制造三维对象制造技术

技术编号:13290011 阅读:75 留言:0更新日期:2016-07-09 08:49
所要求保护的主题包括用于打印三维(3D)对象的技术。示例方法包括获得3D模型并处理该3D模型以生成工具路径信息层。该处理包括自动地优化3D模型的定向以减少在打印时使用的支撑材料的量。该方法还包括使用层来打印3D对象。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景三维(3D)对象可用各种方式来制造,各种方式包括诸如熔融沉积成型之类的打印和积层制造过程。3D打印机例如可基于对象的数字表示(在本文中被称为3D模型)来创建各种3D对象。3D模型可例如使用计算机辅助设计(CAD)系统或3D扫描仪来生成。来自消费者3D打印机的输出的质量高度依赖于为该打印机准备3D内容的软件的质量。3D打印机通常采用被称为熔丝沉积的过程来使热塑料挤压通过热喷嘴。驱动这些打印机的软件通常被称为“切片程序(slicer)”,因为它将3D模型分解成该打印设备专用的工具路径信息的各2D层。存在相对较小数目的消费者可用的3D切片程序。通常可用的切片程序不提供足够的打印质量。概述以下提供了本创新的简单概述,以提供对本文本所述的某些方面的基本理解。该概述不是权利要求主题的广泛概览。它既不旨在标识要求保护的主题的关键或重要的元素,也不描绘所要求保护的主题的范围。唯一的目的是以简化形式呈现所要求保护的主题的某些概念,作为稍后呈现的比较详细的描述的前奏。一实现提供用于制造三维(3D)对象的系统。该系统包括处理器和系统存储器,该系统存储器包括引导处理器的代码。当该代码被执行时,该代码可使得处理器获得3D对象的3D模型。该代码还可使得处理器针对3D模型的多个定向计算被用于在打印期间支撑3D模型的悬伸部分的支撑区域的体积。该代码还可使得处理器基于支撑区域的体积将3D模型的多个定向之一标识为选定的定向。此外,该代码可使得处理器根据选定的定向来定向3D模型并打印3D对象。另一实现提供用于制造三维(3D)对象的方法。该方法可包括获得3D对象的3D模型。该方法还可包括针对3D模型的多个定向计算被用于在打印期间支撑该3D模型的悬伸部分的支撑区域的体积。此外,该方法可包括基于支撑区域的体积将3D模型的多个定向之一标识为所选的定向。该方法还可包括根据所选的定向来定向3D模型并打印该3D对象。另一实现提供了用于存储计算机可读指令的一个或多个计算机可读存储介质,所述指令在被一个或多个处理设备执行时指令对3D对象的构造。该计算机可读介质包括用于获得3D对象的3D模型的指令。计算机可读介质还包括用于针对3D模型的多个定向计算在打印期间支撑3D模型的悬伸部分的支撑区域的体积的指令。计算机可读介质包括用于基于支撑区域的体积将3D模型的多个定向之一标识为选定的定向的指令。此外,计算机可读介质包括用于根据所选的定向来定向3D模型并打印3D对象的指令。下面的描述和附图详细地阐述了所要求保护的主题的某些说明性方面。然而,这些方面只是表示可以使用本专利技术的原理的各种方式中的一些方式,并且所要求保护的主题旨在包括所有这些方面和等效内容。通过与附图一起阅读下面的本专利技术的详细描述,所要求保护的主题的其他优点和新颖的特点将变得显而易见。附图简述图1是被配置用于实现本文中描述的技术的各方面的示例操作环境的框图;图2是用于从3D模型构造3D对象的示例构造器的框图;图3示出用于构造3D对象的方法的过程流程图;图4a-4b是用于改进3D模型的定向以减小支撑材料区域的体积的技术的图示;图5a-5b示出解说被用于减少在打印时用来提供内部支撑的填充量的技术的截面图;图6a-6b示出用于改进具有几乎平行的打印路径的质密(solid)对象的填充模式的技术;图7是3D模型的选定部分上的质密填充半边路径的图示;图8a-8b示出其中“之字形”稀疏填充模式被生成并与质密填充连接的示图;图9a-9c示出解说3D对象的关闭的内壳和打开的内壳的从上方来看的各层的对比图;图10是示出用于选择打印起始点以改善表面质量的技术的示图;以及图11a-11c示出使得能够容易地将支撑材料从经打印的3D对象中分离的一个可能的阶段进展。详细描述切片软件可通过专门被设计来独立于特定打印设备物理特性地纠正降低输出质量的问题的新算法来改进。该公开描述了用于改善3D打印质量的技术,包括支撑生成、填充和起始点的优化。在一些示例中,本文中描述的技术改善熔丝制造(FFM)技术的打印质量。本技术提供改进3D模型的定向以便减少支撑材料的能力、使支撑材料容易地从3D模型分离的能力以及在打印时生成内部支撑而无需填充的能力。本技术还提供改进质密对象的填充模式、形成与质密填充连接的“之字形”稀疏填充模式以及打开质密填充的内壳的能力。本技术还提供改进打印起始点位置以改善表面质量的能力。以下更详细地描述了这些技术。作为正文前的图文,一些附图是在一个或多个结构组件(不同地称为功能、模块、特征、元件等等)的上下文中来描述概念的。附图中所示的各个组件能够以任何方式实现,诸如经由软件、硬件、固件或其任意组合来实现。在一些情况下,附图中示出的各组件可反映对应组件在实际实现中的使用。在其他情况下,附图中所示的任何单个组件可由多个实际组件来实现。