CN107708970A - 增材制造中的选择性粉末沉积 - Google Patents

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Abstract

本文提供了一种增材制造方法，所述增材制造方法包括通过在支撑件上沉积均匀的粉末层然后用表面具有空间上受控的静电荷的辊去除所述层的一部分，或通过将粉末沉积到辊的表面上并且使辊相对于支撑件移动以使辊表面上的空间上可控的静电荷导致粉末的相应部分从辊转移到支撑件上或下面层上，来递送至少一个层。

Description

增材制造中的选择性粉末沉积
技术领域
本发明涉及增材制造，也被称为3D打印。
背景技术
增材制造(AM)，也称为实体自由成形制造或3D打印，是指三维物体由原材料(通常为粉末、液体、悬浮液或熔化的固体)以一系列二维层或横截面构建的制造过程。加工技术是指减材工艺(subtractive process)，并且产生从原坯材料(诸如木块或金属块)切割下的物体。
AM中可以使用各种增材工艺。各种工艺的不同之处在于层沉积产生成品物体的方式和可相容用于各个工艺中的材料。一些方法熔化或软化材料以产生层(例如，选择性激光熔化(SLM)或直接金属激光烧结(DMLS)、选择性激光烧结(SLS)和熔融沉积成型(FDM))。一些方法使用不同技术(例如立体光刻技术(stereolithography,SLA))来固化液体材料。
烧结是使用例如原子扩散从较小颗粒产生物体的小颗粒(例如粉末)熔融工艺。烧结可以涉及加热粉末。与熔化不同，在烧结中使用的粉末不需要在烧结工艺期间达到液相。当粉末材料在烧结工艺中被加热到低于熔点的温度时，粉末颗粒中的原子扩散跨过颗粒的边界，使得颗粒熔融在一起形成固体件。由于烧结温度不必达到材料的熔点，因此烧结可以用于具有高熔点的材料，诸如钨和钼。
AM中可以使用烧结和熔化两者。所使用的材料确定发生哪个工艺。非晶固体，诸如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)，实际上是一种过冷的粘性液体，并且没有实际上熔化；因为熔化涉及从固体到液体状态的相变。因此，选择性激光烧结(SLS)是ABS的相关工艺，而选择性激光熔化(SLM)用于结晶和半结晶材料，诸如尼龙和金属，结晶和半结晶材料具有离散的(discrete)熔化/冻结温度并在SLM工艺期间经历熔化。
发明内容
本文描述的系统和方法可以使用增材制造(AM)工艺来制造零件，所述工艺包括在具有静电荷的表面之间转移粉末。静电荷可以是空间可控的，使得每个表面的多个部分可以带电而其他部分保持不带电。在一个示例中，AM系统可以操纵辊的辊表面上的静电荷以及工作台(platen)(在其上制造零件)的工作表面上的静电荷。可以产生辊表面和工作表面中的每一者上的静电荷，使得粉末从辊转移到工作台或从工作台转移到辊。静电荷还可以是空间上可控的，以使得辊的某些部分和工作台的某些部分可以被选择来接收粉末。
在一个方面，增材制造系统包括：分配器，所述分配器用于在支撑件之上递送多个连续的粉末层，多个连续层包括沉积在支撑件上的底层以及各自沉积在下面的熔融粉末层上的剩余层；可旋转辊，所述辊可平行于支撑件的顶表面移动；电子源，所述电子源将空间上可控的静电荷施加到辊的表面；致动器，所述致动器被配置用于使辊相对于支撑件移动，使得辊的表面上的空间上可控的静电荷导致去除支撑件上的最外粉末层的相应部分；和能量源，所述能量源用于熔融最外粉末层中的至少一些。
在另一方面，增材制造系统包括：分配器，所述分配器用于在支撑件之上递送多个连续的粉末层，多个连续层包括沉积在支撑件上的底层和各自沉积在下面的熔融粉末层上的剩余层；和能量源，所述能量源用于熔融最外粉末层中的至少一些。所述分配器包括用于粉末的储存器；可旋转辊，所述可旋转辊用于接收来自储存器的粉末，所述辊可平行于支撑件的顶表面移动；电子源，所述电子源将空间上可控的静电荷施加到辊的表面；和致动器，所述致动器被配置为相对于支撑件移动辊，使得辊的表面上的空间上可控的静电荷导致粉末的相应部分从辊转移到支撑件或下面的熔融粉末层上以在支撑件上提供最外粉末层。
每个系统的实现方式可包括以下特征中的一个或多个。辊可以具有光电导层(photoconductive layer)，并且电子源可包括用于在辊上施加均匀电荷的电晕放电单元和用于照射辊以在辊的表面上产生空间上可控的静电荷的光源。电子源可包括电子枪。能量源可包括被配置用于熔融基本上所有的最外粉末层的灯阵列或被配置用于扫描最外粉末层的激光器。支撑件可包括可静电充电的卡盘。
在另一方面，增材制造零件的方法包括在支撑件之上递送多个连续的粉末层。递送至少一个层包括在支撑件上沉积均匀的粉末层，在辊的表面上施加空间上可控的静电荷，以及使辊相对于支撑件移动以使得辊的表面上的空间上可控的静电荷导致去除支撑件上的最外粉末层的相应部分。
在另一方面，增材制造零件的方法包括在支撑件之上递送多个连续的粉末层。递送至少一个层包括沿着辊的表面施加空间上可控的静电荷，将粉末沉积到辊的表面上，以及使辊相对于支撑件移动以使得辊的表面上的空间上可控的静电荷导致粉末的相应部分从辊转移到支撑件或下面的熔融粉末层上以在支撑件上提供最外粉末层。
每种方法的实现方式可包括以下特征中的一个或多个。施加空间上可控的静电荷可包括用光束照射辊。可以在辊上感应均匀的电荷，并且光束可以照射辊上的光电导层以便释放辊上的一部分电荷来施加空间上可控的静电荷。
实现方式可以提供以下优点中的一个或多个。在已经使用其他(例如传统的)方法沉积粉末层之后，可以空间上可控的方式去除粉末层的多个部分。能够以空间上可控的方式将粉末沉积在工作台或另一下面层的表面上。这可以允许对物体的制造进行更好的控制。带静电荷的辊可以比用于选择性粉末沉积的其他技术更快，并且因此可以提供提高的产量。
在附图和下面的描述中阐述了一个或多个实现方式的细节。本发明的其他方面、特征和优点将从说明书和附图以及权利要求书中显而易见。
附图说明
图1是包括材料去除辊的增材制造系统的示意图。
图2是包括材料分配辊的增材制造系统的示意图。
图3是增材制造系统的框图。
在各个附图中类似的附图标记表示类似的元件。
具体实施方式
增材制造(AM)系统可以通过选择性沉积、去除和熔融粉末(例如，由进料材料形成的粉末)以形成成品零件，来形成具有复杂几何形状的零件。AM系统可以将粉末层沉积到工作台的表面上以产生零件的特征部。在一些情况下，AM系统可以沉积粉末层并选择性地去除粉末以将复杂的特征部结合到所述零件中。AM系统可包括可旋转辊，所述可旋转辊滚过粉末层并从层中选择性地去除部分粉末。
