具有重叠光束的增材制造的制作方法

本公开内容涉及用于增材制造(也称为3d打印)的能量输送系统。

背景技术：

增材制造(am)，也称为固态自由形式制造或3d打印，是指一种制造工艺，在其中通过将原材料(例如，粉末、液体、悬浮液或熔融固体)连续分配到二维层中来构建三维物体。相比之下，传统的加工技术涉及减材工艺，在其中从原料(例如，木块、塑料、复合材料或金属块)切割出物体。

多种增材工艺可用于增材制造。一些方法熔化或软化材料以产生层，例如选择性激光熔化(slm)或直接金属激光烧结(dmls)、选择性激光烧结(sls)或熔融沉积建模(fdm)，而其他方法使用不同技术固化液体材料，例如，立体光刻(sla)。这些工艺可以以不同的形成方式形成层以产生最终物体，且以不同材料而兼容地于工艺中使用。

在某些形式的增材制造中，将粉末放置在平台上，并且激光束将图案描绘到粉末上以将粉末熔合在一起以形成形状。一旦形成形状，降低平台并添加新的粉末层。重复该工艺直到部件完全形成。

技术实现要素：

本说明书描述了与具有重叠光束或重叠光束点的增材制造相关的技术。

在一个方面，增材制造装置包括：平台；配置为将多个连续的进料材料层输送到平台上的分配器；用于产生第一光束和第二光束的光源组件；光束组合器，被配置为将第一光束和第二光束组合成公共光束；和镜面扫描仪，配置为将公共光束引导朝向平台，以沿着最外层的进料材料上的扫描路径输送能量。

实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。

光源组件可包括：第一光源，配置为产生引导朝向光束组合器的第一光束；和第二光源，配置为产生引导朝向光束组合器的第二光束。光源组件可包括：光源，被配置为产生第三光束；分束器，被配置为将第三光束分成第一光束和第二光束；和一个或多个光学部件，被配置为修改在第一光束与第二光束由光束组合器加以组合之前第一光束相对于第二光束的属性。

光源组件可以配置为使得第一光束具有比第二光束更大的光束尺寸。光源组件和光束组合器可以配置为使得第一光束完全包围第二光束。第一光束可以具有第一功率密度，第二光束可以具有不同于第一功率密度的第二功率密度。第一功率密度可以低于第二功率密度。光源组件可以配置为使得第一光束具有第一光束半径，第一光束半径大于第二光束的第二半径。光源组件和光束组合器可以配置为使得第一光束的中心偏离第二光束的中心。

光束组合器可以配置为使得第一光束和第二光束在公共光束中同轴。第一光束可以具有非圆形横截面。光源组件可以配置为使得第一光束和第二光束包括不同的波长。

在另一方面，一种增材制造方法包括将第一光束和第二光束引导到光束组合器中以形成公共光束，将公共光束引导朝向镜面扫描仪，并使用镜像扫描仪在平台上的顶层进料材料上沿扫描路径扫描公共光束。

实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。

第一光束可以用第一光源产生，第二光束可以用第二光源产生。可以用光源产生第三光束，第三光束可以分成第一光束和第二光束；在将第一光束和第二光束组合成公共光束之前，可以修改第一光束。

进料材料可以与第二光束熔融，并且进料材料可以用第一光束预热和/或热处理。可以调整第一光束的第一中心和第二光束的第二中心的相对位置。

在另一方面，增材制造装置包括：平台；配置为将多个连续材料层输送到平台上的分配器；配置为产生第一光束和第二光束的光源组件；配置为引导第一光束照射平台上的最外层进料材料的第一镜面扫描仪；配置为引导第二光束照射最外层的进料材料的第二镜面扫描仪；和控制器，配置为使第一镜面扫描仪沿着最外层进料材料上的扫描路径引导第一光束，并使第二镜面扫描仪同时沿扫描路径引导第二光束，使得当第一光束和第二光束横跨扫描路径时，第一光束和第二光束在最外层的进料材料上的光束点重叠。

