增材制造方法、處理對(duì)象數(shù)據(jù)的方法、數(shù)據(jù)載體、對(duì)象數(shù)據(jù)處理器和所制造的對(duì)象與流程

本公開涉及增材制造方法，特別地涉及一種增材制造方法，其中，將諸如金屬粉末的顆粒材料以多層沉積到構(gòu)建區(qū)域中，每層的多個(gè)部分在每層沉積期間或之后被結(jié)合在一起以形成對(duì)象的各部分，從而由一系列層在構(gòu)建區(qū)域中形成對(duì)象。對(duì)象的每個(gè)層的結(jié)合部分通常也被結(jié)合到先前層的結(jié)合部分，使得對(duì)象通過(guò)連續(xù)沉積的層以連續(xù)的方式形成。結(jié)合通常通過(guò)選擇性沉積結(jié)合劑進(jìn)行。本公開還涉及一種在這種方法中使用的處理對(duì)象數(shù)據(jù)的方法，以及用于實(shí)現(xiàn)處理對(duì)象數(shù)據(jù)的方法的數(shù)據(jù)載體和對(duì)象數(shù)據(jù)處理器。本公開還涉及實(shí)現(xiàn)該制造方法的裝置以及通過(guò)該制造方法制造的對(duì)象。

背景技術(shù)：

在增材制造方法，被廣泛地認(rèn)為是為傳統(tǒng)減材制造方法提供重要的和有利的替代方案，其中，對(duì)象通過(guò)將構(gòu)造材料的各部分結(jié)合在一起以形成對(duì)象而被構(gòu)建，在所述減材制造中，對(duì)象通過(guò)去除材料的一部分以限定對(duì)象的表面來(lái)形成。

在多種增材制造中，構(gòu)造材料作為一系列層被沉積到構(gòu)建區(qū)域中，每層的各部分被結(jié)合在一起并且還與下面的層的先前結(jié)合部分結(jié)合在一起，以建立一個(gè)待被制造的對(duì)象。一類特殊類型的增材制造(通常被稱為3d打印)涉及顆粒材料的順序?qū)拥綐?gòu)建區(qū)域中的沉積，和在每個(gè)層的沉積之后或期間，通過(guò)選擇性地施加來(lái)自例如布置成跨過(guò)沉積層，并布置成在每個(gè)已沉積的層上的期望位置上選擇性地沉積結(jié)合劑的噴墨頭的液體結(jié)合劑，將層的各部分選擇性地結(jié)合在一起。

如果待被制造的對(duì)象的工程要求不強(qiáng)制要求在對(duì)象中具有高強(qiáng)度，則在沉積結(jié)合劑到顆粒構(gòu)造材料的順序?qū)拥墓に囃瓿芍?，就足以認(rèn)為對(duì)象的制造已經(jīng)完成。這種制造的對(duì)象主要由因結(jié)合劑的存在而導(dǎo)致的顆粒構(gòu)造材料的顆粒之間的結(jié)合強(qiáng)度獲得它們的機(jī)械工程性能。然而，依靠結(jié)合劑結(jié)合顆粒彼此通常導(dǎo)致低的強(qiáng)度和隨之而來(lái)的對(duì)象易于斷裂的傾向。

因此，一類3d打印技術(shù)使用顆粒構(gòu)造材料，例如金屬或非金屬粉末，其隨后在適當(dāng)?shù)臈l件例如施加升高的溫度或壓力下被燒結(jié)。特別地，例如通過(guò)加熱到低于金屬熔點(diǎn)的溫度，由作為顆粒構(gòu)造材料的金屬粉末制成的對(duì)象可以被燒結(jié)，以實(shí)現(xiàn)具有顯著改善的機(jī)械性能的對(duì)象。

然而，當(dāng)燒結(jié)對(duì)象由以下顆粒構(gòu)造材料(所述顆粒構(gòu)造材料在燒結(jié)之前包括將顆粒構(gòu)造材料的顆粒彼此結(jié)合以形成對(duì)象的結(jié)合劑制成時(shí))，涂覆顆粒的結(jié)合劑的存在可能干擾燒結(jié)過(guò)程，且可以導(dǎo)致與通過(guò)燒結(jié)不包含任何結(jié)合劑的等效純顆粒構(gòu)造材料形成的部件相比，有利的機(jī)械性能如硬度和壓縮強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度的降低。

因此，存在提供能夠改善由這種技術(shù)制造的對(duì)象的機(jī)械性能的方法和裝置的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開的第一方面，提供了一種用于制造對(duì)象的增材制造方法。該方法包括沉積顆粒金屬構(gòu)造材料的連續(xù)層。該方法包括選擇性地結(jié)合每個(gè)層的第一區(qū)域以形成構(gòu)造材料的結(jié)合殼體，通過(guò)將結(jié)合劑沉積到圍繞保持未結(jié)合的第二區(qū)域的第一區(qū)域中來(lái)限定對(duì)象的外部。該方法包括從保留在殼體之外的構(gòu)造材料分離殼體和所封圍的未結(jié)合構(gòu)造材料。

在一個(gè)實(shí)施方式中，由殼體包圍的體積的至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或至少95％在所制造的對(duì)象中未結(jié)合。

在一個(gè)實(shí)施方式中，殼體是連續(xù)的并且基本上或完全地限定對(duì)象的外部。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還包括在殼體和所封圍的構(gòu)造材料從保留在殼體外部的構(gòu)造材料分離之后，在在第一溫度下進(jìn)行的脫離結(jié)合過(guò)程中對(duì)構(gòu)造材料的結(jié)合區(qū)域進(jìn)行脫離結(jié)合，所述第一溫度低于構(gòu)造材料的熔點(diǎn)。

在一個(gè)實(shí)施方式中，第一溫度不超過(guò)構(gòu)造材料的熔點(diǎn)的90％、80％、70％或60％。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還包括在殼體和封圍的構(gòu)造材料被燒結(jié)到一起以形成對(duì)象的燒結(jié)過(guò)程中升高殼體和封圍的構(gòu)造材料到第二溫度，所述第二溫度高于第一溫度。

在一個(gè)實(shí)施方式中，第二溫度不超過(guò)構(gòu)造材料的熔點(diǎn)的90％、80％或70％。

在一個(gè)實(shí)施方式中，升高殼體和封圍的構(gòu)造材料到殼體和封圍的構(gòu)造材料燒結(jié)在一起的第二溫度是在脫離結(jié)合過(guò)程中對(duì)構(gòu)造材料的結(jié)合區(qū)域脫離結(jié)合之后發(fā)生的。

在一個(gè)實(shí)施方式中，脫離結(jié)合過(guò)程在空氣、還原氣氛、氧化氣氛、惰性氣氛或催化氣氛中、和/或在低于800mbar的壓力下之一中進(jìn)行。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包括固化結(jié)合劑。

