CN110770734A - 用于零件构建的方法、设备和系统 - Google Patents

Abstract

用于基于零件构建数据(840，910)确定三维打印机(880)的作业文件(870，990，1050)的方法、设备和系统。实施例包括基于以下项来确定零件构建数据(840，910)：从所接收的计算机辅助设计(CAD)文件中确定零件数据(815)(1010)，生成定向数据(810，1021)，生成支持数据(811，1022)，生成特征数据(812，1023)，以及生成切片数据(813，1024)。在一些实施例中，确定作业文件(870，990，1050)可以还基于生成与零件构建数据(840，910)相关联的嵌套矩阵(852，970，1042)。

Description

用于零件构建的方法、设备和系统

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2017年6月2日提交的第62/514,730号美国临时专利申请的优先权和权益，在此针对全部目的将其内容通过引用并入本文。

努力的技术领域

本发明的领域涉及增材制造和3D打印及其系统，且更具体地涉及用于在消除来自用户的重复输入和数据计算的同时为3D打印提供更有效的模型构造的方法、设备和系统。

背景

增材制造(AM)(也称为3D打印)指的是在其中通过将材料添加到较小的基底上来制造零件的多种制造工艺，而不是在其中从较大的原料(stock)移除材料并进行机械加工的传统的减材制造(subtractive manufacturing)。在粉末床添加剂制造中，热源逐层将粉末熔化，在直接金属沉积中，材料通常以固体或粉末的形式添加到由热源产生的熔池中。AM零件首先被描述为必须向其添加制造指令的3D CAD模型，且然后所有数据被转换成用于驱动AM机器的作业文件。

根据所使用的AM方法以及模型的大小和复杂性，通过AM过程构建零件可能需要几个小时到几天的时间。因此，处理时间仍然非常长且费力，为很多低效留下空间。

概述

增材制造(也称为3D打印)构建由3D计算机辅助设计(CAD)文件定义的零件。一个或更多个3D CAD文件可以被组合、被准备与构建它们所需的制造信息一起构建，并被转换成由3D打印机用于构建零件的作业文件。作业文件可以包括在特定3D打印机中构建零件所需的所有信息。

在一个实施例中，一种系统包括零件构建部件(a part-to-build component)，该零件构建部件包括处理器和可寻址存储器，该处理器被配置成接收至少一个计算机辅助设计(CAD)文件，基于接收的用户输入从至少一个CAD文件确定零件数据，经由定向部件生成与所确定的零件数据相关联的定向数据，经由支持生成部件生成与所确定的零件数据相关的支持数据，经由特征类型部件生成与所确定的零件数据相关的特征数据，经由切片部件生成与所确定的零件数据相关的切片数据，以及生成零件构建文件，该零件构建文件包括至少一个CAD文件、以及零件数据、定向数据、支持数据、特征数据和切片数据中的至少一者，以及作业生成部件，该作业生成部件包括处理器和可寻址存储器，该处理器被配置为接收所生成的零件构建文件，经由嵌套部件确定与所接收的零件构建文件相关的嵌套矩阵，生成作业文件并将该作业文件输出到三维打印机，该作业文件包括用于操作三维打印机的数据。

在另一个实施例中，零件构建部件的处理器还被配置成从用户界面接收用户输入。

在又一个实施例中，零件数据包括与被包含在计算机辅助设计(CAD)文件中的至少一个零件相关的数据。

在又另一个实施例中，支持数据的生成也基于所生成的定向数据。

在再一个实施例中，零件构建部件的处理器还被配置成从外部表面识别部件接收与所确定的零件数据相关的表面识别数据。

在再另一个实施例中，特征数据的生成基于接收到的表面识别数据，并定义所确定的零件数据的表征特征。

在又再一个实施例中，切片数据的生成也与定向数据、支持数据、和特征数据相关。

在另一个实施例中，零件构建文件包括至少一个CAD文件、零件数据、定向数据、支持数据、特征数据、和切片数据。

在附加实施例中，作业生成部件的处理器还被配置为从用户界面接收用户输入。

在再又一个实施例中，嵌套矩阵的确定也基于所接收的用户输入。

在又一个附加实施例中，作业文件能够引导三维打印机加工被包含在作业文件中的数据。

在再一个实施例中，一种方法包括：基于接收包括与期望的构建相关的数据的作业输入数据，向三维(3D)打印机传输关于机器特定数据的请求；接收零件构建文件，该零件构建文件包括与至少一个三维计算机辅助设计(CAD)文件相关的几何数据以及包括零件定向数据、支持结构数据、特征数据和切片数据中的至少一者的一组制造信息数据；确定特征类型数据；生成曝光策略数据；确定嵌套矩阵数据；以及基于所生成的曝光策略数据和所确定的嵌套矩阵数据生成机器作业文件。

