用于增材制造机器的重涂覆组件的制作方法

本主题大体上涉及增材制造机器，并且更具体地涉及用于粉末床增材制造过程中的改进的重涂覆的系统和方法。

背景技术：

与减材制造方法相比，增材制造(am)过程通常涉及堆积一种或多种材料以制造净形或近净形(nns)物体。虽然“增材制造”是行业标准术语(iso/astm52900)，但am涵盖了以多种名称公知的多种制造和成型技术，包括自由成形制造，3d打印，快速成型/加工等。am技术能够由范围广泛的材料制造复杂部件。一般来说，独立物体能够由计算机辅助设计(cad)模型制造。

特定类型的am过程使用例如照射发射引导装置之类的能量源，该能量源引导能量束(例如电子束或激光束)烧结或熔化粉末材料，创建固体三维物体，其中粉末材料颗粒结合在一起。am过程可以使用不同的材料系统或添加粉末，例如工程塑料，热塑性弹性体，金属和/或陶瓷。激光烧结或熔化是用于快速制造功能原型和工具的一种重要的am过程。该应用包括直接制造复杂工件，熔模铸造的模式，注塑和压铸的金属模具，以及用于砂型铸造的模具和型芯。在设计周期中制作原型物体以增强通信和概念测试是am过程的其他常见用法。

选择性激光烧结，直接激光烧结，选择性激光熔化和直接激光熔化是常用的工业术语，用于指通过使用激光束烧结或熔化细粉末来产生三维(3d)物体。更准确地说，烧结需要在低于粉末材料熔点的温度下熔融粉末颗粒(使粉末颗粒结块)，而熔化需要使粉末颗粒完全熔化以形成固体均匀物质。与激光烧结或激光熔化相关的物理过程包括向粉末材料进行热传递，然后烧结或熔化粉末材料。虽然激光烧结和熔化过程可应用于广泛的粉末材料，但生产途径的科学和技术方面，例如层制造过程期间的烧结或熔化速率以及处理参数对微观结构演变的影响还没有被很好地理解。这种制造方法伴随着多种模式的热，质量和动量转移，以及使该过程非常复杂的化学反应。

在直接金属激光烧结(dmls)或直接金属激光熔化(dmlm)期间，设备通过使用能量束来烧结或熔化粉末材料而以逐层方式构建物体。将被能量束熔化的粉末均匀地铺展在构建平台上的粉末床上，并且能量束在照射发射引导装置的控制下烧结或熔化正在构建的物体的横截面层。降低构建平台并将另一层粉末铺展在粉末床和正在构建的物体上，然后连续熔化/烧结粉末。重复该过程，直到零件完全由熔化/烧结的粉末材料构成为止。

在完成零件的制造之后，可以将多种后处理程序应用于零件。后处理程序包括通过例如吹气或抽真空而除去过量粉末。其他后期处理程序包括应力消除过程。此外，可以使用热、机械和化学后处理程序来完成零件。

值得注意的是，常规粉末床am过程的精度或质量部分取决于沉积在构建平台上的添加材料层的厚度的精度和可重复性。然而，常规的粉末沉积和重涂覆组件被配置为在粉末床的一侧上沉积大量的添加粉末(例如，足够的粉末以覆盖整个粉末床)，随后通过使重涂覆机刀片经过粉末床上方来铺展那些量的粉末。但是，重涂覆机刀片中的任何未对准都会导致比添加粉末层中期望的区域更厚或更薄。具体地说，重涂覆机刀片和构建板之间的不良初始对准会导致第一层粉末重涂覆不均匀，并可能导致不良的结合，例如，熔池无法到达下层(sublayer)，甚至可能导致完全构建失败。

值得注意的是，常规的重涂覆组件和操作方法对添加材料层的厚度提供了非常有限的控制。例如，常规的重涂覆机刀片被固定在构建板的顶部，并且通常通过塞尺在构建板的多个位置处测量重涂覆机刀片与构建板之间的间隙。根据测得的间隙，手动调整重涂覆机刀片以最小化间隙差异。该手动过程很繁琐，缺乏准确性，并导致昂贵的停机时间。

因此，具有改进的重涂覆组件的增材制造机器将是有用的。更特别地，包括用于改善添加粉末层的沉积和厚度控制的特征的重涂覆组件将是特别有益的。

技术实现要素：

本发明的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本发明而得知。

在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种限定竖直方向的增材制造机器。该增材制造机器包括：能够沿着构建方向移动的构建平台，用于支撑限定构建平面的粉末床；粉末供应组件，用于在构建平面上方提供添加粉末；以及重涂覆组件，用于在粉末床上方铺展添加粉末层。该重涂覆组件包括：支撑梁，其可沿着基本上平行于构建平面的重涂覆机方向移动；重涂覆机刀片，其可移动地联接至支撑梁；传感装置，用于测量重涂覆机刀片与构建平面之间的尖端间隙；以及刀片定位机构，其将重涂覆机刀片可操作地联接至支撑梁，用于至少部分地基于测量到的尖端间隙来调整重涂覆机刀片沿着竖直方向的位置。

