本公開一般涉及在構(gòu)建對(duì)象的過(guò)程中利用支承結(jié)構(gòu)的用于加性制造(am)的方法，以及將要用在這些am過(guò)程內(nèi)的新穎的支承結(jié)構(gòu)。

發(fā)明背景

與減性(subtractive)制造方法形成對(duì)照，am過(guò)程通常涉及一個(gè)或多個(gè)材料的積聚，其用來(lái)制作凈形或者近凈形(nms)對(duì)象。雖然“加性制造”是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)(astmf2792)，但是am囊括在多種名稱下已知的各種制造和原型制作技術(shù)，包含自由成型制作、3d印刷、快速原型制作/加工等。am技術(shù)能夠根據(jù)各種各樣的材料來(lái)制作復(fù)合組件。通常，獨(dú)立對(duì)象能夠根據(jù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(cad)模型來(lái)制作。一種特定類型的am過(guò)程使用能量束、例如電子束或電磁輻射(例如激光束)來(lái)燒結(jié)或熔融粉末材料，從而創(chuàng)建固體三維對(duì)象，其中粉末材料的微粒結(jié)合在一起。例如工程塑料、熱塑彈性體、金屬和陶瓷的不同材料系統(tǒng)被使用。激光燒結(jié)或熔融是一種用于功能原型和工具的快速制作的著名am過(guò)程。應(yīng)用包含復(fù)雜加工件、熔模鑄造的圖案、注射模塑和拉模鑄造的金屬鑄型以及砂型鑄造的鑄型和型芯的直接制造。用來(lái)增強(qiáng)設(shè)計(jì)周期期間的概念的傳遞和測(cè)試的原型對(duì)象的制作是am過(guò)程的其他的常見使用。

選擇性激光燒結(jié)、直接激光燒結(jié)、選擇性激光熔融和直接激光熔融是用來(lái)表示通過(guò)使用激光束燒結(jié)或熔融細(xì)粉來(lái)產(chǎn)生三維(3d)對(duì)象的常見工業(yè)術(shù)語(yǔ)。例如，美國(guó)專利號(hào)4863538和美國(guó)專利號(hào)5460758描述常規(guī)激光燒結(jié)技術(shù)。更準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，燒結(jié)需要在低于粉末材料的熔點(diǎn)的溫度下熔合(凝聚)粉末的微粒，而熔融需要完全熔融粉末的微粒，以形成固體均質(zhì)體。與激光燒結(jié)或激光熔融關(guān)聯(lián)的物理過(guò)程包含到粉末材料的熱傳遞，并且然后燒結(jié)或熔融粉末材料。雖然激光燒結(jié)和熔融過(guò)程能夠應(yīng)用于寬范圍的粉末材料，但是尚未充分理解生產(chǎn)路線(route)的科學(xué)和技術(shù)方面、例如燒結(jié)或熔融速率以及在層制造過(guò)程期間的處理參數(shù)對(duì)微結(jié)構(gòu)演進(jìn)的影響。這種制作方法伴隨有熱、質(zhì)量和動(dòng)量傳遞的多種模式以及使過(guò)程極為復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。

圖1是示出用于直接金屬激光燒結(jié)(dmls)或直接金屬激光熔融(dmlm)的示范常規(guī)系統(tǒng)100的截面圖的示意圖。設(shè)備100通過(guò)使用由源、例如激光器120所生成的能量束136燒結(jié)或熔融粉末材料(未示出)按照逐層方式來(lái)構(gòu)建對(duì)象、例如部件122。將要由能量束所熔融的粉末由貯存器126來(lái)供應(yīng)，并且使用在方向134上行進(jìn)的重涂器臂116均勻遍布于構(gòu)建板114之上，以將粉末保持在水平118處，并且將延伸于粉末水平118上方的多余粉末材料移除到廢物容器128。能量束136燒結(jié)或熔融在檢流計(jì)掃描儀132的控制下構(gòu)建的對(duì)象的截面層。降低構(gòu)建板114，并且另一個(gè)粉末層遍布于構(gòu)建板和所構(gòu)建的對(duì)象之上，后面是由激光器120對(duì)粉末的連續(xù)熔融/燒結(jié)。該過(guò)程重復(fù)進(jìn)行，直到部件122在方向138上由熔融/燒結(jié)的粉末材料完全構(gòu)成。激光器120可由包含處理器和存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)控制。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可確定每層的掃描圖案，并且控制激光器120按照掃描圖案來(lái)輻照粉末材料。在部件122的制作完成之后，各種后處理規(guī)程可應(yīng)用于部件122。后處理規(guī)程包含通過(guò)例如吹風(fēng)或真空處理來(lái)移除多余(access)粉末。其他后處理規(guī)程包含應(yīng)力釋放過(guò)程。另外，熱和化學(xué)后處理規(guī)程能夠用來(lái)拋光部件122。