在另一个实施例中，制造信息数据包括零件定向数据、支持结构数据、特征数据、和切片数据。

再者，在另一个实施例中，对特征类型数据的确定基于从所接收的零件构建文件中提取的特征数据。

再者，在附加实施例中，曝光策略数据的生成基于所确定的特征类型数据和机器特定数据中的至少一者。

在又一实施例中，对嵌套矩阵数据的确定基于所接收的作业输入数据。

在另一个附加实施例中，机器作业文件的生成还基于与切片数据、支持结构数据、特征数据、和机器特定数据的至少一个三维CAD文件相关的几何数据。

在又一附加实施例中，一种用于生成作业文件的设备包括处理器和可寻址存储器，该处理器被配置成接收至少一个计算机辅助设计(CAD)文件，从至少一个CAD文件中确定零件数据，生成与所确定的零件数据相关的定向数据，生成与所确定的零件数据相关的支持数据，以及生成与所确定的零件数据相关的特征数据，生成与所确定的零件数据相关的切片数据，以及生成零件构建文件，基于零件构建文件生成曝光策略数据，确定嵌套零件数据，以及生成作业文件，该零件构建文件包括与至少一个CAD文件相关的几何数据以及零件数据、定向数据、支持数据、特征数据和切片数据中的至少一者。

在又一附加实施例中，支持数据的生成基于所生成的定向数据。在又一实施例中，切片数据的生成也与定向数据、支持数据、和特征数据相关。

在又一实施例中，零件构建文件的生成包括与至少一个CAD文件相关的几何数据、零件数据、定向数据、支持数据、特征数据和切片数据。

再次在另一个实施例中，对嵌套零件数据的确定与所接收的零件构建文件相关。在附加的另一个实施例中，作业文件的生成与零件构建文件中的所接收的数据、曝光策略数据、和嵌套零件数据相关。

附图简述

在附图的图中通过示例而非限制的方式示出实施例，且其中：

图1A描绘了当前的3D打印系统；

图1B描绘了当前3D打印过程的功能框图；

图2描绘了根据本实施例的各个方面的零件构建3D打印过程的功能框图；

图3是零件构建实施例的顶层功能过程的流程图；

图4是使用零件构建的3D加工过程实施例的顶层功能过程的流程图；

图5是根据本实施例的各个方面的零件构建系统的功能框图；

图6描绘了根据本实施例的各个方面的零件构建系统中的优化工作流的流程图；

图7描绘了根据本实施例的各个方面的零件构建系统的功能框图；

图8描绘了根据本实施例的各个方面的零件构建系统的另一功能框图；

图9描绘了根据本实施例的各个方面的利用零件构建数据生成机器作业文件的数据工作流；以及

图10描绘了根据本实施例的各个方面的零件构建系统的工作流。

详细描述

图1A描绘了典型3D打印过程100的示例性功能框图，其中，3D打印设计可以以文件格式被存储，例如立体光刻(STL)文件115。STL文件115可以按原始、非结构化三角化表面(triangulated surface)描述三维对象的表面几何形状。一旦创建了STL文件115，该文件可能需要由切片器部件120处理。切片器部件120可以将存储在物理文件(STL文件，115)中的模型转换成一系列薄层，并产生作业文件125，即打印机指令文件，其包含针对特定类型的3D打印机定制的指令。作业文件125然后可以用3D打印客户端部件180进行打印，3D打印客户端部件180本身可以加载作业文件125，并且使用其在3D打印过程中指示3D打印机。3D打印过程然后可以创建打印对象190。

图1B描绘了基于所接收的计算机辅助设计(CAD)数据文件的传统3D打印过程101的示例性功能框图。CAD文件1 103和CAD文件2 104可以经历以下阶段：首先准备零件105，然后准备构建(build)106、107，并将转换后的构建输出为构建1 108和构建2 109。通常，过程101从CAD文件103、104开始，并且然后在构建之前准备105每个零件。为构建准备零件105可以包括根据每个CAD文件确定哪些零件将被包括在特定构建中，因为一个CAD文件可以包括多个零件，其中这些零件的子集仅被用户希望打印。构建准备106、107可以例如包括将CAD文件103、104转换成STL文件，将STL文件发送到切片器部件，并将数据翻译成本地打印机作业文件，其中然后作业文件可以被发送到3D打印机进行打印。在该方法中，在构建准备106、107期间，所有零件都被准备和格式化以用于打印。例如，给定从CAD文件103、104中选择的零件1和零件2，在构建准备106、107期间，两者都被切片和格式化以用于打印。在该示例中，如果需要3D打印零件1的十(10)个单位和零件2的二十(20)个单位，则它们将在构建准备106结束时被切片。也就是说，零件1部分将需要被切片10次，而零件2部分将需要被切片20次。这种方法很明显，对于每个CAD文件和构建通常需要多个零件。如所描述的，多个零件准备、切片计算、和数据格式处理可能是实现所希望的构建所必需的。