实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。

第一光束和第二光束可分别具有第一波长和不同的第二波长。第一光束和第二光束可分别具有第一功率密度和不同的第二功率密度。第一功率密度可以低于第二功率密度。第一光束的光束点可以完全包围第二光束的光束点。第一光束可以具有第一照射光点尺寸，第二光束可以具有与第一照射光点尺寸不同的第二照射光点尺寸。

可以实施本说明书中描述的主题的特定实施方式，以便实现以下优点中的一个或多个。通过减少制造期间的应力和变形，可以改善所得3d打印部件的材料特性。可以改变材料的微结构以获得有利的效能。通过调整预加热或后加热的处理参数以及粉末熔化，可以提高激光功率利用效率。通过调整两个激光束的操作参数，可以改变熔池的宽度和深度，以解决部件的部件构建效率或分辨率(最小特征尺寸)。由于大部分材料不会发生结块，因此可以减少材料浪费。

在附图和以下描述中阐述了本说明书中描述的主题的一个或多个实施方式的细节。根据说明书、附图和权利要求，本发明的其他特征、方面和优点将变得显而易见。

附图说明

图1a至图1b是包括示例性增材制造装置的侧视图和俯视图的示意图。

图2是示例激光组合设置的示意图。

图3是示例激光组合设置的示意图。

图4是示例激光组合设置的示意图。

图5a至图5d是组合激光光点的示例空间布局的示意图。

图6是可以与本公开内容的方面一起使用的示例方法的流程图。

各附图中相同的附图标记和名称表示相同的元件。

具体实施方式

在许多增材制造工艺中，能量被选择性地输送到由增材制造装置分配的进料材料层，以将进料材料熔合成图案，从而形成物体的一部分。例如，光束(例如激光束)可以从旋转多边形扫描仪或电流计镜面扫描仪反射，其位置被控制为以光栅或矢量扫描方式驱动激光束横跨进料材料层。

对进料材料进行预热和热处理有助于产生更高质量的部件。特别地，可能需要预热和热处理以减少热应力并减少光束熔化进料材料所需的粉末。遗憾的是，当应用于大部分材料时，预热和热处理会在进料材料中引起“结块”。在“结块”中，粉末在接触点处经历烧结但仍保持基本上多孔并且不经历显著的致密化，例如，其实现了饼状稠度。相反地，部件的主体应该“熔融”，即受制于温度，即产生基本上固体的方式熔化或烧结材料的温度。结块材料通常不是部件的一部分，但是比保持粉末形式的进料材料更难以再循环。

本公开内容描述了将两个光束(例如激光束)组合成单个光束。第一光束可以是低功率的并且具有比第二光束低的功率密度。第一光束和第二光束都指向进料材料上的相同点，第一和第二激光点彼此重叠。第一光束可用于预热和/或热处理进料材料，而第二光束用于熔化材料。第一和第二光束可以具有不同的功率密度、波长和/或光点尺寸。通过在受限于但与导致熔化的光束对准的区域中应用预热和热处理，可以减少结块，并且可以再循环更多的进料材料(或者可以以更低的成本再循环)。

参照图1a和1b，增材制造装置100的示例包括平台102、分配器104、能量输送系统106和控制器108。在形成物体的操作期间，分配器104在平台102的顶表面112上分配连续的进料材料110的层。能量输送系统106发射光束114以将能量输送到进料材料110的最上层116，从而使进料材料110熔融(例如熔融成所需图案)以形成物体。控制器108操作分配器104和能量输送系统106以控制进料材料110的分配并控制能量输送到进料材料110的层。进料材料的连续输送和每个连续输送的层中的进料材料的熔合导致物体的形成。

分配器104可以安装在支撑件124上，使得分配器104与支撑件124和安装在支撑件124上的其他部件(例如，能量输送系统106)一起移动。

分配器104可包括扁平刀片或桨叶，以将进料材料从进料材料储存器推过平台102。在这样的实施方式中，进料材料储存器还可以包括被置于邻近平台102的进料平台。可以升高进料平台以将一些进料材料提升到构建的平台102的水平之上，并且叶片可以将进料材料从进料平台推到构建平台102上。

