红外辐射偏转器、红外灯托架和用于形成三维物体的设备的制作方法

红外辐射偏转器、红外灯托架和用于形成三维物体的设备
1.本公开内容涉及用于逐层形成三维(3d)物体的设备的红外辐射偏转器，涉及包括这种红外辐射偏转器的灯组件，并且涉及包括这种灯组件的用于逐层形成3d物体的设备。灯辐射偏转器可以特别适合于在粉末床应用中使用，该粉末床应用需要红外辐射用于对颗粒材料进行预热和/或通过烧结使颗粒材料固结。
2.背景
3.用于由颗粒材料形成三维物体的诸如激光烧结或所谓的“打印和烧结”技术(如高速烧结)的应用正受到越来越多的关注，因为这些应用正朝着更快的产出时间前进，并成为工业上可行的。在这些工艺中，物体是由颗粒材料逐层地形成的，颗粒材料在整个构建表面上以连续层的形式散布。每一层颗粒物质在限定的区域上熔合或烧结，以形成三维物体的横截面。
4.这些应用使用红外灯预热该层和/或烧结所限定的区域。例如，“打印和烧结”应用使用高功率红外灯来烧结已经打印有辐射吸收材料(ram) 的颗粒材料(如聚合物粉末)的区域。ram使已打印粉末能够在与未打印粉末的吸收带不同的波长带上吸收灯能量，从而提供选择性。
5.烧结灯可能引起的一个问题是其辐射可能过度加热附近的部件，比如通常容纳红外灯的灯壳体。这可能对附近环境内其他部分的质量和功能产生不利影响；这是因为足够热的表面变成二次辐射源，该二次辐射源可能以未打印粉末的吸收带内的波长辐射。这通过部分地固结未打印粉末降低了烧结的选择性，阻止了未打印粉末的有效再利用，并导致从粉末饼中回收物体的问题。此外，过高的温度会导致油墨烟雾和空气中的颗粒物质粘附并积聚在构建床处或构建床附近的表面上，导致诸如聚合物熔化和滴落到构建床上并污染层的问题。因此，对来自红外灯的热量的管理对于提供可靠的工艺是很重要的，在该工艺中可以实现颗粒材料的精确固结、物体的去粉和未打印材料的回收。
6.概述
7.本实用新型的各个方面在所附的独立权利要求中阐述，而本实用新型的特定实施例在所附的从属权利要求中阐述。
8.在一个方面，以下公开内容描述了一种用于长形红外灯的红外辐射偏转器，该辐射偏转器包括相对的第一长形侧壁和第二长形侧壁；连接侧壁的端部的至少一个(且优选两个)端部支撑件；上开口和下开口，该上开口和下开口被布置为将灯辐射传递到辐射偏转器的外部；以及设置在该端部支撑件/每个端部支撑件处的安装点，用于安装红外灯并在其间界定灯轴线位置；其中第一长形侧壁和第二长形侧壁包括第一长形镜和第二长形镜，该第一长形镜和第二长形镜平行于灯轴线位置并至少沿着相应的第一侧壁和第二侧壁的下部内部部分延伸；其中灯轴线位置沿着第一镜和第二镜并在第一镜和第二镜之间延伸，第一镜和第二镜各自具有相对于灯轴线位置的凹形表面；并且其中第一镜是向上偏转镜，并且进一步布置成相对于上开口是凹形的，用于将直接的灯辐射中的至少一部分重定向成穿过上开口。
9.根据第二方面，提供了一种用于通过固结颗粒材料来形成三维物体的设备的红外
灯托架，该红外灯托架包括安装到红外灯托架的红外辐射偏转器和长形红外灯，其中灯在长度方向上沿着灯轴线延伸，并且其中，辐射偏转器包括：相对的第一长形侧壁和第二长形侧壁，其中第一长形侧壁和第二长形侧壁包括第一长形镜和第二长形镜，该第一长形镜和第二长形镜平行于灯轴线并至少沿着相应的第一侧壁和第二侧壁的下部内部部分延伸；以及上开口和下开口，该上开口和下开口位于第一侧壁和第二侧壁之间，并且布置成将灯辐射传递到辐射偏转器的外部；其中灯轴线沿着第一镜和第二镜并在第一镜和第二镜之间延伸，第一镜和第二镜各自具有相对于灯轴线的凹形表面；其中第一镜是向上偏转镜，该向上偏转镜相对于上开口是凹形的，并且定位成将直接的灯辐射中的至少一部分重定向成穿过上开口。
10.根据第三方面，提供了一种用于通过固结颗粒材料来形成三维物体的设备，该设备包括：工作空间，该工作空间包括布置在界定工作空间的下表面处的颗粒材料的构建床表面，以及布置在界定工作空间的上表面处的顶板；以及根据第二方面所述的托架，该托架被布置成越过构建床表面移动；其中托架的辐射偏转器和灯被定位为使得在使用时，下开口将来自灯的辐射朝向构建床表面传递，并且上开口将辐射从偏转器的上开口传递到工作空间中，并且可选地朝向顶板传递。
11.根据第四方面，提供了一种用于通过固结颗粒材料来形成三维物体的设备，该设备包括工作空间，该工作空间包括：布置在界定工作空间的下表面处的颗粒材料的构建床表面，以及布置在界定工作空间的上表面处的顶板；以及托架，包括第一方面的辐射偏转器的灯组件安装到该托架，并且该托架用于使灯组件沿着行进方向穿过构建床表面；其中灯被安装到辐射偏转器的(一个或更多个)安装点，并且辐射偏转器的至少两个开口被布置成使得下开口允许辐射朝向构建床表面传递，并且上开口允许辐射进入工作空间中并朝向顶板传递。
12.附图简述
13.现在参考附图，其中：
14.图1是根据本实用新型的实施例的包括红外辐射偏转器的用于逐层形成三维物体的设备的示意性横截面图；
15.图2a和图2b示出了根据第一实施例的沿x-z平面的红外辐射偏转器的示意性横截面；
16.图2c是图2a和图2b的红外辐射偏转器的示意性三维表示；
17.图3a和图3b示出了根据第一实施例的变型的沿x-z平面的红外辐射偏转器的示意性横截面；
18.图4a和图4b示出了根据第二实施例的沿x-z平面的红外辐射偏转器的示意性横截面；
19.图5a示出了根据第二实施例的变型的沿x-z平面的红外辐射偏转器的示意性横截面；
20.图5b是图5a的红外辐射偏转器的变型的示意性横截面，其包括辐射阻挡表面；
21.图6是根据本实施例的用于逐层形成三维物体的设备的示意性横截面图，该设备包括具有红外辐射偏转器的若干个灯组件；
22.图7是包括灯组件的用于逐层形成三维物体的设备的示意性横截面图，该灯组件
具有根据图2a、图2b、图3a和图3b的实施例的变型的红外辐射偏转器；
23.图8a和图8b示出了包括灯组件的用于逐层形成三维物体的设备的示意性横截面，该灯组件具有根据图3a和图3b的实施例的变型的红外辐射偏转器；
24.图9a是根据该设备的变型的“开放式”灯组件的示意性横截面图；
25.图9b是图9a的开放式红外灯组件的示意性侧视图；
26.图10a是包括两个开放式红外灯组件的设备的托架的示意性三维图示，其中上部子开口由防护件限定；和
27.图10b是从图10a的托架下方观察的平面图。
28.在图中，相同的元件通篇用相同的附图标记表示。
29.详细描述
30.红外(ir)灯通常在灯壳体内操作，该灯壳体具有内反射壁并容纳灯，并且具有下开口，辐射可以穿过该下开口到达颗粒材料的构建床表面，物体在构建床表面中构建。壳体通常通过使用向下的内部反射器将不直接穿过下开口发射的任何辐射朝向下开口反射，此外，壳体还可以吸收任何多余的灯辐射。在高速烧结设备中，红外灯的温度往往远远超过1000℃，使得壳体可以达到非常高的温度，并开始充当能够被未打印的颗粒物质吸收的波长的二次辐射源。为了防止过度加热，这样的壳体可以具有主动冷却，例如附接到这样的壳体的流体冷却单元，或者壳体主体可以是流体冷却的中空主体。然而，这样的方法增加了壳体的复杂性和重量。此外，打印机包括工作空间，该工作空间由包括构建床表面的工作表面从下方界定，并且由于壳体可以被支撑在可越过工作表面和构建床表面移动的托架上，这也增加了可移动部件的重量和集成稳固的流体供应的复杂性。
31.我们惊喜地发现，用辐射偏转器(其具有上开口，未用于烧结的辐射可以穿过上开口自由地消散，并且在内部重定向辐射，使得辐射可以自由地消散)代替常规的壳体减少或最小化了转移到辐射偏转器的热量的量，从而保持或提高选择性。未使用的辐射被重定向到工作表面上方的工作空间中并远离构建床表面，并且可以更容易地通过设备的相对较大的顶板区域来管理。由于辐射偏转器在上表面处或上表面附近是开放的，因此不以与壳体相同的方式考虑辐射偏转器，并且不设想像常规灯壳体那样具有大的热质量。它的主要目的是允许灯被安装和向上释放不用于烧结或预热的辐射。
32.现在将参考图1至图10b描述与辐射偏转器以及用于通过颗粒物质的聚集逐层形成三维物体的设备有关的方面，该设备包括灯组件，该灯组件包括辐射偏转器和灯。
