CN115867429A - 用于使用增材填充设计快速产生对象的系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于使用增材填充设计来产生部件的计算机系统(110)接收计算机辅助设计(CAD)文件，所述CAD文件描述目标对象(120)的物理尺寸。所述计算机系统(110)在所述CAD文件内识别所述目标对象的物理边界部分(300)。所述计算机系统确定用填充材料填充所述物理边界部分(300)的目标流速。另外，所述计算机系统(110)生成用于使填充材料流入所述物理边界部分(300)中的第一工具路径。进一步地，所述计算机系统(110)向与分配器(100)通信的计算机系统发送使所述分配器实施所述第一工具路径同时使所述填充材料流入所述物理边界部分(300)中的指令。

Description

用于使用增材填充设计快速产生对象的系统
政府权利
本发明是在政府支持下根据由美国陆军授予的合同第W911NF-17-2-0227号(美国陆军ACC-APG-RTP W911NF)进行的。政府拥有本发明中的某些权利。
技术领域
本发明涉及对使用共反应材料的三维打印方法的计算机控制。
背景技术
三维(3D)打印，还被称为增材制造，在最近几年已经历了技术爆炸。这种增加的关注与3D打印根据常见的计算机辅助设计(CAD)文件容易地制造各种对象的能力有关。在3D打印中，将组合物以连续材料层的形式铺设以构建结构。这些层可以例如由液体、粉末、纸或片材产生。
在一些常规配置中，3D打印系统利用热塑性材料。3D打印系统通过经加热的喷嘴将热塑性材料挤出到平台上。使用源自CAD文件的说明书，系统使喷嘴相对于平台移动，从而连续堆积热塑性材料层以形成3D对象。从喷嘴中挤出后，热塑性材料冷却。所产生的3D对象由此由已以加热形式挤出的热塑性材料制成并且分层堆积在彼此顶部。
发明内容
本发明包含一种用于使用增材填充设计来产生部件的计算机系统。所述计算机系统包括一个或多个处理器和一个或多个计算机可读介质，所述一个或多个计算机可读介质在其上存储有可执行指令，所述可执行指令在由所述一个或多个处理器执行时将所述计算机系统配置成执行各种动作。所述计算机系统接收计算机辅助设计(CAD)文件，所述CAD文件描述目标对象的物理尺寸。所述计算机系统在所述CAD文件内识别所述目标对象的物理边界部分，其中所述物理边界部分包括所述目标对象的包封填充材料的部分。另外，所述计算机系统确定用所述填充材料填充所述物理边界部分的目标流速。进一步地，所述计算机系统生成用于使填充材料流入所述物理边界部分中的第一工具路径。仍进一步地，所述计算机系统将指令发送到与分配器通信的计算机系统，所述与分配器通信的计算机系统在使所述填充材料流入所述物理边界部分的同时，使所述分配器实施所述第一工具路径。
另外，本发明包含一种用于使用增材填充设计来产生部件的方法。所述方法包括在一个或多个处理器处接收计算机辅助设计(CAD)文件，所述CAD文件描述目标对象的物理尺寸。所述方法还包括用所述一个或多个处理器在所述CAD文件内识别所述目标对象的物理边界部分，其中所述物理边界部分包括所述目标对象的包封填充材料的部分。另外，所述方法包括用一个或多个处理器确定用所述填充材料填充所述物理边界部分的目标流速。进一步地，所述方法包括用一个或多个处理器生成用于使填充材料流入所述物理边界部分中的第一工具路径。仍进一步地，所述方法包括向与分配器通信的计算机系统发送使所述分配器实施所述第一工具路径同时使所述填充材料流入所述物理边界部分中的指令。
本发明的示例性实施方案的额外特征和优势将在下面的说明书中阐述，并且部分地在说明书中将是明显的，或者可以通过示例性实施方案的实践来进行了解。此类实施方案的特征和优势可以借助于所附权利要求书中特别指出的仪器和组合实现和获得。这些和其它特征将根据以下描述、条款和所附权利要求书变得更充分地明显，或者可以通过如下文阐述的此类示例性实施方案的实践来进行了解。
附图说明
为了描述以上阐述的并且可以获得本发明的其它优点和特征的方式，将通过参考附图中示出的具体实例来呈现以上简要描述的本发明的更具体的描述。应理解，这些附图仅描绘了本发明的典型实例并且因此不被视为是对其范围的限制，通过使用附图将更具体和详细地描述并解释本发明，在附图中：
图1展示了用于使用增材填充设计快速产生对象的系统；
图2展示了用于使用增材填充设计快速产生对象的计算机系统；
图3A展示了用于制造的示例目标对象；
图3B展示了图3A中示出的用于制造的示例目标对象的物理边界部分；
图3C展示了图3B中示出的用于制造的示例目标对象的物理边界部分内的工具路径；
图3D展示了图3A中示出的完成的目标对象；
图4A展示了示例目标对象的物理边界部分内的具有可变体积混合比的工具路径；
图4B展示了示例目标对象的物理边界部分内的具有可变体积混合比的另一个工具路径；并且
图5示出了用于使用增材填充设计快速产生对象的方法。
具体实施方式
本发明延伸到用于使用增材填充设计快速产生对象的系统、方法和设备。系统、方法和设备通过在目标对象产生期间使共反应性材料以填料的形式沉积进行操作。如本文所用，“目标对象”可以指代通过本文所述的系统、方法和/或设备增材地制造的物理对象的一部分或完整物理对象。另外，如本文所用，共反应性材料包含热固性材料。
相比于替代性增材制造方法，使用共反应性组分的增材制造具有若干个优点。如本文所用，“增材制造”是指使用计算机辅助设计(通过用户生成的文件或3D对象扫描器)以使增材制造设备将材料以精确几何形状逐层沉积。使用共反应性组分的增材制造可以产生更强健的部分，因为形成连续层的材料可以共反应以在层之间形成共价键。还有，因为组分在混合时的粘度低，因此可以使用更高填充剂含量。更高填充剂含量可以用于使材料和建造的对象的机械和/或电性质改性。共反应性组分可以延伸增材制造的部件中使用的化学品以提供经改进的性质，如耐溶剂性和耐热性。
另外，使用计算机系统控制共反应性组分在增材制造环境内的使用的能力提供了若干个优点。例如，计算机系统能够以产生所产生的材料的期望物理属性的方式动态控制并调整共反应性组分的流速和工具路径。此调整和控制在增材制造内提供了独特的优点。
