CN111148621A - 三维打印的物体 - Google Patents

Abstract

公开了一种经由三维打印制造物体的方法。接收关于物体的数据。根据该数据对物体进行三维打印。包装物也根据该数据来三维打印。包装物封装物体并且包括关于物体的信息。

Description

三维打印的物体

背景技术

三维打印，也称为增材制造，是用于创建三维物体的过程，所述三维物体包括其中在计算机控制下形成材料层的制品和设备。在一个示例中，三维打印的物体可以具有许多形状和几何结构，并且根据诸如增材制造格式(AMF)数据文件、立体光刻(STL)数据文件或用于描述物体的其它数据格式之类的三维模型或其它数据源产生。虽然三维打印已经称为用打印机头将结合剂材料的逐层沉积在粉末床上的过程，但是三维打印和增材制造可以包含更多种类的制造技术。例如，三维打印和增材制造可以包括结合剂喷射、定向能量沉积、材料挤出、材料喷射、粉末床熔合、片材层压和光聚合固化(vatphotopolymerization)。

附图说明

图1是图示示例方法的框图。

图2是图示根据图1的方法制造的示例设备和包装物(wrapper)的框图。

图3是图示图1的方法的示例方法的框图。

图4是图示用于实现图1和3的示例方法以制造图2的示例设备的示例系统的框图。

具体实施方式

增材制造包括优于常规生产方法和技术的若干益处；除了这些之外，益处包括定制、便利和效率。例如，对计算机辅助设计(CAD)文件的简单修改可以在相对少量的时间中产生物体的新变化。这些变化可以在室内产生，而不是必须依赖远程生产设施来创建并且然后来装运每个物体，并且增材制造对于生产原型而言可以比传统制造技术成本效益高得多。公司可以越快地创建和测试原型，其就可以越快地决定最终的设计，并且直到最近，三维打印的大约四分之三是针对原型的。随着增材制造的最近发展，正在进行过渡，其中更多的三维打印物体正在被大量制造以用于成品。三维打印的许多新发展针对更快地、更成本效益地以及大规模地大量制造物体。

具有三维打印的物体作为部件的大量制造一般包括三阶段流水线。在建模阶段期间，通常用CAD或类似工具设计物体。在一些示例中，可以使用计算机辅助仿真来测试物体的设计。一旦设计完成，它就可以被传递到准备阶段。在准备阶段期间，验证设计以基于制造规则集确定是否可以从该设计来制造物体，该制造规则集可以包括特定于增材制造技术或三维打印机的规则。如果不能制造物体，则可以基于规则来提出设计改变，并且过程返回到建模阶段。一旦设计完成，就可以将物体切片以促进层制造。

第三阶段是生产并且包括对物体进行三维打印。该阶段可以包括预打印方面，诸如将制造订单放入企业资源计划(ERP)系统中以生成订单标识符和部件标识符；包括调度和机器分配的生产计划；物体的制造；包括粉末去除的后制造；以及质量保证。一旦完成，部件就可以被装配成最终的设备，并且被包装以用于装运和销售。

在物体的大量制造的一个或多个阶段期间，可以创建、修改或读取关于物体的信息以提高生产效率。在一个示例中，用于订单跟踪的订单信息可以被分配为与物体相对应。在以数字形式的设计已经被转换成以物理形式的物体之后(诸如在对物体进行三维打印之后)，将信息与物体相关联成为挑战。不同物体的形状的变化使得难以经由三维打印来将机器可读代码或其它基于图像或文本的信息强加到物体上。另外，后制造技术可以去除或破坏这样的代码、图像或文本。在其中信息是为了生产管理目的的一些情况下，物体可以意图没有任何外来的代码、图像或文本。

图1图示了经由三维打印制造物体的示例方法100。在102处，诸如在三维打印机处，接收关于物体的数据。在104处诸如用三维打印机根据数据来对物体进行三维打印。在106处也诸如用三维打印机根据数据对包装物进行三维打印。作为106的一部分，该包装物封装了物体并包括了关于物体的信息。

在一个示例中，在102处，在三维打印机处接收的数据包括数据文件的若干组件的合并。例如，数据可以包括关于物体的设计的设计数据、关于包装物的设计的尺寸数据以及可以包括要在包装物上包括的代码、图像或文本的信息。数据可以以适合于三维打印机一起共同制造物体和包装物，或者一起共同制造物体、包装物和信息的方式呈递给三维打印机，例如，用单个设备同时一起打印项目，而不是用不同的设备或在分离的时间分离地打印物体和包装物。

