專利名稱：快速制造方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及制造物體，尤其是涉及使用添加制造來制造物體的方法和設備。更特別地，本發(fā)明涉及使用選擇性激光燒結來制造物體的方法和設備。
背景技術：
可以多種不同的方式來執(zhí)行物體的制造。例如，可使用添加制造來制造物體，例如飛行器零件。添加制造可以是接合材料以制作物體的過程?？赏ㄟ^使用期望物體的模型來制作這些物體?？墒褂酶鞣N技術來執(zhí)行添加制造。例如但不限于，懸浮微粒噴射系統(tǒng)可向基材發(fā)送顆粒流?；纳系念w?？杀患訜嶂量稍斐深w粒之間彼此粘附的溫度。如另一個例子，電子射束可被用于將金屬粉末層熔化成期望的圖案。在該層上可放置和熔化額外的層，從而形成所述物體。通過選擇性激光燒結，激光系統(tǒng)可將激光射束導向粉末層的選擇性加熱部分，從而形成所述物體的一部分。額外的粉末層可被放置在前述層上并且被加熱，從而形成所述物體。盡管添加制造可提供零件的快速生產，但是該類型的制造不能適用于所有類型的零件。例如但不限于，添加制造可能時常被用于生成零件的原型。另外，添加制造可能受到用于制造零件的系統(tǒng)成本的限制。此外，添加制造還可能在基于不同系統(tǒng)制作特定零件的能力而制作的零件的類型方面受到限制。結果，由添加制造提供的花費和時間的節(jié)約并非如希望的那樣經常發(fā)生。當不能使用添加制造時，可以采用更多的傳統(tǒng)制造系統(tǒng)，例如使用用于形成零件的鑄?；蛲ㄟ^按壓使用的染料。然而，這些類型的系統(tǒng)可能具有令人不滿的用于形成鑄模和模具的前置時間以及用于制造零件的專用裝備的花費。因此，有利的是具有這樣的方法和設備，其考慮了上述問題中的一個或更多以及其他可能的問題。

發(fā)明內容
在一個有利的實施例中，可提供用于形成物體的方法。前驅物材料的層可被放置在彼此的頂部上。當前驅物材料的層被放置在彼此的頂部上時，可選擇性地固化前驅物材料的層，從而形成物體和與物體關聯的框架。在另一個有利的實施例中，可提供用于形成飛行器零件的方法。前驅物材料的層可被放置在框架的基礎結構上。前驅物材料的層可選自粉末、液體、金屬粉末、陶瓷粉末以及塑性粉末中的一個。在將前驅物材料的層放置在基礎結構上之后，可以使用固化系統(tǒng)選擇性地固化前驅物材料的層，從而形成飛行器零件的部分以及框架的部分，從而形成前述前驅物材料的層。固化系統(tǒng)可選自加熱系統(tǒng)、激光以及電子射束中的一個?？梢苿涌蚣芤栽试S將新的前驅物材料的層放置在可能已經被選擇性固化的前驅物材料的層中的前述前驅物材料的層上。所述新的前驅物材料的層可被放置在前述前驅物材料的層上?？勺鞒鲫P于框架中是否需要新的基礎結構的判定?？蛇x擇性地固化新的前驅物材料的層，從而形成飛行器零件的額外部分以及新的基礎結構的部分，以響應于需要新的基礎結構的判定。響應于需要新的基礎結構的判定，可重復下列步驟直到完成基礎結構:移動框架，從而允許將新的前驅物材料的層放置在已經被選擇性地固化的前驅物材料的層中的前述前驅物材料的層上、將新的前驅物材料的層放置在前述前驅物材料的層上、以及選擇性固化新的前驅物材料的層，從而形成物體的部分以及新的基礎結構的所述部分。響應于缺少需要新的基礎結構的判定，可選擇性地固化新的前驅物材料的層，從而形成飛行器零件的額外部分，而不形成新的基礎結構。響應于缺少需要新的基礎結構的判定，可重復下列步驟直到需要新的基礎結構:移動框架，從而允許將新的前驅物材料的層放置在已經被選擇性固化的前驅物材料的層中的前述前驅物材料的層上，將新的前驅物材料的層放置在前述前驅物材料的層上，以及選擇性固化新的前驅物材料的層，從而形成物體的所述部分，而不是新的基礎結構。當使用多個加熱和冷卻元件形成飛行器零件時，在腔室內的不同位置中可維持所述飛行器零件部分的期望溫度?？衫鋮s未被固化的前驅物材料，從而改變未被固化的前驅物材料的密度，以便減少通過前驅物材料的氣流。使用分離系統(tǒng)，飛行器零件的每個部分可與連接至飛行器零件的每個部分的關聯的基礎結構分離。在又一個有利的實施例中，設備可包含腔室、固化系統(tǒng)以及移動系統(tǒng)。固化系統(tǒng)可經配置固化被沉積在腔室中的前驅物材料的層的部分，以形成物體和連接至所述物體的框架。當新的前驅物材料的層被放置在前述前驅物材料的層上時，移動系統(tǒng)可經配置嚙合框架，以及移動框架和連接至所述框架的物體。在進一步有利的實施例中，激光燒結設備可包括腔室、固化系統(tǒng)、移動系統(tǒng)、前驅物沉積系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、分離系統(tǒng)以及再循環(huán)系統(tǒng)。固化系統(tǒng)可經配置固化沉積在腔室中的部分前驅物材料的層，從而形成飛行器零件和連接至飛行器零件的框架。所述框架可包含多個基礎結構和多個連接器，并且可經配置在腔室中形成飛行器零件期間支撐飛行器零件。固化系統(tǒng)可選自加熱系統(tǒng)、激光以及電子射束中的至少一個。當新的前驅物材料的層可以被放置在之前的前驅物材料的層上時，移動系統(tǒng)可經配置嚙合框架，以及移動連接至飛行器零件的框架。移動系統(tǒng)可包含多個齒輪，該齒輪具有第一齒狀物，該第一齒狀物經配置嚙合在多個基礎結構的側面上形成的第二齒狀物。前驅物沉積系統(tǒng)可經配置將新的前驅物材料的層沉積在前述前驅物材料的層上。溫度控制系統(tǒng)可經配置控制飛行器零件和框架中的至少一個的溫度。溫度控制系統(tǒng)可包含多個加熱和冷卻元件，其經配置加熱和冷卻腔室的壁，從而控制飛行器零件和框架中的至少一個的溫度，并且其中溫度控制系統(tǒng)可經配置冷卻已被沉積的未被固化的前驅物材料，從而改變未被固化的前驅物材料的密度，由此減少通過前驅物材料的氣流。