CN105829075B - 用于添加制造的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于通过粉末床的连续融合而形成三维物品的方法。该方法包括：提供所述三维物品的模型；在工作台上施加粉末层；确定能量束的最长扫描长度；以恒定能量将来自第一能量束源的所述能量束引导到工作台上，使得所述第一粉末层根据所述模型在第一选择的位置中融合以形成所述三维物品的第一截面，其中，具有的扫描长度比所述最长扫描长度短的位置在所述扫描线之前和/或之后设置有时槽，使得每两条相邻扫描线之间的时间段在所述三维物品的制造期间是恒定的。

Description

用于添加制造的方法
技术领域
本发明涉及一种用于三维物品的添加制造(additive manufacturing)的方法。
背景技术
自由成形制造或添加制造是用于通过施加至工作台的粉末层的选择的部分的连续融合来形成三维物品的方法。在US2009/0152771中公开了根据这种技术的方法和装置。
这样的装置可包括：工作台，将在其上形成三维物品；粉末配送器，布置为在工作台上铺设薄层的粉末以用于形成粉末床；射线枪，用于向粉末传递能量由此进行粉末的融合；元件，用于控制由射线枪向粉末床发射的射线以用于通过粉末床的部分的融合而形成三维物品的截面；以及控制计算机，在其中存储有关于三维物品的连续截面的信息。三维物品通过由粉末配送器依次铺设的连续形成的粉末层的截面的连续融合而形成。
图1A(i)-1A(iii)描述了用于三维物品的三个不同层的第一现有技术影线算法(hatch algorithm)，其中，对于整个层，使用相同的熔化束电流(melt beam current)。熔化束电流取决于整个层面积。对于长扫描长度或短扫描长度未进行校正或补偿，这导致这两种的熔化特性的巨大差异。例如，短扫描长度被极度过熔化，然而长扫描长度缺乏能量贡献。因此，在小区域上，微观结构粗糙且严重膨胀，而在较长扫描长度上，微观结构优良但充满气孔。
图lB(i)-lB(ii)描述了用于三维物品的三个不同层的第二现有技术影线算法，其中，能量束的能量和扫描速度根据扫描长度调整，并且因此，保持影线(hatch)之间的时间相当恒定。然而，改变能量和扫描速度将改变诸如，固化速率和热梯度的其他参数，其进而确定微观结构性能。
存在能够使用独立于要构建的三维物品的形状和尺寸的可预测且可重复的材料特性来构建三维物品的添加制造技术的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决上述需求的用于添加制造的方法。
在本发明的第一方面中，提供了一种用于通过粉末床的对应于三维物品的连续截面的位置的连续融合而形成三维物品的方法，该方法包括以下步骤：提供三维物品的模型；在工作台上施加第一粉末层；确定用于三维物品的第一截面的能量束的最长扫描线时间；以恒定能量将来自第一能量束源的能量束引导到工作台上，使得第一粉末层根据模型在第一选择的位置中融合以形成三维物品的第一截面，其中，第一能量束在第一方向上利用扫描线融合选择的位置，其中，具有的扫描线时间比最长扫描线时间短的位置在扫描线之前和/或之后设置有时槽(time sink)，使得对于三维物品的第一截面，扫描线时间加时槽是恒定的。
相比较用于使用添加制造来形成三维物品的已知方法，本发明的优势是：材料特性(诸如，拉伸强度、延展性和/或微观结构)的控制和预测性改进。
在本发明的各种示例性实施方式中，对整个三维物品确定用于能量束的最长扫描线时间。代替确定用于第一层的最长扫描线时间并随后构建该层、确定用于第二层的新的最长扫描线时间并随后构建层该等，可在开始制造物品之前，确定整个三维物品的最长扫描线时间。
在本发明的各种示例性实施方式中，对于整个三维物品，扫描线时间加时槽是恒定的。根据要制造的物品的类型，有时对于整个物品将扫描线时间加时槽设为恒定值可能是有用的。可选地，扫描线时间加时槽可根据不同层而改变。
在各种示例性实施方式中，第一方向上的扫描线是直的扫描线或蜿蜒的扫描线。可使用能满足期望的材料特性和期望的总构建时间的任意形式的扫描线。
在各种示例性实施方式中，每条第二扫描线可处于与另一扫描线相反的方向上。在另一示例性实施方式中，至少一条扫描线的扫描速度可不同于另一扫描线。在又一示例性实施方式中，对于至少一条扫描线，扫描速度固定。在本发明的又一示例性实施方式中，在时槽期间，能量束被切断。通过改变扫描线方向和/或扫描速度，可定制材料特性。在有序开始构建以满足特定要求之前，束斑参数可由机器操作者设定。
在各种示例性实施方式中，该方法进一步包括以下步骤：在时槽期间，将能量束的每时间单位的能量密度设为将使得粉末材料处于非烧结和非融合状态的预定水平，从而在时槽期间将能量束引导至选择的位置的外部。该每单位时间的能量密度可与热量模型同步，以保持三维物品的构建温度处于预定温度间隔内。在这样的情况下，当能量斑不用于融合粉末材料时，存在用于能量束斑的闲置时间的最小值。
在各种示例性实施方式中，在时槽期间，能量束散焦和/或扫描速度增加和/或能量束的功率降低和/或抖动能量束以用于使得选择的位置外部的粉末材料非融合和非烧结。存在可用来实现粉末表面上的每单位时间的期望能量密度的大量不同的束参数。
在各种示例性实施方式中，多于一个的能量束源可用于融合粉末材料。多个能量光束源可以是相同类型或不同类型。在示例性实施方式中，每个第二层使用第一能量束源熔化，同时另一层使用第二能量束源熔化。第一和第二能量束源可以是相同类型或不同类型。
在各种示例性实施方式中，提供了一种具有存储在其上的程序元素的计算机可读介质。当在计算机上执行程序元素时，该程序元素可被配置和布置为实施用于通过粉末床的对应于三维物品的连续截面的位置的连续融合而形成三维物品的方法。计算机可读存储介质可以是控制单元。可包括在其中承载的计算机可读程序代码部分的计算机可读存储介质和程序元素可进一步包含在非临时性计算机程序产品内。本文其他地方提供在这点上的进一步细节。
