CN105408039B - 用于增材制造的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于通过粉末床的各部分的连续熔合而形成三维制品的方法，所述部分对应于所述三维制品的连续的横截面，所述方法包括以下步骤：提供所述三维制品的模型；在工作台上提供第一粉末层；将来自第一能量束源的第一能量束导向至所述工作台上方，造成所述第一粉末层根据所述模型在第一所选位置熔合以形成所述三维制品的第一横截面；将来自第二能量束源的第二能量束导向至所述工作台上方，造成所述第一粉末层根据所述模型在第二所选位置熔合以形成所述三维制品的第一横截面，其中，所述第一粉末层的所述第一和第二位置彼此至少部分地重叠。

Description

用于增材制造的方法和设备

发明背景

技术领域

本发明涉及用于三维制品的增材制造的方法和设备。

背景技术

自由成型制造或增材制造是一种用于通过施加到工作台的粉末层的所选部分的连续熔合来形成三维制品的方法。US 2009/0152771公开了根据此技术的方法和设备。

这样的设备可包括：工作台，所述三维制品将在该工作台上形成；粉末分配器，其布置用于将粉末薄层铺设在工作台上，以用于形成粉末床；射线枪，其用于将能量递送至粉末，从而进行粉末的熔合；用于控制由所述粉末床上方的射线枪发出的射线的元件，该射线用于通过所述粉末床的部分的熔合而形成所述三维制品的横截面；以及控制计算机，其中存储关于三维制品的连续的横截面的信息。通过由粉末分配器连续铺设的粉末层的连续形成的横截面的连续熔合来形成三维制品。

因此，需要一种能够构建越来越大的三维制品的增材制造技术。增加构建体积也需要波束功率源的较高波束功率和/或波束源的较高偏转角度(这可能导致加工困难)，以便在整个构建区域上保持相等的束斑质量。

发明概要

本发明的目的是提供一种方法和设备，所述方法和设备能够实现通过自由成型制造或增材制造生产的三维制品的大的构建体积，而不牺牲能量束斑的质量。

在本发明的第一方面中，提供了一种用于通过粉末床的各部分的连续熔合而形成三维制品的方法，所述部分对应于该三维制品的连续的横截面。所述方法包括以下步骤：提供所述三维制品的模型；在工作台上提供第一粉末层；将来自第一能量束源的第一能量束导向至所述工作台上方，造成所述第一粉末层根据所述模型在第一所选位置熔合以形成所述三维制品的第一横截面的第一部分；将来自第二能量束源的第二能量束导向至所述工作台上方，造成所述第一粉末层根据所述模型在第二所选位置熔合以形成所述三维制品的第一横截面的第二部分，其中，所述第一粉末层的所述第一和第二位置在重叠区中彼此至少部分地重叠。

本发明的各种实施方案的示例性优点在于，波束枪对准中的少量偏差可能不会影响三维制品的总体质量，因为两个波束彼此至少部分地重叠。本发明的另一个优点可能是，可以使用较大的波束偏转角度，而不牺牲束斑大小和波束形状。

在本发明的一个示例性实施方案中，彼此至少部分地重叠的所述第一粉末层的所述第一和第二位置由分别来自所述第一和第二能量束源的所述第一和第二能量束同时熔合。

该实施方案的另一个非限制性优点在于，它是相对省时的，因为两个波束同时使用。

在本发明的又一个示例性实施方案中，所述第一重叠区由分别来自所述第一和第二能量束源的所述第一和第二能量束同时熔合。

该实施方案的又一个非限制性优点在于，第一和第二波束同时存在于重叠区中，这可以在热传递、尺寸控制和重叠区中的微观结构的控制方面提供某种额外的灵活性。

在本发明的又一个示例性实施方案中，在所述至少部分地重叠的第一和第二位置的所述熔合的至少一个时刻，所述第一能量束的斑与所述第二能量束的斑至少部分地重叠。

允许能量束至少部分地重叠的优点在于，该熔融方案不存在像绝不允许能量束彼此重叠的情况中那样的限制。

在另一个示例性实施方案中，在所述第一和第二能量束沿着所述重叠区的全长(L)的偏转期间，所述第一能量束的所述斑和所述第二能量束的所述斑在所述粉末床上彼此至少部分地重叠。

