美国政府根据美国能源部和劳伦斯利弗莫尔国家安全有限责任公司之间的合同号de-ac52-07na27344对劳伦斯利弗莫尔国家实验室的运作享有本申请的权利。
背景技术：
本申请涉及对光学设备特别是光阀的热管理，并且更特别地涉及用于在增材制造中的连续光阀操作的冷却器。
技术状况
该部分提供与本公开内容相关的背景信息，其不一定是现有技术。
davidl.bourell等人于1990年7月31日发布的并且转让给德克萨斯大学系统的董事会的用于选择性光束烧结的多种材料系统的美国专利第4,944,817号提供了下面再现的技术信息的状态。
一种用于选择性地烧结粉末层以制造包括多个烧结层的部件的方法和装置。该装置包括控制激光器以将激光能量引导到粉末上以产生烧结物质的计算机。计算机确定或被编程有部件的期望截面区域的边界。对于每个截面，激光束的目标是在粉末层上扫描，并且接通光束以仅烧结截面的边界内的粉末。施加粉末并连续烧结层直至形成完整的部件为止。
德克萨斯大学奥斯汀分校的carlr,deckard等人于1992年10月12日发布的用于利用分层交叉扫描进行选择性激光烧结的方法的美国专利第5,155,324号提供了下面再现的技术信息的状态。
选择性激光烧结是用于以逐层方式产生部件和其他自由形态的固体制品的相对新的方法。该方法通过烧结机制形成这样的制品，该烧结机制是指通过施加外部能量使颗粒形成固体物质的处理。根据选择性激光烧结，通过控制激光来聚焦和控制外部能量，以烧结热熔粉末的所选位置。通过以逐层的方式执行该处理，可以快速并且精确地制造不能通过诸如加工的消减方法容易地(如果存在的话)制造的复杂部件和自由形态的固体制品。因此，该方法在原型部件的产生中是特别有益的，并且特别适用于直接从计算机辅助设计(cad)或计算机辅助制造(cam)数据库以统一方式定制的这种部件和制品的制造。
通过在目标表面上沉积热熔粉末层来执行选择性激光烧结；粉末的类型的示例包括金属粉末、聚合物粉末例如可以随后用于熔模铸造的蜡、陶瓷粉末、以及塑料例如abs塑料、聚氯乙烯(pvc)、聚碳酸酯和其他聚合物。与待产生的部件的截面层对应的粉末层的部分暴露于聚焦和定向控制的能量束，该能量束例如在计算机的控制下由镜子控制其方向的激光器生成。暴露于激光能量的粉末部分以上文所述的方式被烧结成固体物质。在层的所选部分已经被如此烧结或粘合之后，将另一粉末层放置在先前选择性烧结的层上，并且根据待产生的部件的下一截面层将能量束引导到新层的烧结部分。每个层的烧结不仅在层内形成固体物质，而且还将每个层烧结成新烧结部分下面的预先烧结的粉末。以这种方式，选择性激光烧结方法以分层方式构建部件，其灵活性、精确性和制造速度优于传统加工方法。
技术实现要素：
从以下描述中，所公开的装置、系统和方法的特征和优点将变得明显。申请人提供了本说明书，其包括附图和具体实施方式的示例，以给出装置、系统和方法的广泛表示。对于本领域技术人员而言，根据本说明书并且通过对所述装置、系统和方法的实践，在本申请的精神和范围内的各种变化和修改将变得明显。所述装置、系统和方法的范围不旨在限于所公开的特定形式，并且本申请涵盖落入由权利要求所限定的装置、系统和方法的精神和范围内的所有修改、等同物和替选方案。
当在具有足够的二极管光来熔融大多数金属的二极管增材制造处理中连续操作光学寻址光阀(oalv)时，阀中过多的光学吸收水平会开始具有显著的热效应。发明人已经开发了用于防止阀过热并且导致不操作的装置、系统和方法。
发明人的装置、系统和方法提供对光学寻址光阀的冷却，使得阀是温度控制的。阀外部的流体压力足够低以至于其不会压缩液晶间隙。冷却流体对于在打印处理中使用的高功率波长的光是透明的。
所述装置、系统和方法容许修改和可替选形式。通过示例的方式示出了具体实施方式。要理解，所述装置、系统和方法不限于所公开的特定形式。所述装置、系统和方法涵盖落入由权利要求限定的本申请的精神和范围内的所有修改、等同物和替选方案。
附图说明
附图被并入本说明书中并构成说本明书的一部分，附图示出了装置、系统和方法的具体实施方式，并且与上面给出的一般描述以及具体实施方式的详细描述一起用于解释装置、系统和方法的原理。
图1示出了发明人的装置、系统和方法的一个实施方式。
