用于形成三维结构的系统和方法与流程

本申请涉及共同拥有的美国专利申请号______，2014年5月9日提交的现在美国专利申请第14/273,675号并且名称为“System and Method for Forming Three-Dimensional Structures with Different Material Portions”，该申请通过引用以其整体并入本文。

背景

本实施方案总体上涉及三维印刷系统和方法。

三维印刷系统和方法可与包括熔融沉积成型(FDM)、电子束自由成形制造(EBF)、选择性激光烧结(SLS)以及其它种类的三维印刷技术的各种技术相关联。

由三维印刷系统形成的结构可以与由其它制造技术形成的物体一起使用。这些物体包括在各种鞋类物品和/或服装物品中使用的纺织材料。

概述

在一方面，一种在基底部件上制造结构的方法包括在靠近基底部件的第一位置中提供喷嘴，该喷嘴构造成在第一方向上挤出材料。该方法还包括通过喷嘴将材料的第一部分挤出到基底部件上，其中当材料的第一部分接触基底部件时，材料的第一部分在垂直于第一方向的第二方向上向外铺展(spread)。该方法还包括形成包括挤出的材料的第一部分的结构的第一部分，并且使喷嘴沿着第一方向远离材料的第一部分移动到第二位置。该方法包括通过喷嘴将材料的第二部分挤出到结构的第一部分上，其中当材料的第二部分接触结构的第一部分时，材料的第二部分中第二方向上向外铺展。该方法还包括形成结构的第二部分，该结构的第二部分包括挤出的材料的第二部分。结构的第一部分具有第一横截面面积，并且结构的第二部分具有第二横截面面积。第一横截面面积不同于第二横截面面积。

在另一方面，一种制造结构的方法包括在靠近结构的第一部分的位置中提供喷嘴，该喷嘴构造成沿第一方向挤出材料。该方法还包括通过喷嘴将材料的第一部分挤出到结构的第一部分上，其中当材料的第一部分接触结构的第一部分时，材料的第一部分在垂直于第一方向的第二方向上向外铺展。该方法还包括从光学感测设备接收关于材料的第一部分的光学信息。该方法包括从光学信息确定感测的向外铺展值，其中，所感测的向外铺展值与材料的第一部分在第二方向上的向外铺展有关。该方法还包括检索预测向外铺展值，并当感测的向外铺展值与预测的向外铺展值显著不同时，响应于感测的向外铺展值调整至少一个挤出控制参数。

在另一方面，一种制造附接到基底部件的结构的方法包括在基底部件的第一侧附近提供喷嘴，该喷嘴构造成在第一方向上挤出材料。该方法还包括在基底部件的第二侧上提供模制部件。该方法还包括通过喷嘴挤出材料的第一部分，使得材料的该第一部分流过基底部件中的开口并填充模制部件中的空腔，以便在基底部件的第二侧上形成结构的第一部分。该方法包括使喷嘴在第一方向上远离结构的第一部分移动，并且将材料的第二部分通过喷嘴挤出到结构的第一部分上。当材料的第二部分接触结构的第一部分时，材料的第二部分在第二方向上向外铺展。该方法还包括用挤出的材料的第二部分形成结构的第二部分，其中结构的第二部分布置在基底部件的第一侧上。结构的第一部分具有第一横截面面积，并且结构的第二部分具有第二横截面面积。第一横截面面积大于开口的第三横截面面积，并且第二横截面面积大于第三横截面面积。

在研究了以下附图和详细描述之后，实施方案的其它系统、方法、特征和优点对于本领域的普通技术人员将是明显的或将变得明显。意图是所有这样的另外的系统、方法、特征和优点包括在本描述和本概述中、在实施方案的范围内，并且由所附随的权利要求保护。

附图简述

参考以下附图和描述可以更好地理解实施方案。附图中的部件不一定按比例，而是重点在于示出实施方案的原理。此外，在图中，相同的参考编号贯穿不同视图指示相应的部分。

图1是三维印刷系统的部件以及可与该三维印刷系统一起使用的多个物品的实施方案的示意图；

图2是与三维印刷系统相关联的各种子系统的实施方案的示意图；

图3是一组挤出控制参数的实施方案的示意图；

图4是三维印刷系统的喷嘴和可选的传感器的实施方案的示意图；

图5是喷嘴和用于改变新近从喷嘴喷射的材料的一部分的物理性质的设备的实施方案的示意图；

图6是可以用三维印刷系统形成的数个结构的实施方案的示意性等距视图；

图7-图14是根据一个实施方案的通过从喷嘴挤出材料形成旋钮状结构的步骤的示意图。

图15-图19是根据一个实施方案的通过从喷嘴挤出材料形成钩状结构的步骤的示意图。

图20是根据从光学设备接收的信息调整材料的挤出的过程的实施方案；

图21是根据一个实施方案的用于感测材料的一部分的向外铺展并且作为响应调节从喷嘴挤出的材料的流速的过程的示意图。

图22是改变挤出材料的一部分的物理性质的过程的实施方案；

图23-图27是根据一个实施方案的通过从喷嘴挤出材料在基底部件中形成锚固结构的步骤的示意图。

图28是可与三维印刷系统一起使用的数个不同模制部件的实施方案的示意图；

图29是锚固在基底部件内的结构的实施方案的示意图，其中该结构的部分延伸穿过基底部件的材料中的空间；

图30是用于将物品的部分与三维印刷系统相关联的不同构造的实施方案的示意图。

图31是包括通过三维印刷过程形成的各种结构的鞋类物品的实施方案的示意性等距视图；

图32是由不同材料构成的结构的实施方案的示意图，其中每种材料使用不同的喷嘴施加；

图33-图35示出根据一个实施方案的通过形成外壳部分且然后填充该外壳部分的内部而形成结构的步骤的示意图，其中对于每种材料使用不同的喷嘴；

图36-图38示出根据一个实施方案的通过形成外壳部分且然后填充该外壳部分的内部而形成结构的步骤的示意图，其中对于每种材料使用相同的喷嘴；

图39是具有带有至少两个开口的外壳部分的结构的实施方案的示意图；

图40是具有锚固在基底部件中的外壳部分的结构的实施方案的示意性横截面图；

图41是具有锚固在基底部件中的外壳部分的结构的实施方案的示意性等距分解图；

图42-图43示出根据一个实施方案的形成具有外壳部分和向外延伸部分的结构的步骤的示意图；

图44-图46示出了形成具有由第一材料制成的基底部分和由第二材料制成的顶端部分的防滑钉构件的步骤的示意图；

图47是具有多个防滑钉构件的鞋类物品的实施方案的示意性等距视图；

图48是包括第一喷嘴和第二喷嘴的喷嘴控制系统的示意图；以及

图49是使用第一喷嘴和第二喷嘴形成结构的过程的实施方案。

详细描述

图1是三维印刷系统100，以下也简称为印刷系统100的实施方案的示意图。图1还示出了可以与印刷系统100一起使用的数个示例性物品130。参考图1，印刷系统100还可以包括印刷设备102、计算系统104和网络106。

实施方案可以使用各种类型的三维印刷(或添加制造)技术。三维印刷或“3D印刷”包括通过将连续的材料层沉积在彼此的顶部之上用于形成三维物体的各种技术。可以使用的示例性3D印刷技术包括但不限于：熔融丝制造(FFF)、电子束自由成形制造(EBF)、直接金属激光烧结(DMLS)、电子束熔化(EMB)、选择性激光熔化SLM)、选择性热烧结(SHS)、选择性激光烧结(SLS)、石膏基3D印刷(PP)、层叠物体制造(LOM)、立体光刻(SLA)、数字光处理(DLP)以及本领域中已知的各种其他3D印刷技术或添加制造技术。

在图中所示的实施方案中，印刷系统100可与熔融丝制造(FFF)，也称为熔融沉积成型相关联。在图1中所示的实施方案中，印刷系统100的印刷设备102使用熔融丝制造来产生三维零部件。在1989年10月30日提交的且名称为“Apparatus and Method for Creating Three-Dimensional Objects”的Crump的美国专利第5,121,329号中公开了使用熔融丝制造(FFF)的印刷设备的示例，该申请通过引用并入本文，并且以下称为“3D物体”申请。本公开的实施方案可以利用在3D物体申请中公开的系统、部件、设备和方法中的任何一个。

印刷设备102可包括支撑各种系统、设备、部件或有利于物体(例如，零部件、部件、结构)的三维印刷的其它设置的外壳110。尽管示例性实施方案描绘了用于外壳110的特定矩形盒状的几何形状，但是其它实施方案可以使用具有任何几何形状和/或设计的任何外壳。印刷设备的外壳的形状和尺寸可以根据包括用于设备的期望的封装(foot-print)、可以在印刷设备内形成的零部件的尺寸和形状的因素以及可能的其它因素而变化。应当理解，印刷设备的外壳可以是开放的(例如，提供具有大开口的框架)或者是闭合的(例如，用固体材料的玻璃或面板，以及门闭合)。

在一些实施方案中，印刷设备102可以包括保持或容纳印刷对象(或支撑印刷对象的部件)的设置。在一些实施方案中，印刷设备102可包括台、平台、托盘或类似部件以支撑、保持和/或容纳被印刷的物体或印刷材料正被施加到其上的物体。在图1的实施方案中，印刷设备102包括托盘112。在一些实施方案中，托盘112可以固定在适当位置。然而，在其它实施方案中，托盘112可以移动。例如，在一些情况下，托盘112可以构造成在水平方向(例如，相对于外壳110的前后和/或左右)以及垂直方向(例如，在外壳110内上下)上在外壳110内平移。此外，在一些情况下，托盘112可以构造成围绕与托盘112相关联的一个或多个轴线旋转和/或倾斜。因此，可以设想的是，在至少一些实施方案中，托盘112可以和印刷设备102的喷嘴或印刷头一起变为任何期望的相对构造。

在一些实施方案中，印刷设备102可以包括用于将印刷材料(或印刷物质)输送到目标位置的一个或多个系统、设备、组件或部件。如本文所使用的，术语“目标位置”、“目标部分”或“目标表面”是指印刷材料可以施加在该处的任何预期位置、部分或表面。目标位置可以包括托盘112的表面、部分地印刷结构的表面或部分和/或非印刷结构或部件的表面或部分。用于输送印刷材料的设置包括例如印刷头和喷嘴。在图1的实施方案中，印刷设备102包括喷嘴组件116。

