用于增材制造的方法

用于增材制造的方法
【专利摘要】一种通过连续熔合粉末床的部分的连续熔合形成三维物品的方法，包括：提供三维物品的模型，在工作台上施加第一粉末层，将能量束引导到工作台上，促使第一粉末层根据模型在所选择的位置熔合，以形成三维物品的第一截面；在工作台上施加第二粉末层，将能量束引导到工作台上，促使第二粉末层根据模型在所选择的位置熔合，以形成三维物品的第二截面，其中，第二层被粘结到第一层，至少在第二粉末层中的至少两个位置检测局部厚度，根据所检测的第二粉末层的局部厚度，改变能量束参数。
【专利说明】
用于増材制造的方法
技术领域
[0001]本发明涉及通过粉末层的连续熔合形成三维物品的方法。
【背景技术】
[0002] 自由成形制造或增材制造是通过对施加至工作台的粉末层的所选择部分进行连 续熔合而形成三维物品的方法。在US 2009/0152771中公开了根据该技术的一种方法和装 置。
[0003] 这种装置可以包括:工作台，在其上形成三维物品；粉末分配器，设置为将粉末薄 层铺设在工作台上，用于粉末床的形成;射线枪，用于传送能量给粉末，借此发生粉末的熔 合;元件，用于控制射线枪发射到粉末床上的射线，用于通过粉末床的部分的熔合形成三维 物品的截面；以及控制计算机，在其中存储关于三维物品的连续（consecutive)截面的信 息。通过粉末分配器连续铺设的粉末层的连续形成的截面的连续融合，形成三维物品。
[0004] 在US 2009/0152771中提供了用于获取红外辐射图像的相机，更具体地，该相机用 于检测在重新施加的粉末层中的不规则。根据US2009/0152771，不规则可能是由于工作台 上的粉末的不规则施加、或粉末分配器上的污染、或粉末中的杂质等引起。
[0005] 考虑到在施加的粉末层中存在不规则，在本领域内需要利用受控制的材料特性形 成三维物体。

【发明内容】

[0006] 本发明的目的是，提供用于形成三维物品的方法，该三维物品通过利用材料特性 的改善的控制的自由成形制造或增材制造而生产。
[0007] 以上提及的目的通过根据权利要求1所述的方法中的特征来实现。
[0008] 在本发明的第一方面中，提供了通过连续熔合粉末床的部分形成至少一个三维物 品的方法，其中所述部分对应于所述至少一个三维物品的连续截面，所述方法包括以下步 骤:提供所述至少一个三维物品的模型;在工作台上施加第一粉末层;将至少一个能量束引 导到所述工作台上，促使所述第一粉末层根据所述模型在所选择的位置熔合，以形成所述 三维物品的第一截面;在所述工作台上施加第二粉末层;将所述至少一个能量束引导到所 述工作台上，促使所述第二粉末层根据所述模型在所选择的位置熔合，以形成所述三维物 品的第二截面，其中，所述第二层被粘结到所述第一层;至少在所述第二粉末层中的至少两 个位置检测局部厚度；以及根据所述第二粉末层的所检测的局部厚度改变能量束参数，以 便熔化所述第二粉末层并且至少再次熔化预定厚度的所述第一截面。
[0009] 通过检测实际的粉末层厚度，人们可以控制下方的已经熔合的粉末层的再次熔 化，以便获得期望的材料特性。通过调节至少一个合适的能量束参数，对单个粉末层所检测 的位置越多，就越好控制实际的粉末层厚度，并且再次熔化也可以越精确。对于待熔化的粉 末层的实际粉末层厚度的检测，可以消除以下情况:存在没有被充分熔化的粉末区域，从而 在最终的三维结构内部留下未熔化的粉末材料。通过控制待熔化的粉末层的厚度并且具有 改变至少一个能量束参数的能力，使得能够在任何期望的位置控制下方层的再次熔化。
[0010] 在本发明的各种示例实施方式中，再次熔化的预定厚度在遍及第一截面的再次熔 化的部分的范围内是恒定的。与如果遍及同一截面的再次熔化厚度将会变化相比，通过将 再次熔化的厚度在遍及待构建的三维物品的截面的范围内保持为恒定厚度，人们能够更加 精确地预测最终产品的材料特性。
[0011] 在本发明的各种示例实施方式中，能量束是电子束和/或激光束。本发明可应用于 基于粉末的逐层增材制造，该制作使用任何种类的能量源用于熔化/熔合/粘结粉末材料， 并且将粉末材料附着于先前层。
[0012] 在本发明的各种示例实施方式中，粉末是金属粉末。显然，可以使用任何材料的粉 末，只要能量束适合于熔合/熔化这种类型的粉末。
[0013] 在本发明的各种示例实施方式中，能量束参数是以下的组合中的至少一个:束流 功率、束流转移速度和/或束斑大小。当已知待熔化的粉末层厚度的可能变化时，需要改变 在每一个位置沉积到粉末层内的能量，以确保实际再次熔化的下方层将对应于所希望的再 次熔化的下方层。由于在一些时间点上粉末层厚度是固定的，检测该厚度并且该厚度用于 改变能量束的任何合适的参数，以满足所希望的材料特性。
[0014] 在本发明的各种示例实施方式中，通过将至少两个连续图像之间的实际亮度增加 与预定厚度相关，确定所述局部厚度，所述至少两个连续图像由IR相机、CCD相机、数码相 机、CMOS相机或NIR相机中的至少一个捕捉。可以通过研究重新施加的粉末层的温度增长 率，来检测厚度变化。该温度增长率将在捕捉的粉末层的图像中显示为亮度变化。通过将两 个连续的图像之间增加的亮度相关，人们可以确定图像的每一个位置的实际厚度。
[0015] 在各种示例实施方式中，在第二粉末层到达它的最大温度之前捕捉图像。在另一 个实施方式中，在第二粉末层到达它的最大温度之后捕捉图像。人们可能需要知道在温度 最大的哪一侧上捕捉了图像，以确保确定可靠的厚度变化。
[0016] 在各种示例实施方式中，局部厚度由以下步骤确定:检测上面要施加新粉末层的 表面的第一形貌;检测所述新粉末层的表面的第二形貌;将所述第二形貌减去所述第一形 貌得到第三形貌；以及将所述工作台降低的距离加到所述第三形貌，得到所述新粉末层的 所述厚度。可以经由或通过来自SEM、3_D扫描仪或三角测量的图像确定表面的形貌。与以上 描述的使用亮度图像的方法相比，这种厚度确定可以更加精确。
[0017] 在各种示例实施方式中，再次熔化的第一截面的预定厚度，可以是第一截面厚度 的1-5%、5-10%、10-20%或大于50%。在另一个实施方式中，先前层的全部厚度被再次熔 化。可以根据实际的构建温度、使用的粉末材料、粉末颗粒分布和/或用于熔合或熔化粉末 微粒的能量束流源的类型，设定再次熔化的程度。
[0018] 在本发明的另一个方面中，提供了程序元件，其配置并且设置为当在计算机上执 行时，配置为并且设置为实现通过连续熔合粉末床的部分形成至少一个三维物品的方法， 其中所述部分对应于所述至少一个三维物品的连续截面，所述方法包括以下步骤:提供所 述至少一个三维物品的模型；在工作台上施加第一粉末层;将至少一个能量束引导到所述 工作台上，促使所述第一粉末层根据所述模型在所选择的位置熔合，以形成所述三维物品 的第一截面;在所述工作台上施加第二粉末层;将所述至少一个能量束引导到所述工作台 上，促使所述第二粉末层根据所述模型在所选择的位置熔合，以形成所述三维物品的第二 截面，其中，所述第二层被粘结到所述第一层;至少在所述第二粉末层中的至少两个位置检 测局部厚度；以及根据所述第二粉末层的所检测的局部厚度改变能量束参数，以便熔化所 述第二粉末层，并且至少再次熔化预定厚度的所述第一截面。
[0019] 如以上所公开的，在各种示例实施方式中，提供了在其上存储程序元件的计算机 可读介质。计算机可读存储介质可以是本文中其他地方所描述的控制单元或另一个控制单 元或相当的设备。计算机可读存储介质和程序元件可以包括嵌入其中的计算机可读程序代 码部分，可以进一步被包含在非临时性计算机程序产品内。鉴于此，本文中其他地方提供了 更多细节。
