CN107921710A - 在增材制造中的选择性材料分配和多层熔融 - Google Patents

Abstract

增材制造包括在支撑件上相继形成多个层。从所述多个层沉积一个层包括：分配第一颗粒；在对应于物体表面的选定区域中选择性地分配第二颗粒；以及熔融所述层的至少一部分。所述层在整个层中具有所述第一颗粒并且在所述选定区域中具有所述第二颗粒。替代或另外地，形成所述多个层包括沉积多层组。沉积层组包括，针对所述层组中的每个层，分配供给材料以提供所述层，并且在分配所述供给材料之后和在分配后续层之前熔融所述层的选定部分。在分配所述层组中的所有层之后，熔融所述层组的延伸通过所述层组中的全部层的体积。

Description

在增材制造中的选择性材料分配和多层熔融

技术领域

本说明书涉及增材制造(additive manufacturing)，也被称为3D打印。

背景技术

增材制造(AM)，也被称为实体自由成形制造(solid freeform fabrication)或3D打印，是指将原料(例如粉末、液体、悬浮液或熔化固体)相继分配为二维层而构建层出三维物体的制造工艺。相比之下，传统机械加工技术涉及从库存材料(例如，木头块、塑料块或金属块)切出物体的减材工艺。

在增材制造中可以使用各种增材工艺。一些方法熔化或软化材料以生产层，例如，选择性激光熔化(Selective Laser Melting；SLM)或直接金属激光烧结((Direct MetalLaser Sintering；DMLS)、选择性激光烧结(Selective Laser Sintering；SLS)、熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling；FDM)，而另外一些方法则使用不同技术(例如，Stereolithography；立体光刻(SLA))固化(cure)液体材料。这些工艺可以在形成层以形成完成物体的方式上和在各个工艺中可相容地使用的材料上有所不同。

常规系统使用用于烧结或熔化粉末状材料的能量源。一旦已烧结或熔化第一层上的所有选定位置，新的粉末状材料层在已完成层的顶部上沉积，并且所述工艺逐层重复，直至生产出了期望物体。

发明内容

在一方面，一种物体的增材制造的方法包括在支撑件上相继形成多个层。从多个层沉积一个层包括：在支撑件或下层上分配第一颗粒；在对应于物体表面的选定区域中的所述支撑件或所述下层上选择性地分配第二颗粒；以及熔融所述层的至少一部分。所述层在整个层中具有第一颗粒并且在选定区域中具有第二颗粒。

实现方式可以包括下列的一个或多个。

第二颗粒可以在第一颗粒之后分配，使得所述第二颗粒浸渗入第一颗粒的层中。第一颗粒可以从贮槽跨支撑件或下层推动或从喷嘴喷射出。可以混合第一颗粒和第二颗粒以提供颗粒混合物，并且所述颗粒混合物可以在选定区域中选择性地分配。颗粒混合物可以从喷嘴喷射出。

第一颗粒可以具有第一平均直径，并且第二颗粒可以具有第二平均直径，所述第二平均直径是所述第一平均直径的至多1/2。第二平均直径可以是第一平均直径的至多1/4。第二平均直径可以是约100nm至2μm。第一平均直径可以是约5μm至10μm。第一颗粒和第二颗粒具有相同的材料组成。熔融层的部分可以包括向第一颗粒和第二颗粒的层施加激光射束。

另一方面，一种物体的增材制造的方法包括在支撑件上相继形成多个层。形成多个层包括沉积多层组，每层组包括多个层。由多个层沉积层组包括：针对所述层组中的每个层，在支撑件或下层上分配供给材料以提供所述层；针对所述层组中的每个层，在分配供给材料以提供层之后和在分配后续层之前熔融所述层的对应于物体的选定部分；以及在分配所述层组中的所有层之后熔融所述层组的延伸通过所述层组中的所有层的体积。

实现方式可以包括下列的一个或多个。

层的部分可以对应于物体的外表面。在所述层组中的至少两个相邻层的区域可以具有横向地偏移的周边。在所述层组中的至少两个相邻层的区域可以具有横向地偏移的周边，以便提供物体的倾斜的外表面。

分配供给材料可以包括在支撑件或下层上分配第一颗粒、以及在选定区域中的所述支撑件或所述下层上选择性地分配第二颗粒，使得所述层在整个层中具有第一颗粒并且在选定区域中具有第二颗粒。第二颗粒可以具有第二平均直径，所述第二平均直径是第一颗粒的第一平均直径的至多1/2。第二颗粒可以在第一颗粒之后分配，使得所述第二颗粒浸渗入第一颗粒的层中。选定区域和选定部分可以对应于物体的外表面。熔融所述层的选定部分可以包括向所述层施加第一激光射束或离子射束。熔融所述层组的体积可以包括向所述层组施加第二激光射束或离子射束。第二激光射束或离子射束可以具有与第一激光射束或离子射束相比较高的功率。所述层组可以包括三至十层。

另一方面，一种用于形成物体的增材制造设备包括：支撑件；第一分配器，用于在所述支撑件或下层上输送第一颗粒；第二分配器，用于在所述支撑件或下层上选择性地输送第二颗粒；能量源，用于熔融所述第一颗粒和所述第二颗粒；以及控制器，耦接至所述第一分配器、所述第二分配器和所述能量源。控制器经构造以致使设备在支撑件上相继形成多个层。控制器经构造以通过致使设备进行以下操作来从多个层形成一个层：分配第一颗粒和第二颗粒，使得所述层在整个层中具有第一颗粒并且在选定区域中具有第二颗粒，所述选定区域对应于物体的表面；以及至少熔融包括所述选定区域的所述层的第一部分和不包括所述选定区域的所述层的第二部分。

实现方式可以包括下列的一个或多个。

选定区域可以对应于物体的外表面。选定区域无需包括所述层的其中熔融第一颗粒以提供物体的内部的至少一部分。

第一贮槽可以保存第一颗粒并且第二贮槽可以保存第二颗粒。第一颗粒可以具有第一平均直径并且第二颗粒可以具有第二平均直径，所述第二平均直径是所述第一平均直径的至多1/2。第一颗粒和第二颗粒可以具有相同的材料组成。

控制器可以经构造以致使在第一颗粒之后分配第二颗粒，使得所述第二颗粒浸渗入第一颗粒的层中。第一分配器可以包括：贮槽，所述贮槽邻近支撑件定位；以及推动器，所述推动器经构造以从贮槽跨支撑件或下层推动第一颗粒。30。第二分配器包括喷射器，所述喷射器具有用于喷射第二颗粒的喷嘴。第二分配器可以包括混合器，所述混合器经构造以接收第一颗粒和第二颗粒并且向第一分配器提供颗粒混合物。控制器可以经构造以通过控制颗粒混合物从喷嘴的喷射来选择性地分配第二颗粒。能量源可以包括激光或离子射束源。

另一方面，一种用于形成物体的增材制造设备包括：支撑件；分配器，用于在所述支撑件或下层上输送供给材料；能量源，用于熔融所述供给材料；以及控制器，耦接至所述分配器和所述能量源。控制器经构造以致使设备在支撑件上相继形成多个层，其中所述多个层包括多层组。控制器经构造以通过致使设备进行以下操作来从多个组形成层组：针对所述层组中的每个层，在支撑件或下层上分配供给材料以提供所述层；针对所述层组中的每个层，在分配供给材料以提供层之后和在分配后续层之前熔融所述层的对应于物体的选定部分、以及在分配所述层组中的所有层之后熔融所述层组的延伸通过所述层组中的所有层的体积。

实现方式可以包括下列的一个或多个。

控制器可以经构造以使得层的部分对应于物体的表面，例如，物体的外表面。所述层组可以包括三至十层。

控制器可以经构造以使得在所述层组中的至少两个相邻层的区域具有横向地偏移的周边。控制器可以经构造以使得在所述层组中的至少两个相邻层的区域具有横向地偏移的周边，以便提供物体的倾斜的外表面。

分配器可以包括用于在支撑件或下层上分配第一颗粒的第一分配器和用于在选定区域中的支撑件或下层上选择性地分配第二颗粒的第二分配器。控制器可以经构造以使得所述层在整个层中具有第一颗粒并且在选定区域中具有第二颗粒。

第一贮槽可以保存第一颗粒并且第二贮槽可以保存第二颗粒。第一颗粒可以具有第一平均直径并且第二颗粒可以具有第二平均直径，所述第二平均直径是所述第一平均直径的至多1/2。控制器可以经构造以致使在第一分配器分配第一颗粒之后，第二分配器分配第二颗粒，使得所述第二颗粒浸渗入第一颗粒层中。

能量源可以包括激光或离子射束源。能量源可以包括用于熔融层的选定部分的第一能量源以及用于熔融所述层组的体积的第二能量源。第一能量源可以包括第一激光或离子射束源并且第二能量源可以包括第二激光或离子射束源。第二激光或离子射束源可以具有与第一激光或离子射束源相比较高的功率。

前述内容的优点可以包括但不限于下列。通过在层的选定区域中分配具有与第一颗粒相比较小的平均直径的第二颗粒，一种实现本文中所述的AM工艺的任何组合的增材制造(Additive Manufacturing；AM)设备可以精确地控制选定区域中的物体的特征。例如，在选定区域中分配的第二颗粒可以增加物体的特定部分的密度，使得所述特定部分可具有改良的表面特征。这些特征可以包括较高的结构刚性和较低的表面粗糙度。AM工艺可以熔融选定区域内的粉末，以便在不增加其他部分的重量和密度的情况下改良已完成的物体的特定部分中的结构刚性，由此减少这些部分对物体的总重量的影响。

除了控制表面特征之外，这些工艺包括使AM设备形成具有复杂的几何形状的物体的外表面、同时也提供了上文中所述的改良的表面特征的操作。在每个选定区域内，AM设备可以选择熔融第一颗粒和第二颗粒以控制物体的外表面的轮廓的位置。例如，在具有第一颗粒和第二颗粒的每个层的区域之间结合横向偏移可以在外表面上形成成角度的且倾斜的几何形状。

本文中所述的方法可以在不显著降低AM设备的总产量的情况下实现这些复杂的几何形状和改良的表面特征。AM设备在可能不需要精确的几何形状和较低的表面粗糙度的内部部分内不会分配第二颗粒。或者，AM设备可以在影响(除其他特征外)物体的美观性、功能性、处理、和适配的外表面中分配第二颗粒。内部部分可仅包括第一颗粒。

