CN107980023B - 用于增材制造的改进方法 - Google Patents
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Abstract
一种在增材制造中使用聚焦透镜(630)来形成三维物件的方法,所述三维物件通过利用高能射束(605)对在工作台上所提供的粉末床(660)的至少一个层的各部分连续熔合而形成,所述部分对应于三维物件的连续截面,所述方法包括使用所述聚焦透镜(630)进行以下操作的步骤:作为所述三维物件的在要被熔合的所述粉末下方的已熔合的厚度的函数,改变所述粉末床上的所述高能射束(605)的光斑尺寸。
Description
技术领域
本发明的各种实施例涉及一种用于形成三维物件的方法。
背景技术
自由成型制作(freeform fabrication)或增材制造(additive manufacturing)是一种用于通过对被施加到工作台的粉末层的所选部分连续(successive)熔合来形成三维物件的方法。在WO 2012/102655中公开了根据这个技术的方法和设备。
这样的设备可以包括:要在其上形成三维物件的工作台;粉末撒布器,其被布置成在工作台上敷设薄的粉末层,用于形成粉末床;高能射束源,用于把能量递送到粉末,借以发生粉末的熔合;单元(element),用于在粉末床之上控制由能量束源发出的能量束,以通过熔合粉末床的各部分来形成三维物件的截面;以及控制计算机,在所述控制计算机中存储关于三维物件的连贯的(consecutive)截面的信息。通过连贯地熔合由粉末撒布器连续敷设的粉末层的连贯形成的截面来形成三维物件。
已经表明,如果在所述增材制造设备中使用相同的设定,则要被建造的三维物件的不同形状可能会导致最终产品的不同的材料属性。由于这个原因,在本领域中需要在要被建造的三维物件中标识出至少一个如下设计参数:所述设计参数可以被用于操纵处理主题(process theme),以便改进材料特性。
发明内容
在此背景下,本发明的目标是要提供一种具有改进的材料特性的增材制造方法。上面提及的目标是通过根据包含在本文中的权利要求的特征而实现的。
根据各种实施例,提供了一种在增材制造设备中使用改动高能射束的光斑尺寸的至少一种手段(means)的方法,所述增材制造设备用于通过对在工作台上所提供的至少一个粉末层的各部分连续熔合来形成三维物件,所述部分对应于所述三维物件的连续截面,其中所述方法包括使用所述手段进行以下操作的步骤:作为三维物件的在要被熔合的粉末层下方的已熔合的厚度的函数(as a function of),改变高能射束的FWHM(半高全宽(FullWidth Half Maximum)),其中对于三维物件的减小的已熔合的厚度,减小高能射束的FWHM,以用于抵消熔化池的在熔合粉末时的不期望的加宽。
本发明的示例性的且非限制性的优点在于,可以减少或消除所建造的三维物件的负表面(negative surface)的多孔性。另一优点在于,利用本发明的聚焦光斑变化可以建造较薄的悬挂体(overhang),而在最终产品中没有任何夹杂物或多孔性,其中所述本发明的聚焦光斑变化是作为三维物件的在要被熔合的粉末层下方的已熔合的厚度的函数的聚焦光斑变化。
在本发明的实例实施例中,所述能量束是激光束或电子束。至少这个实施例的非限制性的优点在于,本发明独立于所使用的能量束源。
在本发明的又一实例实施例中,所述三维物件的厚度是粉末层上的直接在高能射束光斑下方的厚度。至少这个实施例的非限制性的优点在于,可以取决于粉末层中的直接在能量束下方的实际已熔合的厚度来定制能量束的形状。在其中三维物件在相对短的范围内具有众多厚度变化的情况下,这可能是特别有利的。
在本发明的又一实例实施例中,所述厚度是已被熔合的粉末层的总数。至少这个实施例的非限制性的优点在于,仅必须对自从形成三维物件开始以来已被熔合的粉末层的总数进行计数。至少这个实施例的另一非限制性的优点在于,可以忽略嵌入在已熔合的层中的少数几个未熔合的层、例如窄的冷却通道。
在本发明的又一实例实施例中,所述厚度是已被均匀地熔合在一起的粉末层的无间断的总数。至少这个实施例的非限制性的优点在于,所述厚度从最近未熔合的粉末层的顶表面开始,这意味着所述厚度不含所嵌入的未熔合的粉末层。
在本发明的又一实例实施例中,所述用于改动高能射束的FWHM的手段是包括下面各项的组当中的至少一项:聚焦透镜、散光透镜、真空度(vacuum level)、电子束源的栅极电位(grid potential)或者激光束源的孔径尺寸。至少这个实施例的非限制性的优点在于,可以彼此独立地使用各种手段来改动高能射束的FWHM。至少这个实施例的另一非限制性的优点在于,可以同时使用多种手段来增强改动效果。
在本发明的另一实例实施例中,所述函数是线性函数或多项式函数。至少这个实施例的非限制性的优点在于,对于不同的几何结构和/或材料,可以使用不同的函数。
根据本发明的另一方面,提供了一种用于通过连续地沉积各个单独的粉末材料层而形成三维物件的方法,所述粉末材料层被熔合在一起,以便形成所述物件,其中所述方法包括以下步骤:提供用于发射高能射束的至少一个高能射束源,以用于加热或熔合粉末材料中的至少一种:提供用于把高能射束偏转在粉末材料上的偏转源;提供用于改变高能射束的FWHM的手段;以及作为三维物件的在要被熔合的粉末下方的已熔合的厚度的函数,改变高能射束的FWHM,其中对于三维物件的减小的已熔合的厚度,减小高能射束的FWHM,以用于抵消熔化池的在熔合粉末时的不期望的加宽。
本发明的非限制性的优点在于,可以减少或消除所建造的三维物件的负表面的多孔性。另一优点在于,利用本发明的聚焦光斑变化,可以建造较薄的悬挂体,而在最终产品中没有任何夹杂物或多孔性,其中所述本发明的聚焦光斑变化是作为三维物件的在要被熔合的粉末层下方的已熔合的厚度的函数的聚焦光斑变化。
在本发明的实例实施例中,如果所述高能射束是激光束,则所述偏转源是至少一个可倾斜的反射镜或可倾斜的透镜。在另一实例实施例中,如果所述高能射束是电子束,则所述偏转源是偏转线圈。至少这些实施例的非限制性的优点在于,本发明的方法同等地适用于电子束源和激光束源。
在本发明的另一实例实施例中,对于整个扫描长度、整个截面和/或对于整个3维物件,工件上的在与扫描方向垂直的方向上的平均光斑尺寸小于工件上的在与扫描方向平行的方向上的平均光斑尺寸。至少这个实施例的非限制性的优点在于,独立于在与扫描方向平行的方向上改变光斑尺寸,由于已熔合的粉末层的厚度而可以在与扫描方向垂直的方向上改变平均光斑尺寸。
在本发明的又一实例实施例中,所述方法还包括接收所述至少一个三维物件的模型并且将所述至少一个三维物件的模型存储在一个或多个存储器储存区域内的步骤;并且至少所述改变高能射束的聚焦的步骤是经由执行一个或多个计算机处理器而实施的。至少这个实施例的非限制性的优点在于,本发明可以容易地被实施在现存的用于控制增材制造过程的控制单元中。
