CN110709196A - 用于生产三维物体的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于使用粉末材料逐层生产三维物体的方法，粉末材料能够通过利用至少两个电子束照射它而被固化，该方法包含预加热步骤，其中，预加热步骤包含下述子步骤：通过在分布在预加热粉末层区域(100)上的第一区(I)中扫描第一电子束，以及通过在分布在预加热粉末层区域(100)上的第二区(II)中扫描第二电子束，来扫描预加热粉末层区域(100)，其中，连续扫描路径至少以安全距离(ΔY)分离，子步骤进一步包含下述步骤：当分别同时预加热第一区和第二区内的粉末材料时，使第一电子束和第二电子束的预加热同步，使得第一电子束和第二电子束始终至少以最小安全距离(ΔX)彼此分离。

Description

用于生产三维物体的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种用于使用粉末材料逐层生产三维物体的方法及装置，粉末材料可以通过利用高能射束照射它而固化。特别地，本发明涉及一种使用至少两个电子束的粉末预加热处理。
背景技术
从例如US4863538、US5647931和SE524467中已知一种使用粉末材料逐层生产三维物体的装备，粉末材料可以通过利用电磁辐射或电子的高能射束照射而固化或熔融在一起。这种装备包括比如粉末的供应部，用于在可竖直调节的平台或工作区域上施加粉末层的工具，以及用于在工作区域上引导射束的工具。在射束在工作区域上移动时，粉末烧结或熔化并且固化。
当使用高能射束熔化或烧结粉末时，重要的是避免超过粉末的蒸发温度，因为否则的话，粉末将仅仅蒸发而不是形成预期的产品。US2005/0186538公开一种聚焦于该问题的方法。在该方法中，在熔化/烧结阶段期间，激光束被重复地引导到同一粉末目标区域，以便逐步升高粉末温度。这样，避免了太高的粉末温度。
当使用电子束而不是激光束时，情形在一些方面是不同的。在电子束撞击粉末时，电荷分布围着电子目标区域发展。如果电荷分布密度超过临界极限，将发生放电，因为粉末粒子将彼此排斥。这种放电的结果是粉末层的结构将被破坏。将根据US2005/0186538的方法应用到配备有电子束的粉末熔化/烧结装置可能给出差的结果，因为在该方法中没有采取措施来避免这种放电。
在WO2008/013483中，公开了一种用于通过以安全距离分离连续的扫描线来避免这种放电的方法。然而，随着构建区域增加，必须使用来自多个电子束源的多个电子束，这将进一步使放电问题复杂化。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于由粉末材料逐层生产三维物体的方法及装置，该方法及装置允许粉末材料受控和适当地熔融在一起，并且非常适合于使用多个电子束。该目的通过分别在独立权利要求1和11中限定的方法及装置来实现。从属权利要求含有本发明的有利实施例、进一步的发展和变型。
本发明涉及到一种用于使用粉末材料逐层生产三维物体的方法，粉末材料能够通过利用从至少两个电子束源发出的至少两个电子束照射该粉末材料而被固化，该方法包含预加热步骤，预加热步骤具有以均匀方式预加热粉末材料以将粉末材料提升到预定的温度间隔ΔT的大体目的，该温度间隔ΔT低于粉末材料的熔化温度，接着是固化步骤，固化步骤具有将粉末材料熔融在一起的大体目的，其中，预加热步骤包含下述子步骤：通过沿着分布在预加热粉末层区域(100)上的路径(I1.1-I5.20)在第一区(I)中扫描第一电子束，以及通过沿着分布在预加热粉末层区域(100)上的路径(II1.1-II5.20)在第二区(II)中扫描第二电子束，来扫描预加热粉末层区域(100)，其中，连续扫描路径(IM.N，I(M+1).N)和(IIM.N，II(M+1).N)至少以安全距离(ΔY)分离，安全距离(ΔY)适配成分别防止第一区(I)和第二区(II)中的预加热粉末达到连续扫描路径的最大电荷密度，子步骤进一步包含当分别同时预加热第一区(I)和第二区(II)内的粉末材料时，使第一电子束和第二电子束的预加热同步的步骤，使得第一电子束和第二电子束始终至少以最小安全距离(ΔX)彼此分离。
本发明方法的示范性优点是，预加热步骤允许粉末层被均匀地加热起来，以便避免在随后利用多个电子束的固化步骤中在熔化的金属和粉末之间的交界处具有太大的温度梯度。通过使用适配成防止连续扫描路径的累积效应的安全距离和在预加热步骤期间各个电子束之间的安全距离，可以避免在第一路径的扫描期间沉积到粉末的能量添加到在直接在第一路径之后的第二路径的扫描期间沉积的能量，和/或，避免来自分离电子束的电荷分布累加到粉末粒子开始彼此排斥的水平。
当使用多个电子束时，预加热具有进一步有利的效果，其在于，它增加了给定区域可以被预加热的效率。
与使用例如加热元件加热整个粉末床的相当明显的替代例相比，粉末的预加热具有若干优点。一个优点是不需要进一步的加热装备。另一优点是只有粉末床的确实需要被加热的部分(即，粉末床的上层的一部分)可以实际上被加热。这使得该处理非常有效。
在本发明方法的第一示例实施例中，预加热步骤进一步包含再扫描预加热粉末层区域的第一区和第二区的子步骤。这样，预加热区域的第一区和第二区可以被逐渐和均匀地加热起来。在某些实施例中，在预加热粉末层区域的第一区和第二区的再扫描期间遵循的路径相对于在预加热粉末层区域的先前扫描期间遵循的路径移位间隔距离，其中，间隔距离小于最小安全距离。这样，在必需使用扫描图案的情形下(其中路径被以比最小安全距离短的距离物理地分离)，即，在需要附加的、更紧密定位的路径的情形下，也可以获得均匀地预加热的粉末层区域。
在本发明方法的第二示例实施例中，在预加热步骤期间，第一和/或第二射束的功率增加。这具有优点：射束功率初始时可以保持在足够低的水平，以避免大的电荷密度和/或温度梯度，而且射束功率随着粉末温度的增加而增加，以便尽可能快地加速预加热处理。在本发明方法的一个特别有利的变型例中，在预加热粉末层区域的连续扫描或再扫描之间，第一射束和第二射束的功率逐步增加。这使得控制处理相对容易，并且允许粉末预加热区域以均一的方式被加热。
在本发明方法的第三示例实施例中，通过增加第一和/或第二电子束的射束电流来增加射束功率。
在某些实施例中，路径形成大致直的且平行的线。考虑累积效应等，这种路径简化了寻找在实践中工作的路径图案和路径扫描次序的劳动。使用直的和平行的路径还简化了扫描期间射束的控制。为了进一步简化该处理，在某些实施例中路径被从一端扫描到另一端。
在本发明方法的第四示例实施例中，预加热粉末层区域可以大于在随后的固化步骤中将要熔融在一起的粉末层的对应部分，以此形成相对于该对应部分的安全裕度。这种安全裕度确保整个产品区域(包括其封闭环境)被适当地预加热，即，使得粉末层的温度和导电率在将要熔融在一起的部分的外边界处不突然变动。没有这种安全裕度，可能由于太大的温度梯度和/或太大的电荷密度而出现问题。
