[0002] 本申请要求于2017年4月28日提交的标题为“POWDER-BED FUSION BEAM SCANNING”的美国
专利申请序列号15/582,470的优先权，其通过引用明确地整体并入本文。
技术领域
[0003] 本公开通常涉及粉末床熔合(PBF)系统，并且更具体地，涉及PBF系统中的束扫描。
背景技术
[0004] PBF系统可以产生具有复杂几何形状的结构(被称为构建件(build piece))，其包括难以或不可能以常规制造工艺创建的形状。PBF系统逐层创建构建件。通过沉积粉末层并且将该层的部分暴露至
能量束来形成每层或每“片”。能量束被施加至粉末层的熔合区域，其与层中的构建件的横截面一致。
熔化的粉末冷却并且熔合(fuse)以形成一片构建件。每层被沉积在先前层的顶部。得到的结构是从头开始逐片组装起来的构建件。
[0005] 更具体地，能量束在暴露于能量束的
位置将粉末熔化为被称为熔池的一滩液体。然后能量束跨粉末层扫描，并且通过持续地熔化处于束的暴露位置的粉末来“推进(push)”熔池。
发明内容
[0006] 以下将更加充分地描述用于PBF系统中的束扫描的装置和方法的几个方面。
[0007] 在各个方面中，一种用于粉末床熔合的装置可以包括：
支撑粉末材料层的结构；能量束源，其生成能量束；以及偏转器，其施加所述能量束以在多个位置处熔合所述层中的粉末材料的区域，所述偏转器还被配置为将所述能量束多次施加至所述位置中的每个位置。
[0008] 在各个方面中，一种用于粉末床熔合的装置可以包括：粉末材料支撑结构；能量束源，其被指向所述粉末材料支撑表面；偏转器，其被配置为将多个扫描提供给由所述结构支撑的粉末材料层。
[0009] 在各个方面中，一种用于粉末床熔合的装置可以包括：支撑粉末材料层的结构；能量束源，其生成能量束；以及偏转器，其施加所述能量束以在多个位置处熔合所述层中的粉末材料的区域，所述偏转器进一步还被配置为以光栅扫描施加所述能量束。
[0010] 在各个方面中，一种用于粉末床熔合的方法可以包括：支撑粉末材料层；生成能量束；并且施加所述能量束以在多个位置处熔合所述层中的粉末材料的区域，所述能量束被多次施加至所述位置中的每个位置。
[0011] 在各个方面中，一种用于粉末床熔合的方法可以包括：支撑粉末材料层；生成能量束；并且施加所述能量束以在多个位置处熔合所述层中的粉末材料的区域，所述能量束以光栅扫描施加。
[0012] 其他方面根据下面的详细描述对于本领域技术人员来说将变得显而易见，其中，通过图示仅示出和描述了几个
实施例。如本领域技术人员将意识到的那样，本文的概念能够具有其他的和不同的实施例，并且几个细节能够具有各种其他方面的
修改，所有这些不脱离本公开。因此，本质上认为
附图和详细描述是说明性的而不是限制性的。
附图说明
[0013] 在附图中，现在将通过示例而不是通过限制来在详细描述中呈现各个方面，其中：
[0014] 图1A-D示出了不同的运行阶段期间的示例PBF系统。
[0015] 图2示出了示例性能量束源和偏转器系统。
[0016] 图3A-B示出了在沉积粉末层之前和之后示例性粉末床的透视图。
[0017] 图4A-C示出了用于PBF的示例性矢量扫描方法。
[0018] 图5A-D示出了用于PBF的示例性光栅扫描方法。
[0019] 图6示出了用于PBF的另一示例性光栅扫描方法。
[0020] 图7是用于PBF的光栅扫描的示例性方法的
流程图。
[0021] 图8A-C示出了包括细分(subdivide)PBF工作区域的示例性光栅扫描方法。
[0022] 图9A-D示出了示例性多道次(多道次)扫描方法。
[0023] 图10是用于PBF的多道次扫描的示例性方法的流程图。
[0024] 图11示出了示例性多道次受控制的熔合区域的
温度曲线。