喷嘴组件116可以包括将印刷材料输送到目标位置的一个或多个喷嘴。为了清楚起见，图1的示例性实施方案描绘了喷嘴组件116的单个喷嘴118。然而，在其它实施方案中，喷嘴组件116可以构造有任何数量的喷嘴，该任何数量的喷嘴可以以阵列或任何特定构型来布置。在包括两个或更多个喷嘴的实施方案中，喷嘴可以构造成一起和/或独立地移动。例如，在下面讨论的印刷系统的实施方案中，印刷设备可以构造有至少两个喷嘴，该至少两个喷嘴可以以彼此独立的方式移动。

喷嘴118可以构造有喷嘴孔119，其可以打开和/或关闭以控制从喷嘴118离开的材料的流动。具体地，喷嘴孔119可以与喷嘴通道121流体连通，该喷嘴通道121接收来自印刷设备102内的材料源(未示出)的材料供应的喷嘴通道121流体连通。在至少一些实施方案中，材料丝(例如，塑料或金属丝)作为线圈来提供，该线圈然后可以被展开并穿过喷嘴118被展开并供给以待沉积在目标位置处。在一些实施方案中，蜗杆驱动器可以用于以特定速率(其可以变化以实现来自喷嘴118的材料的需要的体积流动速率)将丝推入喷嘴118中。应当理解，在一些情况下，可以在喷嘴118附近的位置处(例如，在喷嘴组件116的一部分中)提供材料供应，而在其它实施方案中，材料供应可以位于喷嘴118的印刷设备102的一些其它位置处，并且经由管、导管或其它设置供给到喷嘴组件116。

在一些实施方案中，喷嘴组件116与致动系统114相关联。致动系统114可以包括有利于于喷嘴组件116在外壳110内运动的各种部件、设备和系统。特别地，致动系统114可以包括在任何水平方向和/或垂直方向上移动喷嘴组件116，以有利于沉积材料以便形成三维物体的设置。为此，致动系统114的实施方案可以包括一个或多个轨、轨道和/或类似设置，以在外壳110内将喷嘴组件116保持在各种位置和/或定向。实施方案还可以包括任何种类的电机，例如步进电机或伺服电机，以沿着轨或轨道移动喷嘴组件116，和/或使一个或多个轨或轨道相对于彼此移动。在至少一些实施方案中，致动系统114可以在关于印刷系统102界定的x-y-z方向(例如，笛卡尔方向)中的任何一个方向上提供喷嘴组件116的移动。

应当理解，为了说明的目的，在图1中示意性地示出了印刷设备102的部件、设备和系统。因此，应当理解，实施方案可以包括未示出的附加设置，包括有利于致动系统114和喷嘴组件116的操作的特定零部件、部件和设备。例如，致动系统114示意性地示出为包括数个轨或轨道，但是包括致动系统114的零部件的具体构造和数量可以随根据实施方案不同而变化。

在不同的实施方案中，印刷设备102可以使用各种不同的材料来形成3D零部件，包括但不限于：热塑性塑料(例如聚乳酸和丙烯腈丁二烯苯乙烯)，高密度聚乙烯、共晶金属、橡胶、粘土(包括金属粘土)，室温硫化有机硅(RTV有机硅)、瓷、以及本领域已知的可能的其它种类的材料。在其中两种或更多种不同的印刷材料或挤出材料用于形成零部件的实施方案中，可以使用上面公开的材料中的任何两种或更多种。

如上所讨论的，印刷系统100可以包括控制和/或接收来自印刷设备102的信息的设置。这些设置可以包括计算系统104和网络106。通常，术语“计算系统”是指计算单个计算机的计算资源、单个计算机的计算资源的一部分、和/或彼此通信的两个或更多个计算机。这些资源中的任一个可以由一个或多个人类用户操作。在一些实施方案中，计算系统104可以包括一个或多个服务器。在一些情况下，印刷服务器可主要负责控制印刷设备102和/或与印刷设备102通信，而单独的计算机(例如，台式机、笔记本电脑或平板)可促进与用户的交互。计算系统104还可以包括一个或多个存储设备，包括但不限于磁、光、磁光存储设备和/或包括易失性存储器和非易失性存储器的存储器。

在图1的示例性实施方案中，计算系统104可以包括中央处理设备185，观察界面186(例如，监视器或屏幕)、输入设备187(例如，键盘和鼠标)以及用于设计印刷结构的计算机辅助设计(“CAD”)表示189的软件。在至少一些实施方案中，印刷结构的CAD表示189不仅可以包括关于结构的几何形状的信息，而且可以包括与印刷结构的各个部分所需的材料相关的信息。

在一些实施方案中，计算系统104可以经由网络106与印刷设备102直接联系。网络106可以包括促进计算系统104和印刷设备102之间的信息交换的任何有线或无线设置。在一些实施方案中，网络106还可以包括各种部件，例如网络接口控制器、中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、调制解调器和防火墙。在一些情况下，网络106可以是促进印刷系统100的两个或更多个系统、设备和/或部件之间的无线通信的无线网络。无线网络的示例包括但不限于：无线个域网(包括，例如蓝牙)、无线局域网(包括利用IEEE 802.11WLAN标准的网络)、无线网状网络、移动设备网络以及其它种类的无线网络。在其它情况下，网络106可以是包括其信号通过捻线对导线(twister pair wires)、同轴电缆和光纤促进的网络的有线网络。在其它情况下，可以使用有线和无线网络和/或连接的组合。

在一些实施方案中，印刷结构可以直接印刷到一个或多个物品上。术语“物品”旨在包括鞋类物品(例如鞋)和服装物品(例如衬衫、裤子等)。如贯穿本公开所使用的，术语“鞋类物品”和“鞋类”包括任何鞋类和与包括鞋面的鞋类相关的任何材料，并且还可以适用于各种运动鞋类型，例如，包括棒球鞋、篮球鞋、交叉训练鞋、自行车鞋、橄榄球鞋、网球鞋、足球鞋和登山靴。如贯穿本公开所使用的，术语“鞋类物品”和“鞋类”还包括通常被认为是非运动的，正式或装饰的鞋类类型，包括礼服鞋、休闲鞋、凉鞋、拖鞋、船鞋和工作靴。

尽管在鞋类的背景下描述了所公开的实施方案，但是所公开的实施方案还可以同样地适用于包括3D印刷的任何衣服、服装或设备的物品。例如，所公开的实施方案可以适用于帽、帽子、衬衫、运动衫、夹克、袜子、短裤、裤子、内衣、运动支撑服装、手套、腕带/臂带、袖子、头带、任何针织材料、任何编织材料、任何非编织材料、运动器材等。因此，如贯穿本公开所使用的，术语“服装物品”可以指任何服装或衣服，包括任何鞋类物品以及帽、帽子、衬衫、夹克、袜子、短裤、裤子、内衣、运动支撑服装、手套、腕带/臂带、袖子、头带、任何针织材料、任何编织材料、任何非编织材料等。如贯穿本公开中所使用的，术语“服装物品”、“服装”、“鞋类物品”和“鞋类”也可以指纺织品、天然织物、合成织物、针织物、编织材料、非编织材料、网状物、皮革、合成皮革、聚合物、橡胶和泡沫。

在示例性实施方案中，印刷设备102可以构造成将一个或多个结构直接印刷到物品130中的一个的一部分上。物品130包括可以直接从印刷设备102接收印刷结构的示例性物品，包括具有三维构造的鞋类物品132以及具有平坦构造的鞋面134。物品130还包括T恤136。因此，应当理解，印刷设备102可用于将印刷材料施加到三维构造和/或扁平构造形式的物品。

为了将印刷材料直接施加到一个或多个物品，印刷设备102可以能够印刷到各种材料的表面上。具体地，在一些情况下，印刷设备102可以能够印刷到各种材料的表面上，例如织物、天然织物、合成织物、针织物、编织材料、非编织材料、网状物、皮革、合成皮革、聚合物、橡胶和泡沫，或它们的任何组合，而不需要置于基底和印刷材料的底部之间的释放层，并且不需要在其上印刷的完全或接近完全的平坦基底表面。例如，所公开的方法可以包括将树脂、丙烯酸、热塑性材料或油墨材料印刷到织物上，例如针织材料上，其中材料粘合/结合到织物，并且其中材料在弯曲、卷绕、加工或经受另外的装配过程/步骤时，通常不会分层。如贯穿本公开使用的，术语“织物”通常可用于指代选自任何织物、天然织物、合成织物、针织物、编织材料、非编织材料、网状物、皮革、合成皮革、聚合物、橡胶和泡沫的材料。

虽然一些实施方案可使用印刷设备102将结构直接印刷到材料的表面上，但其它实施方案可包括将结构印刷到托盘或离型纸上，且然后以单独的步骤将印刷结构联接到物品的步骤。换句话说，在至少一些实施方案中，印刷结构不需要直接印刷到物品的表面。

印刷系统100可以操作如下以提供使用3D印刷或添加过程形成的一个或多个结构。计算系统104可以用于设计结构。这可以使用一些类型的CAD软件或其它类型的软件来实现。然后，该设计可以被转换成可以由印刷设备102(或与印刷设备102通信的相关印刷服务器)解释的信息。在一些情况下，该设计可以转换为3D可印刷文件，诸如立体光刻文件(STL文件)。

在印刷之前，可以将物品放置在托盘112上。一旦印刷过程(例通过用户)开始，印刷设备102可开始将材料沉积到物品上。这可以通过移动喷嘴118(使用致动设备114)以使用沉积材料构建结构的层来实现。在使用熔融丝制造的实施方案中，从喷嘴118挤出的材料可以被加热，以便在材料沉积时增加材料的柔韧性。

虽然附图中所示的一些实施方案描绘了使用丝熔融制造印刷技术的系统，但是应理解，还有其它实施方案可以包含一种或多种不同的3D印刷技术。此外，还有其它实施方案可以包含丝熔融制造和另一种类型的3D印刷技术的组合，以获得特定印刷结构或零部件的期望结果。

图2示出了印刷控制系统200的示意性实施方案。参考图2，印刷控制系统200包括挤出控制系统204、传感器系统206和喷嘴致动系统208。下面进一步详细讨论的这些系统中的每一个可以彼此协作地操作，以有利于结构的印刷。具体地，喷嘴致动系统208控制喷嘴118的移动，而挤出控制系统204控制当喷嘴118移动时沉积的材料的流动和性质。另外，传感器系统206包括实时地为喷嘴致动系统208和挤出控制系统204提供反馈的设置，使得可以实时调整印刷以实现印刷结构的精确的几何形状和材料特性。

喷嘴致动系统208允许喷嘴118在任何方向上运动，包括在外壳110内的水平方向和竖直方向。在至少一些实施方案中，喷嘴致动系统208有利于喷嘴118沿着由印刷结构的CAD设计确定的工具路径的运动。