本发明还涉及一种配置成根据本发明方法来操作的装置、一种程序元件、一种计算机可读介质以及一种非暂时性计算机程序产品。
在一个示范性实施例中——尽管进一步的实施例标识在所附权利要求书中——提供有一种用于使用粉末材料(5)逐层生产三维物体(3)的装置(1)，该粉末材料(5)能够经由对其照射而被固化。该装置包含：至少一个电子束源，其至少发射第一电子束和第二电子束；以及，控制器，其配置用于：通过沿着分布在预加热粉末层区域(100)上的路径(I1.1-I5.20)在第一区(I)中扫描第一电子束，以及通过沿着分布在预加热粉末层区域(100)上的路径(II1.1-II5.20)在第二区(II)中扫描第二电子束，来扫描预加热粉末层区域(100)，其中，连续扫描路径(IM.N，I(M+1).N)和(IIM.N，II(M+1).N)至少以安全距离(ΔY)分离，安全距离(ΔY)适配成分别防止第一区(I)和第二区(II)中的预加热粉末达到连续扫描路径的最大电荷密度；以及，当分别同时预加热第一区(I)和第二区(II)内的粉末材料时，使第一电子束和第二电子束的预加热同步，使得第一电子束和第二电子束始终至少以最小安全距离(Δ，ΔX)彼此分离。
在另一示范性实施例中，在程序元件方面，可以提供有一种程序元件，其配置和布置成，当在计算机上执行时，实施一种用于通过依次沉积粉末材料的各个层来形成三维制品的方法，粉末材料熔融在一起以便在真空室中形成制品，该方法包含下述步骤：通过沿着分布在预加热粉末层区域(100)上的路径(I1.1-I5.20)在第一区(I)中扫描第一电子束，以及通过沿着分布在预加热粉末层区域(100)上的路径(II1.1-II5.20)在第二区(II)中扫描第二电子束，来扫描预加热粉末层区域(100)，其中，连续扫描路径(IM.N，I(M+1).N)和(IIM.N，II(M+1).N)至少以安全距离(ΔY)分离，安全距离(ΔY)适配成分别防止第一区(I)和第二区(II)中的预加热粉末达到连续扫描路径的最大电荷密度，以及，当分别同时预加热第一区(I)和第二区(II)内的粉末材料时，使第一电子束和第二电子束的预加热同步，使得第一电子束和第二电子束始终至少以最小安全距离(Δ，ΔX)彼此分离。在某些实施例中，还可以提供计算机可读介质，其上储存了上述程序元件。
附图说明
在下面给出的本发明的描述中，参考以下附图，其中：
图1A示出本发明方法的第一实施例的示例，
图1B示出本发明方法的第二和第三实施例，
图2示出来自第一区中的第一电子束的扫描线可以如何布置的示例实施例，
图3以示意性视图示出用于生产三维产品的已知装置的示例，本发明方法可以应用到该装置，
图4是根据各种实施例的示范性系统1020的框示图，
图5A是根据各种实施例的服务器1200的示意性框示图，以及
图5B是根据各种实施例的示范性移动式装置1300的示意性框示图。
具体实施方式
为了便于了解本发明，下面定义了数个用语。文中定义的用语具有本发明相关领域的普通技术人员普遍了解的含义。诸如“一”、“一个”和“该”的用语不仅意在指代单数实体，而且包括具体示例可以使用于图示的通用类别。术语文中用以描述本发明的具体实施例，但它们的使用并不界定本发明，除非在权利要求书中概述。
文中使用的用语“三维结构”等等大体指代意在或实际制备的意在使用于特定目的的(例如，结构材料或各材料的)三维配置。例如，这种结构等可以在三维CAD系统的辅助下进行设计。
文中在各种实施例中使用的用语“电子束”指代任何带电粒子射束。带电粒子射束源可以包括电子枪、线性加速器等等。
图3描绘根据现有技术的自由形式制备或增材制造设备300的示例实施例。所述设备300包含两个电子枪301，302；两个粉末料斗306，307；起始板316；构建箱312；粉末分配器310；构建平台314；真空室320和控制单元340。为了简单起见，图3仅公开两个射束源。当然，可以以与使用于描述本发明的两个射束源相似的方式来使用任何数目的射束源。当看到了下文公开的仅使用两个射束源的发明概念并将它们应用于可能适合他或她的目的的任何具体数目时，对于技术人员是显而易见的。
真空室320能够借助于或经由真空系统维持真空环境，该系统可以包含本领域技术人员熟知的涡轮分子泵、涡旋泵、离子泵和一个以上阀，因此上下文不需要进一步解释。真空系统由控制单元340控制。在替代实施例中，构建箱可以设置在提供有外界空气和大气压力的可封闭室中。仍在另一示例实施例中，所述构建室可以设置在开放空气中。
电子枪301、302产生电子束，其用于将设置在起始板316上的粉末材料318熔化或熔合在一起。控制单元340可以用于控制和管理从电子束枪301、302发射的电子束。第一电子束源301可以发射第一电子束351，第二电子束源302可以发射第二电子束352。第一电子束351可以在至少第一极限位置351a和至少第二极限位置351b之间偏转，限定第一选择区域1或第一区I。第二电子束352可以在至少第一极限位置352a和至少第二极限位置352b之间偏转，限定第二选择区域2或第二区II。所述第一电子束351的所述第一极限位置351a或第二限位置351b中的至少一个可以与所述第二电子束352的所述至少第一极限位置352a或第二极限位置352b中的一个重叠，以此生成重叠区3。
至少一个聚焦线圈(未示出)、至少一个偏转线圈和电子束功率供应可以电气地连接到所述控制单元。在本发明的示例实施例中，所述第一端第二电子束源可以产生具有大约60kV的加速电压和具有0-3kW范围内的射束功率的可聚焦电子束。当通过利用能量射束源301、302逐层将粉末熔融来构建三维制品时，真空室中的压力可以在1×10-3-1×10- 6mBar的范围内。
粉末料斗306、307包含将要设置在构建箱312中的起始板316上的粉末材料。粉末材料可以比如是纯金属或金属合金，诸如钛、钛合金、铝、铝合金、不锈钢、Co-Cr-W合金等。可以使用一个粉末料斗，代替两个粉末料斗。可以使用用于粉末供应部的其它设计和/或机构，比如具有高度可调节底板的粉末箱。
粉末分配器310布置成将粉末材料的薄层铺设在起始板316上。在工作循环期间，构建平台314将在粉末材料的每个添加层之后相对于射线枪连续地降低。为了使该移动成为可能，在本发明的一个实施例中，构建平台314在竖直方向上(即，在箭头P指示的方向上)可移动地布置。这意味着构建平台314在初始位置开始，在该初始位置，必需厚度的第一粉末材料层已铺设在所述起始板316上。粉末材料的第一层可以比其它施加的层厚。从比其它层厚的第一层开始的原因是不希望第一层熔透到起始板上。此后，连同铺设新的粉末材料层用于形成三维制品的新横截面一起，降低构建平台。用于降低构建平台314的工具可以比如通过配备有齿轮、调节螺钉等的伺服发动机。
本发明至少部分地基于电荷分布密度依据以下参数的认知：射束电流、电子速度(由加速电压给出)、射束扫描速度、粉末材料以及粉末的导电率(即，主要是粉末颗粒之间的导电率)。后者反过来是若干参数的函数，诸如温度、烧结程度和粉末颗粒大小/大小分布。
