CN117916076A - Am系统的可交换光束入射窗口 - Google Patents

Abstract

公开了用于增材制造系统中的可交换光束入射窗口的方法和装置。

Description

AM系统的可交换光束入射窗口

相关申请的交叉引用

本公开根据35U.S.C.119要求2021年7月6日提交的题为“EXCHANGABLE BEAMENTRY WINDOW FOR AM SYSTEM”的美国临时专利申请号63/221,846和2022年7月5日提交的题为“EXCHANGEABLE BEAM ENTRY WINDOW FOR AM SYSTEM”的美国非临时专利申请号17/857,716的权益，这些申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开通常涉及增材制造(AM)，并且更具体地涉及AM系统的可交换光束入射窗口。

背景技术

一些增材制造(AM)工艺涉及使用存储的几何模型在“构建板”上积累层状材料，以生产具有由模型来定义的特征件的三维(3-D)对象。AM技术能够使用多种材料打印复杂的零件或部件。基于计算机辅助设计(CAD)模型来制造3-D对象。AM过程能够在无需附加的工具的情况下直接从CAD模型中制造立体三维对象。

AM工艺的一个示例是粉末床熔融(PBF)，其使用激光、电子束或其他能量源来烧结或熔化沉积在粉末床中的粉末，从而在目标区域将粉末颗粒固结在一起，以产生具有所需几何形状的3-D结构。不同的材料或材料的组合，诸如金属、塑料和陶瓷，可以在PBF中被用于创建3D对象。其他AM技术，包括下面进一步讨论的那些技术，也是可用的或正在当前开发中，并且每个技术都可以应用于本公开。

AM工艺的另一个示例被称为粘合剂喷射(BJ)工艺，其使用粉末床(类似于PBF)，其中金属粉末以层的形式铺展并通过使用有机粘合剂结合。所得到的部分是生坯部分，其需要烧掉粘合剂并烧结以将层固结成全密度。金属粉末材料可以具有与PBF粉末相同的化学组成和相似的物理特性。

AM工艺的另一个示例被称为定向能量沉积(DED)。DED是一种AM技术，它使用激光、电子束、等离子体或其他能量供应方法，诸如钨极惰性气体(TIG)或金属惰性气体(MIG)焊接，以熔化金属粉末、线材或棒材，从而将其转化为固体金属对象。与许多AM技术不同，DED不是基于粉末床的。相反，DED使用进料喷嘴来推动粉末或机械进料系统，以将粉末、线材或棒材输送到激光束、电子束、等离子体束或其他能量流中。粉末状金属或线材或棒材然后通过相应的能量束来熔融。虽然在某些情况下可以使用支撑件或自由基底来维持正在建造的结构，但DED中几乎所有的原材料(粉末、线材或棒材)都转化为固体金属，因此，几乎没有废粉末可供回收。使用逐层策略，由能量束或流和原材料进料系统组成的打印头可以扫描基底，直接从CAD模型沉积连续的层。

PBF、BJ、DED和其他AM工艺可以使用各种原材料，诸如金属粉末、线材或棒材。原材料可以由各种金属材料制成。金属材料可以包括例如铝或铝合金。使用铝合金可能是有利的，所述铝合金具有改善AM工艺中的功能的属性。例如，颗粒形状、粉末尺寸、堆积密度、熔点、流动性、刚度、孔隙率、表面纹理、密度静电荷以及其他物理和化学属性可以影响铝合金作为AM材料的性能。类似地，AM工艺的原材料可以是线材或棒材的形式，其化学成分和物理特性可以影响材料的性能。一些合金可以影响这些或其他特点中的一个或多个，这些特点会影响合金的AM性能。

可以在相关技术的上下文中描述本公开的一个或多个方面。除非在本文中明确说明，否则本文所描述的任何方面都不应被解释为对现有技术的承认。

发明内容

本文描述了本公开的几个方面。

根据本公开的一个方面的装置可以包括：具有外壳的构建室，该外壳具有开口；被配置为装配在该开口内的模块，该模块包括光束窗口，该光束窗口具有特性；生成能量束的能量源；被配置为引导能量束穿过光束窗口的光学元件；以及控制器，该控制器耦合到能量源，其中控制器至少部分地基于光束窗口的特性来控制能量源。

