CN114474716A - 用于增材制造机器的辐照方案 - Google Patents

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Abstract

一种增材制造三维物体的方法，该方法可以包括确定要增材制造的物体的层的多个物体元件的辐照方案，以及至少部分地通过用增材制造机器的一个或多个辐照装置辐照构建平面的层来形成多个物体元件。多个物体元件可以包括核区和壳区。壳区可以至少部分地围绕核区。多个物体元件中的至少一个的辐照方案可以包括核‑壳辐照方案。附加地或替代地，多个物体元件中的至少一个的辐照方案可以包括核‑壳分配辐照方案。

Description

用于增材制造机器的辐照方案
技术领域
本公开大体涉及增材制造机器，并且更具体地涉及用于辐照要使用增材制造机器增材制造的三维物体的各个层的物体元件的方案。
背景技术
增材制造机器可以通过用一个或多个能量束固化构建材料来形成三维物体。能量束可以具有归因于多个辐照参数中的任何一个的可变性。当利用多个能量束形成三维物体时，希望这些能量束的操作相互协调。
因此，需要用于增材制造三维物体的改进系统和方法，包括用于增材制造机器的改进辐照方案。
发明内容
方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践当前公开的主题而获知。
在一方面，本公开包括增材制造三维物体的方法。示例性方法可以包括确定要用增材制造机器增材制造的物体的层的多个物体元件的辐照方案。多个物体元件可以包括核区和壳区。壳区可以至少部分地围绕核区。示例性方法可以包括至少部分地通过用增材制造机器的一个或多个辐照装置辐照构建平面的层来形成多个物体元件。多个物体元件中的至少一个的辐照方案可以包括核-壳辐照方案。附加地或替代地，多个物体元件中的至少一个的辐照方案可以包括核-壳分配辐照方案。
在另一方面，本公开包括计算机可读介质。示例性计算机可读介质可包括计算机可执行指令，该计算机可执行指令在由与增材制造机器或系统相关联的处理器执行时，使增材制造机器或系统进行根据本公开增材制造三维物体的方法。
参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解这些和其他特征、方面和优点。包含在本说明书中并构成其一部分的附图示出了示例性实施例，并且与描述一起用于解释当前公开的主题的某些原理。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：
图1示意性地描绘了示例性增材制造系统；
图2A示意性地描绘了用一个能量束辐照的增材制造的三维物体的示例性层；
图2B示意性地描绘了使用分配辐照方案用多个能量束辐照的增材制造的三维物体的示例性层；
图2C示意性地描绘了使用核-壳辐照方案用多个能量束辐照的增材制造的三维物体的示例性层；
图2D示意性地描绘了使用核-壳分配辐照方案用多个能量束辐照的增材制造的三维物体的示例性层；
图3A-3C示意性地描绘了核-壳分配辐照方案的示例性可变交错位置；
图4A-4C示意性地描绘了核-壳分配辐照方案的示例性可变核尺寸；
图5A-5C示意性地描绘了核-壳分配辐照方案的示例性可变核位置；
图6A-6C示意性地描绘了核-壳分配辐照方案的示例性可变核-壳重叠区；
图7A-7C示意性地描绘了核-壳分配辐照方案的示例性向内和/或向外构造；
图8A-8C示意性地描绘了核-壳分配辐照方案的示例性路径构造；
图9A-9D示意性地描绘了构建平面的层的示例性辐照方案，该构建平面包括对应于多个物体中的各个物体的多个物体元件；
图10示意性地描绘了用于增材制造机器或系统的示例性控制系统；
图11示意性地描绘了示例性辐照控制模块；和
图12示出了描绘增材制造三维物体的示例性方法的流程图。
在本说明书和附图中重复使用附图标记旨在表示本公开的相同或类似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细参考当前公开的主题的示例性实施例，其一个或多个示例在附图中示出。每个示例都是通过解释的方式提供的，不应被解释为限制本公开。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对本公开进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一实施例一起使用以产生又一实施例。因此，本公开旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变化。
应当理解，术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。还应理解，诸如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”等的术语是方便用语，不应被解释为限制性术语。如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一部件区分开并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。术语“一”和“一种”并不表示数量的限制，而是表示存在至少一个所引用项。
在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言可以用于修饰可以允许变化而不导致与其相关的基本功能发生改变的任何定量表示。因此，由诸如“约”、“基本上”和“大约”的术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或者用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在10％的范围内。
在此以及在整个说明书和权利要求中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有指示，否则这些范围被识别并且包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点可以彼此独立地组合。
如本文所述，本主题的示例性实施例涉及使用增材制造机器或方法。如本文所用，术语“增材制造”通常是指以逐层方式制造部件的制造技术。示例性增材制造机器可以被构造为利用任何期望的增材制造技术。在示例性实施例中，增材制造机器可以利用增材制造技术，增材制造技术包括粉末床熔融(PBF)技术，例如直接金属激光熔化(DMLM)技术、电子束熔化(EBM)技术、电子束烧结(EBS)技术、选择性激光熔化(SLM)技术、定向金属激光烧结(DMLS)技术或选择性激光烧结(SLS)技术。在示例性PBF技术中，粉末材料的薄层依次施加到构建平面，然后以逐层方式选择性地相互熔化或熔融，从而形成一个或多个三维物体。增材制造的物体本质上通常是整体的，并且可以具有多种一体的子部件。
如本文所用，术语“构建平面”是指由表面限定的平面，在增材制造处理期间能量束撞击在该表面上。通常，粉末床的表面限定构建平面；然而，在粉末床的相应层的辐照期间，相应层的先前辐照部分可以限定构建平面的一部分，和/或在跨构建模块分布粉末材料之前，支撑粉末床的构建板通常限定构建平面。
附加地或替代地，合适的增材制造技术包括例如粘合剂喷射技术、熔融沉积成型(FDM)技术、直接能量沉积(DED)技术、激光工程净成形(LENS)技术、激光净成形制造(LNSM)技术、直接金属沉积(DMD)技术、数字光处理(DLP)技术、还原聚合(VP)技术、立体光刻(SLA)技术以及利用能量束的其他增材制造技术。
增材制造技术通常可以被描述为能够通过通常在竖直方向上逐点、逐层构建物体来制作复杂物体；然而，其他制作方法也被考虑并且在本公开的范围内。例如，虽然本文的讨论涉及添加材料以形成连续的层，但是当前公开的主题可以用任何增材制造技术或其他制造技术(包括层加处理、层减处理或混合处理)来实践。
本文所述的增材制造处理可用于使用任何合适的材料形成部件。例如，该材料可以是金属、陶瓷、聚合物、环氧树脂、光聚合物树脂、塑料、混凝土，或者可以是固体、液体、粉末、片材、线材或任何其他合适形式的任何其他合适材料。每个连续层可以例如在大约10μm至200μm之间，但根据替代实施例该厚度可以基于任意数量的参数来选择并且可以是任何合适的尺寸。
