CN111629883A - 配置增材制造系统 - Google Patents

Abstract

一种配置增材制造系统的方法。所述方法包括：用与增材制造系统相关联的操作参数的第一值配置增材制造系统，并且在用操作参数的第一值配置增材制造系统的情况下，在构建室中形成第一物体。增材制造系统随后用操作参数的第二值配置，并且在用操作参数的第二值配置增材制造系统的情况下，在形成第一物体之后，在构建室中形成第二物体。所述方法进一步包括接收指示操作参数将用第一值或第二值中的哪个来配置以用于增材制造系统的随后的操作的信号。

Description

配置增材制造系统

背景技术

包括通常被称为“3D打印机”的那些的增材制造系统提供了用于产生三维物体的方便的方式。这些系统可以接收以物体模型的形式的三维物体的定义。该物体模型被处理以指示系统产生物体。这可以通过在系统的工作区域中沉积一系列的构建材料的层来执行。被称为“打印剂”的化学试剂可以被选择性地沉积到工作区域内的构建材料的每层上。在一种情况下，除了其他之外，打印剂还可以包括熔断剂（fusing agent）和细化剂（detailing agent）中的一种或多种。可以使用辐射源（诸如红外灯）来施加能量，以熔断其中已经沉积了熔断剂的层的区域。可以针对另外的层重复该过程，以建立最终的物体。

附图说明

结合附图，根据跟随的详细描述，本公开的各种特征将是显而易见的，附图一起图示了本公开的特征，并且其中：

图1是根据示例的增材制造系统的示意性框图；

图2示意性地示出了根据示例的增材制造系统；

图3是示出根据示例的配置增材制造系统的方法的流程图；

图4是图示根据示例的配置增材制造系统的方法的特征的流程图；

图5示意性地示出了根据示例的第一物体和第二物体的形成；

图6是图示根据示例的增材制造系统的能量源的能量配置和由增材制造系统制造的一系列物体的温度的曲线图；

图7是图示根据示例的配置增材制造系统的方法的另外的特征的流程图；

图8是图示在物体的形成期间由增材制造系统形成的物体的壁的壁厚中的变化取决于由增材制造系统的能量源供应的能量中的变化的曲线图；

图9示意性地示出了第一、第二、第三和第四物体的形成相应示例；

图10是根据示例的三维（3D）打印系统的示意性框图；

图11示意性地示出了根据示例的计算机可读存储介质；以及

图12是图示根据仍然另外的示例的配置增材制造系统的方法的特征的流程图。

具体实施方式

在以下描述中，出于解释的目的，阐述了某些示例的许多具体细节。说明书中对“示例”或类似语言的引用意指结合该示例描述的特定特征、结构或特性被包括在至少该一个示例中，但不一定被包括在其他示例中。

在示例增材制造系统（有时被称为三维（3D）打印系统或增材制造装置）中，构建材料被沉积在工作区域中的层中，该工作区域可以被称为构建室。本文中被称为“打印剂”的化学试剂被选择性地沉积到构建室内的每层上。打印剂可以包括例如熔断剂和/或细化剂。在其中构建材料的颗粒要通过随后的能量的施加而熔断在一起的区域中，熔断剂可以被选择性地施加到构建材料的层，并且细化剂可以被选择性地施加到要降低或控制熔断作用或温度的地方。例如，可以施加细化剂来减少物体边界处的熔断，以产生具有尖锐和平滑边缘的零件。在施加打印剂之后，从增材制造系统的能量源向该层施加能量，例如热能。这导致其上已经施加了熔断剂的构建材料变热到高于构建材料的熔化温度，并熔化、聚结（coalesce）和固化。然后针对另一层重复该过程，使得物体由一系列的横截面构建。在其他情况下，可以施加熔断剂和细化剂中的一种或另一种。例如，在一些情况下，熔断剂可以被选择性地施加到要被熔断的构建材料的层的区域。在另一个示例中，细化剂可以被选择性地施加到不被熔断的构建材料的层的区域。

使用不同的增材制造系统重复可靠地制造物体可能是具有挑战性的。例如，相同设计的不同增材制造系统可能显示机械差异，例如导致例如气流中的小差异，这可能导致构建室温度中和制造物体的质量中的差异。不同制造系统的能量源，诸如熔断灯，也可能显示差异。还可能存在影响来自不同增材制造系统的输出的环境影响，诸如周围湿度或温度。

此外，不同的用户可能对增材制造系统有不同的需求。例如，包装密度、打印物体的大小、打印物体的形状（诸如物体主要是空心的还是实心的物体）、打印物体的内部结构、打印物体和构建室的边界之间的距离、或者构建室的垂直高度可能根据由用户对增材制造系统的预期用途而不同。这些变量也可能对打印物体的质量具有影响。

为了使用不同的增材制造系统提高在不同时间处制造物体的可重复性，或出于不同的目的（诸如为了打印不同的物体），增材制造系统可以被单独配置。例如，制造的物体或零件的质量通常取决于在构建材料的熔断期间由增材制造系统的能量源供应的能量的量。如果能量源未供应足够的能量，则物体可能有（suffer from）可见的条纹或通道，从而引起皱纹皮肤的出现，所述皮肤可以被称为“象皮（elephant skin）”。相反，如果能量源供应过量的能量，则可能发生被称为“热渗出（thermal bleed）”的缺陷，其中部分熔化的构建材料的块被附着到物体的外表面。

本文中描述的示例允许增材制造系统被配置成确定增材制造系统的能量源的适当能量配置或能量水平（energy level）。例如，适当的能量配置可以是与其他能量配置相比降低诸如象皮或热渗出的缺陷的频率或严重性的能量配置。

在本文中的示例中，增材制造系统被用于在构建室中形成第一物体，并且在第一物体之后在构建室中形成第二物体。第一物体可以通过经过从能量源供应第一能量水平的能量来熔断第一物体的第一多个层的连续层的至少一部分来形成。第二物体可以类似于第一物体形成，但是其中从能量源供应的能量具有不同于第一能量水平的第二能量水平。因此，在诸如这样的示例中，使用相同的增材制造系统但是以不同的相应能量配置来形成两个物体。

