用于实体模型的增材制造的支撑结构制造技术

用于实体模型（600）的增材制造的支撑结构（604）的系统和方法。该方法包括接收用于待制造的实物目标的实体模型（600），该实体模型包括多个边界表示（b‑rep）的表面（620）。该方法包括分析（310）b‑rep表面（620）以产生用于潜在的支撑位置（622）的点样本（624）。该方法包括对应于点样本（624）中的至少一些而聚类（315）实体模型上的点以创建支撑位置（622）。该方法包括在实体模型中产生（320）柱体支撑件（604），该柱体支撑件在支撑位置（622）处连接至原始实体模型（600）。该方法包括存储（330）实体模型（600），该实体模型包括柱体支撑件（604）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年6月13日提交的美国临时专利申请62/011,932号的优先权，在此通过引用的方式将其并入本文。
本公开内容一般涉及计算机辅助设计、虚拟化以及制造系统（“CAD/CAM系统”），产品生命周期管理（“PLM”）系统，以及管理用于产品和其他项目的数据的类似系统（统称为“产品数据管理”系统或PDM系统）。
技术介绍
支撑结构是确保使用诸如熔融沉积成型（FDM）或立体光刻的技术而成功地增材制造零件所需的额外的支架（scaffold）型结构。该零件通常在计算机辅助设计（CAD）系统中使用实体模型而限定并且使用计算机辅助制造（CAM）系统而准备用于制造。当前的商业CAD/CAM系统不具有足够的功能以用于创建用于实体模型的增材制造的支撑结构。改进的系统是期望的。
技术实现思路
各种公开的实施例包括用于使得商业CAD/CAM系统的用户能够在用于限定零件几何结构并产生制造操作的相同系统内创建并修改支撑结构的方法和系统。可以直接地在实体模型上形成支撑件，由此避免对数据或几何结构的转换的需要。可以使用NXCAD/CAM系统（诸如可从德克萨斯洲普莱诺的西门子产品生命周期管理软件有限公司（SiemensProductLifecycleManagementSoftwareInc.,Plano,Texas）获得）的用户定义特征功能来创建支撑件，由此能够实现在CAD/CAM系统自身内的容易的修改和存档。其他实施例包括用于实体模型的增材制造的支撑结构的系统和方法。该方法包括接收用于待制造的实物目标的实体模型，该实体模型包括多个边界表示（b-rep）的表面。该方法包括分析b-rep表面以形成用于潜在的支撑位置的点样本。该方法包括对应于点样本的至少一些而聚类实体模型上的点以创建支撑位置。该方法包括在实体模型中形成柱体支撑件，该主体支撑件在支撑位置处连接至原始实体模型。该方法包括存储实体模型，包括存储柱体支撑件。前述已经相当广泛地概述了本公开内容的特征和技术优点，使得本领域技术人员可以更好地理解以下详细描述。将在下文中描述本公开内容的构成权利要求主题的另外的特征和优点。本领域技术人员应当意识到的是，他们可以容易地使用所公开的概念和具体的实施例作为对用于实现本公开内容相同目的的其他结构进行修改或设计的基础。本领域技术人员还应当意识到的是，这样的等同构造没有脱离本公开内容的最广泛形式的精神和范围。在开始下面的具体实施方式之前，阐述贯穿本专利文献使用的某些单词或短语的定义可以是有利的:术语“包括(include)”和“包括(comprise)”及其派生词语意指没有限制的包括；术语“或”是包括性的，意指和/或；短语“与…相关联”和“与其相关联”及其派生短语可以意指包括、被包括在内、与…互连、包含、被包含在内、连接至或与…连接、耦接至或与…耦接、能够与…通信、与…协作、交错、并列、与…接近、绑定至或与…绑定、具有、或具有…的性质等；以及术语“控制器”意指控制至少一个操作的任何设备、系统或其一部分，而不论这样的设备是通过硬件、固件、软件或以上中的至少两者的组合来实现。应当注意的是，与任何特定的控制器相关联的功能，无论本地或远程，可以是集中式的或分布式的。