在本公开的另一个示例性方面，提供了一种操作增材制造机器的重涂覆组件的方法。该方法包括使用传感装置来测量重涂覆机刀片与构建平面之间的尖端间隙，并通过使用刀片定位机构使重涂覆机刀片沿着构建方向相对于支撑梁移动来调节尖端间隙。

参考以下描述和所附权利要求书，将更好地了解本发明的这些及其他特征、方面和优势。并入并构成该说明书的一部分的附图图示了本发明的实施例，并同描述一起用来说明本发明的原理。

附图说明

在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其参考所附的附图，其中：

图1示出了根据本主题的示例性实施例的增材制造机器的示意图。

图2示出了根据本主题的示例性实施例的图1的示例性增材制造机器的构建平台的特写示意图。

图3描绘了根据本主题的示例实施例的控制器的某些部件。

图4是根据本主题的示例性实施例的可用于在图1的示例性增材制造机器中铺展添加粉末层的重涂覆组件的示意性侧视图。

图5是图3的示例性重涂覆组件的示意性主视图。

图6是根据本主题的示例性实施例的操作增材制造机器的方法。

图7是当重涂覆机刀片沿着重涂覆机方向移动时图3的示例性重涂覆组件的传感装置的输出绘图。

图8是当重涂覆机刀片沿着重涂覆机方向移动时图3的示例性重涂覆组件的传感装置的另一输出绘图。

在本说明书和附图中重复使用参考字符旨在表示本发明的相同或类似的特征或元件。

具体实施方式

现将详细参考本发明的实施例，其一个以上示例图示在附图中。每个示例通过说明的方式提供，而不应当解释为限制本发明。事实上，对于本领域技术人员来而言，显然，在不偏离本发明的范围或精神的情况下，可以在本发明中进行各种配置、修改和变型。例如，作为一个实施例的部分图示或描述的特征可以与另一个实施例一起使用，以产生又一个实施例。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变型。

文中使用的术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换地使用，以将一个部件与另一部件区分开，而不意图指明单个部件的部位或重要性。另外，术语“上游”和“下游”是指相对于移动方向的相对方向。例如，“上游”是指物体从其移动的方向，而“下游”是指物体向其移动的方向。此外，如本文所使用的，近似项，例如“近似”，“基本上”或“大约”是指在误差的百分之十范围内。

本公开大体上涉及一种增材制造机器，该增材制造机器包括能够沿着构建方向移动的构建平台和用于在构建平面上方分配添加粉末的粉末供应组件。重涂覆组件被用于将添加粉末铺展到粉末床上的构建层中。重涂覆组件包括可滑动地支撑重涂覆机刀片并沿重涂覆机方向在粉末床上方移动的支撑梁。刀片定位机构响应于传感装置来调节重涂覆机刀片的竖直位置，该传感器装置测量重涂覆机刀片与构建平面之间的尖端间隙。尖端间隙既可以沿着重涂覆机刀片的长度被测量，也可以在重涂覆机刀片沿重涂覆机方向移动时被测量，以获得平滑且水平的添加粉末层。

参照图1，将根据示例性实施例描述激光粉末床熔融系统(例如dmls或dmlm系统100)。如图所示，am系统100通常定义竖直方向v，横向方向l和横向方向t(见图5)，它们中的每一个相互垂直，从而通常定义正交坐标系。如图所示，系统100包括固定的外壳或构建区域102，该固定的外壳或构建区域102提供用于执行增材制造过程的无污染且受控的环境。在这方面，例如，外壳102用于隔离和保护系统100的其他部件。此外，外壳102可以配备有适当的保护气体流，例如氮气，氩气或另一种合适的气体或混合气体。在这方面，外壳102可以限定气体入口104和气体出口106，用于接收气体流以产生静态加压体积或动态气体流。

外壳102通常可以包含am系统100的一些或全部部件。根据示例性实施例，am系统100通常包括台110，粉末供应组件112，刮刀或重涂覆机机构114，溢流容器或储存器116和放置在外壳102内的构建平台118。此外，能量源120生成能量束122，并且射束转向设备124引导能量束122以促进如下更详细描述的am过程。这些部件中的每一个将在下面更详细地描述。

