利用实体自由成形制造生产的零件的基于区域的支撑件的制作方法

专利名称：利用实体自由成形制造生产的零件的基于区域的支撑件的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用实体自由成形制造生产的三维零件的产生，更具体地说，涉及利 用实体自由成形制造生产的零件用支撑件的产生。
背景技术：
目前存在多种快速产生用于限量制造的模型、原型和实物(“零件”)的技术。这些 技术通常被称为实体自由成形制造技术，这里称为“SFF”。一些SFF技术包括立体光刻术， 选择性沉积成形，分层实体制造，选择性相区沉积(selective phase area deposition), 多相喷射固化，弹道粒子制造，熔融沉积成形，粒子沉积，激光烧结，膜转印成像等等。通常 在SFF中，与本质上通常为减成法的常规制造技术相反，按照加成方式用建材生产复杂零 件。例如，在多数常规制造技术中，利用机械加工去除材料，或者用模型或铸模把材料成形 为接近最终形状，随后进行修整。相反，加成制造技术递增地一层一层把建材的各个部分添 加到目标位置，以便构成复杂零件。SFF技术一般利用零件的计算机图形表示和建材的供应 逐层地制造零件。与传统的制造方法相比，SFF技术具有许多优点。例如，SFF技术显著缩短开发原 型零件的时间，能够用快速制造方法生产限量零件。SFF技术还消除对与常规减成制造方法 相关的复杂作业和加工的需要，包括为定制应用产生模具的需要。另外，用SFF技术能够根 据计算机图形数据(例如，计算机辅助设计(CAD)文件)直接生产定制的零件。通常，在多数SFF技术中，通过凝固或固化连续多层的建材，逐层地形成结构。例 如，在立体光刻术中，穿过连续多层的液体光聚合物树脂扫描一般在紫外辐射带中的紧聚 焦能量束，以有选择地固化每层树脂，从而形成多层零件。在选择性激光烧结中，穿过连续 多层的粉末材料扫描紧聚焦能量束，比如激光束，以有选择地烧结或熔化每层中的粉末，从 而形成多层零件。在选择性沉积成形中，以不连续小滴的形式喷射或滴落建材，或者通过喷 嘴挤出建材，以致在温度变化和/或暴露在光化辐射之中时，建材变得相对坚硬，以便层状 地制作三维零件。在膜转印成像(“FTI”)中，薄膜把薄的树脂涂层转印到像面区，在像面区，用光化 辐射有选择地固化与零件的断面层对应的树脂的各个部分，以形成多层零件中的一层。一些SFF技术要求利用连接零件和支撑面的支撑件，把零件挂在诸如制作台、平 台等之类的支撑面上。在美国专利5595703 ；6558606和6797351中公开了生产支撑件的现 有方法，这些专利的公开内容在此整体弓I为参考。不过，在对正在生产的零件和支撑正在生 产的零件的支撑件施加各种外力和内力的某些SFF技术中，这些现有支撑件并不总是令人
MM o用于SFF系统的现有支撑结构方法的另一种缺点在于多数情况下，它们往往需要 大量的人为互动。在开始制作之前，需要人工检查和编辑由现有支撑结构方法和软件确定 的支撑件，以确保所有要求的区域得到支撑。这是一个重大的问题，因为即使对于经验丰富 的用户来说，编辑支撑件也需要大量的人为互动。这显著降低了原本设计成快速、短暂、易用且功能友好的SFF系统的生产能力。用于SFF系统的现有支撑结构方法的另一种缺点在于过多的支撑结构或不足的 支撑结构的产生。另外，支撑件可能并未支撑正被固化的准确零件几何体。从而，支撑件有 可能并不支撑实际正被投射光或导引光固化的准确几何体。当在新的实体成像技术，比如FTI中使用现有的立体光刻支撑结构方法时，可能 出现的另一个潜在缺点是支撑件几何形状缺少变化。目前的支撑件具有三角形断面，从底 部到顶部厚度无变化。从而，支撑件厚度始终为1像素宽，这要求在制作期间和之后使用大 量的支撑件充分支撑零件。

发明内容
本发明包括产生用SFF生产的零件的支撑件的各种方法。本发明还包括具有各种 形状，尺寸，位置和其它性质的支撑件(也称为“支撑结构”)。一个例证实施例包括FTI系 统用支撑件，在FTI系统中，常常借助零件和制作台之间的支撑件颠倒生产零件，从而需要 强度较高的支撑件来保持零件悬挂在制作台上，尽管当零件与像面、膜面或其它表面分离 时，施加于零件上的脱除力较高。其它实施例提供形成用于备选SFF技术，比如立体光刻和选区沉积成形的改进支 撑件的方法，以提供两个非限制性例子。本发明的一个方面目的在于一种产生用于利用SFF形成的三维零件的支撑结构 的方法。所述方法包括对立体光刻(STL)模型切片，以产生零件体素；根据零件体素产生二 维层数据和像素数据；对STL应用补偿或校正，以校正成像误差，和利用像素混合正确地决 定边界的位置；确定支撑锚；产生支撑体素；和产生初始STL模型的像素表示的支撑结构。在下面的详细说明中还描述了另外的实施例。


上面概括地说明了本发明，现在参考附图，所述附图不一定按比例绘制，并且是对 本发明的举例说明，而不是对本发明的限制，其中图1是在制作台上形成的两个零件-即，茶壶底座和莲蓬头的示意平面图，并且表 示了用于每个零件的支撑件；图2是在制作台上的制作的茶壶底座和莲蓬头的透视图，并且表示了用于支撑零 件的支撑件；图3是待制作的例证零件的示意X-Z图，图解说明了“可能被选中的”像素PP ；图4是待制作的例证零件的最顶层的X-Y示意图，表示了起点像素P1 ；图5是类似于图4的X-Y示意图，表示额外像素在指定层L的定义区域R中的包 含；图6类似于图5，表示更多额外像素在定义区域R中的包含；图7类似于图6，表示区域R1被完全识别；图8是零件的X-Y示意图，表示外边界像素P0 ；图9是零件的X-Y示意图，表示物体的选定层的内边界像素PI和外边界像素P0 ；图10和11是物体的例证层的示意图，图解说明通过在区域中“插入”选定像素的自支撑像素的识别；图12是包括通过在图10和11中图解说明的“插入”方法确定的自支撑区的例证 