附图中的任何两个或更多个分开组件的描绘可以反映单个实际组件所执行的不同功能。以下讨论的图1提供关于可被用来实现附图中所示的功能的一个系统的细节。其他附图以流程图形式描述了概念。以此形式,某些操作被描述为构成以某一次序执行的不同的框。这些实现是示例性而非限制性的。此处描述的某些框可被分组在一起并在单个操作中执行,某些框可被分成多个组件框,并且某些框可以按与此处所示出的不同的次序来执行(包括以并行方式执行这些框)。流程图中所示的框可以通过软件、硬件、固件、手动处理等来实现。如此处所使用的,硬件可包括计算机系统、诸如专用集成电路(ASIC)之类的分立逻辑组件等。关于术语,短语“配置成”涵盖可以构造任何种类的功能来执行所标识的操作的任何方式。功能可以被配置成使用例如软件、硬件、固件等来执行操作。术语“逻辑”涵盖用于执行任务的任何功能。例如,流程图中所示的每一操作对应于用于执行该操作的逻辑。操作可以使用软件、硬件、固件等来执行。术语“组件”、“系统”等可指代计算机相关的实体、硬件、和执行中的软件、固件或其组合。组件可以是在处理器上运行的进程、对象、可执行码、程序、函数、子例程、计算机、或软件和硬件的组合。术语“处理器”可指代硬件组件,诸如计算机系统的处理单元。此外,所要求保护的主题可以使用产生控制计算设备以实现所公开的主题内容的软件、固件、硬件或其任意组合的标准编程和工程技术而被实现为方法、装置或制品。如此处所使用的术语“制品”旨在涵盖可以从任何计算机可读存储设备或介质访问的计算机程序。计算机可读存储介质可包括但不限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造三维(3D)对象的系统,包括:处理器;系统存储器,所述系统存储器包括引导所述处理器进行以下的代码:获得所述3D对象的3D模型;针对3D模型的多个定向计算被用于在打印期间支撑所述3D模型的悬伸部分的支撑区域的体积;基于所述支撑区域的体积将所述3D模型的所述多个定向之一标识成选定的定向;根据所述选定的定向来定向所述3D模型;以及打印所述3D对象。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造三维(3D)对象的系统,包括:
处理器;
系统存储器,所述系统存储器包括引导所述处理器进行以下的代码:
获得所述3D对象的3D模型;
针对3D模型的多个定向计算被用于在打印期间支撑所述3D模型的悬
伸部分的支撑区域的体积;
基于所述支撑区域的体积将所述3D模型的所述多个定向之一标识成
选定的定向;
根据所述选定的定向来定向所述3D模型;以及
打印所述3D对象。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,包括:
包括用于以下的代码的系统存储器:
将所述3D模型及其支撑区域处理成层;
增加所述3D模型的被直接打印在支撑区域附近的层的打印高度和打
印延迟时间;
如果所述3D模型的上层是自支撑的,则移除所述上层的内部支撑区
域;以及
使用半边打印路径或针对稀疏填充部分的交替直角转弯路径中的至
少一者来生成所述层的打印路径。
3.如权利要求2所述的系统,其特征在于:
如果所述3D模型具有小于45度的悬伸角,则所述3D模型的所述上层是
自支撑的;
所述半边打印路径调整为使得半边端与打印路径填充区域的边平行;以及
所述交替直角转弯路径在所述稀疏填充部分中重复以创建矩形栅格。
4.如权利要求3所述的系统,其特征在于:
所述3D模型的多个定向基于所述3D模型的凸包;
所述交替直角转弯路径与矩形质密填充部分配对;以及
所述交替直角转弯路径在多个层上重复。
5.如权利要求1所述的系统,其特征在于,包括所述3D模型,所述3D
模型包括:
壳体;以及
通过用附加填充替换所述壳体的一部分来连接到所述壳体的填充。
6.一种用于制造三维(3D)对象的方法(500),所述方法包括:
获得所述3D对象的3D模型;
针对所述3D模型的多个定向计算被用于在打印期间支撑所述3D模型的悬
伸部分的支撑区域的体积;
基于所述支撑区域的体积将所述3D模型的所述多个定向之一标识成选定
的定向;
根据所述选定的定向来定向所述3D模型;以及
打印所述3D对象。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,包括增加3D模型的被直接打
印在支撑区域层的顶部上的层的打印高度和打印延迟时间。
8.如权利要求6所述的方法,其特征在于,如果所述3D模型的上层不是
自支撑的,则所述支撑区域包括所述上层的内部支撑。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,如果所述3D模型的悬伸角小
于45度,则所述3D模型的所述上层是自支撑的。
...

【专利技术属性】
技术研发人员:E·拉利希Y·金K·艾弗森G·M·格奥尔盖斯库X·童Y·刘
申请(专利权)人:微软技术许可有限责任公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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