[0025] 图12是用于PBF的多道次温度曲线控制的示例性方法的流程图。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图阐述的详细描述旨在提供对本文所公开的概念的各种示例性实施例的描述，并且不旨在表示其中可以实践本公开的仅有的实施例。本公开中使用的术语“示例性”意味着“用作示例、实例或图示”，并且不应该一定被解释为比本公开中呈现的其他示例性实施例更优选或更有利。出于向本领域技术人员提供充分传达概念范围的彻底且完整的公开内容的目的，详细描述包括具体细节。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开。在一些情况下，众所周知的结构和部件可以以
框图形式示出，或者完全省略，以避免模糊在整个本公开中所呈现的各种概念。
[0027] 该公开针对PBF系统中的束扫描。在各种实施例中，可以以光栅扫描施加能量束。在光栅扫描系统的示例中，
电子束可以跨矩形工作区域扫过(从顶部至底部每次一行)。当电子束跨每行移动时，束强度被开启或关闭以创建可以被用于定义那层的构建件的横截面的图案。在一些实施例中，可以以1-50循环每秒的速率扫描整个区域。例如，以这种方式，可以以如此短的时间加热片的整个区域，以致于整个片基本上立刻被加热。更具体地，扫描的速率可以快于热远离被加热粉末传导的速率，使得在扫描结束时，整个片的温度基本上相同。
[0028] 可以以这种方式通过磁或静电生成场，以便以高
频率(例如10KHz)左右(
水平地)扫描，以形成直线，然后以较慢的速率前后(fore and aft)(垂直地)扫描此线，使得可以暴露整个区域。水平与垂直关系的纵横比可以取决于偏转
力和扫描速率而是可变的。可以由数字
信号处理器(DSP)和适当的电力电子器件(electronic)以仅暴露所期区域的这种方式来调制电子束生成。在其他实施例中，可以由其他专用的
硬件或由在
软件控制下的一个或多个处理器来调制电子束生成。
[0029] 相比于矢量扫描，可以类似于具有
像素的数字图像来描述片。可以将工作区域划分为一组行(x)和列(y)，使得构建件的
分辨率将为X×Y像素(X by Y pixels)。图像标尺可以被缩放(scale)，使得系统的分辨率可以产生变化的像素
密度(微米/像素)。分辨率的唯一限制将是电子束枪的调制宽度的限制。可以例如通过调制
阴极电压、调制相对栅极电压等来调制电子束。还可以以类似于
真空四极管或
五极管的额外的栅极(grid)/板(plate)来配置电子束枪，以允许更好的调制增益以及随后更高的调制带宽。
[0030] 图1A-D示出了不同的运行阶段期间示例PBF系统100。PBF系统100可以包括：沉积器101，其可以沉积
金属粉末的每层；能量束源103，其可以生成能量束；偏转器105，其可以施加能量束以熔合粉末材料；以及构建板107，其可以支撑诸如构建件109的一个或多个构建件。PBF系统100还可以包括构建
底板111，其被
定位在粉末床容器之内。粉末床容器的壁被示出为粉末床容器壁112。构建底板111可以使构建板107降低，使得沉积器101可以沉积下一层，以及腔113，其可以封闭其他组件。沉积器101可以包括：漏斗115，其容纳诸如金属粉末的粉末117；以及校平器119，其可以校平每个粉末层的顶部。
[0031] 具体地参照图1A，该图示出了在已经熔合了一片构建件109之后但在沉积下一粉末层之前的PBF系统100。事实上，图1A示出了PBF已经在多层(例如50层)中沉积和熔合了片所在的时间，以形成构建件109的当前状态(例如，由50片形成)。沉积的多层创建了粉末床121，其包括沉积了但未熔合的粉末。PBF系统100可以包括温度
传感器122，其可以感测工作区域的区域中(比如粉末床、构建件109的表面等)的温度。例如，温度传感器122可以包括朝向工作区域的热感相机、被附接至靠近粉末床的区域的
热电偶等。
[0032] 图1B示出了处于其中构建底板111可以降低一个粉末层厚度123的阶段的PBF系统100。构建底板111的降低造成构建件109和粉末床121下降粉末层厚度123，使得粉末床和构建件的顶部比粉末床容器壁112的顶部低所述粉末层厚度。例如，以这种方式，可以在构建件109和粉末床121的顶部之上创建具有等于粉末层厚度123的一致厚度的空间。
