CN110678310B

CN110678310B - 用于积层制造的以旋转多边形及多光束在相同路径上进行的能量传递

Info

Publication number: CN110678310B
Application number: CN201880034854.8A
Authority: CN
Inventors: 杰弗里·L·富兰克林; 胡·T·额; 奈格·B·帕蒂班德拉
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2017-05-26
Filing date: 2018-05-24
Publication date: 2022-01-11
Anticipated expiration: 2038-05-24
Also published as: US10981323B2; CN110678310A; TWI780156B; WO2018217983A1; US20180339450A1; EP3630457A1; EP3630457A4; TW201906713A

Abstract

一种积层制造设备，包含：平台；分配器，用于输送多个进料层；一或更多个光源，被配置为发射第一光束与第二光束；以及多边形束扫描器，包含可旋转镜，可旋转镜具有多个反射面以将第一光束与第二光束重定向为朝向平台，以传递能量至进料最上层。镜被定位并能被旋转而使得多个反射面中的每一面的运动使第一光束在最上层上沿着第一路径扫描，并使第二光束跟随第一光束沿着第一路径扫描。

Description

用于积层制造的以旋转多边形及多光束在相同路径上进行的能量传递

技术领域

本说明书涉及用于积层制造(亦称为3D打印)的能量传递系统。

背景技术

积层制造(亦称为实体自由制造或3D打印)是指一种制造处理，其中通过将原料(例如粉末、液体、悬浮液或熔融固体)相继分配到二维层中来建构三维物件。相比之下，传统的机械加工技术涉及减法式处理，其中将库存材料(例如木块、塑胶块或金属块)切割成物件。

在积层制造中可使用各种积层处理。一些方法熔化或软化所分配的进料以产生层，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)、熔融沉积成型(FDM)，而其他方法使用不同的技术来固化液体材料，例如立体光刻(SLA)。这些处理中形成层以产生成品物件的方式可能不同，且适合用于处理的进料也可能不同。

常规的系统使用能量源来烧结或熔化粉状材料。一旦第一层上的所有所选位置已被烧结或熔化且随后再固化，则在所完成的层的顶部上沉积新的粉状材料层，且逐层重复分配与烧结或熔化的处理，直到产生出所需的物件为止。

发明内容

在一个方面中，一种积层制造设备包含平台、分配器以及能量传递系统，所述分配器将多个进料层分配在所述平台的顶表面上。所述能量传递系统具有被配置为发射第一光束与第二光束的一或更多个光源，以及一或更多个反射构件，每一反射构件具有反射面以将第一光束或第二光束重定向(redirect)为朝向进料的最上层，以传递能量至所述最上层。一或更多个反射构件的每一者可旋转，使得一或更多个反射构件的各者的反射面的每一相继面的运动使第一光束沿着最上层上的第一路径扫描，或使第二光束沿着最上层上的第二路径扫描。

实施方式可包含下列特征之一或更多者。

第一光束的第一路径可平行于第二光束的第二路径。第一路径与第二路径可为共线的。第一路径与第二路径可为重叠的。

一或更多个反射构件可包含公共反射构件以接收第一光束和第二光束，该反射构件可旋转，使得反射构件的反射面的每一相继面的运动使第一光束沿着第一路径扫描，并使第二光束沿着第二路径扫描。对于公共反射构件的每一相继面，在第二光束被接收于一相继面时，可于该相继面接收第一光束。当第二光束可被接收于第二反射面时，可于第一反射面接收第一光束。第一路径和第二路径的每一者可沿着进料最上层的整个宽度延伸。第一路径可沿着进料最上层的宽度的第一部分延伸，且第二路径可沿着进料最上层的宽度的第二部分延伸。第一路径可与第二路径重叠第一路径的长度的5％至15％。

一或更多个光源可相对于一或更多个反射构件设置，使得一或更多个反射构件以第一入射角接收第一光束，并以不同的第二入射角接收第二光束。一或更多个光源可相对于一或更多个反射构件设置，使得一或更多个反射构件以第一入射角接收第一光束，并以第二入射角接收第二光束，第二入射角实质等于第一入射角。

一或更多个反射构件可包含第一反射构件以接收第一光束，并包含第二反射构件以接收第二光束。第一反射构件可旋转，使得第一反射构件的反射面的每一相继面的运动使第一光束沿着第一路径扫描，且第二反射构件可旋转，使得第二反射构件的反射面的每一相继面的运动使第二光束沿着第二路径扫描。第一反射构件和第二反射构件可沿着水平轴移动，以使得第一光束横越沿着水平轴间隔开的一系列平行第一路径，并使得第二光束横越沿着水平轴间隔开的一系列平行第二路径。致动器可被操作以沿着水平轴移动第一反射构件和第二反射构件。第一反射构件和第二反射构件可被装设在支座上，且支座可沿着水平轴移动。第一致动器可操作以沿着水平轴移动第一反射构件，且第二致动器可操作以沿着水平轴移动第二反射构件。第一路径与第二路径可彼此偏移多个体素(voxel)，这些体素跨越最上层的沿着水平轴的长度的至少一半。第一路径与第二路径可沿着水平轴彼此相邻。

第一光束的强度可大于第二光束的强度。一或更多个反射构件可被配置为将第一光束和第二光束重定向，使得在第二光束沿着最上层的一部分扫描之前使第一光束沿着最上层的相同部分扫描。

第一光束的强度可小于第二光束的强度，且一或更多个反射构件可被配置为将第一光束和第二光束重定向，使得在第二光束沿着最上层的一部分扫描之前使第一光束沿着最上层的该部分扫描。

能量传递系统可包含扩束器，所述扩束器被配置为扩展第一光束，使得第一光束在最上层上的点大于第二光束在最上层上的点。一或更多个反射构件可被配置为将第一光束和第二光束重定向，使得在第二光束沿着最上层的一部分扫描之前使第一光束沿着最上层的该部分扫描。

一或更多个光源可包含一或更多个激光器，所述激光器被配置为朝向一或更多个反射构件发射第一光束和第二光束。一或更多个反射构件可为一或更多个多边形镜，每一多边形镜界定正凸多边形。一或更多个反射构件可包含多个多边形镜，每一多边形镜界定正凸多边形。

致动器可被可操作地连接至一或更多个反射构件。致动器可被配置为连续旋转一或更多个反射构件以使第一光束沿着第一路径扫描，或使第二光束沿着第二路径扫描。

第一路径和第二路径可为最上层上的线。

上文内容的优点可包含(但不限于)以下优点。根据前述内容的能量传递系统可同时传递能量至多个区域，从而增大由积层制造设备形成的物件的产量。在一些情况中，传递至多个区域的能量可为多个相异的光束的形式，每一光束具有独特性质。例如，光束可以不同的速率传递能量至进料。这可允许所分配的材料能以受控制的方式被加热并经受冷却至所需温度。例如，能量可被更均匀地传递到进料的最上层上，或可被传递为使得相较于使用单一光束烧结、熔化或固化进料的情况进料温度更逐渐地提升。这可提高物件的分辨率以及物件形状的精确度。

能量传递系统可以其他方式更均匀地传递能量至进料最上层的不同部分。对于特定光束，能量传递系统传递至层上的每一体素的光束的停滞时间可更为一致。这可防止能量传递系统传递的能量由于反射构件的加速和减速所需的延迟，而被集中在进料层的特定区域中。

在一些情况中，相较于依赖一或更多个反射构件的加速和减速来传递能量至进料最上层的不同部分的能量传递系统，能量传递系统可跨进料的最上层更均匀地传递能量。能量传递系统可减少由将光束重定向为朝向积层制造设备的平台的能量传递系统的构件的运动的改变所造成的能量传递变化。例如，能量传递系统可持续地传递能量至积层制造设备要形成的物件的外表面，以及要形成的物件的内部。因此，相较于由在包含较长停滞时间以形成物件外表面的处理中传递能量的积层制造设备所形成的物件，物件表面可具有较少的表面变形。再者，需要较少的后处理操作，即能达成要形成的物件的所需表面品质。

