用于增材制造系统的施用器修理系统以及包括此施用器修理系统的增材制造系统的制作方法

本专利申请一般涉及增材制造，并且更具体地，涉及用于增材制造(additive manufacturing，AM)系统的施用器修理以及包括用于施用器的修理装置的AM系统。

背景技术：

增材制造(AM)包括通过材料的连续的成层而不是移除材料来生产物体的各种各样的工艺。因此，增材制造可形成复杂的几何形状，而不使用任何种类的工具、模具或夹具，并且很少或没有废料。代替从材料的实心坯加工部件(许多材料被切掉并丢弃)，在增材制造中使用的唯一材料是使物体成形所需的材料。

增材制造技术通常包括获取待形成的物体的三维计算机辅助设计(CAD)文件，以电子方式将物体切成若干层，例如18-102微米厚，并创建每一层的二维图像的文件，包括向量、图像或坐标。文件接着可以被加载到制备软件系统中，所述制备软件系统解析所述文件，使得可通过不同类型的增材制造系统构建所述物体。在增材制造的3D打印、快速原型设计(RP)和直接数字制造(DDM)形式中，材料层被选择性分配、烧结、形成、沉积等以产生物体。

在金属粉末增材制造技术中，例如直接金属激光熔化(DMLM)(也称作选择性激光熔化(SLM))，金属粉末层被顺序地熔化在一起，形成物体。更具体地，在使用施用器在金属粉末床或构建平台上被均匀地分布之后，细金属粉末(原材料)层被顺序地熔化。金属粉末构建平台可在垂直轴线上移动。此过程在处理室内进行，处理室具有精确控制的惰性气体(例如氩或氮)氛围。一旦产生了一层，可通过选择性熔化金属粉末熔合物体几何形状的每个二维切片。此熔化可以由熔化束源，例如电子束或高功率激光(在后一种情况下例如100瓦特镱激光)执行，以完全焊接(熔化)金属粉末形成固体金属。例如使用扫描镜熔化束在X-Y方向上移动，并具有足以完全焊接(熔化)金属粉末以形成固体金属的强度。对于每个后续的二维层，降低金属粉末构建平台，并且此过程重复，直到完全形成物体。为了更快地创建某些更大的物体，一些金属增材制造系统使用两个或更多个高功率熔化束源，这些熔化束源一起工作以形成物体。

在金属粉末AM系统中，施用器有时称作涂覆机或刮片，用来在构建平台以及任何之前形成的物体层上施加原材料(例如金属粉末)的每一薄层。每个施用器包括形式为由金属、塑料、陶瓷、碳纤维或橡胶制成的刀刃、刷、刮刀或滚子的施用器元件，所述施用器元件在构建平台上均匀地分布金属粉末。主动或主施用器用来开始这种构建。因为施用器元件通常由比实际制造材料更软的材料制成，所以在使用中易于受到损坏。损坏的施用器可具有形式为与构建平台不对准的缺陷，或者在其施用器元件中的某种缺陷形状，这种缺陷形状传递到施加到构建平台的下一层原材料中。在任何情况下，熔化束源随后将缺陷打印到物体中。例如，施用器元件中的缺陷形状可在原材料层中呈现各种形式，例如脊、波纹、凸起等。如果在使用期间出现缺陷形状，则缺陷形状会连续地涂抹到金属粉末中，熔化束源将固化此区域成为物体中的重复缺陷。为了应对此挑战，一些当前系统在AM系统使用之间更换施用器元件，这可能需要未计划的工作中止，并且可能延长损坏的施用器的使用，直到达到过程中的有效的停止点。替代性地，当在施用器元件上识别有损坏时，例如在AM系统的使用过程中，一些当前系统使用更换施用器或可更换的施用器元件，来替换损坏的施用器。

技术方案1提供一种用于增材制造系统的施用器修理系统，所述施用器修理系统包括：修理装置，所述修理装置包括修理元件，所述修理元件配置成修理施用器上的损坏的施用器元件，所述损坏的施用器元件配置成在所述AM系统的构建平台上分配一层原材料；其中，所述修理装置定位在所述增材制造系统的处理室内。

技术方案2：根据技术方案1所述的系统，还包括损坏施用器控制器，所述损坏施用器控制器配置成响应于主动施用器被识别为损坏，使得修理所述损坏的施用器元件。

技术方案3：根据技术方案2所述的系统，还包括损坏施用器识别器，所述损坏施用器识别器配置成识别所述主动施用器是否损坏。

技术方案4：根据技术方案2所述的系统，还包括线性传输系统，所述线性传输系统在所述损坏施用器控制器的控制下以用于相对于所述增材制造系统的构建平台和所述修理装置定位所述损坏的施用器元件。

技术方案5：根据技术方案4所述的系统，其中，所述线性传输系统包括：主动施用器区，其中，所述施用器能够相对于所述构建平台活动，以使用施用器元件从原材料源在所述构建平台上施加一层原材料；修理区，其中，所述修理装置能够接近所述损坏的施用器元件；以及所述处理室中的分隔物，所述分隔物将所述修理区与所述主动施用器区分开。

技术方案6：根据技术方案1所述的系统，其中，所述修理装置通过从所述损坏的施用器元件去除损坏部分修理所述损坏的施用器元件。

技术方案7：根据技术方案6所述的系统，还包括材料去除系统，所述材料去除系统配置成在所述修理过程中或者所述修理之后从所述处理室去除所述损坏部分。

技术方案8：根据技术方案6所述的系统，其中，所述修理装置将所述损坏部分的尺寸提供到所述增材制造系统的控制系统，以用于调节所述增材制造系统适应所述损坏部分的去除。

技术方案9：根据技术方案1所述的系统，其中，所述损坏施用器元件包括柔性材料，并且所述修理元件包括切割装置，所述切割装置配置成从所述损坏的施用器元件去除所述柔性材料的损坏部分。

