CN111683771A - 旋转的直接金属激光熔化系统及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

直接金属激光熔化(DMLM)系统包括可旋转基座，以及安装在可旋转基座上并由可旋转基座支撑的构建板，其中该构建板包括构建表面。DMLM系统还包括第一致动器组件，第一粉末分配器，该第一粉末分配器设置在构建板附近并且构造成将可焊接粉末沉积在构建板的构建表面上。另外，DMLM系统包括：第一粉末铺展器，该第一粉末铺展器设置在构建板附近并且构造成铺展沉积在构建板的构建表面上的可焊接粉末；以及第一激光扫描仪，该第一激光扫描仪由第一致动器组件支撑在相对于构建板的位置中，使得构建表面的至少一部分在第一激光扫描仪的视场内。第一激光扫描仪构造成选择性地焊接可焊接粉末。第一激光扫描仪还构造成在第一致动器组件上相对于构建表面轴向地平移。

Description

旋转的直接金属激光熔化系统及其操作方法
技术领域
本公开的领域大体上涉及增材制造，并且更具体地，涉及用于直接金属激光熔化(“DMLM”)的系统和方法，其中将可焊接粉末沉积并焊接在旋转的构建板上以创建物体，并在创建物体时升高安装在构建板上的激光扫描仪。
背景技术
增材制造系统(也称为3D打印系统)用于通过由连续的材料层形成三维物体来创建三维物体。通常，在计算机控制下(例如，基于要制造的物体的三维计算机辅助设计和制图(“CAD”)模型)增材制造系统进行操作。构建材料种类繁多，并且例如，包括例如金属，玻璃，热塑性塑料，油墨的材料，例如混凝土等的各种建筑材料等。
因此，在增材制造系统的领域中，DMLM系统是布置成焊接连续的可焊接粉末(例如金属粉末)层以创建所需的三维物体的那些系统。传统的DMLM系统包括构建板，金属粉末沉积在该构建板上。在计算机的控制下，通过例如高能量纤维激光器的激光器将粉末加热至熔化。熔化的粉末冷却并固化以形成一层物体，降低构建板，然后重复该处理。
与常规DMLM系统相关联的缺点包括例如在未执行焊接操作的时间段内(例如，系统等待时间)导致的相继的粉末沉积和焊接阶段。其他缺点包括利用过量的可焊接粉末，物体尺寸限制，相对较慢的构建速度。
因此，需要一种能够同时进行粉末沉积和焊接操作的DMLM系统。更特别地，需要一种能够同时进行粉末沉积和焊接操作的旋转的DMLM系统。还需要一种旋转的DMLM系统，其中安装在构建板上的激光扫描仪会升高(而不是降低或保持静止)。
发明内容
在一方面，提供了一种直接金属激光熔化(DMLM)系统。DMLM系统包括可旋转基座，以及安装在可旋转基座上并由可旋转基座支撑的构建板，其中该构建板包括构建表面。DMLM系统还包括第一致动器组件，第一粉末分配器，该第一粉末分配器被设置在构建板附近并且被构造成将可焊接粉末沉积在构建板的构建表面上。另外，DMLM系统包括：第一粉末铺展器，该第一粉末铺展器设置在构建板附近并且构造成铺展沉积在构建板的构建表面上的可焊接粉末；以及第一激光扫描仪，该第一激光扫描仪由第一致动器组件支撑在相对于构建板的位置中，使得构建表面的至少一部分在第一激光扫描仪的视场内。第一激光扫描仪构造成选择性地焊接可焊接粉末。第一激光扫描仪还被构造成在第一致动器组件上相对于构建表面轴向地平移。
在另一方面，提供了一种DMLM系统。DMLM系统包括构造成围绕中心线旋转的可旋转基座，以及安装在可旋转基座上并由可旋转基座支撑的构建板，其中，构建板包括构建表面，并且可旋转基座构造成旋转的构建板。DMLM系统还包括粉末分配器，该粉末分配器构造成在构建板的旋转期间将可焊接粉末沉积在构建表面上，第一致动器组件和第一激光扫描仪，第一激光扫描仪由第一致动器组件支撑在相对于构建板的位置中，使得构建表面的至少一部分在第一激光扫描仪的视场内。第一激光扫描仪构造成在构建板的旋转期间由沉积在构建表面上的可焊接粉末来构建物体。第一激光扫描仪还被构造成在构建板的旋转期间平行于中心线在第一致动器组件上平移。