本公开大体涉及用于辐照增材制造的三维物体的各个层的物体元件的方案。本公开提供了可以使用一个或多个辐照装置执行的辐照方案，包括可以用一个辐照装置执行的单一辐照方案，以及可以用多个辐照装置执行的分配辐照方案。本公开还提供了包括在核区和围绕核区的壳区之间分配物体元件的核-壳辐照方案，以及包括在多个辐照装置之间分配核区的核-壳分配辐照方案。
在一些实施例中，示例性辐照方案可以被构造为在多个辐照装置之间和/或在多个物体元件或其区域之间提供基本平衡的表面面积和/或辐照时间。核-壳辐照方案和/或核-壳分配辐照方案可被构造为提供包括壳区的增材制造的三维物体，该壳区相对于核区具有增强的材料特性。例如，壳区可具有比核区更低的孔隙率和/或更高的密度。这样的物体可以具有对应于壳区的外表面和/或内表面，该壳区具有增强的表面特性，包括增强的孔隙率、密度和/或光滑度。
示例性核-壳分配辐照方案可以提供具有一个或多个外表面和/或内表面的增材制造的三维物体，这些表面没有用不同能量束辐照的重叠区。相反，在一些实施例中，壳区可以围绕核区的全部或一部分，例如限定连续的外表面和/或连续的内表面。在一些实施例中，质量和/或生产率可以通过将分配辐照方案限制到物体的内部部分来提高。例如，关于美学和/或数量质量，重叠区可以是可辨别的。有利地，可以通过使用当前公开的辐照方案(包括本文所述的核-壳辐照方案和核-壳分配辐照方案)来提高质量。附加地或替代地，当前公开的辐照方案可以被构造为平衡辐照时间和各个辐照装置的负载。有利地，在辐照装置的使用寿命期间可能固有地发生的辐照参数的漂移可以使用当前公开的辐照方案在多个辐照装置之间同步。附加地或替代地，使用当前公开的辐照方案，可以在多个辐照装置之间同步维护和服务间隔。
如本文所用，术语“单一辐照方案”是指用于通过使用一个辐照装置(例如来自第一辐照装置的第一能量束)辐照构建平面的层来形成增材制造的三维物体的物体元件的方案。单一辐照方案可以包括相对于增材制造的三维物体的一系列物体元件层改变辐照方案，例如以物体元件层的序列或图案改变辐照装置，例如用来自第一辐照装置的第一能量束辐照物体元件层的序列或图案的第一部分，以及用来自第二辐照装置的第二能量束辐照物体元件层的序列或图案的第二部分。
如本文所用，术语“分配辐照方案”是指用于通过使用多个辐照装置辐照构建平面的层来形成增材制造的三维物体的物体元件的方案，其中物体元件被分配到分别分配给多个辐照装置中的对应辐照装置的多个区域，例如来自第一辐照装置的第一能量束被分配用于辐照物体元件的第一区域，并且来自第二辐照装置的第二能量束被分配用于辐照物体元件的第二区域。
分配辐照方案可以包括相对于增材制造的三维物体的一系列物体元件层的辐照方案的改变。例如，多个区域的构造和/或布置可以根据物体元件层的序列或图案而改变，和/或到多个区域中的各个区域的各个辐照装置的分配可以根据物体元件层的序列或图案而改变。举例来说，分配辐照方案可以包括以物体元件层的序列或图案改变多个区域的构造和/或布置，例如对应于物体元件层的序列或图案的第一部分的第一构造和/或布置，以及对应于物体元件层的序列或图案的第二部分的第二构造和/或布置。附加地或替代地，分配辐照方案可以包括使用来自用于物体元件层的序列或图案的第一部分的第一辐照装置的第一能量束辐照物体元件的第一区域，以及使用来自用于物体元件层的序列或图案的第二部分的第二辐照装置的第二能量束辐照物体元件的第一区域。分配方案可以附加地或替代地包括使用来自用于物体元件层的序列或图案的第一部分的第二辐照装置的第二能量束辐照物体元件的第二区域，以及使用来自用于物体元件层的序列或图案的第二部分的第一辐照装置的第一能量束辐照物体元件的第二区域。
如本文所用，术语“核-壳辐照方案”是指用于通过辐照构建平面的层来形成增材制造的三维物体的物体元件的方案，其中物体元件被分配到包括核区和壳区的多个区域，其中核区至少部分地被壳区包围，并且壳区的周边限定增材制造的三维物体的对应于物体元件的部分的外表面和/或内表面。
核区和壳区可以至少部分地通过在核区和壳区之间不同的一个或多个辐照参数而彼此区分。示例性辐照参数可以包括束功率、强度、强度分布、能量密度、斑尺寸、斑形状、扫描图案、扫描速度等。例如，物体元件的核区可以使用辐照装置以由辐照装置在第一设定点发射的能量束的辐照参数进行辐照，并且物体元件的壳区可以使用辐照装置以辐照装置在第二设定点发射的能量束进行辐照。
除了基于一个或多个辐照参数的区分之外或作为替代，对于核-壳分配辐照方案，核区和壳区可以至少部分地通过分别用于辐照物体元件的核区和壳区的不同辐照装置而彼此区分。在一些实施例中，壳区可以围绕整个核区，例如，限定增材制造的三维物体的对应于物体元件的部分的连续外表面和/或连续内表面。在一些实施例中，物体元件可以限定通过增材制造的三维物体的核区的路径的一部分。壳区可以限定由物体元件限定的路径的部分的至少一部分的表面。附加地或替代地，壳区可包括与路径穿过壳区和/或核区的位置相对应的一个或多个分离点。
如本文所用，术语“核-壳分配辐照方案”是指用于通过使用分配辐照方案辐照构建平面的层来形成增材制造的三维物体的物体元件的方案，在分配辐照方案中多个区域包括核区和壳区，其中核区被壳区包围，并且壳区的周边限定增材制造的三维物体的对应于物体元件的部分的外表面和/或内表面。
核-壳分配辐照方案可以包括与分配辐照方案组合的核-壳辐照方案。在一些实施例中，壳区可以围绕整个核区，例如，限定增材制造的三维物体的对应于物体元件的部分的连续外表面和/或连续内表面。在一些实施例中，物体元件可包括通过核区和壳区的路径。壳区可以限定通过至少部分地由物体元件限定的增材制造的三维物体的路径的至少一部分的表面。附加地或替代地，壳区可以包括与路径穿过物体元件的壳区和/或核区的位置相对应的一个或多个分离点。
在一些实施例中，利用核-壳分配辐照方案，第一辐照装置和第二辐照装置可以在核区和核区之间以相同的设定点处的相应能量束的一个或多个辐照参数(例如束功率、强度、强度分布、能量密度、斑尺寸、斑形状、扫描图案、扫描速度等)进行操作。例如，可以使用来自以第一设定点处的一个或多个辐照参数操作的第一辐照装置的第一能量束辐照物体元件的核区，并且可以使用来自以第一设定点处的一个或多个辐照参数操作的第二辐照装置的第二能量束辐照物体元件的壳区。附加地或替代地，利用核-壳分配辐照方案，第一辐照装置和第二辐照装置可以在核区和壳区之间以不同的设定点处的一个或多个辐照参数操作。例如，可以使用来自以第一设定点处的第一辐照参数操作的第一辐照装置的第一能量束辐照物体元件的核区，并且可以使用来自以不同于第一设定点的设定点处的第二辐照参数操作的第二辐照装置的第二能量束辐照物体元件的壳区。
现在将更详细地描述本公开的示例性实施例。图1示意性地描绘了示例性增材制造系统100。增材制造系统100可以包括一个或多个增材制造机器102。一个或多个增材制造机器102可以包括控制系统104。控制系统可以包括作为增材制造机器102的一部分集成的部件和/或与增材制造机器102分开提供的部件。控制系统104的各个部件可以通信地联接到增材制造机器102的各个部件。
控制系统104可以与管理系统106和/或用户接口108通信联接。管理系统106可以被构造为与和增材制造系统100相关的企业级操作相关的控制系统104交互。这种企业级操作可以包括从管理系统106向控制系统104传输数据和/或从控制系统104向管理系统106传输数据。用户接口108可以包括一个或多个用户输入/输出装置，以允许用户与增材制造系统100交互。
如图所示，增材制造机器102可以包括构建模块110，构建模块110包括其中可以增材制造物体114的构建室112。在一些实施例中，增材制造机器102可包括粉末模块116和/或溢流模块118。构建模块110、粉末模块116和/或溢流模块118可以以模块化容器的形式提供，该模块化容器被构造为例如在装配线过程中安装到增材制造机器102中以及从增材制造机器102移除。附加地或替代地，构建模块110、粉末模块116和/或溢流模块118可以限定增材制造机器102的固定部件。
粉末模块116包含容纳在供应室122内的粉末材料120的供应。粉末模块116包括粉末活塞124，粉末活塞124在增材制造机器102的操作期间升高粉末底板126。随着粉末底板126升高，粉末材料120的一部分被压出粉末模块116。重涂器128(例如刀片或辊子)跨构建模块110上方的构建平面130连续地分布薄的粉末材料120层。构建平台132支撑分布在构建平面130上的粉末材料120的连续层。