在其中承载计算机可读程序代码部分的非临时性计算机程序产品可包括：被配置为在接收到至少一个三维物品的模型时，在工作台上施加第一粉末层以便开始通过粉末床的对应于三维物品的连续截面的位置的连续融合而形成三维物品的可执行部分；被配置为确定用于三维物品的第一截面的能量束的最长扫描线时间的可执行部分；以及被配置为以恒定能量将来自第一能量束源的能量束引导到工作台上，使得第一粉末层根据模型在第一选择的位置中融合以形成三维物品的第一截面的可执行部分，其中：第一能量束在第一方向上利用扫描线融合选择的位置；并且具有的扫描线时间比最长扫描线时间短的位置在扫描线之前和/或之后设置有时槽，使得对于三维物品的第一截面，扫描线时间加时槽是恒定的。
本文描述的所有实例和示例性实施方式本质上是非限制性的，并且因此不应解释为限制本文描述的本发明的范围。更进一步地，即使本文描述的优势是相对于特定示例性实施方式识别的，也不应必要地以限制方式解释。
附图说明
因此，在已经概括描述了本发明之后，现在将参考无需按比例绘制的附图，并且在附图中：
图1A(i)-1A(iii)描述了用于三维物品的三个不同层的第一现有技术影线算法；
图1B(i)-1B(iii)描述了用于三维物品的三个不同层的第二现有技术影线算法；
图lC(i)-lC(iii)描述了用于三维物品的三个不同层的根据本发明的发明影线算法的第一示例性实施方式；
图2A描述了用于三维物品的单层的根据本发明的发明影线算法的第二示例性实施方式；
图2B描述了用于三维物品的单层的根据本发明的发明影线算法的第三示例性实施方式；
图3描述了可实施本发明的装置的示例性实施方式；
图4以示意性方式描述了发明方法的流程图；
图5是根据各种实施方式的示例性系统1020的框图；
图6A是根据各种实施方式的服务器1200的示意性框图；以及
图6B是根据各种实施方式的示例性移动设备1300的示意性框图。
各种实施方式的详细说明
在下文中，现在将参考附图更完全地描述本发明的各种实施方式，其中，示出了本发明的一些而不是所有实施方式。实际上，本发明的实施方式可以以许多不同形式体现，并不应被解释为限于本文提出的实施方式。而是，提供这些实施方式使得本公开将满足可适用的法律要求。除非另有限定，否则本文使用的所有技术和科学术语所具有的含义与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。除非另有指示，否则本文使用的术语“或”为可选的和结合的含义。贯穿全文，相同标号表示相同元件。
更进一步地，为了便于对本发明的理解，以下定义大量术语。本文定义的术语所具有的意义与本发明相关领域的普通技术人员通常理解的含义相同。诸如“一(a)”、”一个(an)”和“该(the)”的术语并非旨在只指代单数实体，而是包括可用于说明的具体实例的通用类别。本文的专业词汇用于描述本发明的特定实施方式，但是除了如权利要求中概述的以外，它们的使用不界定本发明。
如本文使用的术语“三维结构”等通常上指代旨在用于特定目的想要制造或实际上已经制造的三维配置(例如，结构材料(material)或材料(materials)的三维配置)。这样的结构等可例如，借助于三维CAD系统来设计。
如本文在各种实施方式中使用的术语“电子束”指代任意带电粒子束。带电粒子束的来源可包括电子枪、线性加速器等。
图3描述了根据现有技术的可实施本发明的自由成形制造或添加制造装置300的示例性实施方式。装置300包括电子源306；两个粉末料斗304、314；启动板316；构建箱(build tank)310；粉末配送器328；构建平台302；真空室320；束偏转单元307以及控制单元308。为了简单起见，图3只公开一个束源。当然，可使用任意数量的束源。
真空室320能够经由真空系统或借助于真空系统来维持真空环境，该真空系统可包括涡轮分子泵、涡旋泵、离子泵以及一个或多个阀，这些是本领域技术人员众所周知的，并且因此在该上下文中不需要进一步解释。真空系统可由控制单元308控制。在另一实施方式中，构建箱可设置在设置有环境空气和大气压力的封闭室中。在又一示例性实施方式中，构建室可露天设置。
电子束源306生成电子束，该电子束可用于熔化设置在工作台上的粉末材料305或将其融合到一起。电子束源306的至少一部分可设置在真空室320中。控制单元308可用于控制和管理从电子束源306发出的电子束。电子束351可在至少第一末端位置351a与至少第二末端位置351b之间偏转。
至少一个聚焦线圈、至少一个偏转线圈以及电子束电源可电连接至控制单元308。电子束偏转单元307可包括至少一个聚焦线圈、至少一个偏转线圈以及可选地，至少一个散光线圈(astigmatism coil，象散线圈)。在本发明的示例性实施方式中，电子束源可使用大约60kV的加速电压以及0-3kW的范围中的束功率来生成可聚焦电子束。当通过使用能量束源306一层一层地融合粉末层来构建三维物品时，真空室中的压力可处于10-3-10-6mBar的范围中。
代替使用电子束来熔化粉末材料，可使用一个或多个激光束和/或电子束。每个激光束可通过设置在激光束源与工作台之间的激光束路径中的一个或多个可移动反射镜而被正常地偏转，将通过激光束融合的粉末材料布置在该工作台上。控制单元308可管理反射镜的偏转，以便将激光束引导至工作台上的预定位置。
粉末料斗304、314可包括要设置在构建箱310中的启动板316上的粉末材料。粉末材料可以是例如，纯金属或金属合金，诸如钛、钛合金、铝、铝合金、不锈钢、Co-Cr-W合金等。代替两个粉末料斗，可使用一个粉末料斗。可使用用于粉末提供的其他设计和/或机制，例如，具有高度可调整的底板的粉末箱。
