CN112823090A - 确定3d打印中的熔融能量曲线 - Google Patents

Abstract

在示例实施方式中，一种3D打印方法包括：接收3D物体模型，3D物体模型限定要在逐层构建过程中打印的物体的形状；以及基于物体的形状确定期望热曲线。针对每个物体层，基于期望热曲线确定熔融能量辐射模式；以及根据能量辐射模式控制电磁能量发射体阵列以将熔融能量传递到物体层。

Description

确定3D打印中的熔融能量曲线

背景技术

增材制造机器可以通过按照物体的形状分层和固化构建材料来产生三维(3D)物体。3D打印机和其他增材制造机器可以将数字3D物体模型诸如CAD(计算机辅助设计)模型转换为实体物体。限定3D物体模型的数据可以被处理为2D数据切片，每个2D数据切片限定要形成为实体物体的构建材料层的一个或多个部分。在一些示例中，喷墨打印头可以将诸如熔融剂或粘合液体的液体功能剂选择性地打印(即，沉积)到将成为物体的一部分的每个构建材料层的各部分。液体试剂可以促进打印区域内的构建材料的固化。例如，可以将熔融能量施加到构建材料层，从而在已打印了液体熔融剂的区域中对构建材料进行热熔融。来自若干层的打印区域的熔融和固化使物体形成3D物体模型的形状。

附图说明

现在将参考附图来描述示例，在附图中：

图1A是示出示例3D打印系统的框图的平面图，所述3D打印系统适合于基于要打印的3D物体的形状确定熔融能量传递曲线；

图1B是沿着图1A所示的示例3D打印系统的线A和线B观察到的剖面图；

图2示出了可以基于物体的形状而确定的示例熔融能量传递曲线的曲线图；

图3示出了在构建过程的结束附近矩形物体的示例，在构建过程中微波发射体阵列将熔融能量施加到最终层上；

图4是示例控制器的框图；以及，

图5、图6和图7是示出示例3D打印方法的流程图。

在所有附图中，相同的附图标记指代相似但不一定相同的元件。

具体实施方式

在一些增材制造过程中，诸如在一些3D打印过程中、，例如，3D物体或零件可以在逐层基础上形成，其中，对每一层进行处理并且其各部分与随后的层进行组合，直到3D物体完全形成。用于产生3D物体的构建材料在本文通常指粉末构建材料，诸如粉末尼龙。然而，不旨在限制在根据3D数字物体模型产生3D物体时可以使用的构建材料的形式或类型。各种形式和类型的构建材料可以是合适的且在本文中被考虑。不同形式和类型的构建材料的示例可以包括但不限于：已被切成较短长度的短纤维或者以其他方式由长股或线状材料形成的短纤维，各种粉末和粉末状的材料包括塑料、陶瓷、金属等等。在一些示例中，合适的构建材料可以包括可从惠普公司获得的商业上称为V1R10A“HP PA12”的PA12构建材料。

在一些3D打印过程中，正在产生的3D物体的层可以根据数字3D物体模型的2D切片进行图案化，其中，每个2D切片限定要形成3D物体的层的粉末层的一个或多个部分。3D物体模型中的信息诸如描述3D模型形状的几何信息可以以各种3D文件格式诸如STL、VRML、OBJ、FBX、COLLADA、3MF等存储为纯文本或二进制数据。一些3D文件格式可以存储关于3D物体模型的附加信息，诸如指示颜色、纹理和/或表面光洁度、材料类型以及机械性能和公差的信息。

3D物体模型中的信息可以限定要打印或产生的3D物体的实体部分。为了从3D物体模型产生3D物体，可以处理3D模型信息以提供该3D模型的2D平面或切片。在一些示例中，3D打印机可以接收3D物体模型并将其处理为2D切片。在一些示例中，3D打印机可以接收已经根据3D物体模型处理而成的2D切片。每个2D切片通常包括图像和/或数据，所述图像和/或数据可以限定在3D打印过程期间要固化的构建材料层(例如，粉末)的一个或多个区域。因此，3D物体模型的2D切片可以将粉末层内的区域限定为要用液体功能剂(例如，熔融剂)打印并随后被固化的物体层的各部分。相反，粉末层内未被限定为物体层的各部分的区域包括粉末将不被固化的非物体区域。非物体区域通常不使用液体功能剂进行打印，但是在一些情况下，非物体区域可以使用精细剂进行打印，所述精细剂可以被选择性地施加到物体轮廓周围，例如，以冷却周围的构建材料并防止其熔融。

