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TWI699248B - 運算設備、列印設備及融合金屬粒子之方法 - Google Patents

運算設備、列印設備及融合金屬粒子之方法 Download PDF

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TWI699248B
TWI699248B TW106136147A TW106136147A TWI699248B TW I699248 B TWI699248 B TW I699248B TW 106136147 A TW106136147 A TW 106136147A TW 106136147 A TW106136147 A TW 106136147A TW I699248 B TWI699248 B TW I699248B
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奎日斯托夫 努卡
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美商惠普發展公司有限責任合夥企業
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Abstract

根據一範例，一設備可包括一處理器及儲存有指令的一記憶體。此等指令可使處理器控制至少一能量來源，來對一層金屬粒子施加處於一特定低能量位準的能量，其中該等金屬粒子具有微米等級尺寸，且其中該特定低能量位準的施加可使該等金屬粒子燒結，且造成在該等金屬粒子之鄰近粒子之間形成實體連接。該等指令亦可使該處理器控制該至少一能量來源來對該層金屬粒子施加處於一特定高能量位準的能量，其中該特定高能量位準的能量之施加可使經燒結的金屬粒子熔化及融合。

Description

運算設備、列印設備及融合金屬粒子之方法
本發明廣義而言係有關於金屬粒子融合技術。
三維(3D)列印中，一添加列印程序常用來從一數位模型製作三維固體部件。3D列印常用於快速產品原型開發、模具產生、模具母體(master)生成、及短程製造。一些3D列印技術係視為添加性程序，因為它們涉及將連續層體施敷到一存在表面(模板或先前層體)。此不像常仰賴移除材料以產生最終部件的傳統機械加工程序。3D列印常需要固化或融合建造材料，針對一些材料而言可使用熱輔助擠壓、熔化或燒結來完成，且針對其他材料而言可透過固化以高分子為基礎之建造材料來執行。
依據本發明之一可行實施例，係特地提出一種設備，其包含：一處理器；以及一記憶體，其上儲存可使該處理器進行以下動作的數個指令：控制至少一能量來源來對一層金屬粒子施加處於一特定低能量位準的能量，其中該等金屬粒子具有微米等級尺寸，且其中該特定低能 量位準的施加使該等金屬粒子燒結，且使該等金屬粒子之鄰近粒子之間形成實體連接；及控制該至少一能量來源來對該層金屬粒子施加處於一特定高能量位準的能量，其中該特定高能量位準的施加使經燒結的金屬粒子熔化及融合。
金屬粒子的光子融合技術係以一短光脈衝均勻照射一大面積的金屬粒子的概念為基礎，此短光脈衝的能量足以液化金屬粒子之一頂層的選定區域。亦即，光脈衝具夠短的持續時間，以避免大量的能量轉移到底下的金屬粒子或環繞的周邊區域，以致絕大部分的能量被用來加熱及液化金屬粒子的頂層。在脈衝終止後，經液化的金屬粒子可固化，提供一高品質的金屬層。此程序可接續著展布另一層的金屬粒子，並重複施加短光脈衝。
