CN114054770A - 用于金属合金的激光器粉末床融合处理的激光器阵列 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于金属合金的激光器粉末床融合处理的激光器阵列。通过使用第一热源向粉末床中的第一多个金属颗粒施加热量来增材制造物体的系统和方法，其中第一热源是被构造成阵列的多个热源中的一个，并且第一热源产生第一熔池。使用所述阵列中的所述多个热源中的第二热源同时向所述粉末床中的第二多个金属颗粒施加热量以产生第二熔池。第一多个金属颗粒与第二多个金属颗粒分开一段距离，其中控制该距离和来自每个热源的热量的量以产生尺寸更大且包围第一熔池和第二熔池的组合熔池。允许组合熔池固化以形成物体。

Description

用于金属合金的激光器粉末床融合处理的激光器阵列

技术领域

本申请涉及用于金属合金的激光器粉末床融合处理的激光器阵列。

背景技术

近年来，已经开发了能够相对容易地生产具有复杂形状的三维(3D)成形的物体的用于增材制造的各种方法。增材制造的一个示例是允许层压层之间的高成形精度和高结合强度的粉末床融合。这样，粉末床融合方法不仅可以用于制造用于确认最终产品的形状或性能的原型，而且可以用于制造最终产品。

在粉末床融合中，通过在厚度方向上精细分割三维成形的物体来限定成形的物体层，这通常被称为分层或切片。为了开始构建，将包含颗粒的粉末材料(包括树脂材料或金属材料)平坦地摊开以形成薄层，用激光器照射薄层上的期望位置，并且选择性地烧结或熔化包含粉末材料的颗粒以使其彼此结合(下文中通过烧结或熔化所进行的颗粒的结合简称为“融合”)以形成限定层中的一个。根据层的限定，粉末材料进一步在由此形成的层上摊开，并用激光器照射以选择性地融合包含在粉末材料中的颗粒，从而形成下一个成形的物体层。通过重复该过程并层压成形的物体层，具有期望形状的三维成形的物体被制造。

在粉末床融合(L-PBF)中激光器的控制导致使用传统的单个激光光斑功率递送产生的熔池的挥发性质。单个激光光斑方法的其它固有缺点是穿孔、由于固化的熔池几何形状而导致的层之间的融合不足、产生飞溅和烟雾等。因此，在该传统方法中，在小尺寸的光斑中的高线性能量密度的集中导致被施加到粉末层上的过度能量集中，从而引起导致缺陷的挥发熔池。最常见的缺陷是穿孔，其中传导熔化模式改变成其中熔化金属蒸发并在构造内产生孔隙的状况，从而允许能量渗透到比传导模式中深得多的深度，由此在快速固化期间捕获所产生的孔隙。当熔池没有充分地与先前的层或线重叠时，也会发生融合缺陷，从而导致未熔化区域。经由单个光斑的高度集中的能量还导致在快速熔化和快速固化期间产生热梯度，从而在制造的部件中引起残余应力。这些应力在加工期间或之后可导致畸变甚至裂纹。

需要执行挥发性较小的粉末床融合并且使部件的制造更可控且更可靠。

发明内容

一些实现方式包括用于增材制造物体的方法。该方法包括使用第一热源向粉末床中的第一多个金属颗粒施加热量，其中，第一热源是被构造成阵列的多个热源中的一个，并且第一热源产生第一熔池。该方法还包括使用阵列中的多个热源中的第二热源同时向粉末床中的第二多个金属颗粒施加热量以产生第二熔池。第一多个金属颗粒与第二多个金属颗粒分开一段距离，其中，控制该距离和来自每个热源的热量以产生尺寸更大且包围(encompass)第一熔池和第二熔池的组合熔池。该方法还包括允许组合熔池固化以形成物体。

一些实现方式包括增材制造系统，所述增材制造系统包括被构造成接纳金属颗粒的涂层的粉末床和至少包括第一热源和第二热源的热源阵列。第一热源被构造成向涂层中的第一多个相邻金属颗粒施加热量以产生第一熔池，并且第二热源被构造成向涂层中的第二多个相邻金属颗粒施加热量以产生第二熔池。第一多个相邻金属颗粒与第二多个相邻金属颗粒分开一段距离。控制该距离和来自每个所述热源的热量的量以产生尺寸更大且包围第一熔池和第二熔池的组合熔池。

一些实现方式包括一个或多个计算机存储装置，所述计算机存储装置具有存储在其上的计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于在增材制造期间操作热源，所述计算机可执行指令在由计算机执行时使所述计算机执行操作，所述操作包括使用第一热源向粉末床中的第一多个金属颗粒施加热量。第一热源是被构造成阵列的多个热源中的一个，第一热源产生第一熔池。所述操作还包括使用所述阵列中的所述多个热源中的第二热源同时向所述粉末床中的第二多个金属颗粒施加热量以产生第二熔池。第一多个金属颗粒与第二多个金属颗粒分开一段距离。控制该距离和来自每个热源的热量以产生尺寸更大并且包围第一熔池和第二熔池的组合熔池。所述操作还包括允许所述组合熔池固化以形成所述物体。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中，相同标号在所有附图中表示相同部件，其中：

图1示出了根据本公开的示例的使用热源阵列的粉末床融合增材制造(AM)系统。

图2示出了根据本公开的另一示例的使用热源阵列的粉末床融合AM系统。

图3示出了根据本公开的示例的激光器阵列。

图4示出了根据本公开的另一示例的激光器阵列。

图5示出了根据本公开的示例的使用阵列热源的粉末床融合AM系统的操作。

图6示出了使用不同热源阵列布置形成的熔池的熔化深度。

图7示出了根据本公开的示例产生的热光斑构造。

图8示出了根据本公开的示例的具有由热源产生的八个热光斑的热光斑构造。

图9示出了根据本公开的示例的用于产生热光斑的不同功率构造。

图10是根据本公开的示例的用于增材制造物体的方法的流程图。

图11是示出根据实现方式的用于飞行器制造和维修的方法的流程图。

图12是根据本公开的示例的飞行器的示意性立体图。

图13是示出根据本公开的示例的计算设备的功能方框图。

贯穿附图，对应的附图标记表示根据各种示例的对应部件。

应当注意，附图的一些细节已经被简化并且被绘制以便于理解本教导而不是维持严格的结构精度、细节和比例。

具体实施方式

当结合附图阅读时，将更好地理解前面的发明内容以及某些实施方式的下面的详细描述。如本文所用，以单数叙述且前面有词语“一”或“一个”的元件或步骤应理解为不一定排除元件或步骤的复数。此外，对“一个实施方式”、“一个构造”、“一个示例”或“一个实现方式”的引用不旨在被解释为排除也结合了所叙述的特征的附加实施方式、构造、示例或实现方式的存在。此外，除非明确地相反地陈述，否则“包括”或“具有”具有特定性能的一个元件或多个元件的实施方式可包括不具有该性能的附加元件。