粉末配送器328可布置为在启动板316上铺设薄层的粉末材料。在工作周期过程中，在每个粉末材料层的添加层之后，构建平台302将相对于能量束源连续降低。为了使得该移动可能，在本发明的一个实施方式中，构建平台302布置为在垂直方向上(即，在由箭头P表示的方向上)可移动。这意味着构建平台302可在初始位置启动，其中，必需厚度的第一粉末材料层已被铺设在启动板316上。第一粉末材料层可比其他施加层厚。使用比其他层厚的第一层来开始的原因是，人们可能不期望启动板上的第一层全部熔化。此后，构建平台可随着铺设用于形成三维物品的新截面的新粉末材料层而降低。用于降低构建平台302的方法可以是例如，通过配备有齿轮、调整螺杆等的伺服发动机。
在图4中，描述的是用于通过粉末床的对应于三维物品的连续截面的位置的连续融合而形成三维物品的根据本发明的方法的示例性实施方式的示意性流程图。该方法包括提供三维物品的模型的第一步骤402。该模型可以是经由CAD(计算机辅助设计)工具生成的计算机模型。可同时构建多于一个的三维物品，其中，三维物品可彼此相同或不同。
在第二步骤404中，第一粉末层设置在工作台上。工作台可以是启动板316、构建平台302、粉末床或部分融合的粉末床。根据几种方法，粉末可均匀地分布在工作台上。分布粉末的一种方法是通过耙子系统(rake system)收集从料斗304、314落下的材料。耙子或粉末配送器328可在构建箱上移动，并且由此将粉末分布在工作台上。
耙子的下部与启动板或上一粉末层的上部之间的距离确定分布在工作台上的粉末的厚度。可通过调整构建平台302的高度来轻易调整粉末层厚度。
在第三步骤406中，确定用于三维物品的第一截面的能量束的最长扫描线时间。在另一实施方式中，确定用于整个三维物品(即，用于三维物品的所有截面)的能量束的最长扫描线时间。对于所有层，最长扫描线时间可相等，或者对于不同层可不同。在大多数情况下，分层构建的三维物品将具有多个不同截面。在截面中，人们能够找到最长单条扫描线，该单条扫描线可直线形成、弯曲形成或蜿蜒形成。当发现最长扫描线时，就确定了用于融合扫描线的时间。形成三维物品的预先模拟可得到用于达到诸如拉伸强度、延展性以及微观结构的材料性能的最长扫描线的特定扫描线时间。最长扫描线时间可以是用于融合最长扫描线的时间。
在第四步骤408中，以恒定能量将来自第一能量束源的能量束引导至工作台上，使得第一粉末层根据模型在第一选择的位置中融合以形成三维物品的第一截面，其中，第一能量束在第一方向上利用扫描线融合选择的位置。具有的扫描线时间比最长扫描线时间短的位置可在扫描线之前和/或之后设置有时槽，使得对于三维物品的第一截面，扫描线时间加时槽是恒定的。在另一实施方式中，扫描线时间加时槽在三维物品的制造期间是恒定的。
图1C(i)-1C(iii)描述了用于三维物品的三个不同层102c、104c和106c的根据本发明的发明影线算法的第一示例性实施方式。在扫描方向上，最顶层比中间层窄，该中间层进而比最底层窄。在图1C(i)-1C(iii)的例证实施方式中，对于所有三个层，来自能量束的能量恒定且相同。能量束可以是电子束或激光束。在电子束的情况下，对于所有三个层，电子束电流固定，并且在激光束的情况下，对于所有三个层，激光束功率固定。在图1C(i)-1C(iii)的例证实施方式中，对于所有三个层，扫描速度也恒定且相同。在另一实施方式中，对于至少一些扫描线，在扫描长度过程中，扫描速度可改变。
第一层102c通过具有6条扫描线112c来例证。相比另一扫描线，每条第二扫描线处于反向扫描方向上。替换地，扫描方向可只从一个方向到另一方向。在扫描线112c之前提供第一时槽112c’，并且在扫描线之后提供第二时槽112c”。对于三维物品的至少一个截面(不管将被熔化的截面的形状和尺寸如何)，时槽被用于将扫描线时间加时槽维持恒定。可选地，不论要熔化的截面的形状和尺寸，对于整个三维物品的每个截面，扫描线时间加时槽都是恒定的。对于整个三维物品的截面，扫描线时间和对应时槽之和等于恒定值。该规则的唯一例外可能是第一层的最后扫描线与第二层的第一扫描线之间的时间。在第一层的最后扫描线与第二层的第一扫描线之间，需要施加新的粉末层。
在另一实施方式中，对于时间相邻的每条扫描线，扫描线时间和时槽之和是恒定的，这意味着对于第一层的最后扫描线的时槽加扫描线时间以及对于连续层的第一扫描线的第一扫描线时间加时槽等于第一层内的扫描线的时槽加扫描线时间或者第二层内的扫描线的时槽加扫描线时间。
例如，第一时槽112c’和第二时槽112c”以及用于融合扫描线112c的时间之和等于第一时槽114c’和第二时槽114c”以及用于融合扫描线114c的时间，其进而等于用于融合扫描线116c的时间。
在图1C(i)-1C(iii)中，时槽被例证为处于扫描线之前和之后，然而，在另一实施方式中，时槽可只设置在扫描线之前或之后。在图1C(i)-1C(iii)的最底层106c中，在扫描线116c之前或之后不存在时槽。在最底层106c中，时槽等于零，并且扫描线时间等于最长扫描线时间，该最长扫描线时间进而等于用于该特定层的恒定值。
图2A描述了用于三维物品的单层80的根据本发明的发明影线算法的第二示例性实施方式。在该实施方式中，截面是不规则的，这意味着时槽需要变化以保持扫描线时间和与其对应时槽之和为恒定值。第一扫描线81具有扫描线81之前的第一时槽81’和扫描线81之后的第二时槽81”。第二扫描线82稍微短于第一扫描线。因为第一扫描线81的持续时间长于第二扫描线82的持续时间，所以为了保持时槽82’、82”及其对应扫描线时间82之和等于时槽81’、81”及其对应扫描线时间81之和，时槽82’、82”之和需要长于第一扫描线81之前和之后的时槽81’、81”之和。
