CN106945272A - 用于三维打印的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本公开总体上涉及用于三维打印的方法和装置。装置包括固定的工件台和适于将激光能引导到工件台上的不同位置的光学组件。光学组件包括强度控制机构、偏振机构、形状控制机构以及激光束转向机构中的一个或多个，所述激光束转向机构被配置成引导激光能朝向工件台。方法包括朝向工件台引导来自激光器的能量束同时调整能量束的方向、调整能量束的强度、调整能量束的形状或调整能量束的偏振。

Description

用于三维打印的方法和装置
技术领域
本公开的方面总体上涉及用于三维打印的方法和装置。
背景技术
三维(3D)打印，也称为增材制造，是用于合成三维物体的各个过程中的任一过程。在3D打印中，在计算机控制下铺设连续的材料层。这些物体可以为几乎任何形状或几何结构，且从3D模型或其它电子数据源产生。3D打印的一个实例为选择性激光烧结。在选择性激光烧结中，激光被导向基材，且在通过基材吸收激光能量时，基材熔化。允许基材凝固，从而形成所需的形状或配置。材料熔化的能力强烈地依赖于激光的功率和强度。为了促进细小物体的制造，激光能必须局限于小的区域。此外，激光在材料界面处的光斑大小和激光的停留时间之间的关系为非线性的，进一步影响制造的精度。
常规的方法试图通过将激光器固定在一个位置中且相对于激光器移动其上具有基材的载物台来克服上述问题。虽然这种方法消除了关于上述提及的制造精度的问题中的一些，但固定的激光器导致若干缺点。显著地，因为载物台必须相对于激光器前后移动，可以制造的工件的大小受限于载物台的大小以及能够供载物台移动的区域。此外，制造的速度受限于在3D打印操作期间载物台可以移动的速率。
基于前文所述，需要用于3D打印的改进的方法和装置。
发明内容
本公开总体上涉及用于3D打印的方法和装置。该装置包括固定工件台和适于将激光能引导到工件台上的不同位置的光学组件。光学组件包括强度控制机构、偏振机构、形状控制机构以及激光束转向机构中的一个或多个，所述激光束转向机构被配置成将激光能引导向工件台。方法包括将来自激光器的能量束引导向工件台同时调整能量束的方向、调整能量束的强度、调整能量束的形状，或调整能量束的偏振。
一方面，一种三维打印装置包括工件支撑件，其用于支撑其上的基材；激光器，其用于将激光能供应到基材；成像设备，其用于捕获基材的图像；控制器，其用于从成像设备接收图像数据；以及光学组件，其耦接到控制器并适于从其接收指令。光学组件包括形状控制机构；偏振机构；以及强度控制机构。
另一方面，一种三维打印装置包括工件支撑件，其用于支撑其上的基材；激光器，其用于将激光能供应到基材；成像设备，其用于捕获基材的图像；控制器，其用于从成像设备接收图像数据；以及光学组件，其耦接到控制器并适于从其接收指令。光学组件包括激光束转向机构，其包括多个可致动镜；形状控制机构，其包括一个或多个可旋转的外壳，每个其中形成有圆形开口以用于容纳激光能；偏振机构，其包括一个或多个可旋转的偏振敏感元件；以及强度控制机构。
另一方面，一种在3D打印操作期间调整激光器的方法包括：将来自打印源的激光能引导到固定工件支撑件上的基材；捕获激光能在基材上的撞击位置的图像；且向控制器提供所捕获的图像的图像数据。响应于控制器接收图像数据，指令从控制器提供到打印源以调整打印源的一个或多个参数；且调整打印源的一个或多个参数。
附图说明
为了可以详细理解以上叙述的本公开的特征的方式，以上简要总结的本公开的更具体的描述可参考各个方面，某些方面在附图中示出。然而，注意的是，附图仅示出示例性方面且因此不应被视为对其范围限制，且本公开可允许其它等效方面。
图1是根据本公开的一方面的3D打印装置的示意性透视图。
图2A是根据本公开的一方面的能量源的示意图。
图2B是根据本公开的另一方面的能量源的示意图。
图2C是根据本公开的另一方面的激光束转向机构的示意图。
图3A是根据本公开的一方面的强度控制机构的示意图。
图3B是根据本公开的一方面的形状控制机构的示意图。
图3C是根据本公开的一方面的形状控制机构的图示的部分示意图。
