CN110893464A - 增材制造中的替代支撑件 - Google Patents

Abstract

公开了具有替代支撑件的3‑D构建工件、使用替代支持件的3‑D打印机、以及使用替代支撑件来支持构建件的易损区域的技术。替代支撑件在第一材料构造中生成，并且通过间隙偏离易损区域。间隙包括第二材料构造，比如松散粉末或部分熔融粉末，在3‑D印刷期间可以在其上支撑构建件。在替代实施例中，间隙替代地包括薄手动系带或使用更坚固但更易于在不损坏构建件的情况下断裂的材料的固体主体。由于替代支撑件和间隙有助于从构建件几乎无差错地分离，所以后处理步骤显著减少。在一个实施例中，替代支撑件包括延伸到下方的固定基座的支撑结构，固定基座是构建板或全局替代件。

Description

增材制造中的替代支撑件

技术领域

本公开总体上涉及增材制造(AM)，并且更具体地涉及用于防止构建件的变形和下垂的技术。

背景技术

经由三维(3-D)打印机构造的AM部件或“构建件”通常在水平设置的基板上打印。例如，粉末床熔融(PBF)AM系统在粉末床内逐层地产生在其基座具有构建板的构建件。PBF系统顺次地沉积粉末层并选择性地将每个沉积层中的粉末部分暴露于能量束。粉末层的暴露部分凝固成构建件的一层。层的循环沉积和熔化持续直到部件完成。

AM的非设计特定性质有利地允许构建件在几何上是多样的，这意味着它们可以使用弯曲、倾斜或悬垂的形状来打印。然而，在凝固之前，由于重力和热效应的影响，这些形状会下垂或变形。为了抵消这些负面影响，制造商通常在AM期间在受影响区域下方插入支撑结构(“支撑件”)。这些支撑件允许通过在凝固期间经由支撑件将悬垂或弯曲结构连接至构建板来对构建件进行3-D打印，从而防止不希望的部件偏转和变形。

在AM方法中使用常规的支撑结构具有缺点。在使用支撑件连接悬垂特征之后，需要在完成打印时移除支撑件。支撑件移除可能是一个费力且耗时的过程。移除还需要在构建件的边界处进行切割，这可能是不精确的。切口可能导致构建件的与支撑件连接的区域中的表面光洁度较差。此外，在它们作为部件的结构的支撑件的作用下，支撑件本身经常变得承载。当移除支撑件时，这些承载支撑件上的残余应力可能导致构建件的受影响区域发生偏转，从而进一步降低质量。

发明内容

用于改善几何形状多样的3-D构建件的质量的设备和方法的若干方面将在下文中更全面地描述。

在本公开的一个方面，构建工件包括：在3-D打印期间需要支撑件的一个或更多个易损区域；以及在第一材料构造中且从所述易损区域偏移一间隙的至少一个替代支撑件，其中，所述间隙包括第二材料构造。

在本发明的另一方面，三维(3-D)打印设备包括：用于在粉末床中沉积各层的整平器；布置在所述粉末床上方的能量束源，用于选择性地熔融每个沉积层中的粉末以形成构建件；以及控制器，其构造成使所述能量束源生成在所述第一材料构造中的从所述构建件中的易损区域偏移一间隙的至少一个替代支撑件，其中所述间隙包括第二材料构造。

在本公开的再一方面，用于增材制造的方法包括：接收识别待打印的构建件的指令，所述构建件包括在3-D打印期间需要支撑件的至少一个易损区域；以及将构建件3-D打印到包括在所述至少一个易损区域下方的至少一个材料构造中的替代支撑件，其中所述替代支撑件从所述至少一个易损区域偏移一间隙，并且其中所述间隙包括第二材料构造。

从以下详细描述中，其它方面对于本领域技术人员而言将变得显而易见，其中通过图示的方式仅示出和描述了若干示例性实施例。如本领域技术人员将意识到的，本文描述的构思能够具有其它和不同的实施例，并且若干细节能够在各种其它方面进行修改，所有这些都不背离本公开。相应地，附图和详细描述本质上被认为是示例性的而不是限制性的。

附图说明

现在将在附图中通过示例而非限制的方式在详细描述中呈现各个方面，其中：

图1A是参考实施例的使用替代支撑件的示例性PBF 3-D打印机的剖视图。

图1B是示出替代支撑结构的图1B的构建件的一部分的概念图。

图2示出了构建件和对应的分层替代支撑件的剖视图。

图3示出了一组构建件以及每个构建件的替代支撑件的不同构造的剖视图。

图4示出了在替代支撑件和构建件之间的相应间隙中使用不同类型的支撑件的构建件的剖视图。

图5示出了在打印构建件以解决最小化变形之前展示两个示例性替代建模实施例的部分流程图。

图6示出了打印构建件和一个或更多个替代支撑件的3-D打印机的示例性流程图。

具体实施方式

本公开解决了制造商当使用支撑结构来支撑3-D打印硬件中的构建件的易损区域时当前面临的一组常见问题。出于本公开的目的，易损区域构成3-D打印构建件的结构特征，包括但不限于凹形和凸形曲线、具有阈值角度的倾斜、悬垂、以及在3-D打印期间需要支撑以防止下垂、变形和偏转的其他结构形状。

支撑要求有时可能基于相关打印技术(例如，PBF)的类别和通常是不同商业市场的人工制品的结构类型而不同。在市场上，比如航空航天、汽车、通常的运输结构和需要高质量AM解决方案上升的其它机械化组件，存在对提高从当今使用的3-D打印机生成的构建件的生产率、吞吐量和质量的持续需求。此外，随着3-D打印技术与一般技术的扩展，3-D打印部件变得越来越复杂，从而平均每个部件引入更多或新的易损区域。这些后果进而需要更复杂、或至少更聪明的支撑解决方案。

使用许多(如果不是大多数)类型的3-D打印技术生成的高级部件通常具有需要在打印阶段使用物理支撑件进行补偿的结构性弱点。例如，与大多数PBF打印机相关联的是结构的最大倾斜角度(例如，45度，尽管实际数值可以根据模型而变化很大)，这些结构可以在构建件变得易受下垂或偏转影响并且因此需要支撑件之前结合到构建件设计中。曲率和其它几何形状可以具有其自己的一组标准，用于识别某种类型的支撑件的阈值要求。

结果，结构支撑件变得必须将倾斜、弯曲、悬垂或其它易损部分物理地连接至稳定的表面，比如构建板。这些支撑件通常不是打印部件的一部分，但是仍然需要在打印期间支撑部件的区域。现在使用中的部件的其它方面依赖于其它支撑结构来有效地构造无下垂、变形和偏转的构建件，后者部分地由热梯度引起，因为能量束源在凝固之前将构建件上的烧结材料熔融并暂时液化到焊池中。这些易损区域还依赖于支撑结构，以将部件的相邻区域固连到稳定的表面以进行精确的打印。

