[发明专利]用于制造物体的方法

说明书

一种使用添加制造工艺制造物体的方法。该方法涉及包括用于选择性地制造材料的制造头和用于接收所制造的材料的构建区域的计算机控制设备，并且包括以下步骤：该设备接收与物体几何有关的计算机指令，以及移动制造头和构建区域，并且选择性地操作制造头，以在对应于物体几何的构建区域中制造至少一个材料条，由此至少一个条具有不均匀的厚度。

技术领域

本发明总体涉及制造物体，并且特别涉及用计算机控制的“添加制造”设备制造物体。

背景技术

通常称为“3D打印”的添加制造通常涉及根据从物体的三维数字模型导出的计算机指令通过形成物体的横截面的连续平面层制造物体。流行的添加制造技术包括熔融沉积建模(FDM)、立体光刻(SLA)和选择性激光烧结(SLS)；所有这些通常涉及移动“打印头”越过龙门系统并且通过选择性地沉积熔融材料、固化液体材料或熔化粉末材料而选择性地制造邻近打印头的材料，从而制造该物体。

无论使用哪种添加制造工艺，典型的是，所制造的物体的每一层具有大致一致的均匀厚度(忽略了由于所使用的设备的限制或不准确而产生的该层的表面中的缺陷)。此外，通常，物体的各层的厚度通常由用户或软件在制造物体之前指定为等于所有其它层。例如，如果优先的是尽可能快地制造物体，则将层厚度设置为最大值，从而减少制造物体所需的时间，但是导致物体上的相对粗糙或“带阶梯”的表面光洁度。替代地，如果优先的是制造具有精确几何和/或精细表面光洁度的物体(称为以“高分辨率”打印)，则将层厚度设置为最小值，从而减少粗糙度/台阶高度并导致在光滑的表面光洁度，但增加制造物体所需的时间。

在某些情况下，由于结构原因，已知配置该设备以通过不同的层厚度制造物体的不同部分。例如，当使用选择性沉积工艺制造物体时，已知配置该设备以2“X”厚度尺寸制造物体的初始层，并且其余层以“X”厚度尺寸制造。这确保了初始层具有足够的热量以牢固地粘附到设备的基部，从而防止在制造过程的其余部分期间物体移动，和/或在制造过程期间为物体提供改进的稳定性。

类似地，该设备可以被配置为由于该部分的几何而通过不同层厚度来制造物体的不同部分。例如，当物体包括被排列成立方体的第一部分和在立方体的顶部上被布置为穹顶的第二部分时，该设备可以被配置为通过具有5“X”厚度尺寸的层制造立方体，并且通过具有“X”厚度尺寸的层制造穹顶部分。这种方法允许仅包括垂直壁的物体的第一部分尽可能快地制造，而包括弯曲壁(其最易形成阶梯状外观)的物体的第二部分制造得更慢，从而在物体的两个部分上实现可接受的表面光洁度，并尽可能地最小化构建时间。

不管采取哪种方法，以如上所述的连续层制造的物体经常遭受许多问题。例如，由于每个层通常彼此平行并且是平面的，所以相邻层之间的结合相对较弱。这意味着当物体暴露于某些环境条件(例如暴露于温度变化、灰尘、化学品和/或水分)或机械应力时，层之间的结合会退化，因而层彼此分层。这对于物体的功能可能是致命的。此外，能够以连续的平面层制造的物体的几何固有地受到限制，这意味着一些几何不能被制造，或者可能需要构造额外的支撑结构以在制造过程中支撑物体，从而增加了过程的复杂度、所需时间和成本。

因此，提供使用添加制造方法制造物体的替代方法将是有用的，该方法提供了制造的层之间的改进的结合，或以其他方式减少了与制造的物体分层相关的问题。此外，提供避免或改善现有技术中存在的任何缺点的解决方案或者为现有技术方法提供另一种替代方案将是有用的。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种使用计算机控制设备制造物体的方法，该设备具有用于选择性地制造材料的制造头和用于接收制造材料的构建区域，至少一个制造头和构建区域可相对于彼此移动，并且所述制造头选择性地可操作以响应于计算机指令来制造所述材料，所述方法包括以下步骤：通过所述设备接收与所述物体几何相关的计算机指令；以及移动所述制造头和构建区域中的至少一个，以及选择性地操作所述制造头，以在对应于所述物体几何的构建区域中制造至少一个材料条，所述至少一个条具有不均匀的厚度。

还公开了其他方面。