CN111989210A - 三维对象的分层 - Google Patents

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Abstract

在一个示例中，设备包括控制器，该控制器用于指示构建平台支撑构建区中的多个构建材料层，其中，构建平台能够在三维对象的构建期间移动以改变构建区的尺寸大小；其中，控制器用于确定构建平台的相应位移，以在构建期间连续地接收构建区中的多个构建材料层中的每个构建材料层，其中，相应位移中的至少一个位移是基于从先前构建中获得的三维对象确定的数据。

Description

三维对象的分层
背景技术
以增材制造技术制造三维(3D)对象的设备有时被称为“3D打印机”。3D打印机通过选择性添加构建材料来构建3D对象。可以逐层产生3D对象。在增材制造的一个示例中，可以通过固化构建材料层中的部分来生成对象。在某些示例中，可以应用能量以固化构建材料的部分。
在一些3D打印机中，以定义对象模型的构建数据或从对象模型派生的数据的形式提供3D对象的定义。可以处理构建数据，然后指示3D打印机在构建区中逐层产生3D对象。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述使得本公开的各种特征将变得显而易见，所述附图一起示出了本公开的特征，并且其中：
图1是根据示例的设备的示意图；
图2是根据示例的设备的示意图；
图3是根据示例的设备的示意图；
图4是从根据示例的设备获得的数据图表；
图5是示出根据示例的设备的趋势线的数据图表；
图6是根据示例的在应用校正因子之前和之后从设备获得的数据图表；
图7是沉积第一打印材料层和第二打印材料层的示例性方法的流程图；以及
图8是示出非暂时性计算机可读存储介质内的一组示例计算机可读指令的示意图。
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味着结合该示例描述的特定特征、结构或特性包括在该示例中，但不必须包括在其他示例中。
增材制造系统(也称为“3D打印系统”)可以通过固化构建材料的连续层中的部分来产生(produce)三维(3D)对象。构建材料中待固化的部分可以与构建材料层中的熔融(fusing)区域相对应。构建材料可以是作为粉末床提供的粉末形式。粉末是一种粒状构建材料。粒状构建材料是具有颗粒性质的材料。构建材料可包括例如塑料、金属或陶瓷颗粒。由增材制造系统制造的3D对象的材料属性可能取决于构建材料的类型和固化的类型。在增材制造系统中，可以基于对象数据来制造3D对象，该对象数据可以例如是使用CAD(计算机辅助设计)计算机程序生成的对象的3D模型。将模型数据处理为切片(slice)，每个切片限定待固化的构建材料层的部分。
用于增材制造的合适构建材料包括聚合物、结晶塑料、半结晶塑料、聚乙烯(PE)、聚乳酸(PLA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、热塑性聚氨酯(TPU)、无定形塑料、聚乙烯醇塑料(PVA)、聚酰胺(例如聚酰胺(PA)11，PA12)、热(固性)塑料、树脂、透明粉末、有色粉末、金属粉末、陶瓷粉末(例如玻璃颗粒)、和/或这些或其他材料中的至少两种的组合，其中这种组合可以包括各自不同材料的不同颗粒或单个化合物颗粒中的不同材料。混合构建材料的示例包括铝化物，该铝化物可以包括铝和聚酰胺的混合物、多色粉末以及塑料/陶瓷混合物。根据一个示例，合适的构建材料可以是可从HP Inc.获得的商业上称为V1R10A‘HP PA12’的PA12构建材料。存在更多可以由本文公开的示例设备管理以及本公开未提及的构建材料和构建材料混合物。
在某些示例中，使用功能剂实现并控制构建材料的固化。在某些示例中，可以通过向构建材料临时应用能量来进一步实现固化。在某些示例中，将诸如熔融剂和/或粘合剂的功能剂应用至构建材料。在示例中，熔融剂是这样的材料：当将适量的能量应用到构建材料和熔融剂的组合时，其使得构建材料熔化、烧结、熔融或以其他方式聚结(coalesce)并固化。
化学剂，在本文中被称为“打印剂”，可以被选择性地沉积到构建材料层上。打印剂的示例包括熔融剂(fusing agent)、精细剂(detailing agent)和粘合剂(bindingagent)。
熔融剂(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热量，该能量吸收剂可以使其上沉积有能量吸收剂的构建材料比其上未沉积有剂的构建材料吸收更多的能量(例如来自辐射源)。当将能量应用到构建材料层时，这可以使得构建材料的限定部分加热。当预热构建材料区域时，该区域的期望温度可以低于构建材料的熔化或熔融温度。在随后应用能量以辐射构建材料区域期间，向该区域应用熔融剂可以使得构建材料区域局部加热到高于熔化或熔融温度的温度。这可以使得构建材料区域熔化、烧结、聚结或熔融，以及然后在冷却后固化。以这种方式，可以构造对象的固体部分。
