CN105517779B - 叠层形成装置以及叠层形成物的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本实施例的目的包括提供叠层形成装置，以及能够通过使用粉末形式的多种材料来制造叠层形成物的叠层形成物的制造方法。根据一个实施例，一种叠层形成装置，包括光源、喷嘴和光学系统。光源提供激光。喷嘴将材料喷射到目标物，并且将激光施加至所喷射的材料以使材料熔化。光学系统对被施加至由喷嘴所喷射的材料的激光进行分束，并且激光使附着于目标物的材料重新熔化。

Description

叠层形成装置以及叠层形成物的制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年10月18日提交的美国临时申请No.61/892,608、于2013年10月21日提交的美国临时申请No.61/893,461以及于2013年10月28日提交的美国临时申请No.61/896,301的权益。这三个专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本文所述的实施例涉及叠层形成装置以及叠层形成物的制造方法。
背景技术
迄今为止，一种公知为制造叠层形成物的方法的技术。这个技术重复利用粉末材料(由树脂材料或金属材料制成)来形成粉末层的步骤，以及例如将光或激光施加至粉末层的预定位置以使预定范围的粉末层固化的步骤，并且使固化层堆叠以制造具有三维形状的叠层形成物。
附图说明
图1是示意性地示出了根据第一实施例的叠层形成装置的结构的说明图；
图2是示意性地示出了叠层形成装置的主要部分的结构的说明图；
图3是示出了叠层形成装置的主要部分的结构的透视图；
图4是示出了使用叠层形成装置来制造叠层形成物的示例的说明图；
图5是示意性地示出了根据第二实施例的叠层形成装置的结构的说明图；
图6是示意性地示出了根据第三实施例的叠层形成装置的结构的说明图；
图7是示意性地示出了根据第四实施例的叠层形成装置的结构的说明图；以及
图8是示出了使用叠层形成装置来制造叠层形成物的示例的说明图。
具体实施方式
根据一个实施例，叠层形成装置包括光源、喷嘴和光学系统。光源提供激光。喷嘴将材料喷射到目标物，并且将激光施加至所喷射的材料以使材料熔化。光学系统对被施加至由喷嘴所喷射的材料的激光在所述激光进入所述喷嘴之前进行分束，并且该激光使附着于目标物的材料重新熔化。
在下文中，将参考图1至图4来说明根据第一实施例的叠层形成装置1以及叠层形成物100的制造方法。
图1是示意性地示出了根据第一实施例的叠层形成装置1的结构的说明图。图2是示意性地示出了叠层形成装置1的主要部分的结构，具体而言，喷嘴33和熔化设备45的结构，的说明图。图3是示出了在叠层形成装置1中所使用的光学设备15的电动扫描仪(galvano-scanner)55的结构的透视图。图4是示出了使用叠层形成装置1来制造叠层形成物100的示例的说明图。
如图1中所示的，叠层形成装置1包括处理箱11、平台12、移动设备13、喷嘴设备14、光学设备15、测量设备16和控制器17。叠层形成装置1被配置为使材料(由喷嘴设备14所提供)层堆叠于目标物110(提供在平台12上)上，从而实现形成具有预定形状的叠层形成物100。
目标物110例如是具有上部表面的底座110a，在该上部表面上将形成叠层形成物100，或者是构成了叠层形成物100的部分的层110b，并且目标物110是喷嘴设备14向其提供材料的目标物。材料是粉末树脂材料或者金属材料。使用不同种类的金属材料，例如第一材料121和第二材料122。
处理箱11包括主腔室21、相邻于主腔室21所形成的辅助腔室22以及门23，其可以打开和关闭主腔室21并且气密性地密闭主腔室21。形成主腔室21，以便可以将平台12、移动设备13、喷嘴设备14的部分和测量设备16布置于其中。主腔室21包括用于提供惰性气体(例如，氮气和氩气)的供应孔21a，以及用于排放主腔室21中的气体的排放孔21b。主腔室21的供应孔21a连接到供应设备，其提供惰性气体。排放孔21b连接到排放设备，其排放主腔室21中的气体。
辅助腔室22相邻于主腔室21而形成。形成辅助腔室22，以使得辅助腔室22可以经由门23与主腔室21在空间上连续。例如，将在主腔室21中处理的叠层形成物100传送到辅助腔室22。辅助腔室22包括：传递设备，其例如运载所制造的叠层形成物100并传送来自主腔室21的叠层形成物100；以及诸如传送臂之类的传送设备24，其例如通过真空头吸住叠层形成物100，并且然后传送叠层形成物100。当形成叠层形成物100时，通过关闭门23将辅助腔室22与主腔室21隔离开。