因而，对给定的粉末(即，具有某一颗粒大小分布的某一材料的粉末)和给定的加速电压，可以通过改变射束电流(因而，射束功率)和射束扫描速度来影响电荷分布。
通过以受控的方式改变这些参数，可以通过增加粉末的温度来逐渐增加粉末的导电率。具有高温度的粉末获得相当地更高的传导率，这导致较低密度的电荷分布，因为电荷可以快速地在大区域上扩散。如果允许粉末在预加热处理期间被稍微烧结，则该效果被增强。当传导率变得足够高时，粉末可以以任意值的射束电流和射束扫描速度熔融在一起，即，熔化或全部烧结。
图1A示出本发明方法的第一实施例的示例。预加热区域100包含第一区I和第二区II。利用来自第一电子束源301(未示出)的第一电子束351扫描第一区I，利用来自第二电子束源302(未示出)的第二电子束352扫描所述第二区II。将要制造的三维制品的横截面通过140表示。所述三维物品140分别布置在所述第一区I和所述第二区II两者中。在图示的示例中，第一电子束351和第二电子束352在平直的扫描线中扫描。第一电子束351可以从左到右扫描，即，从x＝0到x＝L/2。第二电子束352可以从左到右扫描，即，从x＝L/2到x＝L。
如果在第一电子束351预加热的同时切断第二电子束352，则所述第一电子束351和所述第二电子束352将不会干扰彼此。然而，后续预加热不如同时预加热那样时间上有效，同时预加热中，第一电子束351和第二电子束352同时接通并且分别同时预加热其第一区I和第二区II。
为了禁止可能导致高电荷分布的所述第一电子束和所述第二电子束的干扰，当分别在所述第一区和所述第二区内同时预加热所述粉末材料时，所述第一电子束和所述第二电子束的预加热的同步可以是必需的。可以执行同步，使得所述第一电子束351和所述第二电子束352始终至少以最小安全距离(ΔX)彼此分离。在图1A中，所述最小安全距离(ΔX)被图示为与所述第一区I和所述第二区II之间的边界120重叠的通道。如果两个电子束351和352分别至少以所述最小安全距离分离，则在所述粉末材料中的电荷分布的总和将不会达到所述粉末粒子可以开始彼此排斥的临界点。如果所述第一电子束和所述第二电子束不是同时在所述通道内侧，即，所述第一电子束351和第二电子束352中仅一个允许在所述通道内部，则电荷分布在控制之下。
在替代实施例中，假设所述第一电子束和所述第二电子束始终以比所述最小安全距离(ΔX)更大的距离分离，可以允许所述第一电子束351和所述第二电子束352同时在所述通道内部。比如，如果所述第一电子束351扫描线1并且所述第二电子束352同时扫描线5或更远的，则可以是该情况，在这种情况下，尽管它们同时在所述通道内，所述第一电子束和所述第二电子束之间的距离大于所述最小安全距离(ΔX)。
如上面提到的，第一电子束351可以从左到右扫描，即，从x＝0到x＝L/2。第二电子束352可以从左到右扫描，即，从x＝L/2至x＝L。在第二电子束352在第二区II中开始线1的扫描之前，第一电子束351可以在第一区I中开始线1的扫描，即，当第一电子束351在X＝0和X＝L/2之间的某处但不在由(ΔX)表示的所述通道中时，第二电子束352可以在第二区II中沿着线1开始扫描。
在替代实施例中，在第一电子束351在第一区I中开始线1的扫描之前，第二电子束352可以在第二区II中开始线1的扫描，即，当第二电子束352在X＝L/2和X＝L之间的某处时，第一电子束351可以在第一区I中沿着线1开始扫描。
仍在另一示例实施例中，第一电子束351从左到右扫描，而第二电子束352从右到左扫描。在这种情况下，必须控制和同步电子束的位置，以便确保它们始终比所述最小安全距离(ΔX)进一步远离彼此。
在又一示例实施例中，所述第一区I和/或所述第二区II可以在从左到右的扫描和从右到左的扫描之间交替，确保第一电子束和第二电子束始终至少以所述最小安全距离(ΔX)分离。
仍在另一示例实施例中，所述第一区I可以从顶部到底部(从低扫描线编号到高扫描线编号)扫描各线，而在所述第二区II中，可以从底部到顶部(从高扫描线编号到低扫描线编号)扫描所述线。
仍在另一示例实施例中，所述第一电子束可以开始扫描由1表示的所述第一线，同时，所述第二电子束可以开始扫描由5表示的所述第五线。
在图1A中，图示了从预加热区域100顶部的编号1开始的15条扫描线。所有扫描线1至15利用虚线区段和实线区段图示。虚线区段仅表示预加热，实线表示预加热，接着是用于形成三维制品140的熔融。在图1A中，三维制品140外侧的大区域被预加热。在替代实施例中，围绕三维制品140的较小区域被预加热，使得对于三维制品140的特定横截面，所述预加热区域外侧的区域不受第一电子束351和第二电子束352的影响。通过将预加热区域减少到比整个构建区域更小的区域，可以增加制造速度。围绕三维制品140的较小区域可以具有与三维制品140的实际横截面不同的形状，或者与三维制品140相同但放大的形状。
图1B示出本发明方法的两个进一步示例实施例。在图1B中，第一电子束351可以在点P1处定位在第一区I中，第二电子束可以在点P2处定位在第二区II中。P1和P2之间的距离由Δ表示，Δ是最小安全距离。在图1B中，第一电子束P1和第二电子束P2可以定位在相同的线上，以具有数字3的线为例。第一电子束和第二电子束的同步确保所述第一电子束P1和所述第二电子束P2之间的距离始终为至少所述最小安全距离Δ，而不管所述第一电子束和所述第二电子束定位在何处。然而，在另一示例实施例中，所述第一电子束可以定位在由P3表示的点处，第二电子束可以定位在由P4表示的位置处。P3和P4两者分别布置在所述第一区I和第二区II之间的边界上。
图2描绘了如何布置来自第一区I中的第一电子束351的扫描线的示例实施例，其中增加传导率而不产生放电。这里，为了预加热粉末的目的，第一电子束351沿着以某一图案分布的路径在将要固化的粉末床的一部分上扫描。粉末床的上层的经受预加热的部分表示为预加热粉末层区域10，或者仅预加热区域10。附图标记L/2和Ly表示所述第一区I的在本示例中为矩形的预加热区域10的侧面。第一电子束351遵循由直的且平行的线I1.1、I1.2等指示的路径从左到右，即，从x＝0到x＝L/2。在线/路径的左侧，给出了每个路径的代码。在线/路径的右侧，给出了扫描路径的次序。因而，将要扫描的第一路径是I1.1，接下来的路径是I2.1，在其之后是路径I3.1，以此类推。这种连续扫描路径以安全距离ΔY物理地分离，这将在下面进一步论述。
最小安全距离ΔX，Δ可以大于安全距离ΔY。原因在于，在连续路径之间有时间延迟，其中电荷分布可能已有些减弱，而在两个同时的电子束彼此接近的情况下，没有时间延迟，而只在所述粉末材料中围着每个电子束有电荷分布的累积。
