ES2913772T3 - Soporte de objeto durante la impresión 3d de un objeto que se basa en un modelo - Google Patents

Soporte de objeto durante la impresión 3d de un objeto que se basa en un modelo Download PDF

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Abstract

Un método implementado por ordenador para soportar elementos de soporte durante la impresión 3D en una plataforma de impresión de un objeto de impresión 3D a imprimirse en 3D en base a un modelo de impresión 3D, que comprende: - obtener el modelo 3D por ordenador; y - visualizar una representación visual del modelo 3D en una pantalla conectada al ordenador, CARACTERIZADO POR - visualizar la representación visual del modelo con caras de la representación visual, caras que un usuario puede seleccionar individualmente; - recibir, mediante el ordenador, la entrada del usuario en al menos una de las caras seleccionadas de la representación visual del modelo en la pantalla, en donde la entrada del usuario indica al menos una de las caras que debe soportarse por un número mínimo de elementos de soporte añadidos para minimizar las marcas del objeto mediante la eliminación de los elementos de soporte después de la impresión; - orientar, automáticamente mediante el ordenador, el modelo 3D con relación a una referencia, tal como la plataforma de impresión, para imprimir la cara seleccionada por el usuario con el número mínimo de elementos de soporte; - generar, automáticamente mediante el ordenador, una versión extendida del modelo con elementos de soporte que se agregan al mismo para imprimir el objeto con los elementos de soporte, con la al menos una de las caras seleccionadas soportada por el número mínimo de elementos de soporte agregados; y - imprimir en 3D la versión extendida del modelo.

Description

DESCRIPCIÓN
Soporte de objeto durante la impresión 3d de un objeto que se basa en un modelo
La presente descripción se refiere a un método implementado por ordenador para soportar elementos de soporte durante la impresión 3D de un objeto de impresión 3D que se basa en un modelo de impresión 3D, que comprende: obtener el modelo por ordenador; y accionar una impresora 3D para imprimir el objeto a imprimir. La presente descripción también se refiere a un programa para almacenarse en un soporte de registro y un controlador de o para una impresora 3D que realiza el método.
De acuerdo con el conocimiento de los inventores de la presente descripción, todas las impresoras 3D conocidas y los métodos asociados con las mismas, cuando un objeto que se imprimirá en una impresora 3D debe vincularse a una plataforma de construcción, debe disponerse el objeto sobre elementos de soporte o postes, conectando el objeto que se imprimirá durante la impresión 3D en la plataforma de construcción. Después de la impresión 3D, los objetos impresos en 3D se separan de los soportes o postes, dejando marcas visibles de dónde se conectaron los postes al objeto durante la impresión, incluso cuando los elementos de soporte o postes tienen una forma que converge hacia el objeto para minimizar el área de rotura y los efectos visuales de los mismos. Las marcas visibles requieren un procesamiento posterior, después de la impresión, para terminar los objetos impresos en 3D, cuyo procesamiento posterior normalmente se realiza manualmente. Esto es tanto más engorroso, si el número de elementos de soporte o postes es alto, y en particular si muchos elementos de soporte soportan el objeto durante la impresión (y después de la impresión) en caras visibles. La presente descripción tiene por un lado el objetivo de minimizar las marcas mediante la eliminación de elementos de soporte o postes, en particular en o sobre las caras que están, después de imprimir el objeto impreso en 3D, de manera más prominente a la vista.
Desde la posición de los fabricantes de impresoras 3D, esta desventaja de dejar marcas en los objetos impresos en 3D rompiendo los objetos impresos en 3D de los elementos de soporte o postes, hasta la fecha no se ha reconocido o al menos no se ha abordado, ya que la elección de las caras o superficies en las que el efecto de marcas que se debe minimizar es subjetivo, donde un usuario de una impresora 3D puede desear en un momento evitar las marcas de una cara o superficie del objeto, y otra cara o superficie en otro momento. Por tales razones, los fabricantes de impresoras 3D no han reconocido dichos problemas con sus impresoras 3D anteriores, o han optado por enfocar la disposición de los elementos o postes de soporte en base a consideraciones estructurales y más objetivas, para proporcionar un soporte resistente y bueno del objeto durante la impresión 3D.
En consecuencia, la técnica anterior se limita a métodos, controladores e impresoras con los que los usuarios necesitan realizar una manipulación tediosa, compleja y que requiere mucho tiempo de una representación que se muestra del modelo, como se ejemplifica en una película en YouTube en, más en particular, el "Mold3D Channel":, titulado "3D Printing Tips using the Formlabs Preform Layer Viewer", youtube, 23 de abril de 2014 (2014-04-23), (XP054978544), que se encuentra en la fecha de presentación de la presente descripción en Internet en: URL: https://www.youtube.com/watch?v=jnzKqr Z5qAY, desde la marca de tiempo 5:45. Los usuarios deben orientar el modelo por sí mismos con relación a una plataforma de impresión y luego revisar el modelo, imprimir capa por capa de impresión, para un soporte suficiente de los elementos de soporte, y tienen que comenzar de nuevo reorientando el modelo con relación a la plataforma, si se encuentra un soporte insuficiente en alguna capa de impresión, por ejemplo, en un saliente da como resultado una impresión fallida.
