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

背景技術(shù)：

與減性(subtractive)制造方法形成對(duì)照，am過程通常涉及一個(gè)或多個(gè)材料的積聚，其用來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(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)模型來制作。一種特定類型的am過程使用能量束、例如電子束或電磁輻射(例如激光束)來燒結(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表示通過使用激光束燒結(jié)或熔融細(xì)粉來產(chǎn)生三維(3d)對(duì)象的常見工業(yè)術(shù)語。例如，美國專利號(hào)4863538和美國專利號(hào)5460758描述常規(guī)激光燒結(jié)技術(shù)。更準(zhǔn)確來說，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來供應(yīng)，并且使用重涂器臂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)。該過程重復(fù)進(jìn)行，直到部件122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)程包含通過例如吹風(fēng)或真空處理來移除多余粉末。其他后處理規(guī)程包含應(yīng)力釋放過程。另外，熱和化學(xué)后處理規(guī)程能夠用來拋光部件122。

在激光燒結(jié)/熔融過程期間，由于當(dāng)構(gòu)建對(duì)象時(shí)附加的粉末層的重涂，三維對(duì)象經(jīng)受許多應(yīng)力。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，某些am結(jié)構(gòu)在對(duì)象的前緣處趨于經(jīng)歷變形。在一些情況下，變形可涉及當(dāng)重涂器臂移動(dòng)通過正在構(gòu)建的對(duì)象時(shí)重涂器臂的移動(dòng)。鑒于上述，能夠領(lǐng)會(huì)，存在與am技術(shù)關(guān)聯(lián)的問題、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。

在一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及用于在粉末床中制作對(duì)象的方法，其包括以下步驟：(a)輻照粉末床中的粉末層以形成熔合區(qū)域；(b)通過使重涂器臂從粉末床的第一側(cè)在粉末床之上經(jīng)過來在粉末床之上提供后續(xù)粉末層；以及(c)重復(fù)步驟(a)和(b)，直到對(duì)象和至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)在粉末床中形成，其中支承結(jié)構(gòu)朝粉末床的第一側(cè)定位成與對(duì)象相鄰，支承結(jié)構(gòu)具有在對(duì)象的方向上向外成錐形的形狀。優(yōu)選地，熔合區(qū)域可以由熔融粉末的凝固或粉末的燒結(jié)產(chǎn)生。

在另一方面中，本發(fā)明涉及用于在粉末床中制作對(duì)象的方法，其包括以下步驟：(a)輻照粉末床中的粉末層以形成熔合區(qū)域；(b)通過使重涂器臂從粉末床的第一側(cè)在粉末床之上經(jīng)過來在粉末床之上提供后續(xù)粉末層；以及(c)重復(fù)步驟(a)和(b)，直到對(duì)象和至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)在粉末床中形成，其中支承結(jié)構(gòu)朝粉末床的第一側(cè)定位成與對(duì)象的側(cè)部相鄰，并且在對(duì)象的橫向部分上方，其中一個(gè)或更多個(gè)粉末層將支承結(jié)構(gòu)和對(duì)象的橫向部分分開。

本發(fā)明的支承結(jié)構(gòu)可與受益于它們的任何對(duì)象一起使用。然而，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，圓柱對(duì)象從本文公開的支承結(jié)構(gòu)獲得特別的益處。對(duì)象還可包含同心圓柱區(qū)域或期望地具有不同尺寸的第一圓柱區(qū)域和第二圓柱部分。在一個(gè)方面中，對(duì)象包括在垂直方向上向外成錐形的圓柱部分，并且支承結(jié)構(gòu)包括與圓柱部分相鄰的部分，該部分包含對(duì)應(yīng)的錐形以在對(duì)象的橫向表面和支承結(jié)構(gòu)之間保持預(yù)定量的粉末。

在一個(gè)方面中，支承結(jié)構(gòu)和對(duì)象不彼此連接。在一個(gè)方面中，支承結(jié)構(gòu)可附連于支承板。在另一方面中，支承結(jié)構(gòu)作為粉末床內(nèi)的自由浮動(dòng)對(duì)象形成。備選地或另外地，支承結(jié)構(gòu)可通過一個(gè)或更多個(gè)脫離結(jié)構(gòu)附連于對(duì)象。

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:

1.一種用于在粉末床中制作對(duì)象的方法，包括以下步驟：

(a)輻照粉末床中的粉末層，以形成熔合區(qū)域；

(b)通過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)過來在所述粉末床之上提供后續(xù)粉末層；以及