挤出控制系统204可以包括用于控制来自喷嘴118(或与喷嘴组件116相关联的任何其它喷嘴)的材料的流动以及在材料沉积到目标位置上之后材料的行为的一个或多个设置。如图3中示意性所示，挤出控制系统204可以与一个或多个“挤出控制参数”相关联，该一个或多个“挤出控制参数”可以变化以改变挤出材料的流速和/或其它性质。例如，挤出控制参数可以包括喷嘴抽出速率302、挤出速率304、挤出温度306、喷嘴直径308、挤出压力310、环境温度312和环境压力314。应当理解，这些参数仅旨在是示例性的，并且其它实施方案可以包括另外的挤出控制参数。此外，在至少一些实施方案中，这些挤出控制参数中的一些可以是可选的。换句话说，在一些其它实施方案中，这些参数中的一个或多个可以是或者固定的或者不可调整的。

喷嘴抽出速率302可以表征喷嘴118远离(或升高)挤出材料正沉积的下方表面移动的速率。因为新挤出的材料在压力下从喷嘴118被推动，改变喷嘴118远离目标位置拉出的速率可能会影响挤出材料如何在目标位置上铺展。挤出速率304可以表征材料流过喷嘴118的孔121的速率。如本文所使用的，术语“挤出速率”，也称为“流速”，是指材料从喷嘴挤出(或从喷嘴流出)的体积流速。增加挤出速率可能会在一段时间间隔内在给定位置处产生较大体积的沉积材料，而减小挤出速率可能会在相同时间间隔内在给定位置处减少所沉积的材料的体积。

挤出温度306可表征材料当从喷嘴118挤出并沉积在目标位置处时的温度。在至少一些情况下，改变挤出温度可改变材料的柔韧性，这可影响材料在目标位置处的铺展。此外，挤出材料的温度可影响材料如何快速冷却和/或固化，这也可影响铺展和印刷结构的最终几何形状。喷嘴直径308表征喷嘴118的孔121和/或通道123的尺寸。改变这些直径可以影响在给定时间内沉积在目标位置处的材料的总体积。

挤出压力310表征挤出材料的一部分抵靠目标位置处的材料的一部分所施加的每单位面积的力。挤出压力可影响铺展的速率和程度。此外，环境温度312和环境压力314可以分别表征喷嘴118附近的区域的环境温度和环境压力。在至少一些实施方案中，材料柔韧性和固化性质可以随环境温度和/或环境压力方面的不同而显著变化。

实施方案可以包括用于调节这些挤出控制参数中的一个或多个的设置。在一些实施方案中，例如，可以使用控制喷嘴118的水平运动和竖直运动的致动系统114来控制喷嘴抽出速率302。另外，一些实施方案可以包括控制蜗杆驱动器或其它机构的设置，该蜗杆驱动器或其它机构控制材料从喷嘴118挤出的挤出速率304和/或挤出压力310。在一些实施方案中，挤出温度306可以用喷嘴118内的加热线圈405(见图4)控制。另外，喷嘴直径308可以使用本领域已知的方法来控制。最后，环境温度312和环境压力314可以用本领域中已知的用于控制受限空间内的温度和压力的各种不同设置来控制。当然，应当理解，实施方案不限于用于控制一个或多个挤出控制参数的这些示例性设置。其它实施方案可以利用任何其它系统、方法和/或设备来控制本领域中可能已知的这些各种参数。

可以理解的是，关于挤出控制系统204所讨论的参数仅意在是可以用于控制材料如何沉积在目标位置处使得材料以期望的方式表现(例如，以所需速率铺展并以所需速率固化)的参数的示例。所使用的参数的类型可以取决于制造考虑事项以及印刷设备的具体设计。在示例性实施方案中，印刷设备102可以设计成允许调节这里讨论的至少一个挤出控制参数。换句话说，在示例性实施方案中，印刷设备102被设计成使得各种挤出控制参数可以使用作为印刷设备102的3D印刷文件的一部分提供的或与印刷设备102的3D印刷文件协同提供的信息来实时调整。

图4示出了可以包括传感器系统206的部分的各种传感器的示意性构造。参考图4，传感器系统206可以包括环境温度传感器410和喷嘴温度传感器412。在该示例性构造中，环境温度传感器410可以位于喷嘴118附近，但不位于喷嘴118内或喷嘴118上。应当理解，环境温度传感器410可以是本领域已知的用于检测与环境温度相关的信息的任何种类的传感器。在图4中所示的示例性构造中，喷嘴温度传感器412布置在喷嘴118内。在一些情况下，喷嘴温度传感器412可以与流过喷嘴118的通道121的材料直接接触。然而，在其它实施方案中，喷嘴温度传感器412可以位于喷嘴118的任何其它部分中，以及可能安装在喷嘴118的外部。在流动材料的温度不是直接测量的至少一些实施方案中，喷嘴118的一个或多个部分的温度可以用作材料的温度的代表。应当理解，喷嘴温度传感器412通常可以是本领域已知的任何类型的温度传感器。

实施方案还可以包括用于检测环境压力的设置。在一些实施方案中，传感器系统206可以包括环境压力传感器414。通常，环境压力传感器414可以是本领域已知的任何种类的压力感测设备。

实施方案可以包括用于检测关于包括新近挤出的材料的印刷结构的光学信息的设置。在一些实施方案中，传感器系统206包括光学感测设备416。光学感测设备416可以是能够捕获图像信息的任何种类的设备。可以使用的不同光学感测设备的示例包括但不限于：固定镜头照相机(still-shot camera)、摄像机、数码照相机、非数码照相机、网络照相机(网络摄像机)，以及本领域中已知的其它类型的光学设备。光学感测设备的类型可以根据诸如所需要的数据传输速度、系统内存分配，用于查看印刷结构所需要的时间分辨率、用于查看印刷结构所需要的空间分辨率的因素以及可能的其它因素来选择。在至少一个实施方案中，光学感测设备可以是具有最小形状因数的图像传感器，例如具有带有数毫米或更小量级的覆盖区的CMOS图像传感器的光学感测设备。

可以与光学感测设备416一起使用的示例性图像感测技术包括但不限于：半导体电荷耦合器件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)型传感器、N型金属-氧化物半导体(NMOS)型传感器以及可能的其它种类的传感器。所使用的图像感测技术的类型可以根据以下因素而变化，包括优化与印刷设备102中(以及靠近喷嘴118或喷嘴118内)的环境条件、尺寸约束以及可能的其它因素兼容的传感器类型。在一些其它实施方案中，还可以使用检测非可见波长(包括例如红外波长)的光学传感设备。

在不同的实施方案中，光学感测设备416的位置可以变化。在一些实施方案中，例如，光学感测设备416可布置在喷嘴118附近或甚至附接到喷嘴118。当喷嘴118移动时，光学感测设备416可因此与喷嘴118一起行进。在其它实施方案中，光学感测设备416可以远离喷嘴118布置。在一些情况下，光学感测设备416可具有相对于外壳110的固定位置和/或定向。在其它情况下，光学感测设备416可具有可调整的位置和/或定向，并且可以独立于喷嘴118是可移动的。

光学感测设备416可将光学图像转换成经由电信号传输到印刷系统100的一个或多个系统的信息。在接收到这些电信号时，该一个或多个系统可使用该信息来确定关于对象的对光学感测设备416是可见的各种信息。

实施方案可以包括电子控制单元450，也称为ECU 450，用于控制传感器系统206的各种传感器和/或与传感器系统206的各种传感器通信。为了清楚起见，在该实施方案中仅描绘了单个ECU。然而，应当理解，在其它实施方案中，可以使用多个ECU，每个ECU与一些或全部传感器通信。ECU本身还可以与印刷系统100的特定系统或设备相关联。

ECU 450可以包括全部用于监测和控制传感器系统206的各种部件以及印刷系统100的其它部件或系统的微处理器、RAM、ROM和软件。例如，ECU 450能够接收来自与印刷系统100相关联的多个传感器、设备和系统的信号。各种设备的输出发送到ECU450，其中设备信号可以存储在诸如RAM的电子存储器中。电流和电子存储的信号都可以由中央处理单元(CPU)根据存储在诸如ROM的电子存储器中的软件来处理。

ECU 450可以包括有利于信息和电力的输入和输出的多个端口。如贯穿本详细描述和权利要求中使用的术语“端口”是指两个导体之间的任何接口或共享边界。在一些情况下，端口可以有利于导体的插入和移除。这些类型的端口的示例包括机械连接器。在其它情况下，端口是通常不提供容易插入或移除的接口。这些类型的端口的示例包括电路板上的焊接迹线或电子迹线。

与ECU450相关联的所有以下端口和设置是可选的。一些实施方案可以包括给定端口或设置，而其它实施方案可以不包括它。以下描述公开了可以使用的许多可能的端口和设置，然而，应当记住，不是每个端口或设置必须被使用或包括在给定的实施方案中。

如图4所表示的，ECU 450包括用于与环境压力传感器414通信和/或为环境压力传感器414供电的端口451。ECU 450还包括用于与环境温度传感器410通信和/或为其供电的端口452；用于与喷嘴温度传感器412通信和/或为其供电的端口453；以及用于与光学感测设备416通信和/或为其供电的端口454。

图4还示意性地表示了与喷嘴118相关联的可选的加热线圈405，其可用于加热喷嘴118和/或流过喷嘴118的材料。加热线圈405可连接到ECU450或类似的控制单元。尽管示例性实施方案描绘了布置在喷嘴118内部的加热线圈，但是其它实施方案可以使用在喷嘴组件116的任何其它部分处以及印刷设备102的在喷嘴组件116上游的可能的其它部分处的加热线圈。还应当理解，加热线圈仅是可以使用的加热设备的一种示例性类型。其它实施方案可以利用本领域已知的任何其它加热设备、系统或机构来加热与流动材料的传送相关联的喷嘴、阀、通道、管或其它系统。

实施方案可以包括控制已经从喷嘴挤出或沉积的材料的性质的设置。在至少一些实施方案中，印刷设备102可包括一个或多个固化控制设备。固化控制设备可以是在材料已经从喷嘴挤出之后允许控制或调节所挤出材料的固化的任何设备。

图5是两个固化控制设备500的实施方案的示意图。固化控制设备500包括冷却设备502和UV照射设备504。冷却设备502可以是将冷却空气(即，远低于环境温度的空气)施加到挤出材料520的一部分的设备。冷却空气的施加可以促进挤出材料520的该部分的更快固化。同样，UV照射设备504可以是对挤出材料522的一部分施加紫外线辐射的设备。对于可以被UV固化的材料，紫外光的施加可以促进挤出材料522的该部分的更快固化。尽管未示出，但是还可以设想，一些实施方案可以包含一个或多个加热设备，其允许挤出材料的部分被加热到高于它们被挤出的温度，以便临时增加柔韧性和流动，使得材料可以更快地铺展在目标位置上。