本發(fā)明的發(fā)明者已發(fā)現(xiàn)，對(duì)于具有復(fù)雜形狀的對(duì)象，上述的加性制造過(guò)程可造成困難。具體地，內(nèi)表面的制作可以得益于用來(lái)防止由于橫向力（例如，由重涂器116生成）而對(duì)表面的損壞的橫向支架。然而，可能難以將支架從這類內(nèi)表面移除。

鑒于上述，能夠領(lǐng)會(huì)，存在與am技術(shù)關(guān)聯(lián)的問(wèn)題、缺陷或缺點(diǎn)，并且如果支承對(duì)象的改進(jìn)方法和支承結(jié)構(gòu)可用將會(huì)是合乎需要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

下面提出一個(gè)或多個(gè)方面的簡(jiǎn)化概述，以便提供對(duì)這類方面的基本理解。這個(gè)概述不是所有預(yù)期的方面的廣泛概觀，并且預(yù)計(jì)既不識(shí)別所有方面的關(guān)鍵或臨界元素，也不描繪任何或所有方面的范圍。其目的是要以簡(jiǎn)化形式提出一個(gè)或多個(gè)方面的一些概念，作為稍后提出的更詳細(xì)描述的序言。

本公開一般涉及在構(gòu)建可以通過(guò)在移除之前將支承結(jié)構(gòu)操縱成第二取向而移除的對(duì)象的過(guò)程中利用支承結(jié)構(gòu)的用于加性制造（am）的方法以及將在這些am過(guò)程內(nèi)使用的新穎支承結(jié)構(gòu)。用于制作對(duì)象的方法包含：輻照粉末床中的粉末層，以形成熔合區(qū)域；通過(guò)使重涂器臂從粉末床的第一側(cè)在粉末床之上經(jīng)過(guò)，從而在粉末床之上提供隨后的粉末層；以及重復(fù)輻照和提供，直到在粉末床中形成對(duì)象和至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)。支承結(jié)構(gòu)和對(duì)象具有第一取向，并且，對(duì)象包括出口。方法進(jìn)一步包含：使支承結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)成第二取向；以及通過(guò)使所操縱的支承結(jié)構(gòu)穿過(guò)對(duì)象的出口，從而移除支承結(jié)構(gòu)。

在回顧隨后的詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些和其他方面將變得更全面理解。

本發(fā)明提供一組技術(shù)方案,如下:

1．一種用于制作對(duì)象的方法，包括：

（a）輻照粉末床中的粉末層，以形成熔合區(qū)域；

（b）通過(guò)使重涂器臂從所述粉末床的第一側(cè)在所述粉末床之上經(jīng)過(guò)，從而在所述粉末床之上提供隨后的粉末層；

（c）重復(fù)步驟（a）和（b），直到在所述粉末床中形成所述對(duì)象和至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)，其中，所述至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)和所述對(duì)象具有第一取向，其中，所述對(duì)象包括出口；

（d）使所述支承結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)成第二取向；以及

（e）通過(guò)使所述支承結(jié)構(gòu)穿過(guò)所述對(duì)象的所述出口，從而從所述對(duì)象移除所述支承結(jié)構(gòu)。

2．如技術(shù)方案1所述的方法，其中，在使可移除的支承結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)成所述第二取向之前，在所述第一取向中所述支承結(jié)構(gòu)不能夠穿過(guò)所述出口。

3．如技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)具有與所述對(duì)象的一部分的幾何結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的幾何結(jié)構(gòu)。

4．如技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)包括延伸至所述對(duì)象的凹陷部分中的突出部。

5．如技術(shù)方案4所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)包括從所述突出部延伸出所述出口的支柱部分。

6．如技術(shù)方案4所述的方法，其中，在所述第一取向中,所述突出部在從所述對(duì)象至所述第一側(cè)的方向上延伸。

7．如技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)包括沿所述對(duì)象的發(fā)散表面延伸的突出部。

8．如技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述對(duì)象具有4或更大的縱橫比。

9．如技術(shù)方案1所述的方法，其中，使所述支承結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)包括使所述支承結(jié)構(gòu)圍繞所述支承結(jié)構(gòu)的縱向軸線旋轉(zhuǎn)。

10．如技術(shù)方案9所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)包含與所述縱向軸線正交的平面中的圓緣。

11．如技術(shù)方案1所述的方法，其中，使所述支承結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)包括使所述支承結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)大約90度。

12．如技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述對(duì)象包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部結(jié)構(gòu)限定所述出口。

13．如技術(shù)方案12所述的方法，其中，所述對(duì)象的所述外部結(jié)構(gòu)包括圓柱形狀。

14．如技術(shù)方案12所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述對(duì)象的所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)與所述外部結(jié)構(gòu)之間。

本發(fā)明提供另一組技術(shù)方案,如下:

1．一種用于制作對(duì)象的方法，包括：

（a）輻照粉末床(112)中的粉末層，以形成熔合區(qū)域；

（b）通過(guò)使重涂器臂(116)從所述粉末床的第一側(cè)在所述粉末床之上經(jīng)過(guò)，從而在所述粉末床之上提供隨后的粉末層；

（c）重復(fù)步驟（a）和（b），直到在所述粉末床中形成所述對(duì)象(200)和至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)(210)，其中，所述至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)和所述對(duì)象具有第一取向，其中，所述對(duì)象包括出口(224)；

（d）使所述支承結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)成第二取向；以及

（e）通過(guò)使所述支承結(jié)構(gòu)穿過(guò)所述對(duì)象的所述出口，從而從所述對(duì)象移除所述支承結(jié)構(gòu)。

2．如技術(shù)方案1所述的方法，其中，在使可移除的支承結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)成所述第二取向之前，在所述第一取向中所述支承結(jié)構(gòu)不能夠穿過(guò)所述出口。

3．如技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)具有與所述對(duì)象(230)的一部分的幾何結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的幾何結(jié)構(gòu)(212)。

4．如技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)包括延伸至所述對(duì)象的凹陷部分(214)中的突出部(212)。

5．如技術(shù)方案4所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)包括從所述突出部延伸出所述出口的支柱部分(216)。

6．如技術(shù)方案4所述的方法，其中，在所述第一取向中,所述突出部在從所述對(duì)象至所述第一側(cè)的方向上延伸。

7．如技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)包括沿所述對(duì)象的發(fā)散表面(602)延伸的突出部(614)。

8．如技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述對(duì)象具有4或更大的縱橫比。

9．如技術(shù)方案1所述的方法，其中，使所述支承結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)包括使所述支承結(jié)構(gòu)圍繞所述支承結(jié)構(gòu)的縱向軸線旋轉(zhuǎn)。

10．如技術(shù)方案9所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)包含與所述縱向軸線正交的平面中的圓緣。

11．如技術(shù)方案1所述的方法，其中，使所述支承結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)包括使所述支承結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)大約90度。

12．如技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述對(duì)象包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)(220)和外部結(jié)構(gòu)(222)，所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部結(jié)構(gòu)限定所述出口。

13．如技術(shù)方案12所述的方法，其中，所述對(duì)象的所述外部結(jié)構(gòu)包括圓柱形狀。

14．如技術(shù)方案12所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述對(duì)象的所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)與所述外部結(jié)構(gòu)之間。

附圖說(shuō)明

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的方面的用于加性制造的示例的設(shè)備的截面圖的示意圖。

圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的方面的示例的對(duì)象和示例的支承結(jié)構(gòu)的透視圖。

圖3圖示圖2的示例的對(duì)象和示例的支承結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化的截面圖。

圖4圖示在第二取向中圖2的示例的對(duì)象和示例的支承結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化的截面圖。

圖5圖示圖2的示例的對(duì)象和示例的支承結(jié)構(gòu)的仰視圖。

圖6圖示在第二取向中圖2的示例的對(duì)象和示例的支承結(jié)構(gòu)的仰視圖。

圖7圖示根據(jù)本發(fā)明的方面的示例的對(duì)象和示例的支承結(jié)構(gòu)的側(cè)面示意圖。

圖8圖示圖7的示例的對(duì)象和示例的支承結(jié)構(gòu)的仰視圖。

圖9圖示在第二取向中圖7的示例的對(duì)象和示例的支承結(jié)構(gòu)的側(cè)面示意圖。

圖10圖示在第二取向中圖7的示例的對(duì)象和示例的支承結(jié)構(gòu)的仰視圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖所闡述的詳細(xì)描述預(yù)計(jì)為各種配置的描述，而不是預(yù)計(jì)表示其中可實(shí)施本文所述概念的唯一配置。詳細(xì)描述包含具體細(xì)節(jié)用于提供對(duì)各種概念的徹底理解的目的。但是，在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下也可實(shí)施這些概念對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。在一些實(shí)例中，以框圖的形式示出眾所周知的組件，以便避免模糊這類概念。

圖2圖示示例的支承結(jié)構(gòu)210，支承結(jié)構(gòu)210支承對(duì)象200的內(nèi)部部分。圖3圖示圖2的簡(jiǎn)化的垂直截面圖。圖4圖示已使支承結(jié)構(gòu)210旋轉(zhuǎn)至第二取向之后的圖2的簡(jiǎn)化的垂直截面圖。圖5圖示圖2的仰視圖。圖6圖示已使支承結(jié)構(gòu)210旋轉(zhuǎn)至第二取向之后的圖2的仰視圖?？梢愿鶕?jù)am過(guò)程而制造支承結(jié)構(gòu)210和對(duì)象200。例如，可以使用圖1的設(shè)備100和上述的方法。在這種am過(guò)程中，通過(guò)在形成對(duì)象200的區(qū)域中選擇性地?zé)Y(jié)或熔融粉末區(qū)，從而逐層構(gòu)建對(duì)象200。通過(guò)在支承結(jié)構(gòu)210的位置中熔融或燒結(jié)粉末的附加區(qū)域，從而支承結(jié)構(gòu)210與對(duì)象200同時(shí)地構(gòu)建。

