[发明专利]用于产生在增材制造中使用的几何数据的方法和设备

说明书

本发明涉及用于产生在增材制造过程中使用的几何数据的设备和方法。该设备包括处理单元(131)。该处理单元(131)可被布置以用于接收数据，该数据界定将在增材制造过程中一起构建的多个对象(218a、218b、218c、218d、218e、219)的表面几何形状，提供允许用户界定每一对象在共同构建体积(217)内的位置的用户接口，且对位于该共同构建体积(217)中的对象(218a、218b、218c、218d、218e、219)中的至少一个独立于位于该共同构建体积(217)中的对象(218a、218b、218c、218d、218e、219)中的另一个而实行切片操作。该切片操作确定在增材制造过程中将构建的至少一个对象(218a、218b、218c、218d、218e、219)的区段(231c、231d)。在一个实施例中，对象在阶层式数据结构中界定。用于在构建期间支撑该对象(218a、218b、218c、218d、218e、219)的支撑件(230)可参考2维支撑件横截面来界定。

技术领域

本发明涉及用于产生在增材制造中使用的几何数据的方法和设备。本发明特别应用于在增材制造过程中当固化粉末层时产生界定待构建对象的层和/或用于激光和/或电子束行进的扫描路径的几何数据。

背景技术

用于产生对象的增材制造或快速原型方法包括使用高功率能量束(例如激光束)逐层固化材料，例如金属粉末材料。粉末层沉积在构建腔室中的粉末床上并且跨越粉末层的与正构造的对象的横截面对应的部分扫描激光束。激光束熔化或烧结粉末以形成固化层。在层的选择性固化之后，粉末床减少掉新固化层的厚度并且另一粉末层在表面上散布且视需要被固化。在单次构建中，可构建一个以上对象，该对象在粉末床中间隔开。

通常，对象不直接构建到构建板上，但通过一系列支撑结构支撑于构建板上。举例来说，支撑结构可为从构建板延伸到对象的下方表面的一系列圆锥。这些支撑结构有助于将固化层固定到基底，防止在构建期间对象的翘曲，且允许在构建完成时对象易于从构建板分离。

为了控制设备，从几何数据产生指令集。该几何数据可界定对应于每一粉末层中待熔化或烧结的区域的对象的切片以及在熔化或烧结粉末层时激光采取的扫描路径。例如马卡姆工程公司(Marcam Engineering)的AutoFab和Materialise NV公司的Magics等的软件包含用于将立体平版印刷(stereolithography)/标准镶嵌语言(STL)文件格式中界定的对象切片以识别粉末层中将构建的对象的层(切片)且用于基于那些切片来界定扫描路径的操作。

在AutoFab中，将界定对象的导入CAD数据转换为STL文件格式。作为第一步骤，用户选择其中对象将相对于构建平台构建的定向。改变对象的定向可影响构建时间、在构建期间对象经受的应力以及所需的支撑件的数目。选择适当定向可为构建的成功或失败的关键。随后针对对象的选定定向设计支撑件且支撑件与对象组合。组合的对象和支撑件以.vfx文件格式保存。在单个过程中(从用户的观点)，将在vfx文件中界定的组合的对象和支撑件切片为若干区段且针对每一区段确定扫描路径，结果以.fab文件格式保存。如由.fab文件界定的对象和支撑件可随后定位在构建体积内。

用户可将.fab格式的另外的对象导入到构建体积中。然而，不可能导入呈其它格式(STL、vfx)中的一个的对象。因此，如果一个人想要在构建中对对象中的一个做出改变，其需要返回到该对象的较早文件格式，要么全部对象将必须返回到该较早阶段要么待改变的对象将必须被删除且进行到应用程序的单独实例中(因此在构建体积中的对象的单独表示中)的所需的.fab阶段，且随后导入回到其中正被设计的包括多个对象的构建的应用程序中。此布置未提供用户友好的直观的接口。

Magics也产生支撑件、切片和扫描路径。然而，在单个构建中将一起构建的全部对象必须首先位于基底板上且随后在单个操作中被切片。