可以接收指示第一或第二能量水平中的哪个将被用于增材制造系统的随后的操作的信号。例如，可以比较制造的第一和第二物体，以确定第一或第二物体中的哪个具有更高的零件质量或完整性，或者哪个在其他方面更类似于期望的结构。例如，对应于具有较高质量的物体的能量水平可以被选择作为随后要使用的能量水平。例如，如果第一物体被识别为具有比第二物体更高的质量，则该信号可以指示第一能量水平将被用于增材制造系统的随后的操作。

因此，诸如这样的方法允许针对增材制造系统的操作确定适当的能量水平，与其中由能量源供应的能量未以该方式配置的情况相比，这可以提高制造物体的质量。

在完成构建过程之后，通常冷却制造的物体。未固化的构建材料然后可以被移除。然而，制造的物体的冷却可能是相对耗时的过程。例如，冷却物体可能花费大约4个小时。因此，在制造第二物体之前，涉及制造、冷却和分析第一物体（例如，以评估第一物体的质量）的过程将是相对漫长的过程。

相比之下，在本文中描述的示例中，第一和第二物体可以作为相同构建过程的部分来打印。在这样的情况下，第二物体的第二多个层可以以逐层的方式被沉积在第一物体的第一多个层上（尽管要理解，在第一和第二物体之间可以存在至少一层）。通过在相同的构建过程期间打印第一和第二物体，本文中描述的方法可以比涉及在制造第二物体之前制造、冷却和分析第一物体的过程更快或更高效地执行。

图1示出了根据示例的增材制造系统100的简化示意图。该示例中的增材制造系统100包括耦合到构建单元104的3D打印机102。

根据示例，3D打印操作包括在构建单元104的构建平台上沉积构建材料的层。构建平台可以被认为对应于或包括构建室106，构建室106可以被称为构建区域或工作区域。在图1中所示的示例中，构建单元104是可从3D打印机102拆卸的。特别地，构建单元104可以被操作者移除以执行构建单元104的再填充操作。然而，在其他示例中，构建单元104和3D打印机102可以与彼此构成整体。

构建单元104存储构建材料的供应，所述构建材料例如构建粉末。在一个示例中，在构建粉末填充操作之前，在构建单元上执行清理阶段。例如，在一种情况下，清理阶段包括粉末管理站从构建单元移除未使用的构建材料并将未使用的构建材料与新的构建材料结合以用于进一步的打印操作。例如，未使用的构建材料可以由构建粉末管理站回收和再循环，并与原始（virgin）（或‘新的’）构建材料混合。在构建粉末填充操作之后，操作者可以将构建单元104返回到3D打印机102以执行进一步的打印操作。

图1的3D打印机102包括能量源108，用于选择性地熔断构建室内的构建材料的层以形成物体。这在图2中更详细地示出，图2示意性地示出了根据示例的增材制造系统200。增材制造系统200可以与图1的增材制造系统100相同或与其相似。尽管提供图2的示例以理解本文中描述的示例的上下文，但是那些示例可以被应用于多种增材制造系统。

在图2中，增材制造系统200包括构建平台202、构建材料供应机构204和固化系统206。在其中供应构建材料的三维体积可以被认为对应于构建室。因此，构建室可以由构建平台202和由构建平台202上的最大高度来限定，构建材料可以被沉积到该最大高度。

构建材料供应机构204在构建平台202上以连续的层沉积粉末构建材料。图2中示出了两层：第一层208-L1，在其上已经由构建材料供应机构204形成了第二层208-L2。在某些情况下，构建材料供应机构204被布置成相对于构建平台202移动，使得连续的层在彼此之上形成。

存在可以由其来构建特定的零件或物体的各种不同种类的构建材料。构建材料的选择可以基于要打印的零件或物体的期望性质来进行。在某些增材制造系统中，构建材料可以在构建之间相应地改变。例如，各种塑料粉末类型可以被用作原始构建材料；例如热塑性塑料，诸如聚酰胺（PA）11、PA12和热塑性聚氨酯（TPU）等。根据一个示例，合适的构建材料可以是可从HP公司获得的商业上被称为V1R10A“HP PA12”的PA12构建材料。在其他示例中，可以使用陶瓷或金属构建材料，诸如粉末或粉末状材料。构建材料可以包括短纤维构建材料。例如，粉末可以由短纤维形成，或者可以包括短纤维，该短纤维可以例如已经从材料的长股（strand）或线（thread）切割成短段（length）。

图2的增材制造系统200包括能量源210，该能量源210可以是辐射源或用于向构建室供热的其他源。例如，能量源210可以是加热系统。能量源210可以包括灯，例如短波白炽灯或红外灯。在其他示例中，能量源210是被构造成发射跨一定波长的范围的电磁辐射以加热构建材料的另一光源。例如，能量源210可以是卤素灯。在某些情况下，增材制造系统200可以包括附加的能量源或辐射源以加热构建材料。在某些情况下，能量源可以有其他用途。例如，增材制造系统200可以包括照明系统以照亮工作区域。

在某些示例中，红外“预热”灯可以被用于加热构建材料。预热灯可以位于构建平台202上方，例如，使得它至少加热构建材料的上表面。预热灯可以被控制以将构建材料加热到刚好低于构建材料的熔点的温度。然后，在3D物体的构造期间，可以使用另一个能量源。例如，在一个实现中，可以使用单独的熔断灯。熔断灯可以施加能量以引起其上已经施加了熔断剂的构建材料的熔断。本文中描述的示例涉及用于熔断构建材料的能量源的配置，诸如熔断灯。