出于以下详细描述的目的，应该理解的是，除非明确相反地指出，否则本发明可以采取各种替代变体和步骤顺序。此外，除了在任何操作实例中以外，或在另有指示的情况下，表达例如本说明书和权利要求中所使用的成分的数量的所有数字应被理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。因此，除非相反地指示，否则在以下说明书和所附权利要求中所阐述的数值参数是可以根据要通过本发明获得的期望性质而变化的近似值。至少，并且不试图将等效原则的应用限制于权利要求的范围，每个数值参数应至少根据所报告的有效数字的数量并通过应用普通的舍入技术来解释。虽然阐述本发明的广泛范围的数字范围和参数是近似值，但是在具体实例中阐述的数值被尽可能地精确地报道。然而，任何数值都固有地含有由在其相应测试测量结果中发现的标准偏差所必然造成的某些误差。
而且，应当理解，本文所述的任何数值范围旨在包含纳入其中的所有子范围。例如，“1至10”的范围旨在包含介于(和包含)所叙述的最小值1与所叙述的最大值10之间的所有子范围，也就是说，具有等于或大于1的最小值与等于或小于10的最大值的所有子范围。
除非另外具体说明，否则单数的使用包含复数并且复数涵盖单数。另外，除非另外具体说明，否则“或”的使用意味着“和/或”，即使在某些情况下可以明确地使用“和/或”也是如此。
术语“聚合物”旨在包含预聚物、均聚物、共聚物和寡聚物。
本公开的实施例涉及使用3D打印产生结构对象。3D对象可以通过使至少两种共反应性组分沉积到基板上并且之后使对象的另外的层部分沉积在下面沉积的部分或层之上来形成对象的连续层部分。层连续沉积以构建3D打印的对象。共反应性组分可以混合并且之后沉积或者可以单独沉积。在单独沉积时，组分可以同时、顺序地或同时且顺序地沉积。
沉积和类似术语是指将包括共反应的或共反应性组合物和/或其反应性组分的打印材料施涂到基板(对象的第一部分)上或先前沉积的部分或对象的层上。每种共反应性组分可以包含可以与其它共反应性组分的成分化学反应的单体、预聚物、加合物、聚合物和/或交联剂。
所述至少两种共反应性组分可以混合在一起并且随后以反应以形成对象的各部分的共反应性组分的混合物的形式沉积。例如，所述两种共反应性组分可以混合在一起并且通过将共反应性组分的至少两个单独的流递送到如静态混合器等混合设备中以产生然后沉积的单个流而作为反应以形成共反应的组合物的共反应性组分的混合物沉积。共反应性组分可以在包括反应混合物的组合物沉积时至少部分地反应。沉积的反应混合物可以在沉积之后至少部分地反应并且还可以与对象的先前沉积的部分和/或随后沉积的部分，如对象的下面的层或重叠的层反应。
可替代地，两种共反应性组分可以彼此单独沉积以在沉积时反应以形成对象的各部分。例如，两种共反应性组分可以单独沉积，如通过使用油墨打印系统，由此共反应性组分以足够的接近度彼此在下面沉积和/或彼此相邻地沉积，因此两种反应性组分可以反应以形成对象的各部分。另举一例，与均质相反，挤出的横截面轮廓可以是不均质的，使得横截面轮廓的不同部分可以具有两种共反应性组分中的一种和/或可以含有不同摩尔比和/或当量比的两种共反应性组分的混合物。
此外，在整个3D打印的对象中，对象的不同部件可以使用不同比例的两种共反应性组分形成，使得对象的不同部件的特征可以以不同的材料性质为特征。例如，对象的一些部件可以是刚性的并且对象的其它部件可以是柔性的。
应当理解，共反应性组分的粘度、反应速率和其它性质可以调整以控制共反应性组分和/或共反应的组合物的流动，使得沉积的部分和/或对象在沉积之后达到并保留期望结构完整性。共反应性组分的粘度可以通过包含溶剂来调整，或共反应性组分可以基本上不含溶剂或完全不含溶剂。共反应性组分的粘度可以通过包含填充剂来调整，或共反应性组分可以基本上不含填充剂或完全不含填充剂。共反应性组分的粘度可以通过使用具有较低或较高分子量的组分来调整。例如，共反应性组分可以包括预聚物、单体或预聚物和单体的组合。共反应性组分的粘度可以通过改变沉积温度来调整。共反应性组分的粘度和温度概况可以针对所使用的特定沉积方法，如先混合后沉积和/或油墨喷射来调整。粘度可能受共反应性组分的组合物本身影响和/或可以通过包含如本文所述的流变改性剂来控制。
可能期望的是粘度和/或反应速率为使得组合物的共反应性组分的以下沉积保留预期形状。例如，如果粘度太低和/或反应速率太低，则沉积的组合物可能以损害最终对象的期望形状的方式流动。类似地，如果粘度太高和/或反应速率太快，则期望形状可能受损。
现在转到附图，图1展示了用于使用增材填充设计快速产生对象的系统。所描绘的系统包括与计算机系统110通信的3D打印机100。尽管描绘为物理上分开的组件，但计算机系统110还可以完全集成在3D打印机100内，分布在多个不同电子装置(包含云计算环境)之间，或另外与3D打印机100集成在一起。如本文所用，“3D打印机”是指能够使用计算机生成的数据文件进行增材制造的任何装置。本文的此计算机生成的数据文件被称为“CAD文件”。
描绘的3D打印机100与无人机主体的形式的目标对象120一起描绘。无人机主体包括固定翼飞机设计，所述固定翼飞机设计由3D打印机100至少部分地使用共反应性组分构造。3D打印机100还包括分配器130，所述分配器附接到移动机构140。如本文所用，“分配器”可以包括动态喷嘴、静态喷嘴、注入装置、倾倒装置、分配装置、挤出装置、喷射装置或能够提供共反应性组分的受控流动的任何其它装置。另外，移动机构140被描绘为包括附接在可在X轴方向上沿臂移动的轨道142内的分配器以及能够在Y轴方向上移动的另一轨道套组144。然而将理解的是，这种配置仅为了举例和解释而提供。在另外的或替代性配置中，移动机构140可以包括能够控制分配器130相对于目标对象120的定位的任何系统，包含但不限于使目标对象120相对于分配器130移动的系统。
图2展示了用于使用流动填充设计快速产生对象的计算机系统110的示意图。计算机系统110被示出为与3D打印机100通信。另外，增材填充设计软件200的各个模块或单元被描绘为由计算机系统110执行。具体地，增材填充设计软件200被描绘为包括CAD处理单元230、工具路径生成单元240、流速处理单元242、分配器控制单元244和材料数据库246。如本文所用，“模块”包括计算机可执行代码和/或执行特定功能的计算机硬件。本领域的技术人员将理解，不同模块之间的差别至少部分地是任意的，并且模块可以以其它方式组合何和划分并且仍可以保持处于本公开的范围内。因此，将组件描述为“模块”仅为了清楚和解释而提供并且不应被解释为表示需要计算机可执行代码和/或计算机硬件的任何特定结构，除非另外明确阐述。在此描述中，还可以类似地使用术语“单元”、“组件”、“中介”、“管理者”、“”服务、“发动机”、“虚拟机器”等。