形成平台12，以使得其上可以支撑目标物110。移动设备13被配置为能够在三个轴向上移动平台12。
喷嘴设备14被配置为能够将预定量的一种以上的材料选择性地提供给平台12上的目标物110，并且能够发射激光200。具体而言，喷嘴设备14包括：第一供应设备31，其可以提供第一材料121；第二供应设备32，其可以提供第二材料122；喷嘴33，其连接到第一供应设备31、第二供应设备32和光学设备15；以及供应管34，其连接第一供应设备31和喷嘴33以及第二供应设备32和喷嘴33。
例如，第一材料121是粉末金属材料。第二材料122是与第一材料不同的粉末金属材料。
第一供应设备31包括箱体31a，用以存储第一材料121，以及供应模块31b，用于从箱体31a将预定量的第一材料121提供给喷嘴33。第一供应设备31被配置为能够通过使用氮气和氩气的惰性气体作为载体，将箱体31a中的第一材料121提供给喷嘴33。
第二供应设备32包括箱体32a，用以存储第二材料122，以及供应模块32b，用于从箱体32a将预定量的第二材料122提供给喷嘴33。第二供应设备32被配置为能够通过使用氮气和氩气的惰性气体作为载体，将箱体32a中的第二材料122提供给喷嘴33。
喷嘴33经由供应管34连接到第一供应设备31和第二供应设备32。喷嘴33经由光缆210连接到光学设备15，光缆210可以传输激光200。喷嘴33被配置为可以相对于平台12移动。
喷嘴33包括：圆柱形外壳36；喷射孔37，其被提供在外壳36中，并且从其远端喷射第一材料121和第二材料122；光通路38，其传输激光200；以及光学透镜39，其被提供在光通路38中。例如，提供了具有不同直径的喷射孔37的两个喷嘴33。例如，形成的喷嘴33中的一个喷嘴33的喷射孔37具有0.2mm的直径，形成的另一个喷嘴33的喷射孔37具有2.0mm的直径。喷嘴33被配置为能够将从第一供应设备31所提供的粉末形式的第一材料121与从第二供应设备32所提供的粉末形式的第二材料122混合。
喷嘴33被配置为能够在其中将从第一供应设备31所提供的粉末形式的第一材料121与从第二供应设备32所提供的粉末形式的第二材料122混合，或者能够从喷射孔37分别喷射第一材料121和第二材料122，并且在喷射之后混合第一材料121和第二材料122。
在根据本实施例所述的结构中，例如，提供了两个喷射孔37，并且喷射孔37中的一个是连接到第一供应设备31的第一喷射孔37a，而另一个是连接到第二供应设备32的第二喷射孔37b。如图2中所示的，例如，相对于外壳36的轴向中心和将要发射的激光200的光学中心倾斜地形成喷射孔37，以使得由气体传送的第一材料121(由第一供应设备31提供)和第二材料122(由第二供应设备32提供)在离喷射孔37预定距离处彼此交汇(intersect)。
沿外壳36的轴向中心提供光通路38。例如在光通路38中提供光学透镜39。提供两个光学透镜39，以便将来自光缆210的激光200转换为平行光，并且该平行光可以会聚。光学透镜39被配置为在预定位置处最大程度地会聚，具体而言，在从喷射孔37所喷射的第一材料121和第二材料122交汇处最大程度地会聚。
如图1和图3中所示的，光学设备15包括光源41以及经由光缆210连接到光源41的光学系统42。光源41具有传输元件，并且是激光200的供应源，光源41被配置为能够从该传输元件发射激光200。光源41被配置为能够改变所要发射的激光的功率密度。
光学系统42被配置为能够将从光源41发射的激光200提供给喷嘴33，并且将激光200施加至被喷射到目标物110的第一材料121和第二材料122。光学系统42还被配置为能够将激光200施加至底座110a上的层110b以及材料121和材料122。
具体而言，光学系统42包括第一透镜51、第二透镜52、第三透镜53、第四透镜54以及电动扫描仪55。第一透镜51、第二透镜52、第三透镜53和第四透镜54固定到光学系统42。光学系统42可以被配置为包括调节设备，其可以在两个轴向上移动第一透镜51、第二透镜52、第三透镜53和第四透镜54，具体而言，在与光路直角相交或相交的方向上移动第一透镜51、第二透镜52、第三透镜53和第四透镜54。
