用于微结构的3D打印的系统、方法和文件格式与流程

技术特征：
1.一种包括数据结构的用于表示3d对象的数据格式，所述数据格式包括：节点信息，所述节点信息识别3d线框对象内的多个3d坐标；线信息，所述线信息识别共同识别所述3d线框对象内的线对象的多个节点；以及外壳信息，所述外壳信息识别所述线对象附接到的表面，其中，所述数据结构的解释用于控制3d打印操作。2.根据权利要求1所述的格式，其中，所述数据结构还包括填充函数，所述填充函数定义所述线对象到所述表面上的多个点的重复复制。3.根据权利要求1所述的格式，其中，所述数据结构还包括适于混合至少两个几何形状的混合函数。4.根据权利要求1所述的格式，其中，所述数据结构还包括描述传统网格几何形状的网格信息。5.根据权利要求1所述的格式，其中，所述数据结构还包括描述附接到所述线对象的一个或多个子对象的分支函数。6.根据权利要求1所述的格式，其中，所述数据结构还包括控制所述线对象的厚度、形状和/或扭曲中的至少一个的参数。7.根据权利要求1所述的格式，其中，所述数据格式在由计算机系统接收并且解释时渲染所述3d对象的表示。8.根据权利要求1所述的格式，其中，所述数据结构用于生成3d拭子或涂抹器。9.根据权利要求1所述的格式，其中，所述数据结构用于生成至少两个设计的混合设计。10.一种用于处理3d对象的数字表示的方法，所述方法包括以下动作：提供所述3d对象的线框表示，所述线框表示定义至少一个线；确定待处理的所述3d对象的切片；针对确定的所述切片确定至少一个相交点，所述至少一个相交点定义所述线框表示的所述至少一个线与所述3d对象的所述切片的相交；以及针对所述相交点确定要渲染的与所述相交点相关的对应形状。11.根据权利要求10所述的方法，其中，要渲染的与所述相交点相关的所述对应形状的所述动作还包括基于所述至少一个线的至少一个参数来确定所述对应形状。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述至少一个参数包括下述组中的至少一个或多个，所述组包括所述线对象的厚度、形状和扭曲。13.根据权利要求10所述的方法，其中，确定要渲染的与所述相交点相关的所述对应形状的所述动作还包括基于所述切片和所述至少一个线之间的相交角度来确定所述对应形状。14.根据权利要求13所述的方法，其中，确定要渲染的与所述相交点相关的所述对应形状的所述动作还包括基于所述切片与所述至少一个线的形状之间的相交角度来确定所述对应形状。15.根据权利要求10所述的方法，还包括确定要处理的所述3d对象的至少一个不同切片，并且针对所述切片和所述至少一个不同切片，由不同处理实体并行地处理它们。16.根据权利要求15所述的方法，其中，向所述不同处理实体提供关于所述线框表示的
与要处理的相关联的切片相交的任何线的信息。17.根据权利要求10所述的方法，其中，切片的所述动作被执行作为打印步骤的一部分。18.根据权利要求10所述的方法，还包括用于针对所述3d对象的至少一个部分确定网格表示并且将所述网格表示的切片与所述线框表示的对应切片组合以形成组合切片的过程。19.根据权利要求10所述的方法，还包括使用向量空间来针对要处理的所述3d对象的每个切片计算与所述3d对象的对应切片相交的多个线的动作。20.根据权利要求19所述的方法，还包括使用线性等式来确定与所述3d对象的所述对应切片相交的所述多个线。21.根据权利要求19所述的方法，还包括针对所述3d对象的每个切片确定表示与所述3d对象的相应切片相交的所述线框的线的相交点集合的动作。22.一种用于处理3d对象的数字表示的方法，包括以下动作：提供所述3d对象的线框表示；将所述线框表示分割成多个块；将所述多个块中的每一个指派给对应处理实体；以及由所述对应处理实体基本上并行地渲染所述多个块中的每一个。23.根据权利要求22所述的方法，其中，将所述线框表示分割成所述多个块的所述动作还包括针对所述多个块中的至少一个确定与所述多个块中的所述至少一个相交的所述线框表示的线对象的子集的动作。24.根据权利要求23所述的方法，还包括确定所述线框表示的所述多个块中的所述至少一个的表示的动作。25.根据权利要求24所述的方法，还包括将所述线框表示的所述多个块中的所述至少一个的所述表示提供给其被指派的处理实体的动作。26.根据权利要求25所述的方法，还包括针对所述多个块中的所述至少一个提供线信息给其被指派的处理实体的动作，所述线信息与和所述多个块中的所述至少一个相交的线相关。27.根据权利要求22所述的方法，其中，还包括将被渲染的所述多个块中的每一个合并到表示所述3d对象的模型中的动作。28.根据权利要求22所述的方法，还包括将所述线框表示的线表示为一系列节点。29.根据权利要求28所述的方法，还包括通过包括所述线的厚度、形状和扭曲中的至少一个的多个参数来表示所述线。30.一种3d打印的拭子或涂抹器，包括：a.球形物，所述球形物具有：i.提供结构强度和流体保持的内部格子结构，ii.在所述内部格子结构上的加强网状结构，所述加强网状结构有助于所述球形物的形状并且吸收流体，以及iii.从所述加强网状结构突出的多个毛状物；以及b.与所述球形物连接的手柄。