[0020] 根据本文中所描述的本发明的各种实施方式的另一个方面，提供了非临时性计算 机程序产品，其包括至少一个非临时性计算机可读存储介质，非临时性计算机可读存储介 质具有计算机可读程序代码部分嵌入其中。计算机可读程序代码部分包括:能执行的部分， 配置为在接收到至少一个三维物品的模型时，在工作台上施加第一粉末层，以便通过连续 熔合粉末床的部分起动形成所述至少一个三维物品，其中所述部分对应于所述至少一个三 维物品的连续截面;能执行的部分，配置为将至少一个能量束引导到所述工作台上，促使所 述第一粉末层根据所述模型在所选择的位置熔合，以形成所述三维物品的第一截面;能执 行的部分，配置为在所述工作台上施加第二粉末层;能执行的部分，配置为将所述至少一个 能量束引导到所述工作台上，促使所述第二粉末层根据所述模型在所选择的位置熔合，以 形成所述三维物品的第二截面，其中，所述第二层被粘结到所述第一层;能执行的部分，配 置为在所述第二粉末层中的至少两个位置检测局部厚度；以及能执行的部分，配置为根据 所述第二粉末层的所检测的局部厚度改变能量束参数，以便熔化所述第二粉末层，并且至 少再次熔化预定厚度的所述第一截面。
[0021] 本文中所描述的所有的实例和示例性实施方式本质上是非限制性的，并且因此不 应该被解释为限制本文中所描述的本发明的范围。更进一步，即使本文中所描述的优点是 相对于具体的示例性实施方式所识别，也不是必需以这种限制的方式解释。
【附图说明】
[0022] 在以一般性术语描述了本发明之后，现在将参考附图，附图没有必要按比例绘制， 并且其中：
[0023] 图1以示意性视图描绘了在部分形成的三维物品的顶部上的粉末层的截面；
[0024] 图2以示意性视图描绘了表面温度分布图以及在束流沿正X轴方向前进的盒中的 相应的熔化深度和熔化宽度；
[0025]图3以示意性视图描绘了可以施加本发明的方法以生产三维产品的己知设备的实 例；
[0026] 图4描绘了 "薄"粉末层的测量温度数据和拟合温度数据的示意性实例；
[0027] 图5描绘了 "厚"粉末层的测量温度数据和拟合温度数据的示意性实例；
[0028] 图6描绘了本发明的示例实施方式的示意性流程图；
[0029] 图7是根据各种实施方式的示例性系统1020的框图；
[0030]图8A是根据各种实施方式的服务器1200的示意性框图；以及 [0031 ]图8B是根据各种实施方式的示例性移动设备1300的示意性框图。
【具体实施方式】
[0032] 参考附图，现在下文中将更全面地描述本发明的各种实施方式，其中附图示出了 本发明的一些而非全部的实施方式。实际上，本发明的实施方式可以以许多不同的形式体 现，并且不应被解释为局限于本文中所阐述的实施方式。而是，提供这些实施方式使得本发 明将满足适用的法律要求。除非另外定义，否则本文中所使用的所有技术术语和科学术语 与本发明所属领域内的普通技术人员中的一个通常所知和所理解的术语具有相同的含义。 除非另外指示，否则本文中使用的术语"或"具有可替换的含义和联合的含义两者。通篇中 相同的标号表示相同的元件。
[0033] 又进一步，为促进理解本发明，以下定义了多个术语。本文中定义的术语与本发明 所属领域内的普通技术人员通常所理解的术语具有相同的含义。术语诸如"一(a)"、"一个 (an)"和"该（the)"不旨在仅指单数的实体，而是包括可以用于说明的特定实例的一般类 另IJ。本文中使用的术语用于描述本发明的特定实施方式，但是它们的使用并不限定本发明 的界限，除非在权利要求中所概述。
[0034]如本文中所使用的术语"三维结构"等一般指旨在用于具体目的的预期或实际制 造出的（例如结构材料的或材料的)三维配置。例如，这种结构等可以借助于三维CAD系统设 计。
[0035] 如本文中各种实施方式中所使用的术语"电子束"指任何带电粒子束。带点粒子束 的源可以包括电子枪、直线加速器等。
[0036] 图3描绘了可以实现本发明的方法的自由制造或增材制造装置300的示例实施方 式。装置300包括：电子枪302、相机304、两个粉末加料斗306、307、起动板316、构建柜(build tank)312、粉末分布器310、构建平台314以及真空室320。
[0037] 真空室320能够经由或者通过真空系统维持真空环境，该系统可以包括为本领域 内技术人员所熟知的涡轮分子栗、涡旋栗、离子栗以及一个或多个阀，并且因此其在本上下 文中不需要另外解释。真空系统可以由控制单元控制。
[0038]电子枪302生成电子束，电子束用于将设置在起动板316上的粉末材料318熔化或 熔合到一起。电子枪302的至少一部分可以被设置在真空室320中。控制单元可以用于控制 和管理从电子束枪302中发射的电子束。至少一个聚焦线圈（未不出）、至少一个偏转线圈、 以及电子束电源可以被电连接至控制单元。在本发明的示例实施方式中，电子枪生成具有 大约60kV加速电压和0-3kW范围内的束流功率的可聚焦电子束。当通过利用能量束逐层熔 合粉末构建三维物品时，真空室内的压力可以处于10 3-106mBar的范围内。
[0039] 可以使用激光束代替电子束熔化粉末材料。在另一个示例实施方式中，可以使用 至少两个电子束流源或至少两个激光束流源或至少一个激光束流源和至少一个电子束流 源。
[0040] 粉末加料斗306、307包括要设置在构建柜312中的起动板316上的粉末材料。例如， 粉末材料可以是纯金属或合金，诸如钛、钛合金、错、错合金、不锈钢、Co-Cr-W合金等。
[0041] 粉末分布器310被设置为在起动板316上铺设薄层粉末材料。在工作循环期间，在 添加了每一层粉末材料之后，构建平台314相对于射线枪将被连续降低。为了使该运动成为 可能，在本发明的一个实施方式中，构建平台314被设置为沿垂直方向（即沿由箭头P指示的 方向）可移动。这意味着构建平台314在初始位置启动，其中必需厚度的第一粉末材料层已 经被铺设在起动板316上。第一层粉末材料可以比施加的其他层的厚度更厚。利用比其他层 更厚的第一层启动的原因是人们不想要第一层熔穿到起动板316上。随后，连同放下新粉末 材料层，构建平台被降低用于三维物品的新截面的形成。例如，用于降低构建平台314的工 具例如可以是通过配备有齿轮、调节螺钉等的伺服发动机。
[0042]在根据本发明通过粉末床的部分(该部分对应于三维物品的连续截面）的连续熔 合形成三维物品的方法的示例实施方式中，该方法包括第一步骤602:设置三维物品的模 型。该模型可以经由CAD(计算机辅助设计)工具生成。在图6中描绘了该方法的示意性流程 图。
[0043]在第二步骤604中，在工作台316上设置第一粉末层。根据几个方法，可以在工作台 上平均分布粉末。用于分布粉末的一个方式是通过耙(rake)系统收集从加料斗306、307掉 落的材料。耙可以被移动到构建柜312上从而在起动板上分布粉末。在耙的下部与起动板的 上部之间或与先前的粉末层之间的距离确定分布在起动板上的粉末的厚度。通过调节构建 平台314的高度，可以很容易地调节粉末层厚度。
[0044]在第三步骤606中，能量束被引导到工作台316上，促使第一粉末层根据模型在所 选择的位置熔合，以形成三维物品的第一截面。能量束可以是电子束和/或激光束。由控制 单元(未示出）给出的指令可以将束流引导到工作台316上。可以在控制单元内存储关于如 何控制用于三维物品中的每一层的束流源的指令。
[0045]在完成第一层（即用于制作三维物品的第一层的粉末材料的熔合)之后，由图6中 的步骤608所指示，在工作台316上设置第二粉末层。可以根据与先前层相同的方式提供第 二粉末层。然而，在同一增材制造机器中会有替换的方法用于将粉末分布到工作台上。例 如，可以经由或通过第一粉末分布器设置第一层，可以由另一个粉末分布器设置第二层。根 据来自控制单元的指令自动改变粉末分布器的设计。以单耙系统形式的粉末分布器（即其 中一个耙捕捉从左粉末送料斗306和右粉末送料斗307两者掉落的粉末），像这样的耙能够 改变设计。
[0046]在已将第二粉末层分布到先前已被施加到工作台上并且部分固化的第一粉末层 上之后，由图6中的步骤610所指示，可以确定在至少两个位置的第二粉末层的厚度。
[0047] 在第一示例实施方式中，第二粉末层的厚度可以通过使用热图形相机确定。该相 机可以用于确定在将第二层施加到第一层上之后，第二层的温度增加的速率。
[0048] 在示例实施方式中，可以在第二粉末层的至少两个位置执行多个连续的温度测 量。温度测量可以在第二粉末层到达它的最大温度之前开始。
