CN112166025A - 三维物体生产 - Google Patents

Abstract

描述了一种存储可由处理器执行的指令的非暂时性机器可读存储介质。在一些示例中，该指令使得处理器接收表示将要通过增材制造处理制造的物体的物体数据。该物体数据包括表示物体的多个平坦表面的数据。处理物体数据以针对多个平坦表面中的每一个确定相应的平坦表面与增材制造装置的参考表面的平面之间的角度。基于针对多个平坦表面确定的角度和与所确定的角度不同的物体的另外的属性来选择物体的制造取向。

Description

三维物体生产

背景技术

生成三维物体的装置，包括通常被称为“3D打印机”的那些装置，可以被用于生产宽范围的三维物体。这些装置通常接收物体模型的形式的三维物体的定义。对该物体模型进行处理以指示装置使用生产材料生产物体。这可以逐层执行。物体模型的处理可以基于装置的类型和/或所实施的生产技术而变化。在三维中生成物体提出了在二维打印装置中不存在的许多挑战。

附图说明

从以下结合附图的详细描述中，本公开的各种特征将是显而易见的，附图以示例的方式一起图示了本公开的特征，并且其中：

图1是根据示例的用于生产三维物体的装置的示意图；

图2是示出了根据示例的用于选择将由增材制造装置形成的物体的制造取向的方法的流程图；

图3是示出了根据示例的用于选择将由增材制造装置形成的物体的制造取向的方法的流程图；

图4是示出了根据示例的用于选择将由增材制造装置形成的物体的制造取向的方法的流程图；

图5是示出了根据示例的用于选择将由增材制造装置形成的物体的制造取向的方法的流程图；以及

图6是示出了根据示例的处理设备的示意图。

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”或类似语言的引用是指结合示例描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个该示例中，但不一定被包括在其它示例中。

在三维物体的生产中，例如，在诸如所谓的“3D打印”的增材制造处理中，存在控制所生成的物体的尺寸的挑战。还可能希望控制所生产的物体的表面光洁度或纹理。

与任何制造处理类似，在设计将要通过增材制造处理生产的产品时，存在影响产品的设计的经济和进度约束。在增材制造处理的情况下，可以存在与产品(即，待制造的物体)的取向有关的约束。例如，使用逐层工艺制造给定物体所花费的时间与所制造的物体的整体高度成反比。此外，增材制造是通过其物体可以被逐层形成的处理，并且相应地，所制造的物体的分层性质可以对最终产品产生影响，因此这可以存在额外的设计约束，以便交付在提供稳定的和可重复的制造处理稳定性方面满足设计预期且生产具有所需的外观(即，表面光洁度)和机械性能的零件的产品。

在增材制造处理的情况下，本发明人已经意识到，在将要通过增材制造制造的零件的设计早期作出的决定可能对成本(在材料和时间方面)具有显著影响。

本公开提供了一种处理，通过该处理可以在设计处理的早期提高零件质量，以减少材料成本并提高由增材制造处理生产的物体的质量(例如，表面光洁度和处理稳定性)。这可以增加生产符合规格(即，满足指定公差)的物体的概率，并且可以降低生产不符合设计规格的物体的概率。它还可以提供一种处理，通过该处理提高了所制造的物体的机械性能和/或外观(例如，表面性能)。它还可以提供一种处理，通过该处理可以使用数量减少的基质层来制造物体，从而减少制造物体所花费的时间。

接着，除了提高用于已投入使用的应用(诸如原型制造和小批量生产运行(例如，针对特定的小批量市场))的增材制造处理的性能，本文中公开的处理还可以提供使增材制造处理的使用能够代替现有的生产处理的改进。

本文中所描述的某些示例有助于制造在打印操作中将要生产的具有所需的尺寸和/或所需的表面光洁度的三维物体。

本文中所描述的方法和实施这些方法的所公开的算法可以提供反馈，该反馈使得将由增材制造处理制造的物体的设计者能够改进他们的设计，选择用于制造的物体的适当取向，并且对于所选择的增材制造处理，检查设计中的特征的指定尺寸将产生所需的结果。例如，算法可以检查由特定的增材制造处理可获取的最小特征尺寸没有被设计破坏，其中诸如阶梯步进的伪像可能出现的设计的面积被减小。在可以使用数量减少的基质层来制造物体的示例中，可以减少制造物体所花费的时间。此外，本文中所描述的方法和实施这些方法的所公开的算法可以使得设计者能够考虑在通过增材制造处理制造物体之后将要执行的处理步骤。

目前，在增材制造领域中，存在用于分析和调整零件取向以减少材料使用或以减少制造时间的算法。此类算法对将要制造的物体进行取向，以降低物体相对于用于制造的装置的高度，以减少需要形成的层的数量并且因此减少制造零件所花费的时间。然而，此类算法没有考虑影响最终制造的物体的质量的其它因素。

本文中所公开的算法在设计阶段考虑了影响最终制造的物体的质量的其它因素，并且因此，除了减少材料成本和制造时间之外，还通过选择用于制造物体的适当取向来提高所制造的物体的质量。

