CN114179356A - 检测和提取杂质并生产组合物的增材制造方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及检测和提取杂质并生产组合物的增材制造方法和系统。一种提取增材制造材料中的杂质的增材制造系统，该系统包括使用增材制造材料制造零件的增材制造机器。该系统可以另外包括与增材制造材料相邻的导电板。该系统还可以包括通过与增材制造材料相邻的导电板来分布电荷的能量源。通过导电板来分布电荷可以将杂质从增材制造材料吸引至导电板。

Description

检测和提取杂质并生产组合物的增材制造方法和系统
技术领域
本公开总体上检测和提取增材制造材料中的杂质(并且更具体地，利用导电板来吸引和提取增材制造样品中的杂质)的方法和系统。另外，本公开总体上涉及生产增材制造材料样品中的组合物的方法和系统。
背景技术
增材制造(AM)方法中使用的粉末的质量可以影响由粉末构造的零件的质量。颗粒大小因素影响构造箱(build box)中各个粉末层的流动性和厚度。针对高性能应用，识别附加因素(如粉末中可能存在的颗粒污染物的类型、数量和大小)会很重要。在粉末制造、处理期间或在构造过程本身期间可能引入污染物。当污染物混入粉末中时，一批粉末内所含的污染物可能会被引入零件中，并且污染物可能会作为离散微粒或充当应力集中器的非熔合界面存在。
污染物的存在可以通过增大疲劳裂纹的可能性而减少零件的寿命。
目前，人操作者使用显微镜来针对外来物碎片(FOD)或污染物对增材制造粉末样品进行核查。人操作者使用判断来识别粉末样品中FOD的定量计数。这种手动过程既耗时又乏味，并且容易低估增材制造粉末样品中的FOD的量。另外，当使用紫外光来检测FOD时，人操作者的安全处于危险之中。
发明内容
在示例中，提取杂质的增材制造系统包括使用增材制造材料制造零件的增材制造机器、与增材制造材料相邻的导电板以及通过与增材制造材料相邻的导电板来分布电荷的能量源。通过导电板分布电荷来将杂质从增材制造材料吸引至导电板。
在另一示例中，一种提取增材制造材料中的杂质的方法包括以下步骤：通过与增材制造材料相邻的导电板生成电荷，并且在通过导电板生成电荷的同时，将杂质从增材制造材料吸引至导电板。
在又一示例中，一种生产增材制造材料中的组合物的方法包括以下步骤：通过辊铺展增材制造材料的层，该增材制造材料的该层包括细长纤维。所述方法还包括以下步骤：在增材制造材料的层上生成电场，并且在增材制造材料的层上生成电场的同时，使层内的细长纤维对准。所述方法还包括以下步骤：通过能量源，对增材制造材料的层和所对准的细长纤维进行固化。
在又一示例中，增材制造系统包括使用增材制造材料制造零件的增材制造机器和铺展增材制造材料的层的辊。增材制造材料的层包括细长纤维。增材制造机器还包括电场生成器，该电场生成器在增材制造材料的层上生成电场并所层内的细长纤维对准。所述增材制造系统附加地包括对增材制造材料的层和所对准的细长纤维进行固化的能量源。
已经讨论的特征、功能和优点可以在各种示例中独立实现或者可以在其它示例中组合。可以参照以下描述和附图看到示例的另外的细节。
附图说明
在所附权利要求中阐述了被认为是例示性示例的特征的新颖特征。然而，当结合附图阅读时，通过参照本公开的例示性示例的以下详细描述，将最好地理解例示性示例以及优选的使用模式、其另外的目标和描述，其中：
图1例示了根据示例实现方式的检测增材制造材料中的杂质的系统。
图2例示了根据示例实现方式的板和镜子。
图3例示了根据示例实现方式的导电板。
图4例示了根据示例实现方式的导电板上的波导。
图5示出了根据示例实现方式的检测和提取增材制造材料中的杂质的方法的示例的流程图。
图6例示了根据示例实现方式的生产增材制造材料中的组合物的系统。
图7示出了根据示例实现方式的生产增材制造中的组合物的方法的示例的流程图。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更全面地描述所公开的示例，其中示出了所公开的示例中的一些但不是全部的示例。实际上，可以描述多个不同示例并且不应被解释为限于本文阐述的示例。相反，描述这些示例，使得本公开将是彻底的和完整的，并将本公开的范围充分传达给本领域技术人员。
A.检测和提取增材制造材料中的杂质
在示例中，描述了检测和提取增材制造材料中的杂质的方法，所述方法包括以下步骤：通过与增材制造材料相邻的导电板生成电荷并将杂质从增材制造材料吸引至导电板。
使用本文所述的方法可以经由静电技术自动提取和检测增材制造材料中的污染物(诸如杂质和/或外来物碎片)。利用导电板来静电吸引和提取增材制造材料样品中的杂质。
本文描述的示例方法和系统可以消除操作者针对污染物或外来物碎片对增材制造粉末进行核查的需要，并且能够更准确地识别和量化外来物碎片。增材制造材料样品中外来物碎片的量会影响成品增材制造零件的质量和机械性能(例如，疲劳寿命和拉伸强度)。因此，在决定是否更换增材制造材料方面，污染物的量的确定可能是有用的。
例如，检测增材制造材料中的杂质的示例方法可以用于增材制造系统。示例增材制造系统可以包括使用增材制造材料制造零件的增材制造机器以及与增材制造材料相邻的导电板。示例系统还包括通过与增材制造材料相邻的导电板来分布电荷的能量源。通过导电板分布电荷来将杂质从增材制造材料吸引至导电板。
现在参照附图，图1例示了根据示例实现方式的提取和检测增材制造材料中的杂质的系统100。系统100包括使用增材制造材料104制造零件的增材制造机器102以及与增材制造材料104相邻的导电板106。系统100还包括通过与增材制造材料104相邻的导电板106来分布电荷的能量源110。通过导电板106分布电荷来将杂质112增材制造材料104的顶层116吸引至导电板106。
