CN111699086A

CN111699086A - 利用粉末分配的增材制造

Info

Publication number: CN111699086A
Application number: CN201880088552.9A
Authority: CN
Inventors: 胡·T·额; 奈格·B·帕蒂班德拉; 张代华
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2020-09-22
Also published as: US11007570B2; US20190202127A1; US11090724B2; US10758978B2; WO2019133708A1; KR102317567B1; US20190201977A1; KR20200094800A; US20190201976A1; JP7032543B2; TW201930090A; US20190201975A1; JP2021508620A

Abstract

增材制造设备具有：平台；一个或多个支撑件，定位于平台上方；致动器，耦接到平台和一个或多个支撑件中的至少一者，并且经配置以在平台与支撑件之间产生相对运动，使得一个或多个支撑件扫描整个平台；第一分配器系统，经配置以将多个连续的粉末层分配到由平台所支撑的构建区域上；第二分配器系统，经配置以将粘合剂材料分配到构建区域上；和能量源，经配置以朝向平台发射辐射，以固化粘合剂材料。第一分配器系统包括第一粉末分配器，该第一粉末分配器附接到来自一个或多个支撑件的第一支撑件并且与该第一支撑件一起移动，并且该第一粉末分配器经配置以选择性地将第一粉末分配到构建区域上。

Description

利用粉末分配的增材制造

技术领域

本说明书涉及用于例如制造生坯部分的增材制造设备的粉末分配器系统、粘合剂分配系统和能量输送系统。

背景技术

增材制造(AM)，也称为固体自由形式制造或3D打印，是指通过将原材料(例如，粉末、液体、悬浮液或熔融固体)连续分配到二维层中来构建三维物体的制造处理。相反，传统的加工技术涉及其中从原料(例如，木块、塑料块或金属块)切割出物品的减材处理。

各种增材处理可用于增材制造。一些方法熔化或软化材料以产生层，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)、熔融沉积建模(FDM)。一些方法使用不同技术，来固化液体材料，例如立体光刻(SLA)。一些系统将粘合剂材料放置在进料材料层(例如，粉末)上，并且使用能量源，来固化粘合剂材料，以将松散的粉末颗粒粘合在一起。

一些干粉末增材制造设备(诸如粘合剂喷射3D打印机)可产生各种材料的部件。典型的粘合剂喷射增材制造处理包括将第一均匀粉末层铺展至整个平台。粉末颗粒可以是金属、陶瓷、沙子、塑料，不同材料的混合物等。随后，增材制造设备将粘合剂材料沉积在粉末层上对应于要制造的物体层的位置。能量源用于固化粘合剂材料，以将粉末颗粒粘合在一起。在粘合剂材料已在层中固化之后，设备随后在第一层的顶部上铺展第二均匀粉末层，并且重复粘合剂沉积和固化步骤。一旦设备完成铺展所有层，就在一堆松散的粉末内形成三维“生坯”部分。该部分是“生坯”的，因为主要成分(即，由粉末所提供的材料)是通过粘合剂材料保持在一起，并且尚未被烧结或烧制以将粉末固体化成材料的固体物质。生坯部分是由通过固化的粘合剂所粘合在一起的粉末形成，并且具有等于每个粉末层的厚度的垂直空间分辨率。可将松散的粉末颗粒回收和存储用于下一次打印。取决于粉末颗粒的类型，生坯部分可用作最终产品，或者可能需要经历额外的后期处理步骤(诸如退火或烧结、热等静压等)，以形成最终产品。

发明内容

在一个态样中，一种增材制造设备，包括：平台；定位在平台上方的一个或多个支撑件；致动器，将致动器耦接到平台和一个或多个支撑件中的至少一者，并且致动器经配置以在平台与支撑件之间产生相对运动，使得一个或多个支撑件扫描整个平台；第一分配器系统，第一分配器系统经配置以将多个连续的粉末层分配到由平台所支撑的构建区域上；第二分配器系统，第二分配器系统经配置以将粘合剂材料分配到构建区域上；和能量源，该能量源经配置以朝向平台发射辐射，以便固体化粘合剂材料。第一分配器系统包括第一粉末分配器，将第一粉末分配器附接到来自一个或多个支撑件的第一支撑件并且与第一支撑件一起移动，并且第一粉末分配器经配置以将第一粉末选择性地分配到构建区域上。第二分配器系统包括第一粘合剂材料分配器，第一粘合剂材料分配器经配置以将第一粘合剂材料在逐个体素的基础上选择性地分配到构建区域中的最上面的粉末层，以形成具有粉末和粘合剂材料并且对应于正在构建的部分的横截面部分的层的体积。

实施方式可包括以下特征中的一者或多者。

第一支撑件可沿着第一轴移动，并且第一粉末分配器可经配置以将粉末选择性地分配在沿着第二轴的条带中，第二轴相对于第一轴成非零角度(例如，垂直)。第一粉末分配器可经配置以沿着第二轴在逐个体素的基础上或沿着第二轴中区域大于体素之处在逐个区域的基础上选择性地分配粉末。

可将第一粘合剂材料分配器和能量源附接到第一支撑件并且与第一支撑件一起移动。第一粘合剂材料分配器可经配置以将粘合剂材料选择性地分配在沿着第二轴的条带中。第一粘合剂材料可包括致密化材料。

可将第一粘合剂材料分配器和能量源附接到来自一个或多个支撑件的第二支撑件并且与第二支撑件一起移动，第二支撑件可沿着第三轴移动，并且第一粘合剂材料分配器可经配置以将粘合剂材料选择性地分配在沿着第四轴的条带中，第四轴相对于第三轴成非零角度(例如，垂直)。第三轴可平行于第一轴。第四轴可平行于第三轴。可将第一支撑件和第二支撑件连接到导轨并且可在导轨上独立移动。第一支撑件可在第一导轨上移动，并且第二支撑件可在平行于第一导轨的第二导轨上移动。第三轴可垂直于第一轴。第四轴可垂直于第三轴。

第一粉末分配器可经配置以在逐个体素的基础上选择性地分配粉末。第一粉末分配器可经配置以在逐个区域的基础上选择性地分配粉末，其中区域大于体素。第一粉末分配器可具有第一多个单独可控的孔口，第一多个孔口中的每个孔口经配置以可控地输送第一粉末。第一粉末分配器可跨越构建区域的宽度。第一分配器系统可包括多个第一粉末分配器，将每个第一粉末分配器附接到第一支撑件。可将多个第一粉末分配器以交错图案布置，以便覆盖构建区域的宽度。

控制器可具有存储器，存储器经配置以存储数据对象，数据对象识别图案，将粘合剂材料在要制造的物体的层中固体化成该图案。控制器可经配置以针对该层进行以下操作：使得致动器在支撑件与平台之间产生相对运动；使得当支撑件扫描整个平台时，第一分配器系统将粉末层分配在区域中，该粉末层环绕正在构建的部分的横截面部分；使得第二分配器系统基于数据对象在图案中的粉末层上分配粘合剂材料层，以提供对应于正在构建的部分的横截面的粉末和粘合剂材料的结合层；和控制能量源，以根据图案来固体化在结合层中的粘合剂材料。

第一粘合剂材料可包括致密化材料。

第三分配系统可经配置以将致密化材料输送到粉末层或粉末和粘合剂材料的结合层。第一增密剂分配器可包括多个单独可控的孔口，第一增密剂分配器的多个孔口中的每个孔口经配置以可控地输送致密材料。可将第一粘合剂分配器沿着第一粘合剂分配器的运动方向定位在第一增密剂分配器之前或之后。可将第一增密剂分配器附接到第一支撑件并且与第一支撑件一起移动。可将第一粘合剂材料分配器和能量源附接到第一支撑件并且与第一支撑件一起移动，或附接到来自一个或多个支撑件的第二支撑件并且与第二支撑件一起移动。第二支撑件可沿着第三轴移动，并且第一增密剂分配器可经配置以将增密剂材料选择性地分配在沿着第四轴的条带中，第四轴相对于第三轴成非零角度。可将第一粘合剂材料分配器和能量源附接到第二支撑件并且与第二支撑件一起移动。

第三分配器系统可包括第二增密剂分配器，第二增密剂分配器经配置以将致密化材料选择性地分配到构建区域上。可将第一增密剂分配器和第二增密剂分配器附接到第一支撑件并且与第一支撑件一起移动。可将第一增密剂分配器附接到来自一个或多个支撑件的第二支撑件并且与第二支撑件一起移动，并且可将第二增密剂分配器附接到第三支撑件并且与第三支撑件一起移动。可将第一粘合剂分配器和能量源附接到来自一个或多个支撑件的第四支撑件并且与第四支撑件一起移动。

致密化材料可具有与粉末相同的成分，但具有较小的平均直径。致密化材料可包括具有纳米颗粒分配在其中的溶胶-凝胶。溶胶-凝胶可包括与第一粉末有相同成分的陶瓷前体。第三分配器系统可包括第一增密剂分配器，第一增密剂分配器经配置以将致密化材料选择性地分配到构建区域上。

可将第一增密剂分配器附接到第一支撑件并且与第一支撑件一起移动。可将第一粘合剂材料分配器和能量源附接到第一支撑件并且与第一支撑件一起移动或附接到来自一个或多个支撑件的第二支撑件并且与第二支撑件一起移动。第一支撑件可沿着第一轴移动，并且其中第二支撑件可独立于第一支撑件而平行于第一轴移动。第一支撑件可沿着第一轴移动，并且第二支撑件可独立于第一支撑件而垂直于第一轴移动。第一支撑件可沿着第一轴移动，第二支撑件可独立于第一支撑件而沿着第二轴移动，并且第一粘合剂材料分配器可经配置以将粘合剂材料选择性地分配在沿着轴的条带中，该轴相对于第二轴成非零角度。