Sin embargo, los inventores de la presente descripción encontraron una solución para satisfacer las necesidades de los usuarios, en lo que respecta a dejar las caras o superficies sin marcas en la medida de lo posible, al mismo tiempo que proporcionan un soporte de impresión bueno y resistente. Con este fin, la presente descripción describe un método implementado por ordenador para apoyar elementos de soporte durante la impresión 3D de un objeto de impresión 3D que se basa en un modelo de impresión 3D, que comprende características de la reivindicación de método independiente adjunta.
En consecuencia, la entrada del usuario se tiene en cuenta cuando el ordenador orienta automáticamente el modelo con relación a, por ejemplo, una referencia, tal como una plataforma de construcción, para imprimir caras o superficies que se seleccionan con la menor cantidad de marcas posible, manteniendo un soporte bueno y resistente en postes del objeto durante la impresión en caras o superficies, en relación a las cuales el usuario atribuye menor importancia en cuanto a las marcas de las mismas. Para ello, el usuario simplemente necesita seleccionar al menos una de las caras del modelo en la representación visual del mismo, que el usuario en el momento particular de ingresar la selección de al menos una cara del modelo desea que sea la menos afectada por las marcas, y posteriormente el método permite que el ordenador imprima el objeto a partir del modelo, sin manipulaciones tediosas o engorrosas por parte del usuario, como en las referencias anteriores de la técnica anterior.
Siguiendo la referencia anterior a la esencia de la presente descripción en términos y expresiones de la reivindicación del método independiente adjunta, se debe tener en cuenta que una diversidad de modalidades preferidas se define en las reivindicaciones del método dependiente adjuntas, y/o se hará evidente a partir de la siguiente descripción de la modalidad.
En una posible modalidad preferida, el método comprende además recibir información del usuario sobre el movimiento que comprende al menos uno de traslación y rotación de la representación visual del modelo, antes de recibir información del usuario sobre la selección de al menos una de las caras de la representación visual del modelo con respecto a la adición de elementos de soporte.
En una posible modalidad adicional o alternativa preferida, el método comprende además recibir información del usuario sobre la orientación del objeto que incluye al menos uno de traslación y rotación del objeto durante la impresión 3D, antes de la impresión 3D, y orientar la versión extendida del modelo durante la impresión 3D en base a la entrada que se recibe del usuario sobre la orientación del objeto.
En una posible modalidad adicional o alternativa preferida, el método comprende además orientar la versión extendida del modelo con elementos de soporte que se agregan al mismo para la impresión 3D, en base a la entrada que se recibe del usuario con respecto a la adición de elementos de soporte. En una modalidad de este tipo, el método puede comprender orientar la versión extendida del modelo con elementos de soporte que se agregan al mismo para la impresión 3D del objeto con relación a una plataforma de impresión de una impresora 3D, desde cuya plataforma se extienden los elementos de soporte para soportar el objeto a imprimir. Adicionalmente o como una alternativa para orientar la versión extendida del modelo, el método puede comprender: atribuir factores de ponderación a las caras en base a las áreas superficiales de las caras; multiplicar las orientaciones de las caras con los factores de ponderación correspondientes; promediar los ejes birotacionales normalizados de las caras; y mediante la adaptación de la orientación, generar una orientación optimizada del modelo para la impresión del objeto a imprimir, que se optimiza en relación con la entrada del usuario con respecto al menos a la adición de elementos de soporte. Adicional o alternativamente, el método puede comprender: visualizar al usuario la versión extendida y orientada del modelo; recibir información del usuario sobre el movimiento que comprende al menos uno de traslación y rotación de la versión extendida y orientada del modelo dentro de límites para evitar soportes en una cara que se selecciona para no tener soportes; y adaptar la versión extendida y orientada del modelo a la información recibida del usuario sobre el movimiento que comprende al menos uno de traslación y rotación de la versión extendida y orientada del modelo.
En una posible modalidad adicional o alternativa preferida, la generación de una versión extendida del modelo con elementos de soporte que se añaden al mismo puede comprender: cortar el modelo; convertir las características de cada corte en al menos uno de polígonos y vectores en las ubicaciones de las caras; determinar al menos un punto del modelo correspondiente a un punto del objeto a imprimir más cercano a una plataforma de impresión 3D de una impresora 3D. En dicha modalidad, el método de acuerdo con la presente descripción puede comprender además: a partir de un corte que comprende el punto del modelo correspondiente a un punto del objeto a imprimir más cercano a una plataforma de impresión 3D de una impresora 3D, determinar el saliente direccional de cortes posteriores comparando una capa actual con una capa anterior más cercana a la plataforma de construcción, tomando como origen el punto del modelo correspondiente a un punto del objeto a imprimir más cercano a la plataforma de impresión 3D de la impresora 3D; y comparar la capa actual con la capa anterior, y si el área de la misma es mayor que el área de la capa anterior, se determina que hay un saliente, y cuando el saliente a través de cortes posteriores alcanza un valor predeterminado, disponer un elemento de soporte en la versión extendida del modelo. Entonces, el método puede comprender además colocar elementos de soporte solo fuera de la periferia de los soportes previamente colocados y en cortes por encima del al menos un punto del modelo correspondiente a un punto del objeto a imprimir más cercano a una plataforma de impresión 3D de un impresora 3D, de acuerdo con patrones de elementos de soporte predefinidos.