在另一方面，提供了一种使用DMLM系统制造物体的方法。该方法包括将第一层金属粉末沉积在旋转的构建板的构建表面上，通过激光扫描仪将第一层金属粉末焊接在旋转的构建板的构建表面上，以及在沉积和焊接期间，使激光扫描仪相对于构建表面升高预定距离。该方法还包括将第二层金属粉末沉积在旋转的构建板的构建表面上，并通过激光扫描仪将第二层金属粉末焊接在旋转的构建板的构建表面上。
附图说明
当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本公开的这些和其他特征，方面和优点，其中在整个附图中，相似的字符表示相似的零件，其中：
图1是包括单个激光扫描仪的示例性直接金属激光熔化(“DMLM”)系统的立体图；
图2是示出了使用图1中所示的DMLM系统制造物体的示例性处理的流程图；
图3是包括四个激光扫描仪的示例性DMLM系统的立体图；以及
图4是图3中所示的DMLM系统的顶视图；
除非另外指出，否则本文提供的附图旨在说明本公开的实施例的特征。相信这些特征可应用于包括本公开的一个或多个实施例的多种系统中。这样，附图并不意味着包括本领域普通技术人员已知的实践本文所公开的实施例所需的所有常规特征。
具体实施方式
在以下说明书和权利要求中，将参考多个术语，这些术语应被限定为具有以下含义。
除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”，“一种”和“该”包括复数指代。
“可选的”或“可选地”是指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括事件发生的实例和事件没有发生的实例。
如本文在整个说明书和权利要求书中所使用的，近似语言可以用于修饰可以允许变化的任何定量表示，而不会导致与之相关的基本功能发生变化。因此，由例如“大约”和“基本上”的一个或多个术语修饰的值不限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。在此以及整个说明书和权利要求书中，可以组合和/或互换范围限制，除非上下文或语言另外指出，否则这种范围被识别并且包括其中包含的所有子范围。
如本文中所使用的，空间相对术语，例如“在...下方”，“在...之下”，“在...以下”，“较低”，“较高”，“在...之上”，“上面”等可以用于描述一个元件或特征与附图中所示的一个或多个其他元件或特征的关系。将理解的是，这样的空间相对术语旨在涵盖在操作中以及在附图中描绘的取向之外的本文所述的元件和特征的不同取向。例如，如果附图中的元件或特征被翻转，则被描述为在一个或多个其他元件或特征“之下”的元件可以被认为在那些元件或特征“之上”。因此，示例性术语，例如“在...之下”，“在...以下”或“在...下方”，可以包括之上和之下两个取向，其取决于例如这种元件或特征和一个或多个其他元件或特征之间的相对取向。
如本文所使用的，“可焊接粉末”是能够和/或设计用于与激光焊接系统一起使用的任何可商购的粉末。例如，可焊接粉末可以包括可焊接(例如，可熔化和/或可烧结)金属粉末。然而，在其他实施例中，可焊接粉末可以包括聚合物或热塑性粉末，玻璃粉末和/或任何其他合适的可焊接粉末。
如本文中所使用的，术语“在...附近”可以用于指两个或多个部件之间的空间关系。具体地，如本文中所使用的，如果粉末分配器相对于构建板定位，则粉末分配器可以被认为是在构建板“附近”，使得粉末分配器能够将可焊接粉末沉积在构建板上。类似地，如果粉末铺展器相对于构建板定位，则粉末铺展器可以被认为是在构建板“附近”，使得粉末铺展器能够将可焊接粉末铺展在构建板上(例如，在由粉末分配器沉积可焊接粉末之后)。
尽管通常相对于直接金属激光熔化(DMLM)系统描述了本文所述的增材制造技术，但是将理解的是，各种其他的增材制造技术也是可以考虑的并且在本公开的范围内。例如，适合于用本文描述的主题实施的增材制造技术可以包括，但不限于光固化，粉末床熔融，粘合剂喷射，材料喷射，片层压，材料挤压，定向能量沉积等。