尽管使用了诸如“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“竖直”等的各种空间和方向术语来描述本公开的发明性方面，但是应当理解，这些术语仅相对于附图中所示的定向使用。该定向可以被颠倒、旋转或以其它方式改变，使得如果该结构被翻转180度，则顶侧变为底侧，如果该结构被枢转90度，则顶侧变为左侧或右侧，等等。

本公开的实现方式包括用于粉末床融合AM工艺的热源(例如激光器)阵列。所公开的阵列布置(直接被施加到粉末床上或投射到粉末床上)被构造成用于处理金属合金，特别是用于处理钛和钛合金。

阵列图案的一些实现方式允许用于熔化金属粉末的改善的热分布，包括消除或减少单个激光光斑方法的问题中的一些。另外，本公开允许激光器阵列利用由阵列中的各个激光光斑产生的潜在热量，而不是允许在单个激光光斑处理期间发生的快速耗散。结果，可以实现提高的熔化速率。

一般而言，本公开的示例提供了在指定或限定的阵列图案/几何形状内紧密靠近的多个激光光斑的递送或投射以控制熔池稳定性，这可以解决传统方法的基本缺点，同时提供允许无缺陷处理的良好控制的熔池。阵列区域内的共享热量还允许L-PBF工艺的生产率增加以及可能使用更宽的粉末级分分布(powder fraction distribution)。

图1示出了根据本公开的示例的使用阵列热源的粉末床融合AM系统100。应当理解，AM系统100的实现方式仅是为了说明而示出的，并且其它实现方式可以与本文所述的激光器阵列构造和激光器控制方法结合使用。也就是说，不同类型和布置的粉末床融合系统可与本公开一起使用。

在所示的示例中，粉末床融合AM系统100包括热源，被示出为激光器系统102，所述激光系统被构造为激光器阵列，如图3中更详细地示出的。激光器系统102仅为了说明而示出，并且可以使用能够产生足够能量的射束或热量区域以熔化粉末的其它合适的热源。在一个示例中，粉末床融合AM系统100包括一个或多个光学部件，所述一个或多个光学部件被示出为反射镜104(例如，具有聚焦能力的倾斜反射镜)，以将来自激光器系统102的辐射引导到构建空间108的目标位置106以构建物体110。粉末床融合AM系统100还包括粉末递送系统112，该粉末递送系统被构造成存储粉末114并将粉末114递送到用于制造物体110的构建空间108，例如通过产生多个熔池118和120，如本文更详细地描述的。在一些示例中设置撒布机116，并且所述撒布机被构造成将粉末114从粉末递送系统112撒布到构建空间108。

图2是AM系统的另一个示例，所述AM系统被示出为粉末进给AM系统200，其中实现了根据本公开构造的热源。再次，图2是非排他性示例，并且被构造成执行和/或促进本文描述的方法。AM系统200通常包括具有沉积装置202的增材制造机。沉积装置202可选地包括库存材料供应装置204(例如，用于粉末进给或线进给系统)。库存材料供应装置204将原材料(例如，至少一种基础合金)提供到沉积装置202的增材制造头。例如，材料从设置在增材制造头中的一个或多个材料输出装置喷出。一个或多个材料输出部可包括各种构造，例如孔、喷嘴等。制造头的一个或多个材料输出装置可以包括与激光输出装置中的一个或多个的连结或会聚处对准的孔，如本文更详细描述的。因此，在一个实现方式中，将基础合金(例如，钛)提供至粉末进给系统。基部托盘210承载库存材料供应装置222(例如，诸如用于粉末床系统)。

在一个实现方式中，并且还参照图3，根据本文所述的方法形成熔池包括将基础合金的至少一部分(例如，第一和第二多个金属颗粒或部分金属颗粒)暴露于聚焦能量(例如，多个热源)的多个射束。聚焦能量的示例包括电子射束、激光射束和热辐射。在该所示的示例中，激光源224(其可以被实现为类似于图1的激光器系统102)诸如使用激光器阵列300(在图3中示出)来产生多个激光射束，并且经由增材制造激光头302的激光输出装置来发送激光射束以用于发射。从激光输出装置发射的激光射束被集中到多个连结或会聚处。因此，在一些示例中，沉积装置202包括用于将能量发射到由材料供应装置提供的原料的能量源。在一种构造中，沉积装置202提供来自能量源的能量的聚焦射束，以由库存材料供应装置204、222提供的原料形成多个熔池。例如，原材料从一个或多个材料输出装置被释放并且进入激光输出装置的连结或会聚，在所述连结或会聚处所提供的材料/原料的至少一部分被熔化以形成熔池。在一些示例中，激光输出装置作为热源工作以同时施加热量以产生多个熔池。如更详细地描述的，本公开考虑了不同的激光器阵列构造和激光器移动控制。

在操作中，使用AM工艺，熔池的至少一部分是逐层沉积的。也就是说，沉积层206形成在基部托盘210上。在一些示例中，沉积层206以预定图案沉积，并在形成处理中制品208的过程中冷却。换句话说，在一个示例中包括具有激光器阵列304的增材制造激光头302的激光源224相对于正被形成的产品前进时，一旦材料离开焊池，例如在被沉积到基底上或沉积到先前沉积的熔池材料层上之后，熔池的熔化材料开始冷却和硬化(即，固化)。

为了帮助在基部托盘210上形成层206，在一个实现方式中，沉积装置202沿着横向台212平移，并且基部托盘210沿着轴向或竖直台214平移。AM系统200可选地包括包围沉积装置202、基部托盘210和所形成的层206的制造腔室216。应当理解，本公开考虑了一个或多个不同部件的不同类型和构造或移动。例如，激光器阵列304可操作以在一个或多个方向上以及以不同的速度一起(或独立地)移动。

在一个示例中，沉积装置202被构造成移动远离基部托盘210和在处理中制品208，留下用于非接触的畅通路径。另外或替代地，沉积装置202为处理中制品208的一部分提供畅通路径，并且可以相对于处理中制品208移动，以顺序地暴露处理中制品208的所有部分。包括其部件中的一个或多个的AM系统200由控制器218控制，在一些示例中，该控制器被构造为计算机220。控制器218协调沉积装置202(和其它部件)的操作，并且可被编程为执行本文所示和所述的任何制造方法(例如，使用双轴台架系统)。