Se observa aquí que la presente descripción no solo se relaciona con un método, sino también con un ordenador o una impresora 3D que tiene un procesador y una memoria, en donde la memoria comprende un programa que se configura para permitir que la impresora 3D ejecute las etapas del método anterior, así como también un soporte de registro, que almacena un programa informático para permitir que un ordenador o una impresora 3D, cuando el programa informático se cargue en ella, ejecute las etapas del método anterior. A este respecto, se observa que el método puede implementarse en un ordenador independiente, para proporcionar el resultado a una impresora 3D para la impresión 3D de objetos. Por ejemplo, la energía de cálculo requerida puede ser más adecuada para un ordenador independiente que para una impresora 3D. En tal caso, el ordenador independiente de la impresora 3D se considerará como un componente o complemento de la impresora 3D, incluido en las reivindicaciones independientes adjuntas.
Como consideración adicional, se observa que realizar el método en un componente de la impresora 3D o adicional a esta tiene ventajas en términos de transferencia de datos. Los modelos 3D pueden ser extremadamente grandes. Sin embargo, cuando se realiza el método en el componente separado o en un ordenador adicional, solo se deben transmitir los cortes junto con la información de control de profundidad (eje Z), donde los cortes comprenden información binaria de dónde imprimir o no el objeto sobre los cortes de sección transversal del mismo. En este sentido, los cortes pueden considerarse como representaciones en blanco y negro de secciones transversales/cortes de objetos a imprimir, que indican dónde imprimir y dónde no. Esto permite una reducción considerable en los volúmenes de datos, donde solo estos cortes y la información de control de profundidad (eje Z) deben enviarse a la impresora 3D.
Antes de continuar con la siguiente descripción de modalidad del dibujo adjunto, se hace referencia a una serie de desafíos y estrategias de solución con respecto a estos desafíos, con relación a las técnicas de impresión 3D anteriores, en términos del enfoque novedoso para preparar un modelo para imprimir y proporcionar los (tipos de) elementos o postes de soporte correctos.
Como primer desafío, se observa que se requiere una gran experiencia para colocar los elementos o postes de soporte en una ubicación correcta para soportar el modelo correctamente. Como segundo desafío, se observa que se requiere una gran experiencia para dar a cada uno de los soportes la forma correcta para soportar el modelo correctamente y no desperdiciar (mucho) material a través del ensayo y, lo que es más pertinente: el error.
Si el modelo no cuenta con el soporte adecuado con el tipo correcto de soportes, el trabajo de impresión fallará y se desperdiciará material, y para imprimir objetos más grandes o usar material de impresión escaso, esto resultaría en una pérdida considerable de mucho material o material un poco costoso.
La presente descripción automatiza la colocación y potencialmente también la conformación de soportes.
El proceso funciona de la siguiente manera. Se proporciona un modelo, por ejemplo, al cargarlo en el sistema de impresora 3D. El usuario puede elegir si el modelo se dispondrá plano y, de ser así, en qué orientación, o si la impresora 3D debe orientarlo automáticamente.
El usuario selecciona qué caras son importantes, este método de selección se puede usar para seleccionar las caras sobre las que colocar el modelo plano o qué caras deben excluirse de los soportes o, por el contrario, deben tener soportes. De esta manera, los inventores de la presente descripción adoptaron una forma novedosa de ver la impresión 3D desde la perspectiva de dónde no colocar los soportes en lugar de mirar dónde colocar los soportes. Los inventores de la presente descripción consideran que la forma adoptada de seleccionar qué caras usar o excluir es exclusiva de la impresión 3D. Se usa una herramienta 2D en una GUI (interfaz gráfica de usuario) para seleccionar una o varias caras o superficies relacionadas por selección. Las caras se relacionan en el aspecto de que todas son parte del mismo modelo.
La selección de las caras que se seleccionarán se realiza de la siguiente manera. Se usa un cuadro 2D desde el ángulo de visión (desde la perspectiva de, por ejemplo, una cámara) y se realiza una verificación en tiempo real para cada cara que se encuentra en este cuadro o se cruza con él. Esto sigue la lógica de que solo se seleccionan las caras o superficies más cercanas a la vista/cámara y las superficies o caras que se orientan hacia la cámara.