计算机系统110还包括所述一个或多个处理器210以及一个或多个计算机储存介质220，所述一个或多个计算机存储介质在其上存储有可执行指令，所述可执行指令在由所述一个或多个处理器210执行时将计算机系统110配置成执行各种动作。例如，计算机系统110被配置成接收计算机辅助设计(CAD)文件，所述CAD文件描述目标对象的物理尺寸120。在所描绘的实例中，CAD处理单元230读取CAD文件并且识别无人机主体的物理尺寸。CAD文件还可以包括与材料的类型和/或材料的要用于产生无人机主体的期望特性相关的指令。
计算机系统110还被配置成在CAD文件内识别目标对象120的物理边界部分。如本文所用，“物理边界部分”包括目标对象的包封填充材料的部分。如本文所用，“填充材料”包括由分配器130放置在目标对象的物理边界部分内的任何材料。例如，图3A展示了用于制造的示例目标对象。图3B展示了示例目标对象120的物理边界部分300。在所描绘的实例中，物理边界部分300包括无人机主体的内部支撑结构。虚线310被示出以描绘无人机的最终轮廓。虚线310还表示物理边界部分300可以不必包括目标对象120的最外部边缘。在一些情况下，目标对象120可以包括各自限定包封填充材料的不同区域的多个物理边界部分。
在所描绘的实例中，呈支撑结构形式的物理边界部分300可以提供所产生的无人机主体的结构支撑，使得无人机主体可以飞。另外，物理边界部分300可以包括与填充材料不同的材料。例如，物理边界部分300可以包括通过增材制造产生的热塑性材料。类似地，物理边界部分300可以包括使用除增材制造之外的方式形成的材料，如但不限于碳纤维、金属或复合物。
在使用增材制造，如使用热塑性塑料的挤出工艺形成物理边界部分300的情况下，可以使用同一3D打印机100以产生物理边界部分300并制造物理边界部分300内的填充物。在这种情况下，CAD处理单元230可以已经知道物理边界部分300的身份和所述物理边界部分在3D打印机100内的相对位置，因为3D打印机本身产生了物理边界部分300。
相反，在使用除增材制造之外的方式产生或使用通过另一个3D打印机进行的增材制造产生物理边界部分300的情况下，CAD处理单元230可以与和3D打印机100集成在一起的对象检测系统通信，所述对象检测系统能够识别物理边界部分300在3D打印机100内的位置。例如，对象检测系统可以包括计算机视觉系统，所述计算机视觉系统被配置成向CAD处理单元230提供将物理边界部分300与物理边界部分300的CAD文件描述相匹配所必须的数据。在一些实例中，对象检测系统可以包括3D打印机100上的机械标志物，物理边界部分300与所述机械标志物对齐使得CAD处理单元230能够推断物理边界部分300处于特定位置中。
除了在CAD文件内识别目标对象120的物理边界部分外，计算机系统110确定用填充材料填充物理边界部分300的目标流速。如本文所用，“流速”包括材料的一种或多种组分从分配器130中分配的速率。流速可按组件进行控制。例如，工具路径生成单元240包括流速处理单元242，所述流速处理单元确定和控制用于在物理边界部分300内分配填充材料的目标流速。流速处理单元242可以被配置成通过改变填充材料内的共反应性组分的性质来操控填充材料的流速。应当理解，共反应性组分的粘度、反应速率和其它性质可以调整以控制共反应性组分和/或热固性组合物的流动，使得沉积的部分和/或对象在沉积之后达到并保留期望结构完整性。共反应性组分的粘度可以通过包含溶剂来调整，或共反应性组分可以基本上不含溶剂或完全不含溶剂。共反应性组分的粘度可以通过包含填充剂来调整，或共反应性组分可以基本上不含填充剂或完全不含填充剂。共反应性组分的粘度可以通过使用具有较低或较高分子量的组分来调整。例如，共反应性组分可以包括预聚物、单体或预聚物和单体的组合。共反应性组分的粘度可以通过改变沉积温度来调整。共反应性组分的粘度和温度概况可以针对所使用的特定沉积方法，如先混合后沉积和/或油墨喷射来调整。粘度可能受共反应性组分的组合物本身影响和/或可以通过包含如本文所述的流变改性剂来控制。
可能期望的是粘度和/或反应速率为使得组合物的共反应性组分的以下沉积保留预期形状。例如，如果粘度太低和/或反应速率太低，则沉积的组合物可能以损害最终对象的期望形状的方式流动。类似地，如果粘度太高和/或反应速率太快，则期望形状可能受损。
例如，沉积在一起的共反应性组分可以各自具有的25℃下的粘度和0.1s-1下的剪切速率为5,000厘泊(cP)至5,000,000cP、50,000cP至4,000,000cP或200,000cP至2,000,000cP。沉积在一起的共反应性组分可以各自具有的25℃.下的粘度和1,000s-1下的剪切速率为50厘泊(cP)至50,000cP、100cP至20,000cP或from 200至10,000cP。粘度值可以使用Anton Paar MCR 301或302流变仪以1mm至2mm的间隙进行测量。根据期望性质，填充材料和边界材料可以包括不同粘度。例如，边界材料可以包括比填充材料的粘度更高的粘度，使得边界材料保持其形式，同时填充材料容易地流动以填充由边界材料限定的物理边界部分。例如，填充材料可以包括的粘度介于800cP与1800cP之间，并且边界材料可以包括的粘度介于700cP与2900cP之间。另外或可替代地，填充材料可以包括的粘度介于300cP与3000cP之间，并且边界材料可以包括的粘度介于500cP与5000cP之间。另外或可替代地，填充材料可以包括的粘度介于100cP与5000cP之间，并且边界材料可以包括的粘度介于300cP与10000cP之间。
另外或可替代地，分配器控制单元244可以调整3D打印机100的特性以实现期望流速。例如，分配器控制单元244可以使分配器130更快或更慢行进以实现期望沉积速率、粘度和/或反应速率。类似地，分配器控制单元244可以使分配器130以基于期望流速更高或更低的速率分配共反应性填充材料。因此，流速处理单元242可以调整填充材料内的共反应性组分的性质和/或分配器控制单元244可以调整3D打印机100的机械操作以实现期望流速。