精细剂(有时也称为“改性(modifying)剂”)可以起到改变熔融剂的效果的作用和/或起到直接冷却构建材料的作用。
粘合剂(有时也称为“粘结剂(binder)”)可以起到使其上沉积有粘合剂的构建材料通过粘合而固化的作用。粘合剂与熔融剂的不同之处在于，熔融剂充当能量吸收剂，该能量吸收剂使其上沉积有能量吸收剂的构建材料吸收的能量比没有熔融剂的情况下构建材料所吸收的能量多。另一方面，粘合材料或粘结剂在化学上起到将构建材料拉在一起以形成粘结整体的作用。例如，应用能量(例如使用诸如紫外线(UV)光的能量或辐射源)可以激活(activate)粘合剂以粘合构建材料的部分。在UV固化粘合剂的情况下，剂的激活是通过光而不是热。
对于待固化的构建材料的给定层，可以在构建过程期间应用能量。可以应用能量以使其上已应用熔融剂的构建材料熔融。可以将构建材料加热到低于构建材料的熔化点或熔融点的温度。构建材料的熔融点可以是构建材料的颗粒开始相互熔融的温度值。然后可以将上述打印剂中的一种或多种沉积到预热的构建材料上。在打印剂沉积之后，应用能量以辐射打印剂，使得局部加热至高于构建材料的熔化点或熔融点的温度，从而导致构建材料熔融。
在向构建材料层应用能量以使构建材料熔融之后，构建材料在固化过程中冷却并固化。在固化过程期间，构建材料可以结晶。固化速率由冷却速率确定。冷却速率受周围的构建材料的热质量以及构建材料所沉积的构建区的热质量影响。例如，中央区域的构建材料通常比边缘区域的构建材料以更低的速率冷却，这是因为中央区域的构建材料被更多的构建材料包围并且耗散热量更缓慢。因此，构建区域的边缘处的构建材料比构建区域的中间处的构建材料更快地结晶，这是因为边缘处的热量消散更大。构建区是指能够用于接收构建材料以构建构建材料层的空间。所接收的构建材料层可以因此统称为构建体积。
在冷却期间，构建材料的大小(size)可能减小。大小的减小通常被称为收缩。构建材料的收缩量取决于何时沉积构建材料层。较早沉积的层比之后沉积的层有更多的时间冷却，因此收缩更多。在一些增材制造系统中，收缩效应在构建体积的边缘区域处最大。
在某些增材制造系统中，沉积在构建区中的每个构建材料层都具有基本相同的厚度。然而，由于由不同的冷却速率引起的不同的收缩量，构建材料层的最终厚度可以变化。除了温度影响外，构建材料的收缩还会根据后续的构建材料层的重力压实(compaction)而发生。例如，用作至少一个上部被支撑层(supported layer)的下部支撑层(supportinglayer)的构建材料层受被支撑层中的构建材料的重量的影响。支撑层通过随后沉积在支撑层上的后续层而被压实。这种重力压实不同地影响每个构建材料层，并且因此导致构建材料的不同的收缩率。在大多数增材制造系统中，在每层都沿Z轴方向进行添加的情况下，重力压实效应在Z轴方向上最大。术语重力压实是指仅由后续层的质量引起的层的自然压缩。
对于一些3D打印机，由3D打印机产生的3D对象的尺寸精度(dimensionalaccuracy)受温度和重力压实引起的收缩效应的影响。当在构建体积中产生3D对象列时，一个3D对象位于另一个3D对象的顶部，与该列中较高行上的3D对象相比，该列中较低行上的3D对象可以在Z轴方向上具有减小的尺寸。当产生3D对象的矩阵时，这可能会影响3D对象的整列。即使3D对象的整行中的每个3D对象都类似地受到重力压实的影响，但是不同冷却速率引起的温度压实效应也将取决于3D对象在构建体积中的位置。观察3D对象列，该3D对象列的较低行上的3D对象受更大的收缩的影响，这是因为与较高行上的3D对象相比，作用在较低行上的3D对象上的冷却时间较长且构建材料的质量较高。。通过将打印机产生的最终3D对象的尺寸与产生3D对象之前的构建计划中的同一尺寸进行比较，可以确定尺寸精度。
诸如增材制造系统的设备可以包括不同的单元。增材制造系统的示例可以包括控制器和构建单元。控制器可以包括存储模块，该存储模块编码有可由如下文进一步所述的处理器执行的指令。在某些示例中，构建单元可以是与增材制造系统的其余部件分开的部件。例如，构建单元可以是与控制器分离的可移动或可互换单元。例如，构建单元可以与其他构建单元互换。例如，具有不同操作参数的构建单元。例如，使用不同构建材料进行构建的构建单元。在一个示例中，为了定期维护(一个或多个)构建单元，构建单元可以与另一个构建单元互换。
