CN105188993A - 用于增材制造装置的料盒和方法 - Google Patents

Abstract

用于在增材制造装置内构造三维结构的方法的一种变型包括：从暂时地载入增材制造装置的料盒读取标识符；发起构建周期；将一层粉末材料从料盒分配到增材制造装置的构建室；在构建周期期间，选择性地使该层的区域熔化；响应于构建周期的完成，将一定体积的疏松粉末材料从构建室分配到料盒中；以及经由计算机网络通过属于料盒的数据更新计算机文件，该计算机文件特定于料盒并根据标识符进行访问。

Description

用于增材制造装置的料盒和方法

相关申请的交叉参考

本申请要求于2013年3月15日提交的美国临时专利申请No.61/787,659的利益，其全部内容通过该参考被并入。

技术领域

本发明一般涉及选择性激光烧结，并更具体地涉及用于增材制造装置的新的和有用的料盒以及选择性激光烧结领域中的方法。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的增材制造装置的示意性表示；

图2为增材制造装置的一个变型的示意性表示；

图3为增材制造装置的一个变型的示意性表示；

图4为增材制造装置的一个变型的示意性表示；

图5A和图5B为本发明的一个实施例的料盒的示意性表示；

图6为本发明的一个实施例的一个变型的流程图表示；

图7为方法的一个变型的流程图表示；

图8为方法的一个变型的流程图表示；以及

图9为方法的一个变型的流程图表示。

具体实施方式

本发明的实施例的以下描述不旨在将本发明限制到这些实施例，而是使本领域技术人员能够理解并使用本发明。

1、增材制造装置和应用

如图1所示，用于增材地制造三维结构(即，对象)的增材制造装置100包括：接收器150，其接纳包含粉末材料的料盒；构建室120，其包括构建平台122；材料分配器180，其从料盒200将一层粉末材料分配在构建平台122上；激光输出光学元件130，其朝向构建平台122输出能量束；以及致动器124，其在构建平台122之上操纵激光输出光学元件130，以将能量束扫过被分配在构建平台122上的粉末材料层。

通常，装置充当增材制造设备，其能够通过选择性地熔化粉末材料的沉积层的区域来构造三维结构。如在扫描镜配置中的美国专利申请No.14/212,875中所描述的，装置相对于构建平台122操控激光输出光学元件130，并选择性地朝向旋转镜输出一束能量，该旋转镜将间歇性光束投射到透镜上，该透镜随后将光束集中在构建平台122上所沉积的一层材料上，以选择性地熔融粉末材料的区域，从而“熔化”一层粉末材料的选择区域。在龙门架构造中，装置相对于构建平台122操控激光输出光学元件130，并选择性地朝向构建平台122上所沉积的一层材料直接输出一束能量，以便选择性地熔化一层粉末材料的区域。在前述构造中，装置可实施类似的方法，以同时或不同时将第二能量束投射到构建室120内的每层粉末材料的选择熔化区域上，从而使熔化材料的这些体积退火。

增材制造装置100还可包括多个激光二极管(或电子枪或光束发生器)和/或多个激光输出光学元件，以实现多个分离能量束朝向一层粉末材料的同时投射，以同时对材料的多个区域进行预热、熔化和/或退火。例如，材料分配器180可在粉末材料层进入到构建室120之后分配该层，并且致动器124可在构建平台122之上扫描来自激光输出光学元件130的能量束以及来自第二激光输出光学元件130的能量束，以便熔化每层的选择区域，并然后在随后的层沉积在其上之前，分别使每层的选择区域退火。增材制造装置100可进一步合并多个分离的激光二极管，以生成多个分离能量(例如，激光)束，其可同时被投射到一层粉末材料上，从而实现该层粉末材料的多个区域的同时熔化(或应力释放)。多个分离激光二极管还可被归合成阵列(例如，密排阵列)，以实现该层的较大单个区域的熔化(或应力释放)，或者多个分离能量束可被归合成具有较高功率的单个复合束，以在构建周期期间实现较高的能量束扫描速度。因此，增材制造装置100可合并多个相对低功率的激光二极管，以实现粉末材料层上的激光烧结位置处的功率(或能量)密度，该功率(或能量)密度接近单个较高功率激光二极管132的功率(或能量)密度。增材制造装置100还可控制各种激光二极管的输出参数，以在激光烧结位置处或周围自定义激光相互作用简档、能量密度、功率等等，诸如基于载入装置的料盒200中所包含的材料、粉末材料的分配层的熔化区域的测量温度、能量束在构建平台122上的扫描方向等等。

1.1构建室

如在美国专利申请No.14/212,875中所描述的，增材制造装置100的构建室120包括构建平台122。通常，构建室120定义体积，其中通过选择性地熔化其中所沉积和平整的粉末材料的随后层的熔化区域来增材地构造零件。构建室120可包括联接到垂直(即，Z轴)致动器125的构建平台122，其中当通过材料分配器180在先前的材料层上沉积和平整附加层的粉末材料时，致动器125(向下)垂直使构建平台122步进，从而在激光输出光学元件130以及每个沉积层的最上层的粉末材料的顶表面之间维持大致恒定的距离。

在一个实施中，构建室120定义侧面平行的直线形空间，并且构建平台122垂直地骑靠在构建室120内且创建相对于构建室120的壁的机紧密封。在该实施中，构建室120的垂直内部壁可被镜面抛光或者折叠到构建平台122的外部垂直侧，以便防止在构建平台122上沉积的粉末材料落入构建平台122和构建室120壁之间，以及当在沉积每个新层时，向下转位构建平台122的垂直高度时，防止对在构建平台122上分配的粉末材料的水平破坏。可选地，构建平台122可包括刮削器、弹簧钢密封环以及/或者弹性密封件或套管，其骑靠在构建平台122和构建室的壁之间，以防止粉末材料落下通过构建平台122。构建平台122和构建室120的垂直壁还可具有大致类似的材料，诸如不锈钢，以在构建室120内的各种操作温度下维持构建室120壁和构建平台122的配合表面(或密封)之间的大致一致间隙。然而，构建室120和构建平台122可具有任何其他材料(例如，铝、氧化铝、玻璃等等)、任何其他形状的几何结构(例如，直线形、圆柱形)以及/或者以任何其他合适的方式配合。

如以上所描述，构建平台122可联接到Z轴致动器125，其用于在构建室120内垂直地移动构建平台122，如图1所示。例如，Z轴致动器125可包括导螺杆、滚珠螺杆、齿条与齿轮、滑轮、线型马达或者通过伺服机构提供动力的其他合适机构、步进马达，或其他合适类型的致动器。Z轴致动器125还可包括多轨和多驱动系统，其相对于构建室120壁将构建平台122维持在大致垂直的位置中，垂直于激光输出光学元件130，以及/或者在构建周期期间的各个层的粉末材料的区域的选择性熔化期间，相对于激光输出光学元件130将构建平台122维持在恒定的垂直位置处。

在一个实施中，致动器以具有大约1μm-5μm的步长的20μm-100μm的分辨率将构建室平台122垂直定位在构建室120内。Z轴致动器125还可在零件构建周期期间，利用沉积在构建平台122上的附加层的粉末材料的重量，以使构建平台122稳定。

构建室120、构建平台122、Z轴致动器125以及/或者增材制造装置100的各种其他部件可布置在壳体110内，诸如于2014年3月14日提交的美国专利申请No.14/212,875中所描述的，其全部内容通过该参考的方式被合并。此外，如图1中所示，增材制造装置100可包括进入构建室120的门112，以便一旦在构建室120内完成零件的构造后，可打开门112以移除零件，诸如通过用户手动或通过机器人输送机自动移除。

1.2材料处理和材料分配器

增材制造装置100还包括粉末系统，其接收包含粉末材料的一个或多个料盒，其按计量从料盒200向构建室120中供给特定量的粉末材料，并在构建平台122上或者在先前的一层粉末材料上将每个计量量的粉末材料平整为一层粉末材料。

通常，一旦在机器中安装了料盒且启动了零件的构建周期，则材料分配器180从料盒200取出粉末材料并作为具有大致恒定厚度的第一层，跨越构建平台122分配粉末材料。激光二极管、激光输出光学元件和致动器然后合作以通过选择性地将一个或多个能量束投射在沉积层上，对该层粉末材料的选择区域预热、熔化和/或退火。一旦完成了当前层的扫描，Z轴致动器125垂直向下对构建平台122进行转位，材料分配器180在第一层粉末材料上分配第二层粉末材料，并且激光二极管、激光输出光学元件和致动器再次合作以通过选择性地将一个或多个能量束投射在沉积层上，对第二层粉末材料的选择区域预热、熔化和/或退火。重复该过程，直到零件完成且构建周期结束。

对于在三维结构的构造期间沉积在构建室120中的每个附加构建层，材料分配器180计量来自料盒200的特定体积、质量和/或重量的材料，并将该一定量的粉末材料均匀地分配在构建平台122上(或在先前的一层材料上)，以产生平坦和平整的恒定(或受控)厚度，其中该层的顶表面在离激光输出光学元件130一致和可重复的距离处。例如，材料分配器180可包括再涂叶片182，其水平地移动通过构建室120，以跨越构建平台122均匀地分配粉末材料。具体地，Z轴致动器125可设置将构建平台122或者先前平整的一层粉末材料移动到再涂叶片182下方偏移的垂直位置，接收器可将一定体积的材料分配在构建平台122上，并且材料分配器180可使再涂叶片182跨越构建平台122或者先前平整的一层粉末材料扫掠，以将一定体积的材料平整为具有特定厚度的一层。再涂叶片182可接收可替换叶片或包括固定的或永久平整叶片。材料分配器180还可实施闭环反馈，以控制再涂叶片182的位置或速度，诸如基于在平整周期期间促进再涂叶片182的致动器的功率消耗，以便识别和/或减少先前材料层的破坏以及/或者防止对之前材料层的先前熔化的区域的毁坏。

一旦完成构建周期，材料分配器180可将来自构建室120的疏松(未使用的、剩余的)粉末材料再循环回到料盒200中。例如，一旦完成构建周期，材料分配器180可从构建室120收集疏松粉末，将该疏松粉末传递通过过滤系统，并将过滤的材料返回到料盒200中。在该示例中，材料分配器180可包括真空装置，其将疏松粉末材料吸出构建平台122，使该材料通过基于重量的捕获系统或过滤器，并经由入口将该过滤的材料分配到料盒200中。在另一个示例中，一旦完成构建周期，材料分配器180可经由重力从构建室120取出疏松粉末，过滤该疏松粉末，并经由机械提升系统(诸如螺旋输送机)将该过滤的粉末返回到粉末料盒中。在该示例中，构建室120可包括邻近其底部(例如，在激光输出光学元件130对面)的排放口128，并且Z轴致动器125可使构建平台122向下下降经过排放口128，以使排放口128暴露于构建室120。疏松材料可因此经由重力通过排放口128流出构建室120，并可然后被收集、过滤和返回到料盒200。在该示例中，布置在构建平台122上的鼓风机或者联接到排放口128的真空装置可迫使任何剩余的疏松材料通过排放口128以及/或者减小疏松材料从构建室120的排流时间。Z轴致动器125或者增材制造装置100内的其他致动器还可使构建平台翘起或倾斜，以进一步帮助分配来自构建室120的疏松粉末材料，诸如通过朝向暴露的或打开的排放口128倾斜构建平台120。此外，在这些示例中，增材制造装置100可为从料盒分配的粉末材料识别合适的过滤器类型，诸如基于直接从料盒收集的或者从根据料盒标识符与料盒关联的计算机文件提取的数据，如下面所描述，并然后在将再循环材料分配回到一个或多个料盒之前，从构建室使材料增材制造装置100通过根据所调出的过滤器类型选择的特定过滤器。材料分配器180还可实施螺旋、输送机、提升、连杆、活塞和/或气体、振动或重力辅助的传输系统，以将再循环粉末材料返回到料盒200，返回到另一个料盒或者返回到其他材料保持系统。

