CN105873698B - 三维制品的增材制造及执行所述方法的计算机程序 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于通过连续沉积熔合在一起的粉末材料的单独的层以形成制品的三维制品的形成方法，该方法包括在支撑面的第二部分上沉积粉末材料的层时对支撑面的第一部分进行加热的步骤。

Description

三维制品的增材制造及执行所述方法的计算机程序
技术领域
本发明涉及用于通过连续熔合粉末材料的单独的层的三维制品的增材制造(additive manufacturing)的方法。
背景技术
无模制造(freeform fabrication)或增材制造是用于通过连续熔合施加于工作台的所选部分的粉末层来形成三维制品的方法。在US2009/0152771中公开了根据此技术的方法和装置。
增材制造装置可包括：工作台，在其上形成三维制品；粉末分散器或者粉末分配器，被配置为在工作台上铺设薄层的粉末以用于形成粉末床(power bed)；高能量束，用于将能量传递到粉末从而发生粉末的熔合；用于控制高能量束在粉末床上释放能量的元件，用于通过熔合粉末床的一部分来形成三维制品的横截面；以及控制计算机，其中，存储了关于三维制品的连续横截面的信息。通过连续熔合由粉末分配器连续沉积的连续形成的横截面的粉末层来形成三维制品。
在增材制造技术中，最重要的是短的制造时间以及高质量的成品。然而，问题是减小制造时间会降低所生产的三维制品的材料性能。
发明内容
本发明的目的是提供减小制造时间同时提高或者至少保持所制造的三维制品的材料性能的方法。
通过根据权利要求1的方法中的特征实现上述目的。
在本发明的第一方面中，提供了一种用于通过连续沉积熔合在一起的粉末材料的单独的层以形成制品的三维制品的形成方法。该方法包括以下步骤：使用粉末分配器在支撑面的顶部沉积粉末材料的新层；以及在沉积所述粉末材料的新层时对所述粉末材料的新层和/或所述支撑面进行加热。
如果在粉末施加过程中应用了加热，则可减小或消除在最后施加的粉末与熔合过程之间加热的需求。
如果就在待分配的粉末前方执行对先前的层或支撑面的局部加热，则先前的层将达到预定的最小温度，随后施加在先前的层或支撑层上的粉末可***结，即，如果来自先前的层或者支撑层的热量足够高，则在先前的层或者支撑层上待分配的新的粉末层可轻微与先前的层或者支撑层粘结和/或在新的粉末层中的粉末颗粒可以互相粘结。当完成新的粉末层时，这可减小或者完全消除了后面预热的需求。***结也可以降低熔合温度。这是因为就在待分配粉末前方的局部加热将温度升高，该温度将使新的粉末层进行***结。与加热全部粉末层相比，输入到该局部区域的功率(其可以是与待分配的粉末相隔预定的距离的具有预定厚度的线)可低于或者远低于烧结温度。另一个优点是只要完成粉末分配就会发生熔合过程，与第一次分配全部新的粉末层相比该过程更快，并且随后执行对新的粉末层的预热。
在本发明的又一示例性实施方式中，对粉末材料的新层加热以在熔合粉末材料的层之前保持在预定的温度区间。
该实施方式的优点是通过将预定的电力输入施加于新的粉末层，可将可能***结的新施加的粉末层的温度保持在所需的温度区间。
在又一示例性实施方式中，用于熔合粉末材料以形成三维制品的能量束和用于加热支撑面和/或粉末材料的新层的能量束是相同的能量束。
与现有技术的方法相比，本实施方式的优势在于加热粉末层并且随后由同样一个能量源执行对相同粉末层的熔合处理减小了制造时间。
在本发明的另一示例性实施方式，用于预热的能量束以及用于熔合的能量束是多个束。
本实施方式的优势是可用第一数量的能量束执行加热处理，并且随后可使用第二数量的能量束执行熔合处理。第一数量可以小于、等于或者大于第二数量。
在本发明的又一示例性实施方式中，在至少第二能量束对粉末材料的新层进行加热时，至少第一能量束对支撑面进行加热。
该实施方式的优势是可对支撑层和粉末材料的新层进行同步并且独立的加热。
在又一示例性实施方式中，当将能量束从加热支撑面移动到加热粉末材料的新层时切断能量束，反之亦然。
如果单个能量束被用于加热支撑层或者先前的粉末层以及粉末材料的新层，则当能量束通过粉末分配器上方时可切断能量束以消除粉末分配器的不必要的热量，其可导致粉末颗粒与其发生不期望的附着。
在本发明的又一示例性实施方式中，第一能量束是第一类型的能量束并且第二能量束是第二类型的能量束。
根据本发明的另一方面，提供了一种程序要素。所述程序要素被配置和布置为当在计算机上执行所述程序要素时实施用于通过连续沉积熔合在一起的粉末材料的单独的层以形成制品的三维制品的形成方法。该方法包括以下步骤：使用粉末分配器在支撑面的顶部沉积粉末材料的新层；并且在沉积所述粉末材料的新层时对所述粉末材料的新层和/或所述支撑面进行加热。
根据本发明的另一方面，一种非临时性计算机程序产品，包括至少一种非临时性计算机可读存储介质，所述非临时性计算机可读存储介质具有嵌入其中的计算机可读程序代码部分。根据各种实施方式，计算机可读程序代码部分包括：被配置用于使用粉末分配器在支撑面的顶部沉积粉末材料的新层的可执行部分；以及被配置用于在沉积所述粉末材料的新层时对所述粉末材料的新层和/或所述支撑面进行加热的可执行部分。