构建单元可以包括构建平台，该构建平台提供可以在其上构建3D对象的构建区域(有时称为工作区域或可打印区域)。增材制造系统可以包括打印系统。在某些示例中，构建单元可以包括打印系统。在某些示例中，打印系统可以是增材制造系统的单独部件。例如，打印系统可以是与构建单元分离的可移动或可互换系统。例如，该打印系统可以与其他具有不同操作参数的打印系统互换，这些不同操作参数可以沉积不同范围的材料。
打印系统可以包括构建材料沉积系统，用于在构建平台上沉积构建材料层。该构建材料沉积系统可以包括构建材料存储。构建材料存储可以包含可以从中构建3D对象的构建材料。在某些示例中，打印系统可以包括熔融剂应用系统，用于将熔融剂应用到构建材料层。例如，熔融剂应用系统可包括一组具有喷嘴的打印头，这些喷嘴将熔融剂喷射到构建材料层上。例如，熔融剂应用系统可包括一组具有将液体剂打印在构建材料层上的喷嘴的打印头。在某些示例中，打印系统可以包括精细剂应用系统，用于将精细剂应用到构建材料层。例如，精细剂应用系统可包括一组具有喷嘴的打印头，这些喷嘴将精细剂喷射到构建材料层上。例如，精细剂应用系统可包括一组具有将精细剂打印在构建材料层上的喷嘴的打印头。
增材制造系统可以包括熔融系统。在某些示例中，构建单元可以包括熔融系统。在某些示例中，熔融系统可以是构建单元的可移动或可互换系统。在某些示例中，打印系统可以与熔融系统集成在一起。在某些示例中，打印系统和熔融系统可以彼此移除并且可以与其他打印和/或熔融系统互换。在某些示例中，熔融系统可以是增材制造系统的独立(separate)部件。例如，熔融系统可以是增材制造系统的可移除或可互换系统。在一个示例中，熔融系统可以将能量临时应用到沉积在构建平台上的构建材料层。在某些示例中，可以跨整个构建材料层基本均匀地应用能量。例如，可以在构建材料层的宽度上“扫描”熔融系统的能量源以将能量应用到整个构建材料层。例如，熔融系统可以将能量临时应用到由应用到构建材料层的熔融剂所限定的构建材料层的熔融区域。
应该理解，增材制造系统可以包括上述单元、部件和/或系统中的全部或部分或其中一个。例如，包括控制器和熔融系统的增材制造系统可以与构建单元分开地提供给用户。例如，这样的增材制造系统可以与一系列不同的构建单元一起运行。在一个示例中，如下文进一步所述的，可以将包括控制器(该控制器具有编码有可执行指令的存储模块)的增材制造系统与熔融系统、打印系统和/或构建单元分开地提供给用户。
现在将描述示例性构建过程。为了用例如上述的增材制造系统来构建三维(3D)对象，在构建过程中，将一系列构建层相继添加到构建平台。每个构建层包括沉积在构建平台上的构建材料层以及在某些示例中选择性地应用到构建材料层的功能剂。
在某些示例中，基于如下所述的构建数据，将熔融剂选择性地应用到构建材料层，以限定构建层的熔融区域，其中构建材料将在该熔融区域中熔融在一起。在某些示例中，精细剂可被应用到构建材料层的区域。
然后，可以通过熔融系统将能量应用到构建层。在某些示例中，在应用功能剂之后，根据已经应用的剂，能量的后续应用使构建材料的部分熔融。
例如，可以通过吸收所应用的能量来熔融与构建层的熔融区域相对应的构建材料的部分。例如，可以通过吸收所应用的能量来熔融应用了熔融剂的构建材料的部分。熔融的部分限定3D对象的一层。
在某些示例中，在将精细剂应用到构建材料层的区域的情况下，可以通过吸收能量而不使构建材料熔融来减少或完全消除熔融作用。
在某些示例中，可以移动构建平台，使得可以将另一层添加到已完成层的顶部。例如，构建平台可以竖直向下移动，使得可以将另一构建材料层沉积在先前构建层的顶部。构建过程可以通过构建序列中的下一个构建层来继续，从而向3D对象添加另一层。构建过程可以继续添加3D对象层，直到3D对象完成。然后可以从构建平台移除3D对象。
在某些示例中，可以基于从3D对象的3D对象模型导出的构建数据，在增材制造系统的构建单元中执行构建过程。例如，控制器可以基于从3D对象模型导出的构建数据指示构建单元执行构建过程。构建过程可以涉及构建包含多个3D对象模型的较大3D模型。例如，3D模型可以是构建单元的工作区域的3D模型，其中出于构建目的布置了若干3D对象模型。
在某些示例中，构建数据可以包括与要在构建平台上构建的每个构建层有关的构建数据，以基于3D对象模型制造3D对象。例如，与每个构建层有关的构建数据包括限定每个构建层的(一个或多个)熔融区域的构建数据。构建数据可以限定(一个或多个)熔融区域相对于构建单元的构建平台的(一个或多个)边界，并因此限定大小和位置。在某些示例中，与每层有关的构建数据可以包括限定构建材料层的可以应用精细剂的区域的数据。
与每层有关的构建数据可以这样导出：通过沿3D对象模型的其中一个轴以规则的间隔对3D对象模型进行切片，以限定穿过(through)3D对象模型的一系列横截面。该一系列横截面可以是平行横截面。间隔的大小可以对应于每个构建层的期望厚度，其可以由诸如已完成3D对象的期望分辨率之类的因素来确定。