图4是用于3D打印过程期间调整激光能的方法的流程图。
为了促进理解，在可能的情况下已经使用相同的标识号指定图中共用的相同元件。可设想，一方面的元件和特征可受益地并入其它方面而不需进一步叙述。
具体实施方式
本公开总体上涉及用于3D打印的方法和装置。一种装置包括固定工件台和用于将激光能引导到工件台上的不同位置的光学组件。光学组件包括强度控制机构、偏振机构、形状控制机构，以及激光束转向机构中的一个或多个，所述激光束转向机构被配置成引导激光能朝向工件台。方法包括将来自激光器的能量束导向工件台同时调整能量束的方向、调整能量束的强度、调整能量束的形状，或调整能量束的偏振。
图1是根据本公开的一方面的3D打印装置100的示意性透视图。3D打印装置100包括工件支撑件102以及邻近工件支撑件102的一个或多个加料盒104a、104b(示出两个)。打印源106和诸如摄像机等成像设备108安置在工件支撑件102上方并朝向工件支撑件102引导。控制器110耦接到3D打印装置100的部件(包括打印源106和成像设备108)以促进3D打印操作期间对部件的控制。
一个或多个加料盒104a、104b中的每个包括容器111，用于存储形成3D物体所使用的基材113。在一个实例中，基材113可包括金属或陶瓷中的一个或多个，诸如包括尼龙和聚苯乙烯的聚合物，金属诸如钢、钛或其它合金，以及其它材料的陶瓷。基材113可为具有约20微米和约70微米之间的颗粒大小的粉末。一个或多个加料盒104a、104b包括通过致动器(未示出)垂直驱动的可致动底板112。底板112的致动提高加料盒104a、104b内的基材113的水平。对于升高位置中的基材113，进料辊114纵向(在X方向上)移动以将基材113从加料盒104a或104b推送或运送到工件支撑件102。工件支撑件102的上支撑表面适于垂直致动，例如向下，以容纳所传递的基材113，从而在传递基材113时维持工件支撑件102的上表面与加料盒104a、104b共面。此外，工件支撑件102的垂直致动使工件支撑件102的上表面维持在一致的位置处以促进3D物体的制造期间的一致性。在一个实例中，工件支撑件表面可以自从进料辊114的每一再加料递增地降低约0.002英寸至约0.008英寸。
在操作期间，激光能115从打印源106引导到工件支撑件102。位于工件支撑件102上的基材通过激光能115选择性地熔化且被允许重新固化。打印源106适于引导激光能横跨工件支撑件102的整个表面，从而允许工件支撑件102在处理期间保持固定，且因此克服常规装置和技术的许多制造速度问题。成像设备108朝工件支撑件102引导并捕获工件支撑件102的图像以及激光能在工件支撑件102上的接触位置。来自成像设备108的数据传递到控制器110以促进工件支撑件102上的基材113的一致性处理。响应于从成像设备108接收数据，控制器110可对打印源106的参数做出一种或多种调整。
虽然图1示出3D打印装置100的一方面，也设想其它方面。例如，可设想，3D打印装置100可包括不止一个成像设备108。此外，可设想，打印源106可安置在工件支撑件102上方并位于其中心，或可偏离中心安置。在打印源106偏离中心安置的方面，可设想，成像设备108可中心安置在工件支撑件上方。
图2A是根据本公开的一方面的打印源206a的示意图。打印源206a类似于图1的打印源106，且可与图1的打印源106可交换地利用。打印源206a包括光学组件216和激光器217，诸如高功率二氧化碳激光器。可预期，激光器217的功率级可调整以适合不同成分的基材。在一个实例中，激光器217可具有约1瓦特至约10瓦特的功率级，但可设想其它功率级。此外或可替换地，可选择激光器的振幅分布，以使得该分布不包括功率应用空洞(hole)的间隙(gap)。例如，振幅分布可为高斯、洛伦兹、顶帽或类似的。光学组件216适于从激光器217接收激光能115并引导激光能115朝向工件支撑件102，图1所示。光学组件216包括激光束转向机构220、形状控制机构221、偏振机构222，以及强度控制机构223中的一个或多个。应注意的是，形状控制机构221、偏振机构222以及强度控制机构223可按任何相继的顺序布置，且不限于图2A所示的顺序。打印源206a的一个或多个部件可耦接到控制器110以促进各个的部件的控制。