根据所示实施例，台110是刚性结构，其限定了平面的构建表面130。此外，平面的构建表面130限定了通过其可以进入构建室134的构建开口132。更具体地，根据所实施例，构建室134至少部分地由竖直壁136和构建平台118限定。值得注意的是，构建平台118能够沿着构建方向138相对于构建表面130移动。更具体地，构建方向138可以对应于竖直方向v，使得向下移动构建平台118增加了被打印的零件和构建室134的高度。当构建平台118被降低并且构建室134被填充有添加粉末142时，构建室134也可以被称为粉末床。此外，构建表面130限定了供应开口140和储存器开口144，可以通过供应开口140从粉末供应组件112供应添加粉末142，过量的添加粉末142可以通过储存器开口144进入溢流储存器116。所收集的添加粉末可选择性地被处理，以在重新使用前过滤出松散、结块的颗粒。

粉末供应组件112通常包括添加粉末供应容器150，该容器150通常包含一定量的添加粉末142，其足以用于一个或多个特定零件的一些或全部增材制造过程。此外，粉末供应组件112包括供应平台152，该供应平台152是可在粉末供应容器150内沿竖直方向移动的板状结构。更具体地，供应致动器154竖直地支撑供应平台152，并在增材制造过程中选择性地上下移动供应平台152。然而，根据替代实施例，粉末供应组件112可以是任何其他合适的装置，机构或子系统，其被配置为将添加粉末沉积在构建表面130上，构建平台118上，粉末床上或在适合于由重涂覆机机构114铺展的任何其他合适的位置处，以创建添加粉末层。

am系统100进一步包括重涂覆机机构114，重涂覆机机构114是位于构建表面130附近的刚性，横向伸长的结构。例如，重涂覆机机构114可以是硬刮刀，软刮板或辊筒。重涂覆机机构114可操作地联接至重涂覆机致动器160，重涂覆机致动器160可操作以选择性地沿构建表面130移动重涂覆机机构114。此外，平台致动器164可操作地联接至构建平台118，并且在构建过程中通常可操作地沿竖直方向移动构建平台118。尽管致动器154、160和164被示出为液压致动器，但是应当理解，根据替代实施例，可以使用任何其他类型和构造的致动器，例如气动致动器，液压致动器，滚珠丝杠线性电动致动器，或任何其他合适的垂直支撑装置。其他配置是可能的，并且在本主题的范围内。

能量源120可以包括任何已知的装置，该装置可操作以产生具有适当功率和其他操作特性的射束，以在构建过程中熔化和熔融金属粉末。例如，能量源120可以是激光器或任何其他合适的照射发射引导装置或照射装置。其他定向能量源(例如电子束枪)是激光器的合适替代品。

根据示例性实施例，射束转向设备124包括一个或多个反射镜，棱镜，透镜和/或电磁体，其与合适的致动器可操作地联接并且被布置成引导和聚焦能量束122。在这方面，例如，射束转向设备124可以是振镜扫描仪，其在激光熔化和烧结过程中移动或扫描由能量源120发射的激光束122的焦点穿过构建表面130。在这方面，能量束122可以被聚焦到期望的光斑尺寸，并被转向到与构建表面130重合的平面中的期望位置。粉末床熔融技术中的振镜扫描仪通常处于固定位置，但是其中包含的可移动的反射镜/透镜允许控制和调节激光束的各种特性。应当理解，可以使用其他类型的能量源120，其他类型的能量源120可以使用和替代射束转向设备124。例如，如果能量源120是用于引导电子束的电子控制单元，则射束转向设备124可以是例如偏转线圈。

在增材制造过程之前，可降低重涂覆机致动器160以将期望成分的粉末142(例如金属，陶瓷和/或有机粉末)供给到供应容器150中。此外，平台致动器164可将构建平台118移动到初始高位置，例如，使其与构建表面130基本齐平或共面。然后，根据选定的层增量将构建平台118降低至构建表面130下方。层增量影响增材制造过程的速度以及所制造的部件或零件170的分辨率。作为示例，层增量可以为大约10至100微米(0.0004至0.004英寸)。

然后，添加粉末在被能量源120熔融之前被沉积在构建平台118上。具体地说，供应致动器154可以升高供应平台152以推动粉末穿过供应开口140，从而将其暴露在构建表面130上方。然后重涂覆机机构114可以通过重涂覆机致动器160在构建表面130上移动，以将升高的添加粉末142水平地铺展在构建平台118上方(例如，以选定的层增量或厚度)。当重涂覆机机构114从左到右经过时(如图1所示)，任何过量的添加粉末142都通过储存器开口144掉落到溢流储存器116中。随后，重涂覆机机构114可以移回到起始位置。