虽然在图5的示例性实施方案中示出了用于每种固化控制设备的单个设备，但是其它实施方案可包括每种固化控制设备中的两个或更多个。此外，一些实施方案可以包括提供遍及围绕材料的挤出部分的宽范围角度的覆盖(例如，冷却空气或UV辐射的施加)的单个设备。这样的实施方案可以将冷却的空气和/或UV辐射施加到围绕挤出材料的部分从几度到360度的范围内的区域。

设想的是，固化控制设备可以局部或全局地应用。例如，在图5中，两个固化控制设备500都包括相对窄的探针状设备，其将冷却的空气和/或UV辐射施加到挤出材料的局部部分。然而，其它实施方案可以包括将冷却的空气和/或UV辐射施加到挤出材料的大部分或甚至所有部分的更大的设备。更进一步，一些实施方案可以使用固化控制设备500以在结构被印刷时为结构的预定部分提供局部固化，并且还可以使用另外的固化设置以在印刷过程已经完成之后为整个结构提供固化。例如，在另一个实施方案中，在形成印刷结构之后，整个印刷结构可以暴露于冷空气和/或UV辐射，以用于固化。

使用冷空气和/或UV固化(或可能地加热)的高度局部应用的实施方案可有助于提高形成三维结构的精度。例如，将冷却的空气施加到一些热塑性材料可以允许挤出的材料非常快速地固化，从而允许在相对短的时间段内在形成弯曲和/或悬垂结构过程中改善精度。另外，由于示例性实施方案设想了与一些可选方法相比在短时间段内在目标位置处挤出相对大体积的材料，所以当使用固化控制设备挤出材料时减少材料的固化时间可以帮助提高印刷结构的整体质量。

图6是数个3D印刷结构600(贯穿该详细描述和在权利要求中也简称为结构)的实施方案的示意性等距视图。结构600包括示例性防滑钉结构602、钩状结构604和旋钮状结构606。应当理解，这些结构仅旨在是可以使用本文公开的方法形成的可能的3D印刷结构的示例。此外，在至少一些实施方案中，这些示例性结构可以使用优于3D印刷方法的一些其它实施方案的可以减少的总印刷时间的挤出类型的3D印刷过程形成。

在图6中所示的实施方案中，结构600结合到基底部件610。为了说明的目的，示意性地示出基底部件610，并且在一些实施方案中，基底部件610可以被认为是各种类型的物品的一部分，包括鞋类物品和服装物品。如贯穿本详细描述和权利要求书中所使用的，“基底部件”通常可以包括一个或多个印刷结构已经施加至其的任何部件。基底部件可以是纺织材料(包括编织纺织品、针织纺织品、编结纺织品和无纺织物)、皮革(天然的或合成的)、塑料(包括塑料膜)、橡胶、金属或任何其它类型材料。此外，在一些实施方案中，3D印刷结构可以直接印刷在基底部件的表面上。在这样的实施方案中，形成3D印刷结构的一种或多种材料可以与基底部件的至少一种材料相容地结合。在其它实施方案中，形成3D印刷结构的该一种或多种材料可以在印刷之后，例如使用粘合剂或机械连接而施加到基底部件。

图7-图14示出了用于在基底部件610上形成3D印刷结构606(旋钮状结构)的过程的实施方案的示意图。在图14中具体示出了所形成的结构606。为了描述的目的，本文中界定了数个术语以指代在形成3D印刷结构中使用的材料，该数个术语包括贯穿整个形成过程指示材料的各种状态或构造的术语。术语“材料的部分”在本文中用于指挤出材料的可以或可以不与挤出材料的相邻体积或部分连续的任何体积或部分。材料的一部分可以位于喷嘴外部(一旦该部分已被挤出或沉积)，或者可以在挤出之前位于喷嘴内部(或甚至位于喷嘴上游)。更进一步，材料的一部分可以部分地布置在喷嘴内并且部分地在喷嘴外部。一旦被挤出和固化(例如，硬化)，材料的部分可以包括最终3D印刷结构的部分。

如前所述，材料700穿过喷嘴118并从喷嘴118挤出。材料离开喷嘴118在本文中可以被表征为正被“挤出”、“印刷”、“喷射”或“沉积”。材料700可以包括任何种类的可印刷和/或可挤出材料。不同的实施方案可以使用包括但不限于油墨、树脂、丙烯酸、聚合物、热塑性材料、热固性材料、光固化材料或其组合的材料。一些实施方案还可以使用并入到挤出或印刷材料中的填充材料。例如，并入到挤出材料中的填充材料可以是设计成赋予所需颜色或颜色图案或颜色过渡的粉末材料或染料，金属或塑料颗粒或屑，或任何其它粉末矿物、金属或塑料。因此，在至少一些实施方案中，材料700因此可以是复合材料。在一个实施方案中，材料700可以是热固性材料，其可以被加热固化(即，加热到高于其玻璃化转变温度以进行印刷，并且然后冷却以形成相对刚性或非柔韧的印刷结构)。

出于一致性和方便的目的，第一方向702(在图7中示意性地示出)相对于喷嘴118被界定。第一方向702是沿喷嘴118的中心轴线延伸的方向，并且界定“挤出方向”，即材料沿着其从喷嘴118挤出或从喷嘴118推出的方向。在其中喷嘴118主要保持在固定定向上并远离基底组件610竖直地升高的实施方案中，第一方向702可保持与基底部件610的外部表面611近似垂直，如图7-图14的实施方案中所示。然而，在其中喷嘴118的定向可相对于基底组件改变的其它实施方案中，如图19的实施方案中所示，第一方向702可被表征为与所形成的3D印刷结构的中心轴线保持大致平行，使得喷嘴118总是将材料挤出到该结构的端部或新近形成的部分上。

第二方向704被表征为大致垂直于第一方向702的方向。尽管在实施方案中示出为在特定宽度方向上定向，但应当理解，第二方向704表示垂直于第一方向702的任何方向。例如，第二方向704可以表征为相对于第一方向702的径向方向。在一些情况下，第一方向702可以表征为轴向方向。在喷嘴118相对于基底部件610主要保持在固定定向上的实施方案中，如图7-图14的实施方案中所示，第二方向702可近似平行于基底部件610的外表面611。然而，在喷嘴118的定向可相对于基底部件改变的实施方案中，如图19中所示，第二方向704可以仍然被表征为垂直于第一方向702，并且通常可以近似平行于邻近喷嘴118的结构的一部分的横向或宽度方向。

示例性实施方案设想穿过喷嘴“挤出”(即，推挤或推动)材料的部分，这可以在最初沿着第一方向702引导的材料内产生力和压力。然而，作为材料出口喷嘴118的部分，与基底部件610和/或已经形成在基底部件610上的材料的部分接触可能导致流动方向从主要沿着第一方向702变化到主要沿着第二方向704。换句话说，当抵靠或基底部件610或材料的相邻部分被推动时，新近挤出的材料的部分可能趋向于沿第二方向704向外流动或铺展。该流动可以替代地表征为“向外铺展”，因为该流动倾向于在第一方向702上从喷嘴118挤出的材料的初始流径向向外的方向上发生。在结构形成有在第一方向702上定向的纵向轴线的实施方案中，该向外铺展可以沿着3D印刷结构的横向尺寸(或宽度方向尺寸)定向。

为了表征在第二方向704上定向的材料部分的尺寸，术语“横截面面积”用于指沿着第二方向704截取的材料的一部分的横截面面积。特别地，横截面面积通常通过垂直于第一方向702(类似于第二方向704)的平面而获得。在至少一些实施方案中，材料的部分可以在第二方向704上均匀地向外铺展，使得横截面面积近似为圆形。在这种情况下，术语“直径”还可以用于表征沿着第二方向704定向的材料部分的尺寸。特别地，对于一部分而言，任何近似圆形的横截面面积可以具有唯一的对应直径。

如图7-图14中所示，在示例性印刷过程中，材料700从喷嘴118挤出到基底部件610上。如图7和图8中所示，材料的第一部分710直接挤出到基底部分610的外表面611上。当喷嘴118从与基底部件610直接接触的位置(图7)升高到距基底部件610距离750的位置(图8)时，材料的第一部分710在第二方向704上经历铺展。当材料700从喷嘴118连续地挤出时，材料的第一部分710从具有第一横截面面积720(图8)扩展到具有比第一横截面面积720大的第二横截面面积722(图9)。在这种情况下，由于喷嘴118与基底部件610的近似距离在图8的构造和图9的构造之间不变，所以材料的第一部分710保持近似恒定的高度，并且部分地由于喷嘴118的端部和基底部件610之间的材料的第一部分710的收缩，可以看到材料的向外流动。

接下来移动到图10中所示的构造，随着材料的第一部分710(通过冷却到预定温度之下或通过另一机构)固化并且当喷嘴118升高到距基底部件610第二距离752的位置时，材料的第一部分710在第二方向704上可能停止铺展。这里，材料的第一部分710已经形成结构606的第一部分，如通过将图14中的材料的第一部分710的几何形状与图10中示出的结构606的相应的第一部分740比较所看到的。如在图10中所看到的，通常与材料的第一部分710连续的材料的第二部分712从喷嘴118挤出到材料的第一部分710上。抵靠材料710的第一部分被向下推，并且在喷嘴118和材料的第一部分710之间部分地收缩，材料的第二部分712在第二方向704上向外铺展。

在图11中所示的过程的下一个构造中，材料的第二部分712已经铺展，直到已经形成结构606的第二部分742，如通过比较图11和图14看到的。分别由材料的第一部分710和材料的第二部分712形成的结构606的第一部分740和结构606的第二部分742一起包括结构606的最底部部分，该最底部部分具有从第一部分740到第二部分742的大致增加的横截面面积(和直径)。相应地，在图11中所表示的构造中，材料的第二部分712具有比材料的第一部分710的横截面面积722更大的横截面面积724。这里，可以理解的是，每个部分的横截面面积遍及每个部分的高度变化，所以横截面面积724和横截面面积722仅是代表性横截面面积。

如图11中所表示，对于结构606的由材料的第一部分710和材料的第二部分712形成的部分，相对于外表面611的接触角790大于90度。在示例性实施方案中，接触角790可以在120度和160度之间的范围内。这样大的接触角允许更宽范围的零部件几何形状，其中凸形部分和凹形部分是可构造在结构的最底层处的，以增强设计和在某些情况下的结构的功能。