(c)重復(fù)步驟（a）和（b），直到在粉末床中形成所述對(duì)象和至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)，其中所述支承結(jié)構(gòu)在所述對(duì)象和所述粉末床的所述第一側(cè)之間定位成與所述對(duì)象相鄰，所述支承結(jié)構(gòu)具有在從所述第一側(cè)到所述對(duì)象的方向上向外成錐形的形狀。

2.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述對(duì)象包括圓柱形狀。

3.根據(jù)技術(shù)方案2所述的方法，其中，所述熔合區(qū)域由熔融粉末的凝固產(chǎn)生。

4.根據(jù)技術(shù)方案2所述的方法，其中，所述熔合區(qū)域包括燒結(jié)的粉末。

5.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，間隙在所述支承結(jié)構(gòu)和所述對(duì)象之間形成。

6.根據(jù)技術(shù)方案5所述的方法，其中，所述間隙用粉末填充。

7.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述對(duì)象和所述支承結(jié)構(gòu)具有近似相同的高度。

8.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述對(duì)象是空心的。

9.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，還包括從所述對(duì)象移除所述支承結(jié)構(gòu)。

10.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)具有三角形截面。

11.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)通過至少一個(gè)脫離結(jié)構(gòu)附連于所述對(duì)象。

12.一種用于在粉末床中制作對(duì)象的方法，包括以下步驟：

(a)輻照粉末床中的粉末層，以形成熔合區(qū)域；

(b)通過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)過來在所述粉末床之上提供后續(xù)粉末層；以及

（c）重復(fù)步驟（a）和（b），直到在粉末床中形成所述對(duì)象和至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)，其中所述支承結(jié)構(gòu)在所述對(duì)象和所述粉末床的所述第一側(cè)之間定位成與所述對(duì)象相鄰，并且在所述對(duì)象的橫向部分上方，其中一個(gè)或更多個(gè)粉末層將所述支承結(jié)構(gòu)和所述對(duì)象的所述橫向部分開。

13.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述對(duì)象包括同心部分和所述同心部分之間的空間。

14.根據(jù)技術(shù)方案14所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述空間內(nèi)。

15.根據(jù)技術(shù)方案14所述的方法，其中，所述對(duì)象的所述同心部分中的一個(gè)的厚度與所述支承結(jié)構(gòu)的寬度之比為大約1:8至大約1:3。

16.根據(jù)技術(shù)方案12所述的方法，其中，所述對(duì)象是空心的。

17.根據(jù)技術(shù)方案12所述的方法，還包括從所述對(duì)象移除所述支承結(jié)構(gòu)。

18.根據(jù)技術(shù)方案12的方法，其中，所述對(duì)象包括在垂直方向上向外成錐形的圓柱部分和所述支承結(jié)構(gòu)，所述支承結(jié)構(gòu)包括與所述圓柱部分相鄰的部分，所述部分包含對(duì)應(yīng)的錐形以在所述對(duì)象的所述橫向表面和支承結(jié)構(gòu)之間保持預(yù)定量的粉末。

19.根據(jù)技術(shù)方案12所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)通過至少一個(gè)脫離結(jié)構(gòu)附連于所述對(duì)象。

20.根據(jù)技術(shù)方案12所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)具有以下截面：矩形、卵形、體育場(chǎng)形狀、橢圓、新月、淚珠或盤形形狀。

本發(fā)明提供另一組技術(shù)方案,如下:

1.一種用于在粉末床中制作對(duì)象的方法，包括以下步驟：

(a)輻照粉末床(112)中的粉末層，以形成熔合區(qū)域；

(b)通過使重涂器臂(116)從所述粉末床的第一側(cè)在所述粉末床之上經(jīng)過來在所述粉末床之上提供后續(xù)粉末層；以及

(c)重復(fù)步驟（a）和（b），直到在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)，其中所述支承結(jié)構(gòu)在所述對(duì)象和所述粉末床的所述第一側(cè)之間定位成與所述對(duì)象相鄰，所述支承結(jié)構(gòu)具有在從所述第一側(cè)到所述對(duì)象的方向上向外成錐形的形狀。

2.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述對(duì)象包括圓柱形狀。

3.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，間隙在所述支承結(jié)構(gòu)和所述對(duì)象之間形成。

4.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述對(duì)象和所述支承結(jié)構(gòu)具有近似相同的高度。