[0033] 图1C示出了处于其中沉积器101可以在于构建件109和粉末床121的顶部之上创建的空间中沉积粉末117的阶段的PBF系统100。在该示例中，沉积器101可以跨越(cross over)此空间，同时从漏斗115释放粉末117。校平器119可以校平所释放的粉末以形成具有粉末层厚度123的厚度的粉末层125。应注意，图1A-D以及本公开中的其他图的要素不一定按照比例绘制，而是为了更好图示本文所描述的概念的目的而可以被绘制得较大或较小。例如，所示出的粉末层125的厚度(即粉末层123的厚度)大于用于示例50层先前沉积的层的实际厚度。
[0034] 图1D示出了其中能量束源103可以生成能量束127并且偏转器105可以施加能量束以熔合构建件109中的下一片的阶段的PBF系统100。在各种实施例中，能量束源103可以是电子束源，能量束127可以是电子束，并且偏转器105可以包括偏转板，其可以生成使电子束偏转以跨待熔合的区域扫描的
电场。在各种实施例中，能量束源103可以是激光，能量束127可以是
激光束，并且偏转器105可以包括光学系统，其可以反射和/或折射激光束以跨待熔合的区域扫描。在各种实施例中，能量束源103和/或偏转器105可以调制能量束，例如，当偏转器扫描时开启和关闭能量束，使得仅在粉末层的适当区域中施加能量束。例如，在各种实施例中，能量束可以由
数字信号处理器(DSP)来调制。
[0035] 图2示出了示例性能量束源和偏转器系统。在该示例中，能量束是电子束。能量束源可以包括电子栅极(electron grid)201、电子栅极
调制器203和聚焦器(focus)205。
控制器206可以控制电子栅极201和电子栅极调制器203生成电子束207，并且可以控制聚焦器205将电子束207聚焦为经聚焦的电子束209。为了在图中提供更清晰的视图，控制器206与其他组件的连接未示出。经聚焦的电子束209可以通过偏转器213而跨粉末床211扫描。偏转器213可以包括两个x偏转板215和两个y偏转板217，在图2中其中一个被遮住。控制器206可以控制偏转器213在x偏转板215之间生成电场以使经聚焦的电子束209沿x方向偏转，并且在在y偏转板217之间生成电场以使经聚焦的电子束沿y方向偏转。在各种实施例中，偏转器可以包括一个或多个磁线圈以使电子束偏转。
[0036] 束传感器219可以感测经聚焦的电子束209的偏转量，并且可以将该信息发送至控制器206。控制器206可以使用该信息来调整电场的强度，以实现期望的偏转量。可以通过扫描经聚焦的电子束来熔化稀松(loose)粉末221而将经聚焦的电子束209施加至粉末层211，从而形成熔合的粉末223。
[0037] 在各种实施例中，可以通过光栅扫描来施加能量束。图5A-D、图6和图7示出了通过光栅扫描来施加PBF能量束的示例性实施例。在一些实施例中，光栅扫描可以包括将工作区域划分为细分区(subdivision)，其可以提供表征每层中的构建件的横截面的有效方法。图8A-C示出了包括用于光栅扫描PBF能量束的细分区的示例性实施例。在各种实施例中，可以通过多道次扫描来施加能量束，其中针对单个熔合操作，能量束跨工作区域扫描多次。图
9A-D和图10示出了PBF能量束的多道次上面的示例性实施例。在一些实施例中，多道次扫描可以被用于控制构建件、包括构建件的区域、整个粉末层等的温度曲线。图9A-D、图11和图
12示出了包括温度曲线控制的多道次扫描的示例性实施例。在一些实施例中，多道次扫描可以与矢量扫描一起使用。图4A-C示出了矢量扫描的示例。
[0038] 使用透视图示出了本公开中的各种PBF束扫描示例。图3A-B为该透视图提供了背景。
[0039] 图3A-B示出了在沉积粉末层之前和之后示例性粉末床的透视图。图3A示出了在发生扫描过程之后的粉末床301。该图示出了第n构建件片303的顶面，其为由能量束源/偏转器305扫描能量束以熔合第n粉末层307中的粉末而形成的片(其中n是粉末层的数量)。图3B示出了在下一个粉末层(即第n+1粉末层309)已经沉积之后，粉末床301的状态。该图还示出了待熔合的下一个片的轮廓(即第n+1片311的轮廓)。图3B中的粉末床301的状态可以是在图4A-C、图5A-D和图6中描述的示例性扫描之前的粉末床的状态。
