CN112045994A - 增材制造系统和增材制造的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了增材制造系统和增材制造的方法，该增材制造系统包括打印头；第一光源阵列；第二光源阵列和控制器。打印头包括第一可旋转反射器和第二可旋转反射器。所述第一光源阵列被配置为经由所述第一可旋转反射器将多个第一光束朝向成形介质引导。第二光源阵列被配置为经由第二可旋转反射器将多个第二光束朝向成形介质引导。控制器耦接到打印头、第一光源阵列和第二光源阵列。控制器被配置为控制第一光束的激活和第二光束的激活以选择性地融合成形介质的部分以从成形介质形成一个或多个物体。

Description

增材制造系统和增材制造的方法
技术领域
本公开总体上涉及使用光源阵列经由可旋转的反射器将多个光束提供给成形介质的增材制造。
背景技术
增材制造能够使用各种材料，诸如金属、陶瓷和聚合物，快速形成复杂的三维物体。一种增材制造，有时也称为粉末床融合，包括使用粉末或其他颗粒作为成形介质的过程。一些粉末床融合过程通过选择性地加热成形介质的区域以使加热区域中的相邻颗粒彼此粘连以限定物体的一部分来形成物体。根据成形介质的特定过程和特性，相邻的颗粒将一起烧结或熔化在一起。
粉末床熔合用于多种材料，包括其他增材制造过程难以使用的某些材料。但是，这些材料中的某些材料的烧结和熔化需要相对较热的工艺条件，并且在成形介质中加热这些材料的选定区域以形成物体可能很耗时。结果，粉末床融合使用起来有时比某些其他增材制造过程或常规制造过程更慢和/或更昂贵。
发明内容
在具体实现方式中，一种增材制造系统包括打印头，该打印头包括第一可旋转反射器和第二可旋转反射器。增材制造系统还包括第一光源阵列，该第一光源阵列配置为经由第一可旋转反射器将多个第一光束引向成形介质。增材制造系统还包括第二光源阵列，该第二光源阵列被配置为经由第二可旋转反射器将多个第二光束导向成形介质。增材制造系统还包括耦接到打印头、第一光源阵列和第二光源阵列的控制器。控制器被配置为控制第一光束的激活和第二光束的激活以选择性地融合成形介质的一部分以从成形介质形成一个或多个物体。
在另一具体实现方式中，一种用于增材制造的系统包括被配置为相对于成形结构移动的打印头。该系统还包括耦接到打印头的可旋转反射器。可旋转反射器被配置成将指向所述可旋转反射器的光束重定向到所述成形结构上的成形介质上。该系统还包括光源阵列。每个光源阵列被配置成将光束引导到可旋转反射器中的相应可旋转反射器处。增材制造系统还包括控制器，该控制器耦接到打印头、每个光源阵列和可旋转反射器。控制器被配置为经由可旋转反射器控制来自光源阵列的光束向成形介质的施加，以控制由成形介质对一个或多个物体的形成。
在另一具体实现方式中，一种增材制造的方法包括经由控制器控制打印头驱动器以相对于成形结构移动打印头。所述打印头包括可旋转反射器，并且每个可旋转反射器被配置成将指向所述可旋转反射器的多个光束重定向到所述成形结构上的成形介质上。该方法还包括经由控制器控制光源阵列的激活，以在打印头移动时将光束引导到可旋转反射器上，其中可旋转反射器将光束反射向成形介质，以选择性地接触成形介质以从成形介质形成一个或多个物体的第一部分。每个光源阵列被配置为将多个光束引导到可旋转反射器中的相应可旋转反射器处。
附图说明
图1是示出形成一个或多个物体的增材制造系统的实例的示图。
图2是示出图1的增材制造系统的另一实例的示图。
图3描绘了在第一特定时间的可旋转反射器的多边形镜部分的侧视图。
图4描绘了在第一特定时间的图3中描绘的多边形镜部分的前视图。
图5描绘了在第二特定时间的图3中描绘的多边形镜部分的侧视图。
图6描绘了在第二特定时间的图5中描绘的多边形镜部分的前视图。
图7是示出一个或多个物体的增材制造方法的实例的流程图。
图8是示出计算装置的具体实现方式的框图，计算装置被配置为发起、执行或控制增材制造过程的一个或多个操作。
具体实施方式
本文公开的系统、设备、方法和计算机可读介质致力于用于从成形介质逐层构建一个或多个物体的增材制造过程。增材制造过程由增材制造系统执行，增材制造系统在此称为三维(3D)打印机。3D打印机包括多个光源阵列。另外，3D打印机包括打印头，该打印头包括多个可旋转的反射器。每个可旋转反射器与光源阵列之一相关联。每个光源阵列包括多个独立可控的光源(例如，光源阵列的特定光源的激活不取决于光源阵列的一个或多个其他光源的激活状态)。
在操作期间，3D打印机选择性地激活光源阵列的光源，以将来自光源的光束引导到成形介质的选定部分。基于与特定光源阵列相关联的可旋转反射器的旋转位置并基于打印头的位置，选择性地激活特定光源阵列的光源。在某些情况下，光源阵列中的多于一个的光源在特定时间处于激活状态。在具体实现方式中，由两个以上激活光源产生的光束具有不同的性质，例如不同的功率水平、不同的脉冲长度、不同的占空比、不同的波长等。在其他实现方式中，两个以上激活光源具有相同或基本相同的性质。例如，来自光源阵列的两个光源的光束用于加热成形介质，并且这两个光束具有相同或基本相同的功率水平、脉冲长度、占空比、波长等。另外，由于两个以上激活光源之间的位置偏移，光束被引导到3D打印机的成形介质的不同部分。结果，在打印头的单次成形覆盖期间，不同的光束用于执行彼此不同的功能。例如，当打印头相对于成形介质移动时，第一光束预热成形介质的一部分，第二光束(同时或并行)融合由第一光束先前预热的成形介质的一部分。
在一些实现方式中，光源阵列与打印头分离。例如，可旋转反射器安装在打印头上，而光源阵列安装在3D打印机的框架或其他结构上，并指向可旋转反射器。每个光源阵列包括多个光源。3D打印机的一些实现方式包括光学特征(诸如一个或多个反射镜或光纤)，以有助于将光源阵列朝向可旋转的反射器。将光源阵列设置在打印头之外可简化并减轻打印头以及成形覆盖期间耦接到打印头并由打印头移动的设备的重量。例如，如果将光源阵列耦接到打印头，而打印头将耦接到每个光源的电源和控制布线，并且电源和控制布线必须随打印头移动，从而增加了打印头的尺寸、重量和复杂性。通常，期望与较重的打印头相比，较轻的打印头可以以更细的粒度、更好的准确度和精度以及更低成本的致动器来控制。
此外，将光源阵列设置在打印头之外，使光源阵列远离与增材制造过程相关的环境条件。例如，由光源阵列产生的光束用于烧结或熔化成形介质以形成物体。结果，在一些实现方式中，在增材制造过程中3D打印机的某些部分中的温度较高。此外，在某些情况下，成形介质的一部分会被蒸发，释放出气体其他材料或两者兼而有之。因此，与安装在打印头上的光源相比，位于打印头之外的光源阵列要经受更少的极端条件(例如，较低的温度和较少的气体/蒸汽暴露)。由于不那么极端的条件，因此可使用成本更低的光源，并且增加了每个光源的使用寿命。
这里参考附图描述了具体实现方式。在说明书中，在所有附图中，共同的特征由共同的附图标记表示。在一些附图中，使用了特定类型的特征的多个实例。尽管这些特征在物理上和/或逻辑上是不同的，但是每个特征都使用相同的附图标记，并且通过在附图标记上添加字母来区分不同的实例。当在本文中提及特征为组或类型时(例如，当没有提及这些特征中的特定一个特征时)，使用附图标记而没有区分字母。然而，当在本文中提及相同类型的多个特征中的一个特定特征时，附图标记与区分字母一起使用。例如，参考图1，示出了光源阵列120A、120B和120C。当提及这些光源阵列中的特定一个光源阵列，例如光源阵列120A时，使用区分字母“A”。然而，当提及这些光源阵列中的任意一个或这些光源阵列作为一组时，使用附图标记120而没有区分字母。
参考附图描述了本公开的特定方面。在说明书中，在所有附图中，共同的特征由共同的附图标记表示。如本文中所使用，各种术语仅出于描述具体实现方式的目的而并非旨在进行限制。例如，单数形式的“一”、“一个”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文另外明确指出并非如此。可进一步理解，术语“包括”、“包含”和“含有”可与“具有”，“提供有”或“设置有”互换使用。另外，将理解的是，术语“其中”可与“在其中”互换使用。如本文所使用的，用于修饰诸如结构、组件、操作等的元件的序数术语(例如，“第一”、“第二”、“第三”等)本身并不表示元件相对于另一个元件的任何优先级或顺序，而仅仅是将元件与具有相同名称的另一个元件区分开(但用于序数词)。如本文所用，术语“集合”是指一个或多个元件的分组，并且术语“多个”是指多个元件。