在一个变型中，粉末系统包括接收器150，其与密封的料盒相互作用以将新鲜的或再循环材料馈送到装置中。在该变型中并且如下面所描述，料盒200界定用于粉末形式的特定类型的材料(例如，7075铝或316L不锈钢)或者材料类型的组合(例如，纯铝、纯铜、纯镍和纯镁的混合物)的存储容器。一旦从料盒200分配到构建室120中，可选择地熔化粉末材料的连续层区域，以创建三维结构。料盒200可在诸如氩或氮的密封惰性环境内包含粉末材料，以限制对于氧气的暴露，从而延长在内部的粉末材料的工作寿命(即，贮藏寿命)。料盒200还可为可密封的。例如，在载入装置之后，可打开料盒200，从料盒200移除粉末材料，并完成构建周期，此时在料盒200内恢复惰性环境，并且重新密封料盒200以延长料盒200中剩余的材料的可用寿命。

在该变型的一个实施中，接收器包括倒钩156或叉状物，当料盒200插入接收器150中时，其刺穿布置在料盒200的出口222上的聚合物密封，诸如图4中所示。在该实施中，接收器150可包括细长外壳，其中叉状物布置在外壳的底部处，其中料盒200到外壳的手动或机械线性插入使叉状物接合抵靠聚合物密封，以便向增材制造装置100内的粉末系统打开料盒200内的粉末材料。可选地，料盒200可包括关于出口222布置的螺纹凸台，接收器150可带有螺纹以接收螺纹凸台，并且叉状物可布置在接收器150内，以使料盒200到接收器150中的安装类似地导致叉状物刺穿料盒200的密封。在前述实施中，一旦从接收器150移除，则聚合物密封可返回到密封位置，以便密封其中的(惰性)环境。

在另一个实施中，料盒200包括通过帽状物(或“盖子”)密封的出口222，以便当料盒200安装在接收器150中时，材料分配器180移除帽状物以从料盒200释放材料。在该实施中，一旦完成了构建周期，则材料分配器180将帽状物(或另一个类似帽状物)返回到料盒200，以密封其中剩余的或返回的粉末材料。然而，接收器150和材料分配器180可包括任何其他致动器或元件，其接合料盒200以从其释放粉末材料。

接收器150还可包括密封，其接合料盒200以从周围环境隔离料盒200的出口222(和/或入口)。具体地，接收器150内的密封可从包含氧气的周围环境隔离粉末系统(例如，构建室120和材料分配器180)内所维持的惰性环境。可选地，料盒200可类似地包括密封，其接合料盒200内的表面，以从周围环境隔离料盒200的出口222(和/或入口)。然而，接收器150可以通过任何其他方式与料盒200合作，以从周围(即，富氧)环境隔离料盒200内所包含的粉末材料。

在一个实施中，接收器150包括从增材制造装置100向外延伸的梁单元，并且料盒200包括挂钩、孔眼或接收梁单元的类似特征。在该实施中，操作者可经由挂钩在梁单元上悬挂料盒200，并然后手动地沿梁单元推动料盒200以将料盒200安装在接收器150中。例如，料盒200可持有一半美国加仑的内部体积并填充有粉末不锈钢(以75％粉末密度)，以使料盒200重为大约二十四英镑。在该示例中，从接收器150延伸的梁单元可因此帮助操作者将相对重的料盒安装到接收器中。在该实施中，梁单元可联接到衡量器(例如，负荷传感器、应变仪)，并且当或者一旦料盒200安装在接收器150中时，衡量器可检测料盒200的重量或质量及其内容，并因此检测其中所包含的粉末材料的量。可选地，接收器150可联接到测量料盒200的质量或重量的衡量器(例如，从衡量器悬吊下来)，其中可基于其中所包含的已知类型的材料确定料盒200的材料填充水平。

接收器150还可接收多个料盒。在一个示例中，接收器150接收其中线性安装的一系列料盒，并且当每个料盒连续地注入构建室120时，材料分配器180顺序地分配来自一系列料盒中的每个的材料。在该示例中，当通过将叉状物、帽状物移除器或其他致动器转变为沿着静态地布置在接收器150内的一系列料盒来倒空先前的料盒时，材料分配器180可顺序地打开一系列料盒中的每个。可选地，叉状物、帽状物移除器或其他致动器在装置内可为静态的，并且一旦料盒被完全倒空，接收器150可将满的料盒向前转位到分配位置。在该示例中，接收器150可倒转倒空的料盒，使得材料分配器180能够在构建周期完成后，通过相同的出口将从构建室120再循环的疏松材料重力馈送回到倒空的料盒，其中先前通过该出口从料盒200分配材料。可选地，接收器150可将倒空的料盒向前转位到再填充位置，并且材料分配器180可将从构建室120再循环的疏松材料馈送到倒空的料盒的入口(与倒空的料盒的出口222相反)。可选地，材料分配器180可从料盒馈送粉末材料，并将再循环的疏松材料泵送回到料盒200中，如图3中所示，或反之亦然。

在另一个示例中，接收器150包括旋转支架，其中料盒安装(例如，固定)到支架的(外围)上，并且致动器使支架旋转，以将料盒从保持位置移动到分配位置中(并到再填充位置)。在该示例中，支架可被布置为使得新料盒旋转到垂直分配位置，以使粉末材料可被重力馈送出料盒200的出口222。当料盒200被倒空时，支架使空料盒旋转出分配位置，同时新的料盒移动到分配位置中。此外，在该示例中，一旦完成构建周期，支架可继续将倒空的料盒旋转到再填充位置中，诸如与分配位置垂直对准并在分配位置下面，以使从构建室120再循环的疏松粉末材料可被重力馈送回到倒空的料盒中。通过使料盒完全再填充有再循环材料，材料分配可重新密封料盒200并且支架可向前转位重新密封的料盒，从而将另一个倒空的料盒带到再填充位置中。

可选地，接收器150可接收一组料盒并打开该组中的多个料盒，并且材料分配器180可大致同时分配来自一组打开料盒的粉末材料以及/或者一旦完成构建周期，大致同时通过来自构建室120的再循环材料再填充一组料盒。然而，接收器150可以通过任何其他顺序和/或格式接收任何其他数目的料盒，并且材料分配器180可包括任何其他致动器或特征，以选择性地将粉末材料分配出和分配回到载入增材制造装置100的一个或多个料盒。

接收器150可因此接收包含相同或不同粉末材料的多个料盒，以使材料可以按通过操作者可管理(例如，可手动地操纵)的分离体积被载入机器中，以使在料盒中的密封失效期间氧化局限于相对小体积的粉末材料，以及/或者使得可向机器打开和根据需要使用离散的密封体积的材料，从而限制粉末材料对于反复环境改变的暴露，因为在构建周期期间需要附加材料时仅打开较小的料盒。此外，通过一个或多个密封的料盒以及对这些料盒的自动开启和重新密封过程，粉末系统可定义闭合粉末系统，其基本上减少或消除人类(例如，操作者)与原始粉末材料的相互作用，其中通过增材制造装置100使用该原始粉末材料以构造三维结构。该闭合粉末系统可包括或接收一个或多个粉末过滤器154(如图4中所示)、粉末再循环系统、材料分配器等等。增材制造装置100还可同时支持多个料盒的安装，以便实现单个零件内材料的组合的使用，诸如以便在每层基础上创建自定义金属合金。

粉末系统可进一步联接到(惰性)气体供应，诸如氮气发生器或氩气储罐，并通过材料分配器180从气体供应将气体流到构建室120中，以及在料盒200的出口222的周围，以便置换来自包含粉末材料的增材制造装置100的空间的氧气。例如，当构建周期启动并在开启布置在分配位置中的料盒之前，粉末系统可打开靠近激光烧结位置(例如，在构建室120上以及在料盒出口上)内的捕获体积的高面积的端口，并使氩气流动通过增材制造装置100，以将氧气移出增材制造装置100的空间，在构建周期之前、期间或之后的任何时间处该空间包含、移动或者与粉末材料接触。一旦增材制造装置100内的一个或多个氧传感器指示装置内剩余的氧气量下降到阈值水平以下，则粉末系统可关闭装置内的任何打开的端口，并且接收器150可打开盖子或者刺穿料盒200的出口222上的密封，以将粉末材料释放到材料分配器180中。在该示例中，一旦打开了料盒200，粉末系统可继续在料盒200周围流动氩气(以及流动到料盒200中)，以便将可渗透通过料盒200和接收器150之间的密封的空气或其他气体排出料盒200。在该示例中，粉末系统可附加地或可选地维持装置内的惰性气体的正压(相对于周围环境)，以阻止空气(并因此氧气)进入到增材制造装置100中。然而，粉末系统可在完成构建周期之前、期间和/或之后将任何其他(惰性)气体分配通过增材制造装置100和/或料盒200，以便控制粉末材料在氧气(或任何其他气体)下的暴露。

接收器150可进一步包括阅读器，其从料盒200收集识别信息(“标识符”)。例如，阅读器可包括射频识别(RFID)阅读器和天线，其中当料盒200插入到接收器150中时，其朝向料盒播送功率信号，并读取因此从布置在料盒200上的RFID标签播送的标识符(例如，唯一的序列号)。在类似示例中，阅读器包括近场通信(NFC)阅读器，其从布置在料盒200上的NFC标签收集识别信息。在其他示例中，阅读器包括条形码扫描器、快速响应(QR)代码阅读器或光学传感器和处理器160，其执行机器视觉，以读取条形码、QR码或被施加到或打印到料盒200上的其他识别信息。如下面所描述，增材制造装置100可然后将该识别信息传递到远程服务器，诸如经由计算机网络，以便取回特定于相应料盒中所包含的材料的相关信息。例如，增材制造装置100可将从当前与增材制造装置100处于分配位置的料盒读取的唯一字母数字序列号传递到远程数据库，以便经由唯一字母数字序列号从与料盒200关联的计算机文件取回以下中的任何一个或多个：材料的类型(例如，316L不锈钢、7075铝)；粉末尺寸(例如，4-5μm直径)；先前测量或估计的料盒内的粉末材料的数量(例如，6.2lbs.或89％容量)；最早制造日期；材料批次号；原始发货或递送日期；构建周期历史记录；再循环周期的数目；熔化温度或温度简档；退火温度或温度简档；扫描速度；层厚度；料盒200内所包含的材料的光学和/或热性能(例如，发射率)；优选工作环境(例如，氩气或氮气)；最大允许氧气暴露；材料组合警告；和/或清理指导等等。可选地，增材制造装置100可从并入增材制造装置100的硬盘驱动器或存储器(例如，光盘驱动器或闪存驱动器)，直接从布置在料盒200内的传感器以及/或者从本地连接到增材制造装置100的计算设备(例如，本地网络计算机)取回这些数据中的任一个。例如，料盒200可包括无线传输器，其经由蓝牙或Wi-Fi无线通信协议将所存储或所测量的材料以及/或者料盒特定数据传输到本地增材制造装置，并且增材制造装置100可包括无线通信模块，其与无线传输器配对以便直接从相应料盒(例如，一旦料盒200安装到接收器150中)下载上述数据。类似地，接收器150可包括插头或插座，其与其中所安装的料盒的相应特征接合，并且增材制造装置100可经由有线连接直接从料盒200下载材料和料盒信息。然而，增材制造装置100、阅读器和/或其中的接收器150可以通过任何其他方式协作，以便收集载入增材制造装置100的料盒的材料和/或料盒特定信息。

增材制造装置100可然后在构建周期期间实施这些数据，以便设置构建参数，以维持零件构建质量，用于检查构建和材料要求等等，如下面所描述。例如，在熔化扫描期间，增材制造装置100内的激光二极管132可输出功率的能量束，其与在与料盒200关联的计算机文件中定义的熔化激光输出功率相当，并且在退火扫描期间，激光二极管132可输出功率的能量束，其与计算机文件中定义的退火激光输出功率相当。在另一个示例中，Z轴致动器125可通过对应于直接从料盒200下载的计算机文件中定义的目标层厚度的距离垂直向下转位构建平台122，使得使再涂叶片182跨越构建平台122循环将其上所分配的一定体积的粉末材料平整为具有厚度接近目标层厚度的层。然而，增材制造装置100可以通过任何其他合适的方式实施与料盒200和/或与因此分配的材料关联的数据。