[0040] 图4A-C示出了用于PBF的示例性矢量扫描方法。图4A在粉末层403的顶视图中示出了矢量扫描的扫描路径401。该图还示出了片轮廓405，其示出了要由矢量扫描在何处形成片。在该示例中，扫描路径401可以是螺旋形状，其具有处于螺旋外侧的起点407以及处于螺旋中心的终点409。在起点407处，能量束被开启并且在整个扫描路径401上始终保持开启(如为作为黑线标记的束开启(beam on)411的扫描路径所示)。在终点409处，能量束被关闭，并且完成片。图4B-C示出了扫描期间不同时间点的透视图。
[0041] 图4B示出了早期时间点处的扫描，在此时来自能量束源/偏转器415的能量束413已经扫描通过扫描路径401的第一部分以形成熔合的粉末417。该图还示出了能量束413接下来扫描的扫描路径401的一部分。
[0042] 图4C示出了后面时间点处的扫描，此时能量束413已经扫描通过扫描路径401的更多，并且形成了更多熔合的粉末417。该图还示出了能量束413接下来扫描的扫描路径401的一部分。
[0043] 图5A-D、图6和图7示出了通过光栅扫描施加PBF能量束的示例性实施例。
[0044] 图5A-D示出了用于PBF的示例性光栅扫描方法。图5A在粉末层503的顶视图中示出了光栅扫描的扫描路径501。该图还示出了片轮廓505，其示出了要通过光栅扫描在何处形成片。在该示例中，扫描路径501可以是锯齿形状，其具有粉末层503的左上
角处的起点507(如图中所示)，以及粉末层的右下角的终点509。扫描图案是由对角线连接的水平线。随着能量束跨扫描路径501的水平线扫描，可以在通过待熔合的粉末区域时开启能量束，可以在通过不被熔合的粉末区域时关闭能量束。例如，图5A示出了针对在片轮廓505之外的扫描路径501的水平线的束关闭(beam off)511(由虚线表示)，并且针对在片轮廓505之内的扫描路径501的水平线的束开启511(由黑线表示)。扫描路径501的对角线可以用于返回到下一水平线的开始(即图中的右端)，这可以被称为复位(resetting)。因此，当扫描通过对角线时，可以关闭能量束，这被示出为复位(束关闭)515。
[0045] 在该示例中，在起点507处，能量束被关闭并且针对扫描路径501的前两条水平线保持关闭。扫描路径501的第三条线至第九水平线包括期间能量束被开启以熔合片轮廓505内的区域中的粉末的部分。在剩余的水平线中，能量束未被开启。
[0046] 图5B-D示出了扫描期间不同时间点处的透视图。
[0047] 图5B示出了早期时间点处的扫描，此时能量束源/偏转器517在扫描路径501的初始部分(不经过粉末层503中待熔合的区域)中关闭能量束。图5C示出了后面时间点处的扫描，此时能量束源/偏转器517已经沿着片轮廓505之内的扫描路径501的水平扫描线的部分开启了能量束519，以形成熔合的粉末521。图5D示出了更后面时间点处的扫描，此时能量束源/偏转器517已经沿着片轮廓505之内的扫描路径501的更多水平扫描线的部分开启了能量束519，以形成更多熔合的粉末521。
[0048] 图6示出了用于PBF的示例性光栅扫描方法。图6在粉末层603的顶视图中示出了光栅扫描的扫描路径601。该图还示出了片轮廓605，其示出了将通过光栅扫描在何处形成片。在该示例中，扫描路径601可以包括末端处由垂直线连接的水平线。扫描路径601可以具有粉末层603的左上角处的起点607(如图中所示)，以及粉末层的右下角的终点609。随着能量束跨扫描路径601的水平线扫描，可以在通过待熔合的粉末区域时开启能量束，可以在通过不被熔合的粉末区域时关闭能量束。例如，图6示出了针对在片轮廓605之外的扫描路径601的水平线的束关闭611(由虚线表示)，并且示出了针对在片轮廓之内的扫描路径的水平线的束开启613(由黑线表示)。扫描路径601的垂直线可以用于前进到下一水平线，这可以被称为重置。因此，当扫描通过垂直线时，可以关闭能量束，这被示出为复位(束关闭)615。