该示例性实施方案的优点在于，微观结构可被控制在重叠区内部，并且与重叠区外部的微观结构保持相等或至少非常相似。另一个优点在于，一波束与另一波束的重叠部可被延长，并且依赖于重叠区的宽度，这消除或至少减小了由于在系统中的束斑位置的改变导致的缺陷。

在又一个示例性实施方案中，彼此至少部分地重叠的所述第一粉末层的所述第一和第二位置首先由来自所述第一能量束源的所述第一能量束熔合，并且在已由所述第一能量束完成熔合之后，来自所述第二能量束源的所述第二能量束使彼此至少部分地重叠的第一和第二位置熔合。

在特定区域的再熔融可能减少来自粉末缺陷的缺损的情况中，该实施方案可能是有利的。当人们希望相比非重叠区改变重叠区中的微观结构时，该实施方案也是有利的。

在本发明的又一个示例性实施方案中，在所述重叠部中的第一和第二波束的功率之和保持到预定值，该值可以沿着重叠区的长度(L)变化或保持恒定。

该实施方案的优点是，确保重叠区内部和外部的熔融过程尽可能相似。

在又一个示例性实施方案中，所述恒定值可以等于所述重叠部之外的第一和/或第二波束的熔合功率。

在又一个示例性实施方案中，从所述重叠区的第一端开始并且在所述重叠区的第二端处结束，所述第一波束的功率从100％至0％线性变化；并且同时从所述重叠区的第一端开始并在所述重叠区的第二端处结束，从0％至100％线性改变所述第二波束的功率。

该实施方案的优点在于，从一波束向另一波束的转变可以非常平滑地进行。

另一个示例性实施方案还可以包括以下步骤：在所述部分熔合的第一粉末层的顶部上提供第二粉末层；将来自第一能量束源的第一能量束导向至所述工作台上方，造成所述第二粉末层根据所述模型在第三所选位置熔合以形成所述三维制品的第二横截面的第一部分；以及将来自第二能量束源的第二能量束导向至所述工作台上方，造成所述第二粉末层根据所述模型在第四所选位置熔合以形成所述三维制品的第二横截面的第二部分，所述第二粉末层的所述第三和第四位置彼此至少部分地重叠，其中，所述至少部分地重叠的第三和第四位置相对于所述至少部分地重叠的第一和第二位置侧向偏移。

该实施方案的非限制性优点在于，重叠区相对于非重叠区的任何不相似不直接放大，因为重叠区在位置上从一层到另一层偏移。

在本发明的又一个示例性实施方案中，重叠区域的宽度在第一和第二层中相同。

在又一个示例性实施方案中，所述第三和第四至少部分地重叠的位置的侧向偏移距离被选择为这样的值：其导致第三和第四至少部分地重叠的位置与所述至少部分地重叠的第一和第二位置的不重叠。

该实施方案的优点在于，第一层中的重叠区域中的任何缺陷不存在于相邻层中的重叠区中的任何缺陷的顶部上。

在又一个示例性实施方案中，所述第三和第四至少部分地重叠的位置的侧向偏移距离被选择为这样的值：其导致第三和第四至少部分地重叠的位置与所述至少部分地重叠的第一和第二位置的重叠。