期望每个构建的3D对象层的熔融部分的边界与穿过3D对象模型的相应横截面的轮廓线相对应。由于每个构建的3D对象层的(一个或多个)熔融部分与相应构建层的(一个或多个)熔融区域相对应，因此每个熔融区域的(一个或多个)边界也与穿过3D对象模型的相应横截面的(一条或多条)轮廓线相对应。因此，可以从穿过3D对象模型的相应横截面导出限定构建层的(一个或多个)熔融区域的构建数据。
图1示意性地示出了根据示例的设备10。设备10用于从多个构建材料层生成三维对象。该设备(为增材制造系统的一个示例)可以在构建区120在构建平台130上制造三维(3D)对象。构建平台130和构建区120由构建单元组成。该设备可以包括构建单元。在本公开中，术语制备(fabricating)、生成和制造可互换使用。在图1中以横截面侧视图示意性地示出了构建平台130。为了易于理解，将参照图(其中X轴方向(有时也称为X方向)指向如带圆圈的点所示的页面)中示出的笛卡尔坐标系(X、Y、Z)来描述设备10及其功能。
构建平台130用于支撑构建区120中的多个构建材料层，构建区120有时也被称为打印室或构建体积(特别是在构建材料层存在于构建平台130时，使用构建体积)。构建平台130在构建(即打印)3D对象时为该3D对象提供支撑，并支撑构建3D对象的构建材料。因此，构建平台130是支撑构件并且可以被设置为板。构建平台130在三维对象的生成期间是可移动的以改变构建区120的大小。由设备10生成三维对象的过程可以称为构建。
在图1的示例中，构建平台130的第一位置和构建平台130以实线示出，并且构建平台130’的第二后续位置以虚线示出。构建平台130、130’的移动由箭头D示出。构建平台130、130’的移动示出在Z轴方向(有时称为Z方向)。示出了控制器110。控制器110用于指示构建平台。控制器110用于确定构建平台130的相应位移，以在构建期间在构建区域120中顺序地接收多个构建材料层中的每层构建材料。由控制器110确定的相应位移中的至少一个位移是基于从先前构建中获得的三维对象确定的数据。先前构建是在当前构建之前执行的对单独三维对象的构建。先前构建可以作为校准来执行，并且可以在当前设备或不同设备上执行。可以通过测量先前构建的三维对象的物理属性来确定数据。物理属性可以是尺寸，例如线性尺寸。可以将所测量的物理属性与期望物理属性(例如虚拟三维对象的期望总高度)进行比较。
在一些示例中，可以在开始构建3D对象之前，例如构建平台130上存在构建材料之前和/或在构建程序中第一次移动构建平台130之前，确定位移集。在一些示例中，可以在校准中确定位移集，这可以被称为校准构建。可以与3D对象的构建程序分开地执行校准构建，即在构建区中接收第一构建材料层之前。因此可以预确定位移集。位移集的预确定性质意味着位移集不是在当前构建期间创建的。因此，不会“动态”创建位移集。在一些示例中，控制器110可以从数据存储器访问位移集。
在一些示例中，数据包括三维对象的尺寸与构建计划中的虚拟三维对象的相应尺寸的偏差。术语“虚拟”是指3D对象的计算机化模型，有时也称为对象模型。可以使用CAD计算机程序来生成虚拟3D对象。术语构建计划可以包括定义对象模型的构建数据。
在一些示例中，构建平台130的相应位移中的至少一个位移是基于从同一先前构建获得的多个三维对象确定的数据。在一些示例中，多个三维对象中的每个三维对象在构建体积中的不同深度处被构建。深度方向可以对应于构建材料的分层方向。分层方向可以指Z方向。例如，三维对象中的一个三维对象可以构建在另一个三维对象的另一层之上的层中。因此，多个三维对象可以在Z方向上堆叠。在一些示例中，多个三维对象被布置在构建区120的工作区域的中央区域中。在一些示例中，数据包括三维对象中的每个三维对象的尺寸与构建计划中的虚拟三维对象的相应尺寸的偏差。该尺寸可以是每个三维对象的高度。当生成三维对象时，可以在三维对象的对应于构建区120的工作区域的中央区域的部分处从三维对象测量高度。设备的用户可以将测量值输入到设备中。可以使用输入设备将测量值输入到设备10中。输入设备可以包括图形用户界面。
在一些示例中，构建平台130的多个位移是基于从先前构建中获得的三维对象确定的数据，并且其中构建平台130的多个位移中的一个位移的幅值(magnitude)与构建平台130的多个位移中的另一个位移的幅值不同。在一些示例中，在构建过程中，构建平台130的多个位移中连续的每个位移的幅值等于或小于构建平台130的先前位移的幅值。
在一些示例中，各连续的位移之间的幅值的差可以相等。在一些示例中，位移的子集的连续的位移之间的相对差可以是恒定的。
在一些示例中，构建平台130的每个位移可以逐渐小于构建平台130的相应先前位移。在其他示例中，可以出现构建材料的膨胀效应而不是收缩效应，并且构建平台130的每个位移可以逐渐高于构建平台130的相应先前位移。