可能适合于本公开的实施的其他增材制造系统包括SLA–光固化设备，DLP–数字光处理，3SP–扫描、旋转和选择性光固化，CLIP–连续液体界面生产，SLS–选择性激光烧结，DMLS–直接金属激光烧结，SLM–选择性激光熔化，EBM–电子束熔化，SHS–选择性热烧结，MJF–多射流熔融，3D打印，体素喷射(Voxeljet)，喷射技术(Polyjet)，SCP–平滑曲率打印，MJM–多射流模塑项目，LOM–层压物体制造，SDL–选择性沉积层压，UAM–超声波增材制造，FFF–熔融长丝制造，FDM–熔融沉积模塑，LMD–激光金属沉积，LENS–激光工程净成形，DMD–直接金属沉积，混合系统，以及这些处理和系统的组合。在某些情况下，上面列出的增材制造技术可以采用例如但不限于任何合适形式的电磁辐射，加热，烧结，熔化，固化，粘结，固结，压制，嵌入和/或其组合。
本公开的实施例涉及一种旋转的DMLM系统，该系统便于例如通过安装在旋转的构建板上方和之上的至少一个平移激光扫描仪在旋转的构建板上构造物体。更特别地，设置在构建板上方的粉末分配器在其构建表面上沉积一层可焊接粉末，例如一层可焊接金属粉末，并且粉末铺展器跟随在粉末分配器后面以使这层可焊接粉末向下平滑到所需的厚度。随着构建板继续旋转，粉末覆盖的构建板的部分进入激光扫描仪的视场，并且激光扫描仪将粉末焊接在构建板上以构建一层物体。粉末沉积和焊接操作同时进行，这样，随着时间的流逝，逐层构建物体，直到物体完成为止。此外，同时进行的粉末沉积和焊接操作可缩短构建时间。
图1是示例性直接金属激光熔化(“DMLM”)系统100的立体图。通常，系统100包括可旋转基座102，构建板104，第一致动器组件106，第一粉末分配器108，第一粉末铺展器(或“重涂覆器”)110，第一激光扫描仪112，过滤装置114和控制器116。
可旋转基座102是能够支撑构建板104并围绕中心线118旋转的任何结构。马达130(例如电动马达)可以机械地联接到可旋转基座102，并且可以布置成与可旋转基座102接合以使可旋转基座102旋转。可旋转基座102可以包括多种其他部件；然而，这些部件对理解本公开不是主要的，并且在本文中不详细描述。本领域技术人员将认识到，适用于实现为可旋转基座102的各种可旋转基座(例如，转台)是可用的，并且可以根据本公开以各种方式实施。
构建板104是可以将可焊接粉末沉积和焊接在其上的任何结构。这样，构建板104包括构建表面105，该构建表面105布置成接收可焊接粉末并且能够承受焊接期间产生的温度。构建板104的尺寸可以例如，取决于要构建的物体的尺寸而变化。例如，在一些实施例中，构建板104可以是环形或环状的，以适应环形或环状物体的构建。在其他实施例中，构建板104是盘形的。此外，在示例性实施例中，构建板104安装在可旋转基座102上并由可旋转基座102支撑，并且被布置为在可旋转基座102上并与其一起旋转。
第一致动器组件106是能够平行于z轴平移与之机械地联接的部件(例如第一激光扫描仪112)的任何致动器组件，例如任何合适的线性致动器组件，如图1所示。在一些实施例中，第一致动器组件106还能够平行于x轴和/或y轴平移与之机械地联接的部件，例如第一激光扫描仪112。换句话说，第一致动器组件106是能够相对于构建板104轴向地(例如，平行于z轴)平移与之机械地联接的部件的任何致动器组件。在一些实施例中，第一致动器组件106还能够相对于构建板104径向地(例如，垂直于z轴)平移与之机械地联接的部件。因此，在示例性实施例中，第一致动器组件106能够进行至少2度，在某些情况下为3度的线性运动。
第一粉末分配器108是能够分配可焊接粉末的任何部件，例如料斗和/或漏斗。具体地，第一粉末分配器108是能够将可焊接粉末分配或沉积在构建板104的构建表面105上的任何分配部件。为此，第一粉末分配器108被设置在构建板104附近，并在构建板104上方(如本文所述)的一定距离处，并且构造成将可焊接粉末沉积在构建表面105上。第一粉末分配器108可以是多种类型，例如振动型或螺旋钻型，其中粉末以受控的速度从料斗馈送到构建板104上。
第一粉末铺展器110是细长的构件，其形状用于铺展和铺平(例如，通过第一粉末分配器108)沉积在构建表面105上的可焊接粉末。在一些实施例中，第一粉末铺展器110机械地联接到和/或设置在第一粉末分配器108附近，使得第一粉末铺展器110能够铺展和铺平由第一粉末分配器108分配的粉末。例如，第一粉末铺展器110可以相对于第一粉末分配器108设置，使得当构建板104旋转时，通过第一粉末分配器108沉积在构建板104上的粉末层随后被第一粉末铺展器110铺平并减少到预定的厚度或深度。