应当注意，增材制造装置可以是可用的或可修改的，以在与沉积装置相同的腔室中完成部件的形成。熔化可以包括暴露于电子射束、等离子体、电弧、激光能量、接触火焰等。基础合金的示例包括金属/金属合金，例如钛基合金。钛合金粉末的示例包括，但不限于，称为Ti-6Al-4V的钛粉末，所述钛粉末含有大约90％的钛与大约6％的铝和大约4％的钒的合金。

用于各种示例的基础合金可以以线、粉末或液体或其组合的形式提供。基础合金线可以任何尺寸或尺寸的组合提供而不受限制，例如由AM系统200使用。在一个示例中，基础合金线以高达八分之一英寸的尺寸提供。粉末可以包含一种或多种基础合金颗粒。基础合金颗粒可以以任何尺寸或尺寸的组合提供，而没有限制。例如，该原始基础合金可以是粉末形式，包括尺寸从大约10微米至大约250微米，如从大约45微米至大约105微米，包括从大约10微米至大约45微米的颗粒。在该尺寸范围内提供的基础合金颗粒提供了更好的流动性和更容易的熔化，导致更均匀分布的粉末和更均匀分布的修改的合金化学性能。因此，虽然许多处理系统，例如激光器或电子射束系统被构造成熔化具有尺寸在约10微米至约250微米范围内的颗粒的粉末，但也可以使用其它尺寸。基础合金颗粒可以以任何形状或形状的组合提供，而没有限制。例如，原始基础合金颗粒可以是粉末形式，包括球形、海绵状、片状等的颗粒。

在各种示例中，由激光器阵列304产生的热量被控制以有效地形成多个熔池。也就是说，激光器阵列304被构造为产生足以熔化基础合金颗粒的热量的热源。

在所示的示例中，激光器阵列304相对于彼此并且沿着增材制造激光头302的定位是可单独且独立地调节的。例如，如图3中所示，螺钉306、308和312被构造成调节增材制造激光头302的每个激光器310。在该示例中，螺钉308是水平螺钉或侧螺钉，所述螺钉是可调节的以将激光器310中的每一个锁定到增材制造激光头302。也就是说，螺钉308允许激光器310在增材制造激光头302上的联接和“粗略”定位。示出为竖直螺钉的螺钉306允许“精细”调整激光器310在增材制造激光头302中的定位。因此，激光器阵列304的激光器310被构造成用于相对于彼此并且在增材制造激光头302内精确定位。螺钉312允许激光器向内和向外移动。在一个示例中，对于120微米(μm)的射束直径，螺钉306、308和312允许x方向调节、y方向调节和z方向调节，以将激光器定位在10μm最大误差内。因此，在所示示例中，螺钉306和308允许激光器300的定位的可变调节(例如，改变激光器300中的一个或多个的对准)。

因此，设置多个不同的螺钉306和308以允许在不同的方向或轴线上调节激光器304。在一个示例中，激光头302包括允许在x方向、y方向和z方向上调节的多个螺钉。

应当理解，本公开设想了不同的调节机构。也就是说，调节机构可包括机械部件、电气部件、光学部件或它们的组合。在一些示例中，用于调节激光器300的调节机构包括可通过编程控制的致动器。在具有致动器的一个构造中，控制器218被编程为诸如基于特定应用来控制激光器300的定位(例如，改变激光器300的位置)。应当注意，可以在AM操作之前、期间和/或之后调节激光器300。因此，本公开设想在不同时间并且使用可以允许自动调节、半自动调节和/或手动调节的不同控制机构的调节。例如，在一种构造中，在AM操作之前对激光器306的物理定位进行手动调节以限定固定阵列。此后，使用光学技术中已知的光学器件和光学控制装置进行诸如激光射束的相对位置的调节。在一个示例中，光学窗口被使用并被构造成用于移动以调节由激光器306产生的激光射束中的一个或多个的方向。

在一些示例中，设想附加的调节，例如激光器310的倾斜调节。然而，在另外的示例中，激光器310中的每一个的倾斜角由增材制造激光头302的构造(例如，激光器310的对准位置)固定。

设想用于调节的不同构造，例如图4中所示的调节装置450。在该示例中，螺钉452和454是可单独地和独立地调节的，以改变保持激光准直器458的激光准直器保持器456的定位，该激光准直器准直诸如由激光器310(图3中所示)产生的一个或多个激光射束。在所示的构造中，螺钉452和454是可调节的，以使激光准直器458绕球窝接头460旋转(由箭头R所示)。也就是说，螺钉452和454允许激光准直器保持器456的移动，该激光准直器保持器使激光准直器458如图4中所见向左或向右旋转。因此，在一些示例中，激光光斑位置的调节可以经由螺钉452和454进行，该螺钉直接将力施加在激光准直器保持器456(例如，激光准直器保持管)上和/或支承在45度元件上以水平和竖直地分布锁定力。

在一些示例中可以执行附加的调节。例如，在一种布置中，激光准直器保持器456还被构造成允许激光准直器458如图4中所见的那样上下平移移动(由箭头T所示)。也就是说，激光准直器保持器456被构造成允许激光准直器458在其中纵向移动。激光准直器458的移动可使用任何合适的致动器和控制装置来完成，所述致动器和控制装置示出为控制臂462和锁定齿464，所述控制臂和锁定齿移动激光准直器458并将激光准直器458固定在激光准直器保持器456内的固定位置。

应当理解，不同类型和种类的调节机构可以用于引起不同类型和种类的移动，诸如以允许激光器310的不同定位和定向。因此，各种示例允许单独调节激光器310，以及所有激光器310的光斑尺寸和位置，例如在用于改变其X、Y和/或Z位置的机构中。

还应当理解，设想激光器的不同构造。例如，虽然激光器阵列304被示出为具有被构造为两行四个激光器310的八个激光器310，但是本公开设想了不同的构造。例如，不同数量的激光器310可以用于附加或更少的行。也就是说，可以使用不同形状和尺寸的激光器310的构造(例如，激光器310的不同几何形状)。例如，图5示出了激光器阵列400，所述激光器阵列被构造为与粉末床融合AM系统一起使用的热源。激光器阵列400排列在相对于构建空间402移动(如箭头所示)的单个列中。在一些示例中，被构造为热源的激光器阵列400是固定的，并且构建空间是可移动的。如图5中所示，激光器阵列400包括发射六个激光射束404的六个激光器404，所述六个激光射束产生多个熔池，在一些示例中所述多个熔池随后组合成较大熔池。应当理解，激光器阵列400的移动可以在时间和空间上变化，诸如在不同方向上和以不同速度移动。激光器阵列400的移动可以包括简单的线性移动或更复杂的移动，例如移位或旋转/枢转移动。