AM涉及使用存储的3-D几何模型来在构建板上积聚分层材料以产生具有由模型定义的特征的三维(3-D)构建件。AM技术能够使用各种材料打印复杂的部件。可以基于计算机辅助设计(CAD)模型来制造3-D对象。CAD模型可用于生成一组与特定3-D打印机兼容的指令或命令。AM过程可以使用CAD模型和打印指令创建固体3-D对象。

打印循环通常以设计者开始，该设计者渲染构建件的三维计算机辅助设计(CAD)文件。对于最初的CAD阶段，制造商通常会购买几种商用或专有CAD软件应用程序或应用程序套件中的一种。该阶段通常涉及部件的严格3-D软件设计，其可以专门用于随后在车辆中使用或者在3-D打印之后作为独立部件。最初，在CAD期间，部件被创建为3-D软件设计表示，使得模型的所有特征在三维中可供查看者使用。

CAD阶段通常紧接着计算机辅助制造(CAM)阶段。该阶段通常包括支撑将生成。可以在该阶段生成被识别为具有如上所述的某些弱点的构建件的部分所需的支撑结构。在一些构造中，CAD和CAM文件可以被集成以允许自动支撑件插入，以在实时期间或接近实时地(或者使用一些3-D打印技术，在适当的位置在必要的时间手动地)与打印一起发生。在其它实施例中，支撑件就像构建件一样被3-D打印，但是在后处理步骤期间使用切割工具与构建件分离。通常，支撑件永久地连接(例如，熔融)到构建件的易损区域。除了提供热传导路径之外，熔融还防止，弯曲，倾斜和类似的几何形状相对于支撑件移动(例如，滑动或下垂)。

在CAM阶段之后，通常招募另一套算法以将构建件的3-D CAD表示“切片”成的单独层的大集合。在某些情况下，层数可能达到数千。在大多数情况下，层各自代表构建件的整体3-D表示的非常小的部分。在要使用PBF和类似技术的情况下，每个切片通常可以对应于最初在打印机的构建板或基板上沉积为大体平坦区域的类似粉末层。每个随后的层或切片顺次地沉积在前一层上。在每个这种层的沉积循环之间，可以存在打印循环，其中对应于由层表示的垂直位置处的原始CAD程序(或更简单地，对应于所讨论的粉末切片)的层的选择性部分被能量束源烧结或熔化，以变成构建件的凝固部分。该过程在下面进一步解释。

因此，通常在“切片”阶段之后的许多时段中的一个期间，PBF系统的固态处理系统或控制器可以在打印机的粉末床上3-D打印一个或更多个支撑件，以防即将到易损区域。作为简单的示例，在CAD模型已经被设计为使得在CAD表示的中间某处存在物理悬垂的情况下，然后在打印循环期间，在首先到达对应于悬垂的最低部分的层之前，支撑材料可以在沉积该粉末的最低层的之前3-D打印(或插入)以确保悬垂(当由能量束在打印循环期间熔化时)相对于构建件的其余部分保持在适当的位置。

简要地参考回通常遇到这些问题的3-D打印机，PBF和类似系统通常依赖于执行适当的打印指令以沉积如上所述的切片的处理系统或控制器。控制器可以使用能量源来按照CAD模型的规定在打印机中以逐层的方式选择性地凝固粉末。如上所述，在PBF的情况下，通过沉积粉末层并通过每个控制器指令将粉末的指定部分暴露于比如激光、电子束等的能量束来形成每个层。能量束经由偏转器施加到与层中的构建件的截面重合的粉末层的熔化区域。熔化的粉末冷却并熔融以形成构建件的切片。可以重复该过程以形成构建件的下一切片，然后是下一切片，依此类推，直到构建件完成。每粉末层沉积在前一层之上。所得到的结构是从底部向上逐切片组装的构建件。本公开可以在示例性实施方式中使用基于PBF的3-D打印，但是本公开并不局限于此该应用，并且实际上可以扩展到需要支撑件以改善以上讨论本领域中的问题的任何3-D打印机系统。

再次参考PBF 3-D打印机的上述示例，可能存在长顺次的粉末沉积循环，其中再涂覆机可以从送料器或其它存储机构获取粉末并且调动以将粉末的各个层沉积在粉末床中，如以下参考图1A更清楚地示出的。存在许多不同的再涂覆机和整平器。通常，再涂覆机可以包括用于可控制地将粉末层分配到粉末床上的孔或小裂缝、以及整平器、或一个或更多个专用叶片或辊，用于平滑处理和矫直沉积的粉末层。在一些实施例中，再涂覆机可以在两个方向上(即，从左到右和从右到左)沉积层。当其粉末供应不足时，再涂覆机可以在送料器下方“重新停放”以获得更多粉末。在其它实施例中，3-D打印机可以替代地使用粉末床左侧的粉末贮存器。为了实现沉积循环，整平器或辊将粉末层从左侧的贮存器推出并弄平到粉末床上。贮存器可以包括位于底部的活塞，该活塞与沉积循环的速度同步地缓慢但逐渐地向上移动更多的粉末。活塞以启动-停止运动的方式移动，直到粉末开始从贮存器突出。突出的粉末使得整平器或再涂覆机易于将下一沉积层推到右侧的粉末床上，并使其平滑到下一层中。

无论使用何种实施例，提供新的未熔融粉末层的每个沉积循环可以随后进行打印循环，其中激光、电子束或其它能量源依赖于偏转器，其可被比作镜子或光和/或基于粒子的能量的基于金属的反射器，以将光束调动到层的表面周围的选定区域，并且根据控制器指令，选择性地熔化层中的沉积粉末。熔化的层开始作为熔池并快速凝固以形成构建件的硬化部分。沉积和打印循环通常以交替顺次发生。当需要插入支撑件时，可以中断该过程，除非支撑件也3-D打印，如通常情况一样，并且通常情况下将其熔融到构建件的后部易损区域中，直到采用后处理步骤以切断连接为止。

相应地，在熔化的层易于下垂或偏转的情况下，制造商通过将支撑结构结合到构建件的易损部分中和下面来考虑这一点。这些“易损”部分是构建件的任何部分、部件、结构、特征或件，其在打印过程的至少一部分期间需要支撑件。易损部分可能因打印中使用的打印模型和材料而不同。易损材料通常包括具有凸度或凹度的阈值测量值的曲率、在指定角度上方的倾斜、悬垂、以及在打印过程的任何部分期间易于下垂、偏转、变形或失去形状的其它区域。插入支撑件的这个过程可能涉及3-D打印机基于识别的支撑点渲染支撑区域，使得支撑区域是构建件的一部分，但是需要在后处理步骤中移除。在一些实施方式中，支撑件的集成可以由编程软件自动驱动，其中打印机或比如机器人等自动构造器或打印机本身中的专用硬件元件插入支撑件，并且可以使用PBF工艺或经由粘合剂混合物的其它技术中固有的热粘合在需要它们的层的适用部分下面来粘合它们。在某些情况下，可至少部分地手动促进支撑过程。使用在CAM过程期间生成的支撑的自动序列的支撑插入事件对于最大化支撑件的精确放置可能是理想的。