增材制造装置100还可将新数据写入到对应于和/或存储在料盒200的计算机文件中。例如，增材制造装置100可写入采用来自料盒200的材料完成的新构建周期的数据、时间以及持续时间、其他料盒的构建周期历史记录，其中在当前构建周期期间从其他料盒将材料分配到构建室120中、返回到料盒200的材料的再循环数据等等，如下面所描述。

如下面所描述，料盒200可因此包括输出信号的一个或多个传感器，该信号对应于料盒200内的大气类型和/或质量、料盒200内的材料的水平、料盒200内材料的类型，以及料盒200内的材料的量、料盒干扰或泄漏检测等等。例如，料盒200可包括电阻传感器、电感传感器、压电传感器和/或重量传感器，其检测料盒200内的材料体积、材料重量(或质量)和/或材料类型。在另一个示例中，料盒200包括氧传感器和处理器，该氧传感器检测料盒200内的氧气水平，该处理器根据料盒200内的粉末材料的表面积或重量来合计随着时间对氧气的暴露。料盒200还可包括附加传感器，其经配置检测一个或多个材料性质，诸如密度、熔化或熔融温度或发射率，以及/或者验证载入料盒200中的材料匹配与料盒200存储的材料代码。此外，料盒200可包括温度、湿度和/或气体传感器，以随时间检测料盒200内所存储的材料的寿命和质量，诸如在常规(例如，每小时地)基础上不断地，或者当通过增材制造装置100或者通过操作者手动地请求时。

料盒200可包括监测传感器输出的处理器，以使传感器输出与相关数据类型(例如，材料温度、内部材料体积)关联，以便为材料错误处理触发警告或标志，以处理到达和/或来自装置的通信等等。如以上和下面所描述，料盒200还可包括存储材料相关数据的存储器或数据存储模块，该材料相关数据在构建周期之前、期间和/或之后，由制造商或材料供应商编码、在料盒200处本地测量，以及/或者通过增材制造装置100上传到料盒200上。还可通过与料盒相关的一种或两种增材制造装置100安全数据对在增材制造装置100和料盒200之间传输的数据进行编码、加密和/或认证，以便识别受损的料盒，以便保护材料供应链，以便检测材料假冒或错误处理活动等等。

1.3激光输出光学元件

增材制造装置100的激光输出光学元件130从诸如激光二极管132的光束发生器朝向构建平台122输出间歇性能量束，以便选择性地熔化(即，熔融)被分配到构建室120中的粉末材料的最上表面的区域。此外，一旦已经熔化了最上层的粉末材料的选择区域，激光输出光学元件130还可朝向构建平台122从光束发生器输出间歇性能量束，以便选择性地使最上层的粉末材料的这些熔化区域退火(例如，应力释放)。类似地，增材制造装置100可包括多个激光输出光学元件，其协作以朝向构建平台122同时投射多个能量束，以便同时熔化最上层粉末材料的多个分离区域或者最上层的一个较大和/或较高功率区域，如美国专利申请No.14/212,875中所描述的。可选地，增材制造装置100可包括多个激光输出光学元件，其朝向构建平台122同时投射多个能量束，至少一个能量束熔化最上层粉末材料的一个区域，并且至少一个其他能量束使最上层粉末材料的另一个区域退火。

在龙门架构造中，激光输出光学元件130从布置在构建平台122上的机动化龙门架126悬吊下来，并且激光输出光学元件130将相应能量束直接集中在最上层粉末材料上，以便选择性地对该层的各个区域进行加热、熔化和/或退火。在该构造的一个示例中，龙门架126包括X轴致动器和Y轴致动器，其协作以使激光输出光学元件130在构建平台122上方扫掠。在该示例中，当X轴致动器使激光输出光学元件130在构建平台122上方来回地横向扫视时，Y轴致动器可跨越构建平台122使X轴致动器和激光输出光学元件130纵向步进。此外，在该示例中，联接到构建平台122的Z轴致动器125可将每随后层的粉末材料维持在离激光输出光学元件130的大约相同的垂直距离处。

在扫描镜构造中，第一致动器使激光输出光学元件130跨越并平行于通过第二致动器致动的细长旋转镜的轴线扫描。在该构造中，旋转镜将通过光束发生器(例如，激光二极管132)输出的能量束反射到下面的透镜上，该透镜将光束集中在光束下面的最上层粉末材料上。具体地，第一致动器使激光输出光学元件130在第一方向中(例如，沿X轴)沿镜子扫描，并且旋转镜在第二方向中(例如，沿Y轴)扫描从激光输出光学元件130被投射到透镜上的能量束。在类似构造中，激光输出光学元件130与旋转镜布置在外壳内，并且激光输出光学元件将能量束投射到旋转镜上，其中当第一致动器在构建平台122上方扫描外壳时，通过第二致动器致动该旋转镜。因此，在该构造中，激光输出光学元件130将能量束集中在镜子上，其中当旋转时，镜子将能量束扫描通过透镜。在该构造中，增材制造装置100还可包括多个光束发生器(例如，激光二极管)、激光输出光学元件、透镜、镜子等等，其协作以对最上层粉末材料的分离区域进行熔化和/或退火，以便在最上层粉末材料上实现较大烧结或退火位置，以及/或者在最上层粉末材料上的烧结或退火位置处实现较大的功率密度。

然而，激光输出光学元件130、光束发生器(或激光二极管132)和致动器等等可以通过任何其他方式和任何其他构造协作，以间歇性地朝向分配在构建平台122上的一层粉末材料投射一个或多个能量束，从而选择性地在构建循环期间对该层的特定区域进行熔化或退火。

1.4处理器和传感器

增材制造装置100的一个变型包括处理器160，其控制增材制造装置100内的各种致动器，以便选择性地对分配在构建平台122上的每层粉末材料的特定区域进行预热、熔化和/或退火。例如，处理器160可逐步通过载入增材制造装置100的机床程序(例如，在G代码中)的行，并且对于在机床程序中指定的每个X-Y坐标，处理器160可控制X轴致动器、Y轴致动器和Z轴致动器中的每个的位置，同时触发激光二极管132以便间歇性地生成具有足够功率得能量束，以便以足够的深度局部熔融构建平台122上最上层中的粉末材料，以在相同层和/或在先前层中与邻近熔化区域熔化。当在构建平台122之上光栅扫描激光输出光学元件130时，处理器160可进一步实施先行技术，以触发第二激光二极管132，以便生成具有足够功率的第二能量束，以用于当机床程序中所指定的即将出现的X-Y坐标匹配布置在(第一)激光输出光学元件130的前面的第二激光输出光学元件130(或透镜)的当前投射坐标时，局部预热最上层中的粉末材料。类似地，当在构建平台122上光栅扫描激光输出光学元件130时，处理器160可实施后行技术，以触发第三激光二极管132，以便生成具有足够功率的第三能量束，以用于当机床程序中指定的最近X-Y坐标匹配落后于(第一)激光输出光学元件130(即，在后面)的第三激光输出光学元件130(或透镜)的当前投射坐标时，使最上层中的熔化材料局部地退火。如下面所描述，如在该示例中，处理器160可类似地控制多个分离激光二极管的输出，以便同时和选择性地生成具有足够功率的能量束，以对最上层粉末材料的局部区域进行预热、熔融和/或退火。处理器160还可控制增材制造装置100内的各种致动器，以便根据多个机床程序在一个结构的构造期间，对粉末材料层的选择区域进行预热、熔化和/或退火，所述多个机床程序诸如为特定于预热粉末材料的一个机床程序、特定于熔化或熔融粉末材料的一个机床程序以及特定于熔化材料的退火局部区域的一个机床程序。

此外，一旦完成了对应于机床程序中的一个Z位置的一系列X-Y坐标，处理器160可触发Z轴致动器125，以将构建平台122下降指定的量(例如，对应于目标层厚度的距离)，触发材料分配器180，以将新一层的粉末材料分配在先前的一层粉末材料上，触发再涂叶片182，以将所分配的材料平整为新层，以及然后根据对应于构建平台122的新的Z位置的随后一系列的X和Y坐标，控制激光输出光学元件和激光二极管的位置和输出。因此，在该变型中，当激光输出光学元件130在下面的一层粉末材料的各个区域上移动时，增材制造装置100内的控制器(即，处理器160)可间歇性地给选择激光二极管提供功率，以便将一个或多个能量(即，激光)束投射到该层的选择区域上，从而对仅所分配粉末材料的特定层的这些选择区域进行加热、熔融和/或退火。

在一个变型中，增材制造装置100包括图像传感器140，其布置在构建室120内并经配置输出构建平台122上的激光烧结(或“熔化”)位置的数字图像。在该变型中，处理器160可从与料盒200关联的计算机文件取回快门速度(或ISO速度、曝光时间、孔径、整合时间、采样率或其他成像参数)，或者基于计算机文件中指定的粉末材料的类型和/或发射率计算该成像参数，并且处理器160可触发光学传感器140，以根据成像参数捕获当前熔化位置的图像。处理器160可随后诸如基于如在相应计算机文件中指定的粉末材料的发射率，使数字图像内的像素的光强度与熔化位置处的温度关联，并然后实施闭环反馈，以基于所计算的温度调节激光二极管132的功率输出，以便将熔化位置温度维持在计算机文件中所定义的(或从材料类型计算的)目标熔化温度的阈值范围内，如美国专利申请No.中所描述。处理器160可类似地实施闭环反馈，以调节激光二极管132的功率输出，以便将退火位置温度维持在计算机文件中所定义的(或从材料类型计算的)目标退火温度的阈值范围内。处理器160可进一步使数字图像内的多个其他像素或多个组的像素的光强度与一层粉末材料的相应区域(包括激光烧结位置)内的不同温度和/或温度梯度关联，并同时和相应地调节多个激光二极管的一个或多个操作参数。例如，在该变型中，处理器160可控制脉冲时间、操作频率或波长、占空比，或者增材制造装置100内的一个或多个激光二极管的其他操作参数，以便调节预热、熔化和/或退火位置温度。然而，处理器和图像传感器140可以通过任何其他方式协作，以便检测熔化和退火温度并相应地控制增材制造装置100内的部件。

2.料盒和应用

如图5A和图5B中所示，用于将粉末材料分配到增材制造装置中的料盒包括：容器210，其定义出口222；接合特征220，其经配置来将容器210暂时地支撑在增材制造装置内；可重新密封盖子230，其布置在出口222上并经配置暂时地接合增材制造装置100内的元件，该元件选择性地在闭合设置(如图5A中所示)和打开设置(如图5B中所示)中转换盖子，其中可重新密封盖子230在闭合设置中，在容器210内的惰性气体环境中密封粉末材料，可重新密封盖子230在打开设置中将粉末材料释放到容器210中；以及标识符240，其存储在容器210上并包括电子数据库的指示器，该电子数据库包括特定于容器210中包含的材料的数据。

通常，料盒200充当粉末材料的容纳容器210，并且可被载入增材制造装置以在构建周期期间将粉末材料供应到其中的构建室120。具体地，料盒200可包含在惰性环境内密封的粉末材料，诸如粉末钢、铝或钛，从而减少氧化并延长粉末材料的贮藏寿命。一旦在一个构建周期期间将粉末材料从料盒200分配到增材制造装置100中，料盒200可在惰性环境中重新密封其中剩余的任何粉末材料，使得料盒可从增材制造装置100移除，在没有大幅度降解剩余粉末的情况下存储，以及随后安装在相同或不同的增材制造装置中，以便在随后的构建周期期间将剩余粉末材料供应到增材制造装置100。类似地，在完成构建周期后，增材制造装置100可将疏松(即，未使用的)粉末材料返回到料盒200，并且料盒200可在惰性环境中重新密封该再循环的粉末材料，使得在没有通过暴露于氧气、湿度等等而大幅度地降解粉末材料的情况下，可存储粉末材料，直至在相同或不同增材制造装置中的随后构建周期中使用。料盒200可因此充当用于新的和/或先前再循环的粉末材料的运载工具，以便在构建周期期间将分离体积的粉末材料递送到增材制造装置100内的构建室120，以及用于在构建周期之后密封剩余粉末材料和/或返回到料盒200的再循环粉末材料，使得在随后构建周期中的另一个对象的构造期间，可再次使用再循环和/或剩余的材料。