替代地或另外地，AM系统可以选择性地分配粉末层以将复杂的特征部结合到所述零件中。AM系统可包括可旋转辊，所述可旋转辊滚过工作台的表面以沿着工作台的表面或沿着下面的粉末层选择性地分配粉末层的多个部分。辊也可以滚过已经分配到工作台上的粉末层以沉积连续的层。
在——通过均匀分配和选择性去除层或者通过选择性分配层——来选择性分配粉末以形成选择性分配的层之后，AM系统可以递送能量以熔融粉末层，例如以将粉末烧结或熔化在一起来形成熔融材料。AM系统可以对连续的层执行选择性材料分配和熔融的过程，以产生零件的复杂特征部。
在AM系统的一个示例中，AM系统通过以下步骤来制造零件：针对每个连续层，将粉末层分配到工作台上，使用材料去除辊从工作台上选择性地去除粉末，以及将残留在工作台上的粉末熔融。粉末可以由可以被静电荷吸引的材料形成，使得静电力导致粉末被拉到辊的带电表面上。
图1示出了在增材制造过程期间使用静电荷来制造零件的AM系统100。AM系统100包括用于支撑被制造的物体的工作台106、用于在工作台之上(例如，到工作台106上或到下面层上)沉积粉末层124的分配器组件104、材料去除辊108、用于控制辊108上的静电荷的电子源107、以及用于使分配在工作台106之上的粉末层的至少一些部分熔融的能量源110。
AM系统100可包括限定内部腔室103的壳体102。壳体102可以包封一些部件，例如工作台106和分配器组件104。当然，AM系统100的一些部分(例如致动器或电源)可以定位在壳体102的外部。
电子源107可以用于在材料去除辊108上施加静电荷。材料去除辊108可以用于基于静电荷的空间分布从工作台106去除粉末。能量源110可以是壳体102内的用于熔融粉末以形成将变成零件的固体材料的热源。
控制器112从AM系统100的子系统接收数据并将数据发送到所述子系统。控制器112可以进一步处理所述数据以生成用于子系统的指令。通过连续地沉积粉末、去除粉末以及熔融工作台106上的粉末，AM系统100可以制造具有复杂几何形状和特征部的零件。AM系统100的控制器112可以接收和使用与所述零件相对应的计算机辅助设计(CAD)数据来生成指令并将所述指令发送给AM系统100的各个子系统。通过使用CAD数据，控制器112可以生成指令，例如使用分配器组件104分配粉末的指令、使用电子源107施加空间上可控的静电荷的指令、在电子源107已经施加静电荷之后使用材料去除辊108选择性地去除粉末的指令、使用能量源110熔融粉末的指令、以及由AM系统100实现的其他过程。控制器112还可以根据CAD数据生成使各种系统相对于彼此移动的指令。控制器可以基于电荷、粒径和材料类型来调节辊与工作台之间的间距。
壳体102将内部腔室103与外部环境分开以在内部腔室103内形成在AM系统100形成零件的特征部时减少缺陷的内部环境。壳体102能够允许在腔室103中保持例如小于1托，例如0.0001托至1托的真空环境。或者，腔室103的内部可以是实质上纯净的气体，例如已经过滤去除颗粒的气体，或者腔室可以排气到大气中。真空环境或经过滤的气体可以减少在例如分配器组件104、材料去除辊108和能量源110的使用期间发生缺陷的可能性。
工作台106用作粉末层的支撑件并且用作用于分配、去除和熔融粉末的工作空间和/或工作表面。工作台106可以垂直地移动。工作台106在沿着y轴相对于分配器组件104的垂直位置处支撑分配在工作台106上的粉末。基于由控制器112使用CAD数据生成的指令，控制器112可以控制驱动系统和/或致动器(未示出)以使活塞114沿着平行于y轴的垂直轴116移动工作台106。
每个连续的粉末层由下面的粉末层支撑。例如，如图1所示，第一粉末层115a由工作台106支撑，并且第二粉末层115b由第一层115a支撑。因此，当分配器组件104分配连续的粉末层时，控制器112可以使活塞114沿着轴116向下移动工作台106，使得粉末层可以沉积在下面的粉末层和工作台106的顶部上。在一个示例中，在分配器组件104沉积第一层115a之后，分配器组件104可以在将工作台106沿着轴116向下移动与第一层115a的厚度相等的量之后，将第二层115a沉积在下面的第一层115a之上。
工作台106还可以包括或用作可静电充电卡盘，所述可静电充电卡盘可以被充电成具有静电荷以吸引粉末，从而将粉末层保持在工作台106上。例如，电压源131可以耦接到工作台106。电压源131使可充电的卡盘产生静电荷。控制器112可以使用电压源131选择性地使工作台106充电或放电，以控制粉末何时被吸引到工作台106。例如，当分配器组件104将粉末分配到工作台106上时并且在熔融步骤期间，控制器112可以控制电压源131设置工作台106上的电荷以吸引粉末。然而，控制器112可以控制电压源131将工作台106上的电荷设置成处于使得辊108的空间上带电的部分将从工作台106之上的相应位置去除粉末的水平。
在一些实现方式中，分配器组件104可以定位在工作台106上方并通过开口喷射粉末。例如，分配器组件104可以在载体流体(例如，高蒸气压载体)中递送粉末颗粒，以形成粉末材料层。载体流体可以在熔融粉末层124之前蒸发。
虽然分配器组件104可以递送单一种类的粉末，但是在一些实现方式中，分配器组件104可以将两种或更多种不同的粉末存储并沿着工作台106的顶表面118分配到特定位置上。分配器组件104可包括第一分配器120a和第二分配器120b，所述第一分配器具有用于保持第一粉末124a的第一储存器122a，所述第二分配器具有用于保持第二粉末124b的第二储存器122b。控制器112可以选择性地打开和关闭闸门126a，以使得第一粉末124a通过第一喷嘴128a流过第一分配器120a，所述第一喷嘴128a将第一粉末124a喷射到工作台106的顶表面118上。控制器112可类似地打开和关闭闸门126b，使得第二粉末124b通过第二喷嘴128b流过第二分配器120b，所述第二喷嘴128b将第二粉末124b喷射到工作台106的顶表面118上。喷嘴128a、128b通过例如由喷嘴128a、128b限定的开口将粉末124a、124b精确地引导到顶表面118上的特定位置。各个开口可以与各个闸门126a、126b相关联，所述闸门如本文所述是独立可控的，使得粉末124a、124b可以选择性地沉积在工作台106的顶表面118上的特定位置处。
分配器120a、120b的闸门126a、126b可以使用例如压电式打印头、气动阀、微机电系统(MEMS)阀、电磁阀、磁力阀或它们的组合来选择性地释放粉末。控制器112可以将电信号发送到各个闸门126a，126b，以控制粉末124a、120b从分配器120a、120b的释放。
