用于在增材制造工艺中确定三维产品的优先级和位置的方法与流程

[0001]
本发明涉及至少部分地通过增材制造而获得的三维产品的制造领域。更具体地，本发明涉及用于确定通过增材制造技术制造的一批三维产品的方法。


背景技术：

[0002]
用于用增材制造工艺制造如眼科镜片等三维产品的方法可以包括产生多个预定体积元素以形成多个层。因此通过添加上下布置的材料薄层来产生三维产品。产生多个预定体积元素通常涉及所述预定体积元素在其上产生的支撑件与制造头的相对位移。取决于增材制造工艺的类型，这个制造头可以旨在将熔融材料沉积在支撑件上或照射支撑件的已经设有要照射的材料的区域。
[0003]
为了提高制造生产率，已知的是批量地收集预定数量的三维产品并在同一增材制造步骤中制造所有三维产品。然而，当三维产品具有不同尺寸和特征(例如，不同高度)时，制造头相对于支撑件的位移可能导致生产率降低。


技术实现要素：

[0004]
因此本发明旨在解决的问题是提供一种用于提高增材制造的生产率的方法。
[0005]
为了解决这个问题，本发明提供了一种通过计算机器件实现的用于确定通过增材制造技术制造的一批数量n>1的三维产品的方法，所述方法包括：
[0006]-接收通过所述增材制造技术制造产品的至少一个订单的步骤；
[0007]-根据所述至少一个订单中包括的一组数据来确定与所述产品相关联的得分的步骤，所述得分表示至少一个产品的特征；
[0008]-将具有对应得分的n个产品指派到所述批次的步骤，
[0009]-向增材制造机器提供被指派给所述批次的每个产品的数据集的步骤。
[0010]
设置具有对应得分且因此具有对应特征的预定产品批次允许优化所述批次的管理。这种优化通过同时考虑这些产品的发货优先级来加强，以保证制造工艺的生产率和所订购产品的成功发货。
[0011]
根据所述确定方法的实施例，所述得分是根据以下各项中的至少一个来确定的：
[0012]-所述产品的至少一个几何特征，
[0013]-被提供给所述产品的至少一个附加值，
[0014]-所述产品的至少一个制造特征，以及
[0015]-待制造产品的优先级。
[0016]
根据所述确定方法的实施例，所述三维产品是眼科镜片。
[0017]
根据所述确定方法的实施例：
[0018]-所述至少一个几何特征包括眼科镜片的焦度、眼科镜片的第一面和/或第二面的曲率、和眼科镜片的至少一个尺寸，
[0019]-所述至少一个附加值是以下中的一者：抗刮层、抗冲击层、着色层或染料、光致变
色层或染料、偏光层、抗静电层、减反射层或堆叠体、反射镜或部分反射镜层、以及滤光层，
[0020]-所述至少一个制造特征包括为了制造所述三维产品所需的最小层数、为了制造所述三维产品所需的最大层数、后处理操作、在其上制造镜片的基础镜片的性质、以及镜片的材料。
[0021]
根据所述确定方法的实施例，所述方法进一步包括根据所述确定的得分来确定所述产品在订购产品列表中的排名的步骤，每个产品根据它在所述订购产品列表中的排名被指派给所述批次。
[0022]
根据所述确定方法的实施例，所述方法进一步包括根据所述确定的得分来为指派给所述批次的每个产品确定所述产品相对于增材制造机器的制造支撑件的定位空间参数的步骤。
[0023]
根据所述确定方法的实施例，所述制造支撑件限定第一表面轴、第二表面轴和深度轴，所述深度轴与所述第一表面轴和所述第二表面轴正交，其中，所述定位空间参数包括所述产品相对于所述第一表面轴、所述第二表面轴和所述深度轴的位置和/或取向。
[0024]
根据所述确定方法的实施例，所述方法进一步包括确定增材制造喷嘴在所述制造支撑件上的操作范围的步骤，所述产品的取向被确定为优化所述增材制造喷嘴相对于所述产品的操作范围、同时减小所述产品沿着所述深度轴的高度。
[0025]