零件的透视图；图13是例证物体的所关心的区域R的例证X-Y视图；图14是表示平坦顶部和两个陡峭侧壁的图13的所关心区域的X-Z视图；图15是相对于制作台的例证零件的X-Z示意图，表示零件的边界和边缘；图16是类似于图15的X-Z示意图，表示该区域的Zmin和Zmax值；图17是包括许多“岛状物”和桥式结构的例证零件的示意X-Z示图；图18类似于图17，表示五个不同的岛状特征的识别；图19是将由支撑结构支撑的一层的最大截面的例子；图20类似于图19，不过表示了位于零件截面内的表面支撑件；图21A表示由现有支持结构支撑的例证零件的例证示意侧视图，图解说明具有过 少支撑件的支撑结构；图21B类似于图21A，只是该零件由过多的支撑件支撑；图22是例证零件的示意图，其中用按照现有技术的导致支撑件和零件之间失配 的方式计算支撑件；图23是利用切片数据、体素和像素产生支撑件的例证方法的流程图；图24是X-Z平面中的零件连同制作台一起的示意图，图解说明用于描述该零件的 不同种类的体素；图25是类似于图24的示意图，图解说明在零件中的支撑锚的支撑体素的结构；图26A是例证零件或“STL”模型的透视图，图26B是例证零件或“STL”模型的侧 视图，在图26B中显示表示当前处理层和前一处理层的“当前层”和“前一层”；图27是图解说明由零件体素构成支撑体素的例证方法的图示流程图；图28是零件的一部分的特写视图，图解说明通过把朝下的体素移动一定的补偿 距离，应用Z-补偿，从而补偿过度固化的步骤；图29是支撑件网格图案(pattern)的示意图；图30是零件和制作台的示意图，表示形成具有底座部分，较长的部分和顶端部分 的支撑件，以及用朝下和朝上的支撑体素表示的对应支撑锚的例子；图31A-31D是对于32X32像素的网格，沿Z方向的各种支撑件图案的截面图；图32是例证零件的截面图，图解说明在Z方向上几何形状变化的支撑件；图33表示支撑件顶端像素的灰度级以及所得到的导致子像素支撑件顶端的支撑 件顶端形状；图34是一组多像素支撑锚的示意图；图35是由较大的支撑柱支撑以固定零件，而较小的顶端支撑柱支撑“当前”层的 例证零件的示意图；图36是在支撑件的较长部分中的支撑柱之间的典型增强图案的示意截面图；图37是正在制作的零件的示意特写图，表示支撑件，包括非锚固支撑件顶端的各 种构造；图38是呈具有8个曲面风扇叶片的风轮形式的零件的透视6
图39是风轮零件的X-Y截面图，表示在层#131的许多孔和曲面风扇叶片，以及支 撑件的图案；图40类似于图39，不过是在层#196得到的；图41是图38的风轮零件连同支撑件的图案的Y-Z截面图；以及图42是表示作为构件的风轮零件，连同利用本发明的方法确定的各种支撑件的 透视图。
具体实施例方式下面参考附图更充分地说明本发明，附图中表示了本发明的一些实施例，但不是 全部实施例。实际上，可以用许多不同的形式具体体现本发明，本发明不应被解释成局限于 这里陈述的实施例；相反，提供这些实施例，以致本公开将满足可应用的法律要求。尽管关 于利用膜转印成像(FTI)产生的特定种类的零件说明并在附图中表示了本发明的支撑件 产生方法，不过各个设备和方法的功能也适用于任何目前已知或以后提出的其中希望向正 在生产的零件增加支撑件的SFF技术。附图中，相同的附图标记表示相同的部件。这里考虑的一个例证SFF系统是FTI系统，比如Rock Hill, South Carolina的3D Systems, Inc.(本申请的受让人)提供的V-FLASH Desktop Modeler。在转让给本申请的 受让人的一件或多个美国专利申请公开号2007/0259066 ；2006/0249884 ；2007/0296854 ； 2008/0206383 ；2008/0169589和2008/0179786中描述了这样的FTI系统，这些专利申请的 公开内容在此整体引为参考。本发明的零件制作支撑件考虑了更传统的基于桶(vat-based)的立体光刻的要 求，以及其它要求。用于零件的每个区域的支撑件需要被构造成足够坚固，以致当从涂层或 像面的其它表面拉开每一层时，所述支撑件不会失效。另外，由本发明确定的支撑件一般由 少数较大的柱体构成，而不是由许多较小的柱体，或者许多单像素(点状)支撑件构成。有 选择地形成较少支撑件的方法导致零件上的痕迹较少，以致零件的后处理更容易；不过，当 与立体光刻术等中使用细点支撑件相比时，在一些实施例中留下的痕迹最初可能更显著。对本说明来说，“零件”是当像面在底部，制作台在顶部时，用在像面上或其附近形 成的新鲜树脂层产生的物体或构件。一般把零件向上拉离像面。为了便于举例说明，一些 附图表示制作台位于图的顶部，而其它附图表示制作台位于图的底部。支撑件要求当利用本发明的方法形成支撑件，以支撑零件时，支撑件必须满足一些设计和结 构要求。第一个支撑件要求是必须利用支撑件把每个局部最高点连接到制作台上(或者连 接到零件上，如果局部最高点位于零件的底层，并且零件把它与制作台隔绝开)。这里，“局 部最高点”意味零件的表现为岛状，并且相对于零件的周围部分最接近制作台的部分。零件的在局部最高点下面的那部分被描述成区域。每个区域的所关心部分是在其 最大截面的尺寸。另一个要求是确定各个区域，以致支撑件足以支撑零件。本发明的目的在于确定零件的需要支撑结构的区域，和选择支撑结构的形式 (即，尺寸，形状，相对位置)，以使需要的支撑结构的数目充分降至最少。尽管与现有支撑 方法相比，这会导致在零件中形成更大的表面异常，不过认为具有较少支撑结构的折衷比需要一些额外的后处理重要。零件的许多区域是自支撑的。完全在另一层上面制作的任意一层是自支撑的，另 外新层会横向显著延伸到旧层之外，不过旧层仍将支撑新层。对于任意指定的树脂(或建 材)种类和一组制作条件，能够确定一层的自支撑能力的范围。这一般从10像素到50像 素或更高。具有陡峭侧壁的零件往往是完全自支撑的。具有较浅侧壁的零件需要沿着侧壁 具有额外的支撑件，取决于树脂种类和制作条件。平坦区域需要在整个平坦区域内彼此隔 开的支撑件。当计算支撑件是否足够坚强，以致当从每个区域和子区域的最大截面拉离零 件时不会断裂时，随着额外支撑件的采用，其强度被增大。从涂层(或像面)拉离零件的强度(负荷)要求是相当大的，未处理的支撑件往往 不够强。在一些情况下，对大截面支撑件要求的破断力会超过50磅(222N)，而典型的4X4 像素支撑件的破断力约为6磅(27N)。