技术方案10：根据技术方案9所述的系统，其中，所述施用器承载柔性材料的供应源，并且所述修理装置还包括柔性材料定位器，以用于从所述柔性材料的供应源获得所述柔性材料的损坏部分的更换部分。

技术方案11：根据技术方案1所述的系统，其中，所述损坏施用器元件包括金属材料，并且所述修理元件包括磨削装置，所述磨削装置配置成从所述损坏施用器元件去除所述金属材料的损坏部分。

技术方案12：根据技术方案1所述的系统，其中，所述损坏的施用器元件包括可模制材料，并且所述修理元件包括模制装置，所述模制装置配置成重新成形所述损坏的施用器元件的所述可模制材料的损坏部分。

技术方案13提供一种增材制造系统，包括：构建平台，所述构建平台在处理室内；熔化束源，所述熔化束源用于在所述构建平台上顺序地一层一层地构建物体；原材料源，所述原材料源可操作地联接到所述构建平台，以用于将原材料提供至所述构建平台以用于顺序构建；施用器系统，所述施用器系统可操作以使用施用器从所述原材料源在所述构建平台上施加一层原材料，所述施用器具有施用器元件，所述施用器元件配置成在所述构建平台上分配一层原材料；施用器修理系统，所述施用器修理系统包括修理装置，所述修理装置包括修理元件，所述修理元件配置成修理损坏的施用器元件，其中，所述修理装置定位在所述处理室内；以及损坏施用器控制器，所述损坏施用器控制器配置成响应于所述损坏的施用器元件被识别为损坏，使得修理所述损坏的施用器元件。

技术方案14：根据技术方案13所述的增材制造系统，还包括损坏施用器识别器，所述损坏施用器识别器配置成标识所述施用器元件是否损坏。

技术方案15：根据技术方案13所述的增材制造系统，还包括线性传输系统，所述线性传输系统在所述损坏的施用器控制器的控制下以用于相对于所述增材制造系统的构建平台和所述修理装置定位所述损坏的施用器元件，其中，所述线性传输系统包括：主动施用器区，其中，所述主动施用器能够相对于所述构建平台活动，以使用施用器元件从原材料源在所述构建平台上施加一层原材料；修理区，其中，所述修理装置能够接近所述损坏的施用器元件；以及所述处理室中的分隔物，所述分隔物将所述修理区与所述主动施用器区分开。

技术方案16：根据技术方案13所述的增材制造系统，其中，所述修理装置通过从所述损坏的施用器元件去除损坏部分来修理所述损坏的施用器元件；以及还包括材料去除系统，所述材料去除系统配置成在所述修理过程中或者所述修理之后从所述处理室去除所述损坏部分；以及其中，所述修理装置将所述损坏部分的尺寸提供到所述增材制造系统的控制系统，以用于调节所述增材制造系统适应所述损坏部分的去除。

技术方案17：根据技术方案13所述的增材制造系统，其中，所述损坏的施用器元件包括柔性材料，并且所述修理元件包括切割装置，所述切割装置配置成从所述损坏的施用器元件去除所述柔性材料的损坏部分。

技术方案18：根据技术方案17所述的增材制造系统，其中，所述施用器承载柔性材料的供应源，并且所述修理装置还包括柔性材料定位器，以用于从所述柔性材料的供应源获得所述柔性材料的损坏部分的更换部分。

技术方案19：根据技术方案13所述的增材制造系统，其中，所述损坏的施用器元件包括金属材料，并且所述修理元件包括磨削装置，所述磨削装置配置成从所述损坏的施用器元件去除所述金属材料的损坏部分。

技术方案20：根据技术方案13所述的增材制造系统，其中，所述损坏的施用器元件包括可模制材料，并且所述修理元件包括模制装置，所述模制装置配置成重新成形所述损坏的施用器元件的所述可模制材料的损坏部分。

技术实现要素：

本公开的第一方面提供了一种用于增材制造(AM)系统的施用器修理系统，所述施用器修理系统包括：修理装置，所述修理装置包括修理元件，所述修理元件配置成修理施用器上的损坏的施用器元件，所述损坏的施用器元件配置成在所述AM系统的构建平台上分配一层原材料；其中，所述修理装置定位在所述AM系统的处理室内。

本公开的第二方面提供了一种增材制造(AM)系统，包括：构建平台，所述构建平台在处理室内；熔化束源，所述熔化束源用于在所述构建平台上顺序地一层一层地构建物体；原材料源，所述原材料源可操作地联接到所述构建平台，以用于将原材料提供至所述构建平台用于顺序的构建；施用器系统，所述施用器系统可操作以使用施用器在所述构建平台上施加来自所述原材料源的一层原材料，所述施用器具有施用器元件，所述施用器元件配置成在所述构建平台上分配一层原材料；施用器修理系统，所述施用器修理系统包括修理装置，所述修理装置包括修理元件，所述修理元件配置成修理损坏的施用器元件，其中，所述修理装置定位在所述处理室内；以及损坏施用器控制器，所述损坏施用器控制器配置成响应于所述损坏的施用器元件被识别为损坏，使得修理所述损坏的施用器元件。

