多分配技术3D打印制造技术

在示例实现中，多分配技术3D打印的方法包括接收表示物体的数字模型数据。该方法包括将所述数据格式化成Mvec(材料向量)规范，所述规范包括Mvec以指定体素的材料组分。Mvec可以具有相关联的分配技术(DT)索引以标识用于分配材料组分的多个可用分配技术中的一个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多分配技术3D打印
技术介绍
增材制造一般指的是使用数字数据模型来定义要建造的物体并且然后通过层层添加材料来建造它们的过程。增材制造包含一系列三维(3D)打印技术，其包括立体光刻、数字光处理、熔融沉积成型和选择性激光烧结。与其他制造过程(诸如加工和注塑成型)相比，增材制造过程使得能实现创建具有高度复杂和定制的形状的物体的增加可能性。附图说明现在将参考附图来描述示例，在所述附图中：图1示出了适合于执行数据格式化方法的多分配技术(multipledispensetechnology)3D打印系统的示例，所述数据格式化方法可以使得能够根据多个不同的分配技术来分配单个数字物体表示以生成多材料物体；图2示出了包括材料向量(Mvec)的列表的示例数据结构，除了用于分配材料的分配技术之外，所述材料向量还可以指定材料或材料的组合；图3示出了包括Mvec的替代表达的示例数据结构，除了用于分配材料的分配技术之外，所述Mvec还可以指定材料或材料的组合；图4示出了如图3中的示例数据结构，其包括附加材料列；图5和6是示出多分配技术3D打印的示例方法的流程图。贯穿附图，相同的参考号码指定类似但不一定相同的元件。具体实施方式虽然不同的增材制造技术可以实现用于添加和合并材料的多种不同的过程，但是它们一般都直接根据数字3D模型数据通过层层添加材料来制造物体。物体的这些数字表示被主要使用表面有代表性的格式来实现，所述格式诸如是STL(立体光刻)和VRML(虚拟现实建模语言)。然而，一些3D打印应用涉及创建具有越来越复杂的材料和结构组成的物体。例如，创建仿生组织可能涉及3D打印生物相容性材料，诸如变化的类型和密度的细胞、脚手架结构、细胞外基质和血管形成。随着增材制造技术方面的不断进步，3D打印设备已经变得能够更好地产生这些和其他越来越复杂的物体。然而，显然STL和其他数字数据格式不足以表示这样的复杂的物体。在一些在先示例中，诸如当从基于喷墨的系统分配C、M、Y粘合剂或者从基于长丝的系统分配建造/支撑挤压材料时，如果使用的多个分配器具有相同类型的分配技术，则可以从单个数字物体表示打印出包括多个材料的物体。然而，通过创建多个数字物体表示以单独地驱动不同的分配技术中的每个，并通过在所述多个数字表示和所述多个分配器之间对数字数据进行手动地分离和协调，已经实现了打印包括使用根本不同的类型的分配技术分配的多个材料的物体。因此，在过去通过一般低效的过程创建要由要根据不同类型的分配技术(诸如基于注射器的技术和基于喷墨的技术)分配的多个材料形成的物体，所述过程包括在实现那些不同的分配技术的设备之间手动地运送物体，同时手动地分离和协调数字物体表示的多个副本以单独地驱动不同的设备中的每个。因此，本文中描述的多分配技术系统的示例提供了数据格式化方法和多分配器设备，其可以指定并在打印分辨率体素水平下实现不同的分配技术以控制多材料3D打印物体的构成。一般地，每个分配技术(例如，打印头、注射器等)具有天然的打印分辨率体素“大小”，其是分配技术能够沉积材料的分辨率或可寻址空间。可以在单个系统内组合和控制实现根本不同的分配技术的多个材料分配机构。因此，多分配技术系统避免了与必须创建多个数字物体表示和在所述多个数字表示与不同的分配技术之间进行手动地协调相关联的在先低效率。多分配技术系统使得能够使用单个数字物体表示、根据多个不同的分配技术创建多材料物体。该系统将数字物体表示格式化以使得能实现对物体的划分、处理和利用多个不同的分配技术对物体的分配。在一些示例中，该系统将数字物体表示提供(例如，格式化)为材料向量(Mvec)，其中每个Mvec表示要分配的一个材料。Mvec表示可以被沉积在单个体素处的材料(例如，试剂、粉末等)的所有可能组合。因此，Mvec表示可以组成体素的内容的任何东西，诸如粉末、试剂和甚至融合能量。该系统还可以将用于每个材料的分配技术的选择视为材料向量的附加维度。因此，代替仅考虑每个打印分辨率体素的内容，Mvec还可以指定将分配该内容的分配技术的类型。在一些示例中，多分配技术系统可以使用材料体积覆盖(materialvolumecoverage，Mvoc)来指定Mvec跨物体的区域或部分的相对分布。材料体积覆盖(Mvoc)是Mvec中的每个在给定体积上的相对体积覆盖或比例。替代地，Mvoc可以被认为是Mvec在一个体积上的概率分布。因为Mvec表示可用于分配的不同材料类型，所以可以使用Mvoc来达成跨物体的不同区域的特定材料构成。因此，Mvoc提供了一种用于指定物体内的和跨物体的不同属性的机制。