此外，激光器310的不同几何结构可以包括不同的一维(1D)、二维(2D)和三维(3D)布置。激光器310的不同几何形状可以包括对称地和/或非对称地对准、偏移、移位、交错等的激光器310。也就是说，本公开设想了激光器310的各种不同的形状、尺寸、位置、定向等。

图6示出了熔化深度对比的曲线图500，其示出了不同热源阵列布置的熔池的程度。使用五个激光器的一维阵列的单次通过来产生熔池502，并且使用单个激光器的五次通过来产生熔池504。熔池502和504示出了由每个热源阵列布置形成的熔化形式的横截面。也就是说，熔池502由五个平行激光器形成，熔池504由进行五次通过(在不同时间下)的单个激光器形成。如可以看到的，由五次单独的单个激光器通过产生的熔池504的横截面面积的总和(由对应的线所对着的面积的总和)远小于通过使五个激光器的间隔开的同时线性阵列通过所获得的熔池502的横截面面积(由对应的线所对着(subtend)的面积)。因此，本公开在一些示例中产生扩大的熔池，这在比使用单个激光器更短的时间段内实现(例如，激光射束的靠近允许比在多次通过中操作的单个射束更快的熔化)。

在各种示例中，并且如从观察曲线图500应当理解的，本公开由此还提供如由熔化等温线所示的热共享。应注意，熔池502和504示出了与深度匹配的速度。

激光器阵列的不同构造600在图7中示出。应当注意，虽然该图示出了由具有八个激光器的激光器阵列产生的热光斑构造，但是可以使用不同数量的激光器，包括奇数和偶数数量的激光器。不同的热光斑构造对应于以与热源类似的图案布置的激光器以产生热光斑。也就是说，产生热光斑的激光器的几何形状被布置成与所产生的热光斑612相同的几何形状(例如，定向)。

更具体地说，图7示出了602处所示的8×1构造、604处所示的4×2构造、606处所示的3×2×3构造、608处所示的2×4构造和610处所示的1×8构造。可以使用不同几何形状的激光器来产生其它热光斑构造。例如，对于四个热光斑构造，热光斑可以被布置成4×1、2×2或1×4构造。因此，本公开设想了具有多个行和列的构造，所述行和列可以是不同的数量的，诸如以限定非对称构造或非矩形构造(例如，两行均具有第一数量的激光器，一行具有第二不同数量的激光器)。即，不同的行和/或列，或行和/或列的子集，可以在其中具有不同数量的激光器。在一些示例中，设置不同数量的激光器的交替的行和/或列。在其它示例中，具有不同数量的激光器的行/列设置成不同的非重复或非交替构造。

应当理解，热光斑612的特性和性能可以基于激光器的操作构造和参数而变化。例如，由激光器产生的温度和激光器之间的距离(或对应产生的热光斑612之间的距离)可基于热光斑612的期望或需要的图案或几何形状(包括热光斑612的尺寸、它们之间的间距、温度等)而改变。因此，通过改变激光器的操作参数或激光器的物理布置，热光斑612的特性和性能被调节，这导致所产生的熔池的不同特性或性能(例如，熔池的大小、产生熔池的时间等)。

例如，图8示出了根据本公开的示例的热光斑构造700，所述热光斑构造包括由布置成两列四行(2×4)的多个热源(例如，激光器)产生的八个热光斑710。热源的布置限定了热光斑710的几何形状，在一些示例中包括列间隔702、行间隔704和光斑直径706。也就是说，热光斑构造700的几何形状的性能由产生热光斑710的激光器的几何形状限定。在操作中，热光斑构造700可在扫描方向708上移动，如箭头所示。然而，应当理解，可以设想不同的扫描方向。而且，在如本文所述选择参数的情况下，热光斑710是非重叠的。

此外，激光器的操作特性可以被调节，例如以提供如图9所示的热光斑的不同功率构造800。也就是说，不同行和/或列的激光器(或单个激光器)的功率可以被调节以限定不同的功率构造800，或其它构造。在所示的示例中，构造802在前列808中(比在后列810中)提供更高的功率，矩形构造804在列808和810两者中提供相等的功率，并且构造806在前列808中(比在后列810中)提供更低的功率。因此，由不同列和/或行中的激光器产生的相对热量可以根据要求或需要通过调节产生热光斑的激光器的一个或多个性能来调节。在一个示例中，限定了每列中以全功率操作的激光器的最小和最大功率水平(例如，40瓦(W)和400W)。功率水平也可以例如基于粉末库存的进给速率来调节。在一个示例中，对于较低的进给速率，例如66毫米/秒(mm/s)，使用1.6焦耳(J)/mm的功率水平，导致105W的总功率。然而，考虑了其它功率水平和进给速率组合。例如，在一些示例中使用218mm/s和1.66J/mm的功率水平，导致363W的总功率，或者在其它示例中使用443mm/s和0.86焦耳J/mm的功率水平，导致381W的总功率。在各种示例中调节功率水平和进给速率以提供合适的基底渗透和稳定性。

因此，列可以具有不同的功率水平。在一些示例中，前端预热与后端冷却一起使用。应当理解，功率水平可以根据要求或需要横跨不同的列变化。在一些示例中，特定列中的所有光斑具有第一功率，并且第二列中的所有光斑具有不同的第二功率。然而，每一列中的一个或多个光斑可以具有与该同一列中的一个或多个光斑不同的功率。

应当理解，尽管图9示出了2×4热光斑构造，但这仅是一个非限制性示例。根据本公开，其它数量的热光斑也可以被布置在本文描述的构造(或其它构造)中。应当注意，在各种示例中，热源被控制以产生非重叠的热光斑。

因此，本公开的被构造为热源的激光器阵列可以变化，以在AM工艺期间同时产生不同的熔池。激光器的几何形状以及激光器的其它特性或操作参数可以变化，以产生热光斑的不同的几何形状和图案，例如，具有不同光斑尺寸、光斑间隔和列间隔的热光斑。在一些示例中，光斑尺寸、光斑间隔和列间隔可在150μm至300μm之间变化。然而，应当理解，设想了其它范围的值。在一个示例中，对于总长度为1.4mm的一列激光器，产生150μm的热光斑直径，其中热光斑之间的间距为250μm。应当注意，光斑尺寸、光斑间隔和列间隔中的每一者的值可以相同或不同。