根据所述确定方法的实施例，确定指派给所述批次的每个产品的位置，使得所述最大层数沿着所述第一表面轴和所述第二表面轴中的至少一个减少。
[0026]
根据所述确定方法的实施例，将指派给所述批次的产品划分为子批次，所述子批次具有相同的最大层数范围、相同的直径范围和/或相同的曲率范围。
[0027]
根据所述确定方法的实施例，所述方法进一步包括：
[0028]-确定指派给所述批次的第一产品和第二产品的曲率的步骤，
[0029]-如果所述第一产品和所述第二产品具有相同的曲率，则确定所述第一产品和所述第二产品沿着所述深度轴在上限点与下限点之间的高度的步骤，
[0030]-如果所述第一产品和所述第二产品具有不同的高度，则将第一产品和第二产品相对于所述制造支撑件定位，使得所述第一产品和所述第二产品两者的上限点定位在沿着所述深度轴的同一高度处的步骤。
[0031]
根据所述确定方法的实施例，所述方法进一步包括：
[0032]-确定指派给所述批次的第一产品和第二产品的曲率的步骤，
[0033]-如果所述第一产品和所述第二产品具有相同的曲率，则确定所述第一产品和所述第二产品的光学中心的位置沿着所述深度轴相对于下限点的高度的步骤，
[0034]-如果所述第一产品和所述第二产品的所述光学中心定位在不同高度处，则将第一产品和第二产品相对于所述制造支撑件定位，使得所述第一产品和所述第二产品两者的光学中心定位在沿着所述深度轴的同一高度处的步骤。
[0035]
根据所述确定方法的实施例，确定指派给所述批次的每个产品的位置，使得所述最大层数：
[0036]-沿着所述第一表面轴和所述第二表面轴从所述制造支撑件的中心点减少以形成准同心分布，或
[0037]-沿着所述第一表面轴或所述第二表面轴从所述制造支撑件的侧面区域减少以形
成条状分布，或
[0038]-从所述制造支撑件的中心点减少以形成螺旋形分布。
[0039]
根据所述确定方法的实施例，订购的产品包括至少同一光学装置的一对左镜片和右镜片，同一对左镜片和右镜片的位置被确定为在所增材制造机器中彼此相邻。
[0040]
根据所述确定方法的实施例，所述方法进一步包括确定所述产品是否包括凹形表面和/或凸形表面的步骤，所述产品在所述增材制造机器中的位置和取向被确定为使得产品的凹形表面与另一产品的凸形表面相邻并面向所述凸形表面。
[0041]
本发明进一步提供了一种制造具有至少一个光学功能的眼科镜片的方法，所述方法包括：
[0042]-提供包括制造支撑件的增材制造机器的步骤，
[0043]-确定要在如上文描述的制造支撑件上制造的一批产品的步骤，
[0044]-通过沉积多个预定体积元素，以在所述制造支撑件上形成多个层从而获得多个眼科镜片来增材制造所述批产品的步骤。
[0045]
本发明还提供了一种用于通过增材制造技术来并行地制造一批数量n>1的三维产品的系统，所述系统包括：
[0046]-升降平台和支撑在所述升降平台上的制造支撑件，
[0047]-用于将光束选择性地引导至呈液体形式的可固化材料以及使所述可固化材料固化的器件，
[0048]-控制器，所述控制器适于在形成区域中设置多个放置区，其中，所述放置区由在用于使液面成水平的涂覆机的延伸方向上延伸的边界线限定，
[0049]
其中，所述控制器包括
[0050]-用于接收通过所述增材制造技术制造三维产品的订单的器件；
[0051]-用于根据所述订单中包括的一组数据来确定与所述三维产品相关联的得分的器件，所述得分表示至少一个产品的特征；
[0052]-用于在所述订购的三维产品列表包括至少n个三维产品时将具有对应得分的n个产品指派给所述批次的器件；
[0053]-用于根据所述确定的得分将所述批次的三维产品放置在所述制造支撑件上的器件；
[0054]-用于制造所述订购的三维产品的增材制造机器。
附图说明
[0055]
以下通过图的方式更详细地描述本发明，这些图中示出了本发明的优选实施例。
[0056]