在操作期间，控制器112可以指示分配器组件104沿着平行于工作台106的顶表面118的一个或多个轴(例如，轴130)移动，以将分配器120a、120b定位在分配器120a、120b沉积粉末124a、124b的特定位置上方。分配器组件104可以沿着轴130在任一方向上移动。分配器组件104可以被支撑在轨道132上，所述轨道跨越内部腔室103延伸并且分配器组件104可以沿着所述轨道移动以沉积粉末124a、124b。控制器112可以控制连接到分配器组件104的驱动系统和/或致动器(未示出)(例如线性致动器)，以沿着轨道132移动分配器组件104。
在一些实现方式中，分配器组件104可以沿着平行于工作台106的顶表面118的平面(例如，沿着平行于顶表面118的两个垂直轴)移动。分配器120a、120b可以是单点式分配器，并且分配器120a、120b可以跨越工作台106的x轴和y轴平移，以在工作台106上沉积粉末124a、124b的完整层(例如实质上覆盖工作台106的表面118的粉末层)。喷嘴128a、128b可以限定允许粉末124a、124b沉积在顶面118上的小点上的开口。或者，分配器120a、120b可以是跨越工作台106的宽度上延伸的线性分配器，并且分配器组件104可以仅沿一个方向平移以在工作台上沉积粉末124a、124b的完整层。喷嘴128a、128b可限定具有跨越工作台106的宽度延伸的宽度的开口，使得喷嘴128a、128b可以跨越工作台106的宽度喷射粉末124a、124b。当分配器组件104沿着与工作台106的顶表面平行的平面移动时，喷嘴可被配置用于喷射粉末124a、124b并平行于工作台106的顶表面移动。因此，分配器组件104可以沉积粉末124a、124b的均匀层(例如，具有实质上均匀的厚度的粉末层)或者可以选择性地将粉末124a、124b分配在工作台106的表面118的多个部分内。
替代地或另外地，在一些实现方式中，分配器组件104包括邻近工作台106的粉末递送床，以及用以推动粉末124从递送床跨过工作台106以形成粉末层的装置(例如，刀片或辊)。例如，刀片或辊可以用来在工作台之上均匀地沉积第一粉末124a的层。然后辊108可以使用本文所述的工艺从沉积层选择性地去除粉末。然后分配器组件104可以将具有不同组成的第二粉末124b选择性地沉积到由辊108去除的层的部分中。
控制器112可以控制分配器组件104以将粉末124递送到工作台106之上的选定位置。例如，对于由分配器组件104沉积的连续层，控制器112可以控制分配器组件104，使得粉末124仅被递送到沿着工作台106的表面118的保留下面层的位置(例如，先前未由辊108移除粉末124的位置)之上。下面层(例如，第一层115a)因此可以支撑上面层(例如，第二层115b)
AM系统100可以使用材料去除辊108从由分配器组件104沉积的粉末的顶层(例如，图1的第二层115b)选择性地去除沉积材料。电子源107可包括聚焦能量源以发射能量束143，所述能量束可以在辊108的表面133上产生空间上可控的静电荷，空间上可控的静电荷有助于从粉末的顶层选择性地去除粉末。
在一些实现方式中，首先在辊108的表面133上感应均匀的空间电荷。例如，可以使用电晕放电单元来在辊108上施加均匀的电荷。另外，辊108可包括光电导层。在这种情况下，电子源107可包括用于使用光束143照射辊108的光源，以及因此光电导层，以选择性地使光电导层被照射到的表面133放电。光源可以因此在辊108的表面133上产生空间上可控的静电荷。光源可以发射跨越辊108的宽度扫描的光束143。当辊108旋转并且光束跨越宽度扫描时，可以调制光束143的功率，使得光束143可以选择性地将空间上可控的静电荷施加到表面133上。
在一些实现方式中，电子源107可包括电子枪，所述电子枪发射电子束143以在辊108的表面133上产生空间上可控的静电荷。AM系统100可以通过在电子朝向辊108的表面133行进时控制由电子枪发射的电子的前进方向来沿着辊108的表面133的一部分控制静电荷的空间分布。例如，AM系统100可包括静电板(图1中未示出)，所述静电板具有控制器112可以调制的静电荷以使电子以特定角度从电子枪行进。例如，电子束143可以跨越辊108的宽度扫描。当辊108旋转并且电子束跨越宽度扫描时，电子束143可以被选择性地偏转，使得电子束143可以选择性地在表面133上施加空间上可控的静电荷。
在空间上可控的静电荷被放置在辊的表面133上之后，随着辊108沿着粉末的顶层(例如，图1的第二层115b)滚动，静电荷导致粉末124被吸引到材料去除辊108并且被从工作台106的表面118上的粉末的顶层转移到材料去除辊108。在辊108已经完成辊108横越过粉末层的一部分的辊压操作之后，可以使辊108放电以允许辊108完成横越粉末层的另一部分的后续辊操作。然后电子源107可以施加静电荷的新空间分布，使得对于粉末层的下一部分，可以去除粉末124的新图案。一旦辊108已经横越过整个层，分配器组件104可以沉积后续粉末层，并且辊108可以对所述后续粉末层执行辊压操作以从所述层去除部分粉末。
为了去除由分配器组件104沉积的粉末，控制器112使得辊108沿着沉积在工作台106上或者沉积在较低粉末层(例如，图1的第一粉末层115a)上的粉末124的顶层移动或横越所述顶层。材料去除辊108可以通过沿着粉末层(例如第二粉末层115b)滚动而沿平行于工作台106的顶表面118的轴134平移。辊108是可旋转的，从而允许驱动系统和/或致动器(未示出)使辊108围绕由轨道138支撑的辊轴136旋转。
当辊108在辊108绕着辊轴136旋转时接触粉末层时，粉末与辊108之间的滚动摩擦力可导致辊108沿着轴134平移。在一些情况下，致动器可以另外地或替代地驱动线性致动器，所述线性致动器使辊108沿着轴134移动。辊108可以因此平行于工作台106的顶表面118移动。
在一些示例中，辊108可以具有跨越工作台106的宽度延伸的宽度，使得辊108可以在一个方向上跨越工作台106平移以去除粉末124的层的选定部分。对于每个辊压操作，辊108可以在一个方向上横越粉末层的一部分。辊108可以继续辊压操作直到辊108已经横越工作台106的整个长度。
替代地或另外地，辊108可以具有实质上等于工作台106的长度的周长。因此，辊108的表面133可以具有到工作台106的表面118上的一对一映射，从而允许表面133上的静电荷的空间分布，以用于当辊108滚过粉末124的层上时控制从单个粉末层去除的粉末124的分布的一次辊压操作。辊108的表面133可以具有实质上等于或大于工作台106的表面118的面积的面积，使得表面133到二维平面中的圆柱形投影与表面118匹配。