在基于粉末的熔融剂3D打印系统的一些示例中，可以将粉末构建材料层散布到构建区域内的平台或打印床上。如上所述，在粉末材料的颗粒将熔融在一起或固化以形成由3D物体模型的对应2D切片所限定的物体层的区域中，可以将液体功能剂(即熔融剂)打印到每个构建材料层上。每个构建材料层都可以暴露于熔融能量，以将已经使用熔融剂打印的物体层区域上的粉末材料的颗粒热熔融在一起且固化。可以重复这样的过程，一次一个构建材料层，直到在构建区域的构建体积中由经熔融的物体层形成3D物体。

在这样的基于粉末的熔融剂3D打印系统的一些示例中，将粉末构建材料暴露于熔融能量包括例如使用打印床宽的加热灯均匀地照射整个打印床。加热灯可以包括例如红外卤素灯。在一些示例中，熔融系统可以包括熔融模块，所述熔融模块包括具有不同红外范围、旨在以不同方式加热构建材料的多个打印床宽的加热灯。例如，熔融模块可以包括能够在中IR(红外)范围(1.5-4.0微米波长)中操作的加温卤素灯，以及能够在近IR范围(0.76-1.5微米波长)中操作的熔融卤素灯。因此，加温灯可以具有目标在于加温构建材料层中的一些材料或全部材料的波长，而熔融灯可以具有目标在于被已经使用熔融剂打印的那些构建材料区域更好地吸收的波长。

因此，在施加到粉末构建材料层的熔融能量的量方面提供一些可变性的一种方式是在这样的熔融系统上使用不同类型的加热灯。这样的熔融系统在所施加的熔融能量的量方面可以提供可变性的另一种方式是调整不同材料层之间和/或跨各个材料层的加热灯功率水平。然而，在任一种情况下，当打印床宽的加热灯在粉末床的上方从一侧到另一侧行进时，打印床宽的加热灯不加区别地发射加热能量使得正被横越的粉末区域充满热能。从打印床宽的加热灯辐射出的能量没有特定的模式。从打印床宽的灯发射的能量是均匀的且不可调整为适应特定模式。作为结果，这样的熔融系统可能在产生某些物体形状时出现过度熔融或熔融不足的问题。

因此，当从诸如打印床宽的加热灯的加热能量源中以不加区别地辐射能量的恒定方式施加能量时，通常可能发生如过度熔融等熔融异常。当以这种方式打印和照射物体的各层时，在物体中形成的热曲线可能导致各层之间的过度热扩散和/或热量渗入到周围的构建材料中。对于形状包括要熔融的大块材料诸如厚立方体的那些物体，影响可能会被放大。例如，当将来自打印床宽的加热灯的能量重复施加到这样的厚物体的所有层上时，来自被照射层的热量会从物体的核心渗出或扩散出，并进入先前以及随后被照射的层中以及不旨在被加热的粉末层的周围区域中。由此产生的物体内的热曲线可能引起一些粉末区域中的意外熔融，并且引起物体的不同部分冷却和固化所需时间量的显著变化。在厚物体中，物体的内部或核心部分可能比靠近物体边缘的外部部分保持更长时间的热量。物体外部部分的材料比物体的其余部分更快地冷却并更快地固化，这可能导致物体由于内部应力和材料的差异致密度而翘曲。由此产生的物体可能具有几何和尺寸方面的不准确，从而对其外观、强度和其他机械特性产生不利影响。

因此，本文所描述的示例方法和系统使得能够跨物体的构建材料层传递受控能量辐射模式。可以通过由预定的熔融能量传递曲线所控制的电磁能量发射体阵列(例如，微波发射体阵列)将不同的能量辐射模式传递到每个构建材料层。可以基于所产生的物体的形状以及粉末材料的热特性和其他特性来确定熔融能量传递曲线。受控的能量辐射模式可以在物体的构建过程期间创建期望热曲线，以补偿物体层之间的预期热扩散以及进入到物体周围粉末区域的预期热渗透。