如上所述，通常理想的是在零件上具有数目最少的 痕迹，以减少后处理量，即使所述较少的痕迹较大。在使用最先进的SFF系统的其它实施例 中，负荷要求为几磅。与从涂层拉离零件的负荷要求无关，支撑件需要具有足够强度，支撑 件的数目应被降到最小。由于支撑件的强度随其断面面积的增大而增大，因此理想的是具有断面较大的较 少支撑件，最理想的是使需要的支撑件的数目最小。确定了支撑件的组合断面之和应为每 个区域和子区域的最大断面的2%的经验规则。在利用最现代的SFF系统的一些情况下，该 经验规则可被减小到1%。如上所述，与具有更多断面较小的支撑件相比，通常更好的是获得更少的断面较 大的支撑件，以使痕迹的数目降到最少。2 %的经验规则以目前的114W树脂为基础，树脂层 暴露于50mJ/cm2的辐照强度之下，支撑件暴露于71mJ/cm2的辐照强度之下。从而，对于具 有不同生坯强度的不同树脂和不同方法的辐照，经验规则将变化。在本发明的例证实施例 中，使用的经验规则以值为基础。例证实施例现在说明本发明的产生支撑结构的支撑件产生方法的例证实施例。图1是利用“打印预览”软件图形表现的两个物体_即，茶壶底座10和莲蓬头20 的示意图，所述两个物体被表示成在制作台BP之上。尽管这里公开了具有凸起表面特征的 可随意处理的制作台BP，不过应认识到结合本发明，可以使用适合于支撑构件或零件的任 何制作平台或其它表面，与制作台的尺寸、形状、表面纹理、可再用性、或者其它参数无关。 另外应认识到利用本发明可以产生和支撑各种尺寸和形状的零件。再次参见图1，较大的柱 状支撑结构(“支撑件”)30被表示成正方形，较小的支撑件用圆形表示。茶壶底座10具有 由16个4X4支撑件30支撑的外环区域12，和由两个16X 16像素支撑件及14个8X8像 素支撑件支撑的内环区域14。茶壶底座10的总支撑断面为1664像素，以致依据2%的经 验规则，它能够支撑最大零件断面为83200像素的构件。茶壶底座10的最大零件断面为 91459像素(稍微大于2 %的经验规则)，利用所示的支撑结构构造，成功地制作了该茶壶底 座，而未使FTI系统上的支撑件破裂。图2是在FTI系统制作台BP上的制作的茶壶底座10和莲蓬头20的透视图。莲 蓬头20在每层都具有较小的断面，从而如图1中所示用更小的柱状支撑件30支撑。这里 注意用于生产零件的FTI系统上的像素尺寸为0. 0088英寸(0. 0223cm)。
与现有支撑件相比，本发明向SFF系统的用户提供众多的优点。这些优点中的一 些包括(但不限于)1)在支撑件不断裂的情况确保零件的制作；2)痕迹的数目被降至最 少，后处理容易；3)不存在形成数目较少的支撑件的制作时间损失(辐照时间等于层辐照 时间加上边界辐照时间)；和4)与现有的支撑件构造相比，用于支撑件的树脂较少，这转化 成降低用于制作零件的SFF系统的生产成本。下面的说明提供利用为FTI系统产生的像素层数据说明不同区域的许多例证方 法。这些区域随后用于支撑件产生方法。应认识到可用任何目前或未来的产生支撑件的方 法，包括(但不限于)在引为参考的上述专利中描述的方法，执行实际的支撑件产生方法。支撑件产牛方法本发明的支撑件产生方法以下述假设为基础1)需要支撑件的单一区域可横跨 多层；2)单层可具有需要支撑件的多个区域；3)需要使由支撑件引起的零件的垂直痕迹减 到最少；4)支承区应包括零件的外边缘和角落，以防止层的定界；和5)产生的支撑区应考 虑自支撑的陡峭区域，即，应从支撑区中识别和除去零件的自支撑的陡峭部分。提供这些假设是为了公开本发明的最佳方式，并不意图缩小或限制任何权利要求 的范围。本发明的其它实施例在分析中包括另外的，备选的和/或更少的假设。此外，应认 识到下面各节中的所有步骤是在假定零件悬挂在制作台上，比如在FTI方法中那样，以致 需要支撑面朝上的表面的情况下说明的。I.识别零件区域的方法支撑件产生方法的第一个主要方面是在需要支撑件的零件制作方法中，独立地识 别至少一层，最好每层中的零件区域(“支撑区域”或者仅仅称为“区域”)。这涉及利用七 个步骤(下面的步骤1-步骤7)独立地分析各层，以产生每层的区域R。在第一到第六步骤 中，每个区域R的形成局限于单层。下面参考图3-图7讨论该方法的七个步骤。图3是待制作的例证零件50的示意X-Z图。零件50被分解成许多基本零件组件 (“像素”斤和层1^仏1丄2，..丄3)。步骤1包括识别接触空气并且面朝上的所有像素P。图 3中识别为像素组PP的浅灰色阴影的整个一组像素被称为“可能的候选像素”。这是将被 分析的整个一组像素P，可以是区域R的一部分。不是该组PP的一部分的像素P不会是任 何区域的一部分。另一方面，像素组PP中的像素具有被视为区域R的一部分的机会(即， 可能性)。在步骤2，从层L1和属于可能的候选像素组PP的左下侧像素开始。该像素被识别 为像素P1，并被用作识别区域的起点。图4是待制作的零件50的最顶层的示意图。这里注 意任何有用的符号可被用于像素识别，比如P(X，Y，Z)，其中X，Y，Z是表示特定像素的中心 点坐标的笛卡尔坐标。这里，像素P1被识别(“标记”)成“区域1”或R1，如图4中所示。在步骤3，属于可能的候选像素组PP的，并且与在步骤2中识别的像素P1相邻的 所有像素P被识别并包括在区域R1中。图5类似于图4，图解说明增加到区域R1中的另外 的像素P2、P3和P4，以致区域R1现在包括总共4个像素P1 P4 ( "P1 P4”)。在步骤4，识别目前在区域R1中的像素P1 P4的所有相邻像素。图6类似于图 5，表示作为相邻像素的像素P5 P10。如果这些新识别的像素P5 P10任意之一属于该 组“可能的候选像素” PP，那么也把它们包括在区域R1中。步骤5重复步骤4，扩大区域R1，直到区域R1的相邻像素P都不属于该组可能的