33.图1示出了用于通过高速烧结使颗粒物质聚集而逐层形成三维物体的设备1，该设备具有根据本实用新型的实施例的作为灯组件200的一部分的灯辐射偏转器100。
34.设备1具有工作空间4，工作空间4由工作表面13从下方界定且由顶板60从顶部界定。一个或更多个托架30(在这种情况下是两个)布置成可越过包括在工作表面13内的构建床表面12移动。构建床表面12是在其上分配和处理诸如粉末之类的颗粒材料的连续层以形成物体2的横截面的表面。设备1还包括粉末容器系统10，该粉末容器系统10具有构建床 16，在该构建床16内，从构建床表面12逐层形成物体2。粉末配给模块 40被布置成将新粉末配给到工作表面。第一托架30_1和第二托架30_2分别支撑分配装置36、和打印模块38以及具有灯110的灯辐射偏转器100 (一起称为灯组件200)。托架可在至少一个导轨34上越过构建床表面12 来回移动。
35.在一个说明性的工艺顺序中，粉末容器系统10的底板18(并且其界定了构建床16的底表面)将构建床16降低一层厚度。第一托架30_1支撑分配装置36，分配装置36位于配给模块的相对于构建床表面12的远侧，而第二托架30_2相对于第一托架位于构建床表面12的相对侧上，配给模块40将一定量的粉末配给到与构建床表面12相邻的工作表面13。第一托架越过构建床表面12移动，使得分配装置36分配所配给的粉末，以便在整个构建床表面12上形成薄层。例如，分配装置36可以包括反向旋转辊或叶片。接下来，第一托架30_1移动回到其起始位置，随后是第二托架 30_2。从配给模块侧开始，第二托架越过构建床表面移动到相对侧，并且打印模块38的一个或更多个微滴沉积头在构建床表面12的对应于待形成物体的横截面的选定区域上沉积包含ram的流体，并且安装在灯辐射偏转器100内的红外灯110被操作以烧结打印粉末。然后，该工艺可以再次开始，逐层进行，直到物体完全构建完毕。
36.由于红外灯110达到超过1000℃的非常高的温度，因此附近的部件还需要屏蔽该热量，以确保这些部件持续可靠地操作。一个这样的部件是安装有灯组件200的托架。因此，辐射偏转器优选地布置成保护这些部件免受灯热量的影响。
37.典型地灯是长形灯管，尽管这不是必需的，并且其他形状和类型的辐射发射器也是可能的(并且意在由本文的术语“灯”所包含)。越过构建床表面的宽度由灯提供辐射。在图1中，这以示例的方式示出为垂直于分配方向跨越构建床表面的宽度，使得辐射组件可以例如在宽度方向上是长形的，以便跨越构建床表面的宽度。
38.因此，例如参考图2c，提供了一种用于长形红外灯110的红外辐射偏转器100，该红外辐射偏转器包括：相对的第一长形侧壁和第二长形侧壁；连接侧壁的端部174的至少一个且优选两个的端部支撑件170；上开口140 和下开口150，该上开口140和下开口150被布置成将灯辐射传递到辐射偏转器的外部；以及设置在该端部支撑件170/每个端部支撑件170处的安装点，用于安装红外灯110并限定灯轴线位置114；
39.其中，第一长形侧壁和第二长形侧壁包括平行于灯轴线位置114 并至少沿着相应的第一侧壁和第二侧壁的下部内部部分延伸的第一长形镜130_1和第二长形镜130_2；
40.其中，灯轴线位置114沿着第一镜130_1和第二镜130_2并在第一镜130_1和第二镜130_2之间延伸，第一镜和第二镜各自具有相对于灯轴线位置的凹形表面，以及
41.其中第一镜130_1是向上偏转镜，该向上偏转镜进一步布置成相对于上开口140是凹形的，并且其中镜130_1、130_2成形为使得将不直接穿过任一开口的灯辐射重定向以经由上开口140离开。
42.因此，第一镜130_1相对于灯轴线位置114布置以接收直接的灯辐射并将其重定向成穿过上开口140。第二镜130_2可以以类似的方式布置，或者其可以布置成将直接的灯辐射反射回灯轴线位置和/或第一镜上，使得第一镜将该反射的灯辐射重定向成从上开口140出来。
43.在设备1中，灯辐射偏转器100被安装成使得从下开口150穿过的辐射可以预热或烧结构建床表面的选择性区域。上开口至少部分地面对顶板 60。所说的“至少部分地”是指由开口形成的区域不必平行于顶板的平面，并且从上开口发出的辐射不必以构建床表面到顶板的垂直线的角度发出。而是，例如相对于托架的行进方向(其中偏转器安装到移动托架)，上开口140的区域可以不平行于顶板。这样的角度可以以不同的方式来实现，这将参考
图2a至图5b以及图8a和图8b来描述。
44.线性抛物面镜与平行辐射(图2a-图2c和图3a-图3b)
45.红外辐射偏转器100的一个实施例在图2a和图2b中以垂直于灯轴线位置114(即沿y方向)的示意性横截面示出以及在图2c中以示意性透视侧视图示出。在本实施例中，第一镜130_1和第二镜130_2形成线性抛物面槽的区段，其中灯轴线位置114位于槽的焦线f处。第一镜130_1和第二镜130_2的区段是位于抛物面槽的顶点线v的两侧的相对的区段。在槽的顶点线v附近提供长形的下开口150，使得下开口150在顶点线v的方向上延伸。
46.因此，第一镜130_1可以表示沿着线性抛物面槽的顶点线且在该顶点线的一侧的区段，使得在沿着灯轴线位置(沿着y方向)观察时第一镜的横截面是抛物线的一部分，用于将“直接”的灯辐射116的至少一部分重定向成以平行(重定向)辐射的形式穿过上开口140。如图2a所示，第一镜130_1具有沿着抛物面槽的顶点线v且在该顶点线v的一侧线性延伸的横截面。例如，该区段可以延伸至下开口，且该区段的下边缘可以线性延伸并与下开口的边缘对准或限定下开口的边缘。第一镜130_1的上边缘可以平行于第一镜的下边缘延伸。
47.更特别地，图2a示出了当装配了灯110(如所指示的)时可以预期从灯轴线位置114发出的直接的灯辐射116，虽然为了简单起见图2b省略了图2a的一些标记但其同样适用，图2b示出了直接的灯辐射116和重定向的灯辐射118。在图2a和图2b(以及图2c)的实施例中，第二镜130_2 与第一镜130_1类似地成形，并且相对于槽的对称平面124几乎镜像地与第一镜相对布置。对称平面124包括顶点线v。辐射偏转器100因此表示线性抛物面槽镜的一部分，其中顶点线v的两侧的内表面被布置成将直接的灯辐射116重定向成以平行辐射118的形式从上开口140出来，如图2b 所示。
48.因此，第一镜和第二镜可以表示沿着线性抛物面槽的顶点线以及在该顶点线的相对的侧的相应区段。每个镜相对于上开口是凹形的，并且被布置成使直接的灯辐射116的至少一部分偏转成以平行(重定向)辐射118 的形式穿过上开口140。
49.此外，尽管不是必需的，但图2b指示了可以如何将辐射吸收表面160 提供给灯辐射偏转器100，以阻挡直接的辐射116中的一些，从而控制由两个最内层吸收表面限定的fov的范围。下面提到的吸收表面是非反射表面。例如，它们可以至少在暴露以接收来自灯的红外辐射(无论是直接的还是反射的/重定向的)的表面处具有黑色辐射吸收饰面。
50.在图2a和图2b中，辐射偏转器100相对于构建床表面12倾斜，使得抛物面槽的对称平面不垂直于构建床表面。下开口150从顶点线偏移，使得由下开口150形成的平面相对于构建床表面12成角度。尽管这是可选的，但在下开口形成关于构建床表面12的垂线对称的均匀视场fov(l) 的情况下，这可能是有益的。
51.因此，当沿着灯轴线位置(沿着y方向)在横截面中观察时，上开口 140可以相对于线性抛物面槽的对称平面对称地布置，第一镜和第二镜表示该线性抛物面槽的区段。
52.图2c示出了图2a和图2b的辐射偏转器100的示意性三维视图，其中示出了安装到每个端部支撑件170的安装点172的灯110。端部支撑件 170连接偏转器的侧壁(在这种情况下为镜130_1、130_2)的端部174(仅示出第二镜130_2的端部174)。第二镜的一侧上的吸收表面160未示出，使得可以看到偏转器和下开口150的内部形状。三维视图还示出了灯轴线位置114和顶点线v。
53.如图所示，每个端部支撑件170可以是板的形式。有利地，这有助于约束和引导从