上述某个实施方式的优点是利用可以是激光束第一类型对非烧结的粉末进行加热可能更合适以及利用可以是电子束第二类型对先前的层进行加热可能更合适。
从附图和下文中所公开的各种实施方式中，本发明的其它优点可以是显而易见的。
在本文中所描述的所有示例以及示例性实施方式在本质上都是非限制性的，并且因此不应该被解释为限制本文所描述的本发明的范围。更进一步，即使在相对于特定的示例性实施方式时，本文所描述的优点也不应当必须以限制的方式进行解释。
附图说明
在已经这样概括性地描述了本发明之后，现在将参照无需按比例绘制的附图进行描述，并且附图中：
图1A示出构建箱(build tank)的示例性实施方式的透视图，其中，可实现本发明的加热构思同时构建三维制品的第一示例性实施方式；
图1B示出构建箱的示例性实施方式的透视图，其中，可实现本发明的加热构思同时构建三维制品的第二示例性实施方式；
图1C示出构建箱的示例性实施方式的透视图，其中，可实现本发明的加热构思同时构建三维制品的第三示例性实施方式；
图2示出用于根据现有技术生产三维产品的装置的示意性视图。
图3是根据各种实施方式的示例性***1020的框图；
图4A是根据各种实施方式的服务器1200的示意性框图；以及
图4B是根据各种实施方式的示例性移动设备1300的示意性框图。
具体实施方式
现在，将参照附图更完整地描述本发明的一些实施方式，其中，展示了本发明的一些而非所有的实施方式。实际上，本发明的各种实施方式可以通过多种不同的形式来体现，并且不应理解为限于在本文中所阐述的实施方式；相反，所提供这些示例实施方式是为了使本公开满足能够可适用的法律要求。除非另有定义，否则在本文中使用的所有技术和/或科学术语具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的意义相同的涵义。除非另有所指，否则在本文中使用的术语“或者”是可替代的以及连接的关系两者。贯穿整个附图，相同的数字标号指代相同的元件。
更进一步地，为了帮助理解本发明，如下定义了多个术语。本文中所定义的术语具有如通常通过在与本发明相关的领域的普通技术人员的理解的含义。如“一”，“一个”和“该”的术语不意图仅指单数的实体，而是包括用于说明的特定的实施方式的一般类别。除非在权利要求中指出，本文的术语用于描述本发明的具体实施方式，但它们的使用并不限定本发明。
在本文中使用的术语“三维结构”等通常指的是意图用于特定目的打算或者实际制作的(例如，结构材料或多种材料的)三维结构。例如，可通过借助三维CAD***来设计这种结构。
如本文中各个实施例中使用的术语“电子束(electron beam)”是指任何带电粒子束。带电粒子束的源可以包括电子枪，线性加速器等。
图2示出了其中可执行根据本发明的方法的无模制造或者增材制造装置21的实施方式。
装置21包括电子束枪6；偏转线圈7；两个粉末料斗(power hopper)4、14；构建平台2；构建箱10；粉末分配器28；粉末床5；以及真空室20。
真空室20能够凭借或者通过真空***保持真空环境，该***可以包括涡轮分子泵、涡旋泵、离子泵以及一个或多个阀，它们对本领域的技术人员来说是公知的，并且因此不需要在上下文中进一步解释。由控制单元8控制真空***。
电子束枪6产生用于将在构建平台2上所提供的粉末材料熔化或者熔合在一起的电子束。电子束枪6的至少一部分可被设置在真空室20中。控制单元8可以用于控制和管理从电子束枪6发射的电子束。至少一个聚焦线圈(未示出)、至少一个偏转线圈7、用于散光校正(astigmatic correction)的可选线圈(未示出)和电子束电源(未示出)可以电连接到控制单元8。在本发明的示例性实施方式中，电子束枪6产生具有大约15-60kV的加速电压以及具有3-10Kw的范围内的光束功率的可聚焦的电子束。当通过用能量束逐层将粉末熔合来构建三维制品时，在真空室中的压力可以是10-3mbar或者更小。
粉末料斗4、14包括在构建箱10中的构建平台2上提供的粉末材料。例如，粉末材料可以是纯金属或金属合金，例如钛、钛合金、铝、铝合金、不锈钢、钴铬合金镍基超合金等。
粉末分配器28被布置成将粉末材料的薄层铺设在构建平台2上。在工作周期中，构建平台2将相对于在真空室的固定点逐步降低。为了能够进行这种移动，构建平台2在本发明的一个实施方式中被布置为沿垂直方向，即在由箭头P指示的方向上是可移动的。这意味构建平台2在初始位置开始，在该初始位置铺设了所需厚度的第一粉末材料的层。例如，用于降低构建平台2的方法可以是通过配备有齿轮的伺服发动机调整螺钉等。伺服发动机可以被连接到控制单元8。
可以将电子束引导至构建平台2上，使得第一粉末层在所选定的位置熔合以形成三维制品3的第一横截面。通过由控制单元8给出的指令将光束引导至构建平台2上。在控制单元8中存储有如何控制三维制品的各层的电子束的指令。可在构建平台2上构建三维制品3的第一层，其在粉末床5中或者在可选的起始板16上是可移除的。起始板16可被直接布置在构建平台2上或者被布置在粉末床5的顶部，该粉末床被设置在构建平台2上。
