CN115867410A - 增材制造中激光阵列的成角度扫描 - Google Patents

Abstract

描述了用于增材制造的系统和方法。在一些实施方式中，控制增材制造系统的一个或更多个激光能量源的方法可以至少部分地基于扫描角度和/或期望能量密度。还描述了控制熔池间距的系统和方法。

Description

增材制造中激光阵列的成角度扫描

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2020年6月10日提交的美国临时申请第63/037,142号的优先权的权益，该申请的公开内容通过引用全部并入本文。

技术领域

公开的实施方式涉及用于增材制造的系统和方法。

背景技术

粉末床熔融过程是增材制造过程的示例，其中通过在逐层过程中选择性地接合材料来形成三维形状。在金属粉末床熔融过程中，一个或更多个激光束在金属粉末的薄层扫描。如果各个激光器参数，诸如激光器功率、激光光斑大小和/或激光扫描速度在传送的能量足够熔化金属粉末的颗粒的状态下，则可以在构建表面上建立一个或更多个熔池。沿预定轨迹扫描激光束，使得凝固的熔池轨迹创建与三维打印零件的二维切片相对应的形状。在完成一层之后，粉末表面按限定距离分度，下一层粉末被散布到构建表面上，并且重复激光扫描过程。在许多应用中，可以设置层厚度和激光器功率密度，以提供底层的部分再熔化和连续层的熔融。多次重复层索引和扫描，直到制造出所期望的三维形状。

发明内容

在一些实施方式中，在增材制造过程中控制能量密度的方法包括确定要传送至构建表面的一个或更多个部分的第一期望能量密度，确定一个或更多个激光能量源的第一期望扫描角度，至少部分地基于第一期望能量密度和第一期望扫描角度选择性地激活一个或更多个激光能量源，以及在对应于第一期望扫描角度的相对于构建表面的第一方向上平移一个或更多个激光能量源。

在一些实施方式中，增材制造系统包括：构建表面；一个或更多个激光能量源；以及操作时耦接至一个或更多个激光能量源的处理器。处理器被配置成：确定要传送至构建表面的一个或更多个部分的第一期望能量密度；确定一个或更多个激光能量源的第一期望扫描角度；至少部分地基于第一期望能量密度和第一期望扫描角度选择性地激活一个或更多个激光能量源；以及在对应于第一期望扫描角度的相对于构建表面的第一方向上平移一个或更多个激光能量源。

在一些实施方式中，在增材制造过程中控制熔池间距的方法包括：确定期望熔池间距；确定多个激光能量源的期望扫描角度；至少部分地基于期望熔池间距和期望扫描角度选择性地激活多个激光能量源的多个单独部分，以在构建表面上形成被期望熔池间距间隔开的多个熔池；以及在对应于期望扫描角度的相对于构建表面的方向上平移一个或更多个激光能量源。

在一些实施方式中，增材制造系统包括：构建表面；多个激光能量源；以及操作时耦接至多个激光能量源的处理器。处理器被配置成：确定期望熔池间距；确定多个激光能量源的期望扫描角度；至少部分地基于期望熔池间距和期望扫描角度选择性地激活多个激光能量源的多个独立部分，以在构建表面上形成被期望熔池间距间隔开的多个熔池；以及在对应于期望扫描角度的相对于构建表面的方向上平移一个或更多个激光能量源。

应当理解，前述构思以及下面讨论的另外的构思可以以任何合适的组合被布置，本公开内容在这方面不受限制。此外，当结合附图考虑时，从以下对各种非限制性实施方式的详细描述中，本公开内容的其他优点和新颖特征将变得明显。

附图说明

附图不旨在按比例绘制。在附图中，在各图中示出的每个相同或几乎相同的部件可以通过相似的标记来表示。为了清楚起见，不是每个部件都在每个附图中被标示。在附图中：

图1A是激光器组件的单个激光器被激活的增材制造系统的一个实施方式的前视图；

图1B是激光器组件在垂直于其宽度的方向上进行扫描的图1A中所示的增材制造系统的实施方式的俯视图；

图1C是激光器组件在旋转后在垂直于其宽度的方向上进行扫描的图1A中所示的增材制造系统的实施方式的俯视图；

图1D是激光器组件以相对于激光器组件的宽度的非垂直角度进行扫描的图1A中所示的增材制造系统的实施方式的俯视图；

图2A是激光器组件的多个激光器被激活的增材制造系统的一个实施方式的前视图；

图2B是激光器组件在垂直于其宽度的方向上进行扫描的图2A中所示的增材制造系统的实施方式的俯视图；

图2C是激光器组件在旋转后在垂直于其宽度的方向上进行扫描的图2A中所示的增材制造系统的实施方式的俯视图；

图2D是激光器组件在第一轮次上以相对于激光器组件的宽度的第一非垂直角度进行扫描的图2A中所示的增材制造系统的实施方式的俯视图；

图2E是激光器组件在第二轮次上以相对于激光器组件的宽度的第二非垂直角度进行扫描的图2A中所示的增材制造系统的实施方式的俯视图；

图3A是激光器组件的单个激光器被激活的增材制造系统的一个实施方式的前视图；

图3B是激光器组件在垂直于其宽度的方向上进行扫描的图3A中所示的增材制造系统的实施方式的俯视图；

图3C是激光器组件在旋转后在垂直于其宽度的方向上进行扫描的图3A中所示的增材制造系统的实施方式的俯视图；

图3D是激光器组件在第一轮次上以相对于线激光器的宽度的第一非垂直角度进行扫描的图3A中所示的增材制造系统的实施方式的俯视图；

图3E是激光器组件在第二轮次上以相对于线激光器的宽度的第二非垂直角度进行扫描的图3A中所示的增材制造系统的实施方式的俯视图；

图4描述了至少部分地基于传送的期望能量密度来操作增材制造系统的方法的一个实施方式；以及

图5描述了至少部分地基于期望熔池间距来操作增材制造系统的方法的一个实施方式。

具体实施方式

在一些增材制造过程中，诸如粉末床熔融过程，一个或更多个激光束可以在构建表面上扫描。每一个激光束穿过构建表面的路径在本文中被称为激光束路径，或简单地被称为光束路径。在不希望被理论约束的情况下，打印期间的激光束路径与打印后的零件内的任何残余应力和/或变形之间可以存在关系。例如，在每一层上重复相同的激光束路径可以与打印后的零件的各向异性变形相关联，这可能导致不可预测的变形、构建过程期间的故障和/或其他不期望的结果。

因此，能够控制激光束路径的形状、在不同的层上实现不同的激光束路径、以及在单个层内允许复合激光束路径是有益的。控制激光束路径的形状的益处可以包括减少峰值失真和相消干涉，可能减少打印的零件中的整体失真。此外，控制激光束路径的形状可以产生更加各向同性的零件。