可将第一增密剂分配器附接到来自一个或多个支撑件的第二支撑件并且与第二支撑件一起移动，并且第二支撑件可沿着第三轴移动。第一增密剂分配器可经配置以将增密剂材料选择性地分配在沿着第四轴的条带中，第四轴相对于第三轴成非零角度。第三轴可基本上平行于第一轴。可将第一粘合剂材料分配器和能量源附接到第二支撑件并且与第二支撑件一起移动。

第一粘合剂分配器和第一增密剂分配器可经配置以使得第一粘合剂分配器沿着运动方向定位在第一增密剂分配器之前。第一粘合剂分配器和第一增密剂分配器可经配置以使得第一粘合剂分配器沿着运动方向定位在第一增密剂分配器之后。

第三分配器系统可包括第二增密剂分配器，第二增密剂分配器经配置以将致密化材料选择性地分配到构建区域上。可将第一增密剂分配器和第二增密剂分配器附接到第一支撑件并且与第一支撑件一起移动。可将第一增密剂分配器附接到来自一个或多个支撑件的第二支撑件并且与第二支撑件一起移动，并且可将第二增密剂分配器附接到第三支撑件并且与第三支撑件一起移动。可将第一粘合剂分配器和能量源附接到来自一个或多个支撑件的第四支撑件并且与第四支撑件一起移动。致密化材料可具有与粉末相同的材料成分，但具有较小的平均直径颗粒尺寸。

第四分配器系统可经配置以将多个连续的第二粉末层分配到构建区域上，其中第四分配器系统包括第二粉末分配器，第二粉末分配器经配置以将第二粉末选择性地分配到构建区域上。第二粉末的成分可与第一粉末的成分不同。第一粉末可包括金属颗粒，并且第二粉末可包括陶瓷或塑料颗粒。第一粉末可包括陶瓷颗粒，并且第二粉末包括塑料颗粒。第二粉末可具有与第一粉末相同的材料成分，但具有与第一粉末不同的尺寸分布。

第二粉末分配器可包括多个单独可控的孔口，第二粉末分配器的多个孔口中的每个孔口经配置以可控地输送第二粉末。可将第二粉末分配器附接到第一支撑件并且与第一支撑件一起移动。第一粘合剂分配器和能量源可由第一支撑件来支撑，或可由来自一个或多个支撑件的第二支撑件来支撑，并且可与第二支撑件一起移动。第二粉末分配器可由来自一个或多个支撑件的第二支撑件来支撑，并且可与第二支撑件一起移动。

第二支撑件可沿着第三轴移动，并且第二粉末分配器可经配置以将第二粉末选择性地分配在沿着第四轴的条带中，第四轴相对于第三轴成非零角度。可将第一粘合剂材料分配器和能量源附接到第二支撑件并且与第二支撑件一起移动，或附接到来自一个或多个支撑件的第三支撑件并且与第三支撑件一起移动。第三轴可基本上平行于第一轴。第四轴可基本上平行于第二轴。第四轴可垂直于第三轴。第一粉末分配器和第二粉末分配器可经配置以使得第一粉末分配器是沿着运动方向定位在第二增密剂分配器之前。第三轴可基本上垂直于第一轴。第一支撑件和第二支撑件可在相同的导轨上移动，或可在分开的平行导轨上移动。

控制器可具有存储器，存储器经配置以存储数据对象，数据对象对应于要制造的物体的至少一层，并且控制器可经配置以进行以下操作：使得第一分配器系统将第一粉末分配在对应于要制造的物体的区域中，并且使得第四分配器系统将第二粉末分配在不对应于要制造的物体的区域中。

第一粉末可包括金属颗粒，并且第二粉末可包括陶瓷颗粒。第一粉末可包括金属或陶瓷颗粒，并且第二粉末可包括塑料颗粒。控制器可经配置以使得第一分配器系统将粘合剂材料分配在仅第一粉末上。控制器可经配置以使得第一分配器系统将粘合剂材料分配在第一粉末和第二粉末两者上。

控制器具有存储器，存储器经配置以存储数据对象，数据对象对应于要制造的物体的至少一层，并且控制器经配置以进行以下操作：使得第一分配器系统将第一粉末分配在对应于要制造的物体的第一区域中，使得第四分配器系统将第二粉末分配在第一区域的部分中。第二粉末可包括用于第一粉末的致密化材料。

第一分配器系统可包括第二粉末分配器以分配第一粉末。第二分配器系统可包括第二粘合剂材料分配器以分配粘合剂材料。可将第一粉末材料分配器、第二粉末材料分配器、第一粘合剂材料分配器和第二粘合剂材料分配器附接到第一支撑件并且与第一支撑件一起移动。可将第一粘合剂材料分配器、第二粘合剂材料分配器和能量源附接到第二支撑件并且与第二支撑件一起移动，并且可将第二粘合剂材料分配器附接到第三支撑件并且与第三支撑件一起移动。第一支撑件、第二支撑件和第三支撑件可沿着第一轴独立移动。沿着第三轴，第一粉末分配器、第一粘合剂材料分配器、能量源、第二粘合剂材料分配器和第二粉末分配器可以上述顺序布置。

控制器可具有存储器，存储器经配置以存储数据对象，数据对象识别图案，将粘合剂材料在要制造的物体的连续层中固体化成该图案，并且控制器可经配置以进行以下操作：使得当第一粉末分配器在沿着第一轴的第一方向上移动时，第一粉末分配器分配第一粉末层，使得当第一粘合剂材料分配器在沿着第一轴的第一方向上移动时，第一粘合剂分配器将第一粘合剂材料层分配在第一粉末层上，以提供粉末和粘合剂材料的第一结合层，控制能量源，以根据图案来固体化在第一结合层中的粘合剂材料，使得当第二粉末分配器在与沿着第一轴的第一方向相对的第二方向上移动时，第二分配器系统分配第二粉末层，使得当第二粘合剂分配器在第二方向上移动时，第二粘合剂分配器将第二粘合剂材料层分配在第二粉末层上，以提供粉末和粘合剂材料的第二结合层，及控制能量源，以根据图案来固体化在第二结合层中的粘合剂材料。

光源可经配置以沿着最上面的层照明条带。可将能量源耦接到来自多个支撑件的支撑件，并且支撑件可沿着相对于条带成非零角度(例如，直角)的轴移动，以在整个构建区域扫描条带。能量源可包括多个独立可控的光源。光源可以是发光二极管(LED)。光源可以是UV或IR光源。

第一分配器系统可经配置以将多个连续的粉末层分配到由平台所支撑的构建区域上，并且第一分配器系统可包括第一粉末分配器和第二粉末分配器，第一粉末分配器被附接到来自一个或多个支撑件的第一支撑件并且与第一支撑件一起移动，第一粉末分配器经配置以将第一粉末选择性地分配到构建区域上，第二粉末分配器经配置以将第二粉末选择性地分配到构建区域上。

第一粉末分配器可包括第一多个单独可控的孔口。第一粉末分配器的第一多个孔口中的每个孔口可经配置以可控地输送第一粉末。第二粉末分配器可包括第二多个单独可控的孔口。第二粉末分配器的第二多个孔口中的每个孔口可经配置以可控地输送第二粉末。

可将第二粉末分配器附接到第一支撑件并且与第一支撑件一起移动。第一粘合剂分配器和能量源可由第一支撑件来支撑。第二粉末分配器可由来自一个或多个支撑件的第二支撑件来支撑并且可与第二支撑件一起移动。第二支撑件可沿着第三轴移动，并且第二粉末分配器可经配置以将第二粉末选择性地分配在沿着第四轴的条带中，第四轴相对于第三轴成非零角度。可将第一粘合剂材料分配器和能量源附接到来自一个或多个支撑件的第三支撑件并且与第三支撑件一起移动。第三轴可基本上平行于第一轴。第三轴可基本上垂直于第一轴。

控制器可具有存储器，存储器经配置以存储数据对象，数据对象对应于要制造的物体的至少一层。

控制器可经配置以进行以下操作：使得第一分配器系统将第一粉末分配在对应于要制造的物体的区域中，并且使得第四分配器系统将第二粉末分配在不对应于要制造的物体的区域中。第一粉末可以是金属颗粒，并且第二粉末可以是陶瓷颗粒，或第一粉末可以是金属或陶瓷颗粒，并且第二粉末可以是塑料颗粒。控制器可经配置以使得第一分配器系统将粘合剂材料分配在仅第一粉末上。控制器可经配置以使得第一分配器系统将粘合剂材料分配在第一粉末和第二粉末两者上。

控制器可经配置以进行以下操作：使得第一分配器系统将第一粉末分配在对应于要制造的物体的第一区域中，并且使得第四分配器系统将第二粉末分配在第一区域的部分中。第二粉末可以是用于第一粉末的致密化材料。

第二分配器系统可包括第二粘合剂材料分配器以分配粘合剂材料。可将第一粉末材料分配器、第二粉末材料分配器、第一粘合剂材料分配器和第二粘合剂材料分配器附接到第一支撑件并且与第一支撑件一起移动。可将第一粉末分配器、第一粘合剂材料分配器、能量源、第二粘合剂材料分配器和第二粉末分配器沿着跨支撑件的第一粉末分配器的运动方向以上述顺序布置。第二粉末可具有与第一粉末相同的材料成分和尺寸分布。