图1示意性地示出了增材制造系统。
[0057]
图2至图7示意性地示出了三维产品在根据图1的增材制造系统的制造支撑件上的不同分布。
[0058]
图8至图11示意性地示出了三维产品在图1的制造支撑件上的不同取向和位置。
具体实施方式
[0059]
如图1所示，提供了使用增材制造技术来制造批次14的三维产品12的系统10。三维
产品12优选地是光学装置，最优选地是眼科镜片。以下描述将眼科镜片详述为三维产品12，但它不应看作对本发明的限制。
[0060]“增材制造技术”意指具有以下步骤的制造工艺：产生多个预定体积元素以在形成上下布置的多个材料层。这种增材制造工艺可以对应于三维打印(比如聚合物喷射)立体光刻法、或熔丝制造法。
[0061]
在增材制造方法中，制造头16被配置用于在制造支撑件18上沉积多个预定体积元素。所述制造支撑件18限定第一表面轴x、第二表面轴y和深度轴z。深度轴优选地与第一表面轴x和第二表面轴y正交。
[0062]
系统10包括用于使制造头16相对于制造支撑件18移位的器件。优选地，所述移位器件被配置用于使制造头16相对于支撑件18沿着至少两个轴移位。最优选地，所述移位器件被配置为使制造头16相对于支撑件18沿着所述第一表面轴x和第二表面轴以及所述深度轴z移位。使制造头16相对于支撑件18沿着x轴和y轴移位允许形成二维层。使制造头16相对于支撑件18沿着所述深度轴z移位允许形成上下布置的多个层以获得三维产品12。
[0063]
制造支撑件18优选地设置在升降平台(未示出)上，所述升降平台被配置用于改变制造头相对于制造支撑件18沿着深度轴z的位置。此外，制造支撑件18优选地定位在呈液体形式的可固化材料浴中。制造头16还优选地被配置用于向可固化材料的表面提供光束以产生预定体积元素。
[0064]
将这些三维产品12收集到批次14中。换句话说，将预定数量的所述三维产品12放在一起以在同一制造序列期间制造。由此，同一批次14的三维产品12在同一支撑件18上制造。
[0065]
本发明提供了一种通过计算机器件实现的用于确定有待通过增材制造技术制造的一批14或一组数量n>1个的三维产品12的方法。所述确定方法优选地被配置为由系统10执行。
[0066]
所述确定方法包括接收通过增材制造技术制造产品的至少一个订单的步骤。然后根据所述至少一个订单中包括的一组数据来确定与所述产品相关联的得分。所述得分表示至少一个产品的特征。这个得分可以取决于实时参数。
[0067]
所述确定方法可以进一步包括根据所述确定的得分来确定所述产品12在订购的产品列表中的排名的步骤。在这种情况下，每个产品12根据它在订购的产品列表中的排名被指派给所述批次。
[0068]
所述得分优选地是根据以下中的至少一者确定的：产品的至少一个几何特征、要提供给产品的至少一个附加值、产品的至少一个制造特征、和待制造产品的优先级。优先级优选地对应于产品12的最近制造发售日期和要求的发货日期，所述制造发售日期是根据针对给定产品12执行所有制造步骤的预计时间确定的。
[0069]
最优选地，所述得分是通过在所述至少一个几何特征、所述至少一个附加值、所述至少一个制造特征与待制造产品的优先级之间有不同的加权系数来确定的。特别地，最重要的加权系数与待制造产品的优先级相关联。然后，将加权系数以递减顺序应用于所述至少一个几何特征、应用于所述至少一个附加值、然后应用于所述至少一个制造特征。例如，高度越高，得分越高。
[0070]
此外，所述得分可以包括正在进行的订购的产品12的数量、在增材制造步骤之后
必需将产品12提供至其中的制造机器的实施操作状态、和计算机系统的能力。在增材制造之后提供的补充制造步骤可以包括提供附加的特征以作为硬涂层、抗反射涂层或偏光膜。
[0071]