灯110发射的辐射。然而，在替代实施例中，每个端部支撑件170可以采取另一种形式，比如支撑支柱的布置，或一个或更多个支架。
54.此外，如图所示，在辐射偏转器100的每个端部处可以存在端部支撑件170。有利地，这给部件(例如灯110和侧壁(在这种情况下是镜130_1、 130_2))提供了改进的结构刚性。然而，替代实施例可以仅在辐射偏转器的一端处采用单个端部支撑件170，前提是部件(例如灯110和侧壁)被该一个端部牢固地支撑，并且灯是仅从一个端部供电的类型。
55.在图中，与灯轴线位置114同心的虚线圆指示灯的汽化前部112。在由灯功率限定的围绕灯轴线位置114的圆柱形包络面内，有机物质由于灯的高温而被热解，防止其沉降并积聚在位于该包络面内的表面上。此包络面在本文中被称为灯110的汽化前部112，在其内，例如在含氧气氛中(如可能在高速烧结打印机中的典型情况)，实现聚合物粉末热解的温度可能需要为300℃或更高。
56.在高工作循环(例如，对于3000w的灯，100％)的烧结步骤期间，汽化前部可以从灯轴线位置径向延伸到200mm。因此，希望将镜表面定位在灯的汽化前部内，而将吸收表面定位在汽化前部外部。以这种方式，镜保持反射且吸收表面保持黑色和吸收ir辐射。
57.由于汽化前部112是是灯功率的函数，取决于灯类型和/或灯的操作，该前部的位置可以改变。因此，镜可能需要位于由施加到红外灯的最小功率(例如当作为预热灯操作时)限定的汽化前部内。替代地，在远离构建床表面时周期性地施加到灯的更高的迸发能量可以用于清洁这些镜。
58.图2a-图2c的灯辐射偏转器的变型在图3a和图3b中示出。在该变型中，吸收表面160沿着整个上开口140设置，以确保发出的辐射是平行的，并且控制上开口的视场。图2a的标记同样适用，但为了简单起见，其被省略。可以看出，吸收表面160的横截面上的开始点和结束点如何需要小心地放置以有效地挡住任何非平行的直接的灯辐射。吸收表面沿z方向的间距和/或范围可以进一步由吸收表面160提供的散热性质(例如对流流动)确定。因此，图3a示出了当允许任何重定向的辐射118在吸收表面之间穿过的同时，直接的灯辐射116如何被吸收表面160阻挡。因此，优选地将吸收表面160对准，使得其彼此平行，并且进一步平行于重定向的辐射118的方向，即平行于线性抛物面槽的对称平面，两个镜130_1、 130_2表示该直线抛物面槽的区段。图3a-图3b中的吸收表面160的布置实现了仅允许或主要允许平行辐射穿过上开口140的目的，该吸收表面160 还优选地位于灯的汽化前部112的外部，以确保该吸收表面160保持吸收性。因此，控制了辐射的方向性，并且限定视场fov的角展度等于或至少接近于零。例如，在保护工作空间4的顶板60处或顶板60附近的某些位置或特征免于接收来自上开口的辐射的情况下，这可能是有用的。将参考图6更详细地对此进行说明。
59.因此，当沿着灯轴线位置在横截面中观察时，第一镜和第二镜是沿着线性抛物面槽的顶点线且在该顶点线的相对的侧的不相同的区段，该线性抛物面槽使其焦线布置在灯轴线位置处，并且下开口相对于顶点线偏心地延伸。在下开口相对于顶点线偏移的情况下，这可以简单地意味着镜的上边缘延伸到作为对称平面的第一垂线的相同的线，而下边缘未延伸到作为线性抛物面槽的对称平面的第二垂线的相同的线。这在红外偏转器的对称平面不是构建床表面的垂线的情况下可能是优选的，即，对称平面相对于构建床表面倾斜，使得上开口释放平行的红外辐射，该平行的红外辐射朝向工作空间的一侧成角度，而不是竖直地向上到达顶板。
60.线性抛物面镜和柱面镜与平行辐射(图4a-图4b)
61.在图4a-图4b中示出了图2a-图2c的灯辐射偏转器的第二实施例。代替表示每个线性抛物面槽的区段的两个镜，仅第一镜130_1形成线性抛物面槽的区段。第二镜130_2具有围绕灯轴线位置114的线性凹形弯曲部，即，该凹形弯曲部沿着灯轴线位置并平行于灯轴线位置线性延伸并围绕灯轴线位置弯曲。图4a是垂直于红外辐射偏转器100的灯轴线位置(即，沿y方向)的示意性横截面。在图4a中，抛物面镜130_1的焦线与灯轴线位置114重合。第二镜130_2可以是线性柱面镜的区段，其焦线与灯轴线位置114重合。这意味着来自灯的任何直接的辐射116被柱面镜130_2 反射回到灯轴线位置114上。如图4b所示，到达第一(线性抛物面槽) 镜130_1的任何直接的灯辐射116被重定向为从上开口140出来的平行红外辐射。
62.在该实施例中，第二镜进一步充当类似于吸收表面的辐射限制器，尽管这是通过反射而不是吸收来实现的。第二镜的上边缘在上开口140的一侧限定fov的角展度。此外，一些反射辐射可以从第二镜到达第一镜，被重定向以从上开口出来，或者被吸收表面吸收。
63.在上开口140的另一侧的fov的角展度可以由平行于重定向的辐射的方向(即平行于线性抛物面槽的对称平面，第一镜130_1表示线性抛物面槽的区段)布置的辐射吸收表面160限定。如前所述，辐射吸收表面优选地位于灯110的汽化前部112的外部，以确保它们保持吸收性，并且不会由于热解而变得具有反射性。
64.因此，代替关于图2a-图2c和图3a-图3b中的第一实施例描述的表示线性抛物面槽的区段的两个镜130_1、130_2两者，只有第一镜130_1 可以是线性抛物面槽镜的区段，而第二镜130_2可以表示柱面镜的线性区段，其横截面在沿着灯轴线位置114(沿着y方向)观察时是圆的一部分。
65.由于第二镜130_2的区段相对于灯轴线位置114是凹形的，因此如果其焦线与灯轴线位置重合，则在使用时，灯使直接的辐射从第二镜130_2 反射回到其自身上。
66.与第一实施例类似，第一镜130_1表示沿着抛物面槽的顶点线并在该顶点线的一侧线性延伸的抛物面槽区段。例如，第一镜的区段可以延伸到下开口150，且第一镜的下边缘可以线性地延伸并与下开口的边缘对准或限定下开口的边缘。第一镜130_1的上边缘可以平行于第一镜的下边缘延伸。
67.第二镜130_2的下边缘可以线性延伸并与下开口150的边缘对准或限定下开口150的边缘。第二镜130_2的上边缘可以平行于第二镜的下边缘延伸。两个镜的上边缘组合地限定上开口140的区域和视场fov。可选地，可以通过提供如所示的吸收表面160并以与第一实施例的吸收表面相似的方式进一步控制视场fov的角展度。在一些变型中，吸收表面可以沿着整个上开口布置。在所示的实施方式中，汽化前部112延伸到第一镜130_1 的上边缘并包围第二镜130_2。因此，该实施方式中的吸收表面优选地从第一镜130_1的上边缘平行于抛物面槽的对称平面124布置，并且其内部边缘位于汽化前部112处或汽化前部112外部，以确保它们在灯110的操作期间保持吸收性。
68.可选择地，被第二镜覆盖的表面的范围和吸收表面可以被布置成使得在第二镜130_2的上边缘和吸收表面160之间，经过第一镜130_1的上边缘和第二镜130_2的上边缘之间的任何直接的辐射被吸收表面吸收。这在图5a中示意性说明。在与图4a和图4b相似的视图中，图5a示出了具有不相同的镜(第一镜130_1和第二镜130_2)的辐射偏转器100，第一镜
130_1表示相对于灯轴线位置114和相对于上开口140凹形的抛物面槽的区段，第二镜130_2表示沿着灯轴线位置114延伸的柱面镜的区段，第二镜130_2也相对于灯轴线位置是凹形的。所谓不相同，是指镜区段不是彼此的镜像。两个镜都具有与灯轴线位置114同心的焦线。吸收表面160 平行于抛物面槽的对称平面124，第一镜130_1表示抛物面槽的区段。此外，它们以一定间距和范围布置，使得能够穿过上开口140的辐射可以是大体上平行于抛物面槽的对称平面124的辐射，即是由第一镜130_1重定向的辐射。因此，fov的角展度接近于零。在第二实施例的该实施方式中，第二镜130_2将直接的灯辐射反射回到灯110上。还可以看到一些直接的灯辐射可以如何仍然穿过上开口140的狭窄部分。因此，辐射吸收表面160 被布置成限制穿过上开口140的辐射的fov。