然而，可能存在与控制激光束路径的形状相关联的挑战。这些挑战在激光束光斑不是轴对称的示例中可能更明显。具体地，在不同的方向上扫描非轴对称的光束或光束的非轴对称阵列可以与在恒定的激光器功率和扫描速度下将不同量的能量传送至构建表面的不同区域相关联。例如，考虑宽是长的两倍的单个矩形“光斑”。该光束光斑以给定的速度在垂直于其宽度的第一方向上平移的情况下，被光斑扫描的构建表面上的每个区域可以接收到第一量的能量。相反，该光束光斑以相同的给定速度在垂直于其长度的第二方向上平移的情况下，被光斑扫描的构建表面上的每个区域可以接收到第二量的能量，第二量的能量由于针对每个位置的激光能量的曝光时间加倍而是第一量的能量的两倍。除这些能量问题之外，由于针对不同扫描方向的光束路径的投影区域不同而导致在第一方向上扫描后产生的光束路径的宽度可以大于在第二方向上扫描后产生的光束路径的宽度。

鉴于平移非轴对称光斑(或多个光斑)的挑战，在光斑平移时旋转激光束光斑似乎可以是合适的，使得光束路径的宽度保持不变以及传送至由光斑扫描的每个点的能量的量保持不变。旋转激光束光斑可以包括旋转激光能量源，或旋转包括一个或更多个激光能量源的整个激光器组件。然而，当旋转激光器组件时，记录旋转运动并测量精确位置可能是具有挑战性的，并且可能导致错误。部分地取决于激光器组件的长宽比，任何小的测量差异可以导致旋转后的激光器组件的端的最终定位的大的误差。

鉴于以上，本发明人已认识到并理解通过控制由激光器组件发射的激光束的图案相对于构建表面的平移的角度来控制激光束路径的形状和/或能量的益处。在一些实施方式中，控制扫描角度可以包括控制激光器组件相对于激光器组件的参考尺寸的扫描方向。在常规增材制造过程中，激光器组件可以包括可以被限制成在单一方向上行进的激光器的直线阵列。例如，在激光器组件包括沿构建表面的宽度延伸的激光器的直线阵列的情况下，激光器组件可以被限制在与构建表面的宽度垂直的方向上行进。在允许控制激光束路径的形状的增材制造过程中，激光器组件可以能够相对于激光器组件的参考尺寸(例如，激光器阵列的宽度)在构建表面上以任何期望的角度平移所发射的激光束。激光器组件的扫描角度的这样的控制在本文中一般被称为成角度扫描。

在一些实施方式中，扫描角度可以包括激光器组件的行进方向与垂直于激光器组件的宽度的方向之间的角度差。例如，考虑到激光器组件包括跨激光器组件的宽度延伸的n个激光器的直线阵列。0°的扫描角度可以与垂直于其宽度的方向上的扫描激光器组件相对应，使得可以形成n个单独的熔接体轨迹(取决于激光器的间距)。在另一极端处，90°的扫描角度可以与平行于其宽度的方向上的扫描激光器组件相对应，使得形成单个熔接体轨迹。在类似的激光器功率和扫描速度的情况下，以90°扫描时，构建表面的某些区域与以0°扫描时的构建表面的某些区域相比可以接收到高达n倍的量的能量，这可能与不同的激光束路径交叠相关联。通常，激光器组件的扫描角度与不同激光束路径的交叠的量(以及因此，由不同激光束路径传送的能量的量)之间可以存在关系。在不希望被理论约束的情况下，当扫描角度从0°增加至90°时，施加至构建表面的给定区域的能量的量可以增加，并且由光束路径扫描的构建表面的总面积可以减少。

鉴于与至少部分基于扫描角度的不相等能量分布相关联的挑战，本发明人已认识到并理解，可以在成角度的扫描期间通过调整激光器组件中的激光器的能量分布图使构建表面上的能量的分布更一致。也就是，可以通过调整激光器的能量分布图来预测并补偿可能由成角度的扫描产生的构建表面上的非均匀能量分布。在多个激光器的直线阵列的示例中，可以由多于一个激光器扫描的构建表面的区域可以比可以由单个激光器扫描的构建表面的区域接收到高的能量输入。可以通过在由多个激光器扫描的区域中减少由每个激光器传送的能量的量，实现更一致的能量分布。此外，用多于一个激光器扫描区域可以实现仅用单个激光器的功率输出不能熔化的材料的熔化。

在不希望被理论约束的情况下，在不同方向上平移非轴对称光斑(或多个光斑)可以导致传送至由光斑扫描的每个区域的能量的量和产生光束路径的宽度之间的权衡。相应地，可以存在至少部分地基于扫描角度的处理的材料的量和传送至该材料的能量密度之间的权衡。在一个极端处，在可实现的能量密度的第一小范围的情况下，第一扫描角度可以产生处理的材料的最大量。在另一极端处，可实现的能量密度的最大范围的情况下，第二扫描角度可以产生处理的材料的最小量。第一扫描角度可以期望成以较高的速率实现更多材料的处理。第二扫描角度可以期望成实现在具有低能量密度的第一扫描角度扫描的情况下不能接收到足够能量来熔化的材料的熔化。也就是，可以通过以允许多个激光器将能量传送至相同区域的扫描角度平移包括多个激光器的激光器组件来熔化可能需要比由单个激光器可以传送的能量多的能量来熔化的材料。当然，通过在第一扫描角度和第二扫描角度之间的角度进行扫描，除这些极端情况之外的处理的材料的量和传送的能量密度的不同组合是可能的。如下面进一步讨论，定制激光光斑能量密度和激光束路径尺寸的这种能力可以具有许多益处，包括熔池的更好控制。

鉴于以上，本发明人已认识到与使用期望能量密度和扫描角度控制一个或更多个系统的操作参数控制增材制造系统的操作的方法相关联的益处。例如，可以单独确定要传送至构建表面的一个或更多个部分的期望能量密度和扫描角度中的任一个。可替选地，如下面详述的，在一些实施方式中，扫描角度可以至少部分地基于期望能量密度来确定。然后，当一个或更多个激光能量源在与期望扫描角度相对应的方向上相对应地相对于构建表面平移时，可以至少部分地基于期望能量密度和期望扫描角度选择性地激活激光器组件的一个或更多个激光能量源。

本发明人还认识到与在以不同的扫描角度操作激光器组件的情况下控制熔池间距相关联的益处。例如，在一些实施方式中，在增材制造过程中控制熔池间距的方法可以包括确定期望熔池间距和激光器组件的一个或更多个激光能量源的扫描角度。然后，激光能量源的多个独立部分可以被激活，以在构建表面上形成独立间隔开的熔池。激光能量源的具体激活和操作可以至少部分地基于期望熔池间距和期望扫描角度，以在构建表面上提供具有期望熔池间距的间隔开的熔池。一旦形成间隔开的熔池，激光能量源可以在与期望扫描角度相对应的相对于构建表面的方向上平移。应当理解，在一些实施方式中，熔池可以不在激光能量源的平移之前被形成，而是可以在激光能量源的平移期间形成。可以通过一个或多个指定的激光能量源与相对于一个或多个激光能量源的平移的角度的相应激光能量密度和扫描速度的组合来指定熔池间距。