作为另外一种选择或除此之外，分配器可悬挂在平台102上方并具有一个或多个孔或喷嘴，其中粉末流过所述孔或喷嘴。例如，该粉末可以在重力作用下流动，或者被喷射，例如，由压电致动器。可以通过气动阀、微机电系统(mems)阀、电磁阀(solenoidvalves)和/或磁阀(magneticvalves)来控制各个孔或喷嘴的分配。可用于分配粉末的其他系统包括具有孔的辊，以及具有一个或多个孔的管内的螺旋钻(augur)。

如图1b所示，分配器104可以例如沿着y轴延伸，使得进料材料沿着例如沿着y轴的线分配，该线垂直于支撑件124的运动方向，例如，垂直于x轴。因此，随着支撑件124前进，可以在整个平台102上输送进料材料。

进料材料110可包括金属颗粒。金属颗粒的实例包括金属、合金和金属间合金。用于金属颗粒的材料的实例包括铝、钛、不锈钢、镍、钴、铬、钒，以及这些金属的各种合金或金属间合金。

进料材料110可包括陶瓷颗粒。陶瓷材料的实例包括金属氧化物，例如二氧化铈、氧化铝、二氧化硅、氮化铝、氮化硅、碳化硅，或这些材料的组合，例如铝合金粉末。

进料材料可以是干粉或液体悬浮液中的粉末，或材料的浆料悬浮液。例如，对于使用压电打印头的分配器，进料材料通常是液体悬浮液中的颗粒。例如，分配器可以将粉末输送到载体流体中，例如高蒸气压载体，例如异丙醇(ipa)、乙醇或n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)，以形成粉末材料层。载体流体可以在层的烧结步骤之前蒸发。或者，可以采用干式分配机构，例如由超声波搅拌和加压惰性气体辅助的喷嘴阵列来分配第一颗粒。

返回到图1a，能量输送系统106包括一个或多个光源120以发射光束114。能量输送系统106还可包括反射器组件，其将光束114重导向到最上层116。稍后在本公开内容中更详细地描述能量输送系统106的示例性实施方式。反射构件能够沿着最上层116上的路径(例如，线性路径)扫过光束114。线性路径可以平行于由分配器输送的进料材料线，例如，沿y轴。结合能量输送系统106和平台102的相对运动，或者通过另一个反射器(例如，电流计驱动的镜面、多边形扫描镜或其他引导机构)对光束114的偏转，光束114沿路径的一系列扫过可以产生横跨最上层116的光束114的光栅扫描。

当光束114沿着路径扫过时，光束114被调制(例如，通过使光源120打开和关闭光束114)以便将能量输送到进料材料110的层的选定区域，且根据所需图案熔化所选区域中的材料以形成物体。

在一些实施方式中，光源120包含经配置以朝向反射器组件发射光束114的激光器。反射器组件定位在由光源120发射的光束114的路径中，使得反射器组件的反射表面接收光束114。然后，反射器组件将光束114重导向到平台102的顶表面，以将能量输送到进料材料110的层的最上层116，以熔化进料材料110。例如，反射器组件的反射表面反射光束114以将光束114重导向到平台102。

在一些实施方式中，能量输送系统106安装到支撑件122，支撑件122支撑平台102上方的能量输送系统106。在一些情况下，支撑件122(以及安装在支撑件122上的能量输送系统106)可相对于平台102旋转。在一些实施方式中，支撑件122安装到布置在平台102上方的另一支撑件124。支撑件124可以是支撑在相对端(例如，如图1b中所示的平台102的两侧)上的台架或悬臂组件(例如，仅支撑在平台102的一侧上)。支撑件124将增材制造装置100的能量输送系统106和分配系统104保持在平台102上方。