能量源210可以是相对于构建平台202可移动的。例如，在一个实现中，熔断灯可以是托架安装的，以跨形成在构建平台202上的构建材料扫描。在一些示例中，构建材料的层因此可以由静态红外灯预热，并选择性地用扫描熔断灯熔断（尽管在其他情况下，构建材料的层可以由熔断灯选择性地熔断而无需首先被预热）。例如，可以控制扫描熔断灯来扫描沉积的构建材料，并且由此基本上均匀地向沉积的构建材料施加热量。如下面更详细解释的那样，在其中已经沉积了熔断剂的区域中，吸热是最高的。在其他示例中，预热灯可以是相对于构建平台202可移动的；在这种情况下，预热灯可以选择性地施加到构建材料的上表面的区域，以便加热这些区域。在某些情况下，可以不使用预热灯，并且熔断灯被用作能量源来既预热构建材料并且又引起选择性熔断。使用至少一个预热灯和/或使用至少一个熔断灯可以实现构建材料层的温度稳定。

在包括图2的示例的某些示例中，固化系统206包括打印剂沉积机构212。打印剂沉积机构212例如包括至少一个打印头，以沉积熔断剂和细化剂。当能量被施加到其上已经沉积熔断剂的构建材料时，熔断剂增加了构建材料的加热（与其上没有施加熔断剂的构建材料的部分相比）。细化剂减少了构建材料的加热。例如，打印剂沉积机构212可以包括喷墨沉积机构，用于将多种打印剂打印到粉末构建材料的层208上。在这种情况下，喷墨打印头可以适于将一种（或多种）打印剂沉积到形成构建材料的粉末聚合物构建材料的层上。在某些情况下，喷墨沉积机构内的每个打印头可以被布置成在多个连续的构建材料层内的限定区域上沉积特定的打印剂。

熔断剂（有时也称为“聚结剂”）可以通过充当能量吸收剂来增加构建材料的加热，该能量吸收剂使得其上已经沉积了熔断剂的构建材料比其上尚未沉积熔断剂的构建材料吸收更多的能量（例如来自能量源210）。这可能导致构建材料变热。

当构造3D物体时，热量可以例如从能量源210被施加到构建材料。如上所述，熔断剂充当能量吸收剂，并吸收热能。因此，熔断剂被施加到其的构建材料的区域比熔断剂未被施加到其的构建材料的区域被加热到更高的程度。该加热可以导致熔断剂被施加到其的构建材料的区域达到高于构建材料的熔断温度的温度，并且由此熔断。在一些示例中，在用于形成3D物体的打印操作期间，构建材料可以被维持在稍微低于构建材料的熔断温度的温度处，以减少由能量源210供应并被熔断剂吸收以熔断构建材料的能量的量。

根据示例，合适的熔断剂可以是包括炭黑的油墨型制剂，诸如例如可从HP公司获得的商业上被称为V1Q60Q“HP熔断剂”的熔断剂制剂。在一个示例中，这样的熔断剂可以附加地包括红外光吸收剂。在一个示例中，这样的熔断剂可以附加地包括近红外光吸收剂。在一个示例中，这样的熔断剂可以附加地包括可见光吸收剂。在一个示例中，这样的熔断剂可以附加地包括UV光吸收剂。包括可见光增强剂的油墨的示例是基于染料的彩色油墨和基于颜料的彩色油墨，诸如可从HP公司获得的商业上被称为CE039A和CE042A的油墨。

细化剂（有时也称为“改性剂（modifying agent）”）可以用于改变熔断剂的效果和/或直接用于冷却构建材料。当加热构建材料时，可以因此施加细化剂以降低先前施加的熔断剂的加热效果和/或直接降低构建材料的温度。根据示例，合适的细化剂可以是可从HP公司获得的商业上被称为V1Q61A“HP细化剂”的制剂。当构造3D物体时，细化剂可以被用于通过抑制物体边界的外部的熔断剂并且因此防止横截面的外部区域中的固化来形成尖锐的物体边缘。在物体的构造期间，还可以使用细化剂来减少从固化区域到非固化区域的热渗出，并防止在物体的某些“空白”或“空”部分（诸如内部空腔）中熔断。在物体的产生的结束时，未固化的构建材料可以被移除以显示完成的物体。图2示出了特定的打印头，该打印头将受控量的打印剂沉积到粉末构建材料的第二层208-L2的可寻址区域214上。

图3是示出配置增材制造系统（诸如图1和2的增材制造系统100、200）的方法的流程图。图3的方法包括在构建室中形成包括构建材料的第一多个层的第一物体。这在图3中被示意性地示出为虚线框300内的方法的条目。在该示例中，通过在条目302处向构建室供应第一多个层中的层来形成第一物体。在条目304处，沉积至少一种打印剂以接触第一多个层中的层。在条目306处，从增材制造系统的能量源向第一多个层中的层供应第一水平的能量，以熔断第一多个层中的层的至少一部分。

在条目308处，确定在条目306处至少部分熔断的层是否是第一物体的第一多个层中的最后（或最上面）层。如果不是，则作为迭代过程的部分，再次执行条目302、304、306和308，直到第一物体的第一多个层中的所有层都已被沉积并至少部分熔断。

一旦已经形成第一物体，图3的方法就涉及在构建室中形成第二物体，该第二物体包括在第一多个层之后的构建材料的第二多个层，这示意性地示出为虚线框310内的方法的条目。以该方式，在相同构建室内，在第一物体之后形成第二物体。例如，可以在第一物体之上形成第二物体，使得第一物体在第二物体和构建平台之间。以该方式，可以在相同的构建过程中在第一物体之后形成第二物体。在这样的情况下，第一和第二物体可以被认为属于相同的构建过程，其中它们两者都响应于单个指令集而形成或者其中在第一物体上形成第二物体而无需从构建室移除第一物体或者无需冷却第一物体。

然而，要理解，对在第一物体之后形成的第二物体的引用并不旨在暗示第二物体必须在第一物体之后立即连续形成（其中第一多个层中的最后层与第二多个层中的第一层接触），尽管它可以是这样的。代之以，如果第二物体在比第一物体更晚的时间点处形成，其中在第一物体的形成之后一次一层地沉积第二多个层，则第二物体可以被认为是在第一物体之后形成的，而不管在第一物体和第二物体之间是否存在其他组件、层或物体。