[0049] 在该示例中，在起点607处，能量束被关闭并且针对扫描路径601的前两条水平线保持关闭。扫描路径601的第三条线至第九水平线包括期间能量束被开启以熔合片轮廓605内的区域中的粉末的部分。在剩余的水平线中，能量束未被开启。
[0050] 在图5A-D和图6中示出的示例性实施例仅仅是光栅扫描的两个示例，而可以使用其他扫描路径。例如，各种实施例可以使用不同的扫描路径形状、不同的路径起点和/或路径终点、不同的复位等。
[0051] 图7是用于PBF的光栅扫描的示例性方法的流程图。可以支撑粉末层(701)。例如，粉末床可以支撑下一粉末材料层，并且粉末床可以由构建板支撑(诸如上面关于图1A-D所描述的)。可以生成能量束(702)。例如，诸如能量束源103的能量束源可以生成能量束。另一个示例可以是由电子栅极201、电子栅极调制器203和聚焦器205生成的经聚焦的电子束209。可以在光栅扫描(703)中施加能量束以熔合该层中的粉末。例如，可以使用诸如扫描路径501、扫描路径601等的扫描路径。
[0052] 图8A-C示出了包括细分PBF工作区域的示例性光栅扫描方法。图8A示出了表示要被扫描的粉末层的
工作空间801。在这方面，应该理解的是，工作空间801不是物理结构，而是表示物理结构(即要被扫描的粉末层)并且可以被用于控制对粉末层的扫描的数据结构。例如，图2的控制器206可以使用这样的工作空间来控制粉末层211的扫描。
[0053] 例如，工作空间801可被划分成行和列以创建细分区803。在图8A中，对于总共100个细分区803，工作空间801被划分成10行(在y方向上)和10列(在x方向上)，即10×10分辨率。尽管为了便于理解示出了10×10分辨率，但在各种应用中分辨率可能会显著更高。在各种实施例中，每个细分区803可以具有与束区域805大致相同的尺寸，束区域805是将被施加至由工作区域801表示的粉末层的能量束的横截面区域。
[0054] 图8A示出了熔合区域807，其表示能量束将被施加至其以熔合粉末的粉末层区域。如图所示，熔合区域807可以与某些细分区803重合。因此，熔合区域807可以由重合细分区
803表示。例如，以这种方式，可以基于哪个细分区与熔合区域重合(即束开启)以及哪个细分区不与熔合区域重合(即束关闭)来控制光栅扫描期间的能量束调制。从这个意义上说，可以将工作空间数字化或“像素化”，这可以提高光栅扫描的效率。
[0055] 图8B示出了跨粉末层810的扫描路径809。扫描路径809可以包括束关闭811部分、束开启813部分和复位(束开启)815部分。将熔合区域807的轮廓示出为片轮廓817。如图8B所示，可以控制扫描，使得扫描路径809的束关闭811部分可以对应于不包括熔合区域807的部分的细分区803，并且束开启813部分可以对应于包括熔合区域的部分的细分区。
[0056] 图8C示出了用于图8中所示出的光栅扫描的束偏转控制(x偏转电压图819和y偏转电压图821)和束功率控制(束功率图823)。对于第一行细分区，(即y＝1且x＝1-10)，x偏转电压可以从对应于对细分区803的最左列的束偏转(如图所示)的最大负电压稳定地增加至到对应于对细分区的最右列的束偏转的最大正电压。y偏转电压可以保持恒定在对应于维持跨第一行的恒定y偏转的最大负电压处。因为第一行中的细分区803不包括熔合区域807的部分，所以对于第一行，束功率保持关闭。在
复位期间，x偏转电压可以减小到最大负值，并且y偏转电压可以从最大负值增加到对应于跨第二行的y偏转的值。
[0057] 对于第二行细分区(即y＝2且x＝1-10)，x偏转电压可以再次从对应于对细分区803的最左列的束偏转的最大负电压稳定地增加至到对应于对细分区的最右列的束偏转的最大正电压。y偏转电压可以保持恒定在对应于维持跨第二行的恒定y偏转的电压处。当束向第二行中的第一细分区803(即x＝1)偏转时，束功率可保持关闭。然而，当束跨细分区x＝
2至x＝9扫描时，束功率可以开启。对于第二行中的细分区x＝10，束功率可以关闭。然后，通过将x偏转电压减小至最大负值并且将y偏转电压从对应于跨第二行的y偏转的值增加至对应于跨第三行的y偏转的值，扫描可以再次复位。