在一些情况下，支撑件122可旋转地安装在支撑件124上。当支撑件122(例如相对于支撑件124)旋转时，反射器组件旋转，从而重新定向最上层116上的光束114的路径。例如，能量输送系统106可以围绕垂直延伸远离平台102的轴旋转，例如，平行于z轴的轴，z轴和x轴之间，和/或介于z轴和y轴之间。这种旋转可以改变光束114的路径沿x-y平面的方位角方向，即，横跨进料材料的最上层116。

在一些实施方式中，支撑件124可垂直移动，例如，沿z轴，以便控制能量输送系统106与分配系统104和平台102之间的距离。特别地，在分配每层之后，支撑件124可以垂直增加沉积层的厚度，以便在层与层之间保持一致的高度。装置100进一步包括致动器130(参见图1b)，致动器130构造成沿z轴驱动支撑件124，例如通过升高和降低水平支撑轨道，其中支撑件124安装到其上。

各种部件，例如分配器104和能量输送系统106，可以组合在模块化单元中，打印头126，可以作为从支撑件124安装或移除的一个单元。另外，在一些实施方式中，支撑件124可以保持多个相同的打印头，例如，以便提供扫描区域的模块化增加，以适应要制造的更大的部件。

每个打印头126布置在平台102上方，并且可相对于平台102沿一个或多个水平方向重新定位。安装到打印头126的各种系统可以是模块化系统，其平台102上方的水平位置由打印头126相对于平台102的水平位置控制。例如，打印头126可以安装到支撑件124，并且支撑件124可以移动以重新定位打印头126。

在一些实施方式中，致动器系统128包括与安装到打印头126的系统接合的一个或多个致动器。在某些情况下，为了沿x轴移动，致动器128被配置为沿x轴相对于平台102以整体方式驱动打印头126和支撑件124。例如，致动器可包括可旋转的齿轮，其啮合水平支撑轨道上的齿轮表面。作为另外一种选择或除此之外，装置100包括传送器，平台102位于该传送器上。驱动传送器以使平台102相对于打印头126沿x轴移动。

致动器128和/或传送器引起平台102和支撑件124之间的相对运动，使得支撑件124相对于平台102沿向前方向133前进。分配器104可以沿着支撑件124定位在能量输送系统106之前，从而可以首先分配进料材料110，然后，当支撑件124相对于平台102前进时，由能量输送系统106输送的能量可以固化最近分配的进料材料。

在一些实施方式中，打印头126和组成系统不跨越平台102的操作宽度。在这种情况下，致动器系统128是可操作的以跨越支撑件124驱动系统，使得打印头126和安装到打印头126的每个系统可沿y轴移动。在一些实施方式中(如图1b所示)，打印头126和组成系统跨越平台102的操作宽度，并且不需要沿y轴的运动。

在一些情况下，平台102是多个平台102a、102b和102c中的一个。支撑件124和平台102a-102c的相对运动使得打印头126的系统能够重新定位在平台102a-102c中的任何平台上方，从而允许在每个平台102a、102b和102c上分配和熔融进料材料，以形成多个物体。平台102a-102c可以沿向前方向133的方向布置。

在一些实施方式中，增材制造装置100包括大容量能量输送系统(bulkenergydeliverysystem)134。例如，相比于由能量输送系统106而沿着进料材料的最上层116上的路径输送能量，大容量能量输送系统134将能量输送到最上层116的预定区域。大容量能量输送系统134可包括一个或多个加热灯，例如加热灯阵列，在被激活时将能量输送到进料材料110的最上层116内的预定区域。

大容量能量输送系统134布置在能量输送系统106的前面或后面，例如，相对于向前方向133。大容量能量输送系统134可以布置在能量输送系统106的前面，(例如)以在分配器104分配进料材料110之后立即输送能量。由大容量能量输送系统134的这种初始能量输送可以在能量输送系统106输送能量之前稳定进料材料110，以熔化进料材料110以形成物体。由大容量能量输送系统输送的能量足以在分配时将进料材料的温度升高到初始温度以上，升高的温度仍然低于进料材料熔化或熔融的温度。升高的温度可以低于粉末变粘的温度，高于粉末变粘的温度，但低于粉末变结块的温度，或高于粉末变结块的温度。