在本公开中，诸如“确定”、“计算”、“生成”、“调整”、“修改”等的术语可用于描述如何执行一个或多个操作。应当注意，这些术语不应被解释为限制性的，并且可利用其他技术来执行类似的操作。另外，如本文所指，“生成”、“计算”、“使用”、“选择”、“访问”和“确定”可互换使用。例如，“生成”、“计算”或“确定”参数(或信号)可指主动生成、计算或确定参数(或信号)，或者可指使用、选择或访问诸如已经由另一组件或装置生成的参数(或信号)。另外，“调整”和“修改”可互换使用。例如，“调整”或“修改”参数可指的是将参数从第一值改变为第二值(“修改后的值”或“调整后的值”)。如本文所使用的，“耦接”可包括“通信地耦接”，“电耦接”或“物理地耦接”，并且还可(或者可替代地)包括其任何组合。两个装置(或组件)可经由一个或多个其他装置、组件、电线、总线、网络(例如，有线网络、无线网络或其组合)等直接或间接耦接(例如，通信耦接、电耦接或物理耦接)。电耦接的两个装置(或组件)可包括在同一装置或不同装置中，并且可经由电子设备、一个或多个连接器或感应耦接进行连接，作为说明性非限制性实例。在一些实现方式中，通信耦接(诸如电通信耦接)的两个装置(或组件)可直接或间接地发送和接收电信号(数字信号或模拟信号)，诸如经由一条或多条电线、总线、网络等。如本文所使用的，“直接耦接”可包括无需中间组件进行耦接(例如，通信耦接、电耦接或物理耦接)的两个装置。
图1是示出形成一个或多个物体102的增材制造系统100的实例的示图。增材制造系统100包括成形室104和成形室104内的打印头106。从诸如金属、金属合金、陶瓷、聚合物或它们的组合的成形(build，打印，构建)介质108形成一个或多个物体102。在一些实现方式中，为了形成一个或多个物体102，增材制造系统100例如通过使用一种或多种工艺来选择性地融合成形介质108的一部分，一种或多种工艺包括但不限于烧结成形介质108以形成固体材料，熔化和固化成形介质108以形成固体材料，并使成形介质108的组成化合物反应以形成固体材料。在其他实现方式中，成形介质108包括液体，并且增材制造系统100通过使其暴露于光来选择性地硬化部分液体。
在图1中，增材制造系统100包括成形室104、打印头106、控制器110、环境设备112和材料处理设备114。在成形室104内执行形成一个或多个物体102的增材制造过程。控制器110包括一个或多个计算机系统(例如，一个或多个处理器和一个或多个存储装置)，其在增材制造过程中控制成形室104中的一个或多个物体102的形成。在图1中，控制器110包括将通过增材制造过程形成的一个或多个物体102的物体模型116。在其他实现方式中，控制器110从另一计算装置存取物体模型116，或者从另一计算装置接收基于物体模型116的机器指令(例如，G代码)。尽管在图1中示出了三个物体102，增材制造系统100可用于同时形成多于三个的物体102或少于三个的物体102。
物体模型116是物体102或所有三个物体102的三维(3D)模型。增材制造系统100使用逐层工艺形成一个或多个物体102。物体模型116定义用于形成物体102的层(也称为“切片”)。在一些实现方式中，物体模型116不定义层，在这种情况下，控制器或另一计算装置执行切片应用以定义层。控制器110使用物体模型116来确定成形介质108的哪些特定部分应该被融合以在打印头106通过成形介质108的每次成形覆盖上形成一个或多个物体102的层。在一些实现方式中，物体模型116是计算机辅助设计(CAD)兼容文件。例如，该文件是STL格式的文件、3D制造格式(3MF)文件、增材制造文件(AMF)文件或可用于描述三维物体的其他类型的文件。在其他实现方式中，物体模型116是切片应用的输出文件，在这种情况下，物体模型116包括诸如G代码的机器指令。
环境设备112配置为在成形室104中建立和维护环境条件。在一些实现方式中，环境设备112包括例如计算机系统、传感器、真空泵、气体供应管线、气体去除管线、加热元件、冷却元件、一个或多个过滤器、其他设备或其组合。在具体实现方式中，控制器110耦接到环境设备112以提供控制信号。例如，控制器110在开始增材制造过程之前向环境设备112发送一个或多个第一命令以在成形室104中建立特定的环境条件。在具体实现方式中，环境条件包括例如真空环境、惰性气体环境以抑制在成形介质108的融合期间和之后的氧化或不期望的反应，或两者。环境条件还可包括指定的温度或温度范围。在一些实现方式中，环境设备112包括向控制器110提供反馈信号的传感器。例如，传感器包括用于检测成形室104内的温度的一个或多个温度传感器，用于检测成形室104内的压力的一个或多个压力传感器，用于检测成形室104内特定化学物质的存在或浓度的一个或多个化学传感器等。环境设备112、控制器110或两者都能够在增材制造过程中利用一个或多个过程控制系统维持或修改成形室104内的环境条件。用户、控制器110、另一个计算装置指定环境条件。例如，基于成形介质108的性质，例如基于成形介质108的烧结温度，基于成形介质108的熔点，基于成形介质108在被加热时所排放的气体，基于成形介质108在被加热时与之反应的化学物质等，来指定环境条件。
材料处理设备114处理并操纵成形介质108。例如，材料处理设备114包括用于成形介质108(或成形介质)的材料存储容器、用于将成形介质108移入或移出成形室104的运输设备(例如，输送机、螺旋钻、真空系统等)、过滤器、计算机系统、传感器、其他设备或它们的组合。在具体实现方式中，控制器110耦接到材料处理设备114，以向材料处理设备114提供控制信号，从材料处理设备114接收数据，或两者。例如，控制器110向材料处理设备114发送一个或多个第二命令，以使材料处理设备114在增材制造过程之前和期间将成形介质108供应到成形室104。在一些实现方式中，在增材制造过程完成之后，控制器110将一个或多个第三命令发送至材料处理设备114以发起回收过程，该回收过程清洁(例如，过滤)并回收提供给成形室104的未被融合以形成一个或多个物体102的成形介质108。
在图1中，成形结构118、打印头106、光源阵列120、材料系统头122(图1中的“MS头”)和定向驱动器126被设置在成形室104内。在图1中描绘了包括第一光源阵列120A、第二光源阵列120B和第三光源阵列120C的三个光源阵列120。在其他实现方式中，增材制造系统100包括少于三个光源阵列120或多于三个光源阵列120。每个光源阵列120包括多个独立可控的光源，如下文进一步所述。例如，每个光源阵列120包括两个以上二极管激光器、光纤激光器、其他类型的激光器或其组合。尽管图1示出了光源阵列120设置在成形室104内，在其他实现方式中，每个光源阵列120的光源设置在成形室104的外部。在这样的实现方式中，光源阵列120包括光学器件(例如，折叠的反射器或光纤)以将光束124引导并对准打印头106。
成形结构118包括用以支撑成形介质108和一个或多个物体102的平台或容器。在一些实现方式中，成形结构118在增材制造过程中是固定的。在其他实现方式中，一个或多个致动器耦接至成形结构118，并且成形结构118在增材制造过程期间可移动。例如，在图1中，增材制造系统100包括耦接至成形结构118的定向驱动器126。定向驱动器126包括被配置为改变成形结构118相对于打印头106的定向的致动器。在一些实现方式中，高度致动器(未示出)耦接至成形结构118，并被配置为在增材制造过程中调整成形结构118与打印头106之间的垂直距离。例如，在形成物体102的特定层之后，将一层成形介质108添加到物体102的特定层之上，并且将成形结构118向下(远离打印头106)移动一距离，该距离大约等于成形介质的添加层的厚度，使得在整个增材制造过程中，打印头106与成形介质108的上表面之间的距离保持相对恒定。