可能对增材制造处理的结果有害的伪像的示例是所谓的阶梯步进。阶梯步进是通过在指定是光滑表面的位置处产生阶梯表面而体现出来的效果。例如，三维物体的设计可以指定其尺寸在z轴上以规则或连续方式变化的表面。然而，由于打印装置的限制，最终产品可以呈现阶梯式的特征而不是指定的连续表面。具体地，打印装置可以被布置成通过具有离散厚度的材料的层的渐进沉积来形成三维物体。与该离散厚度相结合，用于固化基质材料以形成三维物体的机构也具有有限的分辨率。这些限制的最终结果是，在一些情况下，当形成计划是光滑的但相对于压板108的平面既不垂直也不水平的表面(诸如，例如，光滑的斜坡)时，结果可能在基质材料的层之间的界面处包括台阶。

阶梯步进伪像是所制造的物体的表面与构建表面的平面之间的角度的函数。例如，打印的物体的是垂直(即，垂直于构建表面)的表面可以呈现出很少或没有阶梯步进。类似地，是水平(即，平行于构建表面)的表面可以呈现出很少或没有阶梯步进。然而，在取决于基质材料的层的厚度的角度范围内的表面可以呈现出更大程度的阶梯步进。阶梯步进的程度还可以取决于表面是否被取向为背对构建表面或被取向为面向构建表面。阶梯步进的程度还可以取决于构建材料的属性。

例如，对于具有80微米的基质层厚度的塑料材料，对于以相对于构建表面大于0°且小于大约16°的角度被取向成背对构建表面的表面特征，可以呈现出高程度的阶梯步进，并且对于以相对于构建表面在16°到20°的大约范围内的角度被取向成背对构建表面的表面特征，可以呈现出相对更低(但仍然可见)程度的阶梯步进。对于具有80微米的基质层厚度的塑料材料，对于以相对于构建表面大于0°且小于大约4°的角度被取向成面向构建表面的表面特征，可以呈现出高程度的阶梯步进，并且对于以相对于构建表面在4°到6°的大约范围内的角度被取向成面向构建表面的表面特征，可以呈现出相对更低(但仍然可见)程度的阶梯步进。

阶梯步进角度被定义为相对于在其下方出现阶梯步进的构建表面的角度(即，与以上描述的范围的上限相对应)。对于被取向成背对构建表面的表面特征，阶梯步进角度可以从针对具有60微米的基质层厚度的塑料材料的大约15°到针对具有120微米的基质层厚度的塑料材料的大约30°变化。对于被取向成面向构建表面的表面特征，阶梯步进角度可以从针对具有60微米的基质层厚度的塑料材料的大约3°到针对具有120微米的基质层厚度的塑料材料的大约7°变化。

现在将参考图1对用于生产三维物体的装置的示例进行描述。图1示出了用于生产三维物体110的装置100的示例。装置100可以包括所谓的“3D打印机”。装置100包括构建区域102、分配装置104和处理器106。

尽管为了便于理解，本公开是参考增材制造的特定方法进行的，但是本文中所公开的原理通常被应用于任何增材制造处理。

构建区域102可以包括压板108，在压板108上可以构造三维物体110。压板108可以限定二维表面，该二维表面用作为装置100限定的坐标系的参考平面。例如，压板108可以被取向成水平的并且在三维坐标系中限定x-y平面，其中表示z轴的第三维度限定相对于压板108的表面的高度。

分配装置104用于分配、沉积或以其它方式施加多种打印剂以生成三维物体110。打印剂可以包括例如用在基质上的透明和/或有色液体(诸如，助熔剂或细化剂)。

根据一个示例，合适的助熔剂可以是包括炭黑的油墨型制剂，诸如，例如可从惠普公司购得的商业上被称为V1Q60Q“HP助熔剂”的助熔剂制剂。在一个示例中，此种助熔剂可以另外包括红外光吸收剂。在一个示例中，此种油墨可以另外包括近红外光吸收剂。在一个示例中，此种助熔剂可以另外包括可见光吸收剂。在一个示例中，此种油墨可以另外包括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有色油墨和基于颜料的有色油墨，诸如可从惠普公司购得的商业上被称为CE039A和CE042A的油墨。根据一个示例，合适的细化剂可以是可从惠普公司购得的商业上被称为V1Q61A“HP细化剂”的制剂。

在图1中，分配装置104例如经由有线接口和/或经由无线接口被通信地耦接到处理器106。处理器106可以被编程以基于制造控制数据来控制分配装置104。制造控制数据可以指示针对多种打印剂的放置指令。例如，这些指令可以包括或可以被用于生成用于至少一个打印头112的喷射信号以沉积特定的打印剂。这些喷射信号可以与二维空间中的特定位置相关联。

分配装置104可以相对于压板108是可移动的，以便将打印剂沉积在特定位置处。三维物体110可以被逐层构造，在这种情况下，分配装置104可以将打印剂沉积到构建材料的每个形成的层上。在这种情况下，放置指令可以涉及在针对特定层的特定打印分辨率像素处的可用的打印剂或打印剂组合的放置(例如，针对与层相关联的体素位置沉积打印剂组合物)。