第一透镜51被配置为能够将经由光缆210引入的激光200转换为平行光，并且将经转换的激光200引向电动扫描仪55。提供了与喷嘴33相同数量的第二透镜52。第二透镜52被配置为能够会聚从电动扫描仪55发射的激光200，并且经由光缆210将激光200发射到喷嘴33。
第三透镜53被配置为能够会聚从电动扫描仪55发射的激光200，并且将激光200发射到目标物110。第四透镜54被配置为能够会聚从电动扫描仪55发射的激光200，并且将激光200发射到目标物110。
电动扫描仪55被配置为能够将由第一透镜51转换的平行光分束到第二透镜52、第三透镜53和第四透镜54中。电动扫描仪55包括第一电动镜(galvano-mirror)57、第二电动镜58和第三电动镜59。电动镜57、电动镜58和电动镜59中的每个都被配置为能够改变倾角并对激光200进行分束。
第一电动镜57透射穿过第一透镜51的部分激光200，从而将激光200发射到第二电动镜58，并且反射剩余的激光200，从而将激光200发射到第四透镜54。第一电动镜57被配置为能够借助于其倾斜角来调节穿过第四透镜54的激光200的施加位置。
第二电动镜58将部分激光200发射到第三电动镜59，反射剩余的激光200并且随后将剩余的激光200发射到第三透镜53。第二电动镜58被配置为能够借助于其倾斜角来调节穿过第三透镜53的激光200的施加位置。
第三电动镜59将部分激光200发射到第二透镜52中的一个，并且将其余的激光200发射到另一个第二透镜52。
此光学系统42构成熔化设备45，其借助于第一电动镜57、第二电动镜58和第三透镜53来加热被提供给目标物110的第一材料121(123)和第二材料122(123)，以形成层110b并使其退火。熔化设备45使用激光200，来熔化从喷嘴33提供至底座110a上的第一材料121和第二材料122，并且形成层110b。
光学系统42还构成去除设备46，其使用由第一电动镜57和第四透镜54所提供的激光200，来去除由第一材料121和第二材料122在底座110a和层110b上所形成的不必要的部分。
去除设备46被配置为能够去除叠层形成物100的与预定形状不同的部分；例如，在由喷嘴33提供第一材料121和第二材料122期间所产生的散布的材料，或者在形成层110b期间产生的不必要的部分。去除设备46被配置为能够发射具有可以去除上述部分的功率密度的激光200。
测量设备16被配置为能够测量层110b的形状以及所形成的叠层形成物100的形状，它们是底座110a上的固化材料的形状。测量设备16被配置为能够将与测量的形状有关的信息发送到控制器17。
例如，测量设备16包括摄像机61和图像处理器62，其根据由摄像机61所测量的信息来进行图像处理。测量设备16被配置为能够例如通过干涉法或光切法来测量层110b和叠层形成物100的形状，即材料123的形状，材料123是第一材料121和第二材料122在底座110a上的混合物。
控制器17经由信号线220电连接到移动设备13、传送设备24、第一供应设备31、第二供应设备32、光源41、电动扫描仪55以及图像处理器62。
控制器17被配置为能够通过控制移动设备13来在三个轴向上移动平台12。控制器17被配置为能够通过控制传送设备24将形成的叠层形成物100传送到辅助腔室22。控制器17被配置为能够通过控制第一供应设备31来调节第一材料121的供应以及第一材料121的供给量。
控制器17被配置为能够通过控制第二供应设备32来调节第二材料122的供应以及第二材料122的供给量。控制器17被配置为能够通过控制光源41来调节从光源41发射的激光200的功率密度。控制器17被配置为能够通过控制电动扫描仪55来调节第一电动镜57、第二电动镜58和第三电动镜59的倾斜角。控制器17被配置为能够移动喷嘴33。
控制器17包括存储单元17a。形成的叠层形成物100的形状作为阈值存储在存储单元17a中。形成的叠层形成物100的层110b中的材料121与材料122之间的比例也存储在存储单元17a中。
控制器17具有以下功能(1)至(3)。
(1)从喷嘴33选择性地喷射材料的功能。
(2)判断材料在底座110a上的形状的功能。
(3)修整底座110a上的材料的功能。
现在说明这些功能(1)至(3)。
功能(1)是根据叠层形成物100的每一层110b中的第一材料121与第二材料122之间的预设比例(存储在存储单元17a中)，从喷嘴33选择性地喷射第一材料121和第二材料122的功能。具体而言，功能(1)在形成层110b时，控制第一供应设备31的供应模块31b和第二供应设备32的供应模块32b，并且调节在叠层形成物100的预定层110b中所设定的第一材料121与第二材料122之间的比例。例如当叠层形成物100部分由不同的材料或者以不同比例形成时，功能(1)改变在第一材料121与第二材料122之间的比例以形成倾斜的材料。