[0049] 在又一示例实施方式中，可以沿着高能量束的预期熔化路径，以每一测量之间的 预定距离执行温度测量。在示例实施方式中，预定距离可以小于粉末层中的最大颗粒，但是 大于粉末层中的最小颗粒。
[0050] 在已作出温度测量之后，可以将数学函数拟合到获得的温度数据，其中，将一个函 数拟合到第二层的位置中的每一个。
[0051] 通过使用数学函数，可以确定关于位置中的每一个的温度增长率。
[0052]所确定的温度增长率可以存储在预定位置。
[0053]所确定的温度增长率中的每一个可以与一个或几个参考值进行比较。
[0054]在某些实施方式中，在所确定的温度增长率中的任何一个低于或高于设定值的情 况下，可以将另一层粉末状材料施加到工作台上。针对另一层粉末状材料，确定新的温度增 长率。
[0055] 通过可由控制单元控制的热图形相机304，可以执行温度测量。相机304可以被引 导为朝向第二层的上表面，其意味着原则上可以记录第二层的表面温度（即使从位于表面 稍下方的材料辐射的热也可以到达相机304)。相机304的位置和方向还暗示以上提及的"位 置"原则上是在横向平面中的二维区域单元，即第二层的上表面中的一部分。每一个"位置" 的大小可以被变化并且取决于例如相机304的分辨率(像素的数量）、相机304和第二层之间 的距离以及用于每一个"位置"的像素的数量。
[0056]诸如可以控制相机304,以便针对所有位置执行一系列温度测量，所述温度测量分 布在所述第二层升温(作为从下方的层传导热的结果）的时间段内。在一些时间之后，第二 层（的表面)到达最大温度TK参见图4和图5)的。概略地，在该时间点，从下方层传导热的速 率等于从第二层的上表面辐射热的速率。在该点之后，第二层的温度（以中间速率)降低。 [0057]因为温度增长率随时间降低并且因为到达最大温度的时间相当短(对于以上描述 的装置通常在大约1秒），所以在施加粉末之后，可以尽可能快地发起连续温度测量。由于粉 末分配构件310在构建平台314上从一侧移动到另一侧，所以将第二粉末层施加到构建平台 上的时间点根据第二层的位置而变化。因此，在特定位置的粉末施加之后，应该尽可能快地 在第二层的特定位置开始连续的温度测量。根据某些实施方式，优选地，在第二层到达它的 最大温度之时以及之后也执行多个温度测量。
[0058]当粉末分配构件310移动时，相机304也可以记录数据。这意味着仅在构件310的后 方的位置"查看"的像素可以在粉末施加后的短时间(在大约o.ls内）内用于得到测量数据。
[0059] 第二层8到达最大温度h之前，在每一个位置执行的多次连续温度测量可以包括 至少两个温度测量。从这两个数据点能够估计温度增长率，尤其是如果第二层到达它的最 大温度之时和/或之后还获得了至少又一个数据点。然而，由于温度增长率不是线性的，所 以推荐在第二层到达最大温度!^之前执行至少三次温度测量。原则上，数据点（即温度测 量)的数量越多，函数拟合就越好。大约10Hz的测量频率(即每0.1s-次测量)已示出了工作 良好。
[0060] 数学函数到数据点的拟合对于本领域内技术人员是熟知的。尽管标准参数拟合(y = ao+aix+a2X2+. . .+anxn)可能可以在本情况下使用，但是在某些实施方式中，优选地是通过 使用合适的理论函数作出拟合，所述理论函数用于包括来自下面的层的热传导和来自第二 (上)层的热辐射的温度平衡。例如，这种理论函数可以包括以下参数:层厚度、粉末状材料 的材料特性以及粉末颗粒大小分布。使用合适的理论函数的优势是，所得到的层厚度是从 相关的物理关系导出的。
[0061]表达式"(数学）函数的拟合"被认为是还覆盖仅两个数据点可用的情况(在该情况 下，将直线或曲线"拟合"到两个点）。
[0062] 可以对于分布在第二层上的所有位置对获得的测量数据作出分析。利用适当的位 置的分布，这提供有关在整个第二层上的温度增长率的信息。
[0063] 在函数的拟合之后的步骤中，确定位置中的每一个的温度增长率。该步骤可以视 为拟合步骤的一部分。通常，在拟合步骤中确定参数，该参数表示温度增长率。该温度增长 率反过来与第二粉末层8的厚度直接相关。
[0064] 例如，在连接至控制单元的存储器中存储所确定的温度增长率，不仅对于使数据 可用于计算和比较而言是有用的，而且出于质量保证原因也是有用的。例如，如果通过本发 明的方法生产的物体以某种方式在使用期间断裂，返回至生产数据并且找出是否已修正了 粉末层的厚度和/或均匀性是有帮助的。
[0065] 在某些实施方式中接下来的步骤中，所确定的温度增长率中的每一个与一个或几 个参考值进行比较。在确定的温度增长率中的任意一个(或与相应的速率以己知的方式相 关的另一个参数)低于或高于设定值的情况下，该步骤后面跟随着再次将一层粉末状材料 施加到工作区域5上的步骤。这意味着，例如，如果第二层没有足够均匀地分布在工作区域5 上，那么粉末分布构件12将利用另一层粉末状材料补充它。对于可能在接下来的工艺步骤 中使用的再次施加的粉末层，确定新的温度增长率。
[0066] 图4示出了 "薄"的第二粉末层(或第二层中的位置，在该位置处该层是"薄"的）的 测量温度数据和拟合温度数据的示意性实例。作为比较，图5示出了 "厚"的第二粉末层(或 第二层的位置，在该位置处该层是"厚"的）的测量温度数据和拟合温度数据的示意性实例。 因此，图5中的数据与图4中的数据相比，指代更厚的粉末层。
[0067] 图4中的数据点22表示连续温度测量，而曲线21表示拟合至数据点22的函数，即曲 线21表示在粉末层的表面的温度。可以看出在一开始(在粉末的施加之后短时间内）温度增 加非常快，其意味着温度增长率（即曲线21的导数)在一开始是非常大的。该温度增长率连 续降低并且在〖=以时变成零，在该时间点温度到达它的最大温度!^。在这之后，温度缓慢降 低。
[0068] 在图4示出的示意性实例中，数据点22的数量表示连续温度测量是六次;三次在温 度到达它的最大温度h之前，并且三次在到达最大温度?\的时间点。之时或之后。
[0069] 类似于图4,图5中的数据点32表示连续温度测量，而曲线31表示拟合至数据点32 的函数，即曲线31表示在"厚"粉末层的表面的温度。同样在这种情况下，数据点32的数量是 六次，但是在这种情况下它们中的五个指代在温度到达它的最大温度!^之前的时段，其中 图5中的t 2指示到达最大温度?\的时间点。
[0070] 通过比较图4和图5,可以看出不同厚度的层之间的主要差异在于图5的"厚"层中 的温度增加更慢，其意味着在"厚"层中温度增长率更低。在两者情况下，温度增长率连续降 低并且当温度到达它的最大温度^时变成零，在两者情况下最大温度Ti具有大约相同的值。 然而，直至到达最大温度h所经过的时间是不同的；tsHu
[0071] 在某些实施方式中，每一个单独的温度测量22、32(即温度的每一个"采样"）优选 地是在这种短时间段期间执行使得在该时间段期间温度变化可以忽略。
[0072]现有技术装置的温度传感设备一般已用于检查固化之前的温度并且与温度曲线 稳定时的时间点（即所施加的粉末层的温度已到达并且经过了最大温度时)相关。这种现有 技术温度测量对应于在图4和图5中示出的温度曲线上的极右的一个点。
[0073]热图形相机(有时称为红外线（IR)相机或热相机），类似于使用可见光形成图像的 普通相机，通常视为可以使用红外线辐射形成图像的设备。数字热图形相机可以视为温度 传感设备，其中，每一个像素形成单独的温度传感单元。温度测量（即图4和图5中的数据点 22、数据点32)可以基于来自单个像素或来自几个像素的信号。
[0074] 在由612指示的下一个步骤中，能量束被引导到工作台上，促使第二粉末层在所选 择的位置熔合以形成三维物品的第二截面。
[0075] 第二层中的熔合部分可以被粘结至第一层的熔合部分。通过不仅熔化最上层中的 粉末而且还至少再次熔化直接位于最上层下方的层的厚度的一部分，第一层和第二层中的 熔合部分可以被熔化到一起。
[0076] 在由614指示的第七步骤中，能量束参数根据所检测的第二粉末层的局部厚度而 变化，以便熔化第二粉末层并且至少再次熔化第一截面的预定厚度。