在完成第一层之后，即，对粉末材料进行熔合以形成三维制品的第一层之后，在构建平台2上设置第二粉末层。在某些实施方式中，优选地按照与之前的层相同的方式分布第二粉末层。然而，有可能存在在相同的增材制造机中的用于将粉末分布在工作台上的可替代方法。例如，可经由或者借助第一粉末分配器28来提供第一层，可由另一个粉末分配器提供第二层。根据来自控制单元8的指令自动改变粉末分配器的设计。粉末分配器28是单个耙子(rake)***的形式，即，其中一个耙子可以抓住从左侧粉末料斗4和右侧粉末料斗14两者掉落的粉末，这种耙子可改变设计。
在将第二粉末层分布在构建平台之后，能量束被引导至工作台使得第二粉末层在所选定的位置熔合以形成三维制品的的第二横截面。在第二层中熔合的部分可与第一层的熔合的部分结合。不仅通过熔化最上层中的粉末，而且还通过直接再熔化最上层下方的层的至少一部分的厚度来将第一层和第二层中熔合的部分熔化到一起。
在使用电子束的情况下，有必要考虑当电子撞击粉末床5时在粉末中产生的电荷分布。电荷分布的密度取决于下列参数：光束电流、电子速度(其由加速电压给定)、光束扫描速度、粉末材料和粉末的导电性，即，主要是粉末颗粒之间的导电性。后者依次是几个参数的函数(function)，如温度、烧结度和粉末粒径/粒度分布。
因此，对于给定的粉末，即，具有一定粒径分布的某些材料的粉末，并且对于给定的加速电压，通过改变光束电流(并因此改变光束功率)和光束扫描速度可能影响电荷分布。
通过以控制的方式改变这些参数，可通过升高粉末的温度逐步增大粉末的导电率。高温的粉末获得相当高的导电率，由于电荷很快可以扩散到很大的区域，因此这导致较低密度的电荷分布。如果在预加热处理过程中允许轻微烧结粉末，则这种效果会得到增强。当导电率变得足够高时，具有预定值的光束电流和光束扫描速度的粉末可以熔合在一起，即，熔化或完全烧结。
在另一个实施方式中，激光束可被用于熔化或熔合粉末材料。在这种情况下，可以在光束路径中使用可倾斜的反射镜，以使激光束偏转到预定位置。
图1A示出构建箱的示例性实施方式的透视图，其中可实现本发明的加热构思同时构建三维制品的第一示例性实施方式。构建箱包括可根据箭头P上下可移动的构建平台2以及粉末分配器28。所示的构建箱10的内部的构建平台2具有矩形形状，显然构建箱可以具有任何期望的形状。在图1A中，粉末分配器28将新的粉末层施加到之前部分熔合的粉末层上。
在图1A中，当施加新的粉末层时存在本质上不同的三个区域。由A表示的第一区域是新的粉末层的上表面。由B表示的第二区域是之前部分熔合的粉末层的上表面。由108表示的第三区域是分布在第二区域B的顶部的待分布的粉末。
根据本发明，通过能量束对在第一区域A中的新的粉末层进行加热，同时粉末层被施加到先前部分熔合的粉末层的顶部。施加全部粉末层需要时间。在该时间段，粉末层的温度可降低到预定的最小温度之下。这可能需要在发生熔合之前对粉末层进行预热。可在粉末分布期间完成对新施加的粉末层的加热，而不是等到全部粉末层已经被施加到先前部分熔合的粉末层的顶部。在图1A中，能量束加热在区域A中的新的粉末层，这种加热是由线104表示的。当在施加粉末层的过程中对粉末层进行加热时，当完成粉末层的任何所需的附加的加热可以被减小或者完全消除，用于达到熔合新层的预定的温度区间。可通过相同的能量源执行加热，因为其稍后被用于在所选定的位置熔合粉末层。在另一个实施方式中，单独的加热源被用于加热，并且另一个源被用于熔合粉末材料。加热源可以是激光源、电子束源、IR源或电阻加热源。用于熔合粉末材料的源可以是激光源和/或电子束源。
在图1A中，由线104所表示的新施加的粉末层的加热被设置成与粉末分配器28相隔预定的距离d。距离d是距离粉末分配器的加热点的安全距离。如果粉末材料的加热太靠近粉末分配器，则粉末分配器自身可被加热到非预期的高温，这将使得粉末材料粘在粉末分配器上。在图1A中，由直线104表示该加热。然而，可以使用任何方式表示对第一区域A的加热，诸如预定长度的随机分布的扫描线或曲折形成的加热线。在示例性实施方式中，可以对在该第一区域A中的新施加的粉末层进行温度测量，并且在温度最低的区域该加热可被优化。可以通过对温度敏感的摄像机(例如IR摄像机)来进行温度测量。来自IR摄像机的IR图像可被转换成第一区域A的二维温度图。可由控制单元指示加热源以在预定的位置应用预定的加热粉末，以便尽可能达到在第一区域A中的新的粉末层的均匀的表面温度。在示例性实施方式中，新的粉末层的温度被升高到足以烧结新的粉末层，即，用于在新的粉末层中将粉末颗粒粘结在一起和/或将新的粉末层粘结到底层，但是没有高到可以创建粉末颗粒的熔合的温度。
当保持新的粉末层的预定的温度区间时，熔合过程可以是更有预测性的。如果其中保持新的粉末层的温度被设定在刚好低于熔点的温度区间内，则需要熔化新的层的能量以及重新熔化之前的层的足够部分的能量是更可预测的。出于这个原因，可以实现三维制品的凝固部分的更均匀的和可预测的微观结构。
随粉末施加过程的进行，新的粉末层的加热位置可以与粉末分配器28的移动同步，以保持跟踪粉末分配器28的位置，并且还保持对第一区域A的不断增加的区域的跟踪。在图1A至图1C中，粉末分配器28在箭头50的方向上移动。
