可读存储介质，其中，使得装置（d）偏移轮廓包括：使得在其中三维物体的区域被联结的刀具路径的轮廓端点处的刀具路径中增加接近和缩回运动。
15.根据权利要求11所述的计算机可读存储介质，其中，使得装置将壳划分成区域包括：使得接收用户输入以将三维体积覆盖到壳上，三维体积包围并由此定义三维物体的区域。
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