更具体地，在一些实施例中，第一粉末铺展器110设置在构建板104附近并在其上方的一定距离处，使得第一粉末铺展器110能够将从第一粉末分配器108分配的粉末铺展在构建表面105上。在一些实施例中，第一粉末铺展器110可以从构建表面105偏移预定距离，例如几微米的预定距离(其对应于可焊接粉末层的厚度)。因此，第一粉末铺展器110和第一粉末分配器108协作以将可焊接粉末分配并铺展在构建板104的构建表面105上。
如本文所述，第一激光扫描仪112是能够焊接(或熔化)可焊接粉末的任何激光扫描仪，例如任何可商购的激光扫描仪。在示例性实施例中，第一激光扫描仪112是可自由寻址的激光扫描仪，例如包括一个或多个伺服控制的电流计(galvanometer)的激光扫描仪。然而，在其他实施例中，第一激光扫描仪112是共振电流计激光扫描仪。因此，第一激光扫描仪112能够进行光栅扫描和/或矢量扫描操作之一和/或两者。
过滤装置114是任何合适的空气或气体过滤装置，其布置成过滤在焊接期间从封闭和/或包围系统100的外壳或腔室(未示出)产生的烟雾或另外的气体副产物。因此，过滤装置114设置在构建板104的构建表面105附近，使得在焊接操作期间，焊接期间产生的烟雾被吸入过滤装置114中并从外壳中去除。在所示的示例中，过滤装置114包括抽吸软管，并且如上所述，设置在构建表面105附近。在一些实施例中，过滤装置114还可以包括鼓风机(未示出)，该鼓风机可以设置在相对靠近抽吸软管的位置(例如，在6英寸内)，并且可以用于将过滤的和/或净化的气体吹入围绕系统100的外壳中。
通常，控制器116协调通过系统100进行的焊接操作。为此，在一些实施例中，控制器116包括通信地联接到一个或多个有形的，非暂时性的，计算机可读存储器装置的一个或多个计算机处理器。在一些实施例中，控制器116从计算机可读存储器装置检索三维计算机辅助设计和制图(“CAD”)模型，并协调系统100的一个或多个部件的运动和/或操作以在构建板104上制造物体，例如对应于CAD模型的物体和/或通过CAD模型限定的物体。例如，如本文所述，控制器116可以协调可旋转基座102，构建板104，第一致动器组件106，第一粉末分配器108，第一粉末铺展器110，第一激光扫描仪112和/或过滤装置114的运动，位置，取向和/或操作。
在示例性实施例中，上述一个或多个部件可以机械地联接到第一致动器组件106，安装在第一致动器组件106上和/或由第一致动器组件106支撑。例如，第一粉末分配器108，第一粉末铺展器110和/或第一激光扫描仪112可以机械地联接到第一致动器组件106，使得这些部件中的每一个可以通过第一致动器组件106平行于x，y和/或z轴中的至少一个平移。
更具体地，第一粉末分配器108和第一粉末铺展器110在第一位置120处机械地联接到第一致动器组件106，并且第一激光扫描仪112在第二位置122处机械地联接到第一致动器组件106。在一些实施例中，第二位置122是能够支撑第一激光扫描仪112的平台或底座。
另外，第一激光扫描仪112被升高或安装在构建板104上方，使得第一激光扫描仪112向下俯视构建板104的构建表面105。将与第一激光扫描仪112能够发射激光或焊接的区域相对应的“视场”124限定在结构表面105上。例如，第一激光扫描仪可以在视场124内的任何位置发射激光或焊接。此外，当构建板104在激光扫描仪112下方旋转时，构建表面105的连续部分或扇区可以进入(和离开)视场124，使得随着构建板104的每次旋转，整个构建表面105旋转进入和离开视场124。
图2是示出了使用系统100(图1中所示)制造物体的示例性处理200的流程图。因此，为了开始构建物体，如上所述，可以通过控制器116从计算机存储器(未示出)中检索与该物体相关联的三维CAD模型(步骤202)。控制器116可以检索CAD模型，并且可以协调系统100的各个部件的运动，位置，取向和/或操作以构建物体。