依据特定的状况(诸如，预加热区域10的尺寸、射束功率和射束扫描速度)，可能必需使用扫描图案，其中路径物理地分离比安全距离ΔY短的距离，以便获得均匀地预加热的粉末层区域10。图2示出这种情况的一个示例，其中需要附加的、更紧密定位的路径。附加的路径利用代码I1.2、I1.3等指示。相邻路径(诸如，I1.20和I2.1，或者I3.2和I3.3)物理地分离间隔距离δY。如可以在图2中的线/路径的右侧看到的，不以连续的次序扫描相邻路径，以便仍将连续扫描的路径以安全距离ΔY分离。
在图2示出的示例中，预加热区域10可以视为分成5个子区域I1到I5，并且在每个子区域中，将要扫描的路径的数量是20；例如，在第一子区域I1中的I1.1到I1.20。更一般地，路径可以表示为IM.N，其中，M是子区域的编号，N是子区域M中的特定路径的编号。在图2中，M从1变到5，N从1变到20，这致使总共100个路径被扫描。M和N的值可以依据例如预加热区域10的大小和所需预加热温度和/或所需粉末预烧结程度而变化。在图2中，预加热区域10等于第一区I。
如图2中的路径扫描次序所给出的，预加热区域10在y方向上被扫描若干次，在本示例中是20次。第一次扫描预加热区域10时，扫描过程是这样的：扫描每个子区域I1至I5中的第一路径IM.1。当这个初始步骤结束时，通过扫描每个子区域I1至I5中的第二路径IM.2，再扫描预加热区域10。在接下来的再扫描中，扫描每个子区域I1到I5中的第三路径IM.3，以此类推。这个过程可以视为是一个单一扫描图案，包含每个子区域I1至I5的第N个路径，一旦单一扫描图案中的所有路径的扫描已完成时，该单个扫描图案在y方向上(即，在图2中向下)移位与间隔距离δY对应的距离。换言之，再扫描的路径相对于先前扫描的路径平行地移位距离δY。附图标记N表示预加热区域10的扫描或再扫描的次序，其中N以1开始(对于第一次扫描)，并且变到最大值，在本例中是20(对于最后的扫描)。下面，该最大值N被表示为Nr。
预加热区域10的每次扫描或再扫描具有增加粉末床的温度的效果，而粉末床的温度反过来具有增加粉末的导电率的效果。因此，可以在每个(再)扫描过程之后增加射束电流。扫描之间的射束电流可以增加多少依赖于前述扫描中的传导率可以增加多少。
重要的是，适配射束电流、射束扫描速度和将要扫描的路径，以便防止射束撞击粉末的位置周围的电荷密度超过临界极限，其中在该临界极限以上将发生放电。
用于描述在任意扫描过程中在粉末中发展出的电荷密度的一般函数将是时间和射束位置的相当复杂的函数，因为如果这些路径在空间和时间上不是很好地分离，则沿着一个扫描路径产生的电荷密度将被沿着另一扫描路径产生的电荷密度影响。因而，必须考量不同路径之间的累积效应。
在使用直的且平行的扫描路径的预定扫描过程中，相似于图2和图3中示出的那些，累积效应更容易控制。对于单个直的路径，电荷密度依赖于分数I/Vs，其中，I是射束电流，Vs是相对于粉末床的射束扫描速度。如果该分数太高，则每一路径长度单元的粉末将沉积太多的电荷。从生产的观点看，期望以有效的方式增加温度，以最小化预加热粉末所要求的时间。因而，在不激发电荷密度的临界极限的情况下，射束电流和射束速度应当尽可能高。然而，因为电荷将保留在被扫描的路径周围一段时间，所以必须考虑不同扫描之间的电荷密度的累积。重要的是，射束不能返回到相同位置，或返回到相同位置的紧密附近，直到已流逝某一最小时间周期t0。
因而，对于在预加热区域10中的给出的路径长度，射束扫描速度不仅仅由分数I/Vs确定，而且由在射束可以返回到相同位置之前必须流逝的时间周期t0确定。由于电荷密度不仅随时间而且随着距先前扫描位置的距离而减小，在粉末层的某一位置可以被扫描之前必须允许流逝的所要求的时间周期随着距先前扫描位置的距离的增加而减小。在一阶近似中，依赖该距离的安全时间周期tp，可以被认为独立于射束电流，并且设定为：
tp＝t0-kr*r，
其中，t0是在射束可以返回到与其在t＝0处相同的位置之前必须流逝的时间，r是在t＝0处的射束位置和在时间t处的新位置之间的距离，kr是比例因子。这里，假设tp具有在0和t0之间的值，这意味着对于足够大的r值，累积效应被认为是可忽略的。
因此，必须布置预加热区域10的路径的扫描，使得路径在时间和/或空间上足够地分离，以便避免在预加热粉末层区域10中的不期望的电荷累积效应。这适用于上面论述的电荷累积效应和能量累积效应两者，其中在能量累积效应中沿着两条路径沉积的能量的量添加在一起，以致局部地升高太多温度。连续扫描的路径(诸如，图2中的I4.2和I5.2)必须物理地分离到比其它扫描路径更高的程度，因为在连续扫描路径之间流逝的时间周期更短(假设路径具有相等长度，并且在每个单独路径的扫描开始之间具有相等时间周期)。
从给定的射束扫描速度Vs和给定的路径长度Lx，可以将所要求的依赖距离的安全时间周期tp转换为安全距离ΔY，其在实践中比最小时间周期更容易处理。该距离ΔY的所要求长度依赖于射束多快返回到x＝0。因而，ΔY随着路径Lx的长度的减小以及射束扫描速度Vs的增加而增加。在图2中，连续扫描的路径(诸如，I4.2和I5.2)以安全距离ΔY分离。
如上所述，在可以扫描不同的路径之前，必须允许流逝某一时间周期。为了减少预加热粉末所要求的总时间，重要的是射束扫描预加热区域10的不经受由tp设定的“休息周期”的部分。
在下面的示例中，使用以下参数：
Lx，Ly＝预加热粉末层区域10的边长，
Vs＝射束扫描速度，
I0＝初始射束电流，
ΔI＝预加热区域10的再扫描之间的射束电流增加量，
Nr＝扫描预加热区域10的次数，
ΔY＝两个连续扫描的路径之间的距离；安全距离，以及
δY＝两个相邻路径之间的距离；间隔距离。
对于给定的粉末层区域，即，给定Lx，Ly的值，可以凭经验获得用于所讨论的粉末区域适当地预加热所要求的Vs、I0、ΔI、Nr、ΔY和δY的值。
表1示出对于某一粉末层区域(Lx，Ly)、某一加速电压(60kV)和某一商用粉末(气雾化的ELI Ti6Al4V)的Vs、I0、ΔI、Nr、ΔY和δY的适当值的示例。
表1
L<sub>x</sub> 120mm
L<sub>y</sub> 120mm
V<sub>s</sub> 10000mm/s
I<sub>0</sub> 1mA
ΔI 1mA
N<sub>r</sub> 18
ΔY 24mm
δY 1,2mm
假设射束在不同路径之间“跳跃”所要求的时间是可忽略的(这通常是公平的假设，因为射束的“跳跃”速度通常远大于其扫描速度)，并且假设线性关系是有效的，则可以使用表1中的参数值来产生可以用于Lx和Ly的任意值的关系。为了获得最准确的经验值，应当使用尽可能小的粉末区域来产生这些值，即，Lx和Ly的值应当尽可能小。然而，通过以较大的粉末区域(较大的Lx和Ly)开始，可以以较快的途径获得可能足够准确的近似经验值。在某些实施例中，独立于Lx和Ly的值，使用相同的δY的值，因为δY还影响完成的三维产品的表面光洁度。还重要的是，每一区域单元沉积的总能量是均匀分布的，以便在所讨论的粉末区域上保持尽可能均匀的温度，而不管Lx和Ly的值。
参考表1，以下关系和限制参数是有效的：
t0＝(Ly/ΔY)·Lx/Vs，
