專(zhuān)利名稱(chēng)：便于從由多層形成的三維物體除去殘余物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由多層板材構(gòu)造三維物體，更具體地說(shuō)，涉及一種便于從這種物體的相鄰部分除去殘余物的方法。
已知通過(guò)把每層切成物體薄片輪廓的板材層連接在一起建造三維結(jié)構(gòu)。這種技術(shù)能在廣泛的應(yīng)用范圍中使用，并且對(duì)于使用CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))技術(shù)快速建造小數(shù)量的單獨(dú)原型和模型具有特別的優(yōu)點(diǎn)，或者便于使用CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)技術(shù)制造三維物體。這種技術(shù)的一個(gè)例子在授予DiMatteo的美國(guó)專(zhuān)利No.3,932,923中描述。在這種技術(shù)的大多數(shù)實(shí)施中，首先畫(huà)出各層的輪廓，并且然后把輪廓層疊置且粘合在一起以形成三維物體。這往往由于在對(duì)準(zhǔn)預(yù)先畫(huà)出輪廓層時(shí)的配準(zhǔn)問(wèn)題導(dǎo)致低精度。
授予Berman的美國(guó)專(zhuān)利No.5,071,503提出了另外一種手段，其中通過(guò)選擇性的涂敷粘合劑把每層粘合到部分建造的三維物體上，并且僅在此后形成要求形狀的輪廓。在層粘合之后形成輪廓通過(guò)避免配準(zhǔn)問(wèn)題提高精度。PCT專(zhuān)利公開(kāi)No.WO99/34976提出了一種采用一側(cè)涂敷有粘合劑的聚合物材料板來(lái)形成這種類(lèi)型的三維結(jié)構(gòu)的技術(shù)，如通常用于層壓用途等。通過(guò)涂敷防粘劑實(shí)現(xiàn)諸層的選擇性粘著，以防止在位于要形成的物體輪廓之外的區(qū)域中的粘著。
盡管通過(guò)選擇性粘結(jié)和切成板材形狀非常有效地實(shí)現(xiàn)三維物體的構(gòu)造，但物體周?chē)嘤鄽堄辔锏某タ赡苁怯袉?wèn)題的。如果殘余物彼此粘結(jié)，會(huì)形成較大的塊，這些塊依據(jù)物體的形狀非常難以或不可能除去。為了避免這樣的問(wèn)題，基于這種技術(shù)的工業(yè)裝置一般進(jìn)行選擇性粘結(jié)，從而諸層僅僅附著在物體的輪廓內(nèi)。結(jié)果，物體一般由非常多個(gè)殘余材料的隔離板圍繞和/或填充，這些板必須人工除去。這可能是非常費(fèi)力和耗時(shí)的工作。
另一種手段由授予Feygin等的美國(guó)專(zhuān)利No.5,637,175提出，其中殘余物區(qū)域連接到相鄰板上，但以剖面線(xiàn)形式切開(kāi)以減弱他們。就是說(shuō)，導(dǎo)致連接到物體上但強(qiáng)度較弱的矩陣結(jié)構(gòu)，從而它能由機(jī)械裝置除去。這明顯添加了另外的非無(wú)效生產(chǎn)步驟。
因此有對(duì)一種用來(lái)便于從由多層板材的連接形成的三維物體的相鄰部分除去殘余物的方法的需要。
本發(fā)明是一種用來(lái)便于從由多層板材的連接形成的三維物體的相鄰部分除去殘余物的方法。
根據(jù)本發(fā)明的講述，通過(guò)選擇性連接多塊柔性材料板建造三維物體，每塊板沿至少一條輪廓線(xiàn)切開(kāi)，以便把板細(xì)分成與由物體相應(yīng)輪廓限制的物體層形狀相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)物體形成區(qū)域、和在建造的物體中不需要的至少一個(gè)殘余物區(qū)域，至少部分每個(gè)物體形成區(qū)域連接到相鄰層的物體形成區(qū)域上，在這種用來(lái)建造三維物體的系統(tǒng)中，提供有一種用來(lái)便于殘余物區(qū)域除去的方法，該方法包括以這樣一種方式產(chǎn)生至少部分多個(gè)殘余物區(qū)域?qū)ο噜彴宓臍堄辔飬^(qū)域的選擇性連接，以便由多塊板的至少部分殘余物區(qū)域形成非剛性互連的多個(gè)殘余物元件，從而殘余物元件每一個(gè)的人工除去啟動(dòng)殘余物元件以后一個(gè)的除去。
根據(jù)本發(fā)明另外一個(gè)特征，至少一些板的多個(gè)殘余物區(qū)域沿至少一條分離線(xiàn)選擇性地切開(kāi)。
根據(jù)本發(fā)明另外一個(gè)特征，分離線(xiàn)和選擇性連接這樣配置，從而殘余物元件圍繞著殘余物塊，以致于在殘余物元件除去之后，殘余物塊容易除去。
根據(jù)本發(fā)明另外一個(gè)特征，至少第一組殘余物元件的每一個(gè)呈現(xiàn)基本上平行于板延伸的一般扁平形式。
根據(jù)本發(fā)明另外一個(gè)特征，選擇性連接這樣配置，從而第一組殘余物元件的每一個(gè)由在其面積的主要部分上彼此連接的多個(gè)殘余物區(qū)域形成。
根據(jù)本發(fā)明另外一個(gè)特征，選擇性連接這樣配置，從而第一組殘余物元件按一般Z折疊排列互連。