在图2A中，第一扫描线81的持续时间长于第二扫描线的持续时间，第二扫描线的持续时间进而长于第三扫描线83的持续时间，第三扫描线的持续时间进而长于第四扫描线84的持续时间，第四扫描线的持续时间进而长于第五扫描线85的持续时间。如果对于层80扫描速度恒定，则尤其是这样的。然而，对于扫描速度在扫描线内改变以用于维持三维物品的总体构建温度以及最终材料特性的情况，也是这样的。
图2B描述用于三维物品的单层90的根据本发明的发明影线算法的又一示例性实施方式。在这种情况下，扫描线是垂直的而不是如在其他示例性实施方式中的水平的。明显地，任意特定层的扫描方向可相对于上一层的扫描方向旋转任意角度。在图2B中描述了如果扫描方向是从上到下，则时槽91’、92’、93’、94’、95’位于其相应扫描线91、92、93、94、95之后。在另一实施方式中，时槽可设置在相应扫描线之前。然而，对于整个该层，特定扫描线与其对应的时槽的时间之和恒定。
在本发明的另一实施方式中，三维物品中的所有扫描线在扫描线之前和/或之后设置有时槽，这意味着在这样的实施方式中，不存在诸如图1C(i)-1C(iii)中的扫描线116c的根本没有时槽的扫描线。
在又一实施方式中，扫描线可以是蜿蜒的线或弯曲的线而不是直线。在又一示例性实施方式中，扫描线可在至少一个层中平行。
在又一示例性实施方式中，对于至少一条扫描线，扫描速度可变化。如果短时槽设置在扫描线之前或之后或者在根本不存在时槽的情况下，可能有必要在扫描线的结尾处降低扫描速度，以便不会过熔三维物品的外表面附近的区域。
在时槽期间，能量束可存在于假定不被熔化的粉末区域的位置中。扫描速度可增加和/或能量束斑可在粉末表面上离焦和/或能量束可抖动(接通和切断)以确保该位置处的粉末材料不被熔化。在另一实施方式中，在时槽期间，能量束偏转至粉末层外部的位置。在又一示例性实施方式中，在时槽期间，能量束熔化另一对象。在时槽期间用于融合粉末材料的束斑的定位可与热量模型同步以便保持构建温度处于预定温度范围内。
在另一实施方式中，第一能量束可融合在第一方向上具有平行扫描线的第一物品以及在第二方向上具有平行扫描线的第二物品。
第一能量束可以是电子束或激光束。通过由控制单元308给出的指令将束引导至工作台。在控制单元308中，可存储用于如何控制用于三维物品的每个层的束源306的指令。
保持扫描线时间与其对应的时槽之和恒定的原因是：如果扫描线将到达先前融合区域而使表面提早(early)和/或三维物品的体温度可增加得超过预定最大温度，这进而可影响材料的微观结构、内部应力和/或拉伸强度。
在本发明的示例性实施方式中，至少第一三维物品的至少一个层中的扫描线使用来自第一能量束源的第一能量束融合，并且至少第二三维物品的至少一个层中的扫描线使用来自第二能量束源的第二能量束融合。多于一个能量束源可用于融合扫描线。在另一示例性实施方式中，第一能量束源可用于扫描第一角度范围内的方向，并且第二能量束源可用于扫描第二角度范围内的方向。第一角度范围和第二角度范围可彼此重叠或不重叠。第一能量束可从电子束源发射，并且第二能量束从激光源发射。第一和第二能量束源可以是相同类型，即，第一和第二电子束源或第一和第二激光束源。第一和第二能量束源可按顺序使用或同时使用。
相比较如果只使用一个电子束源，通过使用多于一个能量束源，三维构建的构建温度可更容易维持。其原因是：相比只有一个束，两个束可同时位于更多位置。增加电子束源的数量将进一步使得构建温度的控制容易。通过使用多个能量束源，第一能量束源可用于熔化粉末材料，并且第二能量束源可用于加热粉末材料以保持构建温度处于预定温度范围内。
在完成第一层(即，用于制备三维物品的第一层的粉末材料的融合)之后，在工作台316上设置第二粉末层。在某些实施方式中，优选地，第二粉末层根据与上一层相同的方式分布。然而，在用于将粉末分布至工作台上的相同添加制造机器中，可存在替换方法。例如，第一层可经由或借助于第一粉末配送器提供，第二层可由另一粉末配送器提供。粉末配送器的设计根据来自控制单元的指令而自动改变。以单个耙子系统的形式的粉末配送器，即，其中，一个耙子接住从左粉末料斗306和右粉末料斗307落下的粉末，如同这样的耙子可改变设计。
在已经将第二粉末层分布在工作台316上之后，来自能量束源的能量束可被引导至工作台316上，使得第二粉末层根据模型在选择的位置中融合以形成三维物品的第二截面。第二层中的融合部分可粘结至第一层的融合部分。通过不仅熔化最顶层粉末而且也再熔化直接位于最上层以下的层的厚度的至少一小部分，第一层和第二层中的融合部分可一起熔化。
在不影响物品的需要处于预定温度范围内的构建温度的情况下，在预定层中融合不同扫描线的顺序也可取决于用于三维物品的热量模型，即，顺序不可随机选择。
如果连续扫描线之间的时间间隔过短，则因为第二扫描线将到达邻近于特定物品中的已经融合的位置而由此影响物品的构建温度，所以特定物品的构建温度将过高。另一方面，如果时间间隔过长，则因为在第二扫描线将到达邻近于已经融合的位置之前所花费的时间过长，即，物品过度冷却以维持预定的构建温度间隔，所以构建温度将过低。可能需要从热量模型中选择时槽，用于维持三维物品的预定构建温度。
在又一示例性实施方式中，提供一种具有存储在其上的程序元素的计算机可读介质。当在计算机上执行程序元素时，该程序元素可被配置和布置为实施用于通过粉末床的对应于三维物品的连续截面的位置的连续融合而形成三维物品的方法。计算机可读存储介质可以是本文其他地方描述的控制单元或者涉及的公众周知的且理解的其他控制单元。可包括承载在其中的计算机可读程序代码部分的计算机可读存储介质和程序元素可进一步包含在非临时性计算机程序产品内。以下进而提供在这点上的进一步细节。
如提及的，本发明的各种实施方式可以以各种方式实施，包括作为非临时性计算机程序产品。计算机程序产品可包括存储应用、程序、程序模块、脚本、源代码、程序代码、对象代码、字节代码、编译代码、解译代码、机器代码、可执行指令等(本文中也被称为可执行指令、用于执行的指令、程序代码和/或本文中可互换使用的相似术语)的非临时性计算机可读存储介质。这样的非易失性计算机可读存储介质包括所有计算机可读介质(包括易失性和非易失性介质)。
