用于物理零件的3D打印的热量感知工具路径重新排序制造技术

一种计算系统(100)可以包括访问引擎(108)和工具路径重新排序引擎(110)。访问引擎(108)可以被配置来访问3D CAD对象的切片的原始的层工具路径以及原始的层工具路径的热临界度度量(240、340、540)。热临界度度量可以指明针对原始的层工具路径的多个工具路径段上的不同点的热影响，以用于使用原始的层工具路径进行物理零件的3D打印。工具路径重新排序引擎(110)可以被配置为将多个工具路径段重新排序为经修改的层工具路径(250、350、550)，并且经修改的层工具路径(250、350、550)可以具有与原始的层工具路径的热临界度度量(240、340、540)相比对物理零件的热影响更小的热临界度度量。度量。度量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于物理零件的3D打印的热量感知工具路径重新排序

技术介绍

[0001]计算机系统可用于创建、使用和管理产品和其它物品的数据。例如，计算机辅助技术(Computer
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Aided Technology，CAx)系统可以用于辅助产品的设计、分析、模拟或制造。CAx系统的示例包括计算机辅助设计(Computer
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Aided Design，CAD)系统、计算机辅助工程化(Computer
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Aided Engineering，CAE)系统、可视化和计算机辅助制造(Computer
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Aided Manufacturing)系统、产品数据管理(Product Data Management，PDM)系统、产品生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)系统等。这些CAx系统可以包括便于产品结构和产品制造的设计和模拟测试的组件(例如CAx应用)。
附图说明
[0002]在以下具体描述中并参考附图描述了某些示例。
[0003]图1示出了支持用于物理零件的3维(3D)打印的热量感知工具路径重新排序的计算系统的示例。
[0004]图2示出了原始的层工具路径到经修改的层工具路径的示例热量感知工具路径重新排序。
[0005]图3示出了由工具路径重新排序引擎使用路径优化算法进行的热量感知工具路径重新排序的示例。
[0006]图4示出了支持用于物理零件的3D打印的热量感知工具路径重新排序的机器学习模型的示例训练。
[0007]图5示出了机器学习模型支持用于物理零件的3D打印的热量感知工具路径重新排序的示例应用。
[0008]图6示出了系统可以实施以支持用于物理零件的3D打印的热量感知工具路径重新排序的逻辑的示例。
[0009]图7示出了支持用于物理零件的3D打印的热量感知工具路径重新排序的计算系统的示例。
具体实施方式
[0010]增材制造(有时称为3维或3D打印)可以经由可以逐层构造对象的3D打印机来执行。增材制造的示例形式包括多轴3D打印和激光粉末床熔融过程，在多轴3D打印中，3D打印机可以调节(例如倾斜)通过材料沉积执行3D构造所沿着的轴线，在激光粉末床熔融过程中，激光可以用作功率源以烧结/熔化铺在粉末床或构建平台上的粉末材料(例如金属粉末)。3D打印可以涉及通过使用3D打印工具(例如通过用于以有序方式递增地构建3D零件的材料沉积头或能量束)以递增方式连续形成材料。如本文所用的，工具路径可以指由3D打印机使用以通过增材制造来构造3D零件的任何部分的任何途径、路线或路径，无论是作为连续地沉积用于材料沉积3D打印技术的材料的路径，还是作为引导用于通过LPBF型3D打印技术进行的能量施加的激光(或其他能量发射)的路径，等等。
[0011]现代3D打印系统所面临的一个挑战是处理由3D打印过程引起的发热。例如，多轴3D打印技术可能需要将3D打印材料充分加热成可延展形式(例如金属珠)，并且当使用可以积聚、保持和发射热量的金属或其他基板时，这种热量可能被放大。通过LBPF激光器施加能量以烧结金属粉末同样可以使用热量并将热量注入3D打印环境中作为3D打印过程的一部分。过多的热量可能不利地影响3D零件构造，例如，由于引起热量热点中的零件翘曲、不准确的零件构造、零件故障、不足的材料质量、以及由于再涂布系统损坏而导致的打印工作中断。许多当前用于3D打印的工具路径生成算法针对3D打印速度进行优化，而未考虑发热，因此可能面临零件变形增加、打印产量降低或打印效率降低。在零件构造期间暂停3D打印过程的简单解决方案可能试图解决与热量相关的零件问题，但是代价是增加的3D零件构造时间(也称为构建时间)和降低的效率。
[0012]本文的公开内容可以提供用于物理零件的3D打印的工具路径的热量感知重新排序的系统、方法、设备和逻辑。如本文更详细描述的，各种热量感知工具路径重新排序特征可以支持3D打印工具路径的重新排序，以减少3D零件中基于热量的问题的影响。如本文所述，可重新排序和优化工具路径，以考虑热临界度度量并减少对3D零件构造的热影响。重新排序可以通过使用路径优化算法或机器学习模型、逐点或逐段利用输入热量分析和热临界度度量来执行。因此，本文所述的热量感知工具路径重新排序特征可以减少传统生成的工具路径的热影响，同时还减少构建时间以优化3D零件构造。
[0013]这些和其它热量感知工具路径重新排序特征以及技术益处在本文中更详细地描述。
[0014]图1示出了支持用于物理零件的3D打印的热量感知工具路径重新排序的生成的计算系统100的示例。计算系统100可以采取单个或多个计算设备(例如应用服务器、计算节点、台式计算机或膝上型计算机、智能电话或其他移动设备、平板设备、嵌入式控制器等)的形式。在一些实施方式中，计算系统100实施CAx工具、应用或程序，以帮助用户设计、分析、模拟或3D制造产品，包括热量感知工具路径重新排序。
