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CN109562569B - 构建材料颗粒分层 - Google Patents

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Abstract

根据实施例，装置可包括重涂器、能源、支撑能源的托架和控制器。控制器可控制重涂器将构建材料颗粒在先前施加的包含熔融的构建材料颗粒的层的顶部上铺展为层，并且控制托架在重涂器的前面移动，以使能源在重涂器将构建材料颗粒铺展到先前施加的层上之前，将能量施加到先前施加的层中的构建材料颗粒上。能源用于将熔融的构建材料颗粒加热至或将熔融的构建材料颗粒保持在高于特定温度的温度，并且控制重涂器用于在熔融的构建材料颗粒下降到低于特定温度之前，将构建材料颗粒铺展在先前施加的层的顶部上。

Description

构建材料颗粒分层
背景技术
一些3D制造装置采用增材制造技术，以在3D制造设备的3D构建封套内构建或打印部件。一些增材制造技术采用分层工艺，其中将构建材料的颗粒铺展为层并选择性地熔融在一起。在该工艺之后，将另外的颗粒铺展为另一层，并选择性地熔融在一起。该工艺可重复数次，以构建3D部件。
附图说明
本公开的特征通过实施例的方式图示出，并且不限于以下附图，其中相同的数字表示相同的元件，其中：
图1A和1B分别示出了用于产生、构建或打印三维部件的示例性装置的简化正视图；
图2示出了示例性装置，例如3D打印机的简化等距视图；
图3示出了另一示例性装置的简化框图；并且
图4-6分别示出了用于形成具有强的层间粘合强度的构建材料颗粒的层的示例性方法的流程图。
具体实施方式
本文公开了通过在下一层中施加额外构建材料颗粒之前，使在先前层中熔融的构建材料颗粒重新熔化或将熔融的构建材料颗粒保持高于特定温度而形成具有强的层间粘合强度的构建材料颗粒的层的方法和装置。本文公开的装置可包括可移动的重涂器和可移动的能源。根据一个实施例，当能源横跨先前层移动例如扫描时，可施加能源，以加热沿着受能源影响的条带的熔融的构建材料颗粒(或将条带中先前熔融的构建材料颗粒保持高于构建材料颗粒的熔化温度)。另外，在熔融的构建材料颗粒降至低于特定温度之前，例如，当熔融的构建材料颗粒为熔化状态时，可控制重涂器以在该层上施加另外的构建材料颗粒从而形成下一层。
在一个方面中，当熔融的构建材料颗粒高于特定温度时，例如，当为熔化状态时，熔融的构建材料颗粒可为相对柔软、粘稠和粘性的。在粘性状态下，熔融的构建材料颗粒可改善与下一层构建材料颗粒中的另外构建材料颗粒的接触和粘附。因此，当先前熔融的构建材料颗粒冷却和固化时，构建材料颗粒层之间的粘性界面可增强层中构建材料颗粒之间的层间粘合强度。增强的层间粘合强度也可使得通过实施本文公开的方法和装置形成的3D部件的材料性质增强。
在继续之前，应注意，如本文所用，术语“包括(includes)”和“包括(including)”意思是但不限于“包括(includes)”或“包括(including)”和“至少包括(includes)”或“至少包括(including)”。术语“基于”意思是但不限于“基于”和“至少部分基于”。
首先参考图1A，示出了用于生成、构建或打印三维部件的示例性装置100的简化正视图。应理解，图1A中描绘的装置100可包括另外的组件，并且在不背离本文公开的装置100的范围的情况下，可移除和/或修改本文描述的一些组件。
可为三维(3D)打印机的装置100可包括重涂器102、能源104(本文也称为加热设备)、托架106和控制器108。尽管已经描绘了单个能源104，但是应当理解，装置100可包括任何合适数量的能源104，以充分加热构建材料颗粒110，和尤其如本文所讨论的熔融的构建材料颗粒。如虚线所示，控制器108可在3D部件打印操作期间控制重涂器102、能源104和托架106的操作。在一个方面中，控制器108可为计算设备、基于半导体的微处理器、中央处理器(CPU)、专用集成电路(ASIC)和/或其他类型的硬件计算设备。另外，控制器108可通过有线或无线通信控制重涂器102、能源104和托架106。