在一个实施方式中，非易失性计算机可读存储介质可包括软盘、柔性磁盘、硬盘、固态存储(SSS)(例如，固态驱动(SSD)、固态卡(SSC)、固态模块(SSM))、企业闪存驱动、磁带或任意其他非临时性磁性介质等。非易失性计算机可读存储介质也可包括穿孔卡、纸带、光学标记片(或者具有孔图案或其他光学可识别标记的任意其他物理介质)、光盘只读存储器(CD-ROM)、可重写光盘(CD-RW)、数字通用光盘(DVD)、蓝光光盘(BD)、任意其他非临时光学介质等。这样的非易失性计算机可读存储介质也可包括只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存(例如，串行、NAND、NOR等)、多媒体存储卡(MMC)、安全数字(SD)存储卡、智能媒介卡、压缩闪存(CF)卡、记忆棒等。此外，非易失性计算机可读存储介质也可包括导电桥接随机存取存储器(CBRAM)、相位改变随机存取存储器(PRAM)、铁电随机存取存储器(FeRAM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、磁阻随机存取存储器(MRAM)、阻抗随机存取存储器(RRAM)、硅氧化氮氧化硅存储器(SONOS)、浮动接合栅极随机存取存储器(FJG RAM)、千足虫(Millipede)存储器、赛道存储器等。
在一个实施方式中，易失性计算机可读存储介质可包括随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、快速页面模式动态随机存取存储器(FPM DRAM)、扩展数据输出动态随机存取存储器(EDO DRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)、双数据速率同步动态随机存取存储器(DDR SDRAM)、双数据速率类型的两个同步动态随机存取存储器(DDR 2SDRAM)、双数据速率类型的三个同步动态随机存取存储器(DDR3SDRAM)、Rambus动态随机存取存储器(RDRAM)、双晶体管RAM(TTRAM)、半导体闸流管RAM(T-RAM)、零电容器(Z-RAM)、Rambus直插式存储器模块(RIMM)、双直插式存储器模块(DIMM)、单直插式存储器模块(SIMM)、视频随机存取存储器VRAM、缓存存储器(包括各个电平)、闪存、寄存器存储器等。应理解，在将实施方式描述为使用计算机可读存储介质的情况下，除了上述计算机可读存储介质以外，其他类型的计算机可读存储介质可替代或使用。
应理解，如本文其他地方已经描述的，本发明的各种实施方式也可实施为方法、装置、系统、计算设备、计算实体等。同样，本发明的实施方式可采用执行存储在计算机可读存储介质上的指令以执行某些步骤或操作的装置、系统、计算设备、计算实体等的形式。然而，本发明的实施方式也可采用执行某些步骤或操作的完全硬件实施方式的形式。
以下参考装置、方法、系统以及计算机程序产品的框图和流程图示图来描述各种实施方式。应理解，框图和流程图示图中的任一个的各自每个框可部分通过计算机程序指令(例如，在计算系统中的处理器上执行的逻辑步骤或操作)来实施。这些计算机程序指令可加载在计算机(诸如，专用计算机或其他可编程的数据处理装置)上以产生特定配置的机器，使得在计算机或其他可编程数据处理装置上执行的指令实施流程图框(block)或框(blocks)中指定的功能。
这些计算机程序指令也可存储在计算机可读存储器内，该存储器可引导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式运行，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生制造物品，该制造物品包括用于实施流程图框(block)或框(blocks)中指定的功能的计算机可读指令。计算机程序指令也可加载至计算机或其他可编程数据处理装置上，以使得在计算机或其他可编程装置上执行的一系列操作步骤产生计算机实施过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实施流程图框(block)或框(blocks)中指定的功能。
因此，框图和流程图示图的框支持用于执行指定功能的各种组合，用于执行指定功能的操作以及用于执行指定功能的程序指令的组合。还应注意，框图和/或流程图示图的每个框以及框图和流程图示图中的框的组合可由基于专用硬件的计算机系统实施，该计算机系统执行指定功能或操作、或专用硬件与计算机指令的组合。
图5是可与本发明的各种实施方式结合使用的示例性系统1020的框图。至少在示出的实施方式中，系统1020可包括一个或多个中央计算设备1110、一个或多个分布式计算设备1120以及一个或多个分布式手提或移动设备1300，所有这些被配置为经由一个或多个网络1130与中央服务器1200(或控制单元)通信。尽管图5将各种系统示出为分开的、独立的实体，但是各种实施方式不限于该特定架构。
根据本发明的各种实施方式，一个或多个网络1130能够支持根据大量第二代(2G)、2.5G、第三代(3G)和/或第四代(4G)移动通信协议等中的任意一个或多个的通信。更具体地，一个或多个网络1130能够支持根据2G无线通信协议IS-136(TDMA)、GSM以及IS-95(CDMA)的通信。另外，例如，一个或多个网络1130能够支持根据2.5G无线通信协议GPRS、增强数据GSM环境(EDGE)等的通信。此外，例如，一个或多个网络1130能够支持根据3G无线通信协议(诸如，采用宽带码分多址(WCDMA)无线接入技术的通用移动电话系统(UMTS)网络)的通信。一些窄带AMPS(NAMPS)以及TACS网络(多个网络)也可得益于本发明的实施方式，双模式或高模式移动电台(例如，数字/模拟或TDMA/CDMA/模拟电话)也应受益。如又一实例，系统5的部件中的每一个可被配置为根据诸如，例如无线电频率(RF)、蓝牙TM、红外(IrDA)的技术或大量不同有线或无线网络技术(包括有线或无线个人局域网(“PAN”)、局域网(“LAN”)、城域网(“MAN”)、广域网(“WAN”)等)中的任一个而彼此通信。