A cada cara (no) seleccionada se le puede dar un color para indicar que esta cara es (no) seleccionada. En cuanto a la matemática de 'selección de caras', se proporciona la siguiente descripción:
1) Definir cuadro límite de herramienta 2D como polígono
2) Triángulo intersecado más cercano:
- Caraintersecada _ Ncámara ! _ Direccióncara & Distanciacamara <= Distanciacara 3) Encontrar todos los triángulos vecinos de la caraintersecada que tiene un punto 2D en el cuadro de límite de la herramienta 2D
- Carasherramienta2d _ Ncámara != Direccióncara & Distanciacámara <= Distanciacara & EsCaraVecinaintersecada 4) Actualizar caras seleccionadas anteriormente con caras recién (no) seleccionadas
5) Marcar Carasherramienta2d como (no) seleccionada
La orientación automática es un aspecto de la presente descripción. La orientación se determina de la siguiente manera:
Después de la selección de estas superficies o caras, el programa asigna un factor a cada cara (plano espacial de 3 puntos) que conforma la superficie. Este factor determina la ponderación de la orientación de la cara y se calcula por el área de la superficie de la cara. Opcionalmente, se puede permitir a los usuarios ingresar factores que se tendrán en cuenta al realizar el método.
Multiplicar la orientación de la cara por el factor normaliza el valor de la orientación de la cara. A continuación, se toma el promedio de todos los ejes birotacionales normalizados de las caras seleccionadas en el modelo, lo que da como resultado una única orientación neta del modelo.
Después de la orientación automática, es posible proporcionar soportes de manera automatizada.
Con respecto a la matemática de 'Orientación automática', se observa lo siguiente:
1) Cálculo del promedio de caras normales seleccionadas o
Ntotal _ Carasseleccionadas en la herramienta 2d Ncaras seleccionadas en la herramienta 2d
o
V total = Carasseleccionadas en la herramienta 2d * Vcaras seleccionadas en la herramienta 2d
o
Npromedio = Norm3liz3r(Ntotal / Vtotal)
2) Cálculo del ángulo de rotación del modelo °
AnguloZ = Tan(Normaloara y seleccionada, Normalo ara X seleccionada)
Matrizrotación = Matrizz * - Ánguloz
V 6 c t o r rotación = N o r m 3 lQara seleccionada M a t r i z rotación
o
ÁnguloY = T3n(V6CtorrotaciónZ, Vectorrotaciónx)
3) Rotar el modelo mediante el uso del Anguloz y el ÁnguloY
Con respecto a la matemática de la libertad de rotación biaxial limitada (usuario), se observa lo siguiente: después de que el modelo se oriente automáticamente (o manualmente), hay una ventana bidireccional en la que el modelo se puede orientar manualmente si el usuario lo requiere o para minimizar los soportes necesarios. Este movimiento se limita en la medida en que se minimiza la posibilidad de que cualquier superficie seleccionada necesite soporte. La ventana de la libertad es el resultado combinado de configuraciones de material predefinidas y caras seleccionadas en el modelo.
Esta envolvente se visualiza en la GUI para indicar al usuario dónde están los límites de orientación.
Con respecto a la matemática de "Disposición Plana mediante el uso de orientación automática", se observa lo siguiente:
El usuario puede seleccionar una o más superficies (una colección de caras que se orientan en la misma dirección), se calcula la orientación del modelo y el modelo se coloca plano sobre la plataforma de construcción virtual mediante el uso de esta orientación.
Matemática 'Disposición Plana mediante el uso de orientación automática':
1) Cálculo de ángulos de rotación de disposición plana:
Anguloz = Tan(NormalCara y seleccionada, Normale ara X seleccionada)
Matrizrotación = Matrizz * - Anguloz
Vectorrotación = NormalCara seleccionada * Matrizrotación
AnguloY = Tan(Vectorrotaciónz, VectorrotaciónX)
2) Rotar el modelo mediante el uso del Anguloz y el AnguloY
La identificación de las ubicaciones de soporte en el modelo se realiza de la siguiente manera:
Para calcular las ubicaciones de soporte, el modelo se corta mediante el uso de un grosor de capa predefinido. Cada corte tendrá características que se convertirán en polígonos (vectores), cada vector tiene una ubicación.
Después de cortar y determinar los polígonos, la capa actual se compara con la capa anterior al evaluar toda la pila de cortes de abajo hacia arriba, la plataforma de construcción es o lleva la primera capa.
Primero, el modelo se analiza para los "polígonos más bajos", un polígono más bajo son vectores en una ubicación donde en el corte anterior (debajo) no había vectores/polígonos en esa ubicación.
Esta es una etapa importante.
A continuación, se determina el saliente direccional de las capas posteriores. Esto se hace comparando la capa actual con la capa anterior. El polígono más bajo de la característica se toma como origen. A continuación, la capa actual se compara con la capa anterior. Si el área de la característica es más grande que el área de la capa anterior, entonces hay saliente(s), una vez que el saliente alcanza un valor predeterminado, se coloca una ubicación de soporte.