本发明的说明性方面设计用于解决本文中描述的问题和/或未讨论的其它问题。

附图说明

根据结合附图进行的本发明的各个方面的以下详细描述，将更容易了解本发明的这些和其它特征，附图描绘了本发明的各种实施例，其中：

图1示出了根据本公开的实施例的使用损坏施用器修理系统的增材制造过程和系统的框图。

图2示出了根据本公开的实施例的一层原材料并包括损坏施用器识别器系统的图像捕获装置的示意性俯视图。

图3示出了根据本公开的实施例的用在识别损坏施用器的基准层和其基准图像的示意性俯视图。

图4示出了根据本公开的实施例的用在识别损坏施用器的测试层和测试图像的示意性俯视图。

图5示出了包括施用器元件和其夹持器的示意性施用器的正视图。

图6示出了根据本公开的实施例的用于识别损坏施用器的基准图像和测试图像的比较的示意性俯视图。

图7示出了根据本公开的实施例包括修理损坏施用器的修理装置的施用器系统示意性俯视图，图8示出了示意性侧视图。

图9和图10示出了根据本公开的实施例的修理损坏施用器的修理装置的替代性实施例的侧视图。

图11示出了根据本公开的实施例的处理室的部分侧面透视图，该处理室包括作为损坏施用器修理系统的一部分的分隔物。

应注意，本发明的附图不按比例绘制。附图旨在仅描绘本发明的典型方面，因此不应视为对本发明范围的限制。在附图中，相同的数字表示各图之间的相同元件。

具体实施方式

如上文指出的，本公开/本实用新型提供了用于增材制造(AM)系统的损坏施用器修理系统和包括所述修理系统的AM系统。所述施用器修理系统包括修理装置，所述修理装置包括修理元件，所述修理元件配置成修理施用器上的损坏的施用器元件。所述损坏的施用器元件配置成在所述AM系统的构建平台上分配一层原材料。所述修理装置定位在所述AM系统的处理室内。可以提供损坏施用器控制器，所述损坏施用器控制器配置成响应于损坏施用器被识别为损坏，来使得修理所述损坏的主动施用器。

图1示出用于生成物体102的示意性计算机化的金属粉末增材制造系统100(后面称作“AM系统100”)的示意/框图，所述物体102可包括一个大型物体或多个物体，例如如所示的两个物体102A、102B。示出了物体102的单个层。将关于使用多个熔化束源(例如四个激光110、112、114、116)构建物体102来描述本公开的教导，但要强调并将容易地认识到本公开的教导同样适用于使用任何数目的熔化束源即一个或多个熔化束源构建一个物体102或多个物体102。在此实例中，针对直接金属激光熔化(DMLM)布置AM系统100。要理解，本公开的总体教导同样适用于其它形式的金属粉末增材制造，例如但不限于直接金属激光烧结(DMLS)、选择性激光烧结(SLS)、电子束熔化(EBM)以及可能其它形式的增材制造。物体102图示为圆形元件；然而，要理解增材制造过程可容易地修改为在构建平台118上制造任何形状的物体，各种各样的物体和大量的物体。

AM系统100大致包括金属粉末增材制造控制系统120(“控制系统”)和AM打印机122。如将要描述的，控制系统120执行计算机可执行指令或代码集124以使用多个熔化束源110、112、114、116生成物体102。在所示的实例中，四个熔化束源可包括四个激光。然而，本公开的教导可应用于任何熔化束源，例如电子束、激光等。控制系统120被示出为在计算机126上实现为计算机程序代码。在这种情况下，计算机126被示出为包括存储器130和/或存储系统132、处理器单元(PU)134、输入/输出(I/O)接口136和总线138。此外，计算机126被示出为与外部I/O装置/资源140和存储系统132通信。通常，处理单元(PU)134执行计算机程序代码124，所述计算机程序代码存储在存储器130和/或存储系统132中。在执行计算机程序代码124的同时，处理器单元(PU)134可从存储器130、存储系统132、I/O装置140和/或AM打印机122读取数据和/或将数据写入到存储器130、存储系统132、I/O装置140和/或AM打印机122。总线138提供在计算机126中的每一个部件之间的通信链路，并且I/O装置140可包括能够使用户与计算机126交互的任何装置(例如，键盘、定点装置、显示器等)。计算机126仅代表硬件和软件的各种可行的组合。例如，处理器单元(PU)134可包括单个处理单元，或者分布在一个或多个位置的一个或多个处理单元之间，例如，在客户端和服务器上。类似地，存储器130和/或存储系统132可以驻留在一个或多个物理位置处。存储器130和/或存储系统132可包括各种类型的非暂时性计算机可读存储介质(包括磁介质、光学介质、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等)的任何组合。计算机126可包括任何类型的计算装置，例如工业控制器、网络服务器、桌面计算机、膝上型计算机、手持装置等。

如指出的，AM系统100并且更具体讲控制系统120执行代码124以生成物体102。代码124可包括除了其它之外还有用于操作AM打印机122的计算机可执行指令集124S(本说明书中也称作“代码124S”)和限定要由AM打印机122物理生成的物体102的计算机可执行指令集124O(本说明书中也称作“代码124O”)。如本说明书中描述的，增材制造工艺始于存储代码124的非暂时性计算机可读存储介质(例如，存储器130、存储系统132等)。用于操作AM打印机122的计算机可执行指令集124S可包括能够操作AM打印机122的任何现在已知或以后开发的软件代码。