该实施方案的示例性优点在于，重叠区正影响三维部件的受限区域。

在又一个示例性实施方案中，第一能量束和第二能量束可以是激光束或电子束。在又一个示例性实施方案中，第一能量束可以是激光束，第二能量束可以是电子束。

该实施方案的非限制性优点在于，不同能量束源可以用来熔融和/或加热三维制品的特定层的相同区域。例如，激光可能更适合于加热，而电子束更适合于熔融。

在又一个示例性实施方案中，所述第三和第四至少部分地重叠的位置的侧向偏移距离在预定范围内是随机化的。

该实施方案的示例性优点在于，任何重复的缺陷可能由于随机化而消除。

在本发明的另一方面中，提供了一种用于通过粉末床的各部分的连续熔合而形成三维制品的装置，所述部分对应于该三维制品的连续的横截面，所述设备包括：所述三维制品的计算机模型；第一能量束源，其在所述工作台上方提供第一能量束，造成所述第一粉末层根据所述模型在第一所选位置熔合以形成所述三维制品的第一横截面的第一部分；第二能量束源，其在所述工作台上方提供第二能量束，造成所述第一粉末层根据所述模型在第二所选位置熔合以形成所述三维制品的第一横截面的第二部分；控制单元，其用于控制所述第一所选位置和所述第二所选位置的重叠部以及在所述重叠部中的所述第一和第二能量束的功率。

利用这样的设备，可以生产具有受控的质量的大型制品。

附图简述

下面将参照附图以非限制性方式进一步描述本发明的各个实施方案。贯穿附图的若干图，相同的附图标记用来指示对应的相似的部分：

图1A描绘了第一熔合粉末层的俯视图；

图1B描绘了第一和第二波束的功率与位置关系图的第一示例性实施方案；

图1C描绘了第一和第二波束的功率与位置关系图的第二示例性实施方案；

图2描绘了第一和第二熔合的粉末层的根据本发明的第二示例性实施方案的俯视图；

图3描绘了根据本发明的实施方案的设备；

图4描绘了重叠区域的根据本发明的另一个示例性实施方案的俯视图；

图5描绘了根据本发明的实施方案的方法的流程图；

图6A-C描绘了具有两个波束源和两个彼此部分地重叠的所选位置的本发明的示例性实施方案的透视图；以及

图7描绘了两个相邻层重叠区及其彼此的相对位置的示意性俯视图。

具体实施方式

为了方便理解本发明的各个实施方案，下面定义一些术语。本文定义的术语具有与本发明相关的领域中的普通技术人员通常理解的含义。诸如“一”、“一个/种”和“该/所述”的术语并非意图表示仅单个实体，而是包括具体实例可以用于说明的一般类别的实体。本文的术语用来描述本发明的具体实施方案，但其用途不限定本发明，除非如在权利要求书中概述的那样。

如本文所用，术语“三维结构”等通常是指预期或实际上制造的三维构型(例如，由一种或多种结构材料制成)，该构型旨在用于特定目的。例如，这样的结构等可以借助于三维CAD系统来设计。

如本文所用，术语“电子束”在各个实施方案是指任何荷电颗粒束。荷电颗粒束的源可包括电子枪、线性加速器等。

图3描绘了根据本发明的自由成型制造或增材制造设备300的示例性实施方案。所述设备300包括两个电子枪301、302；两个粉末料斗306、307；起动板316；构建箱312；粉末分配器310；构建平台314；真空室320和控制单元340。为简明起见，图3仅公开了两个波束源。当然，可以以与用于描述本发明的两个波束源类似的方式使用任意数目的波束源。当看了使用仅两个波束源的本文所公开的发明构思时，这对于技术人员来说是显而易见的，并且将它们应用于可能适合他或她的目的的任何具体数目。

真空室320能够借助于真空系统维持真空环境，该系统可包括涡轮分子泵、涡旋泵、离子泵和一个或多个阀门，这些装置是本领域的技术人员熟知的，因此不需要在此上下文中进一步解释。真空系统由控制单元340控制。在另一个实施方案中，可在可封闭的室中设置构建箱，该可封闭的室具有环境空气和大气压力。在又一个示例性实施方案中，所述构建室可露天设置。