分離系統(tǒng)可經配置將飛行器零件與基礎結構分離。分離系統(tǒng)可經配置在通過移動系統(tǒng)移動基礎結構和飛行器零件時，將飛行器零件與基礎結構分離。再循環(huán)系統(tǒng)可經配置再循環(huán)仍未被固化的部分前驅物材料的層。前驅物材料的層可選自粉末、液體、金屬粉末以及陶瓷粉末中的一個。1.一種用于形成物體的方法，該方法包含:將前驅物材料的層放置在彼此的頂部上；以及當所述前驅物材料的層被放置在彼此的頂部上時，選擇性固化所述前驅物材料的層，從而形成物體以及與所述物體關聯的框架。2.根據權利要求1所述的方法，其中所述框架包含多個基礎結構，其中將所述前驅物材料的層放置在彼此的頂部上的步驟包含:移動所述框架，從而允許將新的前驅物材料的層放置在已被選擇性固化的所述前驅物材料的層中的前述前驅物材料的層上。3.根據權利要求2所述的方法，其中所述框架包含多個基礎結構，其中將所述前驅物材料的層放置在彼此的頂部上的步驟還包含:將所述新的前驅物材料的層放置在所述前述前驅物材料的層上。4.根據權利要求3所述的方法，其中在所述前驅物材料的層被放置在彼此的頂部上時，選擇性地固化所述前驅物材料的層，從而形成所述物體和與所述物體關聯的框架的步驟包含:判定在所述框架中是否需要新的基礎結構；響應于需要新的基礎結構的判定，選擇性固化所述新的前驅物材料的層，從而形成部分所述物體以及部分所述新的基礎結構；以及響應于缺少需要新的基礎結構的判定，選擇性地固化所述新的前驅物材料的層，從而形成所述物體的部分，而不具有所述新的基礎結構的部分。5.根據權利要求2所述的方法，還包含:響應于需要所述新的基礎結構的判定，重復以下步驟:移動所述框架，從而允許將所述新的前驅物材料的層放置在已被選擇性固化的所述前驅物材料的層中的前述前驅物材料的層上；將所述新的前驅物材料的層放置在前述前驅物材料的層上；以及選擇性地固化所述新的前驅物材料的層，從而形成所述物體的部分和所述新的基礎結構的部分，直到所述新的基礎結構完成。6.根據權利要求2所述的方法，還包含:響應于缺少需要新的基礎結構的判定，重復以下步驟:移動所述框架，從而允許將所述新的前驅物材料的層放置在已被選擇性固化的所述前驅物材料的層中的前述前驅物材料的層上；將所述新的前驅物材料的層放置在前述前驅物材料的層上；以及選擇性地固化所述新的前驅物材料的層，從而形成所述物體的部分，而不是所述新的基礎結構，直到需要所述新的基礎結構。7.根據權利要求2所述的方法，其中響應于需要所述新的基礎結構的判定，選擇性地固化所述新的前驅物材料的層，從而形成所述物體的部分和所述新的基礎結構的部分的步驟包含:響應于需要新的基礎結構的判定，選擇性地固化所述新的前驅物材料的層，從而形成所述物體的部分以及所述新的基礎結構的部分。8.根據權利要求7所述的方法，還包含:將所述物體的每個部分與連接至所述物體的每個部分的關聯的基礎結構分離。9.根據權利要求2所述的方法，還包含:形成基礎結構；以及
在將前驅物材料的層放置到基礎結構上之前，在移動系統(tǒng)中放置所述基礎結構。10.根據權利要求1所述的方法，還包含:當在腔室中形成所述物體時，維持所述物體的期望溫度。11.根據權利要求10所述的方法，其中當在所述腔室中形成所述物體時，維持所述物體的期望溫度的步驟包含:當使用多個加熱和冷卻元件在腔室中形成所述物體時，在不同的位置維持所述物體的期望溫度。12.根據權利要求1所述的方法，還包含:冷卻未被固化的前驅物材料，從而改變所述未被固化的前驅物材料的密度，以便減少通過所述前驅物材料的氣流。13.根據權利要求2所述的方法，其中移動系統(tǒng)沿著軸線保持和移動所述框架。14.根據權利要求8所述的方法，其中分離系統(tǒng)將所述物體的每個部分與連接至所述物體的每個部分的關聯的基礎結構分離。15.一種用于形成飛行器零件的方法，該方法包含:將前驅物材料的層放置在框架的基礎結構上，其中所述前驅物材料的層選自粉末、液體、金屬粉末、陶瓷粉末以及塑性粉末中的一個；在將所述前驅物材料的層放置在所述基礎結構上之后，使用選自加熱系統(tǒng)、激光以及電子射束中的一個的固化系統(tǒng)選擇性地固化所述前驅物材料的層，從而形成飛行器零件的部分以及所述框架的部分，由此形成前述前驅物材料的層；移動所述框架，從而允許將新的前驅物材料的層放置在已被選擇性固化的所述前驅物材料的層中的所述前述前驅物材料的層上；將所述新的前驅物材料的層放置在所述前述前驅物材料的層上；判定在所述框架中是否需要新的基礎結構；響應于需要新的基礎結構的判定，選擇性地固化所述新的前驅物材料的層，從而形成所述飛行器零件的額外部分以及所述新的基礎結構的部分；響應于需要所述新的基礎結構的判定，重復以下步驟:移動所述框架，從而允許將所述新的前驅物材料的層放置在被選擇性地固化的所述前驅物材料的層中的前述前驅物材料的層上；將所述新的前驅物材料的層放置在前述前驅物材料的層上；以及選擇性地固化所述新的前驅物材料的層，從而形成所述飛行器零件的部分以及所述新的基礎結構的部分，直到完成所述基礎結構；響應于缺少需要所述新的基礎結構的判定，選擇性地固化所述新的前驅物材料的層，從而形成所述飛行器零件的額外部分，而不具有所述新的基礎結構；響應于缺少需要所述新的基礎結構的判定，重復以下步驟:移動所述框架，從而允許將新的前驅物材料的層放置在被選擇性固化的所述前驅物材料的層中的前述前驅物材料的層上；將所述新的前驅物材料的層放置在所述前述前驅物材料的層上；以及選擇性地固化所述新的前驅物材料的層，從而形成所述飛行器零件的部分，而不是所述新的基礎結構，直到需要所述新的基礎結構；當使用多個加熱和冷卻元件在腔室中的不同位置形成所述飛行器零件時，維持所述飛行器零件的期望溫度；