在一些示例中，该系统可以包括多个分配部件，每个部件实现不同的分配技术，其中所有不同的部件被集成在单个设备(诸如单个3D打印设备)内。在其他示例中，所述多个分配部件可以是单独的、独立的分配部件。多分配技术系统可以通过不能单独使用单个分配技术达成的增大的材料构成范围来创建具有更大功能性和复杂性的物体。生成越来越复杂的物体的能力是跨多种学科有益且适用的。例如，在3D生物打印中，用于药物发现的微型组织(即，类器官)的创建除了涉及细胞、细胞外基质和细胞生长因子的高分辨率“喷洒”之外，还可能涉及高粘度脚手架组分(诸如水凝胶)的低分辨率分配。通过将多个分配技术组合在一起来创建单个物体，可以创建先前不能单独使用单个分配技术创建的复杂仿生组织。在一个示例中，多分配技术3D打印的方法包括接收表示物体的数字模型数据。该方法包括将所述数据格式化成Mvec(材料向量)规范(specification)，所述规范包括Mvec以指定体素的材料组分。Mvec包括相关联的分配技术(DT)索引以标识用于分配材料组分的多个可用分配技术中的一个。在另一示例中，多分配技术3D打印系统包括多个材料分配技术。该系统还包括控制器以从单个数字物体表示生成规范。该规范包括Mvec(材料向量)，所述Mvec中的每个指定打印分辨率体素的材料组分。每个Mvec还指定所述多个材料分配技术中的用于分配该材料组分的一个。在另一示例中，非暂时性机器可读存储介质存储指令，所述指令在被多分配技术3D打印系统的处理器执行时使得该系统接收表示物体的数字数据。针对物体的每个打印分辨率体素，指定要分配到该体素上的材料，并且针对每个指定的材料，指定用来分配该材料的分配技术。图1示出了适合于执行数据格式化方法的多分配技术3D打印系统100的示例，所述数据格式化方法可以划分、处理单个数字物体表示并且根据多个不同的分配技术对其进行分配以生成多材料物体。如图1中所示，示例系统100可以包括具有处理器(CPU)104和存储器106的控制器102。控制器102可以控制多分配技术系统100的各种操作以促进例如对用于在多个分配技术部件之间进行分配的数字物体表示的解析。在一些示例中，控制器102可以另外包括用于与多分配技术系统100的各种部件通信并控制所述各种部件的其他电子器件(未示出)。这样的其他电子器件可以包括例如分立的电子部件和/或ASIC(专用集成电路)。存储器106可以包括易失性存储器部件(即RAM)和非易失性存储器部件(例如，ROM、硬盘、光盘、CD-ROM、磁带、闪存等)两者。存储器106的部件包括非暂时性、机器可读(例如，计算机/处理器可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多分配技术3D打印的方法，包括：接收表示物体的数字模型数据；将所述数据格式化成Mvec(材料向量)规范，所述规范包括Mvec以指定体素的材料组分，所述Mvec具有相关联的分配技术(DT)索引以标识用于分配所述材料组分的多个可用分配技术中的一个；以及，使用根据所述DT索引的分配技术来分配所述材料组分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种多分配技术3D打印的方法，包括：接收表示物体的数字模型数据；将所述数据格式化成Mvec(材料向量)规范，所述规范包括Mvec以指定体素的材料组分，所述Mvec具有相关联的分配技术(DT)索引以标识用于分配所述材料组分的多个可用分配技术中的一个；以及，使用根据所述DT索引的分配技术来分配所述材料组分。2.如权利要求1中的方法，其中将所述数据格式化成Mvec规范包括：将所述Mvec规范格式化以包括Mvoc(材料体积覆盖向量)以指定特定Mvec在所述物体的一部分内的分布。3.如权利要求2中的方法，其中在所述Mvec规范中包括Mvoc包括将来自所述数据的物体属性映射到所述Mvoc。4.如权利要求2中的方法，进一步包括：对所述Mvec规范进行半色调化，以选择达成由所述Mvoc指定的所述分布的Mvec并针对每个所选Mvec从其相关联的DT索引确定分配技术。5.如权利要求4中的方法，其中半色调化包括实现根据Mvoc扩散Mvec分布误差的误差扩散过程。6.一种多分配技术3D打印系统，包括：多个材料分配技术；控制器，用来从单个数字物体表示生成规范，所述规范包括Mvec(材料向量)，所述Mvec中的每个指定打印分辨率体素的材料组分以及所述多个材料分配技术中的用于分配所述材料组分的一个。7.如权利要求6中的系统，其中所述规范包括：Mvoc(材料体积覆盖向量)，用来指定特定Mvec在要根据所述数字物体表示来打印的物体的一部分内的分布。8.如权利要求7中的系统，其中所述控...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·尼尔森，J·莫罗维克，P·莫罗维克，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国,US