增材制造机器102包括能量束系统134，能量束系统134被构造为生成一个或多个能量束(例如一个或多个激光束或一个或多个电子束)，并且将相应能量束引导到构建平面130上以选择性地固化限定构建平面130的粉末床136的相应部分。随着各个能量束选择性地熔化或熔融限定粉末床136的粉末材料120的连续层，物体114开始成形。通常对于DMLM、EBM或SLM系统，粉末材料120完全熔化，相应的层随着能量束的相应通过而熔化或重新熔化。相反，对于DMLS或SLS系统，通常粉末材料120层被烧结，使粉末材料120的颗粒彼此熔融，而通常不会达到粉末材料120的熔点。能量束系统134可以包括作为增材制造机器102的一部分集成的部件和/或与增材制造机器102分开提供的部件。
能量束系统134可以包括一个或多个辐照装置，其被构造为生成多个能量束并且将能量束引导到构建平面130上。辐照装置可分别具有能量束源、振镜扫描仪和光学部件，该光学部件被构造为将能量束引导到构建平面130上。对于图1所示的实施例，能量束系统134包括第一辐照装置138和第二辐照装置140。在其他实施例中，能量束系统134可以包括三个、四个、六个、八个、十个或更多个辐照装置。多个辐照装置可以被构造为分别产生一个或多个能量束，这些能量束分别可在入射在构建平面130的至少一部分上的扫描场内扫描。例如，第一辐照装置138可以产生第一能量束142，第一能量束142可在入射在至少第一构建平面区域146上的第一扫描场144内扫描。第二辐照装置140可以产生第二能量束148，第二能量束148可在入射在至少第二构建平面区域152上的第二扫描场150内扫描。第一扫描场144和第二扫描场150可以重叠，使得可由第一能量束142扫描的第一构建平面区域146与可由第二能量束148扫描的第二构建平面区域152重叠。第一构建平面区域146和第二构建平面区域152的重叠部分有时可称为交错区域154。根据本公开，可以通过第一能量束142和/或第二能量束148辐照交错区域154内要被辐照的粉末床136的部分。
为了辐照粉末床136的层，一个或多个辐照装置(例如，第一辐照装置138和第二辐照装置140)分别引导多个能量束(例如，第一能量束142和第二能量束148)穿过构建平面130的相应部分(例如，第一构建平面区域146和第二构建平面区域152)，以熔化或熔融将成为物体114的一部分的粉末材料120的部分。粉末床136的第一层或一系列层通常熔化或熔合到构建平台132，然后粉末床136的连续层彼此熔化或熔融以增材制造物体114。
随着粉末床136的连续层彼此熔化或熔融，构建活塞156逐渐降低构建平台132以为重涂器128腾出空间来分布粉末材料120的连续层。随着构建活塞156逐渐降低并且粉末材料120的连续层施加在构建平面130上，下一个连续的粉末材料120层限定与构建平面130重合的粉末床136的表面。粉末床136的连续层可以被选择性地熔化或熔融，直到完整的物体114已经被增材制造。
在一些实施例中，增材制造机器可以利用溢流模块118来在溢流室158中捕获过量粉末材料120。溢流模块118可包括溢流活塞160，溢流活塞160逐渐降低以在溢流室158内为附加的过量粉末材料120腾出空间。
应当理解，在一些实施例中，增材制造机器可以不使用粉末模块116和/或溢流模块118，并且可以提供用于处理粉末材料120的其他系统，包括不同的粉末供应系统和/或过量粉末再捕获系统。然而，在不脱离本公开的主题的范围的情况下，本公开的主题可以用任何合适的增材制造机器来实践。
仍然参考图1，在一些实施例中，增材制造机器102可以包括监控系统162。监控系统162可以被构造为检测监控束(未示出)(例如来自激光二极管的红外光束和/或能量束的反射部分)，并且至少部分地基于检测到的监控束来确定与辐照粉末床136的连续层相关联的一个或多个参数。由监控系统162确定的一个或多个参数可以例如由控制系统104利用，以控制增材制造机器102和/或增材制造系统100的一个或多个操作。监控系统162可以被构造为投射监控束(未示出)并且检测从构建平面130反射的监控束的一部分。附加地和/或替代地，监控系统162可以被构造为检测监控束，监控束包括从构建平面发射的辐射，例如来自从粉末床136反射的能量束的辐射和/或从由能量束生成的粉末床136中的熔池发射的辐射和/或从与熔池相邻的粉末床136的一部分发射的辐射。
监控系统162可以包括集成为增材制造机器102的一部分的部件和/或与增材制造机器102分开提供的部件。例如，监控系统162可以包括集成为能量束系统134的一部分的部件。附加地或替代地，监控系统162可以例如以组件的形式包括单独的部件，其可以安装为能量束系统134的一部分和/或增材制造机器102的一部分。
现在参考图2A-2D、图3A-3C、图4A-4C、图5A-5C、图6A-6C、图7A-7C、图8A-8C和图9A-9D，将描述物体元件200的示例性辐照方案。可以例如使用本文描述的一个或多个辐照方案顺序地辐照多个物体元件200，以形成增材制造的三维物体114。图2A-2D、图3A-3C、图4A-4C、图5A-5C、图6A-6C、图7A-7C和图8A-8C示意性地描绘了至少部分地由增材制造的三维物体114的层限定的示例性构建平面130。图9A-9D示意性地描绘了至少部分地由粉末床136和多个增材制造的三维物体114的层限定的示例性构建平面130。图9A-9D中所示的构建平面130可以包括图2A-2D、图3A-3C、图4A-4C、图5A-5C、图6A-6C、图7A-7C和图8A-8C中所示的增材制造的三维物体114的层。可以互换地和/或彼此组合地使用参考图2A-2D、图3A-3C、图4A-4C、图5A-5C、图6A-6C、图7A-7C、图8A-8C和图9A-9D描述的辐照方案。例如，参考图3A-3C描述的辐照方案可以互换地使用和/或与参考图4A-4C、图5A-5C、图6A-6C、图7A-7C和/或图8A-8C描述的辐照方案组合使用。
如本文所述，构建平面130的层可由来自能量束系统134的一个或多个能量束(例如来自第一辐照装置138的第一能量束142和/或来自第二辐照装置140的第二能量束148)辐照。如图2A-2D所示，物体元件200可以包括由来自第一辐照装置138的第一能量束142辐照的第一区域202。附加地或替代地，物体元件200可以包括由来自第二辐照装置140的第二能量束148辐照的第二区域204。第一辐照装置和第二辐照装置可以以与物体元件200的第一区域202和第二区域204之间相同的设定点和/或不同的设定点处的一个或多个辐照参数(例如束功率、强度、强度分布、能量密度、斑尺寸、斑形状、扫描图案、扫描速度等)进行操作。
如图2A所示，在一些实施例中，物体元件200可以根据单一辐照方案被辐照。在单一辐照方案下，图2A中所示的物体元件200可以使用一个辐照装置辐照。在一些实施例中，单一辐照方案可以包括用来自第一辐照装置138的第一能量束142辐照第一一个或多个物体元件200。附加地或替代地，单一辐照方案可包括用来自第二辐照装置140的第二能量束148辐照第二一个或多个物体元件200。第一一个或多个物体元件200和第二一个或多个物体元件200可以是例如交替序列的序列或图案。在一些实施例中，可以使用一个辐照装置根据单一辐照方案辐照限定增材制造的三维物体114的全部或一部分的多个物体元件200。在一些实施例中，单一辐照方案可以包括用来自第一辐照装置138的第一能量束142辐照第一多个物体元件200(例如物体元件200的序列的第一部分)，以及用来自第二辐照装置140的第二能量束148辐照第二多个物体元件200(例如物体元件200的序列或图案的第二部分)。
如图2B所示，在一些实施例中，可以根据分配辐照方案辐照物体元件200。利用分配辐照方案，图2B中所示的物体元件200可以使用分别分配用于辐照物体元件200的对应部分的多个辐照装置138、140来辐照。例如，物体元件200的第一区域202可以使用第一辐照装置138辐照，并且物体元件200的第二区域204可以使用第二辐照装置140辐照。如图2B所示，物体元件200可分为两部分，例如第一区域202和第二区域204。然而，应当理解，分配辐照方案可以包括被分成任意数量的多个部分的物体元件200，包括三个、四个、五个、十个或更多个部分。附加地或替代地，如图2B所示，物体元件200可被分成基本平衡的部分，例如具有基本平衡的表面面积的部分和/或具有基本平衡的辐照时间的部分。举例来说，物体元件200和/或其一部分的辐照时间可以至少部分地取决于一个或多个辐照参数，该辐照参数可以例如至少部分地基于几何形状和/或由辐照物体元件200产生的期望材料特性(例如孔隙率)来确定。应当理解，分配辐照方案可以包括分成多个部分的物体元件200，这些部分具有任何期望的尺寸和/或辐照时间。例如，物体元件200的第一区域202和第二区域204可以具有从1:1到1:100(例如从1:1到1:10，或者例如从1:1到1:2)的相对表面面积。作为另一示例，物体元件200的第一区域202和第二区域204可以具有从1:1到1:100(例如从1:1到1:10，或者例如从1:1到1:2)的相对辐照时间。