贯穿本专利文献提供某些单词和短语的定义，并且本领域技术人员应当理解的是，这样的定义即使不是在大多数实例中但仍在许多实例中适用于这样被定义的单词和短语的现有及未来使用。尽管一些词语可能包括各种各样的实施方式，但是所附权利要求可以明确地将这些词语限制到具体的实施方式。附图说明为了更完整地理解本公开内容及其优点，现结合附图参考下列描述，其中相同的附图标记表示相同的目标，以及其中：图1示出数据处理系统的框图，实施例能够在该数据处理系统中被实现；图2A示出根据公开的实施例的待增材制造的原始几何结构的示例；图2B示出待增材制造的原始几何结构的示例，该示例包括如在本文中公开的支撑结构；图3示出根据公开的实施例的工艺的流程图；图4示出根据公开的实施例的由柱体支撑件支撑的小的测试板，每个柱体支撑件在单个点处接触该板；图5A－图5C示出根据公开的实施例的不同支撑结构的形状；图6示出根据公开的实施例的避免碰撞的示例；图7示出根据公开的实施例的搜寻避免碰撞投影图形的示例；以及图8A和图8B根据公开的实施例示出外侧支撑位置能够向外成角度以避开实体模型的几何结构。具体实施方式下面讨论的图1至图8B以及用于在本专利文献中描述本公开内容的原理的各种实施例仅是通过示例的方式来说明，并且不应以任何方式被解释成限制本公开内容的范围。本领域技术人员将理解的是，可以以任意适当设置的装置来实现本公开内容的原理。将参照示例性非限制性实施例来描述本申请的多种创新性教导。增材制造（在本文中也被称作“AM”或“3D打印”）是一种制造技术，在该制造技术中通常从构建板开始向上分层增材地构建实体的实物目标。“构建板”在本文中也被称作打印机基部、床体或接触构建板。同样地，这些系统理想地具有用于支撑面向构建方向的反向的独立的区域的机构。这些结构还被要求在制造工艺期间保持零件的所有特征就位以避免任何结构扭曲。这通过使用“支撑结构”而实现，该支撑结构是支撑这些区域并且确保使用诸如FDM或立体光刻技术成功地增材制造零件的附加的支架型结构。该零件通常在CAD系统中使用实体模型而限定并且使用CAM系统而准备用于制造。当前的商业CAD/CAM系统不具有足够的功能以用于创建用于实体模型的增材制造的支撑结构。在大多数情形中，实体模型被导出至独立的软件包中以用于创建支撑件几何结构。在导出期间或者在独立软件包内，实体首先能够被转换成多边形网格，从而导致精度损失，导致数据转换问题，并且导致对于增材制造技术的终端用户的增加的工作流复杂性。除了其他的以外，在本文中图示了下述实施例：其使得商业CAD/CAM系统的用户能够在用于限定零件几何结构并产生制造操作的相同系统内创建并修改支撑结构。支撑件被直接形成在实体模型上，由此避免对于数据或几何结构转换的需要。在一个说明性实施例中，使用CAD/CAM系统的“用户定义特征”功能来创建支撑件，由此能够实现在CAD/CAM系统自身内的容易的修改和存档。用户定义特征是CAD应用程序内的实体对象（entity），其允许创建标准特征，该标准特征能够被容易地参数化并且能够在设计中被重复使用且能够由库中的组织而管理。图示的实施例创建实现双重（并且有时是矛盾的）目的的支撑结构：该支撑结构在制造期间适当地支撑零件的重量并且在制造完成之后易于移除。额外地，除了其他益处以外，当用户要使用它们的CAD/CAM环境中的任意其他几何结构时，这个方法允许用户在支撑件结构形成之后通过支撑件几何结构的参数化而改进并编辑这些支撑件结构。另外，使用用户定义特征允许以这样的方式利用规则创建支撑件几何结构：如果零件的几何结构被修改，那么该支撑件几何结构能够基于它们的规则和参数化而适用于这些修改，这是该方法的独特特征。图1示出数据处理系统的框图，其中实施例能够被实现为例如特别地由软件或其他方式配置成执行如在本文中描述的工艺的PDM系统，并且特别地实现为如在本文中描述的多个互联且通信的系统的每一个。