在一個(gè)實(shí)施方式中，金屬選自純金屬或合金，純金屬或合金具有大于50％、大于60％、大于70％或大于80％的鐵、鈦、金、銅、銀或鎳。

在一個(gè)實(shí)施方式中，金屬?gòu)募兘饘倩蚝辖鹬羞x擇，純金屬或純合金具有六方密排晶體結(jié)構(gòu)。

在一個(gè)實(shí)施方式中，結(jié)合劑是可空氣固化的、可熱固化的或可紫外線固化的。

在一個(gè)實(shí)施方式中，殼體具有小于2mm、小于1mm、小于0.5mm、小于0.25mm或小于0.125mm的厚度。

根據(jù)本公開的第二方面，提供了根據(jù)第一方面的方法制造的對(duì)象。

根據(jù)本公開的第三方面，提供了一種處理對(duì)象數(shù)據(jù)的方法。該方法包括獲得表示待被制造對(duì)象的對(duì)象數(shù)據(jù)。該方法包括識(shí)別待被制造的對(duì)象的表面部分。該方法包括基于所識(shí)別的表面部分生成殼體數(shù)據(jù)，殼體數(shù)據(jù)表示待被制造的對(duì)象的從所識(shí)別的表面部分向內(nèi)延伸的殼體部分。該方法包括輸出生成的殼體數(shù)據(jù)。

根據(jù)本公開的第四方面，提供了一種攜帶程序指令的數(shù)據(jù)載體，程序指令被配置為當(dāng)被執(zhí)行時(shí)使數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行根據(jù)第三方面的方法。

根據(jù)本公開的第五方面，提供了一種對(duì)象數(shù)據(jù)處理器。該對(duì)象數(shù)據(jù)處理器包括對(duì)象數(shù)據(jù)獲取單元，其可操作用于獲取表示待被制造對(duì)象的對(duì)象數(shù)據(jù)。對(duì)象數(shù)據(jù)處理器包括表面部分識(shí)別單元，其可操作用于識(shí)別待被制造的對(duì)象的表面部分。對(duì)象數(shù)據(jù)處理器包括殼體數(shù)據(jù)生成單元，其可操作用于基于所識(shí)別的表面部分生成殼體數(shù)據(jù)，殼體數(shù)據(jù)表示待被制造的對(duì)象的從所識(shí)別的表面部分向內(nèi)延伸的殼體部分。對(duì)象數(shù)據(jù)處理器包括用于輸出生成的殼體數(shù)據(jù)的殼體數(shù)據(jù)輸出單元。

根據(jù)本公開的第六方面，提供了一種用于制造對(duì)象的增材制造方法。該方法包括沉積構(gòu)造材料的連續(xù)層。該方法包括選擇性地結(jié)合每個(gè)層的第一區(qū)域以形成限定對(duì)象外部的構(gòu)造材料的結(jié)合殼體。該方法包括選擇性地結(jié)合每個(gè)層的第二區(qū)域以形成與殼體接觸的支撐部分，所述支撐部分用于內(nèi)部地支撐殼體以抵抗外力。

在一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)層的在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間延伸的區(qū)域基本上保持不結(jié)合。

在一個(gè)實(shí)施方式中，殼體是連續(xù)的，且基本上或完全地限定對(duì)象的外部。

在一個(gè)實(shí)施方式中，第一區(qū)域通過(guò)選自以下的方法結(jié)合：局部燒結(jié)、局部熔化、液體結(jié)合劑的沉積或局部光聚合。

在一個(gè)實(shí)施方式中，第二區(qū)域通過(guò)選自以下的方法結(jié)合：局部燒結(jié)、局部熔化、液體結(jié)合劑的沉積或局部光聚合。

在一個(gè)實(shí)施方式中，第一區(qū)域和第二區(qū)域通過(guò)共同的結(jié)合方法來(lái)結(jié)合。

在一個(gè)實(shí)施方式中，第一區(qū)域和第二區(qū)域分別通過(guò)不同的結(jié)合方法來(lái)結(jié)合。

在一個(gè)實(shí)施方式中，第一區(qū)域和第二區(qū)域被結(jié)合成使得第一區(qū)域比第二區(qū)域相對(duì)更強(qiáng)地被結(jié)合。

在一個(gè)實(shí)施方式中，第一區(qū)域與第二區(qū)域相比，每單位層面積被結(jié)合有更大體積的液體結(jié)合劑。

在一個(gè)實(shí)施方式中，支撐部分具有橫過(guò)殼體并在殼體內(nèi)延伸的結(jié)合材料列的形式。

在一個(gè)實(shí)施方式中，支撐部分具有橫過(guò)殼體并在殼體內(nèi)延伸的結(jié)合材料的三維網(wǎng)格的形式。

在一個(gè)實(shí)施方式中，網(wǎng)格包括規(guī)則且重復(fù)的單元結(jié)構(gòu)。

在一個(gè)實(shí)施方式中，網(wǎng)格包括不規(guī)則結(jié)構(gòu)。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還包括從保留在殼體外部的構(gòu)造材料分離殼體和封圍的構(gòu)造材料。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還包括使殼體和封圍的構(gòu)造材料升高到第一溫度，殼體和封圍的構(gòu)造材料在第一溫度被燒結(jié)到一起以形成對(duì)象。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還包括，在殼體和封圍的構(gòu)造材料從保留在殼體外部的構(gòu)造材料分離之后，并且在使殼體和封圍的構(gòu)造材料升高到第一溫度之前，在低于第一溫度的第二溫度下進(jìn)行的脫離結(jié)合過(guò)程中，使構(gòu)造材料的結(jié)合區(qū)域脫離結(jié)合。

根據(jù)本公開的第七方面，提供了一種處理對(duì)象數(shù)據(jù)的方法。該方法包括獲得表示待被制造的對(duì)象的對(duì)象數(shù)據(jù)。該方法包括識(shí)別待被制造的對(duì)象的表面部分。該方法包括基于所識(shí)別的表面部分生成殼體數(shù)據(jù)，殼體數(shù)據(jù)表示待被制造的對(duì)象的從所識(shí)別的表面部分向內(nèi)延伸的殼體部分。該方法包括基于所識(shí)別的表面數(shù)據(jù)生成支撐部分?jǐn)?shù)據(jù)，所述支撐部分?jǐn)?shù)據(jù)表示接觸殼體的支撐部分，所述支撐部分用于內(nèi)部地支撐殼體以抵抗外力。該方法包括組合支撐部分?jǐn)?shù)據(jù)和殼體數(shù)據(jù)，以獲得表示殼體和布置在殼體內(nèi)的支撐部分的組合數(shù)據(jù)。該方法包括輸出組合數(shù)據(jù)。

根據(jù)本公開的第八方面，提供了一種攜帶程序指令的數(shù)據(jù)載體，該程序指令被配置為當(dāng)被執(zhí)行時(shí)使數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行根據(jù)第七方面的方法。