在某些示例中，分配装置104可以包括喷墨沉积机构。在图1的示例中，装置用于将多种液体试剂打印到构建材料基质114的层上。构建材料基质可以是诸如粉末或粉末状材料的颗粒材料。根据一个示例，合适的构建材料可以是可从惠普公司购得的商业上被称为V1R10A“HP PA12”的PA12构建材料。在一些示例中，分配装置104可以包括第一分配器和第二分配器。在该示例中，分配装置104包括六个喷墨打印头112。每个喷墨打印头112可以被适于将打印剂沉积到构建材料基质114上。具体地，每个喷墨打印头112可以将特定的打印剂沉积在构建材料基质114的多个连续层的限定区域上。在一个示例中，一种打印剂可以用作助熔剂，并且另一种打印剂可以用作细化剂(即，熔合抑制剂)。在其它示例中，分配装置104可以沉积用作助熔剂的打印剂，并且可以省略用作细化剂的打印剂。

在图1中，装置100包括基质供给机构116，用于供给多种试剂可以通过分配装置104被分配、被沉积或以其它方式被施加在其上的至少一个基质层。在该示例中，基质供给机构116包括粉末状基质供给机构，用于供给粉末状基质114的连续层。图1中示出了两层：第二层114b通过基质供给机构116已经被沉积在其上的第一层114a。在某些情况下，基质供给机构116将相对于压板108移动，使得连续层可以被沉积在彼此的顶部上。

在一些示例中，基质供给机构116可以分配具有固定厚度的粉末状基质114的层。在其它示例中，基质供给机构可以根据指定厚度分配粉末状基质114的每一层，并且粉末状基质114的层中的一层的厚度可以与粉末状基质114的一个或多个其它层的厚度相同或不同。

在本示例中，装置还包括熔凝器118，用于施加能量以从粉末状基质114形成三维物体的部分。例如，图1示出了将受控量的流体试剂沉积到粉末状基质的第二层114b的可寻址区域上的特定的打印头114。流体试剂被沉积到粉末状基质上，并且因此，在层的可寻址区域单元上的试剂滴与物体模型的打印分辨率体素有关。体素在其相关联的体素位置中的高度由基质114的每一层的深度确定。上面讨论的放置指令可以控制打印头112的操作以形成相关联的体素位置。在施加试剂之后，熔凝器118将固化基质的层114b的部分。例如，熔凝器118可以向基质的层114b施加波长范围内的电磁辐射。电磁辐射的施加可以熔化、烧结或熔合助熔剂已被施加在其处的基质的层114b的构建材料。在某些示例中，熔凝器118可以包括诸如紫外线或红外线光源的能量源，例如灯或激光器。图1示出已经在第一层114a中形成的四个打印分辨率体素位置。这样，第二层114b中的体素位置可以被构建在形成在第一层114a中的体素位置上以构建三维物体。构建材料基质114的下层还可以为三维物体的悬垂部分提供支撑，使得可以在生产结束时移除构建材料基质以露出完整的物体。

在图1中所示的示例中，可以有例如六种打印剂，其中每种打印剂具有不同的属性。例如，四种打印剂可以包括着色剂，用于提供用于生产三维物体的全色空间。打印剂中的一种可以是黑色助熔剂。打印剂中的一种可以是基本上无色的或中性着色的电磁辐射吸收剂。打印剂中的一种可以是细化剂，用于冷却基质或以其它方式防止基质的颗粒材料的熔化。

处理器106可以控制分配装置104根据放置指令分配、沉积或施加不同的试剂。在某些示例中，放置指令可以指定将要在三维物体110的各个部分中形成的颜色、结构属性或其它属性。处理器106可以确定不同的助熔剂、着色剂或其它试剂的相对量，以实现所制造的物体的指定属性。

在一些示例中，由分配装置104分配的试剂可以被施加在颗粒构建材料的层上。

图2示出了用于选择将由诸如图1中所示的增材制造装置的增材制造装置形成的物体的制造取向的方法200。方法200可以由诸如图1中所示的处理器106的处理器来实施，该处理器处理从非暂时性存储介质中检索的计算机程序代码。可选地，该方法可以由装置100中的另一处理器来实施，或者可以由不同于装置100的计算设备的处理器来实施，计算设备例如向装置100发送指令。

在框202处，接收表示将要通过增材制造处理制造的物体的物体数据。物体数据包括表示物体的多个平坦表面的数据。例如，物体数据可以是立体光刻文件的形式。此类文件可以包括表示多个平坦表面的数据，多个平坦表面包括组合以形成将要制造的三维物体的表面的三角形片段。

在框204处，处理物体数据以针对多个平坦表面中的每一个确定相应的平坦表面与增材制造装置的参考表面的平面之间的角度。例如，增材制造装置的参考表面可以是将在其上制造物体110的压板108。