5.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述對(duì)象是空心的。

6.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)具有三角形截面。

7.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)通過至少一個(gè)脫離結(jié)構(gòu)附連于所述對(duì)象。

8.一種用于在粉末床中制作對(duì)象的方法，包括以下步驟：

(a)輻照粉末床(112)中的粉末層，以形成熔合區(qū)域；

(b)通過使重涂器臂(116)從所述粉末床的第一側(cè)在所述粉末床之上經(jīng)過來在所述粉末床之上提供后續(xù)粉末層；以及

（c）重復(fù)步驟（a）和（b），直到在粉末床中形成所述對(duì)象(400)和至少一個(gè)支承結(jié)構(gòu)(410)，其中所述支承結(jié)構(gòu)在所述對(duì)象和所述粉末床的所述第一側(cè)之間定位成與所述對(duì)象相鄰，并且在所述對(duì)象的橫向部分上方，其中一個(gè)或更多個(gè)粉末層(418)將所述支承結(jié)構(gòu)和所述對(duì)象的所述橫向部分開。

9.根據(jù)技術(shù)方案8所述的方法，其中，所述對(duì)象包括同心部分和所述同心部分之間的空間(406)。

10.根據(jù)技術(shù)方案9所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述空間內(nèi)。

11.根據(jù)技術(shù)方案9所述的方法，其中，所述對(duì)象的所述同心部分中的一個(gè)的厚度與所述支承結(jié)構(gòu)的寬度之比為大約1:8至大約1:3。

12.根據(jù)技術(shù)方案8所述的方法，其中，所述對(duì)象是空心的。

13.根據(jù)技術(shù)方案8所述的方法，還包括從所述對(duì)象移除所述支承結(jié)構(gòu)。

14.根據(jù)技術(shù)方案8的方法，其中，所述對(duì)象包括在垂直方向上向外成錐形的圓柱部分和所述支承結(jié)構(gòu)，所述支承結(jié)構(gòu)包括與所述圓柱部分相鄰的部分，所述部分包含對(duì)應(yīng)的錐形以在所述對(duì)象的所述橫向表面和支承結(jié)構(gòu)之間保持預(yù)定量的粉末。

15.根據(jù)技術(shù)方案8所述的方法，其中，所述支承結(jié)構(gòu)具有以下截面：矩形、卵形、體育場(chǎng)形狀、橢圓、新月、淚珠或盤形形狀。

附圖說明

圖1是示出用于加性制造的常規(guī)設(shè)備的示例的示意圖;

圖2圖示了按照本發(fā)明的方面的示例對(duì)象和示例支承結(jié)構(gòu)的透視圖;

圖3圖示了圖2的對(duì)象和支承結(jié)構(gòu)的平面圖;

圖4圖示了按照本發(fā)明的方面的對(duì)象和支承的平面圖;

圖5圖示了沿圖4的線5-5截取的截面圖，以及。

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。

圖2和圖3圖示了能夠與對(duì)象200并排構(gòu)建的示例支承結(jié)構(gòu)210。圖2圖示透視圖，以及圖3圖示平面圖。支承結(jié)構(gòu)210和對(duì)象200可根據(jù)am過程來制造。例如，可使用圖1的設(shè)備100和上述方法。在這種類型的am過程中，通過有選擇地?zé)Y(jié)或熔融形成對(duì)象210的區(qū)域中的粉末區(qū)，逐層構(gòu)建對(duì)象200。通過熔融或燒結(jié)支承結(jié)構(gòu)200的位置中的粉末的附加區(qū)域，支承結(jié)構(gòu)200與對(duì)象210同時(shí)構(gòu)建。圖2和圖3的箭頭204表示在重涂器臂在對(duì)象構(gòu)建的每個(gè)階段提供新粉末層時(shí)它的方向。優(yōu)選地，在相對(duì)于重涂器臂的方向的對(duì)象200的前緣處提供支承結(jié)構(gòu)210。