在本实施例的方面中，零件构建系统的实施例可以将准备作业文件的过程分成两个步骤，并创建可重用的中间文件：零件构建数据文件。任何给定的零件构建文件都可以被用于生成一个或更多个作业文件，而无需重新定义或重新计算3D打印构建所需的制造信息。通过示例而非限制的方式，零件构建系统的一些优点可以是：通过消除对重复定义制造信息的需要来节省处理时间；无论作业文件如何，每次构建零件时都提高零件构建的一致性；并且保持可追溯性，因为每个构建可以追溯到原始3D CAD文件和相关联的制造信息。在一个示例中，追溯关于每个产生的零件的构建的能力可以允许识别相对应的作业和相对应的零件构建。也就是说，可以识别根据给定的零件构建数据文件构建的零件，从而可以追溯根据相同的零件构建数据产生的零件之间的任何差异。

在一个实施例中，零件构建文件可以包括原始3D CAD文件以及构建该文件所需的制造信息。也就是说，可以包括如下制造信息：

·在3D空间中关于构建的零件定向数据；

·被添加到被定向的零件的支持结构数据；

·定义用于打印的原始零件的表征特征的特征数据；和

·被执行以节省生成后续作业文件的时间的切片。

如图2所示，根据本实施例的各个方面，3D打印(或增材制造)构建由CAD文件203、204定义的零件，其中，CAD文件203、204可以是3D CAD文件。例如，系统200可以接收与图1B中相同的CAD文件，CAD文件1 203和CAD文件2 204。在零件构建系统200中，一个或更多个3DCAD文件203、204可以选择、组合、准备213、214以用于通过添加构建它们所需的制造信息进行构建，并被转换成零件构建文件223、224。在许多实施例中，零件构建文件223、224可以是XML类型的表格文件。在许多实施例中，零件构建文件223、224包括至少一个3D CAD文件和与3D CAD文件的3D打印相关的相关联的制造信息。在各种实施例中，零件构建文件可用于构建准备233、234。在某些实施例中，3D打印构建243、244可以用多个零件构建文件223、224来准备233、234。在更多实施例中，构建准备233、234生成作业文件，机器使用该作业文件来构建243、244零件。作业文件可以包括在特定机器中构建零件所需的所有信息。零件构建系统200中的作业文件可以包括：

·从一个或更多个零件构建文件中获得的制造信息数据；

·构建所需的嵌套和重复矩阵数据；

·对应于每个特征的曝光策略；和

·以机器特定的输入格式格式化的加工数据。

在该实施例中，切片可以根据原始的CAD文件203、204来执行，也就是说，零件切片器可以根据原始的3D CAD模型直接计算构建层(即切片)，以获得最高水平的性能和精度。零件构建系统200然后可以执行零件准备213、214，并引入零件构建文件223、224生成的中间步骤。零件构建数据生成过程可以连同可以然后在多个作业中被重用的特征信息和支持结构生成来确定可以与零件构建文件223、224一起存储的切片，从而节省时间并提供构建与构建之间的一致性。

通过示例而非限制的方式，当使用零件构建系统200时，与没有中间零件构建文件223、224的图1B所示的先前使用方法相比，可以实现计算效率。类似于在图1B的讨论中概述的过程，零件1可以准备一(1)次，并且只需要在准备步骤213、214结束时切片一(1)次；随后，零件2可以准备一(1)次，并且只需要在准备步骤213、214结束时切片一(1)次。也就是说，相比于根据图1B的示例的总共三十(30)个切片，在构建准备223、224期间，零件1的十(10)个单位和零件2的二十(20)个单位被放置在构建室中，其中仅执行两个切片计算。因此，为了生成和导出构建文件，切片数据被重复(并且对应于室中零件的放置和定向被变换)，从而只需要生成两(2)次切片计算来产生30个零件(相对于切片30次来产生30个零件)。在用于制造零件的后续作业中，先前准备的零件构建文件223、224和/或作业文件可以用于零件1和零件2的3D打印。因此，如果后续作业需要不同数量的零件，例如，零件1的10个单位和零件2的10个单位，那么通过嵌套，后续作业文件可以基于零件构建文件223、224(具有3D CAD模型和包括切片数据的制造信息)中先前准备的零件。在一个实施例中，基于切片方法，可以对后续作业不同地进行切片，并且类似地，可以在后续作业中更新或修改制造信息，然而，可以在构建准备过程中利用与先前准备的每个零件相关的数据，从而潜在地减少处理时间。