图2更详细地示出了光阀冷却系统。
图3示出了用于冷却光阀的循环系统。
具体实施方式
参照附图、以下详细描述和并入的材料，提供了包括具体实施方式的描述的关于装置、系统和方法的详细信息。详细描述用于解释装置、系统和方法的原理。所述装置、系统和方法容许修改和可替选形式。本申请不限于所公开的特定形式。本申请涵盖落入由权利要求限定的装置、系统和方法的精神和范围内的所有修改、等同物和替选方案。
增材制造或3d打印是将数字设计转变成三维物体的处理。这是制作原型和成品的便捷并且经济实惠的方式，使其受到企业、业余爱好者和发明人的欢迎。技术之一是粉末床熔合(pbf)，其包括直接金属激光烧结(dmls)、电子束熔融(ebm)、选择性热烧结(shs)、选择性激光熔融(slm)和选择性激光烧结(sls)。粉末床熔合(pbf)系统使用激光或电子束以将材料粉末熔融并熔合在一起。电子束熔融(ebm)方法需要真空，但是可以与金属和合金一起用于功能部件的制造。粉末床熔合处理涉及粉末材料在先前层上的铺展。
现在参照附图，示出了发明人的装置、系统和方法的实施方式，其提供光学寻址光阀(oalv)，使得阀是温度控制的，阀外部的流体压力足够低，以至于其不会压缩oalv内部的液晶间隙并且冷却流体对于印刷处理中使用的高功率波长的光是透明的。该实施方式总体上由附图标记100指定。系统100产生如下所述的最终产品。
最初，通过任何合适的方法例如通过位映射或通过pc/控制器处的计算机辅助设计(cad)软件来设计期望产品的3d模型。期望产品的cad模型被电子切片成一系列二维数据文件即2d层，每个2d层限定通过期望产品模型的平面截面。二维数据文件被存储在计算机中并且提供最终产品的数字图像。
数字图像用于增材制造系统以产生最终产品。粉末颗粒在逐层处理中被施加至基板、被熔融并且被允许再固化以产生最终产品。第一2d层的数字图像用于产生期望产品的第一层。第一2d层的数字图像用于创建仅允许激光束的期望部分穿过光学寻址光阀(oalv)系统的掩模。
oalv系统或光阀系统包括：多个元件例如oalv本身，图案化的光生成源例如发射被调谐到oalv的半导体组件的吸收带的光的波长的数字光投射器(dlp)，以及用于分离从oalv射出的光并拒绝不期望的偏振态的光、允许期望部分继续到基板上的粉末层的偏振镜。
现在参照图1，示出了发明人的装置、系统和方法的第一实施方式，以及它们如何可以在更大的增材制造系统中使用。该实施方式总体上由附图标记100指定。实施方式100包括下面列出和描述的组件。
计算机控制器102
掩模信息部104
构建材料供应源106
递送系统108
光源110
光阀系统112
光阀冷却系统114
基板116
第一金属粉末颗粒层118
光阀系统组件120
投射光束124
如图1所示，计算机控制器102用于执行系统100的各种操作。递送系统108将金属粉末颗粒从材料构建供应源106引导到基板116上。光源发射投射光束124，该投射光束随后被引导到已经被沉积在基板116上的金属粉末颗粒层118。已经被存储在计算机控制器102的掩模信息部104中的第一2d层的数字图像用于产生期望产品的第一层118。
掩模信息104被引导至光阀系统112。光源110产生光束120，光束120在与光阀系统112相互作用时被分成两个成分。成分120表示从光源110发射的未改变的全激光束，成分124表示光的包含第一2d层的数字图像的部分。表示在第一2d层的数字图像外部的光束部分的成分此时通常通过光阀系统112内的束流收集器(beamdump)被系统拒绝。光阀系统112用作动态掩模并且允许包含第一2d层的数字图像的部分124通过，同时拒绝第一2d层的数字图像外部的成分。
包含第一2d层的数字图像的投射光束124从光阀系统112被投射到已经被沉积在基板116上的金属粉末颗粒的层118上。投射光束124根据产生完成的第一层118的第一2d层信息的数字图像来固化金属粉末颗粒。一旦完成第一层118，就开始产生产品的第二层。金属粉末颗粒的第二层被施加在完成的第一层118的顶部。通过重复这些步骤来继续该过程，从而在逐层处理中构建最终产品。