根據(jù)本發(fā)明另外一個(gè)特征，選擇性連接這樣配置，從而第一組殘余物元件的相鄰元件在不大于其重疊面積三分之一上互連。
根據(jù)本發(fā)明另外一個(gè)特征，至少一些板的多個(gè)殘余物區(qū)域沿至少一條分離線(xiàn)選擇性地切開(kāi)，并且第一組殘余物元件的一個(gè)具有平行于板所測(cè)量的最大尺寸L，殘余物元件由分離線(xiàn)細(xì)分成至少一個(gè)帶條，該帶條具有不大于最大尺寸L三分之一的最大橫向尺寸W。
根據(jù)本發(fā)明另外一個(gè)特征，帶條按照一般的螺旋圖案。根據(jù)本發(fā)明另外一個(gè)特征，帶條按照往復(fù)掃描圖案。
根據(jù)本發(fā)明另外一個(gè)特征，至少一些板的多個(gè)殘余物區(qū)域沿至少一條分離線(xiàn)選擇性地切開(kāi)，并且其中至少第二組殘余物元件的每一個(gè)呈現(xiàn)基本上垂直于板延伸的一般扁平形式。
根據(jù)本發(fā)明另外一個(gè)特征，其中至少部分殘余物區(qū)域在物體側(cè)的開(kāi)口內(nèi)，該方法進(jìn)一步包括沿至少一條分離線(xiàn)選擇性地切開(kāi)至少一些板的多個(gè)殘余物區(qū)域，其中分離線(xiàn)和選擇性連接以這樣一種方式配置，以便由與側(cè)開(kāi)口相鄰的多塊板的至少部分殘余物區(qū)域形成連接到位于側(cè)開(kāi)口內(nèi)的多個(gè)殘余物部分上的手柄，該手柄通過(guò)除去與側(cè)開(kāi)口相鄰的殘余物區(qū)域的其他部分而暴露，以便容易接近便于從側(cè)開(kāi)口內(nèi)除去殘余物部分。
根據(jù)本發(fā)明的講述，通過(guò)選擇性連接多塊柔性材料板建造三維物體，每塊板沿至少一條輪廓線(xiàn)切開(kāi)，以便把板細(xì)分成與由物體相應(yīng)輪廓限制的物體層形狀相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)物體形成區(qū)域、和在建造的物體中不需要的至少一個(gè)殘余物區(qū)域，至少部分每個(gè)物體形成區(qū)域連接到相鄰層的物體形成區(qū)域上，在這種用來(lái)建造三維物體的系統(tǒng)中，也提供有一種用來(lái)便于殘余物區(qū)域除去的方法，該方法包括(a)沿至少一條分離線(xiàn)選擇性地切開(kāi)至少一些板的多個(gè)殘余物區(qū)域；和(b)產(chǎn)生多個(gè)殘余物區(qū)域?qū)ο噜彴宓臍堄辔飬^(qū)域的至少部分選擇性連接，分離線(xiàn)和選擇性連接以這樣一種方式配置，以便由多塊板的至少部分殘余物區(qū)域形成非剛性互連的多個(gè)殘余物元件，從而殘余物元件每一個(gè)的人工除去啟動(dòng)殘余物元件以后一個(gè)的除去。
根據(jù)本發(fā)明另外一個(gè)特征，分離線(xiàn)和選擇性連接這樣配置，從而殘余物元件圍繞著殘余物塊，以致于在殘余物元件除去之后，殘余物塊容易除去。
根據(jù)本發(fā)明的講述，通過(guò)選擇性連接多塊柔性材料板建造三維物體，每塊板沿至少一條輪廓線(xiàn)切開(kāi)，以便把板細(xì)分成與由物體相應(yīng)輪廓限制的物體層形狀相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)物體形成區(qū)域、和在建造的物體中不需要的至少一個(gè)殘余物區(qū)域，至少部分每個(gè)物體形成區(qū)域連接到相鄰層的物體形成區(qū)域上，在這種用來(lái)建造三維物體的系統(tǒng)中，也提供有一種用來(lái)便于從物體的側(cè)開(kāi)口除去殘余物區(qū)域的方法，該方法包括(a)沿至少一條分離線(xiàn)選擇性地切開(kāi)至少一些板的多個(gè)殘余物區(qū)域；和(b)產(chǎn)生多個(gè)殘余物區(qū)域?qū)ο噜彴宓臍堄辔飬^(qū)域的至少部分選擇性連接，分離線(xiàn)和選擇性連接以這樣一種方式配置，以便由相鄰側(cè)開(kāi)口的多塊板的至少部分殘余物區(qū)域形成連接到位于側(cè)開(kāi)口內(nèi)的多個(gè)殘余物部分上的手柄，該手柄通過(guò)除去與側(cè)開(kāi)口相鄰的殘余物區(qū)域的其他部分而暴露，以便容易接近便于從側(cè)開(kāi)口內(nèi)除去殘余物部分。
這里參照附圖僅通過(guò)例子描述本發(fā)明，在附圖中

圖1是示意等距圖，表明從包含根據(jù)本發(fā)明方法的第一方面形成的三維物體和殘余物元件的塊除去殘余物材料；圖2是示意等距圖，表明從包含根據(jù)本發(fā)明方法的第二方面形成的三維物體和殘余物元件的塊除去殘余物材料；圖3A和3B是示意等距圖，表明分別在除去殘余物元件之前和期間包含根據(jù)本發(fā)明方法的第三方面形成的三維物體和殘余物元件的塊；圖4A和4B是示意等距圖，表明分別在除去殘余物元件之前和期間包含根據(jù)本發(fā)明方法的第四方面形成的三維物體和殘余物元件的塊；圖5是三維物體的示意等距圖，表明使用本發(fā)明的方法通過(guò)較小開(kāi)口從內(nèi)部體積除去殘余物；