替代使用两种类型的颗粒或除此之外，AM设备可以在需要精确的几何形状的区域中熔融单独层，而在不需要精确的几何形状的区域(例如，内部部分)中以单次操作来同时熔融数个层。因此，用于熔融这些内部部分的操作需要的时间少于如果所述操作在每个层中分配第一颗粒之后直接熔融这些内部部分需要的时间。

在本说明书中所描述的主旨的一个或多个实现方式的细节在随附附图和以下描述中阐述。主旨的其他潜在特征、方面和优点将从描述、附图、和权利要求书显而易见。

附图说明

图1A是示例增材制造设备的示意性侧视图。

图1B是图1A的示例增材制造设备的示意性顶视图。

图2A至图2G是支撑件的示意性侧视图并示出了在多个层中相继分配且熔融第一颗粒和第二颗粒的示例工艺。

图3A至图3H是支撑件的示意性侧视图并示出了在多个层中相继分配且熔融第一颗粒和第二颗粒的另一示例工艺。

图4是在支撑件上的第一颗粒和第二颗粒的多个层的示意性侧视图，其中每个层包括选定区域，所述选定区域包括在相邻层之间横向地偏移的第二颗粒。

图5是在支撑件上的第一颗粒和第二颗粒的多个层的示意性侧视图，其中每个层包括选定区域，所述选定区域包括第二颗粒，其中所述选定区域的多个部分已被熔融。

图6是在支撑件上的第一颗粒和第二颗粒的多个层的放大的示意性侧视图，其中每个层包括在相邻层之间横向地偏移的第二颗粒的选定区域。

各个附图中的相同附图标记和表示指示相同元件。

具体实施方式

使用粉末颗粒的增材制造(Additive Manufacturing；AM)工艺可能产生需要高尺寸准确性和高分辨率表面特征(除其他属性外)的物体。在AM中，粉末颗粒大小、粘合剂粘性、液滴大小、和打印层厚度可以决定所得物体的强度和表面质量。例如，粉末颗粒的粉末颗粒大小和分布的均匀性可以影响3D打印工艺。如果粉末颗粒大小是过小的，那么由于粉末颗粒的流动性特性，所述粉末颗粒可能无法在薄层中散布。如果粉末颗粒大小是过大的，那么在熔融粉末颗粒之后，所打印的部分可能具有非所要特征，诸如粗糙的表面光洁度和较低的表面分辨率。当所打印的部分的外表面包括倾斜的轮廓时，这些非所要特征可能变得甚至更为显著。为了降低这些非所要特征的显著性，AM工艺可以在制造所打印的部分期间形成粉末颗粒的较薄层。然而，相继分配和熔融较薄层可能增加用于生产所打印的部分的时间量而降低了AM工艺的总产量。

在一些AM工艺中，每种具有不同的平均直径的双模态(bi-modal)或三模态(tri-modal)粉末颗粒可以被选择性地分配以在不影响AM工艺的产量的情况下改良所打印的部分的分辨率和表面光洁度。例如，AM工艺可以形成具有较大的平均直径的第一粉末颗粒的层。AM工艺可以分配在层的选定区域(诸如，例如，变成所打印的部分的外表面的区域，其中改良的分辨率和降低的表面粗糙度是非常期望的)中的具有较小平均直径的第二粉末颗粒，使得所述选定区域可获益于通过使用较小颗粒大小而提供的优点。所述选定区域也会含有第一粉末颗粒，这可以降低了AM工艺无法将第二粉末颗粒散布至薄层中的风险。

AM工艺也可以不同地熔融对应于所打印的部分的外表面的选定区域和对应于内部部分的其他区域。虽然AM工艺逐层熔融选定区域以获得改良的分辨率和降低的表面粗糙度，但是由于对应于其他区域的物体的内部部分可能无需外表面需要的分辨率或表面粗糙度，AM工艺可以一次熔融其他区域的数个层。通过使较小的第二颗粒浸渗入第一颗粒的层中并选择性地熔融含有第二颗粒的层的区域，AM工艺可以在不降低AM工艺的产量的情况下改良所打印的部分的质量。

增材制造设备

图1A示出了可用于改良所打印的物体外表面的分辨率和表面粗糙度的示例增材制造(AM)设备100的正视图，例如，选择性激光烧结系统(SLS)、选择性激光熔化(SLM)、或电子射束熔化系统。

AM设备100的支撑件102保持其中制造物体的制造粉末床104。粉末输送系统106在支撑件102上方(例如，在所述支撑件上或先前在所述支撑件上沉积的层上)输送第一粉末颗粒110的层108。粉末输送系统106随后将较小的第二粉末颗粒112输送至第一粉末颗粒110的层108的选定区域113中。第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112是用于形成物体的供给材料。第二粉末颗粒具有与第一颗粒颗粒相比较小(例如1/2或更小)的平均直径。

在一些实现方式中，选定区域113对应于物体表面。表面可以是包括物体的外部或表面特征的外表面。例如，物体的外表面可以是在完成物体的制造之后被暴露于环境的物体的部分。其中增材制造用于在机械组件内同时制造多个部件，物体表面可以是在所述机械组件内的部件的外表面，例如，与在机械组件内部的其他部件相互作用并接触的表面。

外表面可以与各种内表面(例如，延伸通过物体的内部体积以提供用于物体的结构支撑件的撑杆、支柱、或类似件的内表面)相区分。在一些实现方式中，选定区域113对应于将与物体的另一部件的另一表面滑动或可另外移动地接合的物体的部件的外表面。例如，如果物体利用多个齿轮构建，那么将接合的齿轮的表面可以是选定区域，即使在外部框架内含有齿轮本身。

能量源产生足够热量以熔融粉末颗粒110、112，进而形成物体的部分。粉末颗粒110、112的相继沉积并熔融的层形成所制造的物体。

用于第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112的材料包括金属，诸如，例如，钢、铝、钴、铬、和钛，合金混合物、陶瓷、复合物、和绿砂。在一些实现方式中，第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112由不同材料形成，而在其他情形中，第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112具有相同的材料组成。在其中操作AM设备100以形成金属物体的示例中，第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112可以具有结合以形成金属合金或金属间材料的组成。

支撑件102利用活塞114竖直地移动，所述活塞控制支撑件102的竖直高度。在已经分配并熔融粉末颗粒110、112的每个层之后，活塞114降低支撑件102。支撑件102上的任何层随着支撑件102降低，使得组件准备好接收新的粉末层。在一些实现方式中，活塞114降低针对每个层的期望厚度的增量，使得每次活塞114降低支撑件102，支撑件102上的层准备好接收新的层。

粉末输送系统106输送第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112。粉末输送系统106包括用于将第一粉末颗粒110的层输送至支撑件102或先前在支撑件102上分配的层(例如，层108)上的第一分配系统。粉末输送系统106的第二分配系统将较小的第二粉末颗粒112输送至第一粉末颗粒110的外层(例如，层108)上。

第二分配系统例如在层108的选定区域113之上分配第二粉末颗粒112，使得第二粉末颗粒112浸渗入在选定区域113内的第一粉末颗粒110的层108中。第二粉末颗粒112可以使第一粉末颗粒110渗至单层的深度，例如，单体素深度。

使用粉末输送装置的第一分配系统从由邻近支撑件102的粉末输送工作台116支撑的粉末输送床115输送第一粉末颗粒110。粉末输送装置将第一粉末颗粒110从粉末输送床115移位至制造粉末床104以形成第一粉末颗粒110的层108。粉末输送床115用作用于第一粉末颗粒110的贮槽。

在图1A中，粉末输送装置包括旋转并平行于支撑件102的表面以及支撑件102上的粉末材料的层横向移动的主辊118。主辊118将第一粉末颗粒110从粉末输送床115推动至制造粉末床104以形成粉末材料的最外层。主辊118使第一粉末颗粒移位而通过壁146，壁146从支撑件102和制造粉末床104分开粉末输送工作台116和粉末输送床115。主辊118从粉末输送床115跨制造粉末床104推动第一粉末颗粒110以形成第一粉末颗粒110的层108。

AM设备100通过控制粉末输送活塞120来选择主辊118在制造粉末床104之上的高度以输送期望厚度的第一粉末材料。粉末输送活塞120致使粉末输送工作台116竖直运动以控制第一粉末颗粒110从粉末输送床115的分配。粉末输送活塞120使粉末输送工作台116竖直向上移动一高度以提供足够量的第一粉末，进而在支撑件102上方形成第一粉末颗粒110的层108。主辊118随后使第一粉末颗粒110移位以压实层108并移动第一粉末颗粒110以使得所述第一粉末颗粒形成具有均匀厚度的层。

每个层的厚度取决于例如通过层高度堆叠的第一粉末颗粒110的数量或第一粉末颗粒110的平均直径。在一些实现方式中，第一粉末颗粒110的每个层是单个颗粒厚。在一些情形中，每个层具有获自在彼此顶部上堆叠多个第一粉末颗粒110的厚度。在一些示例中，每个层具有近似第一粉末颗粒110的平均直径的一至四倍的厚度。图1A示出了具有近似第一粉末颗粒110的平均直径的四倍的厚度的层108。

随着第一分配系统分配第一粉末颗粒110或在此之后，第二分配系统分配第二粉末颗粒112，所述第二粉末颗粒具有与第一粉末颗粒相比较小的平均直径。在一些实现方式中，第二分配系统包括可在制造粉末床104之上定位以将第二粉末颗粒112分配至第一粉末颗粒110的层108上的一个或多个喷嘴，例如，分配阵列122。在一些实现方式中，分配阵列122横跨支撑件102的宽度，并且跨支撑件的长度扫描以输送第二粉末颗粒。然而，分配阵列122小于支撑件的宽度并且在两个垂直方向中扫描以覆盖支撑件102也是可以的。同样，不同于阵列，第二分配系统可包括单个分配孔。在一些示例中，跨支撑件102的多次扫描在针对每次扫描输送粉末时而进行。如果层108的最终厚度超出期望厚度，例如，第一粉末颗粒的平均直径的一倍至四倍，那么所述工艺可以重复。