料盒200还包含或存储标识符，其链接到特定于料盒200以及其中所包含的粉末材料的数据。具体地，增材制造装置100(即，阅读器)可从料盒200读取标识符240，经由计算机网络将标识符240传递到料盒数据库，并接收特定于粉末材料以及与标识符240关联的信息，诸如熔化简档、退火简档、材料时间、材料使用期限、料盒200内的粉末材料所经受的再循环周期的数目、粉末材料的源或供应商、完成粉末材料的构建周期的历史记录(例如，数据、位置)等等，其任何一个可存储在计算机文件或数据库上的其他存储器格式中。例如，料盒200可包括射频识别标签，其将与特定于料盒200的计算机文件关联的位移序列号无线传输到增材制造装置100，并且增材制造装置100可将唯一序列号传递到数据库以取回计算机文件。在另一个示例中，可在料盒200上打印条形码和快速响应代码，并且增材制造装置100可读取代码，将来自条形码的数据传递到数据库，并取回特定于条形码的料盒数据。料盒200可因此包含到从增材制造装置100远程存储的材料历史记录数据、材料类型数据以及/或者材料特定构造参数的链接，以使这些材料数据可被远程存储、独立地或成群一致地在料盒的平台内更新，并在直接访问或不直接访问料盒200的情况下，通过任何数目的增材制造装置和/或用户访问。

如以上所描述，料盒200可因此在构建周期之前安装在增材制造装置中，可在三维对象的增材制造期间将材料分配到增材制造装置100，并可然后从增材制造装置100移除，以及一旦倒空之后被丢弃。可选地，在完成构建周期或在增材制造装置100内执行的一系列构建周期后，增材制造装置100的构建室120内的疏松粉末材料可返回到料盒200并在料盒200内重新密封。料盒200可然后移除并随后安装在相同或不同的增材制造装置100中，以便供应用于随后构建周期的再循环粉末材料。附加地或可选地，可从增材制造装置100移除倒空的料盒并将其返回到材料供应，以通过粉末材料再填充。

2.1容器210

料盒200包括定义出口222的容器210。通常，容器210充当适用于包含诸如粉末金属、粉末陶瓷或粉末塑料的粉末材料的封闭体积，并定义出口222，以用于将其中所包含的粉末材料分配到增材制造装置100中。容器210还可定义入口，其中可在再循环过程期间，通过该入口由供应商填充以及/或者由增材制造装置再填充料盒200，以便将来自构建室120的疏松未使用粉末材料返回到料盒200中。可选地，容器210的出口222可充当出口以及入口两者，以便分别分配和接收新的或再循环的粉末材料。

在一个示例中，容器210包括聚合物容器，诸如注塑或吹塑高密度聚乙烯容器。可选地，容器210可包括吹制或铸造玻璃(例如，硼硅酸盐玻璃)容器。可选地，容器210可包括拉制、旋制或焊接金属片(例如，不锈钢)容器。然而，容器210可由任何其他材料或几何结构制成，并且可由任何其他合适的方式制造。

2.2接合特征

料盒200包括接合特征220，其经配置暂时地将容器210支撑在增材制造装置100内。通常，接合特征220用于支撑增材制造装置100内的料盒200，诸如相对如上所述的接收器150或支架。

在一个实施中，接合特征220包括螺纹凸台，其围绕出口222并从容器210向外延伸，螺纹凸台经配置拧入增材制造装置100的接收器150内的螺纹孔。例如，容器210可包括圆柱形塑料容器，其具有螺旋进入接收器150的螺纹肩部。在另一个实施中，接合特征220包括挂钩或孔眼，其接合从接收器150向外延伸的轴152(或线性滑轨)，以使操作者可经由接合特征220从轴悬挂料盒200，并然后将悬挂的料盒推进接收器150中，如以上所描述和在图2中所示。在另一个实施中，接合特征220包括关于出口(和/或关于容器210)圆周布置的密封件，密封件接触增材制造装置100的接收器150，以密封和支持接收器150内的筒。在另一个实施中，接合特征包括接合沿接收器150延伸的狭槽的栓，以将容器210引导进入接收器150中。接合特征220可类似地包括狭槽或类似特征，其接合从接收器150延伸的栓支撑件。

接合特征220和/或增材制造装置100的接收器150还可包括可由操作者致动用于将料盒200锁定到接收器150中的闩锁、搭扣、螺栓、接收器或类似结构。料盒200和/或增材制造装置100还可包括传感器，其检测料盒200的恰当(或不恰当)安装，并且增材制造装置100可根据传感器的输出处理来自料盒200的粉末材料的警告和分配。然而，接合特征220可由任何其他形式或几何结构组成，并通过任何其他合适的方式与接收器150或增材制造装置100的其他元件交互。

接合特征220还可用于将容器210锁定到接收器150。例如，接合特征220可在第一垂直取向中相对接收器150支撑容器210，以在三维结构的增材制造期间将粉末材料重力馈送到增材制造装置100中。在该示例中，在完成构建周期后，接收器150可将料盒200倒转为与第一垂直取向垂直相对的第二垂直取向，以将再循环粉末重力馈送回到料盒200中，容器210类似地在第二垂直取向中通过接合特征220从接收器150悬吊下来。

然而，接合特征220可由任何其他形式或几何结构组成，并且可通过任何其他合适方式与接收器150或增材制造装置100的其他元件交互。

2.3可重新密封盖子

料盒200进一步包括可重新密封盖子230，其布置在出口222上并经配置暂时地接合增材制造装置100内的元件，该元件选择性地在闭合设置和打开设置中转换盖子，其中可重新密封盖子230在闭合设置中，在容器210内的惰性气体环境中密封粉末材料，可重新密封盖子230在打开设置中将粉末材料释放到容器210中。通常，可重新密封盖子230用于向接收器150打开输出容器210，以将材料分配到增材制造装置100中，并在输出上重新密封以隔离来自料盒200的未分配的粉末材料以及/或者再循环回到料盒200中以用于随后存储的疏松粉末材料。例如，当被关闭时，可重新密封盖子230可在料盒200的出口222上形成气封，但当打开用于在构建周期期间将粉末材料释放到增材制造装置100中时，然后打开料盒200。

在一个实施中，可重新密封盖子230包括裂缝聚合物膜，其跨越出口222布置并通过元件可刺破，以将可重新密封盖子230从闭合设置转换到打开设置。在一个示例中，可重新密封盖子230包括跨越出口222的硅凝胶膜，其在容器210的超前工作面上定义，使得当料盒200完全线性插入接收器150中时，布置在接收器150的底部中的倒钩156刺穿膜，首先刺穿超前工作面。在另一个示例中，接合特征220包括关于容器210的出口222圆周布置的螺纹凸台，并且膜在出口222上关于螺纹凸台布置。在该示例中，当螺纹凸台螺旋进入接收器150中时，在接收器150的螺纹孔内置于中心的倒钩156或叉状物刺穿膜。在另一个示例中，一旦料盒200安装在接收器150中(并移动到分配位置中)，则材料分配器180朝向料盒200的出口222移动倒钩156或叉状物，以刺穿膜。在该实施中，一旦完成构建周期和再循环过程，当倒钩156或叉状物从膜撤回时，膜中的裂缝能够返回到在出口222上密封的静止(或“均衡”)状态。可然后手动地(或自动地)从接收器150移除并存储具有在内部密封的内容(例如，粉末材料和惰性气体环境)的料盒200，直至被需要用于相同或其他增材制造装置中的随后构建周期。

在另一个实施中，可重新密封盖子230包括螺纹帽。在一个示例中，螺纹帽包括主要特征，其中一旦料盒200安装在接收器150中，则通过自动化帽状物移除器接合该主要特征。在该示例中，自动化帽状物移除器将毂驱动到帽状物上，并使毂旋转以从料盒200释放帽状物。毂可进一步保持帽状物，使得一旦完成构建周期和/或再循环过程，则自动化帽状物移除器可将毂驱动回到料盒200上的螺纹凸台或盒口，以重新安装帽状物，从而密封内部的粉末材料和(惰性)环境。

在另一个实施中，可重新密封盖子230包括布置在容器210的出口222上的可密封阀，诸如球形阀、旋转阀或活塞阀。通常，在该实施中，当料盒200安装在增材制造装置100中时，阀接合接收器150并且接收器150内的致动器打开阀，以释放存储在料盒200内的粉末材料。接收器150还可间歇性地关闭阀，以中断来自料盒200的材料的分配，诸如在关于构建室内的每层粉末材料的熔化扫描周期期间。增材制造装置100还可经由阀将再循环材料泵送或分配回到料盒200中，并且接收器150可然后关闭阀，以将该再循环材料密封在料盒200内的惰性环境中。可选地，料盒200可包括多个可密封阀，诸如布置在出口222上以用于从料盒200分配材料的一个阀，布置在料盒200的入口上以用于接收新的或再循环粉末材料的第二阀，以及/或者用于使料盒200充满惰性气体的第三阀，并且阀中的每个可接合接收器150并且可响应地由增材制造装置100选择性地控制。

可选地，可重新密封盖子230可包括布置在料盒的出口222上的可重新密封滑动门或可重新密封环形开口机构，并且一旦料盒220安装在增材制造装置100中，则接收器150内的致动器可主动地打开滑动门或开口机构。如以上所描述，致动器还可在材料层到构建室的分配之间以及/或者一旦完成构建周期时关闭滑动门或开口机构。

然而，可重新密封盖子230可由任何其他形成组成，并且可通过任何其他合适方式暂时地与增材制造装置100内的元件交互，以打开并然后重新密封料盒200。

2.4标识符

在一个变型中，料盒200进一步包括标识符，其存储在容器210上并定义电子数据库的指示器，该电子数据库包括特定于容器210内所包含材料的数据。通常，标识符240用于使料盒200链接到从料盒200远程存储的计算机文件以及特定于料盒200和/或特定于其中所包含的粉末材料的存储数据。

在一个实施中，标识符240包括存储在RFID标签上的唯一数字字母序列号或序列，其中RFID标签布置在容器210上。在一个示例中，料盒200可进一步包括聚合物缓冲区242，其布置在容器210的外部表面上(如图5A中所示)，RFID标签布置在与容器210相对的聚合物缓冲区242上，并在存在由增材制造装置100生成的电磁场的情况下，无线传输唯一序列号。在该示例中，聚合物缓冲区242可使RFID标签从容器210和内部的粉末材料偏移，以使容器210和/或粉末不通过阻碍从增材制造装置100内的天线到RFID标签的无线功率传输来阻止RFID标签的操作。

在类似实施中，标识符240存储在NFC标签上，该NFC标签类似地布置在容器210上，并且增材制造装置100给NFC标签提供功率，以取回标识符240。

在另一个实施中，以条形码、QR码(如图5中所示)的形式在容器210上对标识符240进行编码，或者将其他字母数字或字符序列直接或以其他方式施加(例如，以贴纸形式)到料盒200的外部表面上。因此，当料盒200载入接收器150中时，光学传感器、扫描器或其他传感器可扫描来自料盒200的标识符240。

在另一个实施中，料盒200包括一组电触点，其电气联接到布置在料盒200内的存储器，存储器以数字格式存储标识符240。在该实施中，当料盒200载入接收器150中时，电触点可与接收器150内的插头或插座交互，以将数字标识符传输到增材制造装置100内，诸如经由I2C通信协议。