激光束转向机构220包括通过连接杆226连接到致动器225的第一反射镜224。致动器225旋转连接杆226，且因此旋转反射镜224以改变激光能115在X-Z平面上从反射镜224反射的方向。类似地，激光束转向机构220还包括经由连接杆229耦接到致动器228的第二反射镜227。第二致动器228使反射镜227绕连接杆229的纵轴旋转以改变激光能115在Y-X平面上从反射镜227反射的方向。致动器225、228连接到控制器110且响应于从控制器110接收的指令来调整反射镜224、227的位置。使用激光束转向机构220，激光能115可引导到工件支撑件表面的所有区域，而不相对于打印源206a移动工件支撑件102。
在操作期间，随着激光能115传播通过光学组件216而到达工件支撑件102(图1所示)，激光束转向机构220、形状控制机构221、偏振机构222和强度控制机构223中的每个调整激光能115的一个或多个特性。特性的调整促进基材113的改进的处理，从而导致3D打印物体的精度增加。当激光能115被引导到工件支撑件102上的不同位置时，形状控制器机构221、偏振机构222和强度控制机构223补偿轨迹、激光束路径长度、激光束强度以及激光束形状的变化，从而有利于激光能115相对于工件支撑件102移动时对工件支撑件102上的基材113进行一致性处理。可设想，类似类型的反射镜或镜头设备(诸如数字微镜设备)可额外地或可替换地用于响应于从控制器110接收的指令引导激光能115。
图2B是根据本公开的另一方面的打印源206b的示意图。打印源206类似于打印源206a；然而，打印源206b的光学组件216不包括激光束转向机构。代替地，定向座230用于支撑打印源206b。响应于从控制器110接收信号(图2A所示)，移动整个打印源206a以将激光能115引导到期望位置。定向座230耦接到外壳233，所述外壳233其中包含有激光器217和光学组件216。定向座230包括第一耦接件231以促进外壳233在Y-X平面上的旋转移动；以及第二耦接件232以促进外壳233在Y-Z平面上的旋转移动。外壳233的移动导致激光能115的轨迹变化。第一耦接件231和第二耦接件232可耦接到致动器234以促进第一耦接件231和第二耦接件232的致动。可替换地，致动器234可包含在第一耦接件231和第二耦接件232中的每个内。可设想，第一耦接件231和第二耦接件232可选地替换为球接头或其它类似的多向耦接件。
图2C是根据本公开的另一方面的激光束转向机构236的示意图。除了图2A中所示的激光束转向机构220或作为其替换物，可使用一个或多个激光束转向机构236。激光束转向机构236为可控式电-倏逝光学折射器，其利用液晶的非平行电光效应来重新引导入射辐射。出射的辐射经由电压可调式斯奈尔定律折射(利用一个或多个棱镜电极(水平的)或电极和出耦接棱镜(垂直的))转向。在一个实例中，激光能如箭头237所示进入激光束转向机构且可以如箭头238a或238b所示或在这两箭头之间的任何轨迹上被重新引导，这取决于施加的电压。电压的施加可通过控制器110(图1所示)控制。虽然图2C示出非机械的激光束转向设备的一方面，应注意的是，也设想其它非机械的激光束转向设备。
图3A是根据本公开的一方面的强度控制机构323的示意图。强度控制机构323类似于强度控制机构223且可与强度控制机构223可交换地使用。强度控制机构323包括一个或多个(示出两个)可调整的偏振单元340a、340b。可调整的偏振单元340a、340b中的每个包括外壳341，其中固定有偏振敏感元件342。偏振敏感元件342可具有在其径向向外边缘上形成或耦接到该边缘的齿轮齿343。齿轮齿343啮合各自的驱动齿轮344，所述驱动齿轮344通过致动器345驱动以促进每个偏振敏感元件342的旋转。在一个实例中，每个偏振敏感元件342可包括一个或多个波片或偏振器，诸如半波片或四分之一波片，其可选择性地旋转以允许预定的辐射量经过其中。此外，可调整的偏振单元340a、340b的每个外壳341可耦接到致动器346以根据需要选择性地将每个偏振敏感元件342移出光学路径。