热应力也可能是支撑件的原因。在打印循环期间可以常规地施加大的或不均匀分布的热负荷。这些应力可能导致零件翘曲或可能产生裂缝。支撑件可用于将易损特征锚定到构建板。因此，这些解决方案既可以作为结构支撑，也可以作为散热器。一般而言，由于每个构件使用更多的材料，因此对支撑件的需求需要额外的资金来构建单个部件。

在打印之后，通常需要各种后处理步骤，如前面段落中所述。当在打印机的粉末床中生产一个或更多个构建件时，每个后处理步骤可能有助于减慢整体速度。涉及打印移除的后处理通常是重要且耗时的步骤。具体而言，每个构建件可以经历进一步的粉末移除过程以及从构建件和构建板的支撑件移除。通常，这两个程序都是将构建件从其下面AM过程中解放出来所必需的。

具体参考支撑件移除步骤，支撑结构必须与构建件分离。移除熔融支撑件是一个精细过程，并且几乎类似于来自相邻支撑材料的构建件的特别小或易损区域的外科手术。除了上面识别的风险之外，该过程可能是耗时的，并且需要对打印部件进行精细处理以避免构建件的破裂或支撑材料的不精确分离。

如以上指出的，现代AM系统中越来越复杂的部件和逐渐变大的打印床通常意味着每个打印工件使用更多的支撑件。这种现象不仅可能损害部件的完整性，而且还可以用于增加技术人员或自主装置在不破坏构建件的情况下物理地移除支撑件的时间。如果使用大量较小的支撑件来支撑给定构建块上的不同类型的弱点，则可能首先必须开发移除优先级策略以最小化对构建件的潜在损害。总之，移除支撑件可能是整个后处理步骤的耗时部分。该时间仅随着越来越多的可能由多个3-D打印机产生构建件被产生而变得更长。

一个单独但相关的挑战涉及持续需要充分适应现代制造工艺中可用的构建件几何形状的日益复杂的性质。在一些情况下，可能存在将构建件连接至平台、构建板、基板等的大量支撑件。支撑件的数量可以与部件的复杂性相称。制造和定位这些支撑件的需求是耗时的。

类似地，由于在组装复杂的车辆和飞机部件中更频繁地使用3-D打印，AM部件本身通常变得越来越复杂。因此，在上面提到的某些情况下，单个部件可以使用大量较小的支撑来适应其各种漏洞。在构建件足够小的情况下，通常有利的是在一台打印机中同时渲染多个这样的构件。然而，对进一步支持的需求加剧了本公开提出要解决的问题。

例如，较小的支撑件需要更大的精度来富有成果地处理。此外，在多个支撑件与单个部件一体地联接在一起的情况下，变得更难以实现支撑件的移除，而不冒可能不会看到的微小应力破裂和其他内部缺陷的风险，而是可在稍后例如在构建件旨在用于车辆并且已经组装在其中时自身显现。任何给定组分的精致性自然地增加了该风险。

这些复杂的构建件几何形状包括连续更详细和物理上更小的特征。这些特征变得越复杂和在功能上越显著，就越不期望将支撑件放置在构建件的对应表面上，仅必须在后处理步骤中移除它们。特别地，当支撑件被切断时，支撑件的使用将可能向构建件增加表面粗糙度。由于通过零件的复杂性增加而实现的益处甚至可能由于损坏的风险和后处理切割的潜在粗糙性质而偏移。支撑件还可有助于特征的潜在变形(例如，特征可以移动)。即使在预期相反的结果的时候。这些不利影响随着几何特征在尺寸上变得更小并且更复杂而在量级上增加。由于这些和其它原因，使用常规支撑件表示在3-D打印领域中生长的障碍。

因此，在本公开的一个方面中，在AM系统中实现替代支撑件。替代支撑件(也称为“代用件”)是占据正被打印的构建件的给定特征的负空间的牺牲部分。初始地参考图1A介绍替代支持及其作为AM中的有益进展的角色。

图1A是参考实施例的使用替代支撑件的示例性粉末基熔融(PBF)3-D打印系统100的横截面图。PBF系统100包括控制器129，其可以包括一个或多个处理器，诸如微处理器、数字信号处理器(DSP)和各种其他模拟和数字电路，其被配置为接收信号并且将指令发送到3D打印机和致动器的不同区域以及包括在给定区域中的控制输入。控制器129可以部分地或完全地集成在系统100内，或者它可以是联接到系统100的专用或通用计算装置的一部分，这取决于打印模型和/或制造商的配置。控制器129还可以包括不同种类的存储器(易失性存储器、非易失性存储器、只读存储器、随机存取(RAM)存储器、可编程只读存储器、可擦除可编程只读存储器、静态RAM、动态RAM等)以存储数据文件、程序、动态链接库、配置参数等。

在本公开的一个方面中，控制器129还可以存储指令以用于不仅生成构建件，而且还生成用于构建件109的支撑件和构成材料构造，这将在下面更详细地描述。例如，控制器可以将该信息和这些指令包括在预先存在的算法中，所述预先存在的算法可以根据需要被选择性地访问以生成适当的支撑结构。替代地或另外地，支撑结构和相关配置可能已经由设计者结合CAD程序开发和成熟。在这一点之后，用于渲染如本文详细描述的支撑结构的指令和算法可以被存储在存储器中，并且随后由控制器129执行以渲染具有作为整体构建工件的一部分的支撑件的基部的构建件。因此，构建工件不仅可以包括构建件109，还可以包括不同类型的替代结构(见下文)的部分或全部以及共同影响本公开的至少一些(如果不是全部)原理的其他材料构造。

系统100还包括一个或多个能量束源103，以用于产生一个或多个相应的能量束127(例如，在PBF打印机的情况下，例如激光或电子束源)。系统100可以进一步包括一个或多个偏转器105。所示的偏转器105接收来自源103的光束并响应控制器129改变光束的反射角度，以选择性地引导能量束127在打印周期期间使粉末床121中的粉末139熔合。在所示的示例中，偏转器105引导能量束源103以将在粉末区域139的顶层处的构建件熔合，其成为熔融粉末和构建件109的一部分。打印机100可以容纳在封闭室113中，使得一个或多个能量束源103顺序地布置或以其它方式布置在室113的上壁上(为简单起见，仅示出了一个这样的连接103a)。室113还可以包括粉末床接收器壁112，其限定粉末床121。构建板107可以由构建底板111支撑，其可以被配置为当在尺寸上增加并且3D打印机前进时响应于控制器129指令而竖直地向下移动。因此，随着层逐渐沉积，构建件109的顶表面和沉积在粉末床121中的邻近的未熔融粉末131将保持与能量源103基本均匀的距离(或在合理的范围内)。粉末床121，和可以形成构建件109的基部的构建板107可以用作3-D构建的基板。打印机100还进一步包括用于存储粉末117的送料器115。在该示例性PBF系统100中，送料器115是较大的箱，其配置成固定到粉末床接收器壁112上方的室113的一侧。送料器的功能是储存大部分粉末，以用于构建件或其组的单次渲染。