Al evaluar más el modelo una vez que se coloca un soporte, el valor del soporte se resta del valor del saliente, lo que debería dar como resultado cero o menos. Si el valor del saliente es mayor que cero, se colocarán uno o más soportes.
La colocación de estos soportes solo se puede colocar fuera de la periferia de los soportes colocados previamente y en capas por encima de los polígonos más bajos de acuerdo con patrones predefinidos.
Con respecto a la matemática de 'identificación de las ubicaciones de soporte en el modelo', se observa lo siguiente: Etapa 1: Punto(s) de soporte mediante el uso de los polígonos más bajos
1) Determinar los polígonos sin polígono debajo
a. Polígonomás bajo = !(PuntoEnPolígono(Polígono¡ndice de capa actual, Polígono¡ndice de capa anterior))
2) Determinar Soportepunto de polígono más bajo en el desplazamiento del polígono (siguiente) Polígonomás bajo a. con 'valor de saliente de material'
i. Cuando existe un desplazamiento de polígono, crear conos de soporte en Polígonodesplazamiento mediante el uso de 'distancia de cono de soporte de material'
o Ir a 2a.
o Cuando el desplazamiento del polígono no existe
• Desplazamiento de polígono con 'valor de saliente de material / 2 (2 * radio superior del cono de soporte de material)'
o Cuando existe un desplazamiento de polígono, crear conos de soporte en el Polígonodesplazamiento mediante el uso de 'distancia de cono de soporte de material'
o Cuando el desplazamiento del polígono no existe, crear conos de soporte mediante el uso del Polígonomás bajo
3) Polígonos por encima del Polígonomás bajo que se conectan por una conexión de cara 3D
a. Polígonospor encima del polígono más bajo = For(Polígonoíndice de capa más baja + (1.. 'polígonos más bajos máx de propiedad material')) & ConectadoPorConexiónDeCara
4) Determinar los puntos del cono de soporte mediante el uso de los 'valores de desplazamiento de polígono más bajos de propiedad de material'
a. For(valor en 'valores de desplazamiento de polígono más bajo de propiedad de material') PolígonoLíneas de intersección de Polígonospor encima del polígono más bajo
b. Cuando PolígonoLíneas de intersección > 0 i.
i. Añadir PuntosDeSoportepolígono más bajo en PolígonoLíneas de intersección mediante el uso de 'distancia de cono de soporte de material'
Etapa 2: Punto(s) de soporte mediante el uso de polígonos (comenzar con la capa de la plataforma de construcción) 1) Determinar Polígonocapa actual de los polígonos y Polígonosiguiente capa
2) Determinar la capa soportada actual o
Polígonocapa de soporte = (PuntosDeSoportepoiígono más bajo < índicedecapaactual) * 'distancia de saliente de propiedad de material' (PuntosDeSoportenormal * 'distancia de saliente de propiedad de material') 3) Restar Polígonosiguiente capa con Polígonocapa actual y Polígonosoportado o
PolígonoDiferencia = Polígonosiguiente capa - Polígonocapa actual - Polígonosoportado
4) Añadir PolígonoDiferenciaPuntosDeSoportenormal a PuntosDeSoportenormal o Determinar PolígonoDiferenciaPuntosDeSoportenormal a partir de PolígonoDiferencia mediante el uso del algoritmo de desplazamiento anterior
5) Eliminar puntos de PuntosDeSoportenormal que no existen en Polígonosiguiente capa
6) Ir a 1 para la siguiente capa
En general, algunas características únicas de la presente descripción implican:
Todos los cálculos se pueden realizar de acuerdo con las propiedades materiales del mundo real a partir de una biblioteca de materiales existente.
En cuanto a otras características:
Todos los cálculos se pueden realizar a través de subprocesos múltiples asíncronos, lo que reduce significativamente el tiempo de procesamiento. La determinación de los puntos más bajos, el cálculo de polígonos/vectores, la determinación de salientes, el conteo de polígonos, la determinación de las caras que están dentro del cuadro de selección y la coloración de la GUI se pueden realizar a través de subprocesos múltiples. Las características únicas conducen a un nuevo enfoque y una nueva forma de trabajar para soportar modelos para impresión 3D.
La nueva forma de trabajar es cargar un modelo, seleccionar con una herramienta similar a un pincel dónde no colocar ningún soporte y obtener información visual donde no se deben colocar estos soportes, luego presionar un solo botón, un modelo para imprimir un objeto puede extenderse automáticamente con elementos de soporte o postes y colocarse en la posición/orientación ideal y después de la confirmación del usuario, los soportes también pueden colocarse automáticamente mediante el uso de la biblioteca de materiales disponible para definir el modelo extendido.
En cuanto al soporte adecuado del modelo, se observa lo siguiente
Los soportes deben colocarse correctamente; de lo contrario, los trabajos de impresión fallarán.