在一些示例中，控制器110用于基于构建材料(例如构建材料的成分)来确定至少一个位移。替代地或附加地，可以基于构建程序确定至少位移。在一些示例中，构建程序包括沉积器跨构建平台130的工作区域的单次通过。在其他示例中，构建程序包括沉积器跨构建平台130的工作区域的多次通过。
图2示意性地示出了根据示例的设备20。设备20用于从具有颗粒性质的打印材料打印三维对象。系统20包括构建单元250。构建单元包括构建平台230和构建区220。构建平台230可以在X方向和Y轴方向(有时被称为Y方向)上延伸。构建平台230可以在三维空间中移动，以改变构建区220的大小。例如，构建平台230可以在Z方向上移动，以允许构建多个构建层。例如，构建平台130可以在Z方向上增量地移动。未熔融的构建材料可以为至少一个连续构建层提供基础，以在构建3D对象时支撑至少一个连续构建层以及固化的3D对象本身。
图2中示出了可从其构建3D对象的层的构建层221、222的示例。构建层221、222包括沉积在构建平台230上的第一构建材料层221以及在随后的构建材料的沉积中沉积在构建平台230上的第二构建材料层222。构建层221、222可以包括与构建材料的一部分相对应的熔融区域，该构建材料在熔融时将形成3D对象层。可以在构建区220和构建平台230上制造一个以上的3D对象，这意味着构建层221、222上可以有多个熔融区域。3D对象层本身可以包括构建层221、222上的一个以上的熔融区域。
示例设备20可以包括沉积器240，该沉积器是用于在构建平台230上沉积构建材料层的构建材料沉积系统。沉积器240包括构建材料存储，以存储用于沉积到构建区域220中的构建材料。供应方向S示出了构建材料的供应。从沉积器提供的构建材料可以被视为是构建材料的新沉积。沉积器240将构建材料应用到构建区220的工作区域。构建材料可以跨工作区域散布(spread)，以占据构建区220中由构建平台230的移动形成的空隙。该空隙可以对应于构建材料层，并且空隙的高度可以对应于所沉积的构建材料层的厚度。控制器210可以确定空隙的大小，使得确定所沉积的构建材料的厚度，其中，空隙的大小由构建平台230在Z方向上的位移确定。
示例设备20可以包括熔融系统，用于对沉积在构建平台230上的构建材料的部分进行熔融。该熔融系统可以定位于构建平台230上方(沿Z方向)。熔融系统可以定位在构建平台230上方的一定距离处。熔融系统可以将能量临时应用到沉积在构建平台230上的构建材料层上。熔融系统可以包括可移动熔融托架(carriage)，其在上方经过时向构建平台230辐射能量。在熔融托架从上方经过时，熔融区域吸收来自熔融托架的辐射能量，从而使构建材料的相应部分加热并熔融以形成3D对象层。在某些示例中，熔融剂可以有助于吸收辐射到构建平台230的能量。
图2所示的控制器210可以与构建单元250完全集成在单个封装中。替代地，控制器210可以远离构建单元250。例如，控制器210可以通过网络远程连接到构建单元，这将允许控制器210和构建单元250彼此分开地定位，包括被大距离分开的可能性。因此，该连接可以是网络连接。
控制器210可以包括处理器。处理器可以执行本文描述的方法和/或过程，或者指示本文描述的方法和/或过程在构建单元250中执行。控制器210可以包括存储模块。该存储模块可以包括非临时性存储介质。非暂时性机器可读存储介质可以编码有可由处理器执行的指令。非暂时性存储介质的一些示例是磁盘、拇指驱动器、存储器卡，并且不包含传播信号。
在诸如分别如图1和2所示的示例性设备10、20的设备内，经常需要制造高质量3D对象。例如，这些3D对象可以是具有明确定义的表面和良好稳定性的3D对象。制造期间3D对象质量的问题可能导致3D对象被丢弃，这浪费了制造时间和材料。质量问题也可能表现为3D对象中出现的尺寸误差或已完成3D对象的外观不令人满意。
其中一些质量问题可能是跨构建层的区域以及构建层之间的收缩变化引起的。收缩吸收变化可能是由于不同冷却速度或对构建层的不同压实效应而引起的。申请人已经确定，可以补偿压实效应，以减少收缩对后期构建的影响。补偿包括构建平台位移的变化。
图3示意性地示出了根据示例的设备30。设备30示出了设备30的热行为。在所示的示例中，存在温度分布。当由设备30构建3D对象时，温度分布包括构建单元350内的多个温度梯度。设备30包括如先前在图1和图2的示例中描述的控制器310。控制器310确定构建平台(图3中未显示)的位移集以接收连续的构建材料层。
