公开了产生用于利用实体自由成形制造（“ＳＦＦ”）生产的零件（５０）的支撑件（３０）的方法。该方法包括定义构成零件的多层（Ｌ），对于每一层，确定需要支撑件的那些区域（Ｒ）。该方法还包括把不同层（Ｌ）的区域合并成需要支撑件的一个或多个公共区域，并为所述一个或多个公共区域中的每一个提供至少一个支撑件。结果是与常规的ＳＦＦ制造方法相比，使用较少的支撑件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用实体自由成形制造生产的三维零件的产生，更具体地说，涉及利 用实体自由成形制造生产的零件用支撑件的产生。
技术介绍
目前存在多种快速产生用于限量制造的模型、原型和实物(“零件”)的技术。这些 技术通常被称为实体自由成形制造技术，这里称为“SFF”。一些SFF技术包括立体光刻术， 选择性沉积成形，分层实体制造，选择性相区沉积(selective phase area deposition), 多相喷射固化，弹道粒子制造，熔融沉积成形，粒子沉积，激光烧结，膜转印成像等等。通常 在SFF中，与本质上通常为减成法的常规制造技术相反，按照加成方式用建材生产复杂零 件。例如，在多数常规制造技术中，利用机械加工去除材料，或者用模型或铸模把材料成形 为接近最终形状，随后进行修整。相反，加成制造技术递增地一层一层把建材的各个部分添 加到目标位置，以便构成复杂零件。SFF技术一般利用零件的计算机图形表示和建材的供应 逐层地制造零件。与传统的制造方法相比，SFF技术具有许多优点。例如，SFF技术显著缩短开发原 型零件的时间，能够用快速制造方法生产限量零件。SFF技术还消除对与常规减成制造方法 相关的复杂作业和加工的需要，包括为定制应用产生模具的需要。另外，用SFF技术能够根 据计算机图形数据(例如，计算机辅助设计(CAD)文件)直接生产定制的零件。通常，在多数SFF技术中，通过凝固或固化连续多层的建材，逐层地形成结构。例 如，在立体光刻术中，穿过连续多层的液体光聚合物树脂扫描一般在紫外辐射带中的紧聚 焦能量束，以有选择地固化每层树脂，从而形成多层零件。在选择性激光烧结中，穿过连续 多层的粉末材料扫描紧聚焦能量束，比如激光束，以有选择地烧结或熔化每层中的粉末，从 而形成多层零件。在选择性沉积成形中，以不连续小滴的形式喷射或滴落建材，或者通过喷 嘴挤出建材，以致在温度变化和/或暴露在光化辐射之中时，建材变得相对坚硬，以便层状 地制作三维零件。在膜转印成像(“FTI”)中，薄膜把薄的树脂涂层转印到像面区，在像面区，用光化 辐射有选择地固化与零件的断面层对应的树脂的各个部分，以形成多层零件中的一层。一些SFF技术要求利用连接零件和支撑面的支撑件，把零件挂在诸如制作台、平 台等之类的支撑面上。在美国专利5595703 ；6558606和6797351中公开了生产支撑件的现 有方法，这些专利的公开内容在此整体弓I为参考。不过，在对正在生产的零件和支撑正在生 产的零件的支撑件施加各种外力和内力的某些SFF技术中，这些现有支撑件并不总是令人MM o用于SFF系统的现有支撑结构方法的另一种缺点在于多数情况下，它们往往需要 大量的人为互动。在开始制作之前，需要人工检查和编辑由现有支撑结构方法和软件确定 的支撑件，以确保所有要求的区域得到支撑。这是一个重大的问题，因为即使对于经验丰富 的用户来说，编辑支撑件也需要大量的人为互动。这显著降低了原本设计成快速、短暂、易用且功能友好的SFF系统的生产能力。用于SFF系统的现有支撑结构方法的另一种缺点在于过多的支撑结构或不足的 支撑结构的产生。另外，支撑件可能并未支撑正被固化的准确零件几何体。从而，支撑件有 可能并不支撑实际正被投射光或导引光固化的准确几何体。当在新的实体成像技术，比如FTI中使用现有的立体光刻支撑结构方法时，可能 出现的另一个潜在缺点是支撑件几何形状缺少变化。目前的支撑件具有三角形断面，从底 部到顶部厚度无变化。从而，支撑件厚度始终为1像素宽，这要求在制作期间和之后使用大 量的支撑件充分支撑零件。
技术实现思路
本专利技术包括产生用SFF生产的零件的支撑件的各种方法。本专利技术还包括具有各种 形状，尺寸，位置和其它性质的支撑件(也称为“支撑结构”)。一个例证实施例包括FTI系 统用支撑件，在FTI系统中，常常借助零件和制作台之间的支撑件颠倒生产零件，从而需要 强度较高的支撑件来保持零件悬挂在制作台上，尽管当零件与像面、膜面或其它表面分离 时，施加于零件上的脱除力较高。其它实施例提供形成用于备选SFF技术，比如立体光刻和选区沉积成形的改进支 撑件的方法，以提供两个非限制性例子。本专利技术的一个方面目的在于一种产生用于利用SFF形成的三维零件的支撑结构 的方法。所述方法包括对立体光刻(STL)模型切片，以产生零件体素；根据零件体素产生二 维层数据和像素数据；对STL应用补偿或校正，以校正成像误差，和利用像素混合正确地决 定边界的位置；确定支撑锚；产生支撑体素；和产生初始STL模型的像素表示的支撑结构。在下面的详细说明中还描述了另外的实施例。