控制器可具有存储器，存储器经配置以存储数据对象，数据对象识别图案，将粘合剂材料在要制造的物体的连续层中固体化成该图案。控制器可经配置以进行以下操作：使得当第一粉末分配器在沿着第一轴的第一方向上移动时，第一粉末分配器分配第一粉末层，使得当第一粘合剂材料分配器在沿着第一轴的第一方向上移动时，第一粘合剂分配器将第一粘合剂材料层分配在第一粉末层上，以提供粉末和粘合剂材料的第一结合层，控制能量源，以根据图案来固体化在第一结合层中的粘合剂材料，使得当第二粉末分配器在与沿着第一轴的第一方向相对的第二方向上移动时，第二分配器系统分配第二粉末层，使得当第二粘合剂分配器在第二方向上移动时，第二粘合剂分配器将第二粘合剂材料层分配在第二粉末层上，以提供粉末和粘合剂材料的第二结合层，及控制能量源，以根据图案来固体化在第二结合层中的粘合剂材料。

能量源可包括光源，光源经配置以照明沿着最上面的层的条带。可将能量源耦接到来自多个支撑件的支撑件，并且该支撑件可沿着相对于条带成非零角度的轴移动，以在整个构建区域扫描条带。能量源可包括多个独立可控的光源。

烤箱可烧结在平台上所制造的生坯部分。机器人可将生坯部分从平台转移到烤箱。蚀刻系统可蚀刻掉粘合剂材料。密封壳体可形成包围平台、一个或多个支撑件、第一分配器系统、第二分配器系统和能量源的腔室。泵可抽空腔室。气体供应件可提供对第一粉末和第一粘合剂材料呈惰性的气体。

在另一态样，一种制造生坯部分的方法包括以下步骤：针对每个层，通过将粉末层选择性地分配到平台上的构建区域上，来连续地形成多个生坯部分层，其中选择性分配的步骤将覆盖少于全部构造区域，将粘合剂材料选择性地分配到粉末层上，以形成粉末和粘合剂材料的结合层，及将辐射导向平台，以便固体化粘合剂材料，以形成多个生坯部分层中的一层，在该层中由所固体化的粘合剂材料来保持粉末。

实施方式可包括以下特征中的一者或多者。可处理生坯部分，以将粉末熔融成固体物质。可从平台移除生坯部分以处理该生坯部分。处理包括退火、烧结和/或热等静压中的一者或多者。

选择性地分配粉末层可包括当粉末分配器沿着第一轴移动时，从粉末分配器的多个独立可控的喷嘴分配粉末。将喷嘴沿着第二轴布置，第二轴相对于第一轴成非零角度(例如，直角)。

选择性地分配粘合剂材料可包括当粘合剂材料分配器沿着第三轴移动时，从粘合剂材料分配器的多个独立可控的喷嘴分配粘合剂材料。可将喷嘴沿着第四轴布置，第四轴相对于第三轴成非零角度。第三轴可平行于或垂直于第一轴。第四轴可垂直于第三轴。

可通过沿着平行于第四轴的条带传递能量，将辐射导向平台。可在处理层期间维持在第三轴和辐射的条带之间的恒定距离。维持恒定距离可包括将粘合剂材料分配器和光源固定到相同的支撑件。将辐射导向平台可包括沿着条带选择性地输送能量。

将粉末层选择性地分配可包括：确定由部分所覆盖的横截面区域的周长、确定围绕横截面区域的周长的缓冲区、及将粉末分配到与横截面区域和缓冲区重叠的区域中。将粉末层选择性地分配可包括：确定围绕缓冲区的保持壁区域、和将粉末分配到与横截面区域、缓冲区和保持环区域重叠的区域中。可抑制将粘合剂材料分配到缓冲区。可抑制将粉末分配在与保持环区域重叠的区域之外。可从第一分配器分配粉末层、可从第二分配器分配粘合剂材料、及可从能量源产生辐射，并且可将第一分配器、第二分配器和能量源在处理每个层之后提升到约等于层的厚度的高度。

可实施在本说明书中所述的主题的特定实施方式，以便实现以下优点中的一者或多者。增材制造中的选择性材料分配可减少原料的浪费和污染，并且可提高制造效率。致密化材料的存在可增加产品刚性并且减少在后期处理期间的产品收缩。

在附图和以下描述中阐述了本说明书中所述的主题的一个或多个实施方式的细节。其他潜在的特征、态样和优点根据本说明书、附图和权利要求书将变得显而易见。

附图说明

图1A-图B各自示出了增材制造设备的实施方式的示意性顶视图。

图1C示出了增材制造设备(例如，图1A的增材制造设备)的示意性侧视图。

图1D示出了打印头组件的实施方式的示意性侧视图。

图2A-图2C各自示出了增材制造设备的实施方式的示意性顶视图。

图3A-图3E各自示出了增材制造设备的实施方式的示意性顶视图。

图4A-图4B示出了在工作中的增材制造设备的实例。

图5A-图5B示出了粉末分配器进行选择性地分配粉末的实例。

图6是用于形成一个或多个生坯部分的处理的流程图。

具体实施方式

在目前用于形成生坯部分的干粉末增材制造设备中，粉末分配器系统在操作期间将粉末铺展于整个构建区域。例如，此种设备可采用辊或刀片重涂覆器，来将一堆进料材料推及整个构建区域。因此，将粉末分配到构建区域的未对应于正在制造的部分的区域。

然而，过度使用粉末会对产品质量和制造效率两者产生数个缺点。特别是，大部分粉末是浪费的，而增加了部分成本。回收粉末可能是不切实际的、昂贵的、或导致差的部分质量。例如，使用再生粉末来重涂覆会显著增加粉末污染的机会。粉末污染的实例包括但不限于粘合剂材料污染、烧结污染、氧气污染等。污染的粉末颗粒会直接影响最终部分的质量。此外，粉末必须被施加于不发生实际打印的区域，从而降低系统的整体打印速度和/或生产量。

解决这些问题中的一些问题的一种技术是使用粘合剂喷射增材制造设备，其中可选择性地在构建区域上方输送粉末。此种设备可减少粉末的使用、增加打印的效率和减少粉末污染的可能性。

粉末分配器系统可采用单独可控喷嘴的阵列。当粉末分配器移过平台时，可独立地启动粉末分配器喷嘴，以仅在平台上的选定位置处分配粉末。

此外，粘合剂喷射处理通常导致生坯部分的低压实，并且因此导致在后期处理期间的过度收缩。粉末颗粒之间的粘合剂材料颗粒的存在进一步产生空间以用于后期处理期间的潜在缺陷源。然而，增材制造设备可包括在粘合剂配方中的致密化材料，以减少在层中的所分配颗粒之间的空隙。致密化材料还可在后期处理期间用作成核部位，以提高最终产品的强度。

可以不同的配置来制作增材制造设备，以提高打印效率。

增材制造设备至少包括：平台，该平台提供在其上要制造部分的构建区域；粉末材料分配器；粘合剂材料分配器；和能量源，用于输送能量以固化粘合剂材料。可由平台上方的一个或多个支撑件保持粉末材料分配器、粘合剂材料分配器和能量源。

图1A示出了增材制造设备100的顶视图的示例。增材制造设备100包括：平台102，提供在其上要制造部分的构建区域；支撑件104，定位于平台102上方；和打印头组件103，安装在支撑件104上。

可将各种部件(例如，平台102、支撑件104和打印头组件103)封闭在密封壳体180中，壳体180提供可控操作环境。壳体180可包括耦接到气体源(例如，Ar或N₂)的入口182和耦接到排气系统(例如，泵)的出口184。此允许控制壳体180的内部的压力和氧气含量。例如，当处理Ti粉末颗粒时，可将氧气维持低于50ppm。

增材制造设备可包括其他特征，例如用于净化和/或清洁打印头组件103的各种部件的服务站190，或者用于在打印头组件103中重加载分配器的粉末充电站192。还可将这些站定位在壳体180内部。

打印头组件103包括一个或多个打印头，每个打印头经配置以独立可移除地固定到支撑件104。每个打印头可包括一个或多个机构，以分配粉末材料、粘合剂材料和/或致密化材料。打印头中的一者(例如，包括用于粘合剂材料的分配器的打印头)也可包括用于输送能量以固化粘合剂材料的机构。替代地或额外地，可将用于输送能量的机构直接安装到支撑件104。

例如，图1D示出了打印头103a的示意性实例。打印头103a包括：用于计量系统的传感器109、一个或多个粉末分配器106(例如，两个粉末分配器106a和106b)、一个或多个粘合剂材料分配器110(例如，两个粘合剂材料分配器110a和110b)以及一个或多个能量输送系统112(例如，两个能量输送系统112a和112b)。将部件安装到公共框架103b，并且可将框架103b可移除地安装在支撑件104上。此允许具有各种部件的打印头103a作为一个单元来附接于支撑件104和从支撑件104拆卸。尽管图1D示出了将部件悬挂在框架103b下方，但是此不是必需的；框架103b可仅为具有部件适配的孔的板。

返回图1A，支撑件104可相对于平台102移动，使得打印头组件103可在构建区域上方移动。增材制造设备100包括一个或多个致动器127a。致动器127a可操作以在支撑件104与平台102之间例如沿着X轴产生相对运动，使得支撑件104和打印头组件103可扫描整个平台102。例如，可将一个或多个轨道125a布置在平台102附近并且沿着X轴延伸，并且支撑件104可被支撑在轨道125a上并且可由致动器127a沿着轨道125a来移动。在使用两个轨道的情况下，轨道125a可位于平台102的相对侧上。例如，如图1A所示，支撑件104可以是例如由两个轨道125a、125b在两个相对侧上所支撑的台架。或者，支撑件104可以悬臂布置来保持在单一轨道上。