根據(jù)本公開的第九方面，提供了一種對(duì)象數(shù)據(jù)處理器。該對(duì)象數(shù)據(jù)處理器包括對(duì)象數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取表示待被制造的對(duì)象的對(duì)象數(shù)據(jù)。對(duì)象數(shù)據(jù)處理器包括表面部分識(shí)別單元，其可操作用于識(shí)別待被制造的對(duì)象的表面部分。對(duì)象數(shù)據(jù)處理器包括殼體數(shù)據(jù)生成單元，其可操作用于基于所識(shí)別的表面部分生成殼體數(shù)據(jù)，殼體數(shù)據(jù)表示待被制造的對(duì)象的從所識(shí)別的表面部分向內(nèi)延伸的殼體部分。對(duì)象數(shù)據(jù)處理器包括支撐部分?jǐn)?shù)據(jù)生成單元，其可操作以用于基于所識(shí)別的表面數(shù)據(jù)生成支撐部分?jǐn)?shù)據(jù)，所述支撐部分?jǐn)?shù)據(jù)表示接觸殼體的支撐部分，所述支撐部分用于內(nèi)部地支撐殼體以抵抗外力。對(duì)象數(shù)據(jù)處理器包括組合單元，其可操作以組合支撐部分?jǐn)?shù)據(jù)和殼體數(shù)據(jù)，以獲得表示殼體和布置在殼體內(nèi)的支撐部分的組合數(shù)據(jù)。對(duì)象數(shù)據(jù)處理器包括用于輸出組合的殼體數(shù)據(jù)的組合數(shù)據(jù)輸出單元。

根據(jù)本公開的第十方面，提供了通過(guò)根據(jù)第六方面的方法制造的對(duì)象。

附圖說(shuō)明

為了更好地理解本公開的內(nèi)容，并且為了說(shuō)明如何實(shí)施本發(fā)明，僅作為示例參考附圖，其中：

圖1至6表示增材制造工藝中的步驟；

圖7示出了增材制造工藝的流程圖；

圖8表示增材制造工藝中的一個(gè)沉積的且選擇性結(jié)合的層；

圖9表示根據(jù)被公開的增材制造工藝的制造對(duì)象，其已被分割以顯示其內(nèi)部；

圖10a表示通過(guò)根據(jù)本公開的方法形成的對(duì)象的微觀結(jié)構(gòu)；

圖10b表示通過(guò)比較方法形成的對(duì)象的微觀結(jié)構(gòu)；

圖11表示與在圖9中表示的制造對(duì)象相當(dāng)?shù)闹圃鞂?duì)象，具有替代內(nèi)部結(jié)構(gòu)配置；

圖12示出了表示根據(jù)本公開的處理數(shù)據(jù)的方法的流程圖；

圖13表示根據(jù)本公開的用于處理對(duì)象數(shù)據(jù)的裝置；

圖14表示根據(jù)本公開的處理對(duì)象數(shù)據(jù)的替代方法；和

圖15表示根據(jù)本公開的另一方面的用于處理對(duì)象數(shù)據(jù)的裝置。

具體實(shí)施方式

圖1示出了一制造裝置，在該制造裝置中可實(shí)現(xiàn)本公開的思想。圖1的裝置10具有帶上表面11a的臺(tái)11。這里，上表面11a是平坦的。設(shè)置在臺(tái)11的表面11a中的是一個(gè)凹阱12，其兩側(cè)由從臺(tái)的表面11a在垂直的方向延伸的側(cè)壁11b限定。排列在凹阱12中并且具有在桌表面的平面(xy平面)內(nèi)與凹阱相匹配的延伸范圍的是支撐板13。支撐板13也具有平坦的上表面13a，且可移動(dòng)地布置在凹阱12中，使得凹阱的深度在垂直于臺(tái)11的表面11a的方向(z方向)上、從而在臺(tái)11的表面11a和支撐板13的表面13a之間的凹阱的深度是可變的。例如，支撐板13可以通過(guò)活塞14移動(dòng)，活塞14適于根據(jù)來(lái)自裝置的控制單元(未示出)的指令升高和降低支撐板13。

雖然圖1在剖面(xz平面的橫截面)畫出，但是，凹阱、臺(tái)和板均具有沿著在進(jìn)入紙面的方向(y方向)的延伸范圍。例如，凹阱12以及相應(yīng)的支撐板13可以是矩形的、正方形的、圓形的、橢圓形的，或者當(dāng)在垂直于臺(tái)11的表面11a的方向(即，進(jìn)入凹阱)觀察時(shí)可以具有其它形狀。

當(dāng)然，盡管臺(tái)11的表面在這里被公開為平坦的，但是該表面可以是彎曲的或傾斜的，并且在一些結(jié)構(gòu)中可能相對(duì)于凹阱稍微向上傾斜或向下遠(yuǎn)離。

在臺(tái)11的表面上方，打印頭15布置成能至少在x方向上平移。例如，可以設(shè)置導(dǎo)軌16，其沿著x方向延伸，打印頭15可以沿著所述導(dǎo)軌布置成通過(guò)例如滑輪、齒輪齒條驅(qū)動(dòng)或蝸桿驅(qū)動(dòng)來(lái)平移。打印頭15可以在裝置的控制單元的控制下移動(dòng)。這里的打印頭15具有兩個(gè)分配部件，即，布置成當(dāng)打印頭15橫過(guò)凹阱12平移時(shí)將顆粒構(gòu)造材料沉積到凹阱12中的構(gòu)造材料沉積單元15a，和布置成當(dāng)打印頭15橫過(guò)凹阱12時(shí)在凹阱12中的選定位置分配結(jié)合劑(例如液體結(jié)合劑)以將先前沉積的顆粒構(gòu)造材料的部分結(jié)合在一起的結(jié)合劑沉積單元15b。

構(gòu)造材料沉積單元15a和結(jié)合劑沉積單元15b中的每一個(gè)均可耦接到適當(dāng)?shù)牟牧蟽?chǔ)存器，每個(gè)儲(chǔ)存器可以作為打印頭15的一部分被提供，或者可以被布置在裝置10的另一部分，或者可以從外部提供。

打印頭15可以布置成僅在一個(gè)方向(x方向)上正向和反向橫過(guò)凹阱12平移，或者也可以布置成在另一個(gè)方向以一定角度(例如垂直方向(y方向))平移到第一方向。

在本結(jié)構(gòu)中，打印頭15布置成在凹阱12上方在僅一個(gè)方向(x方向)上行進(jìn)。為了允許構(gòu)造材料沉積單元15a跨過(guò)凹阱12的整個(gè)寬度在垂直于打印頭15的平移方向(y方向)的方向上沉積顆粒構(gòu)造材料，構(gòu)造材料沉積單元15a可以在垂直于打印頭15的行進(jìn)方向(y方向)的方向上具有與凹阱12的最大寬度方向相同或更大的延伸范圍，并且可以提供一個(gè)或多個(gè)構(gòu)造材料沉積位置，在控制單元的控制下，構(gòu)造材料可以從所述構(gòu)造材料沉積位置被分配，以便在凹阱的寬度上沉積均勻的粉末層。例如，構(gòu)造材料沉積單元15a可以具有在凹阱12的整個(gè)寬度上延伸的縫隙形狀的單個(gè)大的分配孔口，或者可以被設(shè)置有在凹阱12的寬度上以陣列被布置的足夠緊密地被間隔開的若干較小分配孔，以便沉積均勻的粉末層到凹阱中。

