Формирование трехмерного объекта

Формирование трехмерного объекта

Реферат

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Системы аддитивного производства (послойной печати), формирующие трехмерные объекты на основе послойного наращивания, предложены в качестве потенциально удобного пути изготовления трехмерных объектов в небольших количествах.

[0002] Качество объектов, изготовленных с помощью таких систем, может варьироваться в широких пределах в зависимости от вида используемой технологии аддитивного производства. Как правило, с использованием более дешевых систем могут изготавливаться объекты невысокого качества и небольшой прочности, тогда как с использованием более дорогих систем могут изготавливаться объекты высокого качества и высокой прочности.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

[0003] Теперь будут описаны примеры, только путем неограничивающего примера, со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

[0004] на Фигуре 1 показана модель объекта, обладающая заданными свойствами объекта согласно одному примеру;

[0005] на Фигурах 2a-2g показан ряд сечений слоя или слоев модельного материала согласно одному примеру;

[0006] На Фигуре 3 показана блок-схема алгоритма, на которой в общем виде представлен способ формирования трехмерного объекта согласно одному примеру;

[0007] На Фигуре 4 показано упрощенное изометрическое изображение системы аддитивного производства согласно одному примеру;

[0008] На Фигуре 5 показана блок-схема алгоритма, на которой в общем виде представлен способ управления системой аддитивного производства согласно одному примеру;

[0009] На Фигурах 6a-6b показан ряд упрощенных изометрических видов конфигураций участков системы аддитивного производства согласно различным примерам.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[00010] Технологии аддитивного производства позволяют формировать трехмерный объект посредством затвердевания модельного материала. Модельный материал может быть на основе порошка, а свойства формируемых объектов зависят от типа модельного материала и типа используемого механизма затвердевания.

[00011] Системы аддитивного производства могут формировать объекты на основе данных для разработки конструкции. Это может предполагать участие конструктора, создающего трехмерную модель формируемого объекта, например, с использованием приложения для компьютерного проектирования (CAD). Модель может определять участки твердого тела объекта. Для формирования трехмерного объекта из модели с использованием системы аддитивного производства данные о модели могут быть обработаны для обеспечения срезов параллельных плоскостей модели. Каждый срез может определять участок соответствующего слоя модельного материала, который должен затвердевать с помощью системы аддитивного производства. Число срезов, сформированных из трехмерной модели, связано с толщиной каждого слоя, который система аддитивного производства способна формировать или обрабатывать. Системы аддитивного производства, формирующие более тонкие слои модельного материала, могут быть способны формировать объекты с более высоким разрешением, чем системы, формирующие более толстые слои модельного материала. Время, необходимое для формирования трехмерного объекта, может сильно зависеть от числа слоев.

[00012] Изменения некоторых свойств объекта, таких как жесткость объекта, можно получить путем тщательного конструирования модели формируемого трехмерного объекта. Например, включение особых конструктивных элементов, таких как ребра жесткости, в модель объекта может позволить повысить жесткость объекта или участка объекта по сравнению с объектом или участком объекта, не имеющим такого элемента.

[00013] Однако, многие свойства объекта могут зависеть от природы используемых модельных материалов и способов, с помощью которых модельный материал затвердевает с образованием требуемого трехмерного объекта. В число таких свойств могут входить, например, шероховатость поверхности, точность и прочность.

[00014] Описанные здесь системы, как станет очевидным из нижеследующего описания, могут позволить построить трехмерные объекты, которые могут иметь изменяемые контролируемым образом или различные свойства объекта в пределах единственного формируемого объекта. Это может позволить объекту иметь, например, одно или несколько переменных свойств, которые могут включать: свойства переменной точности; свойства переменной шероховатости поверхности; и свойства переменной прочности или других механических либо физических характеристик. Например, созданный объект может содержать один участок, имеющий первый уровень шероховатости поверхности, и второй участок, имеющий второй уровень шероховатости поверхности.