31.根据权利要求30所述的3d打印的拭子或涂抹器，其中，所述手柄包括平行股的线，所述平行股的线被绑定在一起并且通过所述股之间的环加强。32.根据权利要求30所述的3d打印的拭子或涂抹器，其中，所述手柄包括栅格化的杆壁结构和内部剪切加强元件。33.根据权利要求30所述的3d打印的拭子或涂抹器，其中，所述手柄包括具有所述平行股的减小的直径的断裂点。34.根据权利要求30所述的3d打印的拭子或涂抹器，其中，所述毛状物在它们的中间部分附近被加强。35.根据权利要求30所述的3d打印的拭子或涂抹器，其中，所述毛状物以螺旋阵列布置。36.根据权利要求30所述的3d打印的拭子或涂抹器，其中，所述内部格子结构在所述球形物和所述手柄之间是连续的。37.根据权利要求30所述的3d打印的拭子或涂抹器，其中，所述内部格子结构由从自由形式曲线偏移的外壳打印。38.根据权利要求30所述的3d打印的拭子或涂抹器，其中，所述毛状物具有小于约100μm的直径。39.根据权利要求30所述的3d打印的拭子或涂抹器，其中，所述拭子由包括多个线信息的数据结构定义，所述线信息识别共同识别至少一个线对象的多个节点。40.一种3d打印的拭子或涂抹器，包括：球形物；以及杆，其中，所述球形物包括作为所述杆的延伸部分的内芯，其中，所述内芯将所述球形物连接到所述杆并且向所述拭子或涂抹器提供刚性。41.根据权利要求40所述的3d打印的拭子或涂抹器，其中，所述球形物包括源自内芯的毛状物的径向阵列。42.根据权利要求41所述的3d打印的拭子或涂抹器，其中，所述毛状物的径向阵列间隔在约50μm至约200μm之间。43.根据权利要求40所述的3d打印的拭子或涂抹器，其中，所述球形物包括在毛状物结构内部上的初级外部网状结构，所述初级外部网状结构有助于所述球形物的形状并且吸收流体。44.根据权利要求40所述的3d打印的拭子或涂抹器，其中，所述球形物包括提供附加刚性的嵌套在外部网和内部芯之间的次级内部网状结构。45.根据权利要求43所述的3d打印的拭子或涂抹器，其中，所述球形物包括从所述初级外部网状结构突出的多个毛状物。46.根据权利要求40所述的3d打印的拭子或涂抹器，其中，所述杆包括由呈圆柱形形式的菱形栅格图案的线元件构成的初级结构。47.根据权利要求46所述的3d打印的拭子或涂抹器，其中，所述杆包括由附接至所述菱形栅格图案的内螺旋表面构成的次级结构，所述次级结构提供内部剪切阻力。48.根据权利要求40所述的3d打印的拭子或涂抹器，其中，所述杆包括由在外部上螺旋的较薄线元件构成的纹理饰面，以提供精饰。
49.一种3d打印的涂抹器，包括：a.球形物，所述球形物具有：i.提供结构强度的内部格子结构，ii.从所述内部格子结构突出的多个刷毛，以及iii.在沿着所述刷毛的长度的位置连接到所述刷毛的多个加强线；以及b.与所述球形物连接的手柄。50.根据权利要求49所述的3d打印的涂抹器，其中，沿着所述刷毛的长度的所述位置在所述刷毛的中点附近。51.根据权利要求49所述的3d打印的涂抹器，其中，刷毛的长度被限制，使得所述刷毛被限定在边界几何形状内。52.根据权利要求49所述的3d打印的涂抹器，其中，每根刷毛的直径在meso文件中个体地指定。53.根据权利要求49所述的3d打印的涂抹器，其中，所述刷毛具有小于约100μm的直径。54.根据权利要求49所述的3d打印的拭子或涂抹器，其中，所述涂抹器由包括多个线信息的数据结构定义，所述线信息识别共同识别至少一个线对象的多个节点。55.一种用于设计用于3d打印的织物或制品的方法，包括：a.生成由包括具有第一值集合的多个参数的第一文件表示的第一设计；b.生成由具有用于所述参数的第二值集合的第二文件表示的第二设计；以及c.在第一值和第二值之间内插所述参数的值以生成第三设计，所述第三设计是所述第一设计和所述第二设计的混合，其中，所述第三设计是适于用于3d打印的织物或制品。56.根据权利要求55所述的方法，其中，所述第一设计和所述第二设计不由三角形元件的网格表示。