在图12中所示的构造中，材料的第三部分714已经被挤出到材料的第二部分712上。此外，材料700的第四部分716已经被挤出到材料的第三部分714上。这里，材料的第三部分714具有横截面面积726，其大体上大于材料的第四部分714的横截面面积728。

在该阶段，在一些实施方案中，可以应用固化控制设备500以增加材料的第三部分714和/或材料的第四部分716被固化的速度。这可有助于确保这些部分足够稳定以支撑在材料的第四部分716的顶部上的另外的挤出材料，并且确保这些部分在其几何形状由于重力下的材料流动而变形之前被固化。在材料700是热塑性材料的实施方案中，固化控制设备500可以是冷却设备，其将低于预定温度(与硬化相关联)的冷却空气供应到结构606的局部区域(即，对应于材料的第一部分714和/或材料的第二部分716的区域)。一旦硬化，材料的第三部分714和材料的第四部分716对应于结构606的第三部分744和第四部分746。

在图13中，材料的第五部分718被挤出到材料的第四部分716上，以形成包括结构606的最顶部部分的结构606的第五部分748。如图13中所表示的，材料的第五部分718具有大体上大于材料的第四部分716的横截面面积728的横截面面积729。

一旦完成，喷嘴118停止挤出材料并从图14中示出的所形成的结构606移开。如在图14中所看到的，对应于用于形成结构606的材料部分的变化的横截面面积，结构606的不同部分具有不同的横截面面积。例如，包括第一部分740、第二部分742和第三部分744的结构606的底部部分具有代表性的横截面区域735。形成结构606的中部的第四部分746具有代表性的横截面区域733，其小于横截面面积735。最后，由结构606的第五部分748构成的结构606的顶部部分具有大于横截面面积733的横截面面积731。因此，可以看出，该过程允许形成横截面几何形状从底部到顶部变化的结构，包括从宽到窄到再次变宽的结构。此外，该示例性过程可以用于形成具有不同部分的印刷结构，该不同部分具有可变横截面面积的任何组合。

通常，具有不同横截面面积的部分的形成可以通过在形成3D印刷结构的整个过程中改变一个或多个挤出控制参数来实现。如已经讨论的，材料在第二方向(也称为“向外铺展”)上的铺展量应归于各种因素，包括流速、温度(与材料粘度相关)、喷嘴和在下面的材料部分(或基底部件)之间的收缩力以及其它因素。因此，在3D结构的整个印刷过程中调整这些参数中的一个或多个将导致变化的向外铺展的部分，并且由此导致变化的横截面面积(或直径)。

为了说明用于改变图7-图14中所示的过程中的挤出参数的示例性方法，在图7-图14的每一个中通过沿第一方向702定向的箭头示意性地示出了流速参数。具体地，在印刷过程中的各个阶段的流速的大小由箭头长度的变化来描绘(其中较短的箭头表示相对较慢的流速，而较长的箭头表示相对较快的流速)。如在图7-图13中所看到的，流速通常可以根据部分的所需横截面面积或直径而变化。例如，在图8-图9中，材料700的流速780与图10和图11中所示的材料700的较快流速782相比相对较慢。与材料的第一部分710的横截面面积相比，在流速上的该增加可导致材料的第二部分712的略大的横截面面积，因为在相同的持续时间内更多的材料被放置。当材料的第三部分714被挤出时，材料700的流速比流速782慢，以便为结构606的相应部分产生更小的横截面面积。如在图12中所示，当材料的第四部分716挤出时，由于第四部分716(对应于结构606的第四部分746)具有结构606的所有部分的最小横截面面积，所以流速784可以获得与在该过程期间发生的其它流速相比的最小值。最后，为了实现材料的第五部分718的逐渐增加的横截面面积，流速786相对于流速784再次增加。

为了清楚起见，实施方案描绘了作为控制结构606的形成部分的所得直径的主要方式的在材料700的流速上的变化。然而，应当理解，任何其它挤出控制参数也可以变化，可能地与其它挤出控制参数组合。例如，用于控制材料向外铺展的程度的另一种方式是喷嘴抽出速率，因为在喷嘴的端部和在下面的材料之间的材料的收缩可以是向外铺展的程度的因素。因此，例如，形成结构的相对较窄的部分，例如结构606的第三部分744，可以通过增加喷嘴抽出速率来实现，使得材料竖直地积聚，具有较少的向外铺展。在至少一些实施方案中，第三部分744可以以增加的喷嘴抽出速率(相对于用于形成其它部分的喷嘴抽出速率)和减小的流速(相对于用于形成其它部分的流速)形成。

其它实施方案可以使用喷嘴温度(材料温度的代表)、环境温度、环境压力以及任何其它挤出控制参数的变化，以改变不同部分的几何形状(例如，横截面面积)和/或不同部分的其它材料特性(例如，密度、硬度等)。

如在图7-图14中所看到的，该示例性实施方案可以使用固定的喷嘴横截面面积760以用于挤出材料700。此外，横截面面积760被看到明显小于结构606的各个部分的横截面面积。例如，横截面面积760明显小于结构606的第三部分716的横截面面积733，该第三部分716是结构606的最窄部分。在另外的其它实施方案中，当然，喷嘴118的横截面面积(或直径)可以改变以增加(或减小)材料700的流速。

在图7-图14中示出的示例性过程在提高形成3D印刷结构606的速度方面可以是有用的。具体地，当与在其中通过移动喷嘴118以形成水平层并竖直地在现有层上构建随后的层来形成结构的其它实施方案中使用的方法相比时，该示例性过程可以提供显著减少的印刷时间。这可以发生，因为替代的实施方案需要喷嘴移动通过对应于所需的3D印刷零部件的整个体积的路径，而示例性方法可以将喷嘴保持在固定的水平位置处并且使用材料的向外铺展来填充预期的3D体积，而不需要喷嘴通过在最终结构中材料将位于的每个水平位置。

图15-图19示出了由材料800形成3D印刷结构的过程的另一个实施方案。参考图15-图19，包括钩或钩状紧固件的3D印刷结构604使用上述描述的和在图7-图14中示出的类似的挤出过程形成。然而，与图7-图14的实施方案相比，图15-图19的过程包括使喷嘴118不止在单一方向(例如，竖直方向)上移动远离基底部件。特别地，如本文所述，喷嘴118可在两个近似垂直的方向(例如，竖直方向和水平方向)上移动以形成结构604。

从图15开始，喷嘴118挤出材料的第一部分802以形成结构606的基部部分，该基部部分结合到基底部件610。接下来如图16中所示，当材料的第二部分804被挤出时，喷嘴118在第一方向830，例如，竖直方向上升高。如在图17中的后续构造中所示的，为了形成用于结构604的弯曲部分，当材料的第三部分806从喷嘴118挤出时，喷嘴118可以在第一方向830和第二方向832(例如，水平方向)上移动。此外，在至少一些实施方案中，固化控制设备500可以应用于材料的第三部分806，以减少固化时间，使得材料的第三部分806抵抗重力保持所需的弯曲和悬垂的几何形状，否则重力可能导致材料800向下流动。在图18中，在材料的第四部分808被挤出时，同时喷嘴118在第一方向830和第二方向832上移动时，喷嘴118继续形成结构604的弯曲部分。

在至少一些实施方案中，喷嘴118可以能够改变其相对于另一部件或部分(例如基底部件610)的定向。如图19中所示，在一个实施方案中，喷嘴118可以旋转角度850，使得喷嘴118不再以近似垂直于基底部件610的方式定向。相反，喷嘴118可以定向成使得挤出的材料从喷嘴118沿着与材料的第五部分810的中心轴线821相关的方向流动。在喷嘴118沿着中心轴线821的方向定向的情况下，从喷嘴118挤出的材料800可以在近似垂直于材料的第五部分810的中心轴线821的方向上经历向外铺展。该垂直方向由横向轴线820表示。

通过调整喷嘴118的定向以更好地与3D印刷结构的相邻部分的中心轴线对齐，挤出材料可在沿着中心轴线的方向上积聚，而不是在竖直方向或其它方向上积聚，在竖直方向或其它方向上积聚可能在结构形成时在各个位置产生不需要的过量材料。虽然未示出，但是一些实施方案可以使用支撑结构，该支撑结构在结构形成期间可以提供支撑，但是其可以在结构完成并完全固化之后移除。

通过在竖直方向和水平方向上移动喷嘴118，结合旋转或倾斜喷嘴118的定向，上面描述的印刷系统100和过程可用于形成具有各种各样的几何结构和形状的部件，包括具有各种弯曲表面的部分。这样的弯曲表面在曲率上可以是恒定的或在曲率上可以是不恒定的(例如，复合曲线)。

实施方案可以包括用于响应来自传感元件信息的反馈来调整一个或多个挤出控制参数的设置。在一些实施方案中，挤出过程可响应于光学信息来调整一个或多个挤出控制参数。

图20示出了用于响应光学信息来调整一个或多个挤出控制参数的过程的实施方案。通常，图20中所描绘的步骤中的一个或多个可以通过挤出控制系统204、传感器系统206和/或印刷设备102的任何其它系统或部件执行。在一些实施方案个，图20的过程可以包括另外的步骤，而在其它实施方案中，图20中所描绘的一些步骤可以是可选的。为了清楚起见，以下讨论将该过程中的步骤描述为通过挤出控制系统204执行。

在第一步骤902中，挤出控制系统204可接收光学信息。在一些实施方案中，光学信息可以从诸如光学感测设备416的一个或多个传感器接收。所接收的光学信息可以包括任何种类的模拟和/或数字信号，该模拟和/或数字信号包括与由光学感测设备416捕获的一个或多个图像相关的信息。

在步骤904中，挤出控制系统204可以使用光学信息来表征材料的特定部分的向外铺展。材料的一部分的向外铺展可以以各种方式表征。例如，在一些实施方案中，向外铺展可以通过在给定时刻材料的部分的横截面面积、直径或沿特定预定方向的延伸来表征。在其它实施方案中，向外铺展可以通过向外铺展速率来表征，该向外铺展速率是材料的部分在向外方向上铺展的速率。取决于应用，使用材料的一部分在特定时间的铺展的绝对程度或在特定时间材料的该部分的向外铺展的速率可能是更有用的。在另外其它实施方案中，可以使用向外铺展的其它特征。为了方便起见，用于在特定时间材料的一部分的向外铺展的特定特征被称为向外铺展值。

在不同的实施方案中，可以使用光学信息来确定所测量或感测的向外铺展值。在一些实施方案中，可以分析由光学感测设备416捕获的挤出材料的一部分的一个或多个图像，以确定在一个或多个方向上向外铺展的绝对程度，和/或向外铺展速率。用于分析图像数据的任何已知算法可以用于确定绝对向外铺展和/或向外铺展速率的测量值或感测值。