因此，如本文所述和图1所示，重涂覆机机构114，重涂覆机致动器160，供应平台152和供应致动器154通常可操作以依次沉积添加粉末142或其他添加材料的层，以促进打印过程。调平的添加粉末142可以被称为“构建层”172(参见图2)，并且其暴露的上表面可以被称为构建表面130。在构建过程期间，当构建平台118被降低到构建室134中时，构建室134和构建平台118共同围绕并支撑大量的添加粉末142，以及正在构建的任何部件170。这些量的粉末通常被称为“粉末床”，并且这种特定种类的增材制造过程可以被称为“粉末床过程”。

在增材制造过程中，定向能量源120被用于熔化正在构建的部件170的二维横截面或层。更具体地，从能量源120发射能量束122，并且射束转向设备124被用于以合适的图案将能量束122的焦点174转向在暴露的粉末表面上。添加粉末142的暴露层中围绕焦点174的一小部分(在此称为“焊池(weldpool)”或“熔池(meltpool)”或“热影响区”176(在图2中最佳可见))被能量束122加热到允许其烧结或熔化、流动和固结的温度。例如，熔池176的宽度可以约为100微米(0.004英寸)。该步骤可以称为熔融添加粉末142。

构建平台118竖直向下移动该层增量，并且以相似的厚度施加另一层添加粉末142。定向能量源120再次发射能量束122，并且射束转向设备124被用于以合适的图案将能量束122的焦点174转向在暴露的粉末表面上。添加粉末142的暴露层被能量束122加热到允许其在顶层内以及在下面的先前固化的层内烧结或熔化，流动和固结的温度。重复移动构建平台118，施加添加粉末142，然后引导能量束122以熔化添加粉末142的这一循环，直到整个部件170完成为止。

增材制造机器100的操作由处理装置或控制器180控制，该处理装置或控制器180可操作地联接至控制面板(未示出)，以供用户操纵以调整增材制造过程的操作。响应于用户对控制面板或计算机程序的操纵，控制器180操作增材制造机器100的各种部件以执行制造过程。如以下关于图3更详细地描述的，控制器180可以包括存储器和微处理器(例如通用或专用微处理器)，其可操作为执行与本文描述的方法相关的编程指令或微控制代码。可替代地，控制器180可被构造为不使用微处理器，例如，使用离散的模拟和/或数字逻辑电路(例如开关，放大器，积分器，比较器，触发器，与门等)的组合来执行控制功能，而无需依赖软件。增材制造机器100的控制面板和其他部件可以经由一条或多条信号线或共享的通信总线与控制器180通信。

图3描绘了根据本公开的示例实施例的控制器180的某些部件。控制器180可以包括一个或多个计算装置180a，其可以被用于实现本文所述的方法。计算装置180a可以包括一个或多个处理器180b和一个或多个存储装置180c。一个或多个处理器180b可以包括任何合适的处理装置，例如微处理器，微控制器，集成电路，专用集成电路(asic)，数字信号处理器(dsp)，现场可编程门阵列(fpga)，逻辑装置，一个或多个中央处理单元(cpu)，图形处理单元(gpu)(例如，专用于有效地渲染图像)，执行其他专门计算的处理单元等。存储装置180c可以包括一个或多个非暂时性计算机可读存储介质，例如ram，rom，eeprom，eprom，闪存装置，磁盘等，和/或它们的组合。

存储装置180c可以包括一个或多个计算机可读介质，并且可以存储一个或多个处理器180b可访问的信息，包括可以由一个或多个处理器180b执行的指令180d。例如，存储装置180c可以存储用于运行一个或多个软件应用，显示用户界面，接收用户输入，处理用户输入等的指令180d。在一些实施方式中，指令180d可以由一个或多个处理器180b执行以使一个或多个处理器180b执行操作(例如，本文所述方法的一个或多个部分)。指令180d可以是用任何合适的编程语言编写的软件，或者可以以硬件实现。此外，和/或可替代地，指令180d可以在处理器180b上的逻辑和/或虚拟分离线程中被执行。

一个或多个存储装置180c还可以存储可以由一个或多个处理器180b检索，操纵，创建或存储的数据180e。数据180e可以包括例如有助于执行本文描述的方法的数据。数据180e可以被存储在一个或多个数据库中。一个或多个数据库可以通过高带宽lan或wan被连接到控制器180，或者也可以通过网络(未示出)被连接到控制器。可以拆分一个或多个数据库，以便使它们位于多个语言环境中。在一些实施方式中，可以从另一装置接收数据180e。

计算装置180a还可以包括通信模块或接口180f，其用于通过网络与控制器180的一个或多个其他部件或增材制造机器100进行通信。通信接口180f可以包括用于与一个或多个网络接合的任何合适的部件，包括例如发射机，接收机，端口，控制器，天线或其他合适的部件。