打印头106包括或耦接到打印头驱动器128。打印头驱动器128包括致动器，以使打印头106相对于成形结构118移动。例如，打印头驱动器128使打印头106相对于成形结构118在第一方向130移动。另外，打印头驱动器128能够以与第一方向130相反的第二方向132移动打印头106。在一些实现方式中，打印头驱动器128包括编码器或其他传感器，以向控制器110提供位置信息，该位置信息指示打印头106相对于成形结构118的位置(例如，打印头106相对于初始位置或打印头106的另一个注册位置的偏移距离)。
打印头106包括多个可旋转反射器134(图1中的“RF”)，包括第一可旋转反射器134A、第二可旋转反射器134B和第三可旋转反射器134C。尽管在图1中示出了三个可旋转反射器134，在其他实现方式中，打印头106包括多于三个的可旋转反射器134或少于三个的可旋转反射器134。例如，在具体实现方式中，打印头包括单个可旋转反射器134。每个可旋转反射器134被配置为将来自一个光源阵列120的一个或多个光束124重定向在成形介质108的一部分上。例如，每个可旋转反射器134包括多个小面、面、侧面或斜面，每个都包含镜面。图3至图6示出了可旋转反射器134的一个具体实例。
在图1所示的实现方式中，打印头106包括多个反射镜系统136(图1中的“MS”)，包括第一反射镜系统136A、第二反射镜系统136B和第三反射镜系统136C。在该实现方式中，反射镜系统136与可旋转反射器134协作以将光束124转向成形介质108的目标部分。在其他实现方式中，省略了反射镜系统136，并且使用其他转向光学器件将光束124引导向可旋转反射器134。在其他实现方式中，打印头106包括比可旋转反射器134更多的反射镜系统136。例如，每个可旋转反射器134与两个反射镜系统136相关联。为了说明，一个反射镜系统136被定位在可旋转反射器134的第一侧上，并且另一个反射镜系统被定位在可旋转反射器134的相对侧上。在这样的实现方式中，两个光源阵列120与单个可旋转反射器134相关联，使得一个光源阵列120将光束124朝向可旋转反射器134的第一侧引导，并且另一个光源阵列120将光束124朝向可旋转反射器134的相对侧引导。
可旋转反射器134包括或对应于多边形镜、镜式检流计、压电微镜装置或其他光束重定向装置。另外，每个可旋转反射器134包括或耦接到致动器，例如旋转电机或检流计，其被配置为移动(例如旋转)可旋转反射器134。当旋转时，每个可旋转反射器134被配置为将来自一个或多个光源阵列120的光束124重定向为经过相应的路径138。例如，可旋转反射器134A配置为将光束124A重定向为经过(across)第一路径138A，可旋转反射器134B配置为将光束124B重定向为经过第二路径138B，并且可旋转反射器134C被配置为将光束124C重定向为经过第三路径138C。通常，相邻路径138重叠，以使成形介质108的某些部分可被从两个可旋转反射器134反射的光束124接入。
在具体实现方式中，控制器110使可旋转反射器134的旋转速率同步。在其他实现方式中，每个可旋转反射器134耦接至或包括编码器或另一传感器，该编码器或另一传感器向控制器110提供位置反馈，指示可旋转反射器134的旋转速率。当打印头106相对于成形介质108移动时，每个可旋转反射器134将来自相应光源阵列120的光束124重定向为经过特定路径138而到成形介质108上。
可旋转反射器134、打印头驱动器128、反射镜系统136或其组合耦接到控制器110，并配置为向控制器110发送信号和/或从控制器110接收信号。例如，控制器110将控制信号发送到可旋转反射器134以控制可旋转反射器134的旋转速率。作为另一个实例，控制器110从可旋转反射器134接收传感器数据信号，传感器数据信号指示可旋转反射器134的角位置和/或旋转速率。在具体的实现方式中，可旋转反射器134向控制器110提供角位置数据，并且控制器110使用来自每个可旋转反射器134的角位置数据以在打印头106在成形介质108上移动时将光束124指向成形介质108的选定部分。在该实例中，控制器110激活光源阵列120的各个光源以在特定时间生成光束124，以使光束124被导向成形介质108的选定部分。
作为另一实例，控制器110将控制信号发送至打印头驱动器128，以发起和控制打印头106相对于成形结构118的移动。在该实例中，控制器110控制打印头106相对于成形结构118的行进速率和行进方向。在一些实例中，打印头驱动器128向控制器110提供包括或指示打印头106的位置数据的信号。控制器110使用指示每个可旋转反射器134的角位置的信息(例如，角位置数据)，指示打印头106的位置的信息(例如，位置数据)和物体模型116，以在特定时间激活光源阵列120的特定光源，以形成物体102的一部分。
在一些实现方式中，每个光源阵列120包括产生具有不同特性的光束124的光源。由一个光源阵列120的光源产生的光束124的不同特性包括例如不同的功率水平、不同的焦域宽度(focal width)、不同的波长、不同的脉冲宽度、不同的占空比或其他特性的差异。在这样的实现方式中，由特定光源阵列120的光源引导到成形介质108的每个光束124被配置为执行特定功能。在具体实现方式中，来自光源阵列120A的第一光源的第一特定光束具有被选择为将成形介质108的目标部分加热至接近成形介质108的第一目标温度(例如，接近烧结温度或接近熔化温度)的特定温度的特性。在一些情况下，将温度升高到接近第一目标温度可降低随后融合成形介质108时在一个或多个物体102中形成的热应力。
在具体实现方式中，来自光源阵列120A的第二光源的第二特定光束具有被选择为将成形介质108的目标部分的温度升高到或高于第一目标温度的特性。来自光源阵列120A的第三光源的第三特定光束具有被选择为提供额外的热量以将成形介质108的目标部分保持在第一目标温度或高于第一目标温度长达阈值时间段的特性。来自光源阵列120A的第四光源的第四特定光束具有被选择为在温度降至低于第一目标温度之后汽化成形介质108的一部分以修整物体102之一的边缘的特性。在其他实现方式中，以其他方式使用来自光源阵列120A的光源的光束124。例如，来自光源阵列120A的两个光源的两个光束124A用于预热成形介质108。在其他实施例中，每个光源阵列120包括少于四个光源或多于四个光源。
在具体实现方式中，材料系统头122向控制器110发送信号，从控制器110接收信号或两者。作为实例，材料系统头122从控制器110接收控制信号，以使材料系统头122相对于成形结构118移动。在图1中，材料系统头122包括材料输送设备140和材料去除设备142。在一些实现方式中，材料输送设备140和材料去除设备142耦接至不同的驱动头而不是材料系统头122。例如材料输送设备140、材料去除设备142或两者耦接到打印头106。在一些实现方式中，省略材料去除设备142。
当材料输送设备140耦接到打印头106时，打印头驱动器128由控制器110激活，以将打印头106从第一位置移动到第二位置并将一层成形介质108涂布在成形结构118上。随后，打印头驱动器128、可旋转反射器134和光源阵列120由控制器110激活，并且打印头驱动器128将打印头106从第二位置移动到第一位置，以选择性地将来自光源阵列120的光束124施加到成形介质108，以形成一个或多个物体102的层。
在开始增材制造过程之前或在打印头106的每次成形覆盖(pass，经过)(例如，打印头106的每次覆盖成形一个或多个物体102的一层)之后，控制器110接合材料系统头122以在成形结构118上移动以使材料输送设备140将成形介质108的层涂布到成形结构118。在一些实现方式中，材料输送设备140包括填充有材料(例如成形介质108)的容器，该材料从材料处理设备114、运输设备、校平机(例如，滚筒、刀片、刷子、其他校平设备或它们的组合)、高度传感器和其他组件提供。