限定物体102的计算机可执行指令集124O可包括物体的精确地限定的3D模型，并且可以从各种各样的熟知的计算机辅助设计(CAD)软件系统中的任一种生成，计算机辅助设计(CAD)软件系统诸如DesignCAD 3D Max等。就这一点而言，代码124O可包括任何目前已知或以后开发的文件格式。而且，代表物体102的代码124O可在不同形式之间转换。例如，代码124O可包括以下格式：标准镶嵌语言(STL)文件，该语言文件开发用于3D系统的立体平版印刷(stereolithography)CAD程序；或增材制造文件(AMF)，其为美国机械工程师学会(ASME)标准，并且是一种基于可扩展标记语言(XML)的格式，其被设计用于允许任何CAD软件来描述将在任何AM打印机上制造的任何三维物体的形状和组成。代表物体102的代码124O还可以转换成一组数据信号并作为一组数据信号发送、接收，并且根据需要转换为代码、存储等。在任何情况下，代码124O可以是AM系统100的输入，并且可以来自零件设计者、知识产权(IP)提供方、设计公司、AM系统100的操作者或所有者，或来自其它来源。在任何情况下，控制系统120执行代码124S和124O，将物体102划分成一系列薄片，所述一系列薄片在连续的材料层中使用AM打印机122组装。

AM打印机122可包括处理室142，处理室142被密封以提供用于物体102打印的受控气氛(a controlled atmosphere)。物体102在其上被构造的构建平台118定位在处理室142内。许多熔化束源110、112、114、116配置成熔化构建平台118上的金属粉末层以生成物体102。尽管本说明书中描述了四个熔化束源110、112、114、116，但要强调的是本公开的教导可应用于使用任何数目(例如1、2、3、5或更多)的源的系统。处理室142还可包括损坏的施用器修理系统200，如本说明书中将更加详细地描述的。

如图2的示意性平面图中所示，每个熔化束源110、112、114、116具有分别包括非重叠场区144、146、148、150以及至少一个重叠场区152、154、156、158的场1、2、3或4，其中，在所述非重叠场区内，所述熔化束源可专门地熔化金属粉末，在至少一个重叠场区152、154、156、158中，两个或更多个源可以熔化金属粉末。就这一点而言，每个熔化束源110、112、114、116可分别生成熔化束(a melting beam)(在图1中示出两个熔化束160、162)，熔化束熔合每一切片的颗粒，如由代码124O限定的。例如，在图1中，熔化束源110显示为使用熔化束160在一个区域产生物体102的一层，而熔化束源112显示为使用熔化束162在另一区域产生物体102的一层。以任何现在已知或以后开发的方式校准每个熔化束源110、112、114、116。即，每个熔化束源110、112、114、116使其激光或电子束相对于构建平台118的预期位置与其实际位置相关联，以便提供个体位置校正(未示出)以确保其个体准确性。在一个实施例中，多个熔化束源110、112、114、116中的每一个可产生具有相同的横截面尺寸(例如操作中的形状和大小)、功率和扫描速度的熔化束，例如160、162(图1)。替代性地，熔化束可以具有不同的尺寸、功率和/或扫描速度。

返回图1，施用器164可以形成扩展为空白画布(blank canvas)的原材料薄层166，最终物体的每个连续的切片将从空白画布形成。施用器164可在线性传输系统168的控制下运动。线性传输系统(Linear transport system)168可包括用于移动施用器164的任何现在已知或以后开发的布置。在一个实施例中，线性传输系统168可包括在构建平台118的相对侧上延伸的一对相对的轨170、172以及致动器174，例如联接到施用器164的传输构件或主体176以使其沿轨170、172移动的电动机。致动器174可由控制系统120(和损坏施用器控制器210)控制以移动施用器164。也可以使用其它形式的线性传输系统。施用器164可采用各种形式。在一个实施例中，施用器164可包括：传输构件176，所述传输构件176配置成沿相对轨170、172移动；尖端、刮刀或刷形式的施用器元件208(图5，图1中未示出)，其配置成在构建平台118上(即构建平台118或之前形成的物体102的一层)均匀地分布金属粉末，以产生一层原材料。施用器元件208可以任何种方式使用夹持器250(图5，图1中未示出)联接到传输构件176。此过程可使用形式为金属粉末的不同的原材料166。原材料166可以各种方式提供至施用器164。在一个实施例中，如图1所示，原材料块166可保持在形式为可由施用器164接近的室的形式的原材料源178中。在其它布置中，原材料166可通过施用器164递送，例如通过在其施用器元件208(图5)前部的、并在构建平台118(例如参见图8)上方的传输构件176。施用器元件208(图5)可由各种材料制成，例如但不限于：类似聚合物(硬塑料)的柔性材料；类似橡胶的可模制材料；金属材料，例如金属或金属合金。在任一种情况下，可在施用器164的远侧上提供溢流室179，以捕获没有在构建平台118上形成层的原材料的任何溢流。根据本公开的实施例，尽管可提供多个施用器，但由于本说明书中描述的修理系统，可只需要一个施用器164。

在一个实施例中，物体102可由金属制成，金属可包括纯金属或合金。在一个实例中，金属可包括实际上任何非反应性金属粉末，即非爆炸性或非导电粉末，例如但不限于：钴铬钼(CoCrMo)合金，不锈钢，奥氏体镍铬基合金(austenite nickel-chromium based alloy)，例如镍铬钼铌合金(NiCrMoNb)(例如铬镍铁合金(Inconel)625或铬镍铁合金718)，镍铬铁钼合金(NiCrFeMo)(例如从Haynes International公司可购得的X)，或镍铬钴钼合金(NiCrCoMo)(例如从Haynes International公司可购得的Haynes 282)，等。在另一实例中，金属可包括实际上任何反应性金属，例如但不限于：工具钢，马氏(maraging)钢和不锈钢，Ti-6Al-4V，钴铬钼合金，AlSi-10Mg，Al-Si-12，铬镍铁合金718和625。