光阀系统112通过光阀冷却系统114进行温度控制。光阀冷却系统114使用对来自在印刷处理中使用的光源110的高功率光束中的光波长透明的冷却流体。
当在具有足够的光能量来熔融大多数金属的增材制造处理中连续操作光阀系统112时，光阀系统112中的小吸收水平开始具有显著的热效应。吸收——如果存在的话——通常是由于oalv透明玻璃或晶体组件中的杂质水平高于预期杂质水平造成的。如果杂质过多，则发生已经看到的光源110的过度吸收，这会导致过热和不操作。为了防止光阀系统112过热以及导致不操作，必须实施显著的冷却策略。
参照图2，更详细地示出了光阀冷却系统114。光阀冷却系统114的截面200示出了冷却流体在光阀112上的循环。光阀114和光阀冷却系统200包括：第一光阀冷却壳体部分202、第二光阀冷却壳体部分204、窗206、冷却剂入口208、冷却剂出口210、光阀中心壳体部分212和光阀214。
来自冷却剂供应源/热交换器的供应管线218将冷却流体引导到光阀冷却系统114中。返回管线220将冷却流体从光阀冷却系统114引导回冷却剂供应源/热交换器中。箭头216示出了冷却流体通过光阀冷却系统114的流动。
参照图3，示出了用于冷却光阀112的循环系统。光阀系统112用足够的光能量操作以熔融大多数金属，并且光阀系统112中的小吸收水平开始具有显著的热效应。为了防止光阀系统112过热，冷却流体循环系统300使流体循环以冷却光阀壳体302内的光阀。
冷却流体循环系统300包括热交换器304、冷却剂供应源306、泵308、供应管线310和返回管线312。来自冷却剂供应源306的供应管线310将冷却流体引导到光阀壳体302中。返回管线312将冷却流体从光阀302引导到热交换器304中。热交换器304是冷却剂供应的一部分。
虽然上面的描述包含许多详细说明和细节，但是这些不应该被解释为限制本申请的范围，而是被解释为仅仅提供对装置、系统和方法的当前优选实施方式中的一些的说明。可以基于本专利文件中描述和说明的内容来进行其他实现方式、增强和变化。本文描述的实施方式的特征可以被组合在方法、装置、模块、系统和计算机程序产品的所有可能组合中。在单独的实施方式的上下文中在本专利文件中描述的某些特征也可以在单个实施方式中以组合的方式实现。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方式中单独地实现或以任何合适的子组合来实现。此外，虽然上面的特征可以被描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此要求权利，但是在一些情况下可以从组合中分离来自所要求保护的组合的一个或更多个特征，并且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变型。类似地，虽然在附图中以特定顺序描绘了操作，但是这不应该被理解为要求以所示的特定顺序或按连续顺序执行这些操作，或者执行所有示出的操作以实现期望的结果。此外，上述实施方式中的各种系统组件的分离不应该被理解为在所有实施方式中都需要这种分离。
因此，将理解，本申请的范围完全涵盖对于本领域技术人员而言可以变得明显的其他实施方式。在权利要求中，除非明确说明，否则对单数形式的元件的引用并不旨在表示“一个并且仅一个”，而是表示“一个或更多个”。与本领域普通技术人员已知的上述优选实施方式的元件等同的所有结构和功能通过引用明确地并入本文，并且旨在被本权利要求涵盖。此外，对于被包含在本权利要求中的设备，设备不必解决本装置、系统和方法将试图解决的每一个问题。此外，无论元件或组件是否被明确地陈述在权利要求中，本公开内容中的任何元件或组件都不旨在专用于公众。本文中的任何权利要求元素都不应在35u.s.c112第六段的规定下解释，除非使用短语“用于…的装置(meansfor)”明确叙述该元素。
虽然装置、系统和方法可以容许各种修改和可替选形式，但是在附图中已经通过示例的方式示出具体实施方式并且在本文中已经详细描述了具体实施方式。然而，应该理解的是，本申请不旨在限于所公开的特定形式。更确切地，本申请将涵盖落入由所附权利要求限定的本申请的精神和范围内的所有修改、等同物和替选方案。