在完成am過(guò)程時(shí)，從對(duì)象200移除支承結(jié)構(gòu)210。在一個(gè)方面中，支承結(jié)構(gòu)200連同對(duì)象一起附連到構(gòu)建板，并且可與構(gòu)建板分離并且被丟棄。支承結(jié)構(gòu)210備選地可在沒有到構(gòu)建板的附連的情況下作為粉末床內(nèi)的獨(dú)立對(duì)象來(lái)形成。另外，支承結(jié)構(gòu)可包含到對(duì)象200的附連點(diǎn)，其在am過(guò)程一旦完成時(shí)就可易于脫離(breakdown)。這可通過(guò)提供脫離結(jié)構(gòu)—接合對(duì)象200和支承結(jié)構(gòu)210的小金屬蝶片—來(lái)實(shí)現(xiàn)。脫離結(jié)構(gòu)還可類似于具有接合對(duì)象200和支承結(jié)構(gòu)210的金屬的若干部分的穿孔。

支承結(jié)構(gòu)210從對(duì)象200的移除可在對(duì)象從粉末床的移除時(shí)或在其期間立即進(jìn)行。備選地，支承結(jié)構(gòu)可在后加工步驟的任一個(gè)之后移除。例如，對(duì)象200和支承結(jié)構(gòu)210可經(jīng)受后退火加工和/或化學(xué)加工，并且然后接著從對(duì)象200和/或構(gòu)建板移除。

本發(fā)明的發(fā)明者已發(fā)現(xiàn)，某些對(duì)象可以得益于支承結(jié)構(gòu)210，支承結(jié)構(gòu)210包含與對(duì)象的發(fā)散(divergent)表面一致的一個(gè)或更多個(gè)突出部。當(dāng)構(gòu)建對(duì)象時(shí)，這類發(fā)散表面可以得益于橫向支架。然而，支承結(jié)構(gòu)的突出部可以防止將支承結(jié)構(gòu)從對(duì)象直接地移除。

在圖2-5中所圖示的示例的方面中，支承結(jié)構(gòu)210具有帶有突出部212的細(xì)長(zhǎng)形狀。對(duì)象200包含在圖3中最佳地看到的對(duì)應(yīng)的凹陷部分214。如圖2中所圖示，在形成支承結(jié)構(gòu)210連同對(duì)象200時(shí)，突出部212全等于包含發(fā)散表面230的凹陷部分214。換句話說(shuō)，突出部212具有與凹陷部分214的表面對(duì)應(yīng)的邊緣。在一個(gè)方面中，支承結(jié)構(gòu)210是通過(guò)薄的粉末層與對(duì)象200分離的非接觸支承。在另一方面中，支承結(jié)構(gòu)210具有接觸對(duì)象200的一個(gè)或更多個(gè)接觸表面。支承結(jié)構(gòu)210進(jìn)一步包含脊部215，脊部215在支柱(leg)部分216之間延伸。支柱部分216與對(duì)象200的非凹陷部分218相鄰。

在另一方面中，對(duì)象200包含內(nèi)部結(jié)構(gòu)220和外部結(jié)構(gòu)222。內(nèi)部結(jié)構(gòu)220包含凹陷部分214和非凹陷部分218。外部結(jié)構(gòu)222包圍內(nèi)部結(jié)構(gòu)220，并且，例如，可以采取圓柱的形式。外部結(jié)構(gòu)222與內(nèi)部結(jié)構(gòu)220隔開，因而限定具有出口224的腔232。例如，腔232通常是圓柱的。如在圖5中最佳地看到的，出口224是內(nèi)部結(jié)構(gòu)220與外部結(jié)構(gòu)222之間的環(huán)形開口。在一個(gè)方面中，支承結(jié)構(gòu)210填充腔的一部分以便當(dāng)構(gòu)建對(duì)象200時(shí)，為對(duì)象200提供支承。例如，如在圖5中最佳地看到的，支承結(jié)構(gòu)210在第一取向中形成，其具有與重涂器方向134平行的方向上的長(zhǎng)的尺寸以便給對(duì)象200提供橫向支承。