如所示，控制器108可控制重涂器102将构建材料颗粒110铺展在层中。重涂器102在图1A中描绘为，在多个先前施加的层112的顶部上铺展构建材料颗粒110。图1A中还描绘了在构建材料颗粒110的层112中形成的3D部件的部分114。如下文中更详细讨论的，3D部件的部分114可通过将助熔剂施加到要形成部分114的层112的特定区域上并且通过将能量，例如热施加到层112上，其可使得已经沉积有助熔剂的构建材料颗粒110熔化，并随后在冷却和固化时熔合在一起，而形成在单独的层112中。在其他实施例中，3D部件的部分114可通过将能量，例如激光束施加到设置在层112的特定区域中的构建材料颗粒110上而形成在单独的层112中，以使那些构建材料颗粒110熔化，并随后在冷却和固化时熔融在一起。
重涂器102可在箭头116所示的方向上移动，以将构建材料颗粒110在先前形成的层112上铺展为具有基本均匀厚度的层。在一个实施例中，控制器108可激活能源104，使得能源104将能量120施加到先前施加的层112的最顶部上。在其他实施例中，无论能源104是否将能量施加到先前施加的层112的最顶部上，能源104都可保持在活动状态。能源104可为加热灯、多个加热灯、激光束源等，并且能量120可为辐射、光、热等形式。另外，在能源104以特定速度移动或扫描116的同时，能量120可具有足够的强度以使得先前已熔融在一起的构建材料颗粒110重新熔化(或保持在高于构建材料颗粒110的熔化温度)而不会导致先前没有熔融在一起的构建材料颗粒110熔化。也就是说，例如，能源104可以以如下水平输出能量：使部分114中的构建材料颗粒110，即先前已经熔化并熔融在一起的构建材料颗粒110加热到高于特定温度，例如熔化温度，同时部分114之外的构建材料颗粒110，即先前未熔化并熔融在一起的构建材料颗粒110保持低于该特定温度。
在其中使用助熔剂，以使构建材料颗粒110选择性熔融的实施例中，能源104可为加热灯。在这些实施例中，因为助熔剂可增加已沉积助熔剂的构建材料颗粒110中的能量120的吸收，这可导致那些构建材料颗粒110熔化而不使未沉积助熔剂的构建材料颗粒110熔化，而可进行选择性加热先前熔融的构建材料颗粒。在例如其中能源104是激光束源的其他实施例中，能量120可选择性地施加到先前熔融的构建材料颗粒110上，同时避免先前未熔融的构建材料颗粒110。
控制器108可控制托架106在方向116上，在重涂器102前面移动，使得重涂器102施加另外的构建材料颗粒110，同时特定区域114中的构建材料颗粒110为熔化或粘性状态。根据实施例，托架106可以以与重涂器102相同的速度在方向116上移动。在其他实施例中，托架106可以以与重涂器102不同的速度移动。在任何方面，能源104可使在先前施加的层112中熔融在一起的构建材料颗粒110加热到特定温度，例如，至少构建材料颗粒110的熔化温度，然后将另外的构建材料颗粒110施加到先前施加的层112上。在先前施加的层112中熔融在一起的构建材料颗粒110在图1A中用参考数值122表示。
能源104加热先前熔融的构建材料颗粒122(或将先前熔融的构建材料颗粒122保持高于特定温度)和重涂器102将另外的构建材料颗粒110铺展到先前的层112之间的时间，可基于从熔融的构建材料颗粒122移除能量120之后先前熔融的构建材料颗粒122保持高于特定温度的时间量。也就是说，例如，可设定时间使得重涂器102在先前熔融的构建材料颗粒122被充分冷却以硬化之前，将另外的构建材料颗粒110铺展到先前的层112上。根据实施例，可基于测试各种类型的构建材料颗粒、能源104的各种能量水平、能源104移动的各种速度等来设置时间。另外，装置100的各种其他特征可基于测试，例如重涂器102和能源104之间的距离、设定的能源104的功率水平、托架106和重涂器102移动的一个或多个速度等来设置。
在一个方面中，当保持高于特定温度的温度时，先前熔融的构建材料颗粒110可为相对柔软、粘稠和粘性的，这可改善与当前施加的构建材料颗粒110的层中的另外构建材料颗粒的接触和粘附。因此，当熔化的先前熔融的构建材料颗粒110再次固化时，与另外的构建材料颗粒110的粘性界面可增强先前施加的层112中的构建材料颗粒110与新施加的层中另外的构建材料颗粒110之间的层间粘合强度。增强的层间粘合强度也可使得3D部件的材料性能增强。
根据实施例，除了在构建材料颗粒110铺展操作期间在方向116上移动之外，重涂器102可如箭头124所示旋转。当构建材料颗粒110在从左向右方向上铺展时，重涂器102在箭头124所示的方向，例如，逆时针的旋转，可使得构建材料颗粒110相对更均匀地铺展。在其他实施例中，重涂器102可不旋转和/或可具有与图1A中所描绘的不同的配置。例如，重涂器102可为刀片、刮刀、耙子等。