然而，在该变型中，标识符240可以通过任何其他数字、字母数字和/或打印符号格式存储在料盒200上，并以任何其他合适方式经由任何其他合适的有线或无线通信协议传输到增材制造装置100。因此，如以上和下面所描述，增材制造装置100可将从料盒200收集的标识符240传递到远程数据库，以取回对应于料盒200的计算机文件或者取回存储在计算机文件中的特定料盒或材料相关数据。可选地，增材制造装置100可类似地实施标识符240，以从本地存储器170(如图1中所示)或者磁盘驱动器取回计算机文件或者料盒或材料相关数据，其中磁盘驱动器安装在增材制造装置100中或者安装在增材制造装置100内联网的本地计算设备中。

在另一个变型中，料盒200包括存储器模块260，其本地存储包含相关料盒和/或材料相关数据的计算机文件。在该变型中，料盒200还可包括无线传输器250或无线收发器，其将计算机文件或来自计算机文件的选择数据直接无线播送到增材制造装置100，如图5A中所示。可选地，料盒200可包括一组电触点270，其中一旦将料盒200插入到接收器150中，其经由与增材制造装置100建立的有线连接将全部的计算机文件或来自其中的选择数据传送到增材制造装置100，如图5B中所示。在该变型中，增材制造装置100可将诸如构建周期数据的附加数据直接写入到料盒200内的存储器模块。

然而，料盒200可以通过任何其他合适方式将特定于料盒200和/或特定于其中所包含的粉末材料的标识符、选择料盒或材料数据或完整的计算机文件传送到增材制造装置100。

2.4附加传感器

如图5A中所示，料盒200的一个变型进一步包括环境传感器280，其联接到容器210的内部体积并输出对应于容器210内检测的氧气量的信号。在该变型中，环境传感器280用于检测料盒200内的环境的质量，诸如料盒200中的氧气量(例如，千分之一)或水分量(湿度)。例如，环境传感器280可随时间对料盒200内的环境进行取样，诸如在料盒200的寿命内或者构建周期期间每五秒一次，并且料盒200内的处理器可随时间整合料盒200内的所检测的氧气和水分的百分比，以计算其中所包含的粉末材料的氧气暴露和水分暴露。处理器可进一步计算料盒200内的粉末材料的降解，诸如基于在存在氧气和水的情况下的粉末材料的已知反应度。如果关于氧气的暴露、关于水分的暴露以及/或者所计算的粉末材料的降解超过所存储的阈值，则处理器可因此发出标志或触发警告，并且料盒内的无线传输器可将该警告或标志传输到增材制造装置100，以指示增材制造装置100料盒200内的粉末材料不适于用于制造三维结构。可选地，料盒200可诸如经由到增材制造装置100的有线或无线连接将这些环境相关数据中的任一个传输到增材制造装置100，并且增材制造装置100可分析这些数据，以确定粉末材料满足当前或即将到来的构建周期的材料要求，并相应地标志或接收料盒200，如下面所描述。

料盒200可类似地包括侵扰传感器，其检测可重新密封盖子230、容器210的损害或者容器210的内部体积和容器210的外部之间其他障碍物。在该变型中，料盒200可将通过侵扰传感器检测的侵扰事件直接传送到增材制造装置100，传送给操作者，或者传送到材料处理系统，以将料盒200标志为受损的，从而防止使用其中所包含的粉末材料用于随后的构建周期。例如，料盒200可进一步包括数字显示器(例如，电子墨水显示器)，其响应于料盒200的所检测的状态变化更新，诸如如果料盒200内的环境变化超过预设阈值(例如，千分之一的阈值氧气浓度)，如果料盒载入增材制造装置，如果料盒200被重新装载有新的或再循环的材料等等。料盒200还可包括输入区域(例如，按钮)，以使操作者可通过选择输入区域循环通过本地存储在料盒200上的料盒相关信息。

然而，料盒200可包含任何其他合适的传感器，用于检测料盒200和/或其中所包含的粉末材料的状态或使用，并且料盒200可以任何其他方式起作用，以便以任何其他合适方式将料盒200的检测状态或使用或者料盒200内容传送到增材制造装置100。

3.方法和应用

如图6中所示，用于在增材制造装置内构造三维结构的方法包括：在方框S110中从暂时到载入增材制造装置100中的料盒读取标识符；在方框S150中开始构建周期；在方框S160中，将一层粉末材料从料盒200分配到增材制造装置100的构建室120中；在方框164中，在构建周期期间，选择性地熔化该层的区域；在方框S170中，响应于构建周期的完成，将一定体积的疏松粉末材料从构建室120分配到料盒200中；以及在方框S180中，经由计算机网络通过属于构建周期的数据更新计算机文件，该计算机文件特定于料盒200并根据标识符进行访问。

如图7所示，方法的一种变型包括：在方框S140中，使邻近料盒的出口的增材制造装置100的区域充满惰性气体，该料盒载入到增材制造装置100中；在方框S142中，开启料盒200的出口；在方框S160中，从料盒200将一层粉末材料分配通过出口，到达增材制造装置100的构建室内120；在方框S164中，在构建周期期间，选择性地熔化一层粉末材料的区域；在方框S170中，响应于构建周期的完成，将一定体积的疏松粉末材料从构建室120分配到料盒200中；在方框S172中，使料盒200充满惰性气体；以及在方框S174中，重新密封具有一定体积的疏松粉末材料和惰性气体的所述料盒200的出口。

如图8所示，方法的另一个变型包括：在方框S110中，从暂时地载入增材制造装置100的料盒读取标识符；在方框S120中，基于标识符，从计算机网络取回用于料盒200内包含的粉末材料的激光熔化简档；在方框S160中，跨越增材制造装置100内的构建平台122，使从料盒200分配的一定体积的粉末材料成一层大致均匀的厚度水平；以及在方框S164中，根据激光熔化简档中定义的熔化参数选择性地熔化该层的区域。

如图9中所示，方法的另一个变型包括：在方框S110中，从暂时地载入增材制造装置100中的第一料盒读取第一标识符；在方框S112中，从暂时地载入增材制造装置100中的第二料盒读取第二标识符；在方框S130中，基于第一标识符，为第一料盒内包含的粉末材料从数据库取回第一构建周期历史记录数据；在方框S132中，基于第二标识符，为第二料盒内包含的粉末材料从数据库取回第二构建周期历史记录数据；在方框S136中，基于第一构建周期历史记录数据和第二构建周期历史记录数据，为第一料盒和第二料盒设置分配顺序；在方框S160中，从第一料盒将粉末材料分配到增材制造装置100内的构建室120中；以及在方框S162中，响应于第一料盒内的粉末材料的耗尽，根据分配顺序从第二料盒将粉末材料分配到构建室120中。

通常，可通过如上所述的增材制造装置100实施方法，以再循环疏松粉末材料，其被分配到构建室120中但未被熔化到三维结构中，一旦完成构建周期，则回到在增材制造装置100中载入的一个或多个料盒中。具体地，增材制造装置100可实施方法，以控制和维持粉末材料所暴露的环境，包括从料盒200到构建室120并返回，从而控制材料的降解(即，氧化)并延长其可使用寿命。方法可附加地或可选地由装置实施，以便为载入增材制造装置100中的粉末材料的一个或多个料盒取回构建参数、材料数据、料盒历史记录数据等等。具体地，增材制造装置100可实施方法，以从料盒200取回标识符，将该标识符传递到本地或远程数据库，并接收相应构建、材料和/或料盒数据。增材制造装置100可然后根据方法操纵这些数据，以在其中的三维结构的增材制造期间控制各种构建参数。

3.1标识符和相应数据

方法的方框S110详述从暂时地载入增材制造装置100的料盒读取标识符。通常，方框S110用于收集料盒200(或其中包含的材料)到附加数据的链接，该附加数据通过从料盒200远程地存储与料盒200有关(或与其中所包含的材料有关)。在以上所述的各种示例中，方框S110可从布置在料盒200上的射频识别标签接收唯一数字序列号，或者方框S110可扫描被施加在料盒200的外部上的代码，并将代码转化为字母数字标识符。

如图9所示，方法的一个变型还包括方框S112，其详述从暂时地载入增材制造装置100中的第二料盒读取第二标识符。方框S112可因此实施类似于方框S110的方法或技术，以收集标识符，其特定于第二料盒并与特定于(第一)料盒的标识符不同。在一个实施中，当如上所述的接收器150和/或支架将第一料盒转位到分配位置中时，方框S110从第一料盒读取标识符，并且一旦已经倒空并在分配位置中通过第二料盒替换第一料盒，则方框S112随后从第二料盒读取第二标识符。可选地，方框S110和S112可协作用于大致同时或立刻顺序地从载入增材制造装置100中的第一和第二(和其他)料盒读取标识符。然而，方框S110和S112可以通过任何其他方式起作用，以从载入增材制造装置100的相应料盒收集标识符。

方法的方框S120详述基于标识符从计算机网络取回料盒200内包含的粉末材料的激光熔化简档。通常，方框S120用于取回熔化粉末材料的参数，该参数通过标识符链接到料盒200内包含的材料。例如，方框S120可将在方框S110中收集的标识符传递到远程服务器，其连接到存储计算机文件的数据库，该计算机文件链接到当前操作的或“在现场”的每个料盒，并且方框S120可接收完整的计算机文件或来自计算机文件的选择数据，以对应于所接收的标识符。

在一个实施中，方框S120接收熔化扫描速度和激光熔化功率，以实现粉末材料的颗粒之间的所需的熔融和所需的熔化质量。在该实施中，熔化扫描速度可定义其中能量束在构建平台122上扫描的速度，平行扫描路径之间的跨过距离以及/或者先行或后行参数等等。此外，激光熔化功率可定义脉冲时间、操作频率或波长、占空比、一组激光二极管的总输出功率以及/或者布置在增材制造装置100内的一个或多个激光二极管的任何其他操作参数。增材制造装置100可因此通过根据熔化扫描速度和相关参数控制X和Y轴，以及通过根据激光熔化功率和相关参数控制激光二极管132在方框S164中实施这些参数。在该实施中，方框S120可附加地或可选地接收料盒200内所包含的粉末材料的目标熔化温度或目标熔化温度范围，并且增材制造装置可在方框S164中通过在扫描周期期间检测熔化位置内的最大温度、平均温度和/或温度梯度以及执行闭环反馈来实施这些参数，以便调节激光二极管132的功率输出和/或一个或多个致动器的扫描速度，以在扫描周期期间实现跨越不同熔化位置的目标熔化温度，如图8中所示。

方框S120可类似地(从计算机网络或数据库)取回激光退火简档，以实现粉末材料的先前熔融区域的所需应力释放。增材制造装置100可在方框S164中类似地实施这些参数(例如，退火扫描速度和激光退火功率)，以便当增材地制造结构时，逐层地使材料的熔化区域退火。

方框S120还可从数据库取回目标层厚度。方框S120可基于从数据库接收的材料类型、从数据库接收的颗粒尺寸(例如，4-5μm)以及/或者排队用于当前或随后构建周期的零件文件中所指定的制造公差可选地计算目标层厚度。增材制造装置100可然后在方框S160中通过以对应于(所接收或所计算的)目标层厚度的距离向下转位平台、将一定体积的材料分配为至少与目标层厚度和构建平台122的宽度和长度的产品同样大，以及然后跨越构建平台122扫视再涂叶片182来实施目标层厚度，以平整一定体积的分配材料。

方框S120可类似地收集构建参数，其对应于载入增材制造装置100中的第二料盒。然而，方框S120可取回任何其他相关构建参数数据，其与在方框S110中从料盒200收集的标识符关联，并且增材制造装置100可通过任何其他合适方式实施这些参数。可选地，方框S110和S120可协作用于直接从料盒200取回这些数据，诸如以上所描述。

如图9中所示，在另一个变型中，方法包括方框S130，其详述基于第一标识符从数据库取回第一料盒内所包含的粉末材料的第一构建周期历史记录数据。通常，方框S130用于取回属于料盒200中所包含的粉末材料的历史记录的信息。