图3示出了零件构建系统工作流的流程图，其中零件构建文件314包括从3D CAD模型导入302的原始3D CAD文件。一旦被导入302，系统300可以通过将零件放置在适当的定向空间中并生成定向数据来定向304零件。在对零件进行定向304之后，系统300可以检测区域以支持并创建将被添加到定向零件数据中的适当的支持305结构数据。然后，系统300可以通过识别任何特征306(即体积)自动确定哪些特征将被包括在特征数据的生成中。在某些实施例中，然后可以执行刀具路径确定步骤，其中对于原始零件的曝光307策略数据307及其相关的支持结构数据的创建被确定。在其他实施例中，构建零件文件314是在没有曝光策略数据307的情况下生成的。然后可以执行切片308步骤，以确定与模型的内部切片相关的切片数据，从而节省准备任何后续作业文件的时间。此时，零件构建步骤已经导入302了CAD文件并且准备了用于打印生产的CAD文件；并且零件构建文件314已经被保存用于未来的作业文件生成310。一旦零件构建文件314被创建，可以执行作业316选择，以使用零件构建文件314设置作业316，并优化工作包封和零件的处理。作业316可以通过嵌套309以及自动放置和定向作业内的不同零件来被执行。创建和/或生成310作业文件，然后可以执行该作业文件。最后，可以执行实际的增材加工，以基于先前生成的零件构建文件314来构建312零件。

通过将构建零件所需的制造信息存储在零件构建文件314中，文件314然后可以在一个或更多个作业文件中被使用，而无需重新定义制造信息。该制造信息提供了关于零件如何在空间中被定向用于构建(即旋转和平移)的信息，并且用于创建其本身可以包括一个或更多个零件构建文件314的作业文件，根据需要被嵌套和被重复，并且被格式化为机器特定的格式。

图4描绘了零件构建系统400的功能框图，其中系统400可以使用数据库410，其中以下所有中间对象可以被存储在中央数据库410中：CAD零件420、零件构建文件440、作业文件460、日志文件480、以及这些文件之间的所有链接。数据库410可以充当链接不同对象的中心节点。因此，CAD零件420可以是零件构建部件430的输入，其中，零件构建文件被确定并被存储在数据库410中。一旦零件构建文件440被确定，它就可以在作业模块450中被用来创建作业文件460，其中作业文件460也可以被存储在数据库410中。作业文件460然后被用作3D打印机470的输入，3D打印机470然后可以创建日志文件480，日志文件480也被存储在数据库410中。

图5描绘了零件构建系统500的功能框图，其中系统500包括用户界面550，该用户界面550允许从3D CAD模型数据库541输入或导入3D CAD文件551、552。规划部件510可由系统执行，以生成制造信息并定向零件、确定支持、识别特征、和(可选地)确定曝光策略，即刀具路径。规划部件510然后可以确定零件构建文件，并将该文件存储在零件构建数据库542中。在某些实施例中，切片部件520可以从规划模块510读取被存储在零件构建数据库542中的一个或更多个零件构建文件作为输入，并使用其进行切片。在其他实施例中，切片部件520被规划部件510用于生成制造数据，并且在生成和存储零件构建文件之前对3D CAD文件551、552进行切片。切片部件520可以将存储在一个或更多个零件构建文件中或在3D CAD文件551、552中的3D模型分成多个水平层，以用于作业准备。在另外的实施例中，作业生成部件530然后可以从切片部件520接收用于作业文件创建所必需的并且与用于作业文件创建的零件相关联的所有数据521。在另外的实施例中，作业生成部件530可以从规划部件510或零件构建设备502接收作业文件创建所必需的数据521。作业生成部件530然后可以通过作业中不同零件的自动放置和定向来创建嵌套543以用于使用零件构建文件设置作业，并处理该零件以进行构建544。