由於液化金屬的相當高表面能量，此程序可能造成一些金屬粒子在液化及以「球狀」形式接續固化時瞬間「球形化」。亦即，在液化時，較小的金屬粒子由於其相當高表面能量而可能組合成較大粒子或球體。因此，由經液化的金屬粒子所形成之一金屬薄膜可具有一不連續表面，且金屬粒子的球體可形成在金屬薄膜的表面上。舉例來說，AlSi12 (Al)在Al的熔點溫度(Tm)可具有1180 mN/m的一表面張力，Cu在其Tm可具有1420 mN/m的一表面張力，赫史特合金(Hastelloy)(Ni)在Ni的Tm可具有1890 m/Nm的一表面張力，而不鏽鋼(SS316)在其Tm可具有1930 mN/m的一表面張力。相反地，尼龍12及其他聚合物在其個別熔點溫度具有範圍介於5 mN/m與20 mN/m之間的一表面張力，而因此在液化時不會形成球體或珠粒。
本文所揭露為可運用來實現一製造程序的設備及方法，此製造程序相較於其他製造程序可造成改善的融合金屬的特性。特別是，本文所揭露的設備及方法實現一多步驟的製造程序，此結合了對金屬粒子施加處於多個能量位準的能量。舉例來說，可對金屬粒子施加處於一特定低能量位準的能量，其中該特定低能量位準使金屬粒子燒結，並使金屬粒子中鄰近粒子間形成實體連接。換言之，此特定低能量位準可為足以使金屬粒子燒結而不會熔化的一能量位準。其間具有實體連接之金屬粒子之總成的表面能量，較金屬粒子在燒結前的表面能量相對為低。例如，總成每單位面積的表面能量可低於金屬粒子在燒結前每單位面積的表面能量。
接續於施加處於特定低能量位準的能量之後，可對金屬粒子層施加處於特定高能量位準的能量。此特定高能量位準可為足以使經燒結金屬粒子熔化且而後融合一起的一能量位準。在一方面，由於金屬粒子的表面能量在金屬粒子熔化前已降低，故該等金屬粒子在一液化狀態及固化之前較不會發生「球形化」(例如形成較大球體)。因此，透過實施本文所揭露之多步驟製造程序，金屬粒子可藉由實施光子融合技術而融合一起變成一連續或近乎連續的金屬薄膜。此多步驟製造程序可包括施加處於額外能量位準的能量及/或施加處於同一能量位準的能量數次。能量所施加的次數、持續時間及能量位準可針對不同類型的金屬、粒子尺寸、及/或金屬粒子的分佈而改變。據此，在多種範例中，此多步驟製造程序可就不同金屬粒子的特性作微調。
在繼續之前，應注意到的是，本文所使用的「包括」用語表示但不限於「包括」及「包括至少」。「基於」一詞表示「以……為基礎」及「至少部分基於」。
首先參照圖1，顯示了一範例設備100之方塊圖。此設備100可為一運算設備，例如個人電腦、膝上型電腦、桌上型電腦、智慧型手機或類似者。在這些範例中，設備100可與一3D製造裝置分開，且可經由一直接或網路連接傳送指令給該3D製造裝置。於其他範例中，設備100可為一3D製造裝置的一部分。在這些範例中，設備100可為該3D製造裝置之一控制系統的部分，且可例如經由一匯流排傳送指令給該3D製造裝置的製造構件。舉例而言，處理器102可傳送指令或以其他方式控制製造構件來從金屬粒子之層體製作一3D物件，該製造構件可為3D製造裝置之構件。
處理器102可為一以半導體為基礎之微處理器、中央處理單元(CPU)、特定應用積體電路(ASIC)、及/或其他硬體裝置。設備100亦可包括儲存有處理器102可執行之機器可讀指令112及114 (亦可稱為電腦可讀指令)的一記憶體110。此記憶體110可為含有或儲存可執行指令的任何電子、磁性、光學或其他物理性儲存裝置。因此，記憶體110可為例如隨機存取記憶體(RAM)、電氣可抹除可規劃唯讀記憶體(EEPROM)、儲存裝置、光學碟片及類似者。記憶體110，亦可稱為一電腦可讀儲存媒體，可為一非暫態機器可讀儲存媒體，其中「非暫態」一詞不含括暫態傳播信號。
處理器102可擷取、解碼及執行用以控制至少一能量來源來對金屬粒子之一層體施加處於特定低能量位準的能量之指令112。根據一範例，此等金屬粒子，於本文中亦稱為金屬微粒子，可為可用來於一添加製造程序中形成三維(3D)部件的粒子。該等金屬粒子可因而由可運用於添加製造程序的任何適合金屬材料來形成，諸如銀、銅、鋁、鎳、不銹鋼、鈦、上述組合及類似者。
