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      下表皮層的增材制造的制作方法

      文檔序號:12219696閱讀:來源:國知局

      技術特征:

      1.一種基于輻射的由粉末材料(27)增材制造三維物體(1)的方法,其中,粉末材料(27)的多個層(N-1,N,N+1,N+2)設置在層設置方向(Z)上且被逐層輻射,且所述多個層(N-1,N,N+1,N+2)包括懸垂層(N,N+1,N+2),所述懸垂層具有分別用于形成制造的三維物體(1)的芯體部分(3)的芯體區(qū)(9)和用于形成制造的三維物體的懸垂部分(5)的下表皮區(qū)(11),芯體區(qū)(9)沿層設置方向(Z)在直接前一層(N-1,N,N+1)的輻射區(qū)的頂部上延伸,且下表皮區(qū)(11)在直接前一層(N-1,N,N+1)的先前未輻射區(qū)的頂部上延伸,所述方法包括:

      生成懸垂層(N,N+1,N+2)的直接前一層(N-1,N,N+1);以及

      通過以至少達到從過渡部分(7)到下表皮區(qū)(11)的預設距離將芯體能量密度提供到芯體區(qū)(9)中、且將取決于斜率的懸垂部能量密度提供到下表皮區(qū)(11)的下表皮微小區(qū)域(69)中,生成所述懸垂層(N,N+1,N+2),

      其中,取決于斜率的懸垂部能量密度與芯體能量密度相差一下表皮減小量,所述下表皮減小量取決于在直接前一層(N-1,N,N+1)的頂部上相應下表皮微小區(qū)域(69)超過相應芯體區(qū)(9)的延伸量(15)。

      2.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述取決于斜率的懸垂部能量密度還取決于層厚度(T)、和與每個下表皮微小區(qū)域(69)關聯的表面斜率。

      3.根據權利要求2所述的方法,其特征在于,通過確定相應下表皮微小區(qū)域(69)的延伸量(15),和/或通過尤其基于直接前一層(N-1,N,N+1)和懸垂層(N,N+1,N+2)之間的表面上的一個點、和懸垂層(N,N+1,N+2)和緊接后續(xù)層(N+1,N+2)之間的兩個點來確定在下表皮微小區(qū)域(69)處與三維物體(1)的形狀相近似的平面,從限定三維物體(1)的形狀的數據點推導與相應下表皮微小區(qū)域(69)關聯的表面斜率。

      4.根據權利要求2或3所述的方法,其特征在于,對于具有較大和較小表面斜率的兩個下表皮微小區(qū)域(69)而言,與較大表面斜率關聯的懸垂層(N,N+1,N+2)的下表皮減小量小于與較小表面斜率關聯的懸垂層(N,N+1,N+2)的下表皮減小量,以使得與較小表面斜率關聯的懸垂層(N,N+1,N+2)設有較小能量密度,且

      其中尤其下表皮微小區(qū)域(69)與同一懸垂層(N,N+1,N+2)相關或與相繼的懸垂層(N,N+1,N+2)相關,諸如與共同懸垂部分(5)的懸垂層(N,N+1,N+2)相關。

      5.根據前述權利要求中任一所述的方法,其特征在于,取決于斜率的懸垂部能量密度在大約10%至大約80%的最大層特定芯體能量密度的范圍內,和/或

      其中所述方法還包括:

      當在從芯體區(qū)(9)掃描到下表皮區(qū)(11)期間過渡時,使輻射芯體區(qū)(9)和下表皮區(qū)(11)之間的輻射功率、掃描速度、和/或輻射光斑尺寸中的至少之一變化,且尤其是通過減小輻射功率和/或增加掃描速度和/或增加輻射光斑尺寸,由此施加所述下表皮減小量。

      6.根據前述權利要求中任一所述的方法,還包括:

      接收對于下表皮微小區(qū)域(69)的斜率參數;以及

      取決于與相應下表皮微小區(qū)域(69)關聯的斜率參數設定所述取決于斜率的懸垂部能量密度。

      7.根據前述權利要求中任一所述的方法,其特征在于,芯體區(qū)(9)包括在過渡部分(7)處到相應下表皮微小區(qū)域(69)的過渡區(qū)(13),且所述方法還包括:

      以相對于芯體能量密度被減小的相應過渡能量密度輻射所述過渡區(qū)(13)。

      8.根據權利要求7所述的方法,其特征在于,所述過渡能量密度被選定為

      接近于過渡部分(7)地對應于所述取決于斜率的懸垂部能量密度,和/或

      高于所述取決于斜率的懸垂部能量密度,和/或

      在從芯體區(qū)(9)朝向下表皮微小區(qū)域(69)的側向方向上,從芯體區(qū)(9)處的芯體能量密度連續(xù)地或逐步地減小到所述取決于斜率的懸垂部能量密度,且