在一个实施中，方框S130取回料盒200的再循环历史记录。例如，如果料盒200为新的且包含新的粉末材料，则方框S130可收集指示相同的料盒历史记录。类似地，如果料盒200先前用于构建周期中，以将旧的粉末材料供应到增材制造装置，但然后被倒空、清理并再填充有新(即，新的)粉末材料，则数据库可清除与料盒200关联的粉末历史记录，并通过料盒200填充有新粉末的日期来更新计算机文件，并且除了料盒200的使用期限、供应商和/或打开和重新密封周期的数目等等以外，方框S130可取回该日期。在这些示例中，方框S130可因此接收料盒200内所包含的材料的使用期限，其基于其中料盒200(再)填充有新材料的日期。

可选地，如果料盒200包含已经从先前构建周期再循环的材料，则方框S130可收集对应于这些先前构建周期的数据以及与在这些构建周期期间供应粉末材料的其他料盒相关的数据。例如，增材制造装置可在构建周期期间将来自多个料盒的粉末材料分配到构建室120中，并且这些料盒可包含具有不同使用期限、再循环历史记录等等的粉末材料。然而，由于来自这些料盒的材料在构建周期期间被分配到大体积中，并且一旦完成构建周期，可在再循环过程期间的传输回到料盒的期间混合，因此一个料盒可被再填充有通过另一个料盒被原始地供应到增材制造装置100的粉末材料。可因此通过其他料盒中所包含的材料的历史记录更新料盒的计算机文件，该其他料盒在相同的构建周期期间将材料供应到相同的增材制造装置，并且方框S130可因此取回料盒的历史记录数据，其为料盒200内所包含的粉末材料指定所有可能的源。例如，如果包含新材料的第一料盒与具有单个再循环周期关联的第二料盒载入增材制造装置中，则一旦在增材制造装置100处完成构建周期，可通过第二料盒的单个再循环历史记录以及当前构建周期数据更新与第一料盒关联的计算机文件。在该示例中，第三新料盒可与第一料盒载入第二增材制造装置，并且一旦在第二增材制造装置处完成构建周期，则通过第一料盒的再循环历史记录、第二料盒的再循环历史记录以及当前构建周期数据更新与第三料盒关联的计算机文件。此外，在该示例中，当第三料盒载入到第三增材制造装置中，以用于随后的构建时，方框S130可提取第三料盒中所包含的材料的最大或平均(例如，按重量或体积)可能使用年限、再循环周期的数目等等。

方框S130还可通过标识符收集与料盒200相关的其他数据，诸如材料的原产地、材料制造商、材料制造日期、材料发货日期、材料类型、料盒侵扰历史记录、料盒环境或泄漏数据等等。

在该变型中，方法可类似地包括方框S132，其详述基于第二标识符从数据库取回第二料盒内所包含的粉末材料的第二构建周期历史记录数据，如图9中所示。方框S132可因此如方框S130一样用于基于第二标识符收集第二料盒的历史记录。

3.2材料检查

如图9所示，方法的一个变型包括方框S134，其详述确认料盒200内的粉末材料以用于构建结构。通常，方框S136用于相对被分配到增材制造装置100或构建文件以用于即将到来的构建周期的构建需求，检查为料盒200收集的数据以及/或者方框S120、S130和/或S132中的材料，诸如材料使用期限、周期历史记录、材料类型、侵扰事件或料盒泄漏历史记录。方框S136可因此选择地批准或防止粉末材料从一个或多个料盒到增材制造装置100的分配。

在一个实施中，方框S136相对被指定用于排队构建文件中的三维结构的材料类型和最大材料使用期限来检查如在方框S130中收集的料盒内所包含的粉末材料的类型和使用年限。因此，如果料盒200中所包含的材料超过最大使用年限要求或者包含除了被指定用于即将到来的构建周期之外的材料，则方框S136可被动地放弃从料盒200将粉末材料供应到构建室120以用于即将到来的构建周期。方框S136还可触发可听和/或可见警告来提示操作者移除有问题的料盒以及通过具有合适材料类型和使用年限的另一个料盒替换。

在另一个实施中，方框S136相对用于即将到来的构建周期的再循环要求来检查料盒中所包含的粉末的再循环历史记录(如在方框130中所收集的)。例如，方框S136可在料盒200的操作历史记录期间，基于料盒200的再循环历史记录以及与料盒200载入各种增材制造装置的其他料盒的再循环历史记录来推断完成料盒200中所包含的粉末材料的可能再循环周期的最大数目。在该示例中，方框S136可将料盒200内的材料的再循环周期的所计算的最大数目与排队构建文件中定义的再循环要求比较，并相应地批准或防止材料从料盒200的分配。

在另一个实施中，方框S136相对与即将到来的或当前构建周期关联的材料级别要求来检查联接到料盒200的内部体积的环境传感器。例如，如上所描述，方框S136可包括随时间整合料盒200内检测的氧气和/或水分水平，以估测内部所包含的粉末材料的降解。因此，如果料盒200的内部体积已经暴露于大于阈值量的氧气和/或阈值量的水分，则方框S136可阻止材料从料盒200的分配以及/或者触发警告以提示从增材制造装置100移除或替换料盒200。

然而，方框S136可相对在增材制造装置100中存储的或者在构建文件中定义以用于当前或即将到来的构建周期的任何其他参数或要求来检查任何其他材料，以及/或者方框S130中所收集的料盒相关数据。

如图9中所示，在一个变型中，方框S136进一步用于基于在方框S130中收集的构建周期历史记录数据，为载入增材制造装置100的料盒设置分配顺序。在一个实施中，方框S136基于与载入增材制造装置100中的各种料盒内所包含的材料关联的最大(计算)使用年限，生成分配顺序。例如，一旦方框S136验证载入增材制造装置100中的所有料盒满足如上所述的各种材料要求，则方框S136可选择包含最旧粉末材料的料盒，以首先将其内容完全分配到增材制造装置100的构建室120中，随后是包含第二最旧粉末材料的第二料盒等等，使得在构建周期期间首先使用(潜在)最旧粉末材料。在另一个示例中，方框S136可设置分配顺序，其指定从载入增材制造装置100中的所有料盒中包含新的和/或初期的粉末材料的料盒进行分配，使得具有最高可能等级的材料首先用于在构建周期期间熔化到构建平台122的新结构的底部。在该示例中，方框S136可进一步选择包含最旧(并因此潜在地最低级别)材料的料盒，以仅针对贯穿相对低应力或相对疏松公差体积的结构的层，将其内容分配到构建室120中。

在另一个实施中，方框S136生成分配顺序，其根据与第一料盒内的粉末材料关联的构建周期的日期在与第二料盒内的粉末材料关联的构建周期的最老日期之前，使来自第一料盒的粉末材料的分配排队在来自第二料盒的粉末材料的分配之前。方框S136可类似地基于与每个料盒中所包含的材料关联的构建周期的数目，对从载入增材制造装置100中的料盒的材料分配排序，诸如通过选择包含与构建周期的最大数目关联的材料的料盒，用于被分配到构建室120中的第一组层或者对应于当前正在构造的或排队用于随后构建周期的低应力或疏松公差体积的结构的层。然而，方框S136可以通过任何其他方式起作用，以对载入增材制造装置100的不同料盒的材料分配排序，并根据方框S130中收集的任何其他参数或材料值。

3.3构建周期

如图6中所示，方法的一个变型包括方框S150，其详述开始构建周期。通常，方框S150用于开始准备增材制造装置100内的内部环境的过程，以用于构建周期，并根据载入增材制造装置100中的构建文件(例如，机床程序)，开始增材制造装置100的构建室120内的三维结构的增材制造。例如，方框S150可响应于到增材制造装置100的“周期开始”输入，根据选择构建文件通知增材制造装置100开始构建周期。方框S150还可响应于确认载入增材制造装置100中的一个或多个料盒的构建周期历史记录数据满足再循环粉末材料的周期限制或被指定用于三维结构的其他材料要求的材料要求(如方框S136中所确定的)，来提示增材制造装置100实施方法的各个方框，诸如方框S140和S142。然而，方框S150可通过任何其他方式起作用，以开始构建周期。

如图7中所示，方法的另一个变型包括方框S140，其详述使邻近载入增材制造装置100中的料盒的出口的增材制造装置100的区域充满惰性气体。通常，方框S140用于排出包含或接触从一个或多个料盒分配的粉末的增材制造装置100的一个或多个体积内的氧气、水分和其他气体或蒸汽，以阻止构建周期期间粉末材料的降解。在一个实施中，方框S140以诸如氩气或氮气的惰性气体清除料盒200和构建室120之间的空气。例如，方框S140可通过缓慢地将氩气释放或泵送通过增材制造装置100的内部体积来排出料盒200和构建室120之间的气体。方框S140还可在布置在设备内的一个或多个环境传感器内相互作用，以控制到增材制造装置100的速率或供应或惰性气体，并在构建周期期间延迟或触发随后的步骤。然而，方框S140可通过任何其他方式起作用，以控制和维持增材制造装置100内的环境。

如图7中所示，方法的一个变型进一步包括方框S142，其详述开启料盒200的出口。通常，一旦已经建立了料盒200的出口周围的惰性环境(例如，达到以增材制造装置100内千分之一测量的阈值氧气浓度)，则方框S142用于打开载入增材制造装置100中的料盒。在以上所述的一个示例中，方框S142包括刺穿关于料盒200的出口布置的盖子，从而从料盒200释放粉末材料。在以上所述的另一个示例中，方框S142包括响应于料盒200和构建室120之间所检测的氧气浓度降到阈值氧气浓度以下，诸如通过反拧来移除在料盒200的输出上密封的盖子。然而，方框S142可通过任何其他方式起作用，以开启料盒200。

如图6中所示，方法的一个变型还包括方框S160，其详述通过出口将一层粉末材料从料盒200分配到增材制造装置100的构建室120中。通常，方框S160用于从料盒200分配一定体积的粉末材料，以及将一定体积的粉末材料平整为直接在构建平台上或者在被分配到并被平整在构建平台122上的其他先前一层粉末材料之上的一层。例如，在开始构建周期之后并在随后层的粉末材料的扫描周期之间，方框S160可通过斜槽从料盒200重力馈送构建文件中所定义的预设体积的材料或者对应于目标层厚度和构建平台122的维度的一定体积的材料，并分配到构建室120中。在该示例中，方框S160还可控制在构建平台122上方布置在构建室120中的再涂叶片182，以将每一分配体积的粉末材料平整为一层大致均匀的厚度，其接近构建文件或与料盒200或其中所包含的材料关联的计算机文件中指定的目标层厚度。

方框S160还可将从料盒分配的粉末材料传递通过布置在料盒200和构建室120之间的过滤器，以捕获大于被指定用于构建周期的阈值最大颗粒尺寸以及/或者小于被指定用于构建周期的阈值最小颗粒尺寸的颗粒。

如图9中所示，在该变型中，方法还可包括方框S162，其详述响应于载入增材制造装置100中的第一料盒内的粉末材料的耗尽(即，一旦完全倒空了第一料盒)，从同样载入增材制造装置100中的第二料盒分配粉末材料，诸如根据方框S136中输出的分配顺序。例如，方框S162可从分配位置将第一料盒向前转位到空位置，并从保持位置将第二料盒向前转位到分配位置。在该示例中，方框S162可弧形地向前转位圆柱形支架，其中圆柱形支架支撑第一料盒和第二料盒，并且其中支架将料盒垂直取向，其中其出口在分配位置中的低点处，以将粉末材料分配到增材制造装置100中，如以上所描述。方框S162可以可选地在保持、分配、空和/或再载入位置之间线性地转位所载入的料盒，如以上所描述。然而，方框S162可以与增材制造装置100的任何其他致动器或子系统交互，以便选择性地从载入增材制造装置100中的不同料盒打开分配粉末材料。

如图8所示，方法的一个变型还包括方框S164，其详述在构建周期期间选择性地熔化该层的区域。通常，方框S164用于间歇性地朝向构建室120内的一层粉末材料投射激光束，以选择性地熔化该层的区域。例如，在构建周期期间，增材制造装置100可实施方框S164，以给一个或多个激光二极管提供功率以及/或者以调节光束聚焦光学元件，以实现在方框S120中收集的激光熔化简档中定义的激光功率。在该示例中，方框S164还可以通过在方框S120中收集的激光熔化简档中定义的熔化扫描速度，跨越该层扫描能量束。增材制造装置100可类似地实施方框S164，以控制一个或多个激光二极管、光束聚焦光学元件和/或X和Y致动器，以实现在方框S120中收集的退火简档中指定的激光退火功率和/或退火扫描速度。