电子枪301、302正生成电子束，该电子束用于使设置在起动板316上的粉末材料318熔融或熔合在一起。电子枪301、302的至少一部分可以设置在真空室320中。控制单元340可用于控制和管理从电子束枪301、302发射的电子束。第一电子束源301可以发射第一电子束351，第二电子束源302可以发射第二电子束352。第一电子束351可以在限定第一所选区域1的至少第一极端位置351a和至少第二极端位置351b之间偏转。第二电子束352可以在限定第二所选区域2的至少第一极端位置352a和至少第二极端位置352b之间偏转。所述第一电子束351的所述第一极端位置351a或第二极端位置351b中的至少一个可以与所述第二电子束352的至少第一极端位置352a或第二极端位置352b之一重叠，并且因此形成重叠区域3。

至少一个聚焦线圈(未示出)、至少一个偏转线圈和电子束功率源可以电连接到所述控制单元。在本发明的示例性实施方案中，所述第一和第二电子束源可以生成可聚焦的电子束，其具有约60kV的加速电压且具有在0-3kW的范围内的波束功率。当通过利用能量束源301、302使粉末逐层熔合来构建三维制品时，真空室中的压力可以在10^-3-10^-6mBar的范围内。

代替利用两个电子束使粉末材料熔融，可以使用两个或更多个激光束。每个激光束通常可以由一个或多个可移动的反射镜偏转，该反射镜设置在激光束源和工作台之间的激光束路径中，在工作台上布置将由所述激光束熔合的粉末材料。控制单元340可以管理反射镜的偏转，以便将激光束转向到工作台上的预定位置。

粉末料斗306、307包括将设置在构建箱312中的起动板316上的粉末材料。粉末材料可以例如是纯金属或合金，例如，钛、钛合金、铝、铝合金、不锈钢、Co-Cr-W合金等。代替两个粉末料斗，可以使用一个粉末料斗。可以使用用于粉末源的其它设计和/或机构，例如具有高度可调底板的粉末箱。

粉末分配器310布置用于在起动板316上铺设粉末材料的薄层。在工作循环期间，在粉末材料的每个添加层之后，构建平台314将相对于射线枪连续下降。为了使这种移动成为可能，在本发明的一个实施方案中，构建平台314在竖直方向上(即，在由箭头P指示的方向上)可移动地布置。这意味着构建平台314在初始位置开始，在该位置，具有必要厚度的第一粉末材料层已铺设在所述起动板316上。粉末材料的第一层可以厚于其它施加的层。从厚于其它层的第一层开始的原因是，我们不希望熔透第一层直至起动板。构建平台之后结合铺设新粉末材料层下降，以用于形成三维制品的新的横截面。用于使构建平台314下降的方式可以例如是通过配有齿轮、调整螺钉等的伺服发动机。

在图5中描绘了用于通过粉末床的各部分的连续熔合形成三维制品的根据本发明的方法的示例性实施方案的流程图，所述部分对应于三维制品的连续的横截面，该方法包括提供所述三维制品的模型的第一步骤502。所述模型可以是通过CAD(计算机辅助设计)工具生成的计算机模型。

在第二步骤504中，第一粉末层设置在起动板316上。粉末可以根据多种方法均匀地分布在工作台上。分布粉末的一种方式是由耙系统收集从料斗306、307落下的材料。耙在构建箱上方移动，由此将粉末分布在起动板上。在耙的下部和起动板或前一粉末层的上部之间的距离决定分布在起动板上的粉末的厚度。粉末层厚度可通过调整构建平台314的高度而容易地调整。代替在所述起动板上开始构建三维制品，所述三维制品可以在可以是可移除的所述构建平台314上构建。在又一个示例性实施方案中，所述三维制品可以在粉末床上开始构建。