在一些实施方式中，支撑件104和平台102可经配置以沿Y轴相对于彼此不可移动。或者，例如，如图1B所示，一个或多个致动器127b可用于沿着Y轴在支撑件104与平台102之间产生相对运动。

如图1A所示，打印头组件103支撑粉末分配器106、致密化材料分配器108、粘合剂材料分配器110和能量输送系统112。将这些打印头中的每一者放置在支撑件104上的固定位置中并且相对于彼此放置。可将打印头定位在打印头组件103中，使得打印头组件103可在单一运动中完成一个材料层的打印。例如，沿着运动的方向(例如x轴)，可将粉末分配器106可放置在致密化分配器108和粘合剂材料分配器110之前，并且可将能量输送系统112放置在致密化材料分配器108和粘合剂材料分配器110之后。因此，打印头组件103可在跨构建区域的一个方向上以单次扫描来完成一个层的打印。

致密化材料分配器108是可选的，因此在一些实施方式中，打印头组件仅包括粉末分配器106、粘合剂材料分配器110和能量输送系统112。

在一些实施方式中，可将分配器106、110和能量输送系统112直接安装到支撑件104。

在一些实施方式中，可将相应打印头中的每一者相对于平台102定位，以相对于支撑件104的运动方向以相应非零角度(例如，以直角)沿着相应线来输送材料。可由打印头中的两者或更多者沿着平行线来输送材料。例如，在支撑件104和打印头组件103正沿着X轴移动的情况下，每个打印头可沿着Y轴沿着一线传送材料。

打印头可经配置以沿着跨越平台102的整个构建区域的一线来输送材料。例如，在一些实施方式中(例如，如图1A所示)，每个打印头跨越整个构建区域。或者，打印头组件可包括布置成两行或更多行的多个打印头，以形成交错阵列，使得打印头中的每一者沿着Y轴跨越过整个平台102。

能量输送系统112包括能量源(例如，光源)，其产生并且将辐射导向粉末和粘合剂材料的结合层。若粘合剂材料是液体，则能量源可固化粘合剂材料，以固体化粘合剂材料。此可形成具有悬浮在粘合剂材料的固化基质中的粉末的主体。来自能量输送系统的辐射可包括UV光、IR光和/或可见光。

在一些实施方式中，能量源经配置以照明在构建区域的整个宽度延伸的条带，并且将所照明的条带在构建区域的整个长度移动，以将辐射束扫描整个构建区域。条带可以非零角度(例如，垂直)延伸于条带的运动方向。在一些实施方式中，将能量源固定到支撑件并且与支撑件一起移动，并且在支撑件与平台之间的相对运动使得光带扫描整个构建区域。或者，可从可旋转的镜子偏转光束，并且镜子的旋转可移动光带。

在一些实施方式中，能量输送系统包括可被独立激活的多个光源。可将每个光源布置成阵列(例如，线性阵列)，以便沿着条带的主轴提供可选择的照明。能量源可包括例如发光二极管(LED)，经配置以发射具有取决于输送到LED的电流的强度的辐射。能量源还可包括(例如)激光阵列(例如，激光二极管)、提供宽光谱辐射的灯阵列(例如，汞灯)、或固态红外线发射器阵列。

在一些实施方式中，能量源经布置以使得每个辐射束被导向层的不同体素(voxel)。在一些实施方式中，能量源经布置以使得每个辐射束被导向层的不同区域，其中区域大于由粘合剂材料分配器所提供的体素。

在一些实施方式中，致动器127a引起平台102与支撑件104之间的相对运动，使得支撑件104相对于平台102在向前方向上前进。可将粉末分配器106、致密化材料分配器108和粘合剂材料分配器110定位在支撑件104上在能量输送系统112之前，使得当支撑件104相对于平台102前进时，最近分配的粉末116可随后由能量输送系统110来固化。

在一些实施方式中，将平台102定位在可操作以使平台沿着X轴移动的传送器上。致动器127a可沿着X轴产生传送器的线性运动，从而引起平台102和支撑件104的相对运动。

在一些实施方式中，设备100包括以线性阵列或二维阵列所布置的多个平台102。

在一些实施方式中，设备100可包括多个粉末分配器，每个分配器经配置以分配不同类型的粉末(例如，不同材料成分的不同粉末)。例如，在图1D中，第一粉末分配器106a可分配包含金属颗粒的粉末，并且第二粉末分配器106b可分配包含塑料颗粒的粉末。

在一些实施方式中，设备包括多个粉末分配器，经配置以分配相同成分但具有不同尺寸的粉末。例如，在图1D中，粉末分配器106a可分配包括大于第一平均直径的金属颗粒的粉末，并且粉末分配器106b可分配包括小于第一直径的金属颗粒的粉末。

在一些实施方式中，组件包括多个粘合剂材料分配器，经配置以分配不同类型的粘合剂材料。例如，在图1D中，粘合剂材料分配器110a可经配置以分配可在来自粉末分配器106a的粉末上操作的第一粘合剂材料，而同时粘合剂材料分配器110b可经配置以分配可在来自粉末分配器106b的粉末上操作的第二粘合剂材料。

粘合剂材料的粘度、固化波长、固化动力学和/或润湿行为可以不同。可从相应的粘合剂材料分配器分配粘合剂材料。在一些实施方式中，第一粘合剂材料具有足够低的粘度，使得第一粘合剂材料可迅速地渗透通过粉末层。相反，第二粘合剂材料可具有比第一粘合剂材料更高的粘度(例如，足够高的粘度)，使得第二粘合剂材料将桥接在颗粒之间的间隙，以改善层的平整度。此可促进良好的层间粘附。

在一些实施方式中，第一粘合剂材料优先润湿粉末，并且第二粘合剂材料优先润湿第一粘合剂材料。

在一些实施方式中，第一粘合剂材料在正常辐射条件下比第二粘合剂材料更快地固化。此允许第一粘合剂材料将粉末快速固定到位，并且允许第二粘合剂材料更牢固地保持粉末。在一些实施方式中，可在能量施加期间将第二粘合剂材料固化到随后所沉积的层。

图1B示出了增材制造设备100的另一示例。图1B所示的实施方式类似于图1A所示的实施方式，但是在图1B中，安装在支撑件104上的打印头106-110和能量输送系统112并未沿着平台102的整个宽度延伸。例如，在图1B中，粉末分配器106的宽度短于平台102的宽度。因此，打印头组件103经配置以可沿着轴(例如，Y轴)相对于平台102移动，该轴与支撑件104的主要运动方向成非零角度(例如，成直角)。此允许分配器覆盖平台102的整个构建区域。可将打印头组件103可移动地安装到支撑件104，使得每个部件可被重新定位，以将材料分配或能量输送于平台102的整个宽度。在一些实施方式中，将一个或多个致动器127b定位在平台102上，并且可操作以将打印头组件103的部件相对于支撑件104和平台102沿着Y轴在轨道125b上移动。

在一些实施方式中，粉末分配器106可使用致动器127b并且沿着轨道125y(例如)沿着Y轴延伸，使得粉末颗粒116沿着垂直于支撑件104的运动方向(例如，垂直于X轴)的一线(例如，沿着Y轴)分配。因此，当支撑件104沿着运动方向前进时，可将粉末颗粒116输送于整个平台102。

图1C示出了增材制造设备100的侧视图的示例。增材制造设备100可包括感测系统109，以(例如)检测平台102的高度或粉末层116的顶表面的高度。例如，感测系统109可包括一个或多个光学传感器，以(例如)测量最顶粉末层116相对于打印头组件103的底表面的高度。

设备100还可包括控制器111，控制器111经配置以选择性地操作致动器127c，以在打印头组件103与平台102之间产生相对垂直运动(即，沿着Z轴)。例如，可通过沿着Z轴沿着轨道125c移动平台102或支撑件104，来实现相对垂直运动。特别是，对于重的金属部分，可移动支撑件104，而同时平台102保持静止。

可将控制器111链接到感测系统109，使得控制器111使用来自感测系统109的数据，来确定适当的高度调整。例如，在分配每个粉末层116之后，感测系统109确定在粉末层116的顶表面与打印头组件103的底表面之间的新距离。控制器111接收该数据并且使用致动器127c，来将支撑件104升到适当的高度，该高度等于粉末层116的高度。因此，设备100可在粉末层116的顶表面与打印头组件103之间从一层到另一层维持恒定的高度偏移。

在一些实施方式中，在打印头组件103与平台102之间的相对运动可以是递增的或连续的。例如，可将打印头组件103在顺序分配操作之间、顺序固化操作之间、或两者之间相对于平台102移动。或者，可连续移动打印头组件103，而同时分配和固化粉末116。

在一些实施方式中，增材制造设备100可包括多个支撑件，并且每个支撑件可安装一个或多个打印头或能量输送系统。在一些实施方式中，在使用多个支撑件的情况下，可平行地独立移动支撑件中的每一者。

图2A给出了增材制造设备100的另一实施方式的俯视图的示例。在图2A中，设备100包括四个支撑件104a-104d。将粉末分配器106安装在支撑件104a上。将致密化材料分配器108安装在支撑件104b上。将粘合剂材料分配器110安装在支撑件104c上。将能量输送系统112安装在支撑件104d上。