69.利用图4b的变型，可以通过将第二镜130_2的上边缘延伸到对称平面或超出对称平面来阻挡所有非平行辐射。同时，吸收表面160可以位于第一镜130_1的上边缘和对称平面124之间，并且沿着汽化前部的圆周朝向(和超过)对称平面124相隔一定距离跨过开口隔开，一个吸收表面与对称平面重合。这样，直接的灯辐射被第二镜130_2朝向灯110反射回来；从下开口150出来；朝向第一镜130_1，第一镜130_1将其重定向成作为平行辐射118从上开口140出来；或者被吸收表面160中的一者吸收。
70.在将从上开口140发射平行红外辐射以限定和限制上开口的fov的情况下，在包括表示线性抛物面槽的顶点线的两侧的相对的区段的镜、或形成线性抛物面槽镜区段的第一镜130_1和形成线性柱面镜区段的第二镜 130_2的实施方式中，灯轴线位置114可以与第一镜130_1的焦线重合。此外，灯轴线位置114可以与第二镜130_2的焦线重合。
71.在第一镜130是围绕灯轴线位置114并且相对于上开口140呈凹形的线性抛物面槽的区段，并且第二镜130_2是围绕灯轴线位置114呈凹形的柱面镜的区段的实施方式中，第二镜130_2的上边缘可以延伸到由抛物面槽限定的对称平面124的位置。吸收表面160可以平行于对称平面124延伸，并且可以在灯110的合适的汽化前部112的外部(与灯功率有关，以便保持吸收表面的黑色饰面)沿着从第一镜130_1的上边缘到与对称平面 124重合的吸收表面160(且包括与对称平面124重合的吸收表面160)的圆周间隔开。吸收表面可以以一定的间距和向上的延伸范围布置，以便阻挡全部或至少大部分非平行辐射(直接的灯辐射)。
72.吸收表面
–
fov限制器
73.因此，穿过上开口140的辐射的角展度的范围可以由包括一个或更多个辐射吸收表面160的上开口来修改和控制，该一个或更多个辐射吸收表面160被布置成阻挡直接的辐射以大于预定的上开口视场fov的角度离开辐射偏转器100。
74.辐射吸收表面160可以是在平行于镜130的上边缘的方向上延伸的长形平行平面，其中每个吸收表面具有选择的深度和方向，以便阻挡直接的辐射以大于预定的上开口视场fov的角度离开辐射偏转器，同时允许辐射以等于或小于预定的上开口视场fov的角度穿过。可选地，吸收表面 160可以进一步在平行于至少第一镜130_1的对称平面124的方向上延伸，其中第一镜130_1是抛物面槽的区段，该抛物面槽的焦线与灯轴线位置114 重合，因此能够将直接的灯辐射重定向成在平行于对称平面124的方向上的辐射118的形式。换句话说，吸收表面160平行于被至少第一镜130_1 偏转的辐射布置。
75.在提供辐射吸收表面160的情况下，上开口140由在辐射吸收表面160 之间限定的
子开口所呈现的组合开口限定。
76.在辐射偏转器100的一些变型中，穿过第二镜130_2的上边缘和/或第一镜130_1的上边缘的灯辐射可以通过提供辐射阻挡表面来进一步控制。在图5b中示出了向图5a的偏转器100提供辐射阻挡表面的示例。为了确保从上开口140发出的辐射是大体上平行的辐射，辐射阻挡表面166水平地向外延伸，以遮蔽布置在抛物面槽镜，即第一镜130_1的对称平面124 的远侧(第二镜所在的侧)上的上部子开口。辐射阻挡表面优选地不封闭对称平面124的远侧上的辐射吸收表面160之间的间隙(或多个间隙)，而是留下通风间隙168，以允许热量逸出并降低偏转器100的表面的温度。优选地，阻挡表面166不延伸到偏转器的面对构建床表面12的区域或覆盖区。以这种方式，来自辐射偏转器100的可能影响未打印(白色)粉末的温度并因此损害对打印粉末和未打印粉末的固结的选择性的任何二次黑体辐射仍然受到限制。因此，辐射阻挡表面166可以设置到一个或更多个辐射吸收表面160的上边缘，以使工作空间4免遭从上开口140中的一个或更多个上部子开口发出的直接的灯辐射。辐射阻挡表面(或多个表面) 可以平行于构建床表面水平延伸，然而它们可能略微偏离水平方向。辐射阻挡表面可以附加地或替代地被布置成在该辐射阻挡表面的外边缘和该辐射阻挡表面向其延伸的相邻辐射吸收表面160之间提供通风口168，以便允许热量从偏转器中逸出。通过提供一个或更多个辐射阻挡表面166的适当布置，例如，如图5b所示，偏转器100可以仅允许大体上平行的辐射从上开口140发出。在一个变型中，一个辐射阻挡表面可以延伸跨过多于一个的上部子开口，同时为被该辐射阻挡表面所遮蔽的上部子开口提供公共通风口168。
77.非平行辐射
78.在上述实施例中，灯轴线位置114可以与第一镜130_1的焦线重合。此外，灯轴线位置可以与第二镜130_2的焦线重合。
79.然而，两个镜的焦线彼此重合或与灯轴线位置重合都不是必需的。此外，第二镜可以不是线性柱面镜，并且可以不具有焦线。而是，第二镜大致可以成形为相对于灯轴线位置的凹槽镜。这样的实施方式可以实现发射穿过上开口的非平行辐射的重定向的辐射。其可能有很高的fov。可以通过吸收表面进一步控制fov。
80.可以设想这样的辐射偏转器的示例，其镜的形状与图4a-图4b和图 5a-图5b的类似，但其中第二镜的焦线位于第一镜的焦线下方，第一镜的焦线与灯轴线位置114重合。在这种变型中，灯的辐射将被第二镜经过灯反射到第一镜上，并被第一镜重定向为非平行辐射。
81.在这些变型中，由第一镜重定向的辐射不是平行辐射。然而，大部分未使用的灯辐射(即，未穿过下开口150的灯辐射)以可能需要进一步控制的fov穿过上开口140，例如通过布置限定从上开口发出的辐射的展度的吸收表面160来进一步控制fov。作为一个示例，吸收表面160可以被布置成吸收指向偏转器的位于第一镜的上边缘上方的内表面的直接的灯辐射。应理解，重定向的辐射118以fov的广角从上开口发出。
82.因此，在一些变型中，灯轴线位置114可以不与第二镜的焦线重合。另外，或者替代地，第一镜130_1可以表示沿着线性抛物面槽镜的顶点线 v并在该顶点线v的一侧的区段，使得在沿着灯轴线位置114观察时第一镜130_1的横截面是抛物线的一侧的一部分，该第一镜用于重定向由第二镜130_2反射到其上的辐射中的至少一部分。此外，第二镜130_2可以是用于将直接的灯辐射反射到第一镜130_1上而不需先穿过灯110的反射镜。
83.第二镜130_2大致可以成形为相对于上开口140的凹槽镜。
84.灯轴线位置114可以不与第二镜130_2的焦线重合。
85.一般要点
86.在上述实施例及其变型中，下开口150和上开口140可以优选地为长形且平行于灯轴线位置114布置。换句话说，下开口和上开口部分地由灯的形状限定，该灯的形状典型地在垂直于其行进方向的方向上跨越构建床表面。为了通过镜有效地重定向和反射灯辐射，第一镜和第二镜130的下边缘可以延伸到侧壁的下边缘。另外，或者替代地，第二镜130_2的上边缘可以延伸到第二侧壁的上边缘。这还提供了一种紧凑的辐射偏转器，其侧壁具有低的热质量并能够迅速冷却。在附近的部件需要热保护的情况下，辐射偏转器的外表面可以包括热绝缘材料，以避免热量从偏转器消散到附近的表面上。
87.为了确保镜130保持反射性，镜130可以优选地位于灯的汽化前部112 内。另外或替代地，为了确保辐射吸收表面保持吸收性，辐射吸收表面160 可以位于灯的汽化前部112的外部，例如，当灯110以烧结模式被致动时，位于由灯110限定的热解功率包络面的外部。
88.在一些变型中，可以存在辐射偏转器的内表面的上壁部分，该上壁部分不是由镜形成的，并且位于上开口处或紧邻上开口。在这种情况下，可以优选的是上壁部分对ir辐射是吸收性的。这可以避免由于侧壁的上部部分控制不好的反射而产生的不想要的影响。辐射吸收性上壁部分可以设置在任一镜的上方。因此，上开口140可以由位于偏转器的至少一个侧壁的上边缘处的辐射限制壁部分限定，以便吸收到达辐射限制壁部分的辐射。为了确保该吸收的辐射的热消散，辐射限制壁部分可以包括一组通风口。
89.优选地，上开口140的中心线和下开口150的中心线平行于灯轴线位置114。换句话说，长形的上开口和长形的下开口可以平行于灯轴线位置延伸。在一些实施方式中，可以优选的是，下开口表示用于在构建床表面上的均匀辐射覆盖区的长形狭槽。另外或者替代地，上开口也可以是平行于灯轴线位置114延伸的长形狭槽的形式，以便将均匀的辐射轮廓释放到工作空间中，并避免在设备1中沿着上开口140的伸长方向产生热点。