在其他示例中，辊108的宽度可以小于工作台106的宽度。线性致动器可以在垂直于轴134的轴上平移辊108，使得在辊108已经完成纵向横越之后，辊108可以跨越工作台106的宽度移动。在一些实现方式中，辊108的周长小于工作台106的长度，使得辊108的完整旋转仅覆盖工作台106的一部分。因此，对于去除工作台106上的粉末124的层的一部分的每次辊压操作，辊108可以针对层的每个部分选择性地充有特定图案的静电荷，然后被放电以准备接收用于层的下一部分的空间上可控的静电荷。
当辊108沿着粉末的顶层滚动时，辊108基于电子源107施加在辊108的表面133的部分上的静电荷的空间分布来收集粉末。可以由被静电荷吸引的材料形成的粉末124被朝向辊108的表面133的带静电荷的部分吸引。辊108的表面133上的静电荷的空间分布导致辊108具有去除粉末124的带电部分(例如，带电部分140)和不去除粉末124的不带电部分(例如不带电部分142)。
在一个示例中，带电部分140当被放置在粉末124附近时在带电部分140和工作台106的表面118上的粉末124之间产生力，所述力将表面118上的粉末124朝向辊108的表面133吸引。不带电部分142不包括由电子源107施加的静电荷，因此不吸引粉末124。在如图1A所示的示例中，当辊108滚过第二层115b时，辊108当带电部分140接触第二层115b时收集粉末124，但当不带电部分142接触第二层115b时不收集粉末124。因此，第二层115b包括与带电部分140相对应的被去除部分144(例如，其中粉末124被从表面118去除的部分)和与不带电部分142相对应的保留部分146(例如，其中粉末124被保留在表面118上的部分)。
在一些实现方式中，AM系统100可包括刀片145以将粉末124从辊108的表面133去除，使得辊108可以用于随后的辊压操作，在所述辊压操作中辊108从粉末层去除粉末124的另一部分。刀片145可以将粉末从辊上刮到收集盘中。
后端辊(trailing roller)可用于压实粉末层。
每个层115沿工作台106的表面118在两个维度上延伸，并且辊108的表面133上的静电荷控制粉末124沿着工作台106的表面118顶上的每个层115的两个维度的分布。层115还各自具有在例如20μm至150μm之间的厚度。电子源107被配置用于赋予静电荷的空间分布，所述静电荷的空间分布可以独立地控制对于每个层115，较低粉末层(例如，第一层115a)上的粉末124a的每个部分是被去除还是保留。
控制器112可以产生用于电子源107和辊108的指令，以控制粉末124的哪些部分被从沉积在工作台106上的每一粉末层去除和保留。从控制器112传送到辊108和电子源107的指令可以确保辊108的表面133上的静电荷对应于零件的层的几何形状的特定空间分布。在一个示例中，为了沉积粉末层的一部分，指令可以通过控制辊108的旋转、电子源107的移动以及电子源107的启动来引起静电荷的特定空间分布。指令可以进一步指示辊108的致动器翻滚粉末124以去除粉末124的多个部分。因此，致动器可以被配置用于相对于工作台106移动辊，使得辊108的表面133上的空间上可控的静电荷导致去除工作台106上的最外粉末层的相应部分。在一些情况下，指令还可以指示活塞114升高或降低工作台106，以使得粉末124的顶层与辊108接触或接近接触。
在将第一粉末124a和第二粉末124b选择性地放置在进料材料层内的工作台106上的一个示例中，分配器组件104可以放置第一粉末124a的均匀层。然后辊108可以移除第一粉末124a的多个部分。然后分配器组件104可以将第二粉末124b放入从均匀层去除第一粉末124a的部分中，由此形成具有由第一粉末124a和第二粉末124b组成的不同部分的层(例如，第一层115a)。在这种示例中，第一粉末124a可以是第二粉末124b的支撑材料，其可以用作待制造零件的基板。
在一些情况下，可以将可静电充电的卡盘分割成多个部分，使得可以针对卡盘的每个部分控制静电荷。因此可静电充电的卡盘可包括对应于各个部分的若干个电压源(例如，电压源131)。在这种示例中，辊108可包括均匀分布的静电荷，并且对于粉末层的将要被保留的多个部分可以增加卡盘上的静电荷，并且对于粉末层的将被去除的多个部分可以减少卡盘上的静电荷。辊108上的静电荷可产生足够高的静电力，以使粉末克服来自卡盘的静电力并从工作台106转移到辊108。因此，当辊108滚过沉积在工作台106上的粉末层时，辊108去除粉末层的覆盖在工作台106的具有较低静电荷的部分上的部分。
在制造期间，进料材料层逐渐沉积并熔融。粉末124a可以被加热并且熔融以形成固体材料块，所述材料块成为由AM系统100制造的零件的部分。工作台106可以由嵌入式加热器147a加热到低于第一和第二进料材料的熔点的基础温度。工作台106还可以包括各自分别由加热器147b和147c加热的侧壁148a、148b。加热器147a、147b、147c可配合以升高工作台106的基础温度。控制器112可以控制递送到能量源110的功率量以施加足够的能量来熔化第一进料材料而不熔化第二进料材料。以这种方式，能量源110可以被配置用于向沉积的材料提供较小的温度升高，来选择性地熔化第一进料材料。通过较小的温差进行转变可以使得每个被沉积的进料材料层更快地被处理。例如，工作台106的基础温度可以是约1500℃，并且能量源110可以被触发以施加能量来引起约50℃的温度升高。
能量源110可以定位在工作台上方，即在工作台106的沉积进料材料的相同侧上，并且与工作台106充分间隔开，使得分配器组件104和辊108可以在工作台106与能量源110之间传递。能量源110可以被配置为同时升高整个沉积层的温度。例如，能量源110可以是加热灯的二维阵列。所述灯阵列可被配置成熔融粉末的实质上所有最外层(例如，最顶层或顶层)。作为另一示例，能量源110可以是可单独控制的光源阵列形式的可数字寻址热源，例如垂直腔面发射激光器(vertical-cavity surface-emitting laser,VCSEL)芯片。可控光源的阵列可以是跨越基板表面扫描的线性阵列，或者像DMD那样的完整二维阵列，DMD根据哪个芯片被寻址来选择性地预热区域。
因此，AM系统100可以沉积可形成到由CAD数据限定的零件中的连续层(例如，第一层115a、第二层115b和后续层)。分配器组件104可以在工作台106之上递送连续的粉末层。连续层可包括沉积在工作台106上的底层(例如，第一层115a)，并且剩余层(例如，第二层115b和后续层)可以各自沉积在下面的熔融粉末层上。控制器112可以使用CAD数据来生成针对每个粉末层沉积粉末、去除粉末以及熔融粉末的指令。每一粉末层可以对应于零件的一层。因此，通过在空间上控制辊108上的电荷分布，控制器112可以控制由本文所述的工艺和系统产生的零件的几何形状。