在一些实施方式中，可(例如)沿着Y轴平行地独立移动支撑件中的每一者。例如，可将支撑件由相应的致动器耦接到相同的轨道(例如，轨道127a)并且可沿着相同的轨道移动。或者，可将支撑件中的每一者耦接到不同的轨道，并且可独立并且彼此平行地移动。

在一些实施方式中，可将一些但不是所有部件安装在相同的支撑件上。例如，在图2B中，将粉末分配器106和致密化材料分配器108安装在相对于彼此和支撑件104a的固定位置的相同支撑件104a上。将能量输送系统112和粘合剂材料分配器110安装在相对于彼此和支撑件104b的固定位置的分开支撑件104b上。

作为另一选择，可将致密化材料分配器108、粘合剂分配器110和能量源112安装在相同支撑件上，并且可将粉末分配器106安装在分开支撑件上。

在一些实施方式中，可将支撑件104a-104d耦接到相同轨道125a。或者，可将支撑件耦接到不同的轨道，并且可独立并且彼此平行地移动。

在一些实施方式中，可将一个或多个打印头安装在彼此垂直移动的不同支撑件上。例如，在图2C中，支撑件104b沿着轨道125a在X轴上移动，而同时支撑件104a沿着轨道125b在Y轴上移动。在此情况下，支撑件104b上的每个打印头可沿着一线输送材料，该线与由支撑件104a上的每个打印头沿着其输送材料的一线成直角。

在一些实施方式中，增材制造设备可包括相同类型的多个打印头(例如，粉末输送、致密化材料输送或粘合剂材料输送)。此可允许设备以双向模式操作。

图3A示出了增材制造设备100的顶视图的示例，其中将六个打印头安装在相对于彼此的固定位置的单一支撑件104上。将能量输送系统112定位在两个粘合剂材料分配器110a和110b之间，将两个粘合剂材料分配器定位在两个致密化材料分配器108a和108b之间，并且将两个致密化分配器定位在两个粉末分配器106a和106b之间。或者，可交换致密化分配器108a、108b和粘合剂材料分配器110a、110b的位置。致动器127a可沿着X轴在支撑件104与平台102之间产生相对运动。例如，可将支撑件104可移动地耦接到轨道125x。

如图3A所示，当支撑件104在第一扫描运动中在正X方向上移过平台102时，粉末分配器106a、致密化材料108a和粘合剂材料分配器110a可顺序地将相应的材料沉积在平台102上，以形成第一材料基质层。因为将粉末分配器106a、致密化材料分配器108a和粘合剂材料分配器110a都定位到能量输送系统112前面，所以能量输送系统112可随后固化该第一材料层，以形成第一生坯部分层。在该扫描运动之后，支撑件104将停在相对于平台102的新位置，如图3B所示。

如图3B所示，支撑件104随后在相对方向(即，负X方向)上移动，以返回到如图3A所示的初始位置。粉末分配器106b、致密化材料分配器108b和粘合剂材料分配器110b可顺序地将相应的材料沉积在平台102上，以形成第二材料层。随后，能量输送系统112可固化该第二材料层，以形成第二生坯部分层。因此，当支撑件104相对于平台返回其初始位置时，已沉积和固化了两个材料层。

在一些实施方式中，可将打印头安装在支撑件104上，使得将致密化材料分配器108a和粘合剂材料分配器110a定位在能量输送系统112之前和粉末分配器106a之后。将致密材料分配器108b和粘合剂材料分配器110b定位在粉末分配器106b之前和能量输送系统112之后。致密化材料分配器和粘合剂材料分配器的位置是可互换的。

在一些实施方式中，设备100可包括多个支撑件，每个支撑件保持一个或多个打印头，如图3C所示。在保持多于一个打印头的每个支撑件上，可根据图3B中所公开的布置来定位打印头。

在一些实施方式中，设备100可包括多对粉末分配器，其中两对经配置以分配不同类型的粉末。例如，如图3D所示，设备100可包括第一对粉末分配器106a和106d和第二对粉末分配器106b和106c。将第二对粉末分配器106b、106c定位第一对粉末分配器106a、106d之间。再次地，此可允许设备以双向模式操作。

例如，在图3D中，粉末分配器106a和106d可分配第一材料成分的第一粉末(例如，包括金属颗粒的粉末)，并且粉末分配器106b和106c可分配不同的第二材料成分的粉末(例如，包含塑料颗粒的粉末)。

在一些实施方式中，多个粉末分配器经配置以分配相同材料成分但具有不同尺寸的粉末。例如，在图3D中，粉末分配器106a和106d可分配第一材料成分并且落入第一尺寸范围内(例如，大于100纳米)的第一粉末，并且粉末分配器106b和106c可分配相同材料成分但落入不同的第二尺寸范围内(例如，小于100纳米)的第二粉末。尺寸范围可以是不重叠的。

在一些实施方式中，设备100可包括多对粘合剂材料分配器，其中两对经配置以分配不同类型的粘合剂材料。例如，如图3E所示，设备100可包括第一对粘合剂材料分配器110a和110d和第二对粘合剂材料分配器110b和110c。将第二对粘合剂材料分配器110b、110c定位在第一对粘合剂材料分配器110a、110d之间。再次地，此可允许设备以双向模式操作。

在一些实施方式中，不同对的多个粘合剂材料分配器经配置以分配不同类型的粘合剂材料。由于上文所论述的各种原因，从分配器110a和110d分配的粘合剂材料的粘度、固化波长、固化动力学和/或润湿行为可以与从分配器110b和110c分配的粘合剂材料不同。例如，在图3E中，粘合剂材料分配器110a和110d经配置以分配可在分别来自粉末分配器106a和106d的粉末上操作的粘合剂材料，而同时粘合剂材料分配器110b和110c经配置以分配可在分别来自粉末分配器106b和106c的粉末上操作的粘合剂材料。

尽管图3D和图3E示出了所有在相同支撑件104上的各种分配器，但如上文所述，分配器中的一些者可以在可分开移动的支撑件上。例如，两个粉末分配器106a、106b可以在第一支撑件上，粘合剂材料分配器110a-110d和能量输送系统112可以在第二支撑件上，并且两个粉末分配器106c、106d可以在第三支撑件上。或者，每个粉末分配器106a-106d可以在其自身的可分开移动的支撑件上。致密化材料分配器108a、108b可以在其自身的支撑件上，或者在相邻分配器中的一个的支撑件上。

图4示出了制造三维部分(例如，生坯部分)的增材制造设备100的示例。

粉末分配器106首先在期望的位置处将粉末颗粒层116分配到平台102上(即，它具有横向空间分辨率)。粉末分配器的横向分辨率可能比粘合剂材料分配器的横向分辨率更差(即，更低)。例如，粘合剂材料分配器可在逐个体素的基础上将粘合剂材料分配到构建区域中的最上粉末层，以形成具有粉末和粘合剂材料并且对应于正在构建的部分的横截面部分的层的体积。相反，粉末分配器可经配置以在逐个区域的基础上选择性地分配粉末，其中区域大于体素。尽管在不需要的区域仍然可能存在一些粉末，但此仍然允许减少粉末的使用。在一些实施方式中，粉末分配器的横向分辨率与粘合剂材料分配器的横向分辨率相同(例如，逐个体素)。

在一些实施方式中，采用机械辊或刀片401，来随后铺展和/或压实薄的粉末颗粒层116。

由控制器111基于许多因素，来确定每层所需的粉末颗粒116的量，该因素包括但不限于：预定的层厚度、颗粒的尺寸、生坯部分和/或保持壁的尺寸、所期望的空间分辨率、有效的打印区域等。控制器111具有存储器，该存储器经配置以存储数据对象，该数据对象识别控制打印头的移动和材料分配的图案。

在一些实施方式中，致密化材料分配器108在先前所铺展的粉末颗粒层116上的选定位置处分配致密化材料118。例如，可将致密化材料沉积在与正在制造的物体的表面相对应的区域处。致密化材料118可用作若干不同的目的。例如，致密化材料118可帮助填充在相邻粉末颗粒116之间的空间，从而改善生坯部分的密度，降低收缩和刚性。

在一些实施方式中，致密化材料118是或包括颗粒的粉末。此种致密化颗粒118可在生坯部分的后期处理期间充当成核部位，导致更强的粘合和更低的烧结温度。在一些实施方式中，致密化材料118包括与粉末颗粒116的化学成分相似或相同的化学成分的颗粒。特别是，粉末颗粒和致密化材料的颗粒两者都可以是陶瓷颗粒。或者，致密化材料118可包括充当致密化剂和化学掺杂剂两者的各种化学成分的颗粒。

致密化材料118的颗粒可以是纳米颗粒。例如，颗粒的平均直径可以是10至1000nm(例如，50至500nm)。相反，粉末颗粒116的平均直径可以是致密化材料118的颗粒的平均直径的2至100倍大(例如，3至50倍、2至10倍、或10至20倍)。在一些实施方式中，粉末颗粒110的平均直径在1与500μm之间(例如，在5与50μm之间、例如，在5μm和10μm之间)，致密化颗粒的平均直径在10nm与10μm之间(例如，在10nm与1μm之间、例如，在10nm与100nm之间)。

在一些实施方式中，致密化材料118包括与载液或凝胶混合的颗粒。例如，致密化材料118可包括与凝胶混合的纳米颗粒(例如，溶胶-凝胶)。溶胶-凝胶可以是陶瓷材料的前体，例如与粉末颗粒相同的陶瓷材料。作为另一示例，致密化材料118可包括与载液混合的纳米颗粒。或者，致密化材料118可以是液体。