在另一个实施方式中，多个能量束可被用于加热新粉末层的第一区域A。多个束可以是相同的类型，即，多个激光束或多个电子束。在另一个实施方式中。多个能量束可以是不同类型的，即，一个或多个激光束以及一个或多个电子束。
图1B示出构建箱的示例性实施方式的透视图，其中，可实现本发明的的加热构思同时构建三维制品的第二示例性实施方式。
构建箱包括与在图1A中所示的构建箱的相同的特征。但是加热构思则在某种程度上与关于图1A中所公开的不同。此处，在图1B中，不仅通过在图1A中由线104表示的至少一个能量束对第一区域A中新施加的粉末层进行加热，并且还通过由110表示的至少一个能量束对第二区域B中新施加的粉末进行加热。
在施加新的粉末层之前，第二区域B可被加热到预定的温度区间从而使新的粉末层***结，即，温度区间可以足够高使得新的粉末层中的粉末颗粒轻微粘结到底层和/或轻微地相互粘结，但是足够低以禁止粉末颗粒将被熔合/被熔化。
可以以与包括待分布的粉末的第三区域108间隔图1B中的安全距离“e”使用至少一个能量束对第二区域B进行加热。安全距离e可被设定为在其被施加到之前部分熔化的粉末层的顶部之前，禁止待分配的区域108中的粉末***结。
在示例性实施方式中，可使用第一能量束源加热第一区域A以及使用第二能量束源加热第二区域B。第一能量束源和第二能量束源可以是相同类型或者不同类型，即，第一能量束源可以是激光束源并且第二能量束源可以是电子束源。在其它实施方式中，第一能量束源和第二能量束源可以是相同的类型，即激光束源或者电子束源。
在又一示例性实施方式中，可使用多个能量束源加热第一区域以及可使用多个能量束源加热第二区域。
在又一示例性实施方式中，可使用同一个能量束源加热第一区域和第二区域，即，可使用单个能量束源加热粉末分配器28的两侧。在该实施方式中，优选的是切断能量束源，在粉末分配器通过时用于禁止粉末分配器和在粉末分配器28的表面部分尚未分配的粉末的不必要的温度上升。在另一实施方式中，能量束可以被全部散焦，同时在粉末分配器通过时用于消除或至少减小能量束对粉末分配器和未施加的粉末的影响。当能量束处于用于加热的理想位置时，可将能量束聚焦到预定的电平，用于将第一区域A或第二区域B分别加热到理想的电平。当使用单个能量束对第一区域和第二区域加热时，能量束的位置可与粉末分配器28的位置同步以保持对粉末分配器的位置的跟踪，并且在粉末分配器向前移动时允许能量束获知不断变化的第一区域和第二区域的大小。
如在图1A中一样，在图1B中，由直线104、110表示加热。然而，可以使用任何方式表示对区域A、B的加热，如预定的长度的随机分布的扫描线或曲折形成的加热线。
图1C示出了构建箱10的示例性实施方式的透视图，其中，可实施本发明的加热构思的第三示例性实施方式同时构建三维制品。
在根据本发明的加热构思的第三个示例性实施方式中，仅在还没有施加粉末的第二区域B中执行加热。如在图1B所示，在待分配的粉末与第二区域的加热线110之间存在安全距离e。使用安全距离e的原因与在图1B中已经解释的原因一样。可将第二区域加热到允许新的粉末层在其被施加在加热表面时***结的足够高的预定的温度区间。在另一个实施方式中不允许粉末***结，即，针对待分配的粉膜材料的类型选择低于***结温度的温度区间。不允许该温度太高使得粉末颗粒将被熔合。当在之前部分熔合的层上完成新的粉末层并且其温度降到预定的温度区间之内时，将在以下步骤中发生颗粒的熔合。
在一个示例性实施例中，用于熔合粉末层的能量束可以与用于加热第一区域或第二区域中的至少一个的能量束源相同。
如在图1B中一样，在图1C中，由直线110表示加热。然而，可以使用任何方式表示对该区域B的加热，如预定长度的随机分布的扫描线或曲折形成的加热线。
在根据本发明的各种示例性实施方式中，***结或烧结粉末材料意味着粉末颗粒与彼此松散地粘结。所述粘结的强度很弱，因此被烧结在一起的粉末颗粒之后尤其会通过振动和/或粉末***的方式而分离。
在本发明的其它方面中，提供了一种程序要素(program element，程序元件)，该程序要素被布置和配置为当在计算机上执行该程序要素时实施用于通过连续沉积熔合在一起的粉末材料的单个层从而形成制品的形成三维制品的方法。该程序可以被安装在计算机可读存储介质上。计算机可读存储介质可以是本文中其他地方描述的控制单元8或其它独立且不同的控制单元，或者其它如期望并公知的类似设备。可包括嵌入在其中的计算机可读程序代码部分的计算机可读存储介质和程序单元还可包括在非临时性计算机程序产品内。本文中其他地方提供这方面的进一步的细节。
如所提及的，可以以各种方式来实现本发明的各种实施方式，包括作为非临时性计算机程序产品。计算机程序产品可以包括非临时性计算机可读存储介质，其存储应用程序、程序、程序模块、脚本、源代码、程序代码、目标代码、字节代码、编译代码、解释代码、机器代码，可执行指令等(在本文中也可以称为可执行的指令、用于执行的指令、程序代码，和/或在本文中可互换使用的类似的术语)。这种非临时性计算机可读存储介质包括所有的计算机可读介质(包括易失性和非易失性介质)。