在一些实施例中，分配辐照方案可以包括对多个部分的构造和/或布置(例如第一区域202和/或第二区域204的尺寸、形状或位置)的改变。例如，多个部分的构造和/或布置可以根据物体元件200的序列或图案而改变。附加地或替代地，分配给物体元件200的多个部分(例如第一区域202和第二区域204)的相应辐照装置可以改变，包括根据物体元件200的序列或图案而改变。物体元件200的序列或图案可以包括第一多个物体元件200，其中第一区域202可以具有第一构造和/或布置，和/或其中可以根据一个或多个辐照参数的第一设定点辐照第一区域202。物体元件200的序列或图案可以包括第二多个物体元件200，其中第二区域204可以具有第二构造和/或布置，和/或其中可以根据一个或多个辐照参数的第二设定点辐照第二区域204。
分配辐照方案可以包括在物体元件200的序列或图案中例如相对于彼此改变物体元件200的第一区域202和/或第二区域204的构造和/或布置。第一区域202可以具有对应于物体元件200的序列或图案的第一部分的第一构造和/或布置。第一区域202可以具有对应于物体元件200的序列或图案的第二部分的第二构造和/或布置。附加地或替代地，分配辐照方案可以包括使用来自用于物体元件200的序列或图案的第一部分的第一辐照装置138的第一能量束142辐照物体元件200的第一区域202和/或第二区域204，并且使用来自用于物体元件200的序列或图案的第二部分的第二辐照装置140的第二能量束148辐照物体元件200的第一区域202。分配方案可以附加地或替代地包括使用来自用于物体元件200的序列或图案的第一部分的第二辐照装置140的第二能量束148辐照物体元件200的第二区域204，并且使用来自用于物体元件200的序列或图案的第二部分的第一辐照装置138的第一能量束142辐照物体元件200的第二区域204。
如图2C所示，在一些实施例中，物体元件200可根据核-壳辐照方案进行辐照。利用核-壳辐照方案，图2C中所示的物体元件200可被分配到多个区域中，该多个区域包括一个或多个核区206和一个或多个壳区208。一个或多个核区206可以被一个或多个壳区208围绕。重叠区210可以限定核区206到壳区208之间的边界和/或从核区206到壳区208的过渡。一个或多个壳区208中的相应壳区可以具有壳周边212，该壳周边212限定增材制造的三维物体114的对应于物体元件200的部分的外表面和/或内表面。在一些实施例中，壳区208可以围绕整个核区206，例如，其中壳周边212限定增材制造的三维物体114的对应于物体元件200的部分的连续外表面和/或连续内表面。
核区206和壳区208可以至少部分地通过一个或多个辐照参数的设定点彼此区分，该一个或多个辐照参数在核区206和壳区208之间可能不同，例如束功率、强度、强度分布、能量密度、斑尺寸、斑形状、扫描图案、扫描速度等。例如，物体元件200的壳区208可以比物体元件200的核区206用更高的能量密度辐照。对应于核区206和壳区208的功率密度的差异可以通过一个或多个不同的辐照参数(例如功率、强度、强度分布、斑尺寸、斑形状、扫描图案、扫描速度等)来实现。附加地或替代地，核区206和壳区208可以通过一种或多种材料特性彼此区分，例如由于一个或多个辐照参数的这种不同设定点，这些材料特性在核区206和壳区208之间可能不同。举例来说，核区206和壳区208在孔隙率和/或密度方面可能不同。在一些实施例中，壳区208的孔隙率可小于核区206的孔隙率，和/或壳区208的密度可大于核区206的密度。
核区206和壳区208可以具有任何期望的尺寸和/或可以分别例如相对于一个或多个占据物体元件200的任何期望的比例。在一些实施例中，物体元件200的壳区208可具有约1微米(μm)至约10厘米(cm)(例如约1μm至约1cm，例如约1μm至约1mm，或例如约10μm至约100μm)的横截面宽度Ws。附加地或替代地，壳区208的横截面宽度Ws可以与物体元件200的横截面宽度成比例地描述。在一些实施例中，壳区208的横截面宽度Ws可以是物体元件200的横截面宽度的0.0001％到50％，物体元件200的横截面宽度的例如0.001％到25％，例如0.01％到10％，例如0.0001％到1％，或例如0.0001％到0.1％。对于壳区208和/或核区206具有变化的横截面宽度的实施例，可使用最大横截面宽度值，或可使用最小横截面宽度值。
如图2C所示，物体元件200的核区206和壳区208可以使用一个或多个辐照装置138、140进行辐照。在一些实施例中，物体元件200的核区206和壳区208可以使用一个辐照装置138(例如使用来自相同辐照装置138的相同能量束142)进行辐照。附加地或替代地，核区206和壳区208可以例如根据核-壳分配辐照方案使用不同的辐照装置进行辐照。
如图2D所示，在一些实施例中，可以根据核-壳分配辐照方案辐照物体元件200。利用核-壳分配辐照方案，图2D中所示的物体元件200可以使用分别分配用于辐照物体元件200的核区206和壳区208的多个辐照装置138、140进行辐照。例如，核区206可由第一辐照装置138辐照而壳区208可由第二辐照装置140辐照。在一些实施例中，核区206和壳区208可以至少部分地通过分别用于辐照物体元件200的核区206和壳区208的不同辐照装置而彼此区分。
多个辐照装置138、140中的一个或多个可以分别分配用于辐照物体元件200的核区206的对应部分。核区206的全部或一部分可以分配给辐照装置138。例如，如图2D所示，核区206可以在第一区域202和第二区域204之间分配。第一区域202可由第一辐照装置138辐照，而第二区域204可由第二辐照装置辐照。附加地或替代地，如图2D所示，第一区域202可包括壳区208和核区206的一部分。第二区域204可包括被壳区208和/或第一区域202包围的核区206的一部分。在一些实施例中，壳区208和/或第一区域202可围绕整个核区206，例如提供壳周边212，壳周边212具有增材制造的三维物体114的对应于物体元件200的部分的连续外表面和/或连续内表面。
现在参考图3A-3C，在一些实施例中，物体元件200可以例如至少部分地基于表面面积和/或辐照时间以变化的比例在核区206和壳区208之间分配。如图3A所示，核区206和壳区208可以例如至少部分地基于表面面积和/或辐照时间相对于彼此基本平衡地分配。如图3B所示，核区206和壳区208的分配可以朝向核区206加权，例如使得核区206的表面面积和/或辐照时间超过壳区208的表面面积和/或辐照时间。如图3C所示，核区206和壳区208的分配可以朝向壳区208加权，例如使得壳区208的表面面积和/或辐照时间超过核区206的表面面积和/或辐照时间。
在一些实施例中，可以至少部分地基于核-壳分配因子214来确定物体元件200在核区206和壳区208之间的分配。核-壳分配因子214可以具有范围，例如具有到物体元件200的核区206和/或壳区208的最大和/或最小分配。核-壳分配因子214的设定点可以至少部分地基于表面面积和/或辐照时间来确定。例如，可以至少部分地确定核-壳分配因子214的设定点，以提供第一区域202和第二区域204之间和/或核区206和壳区208之间的相对表面面积和/或相对辐照时间。核壳分配因子214的设定点可以至少部分地基于有序的、随机的或半随机的序列或图案来确定。在一些实施例中，核-壳分配因子214在形成增材制造的三维物体114的多个物体元件200中的各个物体元件之间可以不同。例如，核-壳分配因子214可以根据关于至少一些物体元件200的有序、随机或半随机的序列或图案而变化。
壳区208可以具有任何期望的厚度。壳区208可以具有由单个束路径的宽度限制的最小厚度。壳区208可以具有由三维物体114的尺寸以及核区206和壳区208之间的分配限制的最大厚度。在一些实施例中，壳区208可具有对应于从1个束路径到100个束路径(例如从1个束路径到50个束路径，例如从1个束路径到10个束路径，例如从5个束路径到25个束路径)的宽度的厚度。在一些实施例中，壳区208可具有约10微米(μm)至约10厘米(cm)(例如约10μm至约10毫米(mm)，例如约10μm至约1mm，例如约10μm至约500μm，例如约10μm至约100μm，例如约50μm至约250μm，例如约250μm至约750μm，例如约500μm至约5mm)的厚度。