冷卻未被固化的前驅物材料，從而改變所述未被固化的前驅物材料的密度，以便減少通過所述前驅物材料的氣流；以及使用分離系統(tǒng)將所述飛行器零件的每個部分與被連接至所述飛行器零件的每個部分的關聯的基礎結構分離。16.一種設備，其包含:腔室；固化系統(tǒng)，其經配置固化被沉積在所述腔室中的部分前驅物材料的層，從而形成物體和連接至所述物體的框架；以及移動系統(tǒng)，其經配置在新的前驅物材料的層被放置在前述前驅物材料的層上時嚙合所述框架，以及移動所述框架和連接至所述框架的所述物體。17.根據權利要求16所述的設備，其中所述框架包含多個基礎結構。18.根據權利要求17所述的設備，其中所述框架包含多個連接器。19.根據權利要求16所述的設備，還包含:分離系統(tǒng)，其經配置分離所述物體和基礎結構。20.根據權利要求19所述的設備，其中所述分離系統(tǒng)經配置當通過所述移動系統(tǒng)移動所述基礎結構和所述物體時分離所述物體與所述基礎結構。21.根據權利要求16所述的設備，其中所述移動系統(tǒng)包含多個齒輪，其具有第一齒狀物，該第一齒狀物經配置嚙合形成在基礎結構的側面上的第二齒狀物。22.根據權利要求16所述的設備，還包含:前驅物沉積系統(tǒng)，其經配置將所述新的前驅物材料的層沉積在前述前驅物材料的層上。23.根據權利要求16所述的設備，還包含:溫度控制系統(tǒng)，其經配置控制所述物體和所述框架中的至少一個的溫度。24.根據權利要求23所述的設備，其中所述溫度控制系統(tǒng)包含:多個加熱和冷卻元件，其經配置加熱和冷卻所述腔室的壁，從而控制所述物體和所述框架中的至少一個的溫度。25.根據權利要求23所述的設備，其中所述溫度控制系統(tǒng)經配置冷卻已被沉積的未被固化的前驅物材料，從而改變所述未被固化的前驅物材料的密度，以便減少通過所述前驅物材料的氣流。26.根據權利要求16所述的設備，還包含:再循環(huán)系統(tǒng)，其經配置再循環(huán)仍未被固化的所述前驅物材料的層的部分。27.根據權利要求17所述的設備，其中所述多個基礎結構是用于框架的，所述框架經配置在所述腔室中形成所述物體期間支撐所述物體。28.根據權利要求16所述的設備，其中所述固化系統(tǒng)選自加熱系統(tǒng)、激光以及電子射束中的至少一個。29.根據權利要求16所述的設備，其中所述前驅物材料選自粉末、液體、金屬粉末以及陶瓷粉末中的一個。30.—種激光燒結設備，其包含:腔室；
固化系統(tǒng)，其經配置固化被沉積在所述腔室中的前驅物材料的層的部分，從而形成飛行器零件和連接至飛行器零件的框架，其中所述框架包含多個基礎結構和多個連接器并且經配置在所述腔室中形成所述飛行器零件期間支撐飛行器零件，并且其中所述固化系統(tǒng)選自加熱系統(tǒng)、激光以及電子射束中的至少一個；移動系統(tǒng)，其經配置當新的前驅物材料的層被放置到前述前驅物材料的層上時嚙合所述框架，并且移動連接至所述飛行器零件的所述框架，其中所述移動系統(tǒng)包含多個齒輪，該齒輪具有第一齒狀物，該第一齒狀物經配置嚙合形成在所述多個基礎結構的側面上的第二齒狀物；前驅物沉積系統(tǒng)，其經配置將所述新的前驅物材料的層沉積在所述前述前驅物材料的層上；溫度控制系統(tǒng)，其經配置用于控制所述飛行器零件和所述框架中的至少一個的溫度，其中所述溫度控制系統(tǒng)包含:多個加熱和冷卻元件，其經配置加熱和冷卻所述腔室的壁，從而控制所述飛行器零件和所述框架中的至少一個的溫度，并且其中所述溫度控制系統(tǒng)經配置用于冷卻已被沉積的未被固化的前驅物材料，從而改變所述未被固化的前驅物材料的密度，以便減少通過所述前驅物材料的氣流；分離系統(tǒng)，其經配置分離所述飛行器零件和基礎結構，其中所述分離系統(tǒng)經配置當通過所述移動系統(tǒng)移動所述基礎結構和所述飛行器零件時，分離所述飛行器零件與所述基礎結構；以及再循環(huán)系統(tǒng)，其經配置再循環(huán)仍未被固化的所述前驅物材料的層的部分，其中所述前驅物材料的層選自粉末、液體、金屬粉末以及陶瓷粉末中的一個。所述特征、功能和優(yōu)點可以在本公開的各個實施例中單獨地實現，或可以在其他實施例中組合實現，其中可以參考下列說明和附圖明白進一步的細節(jié)。


在所附權利要求中提出了有利實施例的被確信為新穎性特征的特性。然而，當結合附圖閱讀時，通過參考下列本公開的有利實施例的詳細描述，將最好地理解所述有利實施例及其優(yōu)選的使用模式、進一步的目的和優(yōu)點，其中:圖1示出了根據有利實施例的飛行器制造和維護方法的圖示；圖2示出了一種可實施有利實施例的飛行器的圖示；圖3示出了根據有利實施例的制造環(huán)境的圖示；圖4示出了根據有利實施例的制造環(huán)境的圖示；圖5不出了根據有利實施例在添加制造系統(tǒng)中制造物體的圖不；圖6示出了根據有利實施例的被連接至部分物體的部分框架的圖示；圖7示出了根據有利實施例的嚙合用于框架的基礎結構的移動系統(tǒng)的一部分的圖示；圖8示出了根據有利實施例的嚙合框架的一部分的移動系統(tǒng)的一部分的圖示；圖9示出了根據有利實施例的用于分離系統(tǒng)的切割器的圖示；圖10示出了根據有利實施例的用于制造物體的過程的流程圖的圖示；以及圖11示出了根據有利實施例的用于制造物體的過程的流程圖的圖示。