[0015]作为支持本文描述的热量感知工具路径重新排序特征的任何组合的示例实施方式，图1所示的计算系统100包括访问引擎108和工具路径重新排序引擎110。计算系统100可以以各种方式实施引擎108和110(包括其组件)，例如作为硬件和编程。用于引擎108和110的编程可以采取存储在非瞬态机器可读存储介质上的处理器可执行指令的形式，并且用于引擎108和110的硬件可以包括执行这些指令的处理器。处理器可以采取单处理器或多处理器系统的形式，并且在一些示例中，计算系统100使用相同的计算系统特征或硬件组件(例如公共处理器或公共存储介质)来实施多个引擎。
[0016]在操作中，访问引擎108可以访问3D CAD对象的切片的原始的层工具路径。如本文所用的，CAD对象(包括3D CAD对象)可以包括与零件设计、模拟、分析或制造相关的任何类型的CAx对象数据。CAD对象因此可以包括3D对象设计、模型、模型切片、工具路径等。3D CAD对象可以表示物理零件，切片可以表示用于物理零件的3D打印的物理层，并且原始的层工具路径可以控制物理层的3D打印，并且包括原始的层工具路径的多个工具路径段的3D打印顺序。原始工具路径可以指在应用或用作本文描述的热量感知工具路径重新排序特征的输入之前所访问的任何3D打印工具路径。在操作中，访问引擎108还可以访问原始的层工具路径的热临界度度量。热临界度度量可以指明针对原始的层工具路径的多个工具路径段上的
不同点的热影响，以用于使用原始的层工具路径进行物理零件的3D打印。
[0017]在操作中，工具路径重新排序引擎110可以将原始的层工具路径的多个工具路径段重新排序为经修改的层工具路径。经修改的层工具路径可以具有与原始的层工具路径不同的3D打印顺序和与原始的层工具路径的热临界度度量相比对物理零件的热影响更小的热临界度度量。工具路径重新排序引擎110还可以提供经修改的层工具路径以支持物理零件的3D打印。
[0018]接下来更详细地描述这些和其它本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，包括：通过计算系统：访问(602)3D CAD对象(210)的切片的原始的层工具路径(230、330、530)，其中，所述3D CAD对象(210)表示物理零件，其中，所述切片表示用于所述物理零件的3D打印的物理层，并且其中，所述原始的层工具路径(230、330、530)控制所述物理层的所述3D打印，并且包括所述原始的层工具路径的多个工具路径段的3D打印顺序；访问(604)所述原始的层工具路径的热临界度度量(240、340、540)，其中，所述原始的层工具路径的所述热临界度度量(240、340、540)指明了针对所述原始的层工具路径(230、330、530)的所述多个工具路径段上的不同点的热影响，以用于使用所述原始的层工具路径(230、330、530)的所述3D打印顺序来进行所述物理零件的所述3D打印；将所述多个工具路径段重新排序(606)成经修改的层工具路径(250、350、550)，其中，所述经修改的层工具路径(250、350、550)具有与所述原始的层工具路径(230、330、530)不同的3D打印顺序，并且具有与所述原始的层工具路径的所述热临界度度量(240、340、540)相比对所述物理零件的热影响更小的热临界度度量；以及提供(608)所述经修改的层工具路径(250、350、550)以支持所述物理零件的所述3D打印。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述原始的层工具路径的所述热临界度度量(240、340、540)指明所述多个工具路径段上的所述不同点中的每一者的所述3D零件的温度超过所述物理零件的所述3D打印的临界温度的程度。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，将所述多个工具路径段重新排序成所述经修改的层工具路径(250、350、550)包括使用路径优化算法(310)迭代地优化候选层工具路径，所述路径优化算法被应用以优化所述候选层工具路径的所述热临界度度量和总体构建时间，以便确定所述经修改的层工具路径(250、350、550)。4.根据权利要求3所述的方法，其中，迭代地优化所述候选层工具路径包括，对于所述路径优化算法(310)的给定迭代：访问从所述路径优化算法(310)的先前迭代确定的输出层工具路径，作为候选层工具路径，其中，所述候选层工具路径包括多个工具路径段；访问所述候选层工具路径的多个工具路径段中的每一者的段热临界度度量；应用蚁群优化算法作为所述路径优化算法(310)，在所述蚁群优化算法(310)中，所述蚁群优化算法的信息素参数被指定为所述段热临界度度量的倒数；以及根据所述蚁群优化算法确定所述路径优化算法的当前迭代的输出层工具路径(310)。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述原始的层工具路径是用于所述路径优化算法(310)的初始迭代的候选层工具路径。6.根据权利要求1或2所述的方法，还包括训练机器学习模型(410)以确定所述经修改的层工具路径，包括通过：配置参数化重新排序算法(420)，所述参数化重新排序算法(420)考虑物理零件的3D打印中的多个参数；提供所述多个参数的试验参数值(433)和具有对应热临界度度量(432)的初始层工具路径(431)，作为所述训练的输入；
通过所述训练，利用对应的热临界度度量(442)在候选层工具路径(441)上迭代，以基于所述热临界度度量(442)和所述候选层工具路径(441)的总体构建时间来优化所述参数化重新排序算法(420)；以及从所述迭代获得指定所述多个参数的经学习的参数值的所述机器学习模型(410)。7.根据权利要求6所述的方法，其中，将所述多个工具路径段重新排序成所述经修改的层工具路径包括：提供所述原始的层工具路径和所述原始的层工具路径的所述热临界度度量作为所述机器学习模型(410)的输入；以及获得所述经修改的层工具路径作为所述机器学习模型的输出(410)。8.一种系统，包括：访问引擎，其被配置为：访问3D CAD对象的切片的原始的层工具路径，其中，所述3D ...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：西门子工业软件有限公司，
类型：发明
国别省市：