在一些配置中，3D打印机100可以能够利用多种不同类型的材料以进行填充。这些不同的材料可以包括共反应性组分的不同组合。因此，工具路径生成单元240可以接收要用作填充材料的单个材料或材料组产生目标对象120的指示。在一些情况下，3D打印机100被预配置成使用仅单个材料类型以进行所有增材制造。
在接收对材料的指示时，工具路径生成单元240从材料数据库246存取材料的特性。材料的特性包括材料的粘度和/或与材料的反应性相关的各种其它属性。使用来自材料数据库246的信息和本文所述的工艺，工具路径生成单元240使用材料的特性确定目标流速。
在一些情况下，工具路径生成单元240可以基于要用于产生物理边界部分300的材料的特性接收对要用于填充材料的材料的指示。在一些情况下，对材料的指示包括具体混合共反应性组分。例如，物理边界部分300可以包括具有特定粘结特性的材料。计算机系统110可以识别那些粘结特性并且基于那些特性将对材料的指示传送给工具路径生成单元240。例如，物理边界部分300可以包括碳纤维材料。计算机系统100可以确定填充材料内的共反应性组分的具体组合将产生与碳纤维材料的最强键合。计算机系统100将对所述材料的指示传送给工具路径生成单元240，以生成适当的工具路径。可替代地，计算机系统100可以确定填充材料内的共反应性组分的具体组合将对碳纤维材料有腐蚀性并且因此避免所述特定组合。
在工具路径生成单元240确定了目标流速后，工具路径生成单元240生成用于使填充材料流入物理边界部分中的第一工具路径。如本文所用，“工具路径”是指在分配器130制造目标对象120时所述分配器的路径和速度。图3C展示了示例目标对象120的物理边界部分300内的第一工具路径320。工具路径生成单元240生成第一工具路径320，使得从分配器130中以一定速率并且沿将填充物理边界部分300内的区域的路径分配填充材料。
在一些情况下，第一工具路径320可能需要分配器130将共反应性填充材料成层地分层堆积在其自身顶部。流速处理单元242和分配器控制单元244计算目标流速以确保共反应性材料在不同的层之间化学键合。这种计算可以考虑共反应性材料的反应时间，使得在较下面的层有时间完全固化之前将层置于彼此顶部。因此，第一工具路径的生成可以至少部分地基于目标流速。如以上所解释的，与不同共反应性组分保持有反应性的时间量相关的此类信息是由材料数据库246提供的。
另外，在一些配置中，共反应性组分可以在反应过程期间利用外部刺激，如UV光。在这种情况下，3D打印机100可以包括可由计算机系统110计算的UV光源。3D打印机100可配置成分配共反应性填充材料并且在第一工具路径320被实施期间和/或之后用UV光源材料使材料固化。计算机系统110可以类似地实施各种其它刺激，使得在使用第一工具路径320将共反应性填充材料分配在物理边界部分300内期间和/或之后向共反应性填充材料施加刺激。
另外，分配器控制单元244还可以被配置成允许分配器130在第一工具路径320期间滑行。如本文所用，“滑行”是指尽管3D打印机100不再活跃地使填充材料流入分配器130中，但分配器130在继续分配填充材料的同时能够继续沿工具路径(例如，第一工具路径320)行进。滑行的能力至少部分地是由处于分配器130和3D打印机的介于分配器130和填充材料的保持容器之间的部分内的填充材料引起的。因此，在实施第一工具路径320时，如果不允许分配器在系统内在第一工具路径期间滑行并排干填充材料，则分配器可以分配不想要的过多填充材料。因此，第一工具路径320的生成可以包括允许分配器滑行并继续挤出处于分配器内的其余材料的部分。
在生成第一工具路径320之后，计算机系统110向分配器130发送使分配器130实施所述第一工具路径320同时使填充材料流入物理边界部分300中的指令。图3D展示了其中填充材料完全就位的完成的目标对象120。使用共反应性组分以产生填充材料可以产生几种期望性质。例如，填充材料可以共价键合，而不是通常存在于热塑性打印中的物理粘合键合。另外，填充材料内的结果键合可以是水密的和/或气密的。
除了上述第一工具路径320之外或代替所述第一工具路径，工具路径生成单元240还可以生成用于增材地制造物理边界部分300的第二工具路径。物理边界部分300可以使用共反应性组分、热塑性材料和/或任何其它增材制造通过增材制造工艺构造。使用上述方法和系统，在工具路径生成单元240生成第二工具路径后，工具路径生成单元240向与分配器130通信的计算机系统110发送使分配器130实施第二工具路径同时使边界材料流动以形成物理边界部分300的指令。将理解的是，在一些情况下，第二工具路径可以在第一工具路径320之前实施，使得在实施第一工具路径320之前产生物理边界部分300，以将填充材料分配在物理边界部分300内。
另外，在一些情况下，第二工具路径和第一工具路径可以同时实施，使得在第一分配器产生物理边界部分300时，第二分配器分配填充材料。在这种情况下，目标流速可以基于物理边界部分的增材制造的进展来确定。目标流速可以设置在特定速率下以避免填充材料流动到未构造的物理边界部分目前涵盖的区域之外。
在一些情况下，填充材料和边界材料包括相同的组合物。例如，物理边界部分300可以使用初始工具路径由共反应性组分产生。然后可以使用另一工具路径以将相同共反应性组分作为填充物分配到物理边界部分300中。因此，物理边界部分300还可以与填充材料一起形成共反应性键。
另外或可替代地，在一些情况下，填充材料包括共反应性材料，并且边界材料包括热塑性塑料。例如，物理边界部分300可以使用初始工具路径由热塑性塑料产生。然后可以使用另一工具路径以将共反应性组分作为填充物分配到物理边界部分300中。因此，物理边界部分300可以提供不是由填充材料中的共反应性组分提供的具体物理特性。
进一步地，另外或可替代地，在一些情况下，填充材料包括热塑性，并且边界材料包括共反应性材料。例如，物理边界部分300可以使用初始工具路径由共反应性材料产生。然后可以使用另一工具路径以将热塑性塑料作为填充物挤出到物理边界部分300中。因此，物理边界部分300可以提供不是由填充材料中的热塑性塑料提供的具体物理特性。
另外或可替代地，使用本文所述的方法和系统中的每一者，工具路径生成单元240可以生成用于增材地制造物理边界部分300的第二工具路径。物理边界部分300可以使用共反应性组分、热塑性材料和/或任何其它增材制造通过增材制造工艺构造。使用以上所述的方法和系统，在工具路径生成单元240生成第二工具路径后，工具路径生成单元240向与另一个分配器通信的计算机系统110发送使所述另一个分配器实施第二工具路径同时使边界材料流动以形成物理边界部分300的指令。