增材制造材料104可以被包括在容器126内，并且可以包括许多类型的材料，例如，诸如聚合物(例如，聚碳酸酯、尼龙、环氧树脂)、陶瓷(二氧化硅或玻璃)和金属(钢、钛合金、铝合金等)。增材制造材料104也可以采用许多形式，诸如粉末、液体或组合。
导电板106可以是透明的或半透明的。在一些示例中，导电板106可以包括导电玻璃或聚合物板，诸如氧化铟锡，或导电聚合物，诸如聚(3,4-乙撑二氧噻吩)-四甲基丙烯酸酯(PEDOT-TMA)、聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT：PSS)，或聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)。导电板106联接至能量源110，使得能量源110可以在导电板106上分布电荷。例如，杂质112可以是纤维，其被吸引至由能量源110产生并在导电板106上分布的静电荷并且足够轻以从增材制造材料104提升至导电板106。增材制造材料104可以不被吸引至静电荷并且可以保留在容器126中。
导电板106可以安装在增材制造材料104的容器126上方。另外，增材制造材料104可以包括例如增材制造材料104的顶层116，使得导电板106吸引顶层116上的杂质112。例如，当暴露于导电板106时，杂质112将从容器126提升至导电板106。
在示例中，系统100还可以包括用于照亮导电板106的光源118和用于捕获导电板106和/或杂质的图像数据的摄像头122。可以安装光源118和摄像头122，以照亮导电板106并获取图像数据，因此，可以将光源118和摄像头122安装在增材制造材料104的容器上方。另外，在一些示例中，摄像头122可以联接至具有一个或更多个处理器的计算设备124，所述一个或更多个处理器被配置为执行存储在存储器130中的指令以对图像数据进行处理，以确定导电板106上的杂质的量。另外，来自许多样品的数据随时间推移可以累积在存储器130中，使得可以使用机器学习来改进FOD的识别。
在一些示例中，光源118和摄像头122以通信的方式联接至计算设备124。例如，光源118和摄像头122可以与计算设备124进行有线通信或无线通信。计算设备124可以向光源118和摄像头122发送指令并控制其操作，并且光源118和摄像头122可以向计算设备124提供输出。
光源118可以产生准直光束120。准直光束120具有平行或基本平行的光线，因此在其传播时将最小地扩散。
在导电板106上存在杂质112的示例中，导电板106上的杂质112将反射来自光源118的一部分光而不是使该光穿过透明或半透明的导电板106。换言之，导电板106可以被配置为在存在杂质112的地方反射散射光，而来自光源118的其余直射光穿过导电板106。这允许检测和识别杂质112。
摄像头122可以是用于捕捉图像的高分辨率摄像头。在示例中，摄像头122获取包括像素或体素的图像数据(或以其它方式收集或获得图像数据)。摄像头122(或计算设备124)然后可以基于所获取的图像数据生成或产生图像。例如，然后在图像中包括导电板106上的杂质112的表示。
计算设备124从摄像头122接收图像数据，并对该图像数据进行处理，以确定导电板106上的杂质112的量。为了执行上述功能，计算设备124包括处理器128和存储器130。计算设备124还可以包括硬件，以实现计算设备124内以及计算设备124与其它设备(未示出)之间的通信。例如，硬件可以包括发送器、接收器和天线。
存储器130可以采用非暂时性计算机可读介质(诸如可以由一个或更多个处理器128读取或访问的一个或更多个计算机可读存储介质)的形式。计算机可读存储介质可以包括易失性和/或非易失性存储部件，诸如光学、磁性、有机或其它存储器或盘存储部，其可以整体或部分地与一个或更多个处理器128集成。存储器130因此可以被认为是非暂时性计算机可读介质。在一些示例中，可以使用单个物理设备(例如，一个光学、磁性、有机或其它存储器或盘存储单元)来实现存储器130，而在其它示例中，可以使用两个或更多个物理设备来实现存储器130。因此，存储器130是计算机可读介质，并且存储有指令。指令包括计算机可执行代码。
一个或更多个处理器128可以是通用处理器或专用处理器(例如，数字信号处理器、专用集成电路等)。一个或更多个处理器128可以被配置为执行存储在存储器130中并且可执行以提供本文描述的计算设备124的功能的指令(例如，计算机可读程序指令)。
计算设备124和/或处理器128可以输出指示导电板106上的杂质112的量的数据。该数据可以另外包括与导电板106上的杂质112的大小、形状或位置有关的信息。如上所述，该信息可以是基于从光源118散射或反射的光的量确定的。
在示例中，在操作中，当指令由计算设备124的一个或更多个处理器128执行时，使所述一个或更多个处理器128执行以下功能：从摄像头122接收图像数据，并对该图像数据进行处理，以确定导电板106上的杂质的量。
现在参照图2，图2是根据示例实现方式的包括板212和镜子214的导电板106。在一些示例中，镜子214足够薄以允许光穿过(例如，半透明)。镜子214也可以在一侧是半透明的或反射的并且在另一侧是透明的(例如，单向镜子)。板212可以是半透明的或透明的，使得来自光源118的光穿过。板212和/或镜子214是导电的，使得由能量源110生成的电荷在板212和/或镜子上分布电荷并吸引增材制造材料104中的杂质112。在一些示例中，导电板106可以仅包括镜子214。
在导电板106上不存在杂质的情况下，照射在导电板106上的准直光束120的一部分204穿过板和镜子214，并且光束120的一部分206可以被反射。相比之下，在存在杂质112的地方照射准直光束120会产生散射光位点(light site)208。散射光位点208可以被摄像头122检测并被计算设备124(如图1所示)识别。如上所述，计算设备124可以识别与导电板106上的杂质112的大小、形状或位置有关的信息。