57.根据权利要求55所述的方法，其中，所述第一设计和所述第二设计具有相似的拓扑。58.根据权利要求55所述的方法，其中，所述织物是毛皮、羽毛、格子或编织的。59.根据权利要求55所述的方法，其中，所述织物具有约100μm的最小长度尺度。60.根据权利要求55所述的方法，其中，所述织物具有每平方英寸至少1,000个毛状物。61.根据权利要求55所述的方法，其中，所述参数选自纤维的直径、纤维的扭曲角度、纤维的横截面轮廓或其任何组合。62.根据权利要求55所述的方法，其中，所述设计包括存储在共享点的列表中的共享顶点。63.根据权利要求55所述的方法，其中，所述内插的所述动作还包括确定应用所述第一值和所述第二值之间的加权平均以生成所述第三设计。64.根据权利要求63所述的方法，还包括，针对所述3d制品，调节多个实例上的所述加权平均以用于生成第三设计。65.根据权利要求55所述的方法，还包括：提供与第一设计相关联的索引；应用变换矩阵以确定所述第二设计；提供权重值，所述权重值至少指示所述第一几何形状或所述第二几何形状中的至少一
个的加权部分；以及使用所述权重值应用加权平均以确定所述第三设计。66.一种用于设计用于3d打印的织物或制品的方法，包括：a.提供由包括定义多个纤维的顶点的列表以及定义所述纤维的特征的参数集合的文件所表征的设计；以及b.选择用于所述参数的值集合，所述值集合在3d打印时产生所述设计的期望性质。67.根据权利要求66所述的方法，其中，所述设计在3d打印时被重复或平铺。68.根据权利要求66的方法，其中，所述参数是纤维的直径、纤维的扭曲角度、纤维的横截面轮廓或其任何组合。69.根据权利要求66所述的方法，其中，所述参数是分支函数。70.根据权利要求66所述的方法，其中，所述设计具有由单独的线框和所述参数的个体值定义的每个纤维。71.根据权利要求66所述的方法，其中，所述设计不由单独的线框定义每个纤维。72.根据权利要求66所述的方法，其中，所述纤维被表示为外壳表面的填充函数。73.根据权利要求1所述的格式，其中，所述数据结构还包括体积映射函数。74.根据权利要求1所述的格式，其中，所述数据结构还包括所述线框对象的顶点的阵列。75.根据权利要求1所述的格式，其中，所述数据结构还包括识别定义所述线对象的中心折线脊的顶点的信息。76.根据权利要求75所述的格式，其中，所述数据结构还包括所述线对象在所述顶点中的每个顶点处的直径。77.根据权利要求1所述的格式，其中，所述数据结构还包括识别起始面在起始点处的法线方向的信息。78.根据权利要求75所述的格式，其中，所述数据结构还包括所述线对象沿着其顶点的旋转信息。79.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括以下动作：将所述线框表示分割成多个块；将所述多个块中的每一个指派给对应处理实体；以及由所述对应处理实体基本上并行地渲染所述多个块中的每一个。80.根据权利要求79所述的方法，其中，将所述线框表示分割成所述多个块的所述动作还包括针对所述多个块中的至少一个确定与所述多个块中的所述至少一个相交的所述线框表示的线对象的子集的动作。81.根据权利要求80所述的方法，还包括确定所述线框表示的所述多个块中的所述至少一个的表示的动作。82.根据权利要求81所述的方法，还包括将所述线框表示的所述多个块中的所述至少一个的所述表示提供给其被指派的处理实体的动作。83.根据权利要求82所述的方法，还包括针对所述多个块中的所述至少一个提供线信息给其被指派的处理实体的动作，所述线信息与和所述多个块中的所述至少一个相交的线相关。
84.根据权利要求79所述的方法，还包括将渲染的所述多个块中的每一个合并到表示所述3d对象的模型中的动作。85.根据权利要求79所述的方法，还包括将所述线框表示的线表示为一系列节点。86.根据权利要求85所述的方法，还包括由包括所述线的厚度、形状和扭曲中的至少一个的多个参数来表示所述线。

技术总结
提供用于打印3D微结构的系统、方法和新文件格式。在一些实施方式中，提供了新文件格式，该文件格式通过表示为线集合的线框模型来定义3D对象。因为在新文件格式中定义了线及其参数，所以可以更有效和快速地处理对象以支持3D渲染操作。这些方法可以用于印刷新制品，诸如睫毛、刷子、拭子和其他新颖项目。拭子和其他新颖项目。拭子和其他新颖项目。


技术研发人员：欧冀飞 凯-宏
受保护的技术使用者：OPT工业公司
技术研发日：2021.03.24
技术公布日：2022/11/11