现在参考图4A-4C，在一些实施例中，物体元件200的核区206可以例如至少部分地基于相应物体元件200的表面面积和/或辐照时间(例如核区206和/或壳区208的表面面积和/或辐照时间)，以变化的比例在第一区域202和第二区域204之间分配。如图4A所示，核区206可以在第一区域202和第二区域204之间基本平衡地分配。如图4B所示，核区206的分配可以朝着第二区域204加权。如图4C所示，核区206的分配可以朝着第一区域202加权。图4A-4C中所示的第一区域202和第二区域204之间的核区206的分配可以表示至少部分地基于相应物体元件200的表面面积和/或辐照时间(例如核区206和/或壳区208的表面面积和/或辐照时间)的分配。
在一些实施例中，可以至少部分地基于核区分配因子216来确定第一区域202和第二区域204之间的核区206的分配。核区分配因子216可以具有范围，例如具有对核区206的第一区域202和/或第二区域204的最大和/或最小分配。可以至少部分地基于相应物体元件200的表面面积和/或辐照时间(例如核区206和/或壳区208的表面面积和/或辐照时间)来确定核区分配因子216的设定点。例如，可以至少部分地确定核区分配因子216的设定点，以提供第一区域202和第二区域204之间和/或核区206和壳区208之间的相对表面面积和/或相对辐照时间。可以至少部分地基于有序、随机或半随机的序列或图案来确定核区分配因子216的设定点。在一些实施例中，核区分配因子216在形成增材制造的三维物体114的多个物体元件200中的各个物体元件之间可以不同。例如，核区分配因子216可以根据关于至少一些物体元件200的有序、随机或半随机的序列或图案而变化。
现在参考图5A-5C，在一些实施例中，物体元件200的核区206和物体元件200的壳区208可以彼此对准或偏移。例如，核区质心218和壳区质心220可以彼此对准或彼此偏移。如图5A所示，核区206的核区质心218可以与壳区208的壳区质心220基本对准。如图5A和5B所示，核区质心218和壳区质心220可以彼此偏移。核区质心218和壳区质心220可以例如根据坐标系在任何方向上偏移。例如，如图5B所示，核区质心218在x轴上向左偏移，在y轴上向上偏移，并且如图5C所示，核区质心218在y轴上向下偏移。
在一些实施例中，可以至少部分地基于核区偏移因子222来确定核区206和壳区208之间(例如核区质心218和壳区质心220)之间的对准和/或偏移。核区偏移因子222可以具有范围，例如具有最大和/或最小偏移。核区偏移因子222可以具有x轴分量和/或y轴分量。可以至少部分地基于有序、随机或半随机的序列或图案来确定核区偏移因子222的设定点。在一些实施例中，核区偏移因子222在形成增材制造的三维物体114的多个物体元件200中的各个物体元件之间可以不同。例如，核区偏移因子222可以根据关于至少一些物体元件200的有序、随机或半随机的序列或图案而变化。
现在参考图6A-6C，在一些实施例中，物体元件200可以包括重叠区210，重叠区210限定核区206到壳区208之间的边界和/或从核区206到壳区208的过渡。重叠区的位置和/或横截面宽度可以例如至少部分地基于各个物体元件200的表面面积和/或辐照时间(例如核区206和/或壳区208的表面面积和/或辐照时间)而变化。如图6A和6B所示，重叠区210的位置可以变化。如图6C所示，重叠区210的横截面宽度可以变化。
在一些实施例中，重叠区210的位置和/或横截面宽度可以至少部分地基于交错因子224来确定。交错因子224可以具有范围，例如在物体元件200的核区206和壳区208之间具有最大和/或最小量的交错或重叠。可以至少部分地基于各个物体元件200的表面面积和/或辐照时间(例如核区206和/或壳区208的表面面积和/或辐照时间)来确定交错因子224的设定点。例如，可以至少部分地确定交错因子224的设定点，以提供第一区域202和第二区域204之间和/或核区206和壳区208之间的相对表面面积和/或相对辐照时间。可以根据有序、随机或半随机的序列或图案来确定交错因子224的设定点。在一些实施例中，交错因子224在形成增材制造的三维物体114的多个物体元件200中的各个物体元件之间可以不同。例如，交错因子224可以根据关于至少一些物体元件200的有序、随机或半随机的序列或图案而变化。
现在参考图7A-7C，在一些实施例中，壳区208可以围绕核区206的外周边部分和/或核区206的内周边部分。如图7A所示，第一或外壳区208可围绕核区206的外周边部分，而第二或内壳区208可围绕核区206的内周边部分。外壳区208的外壳周边212可以限定增材制造的三维物体114的对应于物体元件200的部分的外表面。内壳周边212可以限定增材制造的三维物体114的对应于物体元件200的部分的内表面。如图7B所示，外壳区208可以围绕核区206的外周边部分。核区206的内核周边226可以限定增材制造的三维物体114的对应于物体元件200的部分的内表面。如图7C所示，内壳区208可以围绕核区206的内周边部分。核区206的外核周边226可以限定增材制造的三维物体114的对应于物体元件200的部分的外表面。
现在参考图8A-8C，在一些实施例中，物体元件200可以限定通过增材制造的三维物体114的路径228的一部分。路径228可以穿过物体元件200的核区206的一部分和/或壳区208的一部分。如图8A所示，壳区208可以围绕核区206的外部分和核区206的内部分。壳区208的至少一部分可以限定由物体元件200限定的路径228的至少一部分。壳区208的围绕核区206的内部分的部分可限定路径228的至少一部分。壳区208的内壳周边212可以限定路径228的对应于物体元件200的部分的表面。如图8B所示，在一些实施例中，核区206的外核周边226可以限定增材制造的三维物体114的对应于物体元件200的部分的外表面。物体元件200的内壳区208可以围绕限定路径228的至少一部分的核区206的内周边部分。如图8C所示，核区206的至少一部分可以限定由物体元件200限定的路径228的至少一部分。核区206的内核周边226可以限定路径228的对应于物体元件200的部分的表面。物体元件200的内壳区208也可以限定路径228的至少一部分。壳区208的外壳周边212可以限定增材制造的三维物体114的对应于物体元件200的部分的外表面。壳区208可以包括分别对应于路径228穿过壳区208的位置的一个或多个分离点230。
在一些实施例中，物体元件200在核区206和壳区208之间可以具有基本平衡的表面面积和/或辐照时间。当表面面积和/或辐照时间的绝对差落入指定范围内时，核区206和壳区208可具有基本平衡的表面面积和/或辐照时间。指定范围可以由核区206和壳区208之间的表面面积和/或辐照时间的绝对差来限定，例如10％或更小的绝对差，例如5％或更小，例如1％或更小，或例如0.1％或更小的绝对差。
在一些实施例中，可以至少部分地确定物体元件200的核区206和/或壳区208的一个或多个尺寸，以在核区206和壳区208之间提供基本平衡的表面面积和/或辐照时间。例如，可以至少部分地为物体元件200确定核-壳分配因子214、核区分配因子216、核区偏移因子222和/或交错因子224，以在物体元件200的核区206和壳区208之间提供基本平衡的总表面面积和/或总辐照时间。
现在转向图9A-9D，将描述包括多个物体元件200的构建平面130的层的示例性辐照方案。图9A-9D示出了具有分别对应于多个增材制造的三维物体114的一部分的多个物体元件200的构建平面130。多个物体元件200中的各个物体元件可以使用本文所述的任何一个或多个辐照方案(包括参考图2A-2D、图3A-3C、图4A-4C、图5A-5C、图6A-6C、图7A-7C和/或图8A-8C以及其组合描述的辐照方案)进行辐照。例如，多个物体元件200中的各个物体元件可以使用核-壳辐照方案和/或核-壳分配辐照方案进行辐照。至少一些物体元件200可以至少部分地设置在第一构建平面区域146内。附加地或替代地，至少一些物体元件200可以至少部分地设置在第二构建平面区域152内。至少部分地设置在第一构建平面区域146内和/或至少部分设置在第二构建平面区域152内的至少一些物体元件200可以设置在交错区域154内。