在完成am過程時(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)210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過程一旦完成時(shí)就可能易于脫離。這可通過提供脫離結(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)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，某些對(duì)象可受益于支承結(jié)構(gòu)210，支承結(jié)構(gòu)210在重涂器臂的方向上變寬，使得與對(duì)象200相鄰的邊緣包含比在對(duì)象200遠(yuǎn)端的邊緣更大的尺寸。在圖2和圖3中圖示的示例方面中，支承結(jié)構(gòu)210具有楔形形狀，例如具有三角形截面的伸長(zhǎng)的三角形形狀。然而，任何形狀可以是適合的，并且將取決于正形成的特定對(duì)象而變化。例如，支承結(jié)構(gòu)可具有矩形形狀、卵形形狀、長(zhǎng)方形(例如體育場(chǎng))形狀、橢圓形狀、新月形狀、淚珠、盤形形狀等。通常，三角形形狀提供對(duì)于對(duì)象的改進(jìn)結(jié)構(gòu)支承。三角形形狀邊緣允許負(fù)載跨大表面逐漸展開，而不是立即接觸整個(gè)部件。

本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，支承結(jié)構(gòu)210在形成具有圓柱形狀的對(duì)象200中是特別合乎需要的。通過相對(duì)于重涂器臂的方向在圓柱的前緣處放置支承結(jié)構(gòu)210，能夠減少并最優(yōu)地消除圓柱的變形。圓柱形狀可沿對(duì)象的高度（在垂直于構(gòu)建板的方向上）向外成錐形，并因此具有較寬的口。在該情況下，與圓柱相鄰的支承結(jié)構(gòu)的邊緣將同樣具有錐形形狀以匹配圓柱的形狀。優(yōu)選地，支承結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)端邊緣具有獨(dú)立于與圓柱相鄰的邊緣的錐形的形狀，并且可能受到正構(gòu)建的對(duì)象的其它部分的影響。

如圖2圖示的，支承結(jié)構(gòu)210通常可具有其寬度的數(shù)倍的長(zhǎng)度/高度。例如，長(zhǎng)度/高度與寬度的縱橫比可以是在一個(gè)方面中從大約15:1至大約2:1、在另一方面中從大約12:1至4:1以及在另一方面中大約10:1至大約6:1。也就是說，支承結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度/高度可為其寬度的許多倍。如圖2中圖示的，對(duì)象200可具有帶有空心中心202的圓柱形狀。此外，對(duì)象可具有薄壁，即，使得內(nèi)部尺寸幾乎等于外部尺寸。例如，在圖示的圓柱形狀的情況下，圓柱的內(nèi)徑216與圓柱的外徑218之比可為大約1:1.01至大約1:1.2、大約1:1.05至大約1.15、或大約1：1.1。類似地，如果對(duì)象具有正方形或矩形的形狀，則內(nèi)部寬度與外部寬度之比（以及內(nèi)部長(zhǎng)度與外部長(zhǎng)度之比）可具有與上面提供的相同的比。此外，如圖2中圖示的，對(duì)象可具有打開的頂部和/或打開的底部。

因?yàn)閷?duì)象具有高縱橫比和薄壁連同一個(gè)或更多個(gè)打開端，所以對(duì)象可使重涂步驟變形。具體來說，重涂器臂在箭頭204的方向上行進(jìn)。當(dāng)重涂器從前緣206至后緣208橫穿對(duì)象以使粉末床中的頂部粉末層平坦/變平時(shí)，重涂器臂可將變形力給予到對(duì)象的前緣上。因此，具有薄壁、高縱橫比和打開端的空心對(duì)象特別受益于設(shè)置在對(duì)象的前緣上的支承結(jié)構(gòu)。相應(yīng)地，如圖2和圖3中所示，支承結(jié)構(gòu)210定位于對(duì)象200的前緣206處。

支承結(jié)構(gòu)210可沿著對(duì)象200的大部分高度延伸，一直到對(duì)象200的整個(gè)高度。例如，對(duì)象200的高度與支承結(jié)構(gòu)210的高度之比可為大約1:0.5至大約1:1、或1:0.8至1:1。優(yōu)選地，該比為大約1:1。對(duì)象200的厚度與支承結(jié)構(gòu)210的長(zhǎng)度/寬度212（例如，從三角形截面的底面到三角形截面的尖端的距離）之比可為大約1:8至大約1：3、大約1：7至大約1：3.5、大約1：6至大約1：4、或大約1：5.5至大約1：4.5。在對(duì)象的不同形狀的情況下，相同的比可應(yīng)用于與對(duì)應(yīng)于重涂器的移動(dòng)的箭頭204的方向平行的任何尺寸（例如，矩形或正方形的長(zhǎng)度或?qū)挾龋?/p>