[0077]在图1中，示出了在部分形成的三维物品40的表面10的顶部上的粉末层45的截面。 出于各种原因，粉末层45的厚度可以从一个位置变化到另一个位置。该变化可能是由粉末 分布器、温度变化、粉末瑕疵等引起。在图1中，粉末厚度在由25指示的最大值和由15指示的 最小值之间变化。平均粉末厚度由图1中的20指示。
[0078]希望不仅熔化粉末层45而且还至少熔化下方部分形成的三维物品40的厚度的一 小部分。事先确定了下方部分形成的三维物品40再次熔化的程度。当粉末层45通过能量束 熔合时，再次熔化从下方部分形成的三维物品40的顶部表面10到部分形成的三维物品40中 的位置30的预定厚度D。
[0079] 在第一示例实施方式中，厚度D可以是先前层厚度的1-5%。在另一个示例实施方 式中，厚度D可以是先前层厚度的1-10%。在又一个示例实施方式中，厚度D可以是先前层厚 度的5-20%。在再另一个示例实施方式中，厚度D可以是先前层厚度的10-50%。在又一个示 例实施方式中，厚度D可以大于先前层厚度的50%。
[0080] 考虑到所希望的厚度D小于先前层厚度的5%，并且能量束的输出功率和扫描速度 被设为不依赖于粉末层45的厚度变化，使得在下方部分形成的三维物品的再次熔化，将仅 仅相对于粉末层45的平均厚度是先前层厚度的5%。在如图1所描绘的示例实施方式中，对 于厚度在平均厚度20以下的位置，再次熔化的厚度D将更厚，并且对于在平均厚度20以上的 厚度不进行再次熔化。如果在一个或几个位置处不发生再次熔化，材料中将会有一些缺点， 并且对于一些应用其将是不合适的。处理下方层的不再次熔化的一个方式是，在任何位置 都从能量束提供足够的能量沉积，用于确保在下方层的至少部分熔化。然而，因为粉末层45 的厚度有变化，这将导致再次熔化的层的厚度D可变。出于各种原因这是不希望的，例如，材 料特性是与粉末厚度相关的，与必需的能量相比更多能量被沉积到了部分形成的三维物品 里，其可以引起构建温度在期望的温度范围之上增加，反过来可以意味着该部分可能必须 被冷却，并且从而增加构建时间。
[0081] 本发明测量在新施加的粉末层的多个位置处的厚度，以便确定粉末层45的厚度变 化，并且其后，熔化粉末层的每一个位置使得再次熔化的厚度D将在预定范围内。通过知晓 粉末层45在每一个待熔化位置的厚度，人们可以容易地设定能量束的参数，使得所希望的 下方层的再次熔化将在预定范围内。对于每一个位置可以改变以下参数(即束流功率、束流 转移速度和/或束斑大小）中的一个或多个，以便满足再次熔化标准。
[0082] 可以使用高温计代替热图形相机14或作为其补充。然而，所描述类型的相机会是 有益的，因为其允许容易地确定在该层的几个位置的温度增长率，其反过来使得能够确定 该层的均匀性(即粉末层的垂直均匀度），因此。
[0083] 用于确定所施加的粉末层的厚度的另一个示例性方法是，使用施加新粉末层之前 的表面的SEM(扫描电子显微镜）图像和新粉末层的表面图像。考虑工作台已被下降的距离， 施加新粉末层之后以及之前的表面图像的减法，可以提供新粉末层45的实际粉末层厚度分 布的良好了解。
[0084]在又一示例实施方式中，可以使用三角测量确定在施加新粉末层之前的表面的形 貌以及新粉末层的表面的形貌。考虑工作台已被下降的距离，施加新粉末层45之后以及之 前的形貌的减法，可以提供新粉末层45的实际粉末层厚度分布的良好了解。
[0085]以类似方式，可以使用3-d扫描仪代替SEM图像或三角测量以确定新粉末层的厚度 分布。
[0086] 此外，代替示例的电子束或除了该电子束之外，高能量束可以是由激光源生成的 激光束。进一步，粉末状材料不必必须由金属制成，而是可以是例如塑料或复合材料。
[0087] 如果将粉末施加到工作区域5上的某些位置的时间点是已知的，那么在该位置(在 到达最大温度之前)仅执行一次温度测量足以确定(或至少估计)温度增长率。该粉末施加 的时间点能够经由控制单元从关于粉末分布构件12的位置的信息获得或从光学信息获得。 然而，确定粉末施加的准确时间点可能是复杂的，并且进一步，仅使用一次单单独的温度测 量用于确定温度增长率，会在获得的结果中引入显著的不确定度。通过执行"沿着"温度曲 线的多次连续温度测量，可以不必建立施加粉末的时间点；如果希望，其可以使用拟合函数 来计算。
[0088] 相机304可以是任何类型的相机，例如IR相机(红外相机）、NIR相机(近红外相机）、 VISNIR相机(视觉近红外相机）、CCD相机（电荷耦合器件相机）、CM0S相机(互补金属氧化物 半导体相机）、数码相机。
[0089] 在已检测第二粉末层的预定位置的局部厚度之后，根据所检测的第二粉末层的厚 度而改变能量束参数，以便熔化第二粉末层并且再次熔化第一截面的预定厚度。
[0090] 可以建立预期的束流路径，在将至少一个粉末层的所选择的区域熔合到一起时使 用该路径。可以计算沿预期束流路径的第二粉末层中的温度作为假想束流(该假想束流假 定沿预期束流路径移动）的特定能量沉积的函数。假想的束流的特定能量沉积可以根据所 计算的温度和所设定的条件沿预期的束流路径调节，所设定的条件用于将所选择的区域 (诸如所检测的第二粉末层的厚度)熔合到一起的步骤。在将至少一层的所选择的区域熔合 到一起时，基于计算和因为厚度变化的调节，确定要用于预期束流路径的实际束流的特定 能量沉积的操作方案。
[0091] 术语"预期束流路径"与被设置为横跨所选择的区域的扫描图案或线图案相关，并 且指代当束流基于在所选择的区域内熔化/熔合粉末的目的而扫过该时，束斑所期望跟随 的路径中的至少一部分。原则上，只要其提供了在所选择的区域内的粉末的彻底熔合，预期 的束流路径可以具有任何形式，即，其可以是例如分段的或连续的，并且可以包括直的部分 和弯曲部分两者。进一步，例如，如果以不同的次序扫描线或如果以相反的方向扫描单一的 线，即使线图案是相同的，束流路径也可以变化。
[0092] 步骤"计算沿预期束流路径的第二粉末层中的温度作为假想束流(该假想束流假 定沿预期束流路径移动）的特定能量沉积的函数"意味着，考虑由假想束流沉积到材料中的 能量(假定该假想束流在沿预期束流路径移动时生成特定的能量沉积），计算在沿其延伸的 预期束流路径的点或该预期束流路径附近的点上或周围的局部温度或温度分布。
[0093] 例如，（在某一时间点)沿着预期束流路径的某一点的粉末层温度取决于在材料层 中的起始温度分布、材料的热特性(诸如热传导率）、假想束流的特定能量沉积的历史(包括 束流的当前位置，以及在其到达当前位置的路径期间，多少能量或功率已被沉积到材料层 中）以及束流路径的几何图案。
[0094] 术语"束流的特定能量沉积"指由每单位时间的（假想或实际的）（束流功率)和该 层的单位面积(束斑大小）的束流沉积的能量，即每单位面积沉积的功率除以束流速度。因 此，通过变化束流在该层表面上移动的速度、通过变化束流的功率和/或通过变化束流光斑 大小（即在某一时间点，直接暴露于束流的层表面面积），可以实现特定能量沉积的改变。因 此在计算中，假想束流的特定能量沉积的历史还包括速度、功率或光斑大小的任何变化。
[0095] 计算可能是复杂的并且耗时的，并且可以作出各种简化，使在仍考虑到特定能量 沉积的历史的同时允许足够精确地计算温度(这可能强烈影响在预期束流路径中的点的温 度，其中束流还未到达该点但是热已从预期束流路径的先前、已"熔化"的部分传导至该 点）。
[0096] "根据所计算的温度和所设定的条件沿预期的束流路径调节，所设定的条件用于 将所选择的区域(诸如所检测的第二粉末层的厚度)熔合到一起"的步骤意味着如果(例如） 计算指示在某些点的温度与关于最大温度的条件设定相比变得更高，束流参数（即束流速 度、功率和/或光斑大小）中的至少一个在预期的束流路径的某些部分上被调节(例如，其将 会要求增加接近于该特定点的束流速度或减少接近于该特定点的束流功率或要求改变特 定能量沉积的历史，以从束流路径的先前部分中减少该点的间接、热传导的加热）。