此外，热共享过程的建模指示当存储在平行的熔池内的余热允许那些熔池在固化发生之前合并时发生热共享。该过程允许若干小的激光源进行作用，就像这些激光源是一个大的激光源一样。

基于建模预测，进行实验以示出使用激光器的多光斑阵列来执行LPBF增材制造的益处。阵列几何形状变量保持恒定，而光斑的数量系统地变化。对于所有光斑数量，功率-进给速率组合保持恒定。孵化(hatch)距离百分比横跨每个阵列保持尽可能接近。

结果表明，当将光斑添加到阵列中时，可实现99.99％密度所处的最高标准化熔化速率对数地增大。这两个参数的最大增大随着第二光斑的添加而发生，随后对于每个附加光斑增大较小。

这些结果表明，在各个激光器之间发生热共享，导致处理效率的显著提高。虽然在8至10个激光器之后效率增益渐近地受到限制，但是添加任何数量的激光器仍然可以显著提高绝对熔化速率。

表格1和表格2分别示出了各种参数组合的实验结果和来自三个数据组的结果。

表格1：实验参数组合

表格2：阿基米德密度响应表面模型的参数估计

术语	估计	标准误差	t比率	Prob>|t|
					功率	2.583	0.133	19.404	<0.0001
光斑尺寸*光斑间隔	0.001	0.000	14.439	<0.0001
					进给速率*进给速率	17.115	1.461	11.715	<0.0001
功率*功率	-1.782	0.163	-10.900	<0.0001
					光斑尺寸*光斑尺寸	0.000	0.000	-10.471	<0.0001
光斑尺寸	-0.063	0.007	-9.093	<0.0001
					进给速率	15.302	1.952	7.840	<0.0001
进给速率*光斑尺寸	-0.063	0.008	-7.486	<0.0001
					功率*光斑尺寸	0.017	0.002	7.069	<0.0001
光斑间隔*光斑间隔	0.000	0.000	-4.632	<0.0001
					光斑间隔	0.019	0.004	4.293	<0.0001
进给速率*光斑间隔	0.021	0.006	3.736	0.0002
					孵化距离*孵化距离	0.000	0.000	-3.283	0.001
孵化距离*光斑间隔	0.000	0.000	2.818	0.005

在一个示例中，优化模型以实现100％密度，同时最小化体积能量密度(VED)和最大化熔化速率。在该示例中，最优参数组合是功率＝116W，扫描速度＝66mm/s，孵化距离＝1225μm，光斑尺寸＝75μm，光斑间隔＝175μm。与该组合相关的VED、熔化速率和线性能量密度(LED)分别为76.2J/mm3、196.5g/h和1.8J/mm。

在一些示例中，计算VED以确定激光器的不同操作特性。应注意VED和熔化速率(MR)是反比例相关的。VED可以表示如下：

使Units为：

其中P是激光器功率，v是扫描速度(mm/小时)，t是粉末层厚度(mm)。MR可以表示如下：

MR＝ρνth (2)

并且可以被表示为：

使Units为：

其中ρ是材料密度。如可在上述等式中看到的，(i)增大激光器功率增大了VED，以及(ii)增大扫描速度、孵化间距或层厚度减小了VED。因此，如果希望增大熔化速率，则可以通过增大t、v或h，或者通过在具有分离光斑的热源阵列中的热共享(受到密度为99.99％的限制)，来增大功率，和减小VED。在一个示例中，使用以下参数来产生激光光斑的密度：

进给速率＝40mm/s；

功率＝200W；

密度＝99.99％；

孵化间距＝0.9mm；

粉末层＝100μm；以及

VED＝55.5J/mm³。

在一个示例中，根据本发明，获得了在3.2kW下大于500g/h的熔化速率，99％的密度，和小于50μm的孔尺寸。应当理解，根据本公开可以控制各种参数以控制激光光斑的产生。例如，诸如功率、进给速率和孵化距离的参数可以根据要求或需要而变化，例如用于特定应用。在一些示例中，可以手动或自动地调节光斑尺寸、光斑间隔、功率、进给速率和孵化距离中的一者或多者。在一个示例中，选择参数使得平行的熔池在固化之前合并。

在一些示例中，激光器功率为200W，射束直径为150μm，并且进给速率为150mm/s。在单个激光器的五次单独通过的情况下，形成不同的熔池(参见图6)。如应当理解的，每个熔化等温线的程度与激光器功率成比例，与进给速率以及从相互作用中传导走多少能量(主要由材料的热导率和扩散率决定)成反比。在LPBF系统中，在给定点的基底的温度在激光射束经过给定点的一次通过和下一次通过之间显著冷却。结果，每次通过都有效地越过相同温度的基底，并且每个熔池都具有与由射束的前一次通过所产生的熔池相同的形状和尺寸。

利用使用多个激光射束的本公开，并且继续上面的示例，使用五个同时的射束，向下进入材料的大部分中的竖直传导损失与单个射束的相同。因此，熔化的最大深度比用单个射束获得的深度略大。然而，水平传导损失减小，并且每个射束的熔池被相邻射束所添加的热量所扩大。这导致每个射束的熔池更大，并且可以利用如本文所述选择的参数产生单个熔池。应当理解，随着进给速率增大，可用于热共享的时间更少，并且熔池可以开始分离。此外，利用使用本公开的热共享，平行阵列中的射束的间距可以(并且将为了优化的效率)超过单个射束系统所需的孵化间距。

因此，与单个光斑构造相比，利用本公开，多光斑阵列构造改进了熔化效率。确定了在99.99％密度下的标准化熔化速率随着每个附加的激光器而增加。表示一个激光器的点是13.3g/h/100W下的基线值。在添加第二激光器的情况下，该值增加到31.9g/h/100W。这是2.4的因子，并且表明两个激光器一起作用的效率是单个激光器的两倍以上。该值对于每个附加的激光器对数地增大，稳定在38.2g/h/100W的值处。这相当于总效率增加2.9倍。

图10是根据本公开的示例的用于增材制造物体的方法900的流程图。该方法可以使用本文描述或设想的任何示例来执行。另外，方法900的一个或多个步骤可以以不同的顺序执行，并且可以设置附加的或更少的步骤。一个或多个步骤可以同时、并行或顺序地执行。

方法900包括在902处使用第一热源向粉末床中的第一多个金属颗粒施加热量。第一热源是被构造成阵列的多个热源中的一个，并且产生第一熔池。例如，如图3所示，激光器310被构造为热源并产生在目标位置处使粉末熔化的热光斑(在诸如图7所示的构造中)。也就是说，激光器310中的每一个被构造成产生生成热量以熔化粉末并形成熔池的射束(例如，激光器310中的一个被构造成形成如图1中所示的熔池118的第一熔池)。