在增材制造过程完成之后，控制器110接合材料系统头122以在成形结构118上移动，以从成形结构118中去除过量的成形介质108(例如，成形介质108中未融合以形成物体102的部分)。例如，材料去除设备142包括用于去除过量的成形介质108的真空系统。在材料去除设备142去除过量的成形介质108之后，打开成形室104，并且移出一个或多个物体102以进行进一步处理(例如，清洁、表面处理等)和使用。
在增材制造过程中，从不同方向形成物体102的层，以控制或改善由增材制造过程产生的一个或多个物体102的物理属性。例如，在打印头106在成形介质108上进行成形覆盖之后，控制器110接合定向驱动器126，以改变打印头106相对于成形结构118的定向。例如，在图1中，定向驱动器126耦接到成形结构118，并被配置为使成形结构118相对于打印头106旋转。在打印头106的成形覆盖之后，或在打印头106的特定数量的成形覆盖之后，控制器110激活定向驱动器126以将成形结构118旋转指定度数(例如，30度、45度、90度或控制器110指定的一些其他度数)以改变打印头106相对于成形结构118的移动方向。在这样的实现方式中，控制器110基于一个或多个物体102的下一层的新取向来确定光源阵列120的激活序列。
在另一实例中，控制器110对定向驱动器126的激活导致打印头106被重新放置(例如，旋转指定的度数)。在该实例中，光源阵列120耦接到打印头106并与打印头106一起移动。可替代地，光源阵列120由另一系统(未示出)相对于打印头106的新取向重新定位，或者使用被定位以在打印头106处于新取向时使用的第二组光源阵列。控制器110使用新取向来确定要施加到成形介质108的光束124的序列。
在操作的具体实例中，增材制造系统100响应于来自用户的输入或来自计算装置的输入来发起成形过程。当增材制造系统100发起成形过程时，材料处理设备114从存储容器中获取成形介质108。在一些实现方式中，用户或计算装置使成形介质108被提供给材料处理设备114。另外，物体模型116或基于物体模型116的机器指令(例如，G代码)经由计算机可读介质或经由网络连接从计算装置提供给控制器110。
如果要在受控的环境条件下执行成形过程，则控制器110向环境设备112发送命令，以在成形室104中建立所需的环境条件。如果需要，控制器110还向材料处理设备114发送命令，以便将成形介质108提供给材料输送设备140。控制器110将命令发送到材料系统头122和材料输送设备140以将成形介质108的第一层施加到成形结构118。在一些实现方式中，控制器110将命令发送到打印头驱动器128以使打印头106相对于成形结构118移动到初始位置(例如，开始位置)，并发送命令以激活光源阵列120、可旋转反射器134或两者。
在打印头106在成形介质108上进行成形覆盖之前，控制器110根据可旋转反射器134的旋转角度和打印头106的位置确定(或从计算装置接收)光源阵列120的激活序列(或激活定时)。在一些实现方式中，还基于成形介质108的物理性质(例如，成形介质108的烧结温度或熔化温度，成形介质108的热传递特性等)，基于物体102的期望属性或其组合来确定激活序列(或激活定时)。在具体实例中，光源阵列120的激活序列以及关于可旋转反射器134的旋转和打印头106的位置的信息定义了光束124的工具路径，以形成物体102。在上下文中，“工具路径”是指成形介质108的表面上的路径，该路径由光束124追踪以便以期望的配置融合成形介质108的部分以形成一个或多个物体102。
在确定光源阵列120的激活序列之后，控制器110接合打印头驱动器128以相对于成形介质108移动打印头106。在打印头驱动器128移动打印头106的同时，控制器110接收指示可旋转反射器134的反射表面的角位置的角位置数据和指示打印头106在成形介质108上的行进距离的位置数据(或位置的其他指示)。基于角位置数据和位置数据，控制器110实施光源阵列120的激活序列。
在成形覆盖之后，控制器110确定是否要执行随后的成形覆盖。如果要执行另一个成形覆盖，则控制器110激活材料系统头122、材料处理设备114、材料输送设备184或它们的组合，以施加成形介质108的另一层。在一些实现方式中，控制器110还使成形结构118或打印头106垂直地重新定位，以在打印头106和成形介质108的上表面之间保持近似恒定的距离。如果需要，控制器110改变打印头106相对于成形结构118的取向。替代地或另外，控制器110将打印头106重新定位在初始位置(例如，原始位置)，并如上所述进行后续的成形覆盖。
如果没有随后的成形覆盖要执行，则控制器110激活环境设备112以使成形室104返回到环境条件。例如，环境设备112用冷却空气冲洗成形室104，以降低成形室104中的温度并去除成形过程中的处理气体以及气态和颗粒状副产物。在一些实现方式中，控制器110还激活材料系统头122、材料处理设备114、材料去除设备142或其组合，以将物体102与成形介质108的未用于形成物体102的部分分离。在成形室104内的环境条件令人满意之后，在将物体102与过量成形介质108分离之后，或者在满足其他安全或加工条件之后，打开成形室104并移出物体102。
图2是示出图1的增材制造系统100的另一实例的示图。在图2中，增材制造系统100包括具有不同移动方向的两个以上打印头106，包括第一打印头106A和第二打印头106B。两个以上打印头106简化了光束124被施加到成形介质108的方向的控制，而无需使用图1的定向驱动器126。在图2中，第二打印头106B相对于第一打印头106A处于不同的取向(例如，正交)。
在图2中，第一打印头106A被配置为将来自第一组光源阵列244A的光束引导向成形介质108的目标部分。类似地，第二打印头106B被配置为将来自第二组光源阵列244B的光束引导向成形介质108的目标部分。第一打印头106A和第二打印头106B每个都包括关于图1的打印头106所描述的特征和组件。
图2还示出了光源阵列120，其包括多个独立可控的光源246(图2中的“LS”)。在所示的实例中，光源246包括第一光源246A、第二光源246B、第三光源246C和第四光源246D。在其他实现方式中，每个光源阵列120包括多于四个光源246或少于四个光源246。此外，光源阵列120的两个以上光源246可彼此不同。例如，光源阵列120包括被配置为产生相对较低功率的光束的一个光源(例如第一光源246A)，并且包括被配置为产生较高功率光束的另一个光源(例如第二光源246B)。作为另一实例，光源阵列120包括被配置为产生具有第一波长(或第一波长范围)的光束的一个光源(例如第一光源246A)，并且包括被配置为产生具有不同波长(或不同波长范围)的光束的另一个光源(例如第二光源246B)。作为又一实例，光源阵列120包括被配置为生成具有第一脉冲宽度和第一占空比的脉冲光束的一个光源(例如第一光源246A)，并且包括被配置为产生非脉冲光束或具有不同的脉冲宽度、不同的占空比或两者的脉冲光束的另一个光源(例如第二光源246B)。
在具体实现方式中，第一打印头106A和第二打印头106B共享增材制造系统100的一个或多个组件，以减少增材制造系统的组件数量，减少构建增材制造系统100的成本，或两者兼有。例如，第一打印头106A和第二打印头106B各自利用相同的光源246。定位系统将光源246移动到适当的位置。例如，定位系统是耦接至光源246的机械臂，其将光源246从相对于第一打印头106A处于工作关系的第一位置移动至相对于第二打印头106B处于工作关系的第二位置。对于多个打印头106使用相同的光源246，减少了增材制造系统100的组件数量，并且降低了增材制造系统100的制造成本。