[0097] 可以处理假想束流沿预期束流路径的特定能量沉积的调节，使得使用其他束流参 数执行沿路径（的部分）的温度的重新计算。可替换地或作为补充，能够使用一组与待熔合 的材料相关的预定数据，其中，该数据组包括特定能量沉积的合适的值，作为所计算的温度 和条件设定的函数。这种预定数据对于避免耗时的重新计算是有用的，并且可以例如在沿 预期束流路径分布的许多点计算温度时使用。根据在(相对接近于与假想束流的当前位置 相对应的点前方的）"下一个"点所计算的温度，当从当前位置移动束流直至其到达"下一 个"点时使用的特定能量沉积的合适的值，可以直接从预定数据获得。重复该过程以便保留 沿预期束流路径分布的剩余的点。因此，以这种方式，逐步调节沿预期束流路径的特定能量 沉积。
[0098] 术语"操作方案"（用于特定能量沉积)指在粉末的熔合步骤期间，实际束流的特定 能量沉积应该如何（即速度、功率以及光斑大小中的每一个如何)随时间（或由于位置与时 间相关，随着沿束流路径的位置)变化。因此，操作方案包含有关束流的速度、束流的功率以 及束流的光斑大小在熔合所选择的区域时应该如何变化的信息。确定该操作方案的步骤是 提取和概括来自先前步骤的结果的表单。在以上的实例中，伴随特定能量沉积的逐步调节， 操作方案包括束流参数的逐步变化。操作方案还可以包括有关预期束流路径的部分(在该 部分可不要求温度计算和特定能量沉积调节，诸如对于预期束流路径的初始部分）的束流 参数设置的信息。
[0099]材料的温度与它的能量的含量相关。因此代替计算实际温度，能够计算并且使用 另一个与能量和温度相关的参数。术语所计算的温度也覆盖这种相关参数。
[0100]建立预期束流路径、计算沿预期束流路径的温度、调节假想的特定能量沉积以及 确定操作方案的步骤不必要必须一次执行一个或严格按给定的次序执行。例如，可以以迭 代的方式执行计算和调节，并且可以对于整个束流路径的部分逐步确定操作方案。进一步， 尽管建立预期束流路径的步骤可以相当简单一一可以选择具有给定扫描方向的等间距的 直平行线的预定线图案一一该步骤可以包括计算和调节，用于找到良好的线图案以及良好 的最终选择的预期束流路径。
[0101] 因此，可以预调节在将粉末熔合到一起时使用的束流的特定能量沉积，以响应于 构建的特定扫描图案的温度而变化，其中，相对于不同的特定能量沉积和条件计算沿束流 路径所得的温度使用该特定扫描图案。换言之，当其穿过路径图案并且熔化粉末以便再次 熔化第一截面的预定厚度时，通过计算和适配，本发明的方法使得能够预先设定束流的特 定能量沉积应该如何随时间(或所选择的区域上的位置)变化。
[0102] 在计算中可以使用各种条件以优化特定能量沉积的操作方案，诸如最小化生产时 间、避免超过某一最大温度、在某一时间间隔期间避免超过某一温度、最小化获取的最高温 度、获得所熔化材料沿束流路径的相等宽度以及这些中的各种组合，诸如在最小化生产时 间和最小化获取的最高温度之间的妥协。在选择预期的一个之前，可以估计各种的可能的 束流路径。
[0103] 为简化并且加速计算，该条件可以包括预设的(预计算的)束流参数(速度、功率以 及光斑大小）中的一个或两个的值和/或预设的束流路径(诸如彼此以相似距离放置的一组 平行线）。
[0104] 本发明的方法是通用的并且可施加于所选择的区域的任何几何形状。应注意，粉 末层可以包括几个所选择的区域，该区域可以具有相似或不同的几何形状。
[0105] 当已确定合适的特定能量沉积操作方案时，该方案用于将正在讨论的层的所选择 的区域(的部分)实际熔化/熔合到一起。在某些实施方式中，优选地在所形成的物体的层的 全部或至少大部分上使用本发明的方法。
[0106] 本发明的效果是提供了用于所选择的区域的温度以及温度分布的详尽控制，并且 使得能够以精密的方式计划熔合步骤。反过来，这可以用于避免到达太高的温度(其可以破 坏被构建的产品），以获得均匀的温度分布（其通过降低应力和降低裂纹形成提高产品特 性)并且加速生产(其使得生产更有成本效益）。
[0107] 计算可以实时执行，其意味着可以在与计算相同的时间执行粉末的熔合。通常，在 先前层熔合的同时，执行用于后续层的束流参数操作方案的计算。原则上，在开始第一层的 熔合工艺之前，能够对于所有层执行操作方案的所有计算和确定，但是这通常会导致在生 产开始之前的等待时间。在其他极端情况下，可以针对沿着非常接近实际的束流位置的束 流路径的点执行操作方案的计算和确定，但是如果在计算或熔合中出现什么问题，这会导 致只有很小限度做出修正或重新计算。
[0108] 图2描绘了测试盒250,其中束流204沿正X轴方向前进。示出了在表面的温度分布 图202与切片206,在切片206中由对应于材料的熔化温度的等温曲线表示熔化的体积。此 外，在材料内的最大温度可以限制为T max。当然，可以有其他条件用于优化束流参数。例如在 所熔化的体积中最小化温度梯度可以是一个这种条件。根据能量束参数诸如能量束功率、 能量束转移速度和/或光斑大小，所熔化的体积可以具有特定深度210和特定宽度220。所熔 化的体积的中心处的温度是最高的。所熔化的体积的外围与它的中心相比，具有稍低的温 度。所熔化的体积的外部的温度低于熔池的外围温度。Tm表示特定粉末材料的熔化温度。
[0109]通过利用一系列高斯函数近似温度，将获得需要用于描述在阴影线的端部输入的 能量的温度分布图。通过这样做，即使关于任意数量的阴影线，稍后将能够获得在半无限域 中的温度分布的分析解。连续T '（ X，y，Z)将是：
[0111] 参数A^xposj、0^、以及a可以从T(x，y，z)和丁'^"^丨之间的逐点非 线性平方拟合获得。在此，邓〇81是指数项i沿束流路径的X位置。由于假定束流沿正X方向前 进并且位于X = 0，所以在束流坐标系中，xposi将是负值。
[0112] 在束流已扫描一条线之后的材料内，可以通过格林函数和卷积获得时间相关温度 分布 T'（x，y，z，t)。
[0113] 能量束(可以是激光束或电子束)不仅熔化上次施加的粉末层，而且还熔化在粉末 层下方的材料层中的至少一部分，导致熔化包含粉末材料和从先前的熔合工艺中已熔化的 材料。
[0114]在本发明的另一个方面中，提供了程序元件，其配置为并且设置为当在计算机上 执行时，实现本文中描述的各种方法。程序可以安装在计算机可读存储介质中。计算机可读 存储介质可以是控制单元。计算机可读存储介质和程序元件(其可以包括嵌入其中的计算 机可读程序代码部分)可以进一步被包含在非临时性计算机程序产品内。鉴于此，本文中其 他地方提供了更多细节。
[0115] 如上所述，本发明的各种实施方式可以以各种方式实现，包括如非临时性计算机 程序产品。计算机程序产品可以包括存储应用软件、程序、程序模块、脚本、源代码、程序代 码、对象代码、字节代码、编译代码、解释代码、机器代码、可执行指令等(本文中还指如可执 行指令、用于执行的指令、程序代码和/或本文中可互换使用的相似术语）的非临时性计算 机可读存储介质。这种非临时性计算机可读存储介质包括所有的计算机可读介质(包括易 失性介质和非易失性介质）。
[0116] 在本发明的示例实施方式中，提供了通过粉末床的部分的连续熔合形成至少一个 三维物品的方法，该部分对应于至少一个三维物品的连续截面。所述方法包括以下步骤:设 置所述至少一个三维物品的模型；在工作台上施加第一粉末层;将至少一个能量束引导到 所述工作台上，促使所述第一粉末层根据所述模型在所选择的位置熔合，以形成所述三维 物品的第一截面;至少在所述第一粉末层的至少两个位置处检测局部厚度;并且根据所检 测的所述第一粉末层的局部厚度改变能量束参数，以便熔化所述第一粉末层并且至少再次 熔化先前层的预定厚度。所述先前层与所述第一层相邻，并且通过所述再次熔化，所述第一 层和所述先前层彼此粘结。