在送料器115的正下方是再涂覆器111。在某些本地语言中，再涂覆器111也可以被称为沉积器。出于本公开的目的，再涂覆器111经由孔141(当前示出为关闭以指示再涂覆器111已满)从送料器115获得粉末，所述孔设置在三角形元件的中间。在一个实施例中，再涂覆器可以延伸为图示中，使得其具有足以在粉末床121的整个宽度上(即，进出图纸的尺寸)沉积粉末117的层的宽度(从横截面视图不明显)。

在该实施例中，再涂覆器111是动态结构，其被配置成与整平器119一起从粉末床121的一端移动到另一端，以便在再涂覆周期期间(为下一个打印周期做准备)沉积粉末层。再涂覆器111的运动方向由紧邻111参考标号右侧的双向箭头示出。该实施例中的整平器或整平构件119是再涂器111的结构性部分。整平器119可用于拉直和平整每个沉积的粉末层。特别地，在打印周期之后，再涂覆器111可以重新定位在PBF系统100的左侧上，例如，在左粉末床接收器壁112上方并且再次定位在送料器115下方。在控制器129的帮助下，再涂覆器111确定其是否具有足够的粉末来横贯粉末床121并用另一层粉末填充它。如果不是，控制器可以打开孔141并使来自送料器117的粉末进入再涂覆器111，直到填充足够的量。另外地，在下一次再涂覆周期期间，再涂覆器111可以与送料器115分离以在粉末床上沉积另一层。再涂覆器111通常包括一个或多个狭缝(从视图中遮挡)，当再涂覆器111被推过粉末床121的表面时，该狭缝以通常均匀的量倾倒原料粉末。在替代实施例中，沉积狭缝邻近整平器119，其可以是与送料器115永久连接的结构。在另一个实施例中，送料器115是再涂覆器111的一部分和包裹并且在沉积周期期间与再涂覆器111一起移动。整平器119还可以在粉末床121的宽度上延伸，并且可以用于均匀或平滑由再涂覆器111喷射的新的未熔融粉末层。在一些实施例中，整平器119可以包括多于一个的刀片。例如，在一些配置中，整平器119能够从左向右横过以沉积一层，然后在第一层被选择性熔合之后从右向左以沉积另一层。

在其他实施方案中，整平器119或再涂覆器111可以采用圆柱形辊的形式，其构造成通过轻轻地将沉积的粉末翻动整齐而使沉积的粉末平滑。在这些情况下，辊可以使从再涂覆器119喷射的粉末平滑，或者可以不需要再涂覆器111，并且辊可以存储和喷射未熔合的粉末。在不特定于PBF的其他3-D打印机中，可以使用仍然在本公开范围内的不同粉末喷射机构来采用其他实施例。

返回参考控制器129，控制器129可以负责引导再涂覆器111沉积粉末层117.在沉积层之后，控制器129可以使用印刷指令来选择性地将最近沉积的粉末层的必要的区域融合为固体形式。选择性融合区域对应于构建件109，其可以基于来自计算机辅助设计或建模(CAD/CAM)应用程序套件的数据模型，其中一个或两个可以被提供给最终使用的切片器算法，其最终用于编辑控制器129所使用的必要打印指令。在打印周期期间，控制器129可以具体地引导偏转器105熔合所识别的区域，在其中粉末熔化并凝固。未熔合的层的部分，例如未熔合粉末131，保持粉末形式，并且不会成为构建件109的一部分。

正在演示具有多个特定特征的特定PBF打印机的操作。事实上，相当数量的PBF打印机和非PBF打印机可以在市场上买到或者正在开发中。应当理解，上面讨论的特征是出于上下文和说明的目的，并且不一定是为了实现如下面进一步描述的本公开的目的。因此，本领域技术人员在阅读本公开内容后将理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，下面描述的支撑件可以广泛应用于许多不同的系统。

图1A的PBF系统100和本公开还认识到在不同情况下需要支撑件来保持构建件109的完整性，同时基于这种支撑件的使用避免或基本上减轻本领域中广泛显而易见的问题。

因此，在本公开的一个方面，在说明书指示需要支持的区域中引入替代支撑件161和支撑结构133，例如在某些倾斜阈值和悬挂的情况下。与如上所述的传统支撑件不同，替代支撑件被设计成与构建件部分接触或完全无接触，使得替代支撑件通过间隙(例如，如下所述的替代支撑件161和构建件109之间的间隙128)从易损区域偏移。在一个实施例中，间隙填充有未熔合的粉末，该未熔合的粉末例如在沉积周期期间经由整平器117从送料器115获得，尽管在其他实施例中，间隙可以包括其他元件。在各种实施例中，间隙可包括局部偏移的部分地或完全烧结的粉末，以在印刷期间提供支撑和用于热管理的传导路径。间隙可以配置成包括部分烧结的粉末，或者存在于间隙中的完全烧结的薄片段或其他触点。下面参考图4更详细地讨论这些实施例。

因此，在一个实施例中，通过替代支撑件161和支撑结构133，构建件由间隙128中存在的松散粉末或替代材料支撑，如果需要，以更牢固地固定替代支撑件161。

替代支撑件161，间隙128和支撑结构133可以为构建件109的易损区域提供共同的支撑基部。替代支撑件161可以由不同的材料配置组成。例如，替代支撑件161和支撑结构133可以使用熔合粉末被共同印刷。在一个实施例中，支撑结构133可以以包括格栅结构的材料配置被共同印刷或以其他方式提供，以支撑和稳定替代支撑件161。