kr＝(t0-Lx/Vs)/ΔY，
k1＝I0/Vs，
k2＝ΔI/Vs，以及
k3＝(I0+Nr·ΔI)·Nr/(Vs·δY·2)，
其中，t0是在射束返回到先前扫描路径(的紧密附近)之前必须允许经过的最小时间周期(即，t0是在射束可以从例如线PM.N返回到PM.N+1之前必须流逝的时间周期)；kr是用以确定在射束在距先前扫描的路径距离ΔY处返回到x＝0之前必须允许经过的时间周期的因子；k1是与在预加热区域10的第一次扫描期间路径的每一mm沉积的最大电荷量成比例；k2是与对预加热区域10的每次再扫描的每一mm的最大电荷沉积增加量成比例；k3是与将粉末表面保持在某一温度所要求的每一mm2的平均能量沉积量成比例。
这里，t0和kr是最小值，而k1和k2是不应当超过的最大值。因子k3是指引值的形式，但是可以视为是为了加速该处理而不应当超过的最大值。
这些限制参数的值可以通过使用表1中的凭经验获得的值来获得。在已获得这些限制参数之后，它们可以用以计算对于Lx和Ly的任意值的五个未知参数Vs、I0、ΔI、Nr和ΔY，只要δY保持在几乎相同的值。因为分数Ly/ΔY和ΔY/δY必须是整数，所以必须小心。因而，参数可以以迭代的途径确定，其中，比如，Lx保持固定，而Ly和δY允许稍微改变。
基于本文中给出的信息获得用于其它类型粉末的经验值(诸如，表1中给出的那些)的任务可以被认为是本领域技术人员的常规工作。大体规则是t0(因而tp)随着粉末传导率的减小而增加。因此，对于具有低传导率的粉末，Lx、Ly、Vs、Na和ΔY的大的值可能是必需的；结合I0和ΔI的低的值。
如上所述，粉末层的预加热可以在矩形粉末层区域上被执行，该矩形粉末层区域包围将要熔融在一起的粉末的所有部分。然而，这可能是一种不有效的办法，因为依据将要生产的产品的形式；可能会加热不必需的大的粉末区域。
在本发明的另一方面中，提供了一种程序元件，其配置和布置成，当在计算机上执行时，实施一种用于通过连续沉积粉末材料的各个层来形成三维制品的方法，该粉末材料熔融在一起以形成制品。程序可以安装在计算机可读储存介质中。计算机可读储存介质可以是文中别处描述的控制单元8，或另一分离和独特的控制单元，或另一可比较的装置，如所期望和公知的。计算机可读储存介质以及可以包含嵌入其中的计算机可读程序代码部分的程序单元可以进一步容纳在非暂时性计算机程序产品中。在这点上的进一步的细节在文中别处提供。
如提及的，本发明的各种实施例可以以各种途径实施，包括作为非暂时性计算机程序产品。计算机程序产品可以包括非暂时性计算机可读储存介质，其储存应用、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(文中还指代可执行指令、用于执行的指令、程序代码和/或文中可互换使用的相似术语)。这种非暂时性计算机可读储存介质包括所有计算机可读介质(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磁盘、软盘、硬盘、固态储存(SSS)(如，固态驱动(SSD)、固态卡(SSC)、固态模块(SSM))、企业闪存驱动、磁带或任何其它非暂时性磁介质等等。非易失性计算机可读储存介质还可以包括打孔卡、纸带、光学标记片(或具有孔图案或其它光学可识别记号的任何其它物理介质)、光盘只读储存器(CD-ROM)、光盘可重写光盘(CD-RW)、数字通用盘(DVD)、蓝光盘(BD)、任何其它非暂时性光学介质等等。这种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)、闪存(例如，串行，NAND，NOR等等)、多媒体存储卡(MMC)、安全数字(SD)存储卡、智能媒体卡、压缩闪存(CF)卡、记忆棒等等。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)、电阻随机存取存储器(RRAM)、硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅存储器(SONOS)、浮动结栅极随机存取存储器(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)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDR SDRAM)、第二代双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDR2 SDRAM)、第三代双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDR3SDRAM)、总线式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(Z-RAM)、总线式内嵌存储器模块(RIMM)、双列直插存储模块(DIMM)、单列直插存储器模块(SIMM)、视频随机存取存储器VRAM，缓存存储器(包括各种等级)、闪存、寄存器存储器等等。应当理解，对描述使用计算机可读储存介质的实施例，除了上述计算机可读储存介质之外，其它类型的计算机可读储存介质可以取代或使用。
应当理解，本发明的各种实施例还可以作为方法、设备、系统、计算装置、计算实体等等实施，如文中别处已描述的。如此，本发明的实施例可以采取设备、系统、计算装置、计算实体等等的形式，执行储存在计算机可读储存介质上的指令以执行某些步骤或操作。然而，本发明的实施例还可以采取完全地硬件实施例的形式，执行某些步骤或操作。
下面参考设备、方法、系统和计算机程序产品的框示图和流程图示描述各种实施例。应当理解，任何框示图和流程图示中的每个图框可以分别部分地通过计算机程序指令(如，作为在计算系统中的处理器上执行的逻辑步骤或操作)来实施。这些计算机程序指令可以被加载到计算机上(诸如，专用计算机或其它可编程数据处理设备)，以生产具体配置的机器，使得在计算机或其它可编程数据处理设备上执行的指令实施流程图框或图框中指定的功能。
这些计算机程序指令还可以被储存在计算机可读存储器中，该计算机可读存储器可以引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式运行，使得储存在计算机可读存储器中的指令生产包括用于实施在流程图框或图框中指定的功能的计算机可读指令的制造制品。计算机程序指令还可以被加载到计算机或其它可编程数据处理设备上，以使得在计算机或其它可编程设备上执行一系列操作步骤，以生产计算机实施的处理，使得在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实施在流程图框或图框中指定的功能的操作。
于是，框示图和流程图示的图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的组合以及用于执行指定功能的程序指令。还应当理解，框示图和流程图示中的每个图框以及框示图和流程图示中的图框的组合可以通过执行指定功能或操作的基于专用硬件的计算机系统或专用硬件和计算机指令的组合来实施。