具体而言，例如，当叠层形成物的一个端面仅由第一材料121形成，叠层形成物的另一个端面仅由第二材料122形成时，首先单独提供第一材料以使层110b堆叠在底座110a上，并且形成由第一材料121单独形成的部分。然后，逐渐改变在第一材料与第二材料之间的比例，直到由第二材料122单独形成的部分，并且改变层110b的材料的比例，以使得在由第一材料121单独形成的部分与由第二材料122单独形成的部分之间的中间位置，第一材料与第二材料之间的比例为百分之五十。因此，功能(1)改变在第一材料121与第二材料122之间的比例，并且因而可以形成倾斜的材料(slanted material)，其中在第一材料121与第二材料122之间的比例逐渐改变。
功能(2)是使用测量设备16来测量由从喷嘴33喷射在底座110a上的第一材料121与第二材料122所形成的层110b或叠层形成物100的形状，并且将该形状与存储单元17a中的阈值进行比较以判断是否形成与预定形状不同的部分的功能。具体而言，通过使用气体从喷嘴33喷射第一材料121和第二材料122，并且利用激光200来熔化第一材料121和第二材料122，以便在将材料121和材料122提供到底座110a和层110b上时，材料121和材料122中部分可以散布，并且可以形成与预定形状不同的部分。功能(2)将由测量设备16测量的形状与在存储单元17a中存储的阈值进行比较，以对散布的材料121和散布的材料122进行检测，并且判断提供的材料121和材料122是否形成预定形状。换言之，功能(2)是判断材料121和材料122是否附着于与叠层形成物100的预定形状不同的部分，并且叠层形成物100是否具有从预定形状(阈值)突出的部分的功能。
功能(3)是去除具有与预定形状(由功能(2)测量)不同的形状的材料121和材料122，从而将从喷嘴33提供的材料121和材料122修整为预定形状的功能。具体而言，当材料121和材料122散布并附着于与根据功能(2)的预定形状不同的部分时，功能(3)控制光源41，以使得从第四透镜54经由第一电动镜57发射的激光200具有使材料121和材料122蒸发的功率密度。然后，功能(3)控制第一电动镜57，并且将激光200施加至此部分以使材料121和材料122蒸发，从而将材料121和材料122修整为预定形状。
现在，参考图2和图4说明使用叠层形成装置1来制造叠层形成物100的方法。
首先，如图4中所示的，控制器17控制第一供应设备31和第二供应设备32，以在预定范围内从喷嘴33喷出预定量的第一材料121和第二材料122。具体而言，第一供应设备31和第二供应设备32由控制器17控制，并且从喷射孔37以预定比例喷射粉末形式的第一材料121和/或第二材料122，以便为要形成的层110b产生预定材料。施加激光200以熔化喷射的材料121和材料122。
因此，如图2中所示的，在底座110a上要形成层110b的范围内提供预定量的熔化的材料123。例如，当喷射到底座110a或层110b时，材料123变形为层或薄膜形式的材料123的聚合体，或者借助于运载材料123的气体冷却，或者通过放热将热量传递给材料123的聚合体来冷却，并且以粒状形式堆积为粒状聚合体。
然后，控制熔化设备45以将激光200施加至底座110a上的材料123的聚合体，并且材料123的聚合体重新熔化为层110b并且还使其退火。测量设备16然后测量底座110a上的经退火的材料123。控制器17将由测量设备16所测量的底座110a上的材料123的形状与存储在存储单元17a中的阈值进行比较。
如果底座110a上的材料123形成为具有预定形状的层110b，那么控制器17再次控制第一供应设备31和第二供应设备32，以在所形成的层110b上新形成层110b。
当底座110a上的材料123附着于与预定形状不同的位置时，控制器17控制去除设备46，以将激光200施加至附着的材料123a并且使不必要的材料123a蒸发。因此，控制器17将激光200施加至由测量设备16所测量的材料123的形状与预定形状不同的部分，以去除不必要的材料123，从而对材料123进行修整以使得层110b形成为预定形状。
在修整结束后，控制器17再次控制第一供应设备31和第二供应设备32，以在所形成的层110b上新形成层110b。以此方式重复地形成和堆叠层110b，从而形成叠层形成物100。