具體實施例方式更特別地參考附圖，可以在如圖1所示的飛行器制造和維護方法100以及如圖2所示的飛行器200的背景下描述本公開的實施例。首先轉向圖1，根據有利實施例示出了飛行器制造和維護方法的圖示。在預生產期間，飛行器制造和維護方法100可包括圖2所示的飛行器200的規(guī)范和設計102以及材料采購104。在生產過程中，發(fā)生圖2所示的飛行器200的組件和子配件制造106和系統(tǒng)整合108。接下來，為了投入使用112，圖2所示的飛行器200將通過認證和交付110。在客戶使用112時，可以安排圖2所示的飛行器200進行常規(guī)維修和維護114，其可包括改進、重新配置、翻新以及其他維修或維護?？赏ㄟ^系統(tǒng)集成商、第三方和/或操作員執(zhí)行或實施飛行器制造和維護方法100的每個過程。在這些例子中，操作員可以是客戶。為了描述的目的，系統(tǒng)集成商可包括并非限于，任何數量的飛行器制造商和主要系統(tǒng)分包商；第三方可包括并非限于，任何數量的銷售商、分包商和供應商；以及操作員可以是航空公司、租賃公司、軍事實體、服務機構，等等。現在參考圖2，示出了一種飛行器，其中可以實施有利實施例。在該例子中，通過圖1所示的飛行器制造和維護方法100生產飛行器200，并且飛行器200可包括具有多個系統(tǒng)204的機身202和內部206。系統(tǒng)204的例子包括動力系統(tǒng)208、電力系統(tǒng)210、液壓系統(tǒng)212以及環(huán)境系統(tǒng)214中的一個或更多。還可包括任何數量的其他系統(tǒng)。盡管示出航空和航天的例子，但是不同的有利實施例可被應用至其他產業(yè)，例如汽車產業(yè)。在圖1所示的飛行器制造和維護方法100的至少一個階段中可采用本文所述的設備和方法。如本文所使用的，短語“至少一個”，當與一列項目使用時，意為可使用所列項目中的一個或者更多的不同組合，并且僅需所列的每個項目中的一個。例如，“項目A、項目B和項目C中的至少一個”可包括，例如但不限于，項目A或者項目A和項目B。該例子還可包括項目A、項目B、和項目C，或者項目B和項目C。在一個圖示例子中，可以相似于圖1所示飛行器200處于使用112中時生產組件或子配件的方式制作或制造圖1所示組件和子配件制造106中生產的組件或子配件。如另一個例子，在生產階段中，例如在圖1所示的組件和子配件制造106和系統(tǒng)整合108中，可運用若干設備實施例、方法實施例或其組合。若干，當涉及項目時，意為一個或更多項目。例如，若干設備實施例為一個或更多設備實施例。當飛行器200處于圖1所示的使用112和/或維修和維護114過程中時，可運用若干設備實施例、方法實施例或其組合。尤其是，不同的有利實施例可被用于在一個或更多這些階段中制造零件。若干不同的有利實施例的使用可充分加速飛行器200的組裝和/或降低成本。不同的有利實施例認識和考慮到若干考慮因素。例如但不限于，不同的有利實施例認識并且考慮到當前選擇性激光燒結機器將能夠構造各種形狀、尺寸和/或配置的零件。然而，這些零件的尺寸將基于腔室的尺寸和形狀受到限制。例如但不限于，零件的尺寸可以基于腔室的壁而被限于兩軸內，在腔室中執(zhí)行選擇性激光燒結。另一軸線可以基于相對于所述壁的平臺的移動。不同的有利實施例認識和考慮到通過按比例形成腔室的尺寸而增大零件的尺寸。然而，基于成本和較大腔室所需的空間，該類型的制造將受到限制。不同的有利實施例認識和考慮到有利的是具備制造較大零件而無需用以在零件形成時容納零件的較大腔室的能力。例如但不限于，不同的有利實施例認識和考慮到一些組件可以具有大約20英尺或更多的長度。更具體地，機身區(qū)段中的管道可以具有大約20到大約40英尺的長度。該長度可以基于由復合材料制成的部分機身的長度。不同的有利實施例認識和考慮到期望制作具有機身區(qū)段的長度的管道，而不是多件彼此接合從而形成機身內的管道。不同的有利實施例認識和考慮到通過制作用于機身區(qū)段的單件形式的管道，將會減少在機身部分中安裝管道所需的時間量和花費量。例如但不限于，不同的有利實施例認識和考慮到機身中的環(huán)境控制系統(tǒng)的當前管道可能由不同的橫截面形成，這些橫截面可被彼此結合或緊固。該類型的配件將需要前置時間、成本以及可能具有設計限制。此外，可能需要額外的勞動來組裝零件。因此，不同的有利實施例提供了用于制造物體的方法和設備。不同的有利實施例可將前驅物材料的層放置到彼此頂部。當前驅物材料的層被放置在彼此頂部時，可選擇性地固化前驅物材料的層，從而形成部分物體和與所述物體關聯的部分框架?，F在參考圖3，根據有利實施例描述了制造環(huán)境的圖示。在這些示例性例子中，制造環(huán)境300可被用于制造物體。在這些示例性例子中，物體302可采用零件304的形式。零件304可以是用于圖2所示的飛行器200中的飛行器零件306。這些零件可以在圖1所示的飛行器制造和維護方法100的各個階段中被制造。在這些示例性例子中，可使用添加制造系統(tǒng)308來制造物體302。如圖所示，添加制造系統(tǒng)308可包含腔室310、固化系統(tǒng)312、前驅物沉積系統(tǒng)314、移動系統(tǒng)316、分離系統(tǒng)318、再循環(huán)系統(tǒng)320以及溫度控制系統(tǒng)322。腔室310可以與固化系統(tǒng)312、前驅物沉積系統(tǒng)314、移動系統(tǒng)316、分尚系統(tǒng)318以及再循環(huán)系統(tǒng)320關聯。在這些例子中，可在腔室310內側形成物體324?？墒褂每蚣?26形成和支撐物體324?？蚣?26可以與物體324關聯。第一組件可以通過被固定至第二組件、被結合至第二組件、被緊固至第二組件和/或以一些其他的合適方式連接至第二組件而被認為與第二組件關聯。第一組件還可以使用第三組件連接至第二組件。第一組件還可以通過形成為第二組件的一部分和/或擴展而被認為與第二組件關聯。在這些例子中，框架326可以直接連接至物體324。當在添加制造系統(tǒng)308內形成物體324時，可以形成框架326。如圖所示，框架326可以包含多個基礎結構327和多個連接器329。多個連接器329可被用于將多個基礎結構327彼此連接和/或連接到物體324。