可选地，第二分配系统的副辊124压实分配至粉末材料层的空隙中的第二粉末颗粒112。副辊124可以压实含有第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112的层108直至层108达到期望厚度，例如，第一粉末颗粒110的平均直径的一倍至四倍。

第二粉末颗粒112小于第一粉末颗粒110，使得当第二粉末颗粒112在第一粉末颗粒110的层108上分配时，第二粉末颗粒112浸渗入第一粉末颗粒110的层以填充在第一粉末颗粒110之间的空隙。第二粉末颗粒112具有例如是第一粉末颗粒110的平均直径的至多1/2的平均直径。第二粉末颗粒112可以是次微米或纳米颗粒。在一些示例中，第二粉末颗粒112的平均直径是第一粉末颗粒110的平均直径的1/2与1/100之间、1/3与1/5之间、或1/2与1/10之间。在一些实现方式中，第一粉末颗粒110具有在5μm与10μm之间的平均直径，并且第二粉末颗粒具有在100nm与2μm之间的第二粉末颗粒。

第二分配系统分配选定区域113内的第二粉末颗粒112。在包括第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112的选定区域113中，第二粉末颗粒112填充在第一粉末颗粒110之间的空隙。在选定区域113外部的层108内，层108仅包括第一粉末颗粒110。在一些实现方式中，在选定区域113内，第二粉末颗粒110、112提供以体积计在选定区域113内的层108的部分的近似15至30％，所述部分包括第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112的组合。

在一些实现方式中，分配阵列122可数字寻址和/或包括可数字寻址的阵列头，使得分配阵列122经构造以输送不同大小和性质的粉末颗粒。分配阵列122分配例如次微米颗粒或纳米颗粒和不同材料或沉积相同大小或相同材料的粉末颗粒。

在一些情形中，分配阵列122包括从喷嘴喷射第二粉末颗粒112的微分配阵列头。分配阵列122可以在载体流体中分配第二粉末颗粒。载体流体是例如高蒸气压载体，诸如异丙醇(IPA)、乙醇、或N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。分配阵列122在熔融层108之前使用热蒸发或抽吸而进一步移除载体流体。在一些情形中，分配阵列122是用于分配第二粉末颗粒112的使用惰性气体喷流(jet)(例如，氩气、氮气、或混合气体)的干式分配机构和/或超声波搅拌机构。

分配阵列122可以具有多个喷嘴，所述喷嘴具有在例如500nm与1μm之间、1μm与50μm之间、或50μm与500μm之间的直径。分配阵列122可以包括多个喷嘴头，每个喷嘴头可以由跨制造粉末床的宽度布置的分隔的喷嘴头制成。在一些实现方式中，分配阵列122使用基于槽的阵列头。第二分配系统可以近似0.1m/s至30m/s的速度沉积第二粉末颗粒112，并且具有或不具有在例如1kHz与50kHz之间的脉冲频率。

在一些实现方式中，分配阵列122喷射第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112。分配阵列122包括第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112的混合物并且通过分配阵列122的喷嘴将所述混合物喷射至选定区域113中。

为了防止粉末颗粒110、112粘附至辊118、124，当辊118、124向制造粉末床104输送粉末颗粒110、112时，粉末输送系统包括用于清洁辊118、124的叶片126、128。第一分配系统的叶片126防止第一粉末颗粒110粘附至主辊118，并且第二分配系统的叶片128防止第二粉末颗粒112粘附至副辊124。当用于防止粉末颗粒粘附至辊118、124时非常邻近辊118、124定位叶片126、128以随着所述辊的旋转而有效地从辊118、124刮掉任何粉末颗粒。叶片126、128以例如小于正在分配的颗粒的最小直径或小于或等于正在分配的最小颗粒的直径的一半的距离定位。

AM设备100的能量源将热量添加至层108以熔融结合的第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112的层108。在图1A所示的示例中，能量源是用于发射引导的能量射束132的射束装置130。引导的能量射束132是例如激光射束。AM设备100包括扫描器系统134，例如，线性致动器或激光检流计，所述扫描器系统用作向层108的目标区域引导能量射束132的射束定位控制机结构。扫描器系统134操作以瞄准能量射束132并且调制能量射束132以在目标区域中选择性熔融粉末材料的层(例如，层108)。粉末材料包括第一粉末颗粒110、第二粉末颗粒112、或其组合。

将能量射束132引导在制造粉末床104中的位于支撑件102上的粉末材料处以将颗粒选择性熔融在一起以形成所制造的物体。射束装置130包括例如激光器、激光头、安全挡板、和镜组件以向层108的区域准确并选择性引导能量射束132。在一些情形中，向仅含有第一粉末颗粒110的层108的目标区域引导能量射束132，并且在一些情形中，向含有第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112的目标区域引导能量射束132。

在一些示例中，射束装置130朝向选定区域113引导能量射束132以在不熔融选定区域113外部的区域中的第一粉末颗粒110的情况下熔融选定区域113内的第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112。如本文所描述，选定区域113对应于待打印的物体的表面，例如，外表面。相比之下，选定区域113外部的区域可以对应于物体的内部或内部部分。在一些示例中，射束装置130向选定区域113外部的区域引导能量射束132以熔融第一粉末颗粒110来形成内部几何形状和结构。

为了增加熔融仅具有第一粉末颗粒110的区域的产量，射束装置130可以增加能量射束132的功率以使得能量射束132可以致使多层第一粉末颗粒110熔融。能量射束132可以一次熔融例如颗粒110、112的单层。在一些情形中，能量射束132也可以熔融颗粒110、112的层组，并且因此可以需要与单独熔融单层所需的功率量相比较高量的功率。此外，由于包括两种类型的颗粒110、112的区域具有较高密度，针对单层颗粒，单独熔融第一粉末颗粒110的区域可以需要与熔融包括第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112的区域相比较少的能量。AM设备100因此基于待熔融的层的数量以及待熔融的部分的组成来选择能量射束132的功率。

图1B示出了AM设备100的示例顶视图。控制器136控制包括粉末输送系统106、主辊118、和副辊124的AM设备100的操作。控制器136例如操作包括线性致动器138的传动带。控制器136操作线性致动器138以平行于制造粉末床104的顶表面前后移动射束装置130、粉末输送系统106、和辊118、124。线性致动器138致使这些部分沿着例如由箭头140指示的方向移动。控制器136也操作分别连接至主辊118和副辊124的传动带的电机142、144。电机142、144分别旋转辊118、124，使得随着辊118、124跨制造粉末床104的顶部而移动，辊118、124可移位并压实制造粉末床104上的第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112。主辊118的旋转和横向移动也致使第一粉末颗粒110从粉末输送床115朝向制造粉末床104的移位。粉末输送系统106通过例如轨道146、148支撑。

AM设备100和AM设备100的部件可以另外或替代地包括本文中所述的其他特征。在一些实现方式中，辊118、124的一个或两个具有辊表面的主动温度控制，例如，通过使冷却剂跨辊的内部核心而流动(run)来实现。辊118、124由例如金属(诸如不锈钢、镍合金、钛、或陶瓷涂覆的金属)形成。辊具有近似0.05μm至5μm的算术平均值的表面粗糙度(Ra)。

辊、叶片、分配器、粉末输送床、和其他适当的粉末分配机构的组合可以用于分配第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112。不同于如关于图1A所描述使用主辊118以将第一粉末颗粒110从粉末输送床115推动至制造粉末床104上，在一些示例中，AM设备100的粉末输送装置另外或替代地包括叶片，所述叶片通过线性移位推动粉末颗粒。叶片可以具有与支撑件102的表面成近似5度至90度的角度的面向前方的刀刃并且平行于支撑件102的表面移动以使得产生均匀的单颗粒或双颗粒层。叶片将粉末颗粒从粉末输送床115推动至制造粉末床104以形成粉末材料层。

在一些示例中，不同于从邻近支撑件102的粉末输送床115推动第一粉末颗粒110，第一分配系统包括可在支撑件102上方定位并从喷嘴喷射第一粉末颗粒110的分配阵列。此分配阵列可以与用于第二粉末颗粒112的分配阵列122相似，虽然可以调节此分配阵列的结构以容纳较大直径的第一粉末颗粒110。分配阵列可以在载体流体(例如，高蒸气压载体，例如，异丙醇(IPA)、乙醇、或N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP))中输送第一粉末颗粒以形成粉末材料层。载体流体可以在用于层的烧结步骤之前(例如，在分配第二颗粒之前)蒸发。或者，第一分配系统可以包括用于分配第一粉末颗粒110的干式分配机构，诸如，例如，由超声波搅拌和加压惰性气体辅助的喷嘴阵列。

在一些实现方式中，粉末输送系统106包括在初级粉末输送装置的两个侧上定位的两个或多个粉末输送床(例如，粉末输送床115)。一个粉末输送床是用于输送第一粉末颗粒110，并且另一粉末输送床输送第二粉末颗粒112。

在一些实现方式中，AM设备100的粉末输送系统106使用结合至主辊118和/或副辊124中的分配阵列分配第一粉末颗粒110和/或第二粉末颗粒112以形成粉末材料层。随着粉末输送装置跨过粉末材料层108行进，在辊118、124或其他粉末输送装置后方定位的分配阵列遵循粉末输送装置。在粉末输送装置行进期间，分配阵列不接触层108。

不同于使用辊使第一粉末颗粒110移位，在一些示例中，初级粉末输送装置是使第一粉末颗粒110移位的初级叶片。在初级叶片散布粉末颗粒110、112以形成层108之后，副粉末输送装置可以包括使层108内的第二粉末颗粒112移位并将其压实的副辊(例如，副辊124)。在一些情形中，副粉末输送装置用于压实包括第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112的组合的粉末材料。第二粉末输送装置例如压实在选定区域113中含有的第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112。在一些实现方式中，第二粉末输送装置也是叶片。

AM设备100可以包括用于在第一粉末颗粒110的层内进行第二粉末颗粒112的双向层化和压实的部件。在一些实现方式中，第二分配器包括在粉末输送系统106的初级粉末输送装置的两个侧上定位的两个分配阵列(例如，用于第二粉末颗粒112的分配阵列122和也用于分配第二粉末颗粒112的另一分配阵列)。初级粉末输送装置是例如在将第一粉末颗粒110输送至支撑件102或粉末材料的下层之后推动第一粉末颗粒110的初级辊或初级叶片(例如，主辊118)。初级粉末输送装置从例如粉末输送床115或使用分配阵列输送第一粉末颗粒110。