尽管在图5中设备(多个设备)1110-1300示出为通过相同网络1130彼此通信，但是这些设备可同样通过多个单独网络通信。
根据一个实施方式，除了从服务器1200接收数据以外，分布式设备1110、1120和/或1300可进一步被配置为在其自身上收集和传输数据。在各种实施方式中，设备1110、1120和/或1300能够经由一个或多个输入单元或设备(诸如，小键盘、触摸板、条形码扫描仪、射频识别(RFID)读卡器、接口卡(例如，调制解调器等)或接收器)接收数据。设备1110、1120和/或1300可进一步能够将数据存储至一个或多个易失性或非易失性存储器模块，并且经由一个或多个输出单元或设备输出数据，例如，通过向操作设备的用户显示数据，或者例如，通过一个或多个网络1130传输数据。
在各种实施方式中，服务器1200包括用于执行根据本发明的各种实施方式的一个或多个功能(包括本文更具体示出和描述的那些)的各种系统。然而，应理解，在不偏离本发明的实质和范围的情况下，服务器1200可包括用于执行一个或多个相同功能的可替换设备。例如，在某些实施方式中，如特定应用所期望的，服务器1200的至少一部分可位于分布式设备(多个设备)1110、1120和/或手提或移动设备(多个移动设备)1300上。如以下将更详细描述的，在至少一个实施方式中，手提或移动设备(多个移动设备)1300可包含一个或多个移动应用1330，该移动应用可被配置为提供用于与服务器1200通信的用户接口，所有这些同样将在以下进行进一步详细描述。
图6A是根据各种实施方式的服务器1200的示意图。服务器1200包括处理器1230，该处理器经由系统接口或总线1235与服务器内的其他元件通信。还包括在服务器1200中的是用于接收和显示数据的显示器/输入设备1250。该显示器/输入设备1250可以是例如，与监视器结合使用的键盘或点控设备。服务器1200进一步包括存储器1220，优选地，该存储器包括只读存储器(ROM)1226和随机存取存储器(RAM)1222。服务器的ROM 1226被用于存储基本输入/输出系统1224(BIOS)，该BIOS包含有助于在服务器1200内的元件之间传输信息的基本例程。本文中，先前已经描述了各种ROM和RAM配置。
此外，服务器1200包括用于在各种计算机可读介质(诸如，硬盘、可移除磁盘或CD-ROM磁盘)上存储信息的至少一个存储设备或程序存储设备1210，诸如硬盘驱动、软盘驱动、CD-ROM驱动或光盘驱动。如本领域普通技术人员将理解的，这些存储设备1210中的每一个通过适当接口连接至系统总线1235。存储设备1210及其相关联计算机可读介质提供用于个人计算机的非易失性存储设备。如本领域普通技术人员将理解的，上述计算机可读介质可由本领域已知的任意其他类型的计算机可读介质代替。这样的介质包括例如，磁带盒、闪存卡、数字视频磁盘以及伯努利(Bernoulli)盒。
尽管未示出，但是根据实施方式，服务器1200的存储设备1210和/或存储器可进一步提供数据存储设备的功能，该数据存储设备可存储历史和/或当前传递数据以及可由服务器1200访问的传递条件。在这一点上，存储设备1210可包括一个或多个数据库。术语“数据库”指代诸如，经由关系数据库、层级数据库或网络数据库存储在计算机系统中的记录或数据的结构集合，并且同样不应以限制方式解释。
包括例如，由处理器1230可执行的一个或多个计算机可读程序代码部分的大量程序模块(例如，示例性模块1400-1700)可由各种存储设备1210存储并存储在RAM 1222内。这样的程序模块也可包括操作系统1280。在这些和其他实施方式中，各种模块1400、1500、1600、1700借助于处理器1230和操作系统1280来控制服务器1200的操作的某些方面。在又一其他实施方式中，应理解，在不偏离本发明的范围和本质的情况下，也可提供一个或多个其他的和/或替换的模块。
在各种实施方式中，程序模块1400、1500、1600、1700由服务器1200执行，并且被配置为生成一个或多个图形用户接口、报告、指令和/或通知/警报，所有这些可接入和/或可传输至系统1020的各个用户。在某些实施方式中，用户接口、报告、指令和/或通知/警报经由一个或多个网络1130可接入，如先前讨论的，所述网络可包括因特网或其他可行的通信网络。
在各种实施方式中，也应理解，模块1400、1500、1600、1700中的一个或多个可选地和/或另外地(例如，一式两份)本地存储在设备1110、1120和/或1300中的一个或多个上，并且可由其一个或多个处理器执行。根据各种实施方式，模块1400、1500、1600、1700可向数据库发送数据，从数据库接收数据，并且利用包含在一个或多个数据库中的数据，所述一个或多个数据库可包括一个或多个分开的、链接的和/或联网的数据库。
还位于服务器1200内的是用于与一个或多个网络1130的其他元件交互和通信的网络接口1260。本领域普通技术人员将理解，服务器1200部件中的一个或多个可在地理位置上远离其它服务器部件。此外，服务器1200部件中的一个或多个可结合，和/或执行本文描述的功能的其他部件也可包括在服务器中。