根据图3的示例，以第一元件322、第二元件324和第三元件326示出了温度梯度。温度梯度的第一元件322是构建单元350的内部区域并且代表构建区的一部分，该部分由于与构建单元350的外壁的距离较大而具有相对较高的热质量。第二元件324围绕第一元件322并且是构建单元350的中间区域。第二元件324代表构建区的一部分，该部分由于与构建单元350的外壁的距离较小，而与第一元件322相比具有较低的热质量。第三元件326围绕第二元件324并且是构建350的外部区域。第三元件326比第一元件322和第二元件324更快速地散发热量。
在图3的示例中，示出了多个3D对象，其中每个3D对象布置在层中。第一3D对象31示出在最下层。第一3D对象31在上方的另一层中的3D对象之前构建。第二3D对象32在第一3D对象31之后但在第三3D对象33之前构建。因此，第一对象31具有最长的时间冷却并且受后续构建层的重力压实效应的影响。3D对象与每层之间未熔融的构建材料堆叠，以支撑3D对象。每个3D对象31、32、33均包含内部构建材料层。，每层都自然地通过连续层的重量压实。当控制器310确定构建平台的恒定位移时，第一3D对象31包括在Z方向上的尺寸，该尺寸小于在第二和第三3D对象32、33上测得的相同尺寸。这是构建材料层的收缩引起的。由在先前沉积的构建材料层上连续沉积的构建材料层的重量引起的自然压实有助于收缩效应。由不同温度梯度引起的构建材料的冷却速率进一步扩大了收缩。因此，控制器310将提供构建平台的第一位移，该第一位移与构建平台的第二位移不同，以补偿由自然重力压实引起的收缩效应。在一些示例中，连续的每个位移小于先前位移。
图4示出了从根据示例的设备获得的数据图表40。数据40包括与由例如关于图1至图3所描述的设备生成的多个3D对象相关联的测量。x轴表示构建体积的深度并且y轴线表示3D对象的期望尺寸和最终尺寸之间的零件偏差(part deviation)。期望尺寸由在构建开始之前获得的3D对象模型的模型数据确定。因此，期望尺寸是目标值。最终尺寸是在由设备构建的3D对象上测量的实际尺寸。正偏差表示3D对象的收缩(期望尺寸减去最终尺寸)。尺寸可以在构建区的工作区域的中间处取得(taken)。深度是向下进入构建体积的竖直位置(沿Z方向)。因此，零深度可以对应于在构建材料沉积在构建材料上之前，构建材料在第一位置处的位置，即初始构建材料层。
示例数据图表40使用两条分开的线示出了深度和零件偏差之间的关系。两条线中的每条线都包含多个数据点。第一条线460表示使用第一材料(例如，PA12)导出的信息。第二条线470表示使用第二种材料(例如PA11)导出的信息。因此，该关系取决于构建材料。假设跨多个层打印3D对象，并因此跨多个平台位置，x轴上的每个数据点均表示每个3D对象的平均平台位置。示出了每条线460、470(由每个数据点表示)的每个3D对象的偏差。
根据图4所示的示例数据图表40，示出了在构建体积的四个深度中的一个深度中制造的每个3D对象的偏差(第一最低深度示出在50-100mm之间；第二深度示出在150-200mm之间；第三深度示出在250-300mm之间；并且最后最大深度示出在350-400mm之间)。构建体积中产生整个3D对象的每个深度可以称为对象深度。对象深度可以是构建体积中与3D对象在Z方向上的中央位置相对应的深度。由每层制造的3D对象可以称为已完成对象或产品。3D对象的偏差随每个连续的对象深度而增加，最大零件偏差存在于最低的对象深度上。对于所示的对象层范围，零件偏差的增加通常与深度成比例。
图5是示出了根据示例的设备的趋势线500的数据图表50。数据50包括构建平台位置(称为平台位置)和层厚度。平台位置是x轴，并且层厚度是y轴。趋势线500表示构建材料层(即，在构建区中接收的构建材料层)相对于构建平台的相对位置在Z方向上的沉积厚度。0mm的平台位置对应于第一构建材料层。根据数据图表50的平台位置的增加对应于平台位置在Z轴方向上的移动。在所示的数据图表50中，最高平台位置提供构建材料层的最低厚度。构建平台位置的增加导致构建材料层的厚度的减小。如关于图4所讨论的，可以使用来自多个对象深度的关于零件偏差的信息，针对每种构建材料经验地获得趋势线500。
在图5的示例中，每个构建材料层基于平台位置预先确定。因此，可以使用以下等式计算构建平台从已接收构建材料的第一位置到待接收其他构建材料的第二位置的位移(即最终前进(advance))：
等式1：最终前进＝标称(Nominal)前进+压实补偿
等式2：压实补偿＝当前平台位置×标称前进×校正因子