在第三步骤506中，第一能量束被从第一能量束源导向至所述起动板316或构建平台314上方，造成所述第一粉末层根据所述模型在所述第一所选位置1熔合，以形成所述三维制品330的第一横截面。第一能量束351可以到达预定区域，该预定区域取决于最大偏转角度和从能量束源301到工作台的距离。因此，第一能量束351可能仅到达总构建区域的一部分，即，三维制品330的第一横截面的一部分。

第一能量束351可以是电子束或激光束。波束根据由控制单元340发出的指令导向至所述起动板316上方。在控制单元340中，可以存储关于如何为三维制品的每一层控制波束源301、302的指令。

在第四步骤508中，第二能量束352被从第二能量束源302导向至所述起动板316上方，造成所述第一粉末层根据所述模型在第二所选位置2熔合，以形成所述三维制品330的第一横截面。

与第一能量束351一样，第二能量束352也可以到达预定区域，该预定区域取决于最大偏转角度和从能量束源到起动板316或待熔合的粉末层的距离。因此，第二能量束352可能仅到达总构建区域的一部分，即，三维制品330的第一横截面的一部分。

所述第一粉末层的所述第一所选位置1和第二所选位置2在重叠区域3中彼此至少部分地重叠。所述第一粉末层的第一所选位置1利用第一能量束351熔合，并且所述第一粉末层的第二所选位置2利用所述第二能量束352熔合。为了确保在所述三维制品的整个第一横截面上方完成熔合，第一所选位置1和第二所选位置2彼此至少部分地重叠。这意味着该三维制品的第一横截面的相同区域(重叠区域)可以熔合两次，一次用第一能量束，一次用第二能量束。在另一个实施方案中，所述重叠区域可以利用所述第一能量束351和第二能量束352同时熔合。

图1A示出了工作台或起动板或粉末床100。第一能量束可以到达由1表示的第一所选位置。第二能量束可以到达由2表示的第二所选位置。所述第一和第二所选位置可以彼此重叠，从而限定由3表示的重叠区。重叠区的长度由L表示。第一所选位置1可以终止于第一线110处，第二所选位置可以终止于第二线120处。第二线120设置在可由第一能量束351熔合的第一所选位置1内部，并且第一线110设置在可由第二能量束352熔合的第二所选位置2内部。

在本发明的示例性实施方案中，在重叠区3中彼此至少部分地重叠的所述第一粉末层的所述第一位置1和第二位置2可以由分别来自所述第一能量束源201和第二能量源束302的所述第一能量束351和第二能量束352同时熔合。

由在所述重叠区3中的所述第一波束351和第二波束352同时熔合可以以不同方式进行。

第一种方式是利用第一波束351在所述重叠区3中的第一通道处熔合或加热粉末，与此同时，第二波束352可以在与所述第一通道分离的第二通道处熔合或加热粉末。在所述第一波束已离开第一通道之后，由所述第一波束熔合的所述通道可由第二波束再熔合，即，第一和第二波束在任何时候都不同时处于非常相同的位置。

第二种方式是利用第一和第二波束熔合或加热粉末，使得所述第一波束351和第二波束352至少一次同时处于非常相同的位置。图1B示出了当第一波束351和第二波束352将要熔合重叠区3的非常相同的位置时控制它们的一种可能的方式。在它们彼此重叠的区域中第一波束351和第二波束352的功率之和可以保持到恒定值。这意味着，当存在同时熔合粉末的两个波束而不是一个波束时，既不存在添加到熔合过程的过量的功率，也不存在熔合过程中的功率的任何缺乏。

在非重叠区域中单个波束的功率和在重叠区域中两个波束的功率可以相等。在任何位置处控制波束的功率可能对于控制最终三维制品的微观结构是重要的。在图1B的示例性实施方案中，功率示出为在整个第一和第二区域中是恒定的。当然，这只是真实情况的简化。在真实情况中，波束的功率可以从一个位置改变至另一个位置，以便确保构建温度和熔合过程按照预定计划进行。在这种情况下，可能重要的是知道第一和第二波束之和将总计为所需值，该值可以在熔合过程之前的模拟中确定。