尽管以上描述了单个处理器1230，但是如本领域普通技术人员将认识到的，服务器1200可包括彼此结合操作以执行本文描述的功能的多个处理器。除了存储器1220以外，处理器1230也可连接至用于显示、传输和/或接收数据、内容等的至少一个接口或其他装置。鉴于此，如以下更详细描述的，接口(多个接口)可包括用于传输和/或接收数据、内容等的至少一个通信接口或其他装置以及可包括显示器和/或用户输入接口的至少一个用户接口。用户输入接口进而可包括允许实体从用户接收数据的大量设备(诸如，小键盘、触摸显示器、操纵杆或其他输入设备)中的任一个。
更进一步地，尽管参考的是“服务器”1200，但是如本领域普通技术人员将认识到的，本发明的实施方式不限于传统上定义的服务器结构。更进一步地，本发明的实施方式的系统不限于单个服务器或相似网络实体或主机计算机系统。在不偏离本发明的实施方式的实质和范围的情况下，包括彼此结合操作以提供本文描述的功能的一个或多个网络实体的其他相似结构可同样使用。例如，在不偏离本发明的实施方式的实质和范围的情况下，彼此结合以提供本文描述的与服务器1200有关的功能的两个或多个个人计算机(PC)、相似电子设备或手提便携式设备的网格网络可同样使用。
根据各种实施方式，如对于一个或多个特定应用期望的和/或有利的，一个处理的许多单独步骤可或不可使用本文描述的计算机系统和/或服务器来执行，并且计算机实施的程度可改变。
图6B提供可结合本发明的各种实施方式使用的移动设备1300的示例性示意性表示。移动设备1300可由各方操作。如图6B所示，移动设备1300可包括天线1312、发射器1304(例如，收音机)、接收器1306(例如，收音机)以及处理元件1308，该处理元件分别向发射器1304提供信号以及从接收器1306接收信号。
分别提供至发射器1304以及从接收器1306接收的信号可包括根据可适用无线系统的空中接口标准而与各种实体(诸如，服务器1200、分布式设备1110、1120等)通信的信号数据。鉴于此，移动设备1300能够使用一个或多个空中接口标准、通信协议、调制类型以及接入类型进行操作。更具体地，移动设备1300可根据大量无线通信标准和协议中的任一个操作。在具体实施方式中，移动设备1300可根据多个无线通信标准和协议(诸如，GPRS、UMTS、CDMA2000、lxRTT、WCDMA、TD-SCDMA、LTE、E-UTRAN、EVDO、HSPA、HSDPA、Wi-Fi、WiMAX、UWB、IR协议、蓝牙协议、USB协议和/或任意其他无线协议)操作。
经由这些通信标准和协议，根据各种实施方式，移动设备1300可使用概念(诸如，无结构辅助服务数据(USSD)、短消息服务(SMS)、多媒体消息服务(MMS)、双音多频信号(DTMF)和/或用户身份识别模块拨号器(SIM拨号器)与各种其他实体通信。移动设备1300也可例如，向其固件、软件(例如，包括可执行指令、应用、程序模块)以及操作系统下载变化、插件(addon)和更新。
根据一个实施方式，移动设备1300可包括位置确定设备和/或功能。例如，移动设备1300可包括被适配为获取例如，纬度、经度、海拔高度、地理编码、路线和/或速度数据的GPS模块。在一个实施方式中，GPS模块通过识别视图中的卫星的数量以及那些卫星的相对位置来获取数据(有时已知为星历数据)。
移动设备1300也可包括用户接口(可包括耦接至处理元件1308的显示器1316)和/或用户输入接口(耦接至处理元件1308)。用户输入接口可包括允许移动设备1300接收数据的大量设备(诸如，键盘1318(硬或软)、触摸显示器、话音或运动接口或其他输入设备)中的任一个。在包括键盘1318的实施方式中，键盘可包括(或使得显示)常规数字(0-9)及相关键(#、*)以及用于操作移动设备1300的其他键，并且可包括一组完整的字母键或可被激活以提供一组完整的字母数字键的一组键。除了提供输入以外，可使用例如，用户输入接口来激活或停用某些功能，诸如屏幕保护程序和/或睡眠模式。
移动设备1300也可包括可以是嵌入式的和/或可移除的易失性存储设备或存储器1322和/或非易失性存储设备或存储器1324。例如，非易失性存储器可以是ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪存、MMC、SD存储卡、记忆棒、CBRAM、PRAM、FeRAM、RRAM、SONOS、赛道存储器等。易失性存储器可以是RAM、DRAM、SRAM、FPM DRAM、EDO DRAM、SDRAM、DDR SDRAM、DDR2SDRAM、DDR3SDRAM、RDRAM、RIMM、DIMM、SIMM、VRAM、缓存存储器、寄存器存储器等。易失性和非易失性存储设备或存储器可存储数据库、数据库实例、数据库映射系统、数据、应用、程序、程序模块、脚本、源代码、对象代码、字节代码、编译代码、解译代码、机器代码、可执行指令等以实施移动设备1300的功能。
移动设备1300也可包括照相机1326和移动应用1330中的一个或多个。根据各种实施方式，照相机1326可被配置为其他的和/或可替换的数据收集特征，由此一个或多个项目可经由照相机通过移动设备1300读取、存储和/或传输。移动应用1330可进一步提供经由其可使用移动设备1300执行的各种任务的特征。如作为整体的移动设备1300和系统1020的一个或多个用户所期望的，可提供各种配置。
本发明不限于上述实施方式，并且在以下权利要求的范围内，许多变形是可能的。这种变形可涉及例如，使用不同于例证的电子束(诸如，激光束)的能量束的源。可使用金属粉末以外的其他材料，诸如非限制性实例：导电聚合物，以及导电陶瓷的粉末。

Claims (23)

1.一种用于通过粉末床的对应于三维物品的连续截面的位置的连续融合而形成所述三维物品的方法，所述方法包括以下步骤：
提供所述三维物品的模型；
在工作台上施加第一粉末层；
确定用于所述三维物品的第一截面的能量束的最长扫描线时间；