因此，3D打印机100可以包括多个分开的分配器。分配器可以用于不同类型的材料，如用于共反应性材料的分配器以及用于热塑性塑料的分配器。分配器可以用于分配以产生目标对象120的不同共反应性组分。例如，分配器可以以特定流速分配不同共反应性组分以产生包括目标体积混合比的最终共反应性材料。应当理解，虽然对材料中的共反应性组分进行类似控制以实现目标体积混合比可以利用单独分配器130实践。例如，3D打印机100可以包括混合设备，所述混合设备将来自不同容器的共反应性组分以期望速率混合。
如上阐述的，填充材料可以包括两种不同材料，如不同反应性组分的混合物。另外，填充材料内的两种不同材料可以以一定梯度分配。例如，填充材料内的两种特定共反应性组分可以基于两种共反应性组分的体积混合比来提供不同性质。举例来说，两种特定共反应性组分的体积混合比可以影响所得填充材料的柔性。因此，工具路径生成单元240可以计算填充材料内的组分的随工具路径变化的体积混合比。
例如，图4A展示了示例目标对象120的物理边界部分内的具有可变体积混合比的工具路径400。在所示的实例中，工具路径400包括三种不同的体积混合比410a、410b、410c。此配置可以在两种共反应性组分的体积混合比影响填充材料的刚度时使用。在无人机主体的示例情况下，可能期望翼尖端和边缘包括更多柔性材料，同时更靠近无人机主体的中心的翼部分包括更大刚性。
计算机系统110能够在CAD处理单元230对描述无人机主体的CAD文件进行处理时识别此特定期望混合体积比。另外或可替代地，可以由用户以其它方式提供可变体积混合比。在任何情况下，工具路径生成单元240识别可变体积混合比并确定对沿工具路径400的体积混合比作出怎样的调整。流速处理单元242、分配器控制单元244和材料数据库246结合操作以控制共反应性填充材料的期望组分的混合物。
另外，流速处理单元242和分配器控制单元244可以结合操作以优化工具路径，使得混合物的体积混合比在目标对象制造期间在尽可能少的时间内变化。例如，流速处理单元242可以确定第一组分和第二组分应保持工具路径的第一部分之上的第一体积混合比410a。流速处理单元242然后可以确定第一组分和第二组分应保持工具路径的第二部分之上的第二体积混合比410b。另外，流速处理单元242然后可以确定第一组分和第二组分应保持工具路径的第三部分之上的第三体积混合比410c。流速处理单元242可以生成用于使3D打印机100内的混合设备在期望时间产生期望体积混合比410a、410b、410c所必须的指令。
另外，分配器控制单元244可以调整3D打印机100的特性以实现期望流速。例如，在体积混合比在工具路径400期间变化时，改变材料的特性可以使调整分配器速度以维持共反应性材料的期望粘度成为必须的。因此，工具路径生成单元240能够生成用于分配一定梯度的填充材料的工具路径。
图4B展示了示例目标对象120的物理边界部分内的具有可变体积混合比的另一个工具路径420。在此描绘中，工具路径420包括沿工具路径420在体积混合比方面恒定的梯度。此梯度可以使用本文所述的方法和系统来实现。所产生的填充材料可以包括在填充材料的特性方面类似的梯度。
图5示出了用于使用增材填充设计快速产生对象的方法500的步骤的流程图。描绘的方法500包含接收CAD文件的动作510。动作510包括在一个或多个处理器处接收计算机辅助设计(CAD)文件，所述CAD文件描述目标对象的物理尺寸。例如，如相对于图2所描绘和描述的，CAD处理单元230接收目标对象120的CAD文件。
方法500还包含在CAD文件内识别物理边界的动作520。动作520包括用一个或多个处理器在CAD文件内识别所述目标对象的物理边界部分，其中所述物理边界部分包括目标对象的包封填充材料的部分。例如，如相对于图2、3B和3C所描绘和描述的，CAD处理单元230被配置成识别目标对象120的物理边界部分300。在一些情况下，物理边界部分300至少部分地由3D打印机100制造，而在其它情况下，物理边界部分300被制造并且之后置于3D打印机100内。
另外，方法500包含确定目标流速的动作530。动作530包括用一个或多个处理器确定用所述填充材料填充物理边界部分的目标流速。物理边界部分包括目标对象的包封填充材料的部分。例如，如相对于图2、3B和3C所描绘和描述的，工具路径生成单元240包括流速处理单元242、分配器控制单元244和材料数据库246，所有这些可以结合使用以确定将允许填充材料内的共反应性组分如所期望的进行反应并且还允许填充材料的粘度适当地填充期望空间不会流出期望空间之外的流速。
进一步地，方法500包含生成第一工具路径的动作540。动作540包括用一个或多个处理器生成用于使填充材料流入所述物理边界部分中的第一工具路径。例如，如相对于图2、3B和3C所描绘和描述的，工具路径生成单元240生成第一工具路径320，所述第一工具路径被配置成将填充材料分配在物理边界部分300内。
仍进一步地，方法500包含使分配器实施第一工具路径的动作550。动作550包括向与分配器通信的计算机系统发送使分配器实施第一工具路径同时使填充材料流入所述物理边界部分中的指令。例如，如相对于图2、3B和3C所描绘和描述的，计算机系统110向3D打印机100传送进而对所述分配器致动以沿第一工具路径移动并以目标流速分配填充材料的指令。
尽管已经用特异于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应当理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于所描述的特征或上述动作或上述动作的顺序。相反，所描述的特征和动作以实施权利要求的示例形式被公开。
本发明可以包括或利用专用或通用计算机系统，所述专用或通用计算机系统包含计算机硬件，如例如一个或多个处理器和系统存储器，如下文更详细地讨论的。在本发明的范围内的实施例还包含用于携承载或存储计算机可执行指令和/或数据结构的物理介质和其它计算机可读介质。此类计算机可读介质可以是可由通用或专用计算机系统访问的任何可用介质。存储计算机可执行指令和/或数据结构的计算机可读介质为计算机存储介质。承载计算机可执行指令和/或数据结构的计算机可读介质为传输介质。因此，举例来说并且不受限制，本发明的实施例可以包括至少两种完全不同种类的计算机可读介质：计算机存储介质和传输介质。