在一个实施方式中，易失性计算机可读存储介质可包括软盘、柔性盘、硬盘、固态存储器(SSS)(例如，固态驱动器(SSD)、固态存储卡(SSC)、固态模块(SSM))、企业闪存驱动器、磁带，或任何其他非短暂磁介质等。非易失性计算机可读存储介质还可以包括穿孔卡、纸带、光学标记片(或具有孔或其他光学可识别标记的图样的任何其它物理介质)、光盘只读存储器(CD-ROM)、可光盘可重写光盘(CD-RW)、数字多功能盘(DVD)、蓝光光盘(BD)，任何其它非短暂光介质等。这种非易失性计算机可读存储介质还可以包括只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存存储器(例如，串行，NAND，NOR和/或类似物)、多媒体存储器卡(MMC)、安全数字(SD)存储卡、智能媒体卡、压缩闪存卡(CF)卡、记忆棒等。此外，非易失性计算机可读存储介质还可以包括导电桥接随机存取存储器(CBRAM)、相变随机存取存储器(PRAM)、铁电随机存取存储器(FeRAM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、磁阻随机存取存储器(MRAM)、电阻随机存取存储器(RRAM)，硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅存储器(SONOS)、浮动结栅极的随机存取存储器(FJG RAM)、千足虫存储器、赛道存储器等。
在一个实施方式中，易失性计算机可读存储介质可以包括随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、快速页模式的动态随机存取存储器(FPM DRAM)、扩展数据输出动态随机存取存储器(EDO DRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)、双数据率同步动态随机存取存储器(DDR SDRAM)、双数据率类型两个同步动态随机存取存储器(DDR2SDRAM)、双数据速率型三同步动态随机存取存储器(DDR3SDRAM)、Rambus动态随机存取存储器(RDRAM)、双床晶体管RAM(TTRAM)、晶闸管的RAM(T-RAM)、零电容器(Z-RAM)、Rambus直插式存储器模块(RIMM)、双列直插存储器模块(DIMM)、单列直插存储器模块(SIMM)、视频随机存取存储器的VRAM、高速缓冲存储器(包括各种级别)、快闪存储器、寄存器存储器等。应当理解，当实施方式被描述为使用计算机可读存储介质时，除了上述的计算机可读存储介质，也可用其它类型的计算机可读存储介质替代或者使用。
应当理解，如已在本文其它地方描述的，本发明的各种实施方式还可以被实现为方法、装置、***、计算设备、计算实体等。因此，本发明的实施方式可以采取执行存储在计算机可读存储介质上以执行特定步骤或操作的指令的装置、***、计算设备、计算实体等的形式。然而，本发明的实施方式还可以采取执行某些步骤或操作的完全硬件实施方式的形式。
参考示出装置、方法、***和计算机程序产品的框图和流程图在以下描述各种实施方式。但是应当理解，可以分别由计算机程序指令部分地执行任何框图和流程图的说明的每个块，如在计算***的处理器上执行的逻辑步骤或操作。这些计算机程序指令可以被加载到计算机，诸如专用计算机或其它可编程数据处理装置，以产生专门配置的机器，使得在计算机或其他可编程数据处理设备上执行的指令可执行在流程图的一个块或多个块中的指定的功能。
这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读存储器中，可以引导计算机或其它可编程数据处理装置以特定方式起作用，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括用于实现在流程图的一个块或多个块中指定的功能的计算机可读指令的制造制品。该计算机程序指令还可以被加载到计算机或其它可编程数据处理装置以使将在计算机或其它可编程装置上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，使得在计算机上执行的指令或其它可编程设备用于实现在流程图方框中指定的功能的提供操作。
相应地，框图和流程图的示图的块支持用于执行指定功能的各种组合，用于执行指定功能的操作和用于执行指定功能的程序指令的组合。还应该理解的是，可以由执行指定的功能或操作的专用目的的基于硬件的计算机***或专用硬件和计算机指令的组合来实现在框图和流程图中示出的每个块以及在框图和流程图的示图中的块的组合。
图3是可与本发明的各种实施方式结合使用的示例性***1020的框图。至少在所示出的实施方式中，***1020可以包括一个或多个中央计算设备1110，一个或多个分布式计算设备1120以及一个或多个分布式手持或移动设备1300，所有这些都被配置经由一个或多个网络1130与中央服务器1200(或控制单元)进行通信。虽然图3示出作为单独、独立的实体的各种***实体，但是各种实施方式不局限于这种特定结构。