90.为了进一步帮助辐射偏转器的侧壁的散热，辐射偏转器的外表面的至少一部分可以包括ir辐射材料。例如，偏转器的外表面的一部分可以是黑体发射器。优选地，所提出的偏转器可以具有由0.4mm至1mm厚的薄金属板材形成的镜130。这保证了镜具有低的热质量并且不能保持热量，并且具有高的热导率(例如由金属制成)保证了易于散热。例如，辐射偏转器可以暂时穿行工作空间内较冷的空气流并且能够迅速冷却下来，或者一旦灯110关闭，它可以容易地失去热量。
91.在一些变型中，由镜130重定向的辐射的比例可以是不直接通过任一孔离开的灯辐射中的大部分。“大部分”预期是灯的圆柱形辐射前部的大于50％区域的比例。这意味着上开口140足够大，并且镜130重定向足够比例的辐射，以确保有效地从辐射偏转器100移除红外辐射，使得其不会过度升温并成为二次辐射源。
92.这还可以通过可选地将灯轴线位置114布置成相比上开口140更靠近下开口150来确保。这意味着可以充分地控制下开口的视场，并且未穿过下开口150离开的灯辐射的很大比例可以由第一镜130_1和第二镜130_2 重定向为穿过上开口140。
93.在设备内实施的红外辐射反射器(图6、图7和图8a-图8b)
94.注意，偏转器安装到托架的方式或灯安装的方式对偏转器的功能而言不是十分重
要的；其功能仅受灯相对于包括镜的侧壁和上开口、下开口的轴向位置的影响。作为本文所述的偏转器的替代方案，偏转器可以不具有侧壁。偏转器可以直接安装到托架，或者经由框架安装到托架，例如通过偏转器的侧壁的端部和/或通过偏转器的外表面的一部分或其他方式安装。例如，形成偏转器并分别包括第一镜130_1和第二镜130_2的第一侧壁和第二侧壁可以分别安装到托架。灯110可以安装到偏转器，或者安装到偏转器的侧壁之一，或者灯110可以单独安装到托架的框架或类似的结构，只要这种安装允许实现灯轴线在根据本说明书的偏转器内的相对位置。
95.因此，提供了一种用于通过固结颗粒材料来形成三维物体的设备的红外灯托架30，托架30包括安装到红外灯托架的红外辐射偏转器100和长形红外灯110，其中灯110在长度方向上沿着灯轴线114延伸，并且其中，辐射偏转器100包括：
96.相对的第一长形侧壁和第二长形侧壁，其中第一长形侧壁和第二长形侧壁包括平行于灯轴线并至少沿着相应的第一侧壁和第二侧壁的下部内部部分延伸的第一长形镜130_1和第二长形镜130_2；和
97.上开口140和下开口150，上开口140和下开口150位于第一侧壁和第二侧壁之间，并布置成将灯辐射传递到辐射偏转器100的外部；其中，灯轴线沿着第一镜130_1和第二镜130_2并在两者之间延伸，第一镜和第二镜各自具有相对于灯轴线的凹形表面；
98.其中，第一镜130_1是相对于上开口140呈凹形的向上偏转镜，并且定位成将直接的灯辐射中的至少一部分重定向成穿过上开口140。
99.红外辐射偏转器100的第二镜130_2可以是定位成将直接的灯辐射反射到第一镜130_1上的反射镜。
100.红外辐射偏转器的第二镜130_2还可以表示柱面镜的长形区段，其横截面在沿着灯轴线114观察时是圆的一部分。
101.红外辐射偏转器100的第一镜130_1可以表示沿着线性抛物面槽的顶点线v并在该顶点线v的一侧的区段，使得在沿着灯轴线114观察时第一镜130_1的横截面是抛物线的一部分，第一镜130_1被定位成将灯辐射中的至少一部分重定向成以平行辐射的形式穿过上开口140。在一个变型中，第二镜可以被布置成将直接的灯辐射的一部分反射到第一镜130_1上，并且第一镜130_1可以将通过第二镜130_2反射到其上的部分中的至少一些重定向成以平行辐射的形式穿过上开口140。
102.红外辐射偏转器的第一镜130_1和第二镜130_2可以表示沿着线性抛物面槽的顶点线v且在该顶点线v的相对的侧的相应区段，其中每个镜相对于上开口是凹形的，并且定位成将直接的灯辐射中的至少一部分偏转成以平行辐射形式穿过上开口140。在偏转器的一些变型中，当沿着灯轴线观察横截面时，上开口140可以关于线性抛物面槽的对称平面对称地定位。
103.当沿着灯轴线观察横截面时，红外辐射偏转器的第一镜130_1和第二镜130_2可以是沿着线性抛物面槽的顶点线v且在该顶点线v的相对的侧的不相同的区段，该线性抛物面槽的焦线布置在灯轴线114处，并且其中，下开口150相对于顶点线v偏心地延伸。
104.红外辐射偏转器的下开口150和上开口140可以是长形的并且平行于灯轴线布置。另外，或者替代地，红外辐射偏转器的灯轴线114可以与第一镜130_1的焦线重合。另外，红外辐射偏转器的灯轴线114可以与第二镜130_2的焦线重合。
105.在上述辐射偏转器的变型中，红外辐射偏转器的上开口140可以包括一个或更多个辐射吸收表面160，该辐射吸收表面160被布置成阻挡直接的辐射以大于预定的上开口视场的角度离开上开口140。上开口的辐射吸收表面可以是在平行于镜130_1、130_2的上边缘的方向上延伸的长形平行平面，其中每个辐射吸收表面160具有选择的深度方向，使得大体上所有从上开口140发出的辐射都是平行辐射。
106.在上述辐射偏转器的变型中，辐射偏转器的第一壁和第二壁中的至少一者的上部区段还可以包括内部辐射吸收部分162和包括散热翅片164的外部辐射发射部分，如将参考图7所述。
107.在上述辐射偏转器的变型中，辐射偏转器100的上开口140可以包括多个上部子开口140n，其中至少一个子开口由一对相邻的辐射吸收表面 160限定，或者通过第一镜和第二镜中的一者的上边缘和一个辐射吸收表面160限定，并且其中如图5b所示的辐射阻挡表面166沿着一个或更多个辐射吸收表面160中的每一者的长形上边缘延伸并跨过至少一个上部子开口140n延伸，以限定至少一个遮挡的上部子开口，该辐射阻挡表面阻挡从至少一个遮挡的上部子开口发出的大体上所有直接的灯辐射。
108.如参考图5b所述，上开口的辐射阻挡表面166可以跨过至少一个遮挡的上部子开口延伸，在辐射阻挡表面166的外长形边缘和相邻的辐射吸收表面160或第一镜或第二镜130_1、130_2的上边缘之间留下通风口168，以便允许热量从偏转器逸出。
109.偏转器可以包括多个上部子开口140n，且单个辐射阻挡表面166可以跨过该多个上部子开口中的一个以上的遮挡的上部子开口延伸，同时为遮挡的上部子开口提供公共通风口。
110.偏转器和灯可以安装在托架30的第一边缘附近或托架30的第一边缘处，其中，在托架在设备内运动期间，第一边缘形成使用中的托架的前边缘或后边缘。
111.托架30可以包括分配模块36或打印模块38中的一者或更多者，其中至少一个模块邻近红外辐射偏转器和灯安装。
112.一般而言，镜130可以位于灯的汽化前部内。上开口的中心线和下开口的中心线可以平行于灯轴线。灯轴线可以定位成相比于靠近上开口更靠近下开口。
113.根据本实用新型的辐射偏转器100可以用于长形烧结灯110或长形预热灯110的设备1中。上述灯组件200中的任何一者都可以用于这样的设备中。
114.灯110可以是相同的，但可以以不同的工作循环操作，以向构建床表面12提供不同的辐射功率。在下面，当向设备1提供辐射偏转器时，辐射偏转器100包括灯110，并且灯110和灯偏转器100的组合将被称为灯组件200。灯110安装到偏转器的端部支撑件170，使得灯轴线位置与灯轴线重合。灯组件可以设置到图1中支撑打印模块38的托架30_2以便以烧结模式操作，并且第二灯组件可以设置到托架30_2以便以预热模式操作。类似地，各自包括灯110的一个或更多个辐射偏转器100可以被设置到支撑粉末分配装置36的第一托架30_1。灯组件也可以设置到分配托架。
115.例如，参考图6，沿着托架的行进方向穿过设备1的示意性横截面示出了各种灯组件200，两个灯组件200各自安装到每个托架。
116.分配模块36在两个灯组件200_a和200_b之间设置在第一托架30_1 上，而打印模块38在灯组件200_c和200_d之间设置在第二托架30_2 上。