各种增材制造技术可以应用于在104、106处对物体和包装物进行三维打印。在一个示例中，可以在104、106处经由三维打印机对物体和包装物进行打印。三维打印机可以使用具有一组喷嘴的打印杆将粉末或其它材料沉积到打印床上，以生成单独的体素(二维打印中的像素的三维模拟)。喷嘴根据数据以指定的图案在打印床上喷射材料(诸如热塑性、导体或其它材料)的液滴，以在打印杆相对于打印床来回移动时以层的形式形成物体和包装物。三维打印机可以与包装物共同生成物体。

在106处，可以以各种配置来形成包装物以封装物体。在一个示例中，在106处，对包装物进行打印包括对围绕物体的六侧面盒子或笼子进行打印。在一个示例中，包装物可以包括盒子或其它结构，以出于安全目的(诸如在制造期间防止物体被用户看到)而大体上遮蔽物体。笼子还可以包括多个杆，所述多个杆具有针对每个杆来选择的宽度以及杆之间的间隔，所述间隔可以防止物体逸出笼子以及诸如允许介质进入和清洁或对物体进行其他处理(诸如后制造的部分)之类的其它考虑。在一些示例中，包装物可以包括可折断的(snapoff)侧面或门，以允许相对容易地从包装物有意地将物体移除。用于对包装物进行三维打印的尺寸数据可以从物体的设计数据的规范中自动生成，其包括物体在三维中的高度、宽度和长度。在一些示例中，包装物可以是围绕物体的简单的三维打印带以及包括信息的翻板(flap)。

作为106的一部分，该信息可以被包括在包装物上。在一个示例中，在106处，包装物可以被打印成包括在其上包括该信息的一般平滑的表面。例如，包装物可以包括平坦的、不透明的、面向外的表面，在该表面上可以包括以机器可读的或人工可读的标记的形式的信息。在一个实例中，信息可以用平坦标记物打印在表面上(诸如与包装物颜色相反的墨水)，或者在包装物创建之后附于表面(例如标签)。在另一实例中，当生成包装物时，信息被打印在包装物上。例如，信息可以采用作为三维打印过程的一部分而创建的以二维凸起条形码的形式。信息可以用对比材料包括在包装物上以促进读取信息。在另一个示例中，信息可以作为射频识别(RFID)标签的一部分而被包括，该RFID标签被三维地打印为包装物的一部分。

图2图示了示例设备200，其可以经由示例方法100来形成。设备200包括三维打印的物体202和封装该三维打印的物体202的三维打印包装物204。包装物204包括关于物体202的信息206。在该示例中，包装物204包括三维打印的表面208或标签，在其上包括了信息206。信息206可以是机器可读的或人工可读的标记，并且可以包括代码、图像或文本。

在一个示例中，三维打印的物体202是大量制造的对象，并且包装物204可以被丢弃或回收并且不被包括为最终装配或可消费产品的一部分。例如，包括信息206的包装物204意图跟踪制造订单并且与装运容器或产品包装不相同。在一个示例中，诸如物体202之类的一个或多个物体可以被封装在单个包装物204内。在该示例的一个实例中，包装物204上的信息206关于包装物204内所封装的物体202中的每一个。例如，信息206可以包括关于物体的作业单的细节，这在大量制造环境中可能是有用的。

在一个示例中，一个或多个物体202可以被封装在包装物204内，并且包装物可以包括关于每个被封装物体的信息206。又进一步，一个或多个设备200可以被包括在一个或多个附加包装物内，所述一个或多个附加包装物可以包括第二信息集(未示出)。物体202可以从包装物204中移除而不会影响物体202。

图3图示了用于生成要被发送到三维打印机以生成设备200的数据的示例方法300。在一个示例中，方法300可以被实现为三阶段大量制造流水线的一部分(诸如在物体设计被验证之后的准备阶段的一部分)。

在302处接收用于对物体202进行三维打印的物体设计。在一个示例中，用于三维打印的物体设计可以包括一次打印多个物体的设计。物体设计可以采用CAD文件的形式或采用AMF数据文件的形式，并且从网络上的存储器设备接收。在另一个示例中，物体设计可以作为方法200的一部分而被本地开发。