处理室142填充有惰性气体，例如氩或氮，并被控制成最小化或消除氧气。控制系统120配置成控制来自惰性气体源182的惰性气体混合物180在处理室142内的流动。在这种情况下，控制系统120可控制用于惰性气体的泵184和/或流动阀系统186以控制气体混合物180的含量。流动阀系统186可包括一个或多个计算机可控制的能够精确地控制特定气体的流动的阀、流动传感器、温度传感器、压力传感器等。泵184可配备有阀系统186或者不配备阀系统186。如果省略泵184，则惰性气体可只是在引入到处理室142之前进入管道或歧管。惰性气体源182可采用其中包容材料的任何常规源的形式，例如罐、储存器或其它源。可以提供测量气体混合物180所需的任何传感器(未示出)。可以使用过滤器188以常规方式过滤气体混合物180。

可提供垂直调节系统190，以垂直地调节AM打印机122的各种部件的位置，从而适应每个新层的添加，例如，在每个层之后，构建平台118可以降低和/或室142和/或施用器164可以升高。根据本公开的实施例，也可以使用垂直调节系统190来去除在修理期间要去除的损坏的施用器元件208(图5)的损坏部分。垂直调节系统190可包括任何现在已知或以后开发的线性致动器(未示出)以提供这种调节，并且这种调节在控制系统120的控制下进行。

操作中，在处理室142内提供其上具有金属粉末的构建平台118，并且控制系统120控制来自惰性的气体源182的气体混合物180在处理室142内的流动。根据本公开的实施例，控制系统120还控制AM打印机122，并且具体地而言控制施用器164(例如致动器174)和熔化束源110、112、114、116以在构建平台118上顺序地熔化金属粉末层，生成物体102。如指出的，AM打印机122的各种部件可以通过垂直调节系统190垂直地移动以适应每个新层的添加或损坏施用器元件208(图5)的修理，例如，在每个层或每次修理之后，构建平台118可以下降和/或处理室142和/或施用器164可以升高。

继续参照图1，根据本公开的实施例，可以为AM系统100提供损坏施用器修理系统200以修理损坏的主动施用器202。如本说明书中将描述的，损坏施用器修理系统200可包括修理装置204，修理装置204包括修理元件206(图8-10)，修理元件206配置成修理施用器164上的损坏施用器元件208(例如图5)。如指出的，损坏施用器元件208配置成在AM系统100的构建平台118上分布原材料166的一层212。与常规系统相比，修理装置204定位在AM系统100的处理室142内。尽管将相对于包括单个施用器164的具体的施用器系统218(图1和图7)描述损坏施用器修理系统200，但要强调的是所述损坏施用器修理系统200可以用于不同于本说明书中图示的各种施用器系统。

可使用任何现在已知或以后开发的技术识别损坏的主动施用器202。在一个实例中，用户可简单地可视地识别损坏主动施用器202，使损坏施用器修理系统200修理施用器，如本说明书中将描述的。替代性地，损坏的施用器修理系统200和AM系统100可包括损坏施用器识别器系统220。在这种情况下，损坏施用器识别器系统220可包括损坏施用器识别器222，损坏施用器识别器222配置成确定主动施用器，例如图1中的施用器164，是否损坏。损坏施用器识别器系统220可以使用任何现在已知或以后开发的自动化技术以用于确定主动施用器164是否损坏。通常，这些自动化技术使用图像捕获装置224、228来评估施用器元件208。不管使用哪种技术，损坏施用器识别器222可包括图像捕获装置224或228，例如但不限于某种形式的数字照相机。图像捕获装置224、228可包括任何现在已知或以后开发的对于其功能必要的附属结构和功能，所述功能例如但不限于：闪光灯闪光、聚焦控制或快门控制。损坏施用器识别器222可包括捕获期望量的细节(例如一个或多个)所需的任何数目的图像捕获装置224、228。在一个实施例中，如图2中所示，在评估一层原材料以确定施用器元件208是否损坏时，在构建平台118周围设置四个图像捕获装置228A、228B、228C、228D，构建平台118上具有原材料层212。以此方式，对于要捕获的每个原材料层212，可捕获四个图像，从构建平台118的每一侧捕获一个。在另一实施例中，如图3所示，只使用两个图像捕获装置228A、228B。在其它技术中，在直接评估施用器元件208时，可能只需要一个图像捕获装置224。在任一种情况下，在使用超过一个图像捕获装置时，可以任何现在已知或以后开发的方式合成即组合来自每个图像捕获装置例如228A-D的图像，例如使用损坏施用器识别器222的数字图像分析器(DIA)216进行适当的图像旋转和其相加。出于描述目的，从上到下图示本说明书中的所有图像。然而，要理解，可以图像捕获装置224、228之间的任何恒定角度捕获图像。

损坏施用器识别器222可以至少部分地实施为软件，作为控制系统120的一部分或者与控制系统120(图1)分开。根据一种技术，损坏施用器识别器222可直接评估损坏施用器元件208，例如使用损坏施用器元件208(图5)上的图像捕获装置224和数字图像分析器(DIA)216以识别图像的缺陷。在这种情况下，在损坏施用器元件208的图像中可识别任何缺陷。在其它技术中，损坏施用器识别器222可以与拖拽力传感器(未示出)交互，以通过在损坏主动施用器202在构建平台118上分配原材料层212时拖曳力的变化识别损坏主动施用器202的损坏施用器元件208。