[0058] 对于第三行细分区(即y＝3且x＝1-10)，x偏转电压可以再次从对应于对细分区803的最左列的束偏转的最大负电压稳定地增加至到对应于对细分区的最右列的束偏转的最大正电压。y偏转电压可以保持恒定在对应于维持跨第三行的恒定y偏转的电压处。当束向第二行中的第一细分区803(即x＝1)偏转时，束功率可保持关闭，对于细分区x＝2束功率可以开启，对于细分区x＝3至x＝8束功率可以关闭，对于细分区x＝9束功率可以开启，并且对于细分区x＝10可以束功率关闭。通过将x偏转电压减小到最大负值并且将y偏转电压从对应于跨第三行的y偏转的值增加到对应于跨第四行的y偏转的值，扫描可以再次复位。扫描可以以这种方式进行直到整个粉末层810被扫描为止。
[0059] 图9A-D和10示出了用于PBF能量束的多道次扫描的示例性实施例。在各种实施例中，可以通过多道次扫描来施加能量束，其中对于单个熔合操作，能量束跨工作区域多次扫描。换句话说，可以以以下这种方式：即能量束被多次施加至多个位置中的每个，来施加能量束以在多个位置处熔合层中的粉末材料的区域。在一些实施例中，能量束还可以一次或多次被施加至粉末层中的其他位置，例如在诸如图9A-D的示例中的待熔合的区域周围的区域中。然而，应该理解的是，多道次扫描包括仅在熔合区域中施加能量束的实施方式，该能量束被施加多次。
[0060] 图9A-D示出了示例性多道次扫描方法。在该示例中，使用了光栅扫描。然而，在各种实施例中，可以使用诸如矢量扫描的其他扫描方法来实施多道次扫描。图9A示出了示例多道次扫描中的第一道次901。图9A示出了的粉末层903、扫描路径905以及熔合区域909周围的片轮廓907。该图还示出了第一束施加911，其中能量束被施加至熔合区域909以及熔合区域周围的区域。第一束施加可以将熔合区域909和周围的区域加热至接近粉末熔点但低于熔点的温度。例如，以这种方式，可以将熔合区域909周围的区域与熔合区域一起加热，这例如可以导致由在熔合的区域中熔合粉末形成的片中的较小内部
应力。
[0061] 图9B示出了示例多道次扫描中的第二道次913。在第二次通过913中，通过第二束施加915将熔合区域909中的粉末熔化(下一个图，图9C中示出的熔化的粉末)。具体而言，在第一束施加911将熔合区域909加热到低于粉末熔点的温度之后，第二束施加915可以将熔合区域加热到高于熔点的温度。
[0062] 图9C示出了示例多道次扫描中的第三道次917。在第三道次917中，偏转控制可以遵循如先前道次中的扫描路径905。然而，对于整个扫描路径905能量束可以保持关闭。例如，以这种方式，熔合区域909中的熔化的粉末919的温度可以被允许冷却。尽管在该示例中偏转控制遵循作为第三道次的扫描路径，但应该理解的是，在各种实施方式中，偏转控制可以在此期间简单地不扫描，即不执行道次。然而，例如在一些实施例中，通过即使在没有束施加的道次期间也维持偏转控制遵循扫描路径，可以简化电子控制
电路。
[0063] 图9D示出了示例多道次扫描中的第四道次921。在第四次道次921中，能量束被施加至第三束施加923中的熔合区域909和熔合区域周围的区域。例如，以这种方式，可以控制熔化的粉末919的冷却(即降低冷却的速率)。此外，在不熔化周围区域中的粉末的情况下，对熔合区域909周围的区域再加热可以进一步减小在熔化的粉末919冷却以形成熔合的粉末925时可能形成的应力(为了说明的目的在图9D中示出)。
[0064] 在该示例中，道次中的每个的扫描路径都相同。然而，在各种实施例中，扫描路径可以不同。例如，第一扫描路径可以包括整个粉末层的光栅扫描，而第二扫描路径可以仅包括熔合区域加上熔合区域周围的区域，第三扫描路径可以仅包括熔合区域中的矢量扫描路径，并且第四扫描路径可以包括熔合区域中的不同的矢量扫描路径。
[0065] 图10是用于PBF的多道次扫描的示例性方法的流程图。可以支撑粉末层(1001)。例如，粉末床可以支撑下一粉末材料层，并且粉末床可以由构建板支撑(诸如上面关于图1A-D所描述的)。可以生成能量束(1002)。例如，诸如能量束源103的能量束源可以生成能量束。另一个示例可以是由电子栅极201、电子栅极调制器203和聚焦器205生成的经聚焦的电子束209。可以施加能量束多次(1003)以在多个位置处熔合层中的粉末材料的区域。