在本发明的另一方面中,提供了一种用于通过连续地沉积各个单独的粉末材料层而形成三维物件的计算机程序产品,所述粉末材料层被熔合在一起,以便形成所述物件,其中所述计算机程序产品包括其中存储有计算机可读程序代码部分的至少一个非瞬变计算机可读储存介质。所述计算机程序产品包括:被配置成提供用于发射高能射束的至少一个高能射束源的可执行部分,以用于加热或熔合粉末材料中的至少一种;被配置成提供用于把高能射束偏转在粉末材料上的偏转源的可执行部分;被配置成提供用于把高能射束聚焦在粉末材料上的聚焦透镜的可执行部分;被配置成利用至少一个聚焦透镜对粉末层上的高能射束进行整形的可执行部分,使得作为三维物件的在要被熔合的粉末下方的已熔合的厚度的函数,改变粉末床上的高能射束的光斑尺寸,以用于抵消熔化池的在熔合粉末时的不期望的加宽。
根据本发明的另一方面,提供了一种用于在增材制造设备中改动高能射束的光斑尺寸的方法,所述增材制造设备用于通过对在工作台上所提供的至少一个粉末层的各部分连续熔合而形成三维物件,所述部分对应于所述三维物件的连续截面。所述方法包括如下步骤:作为三维物件的在要被熔合的粉末层下方的已熔合的厚度的函数,改变高能射束的半高全宽(FWHM),其中对于三维物件的减小的已熔合的厚度,减小高能射束的FWHM,以用于抵消熔化池的在熔合粉末时的不期望的加宽。
作为非限制性的实例,在至少这个实施例中,所述改变步骤是通过选自包括以下各项的组的单元而实施的:聚焦透镜、散光透镜、真空度、电子束源的栅极电位或者激光束源的孔径尺寸。
根据本发明的另一方面,提供了一种用于通过连续地沉积各个单独的粉末材料层而形成三维物件的方法,所述粉末材料层被熔合在一起,以便形成所述物件。所述方法包括以下步骤:提供用于发射高能射束的至少一个高能射束源,用于熔合粉末材料:提供用于把高能射束偏转在粉末材料上的偏转源;提供被配置用于改变高能射束的半高全宽(FWHM)的至少一个组件;以及作为三维物件的在要被熔合的粉末下方的已熔合的厚度的函数,经由所述至少一个组件改变高能射束的FWHM,其中对于三维物件的减小的已熔合的厚度,减小高能射束的FWHM,以用于抵消熔化池的在熔合粉末时的不期望的加宽。
作为非限制性的实例,在至少这个实施例中,所述被配置用于改变FWHM的组件选自包括以下各项的组:聚焦透镜、散光透镜、真空度、电子束源的栅极电位或者激光束源的孔径尺寸。
在本发明的另一方面中,提供了一种用于通过连续地沉积各个单独的粉末材料层而形成三维物件的计算机程序产品,所述粉末材料层被熔合在一起,以便形成所述物件,其中所述计算机程序产品包括其中存储有计算机可读程序代码部分的至少一个非瞬变计算机可读储存介质。所述计算机可读程序代码部分包括:被配置成提供用于发射高能射束的至少一个高能射束源的可执行部分,以用于加热或熔合粉末材料中的至少一种;被配置成提供用于把高能射束偏转在粉末材料上的偏转源的可执行部分;被配置用于提供被布置成改变高能射束的半高全宽(FWHM)的组件的可执行部分;以及被配置成经由所述组件对粉末层上的高能射束进行整形的可执行部分,使得作为三维物件的在要被熔合的粉末下方的已熔合的厚度的函数而改变粉末床上的高能射束的光斑尺寸,以用于抵消熔化池的在熔合粉末时的不期望的加宽。
作为非限制性的实例,在至少这个实施例中,所述组件选自包括以下各项的组:聚焦透镜、散光透镜、真空度、电子束源的栅极电位或者激光束源的孔径尺寸。
附图说明
因此已概括地描述了本发明,现在将参照不一定是按比例绘制的附图,并且其中:
图1A-1B描绘出经过增材制造的三维物件的示意性截面的两个不同的实例实施例;
图2描绘出已熔合的层的作为光斑尺寸的函数的厚度的示意性曲线图的第一实例实施例;
图3描绘出可以在其中实施所述方法的自由成型制作或增材制造设备的实例实施例;
图4描绘出已熔合的层的作为光斑尺寸的函数的厚度的示意性曲线图的第二实例实施例;
图5描绘出根据本发明的方法的示意性流程图;
图6描绘出用于在基于激光束的系统中实现适当的射束光斑形状的实例实施例;
图7描绘出用于在基于电子束的系统中实现适当的射束光斑形状的实例实施例;
图8描绘出已熔合的层的作为射束光斑尺寸、射束粉末和射束偏转速度的函数的厚度的示意性曲线图的实例实施例;
图9是根据各种实施例的示例性系统1020的框图;
图10A是根据各种实施例的服务器1200的示意性框图;
图10B是根据各种实施例的示例性移动装置1300的示意性框图;以及
图11A-b描绘出具有改变光斑尺寸的不同方式的两条扫描线。
具体实施方式
现在,将在下文中参考附图来更完整地描述本发明的各种实施例,其中示出了本发明的一些但不是所有实施例。的确,可以以许多不同形式体现本发明的实施例,并且不应将本发明的实施例解释为限于本文中阐述的实施例。相反,提供这些实施例,使得本公开将满足可适用的法律要求。除非以其他方式限定,否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所涉及的领域的一个普通技术人员通常知晓并理解的含义相同的含义。除非以其他方式指明,本文在可替换和起连接作用这两种意义上使用术语“或”。自始至终,相似的编号指代相似的单元。
更进一步,为了促进对本发明的理解,下面限定多个术语。本文中限定的术语具有如在与本发明相关的领域中的普通技术人员通常理解的含义。诸如“一”、“一个”和“该”之类的术语并不意图指代仅单数实体,而是包括一般类别,该一般类别的具体实例可以用于说明。本文中的专有名词用于描述本发明的具体实施例,但是它们的使用并没有划定本发明的界限,除了如在权利要求中所概括的那样。
如本文中使用的术语“三维结构”等一般指代意图用于特定目的的意图制作的或实际制作的(例如,一种或多种结构材料的)三维配置。这样的结构等可以例如借助于三维CAD系统来进行设计。
如本文在各种实施例中使用的术语“电子束”指代任何带电粒子束。带电粒子束的源可以包括电子枪、直线加速器等。
图3描绘出可以在其中实施本发明的方法的自由成型制作或增材制造设备300的实施例。该设备300包括:电子枪302;两个粉末加料斗306、307;控制单元340;起始板316;建造储槽(build tank)312;粉末分配器310;建造平台314;射束管理光学装置305;以及真空室320。
真空室320能够借助真空系统而维持真空环境,所述系统可以包括涡轮分子泵、涡旋泵、离子泵以及一个或多个阀门,这些对于本领域技术人员是众所周知的,并且因此在本上下文中不需要进一步解释。所述真空系统由控制单元340控制。
电子枪302正生成电子束,所述电子束被用于熔化提供在起始板316上的粉末材料318或者将所述粉末材料318熔合在一起。电子枪302可以被提供在真空室320中,或者与真空室320相结合地来提供。控制单元340可以被用于控制和管理从电子束枪302发射出的电子束。射束管理光学装置305可以包括可以电连接到控制单元340的至少一个聚焦线圈、至少一个偏转线圈和至少一个散光线圈。在本发明的实例实施例中,电子枪可以生成如下可聚焦的电子束:所述可聚焦的电子束具有为大约60kV的加速电压并且具有处于0至10kW的范围内的射束功率。当通过利用能量束逐层熔合粉末而建造三维物件时,真空室中的压力可以处于1x10-3至1x10-6mBar的范围内。