附图说明上面概括地说明了本专利技术，现在参考附图，所述附图不一定按比例绘制，并且是对 本专利技术的举例说明，而不是对本专利技术的限制，其中图1是在制作台上形成的两个零件-即，茶壶底座和莲蓬头的示意平面图，并且表 示了用于每个零件的支撑件；图2是在制作台上的制作的茶壶底座和莲蓬头的透视图，并且表示了用于支撑零 件的支撑件；图3是待制作的例证零件的示意X-Z图，图解说明了“可能被选中的”像素PP ；图4是待制作的例证零件的最顶层的X-Y示意图，表示了起点像素P1 ；图5是类似于图4的X-Y示意图，表示额外像素在指定层L的定义区域R中的包 含；图6类似于图5，表示更多额外像素在定义区域R中的包含；图7类似于图6，表示区域R1被完全识别；图8是零件的X-Y示意图，表示外边界像素P0 ；图9是零件的X-Y示意图，表示物体的选定层的内边界像素PI和外边界像素P0 ；图10和11是物体的例证层的示意图，图解说明通过在区域中“插入”选定像素的自支撑像素的识别；图12是包括通过在图10和11中图解说明的“插入”方法确定的自支撑区的例证 零件的透视图；图13是例证物体的所关心的区域R的例证X-Y视图；图14是表示平坦顶部和两个陡峭侧壁的图13的所关心区域的X-Z视图；图15是相对于制作台的例证零件的X-Z示意图，表示零件的边界和边缘；图16是类似于图15的X-Z示意图，表示该区域的Zmin和Zmax值；图17是包括许多“岛状物”和桥式结构的例证零件的示意X-Z示图；图18类似于图17，表示五个不同的岛状特征的识别；图19是将由支撑结构支撑的一层的最大截面的例子；图20类似于图19，不过表示了位于零件截面内的表面支撑件；图21A表示由现有支持结构支撑的例证零件的例证示意侧视图，图解说明具有过 少支撑件的支撑结构；图21B类似于图21A，只是该零件由过多的支撑件支撑；图22是例证零件的示意图，其中用按照现有技术的导致支撑件和零件之间失配 的方式计算支撑件；图23是利用切片数据、体素和像素产生支撑件的例证方法的流程图；图24是X-Z平面中的零件连同制作台一起的示意图，图解说明用于描述该零件的 不同种类的体素；图25是类似于图24的示意图，图解说明在零件中的支撑锚的支撑体素的结构；图26A是例证零件或“STL”模型的透视图，图26B是例证零件或“STL”模型的侧 视图，在图26B中显示表示当前处理层和前一处理层的“当前层”和“前一层”；图27是图解说明由零件体素构成支撑体素的例证方法的图示流程图；图28是零件的一部分的特写视图，图解说明通过把朝下的体素移动一定的补偿 距离，应用Z-本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在制作台上支撑用实体自由成形制造（ＳＦＦ）形成的零件的方法，包括：定义构成零件的多层；对于至少一层，通过确定该层的一个或多个自支撑部分，确定需要支撑件的区域；把不同层的区域合并成零件的一个或多个公共区域；和为所述一个或多个公共区域提供至少一个支撑件。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-9-17 60/972,823;US 2008-5-21 61/055,074一种在制作台上支撑用实体自由成形制造(SFF)形成的零件的方法，包括定义构成零件的多层；对于至少一层，通过确定该层的一个或多个自支撑部分，确定需要支撑件的区域；把不同层的区域合并成零件的一个或多个公共区域；和为所述一个或多个公共区域提供至少一个支撑件。2.按照权利要求1所述的方法，其中所述区域由一个或多个像素定义，所述方法还包括对于至少一层，分析与所述一个或多个像素相关的陡度，并识别被认为是自支撑的与 足够陡度相关的那些像素。3.按照权利要求2所述的方法，其中分析陡度包括在所述层内沿正交方向确定陡度， 以及认为在所述层内沿两个正交方向都具有阈值陡度的那些像素是自支撑的。4.按照权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个公共区域具有相关的尺寸，其中 为公共区域提供至少一个支撑件包括提供截面面积在对应公共区域的尺寸的约0. -约10%的范围的至少一个支撑件。5.按照权利要求1所述的方法，还包括 从所述制作台除去所述零件；从所述零件除去用于所述一个或多个公共区域的所述至少一个支撑件；和 消除由所述至少一个支撑件形成的零件异常。6.按照权利要求1所述的方法，其中提供所述至少一个支撑件包括 识别所述零件的一个或多个局部最高点；识别与所述局部最高点相关的至少一个岛状物；识别所述岛状物的最大截面，和该岛状物的最大截面的像素的对应数目；和 定义为充分支撑该岛状物而需要的支撑像素的总数。7.按照权利要求6所述的方法，其中为充分支撑岛状物而需要的支撑像素的总数至少 为对应岛状物的所述最大截面的像素数目的1%。8.按照权利要求1所述的方法，还包括 为至少一个局部最高点提供至少一个支撑件。9.按照权利要求8所述的方法，还包括 计算所述一个或多个公共区域的质心；和 在所述质心处提供至少一个支撑件。10.按照权利要求9所述的方法，还包括 提供数目为NS的表面支撑件，其中NS = NT- (NM+NC)，其中NT是所需要的支撑像素的总数，匪是所需...
【专利技术属性】
技术研发人员：CW霍尔，R库尔卡尼，M穆杰德赫，鸿清V王，JC维斯特，
申请(专利权)人：三D系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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