粉末输送系统106另外或替代地包括实现第二粉末颗粒112的双向层化和压实的副粉末输送装置，诸如在初级粉末输送装置的相对侧上的两个副辊或叶片。副辊与图1A的副辊124相似，并且分配阵列与图1A的分配阵列122相似。用于第二粉末颗粒112的每个分配阵列位于副辊和初级粉末输送装置之一之间。用于第二粉末颗粒的分配阵列和副辊位于初级粉末输送装置的每一侧上。例如，一个分配阵列可以是当初级粉末输送装置或辊在向前方向中横穿粉末材料的层108时落后于初级粉末输送装置的向前分配阵列。其他分配阵列可以是当在与向前方向相反的向后方向中行进时落后于初级粉末输送装置的向后分配阵列。

虽然一般已将能量射束132描述为用于加热的能量射束，在一些实现方式中，能量射束132是离子射束。能量射束132例如包括电子并且用作电子射束。镜组件沿着电子射束的路径设置，并且在一些情形中，静电板与电子相互作用以控制电子射束的偏转。替代或另外地，能量射束132可以保持固定，而支撑件102水平地移位。支撑件102的水平移位移动能量射束132的目标区域。针对待熔融的体素，射束可以是脉冲的，或能量射束132可以是连续的。

在一些情形中，不同于包括用于熔融目标区域的激光射束，能量源包括以可独立控制的光源阵列的形式的可数字寻址的热源。阵列包括例如在支撑件102之上定位的垂直腔面发射激光器(VCSEL)芯片。可控光源的阵列可以是由致动器驱动以跨支撑件102扫描的线性阵列。在一些情形中，阵列是通过激活可独立控制的光源的子集选择性加热层的区域的全二维阵列。替代或另外地，能量源包括用于同时加热结合的第一粉末颗粒和第二粉末颗粒的整个层的灯阵列。

使用增材制造设备的方法

AM设备100和本文中所述的其他AM设备可以用于制造由第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112形成的物体。由于AM设备形成层并熔融层的区域以产生形成物体的熔融部分。AM设备可以取决于熔融部分的期望性质来选择性分布层的局部或选定区域内的第二粉末颗粒112。这些选定区域对应于例如待形成的物体的外表面。在选定区域内熔融层的区域之后，熔融部分形成外表面。

举例来说，在逐层AM工艺中，AM设备100可以在整个层中均匀地分配第一粉末颗粒110，并且随后可以在选定区域113内选择性地分配第二粉末颗粒112。AM设备100可以随后熔融第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112以形成熔融部分。在完成物体的打印和制造之后，熔融部分定义物体的外表面的部分。由这些工艺形成的外表面可以包括具有高分辨率的复杂表面几何形状和在期望范围中的降低的表面粗糙度。所述方法和工艺使AM设备有效地产生这些外表面。

在一些情形中，在关于图2A至图2G所描述的工艺中，AM设备在选定区域内分配第二粉末颗粒，所述选定区域具有与分配以形成物体的其他层的选定区域的周边相似的周边。在图2A至图2G的示例工艺中，外表面的轮廓一般垂直于用于层的支撑件(例如，竖直轮廓)。在一些实现方式中，在关于图3A至图3H所描述的工艺中，AM设备在选定区域内分配第二粉末颗粒，所述选定区域的周边与其他层的选定区域的周边横向地偏移。使用此工艺形成的外表面的轮廓相对于层的支撑件成角度(例如，成角度的轮廓)。图4和图5也描绘了其中选定区域的周边彼此偏移的示例工艺，并且图6示出了AM设备控制以控制物体的外表面的轮廓的轨迹的参数。

关于图2A至图2G描述使用AM设备(例如，AM设备100)以形成物体的示例方法。图2A至图2G示出了随着AM设备进行各种操作200A至200G而用于AM设备的支撑件206的侧视图。AM设备使用供给材料形成物体，所述供给材料包括不同大小的颗粒。使用AM设备形成的物体具有由外表面定义的三维几何形状，所述外表面封闭物体的内部部分。在图2A至图2G所示的情形中，外表面具有彼此平行的内部和外部。

如图2A所示，AM设备通过将供给材料放置在支撑件206上而开始。在操作200A处，AM设备分配用作供给材料的第一粉末颗粒204(例如，图1A的第一粉末颗粒110)的层202。第一粉末颗粒204具有第一平均直径。如果层202是所分配的第一层，那么AM设备在所述AM设备的支撑件206上分配第一粉末颗粒204。如果已经将下层分配至支撑件206上，AM设备在所述下层上分配第一粉末颗粒204。

在操作200A期间，AM设备使用例如关于图1A描述的粉末输送系统和第一分配系统以分配第一粉末颗粒204。例如，参考图1A，为了形成第一粉末颗粒110的层108，AM设备100使用主辊118跨支撑件102或先前在支撑件102上沉积的层推动具有第一平均直径的第一粉末颗粒110。辊118在逆时针方向中旋转以从AM设备100的左侧行进至右侧。主辊118在层108之上等于期望厚度的高度处定位。主辊118例如以近似0.1m/s至10m/s横跨过支撑件102并且以近似10rpm至500rpm旋转以产生具有取决于堆叠的第一粉末颗粒110的数量的厚度的层108。

在一些实现方式中，AM设备100的第一分配系统使用分配阵列分配第一粉末颗粒110。当第一分配系统使用时，AM设备通过从例如分配阵列的喷嘴喷射第一粉末颗粒110来分配第一粉末颗粒110的层。

如图2B所示，供给材料进一步包括第二粉末颗粒208(例如，图1A的第二粉末颗粒112)。利用包括第一粉末颗粒204的层202，AM设备在操作200B处分配第二粉末颗粒208。AM设备在层202的选定区域210内选择性地分配第二粉末颗粒208。如本文中所述的第二粉末颗粒208具有小于第一粉末颗粒204的第一平均直径的第二平均直径。如果层202是第一层，那么AM设备在支撑件206上分配第二粉末颗粒208。如果在下层上分配层202，那么AM设备在所述下层上分配第二粉末颗粒208。层202在整个层202中包括第一粉末颗粒204并且在选定区域210内包括第二粉末颗粒208。选定区域210包括位于待熔融的层的部分的外边缘的层202的部分。因此，当熔融时，此区域210定义物体的外部表面。

在操作200B期间，AM设备使用例如关于图1A所描述的粉末输送系统和第二分配系统以分配第二粉末颗粒112(例如，第二粉末颗粒208)。返回参考图1A，AM设备100使用分配阵列122将具有第二平均直径的第二粉末颗粒112分配至第一粉末颗粒110的层108上。AM设备100控制分配阵列122，使得第二粉末颗粒112浸渗入第一粉末颗粒110的层中。具体来说，分配阵列122在选定区域113内分配第二粉末颗粒112。在浸渗入层时第二粉末颗粒112填充在第一粉末颗粒110之间的空隙。

返回参考图2B，在操作200B期间，AM设备压实所分配的第二粉末颗粒208以进一步填充在粉末材料的层202中的空隙。在图1A的示例中，AM设备100可以逆时针旋转副辊124以致使副辊124从AM设备100的左侧移动至AM设备100的右侧。副辊124横穿跟随主辊118和分配阵列122的路径。除了压实第二粉末颗粒112并致使第二粉末颗粒112浸渗入层108中之外，在副辊124与第二粉末颗粒112之间的接触也将过量的第二粉末颗粒推离层108。取决于所需的压实程度，副辊124可以在主辊118的水线(waterline)之上或之下近似0.1μm至0.1μm定位。副辊124进一步水平层108内的粉末颗粒110、112。

通过控制其中分配阵列122分配第二粉末颗粒112的选定区域113的位置，AM设备100可以控制层108内的物体的密度。AM设备100控制在其中分配第二粉末颗粒112的选定区域113内的物体的密度。AM设备100可以选择其中基于物体的外表面的位置分配第二粉末颗粒112的区域113。当熔融选定区域113内的层108的部分时，熔融部分定义具有较高分辨率和较低表面粗糙度的外表面的外部表面。因此，结合的第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112的层108的选定区域113具有与仅单独具有第一粉末颗粒110的层108的其他区域相比较高的密度。物体的平均密度可以不与仅使用第一粉末颗粒110的物体实质上相区分。当完成物体的熔融时，物体的密度大于仅使用第一粉末颗粒110形成的对应物体的例如0.1％至1％、1％至2％、2％至5％、或5％至15％之间。

在一些示例中，AM设备100在选定区域113内分配第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112的混合物。粉末输送系统106包括例如通过喷嘴喷射混合物的分配阵列。将混合物定位至选定区域113。分配第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112的此分配阵列可以是粉末输送系统106的另外部件，所述粉末输送系统另外包括用于单独分配第一粉末颗粒110的层108的第一分配系统。

在图2C的操作200C处，AM设备朝向选定区域210引导能量射束212以致使第一粉末颗粒204和第二粉末颗粒208熔融。在完成操作200C时，第一粉末颗粒204和第二粉末颗粒208形成熔融部分214，而在选定区域210外部的第一粉末颗粒204和第二粉末颗粒208保持未熔融。如关于图1A所描述，AM设备100的能量源可以在目标区域(例如，选定区域113)上方定位。射束装置130随后发射能量射束132以使得仅熔融选定区域113内的第一颗粒110和第二颗粒112。

如图2所示，虽然在选定区域210中分配，在操作200C期间第二粉末颗粒208可以不全部熔融。在操作200C之后，另外的未熔融的第二粉末颗粒208可以保留在层202内。

AM设备可以进行以在下层202之上形成第一粉末颗粒204和第二粉末颗粒208的后续层。于图2D的操作200D，AM设备分配第一粉末颗粒204以在第一层202上形成第二层216。AM设备进行相似步骤以进行如关于用于在操作200A中分配第一粉末颗粒204的操作所描述的操作200D。层216具有在第一粉末颗粒204的一个至两个直径之间的平均厚度。在一些实现方式中，层216具有与层202相同的厚度。于图2E的操作200E，AM设备随后使用与关于图2B所描述的那些相似的步骤在选定区域210内分配第二粉末颗粒208。第二粉末颗粒208浸渗入第二层216的第一粉末颗粒204之间的空隙中。