在替代性技术中，损坏施用器识别器222可间接地评估施用器元件208(图5)，例如使用图像捕获装置228和DIA 216，以在由主动施用器164形成一层之后，识别AM系统100的构建平台118上原材料的测试层中的非平面表面。这里，损坏施用器识别器222可部分地包括任何形式的图像捕获装置228，图像捕获装置228能够识别施加在构建平台118上的原材料层212内的非平面表面。图3示出由未损坏主动施用器164形成的并由损坏施用器识别器222获取的构建平台118上原材料的基准层232的基准图像230的示意图。基准层232没有任何缺陷，因此基准图像230没有显示任何缺陷。即，基准层232基本上是平的，即它不包括足够有必要修理或更换施用器164的任何缺陷。“基准(Baseline)”层232和图像230这样称呼的原因是它们充当参考层/图像以用于识别损坏施用器，如进一步描述的。例如在新施用器元件用于主动施用器164，并且所需的所有校准已经执行以达到用户满意之后，基准层232的基准图像230可以由图像捕获装置228捕获，基准层232包括理想或接近理想的平面表面，以用于与可包括缺陷的后面层的比较目的。在这种情况下，每个主动施用器164可具有在被校准和认为是产生无缺陷基准层232后捕获的相应的基准图像230。替代性地，可捕获针对具有新施用器元件的特定新施用器164的基准图像230，并应用于许多后续使用的主动施用器164。在一个实施例中，基准图像230可以是来自每个图像捕获装置228A-D(图2)的原材料的特定基准层232的图像的复合，所述基准图像230可以任何现在已知或以后开发的方式形成，例如使用损坏施用器识别器222的数字图像分析器(DIA)216经过适当的图像旋转和其相加。替代性地，其可以是来自单个图像捕获装置228的单个图像。在任一种情况下，基准图像230可存储在存储器130和/或存储系统132中以在需要时访问。

相反，图4示出在构建平台118上由具有损坏的施用器元件208的损坏主动施用器202形成、并由损坏施用器识别器222的图像捕获装置228获取的原材料的测试层238的测试图像236的示意图。测试图像236显示出各种缺陷240。每个缺陷240在测试层238中产生非平面表面。“测试”层238和图像236这样称呼的原因是它们是由可包括损坏的主动施用器164形成的实际层和实际层的图像。测试图像236因此可包括缺陷240的影像，通过与基准图像230比较所述影像可以用于识别损坏施用器，如将进一步描述的。缺陷240可采用各种形式，例如抬高线242或抬高脊(raised ridge)244，其每一个可穿过测试图像236的全部或至少一部分延伸。如图5中所示，抬高线242(图4)和/或抬高脊244(图4)可由施用器元件208的底部边缘248中的各种形式的开口246中的任何一个形成。施用器元件208可包括尖端、刷或刮刀，并且可安装在夹持器250中，夹持器250联接到施用器164的传输构件176。替代性地，如图4所示，缺陷252可呈现例如由损坏施用器元件208将金属粉末推动成层212上的堆而形成的凸起或波纹的形式，或者缺陷252可呈现例如由施用器元件208导致挖到测试层238中(直接或间接地)形成的压痕(indentation)的形式。在一个实施例中，测试图像236可以是来自每个图像捕获装置228A-D(图2)的原材料的特定测试层238的图像的复合，所述测试图像236可以任何现在已知或以后开发的方式形成，例如使用损坏的施用器识别器222的数字图像分析器(DIA)216经过适当的图像旋转和其相加(addition)。替代性地，所述测试图像可以是来自单个图像捕获装置228的单个图像。测试图像236可存储在存储器130和/或存储系统132中以在需要时访问。可在特定的主动施用器164的使用期间的任何期望时间捕获测试图像236，例如在初次使用之前，在选择的使用次数之后，在选择的使用持续时间之后等。

操作中，根据此项技术，在由主动施用器164形成原材料的测试层238之后，损坏施用器识别器222使用数字图像分析器216，可通过识别AM系统100的构建平台118上的原材料的测试层238中的非平面表面，例如包括缺陷240(图4)，来确定主动施用器164是否损坏。更具体而言，损坏施用器识别器222可通过在由未损坏主动施用器164形成基准层232之后将AM系统100的构建平台118上原材料的基准层232的表面的基准图像230与在由主动施用器164形成测试层238之后AM系统100的构建平台118上的原材料的测试层238的测试图像236进行比较，从而来识别非平面表面(图4)。基准图像230和测试图像236均可以是从相应的基准层232或测试层238周围的多个侧面的许多图像捕获形成的复合图像。各种现在已知的技术可用于识别图像之间的不同，使得缺陷240可被识别，所有这些都认为在本公开的范围内。在一个实例中，所述比较可包括确定在从测试图像236中减去基准图像230之后剩余的像素数目，并响应于像素数目超过阈值来识别非平面表面的存在，即缺陷240和损坏的主动施用器202。阈值可以是用户选择的足以指示缺陷240(图4)、测试层238中的非平面表面以及因此指示损坏的主动施用器202的存在的任何数目的像素。图6示出将基准图像230(图3)与测试图像236(图4)进行比较的结果的示意性俯视图，由于一些缺陷242、244、252导致图像剩余的像素254。在所示的实例中，形式为抬高线242(图4)的缺陷240示出许多像素可能超过阈值，而缺陷244、252可能没有足够数目的像素(sufficient pixel numbers)超过阈值。要强调的是可以使用除了像素计数之外的各种替代性技术来确定测试层238中足以指示损坏的施用器的非平面表面的存在。在任一种情况下，所述比较可以在特定主动施用器164的使用中在任何期望时间进行，例如在选择的使用次数之后，在选择的使用持续时间之后等。