针对特定物体的能量传递曲线可以包括根据从具有相似形状和构建材料的物体的先前经验分析中预先确定的数据而确定的熔融能量数据。例如，基于物体的形状和要用于构建物体的材料的热特性，可以使用包含经验数据的查找表来形成熔融能量曲线，所述熔融能量曲线可以提供在构建过程(即3D打印过程)期间要施加到物体的每一层的不同的能量辐射模式。能量传递曲线中的数据可以包括针对每个物体层的一组电磁(EM)能量发射体数据，诸如微波发射体数据，用于当微波发射体阵列经过每个构建材料层上方时控制所述阵列中的每个单独的微波发射体的能量输出。阵列中的每个微波发射体通常包括天线，所述天线可以在天线的近场区中辐射聚焦的电磁场从而将能量传递到靠近天线孔径的粉末区。尽管本文所讨论的并在附图中所图示的EM发射体阵列通常包括微波发射体阵列，但是不旨在限制可适用于本文所描述的示例方法和系统的EM发射体阵列的类型。具有可单独控制的能量发射体的各种EM发射体阵列可以是合适的，诸如具有可单独控制的激光二极管的激光二极管阵列、具有可单独控制的微波发射体尖端/天线的微波发射体阵列等等。

在特定示例中，一种3D打印方法包括：接收3D物体模型，所述3D物体模型限定要在逐层构建过程中打印的物体的形状；以及基于该物体的形状来确定期望热曲线。针对每个物体层，基于期望热曲线确定熔融能量辐射模式以及根据能量辐射模式控制电磁(EM)能量发射体阵列以将熔融能量传递到物体层。

在另一个示例中，3D打印系统包括一种控制器，所述控制器接收限定要打印物体的形状的3D物体模型。所述控制器将基于3D物体的形状确定熔融能量传递曲线。所述系统包括：构建表面，其用于接收用于物体的构建材料层；以及打印杆，其用于将液体熔融剂分配到构建材料的一部分上。所述系统还包括微波发射体阵列，其用于根据熔融能量传递曲线以特定的辐射模式将熔融能量传递到构建材料的所述部分上。

在另一个示例中，一种3D打印方法包括接收要在逐层打印过程中打印的物体的3D物体模型。基于物体的形状确定预期热曲线和期望热曲线。然后确定熔融能量传递曲线以补偿根据预期热曲线确定的物体的各层之间的热扩散。针对在打印过程期间打印的每个物体层，根据熔融能量传递曲线控制微波发射体阵列以将能量施加到物体层。

图1A是示出示例3D打印系统100的框图的平面图，所述3D打印系统适合于基于要打印的3D物体的形状来确定熔融能量传递曲线，以及适合于根据能量传递曲线向物体的每一层施加熔融能量。图1B是沿着图1A中所示的示例3D打印系统100的线A和线B观察到的剖面图。通过示例的方式示出了3D打印系统100，并且图1A和图1B中的系统100的图示不旨在代表完整的3D打印系统。因此，应当理解，示例系统100可以包括附加部件并且可以执行本文未具体示出或讨论的附加功能。

示例3D打印系统100包括可移动打印床102或构建平台102以充当可以在其中生成3D物体的工作空间或构建区域170(参见图3)的底板。在一些示例中，打印床102可以在z轴线方向上沿竖直方向(即，上下)移动。3D打印系统100的构建区域170通常是指在逐层3D打印和固化过程期间当打印床竖直地向下移动时在可移动打印床102上方形成的体积工作空间。在这个过程期间，构建材料层诸如构建材料层104可以通过材料分配器(未示出)被连续地散布在床102上并被处理以形成3D物体172(图3)。材料分配器可以包括例如构建材料(例如，粉末)的供应装置和用于将构建材料层分配和散布到构建平台102上的构建材料散布器。