在步骤906中，挤出控制系统204可以在给定时间从存储器(例如，从数据库)检索预测的向外铺展值。与所测量或感测的向外铺展值相比，预测的向外铺展值是基于材料流速、喷嘴抽出速率、挤出温度的假定值以及使用可能的其它因素而预先确定的值。因此，预测的向外铺展值表示如何预测铺展发生，使得可以实现期望的零部件几何形状。由于各种因素，包括但不限于：印刷材料缺陷、基底部件材料和几何形状的变化、环境条件(例如温度和压力)的变化以及可能的其它因素，预测的向外铺展值可以与感测的向外铺展值不同。

在步骤908中，将感测的向外铺展值与预测向外铺展值进行比较。如果感测的向外铺展值在预测的向外铺展值的预定容差内，则系统可以继续挤出材料而不进行任何调整。然而，如果感测的向外铺展值与预测的向外铺展值相差大于预定容差，则挤出控制系统204可以进行到步骤910，以对一个或多个挤出控制参数进行调整。

图21示出了使用光学信息为挤出控制系统提供反馈的过程的示意图。参考图21，光学感测设备416被定位成在材料的一部分1010已经从喷嘴118挤出之后捕获关于材料的一部分1010的光学信息。该光学信息可以用于确定感测的向外铺展直径1022，该感测的向外铺展直径1022是材料的一部分1010在基底部件1005上向外铺展时近似直径的实时测量。在图21的喷嘴118和材料的部分1010的示意图中，示出了对于特定时刻的材料的部分1010的感测的铺展直径1022。

在图21的图表中，感测的向外铺展直径1022被绘制为时间的函数。另外，还将预测的向外铺展直径1020绘制为时间的函数。在这种情况下，预测的向外铺展直径1020遵循近似直线，其表明在时间上材料大致恒定的铺展(例如，恒定铺展速率)。应当理解，预测的向外铺展直径1020仅仅是一种示例性类型的函数，其在这里为了清楚起见而使用，并且在其它实施方案中，预测的向外铺展直径1020的表现可以是非线性的。

在时间T1时，预测的向外铺展直径1020和感测的向外铺展直径1022可以近似相同。换句话说，在这一点上，感测的向外铺展直径1022可以在预测的向外铺展直径1020的预定容差内。这表明材料的一部分1010以期望的方式铺展以形成预期的3D印刷结构的第一部分或层。然而，在稍后的时间T2时，感测到的向外铺展直径1022显著落在预测的向外铺展直径1020下方，表明材料的一部分1010没有以期望的方式(例如，以期望的速率)铺展。当挤出控制系统204检测到所感测的向外铺展直径1022中的这种相对下降时，挤出控制系统204可以调节材料1008的流速或挤出速率，以在材料的部分1010中产生更快和/或更多的铺展。特别地，在时间T2时，流速从初始流速1040(与时间T1相关)增加到新的增大的流速1042。在时间T2之后，感测的向外铺展直径1022开始增加，并且可再次落入预测的向外铺展直径1020的预定容差中。

在稍后的时间T3时，感测的向外铺展直径1022增加到超过预测的向外铺展直径1020，从而表明材料的部分1010流动太快并且可能扩展得太远。因此，在时间T3时，流速被调节到新的减小的流速1044，流速1044是比初始流速1040(与时间T1相关联)和流速1042(与时间T2相关联)都要低得多的流速。在时间T3之后，感测的向外铺展直径1022开始减小，并且可以再次落入预测的向外铺展直径1020的预定容差中。因此该过程可以是迭代的，从而提供了响应感测到的关于材料的一部分如何铺展的光学信息而连续调节流速(或其它挤出控制参数)的方式。此外，尽管在图21中示出了针对对应于印刷结构中的下层材料的材料的特定部分1010的示例性过程，但该过程可在形成印刷结构中用于材料的所有部分和层。

图22示出了响应感测到的关于材料的新近挤出部分的信息将固化控制设备施加到材料的新近挤出部分的过程的实施方案。在步骤1102中，挤出控制系统204可以从一个或多个传感器接收关于挤出部分和/或环境条件的感测信息。可以为挤出控制系统204提供信息的示例性传感器包括温度传感器、压力传感器、流速传感器、光学传感器以及可能的其它种类的传感器。在步骤1104中，挤出控制系统204使用感测的信息来确定材料的新近挤出的部分是否被固化。例如，在一些实施方案中，光学信息可以用于确定挤出部分是稳定的或不移动的，并且因此可能固化。如果新近挤出的部分尚未固化，并且在挤出更多材料之前需要使材料的该部分固定，则可以使用固化控制设备直接固化材料的该部分。在这种情况下，挤出控制系统204移动到步骤1106以对挤出部分施加冷却和/或UV固化。

当然，在一些实施方案中，固化控制设备直接施加到挤出材料的一个或多个部分以增加固化速度可以自动地完成，而不依赖于感测到的信息。特别地，如在早先的实施方案中已经描述的，可以进行直接固化(例如冷却)以提高固化速度，因为过程的形成具有特定几何形状的部分在印刷过程期间可能需要快速固化以保持稳定。

实施方案可以包括用于施加可锚固到诸如纺织材料的基底部件的三维印刷结构的设置。在使用导致挤出材料向外铺展的挤出过程的实施方案中，在基底部件的与喷嘴所位于的侧相对的一侧上诱导材料向外铺展可以是可能的。这可以允许产生锚固部分，该锚固部分用需要喷嘴在与印刷结构相关联的体积内的所有位置之上通过的替代方法可能是不可实现的。

图23-图27示出了用于印刷3D锚固结构1200的过程的实施方案的示意图，该3D锚固结构1200在其形成时直接锚固到基底部件1202。如图23-图27中所看到的，示例性过程可以利用喷嘴118、基底部件1202和模制部件1250。喷嘴118可以布置在基底部件1202的第一侧1210上，而模制部件1250可以布置在基底部件1202的第二侧1212上。另外，为了在第一侧1210和第二侧1212之间提供流体连通，基底部件1202包括开口1214。

如在图24中所看到的，材料1220从喷嘴118挤出并流过开口1214。随着模制部件1250抵着基底部件1202的第二侧1212就位，材料的第一部分1222流入模制部件1250的腔1252中。在图25中，材料的第一部分1222填充腔1252的全部。因为腔1252的开口1254具有直径1256(参见图23)，所以材料的第一部分1222获得刚好邻近基底部件1202的第二侧1212的直径1223。此外，由于材料的第一部分1222的直径1223大于开口1214的直径1215，因此防止材料的第一部分1222穿过开口1214。

在图26中，材料的第二部分1224从喷嘴118挤出并且开始在基底部件1202的第一侧1210上横向地铺展。在图27中，材料的第二部分1226被看到获得显著大于开口1214的直径1215的直径1227。因此，锚固结构1200以这样的方式形成，使得锚固结构1200在没有不可逆地损坏基底部件1202或锚固结构1200的情况下不能与基底部件1202分离。

用如在图23-图27中所描绘的过程中形成的锚固结构1200，可以添加另外的挤出材料以形成远离基底部件1202的第一侧1210延伸的各种3D结构。这些结构可以包括已经讨论的任何3D印刷结构，诸如防滑钉、钩、旋钮状紧固件以及其它结构。

结构的锚固可以使用单个孔来实现，或者可以使用两个或更多个孔来实现。所使用的孔的数量可以根据所使用的基底部件的类型以及所形成的3D结构的几何形状而变化。

在不同的实施方案中，所使用的模制部件的类型可以变化。例如，模制部件可以在尺寸、腔体形状、材料结构以及其它性质上变化。可以使用本领域已知的任何类型的模具。所使用的模具类型可以根据最终结构的所需几何形状(特别是基底部件1202的第二侧1212上的部分的几何形状)、所需部分的尺寸、模具材料的温度容差以及可能的其它因素来选择。

作为模制部件中的变型的一个示例，图28示出了两种可选设计。参考图28，第一模制部件1302具有腔1303，腔1303具有与图23中的模制部件1250的腔1252的近似圆形(或圆顶状)几何形状相反的大致矩形的几何形状。此外，第二模制部件1304具有腔1305，腔1305具有大致不规则的几何形状。腔几何形状上的这些变化可导致所形成的3D结构(对于在基底部件的放置模具的侧上的结构的部分)的几何形状上的对应变化。

在一些其它实施方案中，锚固结构可通过将挤出材料推动穿过可以不包括明显的孔的材料，诸如针织物、网状物或编结织物而形成。在图29中描绘了这样的实施方案。这里，锚固结构1400包括在基底部件1408的第一侧1410上的第一部分1402和在基底部件1408的第二侧1412上的第二部分1404。第一部分1402和第二部分1404通过已经被推动穿过基底部件1408中的开放空间的挤出材料部分1420连接。

图30示出了印刷设备102的示例性实施方案以及用于保持或支撑可接纳印刷结构的物品的两种不同方法。如在图30中所看到的，在一些实施方案中，平坦的上部部分1502可以放置在容纳在印刷设备102内的托盘112上。在其它实施方案中，装配好的鞋类物品1504可以与可以插入到印刷设备102内的鞋类保持设备1506相关联。在一些实施方案中，鞋类保持设备1506可构造成将鞋类物品1504的近似扁平的部分呈现到用于印刷的喷嘴。在公开的(2013年4月23日提交的当前美国专利申请号13/868130)并且标题为“Holding Assembly for Articles”的Miller的美国专利公开号______中公开了可以使用的示例性鞋类保持设备，该申请的整体通过引用并入本文。

用于将3D结构直接印刷到物品(包括由织物构成的物品)的部分上的一般系统和方法在2014年1月23日(现在为美国专利申请号13/553,368，提交于2012年7月19日)公开的标题为“Footwear Assembly Method with 3D Printing”的Jones等人的美国专利申请公开号2014/0020192中公开，该申请的整体通过引用并入本文，并且此后被称为“3D印刷”申请。具体地，3D印刷申请包括用于在可能不具有疏水性或非润湿表面的纺织品或基底部件上印刷的系统和方法。3D印刷申请还教导了在例如在编织、针织、编结或其它种类的织物或纺织材料中遇到的那些表面的不规则表面上印刷的系统和方法。

图31是鞋类物品1600的实施方案的等距视图。如在图31中所看到的，鞋类物品1600包括紧固件形式的多个3D印刷结构，该多个3D印刷结构可以通过鞋带或其它紧固设置接合。具体地，鞋类物品1600包括一组旋钮状紧固件1602，该组旋钮状紧固件1602已经使用如前面讨论的并在图7-图14中所示的3D印刷过程形成。另外，鞋类物品1600包括一组钩状紧固件1604，该组钩状紧固件1604已经使用如前讨论的并在图15-图19中示出的3D印刷过程形成。因此，可以看出，在这些实施方案中讨论的示例性印刷(具体地，挤出)过程可以用于形成用于鞋类物品以及其它种类物品的功能性结构，例如紧固件。