在附图和下面的描述中阐述本说明书所描述的主题的一或更多个实施方式的细节。其他潜在的方面、特征与优点将由说明书、附图以及权利要求书而变得显而易见。

附图说明

图1A与图1B为积层制造设备的示例的示意侧视图与俯视图。

图2为反射构件的透视图。

图3A至图3C图示将光束扫描过平台的处理。

图4为由光束扫描图案覆盖的平台的俯视图。

图5A与图5B为由传递到平台的能量的示例图案覆盖的平台的俯视图。

图6A与图6B分别为积层制造设备的另一示例的示意侧视图与俯视图。

图7为图6A的积层制造设备的能量传递系统的示意侧视图。

图8A至图8C为积层制造设备的另一示例的示意俯视图，每一设备包含多个能量传递系统。

图9A、图10A、图11A与图12A为积层制造设备的示例的示意侧视透视图。

图9B、图10B、图11B与图12B分别为扫过图9A、图10A、图11A与图12A的积层制造设备的平台的光束的示意俯视图。

图13A至图13D与图14图示使用不同的能量传递图案将能量传递至平台的处理的示例。

在各图中，类似的元件符号与标号指示类似的元件。

具体实施方式

在许多积层制造处理中，将能量选择性传递至被积层制造设备分配的进料层，以按一图案融化进料而形成物件的一部分。在一些情况中，积层制造系统的能量传递系统沿着所分配的进料层将能量传递至一或更多个点。例如，激光束可被反射离开两个检流驱动镜(galvo-driven mirror)，检流驱动镜的位置受到控制，以用向量扫描方式驱动激光束跨过进料层，其中激光束以连续方式跟随一向量路径。因为反射构件需要被加速及减速以控制激光束的位置，因此激光束的停滞时间在整个层上可能是不一致的。

然而，可使用在单一方向中连续旋转的反射构件，并结合光束的调变，来控制能量所传递到的位置。反射构件的连续运动可减少光束扫描整个进料所需的延迟数，因此提高了由包含所述能量传递系统的积层制造设备形成的物件的产量。

此外，当更一致地分配传递至进料的能量时，要形成的物件可具有改良的表面品质。通过经由以恒定速率(例如恒定旋转速率)移动且具有极小的加速度与减速度的部件传递一或更多个光束，能量传递系统可改良光束的停滞时间的一致性。这可减少能量分布不一致的可能性。

能量传递系统可将两个或更多个光束引导至反射构件，使得反射构件可同时将多个光束重定向至进料的最上层的不同部分。在一些情况中，积层制造设备的能量传递系统可包含两个或更多个反射构件，所述反射构件将多个光束引导至进料的最上层。

这些多个光束可用于扫描进料上的不同区域；这可提升产量，因为每一射束仅需要横越进料的更有限的区域。

或者，一个光束可“追逐”另一光束，例如用于扫描相同的图案。在此情况中，第一光束可用于进料的预掘进(pre-heading)，并可使用第二光束以熔化进料。或者，可使用第一光束以熔化进料，并可使用第二光束以(例如在熔化之后)控制进料的冷却速率。

示例性积层制造设备

参照图1A与图1B，积层制造设备100的示例包含平台102、分配器104、能量传递系统106与控制器108。在形成物件的作业期间内，分配器104将相继进料110层分配到平台102的顶表面112上。能量传递系统106发出一或更多个光束以将能量传递至进料110层的最上层116，从而使进料110被(例如)以所需图案熔化而形成物件。在图1A与图1B绘制的示例中，能量传递系统106被操作以发射光束114，以传递能量至最上层116。控制器108操作分配器104与能量传递系统106，以控制进料110的分配并控制对进料110层的能量传递。依序输送进料，并熔化每一相继输送层中的进料，使得物件形成。

如本文所述，在一些示例中，类似于该积层制造设备的积层制造设备可包含将多个光束引导至最上层的能量传递系统。这种积层制造设备的特征与系统可类似于针对图1A与图1B所描述的积层制造设备100。

如本文针对图2与图3A至图3C所描述的，能量传递系统106包含光源120以发射光束114。能量传递系统106进一步包含可旋转的一或更多个反射构件，反射构件使一或更多个光束朝向最上层116重定向。如图1A与图1B所示，能量传递系统包含反射构件118以使光束114重定向。反射构件118可旋转以使光束114沿着一路径(例如线性路径)在最上层116上扫过，例如以使得光束114沿着Y轴(图3A至图3C所示)扫描最上层116。结合能量传递系统106与平台102的相对运动，或光束114通过另一反射器(例如检流驱动镜)的偏转，光束114沿着路径的一系列扫描可产生光束114在最上层116上的光栅扫描(raster scan)。

随着光束114沿着路径扫描，光束114可被调变(例如通过使光源120开启与关闭光束114)，以传递能量至进料110层的所选区域，并将所选区域中的材料熔化，以根据所需图案来形成物件。或者，例如若光束114被用于预热或控制冷却速率，则可在恒定强度下操作光束。

在一些实施方式中，光源120包含激光器，激光器被配置为朝反射构件118发射光束114。反射构件118可放置在光源120发射的光束114的路径中，使得反射构件118的反射表面接收光束114。反射构件118随后将光束114重定向为朝向平台102的顶表面，以传递能量至进料110层的最上层116，以熔化进料110。例如，反射构件118的反射表面将光束114反射，以将光束114重定向为朝向平台102。

在一些实施方式中，能量传递系统106被装设至支座122，支座122将能量传递系统106支撑在平台102上方。在一些情况中，支座122(以及装设在支座122上的能量传递系统106)可相对于平台102旋转。在一些实施方式中，支座122被装设至设置在平台102上方的另一支座124。支座124可为将积层制造设备100的能量传递与分配系统支撑在平台102上方的台架。

在一些情况中，支座122被可旋转地装设在支座124上。在支座122旋转时(例如相对于支座124)反射构件118旋转，因此将光束114在最上层116上的路径重新定向。例如，能量传递系统106可围绕垂直延伸远离平台102的一轴旋转，例如平行于Z轴的轴、在Z轴与X轴之间的轴、及/或在Z轴与Y轴之间的轴。这种旋转可改变光束114的沿着X-Y平面(亦即在进料的最上层116上)的路径的方位角方向。

打印头126可包含支座122。打印头126被设置在平台102上方，并可沿着一或更多个水平方向相对于平台102再定位。装设至打印头126的各种系统可为模块化系统，模块化系统在平台102上方的水平位置由打印头126相对于平台102的水平位置来控制。例如，打印头126可被装设至支座124，且支座124可移动以再定位打印头126。

在一些实施方式中，致动器系统128包含接合至装设至打印头126的系统的一或更多个致动器。在一些实施方式中，打印头126和组成系统未跨越平台102的操作宽度。在此情况中，致动器系统128可操作以驱动系统跨越支座124，使得打印头126以及装设至打印头126的每一系统可沿着Y轴移动。在一些实施方式中(如图1B所示)，打印头126和组成系统跨越平台102的操作宽度，因此不需要沿着Y轴的运动。

对于沿着X轴的移动，在一些情况中，设备100进一步包含致动器130，致动器130被配置为沿着X轴相对于平台102驱动打印头126与支座124的整体。替代地或额外地，设备100包含输送带132，平台102位于输送带132上。输送带132被驱动以相对于打印头126沿着X轴移动平台102。

致动器130及/或输送带132产生平台102与支座124之间的相对运动，使得支座124相对于平台102沿向前方向133推进。分配器104可沿着支座124定位在能量传递系统106前方，以便于可先分配进料110，且随着支座124相对于平台102前进，最近分配的进料随后可被能量传递系统106传递的能量固化。

在一些情况中，平台102为多个平台102a、102b、102c中的一个。支座124与平台102a-102c的相对运动使得打印头126的系统能够被重定位于平台102a-102c的任一者上方，从而允许进料被分配并熔化在平台102a、102c的每一者上，以形成多个物件。