图4是可以结合本发明的各种实施例使用的示范性系统1020的框示图。在至少图示的实施例中，系统1020可以包括一个以上中央计算装置1110、一个以上分布式计算装置1120以及一个以上分布式手持或移动式装置1300，所有都配置成经由一个以上网络1130与中央服务器1200(或控制单元)通信。虽然图4将各种系统实体图示为分离的、分立的实体，但各种实施例不限于此特定架构。
根据本发明的各种实施例，一个以上网络1130可以能够支持根据第二代(2G)、2.5G、第三代(3G)和/或第四代(4G)移动式通信协议等等中的任何一个以上的通信。更具体地，一个以上网络1130可以能够支持根据2G无线通信协议IS-136(TDMA)、GSM和IS-95(CDMA)的通信。还例如，一个以上网络1130可以能够支持根据2.5G无线通信协议GPRS、增强型数据GSM环境(EDGE)等等的通信。此外，例如，一个以上网络1130可以能够支持根据3G无线通信协议的通信，诸如采用宽带码分多址(WCDMA)无线接入技术的通用移动式电话系统(UMTS)网络。一些窄带AMPS(NAMPS)以及TACS网络也可以从本发明的实施例中受益，如双模式或更高模式移动站点(例如，数字/模拟或TDMA/CDMA/模拟电话)一样。作为又一示例，系统5的每个部件可以配置成根据诸如例如射频(RF)、BluetoothTM、红外(IrDA)的技术，或任何数个不同的有线或无线联网技术，包括有线或无线的个域网(“PAN”)、局域网(“LAN”)、城域网(“MAN”)、广域网(“WAN”)等等，彼此通信。
尽管在图4中将装置1110至1300图示为在相同的网络1130上彼此通信，但是这些装置同样可以在多个分离的网络上通信。
根据一个实施例，除了从服务器1200接收数据之外，分布式装置1110、1120和/或1300可以进一步配置成自己收集和传输数据。在各种实施例中，装置1110、1120和/或1300可以能够经由一个以上输入单元或装置来接收数据，诸如键盘、触摸板、条形码扫描器、射频识别(RFID)读取器、接口卡(如，调制解调器等)或接收器。装置1110、1120和/或1300可以进一步能够将数据储存到一个以上易失性或非易失性存储器模块，并经由一个以上输出单元或装置输出数据，例如，通过向用户操作装置显示数据，或通过例如在一个以上网络1130上传输数据。
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以上功能的各种系统，包括文中更特别地示出和描述的那些。然而，应当了解，服务器1200可以包括用于执行一个以上类似功能的各种替代装置，而不偏离本发明的精神和范围。例如，在某些实施例中，如特定应用可能期望的，服务器1200的至少一部分可以位于分布式装置1110、1120和/或手持或移动式装置1300上。如将在下面进一步详细描述的，在至少一个实施例中，手持或移动式装置1300可以含有一个以上移动式应用1330，其可以配置成以便提供用于与服务器1200通信的用户接口，所有将在下面同样进一步详细描述。
图5A是根据各种实施例的服务器1200的示意性示图。服务器1200包括处理器1230，其经由系统接口或总线1235与服务器内的其它元件通信。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向装置。服务器1200进一步包括存储器1220，在某些实施例中，存储器1220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用以储存基本输入/输出系统1224(BIOS)，含有有助于在服务器1200内的元件之间传递信息的基本例程。先前文中已描述了各种ROM和RAM配置。
此外，服务器1200包括至少一个储存装置或程序储存器210(诸如，硬盘驱动、软盘驱动、CD ROM驱动或光盘驱动)，用于将信息储存在各种计算机可读介质上(诸如，硬盘、可移动磁盘或CD-ROM盘)。如本领域普通技术人员将理解的，这些储存装置1210中的每一个通过合适的接口连接到系统总线1235。储存装置1210及其相关联的计算机可读介质为个人计算机提供非易失性储存器。如本领域普通技术人员将理解的，上述的计算机可读介质可以由本领域已知的任何其它类型的计算机可读介质替换。例如，这种介质包括磁带盒、闪存存储卡、数字视频盘和伯努利盒。
尽管未示出，但是根据实施例，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储存可以由服务器1200访问的历史和/或当前传送数据和传送条件。在这点上，储存装置1210可以包含一个以上数据库。术语“数据库”指代储存在计算机系统中的记录或数据的结构化集合，诸如经由关系数据库、层次数据库或网络数据库，如此，不应当以限制的方式来诠释。
包含例如可由处理器1230执行的一个以上计算机可读程序代码部分的数个程序模块(例如，示范性模块1400至1700)，可以由各种储存装置1210储存并且储存在RAM 1222内。这种程序模块还可以包括操作系统1280。在这些和其它实施例中，各种模块1400、1500、1600、1700在处理器1230和操作系统1280的帮助下控制服务器1200的操作的某些方面。
仍在其它实施例中，应当了解，还可以提供一个以上附加和/或替代模块，而不偏离本发明的范围和性质。
在各种实施例中，程序模块1400、1500、1600、1700由服务器1200执行，并配置成产生一个以上图形用户接口、报告、指令和/或通知/警报，所有都可访问和/或可传输到系统1020的各种用户。在某些实施例中，用户接口、报告、指令和/或通知/警报可以能够经由一个以上网络1130访问，该网络1130可以包括因特网或其它可行通信网络，如先前论述的。
在各种实施例中，还应当了解，模块1400、1500、1600、1700中的一个以上可以替代地和/或附加地(如，一式二份)本地储存在装置1110、1120和/或1300中的一个以上上，并且可以由该装置的一个以上处理器执行。根据各种实施例，模块1400、1500、1600、1700可以向一个以上数据库发送数据，从一个以上数据库接收数据，以及运用一个以上数据库中含有的数据，该数据库可以包含一个以上分离的、链接的和/或联网的数据库。
还位于服务器1200内的是网络接口1260，用于与一个以上网络1130的其它元件接口和通信。本领域普通技术人员将理解，一个以上服务器1200部件可以地理上位于远离其它服务器部件的位置。更进一步，一个以上服务器1200部件可以组合，和/或执行文中描述的功能的附加部件还可以包括在服务器中。
