使用制好的支撑物的优化的三维打印制造技术

本申请的各实施例涉及使用制好的支撑物的优化的三维打印。公开了用于在加性制造过程中支撑待打印的物体的系统和方法。支撑物结构在打印3D物体之前被预制作和定位在3D打印设备的构建区域中。在已经打印了物体时，支撑物被去除并且可以通过将支撑物结构重新定位在加性制造设备的构建区域中而被重用以打印另一物体。

Optimized 3D printing using a well made support

Each embodiment of the present application relates to the optimized three-dimensional printing using the prepared support. Systems and methods for supporting objects to be printed in additive manufacturing processes are disclosed. The support structure is pre fabricated and positioned in the construction area of the 3D printing device before printing the 3D object. When the object has been printed, the support is removed and can be reused to print another object by repositioning the support structure in the construction area of the additive manufacturing device.

【技术实现步骤摘要】
使用制好的支撑物的优化的三维打印
本申请涉及使用物体支撑物的3D打印。更具体地，本申请涉及用于设计、创建、使用和重用支撑物以使用3D打印来创建物体的系统和方法。
技术介绍
在使用3D打印机来打印物体时，它们经常包括如下区域：这些区域在它们被打印时不是自支撑的。这些区域常被称为悬空物。一般而言，悬空物是物体中的那些区域，这些区域由于它们的角度而将断裂或者下垂，因为它们缺乏来自前一层的充分支撑。在当前3D打印应用中，通常在打印之前向3D模型添加支撑物，并且它们的悬空物与打印的物体一起被打印。一旦已经打印了物体和支撑物并且打印材料已经变硬或者硬化，就从物体去除或者分离支撑物。虽然在3D打印中使用支撑物允许打印具有更复杂结构和设计的物体，但是它受某些缺点困扰。由于支撑物与物体一起被打印，所以它们往往造成在构建过程中使用大量过多材料。这一过多材料可能成本高，并且在许多情况下不能被重用或者再生。此外，在物体旁边构建支撑物也可能延长打印物体所需要的时间。在一些情况下，在构建支撑物时涉及到的时间可能超过为了实际地制造物体本身而需要的时间。因而，需要用于在加性制造期间支撑物体的改进的系统和方法。
技术实现思路
在一个实施例中，提供了一种在加性制造过程中支撑待打印的物体的方法。该方法可以包括将预制作的支撑物定位在加性制造设备的打印区域中，其中预制做的支撑物被成形为支撑待打印的物体。该方法还可以包括在预制作的支撑物上面打印待打印的物体。然后可以从打印区域去除支撑物和打印的物体，并且可以从预制作的支撑物分离打印的物体。预制作的支撑物然后可以被重定位在制造设备的打印区域中。在另一实施例中，提供了一种用于加性制造设备的构建平台。该构建平台可以包括多个高度可调整梁。高度可调整梁独立地可调整以大体上与物体支撑物的预定形状保形(conformto)。附图说明图1A是已经在构建过程已经完成之后从常规支撑物分离的3D打印的物体的示例。图1B是使用双喷嘴打印机来打印的3D打印的物体而它的支撑物仍然被附着的示例。图2是根据本专利技术的某些实施例的预制作的支撑物如何可以用来使用加性制造来生产物体的图示。图3是根据一个或者多个实施例的已经使用预制作的支撑物来打印的物体的图示。图4示出了根据一个或者多个实施例的、其中分离层用来从预制作的支撑结构更容易地分离物体的示例。图5A是根据某些实施例的使用动态梁制成的支撑物结构的示例。图5B图示了来自图5A的预制作的支撑物如何可以用作用于由3D打印机构建的附加支撑材料的基部的示例。图6A是在预制作的支撑物上使用平坦层来构建的三维物体的图示。图6B是是在预制作的支撑物上使用弯曲层来构建的三维物体的图示。图7是适合用于实施这里公开的系统和方法的3D打印环境的示例。图8是图7中所示的计算机系统的示例。图9是其中使用3D打印机(比如图8中所示的3D打印机)来打印物体的加性制造过程的高级图示。图10A至图10C是根据这里公开的一个或者多个实施例的、可以用来生成3D打印的物体的加性制造设备的示例。图11是图示了可以用来使用预制作的支撑物来制作物体的一个过程的流程图。图12是图示了可以用来使用由可调整构建平台提供的预制作的支撑物来制造物体的一个过程的流程图。图13是图示了根据某些实施例的可以用来使用动态支撑物梁以在打印的物体中形成物体支撑物的基础的过程的流程图。具体实施方式本申请的实施例涉及在3D打印中使用预制作的支撑物结构。这些支撑物可以是在基于沉积和挤出的3D打印技术中使用的全模型接触支撑物、从完成的物体被最终地去除的支撑物。在一些实施例中，支撑物可以是脚手架、格构或者轻重量结构或者在本领域中已知的其它支撑物配置。通过制造和利用预制作的支撑物结构，实现对3D打印过程的若干益处。例如，利用这里公开的预制作的支撑物造成减少或者甚至消除材料浪费。这一材料节省源于用于使用预制作的支撑物以制造多个零件而不是仅单个零件的能力。预制作的支撑物也可以提高单喷嘴3D打印机的性能和使用。这是因为使用预制作的支撑物允许单喷嘴打印机挤出用于模型和支撑物的不同材料。由于未同时打印支撑物和物体，所以可以对于每项选择适当材料。通过将不同材料用于支撑物和物体本身，无需在单个构建过程中打印支撑物和模型。由于可以在分离的构建过程中打印它们，所以可以在支撑物与模型之间插入分离层，这使得更易于在已经打印物体之后分离它们。此外，一些实施例涉及使用如下支撑物，这些支撑物形成在其上制造物体的衬底。这些衬底也可以是预制作的支撑物结构，这些支撑物结构可以是被集成到制造的物体中的材料(有别于如在传统支撑物中的情况那样被从物体分离)。图1A和图1B提供了专利技术人已经认识到的在当前支撑物使用中的缺点中的一些缺点的示例。图1A是使用加性制造设备来打印的物体100的示例。在熔融沉积建模(“FDM”)过程中使用物体支撑物来打印这一特定物体100。如在本领域中已知的那样，FDM过程从3DCAD数据直接地构造三维物体。温度受控头逐层挤出热塑材料。典型FDM过程从向预处理软件中导入模型的STL文件开始。这一模型被定向和用数学分片成从+/-0.127-0.254mm厚度的水平层。基于零件的定位和几何性质在需要时创建支撑物结构。在审查路径数据并且生成工具路径之后，数据被下载到打印物体的FDM机器。FDM打印机通常在X、Y和Z轴中操作、一次一层地绘制模型。这一过程与热胶枪如何挤出熔化的胶珠相似。向温度受控挤出头馈送被加热到半液体状态的热塑建模材料。头以超薄层中的精确度将材料挤出和指引到无夹具的基部上。固化的材料层叠到前一层的结果是一次一股地建成的塑料3D模型。一旦完成了零件，就去除支撑物列并且处理表面。在图1A中所示的示例中，已经从物体去除了支撑物，但是支撑物的去除未完成。因此，支撑物已经留下大量残留物102，这有损完成的物体的外观和质量二者。虽然可以使用后处理(如例如沙化)来去除这一残留物，但是它在利用从与制造的物体相同的材料制成的物体支撑物时表现一个难点。此外，将相同材料用于支撑物和零件使得更难以去除支撑物。在一些情况下，支撑物可能根本不能被去除——尤其在支撑物接触区域很大和平坦时。为了避免大而平坦的接触区域以保证可以从物体去除支撑物，可以减少接触区域。但是在这些实例中，支撑的区域的表面质量经常显著地减少。图1B是使用常规支撑物技术来构建的另一有问题的物体的示例。在这一示例中，已经使用双喷嘴设备构建了物体120。双喷嘴设备使用第一材料来构建支撑物122。使用第二材料来构建物体120。虽然使用不同材料可以使支撑物从物体的分离更容易，但是这一技术也有缺点。首先，双喷嘴打印机更昂贵并且操作更复杂。这一花费和复杂性可能使得更不娴熟的用户难以使用支撑物来打印物体。另外，材料可能如图1B中所示从一个喷嘴滴流或者渗出并且干扰从另一喷嘴挤出的材料。在这一具体示例中，用来制成支撑物的材料已经滴流到物体本身中。这一滴流的材料126负面地影响完成的物体的外观和质量。除了如图1A和图1B中所示由专利技术人认识到的缺点之外，专利技术人还已经认识到附加不足。例如，一些支撑物生成技术寻求尽可能减少支撑物的体积以节省时间和材料。然而，支撑物的体积被减少得越多，支撑物将出故障的风险就越大，从而造成失败本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在加性制造过程中支撑待打印的物体的方法，所述方法包括：将预制作的支撑物定位在加性制造设备的打印区域中，其中所述预制作的支撑物被成形为支撑待打印的所述物体；在所述预制作的支撑物上面打印待打印的所述物体的第一实例；从所述打印区域去除所述支撑物和打印的所述物体；从所述预制作的支撑物分离打印的所述物体；以及将所述预制作的支撑物重新定位在所述加性制造设备的所述打印区域中。