方法900还包括在904处使用阵列中的多个热源中的第二热源同时向粉末床中的第二多个金属颗粒施加热量以产生第二熔池(例如，图1中所示的热池120)。在一个示例中，第一多个金属颗粒与第二多个金属颗粒分开一段距离。控制来自每个热源的距离和热量的量以产生尺寸更大并且包围第一熔池和第二熔池的组合熔池。例如，第一热源和第二热源是多个激光器，所述第一热源和第二热源在两个不同的位置同时熔化粉末以形成两个熔池，所述熔池将固化以形成物体或物体的一部分。也就是说，方法900还包括在906处允许组合熔池固化以形成物体或其一部分。

应当注意，在一些示例中，向金属颗粒施加热量包括向钛或钛合金的颗粒施加热量。

在一些示例中，方法900包括在908处使用阵列中的附加热源来产生对应的附加熔池，所述附加熔池相对于所述组合熔池而言在尺寸上有相应的改变。例如，该阵列被构造成(m×m)构造或(n×m)构造，其中n小于m。然而，如本文所述，可以设想其它构造，例如具有不同数量的激光器的行或列，使得得到非矩形阵列构造或非对称阵列构造。

根据阵列中施加热量的热源的数量和如本文所述的激光器的操作特性或性能来确定组合熔池的尺寸。在利用阵列中的附加热源的示例中，使用阵列中的附加热源来产生组合熔池还包括在910处控制阵列中的哪些热源来施加热量以扩大组合熔池并使其成形。

在一些示例中，方法900还包括在912处调节第一热源和第二热源的相对位置以调节由组合熔池制造的物体的机械性能。例如，调节激光器的间距和/或对准。

在一些示例中，方法900还包括在914处使阵列相对于粉末床在第一方向上移动，使得组合熔池随着之前的组合熔池位置固化在第一方向上横跨粉末床移动(参见例如图5)。也就是说，激光器的移动也导致熔池移动。

在一些示例中，在902处施加热量还包括在916处使阵列相对于粉末床在扫描方向上移动。该扫描方向移动可以是线性移动或如本文所述的其它类型的移动。

在一些示例中，在902处施加热量还包括在918处将粉末床处的第一热源和第二热源分开与粉末床处的热源的光斑尺寸对应的距离。也就是说，激光器被分离以在热光斑之间产生期望或需要的间距。

虽然已经在各种实现方式及其相关联的操作方面描述了本公开的各方面，但是本领域技术人员将理解，来自任何数量的不同实现方式的操作的组合也在本公开的各方面的范围内。

因此，本公开允许使用多个光斑的激光器阵列图案/设计来产生熔池，例如在L-PBF中，这与使用多个激光器来使用单个光斑来产生熔池相反。利用多个光斑的布置，本公开实现了用于各种示例中的特定合金(例如，钛和钛合金)的优化的熔池和处理条件。

示例性操作环境

本公开可在根据图11中的方法1000的实现方式的飞行器制造和维修方法内操作。在飞行器的预生产期间，方法1000的一些实现方式包括在操作1002处的飞行器的规格和设计，以及在操作1004处的材料采购。在生产期间，方法1000的一些实现方式包括在操作606处的部件和子组件制造以及在操作1008处的飞行器系统集成。在操作1010处飞行器经历认证和交付，以便在操作1012处投入服役。在由客户使用的同时，在操作1014处飞行器被安排进行日常维护和维修。在一些实现方式中，操作1014包括修改、重新构造、翻新和与在正在进行的飞行操作期间将飞行器维持在可接纳的安全状况中相关联的其它操作。在例如操作1006和/或1014期间使用如本文所公开的用于增材制造的系统和方法。

方法1000的每个过程可由系统集成商、第三方或运营商(例如，客户)执行或实施。为了本公开的目的，系统集成商包括任何数量的飞行器制造商和主系统转包商；第三方包括任何数量的供应商、分包商和供货商；运营商包括航空公司、租赁公司、军事实体、维修组织以及提供类似销售和租赁服务的类似实体。

本公开可在用于各种应用的各种陆地和陆地外环境中操作。仅出于说明性目的，并且不旨在限制本公开的实现方式在其中操作的可能的操作环境，呈现了以下示例性操作环境。根据图12中的飞行器1100的实现方式，本公开可在飞行器操作环境中操作。飞行器1100的实现方式包括但不限于机身1102、多个高级系统1104和内饰1106。飞行器1100的一些实现方式结合了高级系统1104，包括但不限于：推进系统1108、电气系统1110、液压系统1112和环境系统1114中的一种或多种。在飞行器1100的实现方式中可以包括任何数量的其它系统。虽然示出了航空航天实现方式，但是这些原理可应用于其它工业，例如汽车和航海工业。

本公开可与根据图13的功能方块图1200的实现方式的计算设备一起操作。在这种实现方式中，计算设备1202的部件可被实现为根据本说明书中描述的一个或多个实现方式的电子装置的一部分。计算设备1202包括一个或多个处理器1204，其可以是微处理器、控制器或用于处理计算机可执行指令以控制电子装置的操作的任何其它合适类型的处理器。包括操作系统1206的平台软件或任何其它合适的平台软件可以设置在设备1202上，以使得应用软件1208能够在装置上执行。根据一个实现方式，本文所述的AM系统可以至少部分地由软件来实现。

可以使用可由计算设备1202访问的任何计算机可读介质来提供计算机可执行指令。计算机可读介质可包括但不限于，诸如存储器1210和通信介质等计算机存储介质。诸如存储器1210的计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EPROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其它磁存储装置、或可用于存储供计算设备访问的信息的任何其它非传输介质。相反，通信介质可以在诸如载波或其它传输机构等调制的数据信号中实现计算机可读指令、数据结构、程序模块等。如本文所限定的，计算机存储介质不包括通信介质。因此，计算机存储介质不应被解释为传播信号本身。传播的信号本身不是计算机存储介质的示例。尽管计算机存储介质(存储器1210)被示出为在计算设备1202内，但是本领域技术人员将理解，存储装置可以被远程地分布或定位并且经由网络或其它通信链路(例如，使用通信接口1212)来访问。