例如，在一个实施例中，控制器116可以将使可旋转基座102旋转的控制信号提供给可旋转基座102(步骤204)。旋转速率可以通过控制器116指定和/或调节，并且可以取决于可用于构建物体的激光扫描仪的数量。随着可旋转基座102旋转，构建板104也旋转(例如，如上所述)。
因此，在构建板104的旋转期间，第一粉末分配器108将可焊接粉末沉积在旋转的构建板104的构建表面105上(步骤206)。例如，当构建板104在第一粉末分配器108下方旋转时，第一粉末分配器108可以将可焊接粉末以连续的，均匀间隔的堆沉积在旋转的构建板104的构建表面105上。
当可焊接粉末沉积在构建表面105上时，第一粉末铺展器110将构建表面105上的粉末铺展并铺平至所需厚度(步骤208)。例如，在一些实施例中，第一粉末铺展器110可以将构建表面105上的可焊接粉末铺展至几微米的厚度。换句话说，构建板104可以在第一粉末铺展器110下方几微米的距离处旋转，使得沉积在构建表面105上的可焊接粉末被减少并铺平至与构建表面105和第一粉末铺展器110之间的距离相对应的厚度。典型的粉末厚度范围为10到100微米，尽管在低标度和高标度上可能存在例外。
如上所述，激光扫描仪112被支撑在第一致动器组件106上，使得激光扫描仪112俯视构建表面105，并且构建表面105的一部分在构建板104旋转时始终处于激光扫描仪112的视场124中。具体地，激光扫描仪112被支撑在第一致动器组件106上，使得激光扫描仪112能够相对于构建板104平行于z，y和/或z轴平移，并且使得激光扫描仪112俯视构建表面105并且能够相对于构建表面105进行线性运动。
因此，当旋转的覆盖有粉末的构建表面105的部分进入视场124时，激光扫描仪112根据从存储器中检索的三维CAD模型选择性地焊接粉末(步骤210)。具体地，控制器116控制激光扫描仪112以将与CAD模型相关联的物体的层(例如第一层)选择性地焊接在构建表面105上。随着构建板104的每一次完整旋转，焊接或构建数微米厚的一层物体(例如，与沉积在构建表面105上的可焊接粉末的层一样厚或基本上一样厚的层)。
该处理逐层地继续，直到在构建板104上制造出完整的物体为止。随着层的沉积，第一致动器组件106可以平行于x，y和/或z轴平移一个或多个部件，例如第一粉末分配器108，第一粉末铺展器110和/或第一激光扫描器112(步骤212)。例如，控制器116可以在物体的一层完成时向第一致动器组件106提供控制信号，该控制信号导致第一致动器组件106平行于z轴平移一段距离。在一些实施例中，该距离是完成的层的厚度(例如，几微米)。在其他实施例中，第一致动器组件106可以在层完成时不平移；相反，第一致动器组件106可以在沉积和焊接一层可焊接粉末时连续地平移。例如，第一致动器组件106可以随着粉末的沉积而单调地移动和/或连续地且以可变的上升速率而移动。因此，随着物体在构建板104上生长，第一粉末分配器108，第一粉末铺展器110和第一激光扫描仪112相对于(例如，远离)构建板104轴向地(例如连续地和/或以几微米的增量)平移。
另外，控制器116可以向第一致动器组件106提供控制信号，该控制信号使得第一致动器组件106在层完成时和/或在特定层的焊接期间平行于x轴和/或y轴平移。例如，控制器116可以使第一致动器组件106轴向地(例如，平行于x轴和/或y轴)平移第一粉末分配器108，第一粉末铺展器110和/或第一激光扫描仪112以容纳包括径向内部结构和/或径向外部结构的物体的构造。在各种实施例中，第一致动器组件106可以相对于x轴和y轴以可变的速率递增地，单调地和/或连续地平移。