圖6是示意等距圖，表明從包含根據(jù)本發(fā)明方法的第五方面形成的三維物體和殘余物元件的塊除去殘余物材料；圖7是示意等距圖，表明從包含根據(jù)本發(fā)明方法的第六方面形成的三維物體和殘余物元件的塊除去殘余物材料；圖8A和8B是示意等距圖，表明分別在除去殘余物元件之前和期間包含根據(jù)本發(fā)明方法的第七方面形成的三維物體和殘余物元件的塊；圖9A和9B是示意等距圖，表明分別在除去殘余物元件之前和期間包含根據(jù)本發(fā)明方法的第八方面形成的三維物體和殘余物元件的塊；圖9C是通過(guò)圖9B的塊得到的水平片的示意等距圖；圖10是等距圖，表明從包含根據(jù)本發(fā)明方法的第九方面形成的三維物體和殘余物元件的塊除去殘余物材料；圖11是等距圖，表明從包含根據(jù)本發(fā)明方法的第十方面形成的三維物體和殘余物元件的塊除去殘余物材料；圖12是等距圖，表明從包含根據(jù)本發(fā)明方法的第十一方面形成的三維物體和殘余物元件的塊除去殘余物材料；圖13A和13B是示意等距圖，表明分別在除去殘余物元件之前和期間包含根據(jù)本發(fā)明方法的第十二方面形成的三維物體和殘余物元件的塊；圖14是示意等距圖，表明用來(lái)限定在兩層板材之間的低粘結(jié)區(qū)域的設(shè)備和方法；圖15是通過(guò)兩塊相鄰板得到的示意剖視圖，表明根據(jù)圖14的講述產(chǎn)生低粘結(jié)的一種機(jī)構(gòu)；圖16是用來(lái)選擇性地把流體防粘劑涂敷到板材表面上的裝置和方法的示意等距表示；圖17是根據(jù)本發(fā)明的講述建造和操作的、具有柔性部分的三維物體的示意等距圖；圖18是用來(lái)建造圖17的物體的板的平面圖，表示根據(jù)本發(fā)明提供柔性部分的增強(qiáng)柔性的防粘劑的第一種分布；及圖19是用來(lái)建造圖17的物體的板的平面圖，表示根據(jù)本發(fā)明提供柔性部分的增強(qiáng)柔性的防粘劑的第二種分布。
本發(fā)明是一種用來(lái)便于從由多層板材的連接形成的三維物體的相鄰部分除去殘余物的方法。
參照附圖和伴隨的描述可以更好地理解根據(jù)本發(fā)明的方法的原理和操作。
現(xiàn)在參照附圖，圖1-13表示包括至少部分由殘余材料圍繞的三維物體的多種結(jié)構(gòu)，表明本發(fā)明的多個(gè)方面。
如上所述，本發(fā)明涉及通過(guò)多塊柔性材料板12的選擇性連接建造三維物體10的系統(tǒng)。在這樣的系統(tǒng)中，每塊板12沿至少一條輪廓線(xiàn)14切開(kāi)，以便把板細(xì)分成與由物體相應(yīng)輪廓限制的物體層形狀相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)物體形成區(qū)域A、和在建造的物體中不需要的至少一個(gè)殘余物區(qū)域B。至少部分每個(gè)物體形成區(qū)域A連接到相鄰層的物體形成區(qū)域A上。用來(lái)實(shí)現(xiàn)這種選擇性連接的技術(shù)，包括膠的選擇和用來(lái)把粘結(jié)局部化到希望區(qū)域，對(duì)于本發(fā)明的殘余物除去方面一般不是關(guān)鍵的。
一般地說(shuō)，本發(fā)明的方法在這樣一種系統(tǒng)中通過(guò)產(chǎn)生多個(gè)殘余物區(qū)域B對(duì)相鄰板12的殘余物區(qū)域B的至少部分選擇性連接，便于殘余物區(qū)域B的除去。選擇性連接以這樣一種方式配置，以便由多塊板的至少部分殘余物區(qū)域形成非剛性互連的多個(gè)殘余物元件16，從而殘余物元件每一個(gè)的人工除去啟動(dòng)殘余物元件以后一個(gè)的除去。
顯而易見(jiàn)，本發(fā)明的方法提供了一種對(duì)與殘余物有關(guān)的上述問(wèn)題的特別簡(jiǎn)單和有效的解決方案。由于殘余物元件16在其面積的大部分上分離，所以他們易于從周?chē)矬w除去。同時(shí)，殘余物元件的互連便于其快速和高效地順序除去，一個(gè)接一個(gè)地拉出，更象鏈的連續(xù)鏈環(huán)、或連續(xù)的長(zhǎng)帶條或繩索。本發(fā)明的這種和其他特征從如下詳細(xì)描述將變得更明白。
在更詳細(xì)地論述本發(fā)明的特征之前，有用的是限定這里在描述和權(quán)利要求書(shū)中使用的一定技術(shù)。首先，參照平行于或垂直于板12的平面和方向。盡管懂得任何材料板具有有限厚度并因此不真正地定義一個(gè)平面，但顯然厚度小于其長(zhǎng)度或?qū)挾戎辽賰蓚€(gè)數(shù)量級(jí)的一塊板，當(dāng)平放時(shí)，為了實(shí)際目的認(rèn)為定義一個(gè)平面。如果要求更高的精度，則把討論的平面定義為與板的面向上表面一致的平面。
為了描述方便，假定物體10由水平布置的板16形成，及垂直于板的方向因此是豎直的。然而，顯然本發(fā)明決不取決于實(shí)施它的方位。
現(xiàn)在詳細(xì)考慮本發(fā)明的特征，在最簡(jiǎn)單的實(shí)施中，通過(guò)在連續(xù)重疊殘余物區(qū)域之間產(chǎn)生連接的一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)定位點(diǎn)，能得到本發(fā)明的方法的先進(jìn)性能的一些。然而，在最佳實(shí)施中，對(duì)于給定物體結(jié)構(gòu)以一種便于連續(xù)殘余物元件除去的方式選擇連接的一個(gè)或多個(gè)選擇圖案。