至少一些物体元件200可以被第一辐照装置138辐照。附加地或替代地，至少一些物体元件200可以被第二辐照装置140辐照。例如，如图9A、9C和9D所示，第一物体元件组900可以被第一辐照装置138辐照，和/或第二物体元件组902可以被第二辐照装置140辐照。如图9A所示，设置在第一构建平面区域146内的多个物体元件200可以被分配给第一物体元件组900并且可以被第一辐照装置138辐照。附加地或替代地，设置在第二构建平面区域152内的多个物体元件200可以被分配给第二物体元件组902并且可以由第二辐照装置140辐照。在一些实施例中，例如，如图9A所示，与第一构建平面区域146和第二构建平面区域152重叠的一个或多个物体元件200可以被分别分配给第一物体元件组900和/或第二物体元件组902。在一些实施例中，分配给第一物体元件组900的物体元件200可以使用核-壳辐照方案用第一辐照装置138辐照。附加地或替代地，分配给第二物体元件组902的物体元件200可以使用核-壳辐照方案用第二辐照装置140辐照。
在一些实施例中，多个物体元件200可以至少部分地基于各个物体元件组900、902的总表面面积和/或总辐照时间被分配给相应物体元件组900、902，并由多个辐照装置138、140中的相应辐照装置(例如第一辐照装置138和第二辐照装置140)辐照。例如，第一物体元件组900可以包括第一多个物体元件200，第二物体元件组902可以包括第二多个物体元件200，并且第一物体元件组900和第二物体元件组902可以具有基本平衡的总表面面积和/或基本平衡的辐照时间。
如本文所用，当物体元件组900、902之间的总表面面积和/或总辐照时间的绝对差落在指定范围内时，物体元件组900、902可以具有基本平衡的总表面面积和/或辐照时间。指定范围可以由物体元件组900、902之间的总表面面积和/或总辐照时间的绝对差(例如10％或更少，例如5％或更少，例如1％或更少的绝对差，或例如0.1％或更少的绝对差)来限定。附加地或替代地，当总表面面积和/或总辐照时间的绝对差不能通过将一个或多个物体元件200分配到不同物体元件组900、902来减小时，多个物体元件组900、902可以具有基本平衡的总表面面积和/或辐照时间。例如，当第一物体元件组900和第二物体元件组902之间的总表面面积和/或总辐照时间的绝对差不能通过将一个或多个物体元件200的分配从第一物体元件组900更改为第二物体元件组902和/或从第二物体元件组902更改为第一物体元件组900来减少时，第一物体元件组900和第二物体元件组902可以具有基本平衡的总表面面积和/或总辐照时间。
在一些实施例中，可以至少部分地确定分配给各个物体元件组900、902的物体元件200的核区206和/或壳区208的一个或多个尺寸，以在各个物体元件组900、902之间提供基本平衡的总表面面积和/或总辐照时间。例如，可以为一个或多个物体元件200(例如为第一物体元件组900中的一个或多个物体元件200和/或为第二物体元件组902中的一个或多个物体元件200)确定核-壳分配因子214、核区分配因子216、核区偏移因子222和/或交错因子224。可以至少部分地为一个或多个物体元件200确定核-壳分配因子214、核区分配因子216、核区偏移因子222和/或交错因子224，以在各个物体元件组900、902之间提供基本平衡的总表面面积和/或总辐照时间。
如图9B-9D所示，一个或多个物体元件200可以使用核-壳分配辐照方案辐照。一个或多个物体元件200可以使用核-壳分配辐照方案用第一辐照装置138和第二辐照装置140辐照。例如，一个或多个物体元件200可以被分配给第三物体元件组904。在一些实施例中，位于第一构建平面区域146内的物体元件200可以使用用于壳区208的第一辐照装置138和用于核区206的第二辐照装置140来辐照。附加地或替代地，位于第二构建平面区域152内的物体元件200可以使用用于壳区208的第二辐照装置140和用于核区206的第一辐照装置138来辐照。附加地或替代地，位于交错区域154内的物体元件200可以使用用于壳区208的第一辐照装置138和用于核区206的第二辐照装置140来辐照，或者反之亦然。
在一些实施例中，如图9C和9D所示，物体元件200的核区206可以在第一辐照装置138和第二辐照装置140之间分配。例如，如图所示，第三物体元件组904中的一个或多个物体元件200的核区206可以在第一辐照装置138和第二辐照装置140之间分配，其中壳区208分配给第一辐照装置138。附加地或替代地，如图9C所示，一个或多个物体元件200可以被分配给第四物体元件组906。第四物体元件组906中的一个或多个物体元件200可以使用核-壳分配辐照方案用第一辐照装置138来辐照。第四物体元件组906中的一个或多个物体元件200的壳区208可以使用第二辐照装置140来辐照。第四物体元件组906中的一个或多个物体元件200的核区206可以在第一辐照装置138和第二辐照装置140之间分配。在一些实施例中，当物体元件200与第一构建平面区域146和第二构建平面区域152重叠时，物体元件200的核区206可以在第一辐照装置138和第二辐照装置140之间分配。
在一些实施例中，如图9D所示，设置在第一构建平面区域146内的多个物体元件200可以被分配给第一物体元件组900并且可以例如使用核-壳辐照方案被第一辐照装置138辐照，设置在第二构建平面区域152内的多个物体元件200可以被分配给第二物体元件组902并且可以例如使用核-壳辐照方案被第二辐照装置140辐照。一个或多个物体可以被分配给第三物体元件组904并且可以使用核-壳分配辐照方案辐照。例如，可以至少部分地选择分配给第三物体元件组904并使用核-壳分配辐照方案辐照的一个或多个物体，以例如在第一物体元件组900和第二物体元件组902之间，和/或在第一辐照装置138和第二辐照装置140之间提供基本平衡的总表面面积和/或基本平衡的辐照时间。
设置在第一构建平面区域146内的分配给第三物体元件组的一个或多个物体元件200可以使用与用于辐照分配给第一物体元件组900并设置在第一构建平面区域146内的物体元件200相同的用于壳区208的辐照装置来辐照。例如，第一辐照装置138可用于辐照分配给第三物体元件组并设置在第一构建平面区域146内的一个或多个物体元件200的壳区208。用于辐照分配给第二物体元件组902的物体元件200的相同辐照装置可用于辐照分配给第三物体元件组并设置在第一构建平面区域146内的一个或多个物体元件200的核区206。例如，第二辐照装置140可用于辐照分配给第三物体元件组并设置在第一构建平面区域146内的一个或多个物体元件200的核区206。
在一些实施例中，分配给第一物体元件组900的物体元件200的总表面面积可以与分配给第二物体元件组902的物体元件200的总表面面积基本平衡，例如相等。附加地或替代地，分配给第一物体元件组900的物体元件200的总辐照时间可以与分配给第二物体元件组902的物体元件200的总辐照时间基本平衡，例如相等。在一些实施例中，分配给第一辐照装置138的物体元件200的总表面面积可以与分配给第二辐照装置140的物体元件200的总表面面积基本平衡，例如相等。附加地或替代地，分配给第一辐照装置138的物体元件200的总辐照时间可以与分配给第二辐照装置140的物体元件200的总辐照时间基本平衡，例如相等。
现在转向图10，将描述用于增材制造机器102或增材制造系统100的示例性控制系统。控制系统104可以被构造为执行一个或多个控制操作。控制系统104可以被构造为输出与增材制造机器102相关联的一个或多个控制命令。控制命令可以被构造为控制增材制造机器102的一个或多个可控部件。
如图10所示，示例性控制系统104包括控制器1000。控制器可以包括被构造为使控制器1000执行一个或多个控制操作的一个或多个控制模块1002。例如，一个或多个控制模块1002可包括如本文参考图11所描述的辐照控制模块1100。一个或多个控制模块1002可以包括可执行以确定增材制造机器102的一个或多个操作参数的控制逻辑，例如一个或多个辐照参数(包括例如功率、强度、强度分布、功率密度、斑尺寸、斑形状、扫描图案、扫描速度等)的设定点。附加地或替代地，一个或多个控制模块1002可以包括可执行以提供控制命令的控制逻辑，该控制命令被构造为控制与增材制造机器102相关联的一个或多个可控部件，例如与能量束系统134和/或监控系统162相关联的可控部件。例如，控制模块1002可以被构造为至少部分地基于一个或多个辐照参数的一个或多个设定点来提供一个或多个控制命令。