图3至图6描绘了多边形镜302的各种视图，多边形镜302是图1的可旋转反射器134之一的组件或与之对应。图3描绘了在增材制造过程中在第一特定时间的多边形镜302的侧视图，并且图4描绘了在第一特定时间的多边形镜302的前视图。类似地，图5描绘了在增材制造过程中在第二特定时间的多边形镜302的侧视图，并且图6描绘了在第二特定时间的多边形镜302的前视图。图3和图4示出了将光束124重定向到成形介质108的多边形镜302。图3和图5还示出了根据具体实现方式的打印头106移动的第一方向130。
在图3中，多边形镜302具有八个反射面并且沿逆时针方向旋转，如图4的旋转指示符402所示。在其他实现方式中，多边形镜302具有少于八个面或多于八个面。此外，在一些实现方式中，多边形镜302有时在顺时针方向或逆时针方向上旋转，而在其他时候沿逆时针方向旋转。
在图3和图4中表示的第一特定时间，光源阵列120的几个光源246都朝向多边形镜302并且将光束124引导向多边形镜302。在第一特定时间，导向多边形镜302的光束124包括第一光束304A、第二光束304B、第三光束304C和第四光束304D。在图3和图4所示的实例中，第一、第二和第三光束304A-304C大致共面，并且第四光束304D与第一、第二和第三光束304A-304C不共面(例如，高于第一、第二和第三光束304A-304C)。在其他实现方式中，由光源阵列120产生的光束124全部是共面的或处于其他非共面的布置中。在此上下文中，共面指的是与多边形镜302接触的每个光束124距多边形镜302的中心的垂直距离相同。在一些实现方式中，产生共面和不共面的光束124的不同布置，或者没有光束124与另一个光束124共面(例如，光束124是交错的)。只要每个光束124朝向多边形镜302的路径是一致的，控制器110便会考虑(account for)每个光束124接触多边形镜302时的方向上的差异。
在图3和图4中，光束124接触多边形镜302的第一面306。随着多边形镜302旋转，光束124在第一面306的入射角改变。入射角的改变引起每个光束124的反射角的相应改变，这具有使光束124在成形介质108的表面上重定向的效果。控制器110控制多边形镜302的旋转速率，多边形镜302的旋转角度，哪个光源246处于激活状态并生成光束124或其组合，以将光束124引导到成形介质108的目标部分。
图5和图6表示在增材制造过程中的第二特定时间，其中第二特定时间在图3和图4所示的第一特定时间之后。相对于图3和图4，在第二特定时间，多边形镜302已经旋转了几度。另外，控制器110禁用与第一光束304A和第四光束304D相关联的光源246。由于多边形镜302的旋转，光束124在第一面306的入射角不同于(例如，大于)图4中所示的入射角。同样，光束124的反射角不同于(例如，大于)图4中表示的反射角。
接收从多边形镜302反射的光束124的成形介质108的一部分取决于增材制造系统100的各个部件的几何形状，例如多边形镜302的面数量以及多边形镜302和成形介质108的表面之间的距离。在一些实施方式中，打印头106被设计为使得能够接收由第一可旋转反射器和与第一可旋转反射器相邻的第二可旋转反射器重定向的光束的成形介质108的部分(例如，宽度)包括重叠区域，该重叠区域能够接收从第一可旋转反射器或第二可旋转反射器反射的光束。
在图3至图6所示的实现方式中，光束124被配置为执行不同的功能。例如，第一光束304A具有被选择来预热成形介质108的接触部分的特性(例如，功率、波长、脉冲宽度、占空比等)。在该上下文中，预热是指将成形介质108的接触部分加热到低于融合成形介质108所需的温度的温度。预热制备成形介质108的接触部分，以便随后被另一光束(例如第二光束304B)融合。为了说明，第一光束304A将成形介质108的接触部分加热到成形介质108的烧结温度的几度之内或成形介质108的熔化温度的几度之内。
继续以上实例，第二光束304B具有被选择为融合成形介质108的接触部分的特性(例如，功率、波长、脉冲宽度、占空比等)。在此上下文中的融合包括烧结或熔化(随后重新固化)。第三光束304C具有被选择来控制成形介质108的接触部分的冷却速率的特性(例如，功率、波长、脉冲宽度、占空比等)。例如，在没有第三光束304C的情况下，与存在第三光束304C相比，成形介质108的融合部分的冷却更快。通过预热并通过控制融合的成形介质108的冷却速率，将不同的材料特性赋予物体102。第四光束304D具有被选择为汽化成形介质108的接触部分的特性(例如，功率、波长、脉冲宽度、占空比等)。例如，第四光束304D用于修整物体102的边缘或开口，以减少或消除后处理。
图7是示出了一个或多个物体的增材制造的方法700的示例的流程图。方法700由图1或图2的增材制造系统100的控制器110发起、控制或执行。方法700包括：在702处，为增材制造过程准备增材制造系统。如参考图1所描述的，增材制造过程利用来自光源阵列120并被导向可旋转反射器134的光束124在成形结构118上从成形介质108成形一个或多个物体102。一个或多个物体102由物体模型116描述。
在具体实现方式中，准备增材制造系统100包括提供在增材制造过程中使用的材料(例如，成形介质108，一种或多种环境气体等)。为增材制造过程准备增材制造系统100还包括为控制器110提供物体模型116。例如，控制器110经由网络或便携式计算机可读介质从另一个计算装置接收物体模型116。在具体实现方式中，物体模型116包括机器指令，例如G代码。在另一个实例中，控制器110基于物体模型116确定机器指令。在该实例中，物体模型116是控制器110用来生成物体102的层的横截面表征(例如，切片)的3D模型，以便增材制造系统100通过融合成形介质108的目标部分以形成与横截面表征相对应的表面，从而在成形介质108中形成各层。
在图7中，方法700还包括：在704处，开始增材制造过程。开始增材制造过程包括例如封闭成形室104，接收用户输入以开始增材制造过程，向增材制造系统100的组件提供电力，建立成形室104中的环境条件(例如，温度分布、压力分布、大气成分分布等)，校准或归位增材制造系统100的可移动组件(例如打印头106、可旋转反射器134、材料系统头122、成形结构118等)或其组合。在一些实现方式中，控制器110响应于接收到物体模型116而自动开始增材制造过程。
在图7中，方法700包括：在706处，设置打印头相对于成形结构的取向。例如，在打印头106或成形结构118是可移动的(例如，经由定向驱动器126)的实现方式中，设置打印头106和成形结构118的相对取向。在一些实现方式中，设置打印头106相对于成形结构118的取向包括从多个打印头106中选择在增材制造过程的特定部分期间要使用的特定的打印头106。设置打印头106相对于成形结构118的取向还或者替代地包括将打印头106移动到初始位置，定位与打印头106成工作关系的光源阵列120，或其组合。在一些实现方式中，打印头106相对于成形结构118的取向是固定的，并且在方法700中省略了在706处设置打印头106相对于成形结构118的取向的操作。
在图7中，方法700包括：在708，基于物体模型116，确定一个或多个物体的成形表面数据，以用于打印头106的成形覆盖。例如，控制器110执行切片应用以定义物体模型116的各个层。各个层对应于要融合以形成一个或多个物体102的成形介质108的层。在此实例中，成形表面数据对应于在打印头106的特定成形覆盖中要形成的一个或多个物体102的特定层(例如，截面部分)。在一些实现方式中，在另一计算装置执行切片应用之后，在控制器110处接收物体模型116，在这种情况下物体模型116指示要融合以形成一个或多个物体102的单独层。例如，物体模型116包括用于指导增材制造系统100的组件的操作的机器指令。在这样的实现方式中，从方法700中省略确定成形表面数据的操作。
方法700还包括：在710处，使材料输送设备140在成形结构118上放置一层成形介质。例如，材料系统头122在成形结构118上移动以分配和调平成形介质108的层。在一些实现方式中，材料输送设备140耦接至打印头106并与打印头106一起移动，在这种情况下，打印头106在成形结构118上移动以分配和调平成形介质108。