在一些实现方式中，AM系统通过将连续的粉末层选择性地沉积到工作台上以及熔融工作台上的粉末来制造零件。图2中所示的AM系统200包括用于支撑被制造的物体的工作台206、用于在工作台206之上(例如到工作台206上或到下面层上)沉积粉末层的材料分配辊208、用于控制辊208上的静电荷的电子源207、以及用于使分配在工作台206上的粉末层的至少一些部分熔融的能量源210。
AM系统200还可以包括限定内部腔室203的壳体202。壳体202可以包封AM系统200的一些部件，例如工作台206和材料分配辊208。当然，AM系统200的一些部分(例如致动器或电源)可以定位在壳体202的外部。
电子源207可以用于在材料分配辊208上施加静电荷。材料分配辊208可以用于基于施加到辊208上的静电荷的空间分布在工作台206上沉积粉末。空间上可控的静电荷用于以空间上可控的图案将粉末吸引到辊208上。然后辊208上的空间上可控的粉末图案可以被转移到工作台或先前分配的层上。能量源210可以是壳体202内的用于熔融粉末以形成将变成零件的固体材料的热源。
控制器212从AM系统200的子系统接收数据并将数据发送到所述子系统。控制器212可以进一步处理所述数据以生成用于子系统的指令。通过连续地沉积粉末以及熔融工作台206上的粉末，AM系统200可以制造具有复杂几何形状和特征部的零件。
AM系统200的控制器212可以接收和使用与所述零件相对应的CAD数据来生成指令并将所述指令发送给AM系统200的各个子系统。通过使用CAD数据，控制器212可以产生指令，例如使用电子源207将空间上可控的静电荷施加到辊208的指令。控制器212还可以产生用于AM系统200的其他部件的指令，诸如使用材料沉积辊208来分配粉末的指令，以及使用能量源210来烧结粉末的指令，以及AM系统200的其他过程。控制器212可以基于电荷、粒径和材料类型来调节辊与工作台之间的间距。
壳体202将内部腔室203与外部环境分开以在内部腔室203内形成在AM系统200形成零件的特征部时减少缺陷的内部环境。壳体202可以允许在腔室203中保持例如小于2托，例如0.0001托至2托的真空环境。或者，腔室203的内部可以是实质上纯净的气体，例如已经过滤去除颗粒的气体，或者腔室可以排气到大气中。真空环境或经过滤的气体可以减少在例如材料分配辊208和能量源210的使用期间发生缺陷的可能性。
工作台206用作粉末层的支撑件并且用作用于分配、去除和熔融粉末的工作空间和/或工作表面。工作台206可以垂直地移动。工作台206在沿着y轴相对于材料分配辊208的垂直位置处支撑分配在工作台206上的粉末。基于由控制器212使用CAD数据生成的指令，控制器212可以控制驱动系统(未示出)以使活塞214沿着平行于y轴的轴216移动工作台206。每个连续的粉末层(例如第一粉末层215a和第二粉末层215b，如图2所示)由下面的粉末层支撑。因此，当辊208分配连续的粉末层时，控制器212可以控制以使活塞214沿着轴216向下移动工作台206达等于第一层215a的厚度的量，使得粉末层可以分配在下面的粉末层和工作台206的顶部上。
工作台206还可以包括或用作可静电充电卡盘，所述可静电充电卡盘可以被充电成具有静电荷以吸引粉末，从而在工作台206上形成粉末层。例如，电压源231可以耦接到工作台206。由电压源231传递的电压可以在工作台206上感应静电荷。控制器212可以使用电压源231来选择性地对工作台206的卡盘进行充电或放电，以控制粉末何时被吸引到工作台206。控制器212可以控制工作台206相对于辊208上的电荷的充电，以使辊208上的粉末被转移到工作台206上。
通常，AM系统200可使用包括材料分配辊208的分配器或分配系统来收集和沉积材料以形成粉末的顶层(例如，图2的第二层215b)。电子源207可包括聚焦能量源，以发射能量束243，所述能量束可以在辊208的表面233上产生空间上可控的静电荷，所述空间上可控的静电荷有助于将粉末选择性地沉积到工作台206上。
在一些实现方式中，首先在辊208的表面233上感应均匀的空间电荷。例如，可以使用电晕放电单元来在辊208上施加均匀的电荷。另外，辊208可包括光电导层。在这种情况下，电子源207可包括光源以发射光束243。光束243照射辊108，从而照射光电导层，以选择性使光电导层被照射的表面233放电，从而在辊208的表面233上产生空间上可控的静电荷。光源可以发射跨越辊208的宽度扫描的光束243。因此，当辊208旋转并且光束243跨越辊的宽度扫描时，光束243可经调制以在表面233上施加空间上可控的静电荷。
在一些实现方式中，电子源207可包括电子枪，所述电子枪发射电子束243以在辊208的表面233上产生空间上可控的静电荷。AM系统200可以通过控制由电子枪发射的电子的前进方向来沿着辊208的表面233的一部分控制静电荷的空间分布。例如，AM系统可包括静电板，所述静电板使电子从电子枪成一定角度行进。例如，电子束243可以跨越辊208的宽度扫描。当辊208旋转并且电子束跨越宽度扫描时，电子束243可以被选择性地偏转，使得电子束243可以选择性地在表面233上施加空间上可控的静电荷。
虽然辊208可以分配单种粉末，但是在一些实现方式中，辊208可以将两种或更多种不同的粉末分配到沿着工作台206的顶表面218的特定位置上。例如，分配系统的第一储存器222a容纳第一粉末224a，并且分配系统的第二储存器222b容纳第二粉末224b。控制器212可以将辊208定位成接触第一储存器222a中的第一粉末224a或第二储存器222b中的第二粉末224b。辊208上的空间上可控的电荷可以在粉末224a、224b与辊208之间产生力，使得辊208可以在辊208的表面233上携带粉末224a、224b。
在一些实现方式中，AM系统200可包括附加的储存器分配器(例如，图1的分配器组件104)，所述附加的储存器分配器将粉末224a分配到辊208的表面233上。当分配器将粉末224a分配到表面233上时，表面233的由电子源207充电的部分收集粉末224a。分配器也可以是可移动的，使得控制器112可以控制分配器将粉末224a分配到辊208的不同部分上。分配器可以另外地或替代地分配粉末224b。分配器可包括储存器222a、222b以容纳粉末224a、224b。
在表面233已经收集粉末224之后，辊208可以选择性地将粉末224沉积在从例如储存器222或分配器收集的工作台206上。辊208可以沉积最顶层的一部分。当辊208沿工作台206或工作台206上的粉末的顶层滚动时，工作台206可相对于辊208被静电充电，使得粉末224被朝向工作台206吸引。例如，工作台206的静电荷可以对粉末224产生足够大的静电力，以克服由辊208的静电产生的对粉末224的静电力。因此，粉末224被从辊208的表面233转移到工作台206或工作台206上的粉末的顶层。