Añadir modelo
Disposición Plana
-> Seleccionar 1 o más superficies
-> Calcular el factor de superficie en función del volumen de la superficie (insertar matemática)
-> promediar ángulo birotacional mediante la normalización de ángulos de superficie con volúmenes de superficie (insertar matemática).
-> rotación automática para disposición plana en la superficie seleccionada (insertar matemática) Orientación automática
Seleccionar áreas libres de soporte
-> Usar la herramienta 2D en la GUI para (des) seleccionar una o varias caras relacionadas (3 puntos espaciales conectados), crear límites
-> Verificar cada triángulo que se cruza con los límites del cuadro de selección, que son los más cercanos a la cámara, y el triángulo normal se orienta hacia la cámara
-> cambiar el color de las caras seleccionadas para la indicación visual
-> Calcular el factor de superficie en función del volumen de la superficie
^ promediar ángulo birotacional mediante la normalización de ángulos de superficie con volúmenes de superficie (insertar matemática)
-> calcular los ángulos de eje birotacionales máximos permitidos, que se definen por las propiedades del material
-> visualizar envolvente de rotación en GUI
-> Identificar ubicaciones de soporte
-> Orientar el modelo para minimizar los soportes (insertar matemática)
-> Identificar ubicaciones de soporte
-> Calcular los soportes de punto más bajo hacia abajo (insertar matemática)
-> calcular los soportes restantes desde los puntos más bajos con saliente (propiedades del material) y desplazamientos predefinidos (propiedades del material) (insertar matemática)
Diferencia de contorno del modelo, modelo gaat er van uit dat de vorige laag goed ondersteunt is.
- > Dividir el modelo en cortes, cada corte que comprende una serie de polígonos.
- > Verificar si se llevan polígonos individuales en cada corte, con referencia a la(s) capa(s) subyacente(s).
- > un polígono no portado por una capa subyacente (con relación a una plataforma de construcción) es saliente o el punto más bajo.
- > cuando el saliente supera un umbral con relación a un elemento de soporte más cercano, que soporta una capa subyacente, es necesario agregar más elementos de soporte. Pueden involucrarse parámetros específicos, tales como la distancia desde el elemento de soporte más cercano, la inclinación del saliente, los patrones del elemento de soporte y similares. Preferentemente, los elementos de soporte se colocan en un borde periférico de un objeto en un corte, y solo en cortes de objeto por encima de un punto más bajo del objeto (más cercano a la plataforma de construcción de una impresora 3D).
Acerca de los cálculos, se observa lo siguiente: todos los cálculos se pueden realizar de manera asíncrona a través de subprocesos múltiples, tales como determinar: - polígono(s) más bajo(s) (más cercano(s) a la plataforma de construcción) y polígono(s) más alto(s) (más alejado(s) de la plataforma de construcción) y contornos de objeto en cortes, - polígonos, - saliente, número de polígonos, - caras que caen dentro de un cuadro de selección, - caras coloreadas en el cuadro de selección de caras que recibieron una selección del usuario, y similares. Sin embargo, los cálculos para determinar las ubicaciones de los elementos de soporte no están sujetos a cálculos de subprocesos múltiples asíncronos.
Forma de soporte
-> la forma del cono de soporte se calcula automáticamente mediante el uso de las propiedades de la resina, la altura del soporte y la carga calculada sobre el soporte.
Con base en la siguiente descripción, a continuación se proporciona una descripción de la modalidad, con referencia al dibujo de modalidad adjunto y no limitante, en el que los mismos, similares u otros signos de referencia pueden atribuirse a los mismos o similares aspectos, componentes o funciones de la presente descripción, y en el que: La Figura 1 muestra una visualización en 2D de un modelo o un objeto impreso al que corresponde el modelo; La Figura 2 muestra las manipulaciones que debe realizar un usuario en la visualización 2D del modelo del objeto que se va a imprimir en 3D;
La Figura 3 muestra la adición de elementos de soporte o postes para llegar a un modelo extendido para la impresión del objeto a imprimir con los elementos de soporte; y
La Figura 4 muestra la ruptura de los elementos de soporte después de la impresión 3D.
La Figura 1 muestra una visualización en 2D de un modelo 1 de un objeto que se va a imprimir en 3D (o el objeto que resulta de la propia impresión en 3D). La descripción de la presente modalidad procederá suponiendo que la Figura 1 muestra lo que se muestra en la GUI. En la modalidad que se muestra, el modelo 1 que se muestra en una pantalla 2D, tal como una pantalla de visualización en una interfaz gráfica de usuario (GUI), está muy simplificado como un cubo inclinado para facilitar la comprensión adecuada de la presente descripción.