在图7中，方法700包括：在712处，从一个或多个传感器接收高度数据，该高度数据指示打印头106与成形介质108的上表面之间的距离。控制器110使用该高度数据来使得成形结构118、打印头106或两者移动，以在打印头106和成形介质108的上表面之间保持恒定的距离。可替代地，控制器110使用高度数据来预测每个光束124将传播的路径并使用预测的路径来控制光源阵列120、打印头驱动器128、可旋转反射器134或增材制造系统100的其他组件。在一些实现方式中，控制器110包括有关成形介质108、材料输送设备140或两者的信息，使控制器110能够在无需高度数据的情况下保持打印头106和成形介质108的上表面之间的恒定的距离。例如，控制器110包括校准数据，该校准数据指示材料输送设备140施加的成形介质108的层的厚度。在该实例中，在不接收高度数据的情况下，针对所施加的成形介质108的每层来调整打印头106与成形介质108的上表面之间的距离。
在图7中，方法700包括：在714，基于成形表面数据，确定用于光源阵列120的光源246的激活序列以形成一个或多个物体102的一部分(例如，一层)。基于以下一项或多项来确定光源246的激活序列：打印头106的位置(例如，与原始位置的偏移距离)、成形材料的物理属性(例如，熔化温度或烧结温度、热传递属性等)、一个或多个物体102的物理性质(例如，热传递性质、每个光源246产生的光束124的特性、可旋转反射器134的角位置、要融合的成形介质108的部分的位置等。在一些实现方式中，物体模型116包括机器指令，该机器指令指定了光源246的激活序列，在这种情况下，确定光源246的激活序列的操作从方法700中省略。
方法700还包括：在716处，控制打印头驱动器128使打印头106相对于成形介质108移动。在一些实现方式中，控制器110在打印头106移动时接收反馈数据。例如，反馈数据包括可旋转反射器134的角位置数据、打印头106的位置数据或两者。在其他实现方式中，控制器110基于由控制器110发送到打印头驱动器128、可旋转反射器134或两者的相应控制信号来确定(或估计)打印头106的位置、可旋转反射器134的角位置或两者。例如，打印头驱动器128包括步进马达，该步进马达响应于控制信号使打印头106移动校准距离。在该实例中，控制器110基于校准数据(指示校准的距离)和在最近在原始位置检测到打印头106之后发送到打印头驱动器128的控制信号来估计或计算打印头106的位置。控制器110执行类似的过程以估计每个可旋转反射器134的角位置。
方法700还包括：在718处，控制光源246的激活(例如，以在打印头106的成形覆盖期间实施光源246的激活序列)。例如，基于激活序列，独立地控制每个光源阵列120的每个光源246。以将光束304引导到成形介质108的目标部分上。控制每个光源阵列120的光源246，以在打印头106移动时将光束124导向可旋转反射器134。可旋转反射器134将光束124朝向成形介质108反射，以选择性地接触成形介质108，以从成形介质108形成一个或多个物体102的一部分(例如，一层)。每个光源阵列120能够并发或同时将多个光束124导向相应的可旋转反射器134。为了说明，在图3的实例中，来自单个光源阵列120的光束124在操作期间在一个或多个时间包括四个不同的光束304A-304D。在其他时间，同一光源阵列120会引导多于四个光束304或少于四个光束304。
在打印头106完成成形覆盖之后，将打印头106返回到原始位置以准备另一成形覆盖，或者使用打印头106进行另一成形覆盖，同时移回到原始位置(例如，使用第二组光源阵列或通过更改光源阵列相对于可旋转反射器的位置)。方法700包括在成形覆盖之后，在720处确定是否要执行随后的成形覆盖。如果要进行随后的成形覆盖，则为随后的成形覆盖重复一个或多个先前描述的操作。例如，在图7中，当要执行随后的成形覆盖时，方法700返回到706以设置要在随后的成形覆盖中使用的打印头106的取向。在另一实现方式中，方法700返回至710以施加成形介质108的另一层。
在一些实现方式中，当没有后续覆盖要执行时，方法700结束。在图7所示的实现中，当不执行后续覆盖时，方法700包括在722处执行一个或多个操作以重置增材制造系统100，例如使成形室返回到环境条件，去除成形介质108的未使用部分或准备成形室104以被再次接入和使用的其他操作。在一些实现方式中，成形室104在操作期间被固定(例如，锁定或闩锁)，在这种情况下，方法700还包括打开成形室104以使增材制造系统100的操作者能够接入成形室104，并且移出一个或多个物体102。
图8是计算系统800的框图。计算系统800可包括、被包括在或耦接到增材制造系统100。例如，计算系统800包括与图1的控制器110相对应的计算装置802。可替代地，计算装置802经由一个或多个通信接口804耦接至控制器110或与控制器110通信。在其他实现方式中，增材制造系统100的一个或多个组件或子系统包括子控制器(未示出)，其包括或对应于计算装置802。例如，一个或多个计算装置802包括在打印头106、环境设备112、材料处理设备114、材料系统头122、材料输送设备140、材料去除设备142或其组合中。
计算装置802包括一个或多个处理器806。在计算装置802内，一个或多个处理器806与系统存储器808、一个或多个存储装置810、一个或多个输入/输出接口812、一个或多个通信接口804，或其组合通信。
系统存储器808包括被实现为物理装置的非暂时性计算机可读介质，并且不仅仅是没有相关联的物理装置的信号(或多个信号)。系统存储器808包括易失性存储器装置(例如，随机存取存储器(RAM)装置)、非易失性存储器装置(例如，只读存储器(ROM)装置、可编程只读存储器和闪存)，或两者。系统存储器808包括操作系统814，该操作系统在一些实现方式中包括用于启动计算装置802的基本输入/输出系统以及使该计算装置802能够与用户、其他程序以及其他装置进行交互的完整操作系统。系统存储器808还包括一个或多个应用816(例如，指令)和程序数据818。程序数据818包括由应用816用来执行应用816的各个功能的数据。
在图8所示的实例中，应用816包括切片应用820，该切片应用820可由一个或多个处理器806执行以处理物体模型116以生成各个层(或切片)。各个层对应于物体模型116的横截面，并在增材制造系统100使用逐层增材制造过程成形一个或多个物体102时指导增材制造系统100的操作。
在图8中，应用816还包括一个或多个增材制造装置驱动器822，其包括可由一个或多个处理器806执行以控制增材制造系统100的组件的操作的指令。在一些实现方式中，一个或多个增材制造装置驱动器822可执行以将控制信号直接发送到增材制造系统100的各个组件或子系统。在其他实现方式中，一个或多个增材制造装置驱动器822可执行以生成机器指令(例如，G代码)并且将机器指令发送到增材制造系统100的控制器110。
在图8中，程序数据818包括物体模型116和校准数据824。校准数据824用于控制增材制造过程。例如，校准数据824用于基于打印头106的位置和特定的可旋转反射器134的角位置来确定将由特定光束304照射的成形介质108的一部分。在其他实例中，校准数据824指示由材料系统头122施加的成形介质108的层的厚度、与一个或多个光源246相关联的操作参数(例如，指示将要使用的脉冲宽度或占空比的参数)等。
一个或多个存储装置810包括非易失性存储装置，诸如磁盘、光盘、闪存装置或其组合。在一些实现方式中，一个或多个存储装置810包括可移动和不可移动存储器装置。在具体实现方式中，一个或多个存储装置810被配置为存储操作系统814、应用816、程序数据818或其组合。
在具体实现方式中，一个或多个处理器806被配置为执行存储在系统存储器808处的指令，诸如应用816。可执行所述指令以使一个或一个以上处理器806执行各种操作。例如，在其中计算机装置802对应于控制器110的实现方式中，操作包括但不限于：控制打印头驱动器128以相对于成形结构118移动打印头106，控制一个或多个可旋转反射器134将多个光束124重定向到成形介质，控制多个光源阵列120的光源246的激活、操作或激活和操作等。