在一些实施方式中，致密化颗粒118可在分配之前与粘合剂材料120a混合。在此情况下，单一分配器可将粘合剂材料和致密化颗粒的混合物输送到构建区域上。

在分配和固化粘合剂材料之前，可使用刀片和/或辊，来获得光滑均匀的层。在纳米级致密化剂的情况下，可采用刀片和辊的结合来将致密化剂移出、推和铺展到层中。

一旦已在平台102上铺展和压实粉末颗粒116和致密化颗粒118的层130，粘合剂材料分配器110就可选择性地将粘合剂材料120a放置到层130上。

如图4A所示，粘合剂材料分配器110将粘合剂材料120a放置在粉末和致密化材料的层130上。

在一些实施方式中，粘合剂材料分配器110可通过喷墨(在此情况下，粘合剂材料可以液滴来分配)、移液、接触转移、压印转移等，来分配粘合剂材料120a。在一些实施方式中，粘合剂材料120a可渗透在粉末颗粒116之间的空间。在一些实施方式中，粘合剂材料是液体。在一些实施方式中，粘合剂材料是固体；在此情况下，粘合剂材料的颗粒应小于粉末，使得粘合剂材料将渗透到粉末中。

一旦已在粉末颗粒116和致密化材料118的层130上的选定位置处放置粘合剂材料120a，能量输送系统110就可输送辐射束122，该辐射束122使得粘合剂材料120a围绕粉末颗粒116和可选的致密化材料118两者固体化(例如，聚合)。此导致粉末颗粒116被保持在粘合剂材料120a的基质中。

辐射束122的示例包括但不限于电子束、热辐射、UV辐射、IR辐射、单色辐射、微波辐射等。作为固化的结果，固化的粘合剂材料120b可充当将相邻的粉末颗粒116和118物理上耦接在一起的胶水。固化的粘合剂材料120b将颗粒粘合在相同层内，并且可粘合在相邻层中的颗粒。在一些实施方式中，可将粘合剂材料配制成水溶性的或溶剂可溶性的。在一些实施方式中，粘合剂材料120a可以是热或UV可固化聚合物。在一些实施方式中，粘合剂材料120a可以是无色的或特定颜色的。

粉末颗粒116、致密化颗粒118、粘合剂材料120a和辐射束122的连续施加导致在一堆松散粉末颗粒116中形成生坯部分。

在具有多个粉末分配器(每个粉末分配器可选择性地分配相应的粉末)的设备中，可为不同的区域提供不同的粉末。

图4B显示了在粉末、粘合剂和致密化材料的分配层中的不同区域的示例。例如，可将粉末分配在围绕要制造的物体的周长并且与之分开的保持壁区域403中。用固化的粘合剂材料120b将粉末固定就位，以形成保持壁403。保持壁403中的粉末的成分可与用于形成物体的粉末的成分相同或不同。例如，如若用于生坯部分的粉末是金属粉末，则用于保持壁的粉末可以是陶瓷粉末或塑料粉末。作为另一示例，如若用于生坯部分的粉末是陶瓷粉末，则用于保持壁的粉末可以是塑料粉末。

保持壁403围绕包含要制造的生坯部分的层的生坯部分区域407和包含松散的粉末颗粒的缓冲区域405。松散的粉末颗粒是未由固化的粘合剂材料120b所结合的粉末颗粒，并且提供横向支撑以防止在生坯部分区域中的粉末横向滑动。缓冲区域405中的松散的粉末颗粒也可对在随后层中的粉末颗粒提供垂直支撑。缓冲区域405将保持壁403与生坯部分区域407分开，以防止保持壁结合到该部分。因此，一旦完成后，可将生坯部分轻易地从平台102移除。缓冲区域405中的粉末的成分可与用于形成物体的粉末的成分相同或不同。例如，如若用于生坯部分的粉末是金属粉末，则用于缓冲区域的粉末可以是陶瓷粉末或塑料粉末。作为另一例子，如若用于生坯部分的粉末是陶瓷粉末，则用于缓冲区域的粉末可以是塑料粉末。为了改善部件在构建期间的结构刚性，可通过选择性地将粘合剂材料放置在缓冲区域405中，来形成水平“桥接”或“系留结构(tethered structures)”。

一旦形成生坯部分，就将其从平台102移除，并且将未结合的粉末颗粒116由增材制造设备100再回收以作为未来使用。随后，对生坯部分进行进一步处理，以将粉末固体化成固体物质，并且因此增加了最终产品的密度或刚性。生坯部件后期处理的示例包括但不限于烧结和退火。致密化颗粒118的存在降低了在这些后期处理步骤期间的生坯部分收缩程度。在随后处理期间，粘合剂材料可蒸发或熔化掉。

在一些实施方式中，粉末分配器106和致密化材料分配器108经配置以选择性地分配相应的颗粒。

粉末分配器106可包括悬挂在平台102上方的多个喷嘴，粉末流经该多个喷嘴。例如，粉末可在重力作用下流动，或者例如由压电致动器来喷射。可由气动阀、微机电系统(MEMS)阀、电磁阀和/或磁阀，来控制各个喷嘴的分配。可用于分配粉末的其他系统包括具有可控孔的辊，和在具有多个可控孔的管内部的螺旋钻。

粉末可以是干粉末或液体悬浮液中的粉末，或材料的浆料悬浮液。例如，针对使用压电打印头的分配器，进料将典型地是液体悬浮液中的颗粒。例如，分配器可输送载液(例如，高蒸气压载体(例如，异丙醇(IPA)、乙醇、或N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP))中的粉末，以形成粉末材料层。载液可在层的烧结步骤之前蒸发。或者，可采用干分配机构(例如，由超声波搅拌和加压惰性气体所辅助的喷嘴阵列)，来分配颗粒。

图5A示出了粉末分配器106的示例，该粉末分配器106经配置以选择性地将粉末颗粒116分配到平台102。粉末分配器106包括多个单独可控微分配器106a，每个微分配器能够分配粉末颗粒116。

定位微分配器106a，使得每个微分配器106a可将粉末颗粒116分配到要形成的生坯部分的相应区域。微分配器106a的此种布置使得微分配器106a能够一次选择性地分配沿着Y轴延伸的多个粉末颗粒116，而无需沿着Y轴在粉末分配器106与平台102之间的相对运动。

图5B示出了微分配器106a的示意性示例。例如，可由在分配器的开口处的阀致动器501来控制微分配器106a。阀致动器501打开以在重力作用下引起粉末的流动。在另一示例中，可由在分配器开口处的微齿轮502来控制微分配器106a。由于微齿轮502与粉末颗粒116之间的摩擦力，微齿轮502可旋转以引起粉末的流动。

在一些实施方式中，微分配器106a的开口的几何形状可包括圆形、三角形、细长槽、方形等。

当粉末分配器106扫描整个平台102时，操作微分配器106a以将粉末选择性地分配到构建区域上。例如，可操作微分配器106a以沿着部分的第一行体素分配第一组粉末颗粒116，而同时粉末分配器106是在沿着X轴的第一位置处，并且随后沿着偏离第一组体素的第二行体素分配第二组粉末颗粒116，而同时粉末分配器是在沿着X轴的第二位置处。粉末分配器106的运动在粉末的分配期间可以是连续的，或者粉末分配器可在分配操作之间逐步移动，而粉末分配器在分配到特定行体素期间是静止的。

微分配器106a的阵列沿着Y轴延伸(例如，在垂直于平台102和支撑件104的相对运动方向的方向上)。在一些实施方式中，微分配器106a的阵列延伸至平台102的整个宽度。支撑件104沿着X轴扫描，使得微分配器106a可将粉末颗粒116选择性地分配至整个平台102。

在一些实施方式中，微分配器106a的阵列沿着平台102的运动方向(例如，沿着X轴)延伸。因此，微分配器106a能够沿着X轴分配粉末颗粒116。因此，可减少引起微分配器106a扫描整个平台102的整个长度的在支撑件104与平台102之间沿着X轴的相对运动的增量的数目。

在一些实施方式中，微分配器106a的阵列沿着X轴和Y轴两者延伸。例如，微分配器106a的阵列可形成其中微分配器106a以平行的列和行来布置的矩形阵列。或者，微型分配器106a的相邻行是相对于彼此交错，或微型分配器106a的相邻列是相对于彼此交错。

在一些实施方式中，微分配器106a的阵列沿着X轴和Y轴延伸，使得微分配器106a的阵列延伸至整个平台102。在平台102和支撑件104的相对运动期间，相对于微分配器106a的阵列来定位平台102，使得构建区域是在微分配器106a的阵列下方，并且使得微分配器106a可将粉末颗粒116直接分配到用于生坯部分的构建区域的任何部分。

在一些实施方式中，尽管具有不同的材料和分配机构(例如，粘合剂材料分配器可使用压电致动器，来喷射液体粘合剂材料的液滴)，但粘合剂材料分配器110和致密化材料分配器108可经配置以具有类似于上述粉末分配器106的结构。

图6示出了形成生坯部分的示例处理600。例如，包括控制器111的设备100可执行处理600。

产生在支撑件104与平台102之间的相对运动(602)。例如，可由控制器111操作一个或多个致动器127a，以产生相对运动。控制该相对运动，使得打印头组件103可重新定位到其中要选择性地分配粉末颗粒116、致密化颗粒118和粘合剂颗粒120的目标位置。

在平台102上分配粉末颗粒层116(604)。例如，可由控制器111操作打印头组件103，以分配粉末颗粒116。还参考图5，控制器111可控制微分配器106a如何分配粉末颗粒116。如若粉末分配器106没有延伸至平台102的整个宽度并且可相对于支撑件104移动，则在一些实施方式中，在操作604处，粉末分配器106沿着Y轴扫描，以沿着平台102的整个宽度分配粉末颗粒116。