在图2F的操作200F处，AM设备朝向选定区域210引导能量射束212以使用与关于图2C所描述的那些相似的步骤在选定区域210内熔融第一粉末颗粒204和第二粉末颗粒208。AM设备设定能量射束212的功率或能量，使得由能量射束212致使的熔融受限于最上层216。熔融部分214包括作为操作200C的部分熔融的颗粒204、208以及作为操作200F的部分熔融的颗粒204、208。

在图2G的操作200G处，AM设备相继进行分配第一粉末颗粒204以在下层上方形成后续层的操作200D、在后续层的选定区域210内分配第二粉末颗粒208的操作200E、以及在选定区域210内熔融第一和第二粉末颗粒208的操作200F。操作200F的每次执行致使第一粉末颗粒204和第二粉末颗粒208的最上层熔融。AM设备继续形成第一粉末颗粒204和第二粉末颗粒208的每个层并在选定区域210中熔融颗粒204、208直至完成物体的外表面。在一些实现方式中，AM设备继续重复操作200G，直至熔融部分214达到对应于物体的外表面的高度的预定高度。

在达到预定高度时，在操作200G期间，AM设备进行以熔融内部区域218。AM设备进行主体熔融工艺，所述工艺通过支撑件206上的所有层在内部区域218中熔融第一粉末颗粒204，因此形成熔融部分220。在一些实现方式中，为了进行主体熔融工艺，AM设备发射能量射束221以形成熔融部分220。能量射束221具有与操作2C和2F的能量射束212相比较高的功率，使得第一粉末颗粒204通过所有层或层组熔融。能量射束221的功率取决于例如熔融所需的层的数量。例如，如果能量射束212熔融单个层并且能量射束221一次熔融四个层，那么能量射束221可以具有能量射束212的四倍的功率。

熔融部分220对应于物体的内部部分。如图2G所示，熔融部分214定义待熔融的层的部分的外边缘。此允许物体的外表面具有与对应于物体的内部部分的熔融部分220相比较为平滑的表面粗糙度。由于熔融部分214包括第一粉末颗粒204和第二粉末颗粒208而熔融部分220仅包括第一粉末颗粒204，所以熔融部分214具有与熔融部分220相比较高的密度。

第一粉末颗粒204和第二粉末颗粒208的颗粒大小决定熔融部分214、220的轮廓与线性竖直轮廓偏离的程度。由于第一粉末颗粒204大于第二粉末颗粒208，仅包括第一粉末颗粒204的熔融部分220具有与包括第一粉末颗粒204和第二粉末颗粒208的熔融部分214的轮廓相比与线性竖直轮廓偏离更多的轮廓。较小的第二粉末颗粒208使熔融部分214的轮廓更紧密地遵循线性竖直轮廓。与线性竖直轮廓的偏离量可以与粉末颗粒的平均大小成比例。因此，熔融仅含有第一粉末颗粒204的部分导致与熔融含有第一粉末颗粒204和第二粉末颗粒208的部分相比更多的偏离。

在一些示例中，不同于对应于物体的外表面的高度，预定高度对应于构成物体的外表面的总高度的部分的层组的高度。例如，用于熔融熔融部分220的激光功率可以能够通过预定数量的层熔融。一旦层组达到预定数量的层，AM设备进行以熔融内部区域218中的层组的体积。在层组内体积延伸通过所有或数个层。AM设备随后重复操作200A至200G，进而在第一层组之上分配并熔融另一层组。

随着在每层组内的层的预定高度或预定数量增加，进行主体熔融工艺所需的能量射束221的功率量增加。针对较大功率量，能量射束221添加至层组的能量可以致使另外熔融直接在能量射束221下方的区域外部。较大功率量可以因此致使熔融部分220的轮廓与利用较低功率的能量射束212形成的熔融部分214的轮廓相比偏离更多。

如图2G所示，熔融部分214包括内部轮廓222和平行于内部轮廓222的外部轮廓224。选定区域210的周边在分配物体的相邻层之间不变化，因此内部轮廓222的轮廓匹配外部轮廓224的轮廓。操作200A至200G使AM设备形成一般垂直于支撑件206(例如，在相对于定义支撑件206的表面85度至95度之间)的用于外部表面的轮廓。

在操作200A至200F中描述的逐层熔融提供了较高精确度和对外表面特征的控制，包括高分辨率和较低表面粗糙度。AM设备熔融在分配每个层之后对应于物体的外表面的每个层的部分。相比之下，AM设备熔融在分配层组之后对应于物体的内部部分的层组的部分。因为用于定义外表面的熔融在分配每个层之后发生，AM设备能够获得如与其中熔融针对层组发生的内部部分相比在外表面上的较高精确度和较高分辨率。与使用第一粉末颗粒和第二粉末颗粒相结合的AM工艺的此特征允许外表面获得本文所描述的复杂特性。

虽然关于操作200A至200G所描述的外表面一般垂直于支撑件206，在一些情形中，待使用AM设备打印的物体包括具有相对于AM设备的支撑件倾斜的轮廓的外表面。关于图3A至图3H描述了使用用于形成具有这样特性的物体的AM设备(例如，AM设备100)的示例方法。图3A至图3H描绘了在分配并熔融的第一粉末颗粒和第二粉末颗粒的层处保持物体的支撑件306的侧视图。使用AM设备形成的物体具有由外表面定义的三维几何形状，所述外表面封闭物体的内部部分。外部表面由每个独立层的熔融部分的边缘定义。

在图3A至图3H所示的情形中，外表面具有垂直于支撑件的内部部分和相对于支撑件成角度的外部部分。与操作200A至200G相比，图3A至图3H所描绘的操作300A至300H使AM设备形成具有相对于下层支撑件倾斜的部分的外表面。操作300A至300H描绘了分配并熔融层组。

操作300A至300B与在本文所描述的操作200A至200B中进行的分配和熔融操作相似。在图3A的操作300A处，AM设备在支撑件306(例如，图1A的支撑件102)上分配第一粉末颗粒304(例如，图1A的第一粉末颗粒110)的层302。于图3B的操作300B，AM设备在支撑件306上的层302的选定区域310内分配第二粉末颗粒308(例如，图1A的第二粉末颗粒112)。如本文所描述，第二粉末颗粒308具有小于第一粉末颗粒304的平均直径的平均直径。

与图2C的操作200C相似，在图3C的操作300C处，AM设备使用能量射束312在选定区域310内熔融第一粉末颗粒304和第二粉末颗粒308。将能量射束312引导至选定区域310的部分以在层302内形成第一熔融部分314。第一熔融部分314包括第一粉末颗粒304和第二粉末颗粒308。如图3C所示，能量射束312可以不在选定区域310内熔融全部的第一粉末颗粒304和第二粉末颗粒308。而是，能量射束312可以在所述选定区域310内熔融颗粒304、308的子集以形成第一熔融部分314。与图2D的操作200D相似，于图3D的操作300D，AM设备在层302的顶部上分配第一粉末颗粒304的另一层316。随后，在图3E的操作300E处，AM设备在选定区域310内分配第二粉末颗粒308。

在图3F的操作300F处，AM设备朝向选定区域310的部分引导能量射束312以在层316内形成第二熔融部分318。使用图3A至图3G所示的工艺形成的物体包括内部部分和外部部分。外部部分包括物体的外表面，并且选择选定区域310以使得当熔融选定区域310内的第一粉末颗粒304和第二粉末颗粒308时，熔融部分314、318定义物体的外部部分和外表面。

如图3F所示，第二熔融部分318具有外边缘318a(在平行于支撑件的表面的平面中)，所述外边缘与第一熔融部分314的外边缘314a偏移。第二熔融部分318的内边缘318b可以与第一熔融部分314的内边缘314b一致，虽然此并不需要。

在操作300G处，AM设备重复操作300A至300F以在选定区域310内形成数层物体，直至完成物体的外表面。每个后续层的熔融部分具有相对于下层的熔融部分的外边缘横向地偏移的外边缘。因此，操作300A至300G使AM设备形成具有倾斜的外部轮廓320a的外部熔融部分320。如关于操作200G所描述，AM设备继续分配层以形成层组并熔融选定区域310内的层，直至在所述层组中的层数量达到层的预定高度或预定数量。

在图3H的操作300H处，在AM设备已达到层的预定高度或预定数量之后，AM设备朝向第一粉末颗粒304的层的一个或多个区域322引导能量射束321以形成熔融部分325。区域322对应于物体的实体内部部分。能量射束321熔融区域322内的第一粉末颗粒304。虽然将区域322示出为与对应于外表面的区域320横向分开，此并不需要并且内部区域可以抵靠对应于外表面的区域。

AM设备调制能量射束321以使得来自能量射束321的能量致使第一粉末颗粒304通过多层熔融。例如，能量射束321可以熔融三至十层的一组。如本文关于能量射束212和能量射束221所描述，能量射束321因此可以具有与能量射束312相比较高的功率。在主体熔融操作中形成熔融部分325、326的AM工艺改良了图3A至图3H所示的工艺的总产量。

如图3H所示，在图3A至图3H所示的AM工艺期间的此点，物体包括外部熔融部分320以及内部熔融部分325和326。虽然内部熔融部分325和326具有竖直轮廓，但是外部熔融部分320具有倾斜的外部轮廓320b和竖直的内部轮廓320a。因为外部熔融部分320由第一粉末颗粒304和具有较小平均直径的第二粉末颗粒308形成，所以外部熔融部分320具有与内部熔融部分325和326相比较低的表面粗糙度。形成物体的外表面的外部熔融部分320的较低的表面粗糙度可以改良待生产的物体的美观。

虽然将内部轮廓320a以及熔融部分325和326的轮廓描绘为竖直的，但是外部熔融部分320的内部轮廓320a可以与熔融部分325和326的轮廓相比更紧密地遵循线性竖直轮廓。如关于图2G所描述，因为熔融部分325和326仅由第一粉末颗粒304制成，所以较大大小的第一粉末颗粒304致使熔融部分325和326的轮廓与线性竖直轮廓偏离。另外关于图2G所描述，因为AM设备使用较高的功率能量射束以通过数个层熔融来形成熔融部分325、326，所以熔融部分325和326的轮廓可以与线性竖直轮廓进一步偏离。