一个或多个输入/输出接口812使计算装置802能够与一个或多个输入/输出装置826通信以促进用户交互。例如，一个或多个输入/输出接口812适于接收来自用户的输入，接收来自另一计算装置的输入或其组合。在一些实现方式中，输入/输出接口812符合一个或多个标准接口协议，包括串行接口(例如，通用串行总线(USB)接口或电气与电子工程师协会(IEEE)接口标准)、并行接口、显示适配器、音频适配器、自定义接口或其组合。在一些实现方式中，输入/输出装置826包括用户接口装置和显示器，包括按钮、键盘、指示装置、显示器、扬声器、麦克风、触摸屏和其他装置的某种组合。在一些实现方式中，一个或多个处理器806基于经由输入/输出接口812接收的用户输入来检测交互事件。另外，在一些实现方式中，一个或多个处理器806经由输入/输出接口812将显示发送给显示装置。
一个或多个通信接口804使计算装置802能够与一个或多个其他计算装置或控制器828通信。例如，在其中计算装置802对应于控制器110的实现方式中，一个或多个通信接口804使控制器110能够与增材制造系统100的其他组件830通信。作为另一实例，在其中计算装置802与控制器110不同并耦接到控制器110的实现方式中，一个或多个通信接口804使计算装置802能够与控制器110通信。
一个或多个通信接口804可包括有线以太网接口、IEEE 802无线接口、蓝牙通信接口、电气(或电力线)接口、光学或射频接口或其他有线接口、其他无线接口或其组合。其他计算机装置或控制器828可包括控制器110、增材制造系统100的其他组件826、主机、服务器、工作站、便携式计算机、电话、平板计算机或任何其他通信装置或组件，作为非限制实例。
此外，本公开包括根据以下项的实施方式：
项1.一种增材制造系统，包括：打印头，包括第一可旋转反射器和第二可旋转反射器；第一光源阵列，被配置为经由所述第一可旋转反射器将多个第一光束引导向成形介质；第二光源阵列，被配置为经由所述第二可旋转反射器将多个第二光束引导向所述成形介质；以及控制器，耦接至所述打印头、所述第一光源阵列和所述第二光源阵列，所述控制器配置为控制所述第一光束的激活和所述第二光束的激活以选择性地融合所述成形介质的一部分以从所述成形介质形成一个或多个物体。
项2.根据项1所述的增材制造系统，其中，所述第一光源阵列包括多个独立可控的光源。
项3.根据项1所述的增材制造系统，其中，所述第一光源阵列的第一光源被配置为产生具有第一特性的第一光束，并且所述第一光源阵列的第二光源被配置为产生具有第二特性的第二光束，所述第二特性不同于所述第一特性。
项4.根据项1所述的增材制造系统，还包括第二打印头，该第二打印头耦接至所述控制器并且相对于所述成形介质可移动，所述第二打印头与耦接到所述控制器的一组光源阵列处于工作关系。
项5.根据项1所述的增材制造系统，还包括定向驱动器，其耦接至所述控制器和支撑所述成形介质的成形结构，其中，所述控制器配置成向所述定向驱动器发送命令以旋转所述成形结构，以改变所述打印头相对于所述成形结构的移动方向。
项6.根据项1所述的增材制造系统，还包括耦接到所述打印头和所述控制器的定向驱动器，其中，所述控制器被配置为向所述定向驱动器发送命令，以调整所述打印头相对于支撑所述成形介质的成形结构的定向，以更改所述打印头相对于所述成形介质的移动方向。
项7.根据项1所述的增材制造系统，其中，当所述打印头相对所述成形介质移动时，所述第一光源阵列和所述第二光源阵列不随所述打印头一起移动。
项8.根据项1所述的增材制造系统，其中，当所述打印头相对所述成形介质移动时，所述第一光源阵列和所述第二光源阵列与所述打印头一起移动。
项9.根据项1所述的增材制造系统，其中，所述第一可旋转反射器被配置为在第一路径中将所述第一光束重定向朝向所述成形介质，并且其中，所述第二可旋转反射器被配置为在第二路径中将所述第二光束重定向朝向所述成形介质。
项10.根据项9所述的增材制造系统，其中，所述第一路径的一部分与所述第二路径的一部分重叠。
项11.一种用于增材制造的系统，该系统包括：配置成相对于成形结构移动的打印头；耦接至所述打印头的可旋转反射器，所述可旋转反射器被配置为使导向所述可旋转反射器的光束重定向在所述成形结构上的成形介质上；光源阵列，每个光源阵列配置成将光束引导到可旋转反射器中的相应可旋转反射器；以及耦接到打印头、每个光源阵列以及可旋转反射器的控制器，其中，所述控制器被配置为控制来自所述光源阵列的光束经由可旋转反射器施加到所述成形介质以控制从成形介质形成一个或多个物体。
项12.根据项11所述的系统，还包括耦接到所述控制器的定向驱动器，其中，所述定向驱动器被配置为改变所述打印头相对于所述成形结构的取向。
项13.根据项11所述的系统，其中，所述可旋转反射器包括多边形镜。
项14.根据项11所述的系统，其中，每个所述光源阵列包括多个独立可控的光源。
项15.一种增材制造的方法，该方法包括：经由控制器控制打印头驱动器以相对于成形结构移动打印头，其中，所述打印头包括可旋转反射器，每个可旋转反射器配置成将导向所述可旋转反射器的多个光束重定向在所述成形结构上的成形介质上；和经由所述控制器控制光源阵列的激活，以在所述打印头移动时将光束引导到所述可旋转反射器上，其中，所述可旋转反射器将所述光束朝向所述成形介质反射以选择性地接触所述成形介质，以从所述成形介质形成一个或多个物体的第一部分，并且其中，每个光源阵列被配置为将多个光束引导到所述可旋转反射器中的相应可旋转反射器。
项16.根据项15所述的方法，其中，特定光源阵列包括多个光源，并且其中，控制所述特定光源阵列，以在所述打印头移动时将所述光束引导到所述可旋转反射器上包括：选择性地激活所述多个光源中的特定光源以融合所述成形介质的一部分。
项17.根据项16所述的方法，其中，控制所述特定光源阵列，以在所述打印头移动时将所述光束引导到所述可旋转反射器进一步包括：选择性地激活所述多个光源中的另一特定光源，以在融合所述成形介质的所述部分之前预热所述成形介质的所述部分。
项18.根据项16所述的方法，其中，控制所述特定光源阵列，以在所述打印头移动时将所述光束引导到所述可旋转反射器进一步包括：选择性地激活所述多个光源中的另一特定光源，以在融合所述成形介质的所述部分之后，控制所述成形介质的所述部分的冷却速率。
项19.根据项16所述的方法，其中，控制所述特定光源阵列，以在所述打印头移动时将所述光束引导到所述可旋转反射器进一步包括：选择性地激活所述多个光源中的另一特定光源，以修整由所述成形介质形成的一个或多个物体的边缘。
项20.根据项15所述的方法，还包括：基于一个或多个物体的成形表面数据，确定所述光源阵列的光源的激活序列；接收指示所述打印头相对于所述成形介质的位置的位置数据；以及接收所述可旋转反射器的角位置数据，其中，控制所述光源阵列的激活包括基于所述位置数据和所述角位置数据来实现所述激活序列。
项21.一种用于增材制造的系统，该系统包括：第一打印头，被配置为相对于成形结构沿第一方向移动；第一可旋转反射器，耦接至所述第一打印头，所述第一可旋转反射器配置成使导向所述第一可旋转反射器的光束重定向在所述成形结构上的成形介质上；具有光源的光源阵列，所述光源阵列被配置为将来自所述光源的光束引导到所述第一可旋转反射器；和耦接至所述第一打印头并耦接至所述光源阵列的控制器，所述控制器被配置为控制来自所述光源阵列的光束经由所述第一可旋转反射器施加到所述成形介质以控制从所述成形介质形成一个或多个物体。
项22.根据项21所述的增材制造系统，还包括具有第二可旋转反射器的第二打印头，所述第二打印头配置为相对于所述成形结构在第二方向上移动，所述第二方向与所述第一方向不同，其中，所述光源阵列可从与所述第一可旋转反射器具有工作关系的第一位置移动到与所述第二可旋转反射器具有工作关系的第二位置。