9候选像素PP为止。此时，完全识别了区域R1，如图7中所示。这里注意一些区域R将只具有外边界，而一些区域R将具有内边界和外边界。在 图8和图9的示意图中分别给出了这两种情况的例子。对于每个区域R，分别标记外边界像 素P0和内边界像素PI。步骤6包括确定在层L1上是否留有不是区域R1的一部分的任何其它“可能的候 选像素”PP。如果是，那么在层R1中的剩余的“可能的候选像素”中，从左下侧像素开始重 复用于确定下一个区域R2的方法。重复该方法，直到用尽层L1上的所有可能的候选像素。步骤7涉及对构成零件50的每一层L重复步骤1-6，以便识别所有的区域R。II. iPJIl丨/消除毎个Kfet中的自I撑像素支撑件产生方法的第二个主要方面涉及消除每个区域R中的任何自支撑像素P。 这还会从每个区域R中消除如果产生支撑件30，那么它们会在相邻垂直壁上造成痕迹的那 些像素P。步骤8包括考虑在区域R的外边界上的像素P，以确定这些像素任意之一是否具有 不是该区域的一部分的中间相邻像素。如果是，那么这些外边界像素P被标记为“自支撑像 素” PS，只插入具有宽度1个像素的相邻像素P的像素P。图10和图11是图解说明该方法的物体50的例证层L的示意图。插入方向与自 支撑像素PS相差180°。图12是图解说明在上述插入方法之后确定的自支撑区SSA的物 体50的透视图。注意在本例中，与自支撑像素PS相邻的外边界被向内推动“1像素宽”。在其它实 施例中，外边界可被推进2或3像素宽的距离。按照本发明的其它实施例，根据经验确定准 确的自支撑距离。如果区域R非常薄(例如，3像素宽)，并且一个边缘是自支撑的，那么最好不清理 区域R的外边缘，因为它需要被支撑，以防止分层。如果整个区域R仅仅包含几个像素P (例如，4 5个)，那么它可被识别成“小形 体”，所述小形体可被指定成用单一支撑件30支撑。逐个区域地进行步骤8，直到考虑了所有区域R为止。III.识别/消除自支撑“陡峭”区支撑件产生方法的第三个主要方面涉及从识别的区域R中识别和消除任何自支 撑的陡峭区。这用于通过不支撑不需要支撑的这些区域，使支撑件30的数目降至最小。什么构成“陡峭”区取决于许多因素，包括使用的材料的种类，和形成零件50时涉 及的特定制作方法参数。在一个例证实施例中，对于使用的特定种类的制作方法，凭经验确 定“自支撑角”。在一些情况下，单一区域R只有一个截面(section)是自支撑的，而该区域的其它 截面需要支撑件。从而该方法的步骤9涉及进行设法识别区域内需要支撑件的那些截面的 分析，包括除去整个区域，如果它们被认为是自支撑的。为了便于讨论，考虑在如图13中所示的选定层L的示意图中呈现的区域R，它是所 关心的区域R的X-Y视图。图14是相同区域的Z-视图(即，X-Z平面中的视图)。区域R 的陡峭截面RST足够陡峭，以致它们被认为是自支撑的，从而一旦完成分析，就应从区域R中 除去与之相关的像素P。注意“非陡峭”截面Rns由零件50的平坦顶部形成。
识别区域R内的陡峭截面Rst的一种例证方法如下所示。首先，从最顶部的区域 R(即，最接近制作台BP的区域)开始，随后独立地考虑指定区域R的每一行X像素P。对 图13和14中图解说明的零件来说，考虑位于区域R的中间的一行像素P。继续参考图13和14，从像素P1开始，并得到像素P1和P2之间的Z-高度差A Z。 如果该高度差大于两层L的厚度，那么把像素P1标记为“STEEP-X”。如果该高度差小于三 层，那么把像素P1标记为“SHALL0W-X”。随后转移到像素P2。利用像素P2和P3进行相同的分析，并相应地标记P2。最后 的像素(本例中P7)获得与倒数第二个像素(本例中像素P6)相同的标记。一旦完成了所有X-行，应沿Y方向对相同像素进行相同的分析，并恰当地把它们 标记为 “STEEP-Y” 和 “SHALL0W-Y”。在上面的例子中，像素如下表1中所述被X标记和Y标记
表1:陡度的X，Y像素标记 在该标记方法结束时，每个像素P将具有X方向标记和Y方向标记。如果这些方 向标记任意之一是“STEEP”，那么由于是自支撑的，因此从新形成的区域R中排除该特定像 素P。具有SHALL0W-X和SHALL0W-Y标记的所有像素P被包括在区域R中，因为它们需要支 撑件。在图13和图14的例子中，区域R的被认为“浅”并且非自支撑的断面用像素P3、 P4、P5、P11和P12定义，代表楔形物的平坦顶部。从而，更新的区域R包括这些像素P。如 果楔形物沿相反的方向(即，与突出相反的缩进)，那么这种分析也有效。在一些情况下，某一区域的所有像素P沿两个方向任意之一都将被标记为 “STEEP”，从而将从区域R中完全除去，因为它们是自支撑的。如果在单一区域R中存在多个封闭的边界，那么利用步骤9分别分析它们。IV.把多个区域合并成公共区域支撑件产生方法的第四个主要方面涉及把出自不同层L的不同区域R合并成单一
11(公共)区域R，如果不同的区域紧邻的话。图15是例证零件50相对于制作台BP的Z向示意图。参考图15，步骤10包括从 第一层(最上层)L1上的第一边界B1开始。边界B1包括边缘E1。随后，检查下方的层L2上的所有边界B2，以确定这些边界任意之一是否与顶层L1 的第一边界B1共有公共边缘E2。如果是，那么即使Z高度不同，也把这两个边界B1和B2 合并成一个区域。注意不应考虑合并相同层上的两个边界B，这两个边界B应保持分离。随后，检查第三层L2，以查看是否存在与上面的两个合并边界B1和B2共有公共边 缘E3的任意边界B3。如果是，那么该边界增加到上面的两个边界中，以扩大区域R。重复该方法，持续把新边界B增加到该不断扩大的区域R中，直到到达不存在与正 在形成的区域共有公共边缘的边界的层L为止。此时，完全产生区域R。一旦产生了该区域R，下一步就是记录该区域的最小Z高度和最大Z高度。如后更 详细所述，该信息用在支撑件产生方法的另一部分中。随后通过从还未被视为分析起点的最上面的边界开始，重复该方法。V.追踪和分类各个区域支撑件产生方法的第五个主要方面涉及追踪和分类已产生的各个区域R。从而，一 旦产生了所有区域R，步骤11就涉及确定与每个单独区域有关的下述信息(不必按照给出 的顺序)。首先，利用本领域的技术人员已知的标准算法，确定每个区域R的局部最高点和 质心。注意局部最高点MA可包含聚集在一起的几个像素，不一定必须是一个像素。应调整 使用的标准算法以解决这种情况。