重涂器102可在远离施加的构建材料颗粒110的层112的方向上，例如在垂直方向上移动。在重涂器102和托架106的返回运动之前，重涂器102可从构建材料颗粒110的施加层112移开，例如，升高。另外，如图1B中所示，重涂器102可朝向新层130移动，例如下降，并且与新层130接触。也就是说，在构建材料颗粒110铺展为新层130之后，重涂器102可升高远离新层130，然后朝向新层130的另一侧移回，如图1B所示的箭头132所示。尤其，当重涂器102在从右到左的方向移动时，一旦重涂器102跳过一部分新层130，重涂器102可放置为与新层130接触并且可在箭头134指示的方向，例如，顺时针旋转。
如下面更详细讨论的，可将助熔剂沉积到设置在新层130的选定区域处的构建材料颗粒110上以继续形成3D部件。在其他实施例中，可沉积其他类型的试剂，其防止已经沉积了试剂的构建材料颗粒110的熔融。在这些实施例中，可将试剂沉积到设置在不会熔融在一起的区域中的构建材料颗粒110上。在其他实施例中，熔化设备可在构建材料颗粒110上移动，以选择性地施加熔融辐射，例如以激光束的形式，以继续形成3D部件。在任何方面，可降低重涂器102，并且可为重涂器102提供另外的构建材料颗粒110以在新层130的顶部上铺展，并且可对下一层重复上面参考图1A和图1B讨论的过程。可重复图1A和图1B中描绘的过程直到完成3D部件。
现在参考图2，示出了用于生成、构建或打印三维部件的示例性装置200，例如，三维(3D)打印机的简化等距视图。应理解，图2中描绘的装置200可包括另外的组件，并且在不背离本文公开的装置200的范围的情况下可移除和/或修改本文描述的一些组件。
装置200可包括构建区域平台202、包含构建材料颗粒206的构建材料供应204，和重涂器208。构建材料供应204可为用于将构建材料颗粒206定位在重涂器208和构建区域平台202之间的容器或表面。构建材料供应204可为料斗或表面，可在其上供应构建材料颗粒206，例如，从设置在构建材料供应204上方或邻近的构建材料源(未示出)。另外或可选地，构建材料供应204可包括用于将构建材料颗粒206从存储位置提供，例如，移动到将要铺展到构建区域平台202或构建材料颗粒206的先前形成的层的位置的机构。例如，构建材料供应204可包括料斗、螺旋输送器、耕犁机构等。一般而言，可从构建材料颗粒206生成3D对象或部件。
构建材料颗粒206可为颗粒，例如呈粉末、纤维等形式，并且可由材料，诸如聚合物、塑料、金属、陶瓷或其组合形成。构建材料颗粒206可形成为具有根据指定的平均尺寸形成的宽度。作为特定实施例，构建材料颗粒206可形成为具有平均约50微米的尺寸，例如宽度、高度、直径和/或长度。在其他实施例中，构建材料颗粒206可形成为具有其他平均尺寸，例如约40微米、60微米等。
装置200也可包括能源210，其可与图1A中描绘的和参考该图在上面论述的能源104类似。同样地，重涂器208可与图1A中所示的和参考该图在上面论述的重涂器102类似。另外，重涂器208和能源210可如参考图1A和1B所论述的在箭头212所示的方向上，例如，沿着y轴移动。重涂器208可进一步垂直移动，例如沿z轴移动，以定位在构建材料颗粒206的铺展位置和非铺展位置之间。如本文所讨论的，能源210可实施为在印刷制程期间加热层220的特定区域中构建材料颗粒206，并且在另外的层形成制程期间使先前熔化的构建材料颗粒206重新熔化(或保持先前熔化的构建材料颗粒206高于构建材料颗粒206的熔化温度)。在其他实施例中，装置200可包括单独的熔化设备，以熔化和熔融构建材料颗粒206并形成3D部件的部分。在这些实施例中，能源210可被实施为加热先前熔融的构建材料。
装置200可进一步包括可在箭头216所示的方向上，例如，沿y轴移动的试剂递送设备214。在一些实施例中，试剂递送设备214可与能源210分开移动，而在其他实施例中，试剂递送设备214与能源210支撑在共同的托架上，并因此可与能源210同时移动。另外或在其他实施例中，试剂递送设备214可在与图2中所示的不同方向上移动。例如，试剂递送设备214可在垂直于箭头216的方向上，例如沿x轴移动。在任何方面，试剂递送设备214可包括多个孔，试剂可通过所述孔选择性地排出以递送到构建材料颗粒206的最顶层220上。试剂可为吸收熔融辐射(例如，以光和/或热的形式)的液体，以在施加熔融辐射时使得沉积有该试剂的构建材料颗粒206熔融在一起。