在一些实施方式中，增材制造系统可以包括激光器组件。激光器组件可包括一个或更多个激光能量源(在本文中也被称为激光器)。每个激光能量源可以向构建表面发射激光束。每个激光束可以在激光束光斑处接触构建表面。

如上所述，在一些实施方式中，激光器组件可以包括产生一个或更多个非轴对称光斑的一个或更多个激光器。非轴对称光斑可以包括矩形光斑、椭圆光斑、激光束线或任何其他非轴对称形状。在另一实施方式中，激光器组件可以包括产生多个光斑的多个激光器，所述多个光斑可以以非轴对称的布置来布置，而不管每个光斑是否可以是轴对称的。在这些实施方式的任一个(即单个非轴对称光斑或以非轴对称的布置布置的多个光斑)中，以不同的扫描角度平移一个或更多个光斑可以产生具有不同能量分布分布图的光束路径。在不希望被理论约束的情况下，不同方向的平移可以导致不同光束路径之间或相同光束路径的部分之间的不同程度的交叠。

在一些实施方式中，激光器组件可以包括以阵列布置的一个或更多个激光能量源。阵列可以包括矩形、直线、六边形或任何其他适当的阵列布置。阵列可以包括可以是连续的图案或不连续的图案的重复图案。在一些实施方式中，阵列的相邻激光器可以接触，同时在其他实施方式中，相邻激光器可以被间隔开。在一些实施方式中，激光器组件可以包括没有以阵列布置的多个激光器。应当理解，激光器组件可以包括以任何合适的布置设置的任何合适数目的激光器，本公开内容在这方面不受限制。

在一些实施方式中，激光器组件可以以相对于激光器组件的预定角度发射激光束。在这样的实施方式中，由于激光器组件和构建表面的相对运动，激光束可以在构建表面上追踪路径。相对运动可以是由于激光器组件相对于静止的构建表面的运动，构建表面相对于静止的激光器组件的运动，或激光器组件和构建表面二者相对于静止的外部参考点的运动，本公开内容在这方面不受限制。在这样的实施方式中，激光器组件可以被集成到光学头中。在其他实施方式中，激光器组件和构建表面二者可以相对于彼此保持静止，并且激光束的角度相对于激光器组件可以被动态地调整，以使用任何适当的控制方法在构建表面上追踪路径。在这样的实施方式中，可以使用一个或更多个光学部件，诸如激光振镜、固态扫描或能够控制激光束在构建表面上的相对运动的任何其他适当的部件。在其他实施方式中，可以使用上面控制方法的组合。应当理解，可以使用控制一个或更多个激光束在构建表面上的相对运动的任何合适的方法，本公开内容在这方面不受限制。

在一些实施方式中，扫描角度可以至少部分地基于激光器组件内的激光器的间距。即使对于相同扫描角度，激光器组件内的不同激光器间距也可以与激光束路径交叠的不同程度相关联。在不希望被理论约束的情况下，对于给定的扫描角度，与间隔开较远的激光器相比，间隔较近的激光器可以与更多的光束路径交叠相关联。

在一些实施方式中，可以调整构建表面上的激光束光斑的间距。例如，调整构建表面上的激光束光斑的间距可以包括调整激光器组件内的激光器的间距(例如，一个或更多个激光器可以在一个或更多个方向上平移以调整激光器之间的间距)。可替选地，在不调整激光器组件内的激光器的间距的情况下，可以调整构建表面上的激光束光斑的间距。例如，在不调整组件内的激光器的间距的情况下，可以调整光学组件的一个或更多个透镜，以调整构建表面上的激光束光斑的间距，(例如，调整一个或更多个透镜相对于激光器组件的一个或更多个激光器的位置可以调整构建表面上的激光束光斑的相对间距)。应当理解，调整构建表面上的激光束光斑的间距可以包括对与一个或更多个激光器相关联的一个或更多个机械和/或光学组件进行任何合适的调整，本公开内容在这方面不受限制。对与一个或更多个激光器相关联的机械和/或光学组件进行合适调整的示例包括但不限于：调整一个或更多个透镜的位置和/或方向、调整一个或更多个镜子的位置和/或方向，以及调整一个或更多个激光器的位置和/或方向。在一些实施方式中，可以同时和/或以协调方式调整构建表面上的所有激光束光斑的相对间距，然而在一些实施方式中，可以单独地调整构建表面上的每个激光束光斑的间距。

例如，在用激光束光斑的当前间距不能实现期望扫描角度和期望能量密度的情况下，可以期望调整构建表面上的激光束光斑的间距。例如，在第一配置中，激光束光斑可以被相对近地间隔，使得以期望扫描角度进行扫描可以与传送期望能量密度之上的能量密度相关联。在第二配置的情况下，激光束光斑的间距被调整成使得与第一配置相比，激光束光斑被间隔开得更远，以期望扫描角度进行扫描可以与传送期望能量密度相关联。作为另一示例，在第一配置中，当以预定方向扫描时，激光束光斑可以被相对近地间隔，使得用每个激光束传送期望的功率可以与将大于期望能量密度的能量密度传送至构建表面相关联。然而，在第二配置中，激光束光斑的间距可以被调整，使得当激光束光斑在预定方向上扫描时，与第一配置相比，激光束光斑被间隔开得更远。通过增加与扫描方向组合的光斑和由每个激光束提供的功率之间的间距，系统的处理器可以控制系统，使得其将期望能量密度传送至构建表面。因此，在一些实施方式中，可以至少部分地基于期望扫描角度和/或期望能量密度来调整构建表面上的激光束光斑的间距。在一些实施方式中，激光束光斑的间距可以从一轮次至下一个轮次进行调整。例如，激光束光斑的间距可以至少部分地基于与第一轮次相关联的第一期望扫描角度和/或第一期望能量密度被调整，并且可以再次至少部分地基于与第二轮次相关联的第二期望扫描角度和/或第二期望能量密度被调整。当然，调整构建表面上的激光束光斑的间距的其他理由可以是适当的，本公开内容在这方面不受限制。鉴于以上所述，在一些实施方式中，构建表面上的激光束光斑的间距、与激光束相关联的功率以及期望扫描角度可以被相关联的处理器或其他控制器使用，以确定并向构建表面提供期望能量密度。

如上所述，在某些情况下，可以期望从增材制造过程的一个轮次至下一个轮次改变扫描角度。在一些实施方式中，第一轮次上的扫描角度可以与第二轮次或其他后续轮次的扫描角度不同。第二轮次的扫描角度可以至少部分地基于第一轮次的扫描角度。相继轮次之间的扫描角度的差可以在-179°、-150°、-135°、-120°、-90°、-60°、-45°、-30°、-1°、1°、30°、45°、60°、90°、120°、135°、150°、179°和/或任何其他适当角度的任意适当组合之间或者等于-179°、-150°、-135°、-120°、-90°、-60°、-45°、-30°、-1°、1°、30°、45°、60°、90°、120°、135°、150°、179°和/或任何其他适当角度的任意适当的组合。在一些具体实施方式中，尽管考虑到了上述的其他组合，但相继轮次的扫描角度的差可以在60°和120°之间或者等于60°和120°，大约90°(即相继的扫描可以基本上垂直)。例如，第一轮次可以包括+45°的扫描角度，以及第二轮次可以包括-45°的扫描角度。作为另一示例，第一轮次可以包括+60°的扫描角度，以及第二轮次可以包括-30°的扫描角度。当然，由于本公开内容不限于上述任何具体关系，因此任何轮次都可以使用任何期望扫描角度来实现，并且可以使用任何适当的在相继轮次之间的扫描角度的差。