控制器1000可以与增材制造机器102通信联接。在一些实施例中，控制器1000可以与增材制造机器102的一个或多个部件(例如能量束系统134和/或监控系统162的一个或多个部件)通信联接。控制器1000还可以与管理系统106和/或用户接口108通信联接。
控制器1000可以包括一个或多个计算装置1004，其可以相对于增材制造机器102和/或监控系统162位于本地或远程。一个或多个计算装置1004可以包括一个或多个处理器1006和一个或多个存储器装置1008。一个或多个处理器1006可以包括任何合适的处理装置，例如微处理器、微控制器、集成电路、逻辑装置和/或其他合适的处理装置。一个或多个存储器装置1008可以包括一个或多个计算机可读介质，包括但不限于非暂时性计算机可读介质、RAM、ROM、硬盘驱动器、闪存驱动器和/或其他存储器装置1008。
一个或多个存储器装置1008可以存储可由一个或多个处理器1006访问的信息，包括可由一个或多个处理器1006执行的计算机可执行指令1010。指令1010可包括任何指令集，该指令集在由一个或多个处理器1006执行时使一个或多个处理器1006进行操作，包括光学元件监控操作、维护操作、清洁操作、校准操作和/或增材制造操作。
存储器装置1008可以存储可由一个或多个处理器1006访问的数据1012。数据1012可以包括当前或实时数据1012、过去数据1012或其组合。数据1012可以存储在数据库1014中。作为示例，数据1012可以包括与增材制造系统100和/或增材制造机器102相关联或由其生成的数据1012，包括与控制器1000、增材制造机器102、能量束系统134、监控系统162、管理系统106、用户接口108和/或计算装置1004相关联或由其生成的数据1012。这样的数据1012可以与能量束系统134和/或监控系统162的操作有关。数据1012还可以包括与增材制造系统100和/或增材制造机器102相关联的其他数据集、参数、输出、信息。
一个或多个计算装置1004还可以包括通信接口1016，其可用于经由有线或无线通信线路1020与通信网络1018通信。通信接口1016可以包括用于与一个或多个网络接口的任何合适的部件，包括例如发射器、接收器、端口、控制器、天线和/或其他合适的部件。通信接口1016可以允许计算装置1004与通信网络1018上的各种节点(例如与增材制造机器102、能量束系统134、监控系统162、管理系统106和/或用户接口108相关联的节点)通信。通信网络1018可以包括例如局域网(LAN)、广域网(WAN)、SATCOM网络、VHF网络、HF网络、Wi-Fi网络、WiMAX网络、gatelink网络、和/或用于通过通信线路1020向和/或从控制器1000传输消息的任何其他合适的通信网络1018。通信网络1018的通信线路1020可以包括数据总线或有线和/或无线通信链路的组合。
通信接口1016可以允许计算装置1004与和通信接口1016通信地联接和/或彼此通信地联接的增材制造系统100和/或增材制造机器102的各个部件(包括能量束系统134和/或监控系统162)通信。通信接口1016可以附加地或替代地允许计算装置1004与管理系统106和/或用户接口108通信。管理系统106可以包括服务器1022和/或数据仓库1024。作为示例，数据1012的至少一部分可以存储在数据仓库1024中，并且服务器1022可以被构造为将数据1012从数据仓库1024传输到计算装置1004，和/或从计算装置1004接收数据1012并将接收到的数据1012存储在数据仓库1024中以用于进一步的目的。服务器1022和/或数据仓库1024可以被实施为控制系统104的一部分和/或管理系统106的一部分。
现在参考图11，将描述示例性辐照控制模块1100。辐照控制模块1100可以被包括为用于增材制造机器102的控制系统104和/或控制器1000的一部分。附加地或替代地，辐照控制模块1100可以与控制系统104分开提供，例如具有与控制系统104和/或增材制造机器102通信联接的单独控制器1000和/或单独计算装置1004。如图所示，辐照控制模块1100可以接收物体数据1102。物体数据1102可以包括与一个或多个物体114有关的数据1012，该一个或多个物体114要用与辐照控制模块1100相关联的增材制造机器102增材制造。例如，物体数据1102可以包括关于物体元件200和/或物体元件200在构建平面130上的位置的数据1012。辐照控制模块1100可以被构造为至少部分地基于物体数据1102来确定一个或多个控制命令1104。
辐照控制模块1100可以被构造为确定一个或多个辐照参数，例如束功率、强度、强度分布、能量密度、斑尺寸、斑形状、扫描图案、扫描速度等。可以至少部分地基于物体数据1102来确定一个或多个辐照参数。辐照控制模块1100可以被构造为确定对应于各个物体元件200的一个或多个辐照方案，例如单一辐照方案、分配辐照方案、核-壳辐照方案和/或核-壳分配辐照方案。可以至少部分地基于物体数据1102来确定一个或多个辐照方案。可以至少部分地基于一个或多个辐照方案来确定一个或多个辐照参数。附加地或替代地，可以至少部分地基于辐照参数来确定一个或多个辐照方案。
辐照控制模块1100可以被构造为确定一个或多个物体元件200的表面面积和/或辐照时间。附加地或替代地，辐照控制模块1100可以被构造为确定一个或多个物体元件组900、902，和/或例如至少部分地基于一个或多个物体元件200的表面面积和/或辐照时间将一个或多个物体元件200分配给相应物体元件组900、902。在一些实施例中，辐照控制模块可以被构造为基本上平衡一个或多个物体元件组900、902之间的总表面面积和/或总辐照时间。附加地或替代地，辐照控制模块可以被构造为基本上平衡一个或多个物体元件组900、902的核区206和壳区208之间的总表面面积和/或总辐照时间。
辐照控制模块1100可以被构造为确定一个或多个物体元件200的表面面积和/或辐照时间。附加地或替代地，辐照控制模块可以被构造为确定各个物体元件组900、902之间的平衡总表面面积和/或总辐照时间。辐照控制模块1100可以被构造为确定各个物体元件200的一个或多个区域，例如一个或多个核区206、壳区208和/或重叠区210。附加地或替代地，辐照控制模块1100可以被构造为确定各个物体元件200的一个或多个区域的表面面积和/或辐照时间。辐照控制模块1100可以被构造为确定各个物体元件200的区域之间(例如各个物体元件200的核区206和壳区208之间)的平衡总表面面积和/或总辐照时间。由辐照控制模块1100确定的控制命令1104可以至少部分地基于辐照控制模块1100的任何一个或多个这样的操作来确定。
现在转向图12，将描述增材制造三维物体的示例性方法。如图所示，示例性方法1200可以包括，在框1202处确定要用增材制造机器102增材制造的物体114的层的多个物体元件200的辐照方案。多个物体元件200中的至少一些可以包括核区206和至少部分地围绕核区206的壳区208。多个物体元件200中的至少一个的辐照方案可以包括核-壳辐照方案。附加地或替代地，多个物体元件200中的至少一个的辐照方案可包括核-壳分配辐照方案。示例性方法1200可以包括，在框1204处至少部分地通过用增材制造机器102的一个或多个辐照装置138、140辐照构建平面130的层来形成多个物体元件200。
本发明的进一步方面由以下条项的主题提供：
1.一种增材制造三维物体的方法，所述方法包括：确定要用增材制造机器增材制造的物体的层的多个物体元件的辐照方案，所述多个物体元件包括核区和壳区，所述壳区至少部分地围绕所述核区；以及至少部分地通过用所述增材制造机器的一个或多个辐照装置辐照构建平面的层来形成所述多个物体元件；其中所述多个物体元件中的至少一个的所述辐照方案包括核-壳辐照方案，和/或其中所述多个物体元件中的至少一个的所述辐照方案包括核-壳分配辐照方案。
2.根据任何前述条项所述的方法，包括：用从第一辐照装置发射的第一能量束辐照所述核区；以及用来自第二辐照装置的第二能量束辐照所述壳区。
3.根据任何前述条项所述的方法，包括：用第一设定点处的辐照参数辐照所述核区；以及用第二设定点处的所述辐照参数辐照所述壳区，所述第二设定点不同于所述第一设定点。
4.根据任何前述条项所述的方法，其中所述辐照参数包括束功率、强度、强度分布、功率密度、斑尺寸、斑形状、扫描图案和/或扫描速度。