[0066] 在一些实施例中，多道次扫描可以被用于控制构建件、包括构建件、整个粉末层等的区域的温度曲线。例如，如上所述，图9A-D示出了多道次扫描的示例实施方式，其中可以控制熔合区域和熔合区域周围的区域的温度以允许受控的加热(比如预热和受控的冷却)。
[0067] 图11示出了熔合区域的示例性多道次受控温度曲线1101。多道次受控温度曲线1101可以包括预热1103，其中第一束施加可以将熔合区域加热到低于熔点的温度。在熔化
1105期间，继续施加能量束，并且粉末从固体转变为液体。熔点1106线表示粉末的熔化温度。在熔池1107时段期间，继续施加能量束，直至熔池达到峰值温度为止，并且然后关闭能量束，此时熔化的粉末开始在冷却1109时段期间冷却。冷却的熔化粉末达到熔点1106并且在
凝固1111时段期间从液体转变为固体。在受控冷却1113时段期间，冷却温度通过周期性施加能量束来控制。
[0068] 换句话说，可以实施多道次扫描以控制随着时间而沉积到粉末层中的能量的量(例如，能量沉积的速率)。
[0069] 在各种实施例中，可以基于模型来控制温度，例如构建件、稀松粉末等的加热和冷却机制的基于物理的热模型。在各种实施例中，
温度控制可以基于温度反馈系统。例如，图1A-D的温度传感器122可以感测诸如图2的控制器206的扫描控制器和熔化的粉末的温度，可以使用温度信息来控制多道次扫描以实现期望的受控冷却。在各种实施例中，可以控制其他区域的温度曲线，比如像熔合区域周围的区域的稀松粉末区域、整个粉末床等。
[0070] 图12是用于PBF的多道次温度曲线控制的示例性方法的流程图。该方法包括在第一道次中施加(1201)能量束并且在第一束施加之后感测(1202)工作区域的区域中的温度。例如，可以使用诸如温度传感器122的温度传感器来感测熔合区域中的熔化的粉末的温度，以确定温度对于第二束施加是否足够低。可以基于感测到的温度在第二道次中施加(1203)能量束。例如，如果熔化的粉末的温度下降得太快，则可以施加第二束施加以降低冷却速率。
[0071] 在各种实施例中，通过扫描整个熔合区域，可以实施受控的
烧结/熔化温度曲线。整个熔合区域可以以允许受控加热、熔化、冷却和应力减轻的方式暴露。例如，在加热阶段，可以增加能量束功率以实现更大的穿透力和更快的扫描速度，从而拓宽构建件的热梯度以防止将导致构建的
热应力以具有较低内应力和较好尺寸公差。放置在粉末床中的热相机和热电偶可以提供温度反馈。
[0072] 在各种实施例中，控制所沉积的能量的量可以包括控制针对位置中的每个施加能量束之间的时间，例如，通过在不施加能量束的情况下进行扫描道次。在各种实施例中，控制所沉积的能量的量可以包括控制能量束被施加至位置中的每个的次数，例如，图9A-D的示例中的能量束被施加至熔合区域三次，并且被施加至熔合区域周围的区域两次。在各种实施例中，控制所沉积的能量的量可以包括控制能量束的功率。例如，在这种情况下，可以在多道次扫描的不同道次中使用不同的束功率。例如，可以使用不同的束功率进行用于受控的冷却的预热。
[0073] 提供之前的描述是为了使本领域的任何技术人员能够实践本文所描述的各种方面。对于本领域技术人员而言，对贯穿本公开所呈现的这些示例性实施例的各种修改将是显而易见的。因此，
权利要求不旨在限于贯穿本公开所呈现的示例性实施例，而是要被赋予与语言权利要求相一致的全部范围。本领域普通技术人员已知或以后将知道的贯穿本公开描述的示例性实施例的要素的结构和功能等价物均旨在被权利要求所涵盖。此外，在本文所公开的任何内容都不旨在奉献于公众，不管这些公开是否在权利要求中明确叙述。除非使用短语“用于...的装置”明确对要素进行叙述或者在方法权利要求的情况下使用短语“用于…的步骤”对要素进行明确叙述，否则，权利要求要素不根据35 U.S.C.§112(f)或可适用的司法权中类似的规定进行解释。