现在参照图3，图3是根据示例实现方式的包括波导的导电板106。在示例中，导电板106可以在导电板106的表面上包括第一集合的波导302和第二集合的波导304。第一集合的波导302和第二集合的波导304可以在相交区域314处相交。
在示例中，导电板106可以在第一集合的波导302的第一末端处包括第一光发射器306并在第一集合的波导302的第二末端处包括第一光接收器312。第一光发射器306可以发射光以使其通过第一集合的波导302。第一光接收器312可以对从第一光发射器306接收的已经行进穿过第一集合的波导302的光进行测量。
另外，导电板106可以在第二集合的波导304的第一末端处包括第二光发射器308并在第二集合的波导304的第二末端处包括第一光接收器312。第二光发射器308可以发射光以使其通过第二集合的波导302。第一光接收器312可以对从第一光发射器306接收的已经行进穿过第一集合的波导302的光进行测量。
第一光发射器306、第一光接收器312、第二光发射器308和/或第二光接收器310可以联接至具有一个或更多个处理器(诸如图1中所示的计算设备124)的计算设备(诸如图1所示的计算设备124)，所述一个或更多个处理器被配置为执行存储在存储器(诸如图1中所示的存储器130)中的指令，以进行处理。此外，在一些示例中，第一光发射器306和第二光发射器308以及第一光接收器312和第二光接收器310以通信的方式联接至计算设备124。例如，第一光发射器306和第二光发射器308以及第一光接收器312和第二光接收器310可以与计算设备124进行有线通信或无线通信。计算设备124可以向第一光发射器306和第二光发射器308以及第一光接收器312和第二光接收器310发送指令并控制其操作，并且第一光发射器306和第二光发射器308以及第一光接收器312和第二光接收器310可以向计算设备124提供输出。
一个或更多个处理器128可以基于在第一光接收器312和/或第二光接收器310处接收的光来确定与杂质112有关的信息和数据(诸如导电板106上的杂质112的大小、形状或位置)。例如，杂质112的长度越长，杂质112将干扰越多的波导，从而影响例如在第一光接收器312处检测到的光。另外，相交区域314允许对检测到的干扰(interference)进行比较，以确定杂质112的位置和大小。例如，计算设备124可以使用在第一光接收器312和第二光接收器310中的每一者处检测到的光的数据来重新创建相交区域314的网格。
在利用波导来定位和识别杂质的一些示例中，增材制造系统可以不包括光源118和/或摄像头122，因为第一光发射器306和第二光发射器308以及第一光接收器312和第二光接收器310可以在不具有光源118和/或摄像头122的情况下确定与杂质112有关的信息。
现在参照图4，图4是根据示例实现方式的波导的截面图。图4所示的波导表示第一集合的波导302和/或第二集合的波导304中的任一者或两者。如图4所示，第一集合的波导302和/第二集合的波导304可以在基板(诸如玻璃)内包括波导402。在示例中，波导402可以是熔融石英。
图5示出了根据示例实现方式的提取和检测增材制造材料中的杂质的方法500的示例的流程图。例如，图5所示的方法500呈现了可以与图1所示的系统100以及图2和图3所示的导电板106一起使用的方法的示例。此外，可以使用或配置设备或系统，以执行图5呈现的逻辑功能。在一些情况下，设备和/或系统的部件可以按照使得部件被实际配置和结构化(利用硬件和/或软件)以实现这种性能的方式被配置为执行功能。在其它示例中，设备和/或系统的部件可以被布置成适于、能够或适合于执行功能，诸如当以特定方式工作时。方法500可以包括如框502-504中的一个或更多个框所示的一个或更多个操作、功能或动作。尽管以连续顺序例示了所述框，但是这些框也可以并行执行，和/或以与本文中描述的顺序不同的顺序执行。此外，各种框可以基于期望实现方式组合成更少的框、分成附加框和/或去除。
应当理解，针对本文公开的该过程和方法以及其它过程和方法，流程图示出了本示例的一种可能实现方式的功能和操作。就这一点而言，各个框或各个框的部分可以表示模块、分段或程序代码的一部分，其包括可由处理器执行以实现过程中的特定逻辑功能或步骤的一个或更多个指令。程序代码可以存储在任何类型的计算机可读介质或数据存储部上，例如，诸如包括盘或硬盘驱动器的存储设备。此外，程序代码可以以机器可读格式被编码在计算机可读存储介质上，或被编码在其它非暂时性介质或制品上。计算机可读介质可以包括非暂时性计算机可读介质或存储器，例如，诸如短时间存储数据的计算机可读介质，像寄存器存储器、处理器高速缓存和随机存取存储器(RAM)。计算机可读介质还可以包括非暂时性介质，诸如辅长期存储部或持久性长期存储部，例如，像只读存储器(ROM)、光盘或磁盘、光盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质也可以是任何其它易失性或非易失性存储系统。例如，计算机可读介质可以被认为是有形的计算机可读存储介质。
此外，图5中的各个框或各个框的部分并且在本文公开的其它过程和方法中可以表示被连线以执行过程中的特定逻辑功能的电路。另选实现方式被包括在本公开的示例的范围内，其中功能可以按照与所示或讨论的顺序不同的顺序执行，包括基本上同时发生或以相反的顺序发生，这取决于所涉及的功能，如那些本领域技术人员理解的。
在框502，方法500包括以下步骤：通过与增材制造材料相邻的导电板生成电荷。
