构建体积的零件填充制造技术

在用于零件填充的示例方法中，识别待打印的至少一个零件。确定在三维(3D)打印机的构建体积中的优化构建体积内部的热一致性的所识别的至少一个零件的放置和取向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】构建体积的零件填充
技术介绍
在三维(3D)打印中，可使用增材打印过程从数字模型产生3D固体零件。3D打印可用于快速成形、模具生成、模具母版生成以及短期制造。一些3D打印技术被认为是增材过程，因为它们涉及连续的材料层的应用。而且，一些3D打印系统可在构建体积中同时构建多个3D固体零件，作为共同的构建操作的部分。附图说明图1是可用于示例3D打印方法的示例3D打印系统的简化的等距视图；图2是可用于零件填充的示例方法的示例装置的框图；图3是图示用于零件填充的示例方法的流程图；图4是图示示例3D打印方法的流程图；图5是3D构建体积的示例切片的图；图6A是3D构建体积的第一连续切片的示例的图；图6B是3D构建体积的第二连续切片的示例的图；图6C是在图6A的切片和图6B的切片之间的示例偏差的图；以及图7是在构建体积中的零件和边界框的示例的图。具体实施方式在一些3D打印过程中，材料可被加热、熔化和冷却。加热、熔化和冷却的热过程可指的是热体验。末端零件的功能质量可取决于体素热一致性，即，零件的每个体素经历类似的热体验。当在热体验之间的偏差在预定容限或阈值内时，热体验可被认为是类似的。这可最小化诸如可能导致翘曲的内置热应力的功能性不规则，并增加产量。当多个零件同时在同一构建体积或构建包络中被打印时，零件到零件的一致性可取决于经历类似的热体验的每个零件的体素。当零件具有类似的功能行为(即，诸如极限抗拉强度(UTS)、断裂伸长率(EOB)等的功能属性的偏差在预定容限或阈值内)时，零件可被认为是一致的。在制造设置中，构建体积可以是相当大的，零件可以是多种多样的和密集填充的，且在单个构建体积内的零件计数可以是上百个零件的量级。构建体积的热体验可能被构建体积内部的试剂(例如融合剂、细节剂、着色剂和/或可影响由构建材料接收的热能的其它类型的试剂)的放置(即，浓度和分布)影响。试剂的放置可被零件的放置和取向影响。本公开描述了一些示例优化构建体积内的热分布的一致性的自动化零件填充(例如，构建体积内的每个零件的布置和取向)。优化热分布的一致性的自动化零件填充可导致增加的零件产量和在已完成的零件中的更一致的功能行为。图1是可用于示例3D打印方法的示例3D打印系统100的简化的等距视图。3D打印系统100可包括构建区域平台102，构建区域平台102包括构建区域表面，零件104和零件106(也被称为3D零件或3D对象)在该构建区域表面上由诸如构建材料、试剂等等的材料(未示出)产生。在图1中，为了图示的目的，示出两个零件(零件104和零件106)。在其它示例中，可使用更多或更少的零件。零件104和零件106可在构建体积108(也被称为构建包络)内产生。构建体积108可占据构建区域平台102的构建区域表面116之上的3D空间。例如，构建体积108可以是3D空间，3D打印系统100可在3D空间中打印或以其他方式产生零件104和零件106。构建体积108的宽度和长度可由构建区域平台102的宽度和长度约束。构建体积108的高度可由构建区域平台102可在z方向上移动的量约束，其中构建区域平台102在z方向上的移动由箭头110表示。3D打印系统100可在共同的打印操作(即，在构建体积108内的单个构建操作)期间打印多个零件104和106。构建体积108中的零件104和/或零件106的布置(例如定位和取向)可被称为零件填充或填充。无碰撞填充可以指没有来自不同零件104和/或零件106的两个体素在构建体积108中占据相同空间的零件填充。构建体积108中的零件104和/或零件106的布置可包括零件104和/或零件106的放置或定位，以及零件104和/或零件106的取向(例如，偏航角、俯仰角和滚动)。控制器114可以是计算设备、基于半导体的微处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和/或其它硬件设备。控制器114可经由通信线(未示出)连接到3D打印系统100的其它组件。控制器114可控制执行器(未示出)以控制3D打印系统100的组件的操作。例如，控制器114可进一步控制对构建材料从储存位置(未示出)到被散布到构建区域表面116和/或之前已形成的构建材料的层上的位置的移动进行控制的执行器。控制器114也可控制对构建材料在跨越构建区域表面116和/或之前已形成的构建材料的层上的沉积和散布进行控制的执行器。控制器114也可控制对试剂(例如，融合剂、细节剂、着色剂、其它试剂等)到打印头内的供给进行控制的执行器。控制器114此外可控制对试剂到构建材料的应用进行控制的执行器。控制器114也可控制对能量到试剂和构建材料的应用进行控制的执行器。控制器114可进一步控制沿着z方向升高和降低构建区域平台102的执行器。控制器114可与数据存储器112通信。数据存储器112可以是机器可读存储介质。机器可读存储器可以是存储可执行指令的任何电子、磁性、光学或其它物理存储设备。