5.根据任何前述条项所述的方法，包括：将所述多个物体元件的第一部分分配给第一物体元件组；将所述多个物体元件的第二部分分配给第二物体元件组；至少部分地通过用第一辐照装置辐照所述构建平面的所述层来形成所述多个物体元件的所述第一部分；以及至少部分地通过用第二辐照装置辐照所述构建平面的所述层来形成所述多个物体元件的所述第二部分；其中所述第一物体元件组和所述第二物体元件组具有基本平衡的总表面面积和/或基本平衡的辐照时间。
6.根据任何前述条项所述的方法，其中不能通过将一个或多个物体元件分配到不同物体元件组来减小总表面面积和/或总辐照时间的绝对差，所述不同物体元件组选自所述第一物体元件组、所述第二物体元件组和第三物体元件组。
7.根据任何前述条项所述的方法，包括：至少部分地确定所述多个物体元件中的至少一些的所述核区和/或所述壳区的一个或多个尺寸，以在所述第一物体元件组和所述第二物体元件组之间提供基本平衡的总表面面积和/或基本平衡的总辐照时间。
8.根据任何前述条项所述的方法，包括：至少部分地确定所述多个物体元件中的至少一些的所述核区和/或所述壳区的一个或多个尺寸，以在所述多个物体元件的所述核区和所述壳区之间提供基本平衡的总表面面积和/或基本平衡的总辐照时间。
9.根据任何前述条项所述的方法，包括：至少部分地基于核-壳分配因子的设定点在所述核区和所述壳区之间分配所述多个物体元件中的至少一些，至少部分地基于相应物体元件的所述核区和/或所述壳区的表面面积和/或辐照时间来确定所述核-壳分配因子的所述设定点。
10.根据任何前述条项所述的方法，包括：至少部分地基于核区分配因子的设定点在第一辐照装置和第二辐照装置之间分配所述核区，至少部分地基于相应物体元件的所述核区和/或所述壳区的表面面积和/或辐照时间来确定所述核区分配因子的所述设定点。
11.根据任何前述条项所述的方法，包括：至少部分地基于有序、随机或半随机的序列或图案来确定核区质心和壳区质心之间的对准和/或偏移。
12.根据任何前述条项所述的方法，包括：至少部分地基于相应物体元件的所述核区和/或所述壳区的表面面积和/或辐照时间来确定重叠区，所述重叠区限定所述核区到所述壳区之间的边界和/或从所述核区到所述壳区的过渡。
13.根据任何前述条项所述的方法，其中所述多个物体元件中的至少一些限定穿过相应物体元件的所述核区的一部分和/或所述壳区的一部分的路径的至少一部分。
14.根据任何前述条项所述的方法，其中所述多个物体元件组具有基本平衡的总表面面积和/或基本平衡的总辐照时间。
15.根据任何前述条项所述的方法，其中所述多个物体元件组之间的总表面面积和/或总辐照时间的绝对差落入指定范围内，所述指定范围是1％或更小的绝对差。
16.根据任何前述条项的方法，其中所述核区和所述壳区具有基本平衡的表面面积和/或基本平衡的辐照时间。
17.根据任何前述条项所述的方法，其中所述核区和所述壳区之间的表面面积和/或辐照时间的绝对差落入指定范围内，所述指定范围是1％或更小的绝对差。
18.根据任何前述条项所述的方法，其中所述壳区的横截面宽度为1微米至10厘米。
19.根据任何前述条项所述的方法，其中所述壳区的最大横截面宽度为所述物体元件的最大横截面宽度的0.0001％至50％。
20.一种包括计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可执行指令在由与增材制造机器或系统相关联的处理器执行时，使所述增材制造机器或系统进行增材制造三维物体的方法，所述方法包括：确定要用增材制造机器增材制造的物体的层的多个物体元件的辐照方案，所述多个物体元件中的至少一些包括核区和至少部分地围绕所述核区的壳区；以及用所述增材制造机器的一个或多个辐照装置辐照构建平面上的所述多个物体元件；其中所述多个物体元件中的至少一个的辐照方案包括核-壳辐照方案，和/或其中所述多个物体元件中的至少一个的所述辐照方案包括核-壳分配辐照方案。
21.根据前述条项所述的计算机可读介质，包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由与增材制造机器或系统相关联的处理器执行时，使所述增材制造机器或系统进行根据任何前述条项所述的方法。
本书面描述使用示例性实施例来描述当前公开的主题，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践这样的主题，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何合并的方法。当前公开的主题的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质区别的等效结构元件，则这些其他示例意图落入权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种增材制造三维物体的方法，其特征在于，所述方法包括：
确定要用增材制造机器增材制造的物体的层的多个物体元件的辐照方案，所述多个物体元件包括核区和壳区，所述壳区至少部分地围绕所述核区；以及
至少部分地通过用所述增材制造机器的一个或多个辐照装置辐照构建平面的层来形成所述多个物体元件；
其中所述多个物体元件中的至少一个的所述辐照方案包括核-壳辐照方案，和/或其中所述多个物体元件中的至少一个的所述辐照方案包括核-壳分配辐照方案。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
用从第一辐照装置发射的第一能量束辐照所述核区；以及
用来自第二辐照装置的第二能量束辐照所述壳区。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
用第一设定点处的辐照参数辐照所述核区；以及
用第二设定点处的所述辐照参数辐照所述壳区，所述第二设定点不同于所述第一设定点。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中所述辐照参数包括束功率、强度、强度分布、功率密度、斑尺寸、斑形状、扫描图案和/或扫描速度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
将所述多个物体元件的第一部分分配给第一物体元件组；
将所述多个物体元件的第二部分分配给第二物体元件组；
至少部分地通过用第一辐照装置辐照所述构建平面的所述层来形成所述多个物体元件的所述第一部分；以及
至少部分地通过用第二辐照装置辐照所述构建平面的所述层来形成所述多个物体元件的所述第二部分；
其中所述第一物体元件组和所述第二物体元件组具有基本平衡的总表面面积和/或基本平衡的辐照时间。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中不能通过将一个或多个物体元件分配到不同物体元件组来减小总表面面积和/或总辐照时间的绝对差，所述不同物体元件组选自所述第一物体元件组、所述第二物体元件组和第三物体元件组。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，包括：
至少部分地确定所述多个物体元件中的至少一些的所述核区和/或所述壳区的一个或多个尺寸，以在所述第一物体元件组和所述第二物体元件组之间提供基本平衡的总表面面积和/或基本平衡的总辐照时间。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
至少部分地确定所述多个物体元件中的至少一些的所述核区和/或所述壳区的一个或多个尺寸，以在所述多个物体元件的所述核区和所述壳区之间提供基本平衡的总表面面积和/或基本平衡的总辐照时间。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
至少部分地基于核-壳分配因子的设定点在所述核区和所述壳区之间分配所述多个物体元件中的至少一些，至少部分地基于相应物体元件的所述核区和/或所述壳区的表面面积和/或辐照时间来确定所述核-壳分配因子的所述设定点。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
至少部分地基于核区分配因子的设定点在第一辐照装置和第二辐照装置之间分配所述核区，至少部分地基于相应物体元件的所述核区和/或所述壳区的表面面积和/或辐照时间来确定所述核区分配因子的所述设定点。
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