金屬粒子亦可具有在微米尺寸程度的維度。例如，金屬粒子可具有大體上介於約5 mm與約100 mm之間的尺寸，例如寬度、直徑或類似者。在其他範例中，金屬粒子可具有大體上介於約30 mm與約60 mm之間的尺寸。此等金屬粒子可能大體上具有球體形狀，例如由於金屬粒子之表面能量及/或運用來製造金屬粒子之程序所致。「大體上」一詞可被定義成包括大部分的金屬粒子具有特定尺寸及球體形狀。於其他範例中，「大體上」一詞可被定義成一大的百分比，例如約80%或更多的金屬粒子具有特定尺寸及球體形狀。
參照圖2，顯示多個金屬粒子202在多個階段期間的一簡化示意圖200，該等階段中藉繪製於圖1中之範例設備對金屬粒子202施加處於多個能量位準之能量。此等金屬粒子202一開始繪製成如上述具有大體球體形狀。處於特定低能量位準之能量的施加係以箭頭204表示。如圖所示，處於特定低能量位準之能量的施加可致使金屬粒子202變成燒結。另外，金屬粒子202的燒結可能致使金屬粒子202之鄰近粒子間形成實體連接或橋接。圖2之一放大部分顯示一對金屬粒子206、208，其中因接受處於特定低能量位準的能量而已形成一實體連接210。大體來說，藉由燒結金屬粒子202及在數個金屬粒子202之間形成實體連接210，金屬粒子202的表面能量可實質上被降低。
根據一範例，此特定低能量位準可為可供能量施加於金屬粒子202以使金屬粒子202開始燒結、或燒結到於一些或全部金屬粒子202之間形成實體連接210之一程度點的一能量位準，前述能量諸如為光、熱、輻射、其組合或類似者。由於不同類型的金屬或不同尺寸的金屬粒子可能需要不同位準的能量以達到此種燒結程度，此特定低能量位準可能針對不同類型的金屬、不同粒子尺寸、及/或不同金屬粒子的分佈而有所不同。舉例來說，用於不同類型金屬、不同粒子尺寸、及/或不同金屬粒子的分佈的特定低能量位準可透過測試、模型化或類似者決定。此外，所決定的特定低能量位準可被儲存在一資料儲庫中，而處理器102可從儲存於資料儲庫中之數個經決定的特定低能量位準，微調待對金屬粒子202施加之特定低能量位準。亦即，處理器102可基於與金屬粒子202相關之輸入資訊，諸如金屬類型及/或粒子尺寸，來識別待用於執行指令112的特定低能量位準。
圖2中亦顯示就金屬粒子202在各個形成階段所獲得的多個放大影像，其描繪金屬粒子202在施加處於本文所述之多個能量位準的能量後如何變化。特別是，圖2描繪就具有一最大45 mm之粒子尺寸之不銹鋼金屬粒子的實驗結果。以箭頭204表示的特定低能量位準為24.168 J/cm2 ，而以箭頭212表示的特定高能量位準為46.163 J/cm2 。金屬粒子202之層體厚度為200 mm。
參照圖1及圖2，處理器102亦可擷取、解碼及執行用以控制至少一能量來源來對一層金屬粒子202施加處於一特定高能量位準的能量之指令114。根據一範例，此特定高能量位準可為可供能量施加於金屬粒子202以使經燒結之金屬粒子202熔化的一能量位準，前述能量諸如光、熱、輻射、其組合或類似者。在這方面，該特定高能量位準可高於該特定低能量位準。施加處於特定高能量位準的能量在圖2中係以箭頭212表示。
如圖所示，施加處於特定高能量位準的能量可能致使經燒結之金屬粒子202熔化成一連續或近乎連續的金屬薄膜214。當此金屬薄膜214具有低於5%之孔隙率時，該金屬薄膜214可被視為幾乎連續。大體而言，如本文所揭露透過在施加處於特定高能量位準的能量之前施加處於特定低能量位準的能量，相較於僅透過施加處於特定高能量位準的能量，可形成更為連續的金屬薄膜。這可能因為下列情況而發生：經燒結或部分經燒結之金屬粒子202的較低表面能量，可降低金屬粒子形成較大球體的傾向，且反而形成一更為連續的層體或薄膜。因此，已熔化之金屬粒子214的一層體表面相較於僅透過於特定高能量位準下施加而熔化之金屬粒子更為平滑。此外，亦可降低或消除在已熔化之金屬粒子214之層體表面上形成較大球體之金屬粒子的現象。