另外或在其他实施例中，试剂递送设备214可选择性地将细化剂(detailingagent)递送到构建材料颗粒206的层220上。与助熔剂相比，细化剂可为可吸收明显更少的熔融辐射的液体。在一个实施例中，细化剂可防止或显著减少已经沉积了细化剂的构建材料颗粒206熔融在一起。在其他实施例中，细化剂可实施为向已经熔融在一起的构建材料颗粒206的外部部分提供着色。增强或减少辐射吸收的各种添加剂和/或催化剂可包括在递送到构建材料颗粒206的层220上的一种或多种试剂中。例如，一种或多种试剂可包括辐射吸收剂，即活性材料、金属纳米颗粒等。一种或多种试剂可另外地或可选地包括助溶剂、表面活性剂、杀生物剂、抗结垢剂、分散剂和/或其组合中的任何一种。
图2描绘了先前已在构建区域平台202上形成的多个构建材料颗粒206的层220。横跨构建区域平台202，层220可各自形成为基本均匀的厚度。在一个实施例中，层220的厚度可在约90μm至约110μm的范围内，但也可使用更薄或更厚的层。例如，层220的厚度可在约20μm至约200μm，或约50μm至约200μm的范围内。
可控制试剂递送设备214以选择性地将试剂液滴递送到最顶层220中的构建材料颗粒206上。可将试剂递送到层220的某些(例如，预选的)层220的区域，例如，包含待熔融在一起(或不熔融在一起)的构建材料颗粒206的区域222，以形成3D对象的一部分。装置200也可包括另外的试剂递送设备(未示出)，其可被控制为选择性地递送试剂或另一种类型的试剂的液滴。在任何方面中，试剂递送设备214可为热喷墨打印头、压电打印头等，并且可延伸构建区域平台202的宽度。
在其中试剂递送设备214不延伸构建区域平台202的宽度的其他实施例中，试剂递送设备214可沿着x轴扫描，从而使试剂递送设备214能够定位在构建区域平台202上方的大部分区域上。因此，试剂递送设备214可附接到移动的XY台或平移托架(均未示出)，其将试剂递送设备214移动到与构建区域平台202相邻的位置，以便将试剂沉积在构建材料颗粒206的层220的特定区域中。
在将试剂沉积到层220的特定区域上之后，可实施能源210以将熔融辐射施加到层220中的构建材料颗粒206上。尤其，能源210可被激活并横跨层220，例如，沿箭头212所示的方向移动，以将光和/或热形式的熔融辐射施加到构建材料颗粒206上。能源210的例子可包括UV、IR或近红外固化灯、IR或近红外发光二极管(LED)、在可见光和近红外范围内发射的卤素灯、具有期望电磁波长的激光等。能源210的类型可至少部分取决于试剂中使用的活性材料的类型。
将熔融辐射施加到构建材料颗粒206上可使其上已经施加有助熔剂构建材料颗粒206(或未在其上沉积细化剂)熔化并随后在移除熔融辐射的施加之后(即，在冷却期间)熔融在一起。这样，可通过选择性地施加试剂并随后施加熔融能量来选择性地形成一个或多个3D部件的部分220。
如图2中进一步所示图，装置200可包括控制器230，其可控制构建区域平台202、构建材料颗粒箱204、重涂器208、能源210和试剂递送设备214的操作。具体地，例如，控制器230可控制致动器(未示出)以控制装置200组件的各种操作。控制器230可与图1A中描绘的控制器108类似，并且可通过通信线路(未示出)连接到装置200的部件。
控制器230也可与数据存储器232通信。数据存储器232可为易失性和/或非易失性存储器，例如DRAM、EEPROM、MRAM、相变RAM(PCRAM)、忆阻器、闪存等。数据存储器232可包括与待由装置200打印的3D对象有关的数据。例如，数据可包括每个构建材料层220中的试剂递送设备214要沉积试剂以形成3D对象的位置。控制器230可使用该数据来控制试剂递送设备214沉积试剂的液滴的每个构建材料层220上的位置。
根据其他实施例，代替或除了试剂递送装置214，装置200可包括熔化设备，例如激光束源、激光烧结机等。在这些实施例中，熔化设备可将激光束引导到设置在特定区域222中的构建材料颗粒206，以使那些构建材料颗粒206熔化，使得那些构建材料颗粒206冷却时熔融在一起。在这些实施例中，控制器230可控制熔化设备。