计算设备1202可以包括输入/输出控制器1214，所述输入/输出控制器被构造成向一个或多个输出装置1216输出信息，在一些实现方式中，该输出装置是显示器或扬声器，并且可以与电子装置分离或集成到电子装置。输入/输出控制器1214还可被构造成接收和处理来自一个或多个输入装置1218的输入，在一些实现中，该输入装置是键盘、话筒或触摸板。在一个实现方式中，输出装置1216还充当输入装置。触敏显示器是一种这样的装置。输入/输出控制器1214还可以将数据输出到除了输出装置之外的装置，例如本地连接的打印装置。在一些实现方式中，用户可以向(一个或多个)输入装置1216、1218提供输入和/或从(一个或多个)输出装置1216接收输出。

本文描述的功能可至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件执行。根据一个实现方式，计算设备1202由程序代码构造，所述程序代码当由处理器1204执行时，以执行所描述的操作和功能的实现方式。替代地或另外，本文描述的功能可至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件执行。在没有限制的情况下，可使用的硬件逻辑部件的说明性类型包括现场可编程门阵列(FPGA)、专用应用集成电路(ASIC)、程序专用标准产品(ASSP)、芯片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑装置(CPLD)、图形处理单元(GPU)。

因此，各种实现方式包括用于执行增材制造的系统和方法。

尽管各种空间和方向术语，例如顶部、底部、下部、中部、侧部、水平、竖直、前部等可以用于描述本公开，但是应当理解，这些术语仅相对于附图中所示的定向使用。该定向可以被颠倒、旋转或以其它方式改变，使得上部是下部，反之亦然，水平变成垂直等。

如在此所使用的，“被构造成”执行任务或操作的结构、限制或元件以对应于任务或操作的方式被特别地在结构上形成、构造或适配。为了清楚和避免疑惑，仅能够被修改以执行任务或操作的物体不“被构造成”执行如本文所使用的任务或操作。

如本领域技术人员所显而易见的，本文中给出的任何范围或值是可扩展的或可改变的，而不损失所寻求的效果。

尽管已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应当理解，所附权利要求中限定的主题不必限于上述特定特征或动作。相反，上述具体特征和动作是作为实现权利要求的示例性形式来公开的。

将理解，上述益处和优点可涉及一个实现方式或可涉及多个实现方式。这些实现方式不限于解决在本文的背景技术中讨论的每个问题的那些实现方式，或者具有任何或所有所述益处和优点的那些实现方式。

本文示出和描述的实现方式以及本文未具体描述但在权利要求的方面的范围内的实现方式构成用于具有气体回收的冷喷涂增材制造的示例性装置。

除非另外指明，否则本文所示出和描述的本公开的实现方式中的操作的执行或进行的顺序不是必需的。也就是说，除非另外指明，否则操作可以任何顺序执行，并且本公开的示例可以包括比本文所公开的操作更多或更少的操作。作为说明，可以设想，在另一操作之前、同时或之后执行或进行特定操作在本公开的各方面的范围内。

当引入本公开的方面或其实现方式的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包括性的，并且表示除了所列出的元件之外，还可以存在另外的元件。术语“示例性”旨在表示“…的示例”。短语“以下中的一种或多种：A、B和C”表示“A中的至少一个和/或B中的至少一个和/或C中的至少一个”

已经详细描述了本公开的各方面，将显而易见的是，在不偏离如所附权利要求中限定的本公开的各方面的范围的情况下，修改和变化是可能的。由于在不偏离本公开的各方面的范围的情况下可以对上述构造、产品和方法进行各种改变，因此，包含在上述描述中和在附图中示出的所有内容都应被解释为说明性的而非限制性的。

应当理解，上述描述是说明性的，而不是限制性的。作为说明，上述实现方式(和/或其方面)可彼此组合使用。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，许多修改是可行的，以使特定情况或材料适应本公开的各种实现方式的教导。虽然本文所述的材料的尺寸和类型旨在限定本公开的各种实现方式的参数，但是实现方式绝不是限制性的，而是示例性实现方式。在阅读以上描述之后，许多其它实现方式对于所属领域的技术人员将显而易见。因此，本公开的各种实现方式的范围应当参考所附权利要求以及这些权利要求所授权的等同物的全部范围来确定。在所附权利要求中，术语“包括”和“其中”用作相应术语“包含”和“其中”的简单英语等同物。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，并且不旨在对其对象施加数值要求。此外，权利要求的限制不是以装置加功能的格式书写的，并且不旨在基于35U.S.C.§112(f)来解释，除非并且直到这样的权利要求限制明确地使用短语“指的是”接着是没有另外的结构的功能陈述。

本书面描述使用示例来公开本公开的各种实现方式，包括最佳模式，并且还使本领域普通技术人员能够实践本公开的各种实现方式，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本公开的各种实现方式的可专利范围由权利要求限定，并且包括本领域普通技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有与权利要求的字面语言并无不同的结构元件，或者如果这些示例包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构元件，则这些其它示例旨在处于权利要求的范围内。

条款

以下条款描述了另外的方面：

条款组A：

A1.一种用于增材制造物体的方法，所述方法包括：

使用第一热源向粉末床中的第一多个金属颗粒施加热量，所述第一热源是被构造成阵列的多个热源中的一个，所述第一热源产生第一熔池；

使用所述阵列中的所述多个热源中的第二热源同时向所述粉末床中的第二多个金属颗粒施加热量以产生第二熔池，所述第一多个金属颗粒与所述第二多个金属颗粒分开一段距离，控制所述距离和来自每个热源的热量的量以产生尺寸更大并且包围所述第一熔池和所述第二熔池的组合熔池；以及

允许所述组合熔池固化以形成所述物体。

A2.条款A1所述的方法，所述方法还包括使用所述阵列中的附加热源来产生对应的附加熔池，所述附加熔池相对于所述组合熔池而言在尺寸上有相应的改变，所述阵列被构造成(m×m)构造或(n×m)构造，其中n小于m。

A3.前述条款中任一项所述的方法，其中，所述组合熔池根据所述阵列中施加热量的多个热源来确定尺寸。

A4.前述条款中任一项所述的方法，其中，使用所述阵列中的附加热源来产生所述组合熔池包括选择性地控制所述阵列中施加热量以扩大所述组合熔池(502)并使所述组合熔池成形的热源的数量。

A5.前述条款中任一项所述的方法，所述方法还包括调节所述第一热源和所述第二热源的相对位置以调节由所述组合熔池形成的所述物体的机械性能。

A6.前述条款中任一项所述的方法，其中，施加热量包括使用激光器来施加热量。

A7.前述条款中任一项所述的方法，所述方法还包括在第一方向上相对于所述粉末床移动所述阵列，使得当先前的组合熔池位置固化时，所述组合熔池在所述第一方向上移动横跨所述粉末床。