由於不同類型的金屬及不同尺寸的金屬粒子可能需要不同的能量位準來熔化，故特定高能量位準針對不同類型金屬、不同粒子尺寸、及/或不同金屬粒子分佈可為不同。舉例來說，針對不同類型金屬、不同粒子尺寸、及/或不同金屬粒子分佈的特定高能量位準可透過測試、模型化或類似者來決定。此外，所決定的特定高能量位準可儲存在一資料儲庫中，而處理器102可從儲存在資料儲庫中之數個經決定的特定高能量位準，識別出待對金屬粒子202施加的特定高能量位準。亦即，處理器102可基於與金屬粒子202相關之輸入資訊，來識別待於執行指令114期間使用的特定高能量位準，此等資訊諸如金屬類型、粒子尺寸、及/或金屬粒子分佈。
現轉向圖3，顯示另一範例設備300的一方塊圖，此設備亦可為一運算設備或3D製造裝置。設備300可包括一處理器302、一資料儲庫304及一記憶體310。處理器302可控制設備300的操作，且可類似於以上參照圖1描述之處理器102。記憶體310可具有處理器302可執行之機器可讀指令312~320 (亦可稱為電腦可讀指令)儲存於其上。記憶體310可類似於以上參照圖1描述之記憶體110。資料儲庫304亦可為可將資料以依電性或非依電性方式儲存的一資料儲存裝置。設備300的描述亦參照圖2之示意圖200中所示的形貌體而作成。
處理器302可擷取、解碼及執行用以控制一再塗覆器(recoater) 330來在一表面342上展布多個金屬粒子202以形成金屬粒子之一層體340的指令312。此表面342可為一建造平台或一先前形成之金屬粒子202之層體340。在表面342為一建造平台的情況下，表面342可被加熱。如同前述，金屬粒子202亦可稱為金屬微粒子且可具有微米等級尺寸。再塗覆器330可具有一圓柱組態，且可在金屬粒子202上方旋轉及移位，以將金屬粒子202置放到層體340中。舉例來說，再塗覆器330可由一金屬材料形成，且可具有一拋光或紋理化表面。此再塗覆器330可用來形成層體340，遍及表面342具有一實質上均勻厚度。在其他範例中，再塗覆器330可為用以將金屬粒子202展布成一層體的一刮刀式或其他合適裝置。於一範例中，層體340之厚度可介於約90 mm至約110 mm的範圍，亦可使用較薄或較厚的層體。例如，層體340之厚度可介於約20 mm至約200 mm的範圍、或介於約50 mm至約200 mm的範圍。作為另一範例，層體340之厚度可介於約20 mm至約60 mm的範圍。
處理器302可擷取、解碼及執行用來控制一流體遞送裝置332將一料劑350遞送到金屬粒子202之層體340的選定區域上之指令314。料劑350可增強或可降低接受遞送有料劑350之金屬粒子202的能量吸收作用。在其中料劑350可增強金屬粒子202之能量吸收作用的範例中，處理器302可控制流體遞送裝置332來將料劑350遞送到將要融合一起之金屬粒子202之層體的區域上。相反地，在其中料劑350可降低金屬粒子202之能量吸收作用的範例中，處理器302可控制流體遞送裝置332來將料劑350遞送到將不會融合一起之金屬粒子202之層體340的區域上。在任一方面，處理器302可控制流體遞送裝置332來將料劑350遞送到金屬粒子202之層體340的選定區域上，以把一子集合的金屬粒子202融合成一預定形狀。
流體遞送裝置332可以一或兩個方向掃描越過層體340，以讓料劑350之液滴遞送至金屬粒子202之層體340之選定區域。此外或於其他範例中，流體遞送裝置332可保持靜止，而金屬粒子202之層體340可相對於流體遞送裝置332移動。於另外其他範例中，流體遞送裝置332及金屬粒子202之層體340二者可相對於彼此移動。根據數個範例，流體遞送裝置332可為一熱噴墨列印頭、一壓電列印頭或類似者。再者，多個流體遞送裝置可被用來遞送相同或多種類型的料劑。
處理器302可擷取、解碼及執行用以控制至少一能量來源334來在施加料劑350之液滴到金屬粒子202之層體340上後，對金屬粒子202之層體施加處於一特定低能量位準的能量360之指令316。指令316的執行可等同於以上參照圖1及圖2論述之指令112的執行，因而在此不再重覆指令316的詳細說明。