实施方案可以包括另外的设置以提高形成3D印刷结构的速度。在一些实施方案中，可以使用两种不同的印刷过程来形成3D印刷结构以形成3D印刷结构的至少两个不同部分。在一些情况下，例如，3D印刷结构的第一部分可以使用第一3D印刷过程形成，而3D印刷结构的第二部分可以使用不同于第一3D印刷过程的第二3D印刷过程来形成。

图32示出了附接到基底部件1720的3D印刷结构1700或简单地称为结构1700的实施方案的示意图。在图32的实施方案中，结构1700具有防滑钉的形式以用于与鞋类物品一起使用。然而，在其它实施方案中，类似的印刷结构可以以各种不同的形状和出于不同的目的来形成。换句话说，针对结构1700讨论的原理不旨在限于制造防滑钉或类似零部件。

在图32所示的实施方案中，结构1700由两个不同的部分构成。特别地，结构1700包括外壳部分1702和内部部分1704。如下面进一步详细讨论的，外壳部分1702和内部部分1704可以在一个或多个特征方面不同，包括尺寸、体积、形状、材料、颜色以及可能的其它特性。

在不同的实施方案中，外壳部分1702的几何形状可以变化。在一些实施方案中，外壳部分1702可以具有大致圆形的几何形状。在一些情况下，例如，外壳部分1702可以具有圆顶状几何形状。在其它实施方案中，外壳部分1702可以具有大致圆锥形的几何形状。在一些情况下，例如，外壳部分1702可以具有截头圆锥形的几何形状。

在至少一些实施方案中，外壳部分1702可包括一个或多个开口。在一些实施方案中，外壳部分1702可包括单个开口。在其它实施方案中，外壳部分1702可以包括两个开口。在还有其它实施方案中，外壳部分1702可包括三个或更多个开口。在图32所示的实施方案中，外壳部分1702包括单个开口1703。

在不同的实施方案中，外壳部分1702中的一个或多个开口的位置可以变化。在一些实施方案中，一个或多个开口可以布置在外壳部分1702的位于邻近基底部件1720的部分上。在其它实施方案中，一个或多个开口可以布置在外壳部分1702的布置距基底部件1720最远的部分上。在图32所示的实施方案中，外壳部分1702的开口1703布置在外壳部分1702的顶端部分1706处。

在一些实施方案中，外壳部分1702可包括材料的大致上薄的部分。在一些实施方案中，外壳部分1702的厚度1730可以显著小于外壳部分1702的直径1731。此外，在一些实施方案中，外壳部分1702的厚度1730可以显著小于外壳部分1702的高度1732(如从基底部件1720测量)。在一个示例性实施方案中，外壳部分1702的厚度1730可以具有大约在0.01毫米和5毫米之间的范围内的值。在还应其它实施方案中，厚度1730可以大于5毫米。

内部部分1704可大致填充由外壳部分1702界定的内部区域。因此，内部部分1704的几何形状可大致对应于外壳部分1702的几何形状。在外壳部分1702具有近似圆顶状几何形状的实施方案中，内部部分1702也可以具有圆顶状的几何形状。在外壳部分1702具有圆锥形(包括截头圆锥形)几何形状的实施方案中，内部部分1704可具有类似的圆锥形几何形状。然而，在其它实施方案中，设想的是，由外壳部分1702界定的内部区域不具有对应于外壳部分1702的外侧的几何形状的几何形状。在这种情况下，内部部分1704的几何形状可大致上对应于由外壳部分1702的内侧的形状引起的几何形状。

在一些实施方案中，外壳部分可以包括3D印刷结构的总体积的相对小的百分比，而内部部分可以包括3D印刷结构的总体积的大的百分比(至少大部分)。例如，在图32的实施方案中，外壳部分1702被看到具有包括结构1700的总体积的第一百分比的第一体积。而且，内部部分1704被看到具有包括结构1700的总体积的第二百分比的第二体积。在一个示例性实施方案中，第二百分比显著大于第一百分比，使得外壳部分1702仅包括结构1700的总体积的小的百分比，而内部部分1704包括结构1700的总体积的大的百分比。

第一百分比和第二百分比的值可以从一个实施方案到另一个实施方案变化。在一些实施方案中，第一百分比可以具有大约在1个百分比和30个百分比之间的范围内的值。相应地，在这样的实施方案中，第二百分比可以具有大约在70个百分比和99个百分比之间的范围内的值。这里应当理解，在结构1700仅由外壳部分1702和内部部分1704组成的实施方案中，第一百分比和第二百分比的总和应当等于100个百分比。

在一些实施方案中，外壳部分1702可以使用第一3D印刷过程形成，而内部部分1704可以使用不同于第一3D印刷过程的第二3D过程形成。对每个部分使用不同的印刷过程可以允许效率和/或制造速度上的提高。例如，以下实施方案示出了其中使用相对较慢的印刷过程形成外壳部分1702，而使用相对较快的印刷过程形成内部部分1704的印刷方法。因为内部部分1704包括结构1700的大部分体积，所以与使用相对较慢的印刷过程印刷结构1700的体积相比，这样的印刷方法可以允许在明显更短的时间段内形成结构1700。

如图32中所示，在至少一些实施方案中，外壳部分1702和内部部分1704可以使用不同的喷嘴和/或印刷头形成。在一个实施方案中，外壳部分1702可以使用第一喷嘴1740形成，而内部部分1704可以使用第二喷嘴1742形成。在一些实施方案中，第一喷嘴1740具有第一孔1741，而第二喷嘴1742具有第二孔1742。在一个实施方案中，第一孔1741可以具有比第二孔1742显著更小的直径。利用这种构造，在给定的时间间隔内，与流动穿过第一孔1741相比更大的总体积的材料可以流动穿过第二孔1742。

虽然一些实施方案可以使用不同的喷嘴来形成外壳部分1702和内部部分1704，但是其它实施方案可以使用单个喷嘴来形成外壳部分1702和内部部分1704。这种可替代实施方案在下面描述并且在图36-图38中示出。

在不同的实施方案中，构成外壳部分1702和内部部分1704的材料可以变化。在一些实施方案中，外壳部分1702可由第一材料构成，而内部部分1704可由第二材料构成。在一些情况下，第一材料可以大体上与第二材料相同。在其它情况下，第一材料可以显著不同于第二材料。

在不同的实施方案中，第一材料和第二材料的刚度可以变化。例如，当固化时，形成外壳部分的第一材料可以具有第一刚度，而形成内部分的第二材料在固化时可以具有第二刚度。在一些实施方案中，第二刚度可以大于第一刚度。作为示例，在用于防滑钉结构的一些实施方案中，第一材料可以是橡胶以提供附着摩擦力并且提供给外壳部分，而内部部分可以是更硬的塑料以为防滑钉结构提供结构和支撑。在其它实施方案中，第二刚度可以小于第一刚度。作为示例，在防滑钉结构的一些实施方案中，第一材料可以是硬橡胶或塑料以为外壳部分提供强度和/或附着摩擦，而第二材料可以是用于支撑和缓冲的泡沫材料。

当然在其它实施方案中，可以使用还有的其它材料的组合。特别地，可以选择第一材料和第二材料以实现在性质上不同的材料的各种组合，前述性质包括但不限于：重量、强度、缓冲、与基底部件的结合相容性以及其它材料性质。

图33-图35示出了用于形成结构1700的过程的实施方案的示意图。如在图33中所看到的，外壳部分1702可以首先使用第一喷嘴1740形成。如示意性地表示的，外壳部分1702可以使用第一3D印刷过程形成。具体地，第一3D印刷过程包括使第一喷嘴1740在基底部件1720上方水平地移动，以便使用挤出材料1780形成外壳部分1702的水平层。与前面讨论的和例如在图7-图14中示出的实施方案不同，第一3D印刷过程不涉及印刷(或挤出)材料的大量向外铺展。一旦已经形成水平层，例如图33中所示的印刷层1785，则第一喷嘴1740可以在竖直方向上以递增的量升高。在这一点上，如图34中所示，第一喷嘴1740可再次以水平方式移动，以在印刷层1785的顶部上形成印刷材料的后续层1787。

在至少一些实施方案中，一旦外壳部分1702已经完全形成，则外壳部分1702可以在形成内部部分1704之前固化。在一些情况下，可以在形成外壳部分1702时完成固化。在其它情况下，可以在外壳1702已经形成之后，但是在内部部分1704已经形成之前完成固化。然而，在还有其它实施方案中，外壳部分1702可在内部部分1704形成之后完全(或部分)固化。

一旦外壳部分1702已经通过第一3D印刷过程形成，则第一喷嘴1740可以远离外壳部分1702移动。如在图35中所看到的，第二喷嘴1742可以移动到开口1703上方的位置。在这一点上，可以使用第二3D印刷过程以用第二材料1784填充外壳部分1702的内部空隙1709。如图35中所示，第二3D印刷过程可涉及在第二材料1784被挤出或以其它方式沉积到内部空隙1709中时将第二喷嘴1742保持在开口1703上方的大体上固定的位置。第二3D印刷过程可以继续，直到第二材料1784填充内部空隙1709的全部，从而形成结构1700的内部部分1704。

用于形成外壳部分1702的第一3D印刷过程和用于形成内部部分1704的第二3D印刷过程可以在一个或多个属性方面不同。如已经提及的，第一3D印刷过程包括使第一喷嘴1740移动通过布置在水平平面中的一系列位置，以形成水平材料层。在形成水平层时，第一喷嘴1740可以在竖直方向上短暂地升高以形成随后的水平层。相反，第二3D印刷过程包括将第二喷嘴1742保持在大致固定的竖直和水平位置处，并且挤出第二材料1784通过外壳部分1702的开口1703。因此，不同于外壳部分1702，内部部分1704不是经由印刷一系列堆叠的水平层的过程形成，而是相反通过迫使第二材料1784进入到内部空隙1709内而形成。因此可以看出，外壳部分1702的所得几何形状由第一3D印刷过程期间第一喷嘴1740所采用的加工路径界定，而内部部分1704的所得几何形状由内部空隙1709的内部几何形状引起，并且需要第二喷嘴1742的很少移动以至不移动。