其次，确定每个区域R的X-Y投影面积(与在X-Y平面中测量的表面积相对比)， 按照面积的降序对区域分类。由小于一定数目的像素P(例如10个像素)构成的区域R被 表示为“点区域”。第三，确定每个区域R的“Z-min”和“Z-max”值，其中Z-min表示该区域的Z位置。 图16的示意图中对此进行了图解说明。产生支撑件一旦执行上述步骤，以识别与零件50相关的所有区域R，就需要为各个区域R产生 支撑件30。这涉及下面说明的许多主要步骤。在它与另一个区域和/或零件的主体之下的另一岛状物合并之前，每个区域R或 局部最高点MA支撑独立的大量质量(下面称为“岛状物” I)。从而，第一个主要步骤涉及 确定每个区域R或局部最高点MA之下的独立体积和最大截面。目的是识别每个区域R之下的岛状物I的尺寸，以及该岛状物内的最大截面。为 了进行说明，考虑如图17的示意图中图解说明的下述例子，图17的示意图表示例证零件50 的各层L。零件50包括三个塔状物50T1、50T2、50T3和桥状物50B。为了开始分析，考虑整个制作文件的第一层L1。选择层L1上已被识别为MA1、MA2 和MA3的所有局部最高点MA。这些局部最高点代表制作文件中的三个岛状物I (分别为II、 12和13)的高峰。这些岛状物对应于所述三个塔状物。利用这三个局部最高点开始分析。分析中的下一步骤涉及转移到层L2，并确定正好在定义前一层上的局部最高点 MA的像素之下的像素P。这些像素分别是像素Px，Py和Pz。
分析中的下一步骤涉及确定在Px，Py和Pz像素之间是否存在任何重叠。这种情 况下，不存在这样的重叠，从而分析进入下一层L3。在层L3，在Px之下的像素并不重叠在岛状物12和13之下的任何像素。另外，在 岛状物12之下的像素P用Pa表示。同样地，在13之下的像素P用Pc表示。另外，构成桥 状物50B的像素P用Pa、Pb和Pc表示。为了识别层L3中的桥状物50B的像素，找出把桥状物50B定义为局部最高点MA4 的像素Pb。随后从像素Pb沿所有方向向外扩大，直到到达零件50的边缘为止。这识别像 素Pa和像素Pc。现在，岛状物12和13之下的像素P与桥状物50B之下的像素重叠。另外，局部最 高点M2和M3比局部最高点M4高。从而，此时，完全识别了岛状物12和13。对岛状物II和14重复该方法，直到到达层L14为止。在层L15，岛状物II和14 的像素重叠，这允许得出已完全识别了岛状物II和14的结论。进一步继续该方法，以识别最大的岛状物15，岛状物15在局部最高点MA5、MA6和 MA7之下，如图18中所示。在进行上面的分析的时候，渐进地更新在每个相应岛状物之下的最大截面(即， 具有最多“ON”像素的截面)，把最大的截面保存在相应的区域/岛状物数据结构中。这里， 与构成零件内的空间或空隙的“OFF”像素相反，“ON”像素构成组成零件50的主体的像素 Po接下来的主要步骤涉及确定“ON”像素数目最大的截面CS。在产生层L时，该步骤 涉及求每层的“0N”像素之和，并确定“0N”像素最多的一层。这是零件50上需要被支撑的 最大截面。该层的所有层信息和像素信息最好被保存在独立的数据结构中，以致能够在产 生支撑件期间使用。在切片期间执行该步骤。概念上，此时，所有的区域R，岛状物I，每个岛状物I之下的最大截面，和整个构件 的最大截面已被识别。从而，以数学方式标记了典型零件，如图18的示意图中所示。下一个主要步骤涉及产生局部最高点MA和质心支撑件30。这涉及独立地考虑每 个岛状物I，并从最接近制作台BP的岛状物I开始。本领域的技术人员会认识到，充分支撑 该岛状物I所需的支撑像素P的总数等于该岛状物内的最大截面CS上的全部“0N”像素P 的2%，或者1%，取决于所使用的系统。参见图18，在岛状物II中，如果用穿过该岛状物的虚线表示的截面CS具有1000 个0N像素P，那么产生的支撑岛状物II的支撑件30应至少具有20个像素。为确保最佳 支撑和对零件50的表面损害最小而应产生的支撑件30的最大尺寸为16X16像素。就岛 状物II来说，采用在局部最高点MA1的中心的一个支撑件30。如下计算该支撑件30的尺 寸。如果支撑件30的像素P的总数NP大于256 ( S卩，16 X 16)，那么该支撑件的尺寸为 (NP)1/2X (NP)V2，或者在本例中，16X16像素。如果NP小于256，那么计算需要的全部像素 P的平方根。这种情况下，需要20个像素P，从而(NP)1/2 = 4.47。随后对于X维，把该数字 舍入成最接近的较高整数，对于Y维，把该数字舍入成最接近的较低整数(这种情况下，X维 为5个像素，Y维为4个像素)。这保证支撑件的尺寸总是大于所需要的绝对最小值。在例证实施例中，进行另外的检查，以确定在截面的质心是否需要支撑件。所述另外的检查包括确定最大截面CS的质心离为支撑局部最高点MA而产生的支撑件的中心的 X-Y距离Des。如果距离Des大于约100个像素，那么产生另一个支撑件30，所述另一个支撑 件30具有与局部最高点支撑件相同的X-Y尺寸，并且位于质心处。此时，产生了局部最高点MA和质心支撑件30。下一个主要步骤涉及如果下述两 个条件任意之一未被满足，那么在岛状物I上产生表面支撑件30。第一个条件是总的支撑 像素P(局部最高点支撑件+质心支撑件)小于为支撑指定岛状物I而需要的支撑像素的 2% (或者等)。第二个条件是在岛状物/区域上存在即使上面的条件被满足，也应被 支撑的大跨度。第一个步骤是确定需要表面支撑件30的位置NL的数目。图19是将由支撑件30 支撑的层L的最大截面CS的例子。以质心C作为焦点，绘制X-间距为60像素，Y-间距为 120像素的网格。如果这些网格点任意之一落在实际截面之上，并且不与局部最高点支撑件 重叠，那么认为它们是表面支撑件的候选位置。这图解示于图20中。下一个步骤涉及确定表面支撑件30的尺寸。如果上面的第一个条件(即，2%的 支撑像素)尚待被满足，那么需要确定仍然需要的像素的数目。如下计算需要的表面支撑 像素NS的总数NS NS = NT_ (匪+NC)其中NT是所需要的支撑像素的总数，匪是所需要的局部最高点支撑像素的数目， NC是所需要的质心像素的数目。