如圖2中所圖示，支承結(jié)構(gòu)210的支柱部分216貫穿出口224。然而，由于支承結(jié)構(gòu)210的幾何結(jié)構(gòu)和對(duì)象200的幾何結(jié)構(gòu)，且更具體地，由于延伸至凹陷部分214中的突出部212和與支承結(jié)構(gòu)210的脊部215相鄰的外部結(jié)構(gòu)222，不可能在所圖示的取向中將支承結(jié)構(gòu)210直接地向下穿過(guò)開口224而移除。例如，如果人們要嘗試在沒有使支承結(jié)構(gòu)210旋轉(zhuǎn)的情況下將支承結(jié)構(gòu)210向下拉動(dòng)穿過(guò)開口224，則突出部212將接觸凹陷部分214的發(fā)散表面230，并且，防止向下的移動(dòng)。如圖5中所圖示，在第一取向中突出部212被內(nèi)部結(jié)構(gòu)220阻擋。然而，通過(guò)將支承結(jié)構(gòu)210操縱成圖4和圖6中所示出的取向，使脊部215和突出部212與出口224對(duì)準(zhǔn)。例如，操縱支承結(jié)構(gòu)210可以包含使支承結(jié)構(gòu)210圍繞縱向軸線226旋轉(zhuǎn)大約90度。在一個(gè)方面中，在開口為環(huán)形的情況下，旋轉(zhuǎn)角取決于支承結(jié)構(gòu)210的寬度和環(huán)的直徑，但旋轉(zhuǎn)角通常可以為小于90度，例如，75度與90度之間。例如，如圖6中所圖示，可以使支承結(jié)構(gòu)210旋轉(zhuǎn)，使得突出部212的長(zhǎng)側(cè)形成外部結(jié)構(gòu)222的內(nèi)部表面上的兩個(gè)點(diǎn)之間的弦。此外，操縱支承結(jié)構(gòu)210可以另外或備選地包含在移除之前將支承結(jié)構(gòu)水平地平移（例如，使支承結(jié)構(gòu)210滑動(dòng)）。因而，然后，在將支承結(jié)構(gòu)210操縱成第二取向之后，操作人員能夠?qū)⒅С薪Y(jié)構(gòu)210通過(guò)出口224而移除。

圖7-10圖示對(duì)象700和支承結(jié)構(gòu)710的另一實(shí)施例，其中，僅在使支承結(jié)構(gòu)710旋轉(zhuǎn)之后，支承結(jié)構(gòu)710才可以是移除的。圖7是在第一取向中對(duì)象700和支承結(jié)構(gòu)710的垂直截面圖。圖8是在第一取向中對(duì)象700和支承結(jié)構(gòu)710的仰視圖。圖9是在第二取向中對(duì)象700和支承結(jié)構(gòu)710的垂直截面圖。圖10是在第二取向中對(duì)象700和支承結(jié)構(gòu)710的仰視圖。在圖7-10中，重涂器方向134為從右向左。在圖7和圖9中，構(gòu)建方向138為自底向上，而在圖7和圖9中，構(gòu)建方向?yàn)檫M(jìn)入頁(yè)面中。

對(duì)象700包含對(duì)象700的兩個(gè)部分之間的腔706。腔可以是最終對(duì)象700中的開放空間。在對(duì)象700的制作期間，沒有支承結(jié)構(gòu)710的情況下,將以未熔合的粉末填充腔706。對(duì)象700進(jìn)一步包含到腔706的開口704。在一個(gè)方面中，對(duì)象700還包含發(fā)散部分702。發(fā)散部分702遠(yuǎn)離開口704地延伸。例如，發(fā)散部分702在橫向于開口704的軸線的方向上延伸。

支承結(jié)構(gòu)710包含脊部712，脊部712在突出部部分714與手柄716之間延伸。突出部部分714具有與對(duì)象700的一部分的幾何結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的幾何結(jié)構(gòu)。具體地，突出部部分714與發(fā)散部分702的表面對(duì)應(yīng)。在制作期間，當(dāng)重涂器116（圖1）在重涂器方向134上移動(dòng)時(shí)，突出部部分714可以給發(fā)散部分702提供支承。即，突出部部分714通過(guò)僅由薄的粉末層分離而為發(fā)散部分702提供非接觸支承。如圖7中所示出的，突出部部分714遠(yuǎn)離脊部712和開口704地突出，以便與發(fā)散部分702的表面對(duì)應(yīng)。手柄716在對(duì)象700的下側(cè)的下方延伸，并且，可以用作在移除步驟的期間提供轉(zhuǎn)矩的手柄。

如在圖8和圖10中最佳地看到的，支承結(jié)構(gòu)710包含圓緣。具體地，在與縱向軸線746正交的平面中，脊部712、突出部部分714以及手柄716的邊緣為圓形的。圓緣可以具有在縱向軸線746處的中心。當(dāng)支承結(jié)構(gòu)710處于腔706內(nèi)時(shí)，圓緣促進(jìn)支承結(jié)構(gòu)710圍繞軸線746的旋轉(zhuǎn)。例如，脊部712的圓緣允許脊部在不接合對(duì)象700的表面的情況下旋轉(zhuǎn)。例如，當(dāng)使支承結(jié)構(gòu)710旋轉(zhuǎn)時(shí)，圓緣可以接觸對(duì)象700的表面，但跨表面而滑動(dòng)。類似地，突出部部分714的圓緣允許在不接合發(fā)散部分702的表面的情況下使突出部部分714旋轉(zhuǎn)。在上文中關(guān)于圖2-6而討論的示例的支承結(jié)構(gòu)210還可以包含圓緣。