在一个实施中，方框S164与光学传感器140和处理器160相互作用，以检测该层的熔化区域的温度，并然后实施闭环反馈，以基于第一熔化区域的检测温度以及构建文件或激光熔化简档中指定的目标熔化温度范围，调节能量束的功率，该能量束沿扫描路径朝向邻近第一区域的该层的第二区域投射，如以上所描述。方框S164可类似地实施闭环反馈，以基于退火位置的检测温度以及在方框S120中收集的激光退火简档中定义的目标退火温度，调节能量束的光束功率、光斑尺寸等等，该能量束在退火周期期间朝向一层粉末材料投射，如图8中所示。方框S164可以附加地或可选地根据退火位置的检测温度和目标退火温度，在退火周期期间调整能量束的扫描速度。然而，方框S164可通过任何其他方式起作用，以实施在方框S120中收集的熔化和/或退火简档。

3.4材料再循环

如图7中所示，方法的一个变型包括方框S170，其详述响应于完成构建周期，从构建室120将一定体积的疏松粉末材料分配到料盒200中。通常，方框S170用于从构建室120将疏松(即，未使用的)粉末材料返回到载入增材制造装置100中的一个或多个料盒中，以使材料可在相同或其他增材制造装置中用于随后的构建周期。

在一个实施中，响应于完成构建周期，方框S170将构建平台122在构建室120中下降，以通过接近构建室120的底部的暴露的排放口128释放疏松粉末材料，如以上所描述。可选地，方框S170可释放在构建室120的侧面中或在构建平台122中的捕获门，以从构建室120释放疏松材料。可选地，方框S170可将疏松粉末材料用虹吸管或真空装置吸出构建室120。然而，方框S170可通过任何其他方式起作用，以主动地或被动地从构建室120提取疏松、未使用的材料。

在其中在构建周期期间将料盒保持为单个垂直取向中的一个实施中，方框S170可将从构建室120释放的疏松粉末材料上升回到料盒200，诸如通过从其最初分配来自料盒200的材料的相同出口，或者通过料盒200中的入口，诸如与出口相对的入口，以使材料可被重力馈送回到料盒200中。可选地，方框S170可控制支架或其他致动器，以倒转料盒200，并然后主动地通过相同出口将来自构建室120的疏松粉末上升回到料盒200中，其中先前通过该相同出口分配来自料盒200的材料。例如，方框S170可将料盒200从分配位置向前转位到再填充位置中。可选地，方框S170可与致动器相互作用，以将料盒200从其中将材料从料盒200重力馈送到构建室120中的第一垂直位置移动到第一垂直位置下面的第二垂直位置，以将从构建室120释放的材料重力馈送回到料盒200中。

在另一个实施中，方框S170将疏松材料从构建室120分配到新料盒中，诸如布置在构建室120下面的新料盒，使得可从构建室120被动地将疏松材料分配(例如，重力馈送)到新料盒中。

方框S170还可在将疏松材料分配到一个或多个料盒之前，主动地或被动地使来自构建室120的疏松粉末材料通过过滤器，从而从被馈送回到料盒200中的疏松材料流移除过大、过小或者在可接受的颗粒尺寸范围之外的颗粒。

方框S170还可检测料盒的填充水平或者被分配回到料盒200中的材料的体积。因此，如果当已经达到料盒200的阈值填充水平时，增材制造装置100中剩余附加疏松粉末材料，则方框S170可转换为再填充第二料盒。例如，方框S170可将再填充的料盒从再填充位置转位到密封位置，其中方框S172和S174协作用于重新密封整个料盒，并在过程中将空料盒转位到再填充位置。可选地，方框S170可与方框S172和S174协作，以在将料盒200转位到保持位置之前，密封填充的料盒。

然而，方框S170可通过任何其他方式起作用，以将疏松材料从构建室120返回到载入增材制造装置100中的一个或多个料盒中。

如图7中所示，在该变型中，方法还可包括方框S172，其详述使料盒200充满惰性气体。通常，方框S172用于将料盒200的内部体积维持或者返回到适用于存储粉末材料的惰性环境。在一个实施中，在方框S170将材料分配回到料盒200之前，方框S172清除来自料盒200的气体，并通过氩气、氮气或其他惰性气体再填充料盒200。可选地，一旦完全地再填充料盒200(或一旦构建室120倒空疏松材料)并在方框S174重新密封料盒200之前，方框S172可将惰性气体注入或泵送到料盒200中。然而，方框S172可通过任何其他方式起作用，以在料盒200在方框S174中被释放之前，改变或保护再填充料盒内的惰性环境。

如图7中所示，在该变型中，方法可因此还包括方框S174，其详述重新密封料盒200的出口，料盒200在惰性环境内包含再循环粉末材料。通常，方框S174用于关闭料盒200，以便为料盒200从增材制造装置100的移除以及潜在(长期)存储作准备。例如，方框S174可与致动器相互作用，以将螺纹帽状物返回到料盒200的螺纹出口或螺纹盒口。在另一个示例中，方框S174与致动器相互作用，以在料盒200的出口(和/或入口)上施加背胶聚合物密封。在另一个示例中，方框S174与致动器或增材制造装置100内的被动元件相互作用，以将布置在料盒200的出口(和/或入口)内的隔膜从打开位置锁定到闭合关闭。然而，方框S174可通过任何其他方式起作用，以在完成构建周期后，重新密封填充有再循环粉末材料的料盒的出口(和/或入口)。

此外，在该变型中，方法可包括方框S180，其详述经由计算机网络通过属于构建周期的数据更新计算机文件，计算机文件特定于料盒200并根据标识符访问，如图6中所示。通常，方框S180用于将属于料盒200和/或属于其中包含的材料的新数据写入到相应计算机文件中。例如，计算机文件可远程地存储在远程数据库中，并且方框S180可经由计算机网络将新的或更新的数据传输到远程数据库。在另一个示例中，计算机文件本地存储在增材制造装置100上，诸如在本地硬盘驱动器上，并且方框S180将新的或更新的数据写入到本地硬盘驱动器。在另一个示例中，计算机文件存储在料盒200上的存储器中，并且方框S180经由有线或无线通信协议将新的或更新的数据传送到料盒200。

在一个实施中，一旦再循环材料被分配回到载入增材制造装置100中的料盒中，方框S180选择与从料盒200读取的标识符(例如，在方框S110中)关联的计算机文件，并通过构建周期的日期和对应于构建周期的序列号更新计算机文件。方框S180可以附加地或可选地通过从载入装置的其他料盒读取的标识符更新计算机文件，使得可经由这些标识符将料盒200中所包括的材料的历史记录链接到其他料盒，其中在构建周期期间从该其他料盒将材料分配到增材制造装置100中。类似地，方框S180可取回与载入增材制造装置100的第二料盒关联的第二计算机文件的全部或一部分，并使与载入增材制造装置100的第一料盒关联的第一计算机文件添加有第二计算机文件的全部或一部分，反之亦然，使得在结束构建周期后，对应于包含源自其他料盒的再循环材料的料盒的计算机文件反映相应料盒中所包含的所有颗粒的大致完整的使用和再循环历史记录。

在另一个实施中，方框S180进一步与光学传感器140和/或以上所述的过程协作，以便通过在最近构建周期期间收集的温度数据更新计算机文件，其与包含再循环材料的料盒关联。例如，方框S180可与光学传感器140协作，以用于在构建周期期间检测一层粉末材料的未使用区域的温度，并且方框S180可然后通过这些检测的温度更新计算机文件。因此，在随后的构建周期期间，方框S136可使在先前构建周期期间通过现包含在料盒200内的粉末材料维持的温度与材料的降解关联，并接受或拒绝料盒200中的材料，以因此用于随后构建周期中的使用。在该实施中，方框S180可通过最大温度、平均温度、最小温度、最大或一般温度梯度或者在最近构建周期期间通过再循环粉末材料维持的任何其他检测的温度相关参数更新计算机文件。然而，方框S180可通过任何其他合适或相关数据为包含再循环材料的料盒更新计算机文件。

实施例的系统和方法可被至少部分实施和/或实现作为机器，其经配置接收存储计算机可读指令的计算机可读介质。可通过整合有应用程序、小应用程序、主机、服务器、网络、网站、通信服务、通信接口、装置的硬件/固件/软件元件、激光烧结设备、用户计算机或移动设备或其任何合适组合的计算机可执行部件执行指令。实施例的其他系统和方法可被至少部分实施和/或实现作为机器，其经配置接收存储计算机可读指令的计算机可读介质。可通过由整合有以上所述类型的装置和网络的计算机可执行部件整合的计算机可执行部件执行指令。计算机可读介质可存储在任何合适的计算机可读媒介上，诸如RAM、ROM、闪存、EEPROM、光学设备(CD或DVD)、硬盘驱动器、软盘驱动器或任何合适设备。计算机可执行部件可为处理器，尽管任何合适的专用硬件设备可以(可选地或附加地)执行指令。

本领域技术人员将从先前详细描述以及从图示和权利要求理解，可在不脱离如以下权利要求定义的本发明的范围的情况下，对本发明的实施作出修改和改变。

Claims (40)

1.一种用于在激光烧结装置内构造三维结构的方法，所述方法包括：

·从暂时地载入所述增材制造装置中的料盒读取标识符；

·发起构建周期；

·将一层粉末材料从所述料盒分配到所述增材制造装置的构建室；

·在所述构建周期期间，选择性地使所述层的区域熔化；

·响应于所述构建周期的完成，将一定体积的疏松粉末材料从所述构建室分配到所述料盒中；以及

·经由计算机网络用关于所述构建周期的数据更新计算机文件，所述计算机文件特定于所述料盒并根据所述标识符进行访问。

2.根据权利要求1所述的方法，其中用关于所述构建周期的数据更新所述计算机文件包括：将所述构建周期的日期和对应于所述构建周期的序列号写入所述计算机文件，所述计算机文件与所述标识符关联并存储在远程数据库上。

3.根据权利要求1所述的方法，其中将所述一层粉末材料分配到所述构建室包括：将当前体积的金属粉末从所述料盒分配到所述构建室以及跨越通过所述增材制造装置内的构建平台支撑的先前一层金属粉末，使所述预设体积的金属粉末平整成一层大致均匀的厚度。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括对邻近所述料盒的出口的所述增材制造装置的区域充注惰性气体，并刺穿关于所述出口布置的盖子，以开启所述料盒的所述出口。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括响应于所述构建周期的完成，对所述料盒充注所述惰性气体，并重新密封带有所述一定体积的疏松粉末材料和所述惰性气体的所述料盒的所述出口。

6.根据权利要求4所述的方法，其中对邻近所述出口的所述增材制造装置的所述区域充注所述惰性气体包括：通过氩气清除所述料盒和所述构建室之间的空气。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述标识符从所述计算机文件检索用于所述料盒内包含的粉末材料的构建周期历史记录数据，其中从所述料盒分配所述一层粉末材料包括：响应于确认所述构建周期历史记录数据满足针对所述三维结构所规定的再循环的粉末材料的材料周期限制，从所述料盒分配所述一层粉末材料。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：从暂时地载入所述增材制造装置的第二料盒读取第二标识符，基于所述第二标识符从所述计算机网络检索用于所述第二料盒内包含的粉末材料的第二构建周期历史记录数据，以及根据所述构建周期历史记录数据超过针对所述三维结构所规定的所述材料周期限制，忽略对所述第二料盒内包含的粉末材料的分配。

9.根据权利要求1所述的方法，其中将所述一定体积的疏松粉末材料分配到所述料盒中包括使所述料盒从分配位置向前转位到再填充位置。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括读取联接到暂时地布置在所述增材制造装置内的第二料盒的内部体积的环境传感器，以及根据从所述环境传感器接收的信号指示所述第二料盒内的氧气的存在超过阈值氧气浓度，忽略对所述第二料盒内包含的粉末材料的分配。