在框504，方法500包括以下步骤：在通过导电板生成电荷的同时将杂质从增材制造材料吸引至导电板。
在其它示例中，方法500还可以包括以下步骤：确定导电板上的杂质的量。确定杂质的量的步骤还可以包括：通过光源，用光照亮导电板，从而使摄像头获取导电板的图像数据，并对该图像数据进行处理，以确定导电板上的杂质的量。
在另外的示例中，对导电板上的杂质的量进行检测的步骤可以包括：对多个散射光位点进行检测。在这些示例中，通过导电板来分布电荷的步骤可以包括：通过玻璃板和联接至该玻璃板的镜子来分布电荷。镜子可以反射存在杂质的散射光位点。
在其它示例中，方法500还可以包括以下步骤：通过光发射器，沿着导电板上的波导发射光，其中光发射器与波导的第一末端相邻；通过光接收器，对在波导的第二末端处接收的光进行测量；以及通过处理器，基于对由光发射器发射的光与由光接收器接收的光进行比较，确定导电板上的杂质的大小、形状或位置中的至少一者。
此外，光发射器可以是第一光发射器，波导可以是第一集合的波导，并且光接收器可以是第一光接收器。方法500还可以包括以下步骤：通过第二光发射器，沿着导电板上的第二集合的波导发射光，其中第二光发射器与第二集合的波导的第一末端相邻，并且其中第二集合的波导与第一集合的波导相交。方法500还可以包括以下步骤：通过第二光接收器，对在波导的第二末端处接收的光进行测量；以及通过处理器，基于对由第二光发射器发射的光与由第二光接收器接收的光进行比较，确定杂质的大小、形状或位置中的至少一者。
此外，采用基于粉末的增材制造的制造商可以利用本文描述的示例方法和系统来限定用于提取和检测增材制造材料中的杂质的稳定且可重复的过程。
B.生产增材制造材料中的组合物
在示例中，生产增材制造材料的组合物的方法包括以下步骤：通过辊铺展增材制造材料的层，该层包括细长纤维。示例方法还包括以下步骤：在增材制造材料的层上生成电场并使层内的细长纤维对准。示例方法还可以包括以下步骤：通过能量源，对增材制造材料的层和所对准的细长纤维进行固化。
通常，增材制造机器通过按照多个材料层的逐层结构制造零件来工作。增材制造可以涉及将液体或粉末材料施加至工作区域，然后执行烧结、固化、熔化和/或切割的组合以创建层。该过程重复多达数千次以构造所需的成品零件或装置。增材制造机器可以包括部件，诸如打印头或打印机喷嘴、控制机构(例如，计算设备)、模具等，这取决于所使用的制造类型。寻找增材制造的工业应用的一系列工艺包括直接金属沉积、电子束熔化、聚合物工艺，诸如熔融长丝制造(FFF)、熔融沉积(FDM)、固体地面固化(SGC)、层压物体制造(LOM)、以及选择激光烧结(SLS)或选择性激光熔化(SLM)等。增材制造机器可以包括专用于这些过程中的任何一者的部件，或者在一些示例中，增材制造机器可以包括混合机床，以将增材制造与减材加工相结合。增材制造机器还可以包括激光金属粉末床，其中激光熔化材料层中的金属粉末(例如，直接金属激光烧结、选择性激光熔化)。
使用增材制造机器生产的零件是通过在构建平台上逐层铺设材料层来构建的。该工艺提供了与铸件的性能相当的性能。
本文描述的示例方法和系统能够使增材制造材料的层内的纤维对准。增材制造材料和所得的制造部件或装置然后可以具有增强的各向同性或各向异性结构特性、电子特性和/或热特性。
例如，可以在增材制造系统中使用生产增材制造材料的组合物的示例方法。示例增材制造系统可以包括使用增材制造材料制造零件的增材制造机器以及铺展增材制造材料的层的辊，其中增材制造材料包括细长纤维。示例系统还包括在增材制造材料的层上生成电场并使层内的细长纤维对准的电场生成器以及对增材制造材料的层和所对准的细长纤维进行固化的能量源。
现在参照图6，图6是生产增材制造材料化合物的增材制造系统。系统600包括使用增材制造材料制造零件的增材制造机器640以及铺展增材制造材料的层624的辊606，其中增材制造材料的层624包括细长纤维604。系统600还包括在增材制造材料的层624上生成电场610并使层624内的细长纤维604对准的电场生成器612、614。系统600还包括对增材制造材料的层624和所对准的细长纤维604进行固化的能量源622。
细长纤维604可以被添加至仓(bin)630中的增材制造材料粉末608。在示例中，细长纤维604可以包括硅纤维、氧化锌纤维、聚乙烯纤维或碳纤维。在一些示例实现方式中，细长纤维604可以全部是材料(例如，硅纤维)。在另选示例中，细长纤维604可以包括材料的组合(例如，硅纤维和碳纤维)。此外，在一些示例中，细长纤维604可以包括线、微线、纳米线、纤维、微纤维或纳米纤维。
在实践中，辊606可以聚集增材制造材料粉末608的顶表面602和细长纤维604，并将增材制造材料粉末608的层和细长纤维604铺展到仓626中，以供对准和固化。该过程可以重复，例如，当仓的床632向上升高并且辊606从仓630行进至仓626以创建制品638时。制品638可以包括固化粉末和细长纤维604的多个层。
在示例中，例如，电场生成器612、614可以是范德格拉夫生成器等。电场生成器612、614可以安装在仓626上方。在示例中，电场610使细长纤维604在电场610的方向上对准。这导致增材制造材料的层624内的细长纤维604的对准。层624内的细长纤维604的对准可以产生具有各向异性机械特性、热特性和/或光学特性的组合物。例如，增材制造材料的层624可以在一个方向而不是另一方向传导热量。此外，在示例中，电场生成器612、614可以安装成使得它可以绕仓626旋转并因此在各方向上生成电场。
在示例中，能量源622可以发射波束618，例如该波束可以是激光束或电子束。在任一示例中，能量源622被配置为对增材制造材料的层624和所对准的细长纤维604进行固化。期望对细长纤维604进行固化，以保持由电场610产生的对准以及材料的所得的期望质量(例如，在一个方向而不是另一方向上传导热量)。