具有上述结构的叠层形成装置1可以通过控制器17将预定量的第一材料121和/或第二材料122提供给喷嘴33，并且通过喷嘴33来混合第一材料121和第二材料122，并且借助于激光200喷出材料。因此，可以按照预定比例提供材料121和材料122，并且不同的材料可以用于叠层形成物100。叠层形成物100于是会是倾斜的材料。
叠层形成装置1使用熔化设备45将被提供到底座110a上的材料123(层110b)重新熔化为层形式，并且可以通过退火去除残余应力。此外，可以确保材料121和材料122的混合，并且因此可以提高强度。
此外，叠层形成装置1将由测量设备16所测量的材料123的形状与存储单元17a中的阈值进行比较，并且去除不必要地提供的材料123，并且因此可以按照所提供的材料123的形状来进行修整。因此，即使材料123被配置为从喷嘴33喷射，也可以去除散布的和附着的不必要的材料123，并且可以形成具有预定形状的叠层形成物100。
如上所述，根据第一实施例的叠层形成装置1可以形成、退火并修整倾斜的材料，并且通过使用粉末形式的材料121和材料122来制造叠层形成物100。
[第二实施例]
现在，参考图5说明根据第二实施例的叠层形成装置1A。图5是示意性地示出了根据第二实施例的叠层形成装置1A的结构的说明图。与上述根据第一实施例的叠层形成装置1的部件类似的根据第二实施例的叠层形成装置1A的部件具有相同的附图标记，并且不再详细说明。
如图5中所示的，叠层形成装置1A包括处理箱11、平台12、移动设备13、喷嘴设备14、光学设备15A、测量设备16以及控制器17。叠层形成装置1A被配置为使材料(由喷嘴设备14所提供)层堆叠于目标物110(被提供在平台12上)上，从而实现形成具有预定形状的叠层形成物100。
光学设备15A包括一对光源41，经由光缆210连接到光源41中的一个的第一光学系统42A，以及经由光缆210连接到另一个光源41的第二光学系统43。
第一光学系统42A被配置为能够将从光源41发射的激光200提供给喷嘴33，并且将激光200施加至被喷射到目标物110的第一材料121和第二材料122。第二光学系统43被配置为能够将从光源41发射的激光200施加至底座110a上的层110b，并且施加至材料121和材料122。
具体而言，第一光学系统42A包括第一透镜51、第二透镜52、第三透镜53和电动扫描仪55A。第一光学系统42A包括调节设备，其可以在两个轴向上移动第一透镜51、第二透镜52和第三透镜53；具体而言，在与光路直角相交或相交的方向上移动第一透镜51、第二透镜52和第三透镜53。
电动扫描仪55A被配置为能够将由第一透镜51所转换的平行光分束到第二透镜52和第三透镜53中。电动扫描仪55A包括第一电动镜58和第二电动镜59。电动镜58和电动镜59中的每个都被配置为能够改变倾角，并且对激光200进行分束。
第一光学系统42A被配置为省去了上述光学系统42的第四透镜54和第一电动镜57。此第一光学系统42A构成熔化设备45，其使用第一电动镜58和第三透镜53将激光200施加至被提供给目标物110的第一材料121(123)和第二材料122(123)，从而使材料121和材料122重新熔化为层形式，并且使材料退火。
第二光学系统43例如包括第一透镜51和第四透镜54。第二光学系统43构成去除设备46A，其使用从光源41提供的激光200来去除由第一材料121和第二材料122在底座110a和层110b上所形成的不必要的部分。例如，连接到第二光学系统43的光源41被配置为能够发射皮秒激光作为激光200。第二光学系统43被配置为省去了电动扫描仪，或者被配置为具有电动扫描仪。
此叠层形成装置1A在结构上类似于叠层形成装置1，并且被配置为使得分开提供包括有光学设备15A的熔化设备45的第一光学系统42A和去除设备46A(43)。
以与上述叠层形成装置1相同的方式，此叠层形成装置1A被配置为能够通过喷嘴33来混合并且喷射第一材料121和第二材料122，并且借助于控制器17来提供预定量的第一材料121和/或第二材料122。因此，可以按照预定比例来提供材料121和材料122，并且不同的材料可以用于叠层形成物100。叠层形成物100于是可以是倾斜的材料。
叠层形成装置1A使用熔化设备45来使被提供到底座110a上的材料123(层110b)重新熔化为层形式，并且可以通过退火来去除残余应力。此外，可以确保材料121和材料122的混合，并且因此可以提高强度。