在一些实施方式中，积层制造设备100包含块体能量传递系统134。例如，相比于由能量传递系统106沿着进料最上层116上的路径传递能量，块体能量传递系统134传递能量至最上层116的预定区域。块体能量传递系统134可包含加热灯，在启动时，加热灯传递能量至进料110的最上层116内的预定区域。

块体能量传递系统134被设置在能量传递系统106的前方或后方(例如相对于向前方向133)。块体能量传递系统134可被设置在能量传递系统106前方，以例如在分配器104分配进料110之后随即传递能量。这种由块体能量传递系统134进行的初始能量传递可在能量传递系统106传递能量以熔化进料110而形成物件之前稳定进料110。

或者，块体能量传递系统134可被设置在能量传递系统106后方，以例如在能量传递系统106传递能量至进料110之后随即传递能量。这种由块体能量传递系统134进行的随后能量传递可控制进料的冷却温度轮廓，因此提供改良的固化一致性。在一些情况中，块体能量传递系统134为多个块体能量传递系统134a、134b中的第一者，且块体能量传递系统134a被设置在能量传递系统106后方，而块体能量传递系统134b被设置在能量传递系统106前方。

可选的，设备100包含第一感测系统136a及/或第二感测系统136b以检测层的性质(例如温度、密度与材料)，以及分配器104所分配的粉末。控制器108可协调能量传递系统106、分配器104、以及可能存在的设备100的任何其他系统的作业。在一些情况中，控制器108可在设备的用户界面上接收用户输入信号，或接收来自设备100的感测系统136a、136b的感测信号，并基于这些信号控制能量传递系统106与分配器104。

可选的，设备100亦可包含散布器138(例如辊或叶片)，散布器138首先与分配器104协作，以把分配器104分配的进料110弄紧实及/或散布所述进料110。散布器138可使层具有实质上一致的厚度。在一些情况中，散布器138可压在进料110层上以将进料110压实。散布器138可由支座124支撑，例如支撑在打印头126上，或可与打印头126分开而被支撑。

在一些实施方式中，分配器104包含多个分配器104a、104b，且进料110包含多个类型的进料110a、110b。第一分配器104a分配第一进料110a，而第二分配器104b分配第二进料110b。若存在，则第二分配器104b使得能够传递第二进料110b，第二进料110b的性质不同于第一进料110a的性质。例如，第一进料110a与第二进料110b的材料组成或平均颗粒尺寸可不同。

在一些实施方式中，第一进料110a的颗粒可比第二进料110b的颗粒具有较大的平均直径(例如为两倍或更大)。在第二进料110b被分配在第一进料110a层上时，第二进料110b渗入第一进料110a层，以填充第一进料110a的颗粒之间的孔隙。颗粒尺寸小于第一进料110a的第二进料110b可达成较高的分辨率。

在一些情况中，散布器138包含多个散布器138a、138b，其中第一散布器138a可与第一分配器104a操作，以散布第一进料110a及把第一进料110a弄紧实，第二散布器138b可与第二分配器104b操作，以散布第二进料110b及把第二进料110b弄紧实。

参照图2，反射构件118具有多个反射面140，每一反射面具有反射所接收的光(例如光束114或多个光束)的反射表面。反射构件118包含多边形镜。反射面140界定多边形的对应区段，且反射面140在多边形的顶点处接合。就此，每一反射面140围绕反射构件118的旋转轴142形成连续环。因此，反射构件118围绕旋转轴142的旋转使得不同的反射表面(例如反射面140)能够相继接收光束114。所述旋转亦使得反射面140的不同部分能够接收光束114。

在一些示例中，反射面140的反射表面为实质平面的表面。在此情况中，反射面140界定一正凸多边形。在一些实施方式中，反射表面为凸的或凹的。在此情况中，反射面140可界定一鲁洛多边形(Reuleaux polygon)，鲁洛多边形的侧边具有恒定曲度(例如凹曲度或凸曲度)。反射面140具有实质相等的长度。例如，每一反射面140的长度可在10mm与50mm之间。反射面140的数量例如在四个与五十个之间，例如在四个与三十个之间。

参照图3A至图3C，光束114投射在反射构件118的反射面上的位置随着反射构件118绕旋转轴142旋转而改变。在一些情况中，旋转轴142与X轴平行。当反射构件118绕旋转轴142旋转时，反射构件118可转动而不改变沿着X轴或沿着Y轴相对于支座122的位置。

反射构件118的相对位置与尺寸与投射光学元件相结合所产生的构件118的这种旋转可使得每一面140将光束114扫过进料输送区129的整个宽度(例如沿着Y轴)。例如，若反射面140界定正凸多边形的区段，则随着光束114撞击面140的点从一个顶点移动至另一个顶点，光束114沿着最上层116上的路径从进料输送区129的区域144的一个端部146a扫至进料输送区129的区域144的另一个端部146b(例如沿着Y轴)。

在一些情况中，所述区域延伸跨过进料输送区129的整个宽度。或者如本文所述，所述区域延伸跨过进料输送区129的部分宽度。反射构件118可被重定位，以使能量能够被传递跨过进料输送区129的整个宽度。

在一些示例中，能量传递系统106包含可操作地连接至反射构件118的旋转致动器141。致动器141被驱动以围绕旋转轴142旋转反射构件118。

控制器108可被配置为使致动器141在进料层的处理期间连续旋转。因此，反射构件118使光束114沿着进料110的最上层116上的路径重复扫描。致动器141被配置为使反射构件118以1rpm与500rpm(取决于多边形的直径与面数)之间的恒定速率旋转。致动器141可被配置为旋转反射构件118，使得光束以1mm/s与40m/s之间的恒定速率扫过进料110。致动器141可以一速率旋转，所述速率允许光束114在1毫秒至500毫秒(例如5毫秒至400毫秒)内扫过一个反射面140。

参照图4，在一些实施方式中，在相继反射面140a、140b之间，反射构件118相对于平台102推进(例如沿着X轴)。因此，在光束114在第一反射面140a上扫描时光束114沿着最上层116上的第一路径150a扫描，并且在光束114在第二反射面140b上扫描时光束114沿着第二路径150b扫描。路径150a、150b可为平行的。光束114的第二路径150b沿着X轴自光束114的第一路径150a偏移。每一反射面140可因此沿着平台102上方的区域144内的独有路径扫描，以熔化所分配的进料110的不同部分。

随着致动器141旋转，光束114沿第一水平方向(例如扫描方向152)扫描。例如，随着反射构件118旋转，反射构件118相对于平台102沿着X轴连续推进。因此，路径150a、150b可为平行的，并可由于反射构件118相对于平台102在向前方向133中的运动而相对于Y轴成角度。反射构件118可相对平台102旋转(例如通过旋转支座122)，以补偿路径150a、150b相对于X轴的任何角度。

在一些实施方式中，致动器130被操作以推进支座122，并从而沿向前方向133推进反射构件118。支座122可在水平方向中移动(例如向前方向133)，所述水平方向相对于光束114扫描的路径150具有非零角度。在一些情况中，向前方向133正交于路径150。或者，向前方向133与路径150形成小于90度的角度。此角度可大于45度。虽然被描述为通过致动器130的作业来前进，但在一些情况中，反射构件118通过输送带132的作业相对于平台102(且因此相对于区域144)前进。

在一些实施方式中，沿着进料110的最上层116扫描的光束114的路径150在最上层116上形成线(例如直线)。例如，路径150包含连续线，所述连续线从区域144的第一端146a延展到第二端146b。若区域144对应于进料输送区129，则线可延伸跨过平台102上的进料输送区129的整个宽度。

参照图5A，反射构件118的旋转结合反射构件118相对于平台102的平移使光束114能够被引导于区域144的整体上。在一些情况中，光源120可被选择性操作，且光束114可扫描以产生延展于区域144的一部分上的光束覆盖图案。控制器108可接收数据及/或将数据储存在非暂态计算机可读取媒介中，而数据界定光束覆盖图案。

在一些情况中，由数据界定的图案154a覆盖区域144的整体。控制器108可连续操作光源120，使得光束114沿着延伸跨过整个区域144(例如跨过扫描方向152中区域144的整个宽度)的连续线扫描。能量传递系统106可在光束114在平台102上扫描时推进，使得光束114可通过根据图案154a扫描区域144而覆盖区域144的整体。