所描绘的数据处理系统包括连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由数据处理系统（100）执行的方法，包括：接收（305）用于待制造的实物目标的实体模型（600），所述实体模型包括多个边界表示（b‑rep）的表面（620）；分析（310）所述b‑rep表面（620）以便形成用于潜在的支撑位置（622）的点样本（624）；对应于所述点样本（624）中的至少一些而聚类（315）所述实体模型上的点，以便创建支撑位置（622）；在所述实体模型中形成（320）柱体支撑件（604），所述柱体支撑件在所述支撑位置（622）处连接至原始实体模型（600）；以及存储（330）所述实体模型（600），所述实体模型包括所述柱体支撑件（604）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种由数据处理系统（100）执行的方法，包括：接收（305）用于待制造的实物目标的实体模型（600），所述实体模型包括多个边界表示（b-rep）的表面（620）；分析（310）所述b-rep表面（620）以便形成用于潜在的支撑位置（622）的点样本（624）；对应于所述点样本（624）中的至少一些而聚类（315）所述实体模型上的点，以便创建支撑位置（622）；在所述实体模型中形成（320）柱体支撑件（604），所述柱体支撑件在所述支撑位置（622）处连接至原始实体模型（600）；以及存储（330）所述实体模型（600），所述实体模型包括所述柱体支撑件（604）。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据处理系统（100）还与用户相互作用以便编辑（325）所述实体模型（600）中的所述柱体支撑件。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据处理系统（100）还根据所述实体模型（600）的变化而自动地调整所述柱体支撑件（604）。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述柱体支撑件（604）被成形为在所述支撑位置（622）处具有与所述实体模型（600）的最小接触，使得在不损坏或损伤待制造的目标的表面的情况下，能够从待制造的所述实物目标容易地移除所述柱体支撑件（604）。5.根据权利要求1所述的方法，其中，在被设计成最小化与所述实体模型（600）和接触构建板（610）的碰撞的位置和角度处形成所述柱体支撑件（604）。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据处理系统还打印（335）所述实体模型（600）以创建所述实物目标。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述柱体支撑件（604）中的至少一个被成形为第一锥体、圆柱体、以及第二锥体的组合体。8.一种数据处理系统（100），包括：处理器（102）；以及可访问存储器（108），所述数据处理系统（100）特别地被配置成：接收（305）用于待制造的实物目标的实体模型（600），所述实体模型包括多个边界表示（b-rep）的表面（620）；分析（310）所述b-rep表面（620）以便形成用于潜在的支撑位置（622）的点样本（624）；对应于所述点样本（624）中的至少一些而聚类（315）所述实体模型上的点，以便创建支撑位置（622）；在所述实体模型中形成（320）柱体支撑件（604），所述柱体支撑件在所述支撑位置（622）处连接至原始实体模型（600）；以及存储（330）所述实体模型（600），所述实体模型包括所述柱体支撑件（604）。9.根据权利要求8所述的数据处理系统，其中，所述数据处理系统（100）还与用户相互作用以便编辑（325）所述实体模型（600）中的所述柱体支撑件。10.根据权利要求8...

【专利技术属性】
技术研发人员：MR伯霍普，D马德利，S穆苏瓦蒂，E阿里索伊，E斯拉文，H班克，
申请(专利权)人：西门子产品生命周期管理软件公司，
类型：发明
国别省市：美国;US