與支承結(jié)構(gòu)210類似，支承結(jié)構(gòu)710不能夠在第一取向中從對(duì)象700移除，因?yàn)椋怀霾坎糠?14阻擋穿過(guò)開口704的向下的移動(dòng)。例如，如圖7中所圖示，突出部部分704被發(fā)散部分702阻擋。另外，向上的移動(dòng)同樣地被對(duì)象700的頂部阻擋。然而，一旦已使支承結(jié)構(gòu)710圍繞縱向軸線746旋轉(zhuǎn)大約90度，支承結(jié)構(gòu)710就能夠穿過(guò)開口704。

圖9和圖10示出已使支承結(jié)構(gòu)710圍繞縱向軸線746旋轉(zhuǎn)大約90度而至第二取向之后的支承結(jié)構(gòu)710。在第二取向中，使突出部部分714與更長(zhǎng)的尺寸的開口704對(duì)準(zhǔn)。一旦旋轉(zhuǎn)，操作人員就可以將支承結(jié)構(gòu)710向下移動(dòng)，直到支承結(jié)構(gòu)710穿過(guò)開口704。

在一個(gè)方面中，本文中所公開的支承結(jié)構(gòu)能夠包含直接地將支承結(jié)構(gòu)與對(duì)象連接的一個(gè)或更多個(gè)連接支承或接觸表面。在使支承結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時(shí)，這類連接支承或接觸表面被折斷。另外，粉末可以依然位于對(duì)象與支承結(jié)構(gòu)之間，從而提高對(duì)旋轉(zhuǎn)的阻力。因此，諸如手柄716的特征可以對(duì)提供用于使支承結(jié)構(gòu)710旋轉(zhuǎn)的附加的杠桿作用(leverage)或轉(zhuǎn)矩是有用的。

雖然圖2-10示出其中在使支承結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)之后支承可以穿過(guò)對(duì)象的出口的示例的幾何結(jié)構(gòu)，但可以選擇支承結(jié)構(gòu)和對(duì)象的任何種類的幾何結(jié)構(gòu)。通常，支承結(jié)構(gòu)和對(duì)象將具有對(duì)應(yīng)的幾何結(jié)構(gòu)。例如，支承結(jié)構(gòu)與對(duì)象的表面分離小距離，在制作期間，以粉末填充該小距離。支承結(jié)構(gòu)通過(guò)減少由橫向力影響的粉末量而提供非接觸支承。在使支承結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)至第二取向之前，可以將粉末從對(duì)象與支承結(jié)構(gòu)之間移除。在一個(gè)方面中，支承結(jié)構(gòu)允許為具有發(fā)散表面的對(duì)象提供支承。支承結(jié)構(gòu)在所構(gòu)建的對(duì)象具有4或更大的縱橫比（例如，長(zhǎng)度/高度與寬度比）時(shí)是特別有用的。支承結(jié)構(gòu)提供針對(duì)由于重涂器116的移動(dòng)而導(dǎo)致的橫向力的機(jī)械支承。因此，支承結(jié)構(gòu)防止相對(duì)高或長(zhǎng)的對(duì)象由橫向力而被撞倒或彎曲。

當(dāng)變得必需從對(duì)象200/700移除支承結(jié)構(gòu)210/710時(shí)，操作員可在接觸面存在時(shí)施加力，以脫離支承結(jié)構(gòu)。支承結(jié)構(gòu)可通過(guò)機(jī)械規(guī)程(例如扭曲、折斷、切割、研磨、銼削或磨光)來(lái)移除。另外，熱和化學(xué)后處理規(guī)程可用來(lái)拋光對(duì)象。在制造期間沒有接觸表面存在而是粉末放置在對(duì)象與支承結(jié)構(gòu)之間時(shí)，粉末能夠通過(guò)例如使用加壓空氣吹風(fēng)簡(jiǎn)單地移除。支承結(jié)構(gòu)210/710從對(duì)象200/700的移除可在對(duì)象從粉末床的移除時(shí)或在其期間立即進(jìn)行。備選地，支承結(jié)構(gòu)可在后加工步驟的任一個(gè)之后移除。例如，對(duì)象200/700和支承結(jié)構(gòu)210/710可經(jīng)受后退火加工和/或化學(xué)加工，并且然后接著從對(duì)象200/700和/或構(gòu)建板移除。