或者，参照图5B，由数据界定的图案154b覆盖区域144的一部分。图案154b可覆盖在向前方向133中延伸的区域144的长度的一部分，且亦可覆盖在扫描方向152中延伸的区域144的宽度的一部分。不是控制致动器141来控制光束114沿着区域144的宽度的覆盖，而是控制器108可选择性地致动光源120，使得仅在反射构件118被定向为将光束114导向区域144的第一区156a时产生光束114。因此，在反射构件118被定向为不将光束114导向区域144的第一区156a时(例如被定向为将光束114导向区域144的第二区156b)，不产生光束114。能量因此被传递至区域156a，但不被传递至区域156b。

致动器141被操作以在此选择性致动光源120的处理期间连续地旋转反射构件118，使得在光束114被导向区域144时，光束114的停滞时间沿着路径(例如沿着Y轴)为一致的。类似的，在此选择性致动光源120的处理期间，致动器130可被操作以相对于平台102平移能量传递系统106，使得光束114的停滞时间沿着向前方向133(例如沿着X轴)为一致的。

不一致的停滞时间可造成要形成的物件的表面品质不良，且可例如由反射构件118的速度降低或反射构件118的旋转方向反转而造成。然而，因为反射构件118连续旋转，因此可避免光束114的这种停滞。在一些情况中，光束114可被选择性地致动(例如脉冲化)，以选择性地固化进料的体素。

图6A与图6B绘制类似于积层制造设备100的积层制造设备200。积层制造设备200与积层制造设备100的不同之处在于，除了第一能量传递系统202以外，积层制造设备200包含第二能量传递系统204。第一能量传递系统202类似于针对积层制造设备200所描述的能量传递系统106，因此沿着进料最上层208上的路径传播光束210。

亦参照图7，第二能量传递系统204包含光源216，以产生要沿着进料最上层208上的向量路径扫描的光束206。光源216例如为镜检流计(mirror galvanometer)的部分。镜检流计可进一步包含一或更多个反射构件218a、218b(例如检流驱动镜)。相比于能量传递系统106的反射构件118(例如能量传递系统202的反射构件)，能量传递系统204的反射构件218a、218b可加速与减速，以达成沿着所需向量路径的能量传递。特定而言，反射构件218a的反射表面可移动，以控制光束206(例如绘制为光束206a、206b、206c)沿着X轴在进料最上层208上的位置，且反射构件218b的反射表面可移动以控制光束206沿着Y轴在进料最上层208上的位置。在移动以控制光束206的位置时，反射构件218a、218b两者被重新定向且沿着X轴与Y轴平移。

参照图6B，能量传递系统202的反射构件的运动可使得光束210能够扫过区域211，区域211沿着Y轴延伸跨过平台的整个宽度。相比之下，第二能量传递系统204可传递光束206至区域212，该区域212沿着X轴与Y轴两者延伸。在一些情况中，区域212沿着积层制造设备200的平台214的整个区域延伸。

不是选择性致动第二能量传递系统204的光源以使光束206沿着所需向量路径扫描，而是反射构件218a、218b移动以沿着所需向量路径将光束206重定向。就此，可在反射构件218a、218b移动时连续发射光束206。反射构件218a、218b可例如增量式地(incrementally)旋转。反射构件218a、218b可加速与减速，以调整光束206的路径的轨迹。此外，在一些情况中，在第一能量传递系统202沿着X轴相对于平台214推进以使光束114沿着沿X轴延伸的路径重定向的同时，第二能量传递系统204的光束206可通过第二能量传递系统204的反射构件218a、218b的运动而沿着沿X轴与Y轴两者延伸的二维路径重定向。例如，第二能量传递系统204的反射构件218a、218b可包含可移动的多个反射表面，使得反射表面能够再定位以接收光束206并沿着最上层208上的二维路径将光束206重定向。

虽然积层制造设备100、200被描述为包含单一能量传递系统(包含光源与可旋转的反射构件)，但在一些实施方式中(参照图8A至图8C)，积层制造设备包含具有可旋转的反射构件(例如多边形镜)的多个能量传递系统。参照图8A，积层制造设备300包含第一能量传递系统302与第二能量传递系统304，每一能量传递系统302、304包含的光源与反射构件类似于针对能量传递系统106所描述的光源120与反射构件118。能量传递系统302、304两者被装设至例如类似于支座122的支座305。

能量传递系统302、304在支座305未沿着X轴运动时，沿着沿水平方向延伸的路径引导光束。例如，路径可沿着Y轴分别在区域306、308内延伸。区域306可覆盖区域308。路径可平行于Y轴，且支座305可增量式地推进，使得每一能量传递系统302、304可使光束沿着一系列的平行路径扫描。这些平行路径不延伸跨过积层制造设备300的平台310的整个宽度，但在拼接在一起时，覆盖跨过平台310的整个宽度延伸的区域。因此，能量传递系统302可传递能量至例如平台310的第一半，且能量传递系统304可传递能量至平台310的第二半。

参照图8B，积层制造设备400与积层制造设备300的不同之处在于积层制造设备400的能量传递系统402、404可相对于支座405旋转，能量传递系统402、404装设于支座405上。能量传递系统402、404在积层制造设备400的支座405未沿着X轴运动时，沿着沿水平方向延伸的路径引导光束。例如，路径可沿着Y轴分别在区域406、408内延伸。相比于区域306、308，区域406、408沿着X轴与Y轴两者延伸，并与Y轴形成非零角度。区域406可覆盖区域408。支座405可增量式地推进，使得每一能量传递系统402、404可使光束沿着一系列的平行路径(例如彼此平行但相对于Y轴成角度)扫描。这些平行路径不延伸跨过积层制造设备400的平台410的进料输送区的整个宽度，但在拼接在一起时，覆盖跨过进料输送区域的整个宽度延伸的区域。因此，能量传递系统402可传递能量至例如进料输送区的第一半，且能量传递系统404可传递能量至进料输送区的第二半。

在一些实施方式中，能量传递系统402、404为可独立旋转的。因此，沿着区域406的光束路径可相对于沿着区域408的光束路径成角度。能量传递系统402的光束覆盖图案的路径因此可相对于Y轴成角度，所述角度不同于由能量传递系统404形成的光束覆盖图案的路径的角度。

参照图8C，积层制造设备500与积层制造设备300的不同之处在于支座505可相对于积层制造设备500的平台510旋转，能量传递系统502、504装设于支座505上。能量传递系统502、504传递的光束的路径可因此与支座505的旋转同时旋转。能量传递系统402、404在积层制造设备400的支座505未沿着X轴运动时，分别沿着沿X轴与Y轴中的一者或两者在区域506、508内延伸的路径引导光束。如图8C所示，在一些情况中，区域506、508不延伸跨过进料输送区的整个宽度。除了可沿着X轴相对于平台510移动以外，支座505可沿着Y轴相对于平台510移动，使得能量传递系统502、504能够对区域506、508未覆盖的宽度部分512进行能量传递。

在一些实施方式中，能量传递系统502、504为可相对于支座505独立旋转的(以类似于能量传递系统402、404的方式)。就此，可通过支座505的旋转及/或能量传递系统502、504的独立旋转来调整光束路径的角度。

前述积层制造设备100、200传递单一光束至最上层208。然而在一些实施方式中，积层制造设备可传递多个光束至进料最上层，例如如针对积层制造设备300、400、500所描述的。光束可被引导至沿着进料最上层的不同位置。图9A至图13B图示这种积层制造设备600、700、800、900的示例，分别包含能量传递系统602、702、802、902与平台610、710、810、910。积层制造设备600、700、800、900包含类似于积层制造设备100、200的系统，除了能量传递系统602、702、802、902以外。因此，针对积层制造设备100、200、300、400、500描述的诸如分配器、块体能量传递系统、散布器、控制器、致动器、打印头、支座结构、感测系统之类的系统及其他元件与配置可应用于积层制造设备600、700、800、900。例如，积层制造设备600、700、800、900包含的在能量传递系统602、702、802、902与平台610、710、810、910之间产生相对运动的机构类似于针对能量传递系统106与平台102描述的机构。