在形成第一物体和第二物体之间的时间段期间，调节能量源的能量水平（其可以被称为能量配置）。例如，虽然能量源在第一物体的形成期间供应第一能量水平的能量，但是能量源可以被布置成在第二物体的形成期间供应第二能量水平（不同于第一能量水平）的能量。能量水平例如对应于由能量源供应的能量的强度。改变能量水平可以改变由构建室接收的辐照度。辐照度可以被认为是构建室的表面或构建室内（诸如构建室内的构建材料的层的表面）的每单位面积接收的能量的辐射通量。

例如，诸如这样的方法可以涉及相对于构建平台202在垂直方向（其可以被称为Z方向）上改变能量源的能量配置。例如，可以在Z方向上的第一区域中供应第一能量水平，并且可以在Z方向上的第二区域中供应第二能量水平，该第二区域例如在第一区域上方。

除了用与用于第一物体的制造不同的能量水平配置能量源之外，第二物体可以类似于第一物体来形成。例如，图3的条目312涉及向构建室供应第二多个层中的层。在条目314处，沉积至少一种打印剂以接触第二多个层中的层。在条目316处，将第二能量水平的能量从能量源施加到第二多个层中的层。在条目318处，确定在条目316处至少部分熔断的层是否是第二物体的第二多个层中的最后（或最上面）层。如果不是，则作为迭代过程的部分，再次执行条目312、314、316和318，直到第二物体的第二多个层中的所有层都已被沉积并至少部分熔断。

在制造第一和第二物体300、310之后，指示第一能量水平或第二能量水平中的哪个将被用于增材制造系统的随后的操作的信号。可以分析第一和第二物体以便生成信号，如下面将特别参考图7和8进一步描述的那样。然后，可以用信号指示的第一或第二能量水平中的无论哪个来配置能量源。然后可以操作增材制造系统来制造另外的物体。以该方式，第一和第二物体可以被认为是测试物体，其可以作为图3的配置过程的部分来制造。

如上面解释的那样，第一和第二物体可以在相同的构建过程中形成。图4示出了这样的示例。在图4的条目400处，接收用于指示增材制造系统形成第一物体并在形成第一物体之后形成第二物体的指令数据。在图4的条目402处，执行配置过程。配置过程例如可以与参考图3描述的方法相同或与其相似。因此，在诸如这样的情况下，在开始形成第一和第二物体中的任一个之前，指令数据可以指示第一和第二物体两者的形成。这可能比在不同时间点处接收分别指示第一和第二物体的形成的单独指令更高效。

可以响应于增材制造系统的状态中的变化来接收指令数据。例如，增材制造系统可以用涉及配置过程的启动例程配置。在这样的情况下，指令数据可以在增材制造系统的初始化或启动时生成，以确定增材制造系统的操作期间能量源的能量水平。

在其他情况下，可以基于用户输入生成（并且随后由增材制造系统接收，诸如由增材制造系统的控制系统接收）指令数据。例如，可以有被配置成从用户接收指令的用户界面，诸如控制面板。经由该用户界面，用户可以能够选择何时执行配置过程。例如，用户可以选择在增材制造系统的启动时执行配置过程（在其中在启动时不自动发起配置过程的示例中）。替代地，用户可以选择指示增材制造系统在制造新物体之前执行配置过程，诸如具有与先前制造的物体不同的结构或大小的物体（因为通常期望在制造具有不同结构的物体时使用不同的能量水平）。在仍然另外的情况下，用户可以指示增材制造系统周期性地或者在增材制造系统的周围环境中的变化时执行配置过程，使得能量源的能量水平随着时间保持适当。

图5示意性地示出了根据示例的第一物体500a和第二物体502a的形成。在该示例中，第一物体500a形成在第一构建体积504内，并且第二物体形成在第二构建体积506内。在该示例中，第一构建体积504包括除第一物体500a之外的多个物体500b、500c、500d，在该示例中，所述物体500b、500c、500d具有与第一物体500a相同的结构。第二构建体积506还包括除第二物体502a之外的多个物体502b、502c、502d，在该示例中，所述物体502b、502c、502d具有与第二物体502a相同的结构。这说明构建体积（其是例如构建室内的体积）可以被分层成不同的层，每个层与不同的物体的集合相关联。

在图5的示例中，在第一构建体积504和第二构建体积506之间存在构建材料的第三多个层508。第三多个层508例如形成第一物体500a和第二物体502a之间的过渡区域，从而允许这两个物体彼此分离。这可以促进对第一和第二物体500a、502a的分析，并辅助确定第一或第二能量水平中的哪个将被用于增材制造系统的随后的操作。

在这样的情况下，诸如图3或图4的配置过程的配置过程可以包括在形成第一物体500a之后和形成第二物体502a之前，将构建材料的第三多个层508供应给构建室，使得在形成第一物体500a和第二物体502a之后，第三多个层508在第一物体500a和第二物体502a之间。

在诸如这样的示例中，在将第三多个层508供应到构建室期间，可以将能量源的能量水平从第一能量水平调节到第二能量水平，而无需将来自能量源的能量供应到构建室。例如，第三多个层508可以是构建材料的未熔断的层，其不被用于物体的形成。

构建材料的第三多个层508可以在能量源的能量水平（诸如辐照度）在其内调节到第二能量水平的时间段期间被供应。例如，瞬间将能量源的能量水平从第一能量水平改变为第二能量水平也许是不可能的。代之以，能量源的能量水平可以逐渐改变。

这可以在图6中看到，图6是图示了根据示例的增材制造系统的能量源的能量配置和由增材制造系统制造的一系列物体的温度的曲线图600。曲线图600的左侧y轴602表示打印期间物体的中心处的温度（以摄氏度为单位），曲线图600的右侧y轴604表示能量源（在该示例中其为熔断灯）的以瓦特每平方厘米为单位的辐照度水平，并且曲线图600的x轴606表示沉积的构建材料的层数。