当三维产品12是眼科镜片时，所述至少一个几何特征可以包括眼科镜片的焦度、眼科镜片的第一面和/或第二面的曲率、和眼科镜片的至少一个尺寸。优选地，眼科镜片的所述至少一个尺寸包括眼科镜片的高度。以对应高度优化批次的组成允许优化制造头16的位移。换句话说，制造具有对应高度的眼科镜片可以减少制造头16的无用或无效的移动。实际上，由于三维产品12或眼科镜片是逐层制造的，因此大的高度变化可能暗示着在沉积顶层时制造头16进行补充位移。
[0072]
所述至少一个附加值优选地是以下中的一者：抗刮层、抗冲击层、着色层或染料、光致变色层或染料、偏光层、抗静电层、减反射层或堆叠体、反射镜或部分反射镜层、以及滤光层。
[0073]
所述至少一个制造特征可以包括为了制造三维产品所需的最小层数nmin、为了制造三维产品所需的最大层数nmax、后处理操作、在其上制造镜片的基础镜片的性质、以及镜片的材料。出于与上文针对眼科镜片的高度描述相同的理由，所述至少一个制造特征优选地包括所述最小层数nmin和所述最大层数nmax。得分可以包括多个组成部分。例如，得分可以包括两个组成部分a和b，所述组成部分被确定为分别与所述最小层数nmin和所述最大层数nmax成正比。
[0074]
确定方法还包括将具有对应得分的预定数量n个产品12指派给所述批次10的步骤。“对应得分”可以对应于相同得分或具有预定区间的不同得分。将具有相同或类似得分的产品12指派给同一批次14允许获得具有类似特征的批次。这允许优化制造头16的位移，因此减少制造时间。当得分包括至少两个组成部分时，可以考虑这两个或更多个组成部分来确定两个得分是否为对应得分。在得分包括组成部分a和b的情况下，考虑最小层数nmin和最大层数nmax两者来确定两个得分是否为对应得分。
[0075]
在将少于n个数量的产品12指派给批次14的情况下，可以停止过程直到将具有对应得分的产品12指派给批次14或最近的制造发售日期到期为止。
[0076]
然后，向系统10提供指派给批次14的每个产品12的数据集。批次14的组成可以变化，直到批次14被转移到系统10或在预定时间限制之前。例如，可以根据计算机系统的实时能力(例如，计算机系统的数据流)来修改批次14的组成。这允许保证数据传送的可行性和性能。如果与批次14相关联的流过高，则可以减少批次14的数量n以使传送的数据符合计算机系统的能力。
[0077]
所述确定方法优选地进一步包括为指派给所述批次14的每个产品12确定产品12相对于制造支撑件18的定位空间参数的步骤。这些定位参数是根据确定的得分确定的。此外，这些定位参数可以根据除了得分之外的补充参数来确定，例如以便优化具有相同得分的不同产品12的位置。
[0078]
所述定位空间参数优选地包括产品12相对于第一表面轴x、第二表面轴y和深度轴z的位置和/或取向。
[0079]
优化所述定位空间参数以减少制造头16为了产生预定体积元素而必须扫描的表面并增加制造支撑件18上的每一制造体积的产品12的数量。
[0080]
如图2所示，制造支撑件18的支撑表面20被数字地划分为多个槽22。优选地，所述
槽22被定义为网格，其中槽沿着第一表面轴x和第二表面轴y延伸。这些槽22定义指派给批次14的产品12的位置。指派给批次14的每个产品12被指派给槽22。优选地，每个产品12的位置是根据其得分确定的。为了优化制造头16的位移，给定批次14中的每个产品12的位置是根据其高度、或更具体地是根据最小层数nmin和最大层数nmax确定的，nmin。
[0081]
优选地，将具有相同或对应高度、因此具有相同或对应的最小层数nmin和相同或对应的最大层数nmax的产品12收集在支撑表面20的同一区域中。换句话说，将具有相同或对应的高度的产品12指派给相邻的槽22。
[0082]