或者，大容量能量输送系统134可以布置在能量输送系统106的后面，例如，在能量输送系统106将能量输送到进料材料110之后立即输送能量。随后由大容量能量输送系统134输送能量可以控制进料材料的冷却温度分布，从而提供改良的固化均匀性。在一些情况下，大容量能量输送系统134是多个大容量能量输送系统134a、134b中的第一个，其中大容量能量输送系统134a布置在能量输送系统106后面，并且大容量能量输送系统134b布置在能量输送系统106之前。

可选地，装置100包括第一感测系统136a和/或第二感测系统136b，以检测层116的性质，例如温度、密度和材料，以及分配器104分配的粉末。控制器108可以协调能量输送系统106、分配器104以及装置100的任何其他系统(如果存在的话)的操作。在一些情况下，控制器108可以在装置的用户界面上接收用户输入信号或者从装置100的感测系统136a、136b感测信号，并且基于这些信号控制能量输送系统106和分配器104。

可选地，装置100还可以包括扩展器138，例如辊或刀片，其首先与分配器104配合以压缩和/或散布由分配器104分配的进料材料110。扩展器138可以为层提供基本均匀的厚度。在一些情况下，扩展器138可以压在进料材料110的层上以压实进料材料110。扩展器138可以由支撑件124支撑，例如，在打印头126上，或者可以与打印头126分开地支撑。

在一些实施方式中，分配器104包括多个分配器104a、104b，并且进料材料110包括多种类型的进料材料110a、110b。第一分配器104a分配第一进料材料110a，而第二分配器104b分配第二进料材料110b。如果存在，第二分配器104b能够输送具有与第一进料材料110a不同的性质的第二进料材料110b。例如，第一进料材料110a和第二进料材料110b的材料成分或平均粒径可以不同。

在一些实施方式中，第一进料材料110a的颗粒可具有比第二进料材料110b的颗粒更大的平均直径，例如，两倍或更多倍。当第二进料材料110b分配在第一进料材料110a的层上时，第二进料材料110b渗透第一进料材料110a的层以填充第一进料材料110a的颗粒之间的空隙。具有比第一进料材料110a小的粒度的第二进料材料110b可以实现更高的分辨率。

在一些情况下，扩展器138包括多个扩展器138a、138b，第一扩展器138a可与第一分配器104a一起操作以展开和压实第一进料材料110a，第二扩展器138b可与第二分配器104b一起操作以便展开并压紧第二进料材料110b。

能量输送系统106组合两个光束，例如激光束，使得光束重叠。第一光束可用于熔融进料材料，并且可被认为是“熔化光束”或“熔融光束”。第二光束可用于预加热或热处理进料材料，并且可被认为是“辅助光束”。

图2是可用于光源120和反射器组件的示例光源组件200。光源组件200被配置为产生具有第一光子源204a的第一光束202a和具有第二光子源204b的第二光束202b。光束组合器206被配置为将所述第一光束202a和第二光束202b组合成一个公共光束208。第一光子源204a被配置为产生引导朝向光束组合器206的第一光束202a。第二光子源204b被配置为产生也引导朝向光束组合器206的第二光束202b。经组合的光束208中的各个光束202a、202b平行传播。在一些实施方式中，光束202a、202b是同轴的。

镜面扫描仪210被配置为将公共光束208从光束组合器206引导朝向平台102，以沿着最外层的进料材料110上的扫描路径输送能量。镜面扫描仪210可包括电流计镜面扫描仪、多面镜面扫描仪和/或另一光束引导机构。在一些实施方式中，镜面扫描仪210可包括一个或多个聚焦透镜。一个或多个聚焦透镜被配置为调整公共光束208的光点尺寸。

在所示实施方式中，光源组件200被配置为使得第二光束202b具有比第一光束202a更大的光束尺寸。也就是说，光源组件200被配置为使得第二光束202b具有第二光束半径，第二光束半径大于第一光束202a的第一半径。第一光束202a和第二光束202b至少部分地重叠以提供公共光束。特别地，光源组件200和光束组合器206可以配置为使得第二光束202b完全包围第一光束202a。