此外，叠层形成装置1A将由测量设备16所测量的材料123的形状与存储单元17a中的阈值进行比较，并且去除不必要地提供的材料123，并且因此可以按照所提供的材料123的形状来进行修整。因此，即使材料123被配置为从喷嘴33喷射，也可以去除散布的不必要的材料123，并且可以形成具有预定形状的叠层形成物100。
如上所述，根据第二实施例的叠层形成装置1A可以形成、退火并修整倾斜的材料，并且通过使用粉末形式的材料121和材料122来制造叠层形成物100。
[第三实施例]
现在，参考图6说明根据第三实施例的叠层形成装置1B。图6是示意性地示出了根据第三实施例的叠层形成装置1B的结构的说明图。与上述根据第一实施例的叠层形成装置1的部件以及根据第二实施例的叠层形成装置1A的部件相类似的根据第三实施例的叠层形成装置1B的部件具有相同的附图标记，并且不再详细说明。
如图6中所示的，叠层形成装置1B包括处理箱11、平台12、移动设备13、喷嘴设备14、光学设备15B、测量设备16以及控制器17。叠层形成装置1B还包括去除设备46B。叠层形成装置1B被配置为使材料(由喷嘴设备14所提供)层堆叠于目标物110(提供在平台12上)上，从而实现形成具有预定形状的叠层形成物100。
光学设备15B包括光源41以及经由光缆210连接到光源41的光学系统42B。
光学系统42B被配置为能够将从光源41发射的激光200提供给喷嘴33，并且将激光200施加至向目标物110所喷射的预定范围的第一材料121和第二材料122。
具体而言，光学系统42B包括第一透镜51、第二透镜52、第三透镜53、电动扫描仪55A以及施加范围调节机构56，其调节激光200的施加范围。光学系统42B包括调节设备，其可以在两个轴向上移动第一透镜51、第二透镜52和第三透镜53，具体而言，在与光路直角相交或相交的方向上移动第一透镜51、第二透镜52和第三透镜53。此光学系统42B被配置为能够使用施加范围调节机构56，来调节由第一电动镜58和第三透镜53提供给目标物110的激光200的施加范围。光学系统42B构成熔化设备45B，其可以利用激光200来重新熔化第一材料121(123)和第二材料122(123)，并且使第一材料121(123)和第二材料122(123)退火，该激光200具有由第一透镜51、第三透镜53、第一电动镜58和施加范围调节机构56调节的施加范围。
施加范围调节机构56包括可以扩大激光200的施加范围的缩放机构(zoommechanism)56a，以及掩模机构(mask mechanism)56b，其使由缩放机构56a扩大的施加范围形成为预定形状。缩放机构56a经由信号线220连接到控制器17，并且被配置为能够扩大激光200的范围，以重新熔化材料121和材料122。当扩大激光200的范围时，控制器17将光源41的输出增大至使得激光200可以熔化材料121和材料122的功率范围。
掩模机构56b经由信号线220连接到控制器17，并且被配置为能够取决于层110b的被施加激光200的部分，来改变激光200的施加范围的形状。例如，在控制器17的控制下，掩模机构56b被配置为能够取决于施加位置来改变掩模，并且将激光200施加至层110b的适当施加范围。
去除设备46B例如是被配置为能够通过切割工具来切割材料123的切割设备。去除设备46B经由信号线220连接到控制器17，并且被配置为能够由控制器17移动。
此叠层形成装置1B在结构上类似于叠层形成装置1和叠层形成装置1A，并且被配置为使用施加范围调节机构56来改变熔化设备45B(熔化材料121和材料122)的激光200的施加范围。叠层形成装置1B还被配置为通过去除设备46B来切割并去除不必要的材料。
以与上述叠层形成装置1和叠层形成装置1A相同的方式，此叠层形成装置1B被配置为能够借助于控制器17来提供预定量的第一材料121和/或第二材料122，并且通过喷嘴33混合和喷射第一材料121和第二材料122。因此，可以按照预定比例来提供材料121和材料122，并且不同的材料可以用于叠层形成物100。叠层形成物100于是可以是倾斜的材料。
叠层形成装置1B将由测量设备16所测量的材料123的形状与存储单元17a中的阈值进行比较，并且可以通过去除设备46B来进行修整以去除不必要地提供的材料123。因此，即使材料123被配置为从喷嘴33喷射，也可以去除散布的不必要的材料123，并且可以形成具有预定形状的叠层形成物100。