可选地，将致密化颗粒118分配在粉末颗粒层116上的选定位置处(606)。例如，可由控制器111操作致密化材料分配器108，以分配致密化颗粒。如若致密化材料分配器108没有延伸至平台102的整个宽度并且可相对于支撑件104移动，则在一些实施方式中，在操作606处，致密化材料分配器108沿着Y轴扫描，以沿着平台102的整个宽度分配致密化颗粒118。

在粉末-致密化颗粒混合物层上的选定位置处分配粘合剂材料120(608)。如若粘合剂材料分配器110没有延伸至平台102的整个宽度并且可相对于支撑件104移动，则在一些实施方式中，在操作608处，粘合剂材料分配器110沿着Y轴扫描，以沿着平台102的宽度分配粘合剂颗粒120a。

能量输送系统112固体化粘合剂材料120a，以形成其中将粉末颗粒保持在粘合剂材料的固体化基质中的层。例如，能量输送系统可固化液体粘合剂材料120b。

可将控制器(例如，控制器111)实现在数字电子电路系统中、或在计算机软件、固件、或硬件中、或在它们的结合中。控制器可包括一个或多个计算机程序产品，即，有形地体现在信息载体(例如，在非暂时性机器可读存储介质中或在传播信号中)中的一个或多个计算机程序，用于由数据处理设备(例如，可编程处理器、计算机、或多个处理器或计算机)执行或控制数据处理设备的操作。可用任何形式的编程语言(包括编译或解译语言)来编写计算机程序(也称作程序、软件、软件应用程序或代码)，并且可用任何形式(包括作为独立程序或作为模块、部件、子例程、或适用于计算环境的其他单元)来部署它。可部署计算机程序以在一个计算机上或在一个站或分布在多个站并且由通信网络互连的多个计算机上执行。

可由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器来执行本说明书中所述的处理和逻辑流程，以通过对输入数据进行操作并且产生输出来执行功能。也可由专用逻辑电路系统(例如，FPGA(场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))来执行处理和逻辑流程，并且也可将设备实现为专用逻辑电路系统。

所述的系统的控制器111和其他计算装置部分可包括用于存储数据对象(例如，计算机辅助设计(CAD)兼容的文件，其识别对每一层应形成进料材料在其中的图案)的非暂时性计算机可读介质。例如，数据对象可以是STL-formatted的文件、3D ManufacturingFormat(3MF)文件、或Additive Manufacturing File Format(AMF)文件。例如，控制器可从远程计算机接收数据对象。例如，如由固件或软件所控制的控制器111中的处理器，可解译从计算机接收的数据对象，以产生控制设备100的部件以所期望图案来沉积和/或固化每个层所必要的一组信号。

已描述了若干实施方式。然而，将理解的是，可进行各种修改。

粉末颗粒层116的每个层的厚度和体素中的每一者的尺寸可根据实施方式而变化。在一些实施方式中，当在平台102上分配时，每个体素可具有(例如)10μm至1mm的宽度、(例如)10μm至50μm(例如，10μm至30μm、20μm至40μm、30μm至50μm、约20μm、约30μm、或约50μm)、或50μm至1mm(例如，50μm至300μm、50μm至100μm、100μm至300μm)。每个层可具有预定厚度。厚度可以是(例如)10μm至125μm(例如，10μm至20μm、10μm至40μm、40μm至80μm、80μm至125μm、约15μm、约25μm、约60μm、或约100μm)。

粉末可包括金属颗粒。金属颗粒的示例包括金属、合金及金属间合金。用于金属颗粒的材料的示例包括铝、钛、不锈钢、镍、钴、铬、钒和这些金属的各种合金或金属间合金。

粉末可包括陶瓷颗粒。陶瓷材料的示例包括金属氧化物，诸如氧化铈、氧化铝、氧化硅、氮化铝、氮化硅、碳化硅或这些材料的结合(诸如铝合金粉末)。

在一些实施方式中，粉末颗粒116的平均直径可在1与500μm之间、(例如)在5μm与50μm之间、(例如)在5μm与10μm之间、在10μm和100μm之间。

在一些实例中，增材制造设备100包括已描述的1个、2个、或3个打印头。或者，设备100包括4个或更多个打印头。将打印头中的每一者(例如)安装在支撑件104上。因此，打印头可作为一单元移动过平台102。在一些实例中，可将打印头安装在不同的支撑件上，并且打印头可彼此独立移动。在一些情况下，设备100包括沿着扫描方向所对齐的8个或更多个打印头(例如，8个打印头、12个打印头等)。

在上文的描述中给出了许多示例与具体细节；然而，应理解的是，可在不限制这些具体细节的情况下实现这些示例。此外，可理解的是，可将这些实例彼此结合使用。

尽管已在使用粘合剂喷射来制造物品的背景下描述了该设备，但该设备可适于通过其他基于粉末的方法来制造物品。例如：

.在一些实施方式中，致密化材料分配器108是可选的。例如，能量输送系统112固化仅粉末和粘合剂材料层。

.在一些实施方式中，能量输送系统112是可选的。例如，粘合剂材料120可通过冷却来自身固化并且不需要额外的辐射束122。

.在一些实施方式中，粘合剂材料分配器是可选的。例如，如若系统用于制造最终部分(而不是生坯部分)，则可由分配器106中的一者或多者来输送粉末，并且能量输送系统可用于熔融在平台上的粉末。

.能量源可以在分开的支撑件上，而不是在与粘合剂材料分配器相同的支撑件上。或者，能量源可相对于平台是不动的，并且经配置以同时熔融整个层。

因此，其他实施方式是在权利要求书的范围内。

Claims

1.一种增材制造设备，包括：

平台；

定位在所述平台上方的一个或多个支撑件；

致动器，将所述致动器耦接到所述平台和所述一个或多个支撑件中的至少一者，并且所述致动器经配置以在所述平台与所述一个或多个支撑件之间产生相对运动，使得所述一个或多个支撑件扫描整个所述平台，

第一分配器系统，所述第一分配器系统经配置以将多个连续的粉末层分配到由所述平台所支撑的构建区域上，其中所述第一分配器系统包括第一粉末分配器，将所述第一粉末分配器附接到来自所述一个或多个支撑件的第一支撑件并且与所述第一支撑件一起移动，并且所述第一粉末分配器经配置以将第一粉末选择性地分配到所述构建区域上；

第二分配器系统，所述第二分配器系统经配置以将粘合剂材料分配到所述构建区域上，其中所述第二分配器系统包括第一粘合剂材料分配器，所述第一粘合剂材料分配器经配置以将第一粘合剂材料在逐个体素的基础上选择性地分配到所述构建区域中的最上面的粉末层，以形成具有粉末和粘合剂材料并且对应于正在构建的部分的横截面部分的层的体积；和

能量源，所述能量源经配置以朝向所述平台发射辐射，以便固体化所述粘合剂材料。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述第一支撑件可沿着第一轴移动，并且所述第一粉末分配器经配置以将所述粉末选择性地分配在沿着第二轴的条带中，所述第二轴相对于所述第一轴成非零角度。

3.如权利要求1或2所述的设备，其中所述第一粉末分配器经配置以沿着所述第二轴在逐个体素的基础上选择性地分配所述粉末。

4.如权利要求1或2所述的设备，其中所述第一粉末分配器经配置以沿着所述第二轴在逐个区域的基础上选择性地分配所述粉末，其中区域大于体素。

5.如权利要求4所述的设备，其中所述第一粉末分配器具有第一多个单独可控的孔口，所述第一多个孔口中的每个孔口经配置以可控地输送所述第一粉末。

6.如权利要求2所述的设备，其中将所述第一粘合剂材料分配器和所述能量源附接到来自所述一个或多个支撑件的第二支撑件并且与所述第二支撑件一起移动，并且其中所述第二支撑件可沿着第三轴移动，并且所述第一粘合剂材料分配器经配置以将所述粘合剂材料选择性地分配在沿着第四轴的条带中，所述第四轴相对于所述第三轴成非零角度。

7.如权利要求1所述的设备，其中所述第一分配器系统包括多个第一粉末分配器，将每个第一粉末分配器附接到所述第一支撑件，将所述多个第一粉末分配器以交错图案布置，以便覆盖所述构建区域的宽度。

8.如权利要求1所述的设备，包括具有存储器的控制器，所述存储器经配置以存储数据对象，所述数据对象识别图案，将所述粘合剂材料在要制造的物体的层中固体化成所述图案，所述控制器经配置以针对所述层进行以下操作：

使得所述致动器在所述支撑件与所述平台之间产生相对运动；

使得当所述支撑件扫描整个所述平台时，所述第一分配器系统将粉末层分配在区域中，所述粉末层环绕正在构建的所述部分的所述横截面部分，

使得所述第二分配器系统基于所述数据对象在所述图案中的所述粉末层上分配粘合剂材料层，以提供对应于正在构建的所述部分的所述横截面的粉末和粘合剂材料的所述结合层，及

控制所述能量源，以根据所述图案来固体化在所述结合层中的所述粘合剂材料。

9.如权利要求1所述的设备，其中所述能量源包括光源，所述光源经配置以照明沿着所述最上面的层的条带。

10.如权利要求1所述的设备，包括形成腔室的密封壳体，所述腔室封闭所述平台、所述一个或多个支撑件、所述第一分配器系统、所述第二分配器系统和所述能量源。

11.一种增材制造设备，包括：

平台；

定位在所述平台上方的一个或多个支撑件；

第二分配器系统，所述第二分配器系统经配置以将粘合剂材料分配到所述构建区域上，其中所述第二分配器系统包括第一粘合剂材料分配器，所述第一粘合剂材料分配器经配置以将第一粘合剂材料在逐个体素的基础上选择性地分配到所述构建区域中的最上面的粉末层，以形成具有粉末和粘合剂材料并且对应于正在构建的部分的横截面部分的层的体积；