La Figura 2 también muestra el modelo 1 que se muestra en una interfaz gráfica de usuario (GUI) 2, con las herramientas 3, 5, 6, 7, 8 para la manipulación. Un usuario puede manipular la vista que se visualiza del modelo 1 mediante el uso de las flechas de traslación y rotación 3, hasta que aparece una superficie o cara 4 (desde un tipo de perspectiva de cámara) que el usuario desea seleccionar. Alrededor de un cursor 5 hay un cuadro de selección opcional 6. El modelo 1 se muestra con relación a una referencia 7, que puede corresponder a una plataforma de construcción de una impresora 3D. Cuando la superficie o cara 4 se pone en vista frontal, el usuario puede seleccionar la superficie o cara 4 para indicar su deseo de mantener una cara o superficie 4 seleccionada libre de elementos de soporte o postes 9 mediante la selección de una opción apropiada 8 de la posibilidades de agregar elementos de soporte o postes 9 o evitar elementos de soporte o postes 9 en la superficie o cara 4 seleccionada, por ejemplo, haciendo clic con el cursor 5 en la superficie o cara 4 deseada, y luego colocando también el cuadro 6 o al menos el cursor 5 sobre la superficie o cara 4 a seleccionar, y haciendo clic nuevamente. El orden puede invertirse. De esta manera, toda la superficie o cara 4 del modelo se reconoce como una superficie o cara 4 seleccionada para mantenerse libre, al menos en la medida de lo posible, de elementos de soporte o postes 9. En base a dicha indicación recibida, la superficie o cara 4 puede orientarse de manera correspondiente, con relación a la referencia 7 de, por ejemplo, la plataforma de construcción de una impresora 3D. Por ejemplo, antes de la impresión real, el modelo se puede girar a lo largo de las flechas A para colocar la superficie o cara 4 lo más lejos posible de la referencia 7. Por lo tanto, la descripción proporciona una reorientación automática del modelo 1 con relación a la referencia 7, para evitar la adición de postes 9 en la superficie o cara 4 (tanto como sea posible). Dado que el usuario no necesita conocer la posición de la referencia 7 para el sistema, el método y la funcionalidad de la presente descripción a lograrse, se puede omitir la visualización de la referencia 7. La única entrada/salida esencial es entonces que el usuario puede indicar qué superficie o cara 4 debe mantenerse libre de elementos de soporte tanto como sea posible. El sistema de la impresora 3D, que realiza el método de la presente descripción, orientará el objeto con relación a la referencia.
El usuario puede alternativamente orientar el objeto con relación a la referencia 7, para lo cual puede ser importante su visualización, para indicar de esta manera qué superficie(s) o cara(s) debe(n) mantenerse libre(s) de elementos de soporte o postes 9 (tanto como sea posible). Por lo tanto, el propio usuario puede cambiar la orientación del modelo 1 con relación a la referencia 7 mediante el uso de las teclas de manipulación 3, para establecer la superficie o cara 4 en una posición y orientación con relación a la referencia 7, como consecuencia de lo cual se minimiza el número de elementos de soporte o postes 9 en la superficie o cara 4 seleccionada. Para permitir que el usuario determine la orientación/posición del modelo o, por lo tanto, del objeto que se va a imprimir durante la impresión con relación a la plataforma de construcción u otra referencia 7, la referencia debe indicarse o visualizarse de otro modo en la interfaz gráfica de usuario.
Cuando se determina una posición y orientación del modelo 1 y/o del objeto a imprimir con relación a la referencia 7, independientemente de si la referencia 7 se muestra realmente, se agregan elementos de soporte o postes 9 al modelo, para proporcionar a la impresora 3D con un modelo extendido con postes 9 agregados para la impresión 3D de un objeto soportado, de la manera descrita anteriormente, como se muestra en la Figura 3.
Después de la impresión 3D del objeto soportado, que se basa en el modelo extendido 1 del objeto con elementos de soporte o postes 9, los postes 9 pueden romperse como se muestra en la Figura 4. La rotura de los postes 9 a menudo deja marcas visibles, por lo que la presente descripción permite una selección intencional por parte del usuario de superficies o caras 4 que deben mantenerse libres, al menos tanto como sea posible, de elementos de soporte o postes 9, ya que estas superficies o caras más visibles del objeto necesitan entonces un mínimo de (o incluso ningún) procesamiento adicional, en particular suavizado.