在一些实施方式中，可以期望在构建过程期间避免在同一方向上重复扫描。因此，在一些实施方式中，实际命令的扫描角度可以包括小的偏差，诸如围绕标称命令的扫描角度的抖动。抖动可以在相对于标称命令的扫描角度的任一方向上。在一些实施方式中，抖动的绝对值可以大于或等于1°、2°、3°、4°、5°、6°、7°、8°、9°和/或任何其他适当的幅度。抖动的绝对值也可以小于或等于10°、9°、8°、7°、6°、5°、4°、3°、2°和/或任何其他适当的幅度。可以考虑上述范围的组合，例如，包括-10°和+10°之间的抖动。由于本声明在这方面不受限制，因此可以考虑大于且小于上述幅度的其他合适的抖动。在操作期间，可以在期望的抖动范围内使用随机确定的抖动幅度中的任一个来应用抖动的幅度，以及/或者可以实现将抖动应用于命令的扫描角度的任何其他期望的方法，本公开内容不被限制于如何实现抖动。

在一些实施方式中，激光器可以在构建表面上熔化粉末以形成一个或更多个熔池。在一些实施方式中，每个激活的激光器可以形成它自己的熔池。在一些实施方式中，熔池的数目可以少于激活的激光器的数目。也就是，熔池可以增长并聚集，使得多个激光器向单个熔池贡献能量。在不希望被理论约束的情况下，一个或更多个熔池之间的间距可以与形成一个或更多个熔池的一个或更多个激光器之间的间距不同，部分原因是诸如液态金属的表面张力的因素。在成角度的扫描期间，构建表面上的激光束路径的间距可以与扫描角度相关联。相应地，熔池的间距可以与扫描角度相关联。在一些实施方式中，扫描角度可以至少部分地基于期望熔池间距来确定。在一些实施方式中，熔池间距可以大于50微米、100微米、500微米、1毫米，或任何其他适当的间距。在一些实施方式中，熔池间距也可以小于50毫米、10毫米、5毫米、1毫米。可以考虑前述熔池间距的组合，包括在50微米和50毫米之间或等于50微米和50毫米的熔池间距。当然，大于且小于上述熔池间距的其他合适的熔池间距都是可能的，本公开内容在这方面不受限制。

如上所述，可以调整构建表面上的激光束光斑的间距。在一些实施方式中，可以至少部分地基于期望熔池间距来调整构建表面上的激光束光斑的间距。例如，如果使用其他期望参数(例如，期望扫描角度、期望能量密度)以激光束光斑的第一间距(例如，紧密的间距)进行扫描可能导致单独的熔池(不期望地)合并成单个熔池，可以将激光束光斑的间距调整至第二间距(例如，更分散的间距)，使得单独的熔池保持独立。因此，在一些实施方式中，可以至少部分地基于期望熔池间距、期望扫描角度和/或期望能量密度来调整构建表面上的激光束光斑的间距。鉴于以上所述，在一些实施方式中，构建表面上的激光束光斑的间距、与激光束相关联的功率以及期望扫描角度可以被相关联的处理器或其他控制器使用，以确定并向构建表面提供期望熔池间距。

在增材制造过程的一些实施方式中，可以形成多个熔池。可以选择不同的参数来控制不同的熔池属性。例如，可以选择施加至构建表面的能量密度和/或激光能量源的平移速度，使得第一熔池的路径可以沿构建表面与第二熔池的路径相邻。在期望的情况下，可以适当地选择参数，以确保第一熔池在第二熔池到达第一熔池之前凝固。

为了清楚起见，本文中所描述的实施方式是以相对于激光器组件的宽度定义的角度被扫描。然而，应当理解，由于本公开内容不被这种方式限制，因此本文中描述的各种实施方式的扫描角度可以相对于激光器组件的任何适当的参考尺寸、平面或其他适当的特征来定义。针对本公开内容的目的，激光器组件的宽度可以在与相关联的构建表面的平面平行的平面内被定义为激光器组件的最大横向尺寸。例如，包括激光器的直线阵列的激光器组件可以具有与使激光器排成一条直线的方向相关联的宽度。在一些实施方式中，激光器组件可以包括激光器的对称布置，以及/或者激光器组件可以不具有单一的、最大的横向尺寸。在这些实施方式中，由于本公开内容不被这种方式限制，因此相对于激光器组件的任何其他适当的方向参考可以用于定义激光器组件的扫描角度。

转向附图，进一步详细描述了具体非限制性的实施方式。由于本公开内容不被本文中所描述的具体实施方式限制，因此应当理解，相对于这些实施方式描述的各种系统、部件、特征以及方法可以单独地和/或以任何期望的组合被使用。

图1A至图1D描述了激光器组件的单个激光器被激活的增材制造系统的一个实施方式。在图1A的前视图中，增材制造系统100包括构建表面102和激光器组件104。激光器组件104包括一个或更多个激光能量源106(在本文中也被称为激光器)。增材制造系统100还包括处理器120，该处理器120包括存储执行本文中描述的方法的处理器可执行指令的相关联存储器。处理器操作时耦接至一个或更多个激光器106。激光器106中的一个被激活以产生激光束108。

在图1B的俯视图中，激光器组件104在与激光器组件的宽度垂直的方向(由大箭头指示)上扫描穿过构建表面102。在图的实施方式中，构建表面102的宽度位于沿X轴，以及构建表面102的长度位于沿Y轴。类似地，激光器组件104的宽度位于沿a轴，以及激光器组件104的长度位于沿b轴。在本实施方式中，激光器组件104的宽度(a轴)与构建面的宽度(x轴)平行。激光束108接触构建表面102，以形成激光束光斑110。当激光器组件104平移穿过构建表面102时，光斑110在构建表面102上留下激光束路径112。扫描角度α被定义为扫描方向(由大箭头指示)与垂直于激光器组件104的宽度方向(即b轴)的偏差。在图1B的实施方式中，由于激光器组件104的行进的方向与b轴平行，因此扫描角度α为0°。应当理解，穿过构建表面的激光束的扫描角度可以以任何适当的方式实现。例如，可以以期望的方向穿过构建表面扫描包括多个激光器的光学头，振镜控制可以用于在期望的布局中沿期望扫描方向扫描激光器，构建表面可以在静止的光学头下方移动，前述的组合和/或任何其他适当的方法可以用于控制相对于构建表面的激光器的行进的方向。