第三分配系统，所述第三分配系统经配置以将致密化材料输送到所述粉末层或粉末和粘合剂材料的结合层；和

12.权利要求11所述的设备，其中所述致密化材料包括具有平均直径小于第一粉末颗粒的颗粒。

13.如权利要求12所述的设备，其中所述致密化材料的所述颗粒具有与所述第一粉末颗粒相同的成分。

14.如权利要求12所述的设备，其中所述致密化材料包括具有纳米颗粒分配在其中的溶胶-凝胶。

15.如权利要求14所述的设备，其中所述溶胶-凝胶包括与所述第一粉末有相同成分的陶瓷前体。

16.如权利要求1所述的设备，其中将所述第一增密剂分配器附接到所述第一支撑件并且与所述第一支撑件一起移动。

17.如权利要求1所述的设备，其中将所述第一增密剂分配器附接到来自所述一个或多个支撑件的第二支撑件并且与所述第二支撑件一起移动，并且其中所述第二支撑件可沿着第三轴移动，并且所述第一增密剂分配器经配置以将所述增密剂材料选择性地分配在沿着第四轴的条带中，所述第四轴相对于所述第三轴成非零角度。

18.如权利要求1所述的设备，其中所述第三分配器系统包括第二增密剂分配器，所述第二增密剂分配器经配置以将所述致密化材料选择性地分配到所述构建区域上。

19.如权利要求15所述的设备，其中将所述第一增密剂分配器和第二增密剂分配器附接到所述第一支撑件并且与所述第一支撑件一起移动，将所述第一增密剂分配器附接到来自所述一个或多个支撑件的第二支撑件并且与所述第二支撑件一起移动，并且将所述第二增密剂分配器附接到第三支撑件并且与所述第三支撑件一起移动，或将所述第一粘合剂分配器和所述能量源附接到来自所述一个或多个支撑件的第四支撑件并且与所述第四支撑件一起移动。

20.一种增材制造设备，包括：

平台；

定位在所述平台上方的一个或多个支撑件；

致动器，将所述致动器耦接到所述平台和所述一个或多个支撑件中的至少一者，并且所述致动器经配置以在所述平台与所述一个或多个支撑件之间产生相对运动，使得所述一个或多个支撑件扫描整个所述平台；

第二分配器系统，所述第二分配器系统经配置以将粘合剂材料分配到所述构建区域上，其中所述第二分配器系统包括第一粘合剂材料分配器，所述第一粘合剂材料分配器经配置以将第一粘合剂材料在逐个体素的基础上选择性地分配到所述构建区域中的最上面的粉末层，以形成具有粉末和粘合剂材料并且对应于正在构建的部分的横截面部分的层的体积，其中所述第一粘合剂材料包括致密化材料；和

21.一种增材制造设备，包括：

平台；

定位在所述平台上方的一个或多个支撑件；

第一分配器系统，所述第一分配器系统经配置以将多个连续的粉末层分配到由所述平台所支撑的构建区域上，其中所述第一分配器系统包括：

第一粉末分配器，将所述第一粉末分配器附接到来自所述一个或多个支撑件的第一支撑件，并且所述第一粉末分配器经配置以将第一粉末选择性地分配到所述构建区域上，和

第二粉末分配器，所述第二粉末分配器经配置以将所述第二粉末选择性地分配到所述构建区域上；

22.如权利要求21所述的设备，其中所述第一粉末分配器包括第一多个单独可控的孔口，所述第一粉末分配器的所述第一多个孔口中的每个孔口经配置以可控地输送所述第一粉末，并且所述第二粉末分配器包括第二多个单独可控的孔口，所述第二粉末分配器的所述第二多个孔口中的每个孔口经配置以可控地输送所述第二粉末。

23.如权利要求21所述的设备，包括具有存储器的控制器，所述存储器经配置以存储数据对象，所述数据对象对应于要制造的物体的至少一层，所述控制器经配置以进行以下操作：

使得所述第一分配器系统将所述第一粉末分配在对应于要制造的所述物体的区域中，

使得所述第四分配器系统将所述第二粉末分配在不对应于要制造的物体的区域中。

24.如权利要求23所述的设备，其中所述第一粉末包括金属颗粒并且所述第二粉末包括陶瓷颗粒，或所述第一粉末包括金属或陶瓷颗粒并且所述第二粉末包括塑料颗粒。

25.如权利要求24所述的设备，其中所述控制器经配置以使得所述第一分配器系统将粘合剂材料分配在仅所述第一粉末上。

26.如权利要求24所述的设备，其中所述控制器经配置以使得所述第一分配器系统将粘合剂材料分配在所述第一粉末和所述第二粉末两者上。

27.如权利要求21所述的设备，包括具有存储器的控制器，所述存储器经配置以存储数据对象，所述数据对象对应于要制造的物体的至少一层，所述控制器经配置以进行以下操作：

使得所述第一分配器系统将所述第一粉末分配在对应于要制造的所述物体的第一区域中，

使得所述第四分配器系统将所述第二粉末分配在所述第一区域的部分中。

28.如权利要求21所述的设备，其中所述第二分配器系统包括第二粘合剂材料分配器，以分配所述粘合剂材料。

29.如权利要求28所述的设备，其中所述第一粉末分配器、所述第一粘合剂材料分配器、所述能量源、所述第二粘合剂材料分配器和所述第二粉末分配器是沿着所述第一粉末分配器的运动方向以上述顺序布置过所述支撑件。

30.如权利要求29所述的设备，包括具有存储器的控制器，所述数据对象识别图案，将所述粘合剂材料在要制造的物体的连续层中固体化成所述图案，所述控制器经配置以进行以下操作：

使得当所述第一粉末分配器在沿着所述第一轴的第一方向上移动时，所述第一粉末分配器分配第一粉末层；

使得当所述第一粘合剂材料分配器在沿着所述第一轴的所述第一方向上移动时，所述第一粘合剂分配器将第一粘合剂材料层分配在所述第一粉末层上，以提供粉末和粘合剂材料的第一结合层，

控制所述能量源，以根据所述图案来固体化在所述第一结合层中的所述粘合剂材料，

使得当所述第二粉末分配器在与沿着所述第一轴的所述第一方向相对的第二方向上移动时，所述第二分配器系统分配第二粉末层，

使得当所述第二粘合剂分配器在所述第二方向上移动时，所述第二粘合剂分配器将第二粘合剂材料层分配在所述第二粉末层上，以提供粉末和粘合剂材料的第二结合层，和

控制所述能量源，以根据所述图案来固体化在所述第二结合层中的所述粘合剂材料。

31.一种通过增材制造来制造物体的方法，包括以下步骤：

通过连续形成多个生坯部分层来形成生坯部分，针对每个层通过下列步骤来连续形成所述多个生坯部分层：

将粉末层选择性地分配到平台上的构建区域上，其中选择性分配的步骤将覆盖少于全部构建区域，

将粘合剂材料选择性地分配到所述粉末层上，以形成粉末和粘合剂材料的结合层，和

将辐射导向所述平台，以便固体化所述粘合剂材料，以形成所述多个生坯部分层中的一层，在所述层中由所固体化的所述粘合剂材料来保持所述粉末；和

处理所述生坯部分，以将所述粉末熔融成固体物质。

32.如权利要求31所述的方法，其中处理所述生坯部分的步骤包括退火、烧结和/或热等静压中的一者或多者。

33.如权利要求31所述的方法，其中选择性地分配所述粉末层的步骤包括当粉末分配器沿着第一轴移动时，从所述粉末分配器的多个独立可控的喷嘴分配粉末，并且其中将所述喷嘴沿着第二轴布置，所述第二轴相对于所述第一轴成非零角度。

34.如权利要求33所述的方法，其中选择性地分配所述粘合剂材料的步骤包括当粘合剂材料分配器沿着第三轴移动时，从所述粘合剂材料分配器的多个独立可控的喷嘴分配粘合剂材料，并且其中将所述喷嘴沿着第四轴布置，所述第四轴相对于所述第三轴成非零角度。

35.如权利要求34所述的方法，其中将辐射导向所述平台的步骤包括沿着平行于所述第四轴的条带传送能量。

36.如权利要求35所述的方法，包括以下步骤：在处理一层期间维持在所述第三轴与辐射的所述条带之间的恒定距离。

37.如权利要求31所述的方法，其中将所述粉末层选择性地分配的步骤包括以下步骤：确定由所述部分所覆盖的横截面区域的周长、确定围绕所述横截面区域的所述周长的缓冲区以及将粉末分配到与所述横截面区域和所述缓冲区重叠的区域中。

38.如权利要求37所述的方法，其中将所述粉末层选择性地分配的步骤包括以下步骤：确定围绕所述缓冲区的保持壁区域以及将粉末分配到与所述横截面区域、所述缓冲区和所述保持环区域重叠的区域中。

39.如权利要求38所述的方法，包括以下步骤：抑制将粘合剂材料分配到所述缓冲区。

40.如权利要求39所述的方法，包括以下步骤：抑制将粉末分配在与所述保持环区域重叠的区域之外。