在辊208已经完成辊208横越过粉末层的一部分的辊压操作之后，可以使辊208放电以允许辊208完成横越粉末层的另一部分的后续辊操作。然后电子源207可以施加静电荷的新的空间分布，使得后续的辊压操作可以分配粉末的一部分，可以沉积粉末224的新图案以在工作台206上形成后续的图案化层。然后电子源207可以施加静电荷的新的空间分布，使得对于粉末层的下一部分，辊208可以分配粉末224的新图案。一旦辊208已经横越过工作台206的整个区域，辊208就可以执行辊压操作以分配新的粉末层。
为了使用辊208将粉末224沉积在工作台206上，控制器212可以使得辊208在工作台206带静电荷时沿着工作台206的表面218或沉积在工作台206上的粉末的顶层移动。当辊208接近工作台206时，工作台206上的静电荷导致粉末的较低层保留在工作台206上。工作台206上的静电荷进一步吸引辊208的表面233上的粉末224，使得表面233上的粉末224从表面233转移到工作台206的表面218。辊208可以通过沿着粉末层或工作台206的顶表面218滚动，来沿着平行于工作台206的顶表面218的轴234平移。辊208是可旋转的，因此致动器或驱动系统(未示出)可以使得辊208围绕由轨道238支撑的辊轴236旋转。当辊208在辊208绕着辊轴236旋转时接触粉末层时，粉末与辊208之间的滚动摩擦力可导致辊208沿着轴234平移。在一些情况下，致动器可以另外地或替代地驱动线性致动器，所述线性致动器使辊208沿着轴234移动。辊208可以因此平行于工作台206的顶表面218移动。
在一些示例中，辊208可以具有跨越工作台206的宽度延伸的宽度，使得辊208可以在一个方向上跨越工作台206平移以分配粉末224。对于每次辊压操作，辊208可以在一个方向上横越过粉末层的一部分或工作台206的表面218的一部分。辊208可以继续辊压操作直到辊208已经横越工作台206的整个长度。
替代地或另外地，辊208可具有实质上等于工作台206的长度的周长。因此，辊208的表面233可以具有到工作台206的表面218上的一对一映射，从而允许表面233上的静电荷的空间分布，以用于当辊208滚过粉末224的层上时控制被分配形成单个粉末层的粉末224的分布的一次辊压操作。辊208的表面233可以具有实质上等于或大于工作台206的表面218的面积的面积，使得表面233到二维平面中的圆柱形投影与表面218匹配。
在其他示例中，辊208的宽度可以小于工作台206的宽度。线性致动器可以在垂直于轴234的轴上平移辊208，使得在辊208已经完成纵向横越之后，辊208可以跨越工作台206的宽度移动。在一些实现方式中，辊208的周长小于工作台206的长度，使得辊208的完整旋转仅覆盖工作台206的一部分。因此，对于在工作台206上分配粉末224的层的每次辊压操作，辊208可以针对层的每个部分选择性地充有特定图案的静电荷，然后被放电以准备接收用于层的下一部分的空间上可控的静电荷。
当辊208沿着工作台206滚动时，由于电子源207施加到辊208的表面233的多个部分上的静电荷的空间分布，辊208基于收集在表面233上的粉末224的分布来沉积粉末224以形成粉末224的层。当辊208定位在储存器222附近时，可以由被静电荷吸引的材料形成的粉末224被迫朝向辊208的表面233的带静电荷部分。在一些情况下，分配器可以将粉末224直接分配到辊208上。电子源207因此施加辊208的表面233上的静电荷的空间分布，从而使辊208具有收集粉末224的带电部分(例如，带电部分240)和不收集粉末224的不带电部分(例如，不带电部分242)。
在一个示例中，带电部分240当被放置在粉末224附近时在带电部分240和粉末224之间产生力，所述力将粉末224朝向辊208的表面233吸引。不带电部分242不包括由电子源207施加的静电荷，因此不吸引粉末224。
在图2所示的示例中，当辊208定位于储存器222a附近时，辊208在带电部分240处收集粉末224，但是在不带电部分242处不收集粉末224a。当辊208随后滚过带静电荷的工作台206时，由于在工作台206与粉末224之间的静电力大于粉末224与带电部分240之间的静电吸引力，所以粉末224被朝向工作台206吸引。因此沉积在工作台206上的粉末层包括对应于带电部分240的带粉末部分244和对应于不带电部分242的无粉末部分246。如本文所述，替代地或另外地，分配器可以将粉末224a分配到辊208上，并且所分配的粉末224a将集中于辊208的带电部分。
在一些实现方式中，AM系统200可包括刀片以从辊208的表面233去除粉末224，以清除辊208上的多余粉末。刀片可以将粉末从辊上刮到收集盘中。
粉末224的每个层215沿工作台206的表面218在二维上延伸，并且辊208的表面233上的静电荷控制粉末224沿着每个层215的两个维度的分布。每个层215可以具有在例如20μm至150μm之间的厚度。电子源207被配置为施加静电荷的空间分布，所述静电荷的空间分布可以独立地控制辊208是否将粉末的一部分沉积在顶层上。
控制器212可以产生用于电子源207和辊208的指令，以控制粉末224从储存器或分配器到辊208的表面233的转移。从控制器212传送到辊208和电子源207的指令可以确保辊208的表面233上的静电荷对应于零件的层的几何形状的特定空间分布。对于沉积在工作台206上或下面的粉末层上的粉末224的每个部分，指令可以通过控制辊208的旋转、由电子源207发射的电子的角度、以及电子源207的启动来导致静电荷的特定空间分布。指令可以进一步指示辊208的致动器滚过工作台206的表面218或沉积在工作台206上的后续粉末层。因此，致动器可以被配置为相对于工作台206移动辊208，使得辊208的表面233上的空间上可控的静电荷导致粉末224的相应部分从辊208转移到工作台206的表面218或下面的粉末层上，以在工作台206上提供最外粉末层。在一些情况下，指令还可以指示活塞214升高或降低工作台206，以使得粉末224的顶层与辊208接触或接近接触。
在一些情况下，控制器212可传输指令以控制工作台206的卡盘上的静电荷量以调制工作台206使用的功率。当辊208将粉末224分配到工作台206的表面218上并且在辊208分配粉末224之后放电时，工作台206可以被充电。