现在参考图4和图5，将根据本主题的示例性实施例描述可以与am系统100一起使用的重涂覆组件200。例如，重涂覆组件200可以代替如关于图1和图2所描述的重涂覆机机构114。由于重涂覆组件200，重涂覆机机构114和am系统100(其中它们被配置用于操作)之间的相似性，在图4和图5中将使用相同的参考标记来指代关于图1和图2描述的相同特征。

具体地，如图4和5中示意性所示，am系统100包括限定构建表面130的台110，可沿构建方向138移动的构建平台118以及至少部分地限定构建室134或以其他方式保持粉末床的竖直壁136。值得注意的是，这些部件以及沉积在构建室134内的添加粉末142通常可以沿着其顶面沿着竖直方向v限定构建平面202。构建平面202通常被限定为与使用重涂覆组件200在其上铺展添加粉末142的表面相对应的水平面。在这方面，在打印过程开始时(例如，在已经沉积了添加粉末142的层或已形成粉末床之前)，构建平面202可以与构建平台118的顶表面以及构建表面130共面。然而，由于在打印过程中构建平台118被降低，构建平面202可以与构建表面130和沉积的粉末床的顶表面共面。

如图所示，重涂覆组件200包括支撑梁210，该支撑梁210位于构建平面202上方并且可沿着基本上平行于构建平面202的重涂覆机方向212移动。在这方面，例如，支撑梁210可以通过机架系统214沿着竖直方向v被固定。机架系统214通常可以是适合于支撑该支撑梁210的重量、同时允许支撑梁210沿平行于构建平面202的方向移动的任何支撑系统。例如，机架系统214可以包括沿着重涂覆机方向212延伸的两个或多个主梁216。支撑梁210可以例如经由辊，滑动构件或任何其他合适的低摩擦界面滑动地联接至主梁216。am系统100可以进一步包括任何合适的驱动机构，用于沿着重涂覆机方向212移动支撑梁210以促进重涂覆过程。

仍然参考图4和图5，重涂覆组件200可以进一步包括可移动地联接至支撑梁210的重涂覆机刀片220。在这方面，重涂覆机刀片220通常被构造成相对于支撑梁210沿竖直方向v移动，以便调整或调节沿构建方向138或竖直方向v在重涂覆机刀片220的刀片尖端224和构建平面202之间测量的尖端间隙222。因此，通过调节重涂覆机刀片220的竖直位置，可以精细调整尖端间隙222，进而调整在重涂覆过程中沉积或铺展的添加粉末层的厚度。尽管重涂覆机刀片220在此处图示为例如沿着竖直方向v相对于支撑梁210滑动，应当理解，本主题的各方面旨在包括调节重涂覆的添加粉末层的厚度或均匀度的重涂覆机刀片220的任何其他运动。例如，重涂覆机刀片220可以替代地相对于构建平面202枢转，以便使刀片尖端224摆动远离或接近构建平面202。

为了促进重涂覆机刀片220和支撑梁210之间的移动，重涂覆组件200可以包括刀片定位机构230，该刀片定位机构230将重涂覆机刀片220可操作地联接到支撑梁210。在这方面，刀片定位机构230可以是被配置成用于调节重涂覆机刀片220的竖直位置的任何合适的装置，机构或系统。根据示例性实施例，控制器180可以与刀片定位机构230可操作地联接，用于控制其操作并调整重涂覆机刀片220的位置。

根据图示的实施例，刀片定位机构230包括高度调整螺栓232，该高度调整螺栓232能够可旋转，用于调节刀片尖端224和构建平面202之间的尖端间隙222。在这方面，高度调整螺栓232可以限定调节螺纹234，该调节螺纹234被接受在支撑梁210的互补孔内，使得旋转的高度调整螺栓232沿着竖直方向v移动重涂覆机刀片220。此外，刀片定位机构230可以包括马达236(例如，步进马达)，其可操作地联接至重涂覆机刀片220，用于调节尖端间隙222。根据示例性实施例，马达236可被直接定位在高度调整螺栓232上方或被安装到高度调整螺栓232。然而，根据所示的实施例，马达236使用传动带238可操作地被联接至高度调整螺栓232。

尽管刀片定位机构230被图示为高度调整螺栓232，但是应当理解，根据其他实施例，刀片定位机构230可以是任何其他合适的装置。例如，根据替代实施例，刀片定位机构230可包括一个或多个线性致动器，气动致动器，压电致动器，液压致动器或任何其他合适的致动器。

此外，应当理解，刀片定位机构230可包括任何合适数量的致动器，以实现重涂覆机刀片220相对于构建平面202的期望移动。例如，根据本主题的示例性实施例，刀片定位机构230可被配置为控制重涂覆机刀片220相对于构建平面202的高度和刀片角度中的至少一个。