11.根据权利要求1所述的方法，其中从所述料盒读取所述标识符包括从布置在所述料盒上的射频识别标签接收唯一的料盒标识符。

12.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述构建周期期间检测邻近所述层的熔化区域的、所述层的区域的温度，以及用在返回到所述料盒的一定体积的疏松粉末材料内维持的检测到的温度更新所述计算机文件。

13.根据权利要求1所述的方法，其中将所述一层粉末材料分配到所述构建室包括将所述料盒限制在第一垂直取向中，以从所述料盒的出口重力供给所述粉末材料，并且其中将所述一定体积的疏松粉末材料分配到所述料盒中包括从所述第一垂直取向倒转所述料盒，以将所述一定体积的疏松粉末材料重力供给到所述料盒的所述出口。

14.一种用于在激光烧结装置内构造三维结构的方法，所述方法包括：

·对邻近载入到增材制造装置中的料盒的出口的所述增材制造装置的区域充注惰性气体；

·开启所述料盒的所述出口；

·从所述料盒通过所述出口将一层粉末材料分配到所述增材制造装置的构建室内；

·在构建周期期间，选择性地熔化所述一层粉末材料的区域；

·响应于所述构建周期的完成，将一定体积的疏松粉末材料从所述构建室分配到所述料盒中；

·对所述料盒充注所述惰性气体；以及

·重新密封带有所述一定体积的疏松粉末材料和所述惰性气体的所述料盒的所述出口。

15.根据权利要求14所述的方法，其中对邻近所述出口的所述增材制造装置的所述区域充注包括通过惰性气体移置所述料盒和所述构建室之间的空气，并且其中开启所述料盒包括响应于在所述料盒和所述构建室之间检测到的氧气的浓度降到阈值氧气浓度以下，移开密封在所述输出端之上的盖子。

16.根据权利要求14所述的方法，其中将所述一层粉末材料分配到所述构建室中包括跨越所述增材制造装置内的先前一层金属粉末，平整从所述料盒分配的当前体积的金属粉末，并且其中选择性地熔化所述层的区域包括间歇地朝向所述层投射激光束，以熔化所述层内的金属粉末的区域。

17.根据权利要求14所述的方法，其中将所述一定体积的疏松粉末材料分配到所述料盒中包括：将疏松粉末材料分配到所述料盒中，一直到阈值填充水平。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：

·从暂时地载入所述增材制造装置的第二料盒将第二层粉末材料分配在所述一层粉末材料之上，

·响应于实现所述料盒内的所述阈值填充水平，从所述构建室将第二体积的疏松粉末材料分配到所述第二料盒中，

·对所述第二料盒充注所述惰性气体，以及

·重新密封带有所述第二体积的疏松粉末材料和所述惰性气体的所述第二料盒的出口。

19.根据权利要求14所述的方法，其中将所述一层粉末材料分配到所述构建室中包括使从所述料盒分配的粉末材料通过所述料盒和所述构建室之间的第一过滤器，所述第一过滤器使小于阈值尺寸的颗粒通过并保留大于所述阈值尺寸的颗粒，并且其中将所述一定体积的疏松粉末材料分配到所述料盒中包括使来自所述构建室的所述一定体积的疏松粉末材料通过第二过滤器。

20.根据权利要求14所述的方法，其中将所述一定体积的疏松粉末材料分配到所述料盒中包括：响应于所述构建周期的完成，降下所述构建室内的构建平台，以通过接近所述构建室的底部的暴露的排放口释放疏松粉末材料，所述构建平台支撑所述层，并将通过所述排放口从所述构建室倒空的疏松粉末材料上升到所述料盒中。

21.一种用于在增材制造装置内构造三维结构的方法，所述方法包括：

·从暂时地载入所述增材制造装置的料盒读取标识符；

·基于所述标识符，从计算机网络检索用于所述料盒内包含的粉末材料的激光熔化简档；

·跨越所述增材制造装置内的构建平台，使从所述料盒分配的一定体积的粉末材料平整成一层大致均匀的厚度；以及

·根据所述激光熔化简档中定义的熔化参数选择性地熔化所述层的区域。

22.根据权利要求220所述的方法，还包括基于所述标识符，从所述计算机网络检索用于所述料盒内包含的粉末材料的激光退火简档，并根据所述激光退火简档中定义的退火参数，选择性地使所述层的熔化区域退火。

23.根据权利要求·2所述的方法，其中检索所述激光熔化简档包括接收熔化扫描速度和激光熔化功率，其中检索所述激光退火简档包括接收退火扫描速度和激光退火功率，其中选择性地熔化所述层的区域包括以所述熔化扫描速度跨越所述层扫描所述激光熔化功率的第一能量束，并且所述方法还包括通过以所述退火扫描速度跨越所述层扫描所述激光退火功率的第二能量束，使所述层的熔化区域退火。

24.根据权利要求220所述的方法，其中检索所述激光熔化简档包括接收用于所述料盒内包含的粉末材料的目标熔化温度范围，并且其中选择性地熔化所述层的区域包括检测所述层的第一熔化区域的温度，以及基于所述第一熔化区域的所述温度和所述目标熔化温度范围，调整朝向邻近所述第一熔化区域的所述层的第二区域投射的能量束的功率。

25.根据权利要求220所述的方法，其中检索所述激光熔化简档包括经由所述计算机网络从远程数据库接收目标层厚度，其中将所述一定体积的粉末材料平整成所述层包括：对应于所述目标层厚度和所述构建平台的维度分配所述一定体积的粉末材料，以及跨越所述构建平台，以接近所述目标层厚度的大致恒定厚度平整所述一定体积的材料。

26.根据权利要求220所述的方法，其中从所述料盒读取所述标识符包括扫描施加在所述料盒的外部上的编码，并将所述编码转化为字母数字标识符，其中检索所述激光熔化简档包括接收所述料盒内包含的粉末材料的类型和使用年限的标识，并根据针对所述三维结构所规定的材料类型和最大材料使用年限，检查所述料盒内包含的粉末材料的类型和使用年限。

27.一种用于在激光烧结装置内构造三维结构的方法，所述方法包括：

·从暂时地载入所述增材制造装置的第一料盒读取第一标识符；

·从暂时地载入所述增材制造装置的第二料盒读取第二标识符；

·基于所述第一标识符，从数据库检索用于所述第一料盒内包含的粉末材料的第一构建周期历史记录数据；

·基于所述第二标识符，从所述数据库检索用于所述第二料盒内包含的粉末材料的第二构建周期历史记录数据；

·基于所述第一构建周期历史记录数据和所述第二构建周期历史记录数据，为所述第一料盒和所述第二料盒设置分配顺序；

·将来自所述第一料盒的粉末材料分配到所述增材制造装置内的构建室中；以及

·响应于所述第一料盒内的粉末材料的用尽，根据所述分配顺序将来自所述第二料盒的粉末材料分配到所述构建室中。

28.根据权利要求227所述的方法，还包括基于所述第一标识符从所述数据库检索激光熔化简档，所述激光熔化简档定义扫描速度、目标层厚度和用于熔化从所述第一料盒分配的粉末材料的输出功率，其中将来自所述第一料盒的粉末材料分配到所述构建室中包括将一系列层的粉末材料分配到所述构建室中，所述一组层中的每层接近所述目标层厚度，且所述方法还包括通过以所述扫描速度跨越所述构建室扫描所述输出功率的能量束来选择性地熔化粉末材料的所述一组层中的每层的区域。

29.根据权利要求227所述的方法，其中从所述第一料盒读取所述第一标识符包括从布置在所述第一料盒上的射频识别标签接收唯一的料盒标识符，并且其中检索所述第一构建周期历史记录包括经由计算机网络将所述唯一的料盒标识符传递到所述数据库，并接收通过现存储在所述第一料盒中的粉末材料执行的先前构建周期的日期历史记录，在完成先前的构建周期之后，所述第一料盒中的粉末材料被再循环和返回到所述第一料盒，并且其中设置所述分配顺序包括：根据与所述第一料盒内的粉末材料关联的构建周期的日期早于与所述第二料盒内的粉末材料关联的构建周期的最早日期，将来自所述第一料盒的粉末材料的分配设置为在来自所述第二料盒的粉末材料的分配之前。

30.根据权利要求227所述的方法，还包括从暂时地载入所述增材制造装置内的第三料盒读取第三标识符，以及基于所述第三标识符从所述数据库检索所述第三料盒内包含的粉末材料的最大使用年限，其中设置所述分配顺序包括基于针对当前构建周期所规定的最大使用年限阈值以及所述第三料盒内包含的粉末材料的所述最大使用年限，放弃从所述第三容器将粉末材料供给到所述构建室。

31.根据权利要求227所述的方法，其中分配来自所述第二料盒的粉末材料包括使所述第一料盒从分配位置向前转位到空位置，以及使所述第二料盒从保持位置向前转位到所述分配位置。

32.根据权利要求31所述的方法，其中使所述第二料盒从所述保持位置向前转位到所述分配位置包括使圆柱形支架弧形地转位，所述圆柱形支架支撑所述第一料盒和所述第二料盒，所述第二料盒的轴线垂直取向且出口处于低点处，以便在所述分配位置中将粉末材料分配到所述增材制造装置中。

33.一种料盒，其包括：

·容器，其界定出口；

·接合特征，其配置为在增材制造装置内暂时地支撑所述容器；

·可重新密封盖子，其布置在所述出口上并配置为暂时地接合所述增材制造装置内的元件，所述元件选择性地在以下设置之间转换所述盖子：

○闭合设置，所述可重新密封盖子在所述闭合设置中将粉末材料密封在所述容器内的惰性气体环境中，以及

○打开设置，所述可重新密封盖子在所述打开设置中将粉末材料释放到所述容器中，

·标识符，其存储在所述容器上并定义电子数据库的指示器，该电子数据库包括特定于所述容器中包含的材料的数据。

34.根据权利要求33所述的料盒，其中所述接合特征在第一垂直取向以及与所述第一垂直取向垂直相反的第二垂直取向中支撑所述容器，其中，在所述可重新密封盖子处于所述打开设置时，所述出口从处于所述第一垂直取向的所述容器向外重力供给粉末材料，并将重力供给的再循环粉末材料接收到在所述第二垂直取向中的所述容器中。

35.根据权利要求33所述的料盒，还包括布置在所述容器的外部表面上的聚合物缓冲区，并且其中所述标识符包括射频识别标签，该射频识别标签布置在与所述容器相对的所述聚合物缓冲区上，并响应于接近由所述增材制造装置生成的电磁场而传输唯一的序列号。

36.根据权利要求33所述的料盒，其中所述接合特征将所述容器锁定在所述增材制造装置内的接收器中，并且其中所述标识符包括唯一的序列号，该唯一的序列号印刷在与所述接收器内的光学传感器对准的、所述容器的外部区域上。

37.根据权利要求36所述的料盒，其中所述接合特征从线性滑轨支撑所述容器，该线性滑轨从所述接收器延伸，当所述容器沿所述线性滑轨线性地插入所述接收器中时，所述唯一的序列号在通过所述光学传感器时被扫描。

38.根据权利要求33所述的料盒，还包括环境传感器，所述环境传感器联接到所述容器的内部体积并输出对应于所述容器内检测到的氧气量的信号。

39.根据权利要求38所述的料盒，还包括无线传输器，该无线传输器联接到所述容器并无线地播送所述标识符以及对应于所述容器内检测到的氧气量的所述信号。

40.根据权利要求33所述的料盒，其中所述接合特征包括螺纹圆筒，所述螺纹圆筒从所述容器延伸、关于所述出口布置，并接合在所述增材制造装置内的螺纹接收器，并且其中所述可重新密封盖子包括裂缝聚合物膜，所述裂缝聚合物膜跨越所述出口布置并能够被所述元件刺破，以将所述可重新密封盖子从所述闭合设置转换到所述打开设置。