[0117] 在一个实施方式中，非易失性计算机可读存储介质可以包括软盘、柔性盘、硬盘、 固态存储(SSS)(例如固态驱动(SSD))、固态卡(SSC)、固态模块(SSM))、企业级闪存驱动、磁 带或任何其他非临时性磁介质等。非易失性计算机可读存储介质还可以包括打孔卡、纸带、 光标片(或任何其他具有孔型图案或其他光学可识别标记的物理介质）、压缩盘只读存储器 (CD-ROM)、可重写式光盘(CD-RW)、数字通用光盘(DVD)、蓝光光盘(BD)、任何其他非临时性 光学介质等。这种非易失性计算机可读存储介质还可以包括只读存储器(ROM)、可编程只读 存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPR0M)、 闪存(例如串行、NAND、N0R等）、多媒体存储卡(MMC)、安全数字(SD)存储卡、智能媒体卡、紧 凑型闪存(CF)卡、记忆棒等。进一步，非易失性计算机可读存储介质还可以包括导电桥接随 机存取存储器(CBRAM)、相变随机存取存储器(PRAM)、铁电随机存取存储器(FeRAM)、非易失 性随机存取存储器(NVRAM)、磁阻随机存取存储器(MRAM)、电阻随机存取存储器(RRAM)、硅 氧化氮氧化硅存储器(S0N0S)、浮动结栅随机存取存储器(FJG RAM)、千足虫存储器、赛道存 储器等。
[0118] 在一个实施方式中，易失性计算机可读存储介质可以包括随机存取存储器(RAM)、 动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、快速页模式动态随机存取存储 器(FPM DRAM)、扩展数据输出动态随机存取存储器(EDO DRAM)、同步动态随机存取存储器 (SDRAM)、双倍数据率同步动态随机存取存储器(DDR SDRAM)、第二代双倍数据率同步动态 随机存取存储器(DDR2SDRAM)、第三代双倍数据率同步动态随机存取存储器(DDR3SDRAM)、 Rambus动态随机存取存储器(RDRAM)、双晶体管RAM(TTRAM)、晶闸管RAM(T-RAM)、零电容器 (Z-RAM)、Rambus直插式存储器模块(RIMM)、双列直插式存储器模块(DMM)、单列直插式存 储器模块(SMM)、视频随机存取存储器VRAM、缓存存储器(包括各种级别）、闪存、寄存器存 储器等。将理解，描述的实施方式是使用计算机可读存储介质，而其他类型的计算机可读存 储介质可以替代以上描述的计算机可读存储介质或附加至其使用。
[0119] 如应理解，本发明的各种实施方式还可以实现为，如已在本文中其他地方描述的 方法、装置、系统、计算设备、计算实体等。像这样，本发明的实施方式可以采取执行存储在 计算机可读存储介质上的指令的装置、系统、计算设备、计算实体等的形式，以执行某些步 骤或操作。然而，本发明的实施方式还可以采取执行某些步骤或操作的完全硬件实施方式 的形式。
[0120] 以下参考装置、方法、系统以及计算机程序产品的框图和流程图图示，描述了各种 实施方式。应当理解，任何框图和流程图图示中的每一个块，可以分别通过计算机程序指令 (例如，如在计算系统中的处理器上执行的逻辑步骤或操作)部分地实现。可以将这些计算 机程序指令加载到计算机(诸如专用计算机或其他可编程的数据处理装置)上，以产生专门 配置的机器，使得在计算机或其他可编程的数据处理装置上执行的指令实现流程图块或块 中指定的功能。
[0121] 这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读存储器中，该存储器可以引导计算 机或其他可编程的数据处理装置以特定方式运行，使得存储在计算机可读存储器中的指令 产生制品，包括用于实现在流程图块或块中指定的功能的计算机可读指令。计算机程序指 令也可以加载到计算机或其他可编程的数据处理装置上，促使要在计算机或其他可编程的 装置上执行一系列操作的步骤，以产生计算机实现的处理，使得在计算机或者其他可编程 的装置上执行的指令提供用于实现流程图块或块中所指定的功能的操作。
[0122] 因此，框图和流程图图示中的块支持用于执行指定功能的各种组合、用于执行指 定功能的操作和用于执行指定功能的程序指令的组合。还应该理解，可以通过执行指定的 功能或操作的专用的基于硬件的计算机系统、或专用硬件和计算机指令的组合，来实现框 图和流程图图示中的每一个块以及框图和流程图图示中的块的组合。
[0123] 图7是可以结合本发明的各种实施方式使用的示例性系统1020的框图。至少在示 出的实施方式中，系统1020可以包括一个或多个中央计算设备1110、一个或多个分布式计 算设备1120以及一个或多个分布式手持设备或移动设备1300,其全部配置为经由一个或多 个网络1130与中央服务器1200(或控制单元)通信。虽然图7示出了各种系统实体为分开的、 独立的实体，但是各种实施方式不限制于此特定架构。
[0124] 根据本发明的各种实施方式，一个或多个网络1130可以能够根据多个第二代 (2G)、2.5G、第三代(3G)和/或第四代(4G)移动通信协议等中的任何一个或多个支持通信。 更具体地，一个或多个网络1130能够根据2G无线通信协议IS-136(TDMA)、GSM以及IS-95 (⑶MA)支持通信。同样，例如，一个或多个网络1130能够根据2.5G无线通信协议GPRS、增强 型数据GSM环境(EDGE)等支持通信。此外，例如，一个或多个网络1130能够支持根据采用宽 带码分多址(W⑶MA)无线电接入技术的3G无线通信协议(诸如全球移动电话系统(UMTS)网 络）的通信。一些窄带AMPS(NAMPS)和TACS网络也可以从本发明的实施方式中受益，如应当 是双模或更高模移动站(例如，数字/模拟或TDMA/CDMA/模拟电话）。作为又一个实例，例如， 系统5的部件中的每一个可以被配置为根据技术互相通信，该技术诸如射频(RF)、蓝牙TM、 红外线（IrDA)或多种不同的有线或无线网络技术(包括有线或无线个域网（"PAN"）、局域网 ("LAN"）、城域网（"MAN"）、广域网（"WAN"）等）中的任何。
[0125] 尽管在图7中示出的设备1110-1300为在同一网络1130上互相通信，但是这些设备 同样可以在多个分开的网络上通信。
[0126] 根据一个实施方式，除了从服务器1200接收数据以外，分布式设备1110、1120和/ 或1300还可以被配置为自主收集和传输数据。在各种实施方式中，设备1110、设备1120和/ 或设备1300能够经由一个或多个输入单元或设备(诸如键盘、触摸板、条形码扫描仪、射频 识别(RFID)读取器、接口卡(例如调制解调器等)或接收器)接收数据。设备11ΠΚ1120和/或 1300还可以能够将数据存储到一个或多个易失性或非易失性存储器模块，并且经由一个或 多个输出单元或设备（例如，通过向操作设备的用户显示数据或通过在例如一个或多个网 络1130上传输数据)输出数据。
[0127] 在各种实施方式中，服务器1200包括用于执行根据本发明的各种实施方式的一个 或多个功能的各种系统，该系统包括本文中更具体地示出并且描述的那些。然而，应当理 解，服务器1200可能包括用于执行一个或多个相同功能的各种可替换的设备，而不背离本 发明的精神和范围。例如，在某些实施方式中，如可以期望用于特定软件，服务器1200的至 少一部分，可以位于分布式设备1110、1120和/或手持或移动设备1300上。如以下将进一步 详细描述，在至少一个实施方式中，手持或移动设备1300可以包含一个或多个移动应用软 件1330,移动应用软件程序1330可以被配置以便提供用于与服务器1200通信的用户界面， 其同样将全部在以下进一步详细描述。
[0128] 根据各种实施方式，图8A是服务器1200的示意图。服务器1200包括处理器1230,处 理器1230与服务器内的其他元件经由系统接口或总线1235通信。在服务器1200中还包括用 于接收并且显示数据的显示/输入设备1250。例如，该显示/输入设备1250可以是结合监视 器使用的键盘或点控设备。服务器1200还包括存储器1220,存储器1220优选地包括只读存 储器(ROM) 1226和随机存取存储器(RAM) 1222两者。服务器的R0M1226用于存储基本输入/输 出系统1224(BI0S)，基本输入/输出系统1224包含在服务器1200内的元件之间帮助传递信 息的基础例程。本文中先前已描述了各种ROM和RAM配置。