通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)打印頭15沿著導(dǎo)軌16橫過(guò)凹阱12時(shí)，基本上均勻的粉末層可以被分配到凹阱中，其厚度可以由顆粒構(gòu)造材料從構(gòu)造材料沉積單元15a中被分配的速率和打印頭15橫向跨過(guò)凹阱12的速度來(lái)確定。

打印頭15還可以設(shè)置有平滑裝置，例如刮刀或平滑輥，其可以相對(duì)于其中打印頭15在從構(gòu)造材料沉積單元15a分配構(gòu)造材料的同時(shí)移動(dòng)的向前方向(x方向)在構(gòu)造材料沉積單元15a的后面被布置，以便平滑在此移動(dòng)期間沉積的構(gòu)造材料層的深度的任何不規(guī)則性。平滑單元可以相對(duì)于打印頭15縮回，或者可以相對(duì)于臺(tái)11的表面11a或相對(duì)于構(gòu)造材料沉積單元15a的一個(gè)或多個(gè)分配孔口的高度在高度上被固定。

結(jié)合劑沉積單元15b相對(duì)于其中打印頭15在從構(gòu)造材料沉積單元15a沉積構(gòu)造材料的同時(shí)行進(jìn)的行進(jìn)方向被布置在構(gòu)造材料沉積單元15a的后面。結(jié)合劑沉積單元15b適于在凹阱12中的各種位置選擇性地沉積結(jié)合劑，以便將預(yù)先沉積的構(gòu)造材料的部分結(jié)合在一起，以形成在沉積的層中的接合區(qū)域。

在本結(jié)構(gòu)中，結(jié)合劑沉積單元15b是布置成根據(jù)來(lái)自裝置的控制單元的命令噴射結(jié)合劑液滴的噴墨式打印頭。結(jié)合劑沉積單元15b可以提供一組以預(yù)定間隔在凹阱12的寬度方向上延伸的孔口，每個(gè)孔口可獨(dú)立地控制，以便當(dāng)打印頭15沿著導(dǎo)軌16橫過(guò)凹阱12時(shí)，在沉積的層上在不同位置選擇性地沉積結(jié)合劑。在另一種結(jié)構(gòu)中，結(jié)合劑沉積單元15b可以僅具有一個(gè)或較少數(shù)量的孔口，結(jié)合劑可以從該孔口噴射，并且可以布置成在垂直于打印頭15橫過(guò)凹阱12的行進(jìn)方向的方向上平移跨過(guò)打印頭15。在第一種結(jié)構(gòu)中，結(jié)合劑被沉積的位置由被激活以沉積結(jié)合劑的孔口和打印頭15跨過(guò)凹阱12的位置決定，而在第二種結(jié)構(gòu)中，跨過(guò)凹阱12的寬度方向的結(jié)合劑沉積單元15b的位置也確定了其中結(jié)合劑被沉積的位置。

在一些結(jié)構(gòu)中，打印頭15從初始位置跨過(guò)凹阱12做第一次通過(guò)，其中構(gòu)造材料層被沉積，然后返回到初始位置，然后在相同方向上進(jìn)行第二次通過(guò)，其中結(jié)合劑被沉積在先前沉積的層上。在另一種結(jié)構(gòu)中，構(gòu)造材料從構(gòu)造材料沉積單元15a被沉積，并且在整個(gè)層已經(jīng)沉積之前，結(jié)合劑在同一次通過(guò)中從結(jié)合劑沉積單元15b選擇性地被沉積。這兩種結(jié)構(gòu)的后者在以下被采用，雖然前者是一種替代實(shí)施方式。

如果由結(jié)合劑沉積單元15b沉積的結(jié)合劑不需要特定的固化處理，例如，如果結(jié)合劑在與空氣接觸時(shí)固化，或者如果結(jié)合劑通過(guò)兩個(gè)同時(shí)或隨后的一起反應(yīng)和固化的噴射組分的組合形成，不需要額外的固化單元。然而，結(jié)合劑可以是例如可輻射固化的，并且可能需要施加例如紫外光來(lái)硬化和固化結(jié)合劑。在這種結(jié)構(gòu)中，打印頭15可以包括在其中當(dāng)沉積結(jié)合劑時(shí)打印頭15移動(dòng)的向前方向上在結(jié)合劑沉積單元的后面被布置的固化單元，使得由結(jié)合劑沉積單元15b沉積的結(jié)合劑可以通過(guò)從固化單元施加紫外(uv)光固化。在本結(jié)構(gòu)中，假設(shè)使用的結(jié)合劑不需要固化單元，因此沒(méi)有顯示固化單元。

在另外可能的結(jié)構(gòu)中，結(jié)合劑是可熱固化的，并且打印裝置可以被配置成提高凹阱的溫度以烘烤和固化結(jié)合劑。

打印頭的移動(dòng)、構(gòu)造材料沉積單元的激活以及結(jié)合劑沉積單元的激活和控制可以均由裝置的控制單元單獨(dú)地控制，使得當(dāng)打印頭橫過(guò)凹阱12時(shí)均勻的粉末層可以被沉積，并且該層的選定區(qū)域可以被結(jié)合在一起以形成該層的結(jié)合區(qū)域。

通常，層的厚度被控制成使得由結(jié)合劑沉積單元15b噴射的結(jié)合劑不僅穿透該層的整個(gè)厚度，且因此將層的全部厚度結(jié)合在一起，而且也將穿透過(guò)至層的下方，以便足以將層的結(jié)合部分與下層的結(jié)合部分結(jié)合。如果更厚的層待被沉積，則控制單元可以增加每單位面積被沉積層的被沉積結(jié)合劑量，并且如果更薄的層待被沉積，則可以減少該量。

在如圖2所示的結(jié)構(gòu)中，支撐板13已經(jīng)從表面11a被降低至少一個(gè)待沉積構(gòu)造材料層的厚度。從在圖2中所示的位置，打印頭15橫過(guò)凹阱12并從構(gòu)造材料沉積單元15b沉積一層構(gòu)造材料，同時(shí)將沉積的層的部分與從結(jié)合劑沉積單元15b沉積的結(jié)合劑結(jié)合在一起。這導(dǎo)致圖3所示的配置。其中具有選擇性地結(jié)合在一起的部分的構(gòu)造材料層7在凹阱12中位于支撐板13的上表面13a上。并且其中打印頭15現(xiàn)在位于凹阱的與在圖2中所示的起始位置相反的一側(cè)。從如圖3所示的位置，打印頭15返回到如圖2所示的起始位置，且支撐板13被進(jìn)一步降低另一層的厚度，如圖4所示。隨后打印的層可以具有與第一層相同的厚度，或者可以具有不同的厚度。在本結(jié)構(gòu)中，為簡(jiǎn)便起見，假設(shè)所有層具有相同的厚度。