曲线图600图示了两条曲线：温度曲线608（其相对于温度轴602示出）和辐照度曲线610（其相对于辐照度水平轴604示出）。图6的温度曲线608在大约180摄氏度的相对高值和大约165摄氏度的相对低值之间变化。具有相对低温度值的构建材料的层对应于其中尚未形成物体的层，而具有相对高温度值的构建材料的层对应于其中已经形成物体的层。因此，图6图示了七个零件的形成（每个零件对应于温度曲线608的相应高部分之一）。类似地，辐照度曲线610也在较高值和较低值之间变化。辐照度曲线610的不同值中的每个对应于能量源的不同的相应能量水平（或能量配置）。如可以看到的那样，辐照度曲线610的不同能量水平之间的变化与物体的形成稍微不同步。通常，辐照度在物体的形成已经完成后的几层变化水平，使得增材制造系统可以在打印不对应于物体的未熔断层时适于辐照度的新水平（其是例如能量源的新能量水平）。最后，在增材制造系统已经有足够时间以适于辐照度水平中的变化之后，形成新的物体。

图7是图示根据示例的配置增材制造系统的方法的另外的特征的流程图。图7图示了示例，通过该示例，信号指示第一或第二能量水平中的哪个将被用于增材制造系统的随后的操作。图7的条目700包括将第一物体的第一结构与第二物体的第二结构进行比较。在图7的条目702处，根据条目700的比较生成信号。例如，可以在冷却和清洁第一和第二物体中的每个之后执行比较，以从第一和第二物体的外表面移除过量的未熔断的构建材料。

第一和第二结构可以以各种不同的方式比较。例如，第一结构和第二结构可以诸如由增材制造系统的有经验的操作者在视觉上比较，以评估缺陷的可见性，诸如象皮或热渗出。操作者然后可以确定第一物体或第二物体中的哪个是更高质量的，并且然后可以选择对应于更高质量物体的第一能量水平或第二能量水平用于增材制造系统的随后的操作。

在其他示例中，取决于用户的需要，用户可以基于第一和第二结构的其他特性来选择随后使用第一或第二能量水平中的哪个。例如，用户可能期望尺寸精确的物体，并且因此可以选择第一或第二能量水平中的无论哪个产生具有最低尺寸误差的对应物体。在这样的情况下，第一和第二结构之间的比较可以包括第一和第二结构中的每个分别与第一和第二物体的期望或预期结构的比较，诸如第一和第二物体的对应零件的期望或预期厚度。

如将理解的那样，第一和第二结构之间的比较可以使用自动化的、计算机操作的或计算机辅助的过程来执行，而不是纯粹通过视觉检查来执行。

为了辅助确定第一或第二能量水平中的哪个将被用于增材制造系统的随后的操作，第一和第二物体可以是具有基本上相同的配置的相同物体的不同版本。例如，第一和第二物体的配置或物理结构可以是相同的，除了分别由于在第一和第二物体的形成期间第一和第二能量水平中的差异而导致的小变化之外。例如，第一个物体可能具有在第二个物体上没有的象皮的一些块。图5示出了诸如这样的示例。在诸如图5的示例中，为了形成第一和第二物体500a、502a，诸如本文中描述的那些的配置方法可以包括根据预定物体的形状从能量源供应第一能量水平的能量，以形成第一物体，作为预定物体的第一版本。第二能量水平的能量也可以根据预定物体的形状从能量源供应，以形成第二物体，作为预定物体的第二版本。预定物体可以是要作为配置过程的部分被打印的目标物体。预定物体的形状或结构可以取决于增材制造系统的预期用途。例如，预定物体的形状可以被选择为表示或类似于要由增材制造系统制造的即将到来的（forthcoming）物体的预期或期望形状。在图5的示例中，预定物体是以齿轮（cog）的形状的。因此，用于生成图5的第一和第二物体500a、502a的附加制造系统可以旨在在未来的操作中产生具有类似形状的另外的物体，诸如具有与第一和第二物体500a、502a相似形状和大小的另外的齿轮。如上面解释的那样，这是因为，对于给定的能量源的能量水平，具有不同形状或大小的物体可能具有不同的质量。因此，通过在配置过程期间形成表示要打印的未来零件的物体来配置增材制造系统是期望的。

在其中第一和第二物体是预定零件的第一和第二版本的示例中，可以基于比较预定物体的零件的参考厚度和预定物体的第一版本的对应零件的第一厚度之间的第一差异、以及预定物体的零件的参考厚度和预定物体的第二版本的对应零件的第二厚度之间的第二差异，来生成指示随后将使用第一或第二能量水平中的哪个的信号。图8示出了这样的示例。

图8是图示了在物体的形成期间由增材制造系统形成的物体的壁的壁厚中的变化取决于由增材制造系统的能量源供应的能量中的变化的曲线图800。图8的曲线图800可以被称为能量调谐图。x轴802表示以毫米（mm）为单位的与参考厚度的偏差，并且y轴804表示以mm为单位的物体的壁的壁厚。在该示例中，物体包括具有0.5 mm、0.75 mm、1 mm、1.25mm、1.5 mm、1.75 mm和2 mm的壁厚的七个不同的壁。形成物体的五个不同版本，所述五个不同版本具有五个不同的能量源的能量水平。因此，曲线图800示出了五条单独的曲线806a、806b、806c、806d、806e，每条曲线对应于物体的不同的对应版本。物体的第一版本（对应于第一曲线806a）印有比标称或参考辐照度高4%的辐照度，物体的第二版本（对应于第二曲线806b）印有比标称辐照度高2%的辐照度，物体的第三版本（对应于第三曲线806c）印有标称辐照度，物体的第四版本（对应于第四曲线806d）印有比标称辐照度低2%的辐照度，并且物体的第五版本（对应于第五曲线806e）印有比标称辐照度低4%的辐照度。

如从图8可以看到的那样，壁厚中的偏差根据能量源的辐照度而且还根据壁厚本身变化。例如，对于1 mm的壁厚，最小偏差是针对第四曲线806d，其具有比标称辐照度低2%的辐照度。然而，对于1.5 mm的壁厚，最小偏差是针对第三曲线806c，其具有标称辐照度。

因此，图8图示了适当的能量水平或能量配置可以取决于要打印的物体的结构，诸如物体的壁的厚度。例如，如果随后要由附加制造系统打印的物体具有大约1 mm的壁厚，则能量源可以用比标称辐照度低2%的辐照度配置，以减小如打印的物体的壁厚和参考壁厚之间的偏差。相比之下，如果要被打印的随后的物体具有大约1.5 mm的壁厚，则能量源可以代之以用标称辐照度配置。