處理器302可擷取、解碼及執行用以控制至少一能量來源334來對金屬粒子202之層體340施加處於一特定額外能量位準的能量360之指令318。施加處於該特定額外能量位準的能量360可在施加處於特定低能量位準下的能量之後發生，且更可熔化經燒結的金屬粒子206、208，而因此降低金屬粒子206、208的表面能量。據此，施加處於特定額外能量位準的能量更可在金屬粒子202熔化期間，增強由金屬粒子202形成一連續或近乎連續的金屬薄膜。
由於不同類型的金屬及不同尺寸的金屬粒子可能需要不同的能量位準以增強由金屬粒子202形成連續或近乎連續的金屬層，故特定額外能量位準針對不同類型金屬、不同粒子尺寸、及/或金屬粒子的分佈而有所不同。舉例來說，針對不同類型金屬、不同粒子尺寸、及/或金屬粒子的不同分佈的特定額外能量位準可透過測試、模型化或類似者來決定。並且，所決定的特定高能量位準可儲存在資料儲庫304中，而處理器302可從儲存在資料儲庫304中之數個經決定的特定額外能量位準，識別出待對金屬粒子202施加的特定額外能量位準。亦即，處理器102可基於與金屬粒子202相關之輸入資訊，來識別待於執行指令318期間使用的特定額外能量位準，此等資訊諸如金屬類型及/或粒子尺寸。處理器302可額外執行指令318以施加處於多個特定額外能量位準的能量，例如，施加處於多個特定額外能量位準之能量的範例，會造成由金屬粒子202形成一更為連續或近乎連續的金屬層。
處理器302可擷取、解碼及執行用以控制至少一能量來源334來對金屬粒子202之層體施加處於一特定高能量位準的能量360之指令320。指令320的執行可等同於以上參照圖1及圖2所論述之指令114的執行，因而在此不再重覆指令320的詳細敘述。
根據數個範例，該至少一能量來源334可為諸如一頻閃燈的至少一能量來源，其能夠在單一閃光期間對一相當大面積的層體340閃施(flash)熱。例如，該至少一能量來源334可為用以對金屬粒子202之層體340上施加短光脈衝的一Xe頻閃燈。因此，例如，與諸如固態雷射熔化或電子束熔化的其他金屬列印技術相反地，本文中所揭露之至少一能量來源334的使用能夠同時熔化及固化大區域的金屬粒子202。在一些範例中，該至少一能量來源334可相對於金屬粒子202之層體340固定。於其他範例中，至少一能量來源334可相對於金屬粒子202之層體340移動。
在任一方面，處理器302可控制該至少一能量來源334來在施加處於多種能量位準之短叢爆的能量360。例如，處理器302可控制該至少一能量來源334在特定低能量位準閃施單次約15 ms。類似地，處理器302可控制該至少一能量來源334在特定額外能量位準單次閃施約15 ms。又，處理器302可控制該至少一能量來源334在特定高能量位準單次閃施約15 ms。在其他範例中，處理器302可改變該至少一能量來源334在多種能量位準下閃施之次數及/或持續時間。例如，此持續時間可就金屬類型、粒子尺寸及/或金屬粒子202之分佈而變化。
根據數個範例，該至少一能量來源334可為可在多個能量位準下操作的單一能量來源，此等多個能量位準例如為特定低能量位準、特定額外能量位準、特定高能量位準等。於其他範例中，該至少一能量來源334可為多個能量來源。在這些範例中，處理器302可控制一第一能量來源來施加處於特定低能量位準的能量、可控制一第二能量來源來施加處於特定額外能量位準的能量、可控制一第三能量來源來施加處於特定高能量位準的能量等等。於這些範例之任一者中，該至少一能量來源334可為一光子融合來源，諸如一氙氣(Xe)頻閃燈，其他類型的頻閃燈亦可實施。
在設備300為一3D列印機的範例中，設備300可包括再塗覆器330、流體遞送裝置332及至少一能量來源334。於設備300非為一3D列印機的範例中，再塗覆器330、流體遞送裝置332及至少一能量來源334可被包括在可與設備300連通的一3D列印機中。