此外，能量传递系统602、702、802、902的反射构件具有的特征可类似于本文针对反射构件118所描述的特征。例如，每一反射构件为如针对图2所描述的包含多个面的多边形镜。

参照图9A，积层制造设备600的能量传递系统602包含反射构件604与发光系统606。发光系统606包含一或更多个光源(例如激光器)以产生多个光束608a、608b。发光系统606可针对每一光束包含单独光源，或可包含公共光源以及诸如分束器的装置。

反射构件604接收来自发光系统606的多个光束608a、608b，并将多个光束608a、608b重定向为朝向其上分配进料的平台610。反射构件604为公共反射构件，此公共反射构件接收由发光系统606发射的每一光束608a、608b，并将每一光束608a、608b重定向为朝向进料输送区。

类似于反射构件118，反射构件604包含面609，面609接收光束608a、608b并将光束608a、608b重定向为朝向进料输送区。在反射构件604旋转时，光束608a、608b两者扫过特定面。反射构件604的持续旋转使得光束608a、608b能够(例如同时)从一个面扫描到另一个相继面。

如图9A图示，光束608a、608b在反射构件604的面上的入射角可不同，使得光束608a、608b被反射构件604重定向至进料最上层的不同部分。光束608a、608b可沿着一面在实质相同的位置处入射在反射构件604上。这确保了光束608a、608b在同一时间段中沿着同一面行进。

在积层制造设备600的作业期间，在进料层已被分配在平台610上之后，能量传递系统602使光束608a沿着分配在平台610上的进料最上层上的路径612a扫描，并使光束608b沿着分配在平台610上的进料最上层上的路径612b扫描。反射构件604旋转而使得光束608a、608b可沿行进方向614a、614b扫描。光束608a、608b沿平行的行进方向614a、614b扫描，平行的行进方向614a、614b与路径612a、612b相对于平台610的行进方向616(例如由能量传递系统602的行进而导致)成一非零角度。在光束608a、608b沿着反射构件604的面609中的一个面的长度横移的期间，光束608a沿着路径612a扫描，且光束608b沿着路径612b扫描。

图9B图示路径612a、612b的部分。随着反射构件604旋转，光束608a、608b两者沿着路径612a、612b推进。例如，在光束608b推进一个体素的增量时，光束608a推进一个体素的增量。路径612a、612b实质平行于彼此，例如平行于彼此，或彼此形成至多5度的角度。例如，光束608a的行进方向614a平行于光束608b的行进方向614b。路径612a沿着平台610上的进料输送区的宽度的第一部分延伸，且路径612b沿着进料输送区的宽度的第二部分延伸。

路径612a、612b可沿着路径612a、612b的长度的至少一部分重叠，且可一起延伸跨过进料输送区的整个宽度。例如，路径612a可与路径612b重叠路径612a的长度的至少5％至15％。假定光束608a、608b可被独立调变，光束608a、608b可被控制而使得他们传递能量至进料输送区的非重叠部分620a、620b。

或者，路径612a、612b不重叠，但一起覆盖进料输送区的整个宽度。例如，路径612a可延伸跨过平台610上的进料输送区的第一部分620a，且路径612b可延伸跨过不与第一部分620a重叠的进料输送区的第二部分620b。

第一与第二部分620a、620b可对应于进料输送区的宽度的不同半部(宽度方向正交于行进方向616)。

能量传递系统602被配置为使得光束608a、608b使路径612a、612b沿着行进方向616相对于平台610推进，使得可跨平台610的长度传递能量。因此，光束608a、608b沿着进料最上层以光栅扫描的形式来扫描。单一致动器可被耦接至能量传递系统602或平台610，以使能量传递系统602相对于平台610移动。或者，光束612a、612b可被另一反射器(例如检流驱动镜)以一可调角度偏转，以使路径612a、612b沿着行进方向616推进。

每当光束608a、608b扫过面的整个长度以传递能量至进料输送区域的第一部分，光束608a、608b就沿着运动方向616推进，以扫描进料输送区上的第二部分，所述第二部分沿着行进方向616从第一部分偏移。例如，反射构件604可沿着行进方向616移动，以使光束608a、608b的每一者横越沿着行进方向616间隔开的一系列平行路径。光束608a所横越的一系列平行路径在一些情况中不与光束608b横越的一系列平行路径重叠。在其他情况中，光束608a、608b的系列平行路径彼此重叠。

参照图10A，积层制造设备700的能量传递系统702包含反射构件704与发光系统706。发光系统706与发光系统606的不同之处在于能量传递系统702被配置为使光束708a、708b沿着路径712a、712b扫描，使得光束708a在进料输送区上的入射位置滞后于光束708b的入射位置。

光束708a、708b可以相似或实质相等的入射角(例如相同的入射角)入射在反射构件704上。例如，光束708a、708b的入射角沿着一垂直平面可为相等的，此垂直平面平行于发光系统706的行进方向716(例如平行于X轴)延伸。

光束708a、708b可沿着反射构件704的面709入射在不同位置。因此，在积层制造设备700的作业期间，在进料层已被分配在平台710上之后，在光束708b在平台710上扫描时，光束708a追随光束708b的路径712b。因此，光束708b首先传递能量至进料最上层的一部分，且随后在反射构件704旋转了足够量之后，光束708a传递能量至进料最上层的同一部分。使光束708a扫描已被光束708b扫描的最上层的一部分的反射构件704的旋转量取决于光束708a、708b沿着面709入射于反射构件704上的位置的差异。例如，光束708a在进料输送区上的位置可自光束708b的位置沿与行进方向714a、714b相反的方向偏移一或更多个体素。

在光束708a、708b横越反射构件704的面709的长度时，光束708a、708b沿着分配在平台710上的进料最上层上的相似路径712a、712b扫描。每一路径712a、712b可(例如沿着Y轴)延伸跨过平台710的进料输送区的整个宽度。

图10B图示路径712a、712b的部分。随着反射构件704旋转，光束708a、708b两者沿着路径712a、712b扫描。例如，在光束708b扫描一个体素的增量时，光束708a扫描一个体素的增量。类似于路径612a、612b，路径712a、712b实质平行于彼此，例如平行于彼此，或彼此形成至多5度的角度。

路径712a沿着平台710上的进料输送区的宽度的第一部分延伸，且路径712b沿着进料输送区的第二部分延伸。路径712a、712b可沿着路径712a、712b的长度的至少一部分重叠，且可一起延伸跨过平台710的整个宽度。例如，路径712a可延伸跨过平台710的第一半，且路径712b可延伸跨过平台710的第二半。在一些情况中，路径712a、712b均延伸跨过平台710的整个宽度。

光束708a扫过最上层的一部分与光束708b扫过相同部分之间的时间量可在1ms与300ms之间。光束708a、708b可具有不同的加热性质，例如以不同速率或由不同量来加热所分配的进料。例如，若光束708a滞后于光束708b，则光束708b可加热进料而例如不熔化进料。光束708a随后可加入足够的热以熔化进料。因此，光束708b的强度可小于光束708a的强度。在这种情况中，光束708a的强度可在1.25M W/cm²与6M W/cm²之间，而光束708b的强度可在50K W/cm²与1M W/cm²之间。光束708a、708b的这种配置可使进料逐渐加热，从而改良要形成的物件的分辨率。

或者，光束708b可促进进料的熔化，而光束708a可在进料熔化之后促进进料的逐渐冷却。因此，光束708b的强度可大于光束708a的强度。例如，光束708a可在25K W/cm²与500K W/cm²之间，而光束708b的强度可在1.25MW/cm²与6M W/cm²之间。进料的逐渐冷却可改良要形成的物件的分辨率。光束708a、708b可以相同的扫描速度在进料上扫描。