图1C是图1A中所示的增材制造系统的实施方式的俯视图，其中，激光器组件104在相对于构建表面102旋转后，在与其宽度垂直的方向上扫描一个或更多个激光束。因为激光器组件104仍在相对于垂直于其宽度的方向的同一方向上平移(即激光器组件104仍沿b轴平移)，在这种情况下，扫描角度α也是0°。应当理解，由于激光器组件104被旋转之后，b轴和y轴不再对齐，因此该平移方向相对于构建表面102是不同的。然而，如先前所述，激光器组件相对于构建表面的这种物理旋转可能难以实现以及/或者将误差引入到系统的控制中。

图1D是图1A所示的增材制造系统的实施方式的俯视图，其中，激光器组件104被控制成以相对于与激光器组件的宽度垂直的方向的角度在构建表面上平移激光束。也就是，激光器组件104被控制成以相对于b轴的角度来平移激光束。在图的实施方式中，扫描角度α为30°。当然，应当理解，可以选择任何扫描角度，本公开内容在这方面不受限制。因为在图的实施方式中，激光束光斑110是轴对称的，所以图1D中的光束路径112具有与图1B和图1C中的光束路径112的能量分布分布图类似的能量分布分布图。在不希望被理论约束的情况下，单一轴对称光束光斑的不同扫描角度可以与不同的能量分布分布图相关联。

图2A至图2E示出了具有非对称布局的激光器组件的多个激光器被激活的增材制造系统的一个实施方式。参照图2A的前视图，激光器组件204包括多个激光器206。增材制造系统还包括处理器220，该处理器220包括存储执行本文中描述的方法的处理器可执行指令的相关联的存储器。处理器操作上耦接至一个或更多个激光器。形成激光束208的激光器206的子集被激活。应当理解，如上所述，激光器可以以任何合适的布置来布置。例如，激活的激光器可以布置成直线阵列、矩形阵列或六角形阵列。每个激光器可以与一个或更多个相邻的激光器接触，或者激光器可以被间隔开。激光器和/或激光束之间的任何合适的间隔可以被使用，本公开内容在这方面不受限制。在图的实施方式中，激光器206布置成直线阵列，并且产生激光束光斑210(见图2B)，使得相邻的光斑210接触。

在图2B和图2C的俯视图中，激光器组件204以与图1B和图1C相关的以上描述类似的方式在垂直于其宽度的方向上穿过构建表面扫描激光束。应当理解，在图2C中，激光器组件204在扫描前相对于构建表面202被旋转。与图2B和图2C相反，图2D中的激光器组件204以扫描角度平移激光束。在这种情况下，由光束光斑210形成的光束路径212在一些区域214中交叠。这些交叠的区域214与不包括任何交叠的光束路径212的部分相比，可以从激光束中接收更多的能量。在不希望被理论约束的情况下，了解每个激光束的能量分布分布图和激光器组件的扫描角度(以及激光器组件内的激光器分布图案)，可以允许计算传送至光束路径交叠的区域的增加的能量。在期望的情况下，可以控制各种激光束的能量分布分布图、功率和/或其他适当的参数的适当控制，以定制传送至光束路径交叠的区域的能量的量。

应当理解，激光器组件内的激光器的不同间距可以与激光束路径的交叠的不同量相关联。此外，应当理解，不同的扫描角度可以与激光束路径的交叠的不同量相关联。在一些实施方式中，扫描角度至少可以部分地基于激光器组件内的激光器的间距。即使对于相同的扫描角度，激光器组件内的不同激光器间距可以与激光束路径交叠的不同程度相关联。在不希望被理论约束的情况下，对于给定的扫描角度，与间隔开得较远的激光器相比，一起间隔得较近的激光器可以与更多的光束路径交叠相关联。类似地，即使对于相同的激光器间距，不同的扫描角度可以与激光束路径交叠的不同程度相关联。例如，激光器的直线阵列针对平行于沿相同路径扫描每个像素的直线阵列的宽度的扫描方向表现出最大的交叠，以及针对与在单独的非交叠路径上扫描每个像素的直线阵列的宽度垂直的扫描方向表现出没有交叠。在不希望被理论约束的情况下，对于给定的激光器间距，与较小的扫描角度相比，较大的扫描角度可以与更多的光束路径交叠相关联。任何合适的激光器间距和/或扫描角度可以用于生成激光束路径的任何期望的交叠，本公开内容在这方面不受限制。此外，虽然直线阵列与相邻激光器的扫描路径之间的交叠已被示出，但也可以考虑激光器的二维阵列，其中，设置在至少第一组激光器后面的一个或更多个尾随激光器的扫描路径相对于扫描方向可以至少部分地与前导激光器的扫描路径交叠。前导激光器和尾随激光器的扫描路径之间的交叠的程度可以取决于相对于彼此的激光器的具体布置和具体的扫描角度。

图2E示出了在穿过构建表面的激光束的第二随后轮次期间以与第一角度不同的第二角度扫描穿过构建表面的激光束的激光器组件。在图的实施方式中，以相对于30°的第一扫描角度具有60°的差的扫描角度-30°执行第二扫描。然而，如上所述，在不同的轮次上采用不同的扫描角度可以与较少的失真和更多的各向同性零件相关联。应当理解，可以在任何扫描角度处执行任何轮次。此外，第一轮次的扫描角度可以与第二轮次的扫描角度形成任何期望的关系。例如，第一轮次的扫描角度和第二轮次的扫描角度可以相差±90°、±60°、±45°、±30°、±15°，或任何其他合适的角度。此外，虽然已描述了在相继轮次中使用不同的扫描角度，但也考虑在相继轮次中使用相同的扫描角度的例子。

图3A至图3E与图2A至图2E类似，不同之处在于用一个或更多个线激光束308代替多个激光束208，以及用一个或更多个激光线310代替激光器光斑210的直线阵列。虽然在图3B和图3C中的激光器线路径312的能量分布分布图可以相似，但由于成角度扫描的上面描述的效果导致图3D中的激光器线路径312的能量分布分布图可以明显地不同。也就是，单个非轴对称激光器“光斑”(在图的实施方式中，“光斑”最好被描述为线)的成角度扫描可以与不同扫描角度的不同能量分布分布图相关联。在图3A的前视图中，增材制造系统300包括构建表面302和激光器组件304。激光器组件304包括一个或更多个激光器306。增材制造系统300还包括处理器320，该处理器320包括存储执行本文中描述的方法的处理器可执行指令的相关联存储器。处理器操作上耦接至与一个或更多个激光器306。激光器306中的一个被激活以产生线激光束308。在图3B和图3C的俯视图中，激光器组件304在与其可以与扫描期间的交叠的最小量相对应的宽度垂直的方向上扫描穿过构建表面302的线激光束。相比之下，图3D中的激光器组件304以相对于线激光束的宽度的非垂直扫描角度平移线激光束。在这种情况下，由光束线310形成的线路径312包括与线路径312的其他部分相比可以接收更多的能量的一些部分。图3E示出了穿过构建表面的线激光束的第二随后轮次期间，以与第一角度不同的第二角度扫描穿过构建表面302的线激光束308的激光器组件304。