在框206处，基于针对多个平坦表面确定的角度和与所确定的角度不同的物体的另外的属性来选择物体的制造取向。例如，物体的另外的属性可以是以下中的一个或多个：在物体具有相应的取向时，物体在垂直于增材制造装置的参考的平面的方向上的范围；在物体具有相应的取向时，物体的平行于参考表面的平面的二维范围；以及在物体具有相应的取向时，物体在平行于参考表面的平面的方向上的拉伸强度。

在一些示例中，处理器106可以处理物体数据以限定在第一物体取向下的多个平坦表面，并且基于第一物体取向下的多个平坦表面来确定物体的受阶梯步进影响的第一面积。然后，处理器可以处理物体数据以限定在第二物体取向下的多个平坦表面，并且基于第一物体取向下的多个平坦表面来确定物体的受阶梯步进影响的第二面积。然后，处理器可以基于第一面积和第二面积中哪个更低来选择物体的制造取向(即，相对于压板108的取向)。

在一些示例中，处理器可以处理物体数据以限定在两个以上物体取向下的多个平坦表面，并且可以基于多个取向中的哪一个导致受阶梯步进影响的最低面积来选择制造取向。

图3示出了选择物体的制造取向的另一方法300。该方法还可以由诸如图1中所示的处理器106的处理器来实施，该处理器处理从非暂时性存储介质中检索的计算机程序代码。可选地，该方法可以由装置100中的另一处理器来实施，或者可以由不同于装置100的计算设备的处理器来实施，计算设备例如向装置100发送指令。

在框302处，接收表示将要通过增材制造处理制造的物体的物体数据。物体数据表示物体的多个平坦表面。

在框304处，确定多个角度集合。多个角度集合中的每一个集合与物体的相应的物体取向相对应，并且包括相应的多个角度。相应的多个角度中的每一个是多个平坦表面中的相应的平坦表面与针对相应的物体取向的装置的参考表面的平面之间的角度。

在框306处，基于所确定的多个角度集合以及与所确定的多个角度集合不同的物体的另外的属性来选择物体的优选制造取向。例如，处理器可以基于多个角度集合中的哪个角度集合导致受阶梯步进影响的最低面积来选择制造取向，如上面参考图2中所示的方法200所描述的。物体的另外的属性可以是例如以下中的一个或多个：在物体具有相应的取向时，物体在垂直于增材制造装置的参考的平面的方向上的范围；在物体具有相应的取向时，物体的平行于参考表面的平面的二维范围；以及在物体具有相应的取向时，物体在平行于参考表面的平面的方向上的拉伸强度。

图4示出了选择物体的制造取向的另一方法400。该方法还可以由诸如图1中所示的处理器106的处理器来实施，该处理器处理从非暂时性存储介质中检索的计算机程序代码。可选地，该方法可以由装置100中的另一处理器来实施，或者可以由不同于装置100的计算设备的处理器来实施，计算设备例如向装置100发送指令。

在框402处，接收表示将要通过增材制造处理制造的物体的物体数据。物体数据表示物体的多个平坦表面。

在框404处，迭代地处理物体数据以生成取向参数的多个值。多个值中的每一个与物体的多个候选制造取向中的相应的候选制造取向相对应。在物体具有相应的取向时，基于物体的相应的平坦表面的取向来确定多个值。

在框406处，基于多个值来选择物体的优选制造取向。例如，处理器可以基于多个值中的哪一个导致受阶梯步进影响的最低面积来选择制造取向，如上面参考图2中所示的方法200所描述的。

图5是示出了用于选择物体的制造取向的算法500的工作流程图。算法500是多目标算法，用于提高增材制造装置100的热稳定性，减小所制造的物体的受阶梯步进影响的面积，以及减小将要制造的零件的高度(从而减少材料成本和制造时间)。

工作流程在框502处开始。在框506处，接收物体数据504。物体数据可以例如是诸如立体光刻(.STL)文件或.3mf文件的形式。

在框510处，基于指定的迭代次数508，计算待评估的物体的所有取向的旋转矢量。

在框512处，做出关于是否还有更多的取向要评估的确定。如果没有更多的取向要评估，则在框514处保存最佳取向。例如，最佳取向可以作为新的物体数据被归档在诸如立体光刻(.STL)文件或.3mf文件的数据文件中。在一些示例中，在框516处可以返回表示受阶梯步进影响的面积的值。当没有更多的取向要评估时，处理在框518处终止。

当存在物体的要评估的剩余取向时，在框520处，处理物体数据以将物体定向或旋转到下一个待评估的取向。

如上面参考图2至图4所描述的，可以处理物理数据以限定当前取向下的多个平坦表面。例如，物体数据可以包括组合以形成三维物体的表面的多个三角形。在框522处，做出关于在物体数据中是否存在任何其它平坦表面(例如，三角形)要处理的确定。

对于平坦表面中的每一个，在框524处，计算平坦表面与增材制造装置的平面参考表面之间的角度。例如，参考表面的平面可以是由上面参考图1所描述的增材制造装置100的压板108限定的x-y平面。在平坦表面为三角形的示例中，算法500可以例如确定限定每个三角形的法线的矢量，并且将该矢量与限定压板108的x-y平面的法线的矢量进行比较以为每个三角形确定各个矢量之间的角度。