例如，如图5中最佳所示，刀片定位机构230包括沿着横向方向或沿着重涂覆机刀片220的长度靠近重涂覆机刀片220的第一端242的第一致动器240(例如示为高度调整螺栓232)和靠近重涂覆机刀片220的第二端246的第二致动器244(例如示为高度调整螺栓232)。应当理解，通过使用两个致动器240、244，重涂覆机刀片220沿着竖直方向v的高度和重涂覆机刀片220相对于构建平面202的刀片角度可以被调节。具体地，如果第一致动器240和第二致动器244都以相同的速率和方向竖直地移动，则重涂覆机刀片220将在该方向上竖直地移动而刀片角度不变。相比之下，如果仅一个致动器被移动或者各致动器以不同的速率被移动，则重涂覆机刀片220的刀片角度可以被调节。

值得注意的是，为了在部件170的形成中实现改进的精度，希望具有精调和控制沉积的添加粉末层(例如，构建层172)的厚度的能力。因此，根据示例性实施例，重涂覆组件200包括传感装置250，其用于监视尖端间隙222并将反馈提供给控制器180以改善对刀片定位机构230的调整和控制。

传感装置250通常可以包括位于任何合适的位置并利用任何合适的传感技术的任何合适数量的传感器252。在这方面，例如，传感装置250可以包括一个或多个声学传感器，光学传感器，共焦传感器，电容性传感器或任何其他合适类型的距离测量装置。另外，传感装置250可包括位于任何合适位置并具有任何合适间隔的任何合适数量的传感器252，以在尖端间隙测量中实现期望的精度或分辨率水平。例如，如图5中所示，传感装置250包括沿着重涂覆机刀片220的长度间隔开的多个传感器。此外，传感器252可以被嵌入在重涂覆机刀片220内，可以被定位在重重涂覆机刀片220的后端或前端上，或可以被安装到重涂覆机刀片220或被安装在am系统100内的另一个位置上，以实现期望的测量。

通常，重涂覆组件200可被配置为在支撑梁210沿着重涂覆机方向212的整个运动中，确保重涂覆机刀片220相对于构建平面202维持期望的尖端间隙222和期望的刀片角度。在这方面，例如，传感器252可以在重涂覆阶段之前开始进行测量，以提供关于重涂覆机刀片220相对于构建平面202的位置和取向的反馈。然后刀片定位机构230可以使用致动器240、244来如所期望的调节重涂覆机刀片220的初始位置。

此外，重涂覆组件200可被配置为当支撑梁210沿着重涂覆机方向212移动时监视尖端间隙222。在这方面，例如，当尚未沉积添加粉末时，支撑梁210可沿着重涂覆机方向212移动以进行错误的重涂覆阶段。当重涂覆机刀片220沿着重涂覆机方向212移动时，传感器252可以测量尖端间隙222，以确定随着重涂覆机阶段的尖端间隙222是否存在任何变化。控制器180可以记录从传感器252接收到的数据，并且可以使用该数据来操作刀片定位机构230，以在随后的重涂覆阶段期间调节重涂覆机刀片220的位置以获得平滑的添加粉末层。尽管本文描述了重涂覆组件200的示例性实施例，但是应当理解，可以在不脱离本主题范围的前提下，根据替代实施例可以进行各种变型和修改。

现在，已经根据本主题的示例性实施例描述了增材制造机器100和重涂覆组件220的构造和配置，提供了一种用于操作增材制造机器的重涂覆组件的示例性方法300。方法300可被用于操作增材制造机器100的重涂覆组件220或任何其他增材制造机器中的任何其他合适的重涂覆组件。应当理解，本文讨论示例性方法300仅仅是为了描述本主题的示例性方面，而不是为了限制。

现在参考图6，方法300包括，在步骤310处，使用支撑梁将重涂覆机刀片支撑在增材制造机器的构建平面上方。继续上面的示例，重涂覆机刀片220可以可移动地联接至支撑梁210，该支撑梁由机架系统214竖直地支撑并且可以沿着水平方向移动。值得注意的是，支撑梁210和重涂覆机刀片220的水平横扫运动将添加粉末142分布或平滑到期望厚度的构建层172中。可能需要校准重涂覆组件200以确保重涂覆机刀片220移动，使得随后铺展的构建层172具有期望的厚度和均匀度。步骤320和330通常可以直接执行这样的校准过程。