根据本发明的各种实施方式，一个或多个网络1130可支持根据第二代(2G)、2.5G、，第三代(3G)和/或***(4G)移动通信协议等的任何一个或者多个的通信。更具体地，一个或多个网络1130能够支持根据2G无线通信协议IS-136(TDMA)、GSM以及IS-95(CDMA)的通信。此外，例如，一个或多个网络1130能够支持根据2.5G无线通信协议GPRS、增强数据GSM环境(EDGE)等的通信。此外，例如，一个或多个网络1130能够支持根据根据3G无线通信协议，如采用宽带码分多址接入(WCDMA)无线接入技术的通用移动电话***(UMTS)网络的通信。一些窄带AMPS(AMPS)，以及TACS，(多个)网络也可以受益于本发明的实施方式，如双模式或更高模式的移动台(例如，数字/模拟或TDMA/CDMA/模拟电话)。作为又一个示例，***5的每个部件可以被配置为根据例如像射频(RF)、蓝牙TM、红外(IrDA)或任意数量的不同的有线或无线联网(包括有线或无线个人区域网(“PAN”)、局域网(“LAN”)、城域网(“MAN”)、广域网(“WAN”)等)的技术与彼此进行通信。
虽然在图3中示出了在相同的网络1130上的(多个)设备1110-1300互相进行通信，但是这些设备可同样在多个、独立的网络上进行通信。
根据一个实施方式中，除了从服务器1200接收数据之外，分布式设备1110、1120和/或1300可进一步被配置为自行采集和发送数据。在各种实施方式中，设备1110、1120和/或1300能够经由一个或多个输入单元或设备(诸如键盘、触摸板、条形码扫描仪、射频识别(RFID)读取器、接口卡(例如，调制解调器等)或接收器)接收数据。装置1110、1120和/或1300可进一步能够将数据存储到一个或多个易失性或非易失性存储器模块，并且经由一个或多个输出单元或设备输出数据，例如，通过显示数据到用户操作设备，或通过在例如一个或多个网络1130上发送数据。
在各种实施方式中，服务器1200包括用于执行根据本发明的各种实施方式的一个或多个功能的各种***，包括在本文具体示出并描述的***。然而，应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，服务器1200可以包括用于执行一个或多个类似功能的各种替代设备。例如，在某些实施方式中，当需要用于特定应用时，服务器1200的至少一部分可以位于(多个)分布式设备1110、1120和/或(多个)手持式或移动设备1300上。如将在下面进一步详细描述的，在至少一个实施方式中，(多个)手持式或移动设备1300可包含一个或多个移动应用程序1330，其可被配置为提供用于与服务器1200进行通信的用户接口，同样将在下面对所有进行进一步说明。
图4A是根据各种实施方式的服务器1200的示意图。服务器1200包括处理器1230，该处理器经由***接口或总线1235与在服务器内的其它元件进行通信。服务器1200还包括用于接收和显示数据的显示/输入设备1250。例如，这种显示/输入设备1250可以是与监视器组合使用的键盘或者指示设备。服务器1200进一步包括存储器1220，该存储器优选地包括只读存储器(ROM)1226和随机存取存储器(RAM)1222。服务器中的ROM 1226被用于存储基本的输入/输出***1224(BIOS)，该输入/输出***包含帮助在服务器1200内的元件之间传递信息的基本例程(basic routine)。在本文中先前已经描述了各种ROM和RAM的配置。
此外，服务器1200包括用于存储关于各种计算机可读媒体(诸如硬盘、可移动磁盘，或CD-ROM盘)的信息的至少一个存储设备或程序存储器210，例如硬盘驱动器、软盘驱动器、光盘只读存储驱动器，或光盘驱动器。如本领域的普通技术人员之一所理解的，这些存储设备1210中的每个通过合适的接口被连接到***总线1235。存储设备1210及其相关联的计算机可读介质提供用于个人计算机的非易失性存储器。如本领域的普通技术人员之一所理解的，上述的计算机可读介质可以被任何其它类型的本领域公知的计算机可读介质来代替。例如，这样的介质包括磁带盒、闪存卡、数字视频盘，以及伯努利墨盒。
尽管未示出，但根据实施方式，服务器1200的存储设备1210和/或存储器可进一步提供数据存储设备的功能，其可以存储由服务器1200访问的历史的和/或当前的传递数据以及传递条件。在这方面，存储设备1210可包括一个或多个数据库。术语“数据库”是指被存储在计算机***中的记录或数据的结构化的集合，诸如经由关系数据库、层次化数据库，或网络数据库等，而不应该以限制的方式来解释。
例如，多个程序模块(例如，示例性模块1400-1700)包括由处理器1230执行的，一个或多个计算机可读程序代码部分可以由不同的存储设备1210存储以及在RAM 1222内部。这种程序模块还可以包括操作***1280。在这些和其它实施方式中，各种模块1400、1500、1600、1700通过处理器1230和操作***1280的协助控制服务器1200的操作的某些方面。在另一实施方式中，应当理解的是在不背离本发明的范围和本质的情况下，还提供了一个或多个另外的和/或可替代的模块。