[0129] 此外，服务器1200包括至少一个存储设备或程序存储210,诸如硬盘驱动、软盘驱 动、CD ROM驱动或光盘驱动，用于存储有关各种计算机可读介质(诸如硬盘、可移除磁盘或 ⑶-ROM盘)的信息。如本领域内的普通技术人员中的一个将理解，这些存储设备1210中的每 一个通过合适的接口连接至系统总线1235。存储设备1210和与它们相关联的计算机可读介 质向个人计算机提供非易失性存储。如本领域内的普通技术人员中的一个将理解，以上描 述的计算机可读介质可以被本领域内己知的任何其他类型的计算机可读介质取代。这种介 质包括例如磁带盒、闪存卡、数字视频光盘以及Bernou 11 i盒。
[0130] 尽管未示出，但是根据实施方式，存储设备1210和/或服务器1200的存储器还可以 提供数据存储设备的功能，数据存储设备可以存储能通过服务器1200访问的历史和/或当 前传送数据以及传送条件。鉴于此，存储设备1210可以包括一个或多个数据库。术语"数据 库"指存储在计算机系统中的记录或数据的结构化集合，诸如经由关系数据库、分级数据库 或网络数据库等，其不应该以限制的方式解释。
[0131] 例如，多个程序模块(例如示例性模块1400-1700)包括可通过处理器1230执行的 一个或多个计算机可读程序代码部分，该程序模块可以通过各种存储设备1210存储并且存 储在RAM1222内。这种程序模块也可以包括操作系统1280。在这些和其他实施方式中，在处 理器1230和操作系统1280的辅助下，各种模块1400、1500、1600和1700控制服务器1200的操 作的某些方面。在又一实施方式中，应当理解也可以设置一个或多个另外的和/或可替换的 模块，而不背离本发明的范围和本质。
[0132] 在各种实施方式中，程序模块1400、1500、1600和1700由服务器1200执行并且被配 置为生成一个或多个图形用户界面、报告、指令和/或通知/警报，其全部对于系统1020的各 种用户是可访问，和/或可传输至系统1020的各种用户。在某些实施方式中，用户界面、报 告、指令和/或通知/警报可以经由一个或多个网络1130可访问，如先前所讨论的，网络1130 可以包括互联网或其他切实可行的通信网络。
[0133] 在各种实施方式中，还应理解，模块1400、1500、1600和1700中的一个或多个可以 被可替换地和/或补充地(例如重复)本地存储在设备1110、1120和/或1300中的一个或多个 上，并且可以由该设备中的一个或多个处理器执行。根据各种实施方式，模块1400、1500、 1600和1700可以发送数据至一个或多个数据库、从一个或多个数据库接收数据并且利用包 含在一个或多个数据库中的数据，该数据库可以包括一个或多个分开的、链接的和/或网络 化的数据库。
[0134] 网络接口 1260同样位于服务器1200内，用于与一个或多个网络1130的其他元件交 互并且通信。如本领域内的普通技术人员中的一个将理解，服务器1200部件中的一个或多 个可在地理位置上远离其他服务器部件。此外，服务器1200部件中的一个或多个可以是组 合的和/或附加的部件，执行本文中描述的功能且同样可以包括在服务器内。
[0135] 虽然前述描述了单个处理器1230,但是如本领域内的普通技术人员中的一个将认 识到，服务器1200可以包括互相联合运作的多个处理器，以执行本文中描述的功能。除了存 储器1220之外，处理器1230还可以被连接到至少一个接口或用于显示、传输和/或接收数 据、内容等的其他工具。鉴于此，接口可以包括至少一个通信接口或用于传输和/或接收数 据、内容等的其他工具，以及至少一个用户界面，该用户界面可以包括显示和或用户输入界 面，如以下将进一步详细描述。反过来，用户输入界面可以包括允许实体从用户(诸如键盘、 触摸显示、操纵杆或其他输入设备)接收数据的多个设备中的任何一个。
[0136] 还进一步，虽然参考了"服务器" 1200，但是如本领域内的普通技术人员中的一个 将认识到，本发明的实施方式不限于传统定义的服务器架构。更进一步，本发明的实施方式 的系统不限于单个服务器或类似的网络实体或大型计算机系统。同样，可以使用包括互相 联合运作的一个或多个网络实体的其他类似的架构，以提供本文中所描述的功能而不背离 本发明的实施方式的精神和范围。例如，同样可以使用两个或多个个人计算机(PC)、类似的 电子设备或手持便携式设备的网状网络，该网状网络互相合作以提供本文中所描述的与服 务器1200相关联的功能，而不背离本发明的实施方式的精神和范围。
[0137] 根据各种实施方式，工艺中的许多单独的步骤可以或可以不利用本文中所描述的 计算机系统和/或服务器来执行，并且由于可能对于一个或多个特定的应用程序是期望的 和/或有益的，所以计算机实现的程度可以变化。
[0138] 图8B提供了可以联合本发明的各种实施方式使用的移动设备1300的图示示意性 表示。可以由各方操作移动设备1300。如在图8B中所示，移动设备1300可以包括天线1312、 传输器1304(例如无线电接收装置）、接收器1306(例如无线电接收装置）以及分别提供信号 至传输器1304并且从接收器1306接收信号的处理元件1308。
[0139] 分别提供至传输器1304的信号以及从接收器1306接收的信号可以包括根据可应 用的无线系统的空中接口标准的信令数据，以与诸如服务器1200、分布式设备1110和1120 等各种实体通信。鉴于此，移动设备1300可以能够利用一个或多个空中接口标准、通信协 议、调制类型以及访问类型运作。更具体地，移动设备1300可以根据多个无线通信标准和协 议中的任何一个来运作。在【具体实施方式】中，移动设备1300可以根据多个无线通信标准和 协议，诸如GPRS、UMTS、CDMA2000、1 xRTT、WCDMA、TD-SCDMA、LTE、E-UTRAN、EVD0、HSPA、HSDPA、 Wi-Fi、WiMAX、UWB、IR协议、蓝牙协议、USB协议和/或任何其他无线协议来运作。
[0140] 经由这些通信标准和协议，根据各种实施方式，移动设备1300可以利用诸如非结 构化补充服务数据(USSD)、短消息服务(SMS)、多媒体消息服务(MMS)、双音多频信令(DTMF) 和/或用户识别模块拨号器(S頂拨号器)的概念与各种其他实体通信。移动设备1300还可以 下载变更、插件以及更新到（例如)其固件、软件(例如，包括可执行的指令、应用程序、程序 模块)以及操作系统。
[0141] 根据一个实施方式，移动设备1300可以包括位置确定设备和/或位置确定功能。例 如，移动设备1300可以包括适配为获取例如炜度、经度、海拔高度、地理编码、路线和/或速 度数据的GPS模块。在一个实施方式中，通过识别视图中的卫星数量以及那些卫星的相对位 置，GPS模块获取数据，其有时被称为星历数据。
[0142] 移动设备1300还可以包括用户界面（其可以包括耦接至处理元件1308的显示器 1316)和/或用户输入界面(耦接至处理元件1308)。用户输入界面可以包括允许移动设备 1300接收数据的多个设备中的任何一个，诸如键盘1318(硬或软）、触摸显示器、语音或动作 界面或其他输入设备。在包括键盘1318的实施方式中，键盘可以包括(或促使显示)常规数 字(0-9)和相关按键(#、*)以及用于操作移动设备1300的其他按键，并且可以包括全套字母 键或可以被激活以提供全套字母数字键的一组按键。除了提供输入之外，例如，可以使用用 户输入界面以激活或去停止某些功能，诸如屏幕保护程序和/或睡眠模式。
[0143] 移动设备1300还可以包括易失性存储或存储器1322和/或非易失性存储或存储器 1324,其可以是内嵌的和/或可以是可移除的。例如，非易失性存储器可以是R0M、PR0M、 EPROM、EEPR0M、闪存、MMC、SD存储卡、记忆棒、CBRAM、PRAM、FeRAM、RRAM、S0N0S、赛道存储器 等。易失性存储器可以是 RAM、DRAM、SRAM、FPMDRAM、EDODRAM、SDRAM、DDRSDRAM、 00尺2301^1、001?3301^1、1^1^1、1?111、0111、3111、￥1^1、缓存存储器、寄存器存储器等。易失 性和非易失性存储或存储器可以存储数据库、数据库实例、数据库映射系统、数据、应用程 序、程序、程序模块、脚本、源代码、对象代码、字节代码、编译代码、解释代码、机器代码、可 执行指令等，以实现移动设备1300的功能。
