[发明专利]用于微细特征细节以便增材制造的方法

说明书

本公开内容主要涉及用于增材制造（AM）的方法，其利用部件的计算机辅助设计（CAD）模型来产生部件的层表示。该方法包括：确定增材制造设备的构建层厚度；识别在模型内部件的特征；基于构建层厚度确定特征未沿着z轴对齐；以及通过特征偏移在模型内沿着z轴移动特征，使得特征沿着z轴对齐。

引言

本公开内容主要涉及用于基于计算机辅助设计（CAD）模型进行增材制造（AM）的方法。

背景技术

相比于减材制造方法，AM工艺通常涉及累积一种或多种材料以制成净成形或近净成形（NNS）物体。尽管“增材制造”是一种工业标准用语（ASTM F2792），但AM涵盖已知于各种名称的不同制造和原型制作技术，包括自由成形制造、3D打印、快速成型/制模等。AM技术能够由多种多样的材料制作复杂构件。通常，独立式的物体可由计算机辅助设计（CAD）模型来制作。一种具体类型的AM工艺使用电磁辐射例如激光束来使光致聚合物凝固，从而产生固体三维物体。

图1为示意图，示出了用于增材制造的示例性常规设备100的透视图。设备100使用例如在转让给3D Systems公司的美国专利号5,256,340中所公开的选择性激光激活（SLA）来形成作为一系列层的部件130。设备100包括容纳液体光致聚合物112的槽池110。构建板116定向在x-y平面中并且形成部件130位于其上的基座。

激光器120提供激光束126，其使液体光致聚合物112根据大体上对应于层厚的固化深度凝固。透镜122调节激光束126的特性，例如束宽。扫描镜124以各种角度反射激光束126来扫描液体光致聚合物112的顶层中的图案。设备100受指示扫描镜124以及升运器118和激光器120的计算机（未示出）的控制。计算机控制设备100，使得激光器120使液体光致聚合物112的顶层中的所扫描图案凝固。升运器114然后沿着z轴向下移动构建板116并且清扫器（或扫掠器，sweeper）118使液体光致聚合物112铺开以在此前凝固的光致聚合物上方形成新的顶层。该工艺一层一层（或逐层）地继续直至部件130形成在构建板116上。

各种增材制造设备以基于分层（slice）的建模技术操作。例如，如在美国专利号5,184,307中所述，立体光刻系统将通常根据对应的物体表示（representation）（该表示可在CAD系统等中形成）形成三维部件。然而，在此种表示可使用之前，它必须被分层成多个层表示。然后，立体光刻系统将在以逐步一层一层的方式构建物体的期间根据层表示选择性地暴露材料的未转化层以形成物体层且因此形成物体自身。

尽管已作出各种尝试来优化分层技术以提供对于物体表示的保真性，但任何基于层的制造技术在保真性方面均受限于每个层的分辨率。当物体表示包括具有在层分辨率水平上的细节的特征时，分层技术对于层表示相比于物体表示的保真性具有出人意料的效果。例如，本申请的发明人已发现当同样的特征沿着z轴随意地定位在物体表示内时，分层技术可对于同一特征生成不同的层表示。

鉴于上文，可认识到存在与AM技术相关联的问题、不足或缺点，并且如果可得到用于AM的表示物体的改进方法将是期望的。

发明内容

下文介绍对本发明的一个或多个方面的简化概述以便提供对此类方面的基本理解。本概述并非对所有构想到方面的广泛综述，并且也非意图识别所有方面的关键或重要要素或者描绘任何或所有方面的范围。它的目的是以简化的方式介绍一个或多个方面的一些设想作为对于稍后介绍的更加详细描述的序言。

在一个方面，本公开内容提供一种基于具有第一标度（scale）的部件的三维模型以一系列层制造该部件的方法，该部件的模型根据与部件的层的取向相对应的x-y构建平面和正交于x-y构建平面的限定部件每个层的次序的z轴定向。该方法包括：确定增材制造设备的构建层厚度；识别在模型内部件的特征；基于构建层厚度确定特征未沿着z轴对齐；以及通过特征偏移在模型内沿着z轴移动特征，使得特征沿着z轴对齐。