因此，机器可读存储介质可以是，例如，随机存储器(RAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁阻随机存取存储器(MRAM)、存储驱动器、光盘等。数据存储器112可包括关于由3D打印系统100打印的零件104和/或零件106的数据。例如，数据存储器112可存储关于零件104和/或零件106的几何结构的数据。数据存储器112也可存储关于构建体积108中的零件104和/或零件106的定位和取向的数据。如下所述，机器可读存储介质也可以编码有用于控制3D打印系统100的可执行指令。例如，数据存储器112可包括使控制器114控制材料到打印头的供应、控制打印头的移动，和/或控制构建材料、融合剂、细节剂、着色剂等的沉积和/或散布的机器可读指令。在一个示例中，数据存储器112可进一步包括使控制器114访问多个3D零件的机器可读指令。机器可读指令可进一步使控制器基于不期望区域的计数、不期望偏差区域的计数和累积偏差分数中的至少一个，来确定3D零件的对热一致性优化的无碰撞填充。在一个示例中，机器可读指令可使控制器114将构建体积108切成多个切片。机器可读指令可进一步使控制器114为组成3D零件的切片的每个区域确定面积和面积周长比。机器可读指令可使控制器114在区域的面积和面积周长比超过预定阈值时，将区域标记为不期望的。机器可读指令可进一步使控制器114为构建体积108确定不期望区域的计数。机器可读指令也可使控制器114为构建体积108确定3D零件的最小化不期望区域的计数的无碰撞填充。在另一示例中，机器可读指令可使控制器114将构建体积108切成多个切片。机器可读指令可进一步使控制器114为每对连续切片确定在包括3D零件的区域之间的偏差区域。机器可读指令可使控制器114为每个偏差区域确定面积和面积周长比。机器可读指令也可使控制器114在偏差区域的面积和面积周长比超过预定阈值时，将偏差区域标记为不期望的。机器可读指令可使控制器114为构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于零件填充的方法，包括：/n识别待打印的至少一个零件；以及/n由处理器确定三维(3D)打印机的构建体积中的优化所述构建体积内部的热一致性的所识别的所述至少一个零件的放置和取向。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于零件填充的方法，包括：
识别待打印的至少一个零件；以及
由处理器确定三维(3D)打印机的构建体积中的优化所述构建体积内部的热一致性的所识别的所述至少一个零件的放置和取向。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述构建体积中的每个零件体素经历在预定容限内改变的加热、熔化和冷却过程时，所述构建体积内部的所述热一致性被优化。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述构建体积中的所识别的所述至少一个零件的所述放置和所述取向包括：确定对作为多个目标的Pareto最优的所识别的所述至少一个零件的无碰撞填充。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多个目标包括：最小化所述构建体积的层内的不期望区域的出现，其中不期望区域包括具有高于预定阈值的面积和面积周长比的区域。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述多个目标进一步包括：最小化在所述构建体积的连续层之间的偏差区域中的不期望区域的出现。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述多个目标进一步包括：为所识别的所述至少一个零件，最小化在质量中心的z向高度和边界框的最大z向高度之间的偏差。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述多个目标进一步包括：最大化所述构建体积的填充密度和最小化所述构建体积的z向高度中的至少一个。


8.根据权利要求3所述的方法，其中，对作为所述多个目标的Pareto最优的所识别的所述至少一个零件的所述无碰撞填充使用元启发式过程来确定。


9.一种三维(3D)打印方法，包括：
确定构建包络中的3D对象的优化所述构建包络的热一致性的无碰撞填充；以及
根据所确定的3D对象的无碰撞填充来涂覆构建材料、融合剂和细节剂中的至少一个的连续层。


10.根据权利要求9所述的3D打印方法，其中，确定所述构建包络中的3D对象的所述无碰撞填充包括：确定所述构建包络内部的试剂的浓度和分布。


11.根据权利要求9所述的3D打印方法，其中，当所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾俊，大卫·詹姆斯·塔克，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国;US