示例3D打印系统100还包括熔融组件106，所述熔融组件可以在位于托架(未示出)上的打印床102上方行进，例如在X轴线上双向行进，如图1A所示的方向箭头107所示。示例熔融组件106可以包括打印杆108和电磁(EM)能量发射体阵列/杆110。EM能量发射体阵列110可以包括例如微波发射体阵列110、激光二极管阵列110、或包括可单独控制的能量发射体诸如可单独控制的微波发射体尖端、可单独控制的激光二极管等的另一个EM能量发射体阵列110。在一些示例中，熔融组件106可以包括多个打印杆108，如图1A中所示的两个打印杆108，其中，在微波发射体阵列110的两侧各一个打印杆108。这种布置使得熔融组件106能够在X轴上双向地起作用。也就是说，当熔融组件106沿任一方向横越打印床102时，在前的打印杆108可以将液体功能剂打印到构建材料层104上，然后紧接着就是来自微波发射体阵列110的熔融能量的施加，所述微波发射体阵列跟在在前的打印杆108后面。液体功能剂可以包括促进已使用试剂打印的粉末构建材料吸收电磁能量(例如，微波能量)的任何试剂。这样的液体试剂可以包括例如包含极性分子的试剂。在一些示例中，液体功能剂可以包括包含碳黑的墨料型制剂，如可从惠普公司获得的商业上称为V1Q60A“HP熔融剂”的熔融剂制剂。

打印杆108可以包括沿着打印杆108的长度纵向放置的多个打印头112，其方式使得当打印杆108在打印床102的长度上方沿X轴来回行进时，打印头112上的液体喷嘴(未示出)可以跨构建材料层104的宽度(即，在Y轴上)提供完全或基本上完全的打印覆盖。因此，在打印操作期间，熔融组件106可以沿X轴的任一方向在打印床102上方行进，以将液体熔融剂沉积到每个新的构建材料层的一个或多个部分上。打印头112可以被实施为例如热喷墨或压电喷墨打印头。

示例微波发射体阵列110包括微波发射体尖端114的阵列，每个微波发射体尖端包括可以在天线的近场区中发射和聚焦电磁能量的天线。通常，微波发射体可以以落在无线电波与红外光波之间的电磁频谱内的不同频率和波长来发射电磁辐射。微波可以包括范围在1GHz至100GHz之间的频率，具有在0.3m至3mm之间的波长。在一些示例中，微波可以包括在300MHz至300GHz之间的更宽的频率范围，具有在1m至1mm之间的波长。

将微波能量聚焦在微波天线(即，微波发射体尖端114)的近场区中有助于将微波发射体尖端114的加热能量引导至紧靠天线孔径的构建材料层104的有限区域。微波发射体尖端114可以沿着阵列110布置，使得当阵列110经过打印床102上方时，微波加热能量可以被引导至构建材料层104的整个区域。例如，微波发射体尖端114可以沿着阵列110的长度被布置成一列，或者如图1B所示沿着阵列110的长度被布置成多列。

当阵列110经过构建材料层104上方时，可以控制每个微波发射体尖端114以发射变化水平的微波能量。针对每个构建材料层，能量传递曲线的数据可以单独地控制每个微波发射体尖端114以发射变化或恒定水平的微波能量。因此，针对每个构建材料层，能量传递曲线的数据指示熔融能量辐射模式，并且这些数据控制各个微波发射体尖端114以在层上方辐射模式。

如图1A和图1B所示，当微波发射体阵列110在X轴上从左到右经过打印床102上方时，熔融能量辐射模式被施加到单一构建材料层104上。单一构建材料层104可以是例如形状为矩形块的物体——诸如图3所示出的矩形块物体172——的第一层。如图1A所示，未打印的白色区域116包括层104中的未使用熔融剂打印并且将不会成为物体的一部分的粉末构建材料部分。与之相反，层104的以深色区域118、120、122、124、126和128示出的其他区域或部分已使用熔融剂进行打印，并且将成为物体的一部分。深色区域118、120、122、124、126和128提供了施加于单一构建材料层104的熔融能量辐射模式的示例。例如，最暗的区域118可以代表微波发射体尖端114已经传递了高水平的微波能量的区域，而最亮的区域128可以代表微波发射体尖端114已经传递了低水平的微波能量的区域。

显而易见的是，当微波发射体阵列110横越构建材料层104时，由任何一个微波发射体尖端114发射的微波能量的水平都可以改变。例如，参考图1A，当阵列110在打印床102上方从左向右移动时，发射体尖端130从层104的左侧开始，并且可以被控制以发射高水平的微波能量，如深色区域118所指示的。随着阵列110继续从左向右移动，可以控制发射体尖端130以发射越来越低水平的微波能量，如区域120、122、124、126和128所指示的。随着阵列110继续移动经过在层104中间的区域128，然后可以控制发射体尖端130以开始发射越来越高水平的微波能量。如上所述，能量传递曲线提供用于控制每个微波发射体尖端114的数据，从而使微波发射体阵列110发射针对每个物体层的熔融能量辐射模式，诸如在构建材料层104上示出的由区域118、120、122、124、126以及128所指示的辐射模式。受控的能量辐射模式有助于在物体的构建过程期间创建期望热曲线，以补偿物体层之间的预期热扩散以及进入到物体周围粉末区域中的预期热渗透。