117.在托架运动期间，例如，相对于第二托架沿箭头所表示的方向越过构建床表面12的运动，灯组件200_d位于打印模块38的下游，而灯组件 200_c位于打印模块38的上游。灯组件200_d可以充当打印模块38之前的预热灯组件，并且灯组件200_c可以充当打印模块之后的烧结灯组件。这意味着，例如，在打印模块越过新的粉末层操作以沉积ram之前，预热灯组件200_d(其以与烧结所需的功率相比相对较低的功率操作灯110) 在构建床表面12上方经过，以将粉末预热到接近烧结温度的温度。灯组件200_c的灯110用作烧结灯并以比预热灯更高的功率操作，因此可以不必施加与未对层进行预热的情况下一样多的功率来实现打印粉末的固结。
118.接着，第一托架30_1跟随第二托架30_2。灯组件200_a和200_b两者都可以作为预热灯组件操作。灯组件200_b预热刚刚由第二托架处理的层，接着分配模块36在这样预热的处理过的层上散布新层。这可以改善烧结层和新层之间的粘附。灯组件200_a可以作为预热灯组件操作，该预热灯组件在分配模块36下游预热新分配层。
119.可选择地，灯组件200_b可以作为烧结灯组件操作，以在灯组件200_c 提供的第一烧结行程之后提供第二烧结行程。
120.图6进一步示出了发射平行辐射的偏转器，该平行辐射偏离构建床表面12(沿z方向)到顶板60的垂线。虽然这不是必需的，但这不仅可以有利于将未使用的灯辐射引导到工作空间4的顶板60，在那里可以更容易地管理热量的移除，而且还有利于防止来自上开口140的辐射到达安装到顶板的任何敏感部件，比如热相机70。这将参考图8a和图8b更详细地解释。
121.下开口150的延伸方向和灯轴线位置114优选地平行于构建床表面12 布置。上开口140至少部分地面对设备的顶板60(该顶板60在竖直方向上界定工作空间)，并因此面对托架和构建床表面12上方的空间。
122.如上所述，在灯110在设备1内操作的期间，镜130_1、130_2可以优选地位于灯110的汽化前部112内，使得在灯的操作期间，镜达到300℃或更高的热解温度并保持反射性。例如，当灯110被操作时，在灯110经过构建床表面12上方时，可以达到热解温度，并且在灯110经过构建床表面12后在灯关闭后不久冷却到低于热解温度。在制造过程期间，高于热解温度的循环可以是规律的循环，具有在连续间隔之间的恒定的周期(在恒定的周期期间，镜达到高于热解温度的温度)和在该周期内高于热解温度的恒定持续时间。
123.因此，提供了一种用于通过固结颗粒材料来形成三维物体的设备，该设备包括工作空间，该工作空间包括：
124.颗粒材料的构建床表面以及顶板，该构建床表面布置在界定工作空间的下表面处，该顶板布置在界定工作空间的上表面处；和
125.托架，根据本实用新型的红外辐射偏转器安装到托架，且托架用于使灯组件沿行进方向穿过构建床表面，其中灯安装到辐射偏转器的(一个或更多个)安装点，并且红外辐射偏转器的至少两个开口布置成使得下开口允许辐射朝向构建床表面传递，而上开口允许辐射进入工作空间并朝向顶板传递。
126.竖直的平行辐射(图7)
127.参考图7，在设备1的另一示例中，同样是在示意性横截面中，且不是按比例的，线性抛物面偏转器100被实施为灯组件200的一部分。辐射偏转器的第一镜130_1和第二镜
130_2是线性抛物面槽的关于线性抛物面槽的对称平面对称布置的相同镜区段。灯组件200例如可以安装到打印托架的外侧，并在如黑色箭头所表示的行进方向上处于打印模块之后。由辐射偏转器的内壁的下边缘限定的下开口150的区域以对称平面为中心。灯 110安装到偏转器，使得灯轴线与线性抛物面槽的焦线重合。由辐射偏转器的内壁的上边缘限定的上开口140的区域同样以对称轴线为中心布置。在图7的实施方式中，上开口140的区域的平面和下开口150的区域的平面彼此平行，并且灯组件布置在设备1内，使得开口的区域关于构建床表面12的竖直(z)方向对称地布置。因此，这些区域垂直于对称平面。
128.偏转器的内壁可以完全由镜130_1、130_2形成，使得偏转器的下边缘和上边缘是镜的下边缘和上边缘。
129.利用该偏转器实施方式，上开口140发射平行或大体上平行的反射辐射118和以fov角沿x方向延伸开的一定量的直接的灯辐射116。这两种辐射的作用是限定接收来自上开口140的辐射的顶板60上的fov的覆盖区122。该覆盖区122随着托架的移动而移动。该示例中的fov由线性抛物面槽镜的尺寸(宽度和/或沿z方向的深度)限定，且顶板上的覆盖区122 还由上开口到顶板60之间的距离来限定。
130.辐射偏转器的这种实施方式进一步示出了在偏转器的位于灯的汽化前部112外部的表面上装配有外部散热翅片164的辐射吸收/发射表面162 的用途。表面162一方面吸收内部的直接的辐射，另一方面将其消散到外部。通过利用外部散热翅片164增加外表面区域来改善散热。以这种方式，蒸发前部112的外部的偏转器壁不被热解，并且可以通过允许热量从偏转器的内部转移到外部工作空间的传递来冷却。
131.因此，上开口140和下开口150在平行于灯110的灯轴线的方向上延伸。上开口和下开口关于抛物面槽的对称平面相对于其伸长方向对称地布置。在镜的相应上边缘之间限定的开口的区域和下边缘之间限定的开口的区域也垂直于对称平面。
132.应理解，fov还可以通过提供如图2a-图2c所示的吸收表面来限定，或者通过提供如图3a-图3b所示的吸收表面来限定完全平行的辐射。
133.限定上开口的fov或仅允许平行辐射离开上开口140可以如下来使用。
134.可以看到，辐射偏转器100可以如何安装到托架30，使得第一镜130_1 的外表面面对托架。偏转器可以附加地或替代地安装成在第一镜的外表面和托架之间具有间隙，使得可以产生对流流动以减小偏转器对托架的热效应。在图6的变型中，从上开口140发射的辐射以远离托架的角度发出，以便管理由于偏转器的热表面而对托架产生的任何潜在的温度影响。因此，红外辐射偏转器100可以安装在托架的外侧上，使得上开口至少部分地背离托架上方的空间。
135.倾斜式防辐射凹进装置(图8a-图8b)
136.图8a和图8b示出了设备的侧视图，其中提供了类似的线性抛物面反射器，该线性抛物面反射器由如图7中那样的第一镜和第二镜表示，其实施为灯组件200的一部分。虽然为了简单起见这次没有示出托架，但是灯组件可以安装在沿着箭头方向行进的托架的后方。该灯组件被安装成使得线性抛物面槽(第一镜和第二镜形成其侧壁区段)的对称平面相对于构建床表面12的垂线(沿z方向)倾斜角度α。结果，下开口150关于槽的对称平面不对称，以便保持来自下开口的对称的fov(l)。
137.上开口和下开口可以在平行于灯轴线的方向上延伸。上开口在伸长方向上可以关
于第一镜的抛物面槽的对称平面对称地布置，而下开口可以在伸长方向上关于对称平面偏移，其中抛物面槽的对称平面与构建床表面的垂线形成锐角。
138.此外，灯组件200的线性抛物面反射器100包括跨过上开口布置的一系列吸收表面160。例如，吸收表面可以是如上面参考图3a-图3b所述的长形的红外辐射吸收平面表面。这些吸收表面彼此分开且平行于线性抛物面槽的对称平面。此外，它们的间距和深度(竖直延伸范围)可以被选择为使得不平行于对称平面发出的任何残余的直接的灯辐射被阻挡。因此，上开口140可以被布置成仅仅或至少主要发射相对于构建床表面12的垂线成角度α的平行辐射。
139.当在顶板60处提供辐射敏感部件时，这可能是有用的，该辐射敏感部件需要免受从上开口140发射的辐射。例如，热相机70可以安装到顶板60以监测构建床表面的温度。为了保护相机，顶板中的凹部72可以设计成具有长宽比r＝h/w，其中h是凹部的沿着z方向的深度，并且w是凹部的沿着x方向的宽度，使得tan(α)《w/h。当灯组件200穿过构建床表面时，与构建床表面12的垂直线(z方向)成角度a发出的平行辐射不会到达凹部72的顶表面，因此不会照射相机70。角度a相对于构建床表面到顶板的垂线(即它向上指向顶板)是锐角，小于90
°
。
140.此外，凹部可以设计成确保如图8b所示的相机的视场fov(c)足以捕捉整个构建床表面12(这还取决于工作空间4的高度)。