在零件构建系统500的一个实施例中，可以确定可重用的中间文件，即零件构建文件，从而将作业文件的准备分发到系统的不同部件。通过将处理分派给不同的部件和步骤，例如两个步骤，可以消除对为每个作业重新定义任何制造信息的需要。也就是说，计算机辅助制造(CAM)部件可以创建包含关于所有实体的所有参数的作业文件，以及增材机器的计算机数控(CNC)部件可以根据所有给定参数直接生成轨迹。在这个方案中，所有给定的参数可以被分组在一个作业文件中。因此，在切片后的粉末床中，一个文件被创建成具有每个层中要熔化的每个区域的所有轮廓。可选地，在利用零件构建系统500的增材CAM部件中，在执行切片之后，轮廓被保存在切片文件中。然后零件嵌套在作业模块中。当导出作业时，考虑零件在作业中的位置，切片文件以图层文件(.sli或.clf)被导出。然后，图层文件和特征参数被分组到作业文件中。作业文件可以包括创建轨迹所需的所有信息，但是轨迹是由CNC直接创建的。因此，对在图层文件(例如，.sli或.cli或.clf)中导出这样的轮廓的需要可能会减少，因为它们的零件已经被嵌套。

图6描绘了零件构建系统中的优化工作流的流程图。通过确定一组零件构建文件，其中每个零件610、620、630、640与制造该零件所需的所有零件构建信息615、625、635、645一起被保存，在任何时候，那些不同的零件610、620、630、640可以被容易地放入作业选择650和构建312中。也就是说，无论是被存储在数据库中还是被存储在可寻址存储器中以便更快地访问，零件构建文件都可以提供到所有中间对象的链接，并允许系统链接所有文件，例如，CAD零件、待构建的零件、作业文件、日志文件等。如所示，作业选择部件可以使用不同的作业号，其中系统可以通过引入大量零件构建文件来执行作业选择650，以适当的配置嵌套309它们，生成310作业文件，并通过加工步骤构建312零件。

图7描绘了零件构建系统700的实施例的功能框图。在该实施例中，可以提供用户界面710来接受用户输入数据。零件构建计算设备720可以包括处理器和可寻址存储器，并通过链接功能同步不同部件。在一个实施例中，需要构建的一组零件(零件构建740)可以将需要被构建的所有零件传输到零件准备部件750，零件准备部件750可以确定要被构建的不同零件，即准备例如在列表中的零件。然后可以执行构建准备部件760来准备构建，其中构建准备部件760在从零件准备部件750接收的所有零件到达时并不准备全部这些零件，而是每个零件准备一次。一旦零件准备部件750准备好每个零件，在构建准备760结束时，切片部件770然后可以切片每个准备好的零件。在一个实施例中，在构建准备期间，每个零件可以被放置在构建室中。随后，为了导出构建文件，切片的零件被重复，并对应于零件在室中的放置进行变换。在一些实施例中，零件构建计算设备可以输出用于由3D打印机加工790的数据。

图8描绘了零件构建系统800的功能框图。在该实施例中，零件构建部件830接收例如3D CAD文件作为输入的CAD数据，并且确定待输出例如作为零件构建文件840的零件构建数据，其中零件构建文件840可以被发送到作业处理部件850(其本身与用户界面851通信)并且利用嵌套部件852，且后处理器部件860然后可以基于输入生成并输出作业文件870。在一个实施例中，系统可以从被存储在3D CAD文件中的多个零件数据中选择旨在用于打印的特定零件的零件数据815。也就是说，可以从CAD文件中提取零件数据和零件集合中完整集合的一个或更多个零件和相关联的零件数据的子集用于处理。系统800可以使用生成的作业文件870来加工880关于一个或更多个零件的期望构建。

零件构建部件830可以与例如用于接受和/或输出用户数据的用户界面820和表面识别部件825通信。零件构建部件830可以包括特征类型部件812、支持生成部件811、定向部件810、和切片部件813。在实施例的一个方面中，定向部件可以基于输入CAD文件的所选择的定向生成定向数据。在一些实施例中，用户界面820可以提供来自用户关于3D CAD文件中包含的3D模型中的哪些零件815将被选择并包括在构建过程中的输入。在一些实施例中，从3D CAD文件内的3D模型中所选择的定向零件可以用作对于支持生成部件811来生成支持数据的输入。在其他实施例中，根据3D模型生成的被支持和定向的零件可以被用作对于特征类型部件812的输入，特征类型部件812可以分析被定向的3D模型和相关联的支持的特征。在一个实施例中，特征可以是描述要打印的零件的模型，并且可以被分成若干特征。每个特征(例如固体(solid)或体积)可以具有与之相关联的独特制造策略。此外，特征类型可以是通用特征表征，例如粗糙、薄壁、网状、支撑等。