在各种实施方式中，由服务器1200执行程序模块1400、1500、1600、1700，并且被配置为生成一个或多个图形用户界面、报告、指令和/或通知/警报，所有的都是可被***1020的用户访问和/或传输的。如前面所讨论的，在某些实施方式中，可经由一个或多个网络1130访问用户界面、报告、指令和/或通知/警报，其可包括因特网或其他可行的通信网络。
在各种实施方式中，还应当理解的是模块1400、1500、1600、1700中的一个或多个可以被可替换地和/或附加地(例如，重复)本地存储在一个或多个设备1110、1120和/或1300上，并且可被其一个或多个处理器执行。根据各种实施方式，模块1400、1500、1600、1700可将数据发送到一个或多个数据库、从一个或多个数据库接收数据以及使用包含在一个或多个数据库中的数据，该一个或多个数据库可由一个或多个独立的、链接的和/或网络数据库组成。
还存在位于服务器1200内的用于与一个或多个网络1130的其它元件进行连接或通信的网络接口1260。本领域中的普通技术人员将理解的是一个或多个服务器1200的组件可在位置上远离其它服务器组件的位置。此外，可以组合一个或多个服务器1200的组件和/或在服务器中还可包括执行本文中所描述的功能的其它组件。
尽管前面描述了单个处理器1230，但是本领域的普通技术人员之一将认识到，服务器1200可以包括与彼此一起运行以执行本文所描述的功能的多个处理器。除了存储器1220，处理器1230还可以连接到用于显示、发送和/或接收数据、内容等的至少一个接口或其他装置。在这方面，如将在下面进一步详细地描述的，(多个)接口可以包括用于发送和/或接收数据、内容等的至少一个通信接口或其它装置，以及可包括显示器和/或用户输入接口的至少一个用户界面。反之，用户输入接口可包括允许该实体从用户接收数据的任何数目的设备，诸如键盘、触摸显示器、游戏杆或者其它输入设备。
另外，虽然参考了“服务器”1200，本领域的普通技术人员之一将认识到，本发明的实施方式并不局限于传统定义服务器架构。再进一步地，本发明的实施方式的***不限于单个服务器，或类似的网络实体或主计算机***。同样，在不背离本发明的实施方式的精神和范围的情况下，可使用包括与彼此一起操作以提供本文所描述的功能性的一个或多个网络实体的其它类似的架构。例如，在不背离本发明的实施方式的精细和范围的情况下，可同样使用彼此协作以提供在本文中所描述的与服务器1200相关的功能性的两个或更多个的个人计算机(PC)、类似的电子设备以及手持便携式设备的网状网络。
根据各种实施方式，可使用在本文中所描述的计算机***和/或服务器执行或者不执行多个独立的处理步骤，并且计算机执行的程度可以随着所需要的和/或有利的一个或多个特定的应用程序变化。
图4B提供了可结合本发明的各种实施方式使用的移动设备1300的说明性的示意图。移动设备1300可以通过各种部分进行操作。如在图4B中所示，移动设备1300可以包括天线1312、发送器1304(例如，无线电)、接收器1306(例如，无线电)以及分别提供信号给发送器1304或者从接收器1306接收信号的处理元件1308。
分别提供给发送器1304的信号或者从接收器1306接收的信号可包括按照适用的无线***的空中接口标准与各种实体进行通信的信令数据，如服务器1200、分布式设备1110、1120等。在这方面，移动设备1300能够与一个或多个空中接口标准、通信协议、调制类型和接入类型进行操作。更具体地，移动设备1300可以根据任意数量的无线通信标准和协议进行操作。在一个具体的实施方式中，移动设备1300可根据如GPRS、UMTS、CDMA2000、lxRTT、WCDMA、TD-SCDMA、LTE、E-UTRAN、EVDO、HSPA、HSDPA、Wi-Fi、WiMAX和UWB，IR协议、蓝牙协议、USB协议和/或任何其它无线协议的多种无线通信标准和协议进行操作。
通过这些通信标准和协议，移动设备1300可根据各种实施方式与使用如非结构化补充业务数据(USSD)、短消息服务(SMS)、多媒体消息服务(MMS)、双音多频信号(DTMF)和/或订户身份识别模块拨号(SIM拨号)的概念的各种其它实体进行通信。例如，移动设备1300还可以下载变化、插件以及更新到它的固件、软件(例如，包括可执行指令、应用程序、程序模块)以及操作***。
根据一个实施方式，移动设备1300可以包括位置确定设备和/或功能。例如，移动设备1300可以包括适于获取例如，纬度、经度、海拔、人口特征、进程和/或速度数据的GPS模块。在一个实施方式中，GPS模块通过识别在视图中的卫星的数目以及这些卫星的相对位置获取数据，有时被称为星历数据。
该移动设备1300还可以包括用户接口(其可以包括耦合到处理元件1308的显示器1316)和/或用户输入接口(耦合到处理元件308)。用户输入接口可以包括任何数目允许移动设备1300接收数据的设备，诸如键盘1318(硬或软)、触摸显示器、声音或运动的接口或其他输入设备。在包括键盘1318的实施方式中，该键盘可包括(或引起显示)传统的数字(0-9)和相关键(#，*)以及用于操作移动设备1300的其它键，并且可以包括全套的字母键或可以激活以提供全套字母数字键的键的集合。除了提供输入之外，该用户输入接口例如可用于激活或停用某些功能，例如屏幕保护程序和/或睡眠模式。