第一3D印刷过程和第二3D印刷过程也可以通过向外铺展的程度来区分。第一3D印刷过程可以将材料沉积在非常精细的层中，这导致很少以至没有向外铺展。特别地，使用第一3D印刷过程沉积的材料的向外铺展的程度可以小于第一喷嘴1740的孔1741的直径的200％(参见图32)。换句话说，由第一喷嘴1740印刷的材料可以不铺展到大于第一喷嘴1740的直径的两倍的尺寸。相反，第二3D印刷过程依赖于大量的向外铺展以填充外壳部分1702的内部空隙1709。因此，从第二喷嘴1742挤出的材料的向外铺展可以比第二喷嘴1742的孔1743的直径大许多倍(参见图32)。例如，在一些实施方案中，材料的部分可以铺展到孔1743的直径的至少500％的直径。

用于形成结构1700的示例性过程可以允许提高印刷速度，同时保持印刷结构的几何形状的精度。这通过使用精确控制的印刷过程印刷具有任何所需几何形状的相对薄的外壳部分，然后通过快速挤出或以其它方式将印刷材料沉积到内部中而填充在外壳部分的内部中来实现。通过使用第一3D印刷过程仅形成用于结构的薄外壳并使用第二3D印刷过程形成体积的大部分，可以减少结构1700的印刷时间，因为第二3D印刷过程通常比第一3D印刷过程更快。

应当理解，用于形成外壳部分1702的过程仅旨在是示例性的。在其它实施方案中，外壳部分1702可以使用任何已知的3D印刷过程形成。一些示例性的印刷过程包括前面提到的那些中的任何一种。

图36-图38示出了用于形成3D印刷结构1800的可替代过程。总体上，图36-图38中所示的过程可以在至少一些方面类似于图33-图35所示的过程。特别地，图36-图38的过程包括使用第一3D印刷过程和第二3D印刷过程，第一3D印刷过程和第二3D印刷过程可以是不同的。然而，与图33-图35中所示的实施方案相比，图36-图38中描绘的实施方案使用单个喷嘴1840来形成结构1800的外壳部分1802和内部部分1804两者。虽然喷嘴1840可以在第一3D印刷过程和第二3D印刷过程中使用，但是在至少一些情况下，孔1841的尺寸可以是可变的。此外，在一些实施方案中，其它挤出控制参数可以是可调节的。通过改变孔1841的尺寸和/或另外的挤出控制参数，喷嘴1840可以构造成在第二3D印刷过程期间以大体上更高的流速挤出印刷材料1810。

虽然图36-图38示出了使用单一材料形成印刷结构的内部部分和外部部分的实施方案，但是其它实施方案可以使用不同的材料。例如，在一些实施方案中，在通过经由喷嘴1840挤出第一材料形成外壳部分1802之后，可以通过喷嘴1840挤出第二材料以形成内部部分1804。

为了确保挤出材料可以完全填充外壳部分的内部空隙，一些实施方案可以包括具有两个或更多个开口的外壳部分。图39是3D印刷结构1900的实施方案的示意图，3D印刷结构1900可以使用上面描述的并且在图33-图35中所示的第一3D印刷过程和第二3D印刷过程来形成。在图39的实施方案中，印刷结构1900可以包括至少两个开口：外壳部分1902中的第一开口1903和第二开口1905。在该构造中，喷嘴1742可以首先填充第一开口1903，然后移动到第二开口1905上方的位置，并通过第二开口1905填充内部空隙1909。使用多个开口可有利于内部空隙的填充，特别是对于较大的外壳部分和/或具有复杂几何形状的外壳部分。

图40-图46示出了3D印刷结构的各种不同实施方案，以及用于形成3D印刷结构的方法。在图40-图41中所示的实施方案中，3D印刷结构2000可以包括外壳部分2002和内部部分2004。在该实施方案中，外壳部分2002可以包括多个锚固部分2010。在一些实施方案中，外壳部分2002包括固定在基底部件2020内的七个锚固部分。然而，在其它实施方案中，可以使用任何其它数量的锚固部分。

锚固部分2010可以以任何方式形成。在至少一些实施方案中，锚固部分2010可以使用上面描述的和在图23-图27中示出的印刷过程形成。具体地，在一些情况下，锚固部分2010可以通过使材料2030挤出穿过基底部件2020中的开口2032而形成，材料2030然后被接纳在基底部件2020的相对侧上的模制部件2034中。在一些情况下，该过程可以用于形成结构2000的锚固部分2010中的每一个。在一些情况下，在形成锚固部分2010的情况下，外壳部分2002的其余部分可以使用上面描述的和图33-图34中示出的印刷过程，即，通过建立外壳部分2002的水平层来形成。在一些实施方案中，可以使用图35中所示的印刷过程，即通过将材料挤出到外壳部分2002的内部中来形成内部部分2004。

图40-图41中示出的构造提供了结构2000，其中外壳部分2002锚固到基底部件2020，而内部部分2004没有锚固到基底部件2020。因此，在至少一些实施方案中，外壳部分2002可用于保持内部部分2004。在内部部分2004由可能不适合于生成锚固部分的非常柔软的填充材料构成(例如，如果内部部分2004由非常软的泡沫构成)的实施方案中，外壳部分2002可以确保内部部分2004保持附接到基底部件2020并且在外壳部分2002内。

当然在其它实施方案中，内部部分2004也可以构造有一个或多个锚固部分。和外壳部分2002和/或内部部分2004一起使用锚固部分可以减少结构2000从基底部件2020拉离或分离的趋势，这对于未与基底部件2020适宜地兼容地结合的材料和/或者对于结构2000可能遇到可能趋向于对结构2000和基底部件2020之间结合的材料施加应力的大的力(例如，与地面或其它表面)的构造可能是尤其有用的。

图42-图43示出了用于形成具有外壳部分2102和内部部分2104的结构2100的过程的实施方案。在图42-图43的实施方案中，内部部分2104延伸穿过外壳部分2102的开口2103，并且包括向外指向的锚固部分2130。向外定向的锚固部分2130可以构造成附接到包括紧固件(例如鞋带、绳等)的其它部件。与前面的实施方案一样，外壳部分2102可以由提供必要精度以用于实现结构2100的所需几何形状的第一3D印刷过程形成，而内部部分2104可以使用第二3D过程形成，第二3D过程可以快速填充外壳部分2102的内部并且经由材料的向外铺展形成向外指向的锚固部分2130。

图44-图46示出了用于形成防滑钉结构2200的过程的实施方案。与前述实施方案形成对照，图44-图46的实施方案可以不使用外壳部分和相关联的内部部分。而是如在图44中所看到的，防滑钉结构2200的基底部分2202可以通过将第一材料2210挤出到基底部件2220上而形成。此外，向外延伸的锚固部分2204可以形成在基底部分2202的顶部上。接下来，第二材料2212可以挤出在向外延伸的锚固部分2204上方以便形成防滑钉结构2200的顶端部分2230。在至少一个实施方案中，第二材料2212是比构成基底部分2202的第一材料2210大体上更软的材料，从而为顶端部分2030处的抓持表面2202提供提高的柔性。在一些实施方案中，可选的模制构件2299可在第二材料2212挤出或以其它方式布置在基底部分2202上时，用于帮助界定顶端部分2230的几何形状。

在至少一些实施方案中，不是经由3D印刷形成顶端部分2030，而是顶端部分2030可通过另一过程形成，且随后装配在延伸的锚固部分2204上。例如，顶端部分2030可以是预成形帽，其被手动地放置在延伸的锚固部分2204上(例如，和延伸的锚固部分2204装配在一起)。如果顶端部分2030是大体上柔性的(例如，由橡胶制成)，则可以实现该手动装配。

图47示出了包括鞋面2302和鞋底结构2310的鞋类物品2300的实施方案的示意性底部等距视图。参考图47，物品2300包括多个防滑钉结构，该多个防滑钉结构包括防滑钉结构1700和防滑钉结构2200。

图48是喷嘴控制系统2400的实施方案的示意图，喷嘴控制系统2400可以用于以独立的方式操作第一喷嘴2402和第二喷嘴2404。具体地，在至少一些实施方案中，第一喷嘴2402和第二喷嘴2404可以被致动以独立于彼此移动。在使用两种不同的印刷材料或期望具有不同孔直径的喷嘴的实施方案中，第一喷嘴2402和第二喷嘴2404可用于形成结构的不同部分。例如，在一些实施方案中，第一喷嘴2402可以用于形成结构的外壳部分，而第二喷嘴2404可以用于形成结构的内部部分。同样地，在一些其它实施方案中，第一喷嘴2402可以用于形成结构的基部部分，而第二喷嘴2404可以用于形成结构的顶部部分。

图49是用于控制可彼此独立地移动和印刷材料的至少两个喷嘴的过程的实施方案的示意图。在一些实施方案中，以下步骤中的一个或多个可以由喷嘴控制系统2400完成。然而，在其他实施方案中，一个或多个其它系统可以执行步骤中的一个或多个。更近一步，在其它实施方案中，这些步骤中的一些可以是可选的。

在步骤2502中，喷嘴控制系统2400可以控制第一喷嘴2402印刷结构的第一部分。在一些情况下，可以通过挤出第一材料来进行印刷。接下来，在步骤2504中，喷嘴控制系统2400可将第二喷嘴2404与使用第一喷嘴2402形成的结构的第一部分对齐。在步骤2506中，喷嘴控制系统2400可控制第二喷嘴2504印刷结构的第二部分。在一些情况下，可以通过挤出第二材料来进行印刷。

设想的是，实施方案可以使用各种方法以用于使第二喷嘴2404与形成的材料的第一部分对齐或对准。由于因许多种类的3D印刷过程的精度的容差引起的所形成的第一部分中微小变化，第一部分中的第二喷嘴2404必须与其对准的开口或其它特征可能在它们的位置和/或几何形状上略有变化。因此，在至少一些实施方案中，传感器可用于定位第一部分和/或第一部分的特定特征，以用于与第二喷嘴2404对齐。例如，在一个实施方案中，与第二喷嘴2404相关联的光学感测设备可以用于通过使用本领域已知的用于检测图像信息中的视觉特征的算法来确定所形成的第一部分上的开口或其它特征的位置。因此，可以使用来自光学感测设备的反馈使第二喷嘴2404对齐。在其它实施方案中，可以使用任何其它对齐和/或对准设置或特征来确保在用第二喷嘴2404印刷第二部分之前第二喷嘴2404与第一部分适当地对齐。

尽管已经描述了各种实施方案，但是该描述旨在是示例性的而不是限制性的，并且对于本领域普通技术人员来说将明显的是，在实施方案的范围内的许多实施方案和实现方式是可能的。因此，除了根据所附权利要求及其等同物之外，实施方案不受限制。此外，可以在所附权利要求的范围内进行各种修改和变化。