在框526处，接收与阶梯步进角度相对应的输入角度。阶梯步进角度限定了在其下构成三维物体的平坦表面很可能呈现出阶梯步进的角度。也就是说，阶梯步进角度限定与压板108的x-y平面的角度，阶梯步进出现在压板108的x-y平面处(针对给定的层厚度)。在一些示例中，由于层厚度表示增材制造装置100在z(垂直)方向上的分辨率，因此不同的层厚度可以在不同的角度范围内产生阶梯步进。在一些示例中，算法500可以针对一系列层厚度来评估针对不同取向的阶梯步进的影响。

在一些示例中，算法500可以根据平坦表面将呈现出阶梯步进的可能性对平坦表面进行分类。例如，算法500可以将平坦表面分为三个类别：“高阶梯步进”、“低阶梯步进”以及“无阶梯步进”。高阶梯步进类别中的平坦表面表示物体的在其处阶梯步进很可能在所制造的物体中以高强度和锐度被看到的区域。低阶梯步进类别中的平坦表面表示物体的在其处阶梯步进很可能在所制造的物体中被看到但是具有低强度和锐度的区域。例如，低阶梯步进类别中的平坦表面可以出现在所制造的物体的下侧上的区域中(相对于压板108的取向)。无阶梯步进类别中的平坦表面表示物体的在其处阶梯步进很可能在所制造的物体中被看到的区域。

在框528处，对于每个平坦表面，做出关于平坦表面与增材制造装置的参考平面之间的角度是否小于阶梯步进角度(被称为第一阈值角度)的确定。满足该条件的平坦表面表示高阶梯步进类别中的平坦表面(在图5中被称为情况1)。对于平坦表面与增材制造装置的参考平面之间的角度小于第一阈值角度的平坦表面，在框530处计算平坦表面的面积。在框532处，对平坦表面与增材制造装置的参考平面之间的角度小于第一阈值角度的所有平坦表面的面积进行求和。

在框534处，对于每个平坦表面，做出关于平坦表面与增材制造装置的参考平面之间的角度是否大于180度减去阶梯步进角度(被称为第二阈值角度)的确定。满足该条件的平坦表面表示低阶梯步进类别中的平坦表面(在图5中被称为情况2)。对于平坦表面与增材制造装置的参考平面之间的角度大于第二阈值角度的平坦表面，在框536处计算平坦表面的面积。在框538处，对平坦表面与增材制造装置的参考表面之间的角度大于第二阈值角度的所有平坦表面的面积进行求和。

当没有更多的平坦表面要处理时，算法500移动到框540。在框540处，算法接收高阶梯步进(情况1)和低阶梯步进(情况2)情况的权重，并且计算求和面积的加权算术平均值。

应用加权允许算法500将更大的重要性置于具有高阶梯步进的面积。例如，通过在算法500中为高阶梯步进面积赋予更高的权重，算法500将在具有受阶梯步进影响的相同面积的两个取向之间选择具有更高比例的低阶梯步进面积和低比例的高阶梯步进面积的取向。

在框544处，将求和面积的加权算术平均值(被称为第二加权算术平均值)与为先前确定的最佳取向计算的求和面积的加权算术平均值(被称为第一加权算术平均值)进行比较。

在框546处，做出关于第二加权算术平均值的面积是否小于第一加权算术平均值的面积的确定。换句话说，在框546处，算法500确定与先前的最佳候选取向相比，如果以当前取向制造物体，是否存在物体的受阶梯步进影响的面积的减小。

如果物体的受阶梯步进影响的面积没有减小，则算法可以在框548处确定第一加权算术平均面积和第二加权算术平均面积是否相等。响应于确定这些面积是相等的，算法500可以在框550处确定物体在第二取向(即，被制造时物体的垂直范围)上的高度是否小于物体在第一取向(即，先前的最佳候选取向)上的高度。如果物体在第二取向下的高度小于物体在第一取向下的高度，则可以将第二取向存储为新的最佳候选取向。如果不是，则算法500可以返回到框512，以利用在新的取向下的物体再次处理物体数据。具体地，可以处理物体数据以限定在不同于第一物体取向和第二物体取向的第三物体取向下的多个平坦表面(框520)。然后，可以对新的取向重复框522至548，以基于第三物体取向下的多个平坦表面来确定物体的受阶梯步进影响的第三面积。

响应于确定第二加权算术平均值大于第一加权算术平均值，算法可以返回到框512。

响应于确定第二加权算术平均值小于第一加权算术平均值，算法500移动到在其处做出关于第一加权算术平均值与第二加权算术平均值之间的差是否大于阈值减小值554的确定的框552。阈值减小值554表示受阶梯步进影响的面积的减小，算法500认为在该减小以下不显著到足以有益。该阈值减小值554的目的是避免制造取向的选择，该制造取向在减小阶梯步进量方面提供小的改进，但是以制造期间物体的高度的大幅增加(以及材料成本和制造时间的相关联增加)为代价。