图4描述了操作增材制造系统的方法的一个实施方式。在400处，系统的处理器可以确定要传送至构建表面的一个或更多个部分的期望能量密度。期望能量密度可以至少部分地基于期望的材料处理时间、期望的构建时间、构建材料的属性(例如，金属粉末的热属性)、期望熔池尺寸、期望熔池间距、期望熔接体尺寸和/或任何其他合适的变量。例如，较大的熔接体尺寸可以与较大的能量密度相关联，然而较大的熔池间距可以与较小的能量密度相关联。

在确定期望能量密度之后，在402处，处理器可以确定一个或更多个激光能量源相对于构建表面的期望扫描角度。期望扫描角度可以至少部分地基于期望能量密度来确定。扫描角度可以是可以影响能量密度的多个变量中的一个。因此，处理器可以控制系统的任何适当的操作参数，以在构建表面的每个期望的部分中提供期望能量密度和扫描角度二者。可以控制针对给定的扫描角度提供期望能量密度的操作参数包括，例如，激活的激光器的数目、激光器功率或强度、停留时间和/或平移速度、脉冲率、相邻像素和/或上述前导/尾随布置中布置的像素的路径之间的交叠的量、一个或更多个激光器的焦点和/或任何其他适当的操作参数。在不希望被理论约束的情况下，较高的能量密度可以与较大的扫描角度、较大数目的激活激光器、较大的激光器功率或强度、较长的停留时间和/或较慢的平移速度、较快的脉冲率以及在构建表面上聚焦激光相关联。较低的能量密度可以与较小的扫描角度、较少数目的激活激光器、较小的激光器功率或强度、较短的停留时间和/或较快的平移速度、较慢的脉冲率以及在构建表面上散焦激光相关联。任何数目的这些操作参数和/或任何其他适当的操作参数可以被结合控制，以产生期望能量密度。为了在不降低平移速度的情况下维持高能量密度，可以选择大的扫描角度，该扫描角度在相邻的光束之间提供足够的交叠，使得可以满足期望能量密度。可替选地，为了降低能量密度，可以选择较小的构建角度，而不改变其他构建参数。可以在构建过程期间基于传感器反馈或在预处理步骤期间基于模拟反馈和/或实验动态地作出这些确定。

如上所讨论的，在确定期望扫描角度和能量密度之后，在404处可以根据适当的操作参数选择性地激活一组或更多组激光能量源。激光能量源可以至少部分地基于期望能量密度和期望扫描角度而被激活。然后，在406处，处理器可以控制激光器组件以平移从一组或更多组激光能量源发射的一个或更多个激光束，使得激光束平移穿过构建表面，以形成熔接体的期望图案来形成零件的层。如先前所述，激光器可以在与期望扫描角度相对应的方向上平移。应当理解，上述参数或任何其他适当的参数中的任一个可以在激光束平移穿过构建表面时被动态地改变。例如，单个激光器可以在任何时间被激活或停用，以及扫描角度可以被连续地控制。在一些实施方式中，激光束可以多次平移穿过层。可以至少部分地基于层的期望熔接体图案以单一的连续轨迹或多个离散的轨迹的形式进行每次平移。

在408处，处理器可以确定构建是否完成。在构建完成的情况下，可以在412处结束过程。在构建没有完成的情况下，处理器可以操作系统以使用再涂覆器或其他适当的方法在410处用适当的材料再涂覆构建表面。此后，可以使用上述方法重复该过程以形成下一层，直到构建过程完成。

应当理解，第二层的期望能量密度和/或期望扫描角度可以至少部分地基于第一层的期望能量密度和/或期望扫描角度。例如，在一些实施方式中，可以期望随后的层的扫描角度与先前沉积层的扫描角度相抵消。例如，如先前所述，可以期望的是扫描角度从一层至下一层增加或减少预定量。此外，在一些实施方式中，应当理解，第二层的期望能量密度和/或期望扫描角度可以与第一层的期望能量密度和/或期望扫描角度相同或不同。此外，在一些实施方式中，第二层的扫描角度可以与第一层的扫描角度相同。

在一些实施方式中，确定期望扫描角度(诸如在402处)可以包括确定期望扫描角度，该期望扫描角度包括与计算的扫描角度的预定偏差。在一些实施方式中，可以期望在构建过程期间避免在同一方向上重复扫描。因此，在一些实施方式中，实际命令的扫描角度可以包括小的偏差，诸如，围绕标称命令的扫描角度的抖动。抖动可以在相对于标称命令的扫描角度的任一方向上。在一些实施方式中，与期望扫描角度的预定偏差可以小于或等于5°。由于本公开内容不限于实现怎样的抖动，因此，在操作期间，可以使用在期望的抖动范围内随机确定的抖动幅度的任一个来应用抖动的幅度，抖动可以在操作期间系统地变化，以及/或者可以实现将抖动应用于命令的扫描角度的任何其他期望的方法。

图5描述了用于操作增材制造系统的方法的一个实施方式。在500处，系统的处理器可以确定构建表面的一个或更多个部分的期望熔接体和/或熔池间距。例如，当对系统进行操作以形成零件的给定层时，可以在构建表面的一部分上形成一个、两个、三个和/或任何其他适当数目的期望熔接体和/或熔池。熔池间距可以指任何两个熔池之间的间距。可以从边缘至边缘、中心至中心或任何其他合适的方式测量熔池间距。应当理解，不同的熔接体和/或熔池间距都可以在零件的单层和/或不同相邻层内被使用。例如，第二、第三或任何适当数目的不同熔池间距可以至少部分地基于相应的熔接体高度来确定，该熔接体高度可以与在单个层的另一部分和/或在由增材制造系统形成的零件的单独层中使用的熔接体高度不同。例如，应当理解，由于诸如热收缩的因素，熔池间距和相应的焊缝间距可以不同。

在确定期望熔池间距之后，在502处，处理器可以确定一个或更多个激光能量源相对于构建表面的期望扫描角度。扫描角度可以是可以影响熔池间距的多个变量中的一个。期望扫描角度可以至少部分地基于期望熔池间距来确定。处理器可以控制系统的任何适当的操作参数以在构建表面的每个期望部分中提供期望熔池间距，操作参数包括，例如，扫描角度、激活的激光器数目、激光器功率或强度、停留时间和/或平移速度、脉冲率以及一个或更多个激光器的焦点。在不希望被理论约束的情况下，较小的熔池间距可以与较大的扫描角度、较多数目的激活激光器、较大的激光器功率或强度、较长的停留时间和/或较慢的平移速度、较快的脉冲率以及在构建表面上聚焦激光相关联。较大的熔池间距可以与较小的扫描角度、较少数目的激活激光器数量、较小的激光器功率或强度、较短的停留时间和/或较快的平移速度、较慢的脉冲率以及在构建表面上散焦激光相关联。任何数目的这些操作参数和/或任何其他适当的操作参数可以被结合控制，以产生期望熔池间距。例如，在加工期间，可以通过改变功率、平移速度或扫描角度来改变熔池的间距。改变哪个参数的确定可以至少部分地基于来自传感器的现场反馈、作为预处理步骤的模拟和/或实验。