通過(guò)第一例，圖1表示本發(fā)明的第一最佳方面，根據(jù)該方面殘余物元件16呈現(xiàn)基本平行于板延伸和以一般Z折疊布置互連的一般扁平形式。在該上下文中的術(shù)語(yǔ)Z折疊用來(lái)指任何配置，其中在連續(xù)元件之間的連接區(qū)域在從彼此除去的兩個(gè)不同區(qū)域之間交替，從而第一區(qū)域用作第一元件的尾部和第二元件的首部，而第二區(qū)域用作第二元件的尾部和第三元件的首部。在以交替端部連接的近似矩形元件的情況下，這產(chǎn)生一種給出在其本身上交替折疊的外觀(guān)的結(jié)構(gòu)，因此命名為“Z折疊”。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明的Z折疊一般不是對(duì)稱(chēng)的，在連續(xù)元件之間形狀和尺寸經(jīng)常變化，這取決于建造的物體的形狀。而且，連接區(qū)域不必在任何給定尺寸的元件的末端邊緣處。
在這里表示的特定例子中，元件在殘余物元件長(zhǎng)度的交替端處連接。連接面積的大小由板材的強(qiáng)度和重量及使用的結(jié)合技術(shù)確定。連接面積最好小于重疊面積的三分之一，以便在殘余物元件之間提供連接的要求柔性。典型地，需要連接不大于幾個(gè)百分比的重疊面積。
如何產(chǎn)生連接的要求形式的細(xì)節(jié)顯然是使用技術(shù)的函數(shù)。然而，一般地說(shuō)，他們類(lèi)似于用來(lái)產(chǎn)生在物體輪廓內(nèi)的選擇性連接的技術(shù)。因而，在使用粘合劑選擇性涂敷的場(chǎng)合，粘合劑也將涂敷在用作殘余物元素表面的相鄰板的相對(duì)端處。在一個(gè)最佳例子中，使用在上述PCT專(zhuān)利公開(kāi)No.WO99/34976中描述的基于防粘劑的手段。在這種情況下，把防粘劑涂敷到其中不希望粘結(jié)的殘余物元件的所有區(qū)域上。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，殘余物元件16不必是單塊的板12。事實(shí)上，一般希望這樣配置殘余物區(qū)域的選擇性連接，從而每個(gè)殘余物元件16由在其面積大部分上彼此連接的多個(gè)殘余物區(qū)域形成。這樣，同時(shí)除去多層，使除去過(guò)程效率更高。多層的連接在基于最佳防粘劑的實(shí)施的上下文中由于涂敷防粘劑所花時(shí)間和需要防粘劑量的節(jié)省也特別有利。連接在一起形成每個(gè)殘余物元件的層的數(shù)量根據(jù)在殘余物除去期間需要的層厚度和柔性程度選擇(如在下面進(jìn)一步討論的那樣)。在大多數(shù)情況下，每個(gè)殘余物元件16可以由連接在一起的2-5層便利地形成。
現(xiàn)在考慮圖2，這表示圖1的Z折疊配置的一種變化，其中在殘余物元件之間的連接與元件角部相鄰地選擇性地產(chǎn)生。這種彎角連接往往在每個(gè)殘余物元件由以前除去的元件拉動(dòng)時(shí)，把另外的寬度方向傾斜給予每個(gè)殘余物元件。這在其中Z折疊殘余物要從三維物體周?chē)牧蟽?nèi)除去的情況下特別有用。
盡管至此描述的Z折疊在多數(shù)情況下能有效地實(shí)現(xiàn)而不用板12的另外切開(kāi)，但本發(fā)明也提供一系列方法，其中諸層選擇性連接用來(lái)促進(jìn)與沿至少一條分離線(xiàn)18的殘余物區(qū)域的至少一些的選擇性切開(kāi)結(jié)合在一起。這樣的方法的第一組例子表示在圖3-5中。
首先考慮圖3A和3B，這里表示一組板12，其中水平殘余物元件16每個(gè)沿分離線(xiàn)細(xì)分成一個(gè)按照一般螺旋圖案的細(xì)長(zhǎng)帶條20。在該上下文中，術(shù)語(yǔ)“螺旋”用來(lái)指一般從殘余物區(qū)域的外周緣前進(jìn)到終止內(nèi)部點(diǎn)或反之亦然的任何形式。然而，顯然螺旋不必或甚至是典型圓的或?qū)ΨQ(chēng)的。而且，在多種情況下，可能最好采用定義可變寬度帶條20的螺旋形式。例如，在螺旋外側(cè)與物體的壁以這樣一種方式相鄰從而提供對(duì)殘余物除去的增大阻力的場(chǎng)合，采用更容易除去的窄帶條可能是便利的。另一方面，在中心部分中，通過(guò)使用較寬的帶條寬度可以提高效率。
在廣義上，如上所述，這種配置也看作Z折疊在連續(xù)殘余物元件之間的連接在兩個(gè)區(qū)域即螺旋的外和內(nèi)末端之間交替。
圖4A和4B表示其中帶條20按照往復(fù)掃描圖案的另外一種形式。短語(yǔ)“往復(fù)掃描圖案”這里用來(lái)指這樣一種圖案，其中一個(gè)區(qū)域由向后和向前在第一方向上跨過(guò)區(qū)域的帶條以這樣一種方式覆蓋著，從而在垂直方向跨越前進(jìn)。換句話(huà)說(shuō)，帶條按照與光柵型掃描運(yùn)動(dòng)類(lèi)似的路徑。這里，同樣顯然圖案的形狀可以是非矩形的、非對(duì)稱(chēng)的，并且可以采用變寬度帶條，所有如給定用途的專(zhuān)門(mén)考慮所規(guī)定的那樣。