以及
以恒定能量将来自第一能量束源的第一能量束引导到所述工作台上，使得所述第一粉末层根据所述模型在第一选择的位置中融合以形成所述三维物品的所述第一截面，其中：
所述第一能量束在第一方向上利用扫描线融合所述选择的位置；并且
具有的扫描线时间比所述最长扫描线时间短的位置在所述扫描线之前或之后的至少一个设置有时槽，使得对于所述三维物品的所述第一截面，所述扫描线时间加所述时槽是恒定的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，对整个所述三维物品确定用于所述能量束的所述最长扫描线时间。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在开始制造所述三维物品之前，执行所述最长扫描线时间的所述确定。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，对于整个所述三维物品，所述扫描线时间加所述时槽是恒定的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，对于所述三维物品的第一截面，所述扫描线时间加所述时槽具有第一值，并且对于所述三维物品的第二截面，所述扫描线时间加所述时槽具有第二值，其中，所述第一值与所述第二值不同。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一方向上的所述扫描线是直的扫描线或蜿蜒的扫描线中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，每条第二扫描线处于与另一扫描线相反的方向上。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：改变至少一条扫描线的扫描速度。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：固定至少一条扫描线的扫描速度。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述时槽期间，所述能量束被切断。
11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：
在所述时槽期间，将所述能量束的每时间单位的能量密度设为将使得粉末材料处于非烧结和非融合状态的预定水平；以及
在所述时槽期间，将所述能量束引导至所述选择的位置的外部。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述时槽期间，出现所述能量束散焦、所述扫描速度增加、所述能量束功率降低或所述能量束抖动中的至少一个，用于使得所述选择的位置外部的所述粉末材料非融合和非烧结。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述能量束是电子束或激光束中的至少一种。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粉末是金属粉末。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，至少第一三维物品的至少一个层中的所述扫描线使用来自第一能量束源的第一能量束以及来自第二能量束源的第二能量束融合。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，至少第一三维物品的至少一个层中的所述扫描线使用来自第一能量束源的第一能量束融合，并且至少第二三维物品的至少一个层中的所述扫描线使用来自第二能量束源的第二能量束融合。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一能量束从第一电子束源发射，并且所述第二能量束从第一激光束源发射。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一能量束从第一电子束源发射，并且所述第二能量束从第二电子束源发射。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一能量束从第一激光束源发射，并且所述第二能量束从第二激光束源发射。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一能量束和所述第二能量束同时融合所述第一三维物品或所述第二三维物品中的至少一个。
21.根据权利要求1所述的方法，其中，所述三维物品中的所有扫描线在所述扫描线之前或之后的至少一个都设置有时槽。
22.根据权利要求1所述的方法，其中，所述三维物品中的至少一条扫描线在所述扫描线之前或之后的至少一个未设置有时槽。
23.一种计算机可读介质，其具有存储在其上的程序元素，当处理器执行所述程序元素时，所述程序元素可被配置和布置为实施用于通过粉末床的对应于三维物品的连续截面的位置的连续融合而形成所述三维物品的方法，所述方法包括以下步骤：
提供所述三维物品的模型；
在工作台上施加第一粉末层；
确定用于所述三维物品的第一截面的能量束的最长扫描线时间；
以及
以恒定能量将来自第一能量束源的第一能量束引导到所述工作台上，使得所述第一粉末层根据所述模型在第一选择的位置中融合以形成所述三维物品的所述第一截面，其中：
所述第一能量束在第一方向上利用扫描线融合所述选择的位置；
并且
具有的扫描线时间比所述最长扫描线时间短的位置在所述扫描线之前或之后的至少一个设置有时槽，使得对于所述三维物品的所述第一截面，所述扫描线时间加所述时槽是恒定的。
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