虽然未示出，但是装置200也可包括在构建区域平台202上方以阵列布置的加温设备。每个加温设备可为灯或其他热源，其用于将热量施加到构建材料颗粒206的铺展层上，例如，以将构建材料颗粒206保持在预定阈值温度或高于预定阈值温度。根据一个实施例，加温设备可将构建材料颗粒206的温度保持在相对高的温度，这有利于构建材料颗粒206在特定区域222处的选择性熔融。另外，或在其他实施例中，打印床202可包括加热设备，例如电阻器。
现在转向图3，示出了另一示例性装置300的简化框图。装置300可等同于图1A和2中描绘的装置100、200中的任一个，并且可包括处理器302、数据存储器304和存储器310。处理器302可等同于控制器108、230，并且数据存储304可等同于数据存储232，因此本文不再提供处理器302和数据存储232的详细描述。
装置300也可包括输入/输出接口306，其可包括硬件和/或软件以使处理器302能够与外部设备，例如重涂器330、能源332、试剂递送设备/熔化设备334、打印床336等通信。输入/输出接口306可实现与外部设备330-336的有线或无线连接。外部装置330-336可分别等同于图1A和2中描绘的重涂器102、208，能源104、210，试剂递送设备214/熔化设备和打印床202。输入/输出接口306可进一步包括网络接口卡和/或也可包括硬件和/或软件，以使处理器302能够与各种输入和/或输出设备，例如键盘、鼠标、显示器、另一计算设备等通信，通过其用户可将指令输入到装置300中。在其他实施例中，装置300可为计算设备、服务器计算机、笔记本电脑等。在这些实施例中，装置300可不包括外部设备330-336，而是可将指令传送到外部设备330-336。
存储器310可在其上存储处理器302可执行的机器可读指令312-324(其也可称为计算机可读指令)。也可称为计算机可读存储介质的存储器310可为非暂时性机器可读存储介质，其中术语“非暂时性”不包含暂时传播信号。存储器310可为易失性和/或非易失性存储器，例如DRAM、EEPROM、MRAM、相变RAM(PCRAM)、忆阻器、闪存等。
参考图2和3，处理器302可获取、解码和执行指令312，以控制重涂器330将构建材料颗粒206铺展到打印床202上方的层220中。因此，例如，处理器302可控制重涂器330将来自箱204的构建材料颗粒206铺展到打印床336或先前形成的层220上。在一些实施例中，处理器302可获取、解码和执行指令314以控制试剂递送设备334选择性地将试剂递送到构建材料颗粒206的铺展层的特定区域上。例如，处理器302可控制试剂递送设备334以将试剂递送到区域222上。在这些实施例中，处理器302也可获取、解码和执行指令316以控制能源332或熔化设备334将熔融辐射施加到构建材料颗粒206的层上以使其上已经沉积助熔剂的构建材料颗粒206熔化和熔融。
在其他实施例中，代替执行指令314，处理器302可获取、解码和执行指令316以控制熔化设备334使特定区域222中的构建材料颗粒206熔化，使得那些构建材料颗粒206在那些构建材料颗粒206被冷却时熔融在一起。存储器310可在其上存储指令314、316或两者。
在以上任何实施例中，处理器302可获取、解码和执行指令318以控制能源332将能量施加到构建材料颗粒206的层上从而加热特定区域222中的构建材料颗粒206(或将特定区域222中的构建材料颗粒保持在高于熔融的构建材料颗粒206的熔化温度)。在能源332已经返回到相对于重涂器330等的特定位置之后，处理器302可在经过预定时间段之后执行指令318。在任何方面中，当能源332将能量施加到构建材料颗粒层206上时，处理器302可获取、解码和执行指令322以控制重涂器330将另外的构建材料颗粒206铺展到先前的层上，使得另外的构建材料颗粒206被提供在先前熔融的构建材料颗粒206上，同时那些构建材料颗粒206高于特定温度，例如至少熔融的构建材料颗粒206的熔化温度。
处理器302可获取、解码和执行指令324以控制打印床336降低。例如，处理器302可在形成每个新层或形成预定数量的新层之后使打印床336降低。