表面支撑像素P的数目NS被均勻分布在需要产生的所有表面支撑件30之间。按 照与关于局部最高点支撑情况相同的方式确定每个表面支撑件30的准确尺寸。单个表面 支撑件30不应小于4X4像素，也不应大于16X 16像素。从而，如果任意表面支撑件小于 4X4像素，那么应把尺寸增大到至少4X4像素。一旦确定了表面支撑件30的尺寸，就产生 表面支撑件。对识别的所有不同岛状物，重复产生局部最高点和质心支撑件的步骤，和产生表 面支撑件的步骤，以产生足够的支撑件。产牛锚固支撑件如上所述，需要一种新的支撑结构产生方法，该方法使用切片数据及体素和像素 信息构成最佳分布的支撑结构，所述支撑结构需要最少的人为互动，支撑件相对于零件几 何形状的准确定位，和各种支撑件几何形状的使用(即，不同的截面尺寸，和尺寸随支撑件 高度的变化)。图21A表示由现有支撑结构SS支撑的例证零件50的例证示意侧视图，所述支撑 结构SS包括众多的支撑件30。零件50被倾斜59°的角，而结构SS的支撑角为60°，导致 支撑件的数目不足。图21B类似于图21A，不过图解说明现有支撑结构SS的一个例证实施 例，其中零件50被倾斜61°，而支撑角为60°，从而存在远远多于实际所需的支撑件30。图22是例证零件50的示意图，其中以按照现有技术的导致支撑件和零件之间的 失配的方式计算支撑件30。操作员需要识别和校正这种失配，这是一种效率低，并且费时的 方法。图23是使用切片数据，体素和像素产生锚固支撑件的例证方法的流程图100。该 方法的步骤101包括如果需要，则对零件50的立体光刻或其它计算机表示(即，“STL”)施加补偿或校正。例如，如果零件遭受与由STL(例如CAD文件)表示的理想形成的零件相 比，改变零件的几何形状的“过度固化”，那么可能需要这种补偿。这里，STL可被看作零件 的3D边界。如果零件被完美地成像，以符合这些边界，那么出来的零件将过小，因为液体树 脂在转变成固体时会收缩。从而，作为第一个步骤，在STL上沿所有方向使用例如0. 4%的 “收缩系数”。在把STL切成多层之后，问题变成成像系统如何准确地表示各个切片。在这 方面，关心的事主要有两个。第一个是成像系统存在失真，以致X标尺和Y标尺可能过短或 过长。其次，与图像边界的希望布置相比，像素较粗，从而利用像素混合对边界像素调整灰 度级，以正确地定位边界。“收缩系数”或“补偿”设法解决这两个关心的事。步骤102涉及对STL切片，以产生零件体素VP，从而产生零件和支撑锚的体素表 示。这里，“体素”V是基本体元，表示3D零件表面元素和支撑元素，如图24中所示。体素 V用三维立方体表示。体素V包含z高度(z)和X-Y平面上的网格索引(ix和iy)的信息。 零件体素VP表示STL模型的边界。支撑体素VS表示与零件50面接的支撑锚。步骤103 和104涉及产生二维层和像素数据，并且如果需要的话，对STL应用上述补偿。边界支撑体 素用VBS表示。在这些步骤中，沿X和Y方向把STL模型切成零件体素VP。零件体素VP被分成朝 上的体素VPU和朝下的体素VPD，其中朝下的体素面对制作台BP。图24中表示了产生零件 体素的一个例子。步骤105涉及产生支撑体素VS。这包括通过考虑自支撑距离，累积支撑距离，和区 域识别，利用实际的切片数据(从体素V产生的分层像素P)，确定支撑锚AS，如相对于制作 台BP制作的例证零件50的图25的示意图中所示。用对所有层重复的下述步骤A-E给出 了详细实现。步骤106涉及产生支撑结构。在图26A和26B的示意透视图和侧视图150中分别表示了 STL模型和两个待处理 层的例子。在如下说明的图27的图示流程图中给出了由零件体素VP构成支撑体素VS的 样本(CL=当前层，PL=前一层)。在步骤A中，通过利用当前层CL和前一层PL，把3D零件体素VP转换成2D像素P， 获得下一层(层謝+1)的像素。零件体素VP总是与一个朝上的零件体素VPU和一个朝下 的零件体素VPD配对。一对朝上体素和朝下体素之间的层上的任何像素P应被视为“0N”， 否则为“OFF”。在步骤B中，识别和隔离不共有当前层(层#N)的公共连续区域的像素P(在层 #N+1上)的区域R(在图27的步骤B中用黑色表示)。在步骤C中，找出或者直接由层#N上的零件像素支撑的，或者由相邻像素(用阴 影表示的边界像素)自支撑的层#N+1上的零件像素P。在步骤D中，找出紧接于既不由前一层支撑，又不由相邻像素自支撑的朝下零件 体素VPD之后的零件像素。在步骤E中，构成图案(pattern)支撑体素VPS和边界支撑体素VBS。图案支撑体 素VPS代表位于预定位置的支撑锚，而边界支撑体素VBS代表在非预定位置的支撑锚。步 骤D和E显示由前一层PL(顶部)支撑的当前层CL中的区域，以及当前层(底部)中需要 新的支撑件的区域。这产生支撑体素VS。参见图23中的流程图100，步骤106涉及利用实际的切片层和像素数据(如果需要的话，在X-和Y-收缩补偿，X-补偿和几何校正之后)，而不是利用步骤101和104中的 初始STL模型产生支撑件30。从而，由于支撑体素VS总是与零件体素VP重叠，因此在零件 几何形状和支撑件顶端(下面讨论)之间不存在几何偏差。该方法中的下一个步骤涉及通过把朝下体素VPD移动一定的补偿距离(以材料和 几何形状为基础)，应用Z-补偿，以补偿过度固化，如图28中所示。在下一个步骤中，使STL模型与支撑件图案网格SPG对齐，如图29中所示，以致所 得到的支撑件顶端不论如何放置，都总是在相同位置与零件面接。此时，根据零件和切片层的几何形状，可改变像素P和体素V的尺寸，即，一个零件 可具有多种尺寸的体素V和像素P。厚度变化的体素V可被用于实现自适应切片，其中层厚 由零件几何形状和可制造性确定，以显著减少制作时间。即使面朝下的区域是表面，线条或 点，该方法仍然适用。禾__棚牛據辦本发明的一个方面涉及利用支撑件样式转换器把所得到的支撑锚AS转换成各种 支撑件样式(即，几何形状)，它包括支撑厚度随高度(即，Z向高度)而变化的支撑图案， 支撑件顶端，增强结构和分支。支撑锚AS用支撑体素VS表示。