虽然图3A示出强度控制器机构的一个实例，也设想其它实例。例如，可设想，可调整的偏振单元340a、340b中的一个或多个可替换为可变滤光器(例如圆形可变滤光器)或其它电光系统(诸如交叉偏振器/匣单元(pocket cell)组合)以控制激光能115的强度。此外或可替换地，可设想，激光能115的强度可通过调整应用于激光器217的功率来控制。
激光能115的强度的调整促进基材的一致性处理。因为激光能115在处理期间围绕工具支撑件102引导，除了其它变量之外，激光能的路径长度不断变化，从而影响工件支撑件的每个位置处提供的激光能的精确量。然而，激光能115的强度可以调整以导致横跨工件支撑件102的整个区域具有均匀的功率应用。如上所述，响应于来自成像设备108的反馈以及来自控制器110的指令，可调整激光能的强度。因此，由控制器110指定的对激光能115的强度的调整补偿了由于处理期间激光能115的变化的路径长度或其它变量导致的强度的变化。可设想，强度调整可用于增加或减少激光能115的强度。
偏振机构(诸如图2A所示的偏振机构222)可具有与图3A所示的强度控制机构323的结构类似的结构。可制造偏振机构222的一个或多个偏振敏感元件以向激光能115提供期望的偏振。在一个实例中，可设想，偏振机构222和强度控制机构323可组合为单个单元，或各自的功能可通过单个单元执行。另一方面，偏振机构可包括多个轴向对齐的可旋转的偏振敏感元件。
激光能115的偏振的调整促进基材的一致性处理，从而导致3D物体的更精确的制造。随着激光能115在基材周围移动以形成物体，由于激光能115的非垂直(non-normal)入射，激光能相对于基材的表面的偏振可改变。入射的变化可导致吸收性差异，从而影响打印的物品的质量，所述吸收性差异导致不一致性处理。例如，S和P偏振(例如，垂直于或平行于入射面)可具有差异水平或吸收和/或反射比，从而导致不一致性处理，除非加以校正。
图3B是根据本发明的一方面的形状控制机构350的示意图。代替形状控制机构221，可使用形状控制机构350。形状控制机构350包括一个或多个(示出两个)激光束成形设备351a、351b。每个激光束成形设备351a、351b包括外壳352，其中形成有圆形开口353。每个圆形开口353大小被定制以当外壳352的平面垂直于激光能115时允许激光能115通过。激光束成形设备351a、351b也包括经由连接杆355耦接到外壳352的致动器354。致动器354适于使外壳352绕连接杆355的轴向轴线旋转以便调整外壳352的平面取向。以这种方式，形状控制机构350包括绕不同的轴旋转的多个可旋转外壳352。
在没有形状控制机构的情况下，圆形激光束轮廓导致以高入射角在基材113上进行椭圆形状的照明，从而引起照明区域上较低的平均功率。形状控制机构350调整激光束轮廓以促进3D打印操作期间基材113上的照明一致的圆形形状。在一个实例中，外壳352的平面取向的调整导致圆形开口353在垂直于激光能115的平面上限定椭圆形状。随着激光能115穿过部分旋转的外壳352，激光能115的一部分被外壳352阻挡，导致激光能115的激光束具有椭圆形或非圆形截面形状。选择椭圆形或非圆形形状以使得即使对于相对较高的入射角，照明平面上的激光束轮廓也为圆形的。
激光束成形设备351a、351b的致动器354以相对于彼此90度角安置以促进绕不同轴进行旋转，从而提供对激光束形状调整进行更大的控制。可设想，还可利用90度之外的角度。在一个实例中，激光束成形设备351a的外壳352围绕Y轴旋转，而激光束成形设备351b的外壳352绕Z轴旋转。外壳352可由适合于抵抗由激光能115输送的能量的材料形成。
激光能115的激光束形状的调整促进基材的一致性处理。在处理期间，随着激光能115横跨基材移动，激光能115和基材之间的入射角可改变。随着入射角增加，激光能115以椭圆形而不是圆形投射到基材上，导致基材的不准确的且不一致的处理。形状控制机构350调整激光能115的激光束的形状以促进一致性处理，而强度控制机构323可补偿由形状控制机构350的部分能量遮挡以促进一致的能量传递到基材113。