可参考分别在图4-6中描绘的方法400-600更详细地讨论可实施装置300的各种方式。具体地，图4-6分别描绘了用于形成具有强的层间粘合强度的构建材料颗粒的层的示例性方法400、500、600。应理解，分别在图4-6中描绘的方法400、500、600可包括另外的操作，并且在不背离方法400、500、600的范围的情况下可去除和/或修改其中描述的一些操作。方法400、500、600的描述参考图1和2中描绘的特征进行。为了说明的目的，参考图2和图3中描绘的特征作出方法400、500、600的描述，因此，应理解，可在具有与图2和3所示的不同的结构的装置200、300中实现方法400-600。
一般而言，装置300的处理器302可实现或执行存储在存储器310上的指令312-324中的一些或全部，以执行方法400、500、600。在执行方法400、500、600中的任何方法之前或作为其一部分，处理器302可识别待制造的部件或多个部件。例如，处理器302可获取信息，例如可存储在数据存储304中的一个或多个部件的计算机辅助设计信息。计算机辅助设计信息可识别部件的物理特性，例如，部件的形状和尺寸，处理器302可在确定在何处选择性地沉积助熔剂时使用这些部件的形状和尺寸。
首先参考图4，在框402，处理器302可执行指令314和316，以选择性地将第一层构建材料颗粒220的特定区域222中的构建材料颗粒206熔融。在其他实施例中，处理器302可执行指令316，以选择性地将第一层构建材料颗粒220的特定区域222中的构建材料颗粒206熔融，而无需首先执行指令314，例如，在其中助熔剂不用于使构建材料颗粒220熔融的实施例中。下面参考图5和6更详细地讨论这些实施例。
在框404，处理器302可执行指令318，以使能源332横跨第一层220构建材料颗粒206扫描，同时能源332将从能源332接收能量的位置中的熔融的构建材料颗粒222升高或保持高于特定温度。例如，处理器302可执行指令320以使能源332横跨第一层220构建材料颗粒206扫描，以使特定区域222中的至少一些熔融的构建材料颗粒重新熔化(或使特定区域222中的至少一些熔融的构建材料颗粒保持在高于熔融的构建材料颗粒的熔化温度)。能源332提供能量的能的数量，例如，温度可足以使先前熔融的构建材料颗粒熔化(或将先前熔融的构建材料颗粒保持高于熔化温度)而不使未熔融的材料颗粒熔化，如上所述。另外，当特定区域222中的先前熔融的构建材料颗粒高于特定温度时，处理器302可执行指令322，以使重涂器330移动，从而将另外的构建材料颗粒铺展到第一层220构建材料颗粒206上，并且在第一层220构建材料颗粒206的顶部上形成第二层构建材料颗粒206。也就是说，例如，重涂器330可在能源334后面移动，使得在熔融的构建材料206高特定温度，例如，为融化状态时，将另外的构建材料颗粒206铺展到第一层220上。举例来说，重涂器330可与能源334同时移动，可支撑在相同的托架上等。
现在转向图5，在框502，处理器302可执行指令312，以使重涂器330移动，从而形成第一层220构建材料颗粒206。可实施重涂器330，以形成第一层220构建材料颗粒206，如上面参考图1A和2所讨论。
在框504，处理器302可执行指令314，以将助熔剂选择性地沉积到第一层220的特定区域222上。另外，在框506，处理器302可执行指令316，以将热量施加到特定区域222中的第一层220构建材料颗粒206，即在其上选择性地沉积助熔剂的构建材料颗粒206上。例如，处理器302可使能源332横跨第一层220移动，以用足够的能量加热构建材料颗粒206，从而使得其上选择性地沉积助熔剂的构建材料颗粒206熔化，而不使得其上没有沉积助熔剂的构建材料颗粒206熔化。随着能源332远离熔化的带材料颗粒206移动以及停止施加能量，熔化的构建材料颗粒206可开始冷却并熔融在一起。
在框508，处理器302可执行指令318，以横跨第一层220构建材料颗粒206而扫描能源332，同时能源332使从能源332接收能量的位置222中的熔融的构建材料颗粒206升高或保持高于特定温度。也就是说，当能源332扫描，例如，沿着第一层220的条带逐渐地扫描时，能源332可将能量，例如，温度、辐射、光等施加到第一层220构建材料颗粒206的条带上。能源332可横跨条带广泛地施加能量，或可选择性地横跨条带施加能量，如本文所讨论。特定温度可至少是熔融的构建材料颗粒206熔化的温度。另外，当特定区域222中熔融的构建材料颗粒206为熔化状态时，处理器302可执行指令322，以使重涂器移动，从而将另外的构建材料颗粒206铺展到第一层220构建材料颗粒206上，并且在第一层220的顶部上形成第二层220构建材料颗粒206。在框508期间，能源332供应能量的能量的量可与在框506期间能源332供应能量的能量的量相同或不同。另外，如本文所讨论，可在框506而不是框508实施单独的能源，例如熔化设备334。