第一光束202a具有第一功率密度，第二光束202b具有不同于第一功率密度的第二功率密度。在一些实施方式中，第二功率密度小于第一功率密度。在一些实施方式中，第一功率密度小于第二功率密度。在一些实施方式中，光源组件200被配置为使得第一光束202a和第二光束202b包括彼此不同的波长。然而，在任何这些情况下，第一光束202a和第二光束202b重叠的区域将具有大于单独光束中的任一个的组合强度。

图3是可用于光源120和反射器组件的另一示例光源组件300。光源302配置为产生初始“第三”光束304a。分束器306a被配置为将初始光束304a分成“第一”光束304b和第四光束304c。第四光束304c被引导到光学调节器308。光学调节器308包括一个或多个光学部件，被配置为相对于第二光束304b修改第四光束304c的特性以产生修改的光束304d，可以提供“第二”光束。例如，光学调节器308可以扩展第四光束的光束尺寸。修改的“第二”光束304d(例如通过光束组合器306b)与“第一”光束304b组合。

光学调节器可包括一组透镜、滤光器、光束整形器或其他光学部件。光学调节器308可以配置为修改光束的波长、功率密度、空间光束轮廓或光束形状、偏振或尺寸或直径。

光束组合器306b被配置为将公共光束304e引导朝向镜面扫描仪310。镜面扫描仪310被配置为将公共光束304e从光束组合器306b引导朝向平台102，以沿着最外层的进料材料110上的扫描路径输送能量。镜面扫描仪310可包括电流计镜面扫描仪、多面镜面扫描仪和/或另一光束引导机构。在一些实施方式中，镜面扫描仪310可包括一个或多个聚焦透镜。一个或多个聚焦透镜可以配置为调整公共光束304e的光点尺寸。经组合的光束304e中的各个光束304b、304d平行传播。在一些实施方式中，光束304b、304d是同轴的。

虽然图3示出了当修改的光束304d提供第二较宽的光束时，可以实现相反的配置。在这种情况下，分束器306a被配置为将初始光束304a分成“第二”光束304b和第四光束304c，并且光学调节器308例如通过聚焦和减小光束直径来修改第四光束，以提供“第一”光束。

图4是可用于光源120和反射器组件的另一示例光源组件400。在所示实施方式中，第一光源402a经配置以产生第一光束404a。第一镜面扫描仪406a被配置为引导所述第一光束404a以照射平台102上的进料材料110的最外层。第二光源402b被配置为产生第二光束404b。第二镜面扫描仪406b被配置为也引导所述第二光束404b以照射进料材料110的最外层。第一镜面扫描仪406a和第二镜面扫描仪406b可包括电流计镜面扫描仪、多面镜面扫描仪和/或另一光束引导机构。在一些实施方式中，一个或多个聚焦透镜可以包括在第一镜面扫描仪406a和/或第二镜面扫描仪406b中。一个或多个聚焦透镜可以配置为调整第一光束404a、第二光束404b或两者的光点尺寸。

在该实施方式中，控制器108被配置为使第一镜面扫描仪406a引导第一光束404a而沿着进料材料110的最外层上的扫描路径，并使第二镜面扫描仪406b同时引导第二光束404b而沿着扫描路径，使得当第一光束404a和第二光束404b横跨扫描路径时，第一光束404a和第二光束404b的光束点重叠在进料材料110的最外层上。

在一些实施方式中，第一光束404a和第二光束404b分别具有第一波长和不同的第二波长。在一些实施方式中，第一光束404a和第二光束404b分别具有第一功率密度和不同的第二功率密度。在一些情况下，第一功率密度高于第二功率密度。在一些实施方式中，第二光束404b的光束点完全围绕第一光束404a的光束点。在一些实施方式中，第一光束具有第一照射光点尺寸，第二光束具有不同于第一照射光点尺寸的第二照射光点尺寸。