根据本发明,不是使用一个或多个电子束源,而是可以使用一个或多个激光束源来生成一个或多个激光束,以用于熔化粉末材料。如果仅使用一个或多个激光束源,则真空室320是可选的。
粉末加料斗306、307包括要被提供在建造储槽312中的起始板316上的粉末材料。所述粉末材料例如可以是纯金属或金属合金,比如钛、钛合金、铝、铝合金、不锈钢、Co-Cr-W合金等等。不是使用两个粉末加料斗,而是可以使用一个粉末加料斗。在另一实例实施例中,可以使用另一种已知类型的粉末馈送器和/或粉末储存器。
粉末分配器310被布置成在起始板316上敷设薄的粉末材料层。在工作循环期间,建造平台314将在每个添加的粉末材料层之后关于射线枪被连续地降低,其中所述射线枪是基于电子束或激光束的。为了使这个移动成为可能,在本发明的一个实施例中,建造平台314被布置成在垂直方向上是可移动的,也就是说在通过箭头P指示的方向上是可移动的。这意味着建造平台314开始于初始位置,在该初始位置中已在起始板316上敷设了具有必要厚度的第一粉末材料层。此后,结合敷设新的粉末材料层,降低建造平台314,以用于形成三维物件330的新的截面。用于降低建造平台314的手段例如可以是通过装有齿轮、调节螺杆等等的伺服引擎。
通过对粉末床的各部分连续熔合而形成的三维物件包括提供所述三维物件的模型的步骤,其中所述部分对应于所述三维物件的连续截面。所述模型可以经由CAD(计算机辅助设计)工具生成。
通过根据数种方法在工作台之上均等地分配粉末,可以在工作台316上提供第一粉末层。分配粉末的一种方式是要通过耙指(rake)系统收集从加料斗306、307落下的材料。在建造储槽之上移动耙指,由此在起始板之上分配粉末。在耙指的下部与起始板或前一个粉末层的上部之间的距离确定分配在起始板之上的粉末的厚度。通过调节建造平台314的高度,可以容易地调节粉末层厚度。
在工作台316之上引导能量束,从而引起第一粉末层在所选位置熔合,以形成三维物件的第一截面。所述能量束可以是一个或多个电子束和/或一个或多个激光束。根据由控制单元340给出的指令,在工作台316之上引导所述射束。在控制单元340中存储了用于如何针对三维物件的每层控制能量束的指令。
在完成第一层之后,也就是说在熔合粉末材料以取得三维物件的第一层之后,在工作台316上提供第二粉末层。优选地,按照与前一层相同的方式来分配第二粉末层。粉末分配器具有单耙指系统的形式,也就是说在那里,一个耙指正截住从左侧粉末加料斗306和右侧粉末加料斗307全部二者落下的粉末,像这样的耙指可以改变设计。
在已将第二粉末层分配到工作台316上之后,能量束被引导在工作台之上,从而引起第二粉末层在所选位置熔合,以形成三维物件的第二截面。第二层中的已熔合的部分可以被接合到第一层的已熔合的部分。通过不仅熔化最上层中的粉末,而且熔化直接在最上层下方的层的至少一小部分厚度,第一层和第二层中的已熔合的部分可以被熔化在一起。
图1A描绘出经过增材制造的三维物件100的示意性截面的第一实例实施例。三维物件100包括具有厚度D1的第一区段110和具有厚度D2的第二区段,其中D2<<D1。所述三维物件被嵌入在未熔合的粉末材料120中。要被熔合的新粉末层130被布置在三维物件100和未熔合的粉末120的顶上。利用高能射束源150实现新粉末层130的熔合。当来自高能射束源150的射束160被布置成熔合在三维物件100的第一区段110上方的粉末层时,所述射束160正具有第一FWHM(半高全宽)。当来自高能射束源150的射束170被布置成熔合在三维物件100的第二区段140上方的粉末层时,所述射束170正具有第二FWHM(半高全宽)。
第一射束160的第一FWHM大于第二射束170的第二FWHM。第一射束160和第二射束170可以自同一个高能射束源150放射出,也就是说仅偏转设定是不同的。在另一实例实施例中,第一射束160和第二射束170可以自两个不同的高能射束源放射出。所述高能射束源可以是激光束源和/或电子束源。如果使用多个高能射束源,则所述多个高能射束源可以是相同类型或不同类型的高能射束源,例如是至少一个激光束源和至少一个电子束源。在另一实例实施例中,所述高能射束源可以是相同类型的高能射束源,但是可以具有不同的特性,例如具有第一类型的电子发射单元的第一电子束源和具有第二电子发射单元的第二电子束源。
在图1A中,三维物件100的第一部分110正具有与第二区段140相比更大的厚度。根据本发明,对于三维物件100的较大的已熔合的厚度,高能射束的FWHM也较大。由于这个原因,针对第二区段140的第二高能射束170的FWHM小于针对第一区段110的第一高能射束160的FWHM。针对三维物件100的已熔合的层的减少的厚度减少FWHM已经证明为抵消了熔化池的在熔合粉末层130时的不期望的加宽。原因是,未熔合的粉末层的热导率低于已熔合的区段。如果要形成三维物件100的薄的部分(例如第二区段140),来自高能射束的热量往往会被未熔合的粉末120反射回去。这一热量的向回反射可能使熔化池加宽,这可能引起诸如多孔性、尺度改变(dimension changes)和/或改动的微结构之类的不期望的效应。
图2示意性地描绘出已熔合的层的作为光斑尺寸或FWHM的函数的厚度的曲线图。从图2可以看到,作为三维物件中的已熔合的层的增加的厚度的函数,光斑尺寸线性地增加。或者,如图4中所描绘的那样,已熔合的层的作为光斑尺寸的函数的厚度是非线性的。在图4中,光斑尺寸对于已熔合的层的预先确定的厚度将达到最大尺度,所述光斑的最大尺度将被用于三维物件的其余各层。在增材制造中,射束光斑的面积可以处于μm2范围内。
在各种示例性实施例中,作为三维物件的在要被熔合的粉末下方的已熔合的厚度的函数,射束光斑尺寸可以沿着扫描线改变。
图1B描绘出经过增材制造的三维物件190的示意性截面的第二实例实施例。三维物件190包括具有厚度D1的第一区段110、具有厚度D2的第二区段140、具有厚度D4的第三区段142以及具有厚度D5的第四区段144。窄的通道180正分别把第一和第二区段100和140分别与第三和第四区段142和144分开。
如在图1A中那样,D2<<D1。另外,在图1B中,D3<<D1,D4<<D1,D2<<D5,D3<<D5,D4<D5。
三维物件190被嵌入在未熔合的粉末材料120中。要被熔合的新粉末层130被布置在三维物件100和未熔合的粉末120的顶上。利用高能射束源150实现新粉末层130的熔合。当来自高能射束源150的射束160被布置成熔合在三维物件100的第一区段110上方的粉末层时,所述射束160正具有第一FWHM(半高全宽)。当来自高能射束源150的射束170被布置成熔合在三维物件100的第二区段140上方的粉末层时,所述射束170可以具有第二或第三FWHM(半高全宽)。
第二FWHM与图1A中完全相同,因为该第二FWHM仅与第二区段140的厚度有关。第三FWHM与厚度D3有关,所述厚度D3为厚度D2、D4和窄的通道180之和。第三FWHM可以被用于其中第二区段140正与第三区段142重叠的区域。第二FWHM可以被用于其中第二区段140并不与第三区段142重叠的地方,也就是说第二区段140仅正与窄的通道180重叠。三维物件的厚度可以是已被熔合的粉末层包括未熔合的层(例如D3)的总数。或者,三维物件的厚度可以是已被熔合的粉末层的无间断的总数,也就是说,所述厚度并不包含任何未熔合的粉末层、例如D2。第二区段140的底表面和第三区段142的底表面是负表面的实例。
不同的FWHM可以按照与关于图1A所公开的方式相同的方式自相同的或不同的高能射束源放射出。
图5描绘出根据本发明的方法的示意性流程图,所述方法用于通过连续地沉积各个单独的粉末材料层来形成三维物件,所述粉末材料层被熔合在一起,以便形成所述物件。
在标示了510的第一步骤中,正提供用于发射高能射束的至少一个高能射束源,以用于熔合粉末材料。所述高能射束源可以是至少一个电子束源和/或至少一个激光束源。
在标示了520的第二步骤中,偏转源被提供用于把高能射束偏转在粉末材料上。电子束可以由一个或多个偏转线圈偏转。激光束可以由一个或多个可倾斜的透镜或可倾斜的反射镜偏转。
在标示了530的第三步骤中,提供用于改变高能射束的FWHM的手段。所述用于改变电子束的FWHM的手段可以是一个或多个聚焦线圈、一个或多个散光线圈。还可以通过改变真空度而改变电子束FWHM,真空室中的较高压力往往会使电子束发散。还可以通过改变三极管电子束发射设计中的栅极电位而改变电子束FWHM。增加的栅极电位可以减小电子束的FWHM。
对于激光束,可以使用聚焦透镜和/或散光透镜来改变FWHM。还可以通过改变被布置在激光束源与目标之间的光程中的孔径尺寸而改变激光束的FWHM。
在标示了540的第四步骤中,作为三维物件的在要被熔合的粉末下方的已熔合的厚度的函数,改变高能射束的FWHM,其中对于三维物件的减小的已熔合的厚度,减小高能射束的FWHM,以用于抵消熔化池的在熔合粉末时的不期望的加宽。要被熔合的层越薄,为了实现所期望的材料特性所需要的高能射束的FWHM就越小。随着已熔合的三维物件的厚度正增加,FWHM被增加。按照线性方式或按照多项式方式,作为FWHM或射束光斑尺寸的函数,可以改变已熔合的粉末材料层的厚度。
在实例实施例中,在已熔合的粉末层的预先确定的厚度上方,FWHM是恒定的。
对于低于预先确定的值的射束功率,可以使用基本上圆形的射束光斑来熔合粉末材料。如果将射束功率增加超出预先确定的值并且由此将扫描速度增加超出预先确定的值,则所述材料可能开始沸腾,而不是熔化。这个材料沸腾的原因是,能量束的偏转或扫描速度将是过快的,使得来自能量束的热量将没有足够的时间穿透到要被熔合的材料中。在能量束的功率过高并且由此偏转速度过快的情况下,表面温度将变得过高,使得要被熔合的材料反而被蒸发。
通过使所述光斑伸展(protract),也就是扩展平行于扫描方向的光斑尺度并且基本上保持其垂直于扫描方向的尺度,可以解决蒸发问题。对于高于预先确定的值的射束功率和扫描速度,可以在平行于扫描方向的方向上使射束光斑伸展。通过让射束光斑平行于扫描方向伸展,可以减小表面温度,因为射束中的功率被分布在更大的区域之上。因为这个在更大的区域之上的射束功率分布,来自射束光斑的热量可以具有足够的时间穿透到材料中,并且由此使来自熔化池的辐射的能量最小化,而且由此使材料的沸腾或蒸发最小化。通过使射束光斑平行于扫描方向伸展,在维持熔合或焊接的分辨率的情况下,与如果会已使用圆形光斑的情况相比可以使用更大的射束功率。经过伸展的射束光斑可以遵循预定的扫描路径,使得射束光斑的更长尺度遵循该射束路径,也就是说不管预定的射束路径的方向如何,垂直于扫描方向的尺度都小于平行于扫描方向的尺度。
图6描绘出基于激光束的系统中的射束管理光学装置的实例实施例。激光束605正自激光束源610放射出。在到达可以是基于层的增材制造过程中的粉末层的目标表面660之前,激光束605正经过散光透镜系统620、聚焦透镜系统630、偏转透镜系统640以及可选的反射表面650。控制单元680可以正控制激光束源610和透镜系统620、630、640。聚焦透镜630系统可以包括一个或多个透镜,所述透镜相对于光轴可以是可旋转的和/或可倾斜的和/或可平移的(可以沿着光轴移动)。聚焦透镜系统630可以在目标表面660上正创建预先确定的射束光斑尺寸。聚焦透镜系统630中的透镜可以是完全或部分透明的。偏转透镜系统640可以包括一个或多个透镜,所述透镜相对于光轴可以是可旋转的和/或可倾斜的和/或可平移的(可以沿着光轴移动)。偏转透镜系统640可以把射束光斑定位在目标表面660处的给定限制内的任何预先确定的位置处,所述给定限制通过射束光斑的最大偏转来限定。
聚焦透镜系统630可以改动激光束的尺寸。激光束的尺寸可以作为三维物件的已熔合的厚度的函数而改变,正如前文中所描述的那样。
散光透镜系统620可以包括一个或多个透镜,所述透镜相对于光轴可以是可旋转的和/或可倾斜的和/或可平移的(可以沿着光轴移动)。当射束被偏转时,某些像差被引入到射束光斑中,这正取决于偏转的程度。取决于偏转的程度,射束或多或少地失真,这可以由散光透镜系统620补偿。散光透镜系统620可以刻意地使射束光斑形状失真,以便在平行于射束偏转方向的方向上使射束光斑伸展。在平行于偏转方向的方向上的伸展程度可以至少正取决于能量束的射束功率。
图7描绘出基于电子束的系统中的射束管理光学装置的实例实施例。电子束750正自电子束源710放射出。在到达可以是基于层的增材制造过程中的粉末层的目标表面760之前,电子束750可以正经过散光透镜系统720、聚焦透镜系统730、偏转透镜系统740。控制单元680可以控制电子束源和射束整形光学装置。聚焦透镜系统730可以包括一个或多个聚焦线圈。聚焦透镜系统730可以在目标表面760上创建预先确定的射束光斑尺寸。
偏转透镜系统740可以包括一个或多个偏转线圈。偏转透镜系统740可以把射束光斑定位在目标表面760处的给定限制内的任何预先确定的位置处,所述给定限制由射束光斑的最大偏转来限定。
散光透镜系统720可以包括一个或多个散光线圈。当射束被偏转时,某些像差被引入到射束光斑中,这正取决于偏转的程度。取决于偏转的程度,射束可以或多或少地失真,这可以由散光透镜系统720补偿。不仅可以对射束光斑的可能由其他透镜系统引入的失真进行补偿,而且散光透镜系统720还可以刻意地使射束光斑形状失真,以便在平行于射束偏转方向的方向上使射束光斑伸展。在平行于偏转方向的方向上的伸展程度可以至少正取决于能量束的射束功率。在实例实施例中,作为高于预先确定的射束功率的射束功率的线性函数,可以平行于偏转方向地使射束光斑形状伸展。在另一实例实施例中,作为高于预先确定的射束功率的射束功率的多项式函数,可以平行于偏转方向地使射束光斑形状伸展。在实例实施例中,可以使用多个散光透镜在工件的任意位置生成经过伸展的射束的任意取向。
聚焦透镜系统730可以改动电子束的尺寸。电子束的尺寸可以作为三维物件的已熔合的厚度的函数而改变,正如前文中所描述的那样。在某些实施例中,电子束的尺寸可以说明射束的聚焦程度。举例来说,有较大尺寸的射束光斑可以说明焦点相对未对准的射束,而对于相对小的射束光斑则反之说明相对聚焦的射束。在本文其他地方已描述了FWHM可以随着物件的厚度被减小而减小(并且反之亦然)的地方,应当理解的是,随着已熔合的物件层的厚度增加,聚焦将按照类似的方式减小(渐渐变得更加焦点未对准)。换句话说,最为聚焦(例如完美聚焦)的射束可以被提供用于熔合(对应于三维物件的最薄剖面(profile)的)初始层(因为不存在先前熔合的厚度),而当已熔合的层的厚度随着时间增加时(例如随着熔合各连续层的过程进展),聚焦则被减弱。如前面所提及的“完美聚焦”的状态对应于由此产生的射束和/或射束光斑中的最大特异性、锐度或清晰度的状态。
在基于激光束和基于电子束的系统中,平行于偏转方向的伸展可以不仅取决于能量束的功率,而且还取决于目标表面上的位置。更特别地,除了能量束功率之外,能量束的伸展可以取决于目标表面上的能量束光斑的实际熔合或焊接位置。在增材制造过程中,所述伸展可以取决于能量束光斑相对于要被熔合的图案的实际位置,也就是说与在扫描线的起始或停止位置处相比,在扫描长度的中间区段可以使用伸展更多的射束光斑。如果正在熔化轮廓,则可以取决于轮廓的衍生物(derivate)以及相距轮廓衍生物的距离而在熔化轮廓期间改动伸展。在实例实施例中,可以选择工件上的射束光斑的伸展、功率和扫描速度,以便优化建造时间。
在本发明的实例实施例中,对于整个扫描长度、整个截面和/或对于整个3维物件,工件上的在与扫描方向垂直的方向上的平均光斑尺寸小于工件上的在与扫描方向平行的方向上的平均光斑尺寸。
作为三维物件的已熔合的厚度的函数的前面所公开的伸展和FWHM变化可以被组合。
利用经过伸展的射束光斑进行熔合可以具有使用更高的射束光斑功率和更高的射束扫描速度的效果。与具有相同的功率并且具有等于经过伸展的射束光斑的较小尺度的直径的圆形光斑相比,经过伸展的射束光斑对于给定的扫描速度可以减小表面温度。与具有等于经过伸展的射束光斑的较小尺度的直径的圆形光斑相比,经过伸展的射束光斑可以在保留在与扫描方向垂直的方向上的分辨率的同时允许更高的扫描速度。经过伸展的射束光斑可以允许热量穿透到材料中,而不是如利用圆形光斑而可能是的情况那样使材料蒸发。与具有相同的功率并且具有等于经过伸展的射束光斑的较小尺度的直径的圆形光斑相比,经过伸展的射束光斑对于经过增材制造的3维物件可以减小制造时间。
图11A描绘出沿着扫描线具有不同射束光斑尺寸的扫描线1100的从上方来看的视图。第一射束光斑1110在沿着扫描方向的方向上被伸展,所述扫描方向沿着扫描线1100。第二射束光斑1120基本上是圆形的。在与扫描方向垂直的方向上的尺度对于第一和第二射束光斑1110和1120分别是相等的。第二射束光斑1120可以被用于熔化在三维物件的相对薄的已熔合的厚度的顶上的粉末层。第一射束光斑1110可以被用于熔化在三维物件的相对厚的已熔合的厚度的顶上的粉末层。
图11B描绘出沿着扫描线具有不同射束光斑尺寸的扫描线1100’的从上方来看的视图。第一射束光斑1130基本上是圆形的并且具有第一直径。第二射束光斑1140基本上是圆形的并且具有第二直径,其中第二直径<第一直径。在这个实施例中,在与扫描方向垂直的方向上的尺度正因为第一和第二射束光斑1130和1140而分别是不同的。第二射束光斑1140可以被用于熔化在三维物件的相对薄的已熔合的厚度的顶上的粉末层。第一射束光斑1130可以被用于熔化在三维物件的相对厚的已熔合的厚度的顶上的粉末层。
图8描绘出本发明的另一实例实施例的示意性曲线图,其中,作为三维物件的各已熔合的层的厚度的函数,改变射束光斑尺寸、射束功率和/或射束偏转速度。为了进一步改进最终三维物件的材料特性,不仅可以作为三维物件的各已熔合的层的厚度的函数而改变射束光斑尺寸,而且还可以作为三维物件的各已熔合的层的厚度的函数而改变射束功率和/或射束偏转速度。射束光斑尺寸、射束功率和射束偏转速度作为各已熔合的层的厚度的函数的变化的组合不仅正增加输入参数,以用于使得有可能实现所期望的材料特性。所述输入参数中的两个或三个的组合还可以给出大于其单独效果之和的组合效果。
在本发明的另一方面中,提供了一种程序单元,所述程序单元在计算机上执行时被配置和被布置用于实施一种用于通过连续熔合粉末床的各部分而形成至少一个三维物件的方法,所述部分对应于所述三维物件的连续截面,所述方法包括以下步骤:提供用于发射高能射束的至少一个高能射束源,以用于熔合粉末材料;提供用于把高能射束偏转在粉末材料上的偏转源;提供用于改变高能射束的FWHM的手段;作为三维物件的在要被熔合的粉末下方的已熔合的厚度的函数,改变高能射束的FWHM,其中对于三维物件的减小的已熔合的厚度,减小高能射束的FWHM,以用于抵消熔化池的在熔合粉末时的不期望的加宽。
所述程序单元可以被安装在计算机可读储存介质中。所述计算机可读储存介质可以是如在本文中的其他地方描述的任何控制单元,或者是另一分开的且截然不同的控制单元。所述计算机可读储存介质和程序单元(所述程序单元可以包括其中体现的计算机可读程序代码部分)还可以被包含在非瞬变计算机程序产品之内。下面依次提供关于这些特征和配置的进一步细节。
如所提及的那样,本发明的各种实施例可以以各种方式实施,该各种方式包括被实施为非瞬变计算机程序产品。计算机程序产品可以包括存储应用、程序、程序模块、脚本、源代码、程序代码、目标代码、字节代码、编译代码、解释代码、机器代码、可执行指令等等(本文中也称作可执行指令、用于执行的指令、程序代码和/或本文中可互换地使用的类似术语)的非瞬变计算机可读储存介质。这样的非瞬变计算机可读储存介质包括所有计算机可读介质(其包括易失性和非易失性介质)。
在一个实施例中,非易失性计算机可读储存介质可以包括软盘、柔性盘(flexibledisk)、硬盘、固态储存器(SSS)(例如,固态驱动器(SSD)、固态卡(SSC)、固态模块(SSM))、企业级闪存驱动器、磁带或者任何其他非瞬变磁介质等等。非易失性计算机可读储存介质还可以包括穿孔卡、纸带、光学标记片(optical mark sheet)(或者具有孔图案或其他光学可辨认记号的任何其他物理介质)、压缩盘只读存储器(CD-ROM)、压缩盘压缩盘可重写装置(CD-RW)、数字多功能盘(DVD)、蓝光盘(BD)、任何其他非瞬变光学介质等等。这样的非易失性计算机可读储存介质还可以包括只读存储器(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)、闪速存储器(例如,串行、与非、或非等等)、多媒体存储器卡(MMC)、安全数字(SD)存储器卡、智能媒体卡、压缩闪速(CF)卡、存储器棒等等。进一步,非易失性计算机可读储存介质还可以包括导电桥接随机存取存储器(CBRAM)、相变随机存取存储器(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)、电阻性随机存取存储器(RRAM)、硅氧化氮氧化硅存储器(SONOS)、浮动结栅随机存取存储器(FJG RAM)、千足虫存储器、赛道存储器等等。
在一个实施例中,易失性计算机可读储存介质可以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)、第二代双数据速率同步动态随机存取存储器(DDR2 SDRAM)、第三代双数据速率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)、晶闸管RAM(T-RAM)、零电容器(Z-RAM)、Rambus内嵌式存储器模块(RIMM)、双内嵌式存储器模块(DIMM)、单内嵌式存储器模块(SIMM)、视频随机存取存储器VRAM、高速缓冲存储器(包括各种级别)、闪速存储器、寄存器存储器等等。将意识到,在实施例被描述成使用计算机可读储存介质的地方,可以用其他类型的计算机可读储存介质代替上述计算机可读储存介质,或者除上述计算机可读储存介质外还可以使用其他类型的计算机可读储存介质。
如应当意识到的那样,本发明的各种实施例还可以被实施为方法、设备、系统、计算装置、计算实体等等,如本文在其他地方已经描述的那样。照此,本发明的实施例可以采取执行存储在计算机可读储存介质上的指令以实施某些步骤或操作的设备、系统、计算装置、计算实体等等的形式。然而,本发明的实施例还可以采取实施某些步骤或操作的完全硬件的实施例的形式。
下面参考设备、方法、系统和计算机程序产品的框图和流程图图示来描述各种实施例。应当理解,框图和流程图图示中的任一个的每一个框分别都可以部分地由计算机程序指令实施,例如实施为在计算系统中的处理器上执行的逻辑步骤或操作。这些计算机程序指令可以被加载到计算机(诸如专用计算机或者产生具体配置的机器的其他可编程数据处理设备)上,以致在计算机或其他可编程数据处理设备上执行的指令实施在一个或多个流程图框中指定的功能。
这些计算机程序指令还可以存储在可引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式起作用的计算机可读存储器中,以致存储在计算机可读存储器中的指令产生包括用于实施在一个或多个流程图框中指定的功能性的计算机可读指令的制造物件。计算机程序指令还可以被加载到计算机或其他可编程数据处理设备上,以引起一系列操作步骤在计算机或其他可编程设备上被实施,以产生计算机实施的过程,以致在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实施在一个或多个流程图框中指定的功能的操作。
相应地,框图和流程图图示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和用于执行指定功能的程序指令的组合。还应当理解,框图和流程图图示的每一个框以及框图和流程图图示中的框的组合可以由执行指定功能或操作的专用的基于硬件的计算机系统或者通过专用硬件和计算机指令的组合来实施。
图9是可连同本发明的各种实施例使用的示例性系统1020的框图。在至少所图解说明的实施例中,系统1020可以包括一个或多个中央计算装置1410、一个或多个分布式计算装置1420和一个或多个分布式手持或移动装置1300,这些装置全部被配置为经由一个或多个网络1430与中央服务器1200(或控制单元)处于通信。尽管图9将各种系统实体图解说明为分开的、独立的实体,但各种实施例并不限于该特定架构。
根据本发明的各种实施例,一个或多个网络1430可能能够根据多个第二代(2G)、2.5G、第三代(3G)和/或第四代(4G)移动通信协议等等中的任何一个或多个来支持通信。更特别地,一个或多个网络1430可能能够根据2G无线通信协议IS-136(TDMA)、GSM和IS-95(CDMA)来支持通信。而且,例如,一个或多个网络1430可能能够根据2.5G无线通信协议GPRS、增强数据GSM环境(EDGE)等等来支持通信。另外,例如,一个或多个网络1430可能能够根据诸如采用宽带码分多址(WCDMA)无线电接入技术的通用移动电话系统(UMTS)网络之类的3G无线通信协议来支持通信。一些窄带AMPS(NAMPS)以及(一个或多个)TACS网络也可能受益于本发明的实施例,如双模或更高模移动站(例如,数字/模拟或TDMA/CDMA/模拟电话)所应当的那样。作为又一实例,系统1020的组件中的每一个都可以被配置成根据诸如例如射频(RF)、蓝牙(Bluetooth™)、红外(IrDA)、或者任意多种不同有线或无线联网技术(包括有线或无线个域网(“PAN”)、局域网(“LAN”)、城域网(“MAN”)、广域网(“WAN”)等等)之类的技术来彼此通信。
尽管在图9中将(一个或多个)装置1200、1300、1410、1420图解说明为在相同网络1430之上彼此通信,但这些装置同样可以在多个分开的网络之上通信。
根据一个实施例,除了从服务器1200接收数据外,分布式装置1410、1420和/或1300可以进一步被配置成独自地收集和传输数据。在各种实施例中,装置1410、1420和/或1300可能能够经由诸如小型键盘、触摸板、条形码扫描仪、射频标识(RFID)读取器、接口卡(例如调制解调器等)或接收机之类的一个或多个输入单元或装置来接收数据。装置1410、1420和/或1300可能进一步能够将数据存储到一个或多个易失性或非易失性存储器模块,并例如通过将数据显示给操作该装置的用户或通过例如在一个或多个网络1430之上传输数据来经由一个或多个输出单元或装置输出数据。
在各种实施例中,服务器1200包括用于执行根据本发明的各种实施例的一个或多个功能的各种系统,该一个或多个功能包括本文更特别地示出和描述的那些功能。然而,应当理解,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,服务器1200可能包括用于执行一个或多个相似功能的多种替换装置。例如,在某些实施例中,服务器1200的至少部分可以坐落于(一个或多个)分布式装置1410、1420和/或(一个或多个)手持或移动装置1300上,如可针对特定应用而可期望的那样。如下面将进一步详细描述的那样,在至少一个实施例中,(一个或多个)手持或移动装置1300可以包含可被配置以便提供用于与服务器1200通信的用户接口的一个或多个移动应用1330,全部如下面同样将进一步详细描述的那样。
图10A是根据各种实施例的服务器1200的示意图。服务器1200包括经由系统接口或总线1235与服务器之内的其他单元进行通信的处理器1230。在服务器1200中还包括用于接收和显示数据的显示/输入装置1250。该显示/输入装置1250可以是例如与监视器组合使用的键盘或指点装置。服务器1200进一步包括存储器1220,该存储器1220优选地包括只读存储器(ROM)1226和随机存取存储器(RAM)1222两者。服务器的ROM 1226用于存储基本输入/输出系统1224(BIOS),该基本输入/输出系统1224(BIOS)包含有助于在服务器1200之内的单元之间传送信息的基本例程。本文中先前已经描述各种ROM和RAM配置。
另外,服务器1200包括用于将信息存储在各种计算机可读介质(诸如硬盘、可移除磁盘或CD-ROM盘)上的至少一个储存装置或程序储存器210,诸如硬盘驱动器、软盘驱动器、CD Rom驱动器或光盘驱动器。如本领域的一个普通技术人员将意识到的那样,这些储存装置1210中的每个都通过适当接口而连接到系统总线1235。储存装置1210及其关联的计算机可读介质提供针对个人计算机的非易失性储存。如本领域的一个普通技术人员将意识到的那样,上述计算机可读介质可以被本领域中已知的任何其他类型的计算机可读介质替换。这样的介质包括例如磁带盒、闪速存储器卡、数字视频盘和伯努利盒式磁带(Bernoullicartridge)。
尽管未示出,但根据实施例,服务器1200的储存装置1210和/或存储器可以进一步提供数据储存装置的功能,该数据储存装置可以存储可由服务器1200访问的历史和/或当前递送数据和递送条件。在这方面,储存装置1210可以包括一个或多个数据库。术语“数据库”指代存储在计算机系统中(诸如经由关系数据库、层级数据库或网络数据库)的数据或记录的结构化集合,且照此不应以限制的方式来解释。
包括例如处理器1230可执行的一个或多个计算机可读程序代码部分的多个程序模块(例如,示例性模块1400-1700)可以由各种储存装置1210且在RAM 1222之内存储。这样的程序模块还可以包括操作系统1280。在这些和其他实施例中,各种模块1400、1500、1600、1700在处理器1230和操作系统1280的辅助下控制服务器1200的操作的某些方面。在另外其他实施例中,应当理解,在不脱离本发明的范围和本质的情况下,还可以提供一个或多个附加的和/或替换的模块。
在各种实施例中,程序模块1400、1500、1600、1700由服务器1200执行,且被配置成生成一个或多个图形用户接口、报告、指令和/或通知/报警,全部是对系统1020的各种用户来说可接入和/或可传输的。在某些实施例中,用户接口、报告、指令和/或通知/报警可以经由一个或多个网络1430而可接入,该一个或多个网络1430可以包括因特网或其他可行通信网络,如先前讨论的那样。
在各种实施例中,还应当理解,模块1400、1500、1600、1700中的一个或多个可以可替换地和/或附加地(例如,一式二份地(in duplicate))本地存储在装置1410、1420和/或1300中的一个或多个上,并可以由装置1410、1420和/或1300的一个或多个处理器执行。根据各种实施例,模块1400、1500、1600、1700可以向一个或多个数据库发送数据,从一个或多个数据库接收数据,并利用一个或多个数据库中包含的数据,该一个或多个数据库可以由一个或多个分开的、链接的和/或联网的数据库组成。
用于与一个或多个网络1430的其他单元对接和通信的网络接口1260也坐落于服务器1200之内。本领域的一个普通技术人员将意识到,服务器1200组件中的一个或多个可以坐落于在地理上远离其他服务器组件。此外,服务器1200组件中的一个或多个可以被组合,和/或实施本文描述的功能的附加组件也可以被包括在服务器中。
尽管前面描述了单个处理器1230,但如本领域的一个普通技术人员将认识到的那样,服务器1200可以包括连同彼此进行操作以执行本文描述的功能性的多个处理器。除存储器1220外,处理器1230还可以连接到用于显示、传输和/或接收数据、内容等等的至少一个接口或其他装置。在这个方面,(一个或多个)接口可以包括用于传输和/或接收数据、内容等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,如下面将进一步详细描述的那样。用户输入接口进而可以包括允许实体从用户接收数据的多种装置(诸如小型键盘、触摸显示器、操纵杆或其他输入装置)中的任一种。
再进一步,尽管参考了“服务器”1200,但如本领域的一个普通技术人员将认识到的那样,本发明的实施例并不限于传统地限定的服务器架构。再进一步,本发明的实施例的系统并不限于单个服务器或者类似网络实体或大型机计算机系统。在不脱离本发明的实施例的精神和范围的情况下,同样可以使用包括连同彼此进行操作以提供本文描述的功能性的一个或多个网络实体的其他类似架构。例如,在不脱离本发明的实施例的精神和范围的情况下,同样可以使用彼此协作以与服务器1200相关联地提供本文描述的功能性的两个或更多个个人计算机(PC)、类似电子装置或手持便携式装置的网状网络。
根据各种实施例,可以或可以不利用本文描述的计算机系统和/或服务器来实现过程的许多各个单独的步骤,并且计算机实施的程度可以不同,如可针对一个或多个特定应用可期望和/或有益的那样。
图10B提供了代表可连同本发明的各种实施例使用的移动装置1300的图示示意图。移动装置1300可以由各方操作。如图10B中所示,移动装置1300可以包括天线1312、发射机1304(例如,无线电)、接收机1306(例如,无线电)、以及分别将信号提供给发射机1304和接收机1306且从发射机1304和接收机1306接收信号的处理单元1308。
分别被提供给发射机1304和接收机1306且从发射机1304和接收机1306接收的信号可以包括符合适用的无线系统的空中接口标准的信令数据,以与各种实体(诸如服务器1200、分布式装置1410、1420等等)进行通信。在这一方面,移动装置1300可能能够利用一种或多种空中接口标准、通信协议、调制类型和接入类型来进行操作。更特别地,移动装置1300可以根据多种无线通信标准和协议中的任一种来进行操作。在特定实施例中,移动装置1300可以根据诸如GPRS、UMTS、CDMA2000、1xRTT、WCDMA、TD-SCDMA、LTE、E-UTRAN、EVDO、HSPA、HSDPA、Wi-Fi、WiMAX、UWB、IR协议、蓝牙协议、USB协议和/或任何其他无线协议之类的多种无线通信标准和协议来进行操作。
经由这些通信标准和协议,移动装置1300可以根据各种实施例、使用诸如非结构化补充服务数据(USSD)、短消息服务(SMS)、多媒体消息传递服务(MMS)、双音多频信令(DTMF)和/或订户标识模块拨号器(SIM拨号器)之类的构思来与各种其他实体进行通信。移动装置1300还可以将改变、插件和更新下载到例如其固件、软件(例如,包括可执行指令、应用、程序模块)和操作系统。