现在参考图6，在框602，处理器302可执行指令312，以使重涂器330移动，从而形成第一层220构建材料颗粒206。重涂器330可被实施为形成第一层220构建材料颗粒206，如上面参考图1A和图2所讨论。
在框604，处理器302可执行指令316，以通过将熔融能量施加到特定区域222中的构建材料颗粒206上，使第一层220中的构建材料颗粒206选择性地熔融。例如，处理器302可控制熔化设备334将聚焦能量施加到特定区域222中的构建材料颗粒206上，其中聚焦能量使构建材料颗粒206熔化。聚焦能量可为激光束，并且熔化设备234可为激光束源。举例来说，处理器302可控制熔化设备234，以用足够的能量加热特定区域222中的构建材料颗粒206，以使得在其上施加聚焦能量的构建材料颗粒206熔化。随着聚焦能量的施加停止，熔化的构建材料颗粒206可开始冷却并熔融在一起。
在框606，处理器302可执行指令318，以使能源332横跨第一层220构建材料颗粒206扫描，同时能源332使从能源332接收能量的第一层220的位置222中熔融的构建材料颗粒206升高或保持高于特定温度。也就是说，当能源332例如，沿着第一层220的条带逐渐地扫描时，能源332可将能量，例如，温度、辐射、光等施加到第一层220构建材料颗粒206的条带上。能源332可横跨条带广泛地施加能量，或可选择性地横跨条带施加能量，如本文所讨论。特定温度可至少是熔融的构建材料颗粒206熔化的温度。另外，当特定区域222中熔融的构建材料颗粒206为熔化状态时，处理器302可执行指令322，以使重涂器移动，从而将另外的构建材料颗粒206铺展到第一层220构建材料颗粒206上，并且在第一层220的顶部上形成第二层220构建材料颗粒206。
尽管未在图4-6中示出，但处理器302可执行指令324，以使打印床336移动，并且可分别重复方法400-600中列出的操作。可重复这些过程直到制造出3D部件。
方法400-600中阐述的一些或所有操作可作为实用程序、程序或子程序包含在任何期望的计算机可访问介质中。另外，方法400-600可由计算机程序实现，计算机程序可以以活动和非活动的各种形式存在。例如，它们可作为机器可读指令存在，包括源代码、目标代码、可执行代码或其他格式。以上任何内容都可体现在非暂时性计算机可读存储介质上。
非暂时性计算机可读存储介质的例子包括计算机系统RAM、ROM、EPROM、EEPROM以及磁盘或光盘或磁带。因此，应理解，能够执行上述功能的任何电子设备都可执行上面列举的那些功能。
尽管在整个本公开内容中具体描述了本公开的代表性实施例，但本公开的代表性实施例可在广泛的应用中具有实用性，并且上述讨论不旨在且不应解释为限制性的，而是提供为本公开的各方面的说明性讨论。
本文所描述和说明的是本公开的实施例及其一些变型。本文使用的术语、描述和附图仅以说明的方式提出，而并不意味着限制。在本公开的精神和范围内的许多变化都是可能的，其旨在由以下权利要求及其等同物限定，其中除非另有说明，否则所有术语均以其最广泛的合理含义表示。

Claims (14)

1.一种生成三维物体的装置，包括：
重涂器；
能源；
支撑所述能源的托架；和
控制器，所述控制器用于：
控制所述重涂器，以将构建材料颗粒在先前施加的包含熔融的构建材料颗粒的层的顶部上铺展为层；以及
控制所述托架在所述重涂器的前面移动，以使所述能源在所述重涂器将所述构建材料颗粒铺展到所述先前施加的层上之前，将能量施加到所述先前施加的层中的构建材料颗粒上，其中所述能源用于使所述熔融的构建材料颗粒加热至或使所述熔融的构建材料颗粒保持在高于所述熔融的构建材料颗粒的熔化温度的温度，并且其中控制所述重涂器，以在所述熔融的构建材料颗粒下降到低于所述熔化温度之前，将所述构建材料颗粒铺展在所述先前施加的层的顶部上。