图2示出了示例熔融能量传递曲线134(图4)的曲线图132，所述熔融能量传递曲线可以基于具有诸如以上关于图1A和图1B所讨论的且在图3中示出的矩形块形状172(图3)的形状的物体来确定。针对特定物体的熔融能量传递曲线可以包括根据从具有相似形状和构建材料的物体的先前经验分析中预先确定的数据而确定的熔融能量数据。例如，基于物体的形状和要用于构建物体的材料的热特性，可以使用包含经验数据的查找表来形成熔融能量曲线，所述熔融能量曲线可以提供在构建过程(即3D打印过程)期间要施加到物体的每一层的不同的能量辐射模式。图3示出了构建过程的结束附近的矩形物体172的示例，在构建过程中微波发射体阵列110将熔融能量施加到最终一个或多个层上。图3中构成物体172的构建材料(174、176、178、180、182)的变化阴影指示了由于微波发射体阵列110向物体层施加熔融能量而产生的热曲线。非阴影部分184包括还未使用熔融剂打印且不是物体172的一部分的构建材料。图2的曲线图132示出了在3D构建/打印过程期间可以施加到物体的层的整体能量水平的示例。沿着曲线图132的水平轴线，示出了微波发射体阵列110在X方向上从左到右(参见图1A)在整个打印床102上的移动。沿着曲线图132的竖直轴线，示出了从微波发射体阵列110发射的介于最小水平与最大水平之间的能量的相对量。曲线图132还示出了矩形块物体的左边缘133和右边缘135的图形表示。

图2中的曲线图132有助于说明在构建物体的过程期间当阵列110在构建材料层上方移动时如何控制微波发射体阵列110以施加变化水平的能量。例如，当物体的第一层被散布在打印床102上并进行处理时，如迹线136所指示的将最大的熔融能量量施加到该层上。在这个示例中，施加到第一物体层的熔融能量没有改变，而是在最大能量水平下保持恒定。随着随后的物体层被散布在打印床102上并在第一层之上进行处理，当阵列110沿X方向在打印床102上方移动时，由微波发射体阵列110施加的能量以增加的量发生变化。曲线图132代表针对矩形立方体形状的物体的整体能量传递曲线134，而迹线136、138、140、142、144和146中的每一个代表在构建过程期间当微波发射体阵列110经过物体的单层上方时施加于该单层的能量传递子曲线。例如，假设构建物体要由2000个构建材料层构建而成，则迹线136示出了传递至第一物体层的能量子曲线，而迹线138可以示出传递至层400的能量子曲线，迹线140可以示出传递到层800的能量子曲线，依此类推，直到构建过程到达迹线146为止，迹线146可以示出传递到物体的最后一层2000的能量子曲线。在每条迹线之间，存在为清楚起见未示出的中间能量子曲线值。中间能量子曲线的值可以与正在构建的物体中的层数一样多。也就是说，微波发射体阵列110可以将不同的能量子曲线传递到物体的每一层。例如，迹线138可以示出可传递到层400的能量子曲线，并且下一层401可以具有几乎相同的能量子曲线值，但是这个几乎相同的能量子曲线值将稍微接近迹线140的值。

尽管上面提到的能量传递曲线和能量辐射模式被预先确定以创建物体内的期望热曲线，但是示例3D打印系统100还可以包括热传感器148，以在物体构建过程期间感测物体层的温度。热传感器148可以包括例如热成像相机。热传感器148可以提供构建材料层诸如层104的热图像，并且可以根据期望热曲线将所述热图像与针对该层的目标热图像进行比较。这样的比较允许针对预定的能量辐模式进行调整和/或允许在微波发射体阵列110在材料层上方另外经过期间将附加的能量施加到材料层上。在物体构建过程期间进行的这种能量调整可以对物体的总体热曲线提供附加的控制，以实现物体层内适当的目标熔融温度。