重要的是注意，圖3和4的配置為對(duì)于常規(guī)技術(shù)提出幾乎不可克服的問(wèn)題的各種情況提供有效方案。特別是，圖3和4的解決方案允許為了便于除去把大量基本不受限制尺寸的殘余物制備成任意寬度的長(zhǎng)連續(xù)帶條或繩索。這允許物體的內(nèi)部體積經(jīng)一個(gè)較小的開(kāi)口除去。
通過(guò)一個(gè)具體例子，圖5表示從其除去內(nèi)部大量殘余物的瓶形物體10。在所示的情況下，帶條20的最大寬度W最好不大于水平殘余物元件的最大橫向尺寸L的約三分之一。寬度可以便利地小于L的十分之一，如果需要這樣的話(huà)。這里同樣，通過(guò)把多塊板12連接在一起形成一個(gè)殘余物元件16并因此也形成增大厚度的帶條20可以選擇性地提高效率。能使用的殘余物元件16的最大厚度取決于適用開(kāi)口的尺寸、以及要求的柔性度，以允許帶條經(jīng)開(kāi)口方便地抽出。
現(xiàn)在考慮圖6，這里表示本發(fā)明的另一個(gè)方面，根據(jù)該方面分離線(xiàn)18和選擇性連接這樣配置，從而殘余物元件16圍繞一個(gè)殘余物塊22，以致于在除去殘余物元件16之后，容易除去殘余物塊22。這種配置通過(guò)減小必須作為細(xì)長(zhǎng)帶條抽出的體積，再次減小在除去殘余物時(shí)涉及的工作量。另外，在使用基于防粘劑的系統(tǒng)的最佳實(shí)施的情況下，這種配置由于涂敷防粘劑所花時(shí)間和需要防粘劑量的節(jié)省提供另外的優(yōu)點(diǎn)。顯然殘余物塊本身可以細(xì)分成兩個(gè)或多個(gè)相鄰或隔開(kāi)的塊。
在這里所示的例子中，殘余物元件16互連成圍繞單個(gè)矩形塊的一般螺線(xiàn)圖案的環(huán)。在該上下文中的術(shù)語(yǔ)“螺線(xiàn)”用來(lái)指以重疊關(guān)系循環(huán)重復(fù)封閉形式的的任何形式，而不隱含任何圓形或?qū)ΨQ(chēng)性。
應(yīng)該注意，至此描述的本發(fā)明的各方面不是相互不相容的。相反，在多種情況下，對(duì)于給定三維物體多種不同配置最好相結(jié)合，以?xún)?yōu)化殘余物除去過(guò)程。例如，對(duì)于用于初始數(shù)量層的大的基本整體板，簡(jiǎn)單Z折疊可能是最佳的。然后，當(dāng)?shù)竭_(dá)一個(gè)或多個(gè)內(nèi)腔時(shí)，圖案可以切換到螺旋或往復(fù)帶條。
在多種情況下，顯然非連續(xù)殘余物區(qū)域的數(shù)量在連續(xù)層之間變化。在數(shù)量減小的場(chǎng)合，殘余物元件的一個(gè)鏈一般到末端。另一方面，當(dāng)非連續(xù)殘余物區(qū)域的數(shù)量增大時(shí)，分離線(xiàn)和選擇性連接最好這樣配置，從而殘余物元件給定一個(gè)的人工除去啟動(dòng)以后兩個(gè)或多個(gè)殘余物元件的除去。這樣一種配置的一個(gè)例子表示在圖7中。
現(xiàn)在考慮圖7，這里表示第一殘余物元件16，第一殘余物元件16連接成在其本身之后抽取兩個(gè)分離序列的殘余物元件16a和16b。在這里表示的特定例子中，分離序列具有參照?qǐng)D6描述的類(lèi)型，盡管同樣能使用上述的任何其他配置。
簡(jiǎn)短地考慮圖8A和8B，可以注意，殘余物除去配置選擇的優(yōu)化有時(shí)變得計(jì)算繁重。在這種情況下，能通過(guò)把塊細(xì)分成其每一個(gè)獨(dú)立地相對(duì)于本發(fā)明方法的多條，來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)算。結(jié)果一般是變長(zhǎng)度的多種狹窄Z折疊結(jié)構(gòu)。
至此討論的本發(fā)明方法的各種情況都基于由水平放置的即在板本身平面內(nèi)的一塊板或多塊板組成的殘余物元件16。應(yīng)該注意，這些技術(shù)當(dāng)用來(lái)提供從物體的頂部和底部容易的殘余物除去時(shí)，足以允許從寬范圍的不同形狀物體上除去殘余物。對(duì)其僅這些技術(shù)一般不足的主要類(lèi)型結(jié)構(gòu)，是帶有側(cè)開(kāi)口的物體，即在殘余物區(qū)域豎直地插入在物體層形成部分之間的場(chǎng)合。在這種情況下，選擇性連接和分離線(xiàn)切開(kāi)的結(jié)合可以用來(lái)建造位于整個(gè)非水平角度范圍的殘余物元件，或者這些元件隨著他們前進(jìn)逐漸改變角度，這取決于每種用途的具體需要。通過(guò)例子，借助于參照?qǐng)D9-12現(xiàn)在將提出使用豎直延伸的殘余物元件16用于側(cè)開(kāi)口的多種解決方案。
現(xiàn)在考慮圖9-12，這些結(jié)構(gòu)在概念上類(lèi)似于圖1-8的結(jié)構(gòu)，但用基本上垂直于板延伸的殘余物元件代替早先圖的水平殘余物元件。因而，在圖9A-9C的例子中，一個(gè)側(cè)開(kāi)口內(nèi)腔包含多個(gè)殘余物區(qū)域16，每個(gè)區(qū)域沿分離線(xiàn)18按水平之字形圖案切開(kāi)并且豎直連接到相鄰層上。在圖9B和9C中所清楚看到的結(jié)果是一種側(cè)開(kāi)口Z折疊結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)殘余物元件16是由來(lái)自較大數(shù)量的相鄰層的每一個(gè)的疊置帶條形成的豎直壁，這些相鄰層一個(gè)粘著在另一個(gè)的頂部上。