雖然提供了支承結(jié)構(gòu)和對(duì)象的若干示例，但是應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，其他對(duì)象可按照本公開來(lái)構(gòu)建。例如，具有面向下的凸面的任何對(duì)象可通過(guò)所公開的支承結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)來(lái)支承。在一個(gè)方面中，所公開的支承結(jié)構(gòu)用來(lái)制造飛機(jī)的部件。例如，與美國(guó)專利號(hào)9188341所公開的燃料噴嘴類似的燃料噴嘴可使用本文所公開的支承結(jié)構(gòu)來(lái)制造。

在一個(gè)方面中，以上所述的多個(gè)支承可組合用來(lái)支承對(duì)象的制作、防止對(duì)象的移動(dòng)和/或控制對(duì)象的熱性質(zhì)。也就是說(shuō)，使用加性制造來(lái)制作對(duì)象可包含下列一個(gè)或多個(gè)的使用：腳手架、系緊支承、脫離支承、橫向支承、共形(conformal)支承、連接支承、包圍支承、鍵槽支承、可折斷支承、前緣支承或粉末移除端口。下列專利申請(qǐng)包含這些支承及其使用方法的公開：

美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朳]，標(biāo)題為“methodandconformalsupportsforadditivemanufacturing”，具有律師檔案號(hào)037216.00008，并且提交于2016年2月11日；

美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朳]，標(biāo)題為“methodandconnectingsupportsforadditivemanufacturing”，具有律師檔案號(hào)037216.00009，并且提交于2016年2月11日；

美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朳]，標(biāo)題為“methodsandkeywaysurroundingsupportsforadditivemanufacturing”，具有律師檔案號(hào)037216.00010，并且提交于2016年2月11日；

美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朳]，標(biāo)題為“methodsandbreakablesupportsforadditivemanufacturing”，具有律師檔案號(hào)037216.00012，并且提交于2016年2月11日；

美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朳]，標(biāo)題為“methodsandleadingedgesupportsforadditivemanufacturing”，具有律師檔案號(hào)037216.00014，并且提交于2016年2月11日；以及

美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朳]，標(biāo)題為“methodandsupportswithpowderremovalportsforadditivemanufacturing”，具有律師檔案號(hào)037216.00015，并且提交于2016年2月11日。

這些申請(qǐng)的每個(gè)的公開在其公開附加支承結(jié)構(gòu)(其能夠與本文所公開的支承結(jié)構(gòu)結(jié)合使用以制作其他對(duì)象)的程度上全部結(jié)合到本文中。

另外，腳手架包含在對(duì)象下面構(gòu)建的支承，其用來(lái)提供對(duì)于對(duì)象的垂直支承。腳手架可由例如按照蜂窩圖案的互連支承來(lái)形成。在一個(gè)方面中，腳手架可以是固體，并且包含固體部分。腳手架在各個(gè)位置處接觸對(duì)象，從而為將要在腳手架上方所構(gòu)成的對(duì)象提供承載支承。支承結(jié)構(gòu)與對(duì)象之間的接觸還防止對(duì)象的橫向移動(dòng)。

系緊支承防止較薄的平坦對(duì)象或者對(duì)象的至少第一部分(例如第一層)在構(gòu)建過(guò)程期間移動(dòng)。較薄的對(duì)象易于扭曲或剝離。例如，熱耗散可使薄對(duì)象在它冷卻時(shí)扭曲。作為另一個(gè)示例，重涂器可使橫向力施加到對(duì)象，這在一些情況下升高對(duì)象的邊緣。在一個(gè)方面中，系緊支承在對(duì)象下面來(lái)構(gòu)建，以便將對(duì)象系緊到錨定表面(anchorsurface)。例如，系緊支承可從錨定表面、例如平臺(tái)垂直延伸到對(duì)象。通過(guò)在對(duì)象下面的每層中的特定位置處熔融粉末來(lái)構(gòu)建系緊支承。系緊支承連接到平臺(tái)和對(duì)象(例如在對(duì)象的邊緣)，從而防止對(duì)象扭曲或剝離。系緊支承可在后處理規(guī)程中從對(duì)象移除。

脫離支承結(jié)構(gòu)減少支承結(jié)構(gòu)與對(duì)象之間的接觸區(qū)。例如，脫離支承結(jié)構(gòu)可包含各通過(guò)空間所分隔的單獨(dú)部分?？臻g可減少脫離支承結(jié)構(gòu)的總大小以及制作脫離支承結(jié)構(gòu)中消耗的粉末量。此外，部分的一個(gè)或多個(gè)可具有與對(duì)象的減小的接觸表面。例如，支承結(jié)構(gòu)的一部分可具有點(diǎn)式接觸表面，其更易于在后處理期間從對(duì)象移除。例如，具有點(diǎn)式接觸表面的部分將在點(diǎn)式接觸表面處脫離對(duì)象。點(diǎn)式接觸表面仍然提供如下功能:提供承載支承并且將對(duì)象系緊以防止扭曲或剝離。