图5a至图5d是在照射表面处的组合光点500的示例空间布局。也就是说，它们是第一光点502a和第二光点502b的示例图，第一光点502a和第二光点502b在进料材料的表面处重叠以提供组合点500。第一光点502a可以由第一光束产生，第二光点502b可以由第二光束产生。

光点可以重叠，因为光束已经被组合以形成公共光束，例如，如图2至图3所示，或者因为光束被引导以照射进料材料上的重叠区域，例如，如参考图4所述。特别地，在一些实施方式中，第二光点502b完全重叠并围绕第一光点502a。或者，在一些实施方式中，第一光点502a的边缘可邻接或非常轻微地延伸超过第二光点502b的边缘。第二光点502b的直径(或者如果在一个光束被拉长下沿着短轴)可以为第一光点502a大约2-50倍。通常，例如来自辅助光束的第二光点502b的光束直径将至少是第一光点502a的光束直径的两倍，例如来自熔化光束。在两个光束具有不同波长的情况下，辅助光束可以具有等于或大于熔化光束的光束尺寸。

如图5a所示，光束组合器被配置为使得第一光束和第二光束是同轴的。这样，第一光束点502a和第二光束点502b是同心的。在一些情况下，第一光束点502a和第二光束点502b的相对取向保持与组合点500沿着运动方向510移动基本相同。

在另一个例子中，如图5b和5c所示，光源组件和光束组合器被配置为使得第一光束点502a的第一中心504a从第二光束点504b的第二中心504b偏移。特别地，较小光点502a的中心504a可以在与组合光点500的运动方向510平行的方向上偏离较大光点502b的中心504b。在一些实施方式中，如图5b所示，较小光点502a在与组合光点500的运动方向510相同的方向上偏移。当辅助光束用于热处理时，这可能是有用的。在一些实施方式中，如图5c所示，较小光点502a在与组合光点500的运动方向510相同的方向上偏移。当辅助光束用于预热时，这可能是有用的。

在一些实施方式中，如图5d所示，第二光束点502b可包括非圆形横截面，例如椭圆形横截面。椭圆形横截面的长轴可以沿组合光点500的运动方向510延伸。另外，图5d中所示的非圆形横截面可以与图5b或5c中所示的偏移较小的光点502a加以组合。另外，第一光束点502a可以具有非圆形的，例如椭圆形的横截面，并且这可以是如图5a所示的同轴或如图5b或5c所示的偏移。

作为组合光束的结果，相对于较大光点502b，较小光点502a内的能量密度增加。虽然所示的实施方式示出了具有尖锐边缘的圆，但是每个点可以具有非均匀的功率分布，例如高斯分布。在一些实施方式中，较大的点502b可用于预加热和/或热处理进料粉末110，而较小的点502a可用于熔融进料粉末110。

因为较大的点502a小于平台的整个区域，例如，小于通常由单独的灯加热的区域，所以可以在与引起熔融的光束(但仍然有限)对准的区域中进行预热和/或热处理。因此，可以减少结块，并且可以回收更多的进料材料(或者可以以更低的成本回收)。

图6是可以与本公开内容的方面一起使用的示例方法600的流程图。第一光束和第二光束被引导到光束组合器中以形成公共光束(602)。在一些实施方式中，利用第一光源产生第一光束，并且利用第二光源产生第二光束。在一些实施方式中，用单个光源产生单个光束。在这种情况下，单个光束被分成第一光束和第二光束。在将第一光束和第二光束组合成公共光束之前，可以调节第一光束。公共光束引导朝向镜面扫描仪(604)。以镜面扫描仪沿着扫描路径扫描公共光束，该扫描路径横跨平台上的进料材料的顶层(606)。镜面扫描仪可包括电流计镜面扫描仪、多面镜面扫描仪或光束引导机构的另一组合。用第二光束预热进料材料，进料材料与第一光束熔融，并用第二光束热处理进料材料。或者，可以用第二光束预先加热进料材料，并与第一光束熔融。或者，可以使进料材料与第一光束熔融，并用第二光束进行热处理。