支撑结构133在上面的图1中描述。图1A的实施例具有基于栅格的材料配置。在其他实施例中并且取决于目的，支撑结构133可替代地被设计为部分地或全部地包括部分烧结的材料，具有手工系带或其他结构的松散粉末，或其他材料配置(例如，基于蜂窝的结构，固体熔融粉末等)。在使用栅格或蜂窝材料构造来形成支撑结构133的一部分或全部的实施例中，在构建件109的形成期间可以对栅格进行3D打印。栅格或蜂窝构造可以继而联接到替代支持件161以从下面提供支持基部。这些栅格或蜂窝结构可以根据需要由非常薄的轮廓构成，例如，刚好足以通过替代支撑件161和松散粉末的间隙128维持对构建件109的必要支撑。在其他情况下，栅格支撑结构133可以更强以用于更大的支撑，但是可能需要更少的质量。在任何情况下，构建件109的后处理分离不包括除了从间隙128中的未熔合粉末移除构建件109之外的任何分离力。这些细节将在下面参考图3和图4进一步讨论。因此，在该实施例中不存在产生裂缝或应力的分离力。此外，构建件109的倾斜和伸出区域也通过替代支撑结构161的刚性材料构造间接地支撑(除了间隙128中的粉末之外)。该支撑又防止倾斜，弯曲和悬垂区域变形。此外，因为间隙128通常不包括附接到构建件109的刚性支撑件，所以不存在可能导致裂缝的偏转力。

总的来说，图1A中示出了三个替代支撑件161，即，经由松散粉末的间隙128支撑相应的倾斜的两个替代支撑件161，以及支撑图的右侧的悬垂部分的替代支撑件161。此外，支撑结构133(其可以是栅格或图案化的材料构造，以及其他可能性)还联接到替代支撑件161，以为替代支撑件161提供更宽的支撑基部。如从图示中显而易见的，替代支撑件161可包括在印刷周期期间产生的金属的实心熔合部分，或另一种刚性材料构造(例如，部分中空的支撑件)，其设置在构建件109以其它方式需要支撑的区域中。

如所提到的，替代支撑结构161可以被定义为从构建件109的下表面通过间隙128偏移。间隙128不需要，并且通常不是空的空间。在下面并且支撑替代支撑件161包括支撑结构133，其在图1A的情况下由构建件109的中间部分分开。支撑结构133从替代支撑件161延伸到构建板以形成实心路径。在上面提到的替代实施例中，支撑结构133具有熔融粉末构造(无论是实心的还是图案化的)以加固支撑件161。与传统方法不同，替代支撑件161由间隙128与构建件109分开。

间隙128位于替代支撑件161和构建件109的下表面之间。在该实施例中，间隙128包括未熔合的粉末。因此，在相关层和坐标处，控制器129不会使能量束127熔合对应于间隙128的区域。结果，在该实施例中，构建件109通过间隙128与替代件161完全分离。唯一的例外是构建件109的中间部分中的小竖直柱，其与构建板107接触。

因此，如图1所示，构建件109，替代支撑件161和相应的支撑结构133最初由在粉末床121中的打印机添加连续的粉末层形成。在沉积这些连续层中的每一个之后，使用一个或多个能量束127熔化或熔合代表支撑结构133或构建件109的层的选定区域。如上所述，构建件109中的区域可以固化。支撑结构133中的材料配置也可以是部分或完全固化的(例如，它可以选择性地熔合在每层的相关横截面区域中)以提供支撑，但是它们也不是构建件109的一部分。在该示例中，表示最终接触构建板107的单个竖直柱的部件或构建件109的一部分表示由能量束源103熔合的初始层的区域(在一些实施例中，连同熔合支撑结构133)，并且由此固化以形成构建件109的下部。相似地，在竖直柱上方的构建件109的其余部分开始作为沉积到印刷床中的粉末层，然后在由设计模型规定的边界处，倾斜层熔合在这些区域中，成为构建件109的一部分。倾斜切片部分熔合以仅包括倾斜部分，使得松散粉末保持在间隙128当前所在的位置处。应当注意，虽然在该示例中使用PBF 3-D打印机，但是本公开的原理不限于此并且可以提供给各种3-D打印机类型。

在如图4中所示的某些替代实施例中，替代支撑件161和构建件109之间的间隙128可以包括不同于或除了松散粉末之外的材料构造，例如从构建件109的特征延伸到替代支撑件的多个薄系带(413)。这些替代实施例的目的是双重的。首先，使用一些最小的结构(系带，部分烧结的材料，固体材料的薄分支(413)等)能够在热膨胀或其他可能出现的问题时对特别脆弱的特征进行更精确的支撑，如在许多传统实施例中那样，其可以存在于AM工艺期间，但没有将构建件109批量熔合到支撑件上固有的缺点。其次，使用这些部分材料构造使得尽可能容易地将易损特征与替代支撑件分离而不损坏构建件109。

然而，在许多或大多数情况下，可以确定间隙128中的松散粉末(通常与下部支撑结构133一起)足以支撑构建件109的易损特征，并因此确定间隙128中的粉末不需要烧结或熔合。在后一种情况下移除替代支撑件161是一件简单的事情，因为在AM过程完成之后简单地移除松散粉末。

位于间隙128中的松散粉末支撑构建件109的易损部分。松散粉末位于相应的替代支撑件161的顶部并由其成形。替代支撑件161继而与构建件109偏移间隙128。替代件161可以进一步联接到部分实心或刚性支撑结构133，其可以从构建板107的基部延伸到每个替代支撑件161。

在给定的替代支撑件161处，替代支撑件161和构建件109之间的间隙128可以在几何形状上处于均匀或不均匀的距离。也就是说，间隙128可以具有均匀的厚度或者可变的厚度。在一个实施例中，替代支撑件161以及它们相应的间隙消除了从构建件切割常规熔合支撑件的需要(避免损坏易碎构件的潜在危险的任务)，如常规执行的那样，并且可以用于在很大程度上限制或者消除了从构建件109移除替代支撑件161的后处理工作量。通过消除这些传统的后处理步骤，代理支撑件161提高了构建件109的生产率和生产量。制造件的制造成本因此可以减少。

这些替代支撑件161的使用还可以消除伴随使用传统支撑件的复杂构建特征中的表面粗糙度问题。更具体地说，基本上消除了通过将支撑件从构建件上分离而破坏构建件109或引起粗糙边缘的风险，如传统那样。除了少数例外的薄条带材料和对应于某些替代实施例的部分烧结的材料构造之外，不需要移除以其它方式助于构建件的表面粗糙度问题的支撑材料。在间隙包括诸如部分烧结粉末或手动支撑系带的材料构造的这些替代实施例中，通常需要最小的力来移除替代支撑件161，这保持了替代支撑件161所连接的特征的结构和位置完整性。此外，因为它们留下仅用可以去除的粉末填充的间隙(或者在其他实施例中具有易于移除的结构)，所以替代支撑件161和相关的间隙128也减少了应用于这些更小和更复杂的特征所需的工作质量，从而需要构建件109上的支撑。与传统的支撑件相比，其通常最初是3D打印的并且在它们的整个表面上附接到这些复杂特征上。传统支撑件的附接和随后的脱开可能固有地造成构建件的较小且因此更精细的特征的损坏和意外的变形(再成形)。因此，替代支撑件161可以消除这些对AM过程本身的质量和减少容忍度的妥协以及所有后处理工作。而且，靠近构建件109的关键特征的替代支撑件161可以用作用于热管理的散热器，这使得特征的标称形状更接近其原始设计意图。通过使用供应的能量来熔化替代件以平衡随时间流入系统的能量，使得没有特定层比其前一个层接收明显更多或显著更少的能量。通过提供具有更大灵活性的替代支撑件161以选择性地附接到下面的支撑结构133以在必要时保持支撑，这种替代支撑件161的使用克服了本领域中所述的缺陷。