圖10表示一種類(lèi)似的配置，其中僅相鄰殘余物元件的角部進(jìn)行連接，類(lèi)似于圖2。在這種情況下，分離線(xiàn)18把中間層的多個(gè)完全分段成分離帶條，而最上和最下層具有U形帶條以定義在相鄰元件16之間的彎角互連。
圖11和12表示其中把豎直殘余物元件分別按往復(fù)掃描和螺旋配置細(xì)分成帶條的實(shí)施。豎直細(xì)分通過(guò)在多個(gè)連續(xù)層的每一個(gè)中切開(kāi)的疊置分離線(xiàn)18實(shí)現(xiàn)。水平細(xì)分通過(guò)沿一個(gè)帶條的要求部分選擇性地防止在相鄰層之間的連接實(shí)現(xiàn)。在除殘余物元件16的方位之外的所有方面，這些實(shí)施完全與上述實(shí)施類(lèi)似。
特別涉及側(cè)開(kāi)口的本發(fā)明的最佳實(shí)施的另一個(gè)方面是提供手柄結(jié)構(gòu)24，以便于除去第一豎直殘余物元件。特別是，再參照?qǐng)D9A，顯然分離線(xiàn)18和層的選擇性連接已經(jīng)以這樣一種方式配置，從而形成連接到位于側(cè)開(kāi)口內(nèi)的殘余物部分上的一個(gè)手柄24。這里表示的手柄24已經(jīng)通過(guò)除去與側(cè)開(kāi)口相鄰的殘余物區(qū)域的其他部分暴露。結(jié)果，手柄24容易接近，以便于從側(cè)開(kāi)口內(nèi)除去殘余物部分。
簡(jiǎn)短地參照?qǐng)D13A和13B，將注意到，對(duì)于其中側(cè)開(kāi)口是適當(dāng)?shù)臏\和/或楔形的一些用途，僅手柄24的提供就可能足以便于從開(kāi)口內(nèi)除去殘余物區(qū)域，而不用圖9-12的較復(fù)雜殘余物元件配置。
上面描述的是，本發(fā)明的原理不限于用來(lái)實(shí)現(xiàn)板12的選擇性連接的任何具體技術(shù)。盡管如此，也認(rèn)為如在上述PCT專(zhuān)利公開(kāi)No.WO99/34976中描述的基于防粘劑技術(shù)的使用提供優(yōu)于其他已知技術(shù)的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。為此，現(xiàn)在將提出這種實(shí)施特有的本發(fā)明的多個(gè)另外特征。應(yīng)該注意，這些特征不必限于在上述用來(lái)便于殘余物除去的方法的上下文中的使用。
首先考慮圖14和15，這些圖涉及一種簡(jiǎn)單和成本有效的技術(shù)，借助于這種技術(shù)通過(guò)板材本身的機(jī)械磨損可以產(chǎn)生防粘劑性能。因而，圖14示意表示一種磨損工具50，該磨損工具50在板12的表面上方引導(dǎo)以便選擇性地磨削區(qū)域51中的表面。該過(guò)程具有產(chǎn)生粉末化材料和磨毛板表面的組合效果。依據(jù)板材和使用的粘合劑的性能，要求的防粘劑性能可以通過(guò)兩種機(jī)理的一種或組合出現(xiàn)。首先，來(lái)自磨削動(dòng)作的粉末化材料的存在有效地防止在板之間的有效粘結(jié)。另外，或另一方面，在使用高粘度粘合劑的場(chǎng)合，磨毛板材的表面結(jié)構(gòu)為粘合劑提供大大減小的接觸表面面積，由此大大地減小產(chǎn)生的粘結(jié)。這后一種效果示意表明在圖15中。
現(xiàn)在考慮圖16，這里表示一種用于液體防粘劑的另外的、高速涂敷技術(shù)。在這種情況下，一個(gè)最好基于噴墨打印頭技術(shù)的寬打印頭54，用來(lái)按要求圖案56把防粘劑輸送到板表面上。在該上下文中，重要的是要認(rèn)識(shí)到，防粘劑的使用提供優(yōu)于基于粘合劑的選擇性涂敷的深遠(yuǎn)優(yōu)點(diǎn)。特別是，噴墨結(jié)構(gòu)基于液滴通過(guò)微小孔徑的受控噴射。這樣的結(jié)構(gòu)不能用于稠的粘合劑成分。只有通過(guò)轉(zhuǎn)換到選擇性用來(lái)局部防止粘結(jié)的防粘劑的使用，才有可能采用噴墨型液體涂敷器的高效和成熟技術(shù)。
最后考慮圖17-19，要注意，由諸層建造三維物體的常規(guī)手段是試圖在相鄰層的物體輪廓的整個(gè)重疊面積上實(shí)現(xiàn)完全粘結(jié)。與這種手段相反，本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種技術(shù)和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，以便通過(guò)把連接圖案和非連接區(qū)域限定在物體的輪廓內(nèi)實(shí)現(xiàn)最終物體的受控柔性。