参照图10A，积层制造设备700的能量传递系统702包含反射构件704与发光系统706。发光系统706与发光系统606的不同之处在于光束708a、708b沿着路径712a、712b扫描，使得光束708a在进料输送区上的入射位置滞后于光束708b的入射位置。

参照图11A，积层制造设备800的能量传递系统802包含一或更多个反射构件804与发光系统806。发光系统806朝向一或更多个反射构件804发射多个光束808a、808b，反射构件804从而将光束808a、808b重定向为朝向平台810上分配的进料最上层。能量传递系统802与能量传递系统702的不同之处在于，能量传递系统802被配置为使光束808a、808b沿着路径812a、812b扫描，路径812a、812b沿着运动方向816以交替图案设置。

在一些实施方式中，能量传递系统802可包含多个反射构件804a、804b。每一反射构件804a、804b的结构类似于反射构件118。因此，反射构件804a的面809a将光束808a重定向为朝向进料最上层的第一部分，且反射构件804b的面809b将光束808b重定向为朝向进料最上层的第二部分。面809a、809b的每一者的长度可使得光束808a、808b的路径812a、812b沿着平台810上的进料输送区的整个宽度延伸。

反射构件804a、804b被定位为使得光束808a、808b的路径812a、812b沿着能量传递系统802相对于平台810的行进方向816彼此偏移。例如，反射构件804a、804b可被定位为使得光束808a、808b在反射构件804a、804b的面809a、809b上具有不同的入射角。此外，反射构件804a、804b可沿着X轴彼此偏移。路径812a、812b可沿行进方向816彼此偏移一或更多个体素。路径812a、812b之间的偏移可以是光束808a、808b在反射构件804a、804b上的入射角之间的差异以及反射构件804a、804b之间的X轴偏移量的函数。

或者，能量传递系统802可包含单一反射构件，且可通过使一个光束在反射构件804a上的入射角有差异来提供进料输送区上的路径812a、812b的偏移。在此情况中，光束808a、808b可入射在反射构件804a的同一面上。

光束808a、808b的路径812a、812b可彼此平行。光束808a、808b可入射在面809a、809b上沿着面809a、809b的长度的相似位置，使得在能量传递系统的作业期间，光束808a、808b被引导至沿着X轴的相似位置。此外，若面809a与809b具有相同长度，且反射构件804a、804b以相同速度旋转，则光束808a、808b可在相似的时段中扫过路径812a、812b。例如，参照图11B，在能量传递系统802的作业期间，光束808a、808b可沿平行的行进方向814a、814b扫描。在一些情况中，光束808a、808b在沿着路径812a、812b的彼此相邻的位置(例如沿着能量传递系统802的行进方向816相邻)处入射在进料最上层上。例如，在光束808a、808b沿着行进方向814a、814b扫描的同时，光束808a、808b被导向沿着行进方向816彼此相邻的体素。

光束808a可相对于光束808b滞后，例如，光束808b入射在从光束808a沿能量传递系统802的行进方向816偏移的位置处。

在一些实施方式中，在每一光束808a、808b沿着各自的路径812a、812b扫描之后，使光束808a、808b沿着新路径812a、812b扫描，新路径从原始路径812a、812b沿行进方向816偏移两个或更多个体素。偏移的体素数量可等于光束数量。换言之，能量传递系统802被推进以使得被光束808a扫描的路径不与被光束808b扫描的路径重叠。事实上，光束808a、808b以交错光栅扫描(interlaced raster scan)的形式沿着进料最上层扫描。这可提升由积层制造设备形成的物件的产量。

为了使在平台810上追循的相继路径沿着运动方向816推进，能量传递系统802可相对于平台810沿行进方向816推进。致动器可耦接至能量传递系统802或平台810以使得能量传递系统802相对于平台810移动。或者，光束808a、808b可被另一反射器(例如检流驱动镜)偏转，且反射器的角度可被调整以使路径812a、812b沿着行进方向816推进。

参照图12A，积层制造设备900的能量传递系统902包含多个反射构件904a、904b与发光系统906。能量传递系统902与能量传递系统802的不同之处在于，光束908a被导向平台910上的进料输送区的第一部分920a，而光束908b被导向进料输送区的第二部分920b。例如，能量传递系统902受到控制而使得光束908a扫描的路径限制于第一部分920a，且光束908b扫描的路径限制于第二部分920b。每一部分是进料输送区上的连续区。例如，第一与第二部分920a、920b可对应于沿着平台长度(亦即沿着行进方向916)设置的进料输送区的不同半部。更一般而言，对于N个光束，进料输送区可被分成N个占据平台长度的N分之一的邻接区。

光束908a、908b的入射角之间的差异以及反射构件904a、904b之间沿着X轴的偏移量可被选择，而使得光束908a被导向平台910上的进料输送区的第一部分920a，而光束908b被导向进料输送区的第二部分920b。

参照图12B，在能量传递系统902的作业期间，光束908a、908b可沿平行的行进方向914a、914b扫描。在一些情况中，光束908a、908b入射在进料最上层上沿着路径912a、912b彼此相邻的位置，例如沿着能量传递系统902的行进方向916相邻。例如，在光束908a、908b沿着行进方向914a、914b扫描时，光束908a、908b被导向沿着平行于行进方向816(例如平行于Y轴)的相同轴的体素。

为了使在平台910上追循的相继路径912a、912b沿着运动方向916推进，能量传递系统892可相对于平台910沿行进方向916推进。致动器可被耦接至能量传递系统902或平台910以使能量传递系统902相对于平台910移动。或者，每个光束908a、908b可被另一反射器(例如检流驱动镜)偏转，且反射器的角度可被调整以使路径912a、912b沿着行进方向816推进。

在一些情况中，能量传递系统602、702、802、902发射由一或多个可旋转构件接收的多个光束。例如，发光系统602、702、802、902包含多个光源(例如激光器)，光源将多个光束导向可旋转构件。或者在一些情况中，能量传递系统602、702、802、902包含单一光源，且分束器接收光源发射的光束。分束器从单一光束形成多个光束。这些多个光束被导向一或更多个可旋转构件。

能量传递系统602、702、802、902可通过一或更多个致动器的作业而相对于平台610、710、810、910移动。在一些实施方式中，驱动单一致动器以产生这种移动。在其中发光系统包含多个反射构件的实施方式中，反射构件可相对于平台独立移动。例如，可通过第一致动器的作业来产生第一反射构件与平台之间的相对运动，且可通过第二致动器的作业来产生第二反射构件与平台之间的相对运动。或者或额外的，积层制造设备600、700、800、900包含类似于积层制造设备100的输送带132的输送带。输送带的作业产生发光系统之间的相对运动。此外，积层制造设备600、700、800、900的反射构件相对于平台所装设的方式可类似于针对积层制造设备300、400、500所描述的方式，从而使反射构件的一或多个支座能够有额外模式的平移或旋转。

在一些实施方式中，能量传递系统602、702、802、902包含一或更多个扩束器，扩束器经定位以扩张一或更多个光束(例如光束608a、608b、708a、708b、808a、808b、908a、908b)。例如，扩束器可扩张第一光束，使得第一光束在进料最上层上的点大于第二光束在进料最上层上的点。第一光束可比第二光束覆盖较多数量的体素。第一光束可用于加热进料，而第二光束用于熔化进料。

能量传递系统602、702、802、902的每一者可以分阶方式传递能量至进料最上层，以使进料温度能够逐渐提升。因此，多个激光允许两阶式温度提升。在一些实施方式中，在三个或更多个阶段处理中加入能量，其中块体能量传递系统(例如类似于块体能量传递系统134)在第一阶段中传递能量，且随后多个激光的每一者在相继的阶段中传递能量。

示例性光束覆盖图案

本文所描述的积层制造设备(例如积层制造设备100、200、300、400、500、600、700、800、900)可执行处理，以产生各种光束覆盖图案。参照图13A，处理1000包含作业1002，其中形成轮廓，所述轮廓界定一层中物件1010的周边(相对于一层中物件内部中的体素)。若存在针对图6A、图6B与图7所描述的第二能量传递系统204，则第二能量传递系统204可使光束在二维向量路径上扫描，以固化对应于轮廓的一者(例如内轮廓与外轮廓的一者)的进料。界定光束覆盖图案的数据可界定光束所扫描跨过的向量路径。第二能量传递系统204可使光束在另一二维向量路径上扫描，以固化对应于另一轮廓(例如内轮廓与外轮廓的另一者)的进料。