尽管1至图8中的一个或多个可示出根据本公开的教导的系统、设备和/或方法，本公开不限于这些示出的系统、设备和/或方法。如本文中图示或描述的图1至图8中的任何一个的一个或多个功能或组件可与图1至图8中的另一个的一个或多个其他部分组合。因此，在不脱离本公开的教导的情况下，本文描述的任何单个实现方式都不应被解释为限制，并且本公开的实现方式可适当地组合。作为实例，参考图7描述的一个或多个操作可以是可选的，可与另一操作至少部分地同时执行，和/或可以以与所示或所描述的顺序不同的顺序执行。
本文描述的实例的说明旨在提供对各种实现方式的结构的一般理解。这些说明并不旨在用作对利用本文中描述的结构或方法的设备和系统的所有元件和特征的完整描述。在回顾本公开后，许多其他实现方式对于本领域技术人员而言可能是显而易见的。其他实现方式可被利用并从本公开中得出，使得可在不脱离本公开范围的情况下进行结构和逻辑上的替换和改变。例如，可以以与图中所示的顺序不同的顺序来执行方法操作，或者可省略一个或多个方法操作。因此，本公开和附图应被认为是说明性而非限制性的。
此外，尽管本文中已经图示和描述了特定实例，但是应当理解，被设计为实现相同或相似结果的任何后续布置可代替所示的具体实现方式。本公开旨在覆盖各种实现方式的任何和所有随后的修改或变化。通过阅读说明书，以上实现方式的组合以及本文中未具体描述的其他实现方式对于本领域技术人员将是显而易见的。
本公开的摘要是在理解为不会用于解释或限制权利要求的范围或含义的前提下提交的。另外，在前述详细说明中，为了使本公开精简，可将各种特征组合在一起或在单个实现方式中进行描述。以上描述的实例说明但不限制本公开。还应该理解，根据本公开的原理，许多修改和变化是可能的。如以下权利要求所反映的，所要求保护的主题可针对少于所公开的实例中的任何实例的所有特征。因此，本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (15)

1.一种增材制造系统(100)，包括：
打印头(106)，包括第一可旋转反射器(134A)和第二可旋转反射器(134B)；
第一光源阵列(120A)，被配置为经由所述第一可旋转反射器(134A)将多个第一光束(124A)引导向成形介质(108)；
第二光源阵列(120B)，被配置为经由所述第二可旋转反射器(134B)将多个第二光束(124B)引导向所述成形介质(108)；和
控制器(110)，耦接至所述打印头(106)、所述第一光源阵列(120A)和所述第二光源阵列(120B)，所述控制器(110)配置为控制所述第一光束(124A)的激活和所述第二光束(124B)的激活以选择性地融合所述成形介质(108)的部分以从所述成形介质(108)形成一个或多个物体(102)。
2.根据权利要求1所述的增材制造系统(100)，其中，所述第一光源阵列(120A)包括多个独立可控的光源(246)。
3.根据权利要求1所述的增材制造系统(100)，其中，所述第一光源阵列(120A)的第一光源(246A)被配置为产生具有第一特性的第一光束(304A)，并且所述第一光源阵列(120A)的第二光源(246B)被配置为产生具有第二特性的第二光束(304B)，所述第二特性不同于所述第一特性。
4.根据权利要求1所述的增材制造系统(100)，还包括第二打印头(106B)，所述第二打印头(106B)耦接至所述控制器(110)并且相对于所述成形介质(108)能够移动，所述第二打印头(106B)与耦接到所述控制器(110)的一组光源阵列(244B)处于工作关系。
5.根据权利要求1所述的增材制造系统(100)，还包括定向驱动器(126)，所述定向驱动器耦接至所述控制器(110)和支撑所述成形介质(108)的成形结构(118)，其中，所述控制器(110)配置成向所述定向驱动器(126)发送命令以旋转所述成形结构(118)，以改变所述打印头(106)相对于所述成形结构(118)的移动方向。
6.根据权利要求1所述的增材制造系统(100)，还包括耦接到所述打印头(106)和所述控制器(110)的定向驱动器(126)，其中，所述控制器(110)被配置为向所述定向驱动器(126)发送命令，以调整所述打印头(106)相对于支撑所述成形介质(108)的成形结构(118)的定向，以改变所述打印头(106)相对于所述成形介质(108)的移动方向。
7.根据权利要求1所述的增材制造系统(100)，其中，当所述打印头(106)相对所述成形介质(108)移动时，所述第一光源阵列(120A)和所述第二光源阵列(120B)不随所述打印头(106)一起移动。
8.根据权利要求1所述的增材制造系统(100)，其中，当所述打印头(106)相对所述成形介质(108)移动时，所述第一光源阵列(120A)和所述第二光源阵列(120B)随着所述打印头(106)一起移动。
9.根据权利要求1所述的增材制造系统(100)，其中，所述第一可旋转反射器(134A)被配置为在第一路径(138A)中将所述第一光束(124A)重定向为朝向所述成形介质(108)，并且其中，所述第二可旋转反射器(134B)被配置为在第二路径(138B)中将所述第二光束(124B)重定向为朝向所述成形介质(108)。
10.一种增材制造的方法(700)，所述方法包括：
经由控制器(110)控制(716)打印头驱动器(128)以使打印头(106)相对于成形结构(118)移动，其中，所述打印头(106)包括可旋转反射器(134)，每个所述可旋转反射器(134)配置成将导向所述可旋转反射器(134)的多个光束(124)重定向在所述成形结构(118)上的成形介质(108)上；和
经由所述控制器控制(718)光源阵列(120)的激活，以在所述打印头(106)移动时将光束(124)引导到所述可旋转反射器(134)上，其中，所述可旋转反射器(134)将所述光束(124)朝向所述成形介质(108)反射以选择性地接触所述成形介质(108)，以从所述成形介质(108)形成一个或多个物体(102)的第一部分，并且其中，每个所述光源阵列(120)被配置为将多个光束(304)引导到所述可旋转反射器(134)中的相应可旋转反射器(134)处。
11.根据权利要求10所述的方法(700)，其中，特定光源阵列(120)包括多个光源(246)，并且其中，控制所述特定光源阵列(120)以在所述打印头(106)移动时将所述光束(124)引导到所述可旋转反射器(134)上包括：选择性地激活所述多个光源(246)中的特定光源(246B)以融合所述成形介质(108)的部分。
12.根据权利要求11所述的方法(700)，其中，控制所述特定光源阵列(120)，以在所述打印头(106)移动时将所述光束(124)引导到所述可旋转反射器(134)处进一步包括：选择性地激活所述多个光源(246)中的另一特定光源(246A)，以在融合所述成形介质(108)的所述部分之前预热所述成形介质(108)的所述部分。
13.根据权利要求11所述的方法(700)，其中，控制所述特定光源阵列(120)以在所述打印头(106)移动时将所述光束(124)引导到所述可旋转反射器(134)处进一步包括：选择性地激活所述多个光源(246)中的另一特定光源(246C)，以在融合所述成形介质(108)的所述部分之后，控制所述成形介质(108)的所述部分的冷却速率。
14.根据权利要求11所述的方法(700)，其中，控制所述特定光源阵列(120)以在所述打印头(106)移动时将所述光束(124)引导到所述可旋转反射器(134)处进一步包括：选择性地激活所述多个光源(246)中的另一特定光源(246D)，以修整由所述成形介质(108)形成的所述一个或多个物体(102)的边缘。
15.根据权利要求10所述的方法(700)，还包括：
基于所述一个或多个物体(102)的成形表面数据，确定所述光源阵列(120)的光源(246)的激活序列；
接收指示所述打印头(106)相对于所述成形介质(108)的位置的位置数据；和
接收所述可旋转反射器(134)的角位置数据，其中，控制所述光源阵列(120)的激活包括基于所述位置数据和所述角位置数据来执行所述激活序列。
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