如在圖3中最佳所見。在支承結(jié)構(gòu)210和對(duì)象200之間可以存在間隙214。間隙可用未熔融的粉末填充。未熔融粉末的存在仍提供用于支承結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu)，以支承對(duì)象而不要求支承結(jié)構(gòu)和對(duì)象之間的直接連接。

雖然未圖示，但是支承結(jié)構(gòu)210可進(jìn)一步包含與對(duì)象200整體連接的一個(gè)或更多個(gè)連接肋。連接肋將從三角形形狀的底面延伸到對(duì)象200的外表面。連接肋可以沿支承結(jié)構(gòu)210的高度遞增形成。連接肋可形成允許按需要從對(duì)象200移除支承結(jié)構(gòu)210的脫離結(jié)構(gòu)。

圖4和圖5圖示了支承對(duì)象400的另一示例支承結(jié)構(gòu)410。圖4圖示了平面圖，以及圖5圖示了沿圖4的線5-5截取的截面圖?？墒褂脠D1的設(shè)備100以與上述相同的方式制造支承結(jié)構(gòu)410和對(duì)象400。在這種類型的am過程中，通過有選擇地?zé)Y(jié)或熔融形成對(duì)象400的區(qū)域中的粉末區(qū)，逐層構(gòu)建對(duì)象400。通過熔融或燒結(jié)支承結(jié)構(gòu)410的位置中的粉末的附加區(qū)域，支承結(jié)構(gòu)410與對(duì)象410同時(shí)構(gòu)建。圖4和圖5中的箭頭204表示在重涂器臂在對(duì)象構(gòu)建的每個(gè)階段提供新粉末層時(shí)它的方向。優(yōu)選地，在相對(duì)于重涂器臂的方向的對(duì)象400的前緣處提供支承結(jié)構(gòu)410。

在完成am過程時(shí)，從對(duì)象400移除支承結(jié)構(gòu)410。如圖5中所示，支承結(jié)構(gòu)410在粉末床內(nèi)作為獨(dú)立對(duì)象形成。支承結(jié)構(gòu)410形成在對(duì)象的部分412和支承結(jié)構(gòu)410之間的未熔融/未燒結(jié)粉末層418的上方。支承結(jié)構(gòu)可包含到對(duì)象400的附連點(diǎn)，其在am過程一旦完成時(shí)就可能易于脫離。這可通過提供脫離結(jié)構(gòu)—接合對(duì)象400和支承結(jié)構(gòu)410的小金屬蝶片—來實(shí)現(xiàn)。脫離結(jié)構(gòu)還可類似于具有接合對(duì)象400和支承結(jié)構(gòu)410的金屬的若干部分的穿孔。

支承結(jié)構(gòu)410從對(duì)象400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400和支承結(jié)構(gòu)410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400和/或構(gòu)建板移除。

本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，某些對(duì)象可受益于支承結(jié)構(gòu)410，支承結(jié)構(gòu)410在重涂器臂的方向上變寬，使得與對(duì)象400相鄰的邊緣包含比在對(duì)象400遠(yuǎn)端的邊緣更大的尺寸。在圖4和圖5中圖示的示例方面中，支承結(jié)構(gòu)410可具有同心圓柱的圓柱形狀，例如內(nèi)部圓柱402和外部圓柱404。內(nèi)部圓柱402和外部圓柱404可間隔開以形成間隙/空間406。如圖5圖示的，支承結(jié)構(gòu)410通?？删哂衅鋵挾鹊臄?shù)倍的長(zhǎng)度/高度。例如，長(zhǎng)度/高度與寬度的縱橫比可與上面關(guān)于支承結(jié)構(gòu)410所提供的縱橫比相同。同心內(nèi)部圓柱402和外部圓柱404中的每個(gè)可具有與上面提供的相同的相對(duì)尺寸。另外，對(duì)象400可包含連接內(nèi)部圓柱402和外部圓柱404的閉合底部部分412。如圖4和圖5中所示，支承結(jié)構(gòu)410定位于對(duì)象400的前緣414處。例如，支承結(jié)構(gòu)410可定位在內(nèi)部圓柱402和外部圓柱404之間的空間406中。