[00015] Следует, однако, отметить, что описанные здесь системы не ограничены формированием трехмерных объектов, имеющих переменные свойства объекта, но также позволяют формировать трехмерные объекты, обладающие по существу однородными или гомогенными свойствами объекта.

ПЕРЕМЕННЫЕ СВОЙСТВА ОБЪЕКТА

[00016] Объекты, обладающие переменными свойствами объекта, могут формироваться с использованием как данных, определяющих формируемый трехмерный объект, так и данных о свойствах объекта, определяющих одно или несколько свойств объекта. Данные о свойствах объекта, например, могут определять участок объекта, и требуемое свойство объекта, которым заданный участок должен обладать, после того, как объект сформирован. Данные о свойствах объекта могут определяться, например, для всего формируемого объекта, либо для одного или нескольких участков формируемого объекта. Данные о свойствах объекта могут также использоваться для определения нескольких свойств объекта для участка или участков объекта.

[00017] В одном примере данные о свойствах объекта могут определяться в пределах модели 100 объекта, показанной на Фигуре 1. На Фигуре 1 показан формируемый объект 100. Объект 100 имеет первый участок 102, который задается имеющим первые свойства объекта, и имеет второй участок 104, который задается имеющим вторые свойства объекта.

[00018] В других примерах данные о свойствах объекта могут определяться глобально для объекта. Например, объект может определяться имеющим заданное значение шероховатости поверхности. В одном таком примере глобальные данные о свойствах объекта могут быть указаны в данных проектирования объекта. В другом примере глобальные данные о свойствах объекта могут быть указаны пользователем, например, через пользовательский интерфейс системы аддитивного производства, посредством программного драйвера, из ЗУ (запоминающего устройства), хранящего данные по умолчанию или заданные данные о свойствах объекта, или любым другим пригодным способом.

[00019] Хотя описание здесь описывает три основных переменных свойства объекта, в других примерах могут быть определены другие соответствующие свойства объекта. Другие свойства объекта могут включать в себя, например, свойства пористости объекта, свойства межслойной прочности, свойства упругости объекта, плотность и т.п., и могут зависеть от типа модельного материала или агентов, используемых для формирования объекта.

ОБЗОР ПРОЦЕССА

[00020] Процесс формирования материального трехмерного объекта согласно одному примеру теперь будет описан со ссылкой на Фигуры 2a-2g и 3. На Фигурах 2a-2g показан ряд сечений слоя или слоев модельного материала согласно одному примеру. На Фигуре 3 показана блок-схема алгоритма, на которой в общем виде представлен способ формирования трехмерного объекта согласно одному примеру.

[00021] В способе по Фигуре 3 на этапе 302 может быть обеспечен первый слой 202a модельного материала, как показано на Фигуре 2a. Первый слой модельного материала обеспечивается на соответствующем элементе-опоре (не показан). В одном примере толщина обеспеченного слоя модельного материала находится в диапазоне примерно 90-110 микрон, хотя в других примерах могут быть обеспечены более тонкие или более толстые слои модельного материала. Использование более тонких слоев может обеспечить получение формируемых объектов с более высоким разрешением, но может увеличивать время, необходимое для формирования объекта.

[00022] В способе по Фигуре 3 на этапе 304 к одному или нескольким участкам поверхностного слоя 202a модельного материала выборочно подают коалесцирующий агент 204 и агент-модификатор 206 коалесценции. Селективная подача агентов 204 и 206 выполняется согласно данным, полученным из модели формируемого трехмерного объекта.

[00023] Под селективной подачей подразумевают, что как коалесцирующий агент, так и агент-модификатор коалесценции могут подаваться на выбранные участки поверхностного слоя модельного материала по соответствующим независимым рисункам. Рисунки определяются данными, полученными из модели формируемого трехмерного объекта. В некоторых примерах коалесцирующий агент 204 может выборочно подаваться на участок модельного материала согласно первому рисунку, а агент-модификатор 206 коалесценции может выборочно подаваться на участок модельного материала согласно второму рисунку. В одном примере рисунки образуют битовую карту (растровое отображение).