141.可以理解的是，可以容忍少量低强度的非平行辐射，而不会损害位于顶板处或顶板附近的任何辐射敏感装置。可选择地，对于小fov，fov 与顶板的角度可以用于确定凹部的长宽比。
142.因此，辐射偏转器可以布置在设备1内，使得来自上开口140的辐射以视场fov(fov不以竖直方向(即顶板60的垂线)为中心)发出，而是替代地，fov的最靠近顶板60的垂线的边界与顶板的垂线形成锐角。顶板60包括凹部72，该凹部72具有凹进的表面和长宽比，该长宽比由凹部的在托架行进方向上的横截面中的深度和宽度限定。该锐角被选择成使得其大于由长宽比限定的角度(即，大于tan-1
(w/h))，使得来自上开口 140的辐射不能到达该凹进的表面。
143.可选地，灯辐射偏转器的上开口可以具有与顶板的垂线形成锐角的视场，其在构建过程期间引导和/或后随(trail)托架的移动方向。
144.优选地，凹进的表面可以包括辐射敏感部件。此外，凹部的深度可以确定上开口140的视场fov，使得从上开口发出的辐射不能到达辐射敏感部件。
145.为了简单起见，本文使用术语“视场”(fov)来描述在各种二维图示中从偏转器的开口发出的红外辐射的范围。可以理解，从长形开口发出的视场将具有沿开口的伸长方向(沿y)延伸的三维形状。
146.顶板处的温度管理
147.为了移除顶板60从灯组件200的辐射偏转器100的上开口140接收的辐射产生的热量，界定工作空间4的顶板60可以包括散热器。散热器可以是被动的，也可以是主动的。例如，顶板可以包括导热材料，使得从偏转器100的上开口140接收的热量可以简单地在顶板60上充分地消散和通过顶板60充分地消散到设备1的外部。
148.另外，或者替代地，顶板60可以包括在其内部表面和/或外部表面上 (在设备1的
外部和/或工作空间4的外部)的散热翅片或突出部，以呈现增加的表面区域，用于分别吸收和/或消散来自上开口140的辐射。
149.另外，或者替代地，顶板还可以与液体或气体冷却管道的区域热接触，以主动带走顶板吸收的热量。
150.另外，或者替代地，界定工作空间4的内顶板表面可以用能够吸收来自组件的上开口的辐射的ir吸收材料裹覆；例如，内顶板表面可以是黑色的。例如，内顶板表面可以包括ir吸收材料，例如，它可以是黑体辐射器。
151.可选地，内顶板表面可以进一步包括伸进工作空间中的突出部，以便增大能够接收来自上开口的辐射的辐射吸收表面区域。例如，突出部可以是安装到内顶板表面的翅片。
152.一般考虑
153.材料和厚度、温度
154.镜的弯曲部不必是平滑的曲线，而是可以由一系列平面长形条形成，这些平面长形条从一个条到另一个条以固定的或变化的角度沿相邻的长形边缘彼此附接。
155.根据所公开的各种实施方式的镜优选地由厚度在1mm和0.4mm之间的薄反射板材、优选薄金属板材制成。这在一个方面确保镜不呈现面对粉末床并发射可能被未打印粉末吸收的二次辐射的相当大的表面区域。另一方面，由于镜的热质量很小，所以镜不会储存热量。这意味着一旦灯110 被关闭，金属板材就迅速冷却下来。通过将镜安装在汽化前部内，或者通过周期性地以烧结功率模式操作灯(该模式具有包围镜的汽化前部，以便烧掉任何碎片并保持镜的反射性)，镜可以保持反射性和清洁。
156.例如，可以制造镜的薄金属板材可以是铝或不锈钢，因为这两种材料都是良好的ir反射器。
157.各种辐射偏转器100的功能在构建三维物体的过程期间可以简单地通过改变灯110的功率而改变。预热功能可能导致比烧结功能小的汽化前部。结果，仅用作预热灯的情况与相对于烧结灯的(一个或更多个)遮挡件位置相比，镜可能需要定位在更靠近灯的位置，以便确保预热灯的(一个或更多个)遮挡件保持反射性。可选择地，在维护期间，预热灯的灯功率可以暂时增加，以便热解和清洁这些镜。
158.在辐射偏转器的一些实施方式中，镜可以以最小的接触面积安装到端部支撑件或托架，以便限制镜和端部支撑件之间(从而限制端面和托架的任何安装点之间)的热传导。
159.在面对灯的地方，镜可以至少部分地由非导热陶瓷制成，该非导热陶瓷被反射金属(例如铝或不锈钢)裹覆。可选择地，遮挡件的不面对灯的表面可以裹覆有热绝缘层；或者，不面对灯的外表面可以是非传导性陶瓷，该非传导性陶瓷具有用薄金属层裹覆的内表面。这可以进一步保护托架30 免受偏转器可能达到的极端温度的影响。
160.在设备1的一些实施方式中，当具有支撑在一个或更多个托架上的多个红外灯时，可能希望将本文的偏转器的不同变型提供给相应的灯110。
161.此外，除了灯组件200之外，还可以为一个或更多个灯提供替代组件。这样的替代方案可以允许从粉末层向上反射的辐射能量大体上不受阻碍地传输，使得辐射能量穿过组件。此外，该组件的面对构建床表面的任何表面都可以保持为最小的面积，以便该组件只可以在小的面积上吸收热量。例如，托架之一可以支撑具有如上所述的辐射偏转镜的组件，以及现在将描述的“开放式”组件。另外，或者替代地，第二托架可以包括这样的替代的“开放
式”组件。
162.在图9a中，沿着灯的伸长方向在示意性横截面图中示出了“开放式”灯组件的示例。图9b是图9a的侧视图。开放式组件300包括沿着灯轴线延伸的长形红外灯，以及平行于灯的轴线214并沿着灯的轴线214的一侧延伸的长形遮挡件220。它还可以包括支撑结构，该支撑结构保持灯110 的端部和遮挡件220的端部中的至少一者，然而，该支撑结构可以替代地设置在灯和遮挡件将要安装到的托架上。长形遮挡件至少部分地界定灯 110的一侧的空间，并且该组件提供位于灯下方的下开口250和位于灯上方的上开口240，使得由灯110产生的辐射能够穿过开口240、250辐射并沿不被遮挡件限制的方向远离灯。
163.在设备1内，灯110和遮挡件220的开放式组件可以直接安装到设置在托架30上的支撑件(在图9b中以虚线轮廓表示)，使得遮挡件位于灯和托架的面对灯的表面之间，并且开放式红外灯组件300的至少两个开口布置成使得下开口250允许辐射朝向构建床表面传递且上开口240允许辐射远离构建床表面12传递到工作空间中并朝向设备的顶板60传递。
164.红外灯110在其一端或两端处由灯支撑件230支撑，其中灯支撑件230 可以是附接到托架的框架的一部分或是托架的一部分。在灯旁边，长形遮挡件220安装到遮挡件支撑件(这里示出为同一支撑件，即灯支撑件230)，使得其伸长方向平行于灯轴线214延伸。
165.灯和遮挡件安装到同一支撑件、不同支撑件或安装到与托架成一体的一个或两个支撑件，等等，对于“开放式组件”的功能并不是必需的。
166.当安装到设备1内的构建床表面12上方的托架30时，遮挡件表面可以进一步定向，使得其沿着垂直于灯轴线的方向(图9a中的z方向)大体上竖直向上延伸，也如图9a中的横截面示意图中所示，其中示出了开放式红外灯组件300可以如何定位在构建床表面12上方。遮挡件220的伸长方向和灯轴线214同时平行于构建床表面12延伸，如图9b中的组件的示意性侧视图中所示。以这种方式，开放式红外灯组件300提供安装到灯轴线214的一侧并平行于灯轴线214的遮挡件220，以及灯上方的上开口240和灯下方的下开口250，使得灯可以穿过组件的下开口250和上开口240辐射。当组件300安装在设备1中时，辐射能够穿过下开口250朝向构建床表面12辐射，并且穿过上开口240不受阻碍地向上进入工作空间4，其中工作空间4在上方由顶板60界定。同时，存在直接面对粉末床表面12的最小遮挡件表面，使得从遮挡件220发射的任何二次辐射不能显著影响未打印(白色)粉末的温度并因此不损害对该打印粉末和未打印粉末的固结的选择性。此外，从构建床表面12反射回来的任何辐射都可以穿过开放式组件300，而直接面对粉末床表面12的最小遮挡件表面仅吸收少量的反射辐射。
167.总体而言，类似于辐射偏转器，可能有益的是，遮挡件由厚度在1mm 和0.4mm之间的薄板材(优选薄金属板材)制成，使得其具有低的热质量，从而能够在灯关闭时迅速冷却。