從圖4所示的結(jié)構(gòu)，打印頭15跨過(guò)凹阱12進(jìn)行另一次通過(guò)，以便在凹阱12中的層7的頂部上沉積另外的層8，如與從圖2到圖3的轉(zhuǎn)變相聯(lián)系所描述的，如圖5所示。層8的部分被接合在一起，并且結(jié)合劑充分地穿透層8，以將層8的接合部分接合到直接位于下方的層7的接合部分。從圖4到圖5過(guò)渡過(guò)程然后被重復(fù)用于所需數(shù)量的層，層的數(shù)量和厚度以及每個(gè)層上的結(jié)合劑被沉積的位置根據(jù)待被制造的對(duì)象的設(shè)計(jì)來(lái)控制。最終，最后一層被打印，并且可選地在固化結(jié)合劑的烘烤過(guò)程后，打印的對(duì)象從凹阱12中被取出，得到圖6所示的結(jié)構(gòu)。從該結(jié)構(gòu)，支撐板13可以由活塞提升以獲得在圖1中所示的結(jié)構(gòu)，可從此點(diǎn)再次開始打印。

制造裝置10的控制，尤其是至少在每個(gè)層上結(jié)合劑被沉積的位置的控制由根據(jù)限定待被制造的物體的預(yù)定組制造指令通過(guò)控制單元(未示出)來(lái)進(jìn)行。通常，對(duì)于圖1中所示的裝置，制造指令定義通過(guò)待被制造的對(duì)象的一系列連續(xù)的切片，代表待被一起沉積的單個(gè)層的每個(gè)切片具有每個(gè)層上的結(jié)合劑待被沉積和因此組成層的顆粒將被接合在一起的位置的信息。這樣的信息可以例如作為連續(xù)xy平面上的一組沉積矢量，或者替代地，作為連續(xù)xy平面的一組像素圖像來(lái)被提供。

在一些配置中，控制單元可以被配置為以其他格式接受對(duì)象定義信息，并通過(guò)將對(duì)象數(shù)據(jù)適當(dāng)?shù)靥幚頌槎x一系列層的數(shù)據(jù)來(lái)控制裝置10以產(chǎn)生由這樣的數(shù)據(jù)定義的對(duì)象。例如，對(duì)象可以通過(guò)cad數(shù)據(jù)來(lái)定義，所述數(shù)據(jù)將對(duì)象定義為待被結(jié)合在一起的包圍對(duì)象區(qū)域的一組表面，作為從一組幾何圖元形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，或者作為3d光柵網(wǎng)格上的體素?cái)?shù)據(jù)。為了處理這種表示，控制單元可以將由對(duì)象數(shù)據(jù)表示的待被制造的對(duì)象劃分成一系列平面或切片，然后可以確定在其上結(jié)合劑待被沉積的每個(gè)平面或切片上的位置，以形成待被制造的對(duì)象。

在圖1至圖6中所示的且由制造裝置實(shí)現(xiàn)的制造工藝，可以是如圖7所示的更大的制造工藝的部分。在圖7所示的工藝中，在圖1至6所示的打印工藝被表示為步驟s2。在打印工藝之前，在打印工藝中使用的顆粒構(gòu)造材料可以在制備步驟中制備，例如可以被清潔以除去表面雜質(zhì)，或者可以進(jìn)行表面處理以活化表面，以便更好地與施加的結(jié)合劑結(jié)合。這種制備工藝如圖7的步驟s1所示。

在打印工藝之后，如果結(jié)合劑在打印工藝中不會(huì)發(fā)生固化，則結(jié)合劑可以在步驟s3中例如通過(guò)加熱對(duì)象至固化溫度而固化。這樣的步驟可以在制造裝置的凹阱中或其它地方進(jìn)行。接下來(lái)，對(duì)象可以被清潔以從對(duì)象的外表面去除多余的未結(jié)合的粉末，例如在步驟s4中使用液體或氣體射流和/或振動(dòng)去除多余的構(gòu)造材料。

接下來(lái)，可以進(jìn)行脫離結(jié)合步驟，如步驟s5所示，其中，對(duì)象的溫度被升高，且/或適當(dāng)?shù)臍夥毡皇┘樱员阏舭l(fā)或分解結(jié)合劑。例如，取決于結(jié)合劑或者粉末，脫離結(jié)合可以在低于燒結(jié)溫度的升高的溫度下進(jìn)行，或者可能在室溫下發(fā)生。例如，脫離結(jié)合溫度可以不超過(guò)構(gòu)造材料的熔點(diǎn)的90％、不超過(guò)80％、不超過(guò)70％或不超過(guò)60％。脫離結(jié)合可以在例如空氣氣氛、低真空(例如小于800mbar)、中真空(例如小于1mbar)、或高真空(例如小于0.01mbar)，反應(yīng)性氣氛(如催化氣氛)，氧化氣氛或還原氣氛，或惰性氣氛(如氮?dú)饣驓鍤?下進(jìn)行。氧化氣氛可以包括氧氣。催化氣氛可以包括硝酸。還原氣氛可以包括氫氣。脫離結(jié)合條件的選擇將取決于所使用的結(jié)合劑和構(gòu)造材料的組成，并且可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)直接的實(shí)驗(yàn)來(lái)優(yōu)化。

最后，在步驟s6中，對(duì)象可以被加熱到升高的溫度并保持在該溫度，從而在步驟s6中顆粒構(gòu)造材料被燒結(jié)在一起。s5和s6可以在相同的位置進(jìn)行，例如在熱處理室或其他地方。燒結(jié)溫度可以不超過(guò)構(gòu)造材料的熔點(diǎn)的90％、不超過(guò)80％或不超過(guò)70％。

根據(jù)本公開的結(jié)構(gòu)中，不是在最終產(chǎn)品中結(jié)合整個(gè)待固化的區(qū)域，而是圍繞這些區(qū)域的殼體被沉積，其中，區(qū)域的內(nèi)部基本上不結(jié)合。

在現(xiàn)有的方法中，圓柱形或球形對(duì)象已經(jīng)這樣制造：依次沉積一系列層且在每個(gè)層上具有結(jié)合在一起的圓形區(qū)域，從而每層之間的結(jié)合部分堆疊并在層之間連接在一起，形成圓柱形或球形對(duì)象。參考圖8，在平面圖中示出了一個(gè)這樣的層7，位于圓形邊界7a內(nèi)的圓形區(qū)域7b將被結(jié)合在一起。然而，本發(fā)明人認(rèn)為通過(guò)采用這種方法，即使使用脫離結(jié)合步驟，例如圖7的脫離結(jié)合步驟s5，所制造的對(duì)象的內(nèi)部中位于遠(yuǎn)離對(duì)象的任何表面的結(jié)合劑可能難以滲透至對(duì)象，或者如果脫離結(jié)合步驟包括分解結(jié)合劑，則為結(jié)合劑的分解產(chǎn)物難以滲透。在不希望受到任何特定理論束縛下，認(rèn)為在燒結(jié)步驟之前殘留在所制造的對(duì)象內(nèi)部的殘留結(jié)合劑或結(jié)合劑分解產(chǎn)物可能會(huì)抑制燒結(jié)工藝期間構(gòu)造材料顆粒表面之間的相互作用，從而可能導(dǎo)致在制造對(duì)象中的弱點(diǎn)。