在304处生成用于对包装物204进行三维打印的包装物设计。在一个示例中，在304处包装物设计的生成是基于来自物体设计的物体202的尺寸而自动的。在另一示例中，在304处包装物的生成是半自动的，诸如设计者能够从可用特征的列表中选择包装物的某些特征。在一个示例中，设计者可以选择包装物204是否将是盒子、笼子或其它形式的封装，以及在其上包括信息206的表面208的特定位置。在又另一示例中，包装物的生成可以是完全手动设计，其中用户从头开始设计包装物202。

在306处接收用于包括在包装物上的信息。在一个示例中，包装物的设计者可以生成用于包括在包装物表面206上的信息。在另一示例中，实现306的系统可以访问ERP系统或其它数据库组件以接收要作为包装物设计的一部分而包括的信息。可以选择或调整包装物表面的设计，以适应信息的形式(无论其是机器可读的还是人工可读的)，以及包装物上的信息量。

在308处生成包括该信息和封装该物体的包装物的三维模型。在一个示例中，三维模型可以包括数据文件，该数据文件可以由三维打印机读取以生成设备200或者被进一步处理以由三维打印机读取。数据文件可以包括关于共同制造物体、包装物和信息的数据。在310处，数据文件一旦以三维打印机的形式被处理，就被提供给打印机。

图4图示了包括具有处理器404和存储器406以及程序408的计算设备402的示例系统400，其中计算设备402经由直接连接或通过网络可操作地耦合到三维打印设备410以实施该示例方法100、300和生成设备200。程序408可以被实施为存储在非暂时性计算机可读介质上的处理器可执行指令集。计算机可读介质、计算机存储介质或存储器可以被实施为包括一个或多个易失性或非易失性计算机存储介质的组合，或者作为用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据之类的信息的任何合适的方法或技术。传播信号本身不符合作为存储介质或存储器设备的条件。

系统400被配置成将诸如CAD文件之类的关于物体的设计数据接收或生成到存储器406中。此外，系统400被配置成将关于要打印在包装物204上的信息206的数据接收到存储器406中。在一个示例中，用户能够经由诸如键盘或指示设备之类的输入设备来用计算设备操纵包装物的设计和信息的放置。程序408可以生成数据文件，该数据文件将物体、包装物和信息的设计合并成三维打印设备410可读和可使用的形式，该三维打印设备410应用该数据文件来制造设备200。

尽管本文已经图示和描述了具体的示例，但是在不脱离本公开范围的情况下，各种替代和/或等同实施方式可以代替所示出和描述的具体示例。本申请意图覆盖本文所讨论的具体示例的任何适配或变化。因此，意图在于本公开仅由权利要求及其等同物来限制。

Claims (15)

1.一种制造物体的方法，所述方法包括：

接收关于所述物体的数据；

根据所述数据对所述物体进行三维打印；以及

根据所述数据对包装物进行三维打印，所述包装物封装所述物体并且包括关于三维打印的物体的信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述信息包括机器可读信息和人工可读信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述信息包括作业单。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据包括用于对所述物体进行三维打印的设计数据和用于对所述包装物进行三维打印以封装所述物体的尺寸数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述尺寸数据是从所述设计数据自动生成的。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述信息是基于所述设计数据自动生成的。

7.根据权利要求1所述的方法，其中对所述物体进行三维打印包括对多个物体进行三维打印，并且其中对所述包装物进行三维打印包括围绕所述多个物体对一个包装物进行三维打印。

8.根据权利要求1所述的方法，其中对所述包装物进行三维打印包括与所述物体共同制造所述包装物。

9.一种共同制造的设备，包括：

三维打印的物体；以及

三维打印的包装物，其封装所述三维打印的物体，所述包装物包括关于三维打印的设备的信息。

10.根据权利要求9所述的共同制造的设备，其中所述包装物是封装所述三维打印的物体的三维打印的笼子。

11.根据权利要求9所述的共同制造的设备，其中所述包装物包括具有所述信息的一般不透明的表面。

12.根据权利要求11所述的共同制造的设备，其中所述表面的信息包括机器可读数据。

13.根据权利要求9所述的共同制造的设备，其中所述三维物体包括封装在所述三维打印的包装物内的多个三维打印的物体。

14.一种制造物体的方法，所述方法包括：

接收关于所述物体的数据；

根据所述数据对所述物体进行三维打印；

基于所述数据与三维打印的物体共同生成三维打印的包装物；以及

在所述包装物上共同生成三维打印的标记，其中所述标记包括基于所述数据的信息。

15.根据权利要求14所述的方法，其中在所述包装物上共同生成三维打印的标记包括对包括所述信息的面向外的表面进行打印。

Images