在确定期望扫描角度之后，在504处可以选择性地激活一组或更多组激光能量源。激光能量源可以至少部分地基于期望熔池间距和期望扫描角度被激活。然后，在506处，处理器可以平移从一组或更多组激光能量源发射的一个或更多个激光束，使得激光平移穿过构建表面以形成熔接体的期望图案来形成零件的层。如先前所述，激光可以在与期望扫描角度相对应的方向上平移。应当理解，上述参数中的任何一个，或任何其他适当的参数，可以在激光束平移穿过构建表面时被动态地改变。例如，单个激光器可以在任何时间被激活或停用，以及扫描角度可以被连续地控制。在一些实施方式中，激光束可以多次平移穿过层。可以至少部分地基于层的期望的熔接体图案以单一的连续轨迹或多个离散的轨迹的形式进行每次平移。

在508处，处理器可以确定构建是否完成。在构建完成的情况下，在512处，可以结束该过程。在构建未完成的情况下，在510处，处理器可以操作系统以用适当的材料再涂覆构建表面。之后，可以重复该过程使用上述方法形成下一层，直到构建过程完成。

虽然本发明教导已与各种实施方式和示例结合进行了描述，但并不旨在将本发明教导限于这样的实施方式或示例。相反，如将被本领域技术人员理解，本教导包括各种替代方案、修改和等同物。因此，上述描述和附图仅是示例的方式。

本文中描述的技术的上述实施方式可以以许多方式中的任何一种实现。例如，实施方式可以使用硬件、软件或其组合来实现。当以软件实现时，软件代码可以在任何合适的处理器或处理器的集合上执行，而不管是设置在单个计算设备中还是分布在多个计算设备中。这样的处理器可以被实现为集成电路，集成电路部件中具有一个或更多个处理器，集成电路部件包括本领域中已知的商用集成电路部件，诸如CPU芯片、GPU芯片、微处理器、微控制器或协处理器。可替选地，处理器可以在诸如ASIC定制电路，或通过配置可编程逻辑设备产生的半定制电路中实现。作为另一替选方案，处理器可以是较大的电路或半导体设备的一部分，无论是商用的、半定制的还是定制的。作为具体示例，一些商用的微处理器具有多个核使得那些核中的一个或子集可以构成处理器。但是，可以使用任何合适格式的电路来实现处理器。

此外，应当理解，计算设备可以以多种形式中的任何形式——诸如机架型计算机、台式计算机、膝上型计算机或平板计算机——被实施。此外，计算设备可以被嵌入在通常不被视为计算设备但具有合适处理能力的设备中，包括个人数字助理(PDA)、智能手机、平板电脑或任何其他合适的便携式或固定式电子设备。

此外，计算设备可以具有一个或更多个输入设备和输出设备。这些设备可以用于呈现用户界面等。可以用于提供用户界面的输出设备的示例包括用于输出的视觉呈现的显示屏幕和用于输出的声音呈现的扬声器或其他声音生成设备。可以用于用户界面的输入设备的示例包括键盘、单个按钮和指示设备诸如鼠标、触摸板和数字化平板。作为另一示例，计算设备可以通过语音识别或其他听觉格式接收输入信息。

这样的计算设备可以以任何合适的形式通过一个或更多个网络(包括如局域网或广域网，诸如企业网络或互联网)而互连。这样的网络可以基于任何合适的技术，并且可以根据任何合适的协议进行操作，并且可以包括无线网络、有线网络或光纤网络。

此外，本文中概述的各种方法或过程可以被编码为软件，该软件可以在采用各种操作系统或平台中的任何一个的一个或更多个处理器上执行。此外，这样的软件可以使用许多合适的编程语言和/或编程或脚本工具中的任何一种来编写，并且还可以被编译为在框架或虚拟机上执行的可执行机器语言代码或中间代码。

在这方面中，本文中所述的实施方式可以被实施为编码有一个或更多个程序的计算机可读存储介质(或多个计算机可读介质)(例如，计算机存储器、一个或更多个软盘、致密盘(CD)、光盘、数字视频光盘(DVD)、磁带、闪存、RAM、ROM、EEPROM、现场可编程门阵列或其他半导体设备中的电路配置或其他有形计算机存储介质)，所述一个或更多个程序在一个或更多个计算机或其他处理器上执行时，执行实现以上讨论的各种实施方式的方法。如从前述示例中明显的是，计算机可读存储介质可以保留信息达足够时间以提供非暂态形式的计算机可执行指令。这样的一个或多个计算机可读存储介质可以是可运输的，使得存储在其上的一个或多个程序可以被加载至一个或更多个不同的计算设备或其他处理器上，以实现如上讨论的本公开内容的各个方面。如本文中所使用的，术语“计算机可读存储介质”仅包括可以被认为成制造品(即，制品)或机器的非暂态计算机可读介质。可替选地或另外地，本公开内容可以被实施为除计算机可读存储介质之外的计算机可读介质，诸如传播信号。

本文中以一般意义使用术语“程序”或“软件”，来指可以被采用对计算设备或其他处理器进行编程以实现如以上讨论的本公开内容的各个方面的任何类型的计算机代码或计算机可执行指令的集合。此外，应当理解，根据本实施方式的一个方面，当执行本公开内容的方法时而执行的一个或多个计算机程序不需要驻留在单个计算设备或处理器上，而是可以以模块化方式分布在许多不同的计算机或处理器中，以实现本公开内容的各个方面。

计算机可执行指令可以是许多形式，诸如由一个或更多个计算机或其他设备执行的程序模块。一般，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。通常，程序模块的功能可以根据需要在各种实施方式中被组合或分布。

Claims (36)

1.一种在增材制造过程中控制能量密度的方法，所述方法包括：

确定要传送至构建表面的一个或更多个部分的第一期望能量密度；

确定一个或更多个激光能量源的第一期望扫描角度；

至少部分地基于所述第一期望能量密度和所述第一期望扫描角度选择性地激活所述一个或更多个激光能量源；以及

在对应于所述第一期望扫描角度的相对于所述构建表面的第一方向上平移所述一个或更多个激光能量源。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或更多个激光能量源包括激光能量源的阵列。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述激光能量源的阵列包括激光能量源的矩形、直线或六边形阵列。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，确定所述一个或更多个激光能量源的所述第一期望扫描角度包括至少部分地基于所述第一期望能量密度确定所述一个或更多个激光能量源的所述第一期望扫描角度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括：通过控制所述一个或更多个激光能量源的平移速度以及在所述构建表面的所述一个或更多个部分上平移的激活的激光能量源的数目和强度，将所述第一期望能量密度提供至所述构建表面的所述一个或更多个部分。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述激活的激光能量源的至少一部分的相对于所述构建表面的行进的路径被至少部分地交叠。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，确定所述第一期望扫描角度包括至少部分地基于所述一个或更多个激光能量源的间距来确定所述第一期望扫描角度。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个激光能量源被配置成在所述构建表面上产生一个或更多个激光束光斑，所述方法还包括：至少部分地基于所述第一期望能量密度和所述第一期望扫描角度调整所述一个或更多个激光束光斑的间距。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，还包括：