本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，支承結(jié)構(gòu)410在形成具有圓柱形狀的對(duì)象400中是特別合乎需要的。通過相對(duì)于重涂器臂的方向在圓柱的前緣處放置支承結(jié)構(gòu)410，可減少并最優(yōu)地消除圓柱的變形。圓柱形狀可沿對(duì)象的高度（在垂直于構(gòu)建板的方向上）向外成錐形，并因此具有較寬的口。在該情況下，與圓柱相鄰的支承結(jié)構(gòu)的邊緣將同樣具有錐形形狀，以匹配圓柱的形狀。優(yōu)選地，支承結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)端邊緣具有獨(dú)立于與圓柱相鄰的邊緣的錐形的形狀，并且可能受到正構(gòu)建的對(duì)象的其它部分的影響。

支承結(jié)構(gòu)410可沿著對(duì)象400的大部分高度延伸，一直到對(duì)象400的整個(gè)高度。例如，對(duì)象400的高度與支承結(jié)構(gòu)410的高度之比可為大約1:0.3至大約1:0.9、或1:0.4至大約1:0.8、或大約1:0.5至大約1:0.7。對(duì)象400的內(nèi)部圓柱402和外部圓柱404的每個(gè)的厚度與支承結(jié)構(gòu)410的長(zhǎng)度/寬度316之比可為大約1:8至大約1：3、大約1：7至大約1：3.5、大約1：6至大約1：4、或大約1：5.5至大約1：4.5。在對(duì)象的不同形狀的情況下，相同的比將應(yīng)用于與對(duì)應(yīng)于重涂器的移動(dòng)的箭頭204的方向平行的任何尺寸。支承結(jié)構(gòu)410可具有包含矩形、三角形、圓柱、卵形、長(zhǎng)方形等的任何種類的形狀。支承結(jié)構(gòu)410還可包含非均勻形狀，例如具有與對(duì)象400的彎曲表面一致的彎曲表面。

如在圖5中最佳所見。在支承結(jié)構(gòu)410和對(duì)象400之間可存在間隙418。例如，間隙418可位于支承結(jié)構(gòu)410下面。間隙418可用未凝固的粉末填充。另外的間隙420可沿支承結(jié)構(gòu)410的側(cè)表面存在。這些間隙420可進(jìn)一步用未凝固的粉末填充。未凝固粉末的存在仍提供用于支承結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu)，以支承對(duì)象而不要求支承結(jié)構(gòu)和對(duì)象之間的直接連接。

雖然未圖示出，但是支承結(jié)構(gòu)410可進(jìn)一步包含與對(duì)象400整體連接的一個(gè)或更多個(gè)連接肋。連接肋可以從支承對(duì)象410的外表面延伸并且連接到內(nèi)部圓柱402和外部圓柱404的表面。連接肋可以沿支承結(jié)構(gòu)410的高度遞增形成。

當(dāng)變得必需從對(duì)象200/400移除支承結(jié)構(gòu)210/410時(shí)，操作員可在連接肋存在時(shí)施加力，以脫離支承結(jié)構(gòu)。支承結(jié)構(gòu)可通過機(jī)械規(guī)程(例如扭曲、折斷、切割、研磨、銼削或磨光)來移除。另外，熱和化學(xué)后處理規(guī)程可用來拋光對(duì)象。在制造期間沒有連接構(gòu)件存在而是粉末放置在對(duì)象與支承結(jié)構(gòu)之間時(shí)，粉末能夠通過例如使用加壓空氣吹風(fēng)簡(jiǎn)單地移除。支承結(jié)構(gòu)410從對(duì)象400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400和支承結(jié)構(gòu)410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400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)象可按照本公開來構(gòu)建。例如，具有高縱橫比和薄(think)壁的任何對(duì)象可通過所公開的支承結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)來支承。在一個(gè)方面中，所公開的支承結(jié)構(gòu)用來制造飛機(jī)的部件。例如，與美國專利號(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)來制造。

在一個(gè)方面中，以上所述的多個(gè)支承可結(jié)合用來支承對(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，使用加性制造來制作對(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：

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

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

美國專利申請(qǐng)?zhí)朳]，標(biāo)題為“methodsandsurroundingsupportsforadditivemanufacturing，具有律師檔案號(hào)037216.00010，并且2016年2月11日提交；

美國專利申請(qǐng)?zhí)朳]，標(biāo)題為“methodsandkeywaysupportsforadditivemanufacturing”，具有律師檔案號(hào)037216.00011，并且2016年2月11日提交；

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

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

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。通過在對(duì)象下面的每層中的特定位置處熔融粉末來構(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，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(例如通過每層中的未熔融粉末的一部分)或者通過脫離支承結(jié)構(gòu)來連接。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)。