响应于确定第一加权算术平均值与第二加权算术平均值之间的差大于阈值减小值，算法移动到在其处做出关于物体的平行于参考表面的平面的二维范围是否小于面积阈值558的确定的框556。面积阈值558限定将被用于物体的制造的增材制造装置的最大面积。该面积阈值558的目的是通过确保所使用的压板108(即，三维物体的层被构建在其上)的面积在装置均匀地熔合构建材料的能力内来确保在物体的制造期间制造处理的热稳定性。

响应于确定物体的平行于参考表面的平面的二维范围小于面积阈值558，当前取向(即，第二物体取向)作为新的最佳候选物体取向被存储在存储器中。

然而，如果在框552处确定第一加权算术平均值与第二加权算术平均值之间的差不大于阈值减小值，则算法500移动到框560。在框560处，做出关于物体的高度(在当前的第二取向下)是否小于高度阈值562的确定。这样做的目的是使得算法500能够选择候选取向，该候选取向在减少阶梯步进方面可能不会提供比其它候选取向大的改进，但是通过在制造期间减小物体的整体高度，可以提供材料成本和制造时间的显著减少。相应地，响应于在框560处确定高度(即，物体在垂直于参考表面的平面的方向上的范围)小于高度阈值562，算法500可以移动到上面所描述的框556。

在一些示例中，算法500可以省略某些框。例如，算法500可以通过例如省略框522至552并且直接从框520前进至框560而不必考虑平坦表面与增材制造装置的参考平面之间的角度。在其它示例中，算法500可以被修改为省略框560。在其它示例中，算法500可以被修改为省略框556。

在一些示例中，可以考虑影响最终物体的其它属性，而不是由算法500所考虑的属性。可以考虑此类属性，而不是图5中所示的由算法500所考虑的属性，或者也可以考虑此类属性以及图5中所示的由算法500所考虑的属性。例如，算法可以针对每个相应的物体取向来计算与所制造的物体的拉伸强度相关的值，并且部分地基于拉伸强度的值来选择物体的制造取向。例如，在一些示例中，所制造的物体的拉伸强度在其中构建材料被沉积的平面(即，x-y平面)中可以更高，并且算法500可以相应地选择制造取向以增加拉伸强度。

在一些示例中，算法500还可以接收指示在增材制造处理之后将被应用于物体的处理的数据。此类后处理可以影响物体的最终尺寸，并且因此通过在设计阶段考虑后处理，算法500可以补偿由后处理引起的物体的尺寸的变化。

例如，算法500可以能够接收由设计者输入的数据，以指定在增材制造处理之后，零件将接收将为完成的物体增加额外厚度的处理。例如，设计者可以向算法500指定零件将被喷涂，并且可以指定涂料的厚度(例如0.2mm)。然后，算法500可以被布置成通过向物体的所有外表面施加0.2mm的偏移来补偿喷涂处理。

在另一示例中，设计者可以指定零件将被电镀，并且可以指定电镀处理将增加例如0.1mm的厚度。然后，算法500可以被布置成通过向物体的所有外表面施加0.1mm的偏移来补偿喷涂处理。

在另一示例中，设计者可以指定在增材制造处理之后零件将被染色，并且可以指定由于染色处理期间的吸水，物体将膨胀一定量(例如0.05％)。然后，算法500可以被布置成通过将物体的尺寸缩小相应的量来补偿染色处理。

在其它示例中，在增材制造处理之后，物体可以经受减小物体的尺寸的处理。例如，物体可以经受翻滚处理(例如，以去除毛刺或其它不需要的表面特征)。设计者可以指定零件将经受此类处理，并且可以指定物体的尺寸的预期减小(例如，外表面的厚度可减小0.05mm。然后，算法500可以被布置成在物体的尺寸上应用偏移增加来补偿该预期减小。

本文中所描述的某些方法和系统可以由处理器来实施，该处理器处理从非暂时性存储介质检索的计算机程序代码。例如，上面参考图2、图3和图4所描述的方法200、方法300和方法400可以由计算机程序代码实施，该计算机程序代码由包括嵌入在打印设备中的计算系统的处理器的计算设备实施。在此上下文中，图6示出了处理设备600的示例，处理设备600包括耦接到处理器604的机器可读存储介质602。在某些情况下，处理设备604可以包括诸如通信地耦接到成像设备的台式计算机或服务器的独立的计算设备；在其它情况下，处理设备604可以包括增材制造装置的一部分，诸如上面参考图1所描述的制造装置100。机器可读介质602可以是可包含、存储或维护供指令执行系统使用或与指令执行系统结合使用的程序和数据的任何介质。机器可读介质可以包括诸如，例如，电子介质、磁性介质、光学介质、电磁介质或半导体介质的许多物理介质中的任何一种。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。在图6中，机器可读存储介质602包括用于实施上面参考图2所描述的方法200的程序代码。然而，程序代码可以用于实施上面所描述的方法中的任何一个。

在框606处，接收表示将要通过增材制造处理制造的物体的物体数据。物体数据包括表示物体的多个平坦表面的数据。例如，物体数据可以是立体光刻文件的形式。此类文件可以包括表示多个三角形片段的数据，多个三角形片段组合以形成将要制造的三维物体的表面。