这种转换方法对FTI技术来说至关重要，因为当其长度增大时，支撑件会弯曲更 多，因此从制作台向上生长的单像素支撑件30通常不能继续存在。在FTI技术中这尤其重 要，因为在支撑件周围只有空气。在例证实施例中，通过由8个步骤定义的下述方法，实现 从锚固支撑件的样式转换。第一个步骤涉及把支撑锚AS转换成支撑结构30。如上所述，支撑锚AS由支撑体 素VS表示。根据支撑体素VS和零件体素VP产生支撑图案，如在图30的示意图中图解所 示。如果支撑像素落在支撑体素VP和制作台BP之间，或者落在由支撑体素VS和零件体素 VP构成的一对体素之间，那么使支撑像素PS变成“ON”。第二个步骤涉及沿着Z向改变支撑图案SP。从与支撑件样式和当前支撑件高度 对应的可用图案中选择位于指定层L的支撑图案SP。接近于制作台BP，支撑结构30具有 较厚的图案，以确保支撑件强度大到足以连接在制作台上，以及在制作方法期间得到支撑。 在一个例证实施例中，支撑结构30具有随着离制作台BP的距离的增大而逐渐减小的厚度。 在一个例证实施例中，在支撑件的与零件50相邻的区域(即，“支撑件顶端” 30T)中，在支 撑结构30中使用单像素P，以避免当除去支撑件时，在零件上留下大尺寸的支撑件隆起。注 意在图30和其它附图中，“朝上的”像素或体素是面向制作台BP的像素或体素，而朝下的像 素或体素是背对制作台的像素或体素。另外，在一个例证实施例中，使支撑件30的单像素部分深达几层地生长到零件50 中，以确保支撑件和零件之间的强力连接。这种称为“支撑锚”AS。典型的支撑件30包括底座部分30B，较长的中心部分30L和顶端部分30T，在一个 例证实施例中，顶端部分30T构成单像素顶端，并且顶端的一部分生长到零件中，作为支撑 锚AS，如图30中所示。例证的底座部分30B包括25层的桩脚和4层的桁架。例证的较长 部分30L包括从层#26生长到离零件多达10层的较长柱状层，和周期性的增强结构。例证 的顶端部分30T从零件层之前的10层开始，并深达3层地生长到零件中。图31A-31D中表 示了不同结构部分的截面，其中在例证实施例中，支撑结构包含50层(层L1-L50)。图31A图解说明“桩脚”支撑件的图案(层L1-L25)。图31B图解说明“桁架”支撑件30的图案 (层L26-L29)。图31C图解说明“长的柱状”支撑件的图案(层L30-L40)。图31D图解说 明连接到零件50的支撑件顶端30T (层L41-L50)。本发明的其它实施例包括制作台和零件 之间的较少种类，另外种类和/或备选种类的支撑件，和/或酌情包括备选的层数。第三步骤涉及形成单像素支撑件顶端和/或子像素支撑件顶端30T。通常，只有单 像素支撑件顶端30T在朝上零件表面50U和朝下表面50B与零件50面接，如图30和图32 中所示，以减小零件表面上的支撑件隆起的大小，并使得易于从零件除去支撑件，同时还使 零件易于清洁。通过利用低密度光斑，例如，低灰度值像素产生子像素支撑件顶端30T，以使固化 面积较小，如图33的灰度级GS和所得到的支撑件顶端30T中所示。第四个步骤涉及形成多像素支撑锚AS。可以形成各种图案中的多像素支撑锚，以 在与零件50面接的地方增强支撑件。支撑锚AS的图案(几何形状)的选择以被支撑区域 的性质，比如尺寸，应力集中等为基础。9X9像素上的锚图案的典型设计示于图34中，并且 可例示在32X32像素上。所有指定的设计显示支撑件的锚截面。可以混合和匹配这些设 计，以设计其它种类的锚固支撑件AS。用于指定表面的实际支撑件30可能不均勻，即，可以使一些支撑件比其它支撑件 厚，以致较厚的支撑件固定住零件50，而其它支撑件支撑正在制作的层，如图35中所示。子 像素支撑件顶端30T可被用于减小在零件50上形成的隆起的尺寸，如图33中所示。在例证实施例中，有益的是在支撑件30之间增加支撑增强件。支撑件30的长段 30L较厚，例如2个像素宽，并且它们中具有增强件，如图30中所示。采取在长段30L的支 撑件30之间的支撑柱30P形式的增强件大大强化了支撑结构。对于FTI技术来说，只在位 于相同支撑网格内的支撑柱30P之间才发生增强，以避免较长的增强线。在图36的截面图 中表示了使用支撑柱30P的典型增强图案。在一个例证实施例中，使非锚固支撑件顶端30T生长到零件50的最后一层中，以 实现锚式增强。本发明的一些实施例并不包括生长到零件50中的支撑件顶端30T ；不过， 对于举例说明的包括支撑锚AS的实施例来说，支撑锚通常增大支撑件的强度。从而，能够 大大减少与零件50，尤其是具有曲面的零件面接的支撑件顶端30T的数目。在图37的示意 侧视图中图解说明了一个例子。在如图30中所示的例证实施例中，在深入零件中1-4层的 支撑锚AS处，使支撑件顶端30T锚固到零件上。由于边界支撑件顶端30T与预定的支撑件图案不相符，因此必须从预定图案分出 边界支撑件。一种解决方案是在增强件的最后一层，从支撑件图案分了边界支撑件顶端 30T。这减少了支撑件30的数目，并且降低了制作期间阻挡UV光的可能性，如图37中图解 所示。利用这种方法能够显著减少在两个相邻支撑件30之间的陷入树脂。利用切片层和像素的优点采用如上所述的锚固支撑件的支撑件的产生提供许多优点。第一个优点是支撑件 产生需要较少的人为互动，因为它可以是自动化的，或者可按照与目前的支撑件产生技术 相比，需要少得多的人为互动来编辑支撑件的方式来实现。这极大地提高了系统生产量，使 得能够实现快速，短暂、易用且功能友好的SFF系统。另一个优点是它大大降低了支撑件的密度，而不危及构件质量。带有(利用切片数据构成的)锚固支撑件AS的支撑件产生考虑了自支撑距离，累积支撑距离和区域识别。 在考虑了零件可制造性的同时优化了支撑件分布(有效且高效地支撑)，而不危及零件质量。另一个优点在于支撑件顶端30T准确地与零件几何形状面接。在补偿和几何校正 之后，该切片层数据被用于定位支撑锚，并产生支撑结构。从而，在构件几何形状和支撑位 置之间不存在任何偏差。另一个优点在于可以使用支撑件样式转换器把支撑锚转换成各种支撑构件样式， 包括具有变化的支撑厚度的支撑件图案(例如，参见图30)，单像素或子像素支撑件顶端， 增强结构，和分支结构。