针对多个层，该过程可以重复多次。仓626的床636可以降低以允许铺展增材制造材料粉末608的更多个层。在这些示例中，增材制造材料的第二层(例如，第二层628)，即增材制造材料的第二层628包括第二集合的细长纤维604。电场生成器612、614被配置为在增材制造材料的第二层628上生成第二电场并且使第二集合的细长纤维604在电场610的方向上对准，如上所述。能量源622然后被配置成对增材制造材料的第二层628和第二集合的细长纤维进行固化。
此外，在示例中，各个层内的细长纤维604的对准可以变化。例如，电场生成器可以使层624中的细长纤维604在基于电场610的方向的第一方向上对准，出于示例的目的，该层624可以被认为是第一层。电场生成器612、614可以旋转，以使第二层628的细长纤维604在不同于第一方向的第二方向上对准。因此，细长纤维604可以在各层中以不同方向对准(例如，随着增材制造材料粉末的新层铺展、对准和固化，电场生成器612、614可以逐渐旋转)，从而获得扭曲、手性、螺旋状或螺旋形结构。另选地，细长纤维604方向在多个层内对准(即，细长纤维604在多个层上彼此对准)。例如，这对于增加固化材料的扭转刚度可能是合乎需要的。
图7示出了根据示例实现方式的生产增材制造材料的组合物的方法700的示例的流程图。图7所示的方法700呈现了可以与图6所示的系统600一起使用的方法的示例。此外，可以使用或配置设备或系统，以执行图7呈现的逻辑功能。在一些情况下，设备和/或系统的部件可以按照使得部件被实际配置和结构化(利用硬件和/或软件)以实现这种性能的方式被配置为执行功能。在其它示例中，设备和/或系统的部件可以被布置成适于、能够或适合于执行功能，诸如当以特定方式工作时。方法700可以包括如框702-708中的一个或更多个框所示的一个或更多个操作、功能或动作。尽管以连续顺序例示了所述框，但是这些框也可以并行执行，和/或以与本文中描述的顺序不同的顺序执行。此外，各种框可以基于期望实现方式组合成更少的框、分成附加框和/或去除。
应当理解，针对本文公开的该过程和方法以及其它过程和方法，流程图示出了本示例的一种可能实现方式的功能和操作。就这一点而言，各个框或各个框的部分可以表示模块、分段或程序代码的一部分，其包括可由处理器执行以实现过程中的特定逻辑功能或步骤的一个或更多个指令。程序代码可以存储在任何类型的计算机可读介质或数据存储部上，例如，诸如包括盘或硬盘驱动器的存储设备。此外，程序代码可以以机器可读格式被编码在计算机可读存储介质上，或被编码在其它非暂时性介质或制品上。计算机可读介质可以包括非暂时性计算机可读介质或存储器，例如，诸如短时间存储数据的计算机可读介质，像寄存器存储器、处理器高速缓存和随机存取存储器(RAM)。计算机可读介质还可以包括非暂时性介质，诸如辅长期存储部或持久性长期存储部，例如，像只读存储器(ROM)、光盘或磁盘、光盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质也可以是任何其它易失性或非易失性存储系统。例如，计算机可读介质可以被认为是有形的计算机可读存储介质。
此外，图7中的各个框或各个框的部分并且在本文公开的其它过程和方法中可以表示被连线以执行过程中的特定逻辑功能的电路。另选实现方式被包括在本公开的示例的范围内，其中功能可以按照与所示或讨论的顺序不同的顺序执行，包括基本上同时发生或以相反的顺序发生，这取决于所涉及的功能，如那些本领域技术人员理解的。
在框702，方法700包括以下步骤：通过辊铺展增材制造材料的层，其中，增材制造材料的层包括细长纤维。
在框704，方法700包括以下步骤：在增材制造材料的层上生成电场。
在框706，方法700包括以下步骤：在增材制造材料的层上生成电场的同时，使层内的细长纤维对准。
在框708，方法700包括以下步骤：通过能量源，对增材制造材料的层和所对准的细长纤维进行固化。
在示例中，增材制造材料的层是增材制造材料的第一层，电场是第一电场，并且细长纤维是第一集合的细长纤维。在这些示例中，方法700包括以下步骤：通过辊铺展增材制造材料的第二层，其中增材制造材料的第二层包括第二集合的细长纤维。方法700然后可以包括以下步骤：使第一集合的细长纤维在第一方向上对准，并且使第二集合的细长纤维对准包括使第二集合的细长纤维在不同于第一方向的第二方向上对准。
针对本文使用的用语“基本上”和“大约”，其是指不需要精确地实现所述特征、参数或值，而是可以以不排除该特性旨在提供的效果的量出现偏差或变化(例如，包括容差、测量误差、测量精度限制以及本领域技术人员已知的其它因素)。
本文公开的系统、设备和方法的不同示例包括各种部件、特征和功能。应当理解，本文公开的系统、设备和方法的各种示例可以包括采用任何组合或任何子组合的本文公开的系统、设备和方法的其它示例中的任何示例的部件、特征和功能中的任何部件、特征和功能，并且所有这些可能性都旨在在本公开的范围内。
此外，本公开包括根据以下条款的示例：
条款1.一种增材制造系统(100)，增材制造系统提取增材制造材料(104)中的杂质(112)，所述增材制造系统(100)包括：增材制造机器(102)，所述增材制造机器使用增材制造材料(104)制造零件；导电板(106)，所述导电板与所述增材制造材料(104)相邻；以及能量源(110)，所述能量源通过与所述增材制造材料(104)相邻的所述导电板(106)来分布电荷，其中，通过所述导电板(106)分布电荷来将杂质(112)从所述增材制造材料(104)吸引至所述导电板(106)。
条款2.根据条款1所述的增材制造系统(100)，所述增材制造系统还包括：光源(118)，所述光源用光照亮所述导电板(106)；以及摄像头(122)，所述摄像头捕获所述导电板(106)的图像数据。