图3C是根据本公开的另一方面的形状控制机构360的图示的部分示意图。除形状控制机构350之外或作为其替换物，可使用形状控制机构360。形状控制机构包括设置在圆形透镜支撑件362中的椭圆形透镜361。透镜支撑件362包括齿轮齿363，其耦接到其外径向边缘。透镜支撑件362可旋转地安置在外壳364中。透镜支撑件362且因此椭圆形透镜361经由致动器365通过齿轮366与齿轮齿363啮合而被可旋转地驱动。
椭圆形透镜361被配置成在单一方向上聚集光。例如，仅可相对于X轴而不是Y轴聚焦垂直于外壳364的平面(例如，Z轴)传播的光。这种一个方向聚焦允许激光束形状的变化，从而校正基材上的激光束投射形状的变化。此外，利用椭圆形透镜361可提供额外的益处，该益处在于椭圆形透镜361改变激光束形状而不遮挡激光束的部分，从而减轻由于激光束形状变化的强度校正。一个或多个连续的椭圆透镜可用于生成所需的激光束形状。此外或可替换地，形状控制机构可包括其它专用透镜形状，其被优化以生成预定的强度轮廓。
图4是用于3D打印过程期间调整激光能的方法470的流程图。方法470开始于操作471。在操作471中，来自激光器的激光能被引导到基材以熔化基材。激光能被引导到如控制器指定的基材上的具体位置，以有利于工件形成。随着激光能被引导，在操作472中，成像设备捕获基材472上的入射位置的图像。在操作472中，所捕获的图像数据提供到控制器。响应于接收数据，控制器分析图像数据并基于接收的数据执行一个或多个计算。例如，控制器可确定入射角、激光束路径长度、基材接触位置处的激光束形状、接触位置处的激光束的偏振，以及接触位置处的激光束的估计的强度。
随后，在操作474中，控制器可向打印源提供指令。指令规定对打印源的一种或多种调整以实现所需的激光束形状、位置、强度、偏振等等，从而促进基材的一致性处理。在操作475中，响应于接收指令，执行打印源调整。例如，可调整打印源的光学组件的一个或多个部件(诸如激光束转向机构、形状控制机构、偏振机构，以及强度控制机构)。随后，方法470可返回到471，且激光能可被引导到基材上的相同位置或新的位置，从而3D打印所需的物体。以这种方式，方法470为闭环功能，从而在3D打印操作期间促进增强的控制和准确性。闭环传递函数(transfer function，传递功能)在通过成像设备的输出处进行测量。输出信号波形可以从闭环传递函数计算出，而输入信号波形由控制器提供。
进一步，本公开包括根据以下项的实例：
项1.一种三维打印装置，其包括：工件支撑件，其用于支撑其上的基材；激光器，其用于将激光能供应到基材；成像设备，其用于捕获基材的图像；控制器，其用于从成像设备接收图像数据；以及光学组件，其耦接到控制器并用于从其接收指令，光学组件包括形状控制机构、偏振机构以及强度控制机构。
项2.根据项1所述的三维打印装置，其中，工件支撑件为固定的。
项3.根据项1所述的三维打印装置，其中，光学组件进一步包括激光束转向机构。
项4.根据项3所述的三维打印装置，其中，激光束转向机构包括多个可旋转反射镜。
项5.根据项4所述的三维打印装置，其中，多个可旋转镜反射为两个反射镜，且两个反射镜可绕垂直轴旋转。
项6.根据项3所述的三维打印装置，其中，激光束转向机构包括可控式电-倏逝光学折射器。
项7.根据项1所述的三维打印装置，其中，响应于由控制器接收的指令，可调整形状控制机构、偏振机构、强度控制机构。
项8.根据项1所述的三维打印装置，其中，偏振机构包括一个或多个可旋转的偏振敏感元件。
项9.根据项8所述的三维打印装置，其中，一个或多个可旋转的偏振敏感元件为多个轴向对齐的可旋转的偏振敏感元件。
项10.根据项8所述的三维打印装置，其中，一个或多个可旋转的偏振敏感元件包括半波片或四分之一波片。
项11.根据项1所述的三维打印装置，其中，形状控制机构包括一个或多个可旋转的外壳，每个中形成有圆形开口以用于容纳激光能。
项12.根据项11所述的三维打印装置，其中，形状控制机构包括绕不同的轴旋转的多个可旋转外壳。
项13.根据项11所述的三维打印装置，其中，形状控制机构包括椭圆形透镜。