在一些情况下，可以将卡盘分割成多个部分，使得可以针对每个部分控制静电荷。在这种示例中，辊208可包括均匀分布的静电荷，并且对于工作台206的将接收粉末224a以形成零件的多个部分可以增加卡盘上的静电荷。对于工作台206的将不会接收粉末224的部分可以减少卡盘上的静电荷。因此，当辊208滚过工作台206的表面218或沉积在工作台206上的后续粉末层时，辊208将粉末224沉积在工作台206的具有较高静电荷的部分上。
在制造期间，进料材料层逐渐沉积并熔融。粉末224可以被加热并且熔融以形成固体材料块，所述材料块成为由AM系统200制造的零件的部分。工作台206可以由嵌入式加热器247a加热到低于第一和第二进料材料的熔点的基础温度。工作台206还可以包括各自分别由加热器247b和247c加热的侧壁248a、248b。加热器247a、247b、247c可配合以升高工作台206的基础温度。控制器212可以控制递送到能量源210的功率量以施加足够的能量来熔化第一进料材料而不熔化第二进料材料。以这种方式，能量源210可以被配置用于向沉积的材料提供较小的温度升高，来选择性地熔化第一进料材料。通过较小的温差进行转变可以使得每个被沉积的进料材料层更快地被处理。例如，工作台206的基础温度可以是约2500℃，并且能量源210可以被触发以施加能量来引起约50℃的温度升高。
能量源210可以定位在工作台上方，即在工作台206的沉积进料材料的相同侧上，并且与工作台206充分间隔开，使得材料分配辊208可以在工作台206与能量源210之间传递。如图2所示，能量源210可以是聚焦能量源，诸如激光，所述能量源可以被配置用于扫描工作台206上的最外粉末层(例如顶层或最顶层)。机械手245可以控制能量源210沿着与工作台206的表面218平行的水平面的位置，使得能量源210可以熔融粉末的特定位置。当激光使用聚焦能量束扫描粉末时，粉末的温度升高，从而在与射束接触的小区域处熔融粉末，使得在所述小区域附近的粉末形成固体材料块。
AM系统200可以沉积可形成到由CAD数据限定的零件中的连续层(例如，第一层215a、第二层215b和后续层)。在能量源210熔融每层的粉末之后，辊208可以滚过熔融层以沉积新的未熔融粉末层。因此，辊208滚过的下面层可以由熔融粉末形成。因此，包括材料分配辊208在内的分配器可以被配置用于在工作台206之上递送连续的粉末层。连续层可包括沉积在工作台206上的底层(例如，第一层215a)。剩余层(例如第二层215b和第二层215b上方的后续层)可以各自沉积在下面的熔融粉末层上。控制器212可以使用CAD数据来生成针对每个粉末层选择性沉积和熔融粉末的指令。每一粉末层可以对应于零件的一层。通过在空间上控制辊208上的电荷分布，控制器212可以控制由本文所述的工艺和系统产生的零件的几何形状。
AM系统(例如，图1的AM系统100和图2的AM系统200)以及它们的各自相应的子系统可以以任何适当的组合来组合，以提供可以在工作台的表面上选择性地沉积、选择性地去除以及选择性地熔融粉末的增材制造系统。AM系统可包括用作材料去除辊(例如，AM系统100的辊108)和材料分配辊(例如，AM系统200的辊208)的辊。AM系统可包括基于点的能量源(例如，AM系统200的能量源210)或基于面积的能量源(例如，AM系统100的能量源110)。
如图3所示，AM系统300包括控制器305，所述控制器305操作AM系统300以执行AM系统300的各种AM工艺。控制器305接收控制器可以用来针对AM系统300的每个子系统产生指令的CAD数据。控制器305使用这些指令来控制各种子系统。
控制器305可以将指令传送到分配系统310，所述分配系统310将粉末(例如，金属粉末、进料材料)沉积到工作表面(例如，AM系统100的工作台106、AM系统200的工作台206)上。工作表面可以是支撑粉末和逐层制造零件的工作台。分配系统310可以选择性地在工作表面上沉积粉末层，以使得一些部分包括粉末并且一些部分不包括粉末。在一些实现方式中，分配系统310可以在工作表面上沉积均匀的材料层，然后从所述均匀的材料层选择性地去除多个部分。分配系统310可包括分配器组件(例如分配器组件104)，所述分配器组件使用分配器将不同类型的材料沉积到工作表面上。分配系统310可以使用材料去除辊(例如，AM系统100的材料去除辊108)从均匀的材料层中选择性地去除粉末的多个部分。在一些实现方式中，分配系统310可以通过使用材料分配辊(例如，AM系统200的材料分配辊208)选择性地沉积材料。
控制器305还可以将指令传输给充电系统315，所述充电系统315可以选择性地施加静电荷，使得粉末在AM系统300内的各表面之间转移。例如，充电系统315可包括在辊上施加空间上可控的静电荷的电子源(例如，AM系统100的电子源107和AM系统200的电子源207)，所述辊可以使用空间上可控的静电荷选择性地沉积或去除材料。电子源可以用电子轰击辊的表面以产生静电荷。在一些示例中，电子源可包括照射辊的光电导层以施加空间上可控的静电荷的光源。充电系统315还可以为在AM系统300中使用的粉末在工作表面、工作台或其他支撑件上产生静电荷。如此，通过选择性地操纵AM系统300的不同部件的静电荷，充电系统315可以使粉末沉积在由指令确定的特定部分内并在AM系统300的不同表面之间转移。
AM系统300的熔融系统320可以使用能量源熔融沉积在工作表面上的粉末，使得粉末可以熔融。AM系统300可以执行粉末的连续沉积和熔融以产生对应于CAD数据的零件。熔融系统320的能量源可以是加热灯，所述加热灯跨越沉积于工作表面上的粉末层产生均匀的温度升高。熔融系统320的能量源可以是产生聚焦能量束的扫描激光器，所述聚焦能量束增加粉末层的小面积的温度。因此，扫描激光器可以用作点能源。熔融系统320可以通过使用例如烧结工艺、熔化工艺或其他工艺来熔融粉末，以使粉末形成固体材料块。
AM系统300的移动系统325可包括移动AM系统300的各个部件的驱动系统。例如，驱动系统可以使AM系统300的辊、工作台、能量源、分配器组件、分配器和其他部件平移和/或旋转。在一个示例中，驱动系统可以旋转AM系统300的辊和电子源以控制辊表面上的静电荷的空间分布。在另一个示例中，驱动系统可以减小工作表面的高度(例如，增加分配系统310与工作表面之间的相对距离)，使得连续层可以沉积为在工作表面上彼此堆叠。驱动系统还可以移动能量源，使得可以熔融沉积的粉末层的各个部分。
电子源可以在例如辊跨越工作台表面完整旋转之后，对辊施加空间上可控的静电荷。在一些情况下，辊的完整旋转可以使辊覆盖工作台表面的一部分。因此，电子源可以执行若干个充电操作，以在辊上施加空间上可控的静电荷的若干种不同图案。