[00024] Свойства объекта на любом участке объекта могут изменяться контролируемым образом в зависимости от рисунков, по которым коалесцирующий агент и агент-модификатор коалесценции подаются на модельный материал.

[00025] В одном примере коалесцирующий агент 204 и агент-модификатор 206 коалесценции представляют собой текучие среды, которые могут подаваться с использованием любого подходящего механизма подачи текучей среды, как будет подробнее описано ниже. В одном примере агенты подаются в виде капель. Следует, однако, отметить, что на Фигурах 2a - 2g подача агентов показана схематично.

[00026] На Фигуре 2b показано, что агенты 204 и 206, поданные на поверхность модельного материала, проникают в слой 202a модельного материала. Степень, в которой агенты проникают, может быть разной для двух различных агентов или может быть по существу одинаковой. Степень проникновения может зависеть, например, от количества поданного агента, от природы модельного материала, от природы агента и т.д. В примерах, показанных на Фигурах 2a-2g, агент продемонстрирован проникающим по существу полностью в слой 202a модельного материала, хотя следует понимать, что это служит лишь иллюстративным целям и никоим образом не носит ограничительного характера. В других примерах один или оба агента могут проникать менее чем на 100% в слой 202a. В некоторых примерах один или оба агента могут проникать полностью в слой 202a модельного материала. В некоторых примерах один или оба агента могут проникать полностью в слой 202a модельного материала и могут дополнительно проникать в нижележащий слой модельного материала.

[00027] После того, как коалесцирующий агент и агент-модификатор коалесценции поданы в способе по Фигуре 3, на этапе 306 на слой 202a модельного материала временно подается заданный уровень энергии. В одном примере подаваемая энергия представляет собой инфракрасную энергию или энергию ближнего инфракрасного диапазона, хотя в других примерах могут подаваться другие виды энергии, такие как микроволновая энергия, ультрафиолетовый (УФ) свет, галогенный свет, ультразвуковая энергия и т.п.. Продолжительность времени подачи энергии или время воздействия энергии может зависеть, например, от одного или более из: характеристик источника энергии; характеристик модельного материала; характеристик коалесцирующего агента; и характеристик агента-модификатора коалесценции. Используемый тип источника энергии может зависеть от одного или более из: характеристик модельного материала; характеристик коалесцирующего агента; и характеристик агента-модификатора коалесценции. В одном примере система 400 выполнена с возможностью подачи энергии в течение заданной продолжительности времени.

[00028] Временная подача энергии может заставить участки модельного материала, на которые подан коалесцирующий агент или в которые он проник, нагреваться выше температуры плавления модельного материала и коалесцировать. При охлаждении участки, которые прокоалесцировали, становятся твердыми и образуют часть формируемого трехмерного объекта. Один такой участок показан в виде участка 208a на Фигуре 2c.

[00029] Энергия, поглощенная модельным материалом, на который подан коалесцирующий агент или в который он проник, может также распространяться в окружающий модельный материал и может быть достаточной, чтобы вызвать нагрев окружающего модельного материала. Это может вызвать, например, нагрев модельного материала выше его температуры плавления или может вызвать, например, нагрев модельного материала ниже его температуры плавления, но до температуры, пригодной, чтобы вызвать размягчение и связывание модельного материала. Это может привести к последующему затвердеванию участков модельного материала, которые не предназначались для затвердевания, и этот эффект здесь называется «расплывание коалесценции». Расплывание коалесценции может привести, например, к снижению общей точности сформированных трехмерных объектов.

[00030] Эффектами расплывания коалесценции можно управлять путем подачи агента-модификатора коалесценции на соответствующие участки модельного материала. В настоящем примере агент-модификатор коалесценции служит для уменьшения степени коалесценции участка модельного материала, на который агент-модификатор коалесценции был подан или в который он проник.

[00031] Качество сформированных трехмерных объектов может зависеть от условий окружающей среды, существующих во время формирования объекта. Например, температура модельного материала в некоторых случаях может тщательно контролироваться или регулироваться. Аналогичным образом другие условия окружающей среды, такие как температура внешней среды, влажность и т.п., могут также тщательно контролироваться или регулироваться в некоторых ситуациях.