在一些实施方式中，第一光束的第一中心和第二光束的第二中心的相对位置是可调节的。例如，返回图2，致动器212(例如步进电动机)可以连接到光束组合器206。致动器212可以被配置为使分束器平行于一个光束(例如，第一光束202a或第二光束202b)移动，从而调整光束202a、202b在光束组合器206上的照射的相对位置。这样相对于组合光束208中的第二光束的第二中心调整了第一光束的第一中心。对于图3所示的实施方式，类似的配置是可能的，其中致动器312(例如，步进电动机)连接到光束组合器306b并且被配置为使分束器平行于第二光束302b或第四光束302d移动。

控制器和计算器件可以实现这里描述的这些操作和其他过程和操作。如上所述，控制器108可以包括连接到装置100的各种部件的一个或多个处理器件。控制器108可以协调操作并使装置100执行上述各种功能操作或步骤序列。

这里描述的系统的控制器108和其他计算器件部分可以在数字电子电路中实现，或者在计算机软件、固件或硬件中实现。例如，控制器可以包括处理器，以执行存储在计算机程序产品中的计算机程序，例如，在非暂时性机器可读存储介质中。这样的计算机程序(也称为程序、软件、软件应用程序或代码)可以用任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言，并且可以以任何形式部署，包括作为独立程序或作为适用于计算环境的模块、部件、子例程或其他单元。

本文描述的系统的控制器108和其他计算器件的一部分可以包括用于存储数据对象的非暂时性计算机可读介质，例如，计算机辅助设计(cad)兼容的文件，其识别每一层应该存储进料材料的图案。例如，数据对象可以是stl格式的文件、3d制造格式(3mf)文件或增材制造文件格式(amf)文件。此外，数据对象可以是其他格式，例如多个文件或具有tiff、jpeg或位图格式的多个层的文件。例如，控制器可以从远程计算机接收数据对象。控制器108中的处理器(例如，由固件或软件控制)可以解释从计算机接收的数据对象，以产生控制增材制造装置100的部件以融合每层的指定图案所必需的信号集。

金属和陶瓷的增材制造的处理条件与塑料的处理条件明显不同。例如，通常，金属和陶瓷需要明显更高的处理温度。因此，塑料的3d打印技术可能不适用于金属或陶瓷处理，并且装置可能不相同。然而，这里描述的一些技术可适用于聚合物粉末，例如尼龙、abs、聚醚醚酮(peek)、聚醚酮酮(pekk)和聚苯乙烯。

虽然本公开内容包含许多具体实施方式细节，但是这些不应被解释为对可要求保护的范围的限制，而是作为特定实施方式特定的特征的描述。在单独实施方式的上下文中在本公开内容中描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合实施。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合在多个实施方式中实施。此外，尽管上面的特征可以描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此声明，但是在一些情况下可以从组合中切除来自所要求保护的组合的一个或多个特征，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或变化。

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部件的分离不应被理解为在所有实施方式中都需要这种分离，并且应当理解，所描述的程序部件和系统通常可以整合在单个产品中或打包成多个产品。

因此，已经描述了本发明的特定实施方式。其他实施方式在随附的权利要求的范围内。

·可选地，增材制造系统100的一些部件，例如构建平台102和进料材料输送系统，可以由壳体封闭。例如，壳体可以允许真空环境保持在壳体内的腔室中，例如，压力在约1托(torr)或更低。或者，腔室的内部可以是基本上纯的气体，例如已经过滤以除去颗粒的气体，或者腔室可以排放到大气中。纯气体可以构成惰性气体，例如氩气、氮气、氙气和混合惰性气体。

·光束组合器和分束器可以例如用部分镜面、二向色镜、光学楔或光纤分束器和组合器来实现。

·具有400-500nm的二极管激光器可以用于光源，例如用于第二光源204b。一个优点是该波长在金属中具有比ir光纤激光器更好的吸收，并且二极管激光器正在达到更高的功率。

在一些情况下，权利要求中记载的动作可以以不同的顺序执行并且仍然实现期望的结果。另外，附图中描绘的过程不一定需要所示的特定顺序或连续顺序来实现期望的结果。