可以选择本文所述粉末(例如，粉末124a、124b、224a、224b)的材料以促进粉末的选择性去除。粉末可以是被施加在辊(例如，材料去除辊108和材料分配辊208)上的静电荷所吸引的金属进料材料。第一粉末可以由熔化温度低于第二粉末的第二进料材料的第一进料材料形成，使得能量源(例如，能量源110)可以提供可以熔融第一粉末而不熔融第二粉末的量的热量。因此，沉积的第一进料材料簇(cluster)可以熔化并因此熔融在一起以形成熔融材料，而第二进料材料保持松散(即，粉末)形式。金属颗粒的示例包括钛、不锈钢、镍、钴、铬、钒和这些金属的各种合金。在一些示例中，第一粉末可以是成为零件的基板材料，并且第二粉末可以是当零件的各个层由AM系统制造时支撑基板材料的支撑材料。
AM系统可以选择性地沉积具有不同材料和静电特性的多种类型的材料，使得AM系统可以将不同程度的静电荷施加给每种不同类型的材料。例如，第一和第二进料材料可以具有不同的电荷携带性质，使得辊的表面上的静电荷差异地影响第一和第二进料材料中的每一者。在一些情况下，第一进料材料可以比第二进料材料保持更少的静电荷，因此辊表面上的静电荷将吸引第二进料材料，但不吸引第一进料材料。材料可包括调制静电特性的官能团。第一和/或第二进料材料可以被调整以包括增加或减少进料材料的电荷携带性质的官能团。例如，官能团可包括氧化物、氮化物、氟化钙或蓝宝石。
作为图1至图3中描述的辐射和/或传导热源和能量源的替代或补充，也可以使用基于等离子体的系统来实现进料材料的分层熔融。等离子体发生系统可包括可以垂直平移的阴极和连接到能量源的阳极。等离子体发生系统可以填充阴极与阳极之间的区域，以导致对AM系统的工作台表面上的粉末进行离子轰击。在离子轰击中使用的离子可以来自等离子体，并且当对进料材料施加直流或交流偏压时加速到进料材料。离子轰击可用于处理层、蚀刻材料、化学改变(例如，在反应性离子蚀刻中)进料材料、掺杂进料材料(例如添加氮化物层)或用于表面处理。
可静电充电的卡盘(例如，工作台106、206的卡盘)可以支撑由例如粉末124或粉末224形成的超薄基板(例如，厚度在约10微米至200微米之间)。卡盘可包括具有介电材料的载体和设置在载体的顶表面上的导电层。介电层可以设置在导电层之上，使得导电层设置在载体与介电层之间。导体可以耦接到导电层。卡盘可被配置用于将超薄基板静电保持到卡盘。
已经描述了许多实现方式。然而，应当理解可以进行各种修改。因此，其他实施方式在以下权利要求书的范围内。

Claims (16)

1.一种增材制造系统，包括：
分配器，所述分配器用于在支撑件之上递送多个连续的粉末层，所述多个连续的层包括沉积在所述支撑件上的底层和各自沉积在下面的熔融粉末层上的剩余层；
电子源，所述电子源用于将空间上可控的静电荷施加至表面；
致动器，所述致动器被配置为相对于所述支撑件移动所述表面，使得所述表面上的所述空间上可控的静电荷导致去除所述支撑件上的最外粉末层的相应部分；和
能量源，所述能量源用于使所述最外粉末层中的至少一些熔融。
2.根据权利要求1所述的系统，包括具有所述表面的旋转辊，所述辊可平行于所述支撑件的顶表面移动。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述辊包括光电导层，并且所述电子源包括用于在所述辊上施加均匀电荷的电晕放电单元和用于照射所述辊以在所述辊的所述表面上产生所述空间上可控的静电荷的光源。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述电子源包括电子枪。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述分配器包括喷嘴，所述喷嘴被配置用于喷射所述粉末并且可平行于所述支撑件的顶表面移动。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述支撑件包括可静电充电的卡盘。
7.一种增材制造系统，包括：
分配器，所述分配器用于在支撑件之上递送多个连续的粉末层，所述多个连续的层包括沉积在所述支撑件上的底层和各自沉积在下面的熔融粉末层上的剩余层，其中所述分配器包括
用于粉末的储存器；
用于从所述储存器接收所述粉末的表面；
用于施加空间上可控的静电荷到所述表面的电子源；和
致动器，所述致动器被配置为相对于所述支撑件移动所述表面，使得所述表面上的所述空间上可控的静电荷导致所述粉末的相应部分从所述辊转移到所述支撑件上或下面的熔融粉末层上以在所述支撑件上提供最外粉末层；和
能量源，所述能量源用于使所述最外粉末层中的至少一些熔融。
8.根据权利要求7所述的系统，包括具有所述表面的旋转辊，所述辊可平行于所述支撑件的顶表面移动。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述辊包括光电导层，并且所述电子源包括用于在所述辊上施加均匀电荷的电晕放电单元和用于照射所述辊以在所述辊的所述表面上产生所述空间上可控的静电荷的光源。
10.根据权利要求7所述的系统，其中所述电子源包括电子枪。
11.一种增材制造零件的方法，包括：
在支撑件之上递送多个连续的粉末层，其中递送至少一个层包括
将均匀的粉末层沉积在支撑件上，
在表面上施加空间上可控的静电荷，和
相对于所述支撑件移动所述表面，使得所述辊的所述表面上的所述空间上可控的静电荷导致去除所述支撑件上的最外粉末层的相应部分；和
在去除所述部分之后熔融所述最外粉末层的至少一部分。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述表面是可旋转辊的表面，并且移动所述表面包括平行于所述支撑件的顶表面移动所述辊。
13.根据权利要求12所述的方法，包括在所述辊上感应均匀的电荷，并且施加所述空间上可控的静电荷包括用光束照射所述辊以照射所述辊上的光电导层，以便释放所述辊上的所述电荷的一部分以施加所述空间上可控的静电荷。
14.一种增材制造零件的方法，包括：
在支撑件之上递送多个连续的粉末层，其中递送至少一个层包括
沿着表面施加空间上可控的静电荷，
将粉末沉积到所述表面上，和
相对于所述支撑件移动所述表面，使得所述表面上的所述空间上可控的静电荷导致所述粉末的相应部分从所述表面转移到所述支撑件上或下面的熔融粉末层上以在所述支撑件上提供最外粉末层；和
在转移所述部分之后熔融所述最外粉末层的至少一部分。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述表面是可旋转辊的表面，并且移动所述表面包括平行于所述支撑件的顶表面移动所述辊。
16.根据权利要求14所述的方法，包括在所述辊上感应均匀的电荷，并且施加所述空间上可控的静电荷包括用光束照射所述辊以照射所述辊上的光电导层，以便释放所述辊上的所述电荷的一部分以施加所述空间上可控的静电荷。
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