下面的图1B示出了图1A的组合构建件/替代/支撑结构的特写，但没有示出打印机的细节。在该视图中省略了间隙128中的松散粉末；然而，如图1中所示，构建件109的易损区域搁置在填充间隙128的松散粉末上。如图1A-B所示的替代支撑件161通常地表示从构建件109(或其一部分)偏移的固体三维结构，后者表示待支撑的易损表面。间隙128存在于构建件109和替代支撑件161之间的区域中，并且在一个实施例中，包括松散粉末以支撑如上所述的构建件109，而没有可能在后处理分离时导致表面粗糙和其他损坏的永久连接。构建件109和替代支撑件161之间的区域中的间隙128可以简单地利用3-D打印机的能力来包括先前由打印机在沉积各种粉末层的过程中沉积的未熔化粉末。在一个实施例中，由打印控制器129提供的打印指令包括限定3-D打印工件中限定间隙128和替代支持件161的一个或更多个偏移的信息。

图1A-B中的构建件的实施例包括显著的悬垂的区域，所述区域不由构建件109的中心处的竖直柱支撑，并且因此通常需要支撑件。使用替代件161的概念，构建件的悬垂部分代替地由位于替代件所限定的间隙128中的粉末支撑，其中替代件161延伸穿过悬垂部分。替代件161继而可以是通过间隙从构建件109偏移并由另外的支撑结构133支撑的熔融区域，所述另外的支撑结构也可以由在早期层中沉积和熔化的粉末层形成。支撑结构133仅需要包括足以支撑构建件109和剩余替代件161的材料的基质。因为间隙128通常在构建件109和支撑结构161之间填充有未熔化的粉末，所以减少了后处理步骤。构建件的易损区域未连接到支撑结构，并且不需要在后AM过程中移除。

替代支撑件161可以优选地定轮廓成反映构建件109上的(多个)相应特征。或者，替代支撑件161可以根据包括支撑需要的因素而显着不同。例如，部件上错综或复杂几何形状特征的存在可能需要使用优选轮廓的替代件来提供最大的支撑和精度。相反，更简单或更大的特征可能能够使用更通用和不太精确的替代件特征，在后一种情况下可以有利于更快、更高效的3-D打印渲染。在另一个示例中，整个构建件109可以由部件的悬垂部段下方的相对平坦的替代件支撑，从而消除构建件与构建板的连接。后一种构造可以通过使用多层替代件来实现，下面将进一步描述。

关键特征的定位。本文描述的方法的另一个显着优点是设计者在定位关键特征方面的灵活性。例如，如果图1A中的构建件109的左侧包括大量精细的几何形状特征，那么为了减少基于现有技术的支撑件的广泛且妥协的使用，设计者可能需要将这些特征定向成向上方向(即，以部件的创意设计为代价而消除易损区域)。相比之下，使用替代支撑件的概念，设计者不需要如此受限制，并且详细的悬垂特征反而可以按照期望而向下指向，而且一定轮廓的替代件适应了特征的支撑件而无需显着(如果有的话)的后处理。这种灵活性继而使设计空间得以解放，因为这里的构建件的上部部分可以用于额外或不同的目的。此外，这种灵活性意味着可以以使支撑结构的总体使用最小化的方式全局设计构建件。

分层替代件。图2描绘了构建件209和相应的分层替代支撑件的截面图。为清楚起见，省略了3-D打印机。如图2所示，基于特征的替代支撑件261类似于图1A的替代支撑件161，并且与之前附图中一样，其功能为在不接触构建件的基本悬垂部分的情况下提供支撑。类似的间隙228可以填充有松散粉末，例如，在打印中的沉积循环期间形成的。还如图1中的那样，固化支撑结构233设置在基于特征的替代支撑件128下方，但不是构建件209的部分。然而，与

图1A或1B不同，在其中构建件109的竖直柱的底部直接附接到构建板上，并且因此需要从构建板107移除构建件109的后处理步骤，在图2中，打印或提供了全局替代支撑件255。全局替代支撑件255可以由足以承受其上方元件的重量和支撑的任何适用的结构(比如，从简单的图案到固体矩形结构)组成。该实施例中的全局替代结构255的目的是将整个构建件209与构建板207分离。额外的固化支撑结构233存在于全局替代支撑件255和基于特征的替代支撑件261之间，以便进一步支撑构建件209的确定的易损区域。因此，“基于特征的替代件”指的是对应于构建件209中特定易损区域的特定替代支撑件。

此外，在一个实施例中，未熔融粉末的另一个间隙(未示出)可以存在于构建件209的下部竖直柱和全局替代件255之间，以从全局替代件255处高效地为支撑结构233和构建件209提供支撑，而没有将构建件209或支撑结构233特定地连接至全局替代件255。在又一个实施例中，松散粉末的间隙250可以将构建板207与其余结构分离。因此，在图2的实施例中，构建件已经通过全局替代件255和粉末填充间隙250(并且在一些实施例中)与构建板207分开。在任一实施例中，构建件209和构建板207的后处理分离被消除。在AM过程完成之后，不需要切割构建件209或以其它方式后处理该构建件。相反，构建件209可以简单地从全局替代件上移除。剩余的支撑结构可以从构建板207上清除。

图2的过程本质上是示例性的，并且取决于构建件209的性质和所涉及的目标，许多其他层也是可能的。

使用如图2所示的多个层的另一个固有优点是在随后的构建工件中重新使用构建板的能力。构建板可能需要一些简单的加工或清理，例如，以移除全局替代件(即，在不存在间隙250的情况下)。然而，因为通常没有部件直接连接到构建板(如图2的示例所示)，所以构建板制备过程将比需要构建件移除的情况更容易和更快，这使得多个打印工件更直接。

替代件的多功能性和可变性。在其他实施例中，替代支撑件可以用于额外或选替的目的，并且可以采用任何数量的几何形状以实现不同的目标。图3示出了一组九个示例性构建件以及每个构建件的替代支撑件的不同构造。九个构建件由附图标记308a-i表示。同样，对于每个构建件308a-i，相应的替代支撑件标记为310a-i。