[00032] Агент-модификатор коалесценции может использоваться в самых разных целях. В одном примере, как показано на Фигуре 2, агент-модификатор 206 коалесценции может подаваться рядом с местом подачи коалесцирующего агента 204, как показано на Фигуре 2a, чтобы способствовать снижению эффектов бокового расплывания коалесценции. Это может использоваться, например, для улучшения ограничения или точности краев или поверхностей объекта и/или для уменьшения шероховатости поверхности. В другом примере агент-модификатор коалесценции может подаваться вперемешку с коалесцирующим агентом (как будет дополнительно описано ниже), что может использоваться для обеспечения возможности изменения свойств объекта, как упоминалось ранее.

[00033] Сочетание подаваемой энергии, модельного материала и коалесцирующего агента, и агента-модификатора коалесценции может выбираться таким образом, что, исключая эффекты какого-либо расплывания коалесценции: i) участки модельного материала, на которые коалесцирующий агент не подается, не коалесцируют, когда на них временно подается энергия; ii) участки модельного материала, на которые только коалесцирующий агент был подан или в которые он проник, коалесцируют, когда на них временно подается энергия; и iii) участки модельного материала, на которые только агент-модификатор коалесценции был подан или в которые он проник, не коалесцируют, когда на них временно подается энергия.

[00034] Участки модельного материала, на которые как коалесцирующий агент, так и агент-модификатор коалесценции поданы или в которые они проникли, могут подвергаться коалесценции в изменяемой степени. Степень изменения может зависеть, например, от одного или более из:

соотношений коалесцирующего агента и агента-модификатором коалесценции на любом участке модельного материала;

рисунка, по которому коалесцирующий агент подается на модельный материал;

рисунка, по которому агент-модификатор коалесценции подается на модельный материал;

химических свойств коалесцирующего агента;

химических свойств агента-модификатора коалесценции;

химических свойств модельного материала;

химического взаимодействия между модельным материалом и агентами; и

взаимодействий между модельным материалом и агентами во время подачи энергии.

[00035] В некоторых примерах степень изменения может зависеть от порядка, в котором коалесцирующий агент и агент-модификатор коалесценции подаются на модельный материал. В некоторых примерах степень изменения может зависеть от выбора моментов времени, в которые коалесцирующий агент и агент-модификатор коалесценции подаются на модельный материал.

[00036] После того как один слой модельного материала был обработан по вышеописанной схеме, новый слой модельного материала 202b обеспечивается поверх ранее обработанного слоя модельного материала 202a, как показано на Фигуре 2d. Это проиллюстрировано в блоке 302 по Фигуре 3. Таким образом, ранее обработанный слой модельного материала действует как опора для последующего слоя модельного материала.

[00037] Обработка согласно блокам 304 и 306 по Фигуре 3 может затем повторяться для послойного формирования трехмерного объекта. Например, на Фигуре 2e показаны дополнительные коалесцирующий агент и агент-модификатор коалесценции, выборочно поданные на вновь обеспеченный слой модельного материала, согласно блоку 304 по Фигуре 3. Например, на Фигуре 2f показано проникновение агентов в модельный материал 202b. Например, на Фигуре 2g показана коалесценция и затвердевание участков модельного материала 202b и модельного материала, окружающего модельный материал, на который коалесцирующий агент был подан или в который он проник, при подаче энергии согласно блоку 306 по Фигуре 3.

[00038] Тепло, поглощенное в процессе подачи энергии от участка модельного материала, на который подан коалесцирующий агент или в который он проник, может распространяться в ранее затвердевший участок, такой как участок 208a, заставляя часть этого участка нагреваться выше его температуры плавления. Этот эффект способствует созданию участка 210, обладающего сильным межслойным сцеплением между смежными слоями затвердевшего модельного материала, как показано на Фигуре 2g.