该移动设备1300还可以包括易失性存储器或存储器1322和/或非易失性存储器或存储器1324，其可以是嵌入式的和/或可以是可移除的。例如，非易失性存储器可以是ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪存、MMC卡、SD存储卡、记忆棒、CBRAM、PRAM、FeRAM、RRAM、SONOS，赛道存储器等。易失性存储器可以是RAM、DRAM、SRAM、FPM、DRAM、EDO DRAM、SDRAM、DDR SDRAM、DDR2SDRAM、DDR3SDRAM、RDRAM、RIMM、DIMM、SIMM、VRAM、高速缓存、寄存器存储器等。易失性和非易失性存储器或存储器可存储数据库、数据库实例、数据库映射***、数据、应用程序、程序、程序模块、脚本、源代码、目标代码、字节代码、编译代码、解释代码、机器代码、可执行指令等以实现移动设备1300的功能。
移动设备1300还可以包括一个或多个摄像机1326以及移动应用程序1330。摄像机1326可根据各种实施方式被配置为附加的和/或可替代的数据收集功能，其中可经由摄像机通过移动设备1300读取、存储和/或发送一个或多个项。该移动应用程序1330可进一步提供使用移动设备1300执行各种任务的功能。如作为整体的移动设备1300和***1020的一个或多个用户所期望的，可提供各种配置。
本发明并不限定于上述实施方式，并且在以下权利要求书的范围内可以进行很多修改。例如，这种修改包括使用与示例性的电子束(诸如激光电子束)不同的电子束的能量源。可使用非金属粉末的其它材料，诸如聚合物或陶瓷的粉末。

Claims (12)

1.一种用于通过连续沉积熔合在一起的粉末材料的单独的层以形成制品的三维制品的形成方法，所述方法包括以下步骤：
使用粉末分配器在支撑面的顶部沉积粉末材料的新层；并且
在沉积所述粉末材料的新层时对所述粉末材料的新层和所述支撑面进行加热而不熔合；
其中，使用单个能量束源加热粉末分配器的两侧，并且用于熔合所述粉末材料以形成所述三维制品的能量束与用于对所述支撑面和所述粉末材料的新层进行加热的能量束是相同的能量束。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述支撑面是先前沉积的并且是部分熔合的所述粉末材料的层。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述支撑面被加热到足以使所述粉末材料的层在所述支撑面的顶部***结的温度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粉末材料的新层被加热以在熔合所述粉末材料的层之前保持在预定的温度区间。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，当将所述能量束从加热所述支撑面移动到加热所述粉末材料的新层时切断所述能量束，反之亦然。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述能量束是激光束或电子束。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：在对所述粉末材料的新层进行加热时在所述粉末分配器与能量束之间提供安全距离(d)。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：在对所述支撑面进行加热时在待分配的粉末与能量束之间提供安全距离(e)。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，在沉积所述粉末材料的新层时对所述粉末材料的新层和所述支撑面进行的所述加热被配置为按照以下方式中的至少一个提供所述加热：直线配置、曲折线配置或者预定长度的随机分布扫描线配置。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在沉积所述粉末材料的新层时对所述粉末材料的新层和所述支撑面进行所述加热是与所述粉末分配器的运动同步的。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，在沉积所述粉末材料的新层时对所述粉末材料的新层和所述支撑面进行所述加热是与所述粉末分配器的运动同步的。
12.一种计算机可读介质，具有存储在所述计算机可读介质上的计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码在被处理器执行时执行根据权利要求1至11之一所述的方法的步骤。
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