因此，在至少一些实施例中，第一致动器组件106(以及因此第一激光扫描仪112)处于固定的径向位置(例如，相对于x和y轴的固定位置)，但是被允许相对于z轴轴向地平移。类似地，在一些实施例中，第一激光扫描仪112可以在物体的构建期间通过在处理运行之间在x，y和/或z轴的方向上进行调整而保持径向地固定，从而例如提供入口来移除完成的物体。此外，在至少一些实施例中，可以通过允许第一激光扫描仪112的径向运动(例如，平行于x轴和/或y-轴的运动)来增大和/或减小视场124的尺寸。此外，本领域技术人员将认识到，由于第一粉末分配器108，第一粉末铺展器110和第一激光扫描仪112在x，y和z轴上的移动性，系统100能够制造轴对称物体以及非轴对称物体。例如，系统100可以创建关于一个或多个轴对称的物体(例如，轴对称物体)以及关于一个或多个轴不对称的物体(例如，非轴对称物体)。
因此，在示例性实施例中，粉末沉积，粉末平滑和粉末焊接操作同时发生，使得第一激光扫描仪112在粉末沉积和平滑操作期间不停止或以其他方式潜伏。而是，所有这些操作可以在上述旋转的DMLM系统100中同时执行。同时进行粉末沉积，粉末平滑和粉末焊接操作的一个优点是，系统等待时间大大减少，并且计划在系统100上制造的物体在较短的时间内完成(例如，与许多现有技术的固定笛卡尔DMLM系统相比)。另外，可以在同一时间段内制造更多的物体(再次，与许多已知的固定笛卡尔DMLM系统相比)。
图3是包括四个激光扫描仪的示例性DMLM系统300的立体图。图4是系统300的顶视图。如图所示，系统300包括第一激光扫描仪302，第二激光扫描仪304，第三激光扫描仪306和第四激光扫描仪308。这些激光扫描仪302-308中的每一个都是与第一激光扫描仪112相同的，如上所述的。更一般地，尽管系统300包括四个激光扫描仪302-308，但应理解的是，可以将任何合适数量的激光扫描仪(例如，两个激光扫描仪，八个激光扫描仪等)实施为旋转的DMLM系统的零件，如本文所述。在一些实施例中，可以实施多于八个的激光扫描仪。
四个激光扫描仪302-308中的每一个分别安装在独立的致动器组件上，例如第一致动器组件310，第二致动器组件312，第三致动器组件314和第四致动器组件316。在一些实施例中，四个激光扫描仪302-308中的每一个都与相应独立的粉末分配器(未示出)和/或粉末铺展器(未示出)相关联。然而，在其他实施例中，单个粉末分配器108和粉末铺展器110可以为所有四个激光扫描器302-308服务。另外，在一些实施例中，第一对激光扫描仪，例如第一激光扫描仪302和第二激光扫描仪304，可以与第一粉末分配器108和第一粉末铺展器110结合操作，而第二对激光扫描仪，例如第三激光扫描仪306和第四激光扫描仪308，可以与第二粉末分配器(未示出)和第二粉末铺展器(未示出)结合操作。
在每个前述实施例中，系统300以与系统100基本上相同的方式操作。例如，构建板104与系统100中的相同，并且相对于系统100如上所述旋转。此外，每个激光扫描仪302-308被布置为在操作期间平行于x，y和/或z轴中的至少一个平移。同样，每个粉末分配器和粉末铺展器对也布置为平行于x轴，y轴和z轴中的一个或多个平移。尽管如此，在至少一些实施例中，具有重叠视场的两个固定激光扫描仪可以代替单个平移激光扫描仪(例如，激光扫描仪302-308中的任何一个)。因此，系统300如上所述进行操作，除了与使用单个激光扫描仪系统(例如，系统100)相比，可以在更短的时间内构建出待制造的物体。
如上所述，例如，通过安装在旋转的构建板上方和之上的至少一个平移激光扫描仪，旋转的DMLM系统的实施例促进了物体在旋转的构建板上的构建。更具体地，设置在构建板上方的粉末分配器在其构建表面上沉积一层可焊接粉末，并且在该粉末分配器后面跟随着粉末铺展器，以将这层可焊接粉末平滑至所需的厚度。随着构建板继续旋转，覆盖构建板的一部分粉末进入激光扫描仪的视场内，并且激光扫描仪将粉末焊接在构建板上以构建一层物体。粉末沉积和焊接操作是同时进行的，使得随着时间的流逝，会从构建板上逐层构建物体，直到物体完成。
本文描述的DMLM系统的示例性技术效果包括，例如：(a)在旋转的构建板上同步进行或同时进行粉末沉积和焊接操作；(b)轴对称和非轴对称的物体构建；以及(c)在线性致动器组件上平移的三轴粉末分配器，粉末铺展器和/或激光扫描仪。