叠层形成装置1B使用熔化设备45，将被提供到底座110a上的材料123(层110b)重新熔化为层形式，并且可以通过退火去除残余应力。此外，可以确保材料121和材料122的混合，并且因此可以提高强度。
当重新熔化底座110a上的层110b和使底座110a上的层110b退火时，叠层形成装置1B可以通过施加范围调节机构56来调节激光200的施加范围。结果，可以减少用于退火的处理时间。
如上所述，根据第三实施例的叠层形成装置1B可以形成、退火并修整倾斜的材料，并且通过使用粉末形式的材料121和材料122来制造叠层形成物100。
[第四实施例]
现在，参考图7和图8说明根据第四实施例的叠层形成装置1C。图7是示意性地示出了根据第四实施例的叠层形成装置1C的结构的说明图。图8是示出了使用叠层形成装置1C来制造叠层形成物100的示例的说明图。与上述根据第一实施例的叠层形成装置1的部件相类似的根据第四实施例的叠层形成装置1C的部件具有相同的附图标记，并且不再详细说明。
如图7中所示的，叠层形成装置1C包括处理箱11、平台12、移动设备13、喷嘴设备14C、光学设备15B、测量设备16以及控制器17。
喷嘴设备14C被配置为能够将预定量的材料提供给平台12上的目标物110，并且能够发射激光200。具体而言，喷嘴设备14C包括：第一供应设备31，其可以提供第一材料121；第二供应设备32，其可以提供第二材料122；第一喷嘴33a，其连接到第一供应设备31和光学设备15；第二喷嘴33b，其连接到第二供应设备32和光学设备15；以及供应管34，其连接第一供应设备31和第一喷嘴33a以及第二供应设备32和第二喷嘴33b。
第一喷嘴33a和第二喷嘴33b经由供应管34分别连接到第一供应设备31和第二供应设备32。这些喷嘴33a和喷嘴33b经由光缆210连接到光学设备15，该光缆210可以传输激光200。喷嘴33a和喷嘴33b被配置为可以相对于平台12移动。
喷嘴33a和喷嘴33b中的每个都包括：圆柱形外壳36；喷射孔37，其被提供在外壳36中，并且从其远端喷射第一材料121和第二材料122；光通路38，其传输激光200；以及光学透镜39，其被提供在光通路38中。
现在参考图8说明使用叠层形成装置1C来制造叠层形成物100的方法。
首先，如图8中所示的，控制器17控制第一供应设备31，以在预定范围内从喷嘴33a喷出预定量的第一材料121。具体而言，第一供应设备31由控制器17控制，并且从喷射孔37向目标物110喷射粉末形式的第一材料121，以便为要形成的层110b产生预定材料。施加激光200以熔化所喷射的第一材料121。
然后控制第二供应设备32，并且从喷嘴33b向目标物110喷射预定量的第二材料122，并且因此被激光200熔化，借以在预定范围内喷出第二材料122。
因此，如图8中所示的，在底座110a上提供第一材料121和第二材料122。具体而言，第一材料121附着于底座110a，并且然后第二材料122附着于第一材料121。换言之，在底座110a上堆叠着第一材料121和第二材料122。激光200然后被熔化设备45施加至材料121和材料122的聚合体，以重新熔化材料121和材料122的聚合体，并且因此形成层110b。结果，混合了材料121和材料122而形成层110b，并且使层110b退火。然后由测量设备16来测量底座110a上的通过重新熔化而退火的材料123。控制器17将由测量设备16所测量的底座110a上的材料123的形状与存储在存储单元17a中的阈值进行比较。
如果底座110a上的材料123形成为具有预定形状的层110b，那么控制器17再次控制第一供应设备31提供第一材料121，并且然后控制第二供应设备32提供第二材料122。然后控制熔化设备45，重新熔化材料121和材料122，然后使材料121和材料122退火，并且在层110b上新形成层110b。
当底座110a上的材料123附着于与预定形状不同的位置时，控制器17控制去除设备46，以将激光200施加至附着的材料123并且使附着的材料123蒸发。因此，控制器17将激光200施加至由测量设备16所测量的材料123的形状与预定形状不同的部分，从而对该部分进行修整。
在修整结束后，控制器17再次控制第一供应设备31和第二供应设备32，以在所形成的层110b上新形成层110b。以此方式重复地形成和堆叠层110b，从而形成叠层形成物100。
如上述第一实施例，具有上述结构的叠层形成装置1C可以形成、退火并修整倾斜的材料，并且通过使用粉末形式的材料121和材料122来制造叠层形成物100。