图1B和图6A-C示出了一个示例性实施方案，其中，两个波束源301、302被用于熔合预定区域。第一所选位置1利用第一波束351熔合。当所述第一波束到达重叠区3时，第二波束352开始与所述重叠区3中的所述第一波束351同时且在相同位置熔合所述重叠区3。随着第一波束351继续偏置到重叠区3中，其功率减小，而第二波束352的功率增加。第一波束351和第二波束352之和可以在重叠区3中保持恒定。第二所选位置2仅利用第二波束352熔合。第一波束在第一线110处停止。

在根据本发明的又一个示例性实施方案中，在图1C中进行了描绘。在图1C中，描绘了第一波束351和第二波束352各自具有所需功率的一半，即，第一波束351的所需功率的50％和第二波束352的所需功率的50％。备选地，这些值可以被不相等地分割，例如，第一波束可具有所需功率的30％，第二波束可具有所需功率的70％。

在电子束枪中，波束的质量取决于偏转角度。在零或低偏转角度下，所需束斑大小大约为实际束斑大小。随着偏转角度增加，斑大小趋于增加，和/或斑形状趋于偏离圆形形状。当波束中的一个具有大于预定值的偏转角度时，波束功率可以从一个波束切换至两个波束。通过使用两个波束(每个波束具有比在将使用仅一个波束时为了达到所需的波束功率而需要的更低的功率)，束斑大小和形状可以保持为可控的，但偏转角度相对较高。这样的原因是，相比具有较高波束功率的波束，具有较低波束功率的波束具有较小的斑大小。通过使用具有低功率的两个波束而不是具有高功率的一个波束，在波束中的至少一个具有相对高的偏转角度的位置中，组合的波束的形状和大小可能不大于预定值或偏离圆形形状超过预定值。在重叠区中，可能存在具有高偏转角度的来自第一波束源的第一波束和具有比第一波束小的偏转角度的来自第二波束源的第二波束。

通过使用多于一个能量束源，三维制品的构建温度可以相比使用仅一个波束源时更容易维持。这样的原因是，两个波束可以同时处于比仅一个波束时更多的位置处。增加波束源的数目将进一步方便对构建温度的控制。通过使用多个能量束源，第一能量束源可以用于熔融粉末材料，并且第二能量束源可以用于加热粉末材料，以便将构建温度保持在预定温度范围内。

在第一层完成之后，即，在用于制造三维制品的第一层的粉末材料的熔合之后，在所述工作台316上提供第二粉末层。在某些实施方案中，第二粉末层可以按照与前一层相同的方式分布。然而，在用于将粉末分布到工作台上的相同增材制造机器中可能存在其它方法。例如，第一层可借助于第一粉末分配器提供，第二层可以由另一个粉末分配器提供。粉末分配器的设计根据来自控制单元的指令自动地变化。粉末分配器呈单个耙系统的形式，即，其中一个耙捕集从左粉末料斗306和右粉末料斗307两者落下的粉末，耙因此可以改变设计。

在已将第二粉末层分布在工作台316上之后，来自第一能量束源301的第一能量束351可以被导向至所述工作台316上方，造成所述第二粉末层根据所述模型在第三所选位置熔合，以形成所述三维制品的第二横截面。

在第二层中的熔合部分可以结合到所述第一层的熔合部分。通过熔融不仅最上层中的粉末而且再熔融所述最上层正下方的层的厚度的至少一部分，在第一和第二层中的熔合部分可以熔融到一起。