具体地，步骤320包括使用传感装置(例如沿着重涂覆机刀片的长度定位的一个或多个光学或声学传感器)来测量重涂覆机刀片与构建平面之间的尖端间隙。在这方面，传感装置250的传感器252可被用于测量沿着重涂覆机刀片220的长度的各个位置处的尖端间隙222。在重涂覆机阶段之前静止时以及在沿着重涂覆机方向212移动时，这样的测量可被用于检测重涂覆机刀片220的未对准。此外，传感装置250可以确保尖端距离222(如果水平)是期望的厚度，并且可以促进重涂覆机刀片220的相应调节。步骤330包括通过使用刀片定位机构(例如一个或多个线性致动器)，使重涂覆机刀片沿着构建方向相对于支撑梁移动来调节尖端间隙。在这方面，刀片定位机构可以调节重涂覆机刀片220相对于构建平面202的高度，角度或取向。

值得注意地，根据示例性实施例，当在开始重涂覆阶段之前重涂覆机刀片220是静止时，可以执行步骤320和330。替代地，或除了这种静态测量之外，传感装置250和刀片定位机构230可主动提供关于重涂覆机刀片220的位置和取向的反馈，并在重涂覆机刀片220沿着粉末床移动时(例如，当支撑梁210沿着重涂覆机方向212移动时)调节重涂覆机刀片220的位置。具体地，方法300可以包括：当支撑梁沿着重涂覆机方向移动时，测量尖端间隙；确定沿着重涂覆机方向的尖端间隙和变化；以及通过移动重涂覆机刀片来调节尖端间隙，以沿着重涂覆机方向维持恒定的尖端间隙。

值得注意的是，传感装置250可用于确定尖端间隙222或重涂覆机刀片220的高度和取向之外的其他目的。例如，方法300可进一步包括在步骤340处使用传感装置确定重涂覆机刀片或构建平台已翘曲。在这方面，通常假定构建平面202和重涂覆机刀片220均是基本上笔直的或平面的。因此，如果相邻的传感器252测量到基本上不同的尖端间隙222，则这可能指示构建平台118或重涂覆机刀片220已经翘曲，例如形成凹坑(divot)或其他会影响打印过程的变形。当传感装置确定发生了这种翘曲或变形时，可以在继续打印操作之前向操作者提供通知以检查和/或修理零件。

现在简要地参考图7和8，示出了用于方法300的示例性实施方式的传感装置250(例如，多个间隔开的传感器252)的输出。在这些绘图中的每一个中，y轴对应于由多个传感器252中的每个传感器测量的尖端间隙222，而x轴对应于重涂覆机方向212。因此，如果所有传感器沿着重涂覆机方向检测到相同的尖端间隙(例如，每个绘图线都是水平且紧密分组的)，则这可能指示为正确校准的重涂覆组件200。相反，如果绘图线全部对齐且紧密分组，但沿着重涂覆机方向向下或向上倾斜(如图7所示)，则这可能指示应升高或降低重涂漆机刀片220(同时维持刀片角度)以补偿支撑梁210沿重涂覆机方向212移动时的倾斜，或者需要将构建平台118校准为沿着重涂覆机方向212是平坦的(例如，提供在校准过程中补偿重涂覆机刀片220倾斜的另一种方法。)

现在参考图8，当绘图线间隔开或未紧密分组时，这可能指示刀片相对于构建平面202成一定角度。在这种情况下，应移动一个致动器240、244以调节刀片角度，而另一个致动器保持固定。最后，如果绘图线沿着重涂覆机方向间隔开并倾斜(未显示)，则可能需要操作致动器242、244中的一个以使沿着重涂覆机刀片220的长度的间隙均匀，然后操作两个致动器242、244以调平沿着重涂覆机方向212的间隙。应当理解，这些示例性绘图和未对准状态仅是示例性的。重涂覆组件220和方法300的各方面可以被用于检测其他错误，解决其他打印问题以及以其他方式促进改进的重涂覆过程。

图6描绘了出于说明和讨论的目的以特定顺序执行的步骤。使用本文提供的公开内容，本领域普通技术人员将理解，在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以以各种方式来改编，重新布置，扩展，省略或修改本文所讨论的任何方法的步骤。此外，尽管以增材制造机器100和重涂覆组件220为例说明了方法300的各方面，但是应当理解，这些方法可以被应用于任何其他合适的增材制造机器中的重涂覆处理。

本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本发明的可专利范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言相同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他示例意图落入权利要求的范围内。