根据实施例的叠层形成装置1、叠层形成装置1A、叠层形成装置1B和叠层形成装置1C不限于上述结构。例如，在上述示例中，叠层形成装置1、叠层形成装置1A、叠层形成装置1B和叠层形成装置1C中的每个都被配置为包括处理箱11，其具有主腔室21和辅助腔室22，但不限于此结构。例如，处理箱11可以被配置为仅具有主腔室21，或者可以被配置为具有无传送设备24的辅助腔室。然而，当处理箱11被配置为使用辅助腔室22时，可以保持主腔室21中的气氛，易于在主腔室21和辅助腔室22中继续操作。当叠层形成物100被配置为被传送至辅助腔室22时，从喷嘴33喷射到主腔室21中的材料以及因此的主腔室21中的运载气体(airborne)不易于从腔室逸出。优选地，处理箱11被配置为具有相邻于主腔室21的辅助腔室22。
在上述示例中，光学设备15包括熔化设备45，其重新熔化从喷嘴33提供的材料121和材料122，以形成层110b并使材料退火。然而，这并非是限制。例如，叠层形成装置可以被配置为不通过熔化而是通过烧结层110b并使其退火来形成层110b。
在上述示例中，测量设备16被配置为包括摄像机61和图像处理器62，图像处理器62根据由摄像机61所测量的信息来进行图像处理。然而，这并非是限制。测量设备16可以具有可以测量在底座110a上所提供的材料的形状的任何其它结构。
在上述示例中，叠层形成装置1被配置为使得喷嘴33和平台12可移动。然而，这并非是限制。叠层形成装置可以被配置为使得仅喷嘴33或者仅平台12可移动。
在上述示例中，提供了具有直径不同的喷射孔37的两个喷嘴33。然而，这并非是限制。可以提供两个以上的喷嘴33。当提供一个以上的喷嘴33时，可以取决于要将材料喷射到的面积和形状使用最有效的喷嘴33，可以有效地形成叠层形成物100。
尽管说明了本发明的某些实施例，但是仅仅是以举例的方式呈现这些实施例，而并非旨在限制本发明的范围。实际上，本文所述的新颖实施例可以以各种其它形式来具体化；此外，在不脱离本发明的精神的情况下，可以做出本文所述实施例的形式的各种省略、替换和改变。所附权利要求书及其等效方案旨在涵盖落入本发明的范围和精神内的形式以及修改。

Claims (4)

1.一种叠层形成装置，包括：
光源，所述光源提供激光；
第一喷嘴，所述第一喷嘴设置有第一喷射孔，所述第一喷嘴被配置为将第一材料和第二材料混合成材料，以将所混合的材料喷射到目标物，并且将所述激光施加至所喷射的材料；
第二喷嘴，所述第二喷嘴设置有第二喷射孔，所述第二喷射孔的直径不同于所述第一喷射孔的直径，所述第二喷嘴被配置为将所述第一材料和所述第二材料混合成材料，以将所混合的材料喷射到目标物，并且将激光施加至所喷射的材料；
控制器，所述控制器被配置为控制提供给所述第一喷嘴和所述第二喷嘴的所述第一材料和所述第二材料的比例和供给量；以及
光学系统，所述光学系统对被施加至由所述第一喷嘴和所述第二喷嘴喷射的所述材料的所述激光在所述激光进入所述第一喷嘴和所述第二喷嘴之前进行分束，并且所述激光使附着于所述目标物的所述材料重新熔化。
2.一种叠层形成装置，包括：
第一喷嘴，所述第一喷嘴设置有第一喷射孔，所述第一喷嘴被配置为将第一材料和第二材料混合成材料，以将所混合的材料喷射到目标物，并且将激光施加至所喷射的材料，以使所喷射的材料熔化；
第二喷嘴，所述第二喷嘴设置有第二喷射孔，所述第二喷射孔的直径不同于所述第一喷射孔的直径，所述第二喷嘴被配置为将所述第一材料和所述第二材料混合成材料，以将所混合的材料喷射到所述目标物，并且将激光施加至所喷射的材料，以使所喷射的材料熔化；
光源，所述光源被配置为施加所述激光至所述第一喷嘴和所述第二喷嘴；
控制器，所述控制器被配置为控制提供给所述第一喷嘴和所述第二喷嘴的所述第一材料和所述第二材料的比例和供给量；以及
熔化设备，所述熔化设备使堆叠在所述目标物上的所述第一材料和所述第二材料重新熔化。
3.根据权利要求2所述的叠层形成装置，还包括由所述控制器控制的供应设备，所述供应设备将第一材料和第二材料中的至少一种材料提供给所述喷嘴，对要喷射的材料进行选择，并且调节要喷射的第一材料与第二材料的比例。
4.根据权利要求2或3所述的叠层形成装置，包括：
测量设备，所述测量设备测量所述目标物上的所述第一材料和所述第二材料的形状；以及
去除设备，所述去除设备被配置为根据所述测量设备的测量结果，部分地去除所述目标物上的所述第一材料和所述第二材料。
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