另外，所得到的支撑件顶端30T总是在同样的位置与零件面接，与 零件位置无关。图38图解说明按照本发明产生的风轮形式的实际零件50，而图39-42表示用于各 个断面层的风轮零件用支撑件30。风轮零件50具有8扇叶片52，每扇叶片都具有曲面形 状。使支撑件30最优地分布-支撑件既不过多也不不足_以在制作方法期间和之后有效 且高效地支撑风轮零件。在图39中，支撑增强件被表示成“X”，而图案和边界支撑件顶端被 表示成黑点。在受益于在上面的说明和相关附图中给出的教导的情况下，本发明所属领域的技 术人员将想起这里陈述的发明的许多修改和其它实施例。于是，本发明不局限于公开的具 体实施例，这些修改和其它实施例包括在附加权利要求的范围之内。本发明覆盖本发明的 各种修改和变化，只要它们在附加权利要求和其等同物的范围之内。尽管这里采用了具体 术语，不过只是在一般和描述的意义上使用这些术语的，而不是对本发明的限制。
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权利要求
一种在制作台上支撑用实体自由成形制造(SFF)形成的零件的方法，包括定义构成零件的多层；对于至少一层，通过确定该层的一个或多个自支撑部分，确定需要支撑件的区域；把不同层的区域合并成零件的一个或多个公共区域；和为所述一个或多个公共区域提供至少一个支撑件。
2.按照权利要求1所述的方法，其中所述区域由一个或多个像素定义，所述方法还包括对于至少一层，分析与所述一个或多个像素相关的陡度，并识别被认为是自支撑的与 足够陡度相关的那些像素。
3.按照权利要求2所述的方法，其中分析陡度包括在所述层内沿正交方向确定陡度， 以及认为在所述层内沿两个正交方向都具有阈值陡度的那些像素是自支撑的。
4.按照权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个公共区域具有相关的尺寸，其中 为公共区域提供至少一个支撑件包括提供截面面积在对应公共区域的尺寸的约0. -约10%的范围的至少一个支撑件。
5.按照权利要求1所述的方法，还包括 从所述制作台除去所述零件；从所述零件除去用于所述一个或多个公共区域的所述至少一个支撑件；和 消除由所述至少一个支撑件形成的零件异常。
6.按照权利要求1所述的方法，其中提供所述至少一个支撑件包括 识别所述零件的一个或多个局部最高点；识别与所述局部最高点相关的至少一个岛状物；识别所述岛状物的最大截面，和该岛状物的最大截面的像素的对应数目；和 定义为充分支撑该岛状物而需要的支撑像素的总数。
7.按照权利要求6所述的方法，其中为充分支撑岛状物而需要的支撑像素的总数至少 为对应岛状物的所述最大截面的像素数目的1%。
8.按照权利要求1所述的方法，还包括 为至少一个局部最高点提供至少一个支撑件。
9.按照权利要求8所述的方法，还包括 计算所述一个或多个公共区域的质心；和 在所述质心处提供至少一个支撑件。
10.按照权利要求9所述的方法，还包括 提供数目为NS的表面支撑件，其中NS = NT- (NM+NC)，其中NT是所需要的支撑像素的总数，匪是所需要的局部最高点支撑像素的数目，NC是 所需要的质心像素的数目。
11.按照权利要求1所述的方法，其中所述至少一个支撑件具有4X4像素 16X16像 素的截面尺寸。
12.按照权利要求1所述的方法，其中所述至少一个支撑件具有在制作台处的底座和 在零件处的锚，其中所述底座的截面尺寸大于所述锚的截面尺寸。
13.一种确定用于由实体自由成形制造产生的零件的一个或多个支撑件的一个或多个 几何形状的方法，所述方法包括确定所述零件的所述一个或多个支撑件与所述零件连接的表面；把所述表面分成需要至少一个支撑件的多个区域；以及根据区域的尺寸与该区域的接触所述零件的至少一个支撑件的截面面积大小之比，计 算所述截面面积。
14.按照权利要求13所述的方法，其中所述至少一个支撑件的截面面积的大小为对应 区域的尺寸的约0. -约10%。
15.按照权利要求14所述的方法，其中所述至少一个支撑件的截面面积的大小约为对 应区域的尺寸的2%。
16.按照权利要求13所述的方法，其中支撑件的远离零件的一部分的截面面积不同于 接触零件的支撑件的截面面积。
17.按照权利要求13所述的方法，其中接触零件的支撑件的截面面积以所支撑的区域 的大小为基础。
18.按照权利要求13所述的方法，还包括形成用于所述区域的至少一个支撑件。
19.一种相对于制作台，产生用于利用实体自由成形制造形成的三维零件的支撑结构 的方法，所述方法包括对零件模型切片，以产生零件体素；根据所述零件体素产生二维层数据和像素数据；根据所述层数据和像素数据确定支撑锚位置；产生支撑体素；以及根据所述支撑体素在所述制作台上产生支撑结构。
20.按照权利要求19所述的方法，其中产生支撑结构包括为一个或多个支撑结构，形 成固定在所述制作台上的支撑件底座，和固定在所述零件上的支撑件顶端，包括形成比所 述支撑件顶端大的支撑件底座。
21.按照权利要求20所述的方法，还包括形成比单像素小的支撑件顶端。
22.按照权利要求20所述的方法，还包括在离所述零件10层或更少的层以内，形成具 有不多于单个像素的支撑件顶端。
23.按照权利要求20所述的方法，其中用深入所述零件中1到4层的锚把所述支撑件 顶端锚固到所述零件上。
全文摘要
公开了产生用于利用实体自由成形制造(“SFF”)生产的零件(50)的支撑件(30)的方法。该方法包括定义构成零件的多层(L)，对于每一层，确定需要支撑件的那些区域(R)。该方法还包括把不同层(L)的区域合并成需要支撑件的一个或多个公共区域，并为所述一个或多个公共区域中的每一个提供至少一个支撑件。结果是与常规的SFF制造方法相比，使用较少的支撑件。
文档编号G06T17/00GK101855061SQ200880115528
公开日2010年10月6日 申请日期2008年9月17日 优先权日2007年9月17日
发明者C·W·霍尔, J·C·维斯特, M·穆杰德赫, R·库尔卡尼, 鸿清·V·王 申请人:3D系统公司