项14.一种三维打印装置，其包括：工件支撑件，其用于支撑其上的基材；激光器，其用于将激光能供应到基材；成像设备，其用于捕获基材的图像；控制器，其用于从成像设备接收图像数据；以及光学组件，其耦接到控制器并用于从控制器接收指令，光学组件包括：激光束转向机构，其包括多个可致动反射镜；形状控制机构，其包括一个或多个可旋转外壳，每个中形成有圆形开口以用于容纳激光能；偏振机构，其包括一个或多个可旋转的偏振敏感元件；以及强度控制机构。
项15.根据项14所述的三维打印装置，其中，激光束转向机构的可致动反射镜是可旋转的。
项16.根据项15所述的三维打印装置，其中，形状控制机构包括绕不同的轴旋转的多个可旋转外壳。
项17.根据项16所述的三维打印装置，其中，一个或多个可旋转的偏振敏感元件包括半波片或四分之一波片。
项18.一种在3D打印操作期间调整激光器的方法，其包括：将来自打印源的激光能引导到固定工件支撑件上的基材；捕获激光能在基材上的入射位置的图像；向控制器提供所捕获的图像的图像数据；响应于控制器接收图像数据，向打印源提供来自控制器的指令以调整打印源的一个或多个参数；以及调整打印源的一个或多个参数。
项19.根据项18所述的方法，其中，调整打印源的一个或多个参数包括：调整强度控制机构；调整偏振机构；以及调整形状控制机构。
项20.根据项19所述的方法，进一步包括调整激光束转向机构。
本发明的方面可采取完全硬件方面，完全软件方面(包括固件、常驻软件，微代码等)或结合软件和硬件方面的方面的形式。本公开的方面可在计算机程序产品中实施。计算机程序产品可包括计算机可读存储介质(或媒体)，其上具有计算机可读程序指令以用于引起处理器实施本公开的方面。
计算机可读存储介质可以是有形设备，其可以保持并存储指令以供指令执行设备使用。计算机可读存储介质可为例如但不限于电子存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备，或前述任一合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的实例的非详尽列表包括如下：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM或闪速存储器)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用光盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备(诸如穿孔卡片或其上记录有指令的槽中的提升结构)以及前述任一合适的组合。如本文所用的计算机可读存储介质不应解释为自身的暂时信号，诸如，无线电波或其它自由传播的电磁波、通过波导或其它传输媒体(例如，穿过光纤电缆的光脉冲)传播的电磁波，或通过电线传输的电信号。
用于实施本公开的操作的计算机可读程序指令可为汇编指令、指令集体系结构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设定数据或以一种或多种编程语言的任一组合书写的源代码或目标代码，所述编程语言包括诸如C++等等面向对象编程语言，和诸如“C”编程语言或类似的编程语言等常规程序化编程语言。
这里参考根据本公开的方面的方法、装置以及计算机程序产品的流程图图示和/或方框图描述本公开的方面。应该理解，流程图图示和/或方框图的每个方框，以及流程图图示和/或方框图中方框的组合可以通过计算机可读程序指令实施。
这些计算机可读程序指令可提供到通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器以产生机器，以使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实施流程图和/或方框图方框或多个方框中指定的功能/行为的装置。上述控制器为一个这种计算机。这些计算机可读程序指令也可存储在计算机可读存储介质中，其可以引导计算机、可编程数据处理装置，和/或其它设备以特定的方式起作用，以使得其中存储有指令的计算机可读存储介质包括制品，其包括实施流程图和/或方框图方框或多个方框中指定的功能/行为的方面的指令。