【技术特征摘要】
1.一种在加性制造过程中支撑待打印的物体的方法，所述方法包括：将预制作的支撑物定位在加性制造设备的打印区域中，其中所述预制作的支撑物被成形为支撑待打印的所述物体；在所述预制作的支撑物上面打印待打印的所述物体的第一实例；从所述打印区域去除所述支撑物和打印的所述物体；从所述预制作的支撑物分离打印的所述物体；以及将所述预制作的支撑物重新定位在所述加性制造设备的所述打印区域中。2.根据权利要求1所述的方法，还包括在重新定位的所述预制作的支撑物上面打印待打印的所述物体的第二实例。3.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述预制作的支撑物上面添加分离材料。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述分离材料包括至少一种掩饰材料。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述掩饰材料是涂料带。6.根据权利要求3所述的方法，其中所述分离材料包括润滑剂。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述润滑剂是头发定型剂。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述预制作的支撑物包括第一材料，并且其中待打印的所述物体的打印的第一版本包括不同的第二材料。9.根据权利要求8所述的方法，其中从熔融沉积建模设备的第一挤出器挤出所述第一材料，并且其中从所述熔融沉积建模设备的第二挤出器挤出所述第二材料。10.根据权利要求1所述的方法，还包括：将物体设计接收到存储器中；确定用于所述物体设计的必需支撑物结构；以及制作所述预制作的支撑物。11.根据权利要求10所述的方法，其中制作所述预制作的支撑物包括使用非加性制造过程来制造所述预制作的支撑物。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述非加性制造过程包括铸造、模制或者碾磨中的至少一种。13.根据权利要求10所述的方法，其中制作所述预制作的支撑物包括使用加性制造过程来制造所述预制作的支撑物。14.根据权利要求13所述的方法，其中用来制造所述预制作的支撑物的所述加性制造过程作为与所述制造待打印的所述物体的所述第一实例和第二实例分离的构建过程被执行。15.根据权利要求1所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明政，J·威尔肯惠曾，B·V·德尔舒伊伦，
申请(专利权)人：物化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE