CN109676134A - 增材制造装置 - Google Patents

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CN109676134A CN201811209140.4A CN201811209140A CN109676134A CN 109676134 A CN109676134 A CN 109676134A CN 201811209140 A CN201811209140 A CN 201811209140A CN 109676134 A CN109676134 A CN 109676134A
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Abstract

本申请提出了一种包括构建模块的增材制造装置。所述构建模块包括支撑结构和形成于所述支撑结构中的集成构建单元。所述集成构建单元包括：腔室；形成于所述腔室中的粉末供应隔室，所述粉末供应隔室包括粉末材料；以及包括构建平台的构建隔室，所述构建隔室形成于所述腔室中且邻近所述粉末供应隔室。所述集成构建单元还包括隔板，其设置在所述粉末供应隔室和所述构建隔室之间。本申请还提出了一种包括多个构建模块的增材制造装置。

Description

增材制造装置
技术领域
本申请的实施例大体上涉及增材制造装置。更具体地，本申请的实施例涉及包括紧凑的集成构建单元的增材制造装置。
背景技术
粉末床技术是增材制造工艺的一些实例。然而，在粉末床技术中，当构建在粉末床中进行时，常规的增材制造系统可能使用大量的粉末。这在考虑使用许多这种系统的工厂环境时，可能是成本高昂的。不直接熔化到零件中而是储存在相邻粉末床中的粉末可能是有问题的，原因是其可增加活塞系统的重量，使密封和腔室压力问题变得复杂，且可增大污染的可能性。此外，构建所需的一些粉末可能稀有，且量很少。
因此，仍然需要能允许最小化增材制造设备中的粉末用量和浪费的增材制造设备。
发明内容
在一方面，本申请涉及一种包括构建模块的增材制造装置。所述构建模块包括支撑结构和形成于所述支撑结构中的集成构建单元。所述集成构建单元包括：腔室；形成于所述腔室中的粉末供应隔室；以及形成于所述腔室中邻近所述粉末供应隔室的构建隔室。所述粉末供应隔室包括粉末材料。所述构建隔室包括构建平台。所述集成构建单元还包括隔板，其设置在所述粉末隔室和所述构建隔室之间。
在另一方面，本申请涉及一种包括多个构建模块的增材制造装置。多个模块的每个构建模块包括支撑结构和形成于所述支撑结构中的集成构建单元。所述集成构建单元包括腔室。所述腔室包括粉末供应隔室和构建隔室，所述粉末供应隔室形成于所述腔室中，所述构建隔室形成于所述腔室中且邻近所述粉末供应隔室。隔板设置在所述粉末隔室和所述构建隔室之间。所述粉末供应隔室包括粉末材料，所述构建隔室包括构建平台。
具体地，本申请技术方案1涉及一种包括构建模块的增材制造装置。所述构建模块包括支撑结构和形成于所述支撑结构中的集成构建单元。所述集成构建单元包括腔室、形成于所述腔室中的粉末供应隔室、以及形成于所述腔室中且邻近所述粉末供应隔室。所述粉末供应隔室包括粉末材料。所述构建隔室包括构建平台。所述集成构建单元还包括隔板，其设置在所述粉末供应隔室和所述构建隔室之间。
本申请技术方案2涉及根据技术方案1所述的增材制造装置，其中，所述所述腔室的横截面尺寸小于100毫米。
本申请技术方案3涉及根据技术方案1所述的增材制造装置，其中，所述粉末供应隔室还包括供应活塞，所述供应活塞被配置成将所需量的粉末材料从所述粉末供应隔室供应到铺粉器以形成构建层，所述铺粉器被配置成将所供应的粉末材料铺送在所述构建隔室的构建平台上。
本申请技术方案4涉及根据技术方案1所述的增材制造装置，其还包括能量模块，所述能量模块包括定向能量源，所述定向能量源被配置成将能量束引导到分布在所述构建平台上的粉末材料上以形成构建层。
本申请技术方案5涉及根据技术方案1所述的增材制造装置，其中，所述构建平台被配置成竖直向下移动构建层厚度增量，所述供应活塞被配置成将所需量的粉末材料从所述粉末供应隔室供应至所述铺粉器，以形成后续的构建层，所述铺粉器被配置成在所述构建隔室的构建平台上铺送所供应的粉末材料，所述定向能量源被配置成将能量束引导到分布在所述构建平台上的粉末材料上，以形成所述后续的构建层。
本申请技术方案6涉及根据技术方案1所述的增材制造装置，其中，所述腔室具有圆形横截面轮廓或直线横截面轮廓。
本申请技术方案7涉及一种包括多个构建模块的增材制造装置。所述多个构建模块的每个构建模块包括支撑结构和形成于所述支撑结构中的集成构成单元。所述集成构成单元包括腔室、形成于所述腔室中的粉末供应隔室、以及形成于所述腔室中且邻近所述粉末供应隔室的构建隔室。所述粉末供应隔室包括粉末材料。所述构建隔室包括构建平台。所述集成构成单元还包括隔板，其设置在所述粉末供应隔室和所述构建隔室之间。
本申请技术方案8涉及根据技术方案7所述的增材制造装置，其中所述腔室的横截面尺寸小于100毫米。
本申请技术方案9涉及根据技术方案7所述的增材制造装置，其中，所述多个构建模块包括4到100个构建模块。
本申请技术方案10涉及根据技术方案7所述的增材制造装置，其中，所述增材制造装置被配置成使用所述多个构建模块同时制造多个零件。
本申请技术方案11涉及根据技术方案7所述的增材制造装置，其中，所述多个构建模块的每个构建模块的粉末供应隔室中的粉末材料是相同的。
本申请技术方案12涉及根据技术方案7所述的增材制造装置，其中，所述多个构建模块的至少两个构建模块的粉末供应隔室中的粉末材料是不同的。
本申请技术方案13涉及根据技术方案7所述的增材制造装置，其还包括铺粉器，所述铺粉器被配置成将所需量的粉末材料从所述粉末供应隔室铺送到所述多个构建模块的每个构建模块的构建隔室中的构建平台。
本申请技术方案14涉及根据技术方案7所述的增材制造装置，其中，所述多个构建模块的每个构建模块包括铺粉器，所述铺粉器被配置成将所需量的粉末材料从所述粉末供应隔室铺送到所述多个构建模块的对应构建模块的构建隔室中的构建平台。
本申请技术方案15涉及根据技术方案7所述的增材制造装置，其还包括能量模块，所述能量模块包括定向能量源，所述定向能量源被配置成将能量束引导到分布在所述多个构建模块的每个构建模块的构建隔室中的构建平台上的粉末材料上，以形成多个构建层。
本申请技术方案16涉及根据技术方案7所述的增材制造装置，其还包括多个能量模块，所述多个能量模块的每个能量模块包括定向能量源，所述定向能量源被配置成将能量束引导到分布在所述多个构建模块的对应构建模块的构建隔室中的构建平台上的粉末材料上，以形成多个构建层。
本申请技术方案17涉及根据技术方案7所述的增材制造装置，其中，所述多个构建模块的每个构建模块被配置成形成相同厚度的构建层。
本申请技术方案18涉及根据技术方案7所述的增材制造装置，其中，所述多个模块的至少两个构建模块被配置成形成不同厚度的构建层。
本申请技术方案19涉及根据技术方案7所述的增材制造装置，其中，所述多个构建模块中的至少一个腔室具有圆形横截面轮廓。
本申请技术方案20涉及根据技术方案7所述的增材制造装置，其中，所述多个构建模块中的至少一个腔室具有直线横截面轮廓。
通过参照以下详细描述可以更容易地理解本申请的这些和其它特征、实施例和优点。
附图说明
当参照附图阅读以下详细描述时，本申请的特征、方面和优点将变得更好理解，其中：
图1图示根据本申请的一些实施例的增材制造装置的示意图；
图2图示根据本申请的一些实施例的增材制造装置的侧视图；
图3A图示根据本申请的一些实施例的增材制造装置的侧视图；
图3B图示根据本申请的一些实施例的增材制造装置的侧视图；
图3C图示根据本申请的一些实施例的增材制造装置的侧视图；
图3D图示根据本申请的一些实施例的增材制造装置的侧视图；
图4图示根据本申请的一些实施例的增材制造装置的示意图；
图5图示根据本申请的一些实施例的增材制造装置的示意图；
图6图示根据本申请的一些实施例的增材制造装置的侧视图；
图7图示根据本申请的一些实施例的增材制造装置的侧视图；
图8图示根据本申请的一些实施例的增材制造装置的侧视图；以及
图9图示根据本申请的一些实施例的增材制造装置的示意图。
具体实施方式
在以下说明书和权利要求书中，将引用若干术语，所述术语应定义为具有以下含义。除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数个提及物。如本文所使用，除非上下文另有明确规定，否则术语“或”并不意味着是排他性的，而是指存在的参考部件中的至少一个，且包括其中可存在参考部件的组合的情况。
如本文中在整个说明书以及权利要求书中所使用的近似语言可以应用于修饰可以许可的方式变化而不会导致其相关的基本功能改变的任何定量表示。因此，通过例如“大约”和“基本上”等术语修饰的值将不限于指定的精确值。在一些情况下，近似语言可以对应于用于测量所述值的仪器的精度。类似地，“无(free)”可以结合术语使用，且可包括不大的数目或微量，不过仍认为是没有所修饰的术语。此处以及在整个说明书以及权利要求书中，范围限制可以组合和/或互换；除非内容或语言另外指示，否则此类范围得以识别且包括其中所包括的所有子范围。
如前面提到的，常规的增材制造工艺可能导致增大粉末用量和浪费。本申请中描述的方法至少部分通过以小型紧凑布置将粉末供应隔室紧挨着构建平台并进而解决了所指出的常规的增材制造设备的缺点。
在一些实施例中，提出一种增材制造装置。所述增材制造装置包括构建模块。所述构建模块包括支撑结构和形成于所述支撑结构中的集成构建单元。所述集成构建单元包括：腔室；形成于所述腔室中的粉末供应隔室；以及形成于所述腔室中邻近所述粉末供应隔室的构建隔室。所述粉末供应隔室包括粉末材料。所述构建隔室包括构建平台。所述集成构建单元还包括设置在粉末隔室和构建隔室之间的隔板。
根据本申请中描述的实施例，增材制造装置能够使用增材制造工艺形成期望的物体或结构。“增材制造”是在本申请中用来描述涉及逐层构造或增材制造的过程(与常规机加工过程的材料去除相反)的术语。这种工艺也可以称作“快速制造工艺”。增材制造工艺通过依序和反复地沉积且接合材料层来形成净形或近净形结构。如本文所使用，“近净形(near-net shape)”意指增材制造的结构形成得极接近结构的最终形状，从而在增材制造过程之后无需大量传统机械精加工技术，例如机械加工或研磨。增材制造系统和方法包括例如但不限于光聚合固化(vat photopolymerization)、粉末床融合、粘结剂喷射、材料喷射、片材层合、材料挤出、定向能量沉积和混合系统。这些系统和方法可包括例如但不限于立体光刻；数字光处理；扫描、自旋和选择性光固化，连续液体界面生成；选择性激光烧结；直接金属激光烧结；选择性激光熔融；电子束熔融；选择性热烧结；多喷嘴融合；平滑曲率打印；多喷嘴建模；分层物体制造；选择性沉积层压；超声增材制造；熔接丝制造；熔合沉积建模；激光金属沉积；激光近形制造；直接金属沉积；混合系统；以及这些方法和系统的组合。这些方法和系统可使用例如但不限于所有形式的电磁辐射、加热、烧结、熔化、固化、结合、巩固、压制、嵌入和其组合。
这些方法和系统使用的材料包括，例如但不限于聚合物、塑料、金属、陶瓷、沙子、玻璃、蜡、纤维、生物质、复合物和这些材料的混合。这些材料可以适合特定材料和方法或系统的各种形式用在这些方法和系统中，包括例如但不限于液体、固体、粉末、板、箔、带、丝、球团、液体、浆、线、雾化、糊剂和这些形式的组合。
在某些实施例中，适合的增材制造工艺包括但不限于本领域技术人员已知的那些工艺，例如，直接金属激光熔化(DMLM)，直接金属激光烧结(DMLS)，直接金属激光沉积(DMLD)，激光工程净成形(LENS)，选择性激光烧结(SLS)，选择性激光熔化(SLM)，电子束熔化(EBM)，熔融沉积建模(FDM)，粘结剂喷射技术或其组合。
图1图示根据本公开的一些实施例的增材制造装置100。如图1中图示，增材制造装置100包括构建模块110。构建模块110包括支撑结构120。支撑结构120是刚性结构，并限定工作面121。在图1中，支撑结构120图示为具有矩形横截面轮廓，然而，在本公开的范围内也可以包括任何其它适合的横截面轮廓。其它适合的横截面轮廓的非限制性实例包括任何其它直线横截面轮廓(例如，方形横截面轮廓、三角形横截面轮廓或梯形横截面轮廓)、圆形横截面轮廓或椭圆横截面轮廓。
支撑结构120还包括形成于支撑结构120中的集成构建单元130。本发明中使用的术语“集成构建单元”指在紧凑单元中包括彼此相邻的粉末供应隔室和构建隔室的构建单元。
再参照图1，集成构建单元130包括腔室140。如图1中图示，腔室140包括形成于支撑结构120的工作面中的腔室开口141。腔室140的特征为横截面轮廓，横截面轮廓可以是圆形横截面轮廓或直线横截面轮廓。适合的直线横截面轮廓的非限制性实例包括方形横截面轮廓、矩形横截面轮廓、三角形横截面轮廓或梯形横截面轮廓。图1中的实例实施例出于图示目的图示圆形横截面轮廓。
腔室140的特征还有横截面尺寸10，例如，对于圆形横截面轮廓为直径，或者对于矩形横截面轮廓为长度或宽度。在图1的背景中使用的术语横截面尺寸指腔室140的直径。在一些实施例中，腔室140的横截面尺寸10小于100毫米。因此，在图1中图示的圆形横截面轮廓的背景中，腔室140的横截面尺寸(即直径)10小于100毫米。在一些实施例中，腔室140的横截面尺寸小于60毫米。在某些实施例中，腔室140的横截面尺寸小于或等于50.8毫米(2英寸)。
继续参照图1，腔室140包括粉末供应隔室142和构建隔室144，粉末供应隔室142形成于腔室140中，构建隔室144形成于腔室140中且邻近粉末供应隔室142。粉末供应隔室142和构建隔室144由隔板150隔开。这与增材制造工艺使用的常规构建模块形成对比，常规的构建模块在支撑结构中包括彼此间隔开的粉末供应隔室和构建隔室，粉末供应隔室和构建隔室不设置成彼此邻近。此外，如图1中所图示，粉末供应隔室142特征为尺寸42，构建隔室144的特征为尺寸44。因此，如图1中图示，腔室140的横截面尺寸10是粉末供应隔室的尺寸42和构建隔室144的尺寸44的和。如前面提到的，在一些实施例中，尺寸42和尺寸44的和小于100毫米。在一些实施例中，尺寸42和尺寸44的和小于60毫米。在某些实施例中，尺寸42和尺寸44的和小于或等于50.8毫米(2英寸)。这与增材制造工艺使用的常规构建模块形成对比，常规构建模块使用具有大得多的横截面尺寸的隔室，会使用明显更大量的粉末材料。
现在参照图2，图示增材制造装置100的构建模块110的侧视图。构建模块110包括支撑结构120和形成于支撑结构中的集成构建单元130。集成构建单元130包括：腔室140；形成于腔室140中的粉末供应隔室142；以及形成于腔室140中邻近粉末供应隔室142的构建隔室144。粉末供应隔室142和构建隔室144由隔板150隔开。
如图2中图示，粉末供应隔室142包括粉末材料143。适合的粉末材料的非限制性实例可包括金属(包括金属合金)粉末、聚合物粉末、陶瓷粉末或其组合。粉末供应隔室142还包括供应活塞145。供应活塞145可以是可在粉末供应隔室142内竖直移动的任何适合的结构。供应活塞145还可以操作地联接到致动器(图中未示出)，致动器可操作以选择性向上或向下移动供应活塞145。
构建隔室144还包括构建平台146，构建平台146可在构建隔室144中竖直移动。与供应活塞145类似，构建平台可以可操作地联接到致动器(图中未示出)，致动器可操作以选择性向上或向下移动构建平台146。用于供应活塞145和构建平台146的适合致动器的非限制性实例可包括气动汽缸，液压汽缸，滚珠螺杆致动器，电子直线致动器或其组合。此外，用于供应活塞145和构建平台146的致动器的操作原理可以相同或不同。
继续参照图2，构建模块110还包括铺粉器160。在一些实施例中，铺粉器160可以是刚性的横向细长的结构，其设置在工作面121上或者接触工作面121，且可在工作面121上移动。铺粉器160可以可操作地连接至致动器(图中未示出)，致动器可操作以选择性平行于工作面121移动铺粉器160。如图2中所描绘，铺粉器160从右向左移动，将粉末从粉末供应隔室142供应到构建隔室144。应当了解，粉末供应隔室142和构建隔室144的位置可以颠倒，铺粉器160可以从左向右移动，将粉末从粉末供应隔室142供应到构建隔室144。
现在参照图1和图2，增材制造装置100还包括能量模块170。能量模块170包括定向能量源172，定向能量源172被配置成将能量束“E”引导到分布在构建平台146上的粉末材料143上，形成构建层147(图3C中示出)。
定向能量源172可包括可操作以产生具有合适功率和其他操作特性的束以在构建过程期间熔化和熔合粉末的任何装置，这在下面将更详细地描述。适合的定向能量源包括但不限于激光装置、电子束装置、红外(IR)装置、紫外(UV)装置或其组合。激光装置包括在功率范围和其它操作条件操作以熔化粉末材料143的任何激光装置，例如但不限于光纤激光器、CO2激光器或ND-YAG激光器。
在一些实施例中，还可以使用束转向设备174引导来自定向能量源172的能量束。束转向设备可包括一个或多个反射镜、棱镜或透镜。束转向设备还可以操作地联接到一个或多个致动器(图中未示出)，并布置成使得来自定向能量源172的能量束可聚焦成期望的光斑大小，并转向到在与工作面121重合的X-Y平面内的期望的位置。
在图3A-3D的背景中关于一个构建周期，进一步描述根据本公开的一些实施例的增材制造装置100的操作。如图3A中所示，粉末供应隔室142中的供应活塞145被配置成将所需量的粉末材料143从粉末供应隔室142供应到铺粉器160。如图3A中所图示，当供应活塞145在粉末供应隔室142中向上(方向12)移动时，所需量的粉末材料143可以升高，并暴露在工作面121之上。暴露到工作面上的粉末材料的量可以由适合的致动器(图中未示出)控制。此外，由供应活塞145供应的粉末材料的量可能对一个构建层147是足够的(后面详细描述)。如前面提到的，在某些实施例中，粉末供应隔室142可包含足以形成零件但不过量的粉末材料143，从而可能最小化粉末浪费。
现在参照图3B，铺粉器160被配置成将所供应的粉末材料143铺送到构建隔室144的构建平台146上。因此，在构建周期中，在由供应活塞145向铺粉器160供应所需量的粉末材料143之后，铺粉器160在水平方向(方向11)移动，在构建平台146上沉积所供应的粉末材料。定向能量源172将能量束“E”引导到分布在构建平台146上的粉末材料上，形成如图3C中示出的构建层147。
在形成构建层147之后，构建平台146被配置成向下竖直移动如图3D中示出的构建层厚度“T”增量，因此完成一个构建周期。在随后的构建周期中，供应活塞145被配置成将所需量的粉末材料143从粉末供应隔室142供应到铺粉器160，以形成后续的构建层147。铺粉器160被配置成将所供应的粉末材料铺送到构建隔室144的构建平台146上，定向能量源172被配置成将能量束“E”引导到分布在构建平台146上的粉末材料上，以形成后续的构建层147。构建周期可以重复，直到完成期望的零件。
在一些实施例中，也提出包括如本发明中上面描述的多个构建模块的增材制造装置。多个模块的每个构建模块包括支撑结构和形成于支撑结构中的集成构建单元。集成构建单元包括腔室。腔室包括粉末供应隔室和构建隔室，粉末供应隔室形成于腔室中，构建隔室形成于腔室中且邻近粉末供应隔室。隔板设置在粉末隔室和构建隔室之间。粉末供应隔室包括粉末材料，构建隔室包括构建平台。
图4和图5图示根据本公开的一些实施例的包括多个构建模块110,210,310和410的增材制造装置200。图4和图5只出于图示目的图示四个构建模块，且增材制造装置200可包括任何适合数目的构建模块。在一些实施例中，增材制造装置200包括4到100个构建模块。在一些实施例中，增材制造装置200包括6到60个构建模块。在某些实施例中，增材制造装置200包括4到40个构建模块。在某些实施例中，增材制造装置200被配置成使用多个构建模块110,210,310和410同时制造多个零件。图6和图7图示图4和图5的增材制造装置的侧视图。
如前面提到的，多个构建模块的每个构建模块包括如本申请中前面描述的集成构建单元。在本发明中详细地描述构建模块110和构建模块210。然而，构建模块110和构建模块210的描述也适用于构建模块310和构建模块410。
继续参照图4和图5，构建模块110包括支撑结构120和形成于支撑结构120中的集成构建单元130。集成构建单元130包括腔室140。腔室140包括粉末供应隔室142和构建隔室144，粉末供应隔室142形成于腔室140中，构建隔室144形成于腔室140中且邻近粉末供应隔室142。隔板150设置在粉末供应隔室142和构建隔室144之间。
类似地，构建模块210包括支撑结构220和形成于支撑结构220中的集成构建单元230。集成构建单元230包括腔室240。腔室240包括粉末供应隔室242和构建隔室244，粉末供应隔室242形成于腔室240中，构建隔室244形成于腔室240中且邻近粉末供应隔室242。隔板250设置在粉末供应隔室242和构建隔室244之间。
如图6和图7中所图示，粉末供应隔室142,242分别包括粉末材料143,243；构建隔室144,244分别包括构建平台146,246。粉末供应隔室142,144还分别包括供应活塞145,245。供应活塞145,245可以是可在粉末供应隔室142,242内竖直移动的任何适合的结构。供应活塞145,245还可以操作地联接到致动器(图中未示出)，致动器可操作以选择性向上或向下移动供应活塞145,245。
与供应活塞145,245类似，构建平台146,246可以各自可操作地联接到致动器(图中未示出)，致动器可操作以选择性向上或向下移动构建平台146,246,。用于供应活塞145,245和构建平台146,246的适合的致动器的非限制性实例可包括气动汽缸，液压汽缸，滚珠丝杠致动器，电子直线致动器或其组合。此外，用于供应活塞145,245和构建平台146,246的致动器的操作原理可以相同或不同。
在一些实施例中，多个构建模块的每个构建模块的粉末供应隔室中的粉末材料是相同的。在一些这种实施例中，增材制造装置200可以被配置成构建相同类型的零件。在一些实施例中，多个构建模块的至少两个构建模块的粉末供应隔室中的粉末材料是不同的。在一些这种实施例中，增材制造装置200可以被配置成构建至少两种不同类型的零件。在一些实施例中，多个构建模块的所有构建模块的粉末供应隔室中的粉末材料是不同的。适合的粉末材料的非限制性实例可包括金属(包括金属合金)粉末、聚合物粉末、陶瓷粉末或其组合。
再次参照图4和图5，腔室140、240的特征还在于横截面轮廓，横截面轮廓可以是圆形横截面轮廓或直线横截面轮廓。图4中的实例实施例只出于图示目的图示圆形横截面轮廓。在一些实施例中，多个构建模块中的至少一个腔室具有圆形横截面轮廓。在一些实施例中，多个构建模块中的至少一个腔室具有直线横截面轮廓。
腔室140、240的特征分别还在于横截面尺寸10和20。横截面尺寸例如对于圆形横截面轮廓可以是直径，或者对于矩形横截面轮廓可以是长度或宽度。在前面已经详细地描述了术语“横截面尺寸”。在一些实施例中，腔室140,240的横截面尺寸10,20小于100毫米。因此，在图4中图示的圆形横截面轮廓的背景中，腔室140,240的横截面尺寸(即直径)10,20小于100毫米。在一些实施例中，腔室140,240的横截面尺寸10,20小于60毫米。在某些实施例中，腔室140,240的横截面尺寸10,20小于或等于50.8毫米(2英寸)。
在一些实施例中，增材制造装置200还包括铺粉器，铺粉器被配置成将所需量的粉末材料从粉末供应隔室铺送到多个构建模块的每个构建模块的构建隔室中的构建平台。
现在参照图4和图6，增材制造装置还包括铺粉器160。在构建模块110和构建模块210的背景中描述铺粉器160的操作。然而，相同的操作原理也适用于构建模块310、410，铺粉器被配置成也将粉末材料铺送到构建模块310、410的构建平台上。在这些实例中的铺粉器160在x-y平面内(图6中示出的方向11、13)移动，以同时将粉末材料从供应隔室铺送到增材制造装置200的构建平台。
铺粉器160可以是刚性的横向细长的结构，其设置在工作面221上，且可在工作面121,221上移动。铺粉器160可以可操作地连接至致动器(图中未示出)，致动器可操作以选择性平行于工作面121,221移动铺粉器160。如图4和图6中所描绘，铺粉器160从右向左移动，将粉末从粉末供应隔室142,242供应到构建隔室144,244。应当了解，粉末供应隔室142,242和构建隔室144,244的位置可以颠倒，在这些实例中，铺粉器160可以从左向右移动。在一些实施例中，增材制造装置还可包括设置在相邻的构建模块之间的粉末收集腔室180，如图4和5所示。
在一些实施例中，增材制造装置200还包括能量模块，能量模块包括定向能量源。增材制造装置被配置成将能量束“E”引导到分布在多个构建模块的每个构建模块的构建隔室中的构建平台上，形成多个构建层。
继续参照图4和图6，图4和图6中图示的增材制造装置200还包括能量模块170。能量模块170包括定向能量源172，定向能量源被配置成将能量束“E”引导到分布在构建平台146,246上的粉末材料143,243上，形成构建层147,247(图8中示出)。定向能量源172可包括可操作以产生具有合适功率和其他操作特性的束以在构建过程期间熔化和熔合粉末的任何装置，这在前面更详细地描述过。在一些实施例中，还可以使用束转向设备174引导来自定向能量源172的能量束，形成构建层147,247，如图6和8所示。在图4、图6和图8图示的实施例中，采用单个能量模块170形成多个构建层。因此，在这些实例中，能量模块170可以被配置成在x-y平面内(在图6和图8中显示的方向11和方向13)移动。在这些实例中，增材制造装置200因此被配置成以顺序方式形成多个构建层和零件。
在一些实施例中，在增材制造装置200中多个构建模块的每个构建模块都包括铺粉器。在多个构建模块中的每个铺粉器被配置成将所需量的粉末材料从粉末供应隔室铺送到多个构建模块的对应构建模块的构建隔室中的构建平台。
现在参照图5和图7，增材制造装置200还包括多个铺粉器160,260。在构建模块110,210的背景中描述了铺粉器160,260的操作。然而，相同的操作原理也同样适用于构建模块310、410，增材制造装置200还包括铺粉器(图中未示出)，铺粉器被配置成同样将粉末材料铺送到构建模块310、410的构建平台上。
铺粉器160,260可以是刚性的横向细长的结构，其分别设置在工作面121,221上或者接触工作面121,221，且可分别在工作面121,221上移动。铺粉器160,260可以可操作地连接至相应的致动器(图中未示出)，致动器可操作以选择性平行于工作面121,221移动铺粉器160,260。如图5和图7中所描绘，铺粉器160,260从右向左移动，将粉末从粉末供应隔室142,242供应到构建隔室144,244。应当了解，粉末供应隔室142,242和构建隔室144,244的位置可以颠倒，在这些实例中，铺粉器160,260可以从左向右移动。此外，应当注意，在图5和图7中图示的实施例中，铺粉器160,260可以被配置成将粉末材料同时或顺序地铺送到个别构建模块的构建平台。
在一些实施例中，增材制造装置200还包括多个能量模块。多个能量模块的每个能量模块包括定向能量源，定向能量源被配置成将能量束“E”引导到分布在多个构建模块的对应构建模块的构建隔室中的构建平台上的粉末材料上，形成多个构建层。
继续参照图5和图7，在图5和图7中图示的增材制造装置200还包括多个能量模块170,270。能量模块170,270包括定向能量源172,272，定向能量源172,272被配置成将能量束“E”引导到分布在构建平台146,246上的粉末材料143,243上，形成构建层147,247(图9中示出)。定向能量源172,272可包括可操作以产生具有合适功率和其他操作特性的束“E”以在构建过程期间熔化和熔合粉末的任何装置，这在前面更详细地描述过。在一些实施例中，还可以使用束转向设备174,274引导来自定向能量源172,272的能量束，形成构建层147,247，如图5、7和9所示。能量模块170,270可以顺序或同步方式将能量束“E”引导到铺送的粉末材料。此外，应当注意，在图5和图7图示的实施例中，增材制造装置200被配置成以顺序方式或同步方式形成多个构建层和零件。
现在参照图4-9，在一些实施例中，多个构建模块的每个构建模块可以被配置成形成相同厚度的构建层。在一些其它实施例中，多个模块的至少两个构建模块可以被配置成形成不同厚度的构建层。可以通过控制从供应隔室铺送到构建模块中对应构建隔室的构建平台的粉末材料的量来控制构建层的厚度。
在图4-9的多个构建模块中构建模块的操作可以类似于前面在图3A-3D的背景中描述的操作原理。
所附权利要求旨在要求保护与已经构想到的一样宽泛的本发明，在本发明中呈现的实例是从多方面的所有可能的实施例中选择的实施例的示意。因此，申请人的意图是所附权利要求不受用来图示本公开的特征的选择的实例的限制。如权利要求中所使用，词语“包括”和其语法变形在逻辑上也针对并包括变化的不同程度的用语，例如，但不限于，“基本上由...组成”和“由...组成”。在必要的情况下，提供了范围；并且这些范围包括其中的所有子范围。预计这些范围的变化也向具有本领域通常技术但未贡献给公众的实践者表明在可能的情况下那些变形解读为由所附权利要求覆盖。还预计科技的进步会产生由于语言的不精确现在未考虑的可能的各种等同和替代，在可能的情况下，这些变形也应当解读为由所附权利要求覆盖。

Claims (10)

1.一种包括构建模块的增材制造装置，所述构建模块包括：
支撑结构；
集成构建单元，其形成于所述支撑结构中，所述集成构建单元包括：
腔室；
粉末供应隔室，所述粉末供应隔室包括粉末材料，所述粉末供应隔室形成于所述腔室中；
构建隔室，其包括构建平台，所述构建隔室形成于所述腔室中且邻近所述粉末供应隔室；以及
隔板，其设置在所述粉末供应隔室和所述构建隔室之间。
2.根据权利要求1所述的增材制造装置，其中，所述粉末供应隔室还包括供应活塞，所述供应活塞被配置成将所需量的粉末材料从所述粉末供应隔室供应到铺粉器以形成构建层，所述铺粉器被配置成将所供应的粉末材料铺送在所述构建隔室的构建平台上。
3.根据权利要求2所述的增材制造装置，其还包括能量模块，所述能量模块包括定向能量源，所述定向能量源被配置成将能量束引导到分布在所述构建平台上的粉末材料上以形成构建层。
4.根据权利要求3所述的增材制造装置，其中，所述构建平台被配置成竖直向下移动构建层厚度增量，所述供应活塞被配置成将所需量的粉末材料从所述粉末供应隔室供应至所述铺粉器，以形成后续的构建层，所述铺粉器被配置成在所述构建隔室的构建平台上铺送所供应的粉末材料，所述定向能量源被配置成将能量束引导到分布在所述构建平台上的粉末材料上，以形成所述后续的构建层。
5.一种包括多个构建模块的增材制造装置，所述多个构建模块的每个构建模块包括：
支撑结构；
集成构建单元，其形成于所述支撑结构中，所述集成构建单元包括：
腔室；
粉末供应隔室，所述粉末供应隔室包括粉末材料，所述粉末供应隔室形成于所述腔室中；
构建隔室，其包括构建平台，所述构建隔室形成于所述腔室中且邻近所述粉末供应隔室；以及
隔板，其设置在所述粉末供应隔室和所述构建隔室之间。
6.根据权利要求5所述的增材制造装置，其中，所述腔室的横截面尺寸小于100毫米。
7.根据权利要求5所述的增材制造装置，其中，所述多个构建模块包括4到100个构建模块。
8.根据权利要求5所述的增材制造装置，其还包括铺粉器，所述铺粉器被配置成将所需量的粉末材料从所述粉末供应隔室铺送到所述多个构建模块的每个构建模块的构建隔室中的构建平台。
9.根据权利要求5所述的增材制造装置，其中，所述多个构建模块的每个构建模块包括铺粉器，所述铺粉器被配置成将所需量的粉末材料从所述粉末供应隔室铺送到所述多个构建模块的对应构建模块的构建隔室中的构建平台。
10.根据权利要求5所述的增材制造装置，其还包括能量模块，所述能量模块包括定向能量源，所述定向能量源被配置成将能量束引导到分布在所述多个构建模块的每个构建模块的构建隔室中的构建平台上的粉末材料上，以形成多个构建层。
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