条款3.根据条款2所述的增材制造系统(100)，所述增材制造系统还包括：具有一个或更多个处理器(128)的计算设备(124)，所述一个或更多个处理器被配置为执行存储在存储器(130)中的指令，以对所述图像数据进行处理，从而确定所述导电板(106)上的杂质(112)的量。
条款4.根据条款2所述的增材制造系统(100)，其中，所述导电板(106)包括：玻璃板(212)；以及镜子(214)，所述镜子联接至所述玻璃板(212)，其中，所述镜子(214)被配置为反射存在所述杂质(112)的散射光位点(208)。
条款5.根据条款1所述的增材制造系统(100)，其中，所述导电板(106)包括导电玻璃或聚合物。
条款6.根据条款1所述的增材制造系统(100)，所述增材制造系统还包括：所述导电板(106)上的波导(302)；位于所述波导(302)的第一末端处的光发射器(306)，所述光发射器发射光以使该光通过所述波导(302)；位于所述波导(302)的第二末端处的光接收器(312)，所述光接收器对从所述光发射器(306)接收的光进行测量；以及处理器(128)，所述处理器基于对由所述光发射器(306)发射的光与由所述光接收器(312)接收的光进行比较，确定所述导电板(106)上的所述杂质(112)的大小、形状以及位置中的至少一者。
条款7.根据条款6所述的增材制造系统(100)，其中，所述波导是第一集合的波导(302)，所述光发射器(306)是第一光发射器(306)，所述光接收器是第一光接收器(312)，并且其中，所述增材制造系统(100)还包括：所述导电板(106)上的第二集合的波导(304)，其中，所述第二集合的波导(304)与所述第一集合的波导(302)相交；位于所述第二集合的波导(304)的第一末端处的第二光发射器(308)，用于发射光，以使该光通过所述第二集合的波导(304)；位于所述第二集合的波导(304)的第二末端处的第二光接收器(310)，所述第二光接收器对来自所述第二光发射器(308)的光进行测量；并且其中，所述处理器(128)被配置为基于对由所述第一光发射器(306)发射的光与由第一光接收器(312)接收的光进行比较以及对由所述第二光发射器(308)发射的光与由第二光接收器(310)接收的光进行比较，确定所述导电板(106)上的所述杂质(112)的大小、形状以及位置中的至少一者。
条款8.一种提取增材制造材料(104)中的杂质(112)的方法(500)，所述方法包括以下步骤：通过与所述增材制造材料(104)相邻的导电板(106)生成电荷；并且在通过所述导电板(106)生成所述电荷的同时，将所述杂质(112)从所述增材制造材料(104)吸引至所述导电板(106)。
条款9.根据条款8所述的方法(500)，所述方法还包括以下步骤：确定所述导电板(106)上的所述杂质(112)的量，其中，确定所述杂质(112)的所述量的步骤还包括：通过光源(118)，利用光照亮所述导电板(106)；在利用光照亮所述导电板(106)的同时，使摄像头(122)获取所述导电板(106)的图像数据；以及对所述图像数据进行处理，以确定所述导电板(106)上的所述杂质(112)的所述量。
条款10.根据条款9所述的方法(500)，其中，确定所述导电板(106)上的所述杂质(112)的所述量的步骤包括：检测散射光位点(208)的数量。
条款11.根据条款9所述的方法(500)，其中，通过所述导电板(106)来分布所述电荷的步骤包括：通过玻璃板和联接至所述玻璃板(212)的镜子来分布电荷，其中，所述镜子(214)被配置为反射存在所述杂质(112)的散射光位点(208)。
条款12.根据条款8所述的方法(500)，所述方法还包括以下步骤：通过光发射器(306)，沿着所述导电板(106)上的波导(302)发射光，其中，所述光发射器(306)与所述波导(302)的第一末端相邻；通过光接收器，对在所述波导(302)的第二末端处接收的光进行测量；以及通过处理器(128)，基于对由所述光发射器(306)发射的光与由所述光接收器(312)接收的光进行比较，确定所述导电板(106)上的所述杂质的大小、形状以及位置中的至少一者。
条款13.根据条款12所述的方法，其中，所述光发射器(306)是第一光发射器(306)，所述波导(302)是第一集合的波导(302)，所述光接收器(312)是第一光接收器(312)，并且其中，所述方法还包括以下步骤：通过第二光发射器(308)，沿着所述导电板(106)上的第二集合的波导(304)发射光，其中，所述第二光发射器(308)与所述第二集合的波导(304)的第一末端相邻，并且其中，所述第二集合的波导(304)与所述第一集合的波导(302)相交；通过光接收器(310)，对在所述波导的第二末端处接收的光进行测量；以及通过所述处理器(128)，基于对由所述第二光发射器(308)发射的光与由所述光接收器(310)接收的光进行比较，确定所述杂质的大小、形状以及位置中的至少一者。
条款14.根据条款8所述的方法(500)，其中，通过所述导电板(106)来分布电荷的步骤包括：通过导电玻璃板来分布电荷。
条款15.一种生产增材制造材料(608)中的组合物的方法(700)，所述方法包括以下步骤：通过辊(606)铺展所述增材制造材料(608)的层(624)，其中，所述增材制造材料(608)的所述层(624)包括细长纤维(604)；在所述增材制造材料(608)的所述层(624)上生成电场(610)；在所述增材制造材料(608)的所述层(624)上生成所述电场(610)的同时，使所述层(624)内的所述细长纤维(604)对准；以及通过能量源(622)，对所述增材制造材料(608)的所述层(624)和所对准的细长纤维(604)进行固化。