参照图13A至图13D，可执行作业组1004A、1006A、1008A(图13A)，可执行作业组1004B、1006B、1008B(图13B)，作业组1004C、1006C、1008C(图13C)或作业组1004D、1006D、1008D可被执行，以熔化物件1010的内部，例如由在作业1002形成的轮廓界定的区域。作业1002与作业组1004A、1006A、1008A、作业组1004B、1006B、1008B、或作业组1004C、1006C、1008C结合使得物件1010能被形成。

参照图13A，在作业1004A，沿着进料最上层的平行水平行引导来自能量传递系统的光束。水平行沿着Y轴延伸。光束扫描路径为连续的，且延展跨过进料输送区的区域的整个宽度。例如，能量传递系统的反射构件连续旋转，且光源被连续启动，以形成水平行的一行。

水平行被光束未引导至的区域彼此间隔开。因此，随着其上装设能量传递系统的支座沿着X轴推进，能量传递系统被选择性地操作，以使光束沿着彼此间隔开的路径扫描。在一些情况中，支座被以足够大的增量推进，以使扫描路径之间能够有这种间隔。

或者，能量传递系统仅在支座的所选择的增量位置期间启动，每一增量对应于单一进料体素。在其他增量位置期间，反射构件连续旋转，但光源不发射光束。

在作业1006A，沿着沿X轴延伸的平行水平行引导来自能量传递系统的光束。水平行被光束未引导至的区域彼此间隔开。随着反射构件连续旋转，光源被选择性启动，使得进料最上层接收光束的部分被未接收光束的部分间隔开。光源例如为脉冲式的，而反射构件118连续旋转，使得能量被传递至沿X轴延伸的不连续体素组。在替代性示例中，若能量传递系统的支座可相对于平台旋转，则支座可重新定向，使得能量传递系统可使光束扫描沿X轴延伸的水平行。

在作业1008A，沿着沿Y轴延伸的平行水平行引导来自能量传递系统的光束。作业1008A的水平行自作业1004A的水平行偏移，但可由能量传递系统与支座的类似作业来形成。

参照图13B，作业1004B、1006B和1008B与作业1004A、1006A、1008A的不同之处在于在作业1004B与1008B中形成的水平行相对于Y轴成非零角度，且作业1006B中形成的水平行相对于X轴成非零角度。在一些实施方式中，作业1004B与1008B中形成的水平行所形成的方式类似于作业1006C的水平行的形成处理。特定而言，反射构件可旋转，以使光束沿着平行于Y轴的水平路径扫描，但光源被选择性启动，以形成与未熔化的进料的至少一个体素成角度的水平行。或者，如针对积层制造设备100的支座122所描述的，能量传递系统106所传递的光束的路径可相对于Y轴重新定向，使得路径相对于Y轴形成非零角度。因此，作业1004B与1008B中形成的水平行可通过其上装设能量传递系统106的支座的旋转来形成角度。

类似的，在作业1006B中的水平行可通过能量传递系统的选择性作业来产生。能量传递系统可具有与作业1004B与1008B中相同的取向。或者，在作业1006B，能量传递系统可被重新定向，例如通过旋转其上装设能量传递系统的支座。

参照图13C，在一些实施方式中，物件1010的内部的区段被相继熔化。在作业1004C，通过使光束扫过水平行而熔化第一区段。虽然绘制为相对于X轴与Y轴两者成角度的水平行，但这些行可为具有任何适当角度的水平行。在作业1006C，通过扫过水平行而熔化第二区段。作业1006C的水平行的角度可类似于作业1004C的水平行的角度。

为了允许在作业1004C熔化的第一区段冷却，在作业1006C熔化的第二区段可与第一区段间隔开，例如通过要在作业1008C使用的第三区段间隔开。例如，界定第一区段的边缘可与界定第二区段的边缘间隔开。此间隔可提供时间以让第一区段在熔化之后冷却。不是持续传递能量至邻接第一区段的部分，在作业1006C将能量传递至非邻接的第二区段。接着在作业1008C，将第一与第二区段间隔开的第三区段可被熔化。

参照图13D，在一些实施方式中，多个能量传递系统被操作以执行作业1004D、1006D与1008D，例如根据针对积层制造设备300、400、500所描述的实施方式。进料所输送至的进料输送区1012被分成不同的区域1014a-1014d。图13D图示的针对作业1004D、1006D、1008D的图案类似于图13A图示的针对作业1004A、1006A、1008A的图案。然而对于作业1004D、1006D、1008D，操作多个能量传递系统，以传递能量至不同的区域1014a-1014d。若存在两个能量传递系统，则对于作业1004D、1006D、1008D，第一个能量传递系统使光束沿着区域1014a中的水平行且沿着区域1014b中的水平行扫描，且对于作业1004D、1006D和1008D，第二个能量传递系统使光束沿着区域1014c中的水平行且沿着区域1014d中的水平行扫描。

在一些实施方式中，第一能量传递系统使光束沿着区域1014b中的水平行扫描，同时第二能量传递系统使光束沿着区域1014c中的水平行扫描。然后第一能量传递系统使光束沿着区域1014a中的水平行扫描，同时第二能量传递系统使光束沿着区域1014d中的水平行扫描。因为区域1014b、1014c具有非重叠边缘，且区域1014a、1014d具有非重叠边缘，因此这种熔化进料的顺序可减少热累积，所述热累积可由同时熔化在邻接区域中的进料而产生。

可使用其他光束覆盖图案。例如，参照图14，类似于针对图13D描述的实施方式，进料输送区1112被分成区域1114a-1114d，使得多个能量传递系统可使光束选择性并相继地扫过区域1114a-1114d。相比于针对图13A至图13D描述的处理，在处理1100中，形成物件1110的多组轮廓，其中一组轮廓界定第一内部部分1116a且另一组轮廓界定第二内部部分1116b。如作业1102所图示的，可以类似于针对作业1102所描述的方式来熔化轮廓。随后可在作业1104、1106、1108熔化内部部分1116a、1116b以形成物件1110。如作业1104中所图示的。在单一区域1114a、1114b、1114c或1114d内，能量传递系统可选择性发射光束以产生熔化材料的图案，所述图案包含第一水平行与第二水平行，第二水平行相对于第一水平行成非零角度。多个能量传递系统的每一者可由一方式操作，使得每一区域1114a-1114d可具有类似图案。此外，能量传递系统可传递能量至内部部分1116a以形成第三水平行，第三水平行相对于内部部分1116b的水平行(例如第一水平行与第二水平行)成非零角度。

替代性实施方式

控制器与计算装置可实施本文所描述的这些作业及其他处理和作业。如前所述，设备100的控制器108可包含连接至设备100的各种构件、系统与子系统的一或更多个处理装置。控制器108可协调作业，并让设备100执行上文所描述的各种功能性作业或系列步骤。控制器108可控制打印头126的系统的移动与作业。

本文所描述的系统的控制器108与其他计算装置部分可由数字电子电路实施，或由计算机软件、固件或硬件来实施。例如，控制器可包含处理器以执行储存在计算机程序产品中(例如在非暂态机器可读取储存媒介中)的计算机程序。该计算机程序(也称为程序、软件、软件应用或代码)可用任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言，并且可以以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、部件、子程序、或其他适合在计算环境中使用的单元。

所描述的系统的控制器108与其他计算装置部分可包含非暂态计算机可读取媒介以储存数据对象，例如计算机协助设计(CAD)相容文件，这种文件识别应由哪种图案对每一层沉积进料。例如，数据对象可为STL格式文件、3D制造格式(3MF)文件、或积层制造文件格式(AMF)文件。例如，控制器可从远程计算机接收数据对象。控制器108中的处理器(例如由固件或软件控制)可解译从计算机接收来的数据对象，以产生控制设备100的部件以熔化每一层的指定图案所必需的信号组。