来自第二能量束源302的第二能量束352可被导向至所述工作台316上方，造成所述第二粉末层根据所述模型在第四所选位置熔合，以形成所述三维制品的第二横截面，所述第二粉末层的所述第三和第四所选位置可以彼此至少部分地重叠，其中，所述至少部分地重叠的第三位置4和第四位置5可以相对于所述至少部分地重叠的第一位置1和第二位置2侧向偏移，参见图7。在图7中，描绘了在第二层中的重叠区6相对于在第一层中的重叠区3侧向偏移。偏移可以与重叠区3、6彼此不重叠时一样大。偏移可以在预定范围内，以使得重叠区仍然彼此重叠。重叠区的长度L可以从一个层到另一层变化。

能量束可以是激光束或电子束，它不仅熔融最后施加的粉末层，而且至少熔融该粉末层下方的材料层，导致包括粉末材料和来自前一熔合过程的已熔融材料的熔融物。

在根据本发明的又一个示例性实施方案中，重叠区的宽度190、192在第一和第二层中可以是相等的。在其它实施方案中，相比第二层，重叠区的长度190、192在第一层中可以是不同的。在又一个示例性实施方案中，对于至少一个层来说，重叠区的所述长度在预定最小值和最大值之间是随机化的。

在本发明的又一个示例性实施方案中，所述第三和第四至少部分地重叠的位置的侧向偏移距离可以被选择为这样的值：其导致第三和第四至少部分地重叠的位置与所述至少部分地重叠的第一和第二位置的不重叠。这意味着对于重叠区域的第一层来说布置在第一位置。在第二层中，重叠区域布置在第二位置，第二位置与第一层中的第一位置不重叠。这可以提高三维制品的构建质量，因为对于两个相邻层来说，在彼此的顶部上不提供重叠部。

在又一个示例性实施方案中，所述第三和第四至少部分地重叠的位置的侧向偏移距离可以被选择为这样的值：其导致第三和第四至少部分地重叠的位置与所述至少部分地重叠的第一和第二位置的重叠，参见图2，其中两个相邻层的重叠部彼此重叠，但第二层相对于第一层偏移。

所述第三和第四至少部分地重叠的位置的侧向偏移距离在预定范围内可以是随机化的。

图4描绘了重叠区域的根据本发明的另一个示例性实施方案的俯视图。在图4中使用不同的能量束源，能量束源中的每一个能够熔合粉末层的预定区域。来自第一能量束源的第一能量束可以熔合表示为41的第一区域。来自第二能量束源的第二能量束可以熔合表示为42的第二区域。来自第三能量束源的第三能量束可以熔合表示为43的第三区域。来自第四能量束源的第四能量束可以熔合表示为44的第四区域。

第一区域41和第二区域42可以在表示为45的第一重叠区域中彼此重叠。第一区域41和第三区域43可以在表示为47的第三重叠区域中彼此重叠。第三区域43和第四区域44可以在表示为46的第二重叠区域中彼此重叠。第四区域44和第二区域42可以在表示为48的第四重叠区域中彼此重叠。第一、第二、第三和第四区域全部在由49表示的第五重叠区域中彼此重叠。例如，第一重叠区域45限定第一和第二波束的极限，即，第一重叠区域45的最左侧实线限定第二能量束的最左侧位置，并且第一重叠区域的最右侧实线限定第一能量束的最右侧位置。在第一重叠区域内，可以限定和定位实际重叠区。同样的情况经必要的变更应用于第二重叠区域46、第三重叠区域47、第四重叠区域48和第五重叠区域49。

在第一层中，第一区域41和第二区域42的重叠区140可以布置在所述重叠区域45内的第一位置处。在第二层中，第一区域41和第二区域42的重叠区140可以布置在所述重叠区域45内的第二位置处。第一和第二位置可以彼此部分地重叠、彼此完全重叠或不重叠。所述重叠区的第一和第二位置可以为每个层和每个重叠区域随机化。重叠区140、150、160、170的长度对于相同层内的不同重叠区域来说可以不同，并且对于不同层的相同重叠区域来说可以不同。