如图1A所示出的，示例3D打印系统100还包括控制器150。图4更详细地示出了示例控制器150的框图。如图4所示，示例控制器150可以包括处理器(CPU)152、存储器154以及用于与3D打印系统100的各个部件进行通信并控制这些部件的其他电子器件(未示出)，这些部件诸如打印床102、熔融组件106、打印杆108、材料分配器(未示出)、微波发射体阵列110以及阵列110内的各个微波发射体尖端114。控制器150中的其他电子器件可以包括例如分立电子部件和/或ASIC(专用集成电路)。存储器154可以包括易失性(即，RAM)和非易失性存储器部件(例如，ROM、硬盘、光盘、CD-ROM、闪速存储器等)，包括非暂态机器可读的(例如，计算机/处理器可读)介质，以用于存储机器可读编码程序指令、数据结构、程序指令模块、JDF(作业定义格式)、各种3D文件格式诸如STL、VRML、OBJ、FBX、COLLADA、3MF的纯文本或二进制数据以及可由3D打印系统100的处理器152执行的其他数据和/或指令。

要存储在存储器154中的可执行指令的示例可以包括与模块164、166和168相关联的指令，而所存储数据的示例可以包括3D物体模型数据156、2D切片数据158、具有将物体的形状和材料特性与熔融能量数据相关联的经验数据的查找表(LUT)160、能量传递曲线数据134以及热曲线162。3D打印系统100可以接收代表要打印的物体的3D物体模型156。物体模型156可以包括描述物体的形状的几何信息以及指示颜色、表面纹理、要在物体中使用的构建材料的类型等信息。在一些示例中，处理器152可以从3D物体模型156中生成2D切片数据158，其中每个2D切片限定要形成3D物体的层的粉末层的一个或多个部分。

能量和热曲线图模块164中的指令可由控制器150执行，从而执行可以基于物体的形状和要用于构建物体的材料的特性来确定物体的能量传递曲线134和/或热曲线162的过程。控制器150可以根据3D物体模型156确定物体的形状和材料构成，并且基于在LUT 160中找到的与具有相似形状和材料的物体的关联，例如，可以收集存储在LUT 160中的经验熔融能量数据以形成在物体构建期间要施加的熔融能量曲线134。熔融能量曲线134可以提供在构建过程(即3D打印过程)期间被施加到物体的每一层的不同的能量辐射模式。控制器150可以应用来自能量传递曲线134的数据来控制阵列110中的各个微波发射体114，从而跨物体的每一层以特定的模式辐射变化水平的能量。

在一些示例中，控制器150可以基于物体的形状根据LUT 160中的经验热数据确定热曲线162。热曲线162可以包括可以减少物体中的热扩散和热渗透的期望热曲线、以及将由于在构建物体时以均匀辐射模式不加区别地向每个物体层施加能量而产生的预期热曲线。然后可以确定将产生期望热曲线的熔融能量传递曲线134，所述期望热曲线可以补偿根据预期热曲线确定的热扩散和热渗透。能量传递曲线134包括用于控制阵列110中的各个微波发射体114以跨物体的每一层以特定模式辐射变化水平的能量的数据。

在一些示例中，控制器150可以执行来自温度感测比较模块166的指令。控制器150可以在物体构建过程期间从热传感器148(例如，热成像相机)接收针对物体层感测的热成像数据。可以根据期望热曲线162将热成像数据与物体层的目标热图像进行比较。基于该比较，执行来自熔融能量调整模块168的指令，控制器150可以针对预定的能量传递曲线134或能量辐射模式进行调整，并且/或者所述控制器可以在微波发射体阵列110在材料层上方另外经过期间使附加的能量施加到材料层上。在物体构建过程期间进行的这种能量调整可以对物体的总体热曲线提供附加的控制，以实现物体层内适当的目标熔融温度。

图5、图6和图7是示出示例3D打印方法500、600和700的流程图。方法600包括方法500的扩展，并包含方法500的附加细节。方法500、600和700与以上关于图1至图4讨论的示例相关联，并且方法500、600和700中示出的操作的细节可以在这样的示例的相关讨论中找到。方法500、600和700的操作可以体现为存储在非暂态机器可读(例如，计算机/处理器可读)介质诸如例如图4所示的存储器/存储装置154上的编程指令。在一些示例中，实施方法500、600和700的操作可以通过控制器诸如图4的控制器150读取并执行存储在存储器154中的编程指令来实现。在一些示例中，实施方法500、600和700的操作可以单独使用ASIC和/或其他硬件部件或者结合控制器150可执行的编程指令来实现。