如图3中的示例所示，替代物可以是薄的或厚的固体，或者可以由更多多孔或栅格设计组成，例如，以节省粉末的成本。对于示例性的薄型材，构建件308a和308c相应地包括对应于构建件308a的简单替代支撑件310a，以及具有小于构建件308c和支撑件310c之间的间隙的宽度的宽度的薄替代支撑件310c。注意的是，出于大多数这些示例的目的，为了说明的清楚和简化，构建件的易损区域被省略。相比之下，联接到构建件308a的替代支撑件310d表示用于适应较重部件的厚件，使得支撑件310d大于间隙。在替代实施例中(比如对应于构建件308b的替代件310b)，替代件可以形成轮廓为关键特征(即，相反的曲率)的一部分或者本身远离关键特征扩展以改善其可移除性。例如，在的一些实施例中(比如构建件308h和替代件310h)，支撑件可以通过孔口使用构建件的两个端部处的替代件从顶部和底部表面上与构建件偏移，从而改善了移除的容易性并消除了意外的负载路径。

支撑件310h的顶部表面和底部表面可以在构建件308h的顶部的一部分和构建件308h的底部的一部分处可见。在顶部和底部之间可以是未熔融粉末，或者在其他示例中，是用于处理构建件308h而不会在构建件308h的其他更精细的区域上施加过度的压力的轻质支撑结构。参考构建件308i，它是一种新颖的构造，其中替代支撑件310i是构建件308i内部的栅格或分段部件的部分。这里同样，在存在通路(例如，孔)的情况下，内部结构310i可以有利于移动构建件308i而不破坏该部件的其他精细部分。

替代件310还可以分解成彼此全部连接的脱节分段，并且还可以用作支撑本身，比如在构建件308g和相应的分段替代支撑件310g中。可以添加突片、凹槽或任何其他变型以进一步改善可移除性。该策略可以应用于PBF、还原聚合、材料挤出和任何其他AM技术。它们还可用于所有材料，包括多材料的解决方案。在构建件308e中，栅格替代支撑件310e已经构造成为部件提供必要的支撑，同时通过使用栅格结构和减少质量来节省粉末。

在上面图3的示例中，假设间隙包括未熔融粉末；然而，在其他实施例中，可以策略性地将结构放置在间隙区域中以在需要的位置提供支撑上的增加，而不使用用硬质材料覆盖和熔融所述特征的整个表面的大规模支撑，如常规所做的那样。在PBF和某些其他AM过程中，例如，如上面参考图1所述的，可以在替代支撑件和特征之间提供间隙。如上文在各种实施例中所述的，间隙可以包括在局部偏移处部分烧结或完全烧结的粉末，以在打印期间提供用于热管理的必需支撑和传导路径。在局部偏移处提供部分烧结或完全烧结的目标是确定最佳设置以维持构建质量，同时允许高效的替代件去除。例如，为了确保间隙在特定时间(包括例如，在首先熔融悬垂特征的初始部分时)为关键特征提供必需的支撑，间隙可以被构造成包括部分烧结的粉末或完全烧结的薄分段，其足以在3D打印的所有阶段期间保持对特征的支撑，而使得在打印之后用非常小的力容易地分离特征。在特征精细或非常小的情况下，可能期望额外的支撑物。在一个实施例中，包括接触(存在于间隙中)的特征的表面区域相对较小，从而使在支撑移除期间对构建件的负面影响最小化。

部分烧结的实施例可以通过均匀暴露于能量束来生效，该能量束可以低于用于打印实际部件和/或替代件的能量束。这种部分烧结可以通过瞄准间隙内的局部区域来打印，而不是全局地跨越间隙。

图4示出了在替代支撑件和构建件408a-d之间的间隙中使用不同类型的支撑件的构建件的截面图。在许多实施例中，比如在特征不是几何形状复杂的或者悬垂部最小的情况下，间隙可以包括未融合粉末(未烧结)。在其他实施例中，比如为了适应更复杂的特征和/或用于热管理或防止滑动，可以使用部分烧结、手动支撑系带(比如分段)、或某种水平的固体结构(例如，基于算法参数的结构)。有利地，任何构建件可以使用通过间隙中的最佳特征的光谱而偏移的替代件，从一个端部上的未熔合粉末到另一端上的固体材料。在任何情况下，通常期望的是，维持目标的平衡，在解决热或其他参数并为关键特征提供额外支撑的同时，使AM后处理步骤的量和影响最小化，如上所述。

在构建件408a的示例中，不发生烧结，并且构建件408a之间的间隙可以包括松散粉末或未熔融粉末。构建件408b描绘了分段的替代支撑件，其中一个这样的支撑件用于支撑弯曲特征409a，而其余支撑件与中间支撑件成直线。代替未熔融粉末，间隙中的粉末已经部分烧结，从而产生较强的载荷路径并且在3D打印期间管理热的传导，但是在后处理时维持相对弱的分离。支撑件的脱节的性质和烧结的部分性的性质可以使支撑件移除更容易，并且可以在充分支撑精细特征而同时促进移除过程的容易性之间表现出设计平衡。

仍然参考图4，构建件408c通过使用手动支撑系带413连接到其必需的替代支撑件。在一个实施例中，支撑系带被手动插入间隙之间。替代支撑件本身也可以包括分段420，其可以是烧结粉末。支撑系带和分段都理想地足够坚固以支撑构建件408c，但在支撑件移除过程中易于移除。与部分烧结的粉末一样，支撑系带和分段代表在通过间隙提供支撑与有助于热传递和支撑移除之间的平衡。

构造件408d被设计成在间隙中包括固体主体。固体主体可以由打印材料或不同的(例如，较软的)打印材料构造成。间隙中的固体主体构造可以在后处理支撑移除的重要性上平衡支撑要求和热传导因素。然而，可以选择算法参数，使得材料的固体主体在组成上与熔融粉末显着不同，并且因此易于从构建件上移除而没有伴随的裂缝和可能导致的其他问题的风险。在构建件408d的情况下，脱节间隙有利地通过固体材料连接，并且给定了适当平衡支撑和易于移除的恰当算法参数，替代件可以包括间隙中的固体材料，其足够柔软以便快速且容易地从构建件408d移除。

根据应用，图4中所示的四种技术包括它们的好处。可以使用特征的显式建模或更精细的方法来实现部分烧结。在一些实施例中，部分烧结区域(即，间隙)可以被建模为替代件和部件之间的固体。通过将间隙建模为固体，不再需要在替代件和部件之间手动放置支撑参数。建模的间隙可以具有独特的参数，例如，其可以表现为关于层高度、间距、功率、速度、偏移、焦点等的支撑。这种类型的建模可以有利地减少在释放用于打印的部件之前在CAM操作中花费的时间并且可以允许更快的迭代和参数研究。

在一个实施例中，可以在热补偿之前将替代支撑件添加到模型，从而自身接收补偿。为了实现具有位移连续性的这一目标，即替代件和构建件之间的间隙保持不变，可以将间隙建模为具有接触但没有重叠干涉的固体主体，使得在补偿之后保持部件和替代件之间的间隙。也可以在热补偿后对替代件进行建模，以提供更精确但不失真的几何形状。