术语“前进”或“位移”可以互换并且可以定义构建平台在Z方向上的下落(drop)。术语“标称前进”对应于构建平台的恒定位移(即，前进)。标称前进可以是对重力压实没有补偿的位移。术语压实补偿可以称为厚度补偿。恒定位移产生最初相同的沉积构建材料层(在由自然压实引起的收缩发生之前)。因此，待由设备生成的模型的每个切片可以相等。因此，术语“最终前进”可以视为构建平台的调整后的(adjusted)标称前进。校正因子由基于图5的趋势线500的梯度确定，使得构建平台移动以创建期望层厚度。使用以上等式，可以基于当前平台位置和确定的校正因子来确定最终前进。然后，构建平台的位移中的至少一个位移是基于从先前构建中获得的三维对象确定的数据。每个位移可以由控制器在构建期间确定。然而，校正因子可以是预确定的。
图6示出了根据示例的在应用校正因子之前和之后从设备获得的数据图表60。数据图表60包括，如图4所示的，为第一种材料(例如PA12)绘制的第一条线460以及为第二种材料(例如PA11)绘制的第二条线470。这些线460、470示出了在应用校正因子之前(例如，在仅使用标准前进移动构建平台时)，每个3D对象在四个对象深度上的零件偏差。当使用调整后的标称前进时，零件偏差会显著减小。在某些情况下，调整后的第一条线660和调整后的第二条线670示出零件偏差减少约90％。当构建平台的位移中的至少一个位移是基于从先前构建中获得的三维对象确定的数据时，3D对象的尺寸精度被保持。该方法允许在最低对象深度产生的3D对象几乎与最高对象深度一样在尺寸上精确。
图7示出了方法700的流程图。方法700可以分别由根据图1至图3讨论的设备10、20、30中的任何一个来执行。在框710处，方法700包括接收关于在第一打印中从颗粒性质的连续的打印材料层打印的三维制品的特征的信息。该特征可以是尺寸，例如高度。在框720处，方法700包括基于该信息确定在另一三维制品的第二次打印期间用于接收和支撑打印材料层的板的位移。打印材料层可以保持基本上未压缩，直到沉积随后的层。术语“未压缩”是指打印材料层保持静止(rest)状态。即，使打印材料处于与沉积打印材料时的状态(即沉积状态)相同的状态。因此，未压缩的打印材料是指未被预定的且受控的压缩力(例如，通过压板)应用在其上的打印材料。
在一些示例中，框710可以包括接收与先前打印作业中的打印的三维制品的最终尺寸有关的信息，该最终尺寸是相对于先前打印作业中的打印的三维对象的期望尺寸在构建的竖直方向上测量的。
在一些示例中，框710可以包括接收用于补偿打印材料层的重力压实的厚度补偿，并且框720可以包括基于将厚度补偿应用于针对重力压实未补偿的位移来确定位移。厚度补偿可以是预确定数据。可以使用与在分层方向上的先前打印作业中的打印的对象的最终尺寸有关的信息，相对于在相同的分层方向上的根据构建计划的打印的对象的期望尺寸，来获得厚度补偿。分层方向可以是Z方向。在一些示例中，最终尺寸和期望尺寸是在可打印区域的中央区域处测量的。中央区域可以对应于如前所述的构建区的中间区域。
本文描述的某些系统部件和方法可以通过可存储在非暂时性存储介质上的非暂时性计算机程序代码来实现。在一些示例中，控制器110、210、310可以包括非暂时性计算机可读存储介质，该非暂时性计算机可读存储介质包括存储在其上的一组计算机可读指令。控制器110、210、310可以包括至少一个处理器。替代地，至少一个控制器110、210、310可以实现本文描述的方法的全部或至少一部分。
图8示出了这样的非暂时性计算机可读存储介质805的示例，该非暂时性计算机可读存储介质805包括一组计算机可读指令800，当由至少一个处理器810执行时，计算机可读指令800使至少一个处理器810执行根据本文描述的示例的方法。可以从机器可读介质检索计算机可读指令800，该机器可读介质例如是可以包含、存储或维护程序和数据以供指令执行系统使用或与指令执行系统结合使用的任何介质。在这种情况下，机器可读介质可以包括许多物理介质中的任何一种，例如，电子、磁性、光学、电磁或半导体介质。合适的机器可读介质的更具体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)、可擦可编程只读存储器或便携盘。
处理器810可以是并行处理器或串行处理器。处理器810可以执行指令并且可以以任何合适的顺序或同时执行。
在示例中，指令800使处理器810在打印设备中，在框815，确定支撑构件在打印室中的多个前进，以使支撑构件在相邻位置之间移动并改变打印室的大小，并且接收连续的新沉积构建材料。在框820处，指令800使处理器810将校正因子应用于至少一个前进以调整至少一个前进的幅值，其中，校正因子是基于虚拟产品的尺寸与基于该虚拟产品的先前打印产品的尺寸之间的比较。打印产品是可以由与待打印产品相同的构建材料的多个层打印而成的成品。成品是指通过熔融多个构建材料层而构建(即打印)的3D对象。在一些示例中，成品的尺寸对应于在打印室的工作区域的中央区域处构建的成品的一部分。在一些示例中，尺寸是在成品的构建材料的分层方向上测量的，其中分层方向是成品的构建材料层的厚度方向。