如关于操作200A至200所描述，在操作300H之后，AM设备可以重复操作300A至300H以在第一层组之上分配另一层组。并且针对在层组内的每个层，AM设备熔融选定区域310以形成外表面的外边缘。AM设备随后进行以熔融在层组的内部部分中的体积。在新的层组内，体积通过数个层或所有层延伸。

简短地说，沉积多个层可以包括沉积多层组，其中每层组包括多个层。独立地熔融至少一些层，并且同时熔融至少一些层组。沉积层组的工艺可以针对多层组反复地进行。即，在熔融第一层组之后，工艺可以通过在所述第一层组上方沉积第二层组来如图3A所示重新开始。针对第二组中的每个独立层，进行选定部分的熔融。一旦沉积整个第二层组，较高的功率能量射束可以随后用于熔融通过多层第二组延伸的一个或多个区域。

此外，因为外部熔融部分320由第一粉末颗粒304和具有较小的平均直径的第二粉末颗粒308形成，所以外部熔融部分320具有与内部熔融部分325和326相比较低的表面粗糙度。形成物体的外表面的外部熔融部分320的较低的表面粗糙度可以改良待生产的物体的美观。

甚至利用倾斜的外部轮廓，图3A至图3H所示的工艺可以获得低于仅使用第一粉末颗粒304所期望的表面粗糙度的表面粗糙度。除了通过使用第二粉末颗粒308实现的益处之外，在分配每个层之后发生的熔融部分320的部分的熔融允许AM设备获得与熔融部分325、326的分辨率相比改良的精确度和分辨率。

虽然图3A至图3G所示的工艺描绘了外部熔融部分320具有倾斜的外部轮廓320b和竖直的内部轮廓320a，在一些实现方式中，AM工艺可以形成具有倾斜的外部轮廓以及倾斜的内部轮廓的外部熔融部分。图4示出了在已经执行此AM工艺之后支撑第一粉末颗粒和第二粉末颗粒的层的AM设备的侧视图。参考图4，每个层中的熔融部分404a至404e与其他层中的熔融部分404a至404e横向地偏移。在图4所示的工艺期间的点处，AM设备已熔融部分404a至404e并且也已熔融内部部分406、408。虽然熔融内部部分406、408仅包括第一粉末颗粒，使用本文中所述的操作和工艺生产熔融部分404a至404e，其中将第一粉末颗粒和第二粉末颗粒熔融在一起。因此熔融部分404a至404e可以获得与熔融部分406、408相比较低的表面粗糙度。

在用于形成熔融部分404a至404e的逐层制造工艺中，AM设备在层的选定区域中分配第二粉末颗粒并且随后引导能量射束以熔融所述层的选定区域内的部分。选定区域的大小可以在相邻层之间变化。如图4所示，选定区域的大小针对后续层增加。图4示出了每个层的选定区域的外周边410针对每个层保持在相似位置处并且每个层的选定区域的内周边412向内偏移。虽然在一些实现方式中，外周边410和内周边412于相等距离偏移。因此，不同层的选定区域是相同大小的。

在层的选定区域内分配第二粉末颗粒之后，能量射束熔融第一粉末颗粒和第二粉末颗粒以形成熔融部分。在一些实现方式中，在每个层之后能量射束偏移预定距离。例如，能量射束熔融相等大小的每个层的部分。在这方面，熔融部分404a至404e的每个是相等大小的，但相对于彼此偏移。熔融部分404a至404e与在内周边410和/或外周边412之间的偏移相似地彼此偏移一距离。

为了获得在熔融部分404a至404e之间的横向地偏移414，在每个层中形成熔融部分404a至404e之后，AM设备偏移能量射束的位置。横向地偏移414允许物体的外表面具有倾斜的外部轮廓414和倾斜的内部轮廓416。与其中熔融部分的宽度逐层变化的图3A至图3G所示的工艺相比，熔融部分404a至404e的每个的宽度是相等大小的。另外，熔融部分404a至404e一起定义在内表面和外表面上倾斜的物体的外表面。换句话说，外表面的内部轮廓414和外部轮廓416均是倾斜的，而用于图3G的熔融部分320的内部轮廓320a是竖直的。熔融部分404a至404e的宽度定义物体的外表面的厚度。本文关于图4所描述的工艺使用于具有通过其高度的均匀厚度的物体的AM设备获得外表面。所述工艺在物体外部的内部部分和外部部分上获得复杂的几何形状和较低的表面粗糙度。

虽然被描述为相等大小，在一些实现方式中熔融部分404a至404e的大小可以逐层变化。内部轮廓414和外部轮廓416被示出为具有固定斜率，但通过变化在相邻层之间的熔融部分404a至404e的边缘的位置，AM设备获得内部轮廓414和外部轮廓416的斜率变化。此等变化使AM设备形成具有复杂曲线和其他几何形状的外表面。

在一些实现方式中，具有高结构刚性同时保持低的物体的总重量可以是有利的。例如，在其中需要结构适配和精确几何形状以改良与物体的适配的情形中，AM设备可以实现其中外表面由包括第一粉末颗粒和第二粉末颗粒的多个熔融部分形成的工艺。不同于形成具有较大厚度的外表面，AM设备形成多个熔融部分以定义外表面。如与利用较高厚度的单个熔融部分形成的物体相比，多个熔融部分的组合的性质提供较高的结构刚性但向物体添加较少重量。

图5示出了在执行在层的每个选定区域中熔融多个部分的AM工艺之后的AM设备的侧视图。如图5所示，AM设备形成由第一粉末颗粒和第二粉末颗粒形成的两个熔融部分502、504。针对粉末颗粒的每个层，为了形成这些熔融部分502、504，AM设备在选定区域内分配第二粉末颗粒。为了获得倾斜的轮廓，在一些情形中，含有第二粉末颗粒和第一粉末颗粒的选定区域的大小随着每个后续层增加。

熔融部分502、504由未熔融的间隙部分506分开。在逐层熔融操作期间AM设备不熔融未熔融的间隙部分506。在每个层的选定区域内完成第一粉末颗粒和第二粉末颗粒的逐层熔融之后，AM设备熔融对应于物体的内部部分的位置的第一粉末颗粒。AM设备也形成两个熔融部分508、510，所述熔融部分形成物体的内部部分并且仅包括第一粉末颗粒。

在每个逐层熔融操作期间，AM设备熔融最终形成熔融部分502、504的至少两个部分。为了使用本文所描述的逐层工艺形成熔融部分502、504，AM设备熔融包括第一粉末颗粒和第二粉末颗粒的两个分开部分。所述两个分开部分分别是熔融部分502、504的部分。AM设备在每个层中的两个熔融部分之间维持未熔融的部分。未熔融的部分是未熔融的间隙部分506的部分。AM设备随着每个层横向地偏移每个层中的熔融部分以针对熔融部分502获得倾斜的外部轮廓512和倾斜的内部轮廓514并且针对熔融部分504获得倾斜的外部轮廓516和倾斜的内部轮廓518。通过在每个层的选定区域内维持形成未熔融的间隙部分506的未熔融的部分并且熔融形成熔融部分502、504的部分，AM设备在物体重量不具有大的增加的情况下获得较高的结构刚性、针对外表面的较低的表面粗糙度、以及针对外表面的倾斜的轮廓，如果熔融未熔融的间隙部分506，应期望所述物体重量的大的增加。

虽然将倾斜的外部轮廓512、516描绘为平行的并且将倾斜的内部轮廓514、518描绘为平行的，在一些情形中，所述轮廓可以相对于彼此成角度，使得外表面包括复杂的几何形状。在一些情形中，轮廓的斜率在不同层之间变化。AM设备通过熔融不同宽度的部分来进一步调制轮廓的斜率。在每个层中的熔融部分的大小进一步定义物体的外表面的总厚度。如果每个层中的单独熔融部分的宽度变化，那么物体的外表面的厚度也变化。

虽然将选定区域示出为连续的并且大小随着第一粉末颗粒和第二粉末颗粒的后续层增加，在一些实现方式中，每个层包括两个或多个选定区域，所述选定区域包括第二粉末颗粒。这些两个或多个选定区域通过仅具有第一粉末颗粒的部分彼此分开。因此，在此等情形中，未熔融的间隙部分替代或另外地包括仅具有第一粉末颗粒的部分。

为了控制物体的外表面的轮廓，AM设备调节分配和熔融操作的参数。图6描绘了由AM设备支撑的第一粉末颗粒和第二粉末颗粒的多层的放大的侧视图。图6描绘了可以用于调制外表面的轮廓的参数的示例。如图6所示，在AM设备的支撑件600上，第一粉末颗粒602的每个层包括具有第一粉末颗粒602和第二粉末颗粒604的选定区域。例如，第一层606包括含有由第二粉末颗粒604浸渗入的第一粉末颗粒602的选定区域608。

AM设备调节层厚度610和步进距离612以控制物体的轮廓616的角度614。如本文所描述，第一粉末颗粒602具有与第二粉末颗粒604相比较大的直径。层厚度610与在AM设备的支撑件600上的最初分配操作期间分配的第一粉末颗粒602的厚度和在彼此上堆叠的第一粉末颗粒602的数量成比例。在本文的其他处描述用于第一粉末颗粒602的这些参数。

步进距离612对应于在每个层之间包括第一粉末颗粒602和第二粉末颗粒604的熔融部分之间的横向地偏移(例如，如关于图4所描述的横向地偏移414)。AM设备通过例如调节熔融熔融部分的能量源的横向移位来控制步进距离612。在一些实现方式中，AM设备控制朝向每个层引导的能量射束的位置。

AM设备因此控制层厚度610和步进距离以获得具有角度614的轮廓616。针对具有第一平均直径的给出的第一粉末颗粒602，AM设备通过调制在每个层中堆叠的第一粉末颗粒602的数量来选择层厚度610。AM设备随后选择步进距离612以定义轮廓616的角度614。在一些实现方式中，针对大部分物体的制造，AM设备保持层厚度610是相同的。层厚度610可以是在AM设备的存储器中存储的预定量，并且AM设备计算获得期望角度614所需的步进距离612。AM设备选择步进距离612等于层厚度610除以期望角度614的正切。