虽然前面描述了单个处理器1230，但是如本领域普通技术人员将认识到的，服务器1200可以包含彼此结合操作以执行文中描述的功能的多个处理器。除了存储器1220之外，处理器1230还可以连接到至少一个接口或用于显示、传输和/或接收数据、内容或等等的其他工具。在这点上，接口可以包括至少一个通信接口或用于传输和/或接收数据、内容或等等的其它工具，以及至少一个用户接口，该用户接口可以包括显示器和/或用户输入接口，如将在下面进一步详细描述的。用户输入接口反过来可以包含允许实体从用户接收数据的任何数个装置，诸如键盘、触摸显示器、操纵杆或其它输入装置。
仍进一步，虽然参考了“服务器”1200，但是如本领域普通技术人员将认识到的，本发明的实施例不限于传统意义的服务器架构。仍进一步，本发明实施例的系统不限于单个服务器，或相似的网络实体或主机计算机系统。同样地，可以使用包括彼此结合操作以提供文中描述的功能的一个以上网络实体的其它相似架构，而不偏离本发明的实施例的精神和范围。例如，同样地，可以使用两个以上个人计算机(PC)、相似的电子装置或者手持便携式装置的网状网络，彼此协作，与服务器1200联合，以提供文中描述的功能，而不偏离本发明实施例的精神和范围。
根据各种实施例，处理的许多单独步骤可以运用或可以不运用文中描述的计算机系统和/或服务器实行，并且计算机实施的程度可以改变，这对于一个以上特定应用可能是期望的和/或有益的。
图5B提供可以结合本发明的各种实施例使用的移动式装置1300的图示性、示意性代表。移动式装置1300可以由各方操作。如图5B中示出的，移动式装置1300可以包括天线1312、传输器1304(如，无线电)、接收器1306(如，无线电)以及分别向传输器1304和接收器1306提供信号和从传输器1304和接收器1306接收信号的处理元件1308。
分别提供给传输器1304和接收器1306的信号和分别从传输器1304和接收器1306接收的信号可以包括根据可应用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1110、1120等等)通信。在这点上，移动式装置1300可以能够以一个以上空中接口标准、通信协议、调制类型和访问类型操作。更特别地，移动式装置1300可以根据任何数个无线通信标准和协议操作。在特定实施例中，移动式装置1300可以根据多个无线通信标准和协议操作，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/或任何其它无线协议。
经由这些通信标准和协议，移动式装置1300可以根据各种实施例使用诸如非结构化补充数据业务(USSD)、短消息业务(SMS)、多媒体消息业务(MMS)、双音多频信令(DTMF)和/或用户识别模块拨号器(SIM拨号器)的概念与各种其他实体通信。移动式装置1300还可以比如向其固件、软件(如，包括可执行指令、应用、程序模块)和操作系统下载变更、加载项和更新。
根据一个实施例，移动式装置1300可以包括部位确定装置和/或功能。例如，移动式装置1300可以包括适配成获取例如纬度、经度、海拔、地理编码、航向和/或速度数据的GPS模块。在一个实施例中，GPS模块通过识别可见卫星的数目和那些卫星的相对位置来获取数据(有时已知为星历表数据)。
移动式装置1300还可以包含用户接口(其可以包括联接到处理元件1308的显示器1316)和/或用户输入接口(联接到处理元件308)。用户输入接口可以包含允许移动式装置1300接收数据的任何数个装置，诸如键盘1318(硬或软)、触摸显示器、语音或运动接口或其它输入装置。在包括键盘1318的实施例中，键盘可以包括(或造成显示)常规数字(0-9)和相关键(#，*)，以及用于操作移动式装置1300的其它键，并且可以包括全组字母键或可以激活以提供的全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以例如激活或去激活某些功能，诸如屏幕保护和/或睡眠模式。
移动式装置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，它们可以是嵌入的和/或可以是可移动的。例如，非易失性存储器可以是ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪存、MMC、SD存储卡、存储棒、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、缓存、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储存数据库、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，以实施移动式装置1300的功能。
移动式装置1300还可以包括摄像机1326和移动式应用1330中的一个以上。摄像机1326可以根据各种实施例配置成附加的和/或替代的数据收集特征，由此一个以上项目可以由移动式装置1300经由摄像机读取、储存和/或传输。移动式应用1330可以进一步提供特征，经由该特征可以利用移动式装置1300执行各种任务。可以提供各种配置，如对于一个以上用户，可以期望移动式装置1300和系统1020作为整体。
本发明不受限于上述实施例，而是可以在权利要求书的范围内以各种方式修改。比如，如果比率Lx/Vs大，则可以将随后的路径靠近刚刚扫描的路径定位。在这种情况下，安全距离ΔY可以设定为等于间隔距离δY，即，在每次再扫描中扫描相同的路径。
可以进一步以关于图2描述的次序不同的次序扫描路径。比如，可以在扫描每个子组(I1.2、I2.2等)中的第二路径之前扫描每个子组(I1.1、I2.1等)中的第一路径若干次。在一些场合，特别是如果分数Lx/Vs大，还可以扫描相同的路径若干次，而不扫描它们之间的任何其它路径。
另外，路径不一定必须是直的且平行的线。然而，考虑了累积效应等，这种路径简化了寻找在实践中工作的路径图案和路径扫描次序的劳动。使用直的和平行的路径还简化了扫描期间射束的控制。

Claims (20)

1.一种用于使用粉末材料逐层生产三维物体的方法，所述粉末材料能够通过利用从至少两个电子束源发出的至少两个电子束照射所述粉末材料而被固化，其特征在于，所述方法包含下述步骤：
以均匀方式预加热所述粉末材料，以将所述粉末材料提升到预定的温度间隔ΔT，所述温度间隔ΔT低于所述粉末材料的熔化温度，以及
将所述粉末材料熔融在一起，
其中，所述预加热步骤包含下述子步骤：
通过沿着分布在预加热粉末层区域(100)上的路径(I1.1-I5.20)在第一区(I)中扫描第一电子束，以及通过沿着分布在预加热粉末层区域(100)上的路径(II1.1-II5.20)在第二区(II)中扫描第二电子束，来扫描所述预加热粉末层区域(100)，其中，连续扫描路径(IM.N，I(M+1).N)和(IIM.N，II(M+1).N)至少以安全距离(ΔY)分离，所述安全距离(ΔY)适配成分别防止所述第一区(I)和所述第二区(II)中的预加热粉末达到所述连续扫描路径的最大电荷密度，以及