因而，通過(guò)例子，在本發(fā)明的最佳基于防粘劑的實(shí)施的上下文中表明本發(fā)明的這個(gè)方面。這里，防粘劑可以選擇性地涂敷在三維物體的輪廓內(nèi)以提供某些特定機(jī)械性能。具體地說(shuō)，圖17表示打算具有柔性部分52的物體10。圖18和19表明可以用來(lái)選擇性地增大部分52的柔性的防粘劑的兩種可能分布。
具體地說(shuō)，在圖18中，部分52的面積除點(diǎn)陣列之外已經(jīng)在其整個(gè)面積上涂敷防粘劑。結(jié)果，當(dāng)連接物體的相鄰層時(shí)，與在其整個(gè)面積上連接類(lèi)似數(shù)量的層相比，部分52呈現(xiàn)增大的柔性。圖19表示一種其中已經(jīng)涂敷防粘劑線(xiàn)的類(lèi)似概念。后一種配置提供較大的方向柔性，往往便于懸臂梁彎曲，同時(shí)提供比圖18的配置較大的抗扭力。
顯然，本發(fā)明的該方面通過(guò)在物體輪廓內(nèi)按要求圖案實(shí)現(xiàn)選擇性連接，同樣可以在基于膠的選擇性涂敷或活化的系統(tǒng)中實(shí)施。
要理解，以上描述僅打算用作例子，并且在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)多種其他實(shí)施例是可能的。
權(quán)利要求
1．通過(guò)選擇性連接多塊柔性材料板建造三維物體，每塊板沿至少一條輪廓線(xiàn)切開(kāi)，以便把板細(xì)分成與由物體相應(yīng)輪廓限制的物體層形狀相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)物體形成區(qū)域、和在建造的物體中不需要的至少一個(gè)殘余物區(qū)域，至少部分每個(gè)物體形成區(qū)域連接到相鄰層的物體形成區(qū)域上，在這種用來(lái)建造三維物體的系統(tǒng)中，一種用來(lái)便于殘余物區(qū)域除去的方法，包括以這樣一種方式產(chǎn)生至少部分多個(gè)殘余物區(qū)域?qū)ο噜彴宓臍堄辔飬^(qū)域的選擇性連接，以便由多塊板的至少部分殘余物區(qū)域形成非剛性互連的多個(gè)殘余物元件，從而所述殘余物元件每一個(gè)的人工除去啟動(dòng)所述殘余物元件以后一個(gè)的除去。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括沿至少一條分離線(xiàn)選擇性地切開(kāi)至少一些板的多個(gè)殘余物區(qū)域。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述分離線(xiàn)和所述選擇性連接這樣配置，從而所述殘余物元件圍繞著殘余物塊，以致于在所述殘余物元件除去之后，所述殘余物塊容易除去。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中至少第一組所述殘余物元件的每一個(gè)呈現(xiàn)基本上平行于板延伸的一般扁平形式。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述選擇性連接這樣配置，從而所述第一組殘余物元件的每一個(gè)由在其面積的主要部分上彼此連接的多個(gè)殘余物區(qū)域形成。
6．根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述選擇性連接這樣配置，從而所述第一組殘余物元件按一般Z折疊排列互連。
7．根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述選擇性連接這樣配置，從而所述第一組殘余物元件的相鄰元件在不大于其重疊面積三分之一上互連。
8．根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括沿至少一條分離線(xiàn)選擇性地切開(kāi)至少一些板的多個(gè)殘余物區(qū)域，并且其中所述第一組殘余物元件的一個(gè)具有平行于板所測(cè)量的最大尺寸L，所述殘余物元件由所述分離線(xiàn)細(xì)分成至少一個(gè)帶條，所述帶條具有不大于所述最大尺寸L三分之一的最大橫向尺寸W。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述帶條按照一般的螺旋圖案。
10．根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述帶條按照往復(fù)掃描圖案。
11．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括沿至少一條分離線(xiàn)選擇性地切開(kāi)至少一些板的多個(gè)殘余物區(qū)域，并且其中至少第二組所述殘余物元件的每一個(gè)呈現(xiàn)基本上垂直于板延伸的一般扁平形式。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述選擇性連接這樣配置，從而所述第二組殘余物元件的相鄰元件按一般Z折疊排列互連。
13．根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述選擇性連接這樣配置，從而所述第二組殘余物元件的相鄰元件在不大于其重疊面積三分之一上互連。