还参照如图1所示的损坏施用器修理系统200，所述系统还可包括损坏施用器控制器210，损坏施用器控制器210配置成响应于损坏主动施用器202被本说明书中描述的任何一种技术识别，使得修理损坏的主动施用器202。如图1所示，损坏施用器识别器222和/或损坏施用器控制器210的各部分可并入作为控制系统120的一部分，例如作为软件和/或硬件。然而，每一个可以是单独的部件，其与控制系统120和/或AM打印机122的各部分相互作用。

参照图7-10，现在将描述用于根据本公开的实施例的损坏施用器修理系统200的修理装置204的实施例。图7示出线性传输系统168的示意俯视图，图8示出其示意性侧视图，所述线性传输系统168包括也构成损坏的主动施用器202的主动施用器164。图9和图10示出修理装置204的替代性实施例的示意性侧视图。主动施用器164可根据之前关于图1的施用器164描述的构造，例如主动施用器164可包括受控制系统120(和控制器210)(图1)的控制的其自己的致动器174。即，主动施用器164借助线性传输系统168在损坏施用器控制器210(以及控制系统120)(图1)的控制下可相对于构建平台118和修理装置204定位。在这种情况下，线性传输系统168包括：主动施用器区260，其中，主动施用器164可在构建平台118上移动以在构建平台118上施加原材料层212；以及修理区262，在修理区262中修理装置204可接近损坏的主动施用器208。每个区260、262可指示例如在轨170、172上的位置。

在损坏的主动施用器202已经被例如损坏施用器识别器222识别时，损坏施用器控制器210引导线性传输系统168将损坏的主动施用器202移动到修理区262，并引导修理装置204修理损坏的施用器元件208。在替代性实施例中，如图7和图11中所示，线性传输系统168可以可选地包括处理室142内将修理区262与主动施用器区260分开的分隔物264。可以各种方式实现分隔物264。在图11中所示的实例中，分隔物264可包括分隔壁266，分隔壁266密封地分隔修理区262和主动施用器区260。分隔壁266可包括选择性的开口通道267，施用器164可通过开口通道267进入修理区262中，即，在线性传输系统168的轨170、172上。选择性的开口通道267可具有门271，门271可由损坏施用器控制器210打开和关闭，也可以使用致动器174协调施用器164的运动。门271可采用任何形式的选择性打开闭合件，例如滑动门、枢转门等，并且可使用任何现在已知或以后开发的门致动系统致动。以此方式，修理区262可与主动施用器区260密封地分开，以用于损坏的主动施用器202的修理，包括例如从损坏的施用器元件208去除材料(即损坏部分268(图5))，以便去除材料不污染处理室142的剩余部分。可以使用任何形式的垂直调节系统288，以将修理系统206移动到和移出相对于损坏的施用器的可操作位置。

如图7-10中所示，取决于主动施用器164上使用的施用器元件208的形式，修理装置204可采用各种形式。在许多实施例中，修理装置204通过从损坏的施用器元件208去除损坏部分268(图5)来修理损坏的施用器元件208。被去除的损坏部分268的形式取决于损坏的施用器元件208的类型，例如柔性材料、金属等。在材料被去除之后，损坏施用器修理系统200还可包括材料去除系统269，材料去除系统269配置成在修理过程中或者修理之后从处理室142去除损坏部分268(图5)。如将要描述的，取决于使用的损坏施用器元件208的类型，材料去除系统269可采用不同的形式。

在图8中示出的一个实施例中，施用器元件208可包括柔性材料，类似聚合物或塑料。在这种情况下，修理装置204包括形式为切割装置280(例如切割刮刀)的修理元件206，所述修理元件206配置成切掉损坏的施用器元件208的损坏部分268(图5)以便为其提供清洁的新表面。这里，损坏部分268可包括一片或多片柔性材料(例如块或条)，材料去除系统269可包括捕获损坏部分268的捕集池272(图5)。修理后的施用器接着可由损坏施用器控制器210重新投入使用，也许在对AM系统100进行某种重新校准之后。如图8中最清楚示出的，在施用器元件208包括柔性材料时，柔性材料282的供应可在主动施用器164上执行，即在传输构件176上进行，以在柔性材料用尽时通过夹持器250馈送附加的施用器元件材料。修理装置204还可包括柔性材料定位器284，以从柔性材料282的供应源获得柔性材料的用于损坏部分268的更换部分。柔性材料定位器284可包括用于可控地测量并从柔性材料282供应源馈送柔性材料的更换部分的任何现在已知或以后开发的机构。柔性材料定位器284可包括但不限于：用于可控地展开柔性材料的滚子；用于可控地展开柔性材料的抓握元件等。

在图9中，施用器元件208可包括刮刀，例如金属或金属合金刮刀。在这种情况下，修理装置204可包括磨削装置286，例如磨削轮或皮带，磨削装置286配置成磨削施用器元件208的损坏部分，以便为其提供清洁的新表面。修理后的施用器接着可被重新投入使用，作为主动施用器164，也可能在对AM系统100进行某种重校准之后被重新投入使用。这里，损坏部分268可包括金属粉末或颗粒，材料去除系统269可包括真空系统274(见例如图11)以捕获损坏部分。