当同时预加热分别在所述第一区(I)和所述第二区(II)内的所述粉末材料时，使所述第一电子束和所述第二电子束的预加热同步，使得所述第一电子束和所述第二电子束始终至少以最小安全距离(Δ，ΔX)彼此分离。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述预加热步骤进一步包含再扫描所述预加热粉末层区域(100)的所述第一区和所述第二区的子步骤。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，在所述预加热粉末层区域(100)的再扫描期间遵循的所述路径相对于在所述预加热粉末层区域(100)的先前扫描期间遵循的所述路径移位间隔距离(δY)，其中，所述间隔距离(δY)小于所述安全距离(ΔY)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，其中，在所述预加热步骤期间，所述第一射束或所述第二射束中的至少一个的功率增加。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，其中，所述第一射束或所述第二射束中的至少一个的所述功率通过增加射束电流而增加。
6.如权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，其中，在所述预加热粉末层区域(10)的连续扫描或再扫描之间，所述第一射束或所述第二射束中的至少一个的功率逐步增加。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，其中，所述第一射束或所述第二射束中的至少一个的所述功率通过增加射束电流而增加。
8.如在前权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，其中，所述路径(IM.N)被从一端(x＝0)扫描到另一端(x＝L/2)，并且所述路径(IIM.N)被从一端(x＝L/2)扫描到另一端(X＝L)。
9.如在前权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，其中，所述路径(IM.N)和所述路径(IIM.N)大致平行。
10.如在前权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，其中，所述路径(IM.N)和所述路径(IIM.N)形成基本直线。
11.如在前权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，其中，所述预加热粉末层区域(10)大于在随后的固化步骤中将要熔融在一起的所述粉末层的对应部分(3)，以此形成相对于所述对应部分(3)的安全裕度(12)。
12.如在前权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，其中，所述步骤中的至少一个是经由至少一个控制单元的运用由计算机实施的。
13.一种用于使用粉末材料(5)逐层生产三维物体(3)的装置(1)，所述粉末材料(5)能够通过利用至少两个电子束照射所述粉末材料而被固化，其特征在于，其中，所述装置配置成经由至少一个控制单元根据权利要求1所述的方法来操作。
14.一种计算机程序产品，包含具有嵌入其中的计算机可读程序代码部分的至少一个非暂时性计算机可读储存介质，其特征在于，所述计算机可读程序代码部分包含一个以上可执行部分，所述一个以上可执行部分配置用于：
通过沿着分布在预加热粉末层区域(100)上的路径(I1.1-I5.20)在第一区(I)中扫描第一电子束，以及通过沿着分布在预加热粉末层区域(100)上的路径(II1.1-II5.20)在第二区(II)中扫描第二电子束，来扫描所述预加热粉末层区域(100)，其中，连续扫描路径(IM.N，I(M+1).N)和(IIM.N，II(M+1).N)至少以安全距离(ΔY)分离，所述安全距离(ΔY)适配成分别防止所述第一区(I)和所述第二区(II)中的预加热粉末达到所述连续扫描路径的最大电荷密度；以及
当同时预加热分别在所述第一区(I)和所述第二区(II)内的所述粉末材料时，使所述第一电子束和所述第二电子束的预加热同步，使得所述第一电子束和所述第二电子束始终至少以最小安全距离(Δ，ΔX)彼此分离。
15.一种用于使用粉末材料(5)逐层生产三维物体(3)的装置(1)，所述粉末材料(5)能够经由其照射而被固化，其特征在于，所述装置包含：
至少一个电子束源，所述至少一个电子束源至少发射第一电子束和第二电子束；以及
控制器，所述控制器配置用于以均匀方式预加热所述粉末材料，以将所述粉末材料提升到预定的温度间隔ΔT，所述温度间隔ΔT低于所述粉末材料的熔化温度，
其中，所述预加热步骤包含下述子步骤：
通过沿着分布在预加热粉末层区域(100)上的路径(I1.1-I5.20)在第一区(I)中扫描第一电子束，以及通过沿着分布在预加热粉末层区域(100)上的路径(II1.1-II5.20)在第二区(II)中扫描第二电子束，来扫描所述预加热粉末层区域(100)，其中，连续扫描路径(IM.N，I(M+1).N)和(IIM.N，II(M+1).N)至少以安全距离(ΔY)分离，所述安全距离(ΔY)适配成分别防止所述第一区(I)和所述第二区(II)中的预加热粉末达到所述连续扫描路径的最大电荷密度，以及
当同时预加热分别在所述第一区(I)和所述第二区(II)内的所述粉末材料时，使所述第一电子束和所述第二电子束的预加热同步，使得所述第一电子束和所述第二电子束始终至少以最小安全距离(Δ，ΔX)彼此分离。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，其中，在所述预加热步骤期间，所述第一射束或所述第二射束中的至少一个的功率增加。
17.如权利要求15或16所述的装置，其特征在于，其中，在连续扫描之间，所述第一射束或所述第二射束中的至少一个的功率逐步增加。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，其中，所述第一射束或所述第二射束中的至少一个的所述功率通过增加所述第一射束和所述第二射束中的至少一个的射束电流而增加。
19.如权利要求15至18中任一项所述的装置，其特征在于，其中：
其中，通过所述控制器执行的预加热步骤进一步包含再扫描所述预加热粉末层区域(100)的所述第一区和所述第二区的子步骤；并且
在所述预加热粉末层区域(10)的再扫描之间，所述第一射束或所述第二射束中的至少一个的功率逐步增加。
20.如权利要求15至19中任一项所述的装置，其特征在于，其中，所述控制器进一步配置用于将所述粉末材料熔融在一起。
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