指派给批次14的产品12还可以被划分到子批次中。换句话说，可以将具有对应或相同特征的产品12收集在不同的组或子批次中。例如，在眼科镜片的情况下，产品12具有相同的最大层数nmax范围、相同的直径范围和/或相同的曲率范围。然后将这些子批次指派给支撑表面20的不同区域。在这么做时，同一批次14具有不同区域，所述不同区域具有对应的制造需要。
[0083]
产品12或子批次的分布可以根据不同的曲线来设定。
[0084]
第一曲线在图2中示出并且对应于螺旋形曲线。在这个示例中，被引用为“d n
°
7”、“g n
°
7”、“g n
°
2”、“d n
°
2”等的产品12已经被识别为具有最高得分并且遵循螺旋形轨迹24定位到槽22。优选地，产品12的得分沿着螺旋形轨迹24降低。螺旋形轨迹24的中心因此定位在支撑表面20的中心区域中。替代性地，所述中心可以沿着第一表面轴x和/或第二表面轴y偏移。优选地，最大层数nmax从制造支撑件18的中心点减少以形成螺旋形分布。
[0085]
第二分布曲线在图3中示出。这个第二曲线对应于棱柱分布，其中产品12的得分沿着第二表面轴y变化。产品12因此分布在彼此相邻地布置的第一子批次26、第二子批次28和第三子批次30中。替代性地，产品12可能不定位在子批次中，而是仅定位成使得得分沿着第二表面轴y变化。替代性地，棱柱分布可以沿着第一表面轴x延伸。优选地，所述分布被确定成使得最大层数nmax沿着第一表面轴x和第二表面轴y中的至少一个减少。特别地，最大层数nmax沿着第一表面轴x或第二表面轴y从制造支撑件18的侧面区域减少以形成条状或棱柱分布。
[0086]
第三分布曲线在图4中示出并且对应于金字塔分布。在这个第三曲线中，产品12的得分沿着第一表面轴x和第二表面轴y两者从开始区域或槽22变化。换句话说，产品12分布在彼此周围和中心区域34周围的环形区域32中。这些环形区域32可以对应于预定子批次。替代性地，第三曲线可以对应于金字塔分布的一部分、作为半金字塔或四分之一金字塔。优选地，最大层数nmax沿着第一表面轴x和第二表面轴y从制造支撑件18的中心区域34减少以形成准同心或金字塔分布。
[0087]
如图5所示，产品12也可以根据其沿着第一表面轴x和/或第二表面轴y的尺寸而分布在支撑表面20上。在眼科镜片的情况下，这些尺寸可以对应于眼科镜片的直径。在此，将第一多个38产品12收集在支撑表面20的预定区域并且尺寸低于第一多个38的第二多个40产品12分布在第一多个38周围。
[0088]
上文描述的所有分布曲线可以在同一制造支撑件18上组合。
[0089]
如图6所示，支撑表面20可以形成容器，其中产品被制造为在两个相邻产品12之间具有固持器42。这些固持器42优选地用与产品12相同的材料来增材地制造。当必须对批次14的每个产品12执行相同的涂覆时，这种成束构造是有利的。
[0090]
当订购的产品12是眼科镜片时，产品12优选地包括至少同一光学装置的一对左镜片和右镜片。如图7所示，同一对的所述左镜片和右镜片的位置优选地被确定为在支撑表面20上彼此相邻。换句话说，同一对的左镜片和右镜片优选地定位在直接相邻的槽22中。这种成对收集可以与上文描述的所有分布相组合。
[0091]
当制造头16提供照射束以使材料聚合时，确定方法可以进一步包括确定制造头16在制造支撑件18上的操作范围的步骤。在这种情况下，制造头16对应于增材制造喷嘴，所述增材制造喷嘴被配置用于照射支撑表面20以产生预定体积元素。如图8所示，优选地每个产品12的取向被确定为优化制造头16相对于产品12的操作范围44，同时减少所述产品沿着深度轴z的高度。换句话说，制造头16的照射束被确定为在支撑表面20的顶部上对三维照射区域(即，操作范围)建模。然后，使每个产品12围绕第一表面轴x和/或第二表面轴y定向以使产品12的外围边缘46包含在三维照射区域中，同时将外围边缘46沿着深度轴z的位置最小化。操作范围优选地通过制造头来确定，所述制造头与产品12被指派到其中的槽12垂直地布置。产品12的这种优化的取向允许使产品12的整个层或一层的较大部分聚合，其中对于给定产品12，制造头16具有最小位移。
