[发明专利]增材制造产品和工艺

说明书

本公开描述了用于执行增材制造的系统和方法。该方法包括在目标表面上形成产品的第一层，以定向的能源加热第一层的一部分，并且在第一层上形成产品的第二层。用于执行增材制造的该系统包括真空室、设置在真空室中的目标表面、形成在目标表面上的材料的第一层、配置以加热第一层的一部分的定向的能源和形成在第一层的加热部分上的材料的第二层。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年8月28日提交的美国专利申请第62/211,339号的权益和优先权，在此通过引用以其整体并入本文。

公开领域

本公开通常涉及增材制造(additive manufacturing)，更具体地涉及在3D打印中修改先前形成的层。

公开背景

3D打印(也被称为增材制造，或“AM”)是指可以用于制作三维产品的任何工艺。增材工艺用于3D打印，其中应用连续的材料层以形成产品或部件。这些部件几乎可以是任何形状或几何形状，并且由计算机或其他电子装置上的3D模型生产。

3D打印最初是指用喷墨打印机头将材料顺序地沉积到粉末床上的工艺。然而，最近术语3D打印的含义已经扩展到包括更广泛的各种技术，诸如基于挤出和烧结的工艺。术语增材制造常常用于指这种更广泛的应用。

目前可以获得各种增材制造工艺。工艺之间的主要区别在于沉积层以创造部件的方式和所使用的材料。一些方法熔化或软化材料以生产层，而其他方法则使用不同的技术固化液体材料，或切割薄层以成形并将它们连接在一起。选择性激光熔化(SLM)、直接金属激光烧结(DMLS)、选择性激光烧结(SLS)、熔化沉积成型(FDM)和熔丝制造(FFF)是熔化或软化材料以生产层的增材制造方法的类型。

例如，选择性激光烧结是一种增材制造技术，其可以使用激光作为动力源来烧结粉末材料，诸如聚合物或金属。该系统将激光瞄准在通过3D模型限定的空间中的点，将材料粘合在一起以创造坚固结构。SLS，以及所提到的其他AM技术，已经主要用于快速原型制造和用于组合零件的小批量生产。

现有系统具有某些缺点，原因在于在添加随后的层之前，它们可能不能充分地修改之前形成的层，导致孔隙率增加或粘合度降低。本公开解决了现有参考文献的这些和其他不足。

发明概述

本文公开和要求保护用于增材制造的系统和方法。

如下面更全面描述的，所公开的实施方式的仪器和工艺允许改进用于3D增材层打印的系统和方法。鉴于以下详细描述和附图，相关领域的技术人员将会更好地理解和明白本文公开的仪器和方法的进一步方面、产品、理想的特征和优点，其中通过示例的方式说明了各种实施方式。然而，应该清楚地理解，附图仅用于说明的目的而不是意在作为所要求保护的实施方式地限制的定义。

在一方面，本公开描述了一种制造产品的方法，该方法包含在目标表面上形成产品的第一层，以定向的能源加热第一层的一部分，以及在第一层上形成产品的第二层。

在一些实施方式中，形成产品的第一层的步骤包含在目标表面上沉积粉末的第一层，并且在该第一层引导能量束以创造熔化的第一层。形成产品的第二层的步骤可以进一步包含沉积粉末的第二层到熔化的第一层上，并且在该第二层引导能量束以创造熔化的第二层，其中熔化的第二层熔化到熔化的第一层的加热部分。

在其他实施方式中，形成产品的第一层的步骤包含在目标表面上沉积材料的熔融层并固化熔融层。形成产品的第二层的步骤可以进一步包含在目标表面上沉积材料的熔融层，其中该第二层沉积在第一层的加热部分上。

在某些实施方式中，第一层的该部分加热到至少第一层的玻璃化温度。在其他实施方式中，第一层的该部分加热到第一层的玻璃化温度和第一层的熔化温度之间的温度。