當形成物體324時，多個基礎結構327內的基礎結構以及多個連接器329內的連接器可被添加至框架326。以這種方式，當物體324在添加制造系統(tǒng)308內增大時，框架326將增大。通過處理前驅物材料330的層331，可形成物體324。前驅物材料330可采用若干不同形式。例如但不限于，前驅物材料330可選自粉末334、液體336以及其他合適的前驅物形式中的一個。在這些示例性例子中，前驅物材料330可被描述為粉末334的形式。另夕卜，前驅物材料330可由若干不同類型的材料制成。例如但不限于，前驅物材料330可以具有陶瓷338、塑料340、金屬342以及其他合適的材料類型中的至少一個的形式。在這些示例性例子中，前驅物材料330的層331可被放置在彼此頂部。當前驅物材料330的層331被放置在彼此頂部上時，可使用固化系統(tǒng)312選擇性地固化前驅物材料330的層331，從而形成物體324和框架326。例如但不限于，前驅物沉積系統(tǒng)314可將前驅物材料330的層328放置到多個基礎結構327中的基礎結構332上?；谒褂玫那膀屛锊牧?30的類型，層328可以覆蓋所有的基礎結構332。例如但不限于，當前驅物材料330采用粉末334的形式時，層328可以覆蓋所有的基礎結構332。當前驅物材料330采用液體336的形式時，層328可以用于物體324的某種方式被放置到基礎結構332上，以便部分基礎結構332不會被液體336覆蓋。如上所述，通過使用粉末334形式的前驅物材料330描述了這些示例性例子。在這些示例性例子中，在由固化系統(tǒng)312執(zhí)行任何固化之前，可形成基礎結構332。例如但不限于，基礎結構332可以是用于框架326的多個基礎結構327中的第一基礎結構?；A結構332可以是固體結構，其具有在添加制造系統(tǒng)308內支撐物體324的形成的能力。可以使用固化系統(tǒng)312選擇性地固化前驅物材料330的層328，從而形成物體324的部分344。固化系統(tǒng)312可采用若干不同的形式。例如但不限于，固化系統(tǒng)312可包括激光系統(tǒng)346、電子射束系統(tǒng)348以及其他合適類型的固化系統(tǒng)中的至少一個。在這些示例性例子中，當固化系統(tǒng)312采用激光系統(tǒng)346的形式時，激光射束350可被選擇性地施加至前驅物材料330的層328的部分351，從而選擇性地固化層328的部分351，從而形成物體324的部分344。此外，固化層328的部分351還可將物體324的部分344連接至基礎結構332。在已經選擇性地固化前驅物材料330的層328從而形成物體324的部分344之后，用于框架326的基礎結構332和物體324的部分344可以通過移動系統(tǒng)316在遠離固化系統(tǒng)312的方向上移動。其后，前驅物沉積系統(tǒng)314可將新的前驅物材料330的層352放置在前述前驅物材料的層上，即層328上。可做出關于框架326是否需要新的基礎結構以支撐物體324的判定。響應于需要新的基礎結構的判定，固化系統(tǒng)312選擇性地固化新的前驅物材料330的層352，從而形成新的基礎結構354的部分359以及物體324的部分356。此外，額外的前驅物材料330的層353可被放置在框架326上并且被固化，從而形成物體324的部分355以及完成新的基礎結構354的形成。在這些示例性例子中，物體324的部分356和部分355中的至少一個可與新的基礎結構354關聯。也就是，部分356和部分355中的至少一個可被連接至新的基礎結構354。以這樣的方式進行該連接，即在固化系統(tǒng)312內為物體324提供額外的支撐。例如但不限于，可以通過固化新的層352和額外的層353中的至少一個進行該連接，以便形成多個連接器329中的若干連接器357。若干連接器357可將物體324的部分356和部分355中的至少一個與新的基礎結構354連接。如果無需新的基礎結構354，那么使用固化系統(tǒng)312選擇性地固化新的層352，從而在新的層352中形成物體324的部分356，而不形成新的基礎結構354。每當選擇性固化多個層331中的層時，框架326可沿著軸線358方向遠離固化系統(tǒng)312移動。軸線358可延伸通過腔室310。在選擇性地固化前述前驅物材料330的層之后可出現基礎結構332沿著軸線358遠離固化系統(tǒng)312的移動。在這些例子中，在放置新的前驅物材料330的層352之前，基礎結構332可沿著軸線358遠離固化系統(tǒng)312移動。能夠重復這些步驟，直到可以完成物體324。也就是，可重復下列步驟以完成形成物體324:基礎結構332遠離固化系統(tǒng)312移動、在前述前驅物材料的層上放置新的層352、以及選擇性地固化新的層352。在形成物體324的過程中，基礎結構332、新的基礎結構354以及可形成的任何其他基礎結構成為框架326的一部分。在這些示例性例子中，移動系統(tǒng)316可經配置嚙合框架326并且通過移動多個基礎結構327移動框架326。在這些示例性例子中，移動系統(tǒng)316可包含但不限于，可以通過馬達366轉動的齒輪364。齒輪364可具有齒狀物368。齒狀物368可嚙合在多個基礎結構327中形成的齒狀物370。當完成或部分地完成物體324時，分離系統(tǒng)318可將多個基礎結構327與物體324分離。在這些示例性例子中，分離系統(tǒng)318可包括可通過馬達374旋轉的切割器372。切割器372可以嚙合多個基礎結構327，使得多個基礎結構327與物體324分離。切割器372可包括例如但不限于，激光器、填充有研磨介質的噴射器、刀片和/或其他合適類型的裝置。可通過再循環(huán)系統(tǒng)320再循環(huán)多個基礎結構327和前驅物材料330。