条款16.根据条款15所述的方法(700)，其中，所述增材制造材料(608)的所述层(624)是增材制造材料(608)的第一层(624)，所述电场(610)是第一电场(610)，并且所述细长纤维(604)是第一集合的细长纤维(604)，并且其中，所述方法(700)还包括以下步骤：通过所述辊(606)，铺展增材制造材料(608)的第二层(628)，其中，所述增材制造材料(608)的所述第二层(628)包括第二集合的细长纤维(604)；在所述增材制造材料(608)的所述第二层(628)上生成第二电场(610)；在所述增材制造材料(608)的所述第二层(628)上生成所述电场(610)的同时，使所述第二层(628)内的所述第二集合的细长纤维(604)对准；以及通过所述能量源(622)对增材制造材料(608)的所述第二层(628)以及第二对准的细长纤维集(604)进行固化。
条款17.根据条款16所述的方法(700)，其中，使所述第一集合的细长纤维(604)对准的步骤包括：使所述第一集合的细长纤维(604)在第一方向上对准，并且使所述第二集合的细长纤维(604)对准的步骤包括：使所述第二集合的细长纤维(604)在不同于所述第一方向的第二方向上对准。
条款18.根据条款15所述的方法(700)，其中，使所述层内的所述细长纤维(604)对准的步骤包括：使硅纤维、氧化锌纤维、聚乙烯纤维以及碳纤维中的至少一者对准。
条款19.根据条款15所述的方法(700)，其中，通过所述能量源(622)对所述增材制造材料(608)的所述层和所对准的细长纤维(604)进行固化的步骤包括：通过激光对所述增材制造材料(608)的所述层和所对准的细长纤维(604)进行固化。
条款20.根据条款15所述的方法(700)，其中，通过所述能量源(622)对所述增材制造材料的所述层和所对准的细长纤维(604)进行固化的步骤包括：通过电子束(616)对所述增材制造材料(608)的所述层和所对准的细长纤维(604)进行固化。
条款21.一种增材制造系统(600)，所述增材制造系统包括：增材制造机器(640)，所述增材制造机器使用增材制造材料(608)制造零件；辊(606)，所述辊用于铺展增材制造材料(608)的层，其中，所述增材制造材料(608)的所述层包括细长纤维(604)；电场生成器(614)，所述电场生成器在增材制造材料(608)的所述层上生成电场(610)并使所述层内的所述细长纤维(604)对准；以及能量源(622)，所述能量源对增材制造材料(608)的所述层和所对准的细长纤维(604)进行固化。
条款22.根据条款21所述的增材制造系统(600)，其中，增材制造材料(608)的所述层(624)是增材制造材料(608)的第一层(624)，所述电场(610)是第一电场(610)，并且所述细长纤维(604)是第一集合的细长纤维(604)，并且其中，所述增材制造系统还包括：增材制造材料(608)的第二层(628)，其中，所述增材制造材料(608)的所述第二层(628)包括第二集合的细长纤维(604)；其中，所述电场生成器(614)被配置为在增材制造材料(608)的所述第二层(628)上生成第二电场(610)并使所述第二集合的细长纤维(604)对准；并且其中，所述能量源(622)被配置为对增材制造材料(608)的所述第二层(628)和所述第二集合的细长纤维(604)进行固化。
条款23.根据条款22所述的增材制造系统(600)，其中，所述第一集合的细长纤维(604)是在第一方向上对准的，并且所述第二集合的细长纤维(604)是在不同于所述第一方向的第二方向上对准的。
条款24.根据条款21所述的增材制造系统(600)，其中，增材制造材料(608)的所述层(624)内的所述细长纤维(604)包括硅纤维、氧化锌纤维、聚乙烯纤维以及碳纤维中的至少一者。
条款25.根据条款21所述的增材制造系统(600)，其中，所述能量源(622)包括激光以及电子束(616)中的至少一者。
条款26.一种使用增材制造工艺生产的制品(638)，所述制品(638)包括：固化粉末的第一层(624)，所述第一层(624)包括增材制造材料(608)和沿第一方向对准的第一集合的细长纤维(604)；以及固化粉末的第二层(628)，所述第二层(628)包括增材制造材料(608)和沿第二方向对准的第二集合的细长纤维(604)。
条款27.根据条款26所述的制品(638)，其中，所述细长纤维(604)包括线、微线、纳米线、纤维、微纤维或纳米纤维。
条款28.根据条款26所述的制品(638)，其中，所述制品(638)包括各向异性机械特性、电子特性、磁特性、光学特性或热特性。
条款29.根据条款26所述的制品(638)，其中，所述第一方向不同于所述第二方向。
条款30.根据条款26所述的制品(638)，其中，使所述第一方向与所述第二方向对准。
已经出于例示和描述的目的呈现了对不同有利布置的描述，并且不旨在穷举或限制所公开的形式的示例。许多修改例和变型例对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的。此外，与其它有利示例相比，不同有利示例可以描述不同优点。选择和描述所选择的一个或多个示例是为了最好地解释示例的原理、实际应用，并使本领域的其他普通技术人员能够理解具有适合所考虑的特定使用的各种修改的各种示例的公开内容。

Claims (13)

1.一种增材制造系统(100)，所述增材制造系统提取增材制造材料(104)中的杂质(112)，所述增材制造系统(100)包括：
增材制造机器(102)，所述增材制造机器使用增材制造材料(104)制造零件；
导电板(106)，所述导电板与所述增材制造材料(104)相邻；以及