      其中,過渡部分(7)能量密度尤其在大約20%至大約90%的最大芯體能量密度的范圍內。

      9.根據前述權利要求中任一所述的方法,其特征在于,相繼懸垂層(N,N+1,N+2)的下表皮區(qū)(11)限定懸垂輪廓(53),所述懸垂輪廓在層設置方向(Z)上界定制造的三維物體(1)的懸垂部分(5),且

      在懸垂部分(5)內,層特定芯體能量密度在層設置方向(Z)上隨著與所述懸垂輪廓(53)的距離而增加,且

      其中,尤其過渡能量密度在層設置方向(Z)上隨著與所述懸垂輪廓(53)的距離而增加。

      10.一種用于生成輻射指令映射(45)的方法,所述輻射指令映射用于由粉末材料(27)增材制造包括懸垂部分(5)的三維物體(1),所述方法包括:

      確定與三維物體(1)對應的物體層數據的芯體區(qū)和下表皮層區(qū),下表皮層區(qū)包括至少一個下表皮微小區(qū)域(69);

      確定下表皮微小區(qū)域(69)超過在直接前一層(N-1,N,N+1)的頂部上的相應芯體區(qū)(9)的延伸量(15);

      將芯體能量密度關聯到芯體區(qū)(9);以及

      將取決于斜率的懸垂部能量密度關聯到下表皮微小區(qū)域(69),所述取決于斜率的懸垂部能量密度與芯體能量密度相差一下表皮減小量,所述下表皮減小量取決于針對相應下表皮微小區(qū)域(69)所確定的延伸量(15)。

      11.一種由粉末材料(27)形成的三維物體(1),所述物體(1)包括:

      具有芯體材料結構的芯體部分(3),芯體材料結構具有芯體密度,尤其是芯體密度在完全處理的諸如熔融/燒結粉末材料(27)的范圍內,和

      懸垂部分(5),其在懸垂側(53)處包括下表皮材料結構,其中所述下表皮材料結構在所述懸垂側處形成三維物體(1)的表面且在所述懸垂側處具有第二密度,所述第二密度相對于芯體密度減小且隨著懸垂側的斜率改變。

      12.根據權利要求11所述的三維物體(1),其特征在于,懸垂部分(5)在與懸垂側(53)相反的頂側(55)處還包括具有芯體密度的上表皮材料結構。

      13.一種由3D制造裝置(21)處理的數字3D可打印項(45),所述項包括:

      數據組,其代表三維物體(1)的3D結構,所述三維物體通過3D制造裝置(21)在層設置方向(Z)上由粉末材料(27)逐層形成;和

      能量密度參數,其與數據組和特定層設置方向(Z)關聯,以用于設定3D制造裝置(21)的輻射能量密度,所述能量密度參數包括

      芯體能量密度參數,其用于所述數據組的與懸垂層(N,N+1,N+2)的芯體區(qū)(9)關聯的數據點;和

      取決于斜率的懸垂部能量密度參數,其用于所述數據組的與懸垂層(N,N+1,N+2)的下表皮區(qū)(11)關聯的數據點,其中,

      所述取決于斜率的懸垂部能量密度參數對應于待提供的能量密度,所述待提供的能量密度與芯體能量相比較減小了下表皮減小量,所述芯體能量在與從芯體區(qū)(9)至下表皮區(qū)(11)的過渡部分(7)具有至少預設距離的數據點處提供,其中所述下表皮減小量取決于下表皮區(qū)(11)的相應下表皮微小區(qū)域(69)超過在直接前一層(N-1,N,N+1)的頂部上的相應芯體區(qū)(9)的延伸量(15)。

      14.一種計算機可讀程序產品,其具有存儲在其上的計算機可讀指令,響應于由3D制造裝置(21)的控制單元(41)的執(zhí)行,所述計算機可讀指令引起3D制造裝置(21)實施根據權利要求1至權利要求10中任一所述的方法,且

      其中所述計算機可讀程序產品具有尤其存儲其上的根據權利要求13所述的數字3D可打印項(45)。

      15.一種用于由粉末材料(27)增材制造三維物體(1)的裝置(21),所述裝置(21)包括:

      輻射系統(tǒng),諸如激光系統(tǒng)(33),其包括激光源(35)和激光掃描鏡(39);

      具有粉末操縱系統(tǒng)的物體形成腔;和

      控制單元(41),

      其中所述控制單元(41)配置成對所述裝置(21)進行控制,以實施根據權利要求1至權利要求10中任一所述的方法,且尤其基于根據權利要求13所述的數字3D可打印項(45)實施增材制造。

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