橫向支承結(jié)構(gòu)用來(lái)支承垂直對(duì)象。對(duì)象可具有較高的高與寬縱橫比(例如大于1)。也就是說(shuō)，對(duì)象的高度是其寬度的許多倍。橫向支承結(jié)構(gòu)位于對(duì)象的一側(cè)。例如，對(duì)象和橫向支承結(jié)構(gòu)在相同的層中以包含對(duì)象的一部分和橫向支承結(jié)構(gòu)的一部分的每層中的掃描圖案構(gòu)建。橫向支承結(jié)構(gòu)與對(duì)象分隔(例如通過(guò)每層中的未熔融粉末的一部分)或者通過(guò)脫離支承結(jié)構(gòu)來(lái)連接。相應(yīng)地，橫向支承結(jié)構(gòu)可易于在后處理期間從對(duì)象移除。在一個(gè)方面中，橫向支承結(jié)構(gòu)在應(yīng)用附加粉末時(shí)提供針對(duì)由重涂器所施加的力的支承。通常，由重涂器所施加的力在重涂器平整附加粉末層時(shí)是在重涂器的移動(dòng)的方向上。相應(yīng)地，橫向支承結(jié)構(gòu)從對(duì)象在重涂器的移動(dòng)的方向上構(gòu)建。此外，橫向支承結(jié)構(gòu)可在底部處比在頂部處要寬。更寬的底部為橫向支承結(jié)構(gòu)提供用來(lái)抵抗由重涂器所生成的任何力的穩(wěn)定性。

此外，一種制作對(duì)象的方法可包含連續(xù)、并發(fā)或交替熔融粉末以形成多個(gè)支承的部分，如上所述。另外，對(duì)于使用多個(gè)支承所制作的對(duì)象，后處理規(guī)程可包含移除每個(gè)支承。在一個(gè)方面中，支承結(jié)構(gòu)可包含如本文所述的不同類型的多個(gè)支承。多個(gè)支承可直接地或者經(jīng)由對(duì)象彼此連接。特定對(duì)象的支承的選擇可基于本文所述的因素(例如形狀、縱橫比、取向、熱性質(zhì)等)。

本書面描述使用包含優(yōu)選實(shí)施例的示例來(lái)公開本發(fā)明，并且還使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包含制作和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結(jié)合方法。本發(fā)明的可取得的專利范圍由權(quán)利要求書來(lái)定義，并且可包含本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其他示例。如果這類其他示例具有與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言完全相同的結(jié)構(gòu)單元，或者如果它們包含具有與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言的非實(shí)質(zhì)差異的等效結(jié)構(gòu)單元，則預(yù)計(jì)它們處于權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。來(lái)自所述的各個(gè)實(shí)施例的方面以及每個(gè)這種方面的其他已知等效體能夠由本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)混合和匹配，以構(gòu)成按照本申請(qǐng)的原理的附加實(shí)施例和技術(shù)。

在一個(gè)方面中，上述的多個(gè)支架可以組合用來(lái)支承對(duì)象的制作、防止對(duì)象的移動(dòng)和/或控制對(duì)象的熱性質(zhì)。即，使用加性制造來(lái)制作對(duì)象可以包含使用下列一個(gè)或多個(gè)的使用：腳手架、系緊支承、脫離支承、橫向支承、共形支承、連接支承、包圍支承、鍵槽支承、可折斷支承、前緣支承或粉末移除支承。此外，一種制作對(duì)象的方法可包含連續(xù)、并發(fā)或交替熔融粉末以形成多個(gè)支承的部分，如上所述。另外，對(duì)于使用多個(gè)支承所制作的對(duì)象，后處理規(guī)程可包含移除每個(gè)支承。在一個(gè)方面中，支承結(jié)構(gòu)可包含如本文所述的不同類型的多個(gè)支承。多個(gè)支承可直接地或者經(jīng)由對(duì)象彼此連接。特定對(duì)象的支承的選擇可基于本文所述的因素(例如形狀、縱橫比、取向、熱性質(zhì)等)。

本書面描述使用包含優(yōu)選實(shí)施例的示例來(lái)公開本發(fā)明，并且還使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包含制作和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結(jié)合方法。本發(fā)明的可取得的專利范圍由權(quán)利要求書來(lái)定義，并且可包含本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其他示例。如果這類其他示例具有與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言完全相同的結(jié)構(gòu)單元，或者如果它們包含具有與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言的非實(shí)質(zhì)差異的等效結(jié)構(gòu)單元，則預(yù)計(jì)它們處于權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。來(lái)自所述的各個(gè)實(shí)施例的方面以及每個(gè)這種方面的其他已知等效體能夠由本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)混合和匹配，以構(gòu)成按照本申請(qǐng)的原理的附加實(shí)施例和技術(shù)。