因此，根據(jù)本公開，不是在與待被打印的對(duì)象的內(nèi)部相關(guān)聯(lián)的每個(gè)層上的每個(gè)位置處施加結(jié)合劑，本公開的結(jié)構(gòu)至少將結(jié)合劑施加至從待被制造的對(duì)象的表面向內(nèi)延伸的殼體區(qū)域，其包圍基本上未結(jié)合的粉末。例如，由殼體包圍的體積的至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或至少95％在制造對(duì)象中可能是未結(jié)合的。

關(guān)于每個(gè)層，如圖8所示，不是結(jié)合外表面7a的整個(gè)內(nèi)部7b，而結(jié)合從外表面7a延伸到內(nèi)表面7c的相對(duì)較薄的邊界區(qū)域，使得基本上未結(jié)合的粉末構(gòu)成對(duì)象的預(yù)期內(nèi)部。當(dāng)制造球體或圓柱體時(shí)，如圖8所示，限定在殼體的外表面7a和內(nèi)表面7c之間的結(jié)合區(qū)域7d可以形成環(huán)7d。然而，當(dāng)其他形狀被打印時(shí)，結(jié)合邊界區(qū)域7d可以具有另一適當(dāng)?shù)男螤?。在一些情況下，邊界區(qū)域7d可以具有最大和最小厚度，或者可以具有例如垂直于對(duì)象的外表面7a延伸的基本均勻的厚度。例如，殼體可以具有小于2mm、小于1mm、小于0.5mm、小于0.25mm或小于0.125mm的厚度。

通過(guò)采用如圖8所示的結(jié)構(gòu)，一旦在如圖1至圖6所示的工藝完成，結(jié)果將是在對(duì)象內(nèi)部具有圍繞未結(jié)合粉末的結(jié)合外部殼體的對(duì)象。殼體的厚度可以適當(dāng)?shù)乇徽{(diào)節(jié)，以便給予對(duì)象足夠的強(qiáng)度以允許在對(duì)象通過(guò)最終的燒結(jié)工藝獲得其最終制造強(qiáng)度之前處理和清潔。

根據(jù)本公開的圖1和圖6所示的工藝結(jié)果可以在圖9中看到，其中，制造對(duì)象20(被表示為在對(duì)象被形成的層7、8中的一個(gè)的平面中已被截面)被示為具有在對(duì)象的外表面20a和殼體的內(nèi)表面20c之間延伸的外殼體部分20d，在殼體20d內(nèi)側(cè)基本上未結(jié)合的粉末處于區(qū)域20b中。脫離結(jié)合和燒結(jié)與圖7相關(guān)描述的這樣的對(duì)象，或者甚至不進(jìn)行脫離結(jié)合步驟而燒結(jié)這樣的對(duì)象，可以導(dǎo)致更強(qiáng)的燒結(jié)結(jié)合，特別是在沒(méi)有提供結(jié)合劑的對(duì)象的內(nèi)部。因此，與其中結(jié)合劑在對(duì)象的所有最終固體部分存在的對(duì)象相比，可以獲得大大改善的機(jī)械性能。

為了在燒結(jié)之前對(duì)象可以被清潔和處理，優(yōu)選地，殼體20d可以基本上連續(xù)，即在其中沒(méi)有孔形成。然而，對(duì)于一些類型的粉末，允許在網(wǎng)狀殼體中具有小孔且制造時(shí)的粉末的填料足以防止內(nèi)部未結(jié)合區(qū)域的粉末在處理過(guò)程中通過(guò)孔落下是可以接受的。

本公開的思想具有有利應(yīng)用的一類構(gòu)造材料是純金屬或合金，其具有質(zhì)量上大于50％、大于60％、大于70％或大于80％的鐵、鈦、金、銅、銀或鎳。

本公開的思想具有有利應(yīng)用的一類構(gòu)造材料是具有六方密排晶體結(jié)構(gòu)的純金屬或合金。

實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，與現(xiàn)有技術(shù)方法相比，根據(jù)本公開制造的對(duì)象得到了顯著改善。例如，圖10a和10b示出了一個(gè)這樣的實(shí)驗(yàn)的比較結(jié)果。

兩個(gè)立方體部分通過(guò)將316l鋼的粉末用空氣硬化結(jié)合劑結(jié)合來(lái)制造。在根據(jù)先前實(shí)踐的工藝中，整個(gè)立方結(jié)構(gòu)在制造工藝中用結(jié)合劑結(jié)合。在根據(jù)本公開的示例中，厚度為1mm的立方殼體被打印以圍繞基本上未結(jié)合的粉末。顆粒粒度近似為15微米，并且在打印之后，兩種結(jié)構(gòu)都在空氣中于350℃脫離結(jié)合，在1370℃燒結(jié)。

樣品在燒結(jié)之后從兩個(gè)結(jié)構(gòu)的中心被取出。

圖10a示出了根據(jù)本公開的工藝獲得的結(jié)構(gòu)的顯微照片。圖10b示出了根據(jù)其中打印后結(jié)合劑注入整個(gè)對(duì)象的工藝獲得的微觀結(jié)構(gòu)?？梢郧宄乜闯?，與圖10b相比，圖10a表現(xiàn)出大大減小的孔徑，這與經(jīng)驗(yàn)觀察到的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)強(qiáng)度的改善是一致的。此外，與圖10b的情形相比，在圖10a中的密度也增加。在每種情況下微觀結(jié)構(gòu)的測(cè)量之后，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)從其中衍生出在圖10a中所示的樣品的對(duì)象的相對(duì)密度為99.7％，而從其中衍生出在圖10b中所示的樣品的對(duì)象的相對(duì)密度為97.9％。

當(dāng)使用ti6al4v的粉末進(jìn)行類似的工藝時(shí)，其中，所有參數(shù)保持相同，除了ti6al4v的脫離結(jié)合在惰性氬氣氣氛中進(jìn)行，燒結(jié)在1350℃下進(jìn)行，類似的結(jié)果可以被獲得，其中，通過(guò)在整個(gè)結(jié)構(gòu)中注入結(jié)合劑而產(chǎn)生的部件具有91％的相對(duì)密度，而通過(guò)僅在殼體區(qū)域中提供結(jié)合劑而產(chǎn)生的部件實(shí)現(xiàn)了99.7％的相對(duì)密度。