可實施設備300 (或設備100)的多種方式係參照繪於圖4中之方法400進一步詳細論述。特別是，圖4繪示用以熔化及融合金屬粒子之一範例方法400。對於熟習此技藝者明顯的是，方法400呈現一大致說明，且可在不脫離方法400之一範疇下增加其他操作步驟或移除、修改或重新安排現有操作步驟。
就說明目的，方法400的論述係參照圖1及圖3所示之設備100、300及圖2中所繪之示意圖200而作成。應了解的是，具有其他組態之例如電腦、3D列印機或類似者的設備，可在不脫離方法400之範疇下實施來實行方法400。
在方塊402，處理器102、302可執行指令112、316以對金屬粒子202之一層體340施加處於一特定低能量位準的能量360。如先前所述，施加低能量位準可使金屬粒子202燒結及在金屬粒子202之鄰近粒子間形成要形成之實體連接。
在方塊404，處理器102、302可執行指令114、318/320以對金屬粒子202之層體340施加處於下一個能量位準的能量360。此下一個能量位準可為在此詳細敘述之一特定額外能量位準或特定高能量位準。
在方塊406，處理器102、302可決定能量是否要在另一位準下施加。處理器102、302可基於金屬類型、粒子尺寸及/或金屬粒子202之分佈、及次數與造成例如有至少一預定連續性程度(例如孔隙率)之一層體或薄膜的能量位準來作成決定。例如，處理器102、302可決定要在施加特定高位準能量脈衝前施加單一低能量位準脈衝。在此情況下，處理器102、302可使能量已處於在方塊404要施加的特定高程度能量位準，且處理器102、302可在方塊406決定不會施加處於另一能量位準的能量。並且，方法400可如方塊408所指而結束。
在另一範例中，處理器102、302可決定處於多個能量位準的能量位準脈衝要在施加特定高能量位準之前而施加，而此等多個能量位準低於使金屬粒子202熔化之一能量位準。例如，處理器102、302可被指示施加處於不同能量位準的能量，以使金屬粒子202形成連續或近乎連續的薄膜。於此範例中，處理器102、302可在方塊406決定要施加處於另一能量位準的能量，而處理器102、302可於方塊404施加處於下一個能量位準的能量。此下一個能量位準可為一特定額外能量位準或特定高能量位準。此外，方塊404~406可重覆直到處理器102、302已使處於特定高能量位準下的能量對金屬性粒子202施加。
雖然圖4中未顯示，但處理器102、302亦可控制一再塗覆器330來形成金屬粒子202之層體，及控制一流體遞送裝置332來在執行方塊402~408之前將一料劑350遞送到金屬粒子202之層體的選定區域。此外，處理器102、302可控制再塗覆器330來形成金屬粒子202之另一層體，及控制流體遞送裝置332來在執行方塊402~408之後將料劑350遞送之金屬粒子202之另一層體的選定區域。
方法400中所提出的一些或全部操作步驟可作為公用程式、程式、子程式被含容在任何所欲電腦可存取媒體中。此外，方法400可透過電腦程式來體現，此等程式可採多種現用及非現用形式存在。例如，它們可作為機器可讀指令來存在，包括原始碼、目標碼、可執行碼或其他格式。上述任一者可體現在一非暫態電腦可讀儲存媒體上。非暫態電腦可讀儲存媒體之範例包括電腦系統RAM、ROM、EPROM、EEPROM及磁性或光學碟片或磁帶。因此，可了解的是能夠執行上述功能的任何電子裝置可實行以上列舉的那些功能。
現參照圖5A~5C，其分別顯示就金屬粒子202所獲得的放大影像500~520，其中處於一特定低能量位準及一特定高能量位準之不同位準下的能量透過本文所述範例特徵之實施態樣施加在該等金屬粒子上。如同於影像500~520中可見地，施加不同能量位準可在經熔化及融合的金屬粒子202中造成不同程度的平滑性。因此，在一方面且如本文所述，特定低能量位準、特定高能量位準及特定額外能量位準可就不同類型金屬、粒子尺寸及/或金屬粒子分佈予以微調。