168.开放式组件可以比包括如本文所述的偏转器的组件200更容易地消散未使用的红外灯辐射，这种情况取决于开放式组件300的灯100的使用，其可以不必控制从上开口发出的辐射的视场，而对于包括红外辐射偏转器 100的组件200则可能要控制从上开口发出的辐射的视场。因此，当使用用于相应的红外灯的两种类型的灯组件200、300时，在设备1中可以获得不同益处的组合。
169.当安装到托架30时，遮挡件220的表面从构建床表面12大体上竖直向上延伸并不是必需的。可以设想遮挡件220的替代构型和布置。例如，可以向遮挡件提供轻微的曲线或
成角度的凸缘，以帮助灯辐射向上反射，和/或提供结构刚度，而不呈现面对粉末床表面的相当大的区域。
170.如图10a和图10b所示，开放式红外灯组件300还可以在遮挡件 220a_1和220a_2的上边缘之间具有交叉支柱，在上开口240a的相邻支柱对之间限定上部子开口240n。优选地由与遮挡件220相同的材料(比如薄金属板材)制成的这些支柱用于保护目的，并且这些支柱设计成不显著地限制辐射穿过上开口。由支柱呈现的表面区域仅不明显地限制辐射穿过上开口240a。优选地，支柱位于汽化前部的外部，并且其面向下的表面用辐射吸收材料裹覆，以防止灯辐射向下朝向构建床表面12反射。对于图 10a和图10b的变型，尽管不是必需的，但该系列交叉支柱中的每一个支柱进一步远离上开口向上延伸，以形成一系列远离灯110延伸的平面防护件260a，以便允许辐射穿过上部子开口。防护件260a沿着遮挡件220a_1、 220a_2的上边缘的伸长方向彼此平行地安装，如开放式组件300a所示(开放式组件300b类似)。下开口250a存在于灯110的下方。
171.因此，图10b所示的开放式组件300a的子开口240n由防护件260a 之间的间距限定。防护件260a为沿径向方向远离上开口240a(其是子开口240n的组合)延伸的平面突出部的形式，以保护观察者免受直接的灯辐射，并防止用户能够接近灯110，或意外地触摸靠近灯110的热表面。防护件260a优选由薄金属制成，以便对上开口造成阻碍可忽略不计。这样，防护件260a不会显著地限制辐射穿过上开口240a的子开口240n，并且不会对在竖直向上的方向上离开上开口240a的辐射造成阻碍。防护件260a的面向下的表面区域(由制成防护件的板材的厚度限定的下边缘) 优选地布置成位于灯的汽化前部112的外部。此外，面向下的表面可以用辐射吸收材料裹覆，以防止灯辐射向下朝向构建床表面12反射。
172.因此，除了在托架上安装红外辐射偏转器100和红外灯110之外，托架30可以进一步在其上安装开放式红外灯组件300，其中开放式红外灯组件包括沿着(第二)灯轴线214延伸的长形红外灯110，以及平行于第二灯轴线214并沿着第二灯轴线214的一侧延伸的长形遮挡件220，其中长形遮挡件220至少部分地界定第二灯110的一侧的空间，并且其中，开放式红外灯组件300提供第二灯下方的第二下开口250和第二灯上方的第二上开口240，使得由第二灯产生的辐射能够穿过第二开口250、240辐射并沿不被遮挡件220限制的方向远离第二灯。
173.在托架30上，偏转器100和相应的灯110以及开放式红外灯组件300 可以并排安装，使得灯轴线114和第二灯轴线214彼此相邻地平行延伸，即灯可以在彼此旁边平行地定位。
174.开放式红外灯组件300可以进一步或替代地安装在托架30的第二边缘附近或托架30的第二边缘处，第二边缘与第一边缘相对，其中第二边缘形成相对于第一边缘的后边缘或前边缘。在托架的移动期间，边缘表示托架的前边缘或后边缘。
175.在本文描述的托架30的任何变型中，分配模块36或打印模块38中的一者或更多者可以设置在托架30上，其中模块36、38中的至少一者邻近红外辐射偏转器及其相应的灯110安装。
176.可以设想包括具有辐射偏转器的灯组件200和“开放式”组件300的变型的托架布置的各种组合。开放式灯组件300可以安装到例如分配器模块36的一侧(例如分配器的上游、前边缘)，而辐射偏转器100和灯110 安装到分配模块36的另一侧(例如分配器的下游、
后边缘)。可以将偏转器100和相关联的灯110以及开放式灯组件300中的每一者中的多于一个设置到托架30。
177.在该设备中，包括本文所述的托架30(托架30包括红外辐射偏转器 100和红外灯110)并且包括工作空间4，工作空间4包括布置在界定工作空间的下表面处的颗粒材料的构建床表面12以及布置在界定工作空间4 的上表面处的顶板60；托架30被布置成越过构建床表面12移动；并且托架上的辐射偏转器100和灯110被定位为使得在使用时，下开口150将来自灯的辐射朝向构建床表面12传递，且上开口140将辐射从偏转器的上开口140传递到工作空间4中，并且可选地将辐射朝向顶板60传递。
178.红外辐射偏转器100可以安装到托架30，使得来自上开口140的辐射以与顶板60的垂线形成锐角的视场发出。典型地，顶板60的垂线平行于构建床表面12的垂线。
179.当托架30包括在设备1内时，偏转器可以安装成使得辐射阻挡表面 166或多个辐射阻挡表面大体上平行于构建床表面12延伸，如图5b所示。
180.在设备1的变型中，其中顶板60包括凹部72，凹部72具有凹进的表面，其在托架30的移动方向上的横截面中具有深度h和宽度w，锐角可以大于tan-1
(w/h)。
181.此外，凹进的表面可以包括辐射敏感部件，并且凹部的深度h和宽度 w可以确定上开口140的视场fov与顶板60的垂线的锐角，使得在托架移动期间从上开口140发出的辐射不到达辐射敏感部件。
182.该设备可以包括第二托架30_2，第二托架30_2可独立于第一托架 30_1越过构建床表面12移动。第二托架可以包括安装到第二托架的第二红外辐射偏转器100和相应灯。
183.如本文所述的开放式灯组件300可以安装到第一托架或第二托架中的一者或两者。例如，第一托架30_1可以包括偏转器100和红外灯110，而第二托架30_2可以包括开放式组件300。第一托架130_1可以进一步包括打印模块38，而第二托架30_2可以进一步包括分配模块36，反之亦然。任一托架或两个托架可以包括偏转器100和灯110以及开放式组件300中的每一者中的一个或更多个。
184.设备1的顶板60的内顶板表面可以包括ir吸收材料。另外，或者替代地，内顶板表面可以包括伸进工作空间4的突出部，以便增大能够接收来自上开口140的辐射的辐射吸收表面区域。
185.开放式组件300的部件，特别是突出部260和任何支撑件，可以进一步包括在所有表面上的辐射吸收(例如黑色)饰面，以帮助热量的吸收和辐射(转移)。类似地，组件300的辐射偏转器的外表面可以具有辐射吸收(例如黑色)饰面。
186.红外灯110可以是长形灯，比如管发射器，如3000w、400v反射器型victory灯，但不限于此。红外灯110可以包括管，该管具有沿内管表面的一部分的反射涂层(例如覆盖内管表面的一半)。当安装在设备1中时，反射涂层在管的顶部部分上，以反射和聚焦从灯110的上半部分向构建床表面12发射的灯辐射。灯110安装在常规设备中，使得凹形反射器面对构建床表面12，并将灯辐射沿着构建床表面12的垂线竖直地在灯110的下方聚焦。
187.长形红外灯不必是跨越组件的伸长方向的管灯。而是，一系列ir灯可以被布置成形成表示长形红外灯的行。在设备1内，长形构型的目的是跨越构建床表面12的宽度，以便向沿着构建床表面12的宽度的所有部分提供均匀的照射，并且这可以通过跨越构建床表面12的宽度的单个灯或多于一个灯来实现。
188.在为该设备提供多个灯的情况下，这些灯可以是相同的灯，或者它们可以是不同的灯，例如它们可以发射不同的红外辐射光谱。对于不同的灯，偏转器可以是不同的，或者偏转器可以是相同的。
189.虽然示例说明了辐射偏转器在高速烧结工艺中的使用，但辐射偏转器同样可以用于激光烧结设备中，其中辐射偏转器可以容纳例如安装在分配托架上的预热灯。
190.虽然示例说明了包括沿着相同方向越过构建床的长度(沿着x方向) 来回行进的托架的设备，但这并不是必需的。同样地，灯组件可以设置到沿着构建床的宽度横向行进的托架，或者以任何其他适合于照射构建床表面的方式设置到托架。