還未被選擇性固化的一些或所有的前驅物材料330可被返回至前驅物沉積系統(tǒng)314以在制造額外物體中使用。在這些所示例子中，框架326可被認為是腔室310內的腔室，其能夠在物體324和/或其他物體形成時被形成和分開。以這種方式，通過框架326的使用，無需比腔室310更大的腔室。在這些示例性例子中，溫度控制系統(tǒng)322可包含位于與腔室310關聯的不同位置中的若干加熱元件376和若干冷卻元件378中的至少一個。溫度控制系統(tǒng)322可維持沿軸線358的物體324的溫度曲線380。溫度曲線380可以是沿框架326的溫度的梯度。在通過固化系統(tǒng)312固化期間或之后，溫度曲線380可控制多個基礎結構327和物體324的膨脹或收縮。此外，在這些所示的例子中，若干加熱元件376和若干冷卻元件378可被用于冷卻未被固化的前驅物材料384，從而增加未被固化的前驅物材料384的密度。在這些例子中，在未被固化的前驅物材料的密度中的這種增大可造成未被固化的前驅物材料384不以不期望的方式移動通過腔室310和/或從腔室310移出。也就是，當未被固化的前驅物材料384的密度增加時，未被固化的前驅物材料384可粘附在一起。另外，除了未被固化的前驅物材料384之外，在該過程中還可冷卻多個基礎結構327和被固化的前驅物材料330。該冷卻可增加前驅物材料330的密度，以便可減少通過前驅物材料330的氣流。例如但不限于，氣體可以是氧氣。這種通過前驅物材料330的氧氣流的減少可減少由通過前驅物材料330的氣流造成的物體324的機械性能的降低。例如，當多個基礎結構327冷卻時，多個基礎結構327尺寸可縮小。尺寸縮小可防止齒狀物370嚙合齒狀物368。溫度控制系統(tǒng)322可維持這樣的溫度，其經配置允許齒狀物368持續(xù)嚙合齒狀物370貫穿腔室310。另外，在一些示例性例子中，齒輪364可選擇性地重新定位以考慮多個基礎結構327中的尺寸變化。另外，考慮由于冷卻導致的多個基礎結構327尺寸的減小，腔室310可沿著軸線358逐漸變細。
在這些示例性例子中，再循環(huán)系統(tǒng)320可收集多個基礎結構327內的基礎結構和/或將被再循環(huán)的前驅物材料330。例如并非限于，在物體324形成之后余下的前驅物材料330可被收集并且通過前驅物沉積系統(tǒng)314重新使用，以用于其他物體的形成。此外，為其他物體的形成可重新使用基礎結構332。在制造物體324中，在物體324與多個基礎結構327完全分離之前，可制造其他物體。以這種方式，在添加制造系統(tǒng)308內可出現連續(xù)的制造物體302。此外，多個基礎結構327中的一個可被用作新的物體的基礎結構332，而不需將新的第一基礎結構放置入腔室310內并且將基礎結構與移動系統(tǒng)316嚙合。圖3所示的制造環(huán)境300并不意味著暗示對不同的有利實施例可以實施的方式的物理或結構限制?？梢允褂贸撕?或代替所示組件的其他組件。在一些有利實施例中，一些組件可以是不必要的。同樣的，呈現出方框是為了說明一些功能性組件。當在不同的有利實施例中實施時，這些方框中的一個或更多可以被組合和/或劃分成不同的方框。例如，在一些有利實施例中，除了添加制造系統(tǒng)308之外，可在制造環(huán)境300中呈現額外的添加制造系統(tǒng)。在又一個有利實施例中，物體302可采用不同于零件304或飛行器零件306的形式。例如并非限于，物體302可采用汽車零件、船只零件、管子、管道、工具、用具和/或其他合適類型的物體的形式。此外，在其他示例性例子中，移動系統(tǒng)316可包含除了或代替齒輪364的裝置。例如并非限于，移動系統(tǒng)316可包含摩擦裝置382。摩擦裝置382可包括經配置在摩擦裝置382和框架326之間形成摩擦的任何裝置。這種摩擦被用于移動框架326。例如并非限于，摩擦裝置382可包括輪、軌道和/或其他合適類型的裝置?，F在參考圖4，根據有利實施例示出了制造環(huán)境的圖示。制造環(huán)境400為圖3所示的制造環(huán)境300的一個實施方式的例子。在該示例性例子中，添加制造系統(tǒng)402提供可以實施圖3所示的添加制造系統(tǒng)308的一種方式的例子。如圖所示，添加制造系統(tǒng)402可包含腔室404、固化系統(tǒng)406、前驅物沉積系統(tǒng)408、移動系統(tǒng)410、分尚系統(tǒng)412、再循環(huán)系統(tǒng)414以及溫度控制系統(tǒng)416。在這些示例性例子中，腔室404可包含壁418和門420。門420關閉腔室404的壁418中的開口 422。在這些例子中，固化系統(tǒng)406可包含激光系統(tǒng)424。如圖所示，移動系統(tǒng)410 可包括齒輪 426、428、430、432、434、436、438、440、442 以及444。在這些例子中，齒輪426、428、430、432以及434可在箭頭445的方向上轉動。齒輪436、438、440、442以及444可在箭頭446的方向上轉動。分離系統(tǒng)412可包含切割器448和切割器450。切割器448可在箭頭452的方向上轉動，而切割器450可在箭頭454的方向上轉動。溫度控制系統(tǒng)416 可包括元件 456、458、460、462、464、466、470、472、474、476、478以及480。這些元件可選自加熱元件、冷卻元件以及其他合適類型的元件中的至少一個。如圖所示，再循環(huán)系統(tǒng)414可包含傳送帶482和粉末清除站484。粉末清除站484可將任何可重新使用的前驅物材料返回至前驅物沉積系統(tǒng)408?，F在參考圖5，根據有利實施例示出了在添加制造系統(tǒng)中制造物體的圖示。在該示例性例子中，可以通過將層504中的前驅物材料502放置到基礎結構506上而制造物體500。