根据一个实施例,移动装置1300可以包括位置确定装置和/或功能性。例如,移动装置1300可以包括GPS模块,其被适配成获取例如纬度、经度、高度、地理编码、航线(course)和/或速度数据。在一个实施例中,GPS模块通过识别视野中的卫星的数目和那些卫星的相对位置来获取数据,有时也称为星历数据。
移动装置1300还可以包括用户接口(其可以包括被耦合到处理单元1308的显示器1316)和/或用户输入接口(被耦合到处理单元308)。用户输入接口可以包括允许移动装置1300接收数据的多个装置中的任何装置,诸如小型键盘1318(小型硬键盘或小型软键盘)、触摸显示器、语音或运动接口或其他输入装置。在包括小型键盘1318的实施例中,小型键盘可以包括(或引起显示)常规数字(0-9)和相关键(#、*)以及用于操作移动装置1300的其他键,并且可以包括整组字母键或可以被激活以提供整组字母数字键的一组键。除了提供输入之外,用户输入接口还可以用于例如激活或停用某些功能、诸如屏保程序和/或睡眠模式。
移动装置1300还可以包括易失性储存器或存储器1322 和/或非易失性储存器或存储器1324,所述易失性储存器或存储器1322 和/或非易失性储存器或存储器1324可以是嵌入式的和/或可以是可移除的。例如,非易失性存储器可以是ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪速存储器、MMC、SD存储器卡、存储器棒、CBRAM、PRAM、FeRAM、RRAM、SONOS、赛道存储器等等。易失性存储器可以是RAM、DRAM、SRAM、FPM DRAM、EDO DRAM、SDRAM、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM、RDRAM、RIMM、DIMM、SIMM、VRAM、高速缓冲存储器、寄存器存储器等等。易失性和非易失性储存器或存储器可以存储数据库、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、目标代码、字节代码、编译代码、解释代码、机器代码、可执行指令等等,以实施移动装置1300的功能。
移动装置1300还可以包括摄像机1326和移动应用1330中的一个或多个。摄像机1326可以根据各种实施例被配置为附加的和/或可替换的数据收集特征,借以一个或多个项目可以由移动装置1300经由摄像机来读取、存储和/或传输。移动应用1330可以进一步提供如下特征:经由所述特征,可利用移动装置1300实施各种任务。可以提供各种配置,如可针对作为整体的移动装置1300和系统1020的一个或多个用户而可期望的那样。
本发明并不限于上面描述的实施例,并且许多修改在随后的权利要求的范围之内都是可能的。这样的修改可以例如涉及使用与所例证的诸如激光束之类的电子束相比不同的能量束源。可以使用除了金属粉末之外的其他材料,诸如下述项的非限制性实例:导电聚合物、和导电陶瓷的粉末。的确,本领域普通技术人员会能够使用前文中所包含的信息来修改本发明的各种实施例,其中的修改方式并没有被字面描述但是仍然被所附的权利要求涵盖,这是因为其实现基本上相同的功能,以达到基本上相同的结果。因此,要理解的是,本发明并不限于所公开的具体实施例,并且修改和其他实施例意图被包括在随附的权利要求的范围之内。虽然本文中采用了具体术语,但是这些术语仅在一般性的和描述性的意义上被使用,而非出于限制的目的。
Claims (8)
1.一种用于通过连续地沉积各个单独的粉末材料层而形成三维物件的方法,所述粉末材料层被熔合在一起,以便形成所述物件,所述方法包括以下步骤:
提供用于发射电子束的至少一个电子束源,以用于熔合所述粉末材料:
提供用于把所述电子束偏转在所述粉末材料上的偏转源;
提供用于改变所述电子束的FWHM的手段;
确定所述三维物件的在要被熔合的所述粉末下方的已熔合的厚度是否超过预定厚度;以及
只有当所确定的已熔合的厚度小于所述预定厚度时,才改变所述电子束的所述FWHM,其中:
所述改变所述电子束的所述FWHM包含对于所述三维物件的减小的已熔合的厚度来减小所述FWHM,以用于抵消熔化池的在熔合所述粉末时的不期望的加宽,并且对于整个扫描长度、整个截面和/或对于整个3维物件,工件上的在与所述电子束的扫描方向垂直的方向上的所述电子束的平均光斑尺寸小于所述工件上的在与所述电子束的所述扫描方向平行的方向上的所述电子束的平均光斑尺寸。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述三维物件的所述厚度是在所述粉末层上的直接在所述电子束的光斑下方的厚度。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述厚度是已被熔合的粉末层的总数。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述厚度是已被均匀地熔合在一起的粉末层的无间断的总数。
5.根据权利要求1所述的方法,还包括以下步骤:作为所述三维物件的在要被熔合的所述粉末下方的所述已熔合的厚度的函数,改变所述电子束的偏转速度和/或射束功率。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,所述偏转源是偏转线圈。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,所述方法还包括接收所述至少一个三维物件的模型并且将所述至少一个三维物件的模型存储在一个或多个存储器储存区域内的步骤;并且
至少所述改变高能射束的聚焦的步骤是经由执行一个或多个计算机处理器而实施的。
8.一种非瞬变计算机可读储存介质,其中存储有计算机可读程序代码部分,其中,当处理器运行所述计算机可读程序代码部分时,所述计算机可读程序代码部分实施一种用于通过连续地沉积各个单独的粉末材料层而形成三维物件的方法,所述粉末材料层被熔合在一起,以便形成所述物件,所述方法包括以下步骤:
提供用于发射电子束的至少一个电子束源,以用于熔合所述粉末材料:
提供用于把所述电子束偏转在所述粉末材料上的偏转源;
提供用于改变所述电子束的FWHM的手段;
确定所述三维物件的在要被熔合的所述粉末下方的已熔合的厚度是否超过预定厚度;以及
只有当所确定的已熔合的厚度小于所述预定厚度时,才改变所述电子束的所述FWHM,其中:
所述改变所述电子束的所述FWHM包含对于所述三维物件的减小的已熔合的厚度来减小所述FWHM,以用于抵消熔化池的在熔合所述粉末时的不期望的加宽,并且
对于整个扫描长度、整个截面和/或对于整个3维物件,工件上的在与所述电子束的扫描方向垂直的方向上的所述电子束的平均光斑尺寸小于所述工件上的在与所述电子束的所述扫描方向平行的方向上的所述电子束的平均光斑尺寸。
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