[00039] Формирование трехмерного объекта с изменяемыми контролируемым образом свойствами, как описано выше, возможно путем изменения метода, по которому коалесцирующий агент и агент-модификатор коалесценции подаются на слои модельного материала, используемые для формирования объекта.

[00040] Конкретный метод, по которым коалесцирующий агент и агент-модификатор коалесценции подаются на слои модельного материала, используемые для формирования объекта, может позволить объекту иметь различные свойства объекта.

ОБЗОР СИСТЕМЫ

[00041] На Фигуре 4 представлено упрощенное изометрическое изображение системы 400 аддитивного производства согласно одному примеру настоящего изобретения.

[00042] Системой 400 можно управлять, как описано ниже со ссылкой на блок-схему алгоритма по Фигуре 5, чтобы формировать материальный трехмерный объект, вызывая выборочное затвердевание участков последовательных слоев модельного материала.

[00043] В одном примере модельный материал представляет собой модельный материал на основе порошка. В контексте настоящего описания термин «материалы на основе порошка» предназначен для охвата как сухих, так и влажных материалов на основе порошка, материалов из макрочастиц и гранулированных материалов.

[00044] Следует понимать, однако, что примеры, описанные здесь, не ограничены материалами на основе порошка и могут использоваться при подходящей модификации, если требуется, с другими пригодными модельными материалами. В других примерах модельный материал может представлять собой, например, пасту или гель, или любую другую пригодную форму модельного материала.

ПРИМЕРНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ СИСТЕМЫ

[00045] Система 400 содержит контроллер 402 системы, управляющий общей работой системы 400 аддитивного производства. В примере, показанном на Фигуре 4, контроллер 402 представляет собой контроллер на базе микропроцессора, связанный с ЗУ 404, например, посредством коммуникационной шины (не показана). ЗУ хранит выполняемые процессором команды 406. Контроллер 402 может выполнять команды 406, а, следовательно, управлять работой системы 400 согласно этим командам.

[00046] Система 400 дополнительно содержит распределитель 408 коалесцирующего агента для выборочной подачи коалесцирующего агента на слой модельного материала, обеспеченный на элементе-опоре 414. В одном примере элемент-опора имеет размеры в диапазоне примерно от 10 см на 10 см до 100 см на 100 см. В других примерах элемент-опора может иметь большие или меньшие размеры.

[00047] Система 400 также содержит распределитель 410 агента-модификатора коалесценции для выборочной подачи агента-модификатора коалесценции на слой модельного материала, обеспеченный на элементе-опоре 414.

[00048] Контроллер 402 управляет выборочной подачей коалесцирующего агента и агента-модификатора коалесценции на слой обеспеченного модельного материала согласно данным 416 управления подачей агента.

[00049] В примере, показанном на Фигуре 4, распределители 408 и 410 агентов представляют собой печатающие головки, такие как термопечатающие головки или пьезоэлектрические струйные печатающие головки. В одном примере могут использоваться печатающие головки, которые обычно применяются в имеющихся в продаже струйных принтерах.

[00050] Печатающие головки 408 и 410 могут использоваться для выборочной подачи коалесцирующего агента и агента-модификатора коалесценции, пребывающих в форме подходящих текучих сред. В одном примере печатающие головки могут быть выполнены с возможностью подачи капель агента при разрешении от 300 до 1200 точек на дюйм (DPI). В других примерах печатающие головки могут быть выполнены с возможностью подачи капель агента при более высоком или более низком разрешении. В одном примере печатающие головки могут иметь матрицу сопел, посредством которой печатающая головка способна выборочно инжектировать капли текучей среды. В одном примере каждая капля может иметь объем порядка 10 пиколитров (пл), хотя в других примерах могут использоваться печатающие головки, способные подавать капли больших или меньших размеров. В некоторых примерах могут использоваться печатающие головки, способные подавать капли переменных размеров.

[00051] В некоторых примерах распределитель 408 агента может быть выполнен с возможностью подачи капель коалесцирующего агента, которые больше капель агента-модификатора коалесценции, подаваемых из распределителя 410 агента.