當前驅物材料502的層504被放置到基礎結構506上并且激光系統(tǒng)424施加激光射束510以選擇性地固化前驅物材料502時，可形成物體500的部分508。在該示例性例子中，當形成物體500時，框架501可支撐物體500?？蚣?01可包含基礎結構506、514、516、518、520、522以及524。如圖所示，可在該示例性例子中說明框架501的橫截面圖。此外，可在透視圖中看到基礎結構514、516、518、520、522以及524?，F在參考圖6，根據有利實施例示出了被連接至物體的部分的框架的部分。在該示例性例子中，框架501的部分600可被連接至圖5所示的物體500的部分602。如圖所示，基礎結構506可通過連接器604和連接器606連接至基礎結構514。此夕卜，基礎結構514可通過連接器608和連接器610連接至物體500的部分602。以這種方式，可通過基礎結構506和基礎結構514支撐物體500的部分602?，F在參考圖7，根據有利實施例示出了嚙合框架的基礎結構的移動系統(tǒng)的一部分。在該示例性例子中，可以看到移動系統(tǒng)410的齒輪428嚙合框架501的基礎結構522。如圖所示，齒輪428可具有齒狀物702?；A結構522可具有齒狀物700。齒狀物428可在箭頭706的方向上旋轉，以便齒狀物702可嚙合基礎結構522上的齒狀物700。齒輪428的這種旋轉可造成基礎結構522和框架501沿軸線708移動?，F在參考圖8，根據有利實施例示出了嚙合框架的一部分的移動系統(tǒng)的一部分。在該示例性例子中，移動系統(tǒng)800可被用于嚙合代替圖4所示的移動系統(tǒng)410的圖5所示的框架501。如圖所示，移動系統(tǒng)800可具有軌道802。軌道802可具有圍繞軌道802的齒狀物806。齒狀物806可經配置嚙合基礎結構520上的齒狀物808，基礎結構518上的齒狀物810以及框架501的其他基礎結構(在該圖中未示出)上的其他齒狀物(在該圖中未示出)。在該示例性例子中，可移動軌道802，以便齒狀物806在箭頭804的方向上移動。這種軌跡802和齒狀物806的移動將造成具有基礎結構518和基礎結構520的框架501在沿軸線812的方向上移動。現在參考圖9，根據有利實施例示出了用于分離系統(tǒng)的切割器。在該示例性例子中，用于分離系統(tǒng)412的切割器448可在箭頭452的方向上旋轉，從而將基礎結構514與圖5所示物體500分離。如圖所示，基礎結構514可被連接至連接器900和連接器902。連接器900可將基礎結構514連接至圖5所示的基礎結構516。連接器902可將基礎結構514連接至圖5所示的物體500?，F在參考圖10，根據有利實施例示出了制造物體的過程的流程圖。在該示例性例子中，可使用圖3所示的制造環(huán)境300中的添加制造系統(tǒng)308實施本過程?？梢酝ㄟ^將前驅物材料330的層331放置到彼此頂部上而開始所述過程(操作1000)。當前驅物材料330的層331被放置在彼此頂部上時，所述過程可選擇性地固化前驅物材料330的層331，從而形成物體324和與物體324關聯的框架326(操作1002)，本過程此后終止?，F在參考圖11，根據有利實施例示出了制造物體的過程的流程圖?？墒褂脠D3所示的制造環(huán)境300中的添加制造系統(tǒng)308實施圖11所示的過程?？赏ㄟ^相對于移動系統(tǒng)316定位用于框架326的基礎結構332而開始所述過程(操作1100)。在操作1100中，所述過程可定位基礎結構332，以便當框架326增大時，移動系統(tǒng)316可保持和/或移動基礎結構332和框架326。其后，前驅物材料330的層328可被放置到基礎結構332上(操作1102)。接下來，可使用固化系統(tǒng)312選擇性地固化前驅物材料330的層328 (操作1104)。可使用移動系統(tǒng)316在沿軸線358遠離固化系統(tǒng)312的方向上移動具有基礎結構332的框架326 (操作1106)。在這些例子中，已被選擇性固化的前驅物材料的層可被稱為前述層。其后，所述過程可將新的前驅物材料330的層352放置到前述前驅物材料330的層(操作1108)?？勺龀鲫P于是否需要新的基礎結構的判定(操作1110)。響應于需要新的基礎結構的判定，可選擇性固化新的前驅物材料330的層352，從而形成物體324的部分356和新的基礎結構354的部分359 (操作1112)?？勺龀鲫P于是否已完成新的基礎結構354的判定(操作1114)。如果還未完成新的基礎結構354，則可以使用移動系統(tǒng)316在沿軸線358遠離固化系統(tǒng)312的方向上移動框架326 (操作1116)。其后，另一個新的前驅物材料330的層可被放置到前述前驅物材料330的層上(操作1118)。在操作1118中，前述前驅物材料330的層是在操作1112中被選擇性固化的新的層352。在操作1118中，新的前驅物材料330的層是與操作1112中的新的層352不同的層。接下來，可以使用固化系統(tǒng)312選擇性地固化新的層，從而形成物體324的另一個部分以及新的基礎結構354的另一個部分(操作1120)。其后，所述過程可返回至如上所述的操作1114。再次參考操作1114，如果已完成新的基礎結構354，則可做出關于是否已完成物體324的判定(操作1121)。如果已完成物體324，則可終止所述過程。否則，如果未完成物體324，則所述過程可返回至如上所述的操作1106。再次參考操作1110，如果無需新的基礎結構，則可通過固化系統(tǒng)312選擇性地固化新的層352，從而形成物體324的部分356，而不形成新的基礎結構354的部分359 (操作1122)。其后，所述過程可進行到如上所述的操作1121。