图5描绘了在打印构建件以解决失真之前展示各种替代件建模实施例的部分流程图。通常使用轻量级CAD表示来进行失真分析。因此，在将模型转换为其轻量级表示后，将该功能添加到模型中是具有挑战性且耗时的。话虽如此，在完成失真分析和补偿之后，仍然可以在规定的偏移量下对替代件进行建模。另一种方法是在分析之前对替代件和构建件进行建模。然而，当前对大多数失真分析软件的挑战是多个固体实体(在本公开的情况下，构建件和如本文所示的新颖替代件)将被视为单独的实体。在某些情况下，失真分析可能使它们以相对类似的方式失真，但在其他情况下，它们可能彼此非常不同地失真。因此，不能保证构建件和替代件之间的间隙将保持在所需的距离。

相应地，本公开包括一种用于通过对间隙建模附加本体并通过变形分析来运行该本体来规避该挑战的方法。构建件名义上与名义上与替代件接触的间隙接触。由于固体材料的连续性(主要由于变形分析中的体素化)，这种接触关系将固有地保留。一旦变形分析完成并且施加补偿，可以移除间隙的模型，最终保持构建件和替代件之间的原始距离。

在第一种方法508中，最初仅对建造件508a进行建模。该模型可用于经由一个或多个算法模拟来评估预期变形或类似的力诱导损坏的量，需要支撑件的易损特征特征(参见部分508b)可能受到该损坏。

在第二种方法509中，可以最初地对部件，间隙和替代件建模。使用组合模型509a，可以评估对易受攻击的特征的预期失真量(509b)。根据评估结果，如果需要，可以去除间隙中的材料(509c)以保持特征的完整性。或者，可以基于所识别的参数来分配替代系带，例如跨越间隙延伸的小结构线。替代系带可以例如在AM阶段期间为特征提供支撑。在AM完成之后，可以容易地移除系带而不会扭曲连接件所连接的特征。

图6示出了打印构建件的3D打印机和一个或多个替代支撑件的示例性流程图。在步骤601中，3-D打印机接收指令以打印包括至少一个需要支持的易损区域的构建件。在步骤602中，构建件被3D打印以包括替代支撑件。在一个实施例中，替代支撑件与构建件被共同打印(步骤604)。替代支撑件也通过包括单独材料的间隙与构建件偏移(步骤603)。单独的材料不一定意味着材料在原子水平上与打印材料分离，而是在该实施例中其性质不同，因为算法参数用于理想化材料的特性，如图4的实施例中所讨论的构建件408I。在该上下文中，单独的材料还可以指在所讨论的3-D打印机中使用的材料，但是例如是部分烧结的，或者是如上所述的螺纹触点。

提供之前的描述是为了使任何本领域技术人员能够实施本文描述的各个方面。贯穿本公开给出的对这些示例性实施例的各种修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，权利要求书并不旨在限于贯穿本公开给出的示例性实施例，而是要符合与语言权利要求一致的全部范围。贯穿本公开所描述的示例性实施例的元件的对于本领域的普通技术人员而言是已知的或后来将是已知的所有结构和功能等同方案均旨在被权利要求书所包含。另外，本文公开的任何内容都不旨在贡献给公众，不管这种公开是否在权利要求书中明确记载。权利要求元件不得根据35U.S.C.§112(f)的规定或可适用权限中的类似法律来解释，除非元件使用短语“用于...的器件”明确记载，或者在方法权利要求的情况下，元件使用短语“用于...的步骤”记载。

Claims (20)

1.一种构建工件，其特征在于包括：

在三维(3-D)打印期间需要支撑件的一个或更多个易损区域；以及

在第一材料构造中且从所述易损区域偏移一间隙的至少一个替代支撑件，

其中，所述间隙包括第二材料构造。

2.根据权利要求1所述的构建工件，其特征在于，所述第一材料构造包括熔融粉末。

3.根据权利要求1所述的构建工件，其特征在于，第二材料构造包括未熔融或部分熔融的粉末。

4.根据权利要求1所述的构建工件，其特征在于，所述第二材料构造包括手动支撑系带。

5.根据权利要求1所述的构建工件，其特征在于，所述第二材料构造包括具有不同于所述第一材料构造的物理性质的固体。

6.根据权利要求5所述的构建工件，其特征在于，所述替代支撑件包括至少一个基于特征的替代支撑件，构造成支撑具有至少一个特征的对应易损区域。

7.根据权利要求6所述的构建工件，其特征在于，所述至少一个基于特征的替代支撑件进一步包括支撑结构，其在基于特征的替代支撑件下方延伸到固定基座。

8.根据权利要求7所述的构建工件，其特征在于，所述固定基座包括构建板或全局替代支撑件中的一个，所述全局替代支撑构造成将所述至少一个基于特征的替代支撑件与所述构建板隔开。

9.根据权利要求7所述的构建工件，其特征在于，所述支撑结构包括格栅。

10.根据权利要求1所述的构建工件，其特征在于，所述第一材料构造包括格栅。

11.根据权利要求1所述的构建工件，其特征在于，所述替代支撑件被分割成多个支撑件。

12.一种三维(3-D)打印设备，其特征在于包括：

用于在粉末床中沉积各层的整平器；

布置在所述粉末床上方的能量束源，用于选择性地熔融每个沉积层中的粉末以形成构建件；以及

控制器，其构造成使所述能量束源生成在所述第一材料构造中且从所述构建件中的易损区域偏移一间隙的至少一个替代支撑件，其中所述间隙包括第二材料构造。

13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述第二材料构造包括未熔融或部分熔融的粉末。

14.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，

所述控制器构造成指示所述至少一个替代支撑件和所述间隙，以在3-D打印期间支撑所述易损区域，并且

所述间隙构造成在所述构建件完成之后便于移除所述至少一个替代支撑件。

15.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述至少一个替代支撑件包括从所述替代支撑件延伸到固定基座的支撑结构。

16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述固定基座包括构建板或全局替代支撑件中的至少一个，所述全局替代支撑件用于将所述至少一个替代支撑件与所述构建板分离。

17.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述至少一个替代支撑件包括熔融粉末或在3-D打印期间生成的格栅。

18.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述至少一个替代支撑件至少部分地形成轮廓为与所述构建件的特征一致。

19.一种用于增材制造的方法，包括：

接收识别待打印的构建件的指令，所述构建件包括在3-D打印期间需要支撑件的至少一个易损区域；以及

3-D打印构建件以包括所述至少一个易损区域下方的替代支撑件，其中，所述替代支撑件包括第一材料构造并从所述至少一个易损区域偏移一间隙，

其中，所述间隙包括第二材料构造。

20.根据权利要求10所述的方法，进一步包括3-D打印所述替代支撑件。

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