[发明专利]用于打印三维(3D)物体的方法和装置

说明书

本发明的一些实施方式可以涉及打印三维(3D)物体和3D物体的支撑结构的系统和方法。该系统可以包括打印单元和用于向打印单元供应主体材料和支撑材料的供应系统。该系统还可以包括控制器，该控制器被配置为：生成包括一组水平切片的3D横截面数字数据，操纵3D数字数据以通过在同一水平切片的主体区域和支撑区域之间执行垂直移位来创建一组移位切片以创建打印数字数据，和控制打印单元以基于打印数字数据来分层沉积主体材料和支撑材料，其中在单次扫描中，支撑材料的液滴和主体材料的液滴行进不同的距离。

背景

在三维(3D)打印或3D制造过程中，根据如由软件文件定义的预定配置，材料从一个或更多个打印头选择性地喷射并且沉积到连续层中的制造托盘上。一些沉积过程包括沉积不同的材料以便形成单个物体或模型。例如，可以使用用于沉积主体结构的第一材料和用于沉积支撑结构以支撑主体结构的各个部分例如负角表面和悬垂部分的第二材料来沉积物体。随后通过机械、化学或其他手段去除支撑材料以显露最终物体。

常规沉积方法涉及根据预定的配置来逐层同时沉积支撑材料和主体材料。支撑材料和主体材料都以液体或半液体状态沉积在同一层中，使得液体/液体界面在两种材料之间形成。在沉积之后，所沉积的层被硬化(例如通过紫外线(UV)固化)。主体材料和支撑材料的液滴形成混合层，并且在去除支撑材料时，微裂缝留在所打印的部件(即主体材料)中。表面微裂缝可能导致在负载下的增加的应力和打印部件的增加的脆性。表面越粗糙，所打印的模型的机械强度就越差。

概述

本发明的一些实施方式可以针对一种打印三维(3D)物体和3D物体的支撑结构的系统和方法。该系统可以包括打印单元，该打印单元包括配置成沉积用于形成3D物体的主体材料和用于形成支撑结构的支撑材料的一个或更多个打印头和用于将主体材料和支撑材料供应到打印单元的供应系统。该系统还可以包括执行根据本发明的一些实施方式的方法的控制器。

控制器可以被配置为生成包括一组水平切片的3D横截面数字数据，其中每个切片包括表示3D物体的水平横截面的一个或更多个主体区域，并且一些切片中的至少每一个进一步包括一个或更多个支撑区域，该支撑区域与主体区域相邻并且表示支撑结构的对应的水平横截面。

控制器可进一步配置成操纵3D数字数据以通过在同一水平切片的主体区域与支撑区域之间执行垂直移位来创建一组移位切片以创建打印数字数据，其中一些移位切片中的至少每个包括水平切片中的一个的主体区域连同水平切片中的另一个的支撑区域；以及控制打印单元以基于打印数字数据从一个或更多个打印头分层沉积主体材料和支撑材料，其中在单次扫描中，支撑材料的液滴和主体材料的液滴行进不同的距离。

附图简述

视为本发明的主题在说明书的结束部分中被特别指出并被清楚地要求保护。然而，关于操作方法和组织的本发明以及其目的、特征和优点在与附图一起阅读时通过参考以下详细描述可得到最好的理解，其中：

图1是根据本发明的一些实施方式的打印系统的图示。

图2是根据本发明的一些实施方式的打印三维(3D)物体和3D物体的支撑结构的方法的流程图；

图3A-3B是根据本发明的一些实施方式的物体和支撑结构的示例性横截面数字数据的图形表示；

图4是根据本发明的一些实施方式的物体和支撑结构的示例性横截面数据的图形表示；

图5是根据本发明的一些实施方式的物体和支撑结构的示例性横截面数字数据的图形表示；

图6A-6B是根据本发明的一些实施方式的物体和支撑结构的示例性横截面数据的图形表示；

图7A为根据本发明的一些实施方式的示例性打印物体的图像；以及

图7B是根据本发明的一些实施方式的图7A的示例性打印物体的横截面图像以及与打印物体的表面曲率相匹配的图表；