2.根据权利要求1所述的装置，其中随着所述托架在所述重涂器的前面移动，所述能源用于加热所述先前施加的层中的构建材料颗粒的条带，并且其中所述控制器用于控制所述重涂器，以在所述熔融的构建材料颗粒为熔化状态或保持高于所述熔融的构建材料颗粒的所述熔化温度时，铺展所述构建材料颗粒。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器用于控制所述重涂器，以在所述构建材料颗粒的铺展期间在第一方向上移动，并且其中所述能源沿所述第一方向设置在所述重涂器的前面。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述重涂器在垂直于所述第一方向的第二方向上是可移动的，并且其中所述控制器用于控制所述重涂器，以在所述重涂器在与所述第一方向平行且相反的第三方向上部分运动期间，在所述第二方向上移动。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述托架支撑所述重涂器。
6.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
试剂递送设备；
其中所述控制器进一步用于：
控制所述试剂递送设备，以将助熔剂选择性地沉积在所述先前施加的层中的构建材料颗粒上；以及
控制所述能源，以使其上选择性地沉积所述助熔剂的构建材料颗粒熔化，其中
所熔化的构建材料颗粒在冷却后变成所述先前施加的层中的所述熔融的构建材料颗粒。
7.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
熔化设备；
其中所述控制器进一步用于：
控制所述熔化设备，以使所述先前施加的层中的特定区域中的构建材料颗粒熔化，其中所熔化的构建材料颗粒在冷却后变成所述先前施加的层中的所述熔融的构建材料颗粒。
8.一种三维(3D)打印机，包括：
打印床；
重涂器；
加热设备；
控制器，所述控制器用于：
控制所述重涂器，以将构建材料颗粒在所述打印床上方并且在先前施加的包含熔融的构建材料颗粒的层的顶部上铺展为层；以及
使所述加热设备在所述重涂器的前面扫描，以使从所述加热设备接收热量的所述先前施加的层的条带中的所述熔融的构建材料颗粒升高或保持高于所述熔融的构建材料颗粒的熔化温度，其中所述重涂器用于在所述先前施加的层的相应条带中的所述熔融的构建材料颗粒高于所述熔化温度时，将所述构建材料颗粒铺展到所述先前施加的层上。
9.根据权利要求8所述的3D打印机，进一步包括：
试剂递送设备；
其中所述控制器用于控制所述试剂递送设备，以将助熔剂选择性地沉积到所述熔融的构建材料颗粒上，并且其中所述熔融的构建材料颗粒包括其上已经沉积所述助熔剂的构建材料颗粒。
10.根据权利要求8所述的3D打印机，进一步包括：
熔化设备；
其中所述控制器用于控制所述熔化设备，以使所述先前施加的层中的特定区域中的构建材料颗粒熔化，其中所述熔化的构建材料颗粒在冷却后变成所述先前施加的层中的所述熔融的构建材料颗粒。
11.一种生成三维物体的方法，其包括：
选择性地使第一层的特定区域中的构建材料颗粒熔融；
使能源在重涂器前面横跨第一层扫描，同时所述能源使在从所述能源接收能量的所述第一层的位置中的所述 熔融的构建材料颗粒升高至或保持高于所述熔融的构建材料颗粒的熔化温度；
当所述第一层的所述位置中的所述熔融的构建材料颗粒高于所述熔化温度时，使所述重涂器在所述能源后面移动，以使另外的构建材料颗粒铺展到所述第一层上，并在第一层构建材料颗粒的顶部上形成第二层构建材料颗粒。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
使所述重涂器移动，以形成所述第一层构建材料颗粒；
使助熔剂选择性地沉积到所述第一层构建材料颗粒的所述特定区域上，其中选择性地使所述构建材料颗粒熔融进一步包括加热所述第一层，以使其上选择性地沉积所述助熔剂的构建材料颗粒熔化。
13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
使所述重涂器移动，以形成所述第一层构建材料颗粒；
通过将熔融能量施加到所述第一层的所述特定区域中的所述构建材料颗粒上，使所述第一层中的构建材料颗粒选择性地熔融。
14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
当所述特定区域中的所述熔融的构建材料颗粒为熔化状态时，使所述能源与所述重涂器同时移动，以形成所述第二层构建材料颗粒。
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