A8.前述条款中任一项所述的方法，其中，向金属颗粒施加热量包括向钛合金的颗粒施加热量。

A9.前述条款中任一项所述的方法，其中，施加热量还控制所述第一热源和所述第二热源以产生具有限定直径和限定间距的多个热光斑。

A10.前述条款中任一项所述的方法，其中，施加热量还包括在所述粉末床处将所述第一热源和所述第二热源分开一段距离，所述距离对应于所述热源在所述粉末床处的光斑尺寸。

条款组B：

B1.一种增材制造系统，所述增材制造系统包括：

粉末床，所述粉末床被构造成接纳金属颗粒的涂层；以及

热源阵列，所述热源阵列至少包括第一热源和第二热源，所述第一热源被构造成向所述涂层中的第一多个相邻金属颗粒施加热量以产生第一熔池，所述第二热源被构造成向所述涂层中的第二多个相邻金属颗粒施加热量以产生第二熔池，所述第一多个相邻金属颗粒与所述第二多个相邻金属颗粒分开一段距离，控制所述距离和来自每个所述热源的热量的量以产生尺寸更大并且包围所述第一熔池和所述第二熔池的组合熔池。

B2.条款B1所述的增材制造系统，其中，所述热源阵列包括激光器阵列，所述激光器阵列被构造成产生多个热光斑，每个热光斑具有限定直径和限定间距。

B3.前述条款中任一项所述的增材制造系统，其中，所述热源阵列被构造成相对于所述粉末床在扫描方向上移动。

B4.前述条款中任一项所述的增材制造系统，其中，所述热源阵列被构造成(m×m)构造或(n×m)构造，其中n小于m。

B5.前述条款中任一项所述的增材制造系统，其中，所述热源阵列包括多个激光器，所述多个激光器中的每个激光器具有能够机械地调节的位置。

B6.前述条款中任一项所述的增材制造系统，其中，所述热源阵列包括热源列，每个热源列是能够控制的以在不同温度下施加热量。

B7.前述条款中任一项所述的增材制造系统，其中，所述热源阵列被构造成产生热光斑图案，其中，所述热光斑图案的热光斑直径或热光斑间距中的至少一者是能够控制的以控制所述组合熔池的尺寸。

B8.前述条款中任一项所述的增材制造系统，其中，所述热源阵列包括多个激光器，所述多个激光器中的每个激光器是能够控制的以在不同温度下产生热光斑。

B9.前述条款中任一项所述的增材制造系统，其中，所述多个激光器被布置在多个列中，所述列中的至少两个具有不同数量的激光器。

条款组C：

C1.一个或多个计算机存储装置，所述一个或多个计算机存储装置具有存储在其上的计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于在增材制造期间操作热源，所述计算机可执行指令在由计算机执行时使所述计算机执行操作，所述操作包括：

使用第一热源向粉末床中的第一多个金属颗粒施加热量，所述第一热源是被构造成阵列的多个热源中的一个，所述第一热源产生第一熔池；

使用所述阵列中的所述多个热源中的第二热源同时向所述粉末床中的第二多个金属颗粒施加热量以产生第二熔池，所述第一多个金属颗粒与所述第二多个金属颗粒分开一段距离，控制所述距离和来自每个热源的热量的量以产生尺寸更大并且包围所述第一熔池和所述第二熔池的组合熔池；以及

允许所述组合熔池固化以形成所述物体。

Claims (11)

1.一种用于增材制造物体的方法，所述方法包括：

使用第一热源向粉末床中的第一多个金属颗粒施加热量，所述第一热源是被构造成阵列的多个热源中的一个，所述第一热源产生第一熔池(118)；

使用所述阵列中的所述多个热源中的第二热源同时向所述粉末床中的第二多个金属颗粒施加热量以产生第二熔池(120)，所述第一多个金属颗粒与所述第二多个金属颗粒分开一段距离，控制所述距离和来自每个热源的热量的量以产生尺寸更大并且包围所述第一熔池(118)和所述第二熔池(120)的组合熔池(502)；以及

允许所述组合熔池(502)固化以形成所述物体。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括使用所述阵列中的附加热源来产生对应的附加熔池，所述附加熔池相对于所述组合熔池(502)而言在尺寸上有相应的改变，所述阵列被构造成(m×m)构造或(n×m)构造，其中n小于m。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，使用所述阵列中的附加热源来产生所述组合熔池(502)包括选择性地控制所述阵列中施加热量以扩大所述组合熔池(502)并使所述组合熔池成形的热源的数量。

4.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括调节所述第一热源和所述第二热源的相对位置以调节由所述组合熔池(502)形成的所述物体的机械性能。

5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括使用所述阵列中的附加热源来产生对应的附加熔池，所述附加熔池相对于所述组合熔池(502)而言在尺寸上有相应的改变，所述阵列被构造成非矩形构造或非对称构造中的一种。

6.一种增材制造系统(100)，所述增材制造系统包括：

粉末床，所述粉末床被构造成接纳金属颗粒的涂层；以及

热源阵列，所述热源阵列至少包括第一热源和第二热源，所述第一热源被构造成向所述涂层中的第一多个相邻金属颗粒施加热量以产生第一熔池(118)，所述第二热源被构造成向所述涂层中的第二多个相邻金属颗粒施加热量以产生第二熔池(120)，所述第一多个相邻金属颗粒与所述第二多个相邻金属颗粒分开一段距离，控制所述距离和来自每个所述热源的热量的量以产生尺寸更大并且包围所述第一熔池(118)和所述第二熔池(120)的组合熔池(502)。

7.根据权利要求6所述的增材制造系统(100)，其中，所述热源阵列包括激光器(310)阵列，所述激光器(310)阵列被构造成产生多个热光斑(710)，每个热光斑具有限定直径和限定间距。

8.根据权利要求6所述的增材制造系统(100)，其中，所述热源阵列被构造成m×m构造或n×m构造，其中n小于m。

9.根据权利要求6所述的增材制造系统(100)，其中，所述热源阵列包括多个激光器(310)，所述多个激光器(310)中的每个激光器(310)具有能够机械地调节的位置。

10.根据权利要求6所述的增材制造系统(100)，其中，所述热源阵列被构造成产生热光斑图案，其中，所述热光斑图案的热光斑直径或热光斑间距中的至少一者是能够控制的以控制所述组合熔池(502)的尺寸。

11.根据权利要求6所述的增材制造系统(100)，其中，所述热源阵列包括多个激光器(310)，所述多个激光器(310)中的每个激光器(310)是能够控制的以在不同温度下产生热光斑。

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