因此可以理解，通過(guò)采用在本公開中闡述的方法和概念可以獲得有利的效果。

對(duì)于大部件，可以理解，即使超過(guò)例如2mm的相對(duì)較厚的殼體也不足以在處理對(duì)象期間在燒結(jié)之前保持打印對(duì)象的結(jié)構(gòu)，這是由于例如對(duì)象的重量和/或質(zhì)量。因此，以下進(jìn)一步的方法可以被采用，其中，殼體如參照?qǐng)D8和9所公開的那樣被打印，但是殼體由支撐部分內(nèi)部支撐，所述支撐部分延伸跨過(guò)殼體的內(nèi)部并且由其中用結(jié)合劑結(jié)合的區(qū)域形成。這可以通過(guò)例如包括從圖8所示的邊界區(qū)域7d的內(nèi)表面7c的一側(cè)延伸的支撐部分來(lái)實(shí)現(xiàn)，其延伸到在殼體內(nèi)部的更遠(yuǎn)的一點(diǎn)的位置。為了與圖9進(jìn)行比較，獲得的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖11所示，其中，具有外表面30a和終止于殼體的內(nèi)表面30c并且圍繞未結(jié)合區(qū)域30b的殼體區(qū)域30d的對(duì)象30也呈現(xiàn)橫過(guò)殼體的內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)30e，以便向殼體提供內(nèi)部支撐。

在圖11中，內(nèi)部支撐被顯示為柱狀支柱。然而，其他結(jié)構(gòu)也是可能的，包括其中支撐部分形成結(jié)合材料的網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)，其可以是三維網(wǎng)格，其橫過(guò)殼體并在殼體內(nèi)延伸。在這種結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)格可以包括規(guī)則且重復(fù)的單元結(jié)構(gòu)，例如結(jié)晶或多孔結(jié)構(gòu)，而在其它結(jié)構(gòu)中，支撐結(jié)構(gòu)可以包括不規(guī)則結(jié)構(gòu)，例如纖維結(jié)構(gòu)。

通過(guò)采用在圖11所示的結(jié)構(gòu)，殼體可以被加強(qiáng)以抵抗外力，而在殼體內(nèi)部和內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)之間延伸的未結(jié)合材料的區(qū)域允許支撐結(jié)構(gòu)的結(jié)合劑至少部分地滲透。因此，與圖9的結(jié)構(gòu)有關(guān)的優(yōu)點(diǎn)可以至少部分地被獲得，同時(shí)在燒結(jié)之前改善對(duì)象的結(jié)構(gòu)，防止由于處理或其自身的重量或質(zhì)量引起的變形或損壞。

在一些結(jié)構(gòu)中，圖1所示的結(jié)合劑沉積單元15b可以適于沉積兩種不同類型的結(jié)合劑，且在圖11中所示的支撐結(jié)構(gòu)30e可以由與殼體30d中使用的結(jié)合劑不同的結(jié)合劑形成。例如，在支撐結(jié)構(gòu)中使用的結(jié)合劑可以在顆粒結(jié)構(gòu)介質(zhì)的顆粒之間提供比在殼體30d中使用的結(jié)合劑更弱的結(jié)合，但是可以比在殼體30d中使用的結(jié)合劑更容易分解和/或滲透。在某些情況下，結(jié)合劑的量可以在殼體和支撐結(jié)構(gòu)之間的每單位層面積上變化，使得支撐結(jié)構(gòu)可以比殼體具有每單位體積結(jié)構(gòu)相對(duì)較小的液體結(jié)合劑的體積。

在一些結(jié)構(gòu)中，可以通過(guò)替代技術(shù)而不是液體結(jié)合劑的應(yīng)用來(lái)至少結(jié)合形成支撐結(jié)構(gòu)30e的構(gòu)造材料，包括應(yīng)用激光能量的局部燒結(jié)，通過(guò)施加熱量局部熔化或局部光聚合?；蛘?，殼體可以通過(guò)除液體結(jié)合之外的方法結(jié)合，而支柱30e通過(guò)施加液體結(jié)合劑被結(jié)合。

在上文中，已經(jīng)描述了如何通過(guò)增材制造裝置的適當(dāng)?shù)牟僮鱽?lái)制造對(duì)象，其在燒結(jié)時(shí)能實(shí)現(xiàn)改善的機(jī)械性能。此外，本文公開的思想還可以用于轉(zhuǎn)換描述待被制造的對(duì)象的形式的對(duì)象定義數(shù)據(jù)，使得當(dāng)通過(guò)數(shù)據(jù)描述的對(duì)象在常規(guī)3d打印設(shè)備上被制造時(shí)，有利的特性可以被實(shí)現(xiàn)。

將參照?qǐng)D12描述用于轉(zhuǎn)換對(duì)象數(shù)據(jù)的一種這樣的方法。圖12示出了用于轉(zhuǎn)換對(duì)象數(shù)據(jù)的工藝的流程圖，該對(duì)象數(shù)據(jù)是描述待在三維上制造的對(duì)象的數(shù)據(jù)，以獲得表示相同對(duì)象的數(shù)據(jù)，但是當(dāng)使用常規(guī)增材制造系統(tǒng)制造時(shí)，可以在燒結(jié)后實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明相關(guān)的改進(jìn)的機(jī)械特性。

在圖12所示的第一處理d1中，對(duì)象數(shù)據(jù)被獲得。該對(duì)象數(shù)據(jù)可以是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(cad)軟件的輸出，并且可以將待被制造的對(duì)象表示為包圍對(duì)象的固體部分的一系列表面，可以將對(duì)象限定為預(yù)定組幾何圖元的組合或者可以將對(duì)象表示為在3d空間中的柵格網(wǎng)格上定義對(duì)象的一組像素?；蛘?，對(duì)象數(shù)據(jù)可以已經(jīng)被表示為穿過(guò)對(duì)象的一系列切片，將對(duì)象分成多個(gè)層，每個(gè)層具有待被結(jié)合在一起的限定區(qū)域，例如通常用于控制3d打印裝置。

在圖12所示的方法中，表示待被制造對(duì)象的對(duì)象數(shù)據(jù)被處理，以識(shí)別對(duì)象表面。這可以通過(guò)各種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些方法可以取決于輸入數(shù)據(jù)被提供的格式。例如，對(duì)于被表示為各種幾何圖元的復(fù)合物的對(duì)象，這些圖元的表面可以被識(shí)別，并且那些圖元的鄰接或位于其它圖元內(nèi)的表面可以被去除，以便限定對(duì)象的整個(gè)表面。對(duì)于由一系列表面表示的對(duì)象，該系列表面可以用于限定對(duì)象的表面，此外完全位于對(duì)象的實(shí)心部分內(nèi)的表面，或者鄰接其它表面的表面被從對(duì)象表面上省去。

在被定義為具有被限定于其中以待與結(jié)合劑結(jié)合在一起的區(qū)域的一系列切片的對(duì)象的情況下，邊緣檢測(cè)算法可以在每個(gè)切片上被執(zhí)行以確定每個(gè)區(qū)域的邊緣，然后每個(gè)區(qū)域的邊緣可以與對(duì)象的表面相關(guān)聯(lián)。可以采用類似的方法，其中對(duì)象以體素被定義，或者可選地網(wǎng)格擬合方法可以被使用以擬合有限元網(wǎng)格到對(duì)象的外表面，以將該對(duì)象的表面定義為這樣的網(wǎng)格。對(duì)象表面的識(shí)別可能是精確的或可以接近于任何期望的精度。對(duì)象的表面的識(shí)別可以包括在對(duì)象的表示之間進(jìn)行變換以實(shí)現(xiàn)與用于識(shí)別對(duì)象的表面的技術(shù)最相容的對(duì)象的表示。