计算机存储介质为存储计算机可执行指令和/或数据结构的物理存储介质。物理存储介质包含计算机硬件，如RAM、ROM、EEPROM、固态驱动器(“SSD”)、闪速存储器、相变存储器(“PCM”)、光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置或可以用于存储计算机可读指令或数据结构形式的程序代码，可以由通用或专用计算机系统访问和执行以实施本发明的所公开功能的任何其它硬件存储装置。
传输介质可以包含网络和/或数据链路，所述数据链路可以用于承载计算机可执行指令或数据结构形式的期望的程序代码，并且可以由通用或专用计算机系统访问。“网络”被定义为使得能够在计算机系统和/或模块和/或其它电子装置之间传输电子数据的一个或多个数据链路。当通过网络或另一种通信连接(硬接线、无线或硬接线或无线的组合)将信息转移或提供给计算机系统时，所述计算机系统可以将所述连接视为传输介质。以上的组合也应当包含在计算机可读介质的范围内。
进一步地，在到达各个计算机系统组件时，可以将计算机可执行指令或数据结构形式的程序代码自动地从传输介质转移到计算机存储介质(反之亦然)。例如，可以将通过网络或数据链路接收的计算机可执行的指令或数据结构缓冲在网络接口模块(例如，“NIC”)内的RAM中，然后最终转移到计算机系统RAM和/或计算机系统上的易失性较小的计算机存储介质中。因此，应当理解，计算机存储介质可以被包含在计算机系统部件中，所述计算机系统部件也(或者甚至主要地)利用传输介质。
计算机可执行指令包括例如指令和数据，所述指令和数据在一个或多个处理器处执行时使通用计算机系统、专用计算机系统或专用处理装置执行某一功能或一组功能。计算机可执行指令可以是例如二进制、中间格式指令(如汇编语言)或甚至源代码。
本领域的技术人员将理解，可以在具有许多类型的计算机系统配置的网络计算环境中实践本发明，所述计算机系统配置包含个人计算机、台式计算机、膝上型计算机、消息处理器、手持式装置、多处理器系统、基于微处理器或可编程的消费类电子产品、网络PC、小型计算机、大型计算机、移动电话、PDA、平板电脑、寻呼机、路由器、交换机等。也可以在分布式系统环境中实践本发明，在所述分布式系统环境中通过网络链接(通过硬接线数据链路、无线数据链路，或通过硬接线数据链路和无线数据链路的组合)的本地计算机系统和远程计算机系统均执行任务。因此，在分布式系统环境中，计算机系统可以包含多个组成性计算机系统。在分布式系统环境中，程序模块可以位于本地存储器存储装置和远程存储器存储装置两者中。
本领域的技术人员还将理解，本发明可以在云计算环境中实践。云计算环境可以是分布式的，但这不是必须的。在分布式时，云计算环境可以在全球分布在组织内和/或具有跨多个组织具有的组件。在这种描述和以下权利要求中，“云计算”被定义为用于实现按需网络接入到可配置计算源(例如，网络、服务器、存储装置、应用和服务)的共享池的模型。“云计算”的定义不限于可以在适当部署时从此模型中获得的其它各种益处中的任何益处。云计算模型可以由各种特性构成，如按需自助服务、广泛网络接入、资源池化、快速弹性、可计量服务等。云计算模型还可以以各种服务模型的形式出现，例如，软件即服务(“SaaS”)、平台即服务(“PaaS”)和架构即服务(“laaS”)。云计算模型还可以使用不同部署模型，如私有云、社区云、公共云、混合云等部署。
一些实施例，如云计算环境可以包括包含一个或多个主机的系统，所述一个或多个主机各自能够运行一个或多个虚拟机。在操作期间，虚拟机模仿支持操作系统以及可能一个或多个其它应用的操作性计算系统。在一些实施例中，每个主机包含使用从虚拟机的视角抽象的物理资源来模拟虚拟机的虚拟资源的超级监视器。超级监视器还提供了虚拟机之间的适当分离。因此从任何给定虚拟机的角度，超级监视器提供了虚拟机与物理资源介接的错像，即使虚拟机仅与物理资源的外表(例如，虚拟资源)介接也是如此。物理资源的实例，其包含处理容量、存储器、磁盘空间、网络带宽、媒体驱动器等。
在以下条款中进一步规定了本发明。
条款1：一种用于使用增材填充设计来产生部件的计算机系统，所述计算机系统包括：
一个或多个处理器；以及
一个或多个计算机可读介质，所述一个或多个计算机可读介质其上存储有可执行指令，所述可执行指令在由所述一个或多个处理器执行时将所述计算机系统配置成执行至少以下操作：
接收计算机辅助设计(CAD)文件，所述CAD文件描述目标对象的物理尺寸；
在所述CAD文件内识别所述目标对象的物理边界部分，其中所述物理边界部分包括所述目标对象的包封填充材料的部分；
确定用所述填充材料填充所述物理边界部分的目标流速；
生成用于使填充材料流入所述物理边界部分中的第一工具路径；以及
向分配器发送使所述分配器实施所述第一工具路径同时使所述填充材料流入所述物理边界部分中的指令。
条款2：根据条款1所述的计算机系统，其中所述第一工具路径的生成至少部分地基于所述目标流速。
条款3：根据条款1或2所述的计算机系统，其中所述填充材料为共反应性填充材料并且优选地包括至少两种共反应性组分，更优选地，不同的两种共反应性组分。
条款4：根据条款3所述的计算机系统，其中所述给所述分配器的使所述分配器实施所述第一工具路径的指令进一步包括将所述共反应性填充材料成层地分配在其自身顶部。
条款5：根据条款4所述的计算机系统，其中所述可执行指令包含可执行以将所述计算机系统配置成进行以下操作的指令：考虑所述共反应性填充材料的反应时间来确定目标流速以确保所述共反应性填充材料在不同的层之间化学键合，使得在较下面的层有时间完全固化之前将层置于彼此顶部。
条款6：根据条款1至5中任一项所述的计算机系统，其中所述第一工具路径被生成，使得从所述分配器中以一定流速并且沿将填充所述物理边界部分内的区域的路径分配所述填充材料。
条款7：根据条款1至6中任一项所述的计算机系统，其中所述第一工具路径的所述生成包括允许所述分配器滑行并继续挤出处于所述分配器内的其余材料的部分。
条款8：根据条款1至7中任一项所述的计算机系统，其中所述可执行指令包含可执行以将所述计算机系统配置成进行以下操作的指令：生成用于增材地制造所述物理边界部分的第二工具路径；以及向所述分配器发送使所述分配器实施所述第二工具路径同时使边界材料流动以形成所述物理边界部分的指令。