在不同的所示實施例中的流程圖和方框圖說明了不同的有利實施例中的設備和方法的一些可能的實施方式的結構、功能以及操作。在這方面，流程圖或方框圖中的每個方框可表示模塊、片段、功能和/或操作或步驟的一部分。在一些可替換的實施方式中，方框中所注釋的一個功能或者許多功能可以不按附圖中所注釋的順序發(fā)生。例如，在一些情況下，依據所涉及的功能，連續(xù)示出的兩個方框可以基本同時執(zhí)行，或者所述方框有時可以相反的順序執(zhí)行。同樣地，除了在流程圖或者方框圖中示出的方框之外，可添加其他的方框。因此，不同的有利實施例提供了用于制造物體的方法和設備。不同的有利實施例可將前驅物材料的層放置到彼此的頂部上。當將前驅物材料的層放置到彼此的頂部上時，可選擇性地固化所述前驅物材料的層，從而形成物體的部分和與所述物體關聯的框架的部分。為了說明和描述的目的給出了不同的有利實施例的描述，而這不意圖窮舉或將實施例限制于公開的形式。許多修改和變更對本領域技術人員是顯而易見的。進一步地，與其他有利實施例相比，不同的有利實施例可提供不同的優(yōu)勢。所選擇的一個或更多實施例被選擇和說明以便最好地解釋實施例的原理、實際應用以及能夠使本領域的其他普通技術人員理解具有適合于預計的特定用途的各種改進的各個實施例的公開。
權利要求
1.一種用于形成物體的方法，所述方法包含: 將前驅物材料的層放置在彼此的頂部上；以及 當所述前驅物材料的層被放置在彼此的頂部上時，選擇性地固化所述前驅物材料的層，從而形成物體和與所述物體關聯的框架。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述框架包含多個基礎結構，其中將所述前驅物材料的層放置在彼此的頂部上的步驟包含: 移動所述框架，從而允許在已被選擇性固化的所述前驅物材料的層中的前述前驅物材料的層上放置新的前驅物材料的層。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述框架包含多個基礎結構，其中將所述前驅物材料的層放置在彼此的頂部上的步驟還包含: 將所述新的前驅物材料的層放置在所述前述前驅物材料的層上。
4.根據權利要求3所述的方法，其中在所述前驅物材料的層被放置在彼此的頂部上時，選擇性地固化所述前驅物材料的層，從而形成所述物體和與所述物體關聯的框架的步驟包含: 判定在所述框架中是否需要新的基礎結構； 響應于需要新的基礎結構的判定，選擇性固化所述新的前驅物材料的層，從而形成所述物體的部分以及所述新的基礎結構的部分；以及 響應于缺少需要新的基礎結構的所述判定，選擇性地固化所述新的前驅物材料的層，從而形成所述物體的所述部分，而不形成所述新的基礎結構的所述部分。
5.根據權利要求2所述的方法，還包含: 響應于需要所述新的基礎結構的所述判定，重復以下步驟: 移動所述框架，從而允許將所述新的前驅物材料的層放置在已被選擇性固化的所述前驅物材料的層中的所述前述前驅物材料的層上； 將所述新的前驅物材料的層放置在所述前述前驅物材料的層上；以及 選擇性地固化所述新的前驅物材料的層，從而形成所述物體的所述部分和所述新的基礎結構的所述部分，直到所述新的基礎結構完成。
6.根據權利要求2所述的方法，還包含: 響應于缺少需要新的基礎結構的所述判定，重復以下步驟: 移動所述框架，從而允許將所述新的前驅物材料的層放置在已被選擇性固化的所述前驅物材料的層中的所述前述前驅物材料的層上； 將所述新的前驅物材料的層放置在所述前述前驅物材料的層上；以及 選擇性地固化所述新的前驅物材料的層，從而形成所述物體的所述部分，而不具有所述新的基礎結構，直到需要所述新的基礎結構。
7.根據權利要求2所述的方法，其中響應于需要所述新的基礎結構的所述判定，選擇性地固化所述新的前驅物材料的層，從而形成所述物體的所述部分和所述新的基礎結構的所述部分的步驟包含: 響應于需要新的基礎結構的所述判定，選擇性地固化所述新的前驅物材料的層，從而形成所述物體的所述部分以及所述新的基礎結構的所述部分。
8.根據權利要求2所述的方法，還包含:形成基礎結構；以及 在將所述前驅物材料的層放置到所述基礎結構上之前，在移動系統(tǒng)中放置所述基礎結構。
9.根據權利要求1所述的方法，還包含: 當在腔室中形成所述物體時，維持所述物體的期望溫度。
10.一種設備，其包含: 腔室； 固化系統(tǒng)，其配置為固化被沉積在所述腔室中的前驅物材料的層的部分，從而形成物體和連接至所述物體的框架；以及 移動系統(tǒng)，其配置為當新的前驅物材料的層被放置在前述前驅物材料的層上時嚙合所述框架，并且移動所述框架和連接至所述框架的所述物體。
11.根據權利要求10所述的設備，其中所述框架包含多個基礎結構。
12.根據權利要求11所述的設備，其中所述框架包含多個連接器。
13.根據權利要求10所述的設備，還包含: 分離系統(tǒng)，其配置為分離所述物體與基礎結構。
14.根據權利要求10所述的設備，還包含: 前驅物沉積系統(tǒng)，其配置為將所述新的前驅物材料的層沉積在所述前述前驅物材料的層上。
15.根據權利要求10所述的設備，還包含: 溫度控制系統(tǒng)，其配置為控制所述物體和所述框架中的至少一個的溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于形成物體的方法和設備。前驅物材料的層可被放置在彼此的頂部上。當前驅物材料的層被放置在彼此的頂部上時，可以選擇性地固化前驅物材料的層，從而形成物體和與物體關聯的框架。
文檔編號B29C67/00GK103118859SQ201180045403
公開日2013年5月22日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權日2010年9月21日
發(fā)明者B·I·萊昂斯 申請人:波音公司