[0144] 移动设备1300还可以包括相机1326和移动应用程序1330中的一个或多个。相机 1326可以根据各种实施方式被配置为其他的和/或可替换的数据收集特征，借此经由相机， 可以通过移动设备1300读取、存储、和/或传输一个或多个项目。移动应用程序1330还可以 提供特征，经由该特征可以利用移动设备1300执行各种任务。由于可能期望作为整体用于 移动设备1300和系统1020中的一个或多个用户，可以提供移动设备1300的各种配置。
[0145] 本发明不限于上述实施方式，并且在以下权利要求的范围内许多变形是可能的。 例如，这种变形可以包括使用与实例的电子束不同的射线枪源，诸如激光束。可以使用除了 金属粉末的其他材料，诸如聚合物的粉末和陶瓷的粉末。也可以能够从多于2层中获取图 像，即在本发明的另一个实施方式中，使用从至少三个、四个或多个层中的至少一个图像以 便检测缺陷。如果在三个、四个或多个层中的缺陷位置彼此至少部分重叠，那么可以检测缺 陷。粉末层越薄，越多的粉末层会被使用以便检测实际缺陷。例如，还可以对第一层测量或 计算粉末层厚度，其中先前层是起动板或粉末床。
【主权项】
1. 一种通过连续熔合粉末床的部分形成至少一个三维物品的方法，其中所述部分对应 于所述至少一个三维物品的连续截面，所述方法包括以下步骤： 提供所述至少一个三维物品的模型； 在工作台上施加第一粉末层； 将至少一个能量束引导到所述工作台上，促使所述第一粉末层根据所述模型在所选择 的位置熔合，以形成所述三维物品的第一截面； 在所述工作台上施加第二粉末层； 将所述至少一个能量束引导到所述工作台上，促使所述第二粉末层根据所述模型在所 选择的位置熔合，以形成所述三维物品的第二截面，其中，所述第二粉末层被粘结到所述第 一粉末层； 至少在所述第二粉末层中的至少两个位置检测局部厚度；以及根据所述第二粉末层的 所检测的局部厚度改变能量束参数，以便熔化所述第二粉末层并且至少再次熔化预定厚度 的所述第一截面。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述再次熔化的预定厚度在遍及所述第一截面的 再次熔化的部分的范围内是恒定的。3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述能量束是电子束或激光束中的至少一个。4. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述粉末是金属粉末。5. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述能量束参数是由束流功率、束流转移速度以 及束斑大小组成的组合中的至少一个。6. 根据权利要求1所述的方法，其中，通过将至少两个连续图像之间的实际亮度增加与 预定厚度相关，确定所述局部厚度，所述至少两个连续图像由IR相机、CCD相机、数码相机、 CMOS相机或NIR相机中的至少一个捕捉。7. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述图像在所述第二粉末层到达其最大温度之前 捕捉。8. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述局部厚度由以下步骤确定： 检测上面要施加新粉末层的表面的第一形貌； 检测所述新粉末层的表面的第二形貌； 将所述第二形貌减去所述第一形貌得到第三形貌；以及 将所述工作台降低的距离加到所述第三形貌，得到所述新粉末层的所述厚度。9. 根据权利要求8所述的方法，其中，经由来自SEM、3D扫描仪或三角测量中的至少一个 的图像确定所述表面的所述形貌。10. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述再次熔化的所述第一截面的所述预定厚度 大于所述第一截面的所述厚度的50%。11. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述再次熔化的所述第一截面的所述预定厚度 是所述第一截面的所述厚度的1-5%。12. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述再次熔化的所述第一截面的所述预定厚度 是所述第一截面的所述厚度的5-10%。13. 根据权利要求1所述的方法，其中，所再次熔化的所述第一截面的所述预定厚度是 所述第一截面的所述厚度的10-20 %。14. 一种程序元件，当在计算机上执行时，配置为并且设置为实现通过连续熔合粉末床 的部分形成至少一个三维物品的方法，其中所述部分对应于所述至少一个三维物品的连续 截面，所述方法包括以下步骤： 提供所述至少一个三维物品的模型； 在工作台上施加第一粉末层； 将至少一个能量束引导到所述工作台上，促使所述第一粉末层根据所述模型在所选择 的位置熔合，以形成所述三维物品的第一截面； 在所述工作台上施加第二粉末层； 将所述至少一个能量束引导到所述工作台上，促使所述第二粉末层根据所述模型在所 选择的位置熔合，以形成所述三维物品的第二截面，其中，所述第二粉末层被粘结到所述第 一粉末层； 至少在所述第二粉末层中的至少两个位置检测局部厚度；以及 根据所述第二粉末层的所检测的局部厚度改变能量束参数，以便熔化所述第二粉末 层，并且至少再次熔化预定厚度的所述第一截面。15. -种计算机可读介质，在其上存储有根据权利要求14所述的程序元件。16. -种非临时性计算机程序产品，包括至少一个非临时性计算机可读存储介质，所述 非临时性计算机可读存储介质具有计算机可读程序代码部分嵌入其中，所述计算机可读程 序代码部分包括： 能执行的部分，配置为在接收到至少一个三维物品的模型时，在工作台上施加第一粉 末层，以便通过连续熔合粉末床的部分起动形成所述至少一个三维物品，其中所述部分对 应于所述至少一个三维物品的连续截面； 能执行的部分，配置为将至少一个能量束引导到所述工作台上，促使所述第一粉末层 根据所述模型在所选择的位置熔合，以形成所述三维物品的第一截面； 能执行的部分，配置为在所述工作台上施加第二粉末层； 能执行的部分，配置为将所述至少一个能量束引导到所述工作台上，促使所述第二粉 末层根据所述模型在所选择的位置熔合，以形成所述三维物品的第二截面，其中，所述第二 粉末层被粘结到所述第一粉末层； 能执行的部分，配置为在所述第二粉末层中的至少两个位置检测局部厚度；以及 能执行的部分，配置为根据所述第二粉末层的所检测的局部厚度改变能量束参数，以 便熔化所述第二粉末层，并且至少再次熔化预定厚度的所述第一截面。17. 根据权利要求16所述的非临时性计算机程序产品，其中，所述再次熔化的预定厚度 在遍及所述第一截面的所熔化的部分的范围内是恒定的。18. 根据权利要求16所述的非临时性计算机程序产品，其中，所述局部厚度由以下步骤 确定： 检测上面要施加新粉末层的表面的第一形貌； 检测所述新粉末层的表面的第二形貌;将所述第二形貌减去所述第一形貌得到第三形 貌；以及 将所述工作台降低的距离加到所述第三形貌，得到所述新粉末层的所述厚度。19. 根据权利要求16所述的非临时性计算机程序产品，其中，所述再次熔化的所述第一 截面的所述预定厚度大于所述第一截面的所述厚度的50%。20.根据权利要求16所述的非临时性计算机程序产品，其中，所述再次熔化的所述第一 截面的所述预定厚度是所述第一截面的所述厚度的1-5%、5-10%或10-20%中的至少一 个。
【文档编号】B29C67/00GK105828985SQ201480070021
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年12月18日
【发明人】乌尔里克·容布拉德
【申请人】阿卡姆股份公司