在影像500~520中，金屬粒子為具有尺寸最大45 mm的不銹鋼金屬粒子。在圖5A所示之影像500中，先施加遞送32.717 J/cm2 能量的單一低能量閃光，幾秒之後施加遞送46.163 J/cm2 能量的單次15 ms高能量閃光。在圖5B所示之影像510中，先施加處於21.618 J/cm2 的低能量位準之一第一閃光及處於28.521 J/cm2 的另一能量位準之一第二閃光，幾秒之後施加遞送46.163 J/cm2 能量的單次15 ms高能量閃光。在影像520中，先施加處於21.618 J/cm2 之低能量位準的兩次閃光及處於27.815 J/cm2 之另一能量位準的兩次閃光，幾秒之後施加遞送46.163 J/cm2 能量的單次15 ms高能量閃光。比較影像500~520，明顯的是用來形成圖5C中所示之金屬薄膜的程序造成具有最高程度連續性的一金屬薄膜，且因此本程序可為熔化及融合具有一特定組之特性之金屬粒子的一較佳程序。
雖然在現有揭露內容之整體通篇以特定方式描述，但本案揭露內容之代表性範例亦可適用於大範圍的應用中，且以上描述不意圖且不應被解釋為具限制性，而係僅提供來作為本案揭露內容多個層面的一例示性論述而已。
本文中已論述及說明者為本案揭露內容之一範例及其之一些變化。在本文中所用之用語、描述及圖式係僅以說明方式提出且不表示為限制。許多變化在本案揭露內容之精神與範疇內為可行的，本案揭露內容之精神與範疇係意圖以後附申請專利範圍及其等效物所界定，其中除非另有指明，否則所有的用語係以其最廣合理意涵來表示。
100、300‧‧‧設備102、302‧‧‧處理器110、310‧‧‧記憶體112、114、312~320‧‧‧(機器可讀)指令200‧‧‧示意圖204、212‧‧‧箭頭210‧‧‧實體連接214‧‧‧金屬薄膜；金屬粒子304‧‧‧資料儲庫330‧‧‧再塗覆器332‧‧‧流體遞送裝置334‧‧‧能量來源340‧‧‧層體342‧‧‧表面350‧‧‧料劑360‧‧‧能量400‧‧‧方法402~408‧‧‧方塊500~520‧‧‧(放大)影像
本案揭露內容之特徵係以例示說明且不限於附圖，其中類似元件符號標示類似元件，其中：圖1顯示一範例設備的方塊圖；圖2顯示多個金屬粒子在數個階段期間的一簡化視圖，該等階段中藉由圖1中繪示之範例設備對金屬粒子施加處於多個能量位準之能量；圖3顯示另一範例設備的方塊圖；圖4顯示用以熔化及融合金屬粒子之一範例方法的流程圖；以及圖5A~5C分別顯示就透過本案所揭露之範例特徵實現態樣接受一特定低能量位準及一特定高能量位準之不同位準能量施加之金屬粒子所獲得的影像。
100:設備
102:處理器
110:記憶體
112、114:(機器可讀)指令

Claims (15)

  1. 一種運算設備，其包含：一處理器；以及一記憶體，其上儲存可使該處理器進行以下動作的數個指令：控制至少一能量來源來對一層金屬粒子施加處於一特定低能量位準的能量，其中該等金屬粒子具有微米等級尺寸，且其中該特定低能量位準的施加使該等金屬粒子燒結，且使該等金屬粒子中之鄰近粒子之間形成實體連接；及控制該至少一能量來源來對該層金屬粒子施加處於一特定高能量位準的能量，其中該特定高能量位準的施加使經燒結的金屬粒子熔化及融合。
  2. 如請求項1之設備，其中該處理器係用以控制該至少一能量來源來施加處於該特定低能量位準的一能量脈衝持續一特定時間期間。
  3. 如請求項1之設備，其中該處理器係用以控制該至少一能量來源來施加處於該特定高能量位準的一能量脈衝持續一特定時間期間。
  4. 如請求項1之設備，其中該處理器係進一步用以於控制該至少一能量來源施加處於該特定低能量位準的能量、與控制該至少一能量來源施加處於特定高能量位準的能量之間，控制該至少一能量來源來施加處於一特定額外能量位準的一能量脈衝持續一特定時間期間，其中 該特定額外能量位準的施加更使該等經燒結的金屬粒子熔化，而處於該特定低能量位準及處於該特定額外能量位準的能量的施加降低該等金屬粒子的表面能量，且其中處於該特定高能量位準的能量之施加促使形成一連續或近乎連續的金屬薄膜。