En base a la descripción anterior, el alcance de la protección se define en las reivindicaciones adjuntas y, en particular, en las reivindicaciones independientes. Por lo tanto, el alcance no se limita de ninguna manera a ninguna de las características del enfoque estratégico anterior o la descripción de las modalidades, si no se define en las reivindicaciones independientes adjuntas.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un método implementado por ordenador para soportar elementos de soporte durante la impresión 3D en una plataforma de impresión de un objeto de impresión 3D a imprimirse en 3D en base a un modelo de impresión 3D, que comprende:
- obtener el modelo 3D por ordenador; y
- visualizar una representación visual del modelo 3D en una pantalla conectada al ordenador, CARACTERIZADO POR
- visualizar la representación visual del modelo con caras de la representación visual, caras que un usuario puede seleccionar individualmente;
- recibir, mediante el ordenador, la entrada del usuario en al menos una de las caras seleccionadas de la representación visual del modelo en la pantalla, en donde la entrada del usuario indica al menos una de las caras que debe soportarse por un número mínimo de elementos de soporte añadidos para minimizar las marcas del objeto mediante la eliminación de los elementos de soporte después de la impresión;
- orientar, automáticamente mediante el ordenador, el modelo 3D con relación a una referencia, tal como la plataforma de impresión, para imprimir la cara seleccionada por el usuario con el número mínimo de elementos de soporte;
- generar, automáticamente mediante el ordenador, una versión extendida del modelo con elementos de soporte que se agregan al mismo para imprimir el objeto con los elementos de soporte, con la al menos una de las caras seleccionadas soportada por el número mínimo de elementos de soporte agregados; y
- imprimir en 3D la versión extendida del modelo.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además:
- recibir información del usuario sobre el movimiento que comprende al menos uno de traslación y rotación de la representación visual del modelo, antes de recibir la información del usuario sobre la selección de al menos una de las caras de la representación visual del modelo con respecto a la adición del número mínimo de elementos de soporte.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que comprende además:
- recibir información del usuario sobre la orientación del objeto, incluida al menos una de traslación y rotación del objeto durante la impresión 3D, antes de la impresión 3D, y orientar la versión extendida del modelo durante la impresión 3D en base a la información que se recibe del usuario en la orientación del objeto.
4. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que comprende además:
- orientar la versión extendida del modelo con elementos de soporte que se agregan al mismo para la impresión 3D, en base a la entrada recibida del usuario con respecto a la adición de elementos de soporte.
5. El método de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende orientar la versión extendida del modelo con elementos de soporte que se añaden al mismo para la impresión 3D del objeto con relación a la plataforma de impresión de una impresora 3D, desde cuya plataforma se extienden los elementos de soporte para soportar el objeto a imprimir.
6. El método de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, que comprende:
- atribuir factores de ponderación a las caras en base a las áreas superficiales de las caras;
- multiplicar las orientaciones de las caras con los factores de ponderación correspondientes;
- promediar los ejes birotacionales normalizados de las caras; y
- mediante la adaptación de la orientación, generar una orientación optimizada del modelo para la impresión del objeto a imprimir, que se optimiza en relación con la entrada del usuario con respecto al menos a la adición del número mínimo de elementos de soporte para al menos una de las caras seleccionadas.
7. El método de acuerdo cualquiera o más de una de las reivindicaciones anteriores 4 - 6, que comprende
- visualizar al usuario la versión extendida y orientada del modelo;
- recibir información del usuario sobre el movimiento que comprende al menos uno de traslación y rotación de la versión extendida y orientada del modelo dentro de límites para evitar soportes en una cara que se selecciona para no tenerlos; y
- adaptar la versión extendida y orientada del modelo a la entrada recibida del usuario en el movimiento que comprende al menos uno de traslación y rotación de la versión extendida y orientada del modelo.
8. El método de acuerdo con cualquiera o más de las reivindicaciones anteriores, en donde generar una versión extendida del modelo con el mínimo número de elementos de soporte añadidos al mismo comprende:
- cortar el modelo;
- convertir las características de cada corte en al menos uno de polígonos y vectores en las ubicaciones de las caras;
- determinar al menos un punto del modelo correspondiente a un punto del objeto a imprimir más cercano a una plataforma de impresión 3D de una impresora 3d .
9. El método de acuerdo con la reivindicación 8, que comprende además:
- a partir de un corte que comprende el punto del modelo correspondiente a un punto del objeto que se va a imprimir más cercano a una plataforma de impresión 3D de una impresora 3D, determinar el saliente direccional de cortes posteriores comparando una capa actual con una capa anterior más cercana a la plataforma de construcción, tomando como origen el punto del modelo correspondiente a un punto del objeto a imprimir más cercano a la plataforma de impresión 3d de la impresora 3D; y
- comparar la capa actual con la capa anterior, y, si el área de la misma es mayor que el área de la capa anterior se determina que hay saliente, y cuando el saliente a través de cortes posteriores alcanza un valor predeterminado, se dispone un elemento de soporte en la versión extendida del modelo.
10. El método de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además colocar el número mínimo de elementos de soporte sólo fuera de la periferia de los soportes previamente colocados y en cortes por encima del al menos un punto del modelo correspondiente a un punto del objeto a imprimir más cercano a un plataforma de impresión 3D de una impresora 3D, de acuerdo con patrones de elementos de soporte predefinidos.
11. Una impresora 3D que comprende un controlador que tiene un procesador y una memoria, en donde la memoria comprende un programa que se configura para permitir que la impresora 3d ejecute las etapas del método de acuerdo con una o más de una de las reivindicaciones anteriores.
12. Una impresora 3D de acuerdo con la reivindicación 11 que comprende además un soporte de registro, que almacena un programa informático para permitir que el controlador, cuando el programa informático se carga en el mismo, ejecute las etapas del método de acuerdo con cualquiera o más de una de las reivindicaciones anteriores 1-10.
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