在框608处，处理物体数据以针对多个平坦表面中的每一个确定相应的平坦表面与增材制造装置的参考表面的平面之间的角度。例如，增材制造装置的参考表面可以是将在其上制造物体110的压板108。

在框610处，基于针对多个平坦表面确定的角度和与所确定的角度不同的物体的另外的属性来选择物体的制造取向。例如，物体的另外的属性可以是以下中的一个或多个：在物体具有相应的取向时，物体在垂直于增材制造装置的参考的平面的方向上的范围；在物体具有相应的取向时，物体的平行于参考表面的平面的二维范围；以及在物体具有相应的取向时，物体在平行于参考表面的平面的方向上的拉伸强度。

在一些示例中，处理器可以处理物体数据以限定在第一物体取向下的多个平坦表面，并且基于第一物体取向下的多个平坦表面来确定物体的受阶梯步进影响的第一面积。然后，处理器可以处理物体数据以限定在第二物体取向下的多个平坦表面，并且基于第一物体取向下的多个平坦表面来确定物体的受阶梯步进影响的第二面积。然后，处理器可以基于第一面积和第二面积中哪个更低来选择物体的制造取向(即，相对于压板108的取向)。

在一些示例中，处理器可以处理物体数据以限定在两个以上物体取向下的多个平坦表面，并且可以基于多个取向中的哪一个导致受阶梯步进影响的最低面积来选择制造取向。

在上面参考图2至图6所描述的方法和算法中，可以为基于其选择算法的属性中的每一个分配对应于其相关重要性的权重。该权重可以例如被反映为阈值，诸如关于上面参考图5所描述的算法500而限定的各种阈值。

已经呈现了前面的描述以图示和描述所描述的原理的示例。本描述并不旨在穷举或将这些原理限制为所公开的任何精确形式。根据上述教导，许多修改和变化是可能的。例如，尽管已经参考使用吸收电磁辐射以使构建材料熔合的助熔剂的增材制造装置而呈现了前面的描述，但是在其它示例中，助熔剂可以是化学粘合剂。在其它示例中，增材制造装置可以不使用助熔剂，而是可以通过直接施加来自例如激光束或电子束的聚焦能量来熔合构建材料。

将理解，关于任何一个示例描述的任何特征可以单独使用，或与描述的其它特征组合使用，并且也可以与任何其它示例的任何特征组合使用，或与任何其它示例的任何组合来组合使用。

Claims (15)

1.一种存储指令的非暂时性机器可读介质，所述指令在由处理器执行时使得所述处理器：

接收表示将要通过增材制造处理制造的物体的物体数据，所述物体数据包括表示所述物体的多个平坦表面的数据；

处理所述物体数据以针对所述多个平坦表面中的每一个确定相应的平坦表面与增材制造装置的参考表面的平面之间的角度；并且

基于针对所述多个平坦表面确定的所述角度和与所确定的角度不同的所述物体的另外的属性来选择所述物体的制造取向。

2.根据权利要求1所述的非暂时性机器可读存储介质，其中，所述物体的所述另外的属性包括以下中的一个或多个：

在所述物体具有相应的取向时，所述物体在垂直于增材制造装置的参考的平面的方向上的范围；

在所述物体具有相应的取向时，所述物体的平行于所述参考表面的所述平面的二维范围；以及

在所述物体具有相应的取向时，所述物体在平行于所述参考表面的所述平面的方向上的拉伸强度。

3.根据权利要求1所述的非暂时性机器可读存储介质，存储在由处理器执行时使得所述处理器执行以下操作的指令：

处理所述物体数据以限定在第一物体取向下的所述多个平坦表面；

基于所述第一物体取向下的所述多个平坦表面来确定所述物体的受阶梯步进影响的第一面积；

处理所述物体数据以限定在不同于所述第一物体取向的第二物体取向下的所述多个平坦表面；

基于所述第二物体取向下的所述多个平坦表面来确定所述物体的受阶梯步进影响的第二面积；并且

基于所述第一面积和所述第二面积中哪个更低来选择所述物体的所述制造取向。

4.根据权利要求3所述的非暂时性机器可读存储介质，存储在由处理器执行时使得所述处理器执行以下操作的指令：

针对所述多个平坦表面中的每一个，确定相应的平坦表面与所述增材制造装置的所述参考表面的所述平面之间的所述角度是否小于第一阈值角度或大于第二阈值角度，其中，所述第二阈值角度等于180度减去所述第一阈值角度；并且