在一些实施例中，表面识别部件825可用于提供分析和确定特征类型所必需的附加数据。在一个实施例中，用户界面820可以向用户提供关于所确定的特征的反馈，并且允许输入可以被零件构建部件830用来修改和/或选择所生成的数据的选择和/或解决方案数据。在一些实施例中，具有相关联的定向数据、支持数据、和特征类型数据的3D模型可以被用作对于切片部件813的输入，切片部件813可以为零件构建文件840生成切片数据。在可选实施例中，基于被定向的3D模型和相关联的支持生成数据的所分析的特征数据可用于确定零件构建文件840，并且然后被传输到作业处理部件850作为用于处理的输入数据。在某些实施例中，零件构建部件830具有对于可选部件828的输入，该可选部件828可以允许在未来的零件构建文件840生成中包含可选数据类型。

在一些实施例中，零件构建系统800可以包含作业处理部件850，该作业处理部件850可以生成供3D打印机使用的作业文件870，以便引导加工880。在一个实施例中，用户界面851可以与作业处理部件850通信。在一些实施例中，用户界面851可以让用户部分地基于所传输的零件构建文件840来输入作业文件创建参数。在一个实施例中，作业处理部件850包括嵌套部件852和后处理器860。在一些实施例中，嵌套部件852可以利用来自用户界面851的输入来生成嵌套矩阵，该嵌套矩阵可以允许在期望的构建内嵌套各种零件。在一个实施例中，嵌套矩阵数据被输出到后处理器860，后处理器860可以利用所有可用数据来生成供3D打印机使用的作业文件870。在一些实施例中，作业文件870可以包含所有必要的指令，以允许所期望的构建的加工880。

图9描绘了根据本实施例的各个方面的利用零件构建数据910生成机器作业文件990的数据工作流900。在许多实施例中，工作流900从外部和/或内部源获取零件构建数据910，例如零件构建文件。在某些实施例中，源可以来自3D打印机。在附加的实施例中，外部源可以是远程用户终端，其允许用户提交要在第三方打印站构建的零件。在一些实施例中，外部源可以是以某种形式(物理或无线)附接到机器作业文件生成部件的计算设备。在图9的实施例中，当用户选择机器作业文件990作为作业940时，机器作业文件990可以基于包括在机器作业文件990中的所选择的零件来确定。作业940可以被发送到机器930，以确定机器特定信息数据932，包括但不限于机器品牌和构建室尺寸。机器特定数据932然后可以被发送到预处理器部件925。在一些实施例中，在块920处，可以基于零件构建数据910来确定表示特征类型922的数据。在一些实施例中，所生成的特征类型数据可以被用作对预处理器部件925的输入数据。在一些实施例中，特征类型数据可以表示零件构建数据910的封闭体或几何形状，其可以被分成多个特征，每个特征具有可能需要特定制造策略的拓扑特异性。通过示例而非限制的方式，包括支撑、大块区域和网格区域的零件构建文件可以被分成三个不同的特征，因为每个特征(支撑、大块区域和网格)可以具有不同的相关联的制造策略。在又一些实施例中，预处理器部件925可以基于特征类型数据922和机器特定数据932生成曝光策略960，曝光策略960可以作为与每个特征类型相关的一组数据输出，以用于后处理器部件955。在一个实施例中，可以基于将曝光策略与特征类型数据922和机器特定数据932相关联来针对作业确定曝光策略960。

在一个实施例中，曝光策略数据960可以例如用于紫外线的使用和引导，以固化和凝固在树脂上描绘的图案并结合到下面的打印层。在一个实施例中，零件构建数据可以包括从CAD文件中提取的几何数据和/或存储在CAD文件中的所有数据。在一些实施例中，零件构建数据910被馈送到切片器部件915中，以用于切片数据确定。在某些实施例中，零件构建数据910可能已经包括基于在零件构建文件的准备期间所做的先前切片计算的切片数据(参见图8，参考标记813)。在这些情况下，切片器部件915可以简单地传递切片数据，而不需要进一步的切片计算。在其他实施例中，当相关切片数据不存在于零件构建数据910中时，切片器部件915可以生成用于传递给后处理器部件955所需的切片数据。也就是说，切片器部件执行检查以确定零件构建数据910是否包括切片数据(这可以通过标志来完成)，并且如果切片数据已经被包括在内，则过滤该数据并将该数据传递给后处理器部件955。如果切片数据先前没有被确定并被包括在零件构建数据910中，那么切片器部件915可以执行切片并确定通用切片数据950以传递给后处理器部件955。因此，切片器部件915将通用切片数据950传递给后处理器部件955。