  5. 如請求項1之設備，其中該等金屬粒子包含一特定類型的金屬，且其中該特定低能量位準及該特定高能量位準包含針對該特定類型金屬微調以分別造成該等金屬粒子之一預定燒結及熔化程度的數個位準。
  6. 如請求項1之設備，其更包含：該至少一能量來源；一再塗覆器，其用以將該等金屬粒子展布到該層金屬粒子中；以及一流體遞送裝置，其用以將一料劑遞送到該層金屬粒子之選定區域上，其中該料劑係用以增強或降低接受遞送有該料劑之該等金屬粒子的能量吸收作用。
  7. 如請求項1之設備，其中該至少一能量來源包含一第一能量來源及一第二能量來源，且其中該控制器係用以控制該第一能量來源來施加處於該特定低能量位準的能量，且控制該第二能量來源來施加處於該特定高能量位準的能量。
  8. 如請求項1之設備，其中該等金屬粒子大體上具有球體形狀，其直徑介於約5μm與約100μm之間的範圍。
  9. 一種融合金屬粒子之方法，其包含以下步驟：對一層金屬粒子施加處於一特定低能量位準的能量，其中該等金屬粒子具有微米等級尺寸，且其中該特定低能量位準的施加使該等金屬粒子燒結，且使該等金屬粒子中之鄰近粒子之間形成實體連接；以及對該層金屬粒子施加處於一特定高能量位準的能量，其中該特定高能量位準能量的施加使經燒結的金屬粒子熔化。
  10. 如請求項9之方法，其中施加處於該特定低能量位準的能量的步驟更包含施加處於該特定低能量位準的一能量脈衝持續一第一特定時間期間，且其中施加處於該特定高能量位準之能量的步驟更包含施加處於該特定高能量位準的一能量脈衝持續一第二特定時間期間。
  11. 如請求項9之方法，其更包含以下步驟：在施加處於該特定低能量位準的能量、與施加處於該特定高能量位準的能量之間，施加處於一特定額外能量位準的一能量脈衝持續一特定時間期間，其中該特定額外能量位準的施加更使經燒結的金屬粒子熔化，且處於該特定低能量位準及該特定額外能量位準的能量的施加降低該等金屬粒子之表面能量，且其中處於該特定高能量位準的能量的施加促使形成一連續或近乎連續的金屬薄膜。
  12. 如請求項9之方法，其中該等金屬粒子包含一特定類型金屬，且其中該特定低能量位準及該特定高 能量位準包含針對該特定類型金屬微調以分別造成該等金屬粒子之一預定燒結及熔化程度的數個位準。
  13. 如請求項9之方法，其中施加處於該低能量位準的能量之步驟包含控制一第一能量來源來施加處於該低能量位準的能量，且其中施加處於該高能量位準的能量之步驟包含控制一第二能量來源來施加處於該高能量位準的能量。
  14. 一種列印設備，其包含：一再塗覆器，其用以形成一層金屬微粒子，其中該等金屬微粒子具有微米等級尺寸；用以遞送一料劑之一流體遞送裝置，其中該料劑係用以增強或降低接受遞送該料劑之該等金屬微粒子的能量吸收作用；至少一能量來源；以及一處理器，其用以進行下列動作：控制該流體遞送裝置來遞送到該層金屬微粒子之選定區域上；控制該至少一能量來源來對該層金屬粒子施加處於一特定低能量位準的能量，且其中該特定低能量位準的施加使一子集合的該等金屬微粒子燒結，且使該子集合之該等金屬微粒子之鄰近粒子間形成實體連接；及控制該至少一能量來源來對該層金屬微粒子施加處於一特定高能量位準的能量，其中該特定高能量 位準的施加使經燒結的該子集合之金屬微粒子熔化。
  15. 如請求項14之列印設備，其中該處理器係用以進一步於控制該至少一能量來源施加處於該特定低能量位準的能量、與控制該至少一能量來源施加處於特定高能量位準的能量之間，控制該至少一能量來源來施加處於一特定額外能量位準的一能量脈衝持續一特定時間期間，其中該額外能量位準之施加更使經燒結的金屬粒子熔化，且處於該特定低能量位準及處於該特定額外能量位準的能量之施加降低該等金屬微粒子之表面能量，且其中處於該特定高能量位準的能量之施加促使形成一連續或近乎連續的金屬薄膜。
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