条款9：根据条款8所述的计算机系统，其中所述目标流速取决于增材地制造所述物理边界部分的进展，以避免所述填充材料在所述目标对象的旨在包封所述填充材料的所述部分之上运行。
条款10：根据条款8或9中任一项所述的计算机系统，其中边界材料和填充材料的分配同时发生，或者在所述第一工具路径之前实施所述第二工具路径，使得在实施所述第一工具路径之前产生所述物理边界部分，以将填充材料分配在所述物理边界部分内。
条款11：根据条款1至10中任一项所述的计算机系统，其中所述可执行指令包含可执行以将所述计算机系统配置成进行以下操作的指令：接收来自材料数据库的所述边界材料和/或所述填充材料的特性，如所述边界材料和/或所述共反应性填充材料的共反应性组分，其中所述材料的所述特性包括所述边界材料和/或所述填充材料的粘度和/或所述边界材料和/或所述填充材料的反应速率，优选地这些信息用于生成所述第一工具路径和/或所述第二工具路径，尤其是生成目标流速、工具路径和/或所述分配器沿将填充所述物理边界部分内的区域的路径的行进速度。
条款12：根据条款1至11中任一项所述的计算机系统，其中所述可执行指令包含可执行以将所述计算机系统配置成进行以下操作的指令：接收来自所述CAD文件的与要用于产生所述目标对象的填充材料和/或边界材料的类型相关的指令。
条款13：根据条款1至12中任一项所述的计算机系统，其中所述填充材料和所述边界材料包括相同的组合物或不同的组合物。
条款14：根据条款1至13中任一项所述的计算机系统，其中所述填充材料包括共反应性材料，并且所述边界材料包括热塑性塑料。
条款15：根据条款1至14中任一项所述的计算机系统，其中所述可执行指令包含可执行以将所述计算机系统配置成进行以下操作的指令：生成用于增材地制造所述物理边界部分的第二工具路径；以及向与另一个分配器通信的计算机系统发送使所述另一个分配器实施所述第二工具路径同时使边界材料流动以形成所述物理边界部分的指令。
条款16：根据条款1至15中任一项所述的计算机系统，其中所述可执行指令包含可执行以将所述计算机系统配置成进行以下操作的指令：接收将材料用作所述填充材料以产生所述目标对象的指示；从材料数据库存取所述材料的特性，其中所述材料的特性包括所述材料的粘度；以及
使用所述材料的特性确定所述目标流速。
条款17：根据条款1至16中任一项所述的计算机系统，其中所述填充材料包括两种不同材料，优选地两种不同共反应性组分的混合物。条款18：根据条款1至17中任一项所述的计算机系统，其中所述两种不同材料的所述混合物的体积混合比在所述第一工具路径之上有所变化。
条款19：根据条款1至18中任一项所述的计算机系统，其中所述填充材料的使用Anton Paar MCR 301或302流变仪在1mm至2mm的间隙内测得的25℃下的粘度和0.1s-1下的剪切速率为100cP至5000cP，优选地300cP至3000cP，更优选地800cP至1800cP。
条款20：根据条款1至19中任一项所述的计算机系统，其中所述边界材料包括共反应性组分。
条款21：根据条款1至20中任一项所述的计算机系统，其中所述可执行指令包含可执行以将所述计算机系统配置成进行以下操作的指令：使所述分配器更快或更慢行进以实现期望沉积速率、粘度和/或反应速率。
条款22：根据条款1至21中任一项所述的计算机系统，其中所述目标流速的确定考虑了所述填充材料的所述粘度以适当地填充期望空间，而不会流动到所述目标对象的包封填充材料的期望部分之外。
条款23：根据条款1至22中任一项所述的计算机系统，其中所述目标流速的确定考虑了所述填充材料的所述反应速率以使所述填充材料内的所述共反应性组分彼此共反应。
条款24：根据条款1至23中任一项所述的计算机系统，其中所述第一工具路径的所述生成考虑了所述填充材料的所述粘度和/或所述反应速率以调整流速、工具路径和/或所述分配器沿将填充所述物理边界部分内的区域的路径的行进速度，使得所述填充材料共反应以形成共价键。
条款25：一种系统，其包括根据条款1至24中任一项所述的计算机系统以及与所述计算机系统通信的3D打印机，所述3D打印机包括分配器。
条款26：一种用于使用增材填充设计来产生部件，如具体地执行条款1至24中任一项的存储的可执行指令的方法，所述方法包括：
在一个或多个处理器处接收计算机辅助设计(CAD)文件，所述CAD文件描述目标对象的物理尺寸；
用所述一个或多个处理器在所述CAD文件内识别所述目标对象的物理边界部分，其中所述物理边界部分包括所述目标对象的包封填充材料的部分；
用一个或多个处理器确定用所述填充材料填充所述物理边界部分的目标流速；
用一个或多个处理器生成用于使填充材料流入所述物理边界部分中的第一工具路径；以及
向分配器发送使所述分配器实施所述第一工具路径同时使所述填充材料流入所述物理边界部分中的指令。
条款27：根据条款26所述的方法，其中所述第一工具路径的所述生成至少部分地基于所述目标流速。
条款28：根据条款26或27所述的方法，其中所述第一工具路径的所述生成包括允许所述分配器滑行并继续挤出处于分配器内的其余材料的部分。
条款29：根据条款26至28中任一项所述的方法，其进一步包括：
生成用于增材地制造所述物理边界部分的第二工具路径；以及
向所述分配器发送使所述分配器实施所述第二工具路径同时使边界材料流动以形成所述物理边界部分的指令。
条款30：根据条款26至29中任一项所述的方法，其中所述填充材料和所述边界材料包括相同的组合物。
条款31：根据条款26至30中任一项所述的方法，其中所述填充材料包括共反应性材料，并且所述边界材料包括热塑性塑料。
条款32：根据条款26至31中任一项所述的方法，其进一步包括：
生成用于增材地制造所述物理边界部分的第二工具路径；以及
向另一个分配器发送使所述另一个分配器实施所述第二工具路径同时使边界材料流动以形成所述物理边界部分的指令。
条款33：根据条款26至32中任一项所述的方法，其进一步包括：
接收将材料用作所述填充材料以产生所述目标对象的指示；
从材料数据库存取所述材料的特性，其中所述材料的特性包括所述材料的粘度；以及
使用所述材料的特性确定所述目标流速。
条款34：根据条款26至33中任一项所述的方法，其中所述填充材料包括两种不同材料，优选地两种不同共反应性组分的混合物。
条款35：根据条款26至34中任一项所述的方法，其中所述两种不同材料的所述混合物的体积混合比在所述第一工具路径之上有所变化。