对所述角度被确定为小于所述第一阈值角度或大于第二阈值角度的多个平坦表面的面积进行求和。

5.根据权利要求4所述的非暂时性机器可读存储介质，存储在由处理器执行时使得所述处理器执行以下操作的指令：

将第一加权应用于所确定的角度小于所述第一阈值角度的多个平坦表面的面积，并且将第二加权应用于所确定的角度大于所述第二阈值角度的多个平坦表面的面积；并且

计算所述角度被确定为小于所述第一阈值角度或大于第二阈值角度的多个平坦表面的面积之和的加权算术平均值。

6.根据权利要求4所述的非暂时性机器可读存储介质，存储在由处理器执行时使得所述处理器执行以下操作的指令：

计算在第一物体取向下所述角度被确定为小于所述第一阈值角度或大于所述第二阈值角度的多个平坦表面的面积的第一加权算术平均值；

计算在第二物体取向下所述角度被确定为小于所述第一阈值角度或大于所述第二阈值角度的多个平坦表面的面积的第二加权算术平均值；并且

将所述第一加权算术平均值和所述第二加权算术平均值进行比较。

7.根据权利要求6所述的非暂时性机器可读存储介质，存储在由处理器执行时使得所述处理器执行以下操作的指令：

响应于确定所述第二加权算术平均值大于所述第一加权算术平均值，处理所述物体数据以限定在不同于所述第一物体取向和所述第二物体取向的第三物体取向下的所述多个平坦表面；

基于所述第三物体取向下的所述多个平坦表面来确定所述物体的受阶梯步进影响的第三面积；并且

基于所述第一面积和所述第三面积中哪个更低来将所述物体的候选物体取向存储在存储器中。

8.根据权利要求6所述的非暂时性机器可读存储介质，存储在由处理器执行时使得所述处理器执行以下操作的指令：

响应于确定所述第二加权算术平均值小于所述第一加权算术平均值，确定所述第一加权算术平均值与所述第二加权算术平均值之间的差是否大于阈值减小值。

9.根据权利要求8所述的非暂时性机器可读存储介质，存储在由处理器执行时使得所述处理器执行以下操作的指令：

响应于确定所述第一加权算术平均值与所述第二加权算术平均值之间的所述差大于所述阈值减小值，确定所述物体的平行于所述参考表面的所述平面的二维范围是否小于面积阈值；并且

响应于确定所述物体的平行于所述参考表面的所述平面的所述二维范围小于所述面积阈值，将与所述第二物体取向相对应的候选物体取向存储在存储器中。

10.根据权利要求8所述的非暂时性机器可读存储介质，存储在由处理器执行时使得所述处理器执行以下操作的指令：

响应于确定所述第一加权算术平均值与所述第二加权算术平均值之间的所述差小于或等于所述阈值减小值，确定所述物体在垂直于所述参考表面的所述平面的方向上的范围是否小于高度阈值；并且

响应于确定所述物体在垂直于所述参考表面的所述平面的方向上的所述范围小于高度阈值，确定所述物体的平行于所述参考表面的所述平面的二维范围是否小于面积阈值；以及

响应于确定所述物体的平行于所述参考表面的所述平面的所述二维范围小于所述面积阈值，将与所述第二物体取向相对应的候选物体取向存储在存储器中。

11.根据权利要求1所述的非暂时性机器可读存储介质，存储在由处理器执行时使得所述处理器执行以下操作的指令：

接收指示在增材制造处理之后将被应用于所述物体的处理的后处理数据；并且

修改所述物体数据以基于所述后处理数据来修改将由增材制造装置形成的所述物体的一个或多个尺寸。

12.一种用于生产三维物体的装置，所述装置用于：

接收表示将要通过增材制造处理制造的物体的物体数据，所述物体数据包括表示所述物体的多个平坦表面的数据；

确定多个角度集合，所述多个角度集合中的每一个集合与所述物体的相应的物体取向相对应，并且包括相应的多个角度，所述相应的多个角度中的每一个是所述多个平坦表面中的相应的平坦表面与针对所述相应的物体取向的所述装置的参考表面的平面之间的角度；并且

基于所确定的多个角度集合以及与所确定的多个角度集合不同的所述物体的另外的属性来选择所述物体的制造取向。

13.一种选择将由增材制造装置形成的物体的制造取向的方法，所述方法包括：

接收表示将要通过增材制造处理制造的物体的物体数据，所述物体数据包括表示所述物体的多个平坦表面的数据；

迭代地处理所述物体数据以生成取向参数的多个值，所述多个值中的每一个与所述物体的多个候选制造取向中的相应的候选制造取向相对应，所述多个值基于以下中的至少两者来确定：

在所述物体具有相应的取向时，所述物体的相应的平坦表面的取向；

在所述物体具有相应的取向时，所述物体在垂直于增材制造装置的参考的平面的方向上的范围；

在所述物体具有相应的取向时，所述物体的平行于所述参考表面的所述平面的二维范围；以及

在所述物体具有相应的取向时，所述物体在平行于所述参考表面的所述平面的方向上的拉伸强度；并且

基于所述多个值来选择所述物体的优选制造取向。

14.根据权利要求13所述的方法，包括：

接收指示在所述增材制造处理之后将被应用于所述物体的处理的后处理数据；并且

修改所述物体数据以基于所述后处理数据来修改将由所述增材制造装置形成的所述物体的一个或多个尺寸。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，在增材制造处理之后将被应用于所述物体的所述处理包括以下中的一个或多个：

喷涂处理；

电镀处理；

染色处理；以及

翻滚处理。

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