上面详细描述了DMLM系统和相关部件的示例性实施例。该系统不限于本文描述的特定实施例，而是，系统的部件和/或方法的步骤可以与本文描述的其他部件和/或步骤独立地和分开地使用。例如，本文描述的部件的构造也可以与其他处理结合使用，并且不限于与本文描述的系统和相关方法一起实践。而是，可以结合需要增材制造的许多应用来实施和利用示例性实施例。
尽管可以在一些附图中而不在其他附图中示出本公开的各个实施例的特定特征，但这仅是为了方便。根据本公开的原理，可以结合任何其他附图的任何特征来参考和/或要求保护附图的任何特征。
本书面描述使用示例来公开本公开的实施例，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本公开，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本文描述的实施例的可专利范围通过权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，则这些其他示例意图在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种直接金属激光熔化(DMLM)系统，其特征在于，包括：
可旋转基座；
构建板，所述构建板安装在所述可旋转基座上并由所述可旋转基座支撑，所述构建板包括构建表面；
第一致动器组件；
第一粉末分配器，所述第一粉末分配器设置在所述构建板附近，并且构造成将可焊接粉末沉积在所述构建板的所述构建表面上；
第一粉末铺展器，所述第一粉末铺展器设置在所述构建板附近，并且构造成铺展沉积在所述构建板的所述构建表面上的所述可焊接粉末；以及
第一激光扫描仪，所述第一激光扫描仪由所述第一致动器组件支撑在相对于所述构建板的位置中，使得所述构建表面的至少一部分在所述第一激光扫描仪的视场内，所述第一激光扫描仪构造成选择性地焊接在所述视场内的所述可焊接粉末，所述第一激光扫描仪进一步构造成在所述第一致动器组件上相对于所述构建表面轴向地平移。
2.根据权利要求1所述的DMLM系统，其特征在于，其中，所述可旋转基座构造成在所述第一粉末分配器将所述可焊接粉末沉积在所述构建表面上的同时旋转所述构建板。
3.根据权利要求2所述的DMLM系统，其特征在于，其中，所述第一激光扫描仪构造成在所述构建板的旋转期间焊接所述可焊接粉末。
4.根据权利要求1所述的DMLM系统，其特征在于，其中，所述第一粉末分配器和所述第一粉末铺展器机械地联接到所述第一致动器组件，并且构造成在所述第一致动器组件上相对于所述构建表面轴向地平移。
5.根据权利要求1所述的DMLM系统，其特征在于，其中，所述第一致动器组件进一步构造成相对于所述构建表面径向地平移所述第一激光扫描仪。
6.根据权利要求1所述的DMLM系统，其特征在于，进一步包括：
第二致动器组件；以及
第二激光扫描仪，所述第二激光扫描仪机械地联接到所述第二致动器组件并由所述第二致动器组件支撑，所述第二致动器组件构造成相对于所述构建表面轴向地平移所述第二激光扫描仪，使得所述构建表面的至少一部分在所述第二激光扫描仪的视场内。
7.根据权利要求6所述的DMLM系统，其特征在于，进一步包括第二粉末分配器和第二粉末铺展器，所述第二粉末分配器和所述第二粉末铺展器分别设置在所述构建板附近，机械地联接到所述第二致动器组件，并且构造成在所述第二致动器组件上相对于所述构建表面轴向地平移。
8.根据权利要求6所述的DMLM系统，其特征在于，进一步包括：
第三致动器组件；
第三激光扫描仪，所述第三激光扫描仪机械地联接到所述第三致动器组件并由所述第三致动器组件支撑，所述第三致动器组件构造成相对于所述构建表面轴向地平移所述第三激光扫描仪，使得所述构建表面的至少一部分在所述第三激光扫描仪的视场内；
第四致动器组件；以及
第四激光扫描仪，所述第四激光扫描仪机械地联接到所述第四致动器组件并由所述第四致动器组件支撑，所述第四致动器组件构造成相对于所述构建表面轴向地平移所述第四激光扫描仪，使得所述构建表面的至少一部分在所述第四激光扫描仪的视场内。
9.根据权利要求1所述的DMLM系统，其特征在于，其中，所述DMLM系统能够制造轴对称和非轴对称的物体。
10.根据权利要求1所述的DMLM系统，其特征在于，进一步包括设置在所述构建表面附近的过滤装置，所述过滤装置构造成收集和过滤在所述第一激光扫描仪焊接所述可焊接粉末时产生的烟雾。
