增材制造系统和方法与流程

技术特征：
1.一种用于增材制造的射束组合系统，包括：第一激光器，所述第一激光器被配置为以第一波长发射第一光束；第二激光器，所述第二激光器被配置为以不同于所述第一波长的第二波长发射第二光束；射束成形光学器件，所述射束成形光学器件被配置为接收所述第一光束和所述第二光束并形成单射束，所述射束成形光学器件包括至少一个波长滤波器以在公共射束中使所述第一波长的光通过并且反射所述第二波长的光；和光图案化单元，所述光图案化单元被配置为接收所述公共射束并形成二维图案化射束。2.根据权利要求1所述的射束组合系统，其中，所述射束成形光学器件还包括透射光学器件。3.根据权利要求1所述的射束组合系统，其中，所述射束成形光学器件还包括反射光学器件。4.根据权利要求1所述的射束组合系统，其中，所述射束成形光学器件还包括衍射光学器件。5.根据权利要求1所述的射束组合系统，其中，所述射束成形光学器件还包括具有至少三种波长的三个以上的激光器，所述至少三种波长彼此不同，并且其中所述射束成形光学器件被配置为组合所述至少三种波长的光。6.一种增材制造方法，包括：发射两个或更多个光束，所述两个或更多个光束中的每一个被偏振；将所述两个或更多个光束中的每一个分离成两个分离射束，每个分离射束分别对应于多数偏振态或少数偏振态；在空间上堆叠所述两个或更多个光束中的每一个的对应于所述多数偏振态的第一相应分离射束以提供对应于所述多数偏振态的第一光束；在空间上堆叠所述两个或更多个光束中的每一个的对应于所述少数偏振态的第二相应分离射束以提供对应于所述少数偏振态的第二光束；在所述第一光束上施加多数偏振图案以提供第一图案化光束；在所述第二光束上施加少数偏振图案以提供第二图案化光束；组合所述第一图案化光束和所述第二图案化光束以提供单光束；和将所述单光束导向粉末床。7.一种光学系统，包括：至少一个光源，所述光源被配置为发射两个或更多个光束，所述两个或更多个光束中的每一个被偏振；偏振器，所述偏振器被配置为执行包括以下操作的操作：将所述两个或更多个光束中的每一个分离成两个分离射束，每个分离射束分别对应于多数偏振态或少数偏振态；在空间上堆叠所述两个或更多个光束中的每一个的对应于所述多数偏振态的第一相应分离射束以提供对应于所述多数偏振态的第一光束；和在空间上堆叠所述两个或更多个光束中的每一个的对应于所述少数偏振态的第二相
应分离射束以提供对应于所述少数偏振态的第二光束；空间偏振阀，所述空间偏振阀被配置为执行包括以下操作的操作：在所述第一光束上施加多数偏振图案以提供第一图案化光束；和在所述第二光束上施加少数偏振图案以提供第二图案化光束；一组光学器件，所述一组光学器件被配置为执行包括以下操作的操作：组合所述第一图案化光束和所述第二图案化光束以提供单光束；和将所述单光束导向一个位置。8.根据权利要求7所述的光学系统，其中，所述一组光学器件包括波长选择反射镜、衍射元件、或射束均质器或其组合。9.根据权利要求7所述的光学系统，其中，所述一组光学器件包括反射光学元件，所述反射光学元件对波长依赖折射效应不敏感并且被配置为引导单光束。10.一种增材制造系统，包括：高能量光子源，所述高能量光子源被配置为产生射束；反射图案化单元，所述反射图案化单元被配置为接收所述射束并反射二维图案化射束；和图像中继器，所述图像中继器被配置为接收所述二维图案化射束并将所述二维图案化射束作为二维图像聚焦在粉末床上。11.根据权利要求10所述的增材制造系统，其中，所述高能量光子源还包括多个半导体激光器。12.根据权利要求10所述的增材制造系统，其中，所述反射图案化单元是光学寻址的。13.根据权利要求10所述的增材制造系统，其中，所述反射图案化单元包括高透射层、扭曲向列(tn)液晶层和光电导体层。14.根据权利要求10所述的增材制造系统，其中，所述反射图案化单元被冷却。15.根据权利要求10所述的增材制造系统，还包括：被配置为保持粉末化材料的所述粉末床。16.一种装置，包括：多个透镜组件，所述透镜组件包括可交换部分，所述透镜组件被配置为提供多个放大率，所述放大率成比例地增加或减小入射光的图像的尺寸；和机电组件，所述机电组件被配置为选择所述透镜组件中的一个以提供所述放大率中的一个，以根据所述放大率中的所述一个将所述入射光的第一图像转换成所述入射光的第二图像。17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述机电组件包括改变形状的动态透镜、电子透镜交换系统、射束重定向系统、光电控制的折射射束调向设备或其组合。18.根据权利要求16所述的装置，还包括：粉末床；构建平台机架；和最终射束调向设备，所述最终射束调向设备安装在所述构建平台机架上并且被配置为引导从一个或更多个所述透镜组件发出的所述入射光，使得光的所述第二图像在保持粉末化材料并由所述构建平台机架支撑的所述粉末床的位置处形成。
19.根据权利要求18所述的装置，还包括：一组或更多组补偿机架；和处理器，所述处理器被配置为控制所述多个透镜组件、所述机电组件、所述粉末床、所述构建平台机架、所述最终射束调向设备和所述一组或更多组补偿机架，以执行包括以下操作的操作：在三维(3d)打印作业期间获得关于所述放大率中的所述一个和图像距离的信息，所述图像距离与所述粉末床的顶部表面上的入射光的强度和像素尺寸相关联；和配置所述多个透镜组件中的一个以提供具有所述放大率中的所述一个的入射光，其中，所述透镜组件包括多个第一组光学透镜和多个第二组光学透镜，并且其中，所述第二组光学透镜是从所述透镜组件中可交换的。20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述处理器还被配置为控制所述多个透镜组件、所述机电组件、所述粉末床、所述构建平台机架、所述最终射束调向设备和所述一组或更多组补偿机架，以执行包括以下操作的操作：对安装在所述一组或更多组补偿机架上的一组或更多组反射镜以及安装在所述构建平台机架上的最后一组反射镜执行多个旋转，以将来自前体图像的入射光引导到在所述粉末床的所述顶部表面上的最终图像平面的一个位置上；和对所述一组或更多组补偿机架和所述构建平台机架执行多个平移运动，以控制所述入射光从初始图像位置到所述粉末床的所述顶部表面的所述位置的距离，以基本上保持在期望位置处的图像分辨率。

技术总结
本发明涉及增材制造系统和方法。公开了包括用于使粉末床成像的二维能量图案化系统的增材制造系统。描述了支持射束组合、射束调向以及图案化和未图案化射束回收和再利用的改进的光学系统。进的光学系统。进的光学系统。


技术研发人员：詹姆斯
受保护的技术使用者：速尔特技术有限公司
技术研发日：2016.10.27
技术公布日：2021/10/28