增材制造系统及方法与流程

文档序号:18742712发布日期:2019-09-21 01:58阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种在粉末床中形成构件的方法,其特征在于,包含:

从至少一个竖直腔表面发射激光器(VCSEL)阵列的选定VCSEL发射多个激光束到所述粉末床上,所述至少一个VCSEL阵列的所述选定VCSEL对应于所述构件的层的图案;以及

与所述构件的所述层的所述图案对应地,同时在所述粉末床中熔化粉末。

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,进一步包含:

控制以下中的至少一个:每个激光束的持续时间、每个VCSEL的脉冲能量、每个VCSEL的脉冲宽度、VCSEL的平均输出功率、每个激光束的能量分布、每个激光束的功率密度、每个激光束的功率的减少速率。

3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,进一步包含:

使所述至少一个VCSEL阵列和所述粉末床相对于彼此移动;以及,

在相对移动期间同时控制所述至少一个VCSEL阵列的所述VCSEL。

4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,进一步包含:

从与对应于所述层的所述图案的所述选定VCSEL相邻的VCSEL发射激光束;以及

加热与所述构件的所述层的所述粉末相邻的粉末,以控制熔化的所述粉末的冷却速率。

5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,其中,从所述至少一个VCSEL阵列的所述选定VCSEL发射所述多个激光束包含:

从第一VCSEL阵列发射多个第一激光束,所述第一激光束具有第一波长;

从第二VCSEL阵列发射多个第二激光束,所述第二激光束具有不同于所述第一波长的第二波长;以及

组合所述第一激光束和所述第二激光束。

6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,其中,组合所述第一激光束和所述第二激光束包含,通过分光束分离器组合所述第一激光束和所述第二激光束。

7.如权利要求5所述的方法,其特征在于,其中,所述第一波长和所述第二波长之间的差在50到100μm之间。

8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,其中,每个VCSEL的平均功率输出是10到60W。

9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,其中,所述至少一个VCSEL阵列包含多个VCSEL阵列,并且每个阵列的VCSEL与其他阵列中的VCSEL交错。

10.如权利要求1所述的方法,其特征在于,进一步包含:

允许熔化的所述粉末冷却并凝固。

11.一种在粉末床中形成构件的装置,其特征在于,包含:

包含多个VCSEL的至少一个竖直腔表面发射激光器(VCSEL)阵列;

构造成支撑粉末床的支撑件或构造成在距所述至少一个VCSEL阵列一定距离处支撑所述粉末床的部件;以及

控制器,所述控制器构造成控制所述VCSEL阵列,以从所述至少一个VCSEL阵列的选定VCSEL发射多个激光束到所述粉末床上,所述至少一个VCSEL阵列的所述选定VCSEL对应于所述构件的层的图案,并且与所述构件的所述层的所述图案对应地,同时在所述粉末床中熔化所述粉末。

12.如权利要求11所述的装置,其特征在于,其中,所述控制器进一步构造成控制以下中的至少一个:每个激光束的持续时间、每个VCSEL的脉冲能量、每个VCSEL的脉冲宽度、VCSEL的平均输出功率、每个激光束的能量分布、每个激光束的功率密度、每个激光束的所述功率的减少速率和/或所述至少一个VCSEL阵列的与所述粉末床的距离。

13.如权利要求12所述的装置,其特征在于,其中,所述控制器进一步控制所述至少一个VCSEL阵列,以从与所述选定VCSEL相邻的VCSELS发射激光束,并且加热与所述构件的所述层的所述粉末相邻的粉末,以控制熔化的所述粉末的冷却速率。

14.如权利要求13所述的装置,其特征在于,其中,所述控制器构造成控制所述至少一个VCSEL阵列,以在所述层的所述图案的所述粉末的同时熔化以前或期间,或者在熔化的所述粉末的冷却期间,加热与所述层的所述粉末相邻的所述粉末。

15.如权利要求14所述的装置,其特征在于,其中,所述至少一个VCSEL阵列在硅芯片上包含至少10个VCSEL。

16.如权利要求11所述的装置,其特征在于,其中,所述至少一个VCSEL阵列包含多个VCSEL阵列,并且每个阵列的VCSEL与其他阵列中的VCSEL交错。

17.如权利要求11所述的装置,其特征在于,其中,所述控制器构造成使所述至少一个VCSEL阵列和所述粉末床相对于彼此移动,以及在相对移动期间同时控制所述至少一个VCSEL阵列的所述VCSEL。

18.如权利要求11所述的装置,其特征在于,其中,所述至少一个VCSEL阵列包含多个第一VCSEL和第二VCSEL阵列,所述多个第一VCSEL发射具有第一波长的第一激光束,所述第二VCSEL阵列具有多个第二VCSEL,所述多个第二VCSEL发射具有不同于所述第一波长的第二波长的第二激光束,并且所述装置进一步包含:用于组合所述第一激光束和所述第二激光束的装置。

19.如权利要求18所述的装置,其特征在于,其中,用于组合所述第一激光束和所述第二激光束的装置包含至少一个分光束分离器。

20.如权利要求18所述的装置,其特征在于,其中,所述第一波长和所述第二波长之间的差在50到100μm之间。

21.如权利要求11所述的装置,其特征在于,其中,每个VCSEL的平均功率输出是10到60W。

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