虽然本文所描述的AM设备的实现方式包括两种类型的颗粒(例如，第一粉末颗粒和第二粉末颗粒)，在一些情形中，可以使用另外类型的颗粒。在一些实现方式中，在移动第一粉末颗粒以形成层之前，所述设备将第三粉末颗粒分配至工作台或先前分配的下层上。此种第三粉末颗粒可以提供将第一粉末颗粒分配至其上的薄层。第三粉末颗粒具有是第一平均直径的至多1/2的平均直径。此允许第一粉末颗粒沉降至第三颗粒颗粒的层中。此技术可以增加物体在第一粉末颗粒的层的底部处的密度，例如，如果第二粉末颗粒不可以浸渗入第一粉末颗粒的层的底部。

用于金属和陶瓷的增材制造的处理条件与用于塑料的那些显著不同。例如，一般来说，金属和陶瓷需要显著较高的处理温度。因此用于塑料的3D打印技术可以不可应用至金属或陶瓷处理并且设备可以不是等效的。然而，本文所描述的一些技术可应用至聚合物粉末，例如，尼龙、ABS、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)和聚苯乙烯。

控制器可以实现本文所描述的操作和工艺。举例来说，参考图1B，AM设备100的控制器136连接至AM设备100的各个部件(例如，致动器、阀、和电压源)以产生至所述部件的信号并协调操作，并且致使AM设备100进行各种功能操作或上文所描述的步骤序列。例如，控制器136控制其中供给材料包括第一粉末颗粒110和第二粉末颗粒112的位置。控制器136也基于在一次熔融的层组中的层的数量来控制能量源的强度。控制器136也控制其中通过例如利用线性致动器138移动能量源来添加能量的位置。

控制器136可以在数字电子电路中实现，或在计算机软件、固件、或硬件中实现。例如，控制器可以包括用于执行如储存在计算机程序产品中(例如，在非暂时机器可读储存介质中)的计算机程序的处理器。此计算机程序(也被称为程序、软件、软件应用、或代码)可以任何形式的编程语言(包括编译语言或解释语言)写入，并且所述计算机程序可以任何形式(包括作为单机程序或作为模块、零件、子程序或适用于计算环境的其它单元)来部署。

如上文所提及，控制器136可以包括用于储存识别其中应针对每个层沉积供给材料的图案的数据目标(例如，计算机辅助设计(CAD)兼容文件)的非暂时计算机可读介质。例如，数据目标可以是STL格式的文件、3D制造格式(3MF)文件、或增材制造文件格式(AMF)文件。例如，控制器可以从远程计算机接收数据目标。控制器136中的处理器(例如，如由固件或软件所控制)可以解释从计算机接收的数据目标以产生控制AM设备100的部件以熔融针对每个层或层组规定的图案所必须的信号集。因此，控制器136可以控制能量射束的位置和强度。此外，如果将针对层的选定部分使用第二供给材料，那么控制器可以控制分配器向选定部分供应供给材料。

虽然本文献含有了许多具体实现方式细节，但不应将其视为对任何发明或可以要求的范围的限制，而应视为针对特定发明的特定实施方式的特定特征的描述。在本文献中在独立实施方式的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合实现。相反地，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以分开地在多个实施方式中实现或以任何适宜的子组合实现。此外，虽然特征可以在上文中被描述为在某些组合中起作用，并且甚至最初要求这样，但在一些情形中来自所要求的组合的一个或多个特征可以从组合中删去，并且所要求的组合可以指向子组合或子组合的变化。

例如，使用本文所描述的工艺和操作制造的物体的外表面可以对应于物体的任何表面特征。举例来说，在制造精密齿轮时，由于外表面是表面的并且被暴露于环境，所述外表面包括在精密齿轮的外圆周内的表面。精密齿轮的齿包括位于外圆周内的部分处的表面。在机械系统中使用精密齿轮期间，精密齿轮的齿接触其他物体并且因此可以获益于较低的表面粗糙度。

在另一示例中，物体可以是用于轴的轮毂，并且所述轮毂的外表面包括直接接触轴的轮毂的内圆周。虽然内圆周在轮毂的外部几何形状内，所述内圆周被暴露于环境且是表面的，并且由此形成轮毂的外表面的部分。可以包括在其他表面几何形状内的外表面的其他机械组件包括例如螺钉、凸轮、链轮、滑轮、和夹紧件。

虽然已经将第一粉末颗粒和第二粉末颗粒描述为在每个层中分配以获得变化的表面粗糙度，在一些情形中，在层组内的每个层中仅分配第一粉末颗粒。AM设备使用低能量射束熔融对应于物体的外表面的每个层中的选定区域。一旦AM设备分配构成层组的所有层，所述AM设备使用高能量射束熔融物体的内部部分内的层组。虽然仅通过每个层分布第一粉末颗粒，选定区域的低能量射束和逐层熔融获得与通过用于物体的内部部分的主体熔融操作所获得者相比较低的表面粗糙度。在选定区域内另外放置第二粉末颗粒进一步降低物体的外表面的表面粗糙度。

相似地，虽然已经将物体的内部部分的多层的主体熔融描述为由AM设备进行的操作的部分，在一些实现方式中，AM设备不进行主体熔融，而是逐层熔融内部部分。AM设备因此不分配经历主体熔融工艺的层组。为了在物体的外表面上获得较低的表面粗糙度，AM设备在对应于物体的外表面的每个层的选定区域内分配较小的第二粉末颗粒。另外使用主体熔融工艺可以进一步降低物体的外表面的表面粗糙度。虽然已经将能量源描述为单个激光器，两个或多个激光器(每个具有不同的功率)可以用于进行熔融操作。具有较低功率的一个激光器可以用于进行逐层熔融，并且具有较高功率的第二激光器可以用于进行主体熔融。替代或另外地，加热器灯可以用于通过层组中的数层或跨层的数个区域进行主体熔融。

·可以在不熔融内部中的层组的情况下使用较小的第二颗粒，例如，每个层可以每次独立地熔融。在此情形中，使用第二较小的颗粒仍可以向物体的表面提供降低的表面粗糙度。

·较小的第二颗粒的使用是可选的。独立层可以例如在对应于物体的边缘的部分处熔融，并且随后层组可以熔融，但不使用较小的第二颗粒。此提高产量，同时维持物体的表面的分辨率。

·不同的能量源(例如，第二激光器)可以用于熔融层组。第二激光器可以具有与用于熔融独立层的第一激光器不同的波长。

已经描述了数个实现方式。虽然如此，应理解，可以做出各种修改。由此，其他实现方式是在权利要求书的范围内。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.由国际局于2016年12月27日(27.12.16)收到的

一种物体的增材制造的方法，包括：

在支撑件上相继形成多个层，其中从所述多个层沉积一个层包括

在支撑件或下层上分配第一颗粒，所述第一颗粒具有第一平均直径；

在对应于所述物体的外表面的选定区域中的所述支撑件或所述下层上选择性地分配第二颗粒，使得所述层在整个层中具有所述第一颗粒并且在所述选定区域中具有所述第二颗粒，所述第二颗粒具有第二平均直径，所述第二平均直径是所述第一平均直径的至多1/2；和

熔融所述层的至少一部分。

2.如权利要求1所述的方法，包括在分配所述第一颗粒之后分配所述第二颗粒，使得所述第二颗粒浸渗入第一颗粒的一层中。

3.如权利要求2所述的方法，其中分配所述第一颗粒包括从贮槽跨所述支撑件或下层推动所述第一颗粒。

4.如权利要求2所述的方法，其中分配所述第二颗粒层包括从喷嘴喷射出所述第二颗粒。

5.如权利要求1所述的方法，包括混合所述第一颗粒和所述第二颗粒以提供颗粒混合物并且在所述选定区域中选择性地分配所述颗粒混合物。

6.如权利要求1所述的方法，其中熔融所述层的所述部分包括向所述第一颗粒和第二颗粒的所述层施加激光射束。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述第一颗粒和所述第二颗粒具有相同的材料组成。

8.一种物体的增材制造的方法，包括：

在支撑件上相继形成多个层，其中形成所述多个层包括沉积多层组，每层组包括多个层，并且从所述多个层沉积层组包括

针对所述层组中的每个层，在支撑件或下层上分配供给材料以提供所述层；

针对所述层组中的每个层，在分配所述供给材料以提供所述层之后和在分配后续层之前，通过向所述层施加来自单个激光器或离子射束源的第一激光射束或离子射束来熔融对应于所述物体的所述层的选定部分；和

在分配所述层组中的所有层之后，通过以大于所述第一激光射束或离子射束的功率向所述层施加来自所述单个激光器或离子射束源的第二激光射束或离子射束来熔融所述层组的延伸通过所述层组中的所有所述层延伸的体积。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述层的所述部分对应于所述物体的外表面。

10.如权利要求8所述的方法，其中在所述层组中的至少两个相邻层的区域具有横向地偏移的周边。

11.如权利要求10所述的方法，其中在所述层组中的至少两个相邻层的区域具有横向地偏移的周边，以便提供所述物体的倾斜的外表面。

12.如权利要求8所述的方法，其中分配所述供给材料包括

在所述支撑件或下层上分配第一颗粒，所述第一颗粒具有第一平均直径；

在选定区域中的所述支撑件或所述下层上选择性地分配第二颗粒，使得所述层在整个层中具有所述第一颗粒并且在所述选定区域中具有所述第二颗粒，所述第二颗粒具有第二平均直径，所述第二平均直径是所述第一平均直径的至多1/2。

13.(删除)

14.(删除)

15.如权利要求8所述的方法，其中所述层组包括三至十层。

16.一种用于形成物体的增材制造设备，包括：

支撑件；

第一分配器，用于在所述支撑件或下层上输送第一颗粒；

第二分配器，用于在所述支撑件或下层上选择性地输送第二颗粒；

能量源，用于熔融所述第一颗粒和所述第二颗粒；和

控制器，耦接至所述第一分配器、所述第二分配器和所述能量源并且经构造以致使所述设备在支撑件上相继形成多个层，其中所述控制器经构造以通过致使所述设备进行以下操作来从所述多个层形成一个层