在工藝d2中獲得的對(duì)象表面數(shù)據(jù)然后在工藝d3中應(yīng)用以生成表示從對(duì)象表面向內(nèi)延伸并具有某些預(yù)定屬性的殼體的數(shù)據(jù)。例如，最小或最大厚度可以歸于殼體，或者殼體可以具有在垂直于對(duì)象表面的方向上注明的精確均勻的厚度。限定殼體的其他方法可以包括在對(duì)象內(nèi)定義一個(gè)或多個(gè)球體，立方體或其他幾何圖元，以便實(shí)現(xiàn)殼體的某些屬性，然后從定義對(duì)象的數(shù)據(jù)中移除對(duì)象的位于那些幾何對(duì)象內(nèi)的部分。

然后，代表殼體的數(shù)據(jù)在工藝d4中以適當(dāng)?shù)母袷綇墓に囍休敵觯绫恢甘緸檫m合于輸入到前面描述的工藝d1的任何格式。在一些結(jié)構(gòu)中，特別是在其中輸出工藝d4直接用于控制增材制造裝置的結(jié)構(gòu)中，輸出被設(shè)置為表示對(duì)象的順序?qū)拥囊幌盗邢袼貓D像，其中形成殼體的部分的像素從表示對(duì)象外部和對(duì)象的未結(jié)合內(nèi)部的像素被區(qū)分開。

如圖12所示的工藝可以在如圖13所示的對(duì)象數(shù)據(jù)處理裝置100中實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)100是適于執(zhí)行圖12的方法的數(shù)據(jù)處理裝置。在圖13中，裝置100由系列離散的模塊表示。這些可以是諸如離散的微處理器或數(shù)據(jù)處理單元的硬件模塊，無(wú)論是在同一芯片上集成，還是設(shè)置在不同的板上，或者被設(shè)置在較大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的不同部分。模塊的替代方案可以被設(shè)置為在如本領(lǐng)域中已知的一個(gè)或多個(gè)微處理器上運(yùn)行的軟件模塊。

裝置100具有適于從由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元sd指示的數(shù)據(jù)源讀取對(duì)象數(shù)據(jù)的對(duì)象數(shù)據(jù)獲取單元110。然而，獲取單元110還可以從例如網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器獲得對(duì)象數(shù)據(jù)，來(lái)自另一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)據(jù)流，或者可以獲得從例如本領(lǐng)域已知的激光掃描器或其它對(duì)象計(jì)量系統(tǒng)讀取的對(duì)象數(shù)據(jù)。

由獲取單元110獲得的對(duì)象數(shù)據(jù)被發(fā)送到表面識(shí)別單元120。表面識(shí)別單元120對(duì)獲得的對(duì)象數(shù)據(jù)進(jìn)行操作以識(shí)別對(duì)象的表面。然后，表示對(duì)象的表面的數(shù)據(jù)從表面識(shí)別單元發(fā)送到殼體生成單元130，在其中表示從對(duì)象表面向內(nèi)直立的殼體的數(shù)據(jù)被生成。然后生成的殼體數(shù)據(jù)被傳遞到輸出單元140，其中數(shù)據(jù)被適當(dāng)?shù)馗袷交⑤敵觥Ｔ趫D13所示的例子中，對(duì)象數(shù)據(jù)被輸出到網(wǎng)絡(luò)n，但也可以輸出到本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器或能夠處理數(shù)據(jù)的任何其他設(shè)備。在一個(gè)變型中，輸出對(duì)象數(shù)據(jù)可以直接用于控制如圖1至圖6所示和描述的制造裝置。

還可以考慮用于制造具有結(jié)合殼體和內(nèi)部支撐部分的對(duì)象的對(duì)象數(shù)據(jù)處理方法，如先前關(guān)于圖11所示和描述的。這種工藝的一個(gè)例子如圖14所示，并且共享參照?qǐng)D12示出和描述的類似工藝的共同特征。然而，不是如圖12所示的生成殼體數(shù)據(jù)的步驟d3，而是如圖14所示的工藝包括分別產(chǎn)生殼體數(shù)據(jù)、生成支撐數(shù)據(jù)和組合數(shù)據(jù)的步驟d3.1、d3.2和d3.3。

在生成殼體數(shù)據(jù)的工藝d3.1中，參考圖12的工藝d3所描述的等價(jià)工藝被執(zhí)行。然后，在步驟d3.2中，表示適當(dāng)?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)根據(jù)預(yù)定參數(shù)被生成。例如，網(wǎng)格可以橫過(guò)殼體的內(nèi)部被產(chǎn)生，或者支撐柱可以隨機(jī)地或算術(shù)地被放置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)殼體內(nèi)部的適當(dāng)程度的支撐。然后，在工藝d3.3中，殼體和支撐數(shù)據(jù)被組合以提供輸出對(duì)象數(shù)據(jù)。在某些情況下，步驟d3.1和d3.2可以一起被執(zhí)行，例如通過(guò)填充具有空隙的對(duì)象的內(nèi)部，然后其被擴(kuò)大直到它們達(dá)到在它們之間和對(duì)象外表面之間的最小距離。

如參照?qǐng)D13所公開的，圖14的工藝可以在與圖13所示的數(shù)據(jù)處理裝置100相似的數(shù)據(jù)處理裝置100中實(shí)現(xiàn)，但殼體數(shù)據(jù)生成單元130被殼體數(shù)據(jù)生成單元131，支撐數(shù)據(jù)生成單元132和數(shù)據(jù)組合單元133分別替換，它們分別適于執(zhí)行處理d3.1，d3.2和d3的功能，如上所述。

本公開的思想也可以作為軟件模塊被分發(fā)，用于在通用計(jì)算機(jī)上執(zhí)行或在常規(guī)制造裝置的控制系統(tǒng)中執(zhí)行。在后一種情況下，特別地，常規(guī)對(duì)象數(shù)據(jù)可以由裝置的用戶提供，然后制造裝置本身用于識(shí)別表面，產(chǎn)生殼體，以及可選地支撐結(jié)構(gòu)，并根據(jù)本公開制造對(duì)象。數(shù)據(jù)處理裝置可以作為常規(guī)制造裝置的一部分來(lái)提供，或者作為硬件單元或軟件，例如在常規(guī)制造裝置的控制單元中執(zhí)行。這樣的軟件可以作為數(shù)據(jù)載體來(lái)分發(fā)，所述數(shù)據(jù)載體包括軟件指令的機(jī)器可讀表示，所述軟件指令當(dāng)被適當(dāng)配置的處理器執(zhí)行時(shí)使得處理器執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的概念的方法。

不言而喻，上述公開內(nèi)容應(yīng)被認(rèn)為是純粹的示例性的，并且本公開可以通過(guò)替代、變化、省略或添加各種元素而以各種各樣的配置來(lái)體現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)各種工程要求。因此，所附權(quán)利要求被認(rèn)為是提供可提供本公開的優(yōu)點(diǎn)的主題的特定組合。