能量源(110)，所述能量源通过与所述增材制造材料(104)相邻的所述导电板(106)来分布电荷，其中，通过所述导电板(106)分布电荷来将杂质(112)从所述增材制造材料(104)吸引至所述导电板(106)。
2.根据权利要求1所述的增材制造系统(100)，所述增材制造系统还包括：
光源(118)，所述光源用光照亮所述导电板(106)；以及
摄像头(122)，所述摄像头捕获所述导电板(106)的图像数据。
3.根据权利要求2所述的增材制造系统(100)，所述增材制造系统还包括：
计算设备(124)，所述计算设备具有一个或更多个处理器(128)，所述一个或更多个处理器被配置为执行存储在存储器(130)中的指令，以对所述图像数据进行处理，从而确定所述导电板(106)上的杂质(112)的量。
4.根据权利要求2所述的增材制造系统(100)，其中，所述导电板(106)包括：
玻璃板(212)；以及
镜子(214)，所述镜子联接至所述玻璃板(212)，其中，所述镜子(214)被配置为反射存在所述杂质(112)的散射光位点(208)。
5.根据权利要求1所述的增材制造系统(100)，其中，所述导电板(106)包括导电玻璃或聚合物。
6.根据权利要求1所述的增材制造系统(100)，所述增材制造系统还包括：
波导(302)，所述波导在所述导电板(106)上；
光发射器(306)，所述光发射器位于所述波导(302)的第一末端处，用于发射光，以使该光通过所述波导(302)；
光接收器(312)，所述光接收器位于所述波导(302)的第二末端处，用于对从所述光发射器(306)接收的光进行测量；以及
处理器(128)，所述处理器基于对由所述光发射器(306)发射的光与由所述光接收器(312)接收的光进行比较，确定所述导电板(106)上的所述杂质(112)的大小、形状以及位置中的至少一者。
7.根据权利要求6所述的增材制造系统(100)，其中，所述波导是第一集合的波导(302)，所述光发射器(306)是第一光发射器(306)，所述光接收器是第一光接收器(312)，并且其中，所述增材制造系统(100)还包括：
第二集合的波导(304)，所述第二集合的波导在所述导电板(106)上，其中，所述第二集合的波导(304)与所述第一集合的波导(302)相交；
第二光发射器(308)，所述第二光发射器位于所述第二集合的波导(304)的第一末端处，用于发射光，以使该光通过所述第二集合的波导(304)；
第二光接收器(310)，所述第二光接收器位于所述第二集合的波导(304)的第二末端处，所述第二光接收器对来自所述第二光发射器(308)的光进行测量；并且
其中，所述处理器(128)被配置为，基于对由所述第一光发射器(306)发射的光与由第一光接收器(312)接收的光进行比较以及对由所述第二光发射器(308)发射的光与由第二光接收器(310)接收的光进行比较，确定所述导电板(106)上的所述杂质(112)的大小、形状以及位置中的至少一者。
8.一种生产增材制造材料(608)中的组合物的方法(700)，所述方法包括以下步骤：
通过辊(606)铺展所述增材制造材料(608)的层(624)，其中，所述增材制造材料(608)的所述层(624)包括细长纤维(604)；
在所述增材制造材料(608)的所述层(624)上生成电场(610)；
在所述增材制造材料(608)的所述层(624)上生成所述电场(610)的同时，使所述层(624)内的所述细长纤维(604)对准；以及
通过能量源(622)对所述增材制造材料(608)的所述层(624)和所对准的细长纤维(604)进行固化。
9.根据权利要求8所述的方法(700)，其中，所述增材制造材料(608)的所述层(624)是增材制造材料(608)的第一层(624)，所述电场(610)是第一电场(610)，并且所述细长纤维(604)是第一集合的细长纤维(604)，并且其中，所述方法(700)还包括以下步骤：
通过所述辊(606)铺展增材制造材料(608)的第二层(628)，其中，所述增材制造材料(608)的所述第二层(628)包括第二集合的细长纤维(604)；
在所述增材制造材料(608)的所述第二层(628)上生成第二电场(610)；
在所述增材制造材料(608)的所述第二层(628)上生成所述电场(610)的同时，使所述第二层(628)内的所述第二集合的细长纤维(604)对准；以及
通过所述能量源(622)对增材制造材料(608)的所述第二层(628)以及所对准的第二集合的细长纤维(604)进行固化。
10.根据权利要求9所述的方法(700)，其中，使所述第一集合的细长纤维(604)对准的步骤包括：使所述第一集合的细长纤维(604)在第一方向上对准，并且使所述第二集合的细长纤维(604)对准的步骤包括：使所述第二集合的细长纤维(604)在不同于所述第一方向的第二方向上对准。
11.根据权利要求8所述的方法(700)，其中，使所述层内的所述细长纤维(604)对准的步骤包括：使硅纤维、氧化锌纤维、聚乙烯纤维以及碳纤维中的至少一者对准。
12.根据权利要求8所述的方法(700)，其中，通过所述能量源(622)对所述增材制造材料(608)的所述层和所对准的细长纤维(604)进行固化的步骤包括：通过激光对所述增材制造材料(608)的所述层和所对准的细长纤维(604)进行固化。
13.根据权利要求8所述的方法(700)，其中，通过所述能量源(622)对所述增材制造材料的所述层和所对准的细长纤维(604)进行固化的步骤包括：通过电子束(616)对所述增材制造材料(608)的所述层和所对准的细长纤维(604)进行固化。
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