[00052] В других примерах распределитель 408 агента может быть выполнен с возможностью подачи капель коалесцирующего агента, размер которых равен размеру капель агента-модификатора коалесценции, подаваемых из распределителя 410 агента.

[00053] В других примерах распределитель 408 агента может быть выполнен с возможностью подачи капель коалесцирующего агента, которые меньше капель агента-модификатора коалесценции, подаваемых из распределителя 410 агента.

[00054] В некоторых примерах первый и второй агенты могут содержать жидкость-носитель, такую как вода или любой другой подходящий растворитель или диспергатор, чтобы обеспечить возможность их подачи посредством печатающей головки.

[00055] В некоторых примерах печатающие головки могут представлять собой капельно-импульсные печатающие головки. В других примерах печатающие головки могут представлять собой печатающие головки с непрерывной капельной подачей.

[00056] В некоторых примерах распределители 408 и 410 агентов могут представлять собой неотъемлемую составную часть системы 400. В некоторых примерах распределители 408 и 410 агентов могут быть заменяемыми пользователем, и в этом случае они могут вставляться с возможностью извлечения в соответствующий приемник для распределителей агентов или интерфейсный модуль (не показан).

[00057] В некоторых примерах для выборочной подачи как коалесцирующего агента, так и агента-модификатора коалесценции может использоваться единственная струйная печатающая головка. Например, первый набор сопел печатающей головки может быть выполнен с возможностью подачи коалесцирующего агента, а второй набор сопел печатающей головки может быть выполнен с возможностью подачи агента-модификатора коалесценции.

[00058] В примере, показанном на Фигуре 4, распределители 408 и 410 агентов имеют длину, позволяющую им перекрывать элемент-опору 414 по всей его ширине, при так называемой конфигурации матрицы по ширине листа. В одном примере это может достигаться посредством соответствующего расположения нескольких печатающих головок. В других примерах может использоваться единственная печатающая головка, имеющая матрицу сопел, длина которой позволяет им перекрывать ширину элемента-опоры 414. В других примерах распределители 408 и 410 агентов могут иметь меньшую длину, которая не позволяет им перекрывать всю ширину элемента-опоры 414.

[00059] Распределители 408 и 410 агентов установлены на подвижной каретке (не показана), чтобы позволить им перемещаться в двух направлениях по длине опоры 414 вдоль показанной y-оси. Это обеспечивает возможность выборочной подачи коалесцирующего агента и агента-модификатора коалесценции по всей ширине и длине опоры 414 за один проход. В других примерах распределители 408 и 410 агентов могут быть неподвижными, а элемент-опора 414 может перемещаться относительно распределителей 408 и 410 агентов.

[00060] Следует отметить, что используемый здесь термин 'ширина' применяется для общего обозначения наименьшего размера в плоскости, параллельной осям x и y, показанным на Фигуре 4, в то время как используемый здесь термин 'длина' применяется для общего обозначения наибольшего размера в этой плоскости. Однако будет понятно, что в других примерах термин 'ширина' может быть взаимозаменяемым с термином 'длина'. Например, в других примерах распределители агентов могут иметь длину, позволяющую им перекрывать всю длину элемента-опоры 414, при этом подвижная каретка может перемещаться двунаправленно по ширине опоры 414.

[00061] В другом примере распределители 408 и 410 агентов не имеют длины, позволяющей им перекрывать всю ширину элемента-опоры, однако дополнительно перемещаемы в двух направлениях по ширине опоры 414 по показанной x-оси. Такая конфигурация обеспечивает возможность выборочной подачи коалесцирующего агента и агента-модификатора коалесценции по всей ширине и длине опоры 414 с помощью множественных проходов. Другие конфигурации, однако, такие как конфигурация матрицы по ширине листа, может позволить быстрее формировать трехмерные объекты.