[0092]
所述确定方法可以进一步包括确定所述产品12是否包括凹形表面48和/或凸形表面50(如图9和图10所示)的步骤。确定产品12的位置和取向，使得产品12的凹形表面48与另一产品12的凸形表面50相邻并面向所述凸形表面。这允许使相邻产品12更靠近，因此增大同一支撑表面20上的产品12的数量。因此，对于同一制造支撑件18可以增加批次14中的产品的数量n。
[0093]
如图11所示，具有相同外围曲率但是沿着深度轴z具有不同尺寸的产品12可以定位成彼此相邻以优化制造头16的位移。沿着深度轴z具有最小尺寸的产品12被制造到补充支撑件52上，所述补充支撑件沿着深度轴z的尺寸等于两个产品12沿着深度轴z的差。使用补充支撑件的这种策略特别有利，因为产品的相同外围曲率暗示着形成两个产品的大多数层具有类似的尺寸，尤其是相同的厚度。因此，必须为这两个产品12产生相同的层数，使得这两个产品12的所有顶层可以相继制造在制造头16沿着深度轴z的同一位置。
[0094]
因此，所述确定方法可以进一步包括确定指派给批次14的第一产品和第二产品12的曲率。如果第一产品与第二产品12具有相同的曲率，则执行确定第一产品和第二产品12在沿着深度轴z的上限点与下限点之间的高度的步骤。如果第一产品和第二产品12具有不同的高度，则执行将第一产品和第二产品相对于制造支撑件定位，使得第一产品和第二产品12两者的上限点定位在沿着深度轴z的同一高度处的步骤。
[0095]
作为变体，在确定指派给批次14的第一产品和第二产品12的曲率之后，所述确定方法可以进一步包括：如果第一产品和第二产品12具有相同曲率，则确定第一产品和第二产品12的光学中心的位置沿着深度轴z相对于下限点的高度的步骤。如果第一产品和第二产品12的光学中心定位在不同高度处，则执行将第一产品和第二产品相对于制造支撑件定位，使得第一产品和第二产品12两者的光学中心定位在沿着深度轴z的同一高度处的步骤。
[0096]
所述确定方法优选地包含在用于制造具有至少一个光学功能的眼科镜片的方法中。这种制造方法包括提供包括制造支撑件18的增材制造机器系统10的步骤。根据确定方法来确定要在制造支撑件18上制造的一批14产品12。然后通过沉积多个预定体积元素，以在制造支撑件18上形成多个层从而获得多个眼科镜片来增材制造该批14产品12。
[0097]
进一步提供了用于通过增材制造技术并行地制造一批14数量n>1的三维产品12的系统10。所述系统10包括升降平台和支撑在所述升降平台上的制造支撑件18以及用于将光束选择性地引导至呈液体形式的可固化材料并使可固化材料固化的器件。用于选择性地引导光束的这些器件可以对应于上文描述的制造头16。
[0098]
所述系统还包括适于在形成区域中设置多个放置区或槽22的控制器。放置区或槽22由在用于使液体表面成水平的涂覆机的延伸方向上延伸的边界线限定。所述控制器包括用于接收通过增材制造技术制造三维产品12的订单的器件、以及用于根据所述订单中包括的一组数据来确定与所述三维产品12相关联的得分的器件。所述得分优选地表示至少一个产品的特征。所述控制器进一步包括用于在所述订购的三维产品列表包括至少n个三维产品时将具有对应得分的n个产品指派给所述批次的器件。所述控制器还包括用于根据所述确定的得分将所述批次的三维产品12放置在制造支撑件上的器件、以及用于制造订购的三维产品12的增材制造机器。
[0099]
此外，可以向确定方法提供“超额预定”策略以减少制造支撑件18上的未占用的槽22。此外，每个产品12优选地在增材制造之后作标记以使得其可以被识别。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除