本发明的进一步方面通过以下条项的主题提供：

1.一种限定竖直方向的增材制造机器，所述增材制造机器包括：构建平台，所述构建平台能够沿着构建方向移动，用于支撑限定构建平面的粉末床；粉末供应组件，所述粉末供应组件用于在所述构建平面上方提供添加粉末；和重涂覆组件，所述重涂覆组件用于在所述粉末床上铺展添加粉末层，所述重涂覆组件包括：支撑梁，所述支撑梁能够沿着基本上平行于所述构建平面的重涂覆方向移动；重涂覆机刀片，所述重涂覆机刀片可移动地联接至所述支撑梁；传感装置，所述传感装置用于测量所述重涂覆机刀片与所述构建平面之间的尖端间隙；以及刀片定位机构，所述刀片定位机构将所述重涂覆机刀片可操作地联接至所述支撑梁，用于至少部分地基于测量到的尖端间隙来调整所述重涂覆机刀片沿着所述竖直方向的位置。

2.根据任何在前条项的增材制造机器，其中所述支撑梁沿着所述竖直方向被机架系统固定。

3.根据权任何在前条项的增材制造机器，其中所述刀片定位机构包括：一个或多个线性致动器、气动致动器、压电致动器或液压致动器。

4.根据权任何在前条项的增材制造机器，其中所述刀片定位机构包括：马达，所述马达可操作地联接至所述重涂覆机刀片，用于调节刀片尖端与所述构建平面之间的所述尖端间隙。

5.根据任何在前条项的增材制造机器，其中所述刀片定位机构进一步包括：高度调整螺栓，所述高度调整螺栓能够可旋转，用于调节所述刀片尖端与所述构建平面之间的所述尖端间隙；以及传动带，所述传动带将所述马达可操作地联接至所述高度调整螺栓。

6.根据任何在前条项的增材制造机器，其中所述刀片定位机构包括：第一致动器，所述第一致动器靠近所述重涂覆机刀片的第一端可操作地联接至所述重涂覆机刀片；和第二致动器，所述第二致动器靠近所述重涂覆机刀片的第二端可操作地联接至所述重涂覆机刀片。

7.根据任何在前条项的增材制造机器，其中所述刀片定位机构控制所述重涂覆机刀片沿着所述竖直方向的高度以及所述重涂覆机刀片相对于所述构建平面的刀片角度。

8.根据任何在前条项的增材制造机器，其中所述传感装置包括光学传感器。

9.根据任何在前条项的增材制造机器，其中所述传感装置包括声学传感器。

10.根据任何在前条项的增材制造机器，其中所述传感装置包括沿着所述重涂覆机刀片的长度间隔开的多个传感器。

11.根据任何在前条项的增材制造机器，其中所述传感装置被配置用于当所述支撑梁沿着所述重涂覆机方向移动时监视所述尖端间隙。

12.一种操作增材制造机器的重涂覆组件的方法，所述方法包括：使用传感装置来测量重涂覆机刀片与构建平面之间的尖端间隙；以及通过使用刀片定位机构使所述重涂覆机刀片沿着构建方向相对于支撑梁移动来调节所述尖端间隙。

13.根据任何在前条项的方法，其中调节所述尖端间隙包括：使用所述支撑梁将重涂覆机刀片支撑在所述增材制造机器的所述构建平面上；以及当所述重涂覆机刀片沿着所述构建方向移动时，调节所述尖端间隙，以减小测量到的尖端间隙与期望的尖端间隙之间的差异。

14.根据任何在前条项的方法，其中测量所述尖端间隙包括：在沿着所述重涂覆机刀片的长度的第一位置处获得第一尖端间隙；以及在沿着所述重涂覆机刀片的所述长度的第二位置处获得第二尖端间隙，并且其中，调节所述尖端间隙包括改变所述重涂覆机刀片相对于所述构建平面的刀片角度。

15.根据任何在前条项的方法，其中调节所述尖端间隙包括：选择性地操作第一致动器，所述第一致动器靠近所述重涂覆机刀片的第一端可操作地联接至所述重涂覆机刀片；和选择性地操作第二致动器，所述第二致动器靠近所述重涂覆机刀片的第二端可操作地联接至所述重涂覆机刀片。

16.根据任何在前条项的方法，其中测量所述尖端间隙包括：使用多个传感器，在沿着所述重涂覆机刀片的长度的多个位置处测量所述尖端间隙。

17.根据任何在前条项的方法，进一步包括：使用所述多个传感器来确定所述重涂覆机刀片或构建平台已翘曲。

18.根据任何在前条项的方法，进一步包括：当所述支撑梁沿着重涂覆机方向移动时，测量所述尖端间隙；确定所述尖端间隙沿着所述重涂覆机方向变化；以及通过移动所述重涂覆机刀片来调节所述尖端间隙，以沿着所述重涂覆机方向维持恒定的尖端间隙。

19.根据任何在前条项的方法，其中所述传感装置包括光学传感器或声学传感器。

20.根据任何在前条项的方法，其中所述刀片定位机构包括：一个或多个线性致动器、气动致动器、压电致动器或液压致动器。