分配所述第一颗粒和第二颗粒，使得所述层在整个层中具有所述第一颗粒并且在选定区域中具有所述第二颗粒，所述选定区域对应于所述物体的表面，并且

至少熔融所述层的包括所述选定区域的第一部分和所述层的不包括所述选定区域的第二部分。

17.如权利要求16所述的设备，其中所述选定区域对应于所述物体的外表面。

18.如权利要求17所述的设备，其中所述选定区域不包括所述层的其中熔融所述第一颗粒以提供所述物体的内部的至少一部分。

19.如权利要求23所述的设备，包括用于保存所述第一颗粒的第一贮槽和用于保存所述第二颗粒的第二贮槽，并且其中所述第一颗粒具有第一平均直径并且所述第二颗粒具有第二平均直径，所述第二平均直径是所述第一平均直径的至多1/2。

20.如权利要求16所述的设备，其中所述第一分配器包括：贮槽，所述贮槽邻近所述支撑件定位；和推动器，所述推动器经构造以从所述贮槽跨所述支撑件或下层推动所述第一颗粒。

21.如权利要求20所述的设备，其中所述第二分配器包括喷射器，所述喷射器具有用于喷射所述第二颗粒的喷嘴。

22.如权利要求16所述的设备，其中所述第二分配器包括混合器，所述混合器经构造以接收所述第一颗粒和所述第二颗粒并且向所述第一分配器提供颗粒混合物，并且所述控制器经构造以通过控制所述颗粒混合物从喷嘴的喷射来选择性地分配所述第二颗粒。

23.如权利要求16所述的设备，其中所述能量源包括激光或离子射束源。

24.一种用于形成物体的增材制造设备，包括：

支撑件；

分配器，用于在所述支撑件或下层上输送供给材料；

能量源，用于熔融所述供给材料，所述能量源包括单个激光器或离子射束源；

控制器，耦接至所述分配器和所述能量源并且经构造以致使所述设备在支撑件上相继形成多个层，其中所述多个层包括多层组，并且其中所述控制器经构造以通过致使所述设备进行以下操作来从所述多组形成层组

针对所述层组中的每个层，在支撑件或下层上分配供给材料以提供所述层；

针对所述层组中的每个层，在分配所述供给材料以提供所述层之后并且在分配后续层之前，通过向所述层施加来自单个激光器或离子射束源的第一激光射束或离子射束来熔融对应于所述物体的所述层的选定部分；和

在分配所述层组中的所有层之后，通过以大于所述第一激光或离子射束的功率向所述层施加来自相同单个激光器或离子射束源的第二激光射束或离子射束来熔融所述层组的延伸通过所述层组中的所有所述层的体积。

25.如权利要求24所述的设备，其中所述分配器包括用于在所述支撑件或下层上分配第一颗粒的第一分配器以及用于在选定区域中的所述支撑件或所述下层上选择性地分配第二颗粒的第二分配器。

26.如权利要求25所述的设备，其中所述控制器经构造以使得所述层在整个层中具有所述第一颗粒并且在所述选定区域中具有所述第二颗粒。

27.如权利要求25所述的设备，其中所述控制器经构造以致使在所述第一分配器分配所述第一颗粒之后所述第二分配器分配所述第二颗粒，使得所述第二颗粒浸渗入第一颗粒的层中。

28.(删除)

29.(删除)

30.(删除)

Claims (30)

1.一种物体的增材制造的方法，包括：

在支撑件上相继形成多个层，其中从所述多个层沉积一个层包括

在支撑件或下层上分配第一颗粒，所述第一颗粒具有第一平均直径；

在对应于所述物体的外表面的选定区域中的所述支撑件或所述下层上选择性地分配第二颗粒，使得所述层在整个层中具有所述第一颗粒并且在所述选定区域中具有所述第二颗粒，所述第二颗粒具有第二平均直径，所述第二平均直径是所述第一平均直径的至多1/2；和

熔融所述层的至少一部分。

2.如权利要求1所述的方法，包括在分配所述第一颗粒之后分配所述第二颗粒，使得所述第二颗粒浸渗入第一颗粒的一层中。

3.如权利要求2所述的方法，其中分配所述第一颗粒包括从贮槽跨所述支撑件或下层推动所述第一颗粒。

4.如权利要求2所述的方法，其中分配所述第二颗粒层包括从喷嘴喷射出所述第二颗粒。

5.如权利要求1所述的方法，包括混合所述第一颗粒和所述第二颗粒以提供颗粒混合物并且在所述选定区域中选择性地分配所述颗粒混合物。

6.如权利要求1所述的方法，其中熔融所述层的所述部分包括向所述第一颗粒和第二颗粒的所述层施加激光射束。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述第一颗粒和所述第二颗粒具有相同的材料组成。

8.一种物体的增材制造的方法，包括：

在支撑件上相继形成多个层，其中形成所述多个层包括沉积多层组，每层组包括多个层，并且从所述多个层沉积层组包括

针对所述层组中的每个层，在支撑件或下层上分配供给材料以提供所述层；

针对所述层组中的每个层，在分配所述供给材料以提供所述层之后和在分配后续层之前，熔融对应于所述物体的所述层的选定部分；和

在分配所述层组中的所有层之后，熔融所述层组的延伸通过所述层组中的所有所述层延伸的体积。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述层的所述部分对应于所述物体的外表面。

10.如权利要求8所述的方法，其中在所述层组中的至少两个相邻层的区域具有横向地偏移的周边。

11.如权利要求10所述的方法，其中在所述层组中的至少两个相邻层的区域具有横向地偏移的周边，以便提供所述物体的倾斜的外表面。

12.如权利要求8所述的方法，其中分配所述供给材料包括

在所述支撑件或下层上分配第一颗粒，所述第一颗粒具有第一平均直径；

在选定区域中的所述支撑件或所述下层上选择性地分配第二颗粒，使得所述层在整个层中具有所述第一颗粒并且在所述选定区域中具有所述第二颗粒，所述第二颗粒具有第二平均直径，所述第二平均直径是所述第一平均直径的至多1/2。

13.如权利要求8所述的方法，其中熔融所述层的所述选定部分包括向所述层施加第一激光射束或离子射束，并且熔融所述层组的所述体积包括向所述层组施加第二激光射束或离子射束。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述第二激光射束或离子射束具有大于所述第一激光射束或离子射束的功率。

15.如权利要求8所述的方法，其中所述层组包括三至十层。

16.一种用于形成物体的增材制造设备，包括：

支撑件；

第一分配器，用于在所述支撑件或下层上输送第一颗粒；

第二分配器，用于在所述支撑件或下层上选择性地输送第二颗粒；

能量源，用于熔融所述第一颗粒和所述第二颗粒；和

控制器，耦接至所述第一分配器、所述第二分配器和所述能量源并且经构造以致使所述设备在支撑件上相继形成多个层，其中所述控制器经构造以通过致使所述设备进行以下操作来从所述多个层形成一个层

分配所述第一颗粒和第二颗粒，使得所述层在整个层中具有所述第一颗粒并且在选定区域中具有所述第二颗粒，所述选定区域对应于所述物体的表面，并且

至少熔融所述层的包括所述选定区域的第一部分和所述层的不包括所述选定区域的第二部分。

17.如权利要求16所述的设备，其中所述选定区域对应于所述物体的外表面。

18.如权利要求17所述的设备，其中所述选定区域不包括所述层的其中熔融所述第一颗粒以提供所述物体的内部的至少一部分。

19.如权利要求23所述的设备，包括用于保存所述第一颗粒的第一贮槽和用于保存所述第二颗粒的第二贮槽，并且其中所述第一颗粒具有第一平均直径并且所述第二颗粒具有第二平均直径，所述第二平均直径是所述第一平均直径的至多1/2。

20.如权利要求16所述的设备，其中所述第一分配器包括：贮槽，所述贮槽邻近所述支撑件定位；和推动器，所述推动器经构造以从所述贮槽跨所述支撑件或下层推动所述第一颗粒。

21.如权利要求20所述的设备，其中所述第二分配器包括喷射器，所述喷射器具有用于喷射所述第二颗粒的喷嘴。

22.如权利要求16所述的设备，其中所述第二分配器包括混合器，所述混合器经构造以接收所述第一颗粒和所述第二颗粒并且向所述第一分配器提供颗粒混合物，并且所述控制器经构造以通过控制所述颗粒混合物从喷嘴的喷射来选择性地分配所述第二颗粒。

23.如权利要求16所述的设备，其中所述能量源包括激光或离子射束源。

24.一种用于形成物体的增材制造设备，包括：

支撑件；

分配器，用于在所述支撑件或下层上输送供给材料；

能量源，用于熔融所述供给材料；

控制器，耦接至所述分配器和所述能量源并且经构造以致使所述设备在支撑件上相继形成多个层，其中所述多个层包括多层组，并且其中所述控制器经构造以通过致使所述设备进行以下操作来从所述多组形成层组

针对所述层组中的每个层，在支撑件或下层上分配供给材料以提供所述层；

针对所述层组中的每个层，在分配所述供给材料以提供所述层之后并且在分配后续层之前，熔融对应于所述物体的所述层的选定部分；和

在分配所述层组中的所有层之后，熔融所述层组的延伸通过所述层组中的所有所述层的体积。

25.如权利要求24所述的设备，其中所述分配器包括用于在所述支撑件或下层上分配第一颗粒的第一分配器以及用于在选定区域中的所述支撑件或所述下层上选择性地分配第二颗粒的第二分配器。

26.如权利要求25所述的设备，其中所述控制器经构造以使得所述层在整个层中具有所述第一颗粒并且在所述选定区域中具有所述第二颗粒。

27.如权利要求25所述的设备，其中所述控制器经构造以致使在所述第一分配器分配所述第一颗粒之后所述第二分配器分配所述第二颗粒，使得所述第二颗粒浸渗入第一颗粒的层中。

28.如权利要求24所述的设备，其中所述能量源包括用于熔融所述层的所述选定部分的第一能量源和用于熔融所述层组的所述体积的第二能量源。

29.如权利要求28所述的设备，其中所述第一能量源包括第一激光或离子射束源并且所述第二能量源包括第二激光或离子射束源。

30.如权利要求29所述的设备，其中所述第二激光或离子射束源具有大于所述第一激光或离子射束源的功率。