14．根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第二組殘余物元件的一個(gè)具有平行于所述殘余元件測(cè)量的最大尺寸L，所述殘余物元件細(xì)分成至少一個(gè)帶條，所述帶條具有不大于所述最大尺寸L三分之一的最大橫向尺寸W。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述帶條按照一般的螺旋圖案。
16．根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述帶條按照矩形掃描圖案。
17．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中至少部分殘余物區(qū)域在物體的側(cè)開(kāi)口內(nèi)，該方法進(jìn)一步包括沿至少一條分離線(xiàn)選擇性地切開(kāi)至少一些板的多個(gè)殘余物區(qū)域，其中所述分離線(xiàn)和所述選擇性連接以這樣一種方式配置，以便由與側(cè)開(kāi)口相鄰的多塊板的至少部分殘余物區(qū)域形成連接到位于側(cè)開(kāi)口內(nèi)的多個(gè)所述殘余物部分上的手柄，所述手柄通過(guò)除去與側(cè)開(kāi)口相鄰的殘余物區(qū)域的其他部分而暴露，以便容易接近便于從側(cè)開(kāi)口內(nèi)除去殘余物部分。
18．通過(guò)選擇性連接多塊柔性材料板建造三維物體，每塊板沿至少一條輪廓線(xiàn)切開(kāi)，以便把板細(xì)分成與由物體相應(yīng)輪廓限制的物體層形狀相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)物體形成區(qū)域、和在建造的物體中不需要的至少一個(gè)殘余物區(qū)域，至少部分每個(gè)物體形成區(qū)域連接到相鄰層的物體形成區(qū)域上，在這種用來(lái)建造三維物體的系統(tǒng)中，一種用來(lái)便于殘余物區(qū)域除去的方法，包括(a)沿至少一條分離線(xiàn)選擇性地切開(kāi)至少一些板的多個(gè)殘余物區(qū)域；和(b)產(chǎn)生多個(gè)殘余物區(qū)域?qū)ο噜彴宓臍堄辔飬^(qū)域的至少部分選擇性連接，所述分離線(xiàn)和所述選擇性連接以這樣一種方式配置，以便由多塊板的至少部分殘余物區(qū)域形成非剛性互連的多個(gè)殘余物元件，從而所述殘余物元件每一個(gè)的人工除去啟動(dòng)所述殘余物元件以后一個(gè)的除去。
19．根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述分離線(xiàn)和所述選擇性連接這樣配置，從而所述殘余物元件圍繞著殘余物塊，以致于在所述殘余物元件除去之后，所述殘余物塊容易除去。
20．通過(guò)選擇性連接多塊柔性材料板建造三維物體，每塊板沿至少一條輪廓線(xiàn)切開(kāi)，以便把板細(xì)分成與由物體相應(yīng)輪廓限制的物體層形狀相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)物體形成區(qū)域、和在建造的物體中不需要的至少一個(gè)殘余物區(qū)域，至少部分每個(gè)物體形成區(qū)域連接到相鄰層的物體形成區(qū)域上，在這種用來(lái)建造三維物體的系統(tǒng)中，一種用來(lái)便于從物體的側(cè)開(kāi)口除去殘余物區(qū)域的方法，包括(a)沿至少一條分離線(xiàn)選擇性地切開(kāi)至少一些板的多個(gè)殘余物區(qū)域；和(b)產(chǎn)生多個(gè)殘余物區(qū)域?qū)ο噜彴宓臍堄辔飬^(qū)域的至少部分選擇性連接，所述分離線(xiàn)和所述選擇性連接以這樣一種方式配置，以便由相鄰側(cè)開(kāi)口的多塊板的至少部分殘余物區(qū)域形成連接到位于側(cè)開(kāi)口內(nèi)的多個(gè)殘余物部分上的手柄，所述手柄通過(guò)除去與側(cè)開(kāi)口相鄰的殘余物區(qū)域的其他部分而暴露，以便容易接近便于從側(cè)開(kāi)口內(nèi)除去殘余物部分。
全文摘要
通過(guò)選擇性連接多塊柔性材料板建造三維物體,每塊板沿至少一條輪廓線(xiàn)切開(kāi),把板細(xì)分成至少一個(gè)物體形成區(qū)域、和至少一個(gè)殘余物區(qū)域,在這種用來(lái)建造三維物體的系統(tǒng)中,一種用來(lái)便于殘余物區(qū)域除去的方法包括:以這樣一種方式產(chǎn)生多個(gè)殘余物區(qū)域?qū)ο噜彴宓臍堄辔飬^(qū)域的至少部分選擇性連接,以便由多塊板的至少部分殘余物區(qū)域形成非剛性互連的多個(gè)殘余物元件,從而所述殘余物元件每一個(gè)的人工除去啟動(dòng)殘余物元件以后一個(gè)的除去。
文檔編號(hào)B32B38/10GK1304834SQ0013389
公開(kāi)日2001年7月25日 申請(qǐng)日期2000年11月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月9日
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