用户选择的作业940可以要求零件被嵌套，以便提高构建效率。在一些实施例中，作业940可以被传递到嵌套部件935，以用于确定嵌套矩阵970和/或嵌套零件，该嵌套矩阵和/或嵌套零件可以被馈送到后处理器部件955中以供使用。在另外的实施例中，后处理器部件955可以利用嵌套矩阵数据970以便转换通用切片数据950来用于嵌套打印作业。在一个实施例中，作业940可以向3D打印机980提供数据，其中，机器980可以确定与机器特定属性相关的数据并将其发送给后处理器部件955。在一些实施例中，后处理器部件955可以利用机器特定数据来更好地确定需要在机器作业文件990中生成的数据。在一些实施例中，后处理器部件955利用所有可用的输入数据，包括但不限于通用切片数据950、曝光策略数据960、嵌套矩阵和/或嵌套零件数据970、和/或机器特定数据，以生成机器作业文件990，该机器作业文件990引导3D打印机根据需要构建和打印用户选择的作业。

图10描绘了零件构建系统1000的功能工作流。在一个实施例中，工作流1000将馈送到零件构建块1020中的CAD文件1010作为初始输入。在零件构建块1020中，CAD文件数据可以通过定向部件1021传递以生成定向数据，并且然后通过支持生成部件1022生成支持数据。在一些实施例中，特征分类部件1023可以利用CAD文件1010、定向数据、和支持数据来生成特征数据。在某些实施例中，切片不由零件构建块1020完成，并且零件构建文件1030(包括零件构建数据)可以基于3D CAD文件1010以及包括定向数据、支持数据和特征数据的制造信息来生成。在其他实施例中，零件构建块1020通过切片部件1024生成切片数据，并将切片数据作为制造数据合并到生成的零件构建文件1030中。在一个实施例中，所生成的零件构建文件1030一旦被创建，可能不被修改或者不旨在被修改。也就是说，所生成的零件构建文件1030可以在生成时被验证，以降低文件结构的未来改变和/或篡改的可能性。这样，零件构建文件可以被用于跟踪能力。零件构建文件的验证可以通过设置标志来进行，该标志可以指示基于CAD文件生成的零件构建数据的状态。标志可用于防止任何修改，并修复和/或保存当前状态中的数据，以确保通过作业生成过程的数据的跟踪能力，并且进一步允许零件与零件构建数据文件的关联。

在另外的实施例中，作业生成块1040可以将零件构建数据文件1030作为输入，并继续在预处理器部件1041中生成曝光策略数据。在具有嵌套零件的实施例中，嵌套过程1042可以生成嵌套零件数据1043。在各种实施例中，零件构建数据文件1030可能没有嵌入供作业生成块1040使用的切片数据，这将需要作业生成块1040将嵌套零件数据1043传递给切片部件1044以生成切片数据。在许多实施例中，作业生成块1040内的后处理部件1045可以从切片部件1044或从预切片的嵌套零件数据1043中获取切片数据，并生成最终的作业数据文件1050供3D打印机使用，以便于促进所选择的构建。在一些实施例中，最终的作业数据文件1050可以包括与打印作业中的每个切片相关联的机器特定的定位数据和曝光策略。

已经参考根据实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或框图描述了实施例。这些图示/或其组合的每个块可以由计算机程序指令来实现。计算机程序指令当被提供给处理器时产生机器，使得经由处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图中指定的功能/操作的装置。流程图/框图中的每个块可以代表实现实施例的硬件和/或软件模块或逻辑。在可选的实现方式中，在块中标注的功能可能并非同时以附图中标注的顺序来出现。

计算机程序(即，计算机控制逻辑)被存储在主存储器和/或辅助存储器中。计算机程序也可以通过通信接口被接收。这种计算机程序在被执行时，使得计算机系统能够执行本文讨论的实施例的特征。特别地，计算机程序在被执行时，使得处理器和/或多核处理器能够执行计算机系统的特征。这种计算机程序代表计算机系统的控制器。

附图中的可视显示由计算设备上和/或系统/平台上的基于本地或云的应用中的模块生成，并被显示在计算设备的电子显示器上用于用户交互，并形成用于与本文公开的系统/平台交互的图形用户界面。

图中的流程图和框图示出了根据本发明的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能的实现方式的架构、功能和操作。就这点而言，在流程图或框图中的每个块可代表模块、程序段、或代码的部分，该模块、程序段、或代码的部分包括用于实现指定的逻辑功能的一个或更多个可执行指令。还应当注意，在某些可选择的实现方式中，在块中提到的功能可以不以图中提到的顺序发生。例如，连续地显示的两个块事实上可以基本上同时执行，或者块有时可以以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。还应当注意，框图和/或流程图图示的每个块以及框图和/或流程图图示中的块的组合可以通过执行指定的功能或动作的专用的基于硬件的系统或专用的硬件和计算机指令的组合来实现。