在图10中，施用器元件208可包括可模制材料，例如软塑料、橡胶或可模制聚合物。在这种情况下，修理装置204可包括模制装置290，例如成形的加热元件，模制装置290配置成重新成形损坏的施用器元件208的损坏部分，以便为其提供清洁的新表面。可能在某种重新校准之后，修理后的施用器接着可重新投入工作作为主动施用器164。

在上述的实施例的任何一个中，修理装置204可包括任何附属控制结构(未示出)，所述附属控制结构对于由损坏施用器控制器210控制附属控制结构的应用以及控制是必要的。附属控制结构可包括但不限于：运动控制器；用于定位、力、温度等的传感器；或者质量保证监视器。操作中，一旦损坏的主动施用器202被识别，例如由损坏施用器识别器222，损坏施用器控制器210使损坏的主动施用器164移动到修理区262，并使得修理装置204修理损坏的主动施用器202。一旦修理好，损坏施用器控制器210接着使施用器继续工作。作为重新校准过程的一部分，修理装置204可将损坏部分268的尺寸供应到AM系统100的控制系统120，以用于调节AM系统100适应损坏部分268的去除。例如，在从损坏的施用器元件208切割掉一毫米的柔性材料片时，AM系统100可将构建平台118升高一毫米，以适应更短的修理的施用器元件。可对其它修理装置实施例进行类似调节。在AM系统100操作期间，修理过程可根据需要重复多次(施用器元件材料能够经受修理的能力)以确保未损坏施用器总是在工作中。

本公开的另一实施例可包括AM系统100，AM系统100包括构建平台118(图1)和用于一层一层地在构建平台118上顺序构建物体102的熔化束源110、112、114、116(图1)。AM系统100还可包括原材料源178，所述原材料源178可操作联接到构建平台以提供原材料到构建平台，用于顺序的构建，即作为料斗以由主动施用器接近或由主动施用器承载(例如参见图8)。AM系统100还包括施用器系统218(本说明书中描述的任何施用器系统)，所述施用器系统218可操作以使用主动施用器从原材料源在构建平台118上施加原材料层212。在一个实施例中，如图7和图8中的一个实例中所示的，损坏施用器修理系统200可包括修理装置204，修理装置204配置成修理施用器164上的损坏的施用器元件208(例如图5)。在任何情况下，线性传输系统168可移动施用器，如本说明书中讨论的。AM系统100还可可选地包括如本说明书中描述的损坏施用器识别器222，用于确定主动施用器是否损坏，例如通过在由主动施用器形成一层之后，识别在构建平台上原材料层中的非平面表面。AM系统100还可包括损坏施用器控制器210，所述损坏施用器控制器210配置成响应于损坏施用器被识别为损坏，使得修理损坏主动施用器202。

本公开的实施例提供损坏施用器修理系统200，损坏施用器修理系统200能够修理损坏施用器(例如形式为刮刀、刷或刀刃/刮片的施用器元件)。结果，本公开的实施例可用在AM系统100的处理室内，以便消除打开处理室或停止构建以便固定损坏的施用器的必要。即，本说明书中描述的任何实施例可在物体构建过程中操作以在构建过程中修理主动施用器。(整个系统定位在处理室142(图1)内)。一旦被修理的施用器就位，物体构建可象一开始预期的继续，除非另一施加损坏的情况出现，接着此时，AM系统100会再次执行之前描述的过程以修理主动施用器。本公开的实施例能够将缺陷最小化到只是导致它的构建区，使得缺陷不能被传递到构建的整个剩余部分，而不必取消构建或打开处理室。结果，特定的物体构建现在当损坏施用器问题出现时具有更好的恢复构建的机会，而不是必须在施用器损坏时取消它，或者在构造完成时废弃施用器。

本说明书所用的技术术语仅用来描述特定实施例，而非旨在限制本发明。如本说明书中所使用，单数形式“一个”、“一种”和“所述”也旨在包括复数形式，除非上下文明确表示不是这样。另外应了解，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises/comprising)”指定了所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。“任选”或“视需要”意指随后描述的事件或情形可能发生或可能不发生，且所述描述包括事件发生的情况和事件不发生的情况。

如本公开在整个说明书和权利要求书中所使用的近似语言可应用于修饰可以许可的方式变化而不会导致其相关的基本功能改变的任何定量表示。因此，由例如“约”、“大约”和“基本上”的一个或多个术语修饰的值不限于所指定的确切值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量所述值的仪器的精度。此处以及说明书和权利要求书通篇中，范围限制可组合和/或互换，除非上下文或语言另外指示，否则此类范围得以识别且包括其中包括的所有子范围。应用于一范围的特定值的“大约”适用于两个值，并且除非另外依赖于测量所述值的仪器的精度，否则可指示所述值的+/-10％。

所附权利要求书中的所有手段或步骤加功能元素的对应结构、材料、动作和等同物旨在包括如具体要求保护的用于与其它要求保护的元素结合执行功能的任何结构、材料或动作。已出于说明和描述目的呈现了本实用新型的描述，但这并非意图为穷举性的或使本实用新型局限于所公开形式。在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于所属领域的技术人员来说将是显而易见的。选择和描述实施例是为了最好地解释本实用新型及其实际应用的原理，并且使所属领域的其它技术人员能够针对具有适合设想到的特定用途的各种修改的各种实施例而了解本实用新型。