类似于图8的曲线图800的曲线图可以通过打印物体的多个不同版本来获得，每个版本具有能量源的多个不同能量配置，以便确定用于打印不同物体的适当能量配置，每个物体具有不同的特性。例如，物体中的一个可以是小的，另一个可以是大的，仍然另外的物体可以是实心的，并且仍然另外的物体可以主要是空心的。图9示出了诸如这样的示例，其中形成了第一物体900a、第二物体902a、第三物体904a和第四物体906a。第一物体900a被形成在第一构建体积908内，第二物体902a被形成在第二构建体积910内，第三物体904a被形成在第三构建体积912内，并且第四物体906a被形成在第四构建体积914内。在构建体积908、910、912、914中的每个之间有多个层916、918、920。类似于图5，第一、第二、第三和第四构建体积908、910、912、914每个都包括除第一、第二、第三和第四物体900a、902a、904a、906a之外的物体（第一构建体积908中的物体900b、900c、900d，第二构建体积910中的物体902b、902c、902d，第三构建体积912中的物体904b、904c以及第四构建体积914中的物体906b、906c）。

在图9中，第一物体900a是具有第一形状的第一预定物体的第一版本，并且第二物体902a是第一预定物体的第二版本。在该示例中，第一预定物体是齿轮。第一预定物体的第一和第二版本如参考图5描述的那样形成。换句话说，第一预定物体的第一版本通过使用从能量源供应的第一能量水平的能量选择性地固化构建材料的第一多个层的至少一部分而形成，并且第一预定物体的第二版本通过使用从能量源供应的第二能量水平的能量选择性地固化构建材料的第二多个层的至少一部分而形成。第一构建体积908和第二构建体积910之间（并且因此第一物体900a和第二物体902a之间）的构建材料916的多个层可以被认为对应于上面参考图5描述的第三多个层。

为了形成图9中图示的结构，该方法可以进一步包括根据第二预定物体的第二形状使用从能量源供应的第三能量水平的能量选择性地固化构建材料的第四多个层的至少一部分，以形成第二预定物体的第一版本（其在图9中对应于第三物体904a）。在该示例中，第二预定物体是星，尽管这仅是说明性示例。

这样的方法可以进一步包括根据第二预定物体的第二形状使用从能量源供应的第四能量水平的能量选择性地固化构建材料的第五多个层的至少一部分，以形成第二预定物体的第二版本（其在图9中对应于第四物体906a）。

在图9中，如上面解释的那样，多个层918在第二和第三物体902a、904之间形成，并且多个层920在第三和第四物体904a、906a之间形成，其中的每个可以是构建材料的未熔断层，其可以分别在能量源的能量水平从第二水平改变为第三水平（从形成第二物体902a到形成第三物体904a）期间以及在能量源的能量水平从第三水平改变为第四水平（从形成第三物体904a到形成第四物体906a）期间沉积。

在诸如图9的示例中，第一能量水平可以与第三能量水平基本上相同，并且第二能量水平可以与第四能量水平基本上相同。在两个能量水平是相同的或相对相似（诸如在彼此的5%或10%之内）的情况下，可以认为它们基本上相同。

诸如图9的示例中的配置过程允许确定用于形成两个不同预定物体的能量源的两种不同能量配置。例如，在诸如这样的情况下，指示第一能量水平或第二能量水平中的哪个将被用于增材制造系统的随后的操作的第一模式的第一信号（例如基于对第一和第二物体900a、902a的分析）和指示第三能量水平或第四能量水平中的哪个将被用于增材制造系统的随后的操作的第二模式的第二信号（例如基于对第三和第四物体904a、906a的分析）可以各自被接收。第一模式可以被用于生成具有与第一形状基本上相似的形状的至少一个另外的物体，并且第二模式可以被用于生成具有与第二形状基本上相似的形状的至少一个另外的物体。在两个物体在形状上是相同的或者在形状上大致相似（诸如在制造公差内的相同形状或者具有彼此的高达10%的大小中的差异）的情况下，两个物体可以被认为在形状上是基本上相似的。

图10示意性地图示了三维（3D）打印系统1000。图10的3D打印系统1000类似于图1和图2的增材制造系统100、200，但是其中图示了附加组件。图10的3D打印系统1000包括3D打印机1002和加热系统1004，该加热系统1004是能量源的示例。

图10的示例3D打印系统1000还包括控制系统1006。控制系统1006可以被布置成根据本文中描述的示例中的任何示例来控制3D打印系统1000。例如，控制系统1006可以被布置成接收表示配置打印作业的配置打印作业数据，其中加热系统将用热设置的第一值来配置，并且随后用热设置的第二值来配置。热设置例如表示由加热系统1004供应给3D打印机系统1000的构建区域的热辐照度，诸如加热系统1004的热源的热辐照度。控制系统1006可以被布置成通过用热设置的第一值配置加热系统来控制3D打印机1002以打印配置打印作业，并且在用热设置的第一值配置加热系统的情况下，控制3D打印机1002以在构建区域（诸如上面描述的构建室）中形成包括构建材料的第一多个层的第一物体，例如使用图3的方法来形成。例如，控制系统1006可以被布置成控制3D打印机1002以迭代地将第一多个层中的层供应到构建区域，并且使用从加热系统1004供应的热能选择性地固化第一多个层中的层的至少一部分。配置打印作业可以进一步包括例如在用热设置的第一值配置加热系统之后，用热设置的第二值配置加热系统，并且在用热设置的第二值配置加热系统的情况下，控制3D打印机1002以在构建区域中形成包括构建材料的第二多个层的第二物体，例如使用与用于形成第一物体的方法类似的方法来形成。控制系统1006可以进一步接收指示热设置的第一值或第二值中的哪个将被用于3D打印机1002的随后的操作的配置数据。