[00062] Распределитель 408 коалесцирующего агента может включать в себя источник подачи коалесцирующего агента или может присоединяться к отдельному источнику подачи коалесцирующего агента. Распределитель 410 агента-модификатора коалесценции может включать в себя источник подачи агента-модификатора коалесценции или может присоединяться к отдельному источнику подачи коалесцирующего агента.

[00063] Система 400 дополнительно содержит распределитель 418 модельного материала для обеспечения слоя модельного материала 202 на опоре 414. Пригодные распределители модельного материала могут включать в себя, например, ракель и валик. Модельный материал может подаваться в распределитель 418 модельного материала из бункера или накопителя модельного материала (не показан). В показанном примере распределитель 418 модельного материала перемещается по длине (y-оси) опоры 414 для нанесения слоя модельного материала. Как описывалось ранее, первый слой модельного материала наносится на опору 414, в то время как последующие слои модельного материала наносятся на ранее нанесенный слой модельного материала.

[00064] В показанном примере опора 414 может перемещаться по z-оси таким образом, что по мере нанесения новых слоев модельного материала между поверхностью самого последнего нанесенного слоя модельного материала и нижней поверхностью распределителей 408 и 410 агентов поддерживается заданный зазор. В других примерах, однако, опора 414 может быть не перемещаемой по z-оси, а распределители 408 и 410 агентов могут перемещаться по z-оси.

[00065] Система 400 дополнительно содержит источник 420 энергии для подачи энергии к модельному материалу, чтобы вызвать затвердевание участков модельного материала в соответствии с местом, куда коалесцирующий агент был подан или в которое он проник. В одном примере источник 420 энергии представляет собой источник инфракрасного (ИК) или ближнего инфракрасного света. В одном примере источник 420 энергии может представлять собой одиночный источник энергии, способный равномерно подавать энергию на модельный материал, нанесенный на опору 414. В некоторых примерах источник 420 энергии может содержать матрицу источников энергии.

[00066] В некоторых примерах источник 420 энергии выполнен с возможностью подачи энергии по существу равномерно ко всей поверхности слоя модельного материала. В этих примерах источник 420 энергии можно назвать несфокусированным источником энергии. В этих примерах ко всему слою энергия может подаваться одновременно, что может способствовать повышению скорости, с которой трехмерный объект может формироваться.

[00067] В других примерах источник 420 энергии выполнен с возможностью подачи энергии по существу равномерно к некоторому участку полной поверхности слоя модельного материала. Например, источник 420 энергии может быть выполнен с возможностью подачи энергии к полосе полной поверхности слоя модельного материала. В этих примерах источник энергии может перемещаться или сканироваться по слою модельного материала таким образом, что в конечном счете по всей поверхности слоя модельного материала прикладывается по существу равное количество энергии.

[00068] В одном примере источник 420 энергии может быть установлен на перемещаемой каретке.

[00069] В других примерах источник энергии может прикладывать различное количество энергии по мере своего перемещения по слою модельного материала, например, согласно данным управления подачей агента. Например, контроллер 402 может управлять источником энергии лишь для подачи энергии к участкам модельного материала, на которые нанесен коалесцирующий агент.

[00070] В дополнительных примерах источник 420 энергии может представлять собой фокусированный источник энергии, такой как лазерный луч. В данном примере лазерным лучом можно управлять для сканирования всего слоя модельного материала или его участка. В этих примерах лазерным лучом можно управлять для сканирования слоя модельного материала согласно данным управления подачей агента. Например, лазерным лучом можно управлять для подачи энергии к тем участкам слоя, на которые подан коалесцирующий агент.

[00071] Хотя на Фигуре 4 не показано, в некоторых примерах система 400 может дополнительно содержать устройство для предварительного нагрева, чтобы поддерживать модельный материал, нанесенный на опору 414, в заданном диапазоне температур. Использование устройства для предварительного нагрева может способствовать снижению количества энергии, подаваемой источником 420 энергии, чтобы вызвать коалесценцию и последующее затвердевание модельного материала, на который подан коалесцирующий агент или в который он проник.