尽管本文件包含许多特定的实施细节，但是这些细节不应被解释为对任何发明或可以请求保护内容的范围的限制，而是作为对特定发明的特定实施方式特有的特征的描述。本文件在个别实施方式的上下文中所描述的某些特征亦可被结合实施于单一实施方式中。相对的，在单一实施方式的上下文中描述的各种特征亦可被个别地实施于多个实施方式中或在任何适合的子结合中。再者，尽管上文可将特征描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此主张，但是来自所请求保护的组合的一个或多个特征可以在一些情况下从组合中删除，并且所请求保护的组合可以针对子组合或子组合的变化。

图1A的打印头包含使设备100能够建构物件的数个系统。在一些情况中，AM设备包含独立操作的系统而非打印头，独立操作的系统包含独立操作的能量源、分配器与传感器。这些系统的每一者可独立移动，且可为或可不为模块打印头的部分。在一些示例中，打印头仅包含分配器，且设备包含装设至独立于分配器支座的支座的单独的能量传递系统。

对于金属与陶瓷的积层制造的处理条件非常不同于对于塑胶的积层制造的处理条件。例如，一般而言，金属与陶瓷需要显著较高的处理温度。因此，用于塑胶的3D打印技术可能无法应用于金属或陶瓷处理，且设备可为不等同的。然而，本文所描述的一些技术可被应用至聚合物粉末，例如尼龙、ABS、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)和聚苯乙烯。

已描述了数种实施方式。尽管如此，将了解到可进行各种修改。例如，

·上文描述为打印头的部分的各种部件，诸如分配系统、散布器、感测系统、热源及/或能量源，可被装设在高架上而非打印头中，或被装设在支撑高架的框架上。

·平台的宽度可在200mm与2000mm之间，例如在500mm与1000mm之间、约400mm、约500mm、约600mm、约700mm等等。

·要由单一能量传递系统覆盖的区域可延展一宽度，此宽度在100mm至1000mm之间，例如在250mm与500mm之间、约200mm、约250mm、约300mm等等。

·能量传递系统可沿着Y轴增量地推进，使得光束可被传递跨过平台的整个长度。在一些情况中，能量传递系统在跨平台的单一路径的末端推进一增量。可控制光源，使得在能量传递系统正被推进时不发射光束，例如当入射在反射构件上的光束的预测位置从一个面移动至另一个面时。

因此，其他实施方式在权利要求书的范围内。

Claims

1.一种积层制造设备，包含：

平台，所述平台支撑被制造的物件；

分配器，所述分配器在所述平台的顶表面上输送多个进料层；

一或更多个光源，所述一或更多个光源被配置为发射第一光束与第二光束；以及

多边形束扫描器，所述多边形束扫描器包含可旋转的多边形镜，所述可旋转的多边形镜具有多个反射面以将所述第一光束与所述第二光束重定向为朝向所述平台，以传递能量至进料最上层，所述镜被定位并能旋转而使得所述多个反射面中的每一面的运动使所述第一光束在所述最上层上的第一撞击点在所述最上层上沿着第一路径扫描，并使所述第二光束在所述最上层上的第二撞击点跟随所述第一光束在所述最上层上沿着所述第一路径扫描，并且其中所述多边形镜被定位及配置而使得当所述第二光束接收于第二反射面时所述第一光束接收于第一反射面。

2.一种积层制造设备，包含：

平台，所述平台支撑被制造的物件；

多边形束扫描器，所述多边形束扫描器包含可旋转的多边形镜，所述可旋转的多边形镜具有多个反射面以将所述第一光束与所述第二光束重定向为朝向所述平台，以传递能量至进料最上层，所述镜被定位并能旋转而使得所述多个反射面中的每一面的运动使所述第一光束在所述最上层上的第一撞击点在所述最上层上沿着第一路径扫描，并使所述第二光束在所述最上层上的第二撞击点跟随所述第一光束在所述最上层上沿着所述第一路径扫描，其中所述一或更多个光源被配置为使所述第二光束的强度大于所述第一光束，或者控制器被配置为致使所述一或更多个光源使所述第二光束的强度大于所述第一光束。

3.如权利要求2所述的设备，其中所述一或更多个光源被配置为使所述第一光束将所述进料加热至第一温度，所述第一温度低于所述进料的熔化温度，且使所述第二光束熔化所述进料，或者控制器被配置为致使所述一或更多个光源使所述第一光束将所述进料加热至第一温度，所述第一温度低于所述进料的熔化温度，且使所述第二光束熔化所述进料。

4.如权利要求2所述的设备，包含扩束器，所述扩束器被配置为扩张所述第一光束，使得所述第一光束在所述最上层上的所述第一撞击点大于所述第二光束在所述最上层上的所述第二撞击点。

5.如权利要求1所述的设备，其中所述一或更多个光源被配置为使所述第二光束的强度小于所述第一光束，以使所述一或更多个光源使所述第一光束熔化所述进料，且使所述第二光束对所熔化的进料进行热处理，或者控制器被配置为致使所述一或更多个光源使所述第二光束的强度小于所述第一光束，以使所述一或更多个光源使所述第一光束熔化所述进料，且使所述第二光束对所熔化的进料进行热处理。

6.如权利要求2所述的设备，其中所述多边形镜被定位且被配置为使得对于所述多边形镜的每一相继面，当所述第二光束接收于一相继面时，所述第一光束接收于该相继面。

7.一种积层制造设备，包含：

平台，所述平台支撑被制造的物件；

多边形束扫描器，所述多边形束扫描器包含可旋转的多边形镜，所述可旋转的多边形镜具有多个反射面以将所述第一光束与所述第二光束重定向为朝向所述平台，以传递能量至进料最上层，所述镜被定位并能旋转而使得所述多个反射面中的每一面的运动使所述第一光束在所述最上层上的第一撞击点在所述最上层上沿着第一路径扫描，并使所述第二光束在所述最上层上的第二撞击点跟随所述第一光束在所述最上层上沿着所述第一路径扫描，其中所述第一光束以不同于所述第二光束的入射角撞击每一相继面。

8.如权利要求2所述的设备，其中所述多边形镜被定位及配置而使得当所述第二光束接收于第二反射面时所述第一光束接收于第一反射面。

9.如权利要求1所述的设备，其中所述第一路径沿着所述进料最上层的整个宽度延伸。

10.如权利要求1所述的设备，其中所述第一路径为线性的。

11.如权利要求1所述的设备，所述设备包含支座，所述支座能相对于所述平台沿着水平轴移动，所述水平轴相对于所述第一路径成非零角度，且其中所述多边形束扫描器被装设至所述支座，使得所述支座沿着所述水平轴的运动使所述第一光束沿着所述第一路径产生一系列的扫描而产生所述第一光束在所述最上层上的光栅扫描。

12.如权利要求11所述的设备，其中所述水平轴正交于所述第一路径。

13.一种积层制造方法，包含以下步骤：

在平台的顶表面上输送多个进料层；

对于每一层，通过以下步骤选择性熔化所述进料：

将第一光束与第二光束引导至多边形束扫描器的可旋转的多边形镜；以及

旋转所述镜，使得多个反射面将所述第一光束与所述第二光束重定向为朝向所述平台，以传递能量至所述进料层，且所述多个反射面中的每一面的运动使所述第一光束在所述进料层上的第一撞击点在所述进料层上沿着第一路径扫描，并使所述第二光束在所述进料层上的第二撞击点跟随所述第一光束沿着所述第一路径扫描，

其中所述多边形镜被定位及配置而使得当所述第二光束接收于第二反射面时所述第一光束接收于第一反射面，或者其中所述第一光束以不同于所述第二光束的入射角撞击每一相继面。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述第二光束的强度大于所述第一光束。

15.如权利要求13或14所述的方法，所述方法包含以下步骤：由所述第一光束将所述进料加热至第一温度，所述第一温度低于所述进料的熔化温度，并由所述第二光束熔化所述进料。