11.一种直接金属激光熔化(DMLM)系统，其特征在于，包括：
可旋转基座，所述可旋转基座构造成围绕中心线旋转；
构建板，所述构建板安装在所述可旋转基座上并由所述可旋转基座支撑，所述构建板包括构建表面，所述可旋转基座构造成旋转所述构建板；
粉末分配器，所述粉末分配器构造成在所述构建板的旋转期间将可焊接粉末沉积在所述构建表面上；
第一致动器组件；以及
第一激光扫描仪，所述第一激光扫描仪由所述第一致动器组件支撑在相对于所述构建板的位置中，使得所述构建表面的至少一部分在所述第一激光扫描仪的视场内，所述第一激光扫描仪构造成在所述构建板的旋转期间由沉积在所述构建表面上的所述可焊接粉末构建物体，所述第一激光扫描仪进一步构造成在所述构建板的旋转期间平行于所述中心线在所述第一致动器组件上平移。
12.根据权利要求11所述的DMLM系统，其特征在于，其中，所述第一粉末分配器机械地联接到所述第一致动器组件，并且构造成在所述第一致动器组件上平行于所述中心线平移。
13.根据权利要求11所述的DMLM系统，其特征在于，进一步包括第一粉末铺展器，所述第一粉末铺展器设置在所述构建板附近，并且构造成铺展沉积在所述构建板的所述构建表面上的所述可焊接粉末，其中，所述第一粉末铺展器机械地联接到所述第一致动器组件，并且构造成在所述第一致动器组件上平行于所述中心线平移。
14.根据权利要求11所述的DMLM系统，其特征在于，其中，所述第一激光扫描仪进一步构造成在所述构建板的旋转期间垂直于所述中心线平移。
15.根据权利要求11所述的DMLM系统，其特征在于，进一步包括：
第二致动器组件；以及
第二激光扫描仪，所述第二激光扫描仪机械地联接到所述第二致动器组件并由所述第二致动器组件支撑，所述第二激光扫描仪构造成在所述构建板的旋转期间由沉积在所述构建表面上的所述可焊接粉末构建所述物体，所述第二激光扫描仪进一步构造成在所述构建板的旋转期间平行于所述中心线在所述第二致动器组件上平移。
16.根据权利要求15所述的DMLM系统，其特征在于，进一步包括第二粉末分配器和第二粉末铺展器，所述第二粉末分配器和所述第二粉末铺展器分别设置在所述构建板附近，机械地联接到所述第二致动器组件，并且构造成在所述构建板的旋转期间平行于所述中心线在所述第二致动器组件上平移。
17.根据权利要求15所述的DMLM系统，其特征在于，进一步包括：
第三致动器组件；
第三激光扫描仪，所述第三激光扫描仪机械地联接到所述第三致动器组件并由所述第三致动器组件支撑，所述第三激光扫描仪构造成在所述构建板的旋转期间由沉积在所述构建表面上的所述可焊接粉末构建所述物体，所述第三激光扫描仪进一步构造成在所述构建板的旋转期间平行于所述中心线在所述第三致动器组件上平移；
第四致动器组件；以及
第四激光扫描仪，所述第四激光扫描仪机械地联接到所述第四致动器组件并由所述第四致动器组件支撑，所述第四激光扫描仪构造成在所述构建板的旋转期间由沉积在所述构建表面上的所述可焊接粉末构建所述物体，所述第四激光扫描仪进一步构造成在所述构建板的旋转期间平行于所述中心线在所述第四致动器组件上平移。
18.根据权利要求11所述的DMLM系统，其特征在于，其中，所述DMLM系统能够制造轴对称和非轴对称的物体。
19.根据权利要求11所述的DMLM系统，其特征在于，进一步包括设置在所述构建表面附近的过滤装置，所述过滤装置构造成收集和过滤在所述第一激光扫描仪焊接所述可焊接粉末时产生的烟雾。
20.一种使用直接金属激光熔化系统制造物体的方法，其特征在于，所述方法包括：
将第一层金属粉末沉积在旋转的构建板的构建表面上；
通过激光扫描仪将所述第一层金属粉末焊接在所述旋转的构建板的所述构建表面上；
在沉积和焊接期间，使所述激光扫描仪相对于所述构建表面升高预定距离；
将第二层金属粉末沉积在所述旋转的构建板的所述构建表面上；以及
通过所述激光扫描仪将所述第二层金属粉末焊接在所述旋转的构建板的所述构建表面上。
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