控制系统1006可以从存储器1008接收数据。存储器1008可以包括易失性存储器（诸如随机存取存储器（RAM））和非易失性存储器（诸如只读存储器（ROM））或固态驱动器（SSD）（诸如闪存）中的至少一种。示例中的存储器1008可以包括另外的存储设备，例如磁、光或带介质、压缩盘（CD）、数字通用盘（DVD）或其他数据存储介质。存储器1008可以是从3D打印系统1000可移除的或不可移除的。3D打印机1002可以包括存储器1008。

在图10的示例中，存储器1008包括上面描述的配置打印作业数据1010和配置数据1012。控制系统1006可以使用存储器1008的数据来控制3D打印系统1000的操作，例如以实现诸如本文中描述的那些的配置过程。

在图10的示例中，3D打印系统1000进一步包括处理器1014，该处理器1014被通信地耦合到存储器1008。图10中的处理器1014可以是微处理器、通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或其他可编程逻辑设备、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件或设计成执行本文中描述的功能的其任何合适的组合。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核结合的一个或多个微处理器、或者任何其他这样的配置。图10的示例中的3D打印系统1000的组件使用系统总线1016来互连。这允许数据在不同组件之间传递。

本文中描述的某些系统组件和方法可以通过可存储在非暂时性存储介质上的机器可读指令来实现。图11示出了包括至少一个处理器1102的增材制造装置1100的示例，处理器1102被布置成从机器可读介质1104中检索数据，该机器可读介质1104可以被称为计算机可读存储介质。机器可读介质1104包括存储在其上的计算机可读指令1106的集合。该至少一个处理器1102被配置成将指令1106加载到存储器中以进行处理。指令1106被布置成使至少一个处理器1102执行一系列动作。

指令1108被配置成使处理器1102指示增材制造装置1100执行配置例程，诸如本文中描述的配置过程。配置例程可以涉及使用针对增材制造装置1100的能量源的不同的相应能量配置来打印物体的第一版本和物体的第二版本。例如，配置例程可以包括在构建室内沉积构建材料的第一部分，使用用第一能量配置来配置的能量源选择性地熔断构建材料的第一部分的至少部分，以形成物体的第一版本。构建材料的第二部分可以被沉积在构建室内，并且构建材料的第二部分的至少部分可以使用用第二能量配置来配置的能量源来熔断，以形成物体的第二版本。然后可以接收指示第一能量配置或第二能量配置中的哪个将被用于能量源的随后的操作的信号。例如，第一能量配置可以对应于能量源的第一能量水平，诸如第一辐照度，或者能量源的热设置的第一值（在其中能量源是热能量源（诸如热源）的示例中）。

非暂时性机器可读介质1108可以是可以包含、存储或维护用于由指令执行系统使用或结合指令执行系统使用的程序和数据的任何介质。机器可读介质可以包括许多物理介质中的任何一种，所述物理介质诸如例如电子、磁、光、电磁或半导体介质。合适的机器可读介质的更具体的示例包括但不限于硬盘驱动器、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器或便携式盘。

已经呈现前面的描述以说明和描述所描述的原理的示例。该描述不旨在是穷举的或将这些原理限制于公开的任何精确形式。根据上面的教导，许多修改和变化是可能的。例如，尽管上面描述的示例涉及将一种或多种打印剂施加到构建材料的层，并根据一种或多种打印剂的图案选择性地熔断构建材料的层的至少一部分，但是也设想其他示例。例如，本文中描述的方法可以被应用于除本文中描述的那些之外的其他增材制造系统或过程（诸如涉及选择性施加能量（诸如热能）以形成物体的其他增材制造系统）中。例如，本文中描述的方法可以与选择性激光烧结系统一起使用，其中激光可以被用于选择性地固化构建材料的部分，而无需施加打印剂。

设想了另外的示例。在上面描述的示例中，在配置过程期间调节能量源（诸如加热系统）的能量配置、能量水平或热设置。然而，在其他示例中，增材制造系统的不同操作参数可以作为配置过程的部分来调节。

图12是示意性地图示了配置增材制造系统的示例的流程图，该增材制造系统涉及用操作参数的操作参数的两个不同值形成第一物体和第二物体。要理解，诸如图12的方法的方法可以在其他方面与上面描述的其他示例相同或相似，除了在各种不同物体的打印之间改变操作参数的值而不是改变增材制造系统的能量源的能量配置或能量水平之外。实际上，能量源的能量配置或能量水平可以被认为是操作参数的示例。

图12的方法包括，在条目1200处，用使用操作参数的第一值配置的增材制造系统形成第一物体。操作参数例如是可以被改变以改变由增材制造系统形成的物体的结构的增材制造系统的任何变量或组件。因此，可以调节这样的变量，以获得由增材制造系统打印的物体的期望质量。操作参数的示例包括要施加到构建材料的层的一种或多种打印剂的密度或者要施加到构建材料的层的激光的激光功率，以选择性地熔断构建材料的层（例如在选择性激光烧结增材制造系统中）。第一物体可以由构建材料的第一多个层形成，并且可以如上面解释的那样形成，例如通过迭代地供应第一多个层中的层并且依次选择性地固化每个层（例如通过施加至少一种打印剂以接触每个层，并且然后向该层施加热能）形成。

在图12的条目1202处，用使用操作参数的第二值配置的增材制造系统形成第二物体，其中第二值例如不同于第一值。例如，在操作参数是打印剂的密度的情况下，在条目1200处形成第一物体可以涉及在第一多个层中的每层沉积打印剂的第一密度、深度或组成，并且在条目1202处形成第二物体可以涉及在第二多个层中的每层沉积打印剂的第二密度、深度或组成。

如以上参考其他示例所解释的那样，第一和第二物体可以被形成为相同构建过程的部分。图12的方法可以进一步包括例如在将操作参数从第一值调节到第二值时在第一和第二物体之间沉积第三多个层。关于上面的其他示例，图12的方法还可以包括在相同的构建过程中形成附加的物体，诸如具有与第一和第二物体的形状不同的形状的至少一个另外的物体。替代地，第一和第二物体可以是相同物体的不同版本，并且图12的方法可以进一步包括形成不同物体的至少一个版本。