可以想到的是，上述实施例的特定特征和方面的各种组合和/或子组合可以被进行，并且仍然落在本发明的范围内。因此，应当理解的是，所公开的实施例的各种特征和方面可以彼此组合或替代，以便形成所公开的发明的变化模式。此外，意图在本文中通过示例的方式公开的本发明的范围不应受限于上述特定公开的实施例。

Claims (20)

1.一种系统，包括：

零件构建部件，其中，所述零件构建部件包括处理器和可寻址存储器，所述处理器被配置成：

从接收的至少一个计算机辅助设计(CAD)文件确定零件数据；

经由定向部件生成与所确定的零件数据相关联的定向数据；

经由支持生成部件生成与所确定的零件数据相关联的支持数据；

经由特征类型部件生成与所确定的零件数据相关联的特征数据；

经由切片部件生成与所确定的零件数据相关联的切片数据；和

基于以下项确定零件构建文件：与所接收的至少一个CAD文件相关联的几何数据和以下数据中的至少一者：确定的零件数据、生成的定向数据、生成的支持数据、生成的特征数据和生成的切片数据；和

作业生成部件，其中，所述作业生成部件包括处理器和可寻址存储器，所述处理器被配置为：

经由嵌套部件生成与接收的确定的零件构建文件相关联的嵌套矩阵；

基于所生成的嵌套矩阵确定作业文件，其中，所述作业文件包括用于操作三维打印机的数据；和

将所述作业文件输出到三维打印机以执行三维打印。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述零件构建部件的处理器还被配置为从用户界面接收用户输入。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述零件数据包括与被存储在所接收的CAD文件中的至少一个零件的几何信息相关的数据。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，支持数据的生成基于所生成的定向数据。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述零件构建部件的处理器还被配置为从外部表面识别部件接收与所确定的部件数据相关的表面识别数据。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，特征数据的生成基于所接收的表面识别数据，并且定义所确定的零件数据的表征特征。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述作业生成部件的处理器还被配置为基于所生成的嵌套矩阵来生成切片数据，所述嵌套矩阵与接收到的确定的零件构建部件文件相关联。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述作业生成部件的处理器还被配置为从用户界面接收用户输入。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，对嵌套矩阵的确定还基于所接收的用户输入。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述作业文件引导三维打印机加工被包含在所述作业文件中的所述零件数据。

11.一种方法，包括：

由计算设备基于接收作业输入数据，向三维(3D)打印机传输关于机器特定数据的请求，所述作业输入数据包括与期望的构建相关的数据；

由所述计算设备接收零件构建数据，其中，所述零件构建数据包括：与至少一个三维计算机辅助设计(CAD)文件相关的几何数据，以及一组制造信息数据，所述一组制造信息数据包括以下数据中的至少一者：零件定向数据、支持结构数据、特征数据和切片数据；

通过所述计算设备确定特征类型数据；

通过所述计算设备生成曝光策略数据；

通过所述计算设备确定嵌套矩阵数据；和

通过所述计算设备基于所生成的曝光策略数据和确定的嵌套矩阵数据确定机器作业文件。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述制造信息数据包括：零件定向数据、支持结构数据、特征数据和切片数据。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，对特征类型数据的确定基于从所接收的零件构建数据中提取的所述特征数据。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，曝光策略数据的生成基于所确定的特征类型数据以及所请求和接收的机器特定数据中的至少一者。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，对嵌套矩阵数据的确定基于所接收的作业输入数据。

16.一种用于生成作业文件的设备，所述设备包括：

处理器和可寻址存储器，所述处理器被配置成：

接收至少一个计算机辅助设计(CAD)文件；

从所述至少一个CAD文件确定零件数据；

生成与所确定的零件数据相关的定向数据；

生成与所确定的零件数据相关的支持数据；

生成与所确定的零件数据相关的特征数据；

生成与所确定的零件数据相关的切片数据；和

生成零件构建文件，其中，所述零件构建文件包括：

与至少一个CAD文件相关的几何数据和以下中至少一者：

零件数据、定向数据、支持数据、特征数据和切片数据；

基于所述零件构建文件生成曝光策略数据；

确定嵌套零件数据；和

生成作业文件。

17.根据权利要求16所述的设备，其中，支持数据的生成基于所生成的定向数据。

18.根据权利要求16所述的设备，其中，切片数据的生成还与定向数据、支持数据和特征数据相关。

19.根据权利要求16所述的设备，其中，嵌套零件数据的确定与所接收的零件构建文件相关。

20.根据权利要求16所述的设备，其中，所述作业文件的生成与所述零件构建文件中的所接收的数据、曝光策略数据和嵌套零件数据相关。

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