[00072] В некоторых примерах опора 414 может не быть несъемной деталью системы 400, а может представлять собой, например, часть съемного модуля. В некоторых примерах как опора 414, так и распределитель модельного материала могут не быть несъемной деталью системы 400, а могут представлять собой, например, часть съемного модуля. В других примерах другие элементы системы 400 могут представлять собой часть съемного модуля.

РАБОТА СИСТЕМЫ

[00073] Для формирования трехмерного объекта контроллер 402 получает данные 416 управления подачей агента. Это проиллюстрировано в блоке 502 по Фигуре 5. Данные 416 управления подачей агента определяют для каждого среза формируемого трехмерного объекта участки или места на модельном материале, если таковые существуют, на которые должен подаваться по меньшей мере один из коалесцирующего агента или агента-модификатора коалесценции.

[00074] Данные управления подачей агента могут быть определены, например, соответствующей системой обработки трехмерного объекта (не показана). В некоторых примерах система обработки трехмерного объекта может входить в состав системы 400 аддитивного производства. Например, ЗУ 404 может дополнительно содержать команды 406, которые при выполнении их контроллером 402 заставляют контроллер 402 работать как система обработки трехмерного объекта, как описано здесь.

[00075] В других примерах система обработки трехмерного объекта может быть внешней по отношению к системе 400 аддитивного производства. Например, система обработки трехмерного объекта может представлять собой программное приложение или часть программного приложения, которое может выполняться вычислительным устройством отдельно от системы 400.

[00076] Например, такая система обработки объекта может получать данные проектирования объекта, представляющие трехмерную модель, которую требуется сформировать. Система обработки объекта может дополнительно получать данные о свойствах объекта.

[00077] Как описывалось ранее, данные о свойствах объекта могут быть получены из данных проектирования объекта или могут быть получены, например, от пользователя через пользовательский интерфейс, от программного драйвера, из программного приложения либо могут быть получены из ЗУ, хранящего глобальные данные о свойствах объекта по умолчанию или заданные пользователем.

[00078] В некоторых примерах система обработки объекта может получать данные, касающиеся характеристик системы 400 аддитивного производства. Такие характеристики могут включать в себя, например, толщину слоя модельного материала, свойства коалесцирующего агента, свойства агента-модификатора коалесценции, свойства модельного материала и свойства источника энергии.

[00079] Используя такие характеристики, данные проектирования объекта и данные о свойствах объекта, система обработки объекта может формировать данные 416 управления подачей агента, описывающие для каждого слоя модельного материала, который требуется обработать, места или участки на модельном материале, на которые должен подаваться по меньшей мере один из коалесцирующего агента или агента-модификатора коалесценции. В одном примере места или участки модельного материала, на которые должны подаваться коалесцирующий агент и агент-модификатор коалесценции, определяются посредством соответствующих рисунков.

[00080] В некоторых примерах система обработки объекта может определять порядок, в котором коалесцирующий агент и агент-модификатор коалесценции должны подаваться на модельный материал.

[00081] В некоторых примерах система обработки объекта может определять порядок, в котором коалесцирующий агент и агент-модификатор коалесценции должны подаваться на модельный материал, и соответствующие данные привязки по времени. В некоторых примерах данные привязки по времени могут определять временную задержку, которую следует соблюдать между подачей коалесцирующего агента и агента-модификатора коалесценции.

[00082] В некоторых примерах система обработки объекта может дополнительно формировать данные об объемах, указывающие объем коалесцирующего агента и объем агента-модификатора коалесценции, которые должны подаваться в каждое место или на каждый участок модельного материала.

[00083] В зависимости от вышеописанных характеристик, плотность, с которой должны подаваться коалесцирующий агент и агент-модификатор коалесценции, может изменяться. Например, когда участок модельного материала, на который подан коалесцирующий агент или в который он проник, воспринимает подаваемую энергию, энергия, поглощенная таким участком, распространяется в другие окружающие области. В одном примере свойства коалесцирующего агента и количество подаваемого коалесцирующего агента могут подбираться таким образом, что энергия излучается в сфер