方法500、600和700可以包括多于一个实施方式，并且方法500、600和700的不同实施方式可以不采用在图5、图6和图7的相应流程图中呈现的每个操作。因此，尽管方法500、600和700的操作以其相应流程图内的特定顺序来呈现，但是它们的呈现顺序并不旨在限制可以实际实施这些操作的顺序或者是否可以实施所有操作。例如，方法600的一种实施方式可以通过执行多个初始操作而无需执行其他随后操作来实现，而方法600的另一种实施方式可以通过执行所有操作来实现。

现在参考图5的流程图，示例3D打印方法500开始于框502：接收3D物体模型，所述3D物体模型限定要在逐层构建过程中打印的物体的形状。该方法继续：基于物体的形状确定期望热曲线(框504)；并且针对每个物体层(框506)，基于期望热曲线确定熔融能量辐射模式(框508)；以及根据能量辐射模式控制电磁(EM)能量发射体阵列，以将熔融能量传递到物体层(框510)。

现在参考图6的流程图，示出了另一个示例3D打印方法600。方法600包括方法500的扩展，并包含方法500的附加细节。因此，方法600开始于框602：接收3D物体模型，所述3D物体模型限定要在逐层构建过程中打印的物体的形状。该方法继续：基于物体的形状确定期望热曲线(框604)；并且针对每个物体层(框606)，基于期望热曲线来确定熔融能量辐射模式(框608)；以及根据能量辐射模式控制EM能量发射体阵列，以将熔融能量传递到物体层(框610)。在一些示例中，确定熔融能量辐射模式可以包括：针对EM能量发射体阵列中的每个能量发射体阵列(框612)，确定当阵列横越物体层时要施加到物体层的能量输出模式(框614)；以及根据能量输出模式生成用于控制能量发射体的发射体控制数据(框616)。在一些示例中，控制EM能量发射体阵列可以包括当阵列横越物体层时，利用发射体控制数据驱动阵列中的每个能量发射体(框618)，并且确定熔融能量辐射模式可以包括从查找表中取得与物体的形状和物体的构造材料相关联的经验熔融数据(框620)。方法600可以继续：在将熔融能量传递到物体层之后感测物体层的温度(框622)；将所感测到的物体层的温度与物体层的目标温度相比较，所述目标温度是从期望热曲线(框624)中取得的；以及调整针对随后物体层的熔融能量辐射模式以补偿所感测的温度与目标温度之间的差异(框626)。

现在参考图7的流程图，示出了另一个示例3D打印方法700。如框702所示，方法700可以包括：接收3D物体模型，所述3D物体模型限定要在逐层打印过程中打印的物体的形状。该方法还可以包括：基于物体的形状确定预期热曲线和期望热曲线(框704)；确定熔融能量传递曲线以补偿根据预期热曲线确定的物体的各层之间的热扩散(框706)；以及针对在打印过程期间打印的每个物体层，根据熔融能量传递曲线控制微波发射体阵列以将能量施加到物体层(框708)。在一些示例中，确定能量传递曲线可以包括：针对每个物体层生成单独的能量传递模式(框710)。在一些示例中，控制微波发射体阵列可以包括(框712)：使阵列经过在打印过程期间打印的每个物体层上方(框714)；以及当阵列经过每个物体层上方时，根据针对该物体层的能量传递模式独立地调整阵列中的每个微波发射体以发射电磁能量量(框716)。在一些示例中，确定能量传递曲线还可以包括(框718)：基于预期热曲线确定在物体层之间发生的预期热扩散(框720)；以及确定针对每个物体层的能量传递模式以补偿预期热扩散(框722)。方法700还可以包括：从3D物体模型生成2D数据切片，其中，每个2D数据切片限定构建材料层内的物体层(框724)；形成构建材料层(框726)；将液体试剂打印到每个限定了一物体层的构建材料层上(框728)；以及根据能量传递曲线将能量施加到每个物体层(框730)。

Claims (15)