确定要传送至所述构建表面的所述一个或更多个部分的第二期望能量密度；

确定所述一个或更多个激光能量源的第二期望扫描角度；

至少部分地基于所述第二期望能量密度和所述第二期望扫描角度来选择性地激活所述一个或更多个激光能量源；以及

在对应于所述第二期望扫描角度的相对于构建表面的第二方向上平移所述一个或更多个激光能量源。

10.根据权利要求所述9的方法，其中，确定所述第二期望扫描角度包括至少部分地基于所述第一期望扫描角度来确定所述第二期望扫描角度。

11.根据权利要求9或权利要求10中任一项所述的方法，其中，所述第二期望能量密度与所述第一期望能量密度不同。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，所述第一期望扫描角度与所述第二期望扫描角度正交。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，至少部分地基于所述第一期望扫描角度确定所述第二期望扫描角度包括至少部分地基于所述第一期望扫描角度和与所述第一期望扫描角度的预定偏差确定所述第二期望扫描角度。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，与所述第一期望扫描角度的所述预定偏差小于或等于5度。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个激光能量源被配置成在所述构建表面上产生一个或更多个激光束光斑，所述方法还包括：

至少部分地基于所述第一期望能量密度和所述第一期望扫描角度调整所述一个或更多个激光束光斑的间距；以及

至少部分地基于所述第二期望能量密度和所述第二期望扫描角度调整所述一个或更多个激光束光斑的间距。

16.一种增材制造系统，包括：

构建表面；

一个或更多个激光能量源；以及

操作时耦接至所述一个或更多个激光能量源的处理器，所述处理器被配置成：

确定要传送至所述构建表面的一个或更多个部分的第一期望能量密度；

确定所述一个或更多个激光能量源的第一期望扫描角度；

至少部分地基于所述第一期望能量密度和所述第一期望扫描角度来选择性地激活所述一个或更多个激光能量源；以及

在对应于所述第一期望扫描角度的相对于所述构建表面的第一方向上平移所述一个或更多个激光能量源。

17.根据权利要求16所述的增材制造系统，其中，所述一个或更多个激光能量源包括激光能量源的阵列。

18.根据权利要求17所述的增材制造系统，其中，所述激光能量源的阵列包括激光能量源的矩形、直线或六边形阵列。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的增材制造系统，其中，所述处理器被配置成至少部分地基于所述第一期望能量密度来确定所述第一期望扫描角度。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的增材制造系统，其中，所述处理器被配置成通过控制所述一个或更多个激光能量源的平移速度以及在所述构建表面的所述一个或更多个部分上平移的激活的激光能量源的数目和强度来将所述第一期望能量密度提供至所述构建表面的所述一个或更多个部分。

21.根据权利要求16至20中任一项所述的增材制造系统，其中，所述处理器被配置成平移所述一个或更多个激光能量源，使得所述激活的激光能量源的至少一部分的相对于所述构建表面的行进的路径被至少部分地交叠。

22.根据权利要求16至21中任一项所述的增材制造系统，其中，所述一个或更多个激光能量源被间隔开。

23.根据权利要求16至22中任一项所述的增材制造系统，其中，所述一个或更多个激光能量源被配置成在所述构建表面上产生一个或更多个激光束光斑，其中，所述处理器被配置成至少部分地基于所述第一期望能量密度和所述第一期望扫描角度调整所述一个或更多个激光束光斑的间距。

24.一种在增材制造过程中控制熔池间距的方法，所述方法包括：

确定期望熔池间距；

确定多个激光能量源的期望扫描角度；

至少部分地基于所述期望熔池间距和所述期望扫描角度来选择性地激活所述多个激光能量源的多个独立部分，以在所述构建表面上形成被所述期望熔池间距间隔开的多个熔池；以及

在对应于所述期望扫描角度的相对于所述构建表面的方向上平移所述多个激光能量源。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述激活的激光能量源的至少一部分的相对于所述构建表面的行进的路径被至少部分地交叠。

26.根据权利要求24或权利要求25中任一项所述的方法，其中，在所述构建表面上形成的熔池的数目小于激活的激光能量源的数目。

27.根据权利要求24至26中任一项所述的方法，其中，所述期望熔池间距在约50微米和约50毫米之间。

28.根据权利要求24至27中任一项所述的方法，其中，选择施加至所述构建表面的能量密度、所述多个激光能量源的平移速度以及所述多个激光能量源的多个激活部分，使得第一熔池的路径沿所述构建表面与第二熔池的路径相邻，并且所述第一熔池在所述第二熔池到达沿着所述阵列相对于所述构建表面的行进的路径的第一位置之前在所述第一位置处凝固。

29.根据权利要求24至28中任一项所述的方法，其中，所述多个激光能量源被配置成在所述构建表面上产生多个激光束光斑，所述方法还包括至少部分地基于所述期望熔池间距和所述期望扫描角度来调整所述多个激光束光斑的间距。

30.一种增材制造系统，包括：

构建表面；

多个激光能量源；以及

操作时耦接至所述多个激光能量源的处理器，所述处理器被配置成：

确定期望熔池间距；

确定所述多个激光能量源的期望扫描角度；

至少部分地基于所述期望熔池间距和所述期望扫描角度来选择性地激活所述多个激光能量源的多个独立部分，以在所述构建表面上形成被所述期望熔池间距间隔开的多个熔池；以及

在对应于所述期望扫描角度的相对于构建表面的方向上平移所述多个激光能量源。

31.根据权利要求30所述的增材制造系统，其中，所述多个激光能量源包括激光能量源的阵列。

32.根据权利要求31所述的增材制造系统，其中，所述激光能量源的阵列包括激光能量源的矩形、直线或六边形阵列。

33.根据权利要求30至32中任一项所述的增材制造系统，其中，所述处理器被配置成平移所述多个激光能量源，使得所述激活的激光能量源的至少一部分的相对于所述构建表面的行进的路径被至少部分地交叠。

34.根据权利要求30至33中任一项所述的增材制造系统，其中，所述多个激光能量源被间隔开。

35.根据权利要求30至34中任一项所述的增材制造系统，其中，所述处理器被配置成控制施加至所述构建表面的能量密度、所述多个激光能量源的平移速度以及所述多个激光能量源的多个激活部分，使得第一熔池的路径沿所述构建表面与第二熔池的路径相邻，并且所述第一熔池在所述第二熔池到达沿着所述阵列相对于所述构建表面的行进的路径的第一位置之前沿在所述第一位置处凝固。

36.根据权利要求30至35中任一项所述的增材制造系统，其中，所述多个激光能量源被配置成在所述构建表面上产生多个激光束光斑，其中，所述处理器被配置成至少部分地基于所述期望熔池间距和所述期望扫描角度来调整所述多个激光束光斑的间距。

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