在不脱离本发明的精神或必要特性的情况下，可以以其它具体形式体现本发明。所描述的实施例应在所有方面均被视为仅是说明性的而非限制性的。因此，本发明的范围是由所附权利要求书而不是由以上说明来指明。落入权利要求书的等效含义和范围内的所有变化均应涵盖在其范围内。

Claims (20)

1.一种用于使用增材填充设计来产生部件的计算机系统，所述计算机系统包括：
一个或多个处理器；以及
一个或多个计算机可读介质，所述一个或多个计算机可读介质在其上存储有可执行指令，所述可执行指令在由所述一个或多个处理器执行时将所述计算机系统配置成执行至少以下操作：
接收计算机辅助设计(CAD)文件，所述CAD文件描述目标对象的物理尺寸；
在所述CAD文件内识别所述目标对象的物理边界部分，其中所述物理边界部分包括所述目标对象的包封填充材料的部分；
确定用所述填充材料填充所述物理边界部分的目标流速；
生成用于使填充材料流入所述物理边界部分中的第一工具路径，其中所述填充材料包括共反应性材料；以及
向分配器发送使所述分配器实施所述第一工具路径同时使所述填充材料流入所述物理边界部分中的指令。
2.根据权利要求1所述的计算机系统，其中所述第一工具路径的所述生成至少部分地基于所述目标流速。
3.根据权利要求1所述的计算机系统，其中所述第一工具路径的所述生成包括允许所述分配器滑行并继续挤出所述分配器内的其余材料的部分。
4.根据权利要求1所述的计算机系统，其中所述可执行指令包含能够执行以将所述计算机系统配置成进行以下操作的指令：
生成用于增材地制造所述物理边界部分的第二工具路径；以及
向所述分配器发送使所述分配器实施所述第二工具路径同时使边界材料流动以形成所述物理边界部分的指令。
5.根据权利要求4所述的计算机系统，其中所述填充材料和所述边界材料包括相同的组合物。
6.根据权利要求4所述的计算机系统，其中所述边界材料包括热塑性塑料。
7.根据权利要求1所述的计算机系统，其中所述可执行指令包含能够执行以将所述计算机系统配置成进行以下操作的指令：
生成用于增材地制造所述物理边界部分的第二工具路径；以及
向与另一个分配器通信的计算机系统发送使所述另一个分配器实施所述第二工具路径同时使边界材料流动以形成所述物理边界部分的指令。
8.根据权利要求1所述的计算机系统，其中所述可执行指令包含能够执行以将所述计算机系统配置成进行以下操作的指令：
接收将材料用作所述填充材料以产生所述目标对象的指示；
从材料数据库存取所述材料的特性，其中所述材料的特性包括所述材料的粘度；以及
使用所述材料的特性确定所述目标流速。
9.根据权利要求1所述的计算机系统，其中所述填充材料包括两种不同材料的混合物，并且所述两种不同材料的所述混合物的体积混合比在所述第一工具路径之上有所变化。
10.根据权利要求9所述的计算机系统，其进一步包括三维打印机，所述三维打印机包括所述分配器。
11.一种用于使用增材填充设计来产生部件的方法，所述方法包括：
在一个或多个处理器处接收计算机辅助设计(CAD)文件，所述CAD文件描述目标对象的物理尺寸；
用所述一个或多个处理器在所述CAD文件内识别所述目标对象的物理边界部分，其中所述物理边界部分包括所述目标对象的包封填充材料的部分；
用一个或多个处理器确定用所述填充材料填充所述物理边界部分的目标流速；
用一个或多个处理器生成用于使填充材料流入所述物理边界部分中的第一工具路径，其中所述填充材料包括共反应性材料；以及
向分配器发送使所述分配器实施所述第一工具路径同时使所述填充材料流入所述物理边界部分中的指令。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一工具路径的所述生成至少部分地基于所述目标流速。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一工具路径的所述生成包括允许所述分配器滑行并继续挤出分配器内的其余材料的部分。
14.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：
生成用于增材地制造所述物理边界部分的第二工具路径；以及
向所述分配器发送使所述分配器实施所述第二工具路径同时使边界材料流动以形成所述物理边界部分的指令。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述填充材料和所述边界材料包括相同的组合物。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述边界材料包括热塑性塑料。
17.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：
生成用于增材地制造所述物理边界部分的第二工具路径；以及
向另一个分配器发送使所述另一个分配器实施所述第二工具路径同时使边界材料流动以形成所述物理边界部分的指令。
18.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：
接收将材料用作所述填充材料以产生所述目标对象的指示；
从材料数据库存取所述材料的特性，其中所述材料的特性包括所述材料的粘度；以及
使用所述材料的特性确定所述目标流速。
19.根据权利要求11所述的方法，其中所述填充材料包括两种不同材料的混合物。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述两种不同材料的所述混合物的体积混合比在所述第一工具路径之上有所变化。
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US10625466B2 (en) * 2015-12-08 2020-04-21 Xerox Corporation Extrusion printheads for three-dimensional object printers
DE102016122131A1 (de) * 2016-11-17 2018-05-17 Weeke Bohrsysteme Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Bauteils sowie Vorrichtung
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