1.一种3D打印方法，包括：

接收3D物体模型，所述3D物体模型限定要在逐层构建过程中打印的物体的形状；

基于所述物体的所述形状确定期望热曲线；以及，

针对每个物体层，基于所述期望热曲线确定熔融能量辐射模式；以及根据所述能量辐射模式控制电磁(EM)能量发射体阵列以将熔融能量传递到所述物体层。

2.如权利要求1所述的方法，其中，确定熔融能量辐射模式包括：

针对所述EM能量发射体阵列中的每个能量发射体：

确定当所述阵列横越所述物体层时要施加到所述物体层的能量输出模式；以及，

根据所述能量输出模式生成用于控制所述EM能量发射体的发射体控制数据。

3.如权利要求2所述的方法，其中，控制EM能量发射体阵列包括：

当所述阵列横越所述物体层时用所述发射体控制数据驱动每个能量发射体。

4.如权利要求1所述的方法，其中，确定熔融能量辐射模式包括从查找表中取得与所述物体的所述形状和所述物体的构建材料相关联的经验熔融数据。

5.如权利要求1所述的方法，还包括：

在将熔融能量传递至物体层之后感测所述物体层的温度；

将所感测的所述物体层的温度与所述物体层的目标温度相比较，所述目标温度是从所述期望热曲线中取得的；以及，

调整针对随后物体层的熔融能量辐射模式以补偿所感测的温度与所述目标温度之间的差异。

6.一种3D打印系统，包括：

控制器，所述控制器用于接收限定要打印的物体的形状的3D物体模型，并基于所述3D物体的所述形状确定熔融能量传递曲线；

构建区域，在所述构建区域中用于接收所述物体的构建材料层；

打印杆，所述打印杆用于将液体熔融剂分配到所述构建材料的一部分上；以及，

电磁(EM)能量发射体阵列，所述电磁能量发射体阵列用于根据所述熔融能量传递曲线以特定辐射模式将熔融能量传递至所述构建材料的所述一部分上。

7.如权利要求6所述的3D打印系统，其中，所述EM能量发射体阵列包括：

具有多个微波发射体天线的微波发射体阵列，当所述阵列横越所述构建材料层时，每个微波发射体天线单独地受控以根据控制数据辐射能量量。

8.如权利要求7所述的3D打印系统，还包括：

热传感器，所述热传感器用于感测构建材料层的温度；以及，

控制器，所述控制器用于将所感测的温度与所述层的目标温度相比较，并用于基于所述比较调整所述能量传递曲线。

9.如权利要求6所述的3D打印系统，其中，所述打印杆包括两个打印杆，在所述微波发射体阵列的每侧一个打印杆，其中，任一个打印杆用于在所述微波发射体阵列传递熔融能量之前将液体熔融剂沉积到所述构建材料的所述一部分上。

10.如权利要求8所述的3D打印系统，其中，所述控制器用于从所述3D物体模型生成2D切片，所述2D切片限定所述构建材料的、要将所述液体熔融剂分配到其上的所述一部分。

11.一种3D打印方法，包括：

接收3D物体模型，所述3D物体模型限定要在逐层打印过程中打印的物体的形状；

基于所述物体的形状，确定预期热曲线与期望热曲线；

确定熔融能量传递曲线以补偿根据所述预期热曲线确定的所述物体的层之间的热扩散；以及，

针对在所述打印过程期间打印的每个物体层，根据所述熔融能量传递曲线控制微波发射体阵列以将能量施加到所述物体层上。

12.如权利要求11所述的方法，其中，确定所述能量传递曲线包括：针对每个物体层生成单独的能量传递模式。

13.如权利要求12所述的方法，其中，控制微波发射体阵列包括；

使所述阵列经过在所述打印过程期间打印的每个物体层上方；以及，

当所述阵列经过每个物体层上方时，根据针对该物体层的所述能量传递模式独立地调整所述阵列内的每个微波发射体以发射电磁能量量。

14.如权利要求12所述的方法，其中，确定所述能量传递曲线还包括：

基于所述预期热曲线，确定要在物体层之间发生的预期热扩散；以及，

确定针对每个物体层的所述能量传递模式以补偿所述预期热扩散。

15.如权利要求11所述的方法，还包括：

从所述3D物体模型生成2D数据切片，每个2D数据切片用于限定构建材料层内的物体层；

形成构建材料层；

将液体试剂打印到每个限定了一物体层的构建材料层上；以及，

根据所述能量传递曲线将能量施加到每个物体层。

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