图中的流程图和方框图示出根据本公开的各个方面的系统、方法以及计算机程序产品的可行的实施的架构、功能、以及操作。在这点上，流程图或方框图中的每个方框可表示模块、段或指令的部分，其包括用于实施指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些可替换实施中，方框中指出的功能可不按图中指出的顺序发生。例如，根据所涉及的功能，实际上可以基本同时执行连续示出的两个方框，或有时可以相反的顺序执行方框。也应注意的是，方框图和/或流程图图示中的每个方框，以及方框图和/或流程图图示中的方框的组合可以通过专用的基于硬件的系统实施，所述系统执行指定的功能或行为或实施专用硬件和计算机指令的组合。
本文所述的方面的益处包括提高了3D打印部件的打印速度，尤其是相对较大的部件，诸如飞机的零件。此外，因为本文所述的方面使用固定工件支撑件，所以3D打印操作所需的地板空间被最小化，且消除了对可移动支撑件的维护。
虽然前述涉及本公开的方面，但是在不偏离本公开的基本范围的情况下可设计本公开的其它方面以及进一步的方面，且本公开的范围通过以下权利要求确定。

Claims (9)

1.一种三维打印装置(100)，包括：
工件支撑件(102)，用于支撑所述工件支撑件上的基材(113)；
激光器(217)，用于将激光能(115)提供给所述基材；
成像设备(108)，用于捕获所述基材的图像；
控制器(110)，用于从所述成像设备接收图像数据；以及
光学组件(216)，耦接到所述控制器并适于从所述控制器接收指令，所述光学组件包括：
形状控制机构(350)；
偏振机构(222)；以及
强度控制机构(223)。
2.根据权利要求1所述的三维打印装置，其中，所述三维打印装置的特征还在于以下中的至少一个：
所述工件支撑件是固定的，以及
响应于所述控制器接收的所述指令，能够调整所述形状控制机构、所述偏振机构以及所述强度控制机构。
3.根据权利要求1所述的三维打印装置，其中，所述光学组件进一步包括激光束转向机构(220)，其中，所述激光束转向机构包括可旋转的两个反射镜(224、227)，且其中，所述两个反射镜绕垂直轴是可旋转的。
4.根据权利要求3所述的三维打印装置，其中，所述激光束转向机构包括可控式电-倏逝光学折射器。
5.根据权利要求1所述的三维打印装置，其中，所述偏振机构包括一个或多个可旋转的偏振敏感元件，且其中所述一个或多个可旋转的偏振敏感元件的特征在于以下中的至少一个：
所述一个或多个可旋转的偏振敏感元件为多个轴向对齐的可旋转偏振敏感元件，以及
所述一个或多个可旋转的偏振敏感元件包括半波片或四分之一波片。
6.根据权利要求1所述的三维打印装置，其中，所述形状控制机构包括一个或多个可旋转外壳，每个外壳中形成有圆形开口以用于容纳所述激光能，且其中，所述形状控制机构的特征在于以下中的至少一个：
所述形状控制机构包括绕不同的轴旋转的多个可旋转外壳，以及
所述形状控制机构包括椭圆形透镜。
7.一种在3D打印操作期间调整激光器(271)的方法，包括：
将来自打印源(106)的激光能引导(471)到固定的工件支撑件(102)上的基材(113)；
捕获(472)所述激光能在所述基材上的入射位置的图像；
向控制器(110)提供(473)所捕获的图像的图像数据；
响应于所述控制器接收所述图像数据，向所述打印源提供(474)来自所述控制器的指令以调整所述打印源的一个或多个参数；以及
调整(475)所述打印源的一个或多个参数。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，调整所述打印源的所述一个或多个参数包括：
调整强度控制机构(223)；
调整偏振机构(222)；以及
调整形状控制机构(350)。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括调整激光束转向机构(220)。
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