在一种用于通过粉末床的各部分的连续熔合而形成三维制品的装置的又一个示例性实施方案中，所述部分对应于该三维制品的连续的横截面。所述装置包括第一能量束源，其适于根据模型在第一所选位置熔合第一粉末层，以便形成所述三维制品的第一横截面。所述装置还包括第二能量束源，其适于根据模型在第二所选位置熔合第一粉末层，以便形成所述三维制品的第一横截面。所述装置还包括控制单元，其适于控制所述第一和第二能量束源，使得所述第一粉末层的所述第一和第二位置彼此至少部分地重叠。

应当理解，本发明不限于上述实施方案，并且在所附权利要求的范围内，许多修改是可能的。这样的修改可以例如涉及使用诸如激光束的与例示的电子束不同的能量束的源。另外或换句话讲，可以使用除了金属粉末之外的材料，例如，聚合物粉末或陶瓷粉末的非限制性实例。

Claims (5)

1.一种用于通过粉末床的各部分的连续熔合而形成三维制品的方法，所述部分对应于所述三维制品的连续的横截面，所述方法包括以下步骤：

提供所述三维制品的模型；

在工作台上施加第一粉末层；

将来自第一能量束源的第一能量束导向至所述工作台上方，所述第一能量束的所述导向造成所述第一粉末层根据所述模型在第一所选位置熔合，以便形成所述三维制品的第一横截面的第一部分；以及

将来自第二能量束源的第二能量束导向至所述工作台上方，所述第二能量束的所述导向造成所述第一粉末层根据所述模型在第二所选位置熔合，以便形成所述三维制品的所述第一横截面的第二部分，其中所述第一粉末层的所述第一和第二位置在第一重叠区中彼此至少部分地重叠，所述方法还包括以下步骤

通过分别来自所述第一和第二能量束源的所述第一和第二能量束同时熔合所述第一粉末层的所述第一和第二位置，

在所述第一重叠区的所述熔合的至少一个时刻期间使所述第一能量束的斑与所述第二能量束的斑至少部分地重叠，

将所述第一重叠区中的所述第一和第二波束的功率之和保持在预定值内，其中所述第一重叠区中的所述第一和所述第二波束中的每一个各自的功率是在所述第一重叠区之外的所述第一和所述第二波束中的每一个各自的功率的一半，或所述预定值等于在所述第一重叠区之外的所述第一或所述第二波束中的至少一个各自的功率。

2.一种用于通过粉末床的各部分的连续熔合而形成三维制品的方法，所述部分对应于所述三维制品的连续的横截面，所述方法包括以下步骤：

提供所述三维制品的模型；

在工作台上施加第一粉末层；

将来自第一能量束源的第一能量束导向至所述工作台上方，所述第一能量束的所述导向造成所述第一粉末层根据所述模型在第一所选位置熔合，以便形成所述三维制品的第一横截面的第一部分；以及

将来自第二能量束源的第二能量束导向至所述工作台上方，所述第二能量束的所述导向造成所述第一粉末层根据所述模型在第二所选位置熔合，以便形成所述三维制品的所述第一横截面的第二部分，其中所述第一粉末层的所述第一和第二位置在第一重叠区中彼此至少部分地重叠，所述方法还包括以下步骤：

通过分别来自所述第一和第二能量束源的所述第一和第二能量束同时熔合所述第一粉末层的所述第一和第二位置，

在所述第一重叠区的所述熔合的至少一个时刻期间使所述第一能量束的斑与所述第二能量束的斑至少部分地重叠，

从所述重叠区的第一端开始并且在所述重叠区的第二端处结束，从100％至0％线性地改变所述第一波束的功率；以及

同时从所述第一重叠区的所述第一端开始并且在所述重叠区的所述第二端处结束，从0％至100％线性地改变所述第二波束的功率。

3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述重叠区的所述第一和所述第二端之间所述第一和所述第二波束的所述可变功率之和保持在预定值。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述预定值为恒定值。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述预定值等于在所述第一重叠区之外的所述第一或所述第二波束中的至少一个各自的功率。