在一些示例中，指令800使处理器810，使支撑构件在打印室中以第一前进从第一位置移动到第二位置。指令800可以使处理器810确定构建平台从第二位置到第三位置的第二前进，以在第一和第二构建材料层上接收第三构建材料层，其中第一前进与第二前进不同。
在一些示例中，框可以包括：接收与支撑构件的相对位置有关的位置数据，并且基于该位置数据确定用以改变支撑构件的相对位置的第一前进和第二前进。
在一些示例中，可以使用应用于构建平台的当前位置和构建平台的初始前进的校正因子来确定第一前进和第二前进。
非暂时性机器可读存储介质805可以编码有与增材制造系统的功能有关的其他指令。
将理解的是，示例框可以跨网络在各种位置处实现。例如，远程计算机可以存储用于执行上述校准过程的示例编码指令。本地或终端计算机可以访问远程计算机并访问编码的指令。将理解的是，示例框可以由专用电路(例如，DSP或可编程逻辑阵列)来实现。
已经给出了前面的描述以说明和描述所描述的原理的示例。该描述并非旨在穷举或将这些原理限制为所公开的任何精确形式。根据以上教导，许多修改和变化是可能的。应该理解，关于任何一个示例描述的任何特征可以单独使用，或者与所描述的其他特征结合使用，并且还可以与任何其他示例的任何特征结合使用，或者任何结合其他示例的任何组合。

Claims (15)

1.一种设备，包括：
控制器，所述控制器用于指示构建平台支撑构建区中的多个构建材料层，其中，所述构建平台能够在三维对象的构建期间移动以改变所述构建区的大小；
其中，所述控制器用于确定所述构建平台的相应位移，以在所述构建期间连续地接收所述构建区中的所述多个构建材料层中的每个构建材料层，其中，所述相应位移中的至少一个位移是基于从先前构建中获得的三维对象确定的数据。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述数据包括所述三维对象的尺寸与构建计划中的虚拟三维对象的相应尺寸的偏差。
3.如权利要求1所述的设备，其中，所述相应位移中的所述至少一个位移是基于从同一先前构建中获得的多个三维对象确定的数据。
4.如权利要求3所述的设备，其中，所述多个三维对象中的每个三维对象在构建体积中的不同深度处被构建。
5.如权利要求3所述的设备，其中，所述数据包括每个三维对象的尺寸与构建计划中的虚拟三维对象的相应尺寸的偏差。
6.如权利要求1所述的设备，其中，多个位移是基于从先前构建中获得的三维对象确定的数据，并且其中，所述多个位移中的一个位移的幅值与所述多个位移中的另一个位移的幅值不同。
7.如权利要求6所述的设备，其中，所述多个位移中连续的每个位移的幅值等于或小于在所述构建期间所述构建平台的先前位移的幅值。
8.如权利要求6所述的设备，其中，各连续的位移之间的幅值的差相等。
9.一种方法，包括：
接收关于在第一打印中从颗粒性质的连续的打印材料层打印的三维制品的特征的信息；以及
基于所述信息，确定在另一三维制品的第二打印期间用于接收和支撑打印材料层的板的位移。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述特征是尺寸。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述接收信息包括接收与先前打印作业中的打印的三维制品的最终尺寸有关的信息，所述最终尺寸是相对于所述先前打印作业中的所述打印的三维制品的期望尺寸在所述构建的竖直方向上测量的。
12.如权利要求9所述的方法，其中，所述接收信息包括接收用于补偿打印材料层的重力压实的厚度补偿，并且，确定所述位移包括基于将所述厚度补偿应用于针对重力压实未补偿的位移来确定所述位移。
13.一种非暂时性计算机可读存储介质，包括存储在其上的一组计算机可读指令，所述一组计算机可读指令在被处理器执行时，使所述处理器在打印设备中：
确定支撑构件在打印室中的多个前进，以使所述支撑构件在相邻位置之间移动并改变所述打印室的大小，并且接收连续的新沉积构建材料；以及
将校正因子应用于至少一个前进，以调整所述至少一个前进的幅值，其中，所述校正因子是基于虚拟产品的尺寸与基于所述虚拟产品的先前打印产品的尺寸之间的比较。
14.如权利要求13所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，成品的尺寸对应于在所述打印室的工作区域的中央区域处构建的所述成品的一部分。
15.如权利要求13所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，所述尺寸是在所述成品的构建材料层的厚度方向上测量的。
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