在条目1204处，接收指示操作参数将用第一值或第二值中的哪个来配置以用于增材制造系统的随后的操作的信号。该信号可以类似于上面描述的信号，除了它表示操作参数的第一值或第二值之一而不是例如第一能量水平或第二能量水平之外。

要理解，根据图12的方法和系统可以与多种不同的增材制造系统（包括涉及选择性施加能量或选择性施加化学粘合剂的那些系统）一起使用。例如，根据图12的方法和系统可以被用于粘合剂喷射或金属型3D打印中。在这样的情况下，例如，操作参数可以是要施加到构建材料的化学粘合剂的密度。

要理解，关于任何一个示例描述的任何特征可以被单独使用，或者与所描述的其他特征组合地使用，并且也可以与示例中的任何其他示例的任何特征组合地使用，或者与示例中的任何其他示例的任何组合组合地使用。

Claims (15)

1.一种配置增材制造系统的方法，所述方法包括：

用与增材制造系统相关联的操作参数的第一值配置增材制造系统；

在用操作参数的第一值配置增材制造系统的情况下，使用增材制造系统来在增材制造系统的构建室中形成第一物体，第一物体由构建材料的第一多个层形成；

随后用操作参数的第二值配置增材制造系统；

在用操作参数的第二值配置增材制造系统的情况下，使用增材制造系统来在增材制造系统的构建室中形成第二物体，第二物体由第一多个层之后的构建材料的第二多个层形成；

接收指示操作参数将用第一值或第二值中的哪个来配置以用于增材制造系统的随后的操作的信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中形成第二物体包括在相同构建过程中在第一物体之后形成第二物体。

3.根据权利要求1所述的方法，其中增材制造系统包括能量源，并且操作参数是能量源的能量水平。

4.根据权利要求1所述的方法，包括在形成第一物体之后并且在形成第二物体之前，向构建室供应构建材料的第三多个层，使得在形成第一物体和第二物体之后，第三多个层在第一物体和第二物体之间。

5.根据权利要求4所述的方法，其中增材制造系统包括能量源，操作参数是能量源的能量水平，第一值对应于第一能量水平，第二值对应于第二能量水平，并且所述方法包括在供应第三多个层期间将能量源的能量水平从第一能量水平调节到第二能量水平，而不向构建室供应来自能量源的能量。

6.根据权利要求1所述的方法，包括：

将第一物体的第一结构与第二物体的第二结构进行比较；以及

根据比较来生成信号。

7.根据权利要求1所述的方法，其中第一物体是预定物体的第一版本，并且第二物体是预定物体的第二版本。

8.根据权利要求7所述的方法，包括基于比较以下各项来生成信号：

预定物体的零件的参考厚度和预定物体的第一版本的对应零件的第一厚度之间的第一差异；以及

预定物体的零件的参考厚度和预定物体的第二版本的对应零件的第二厚度之间的第二差异。

9.根据权利要求7所述的方法，其中预定物体是第一预定物体，并且所述方法包括：

用操作参数的第三值配置增材制造系统；

在用操作参数的第三值配置增材制造系统的情况下，形成第二预定物体的第一版本，第二预定物体的第一版本由构建材料的第四多个层形成；

用操作参数的第四值配置增材制造系统；以及

在用操作参数的第四值配置增材制造系统的情况下，形成第二预定物体的第二版本，第二预定物体的第二版本由构建材料的第四多个层形成，

其中信号是指示操作参数将用第一值或第二值中的哪个来配置以用于增材制造系统的随后的操作的第一模式的第一信号，以及

所述方法包括接收指示操作参数将用第三值或第四值中的哪个来配置以用于增材制造系统的随后的操作的第二模式的第二信号。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，第一模式用于生成具有与第一预定物体的第一形状基本上相似的形状的至少一个另外的物体，并且第二模式用于生成具有与第二预定物体的第二形状基本上相似的形状的至少一个另外的物体。

11.根据权利要求9所述的方法，其中第一值与第三值基本上相同，并且第二值与第四值基本上相同。

12.一种三维（3D）打印系统，包括：

3D打印机，其包括加热系统；以及

控制系统，其被布置成：

接收表示配置打印作业的配置打印作业数据，其中加热系统将用热设置的第一值配置，并且随后用热设置的第二值配置；

通过以下操作来控制3D打印机以打印配置打印作业：

用热设置的第一值配置加热系统；

在用热设置的第一值配置加热系统的情况下，通过控制3D打印机以执行以下操作来控制3D打印机以在构建区域中形成第一物体：

向构建区域供应第一多个层；以及

使用从加热系统供应的热能选择性地固化第一多个层的至少一部分；

用热设置的第二值配置加热系统；

在用热设置的第二值配置加热系统的情况下，通过控制3D打印机以执行以下操作来控制3D打印机以在构建区域中在第一物体之后形成第二物体：

向构建区域供应第二多个层；以及

使用从加热系统供应的热能选择性地固化第二多个层的至少一部分；以及

接收指示第一值或第二值中的哪个将被用于3D打印机的随后的操作的配置数据。

13.根据权利要求12所述的3D打印系统，其中，控制系统被布置成控制3D打印机，以在形成第一物体之后并且在形成第二物体之前向构建区域供应构建材料的多个未熔断层，使得在形成第一物体和第二物体之后，多个未熔断层将第一物体与第二物体分离。

14.根据权利要求12所述的3D打印系统，其中，热设置表示加热系统的热源的热辐照度。

15.一种包括指令的非暂时性机器可读介质，当由包括能量源的增材制造装置的处理器执行时，所述指令使处理器：

指示增材制造装置执行配置例程，在配置例程中，使用能量源的不同的相应能量配置来打印物体的第一版本和物体的第二版本，所述配置例程包括：

在构建室内沉积构建材料的第一部分；

使用用第一能量配置来配置的能量源选择性地熔断构建材料的第一部分的至少部分，以形成物体的第一版本；

在构建室内沉积构建材料的第二部分；

使用用第二能量配置来配置的能量源选择性地熔断构建材料的第二部分的至少部分，以形成物体的第二版本；以及

接收指示第一能量配置或第二能量配置中的哪个将被用于能量源的随后的操作的信号。

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