此类装置可以可选地包括其他特征件，诸如耦合到控制器的存储器，其中存储器存储与模块相关联的特性，该特性包括光学焦散，该特性包括光束传播比，能量源是激光能量源，控制器还被耦合到模块，并且其中控制器被配置为标识模块并且基于模块的标识从存储器中选择特性。

此类装置可以可选地包括其他特征件，诸如与开口接合以使光束窗口位于与光学元件一致的距离处的模块、配置为在光学元件周围供应正压气体的气体供应系统、配置为定位在光学元件和开口之间的可移除分离器，布置在模块和开口之间的密封件，该密封件被配置为维持构建室中的环境，以及被配置为精确地(positively)接合和定位模块的强制加载机构。

此类装置可以选择性地包括其他特征件，诸如包括多个光束窗口的模块，并且光学元件还被配置为引导多个能量束，使得多个能量束中的每个能量束被引导通过多个光束窗口中的单独的光束窗口，并且多个光束入射窗口中的每个都是可单独移除的。

根据本公开的一个方面的方法可以包括用外壳包围构建室，外壳具有开口，将模块放置在开口内，模块包括光束窗口，光束窗口具有特性，生成能量束，用光学元件引导能量束通过光束窗口，以及至少部分地基于光束窗口的特性来控制能量束。

此类方法还可选地包括其他特征，诸如将光束窗口的特性存储在存储器中，该特性包括光学焦散，该特性包含光束传播比，并且能量束是激光器。

此类方法还可选地包括其他特征，诸如标识模块并基于模块的标识来选择特性，将光束窗口定位在与光学元件一致的距离处，在光学元件周围供应正压气体，将可移除的分离器定位在光学元件和开口之间，将模块密封在开口中以维持构建室中的环境，将组件精确地接合在开口内，将多个光束窗口安装到组件中；以及用光学元件引导多个能量束，使得多个能量束中的每个能量束被引导通过多个光束窗口中的单独的光束窗口，并且多个光束窗中的每个光束窗口是可单独移除的。

将理解的是，用于增材制造系统的可交换光束入射窗口的其他方面对于本领域的普通技术人员来说将从以下详细描述中变得显而易见，其中仅通过举例的方式示出和描述了几个实施例。如本领域普通技术人员将意识到的，所制造的结构和用于制造这些结构的方法能够具有其他和不同的实施例，并且其若干细节能够在各种其他方面进行修改，所有这些都不偏离本公开。因此，附图和详细描述应被视为本质上是说明性的而不是作为限制性的。

附图说明

用于增材制造系统的可交换光束入射窗口的各个方面在附图中以示例的方式而非限制的方式在详细描述中呈现，其中：

图1A-1D示出了根据本公开的一个方面的3-D打印机系统的各个侧视图。

图1E示出了根据本公开的一个方面的3-D打印机系统的功能框图。

图2示出了3-D打印机系统的截面图。

图3示出了根据本公开的一个方面的光束入射窗口的截面图。

图4示出了根据本公开的一个方面的光束入射窗口的去除。

图5示出了根据本公开的一个方面示出示例性方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图阐述的详细描述旨在提供对各种示例性实施例的描述，而不是旨在表示其中可以实践本公开的唯一实施例。贯穿本公开使用的术语“示例性”是指“用作示例、实例或说明”，并且不一定应被解释为比本公开中呈现的其他实施例更优选或有利。详细描述包括用于提供向本领域普通技术人员充分传达本公开的范围的彻底和完整的公开的目的的具体细节。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开的技术和方法。在一些情况下，公知的结构和部件可以以框图的形式示出，或者完全省略，以避免混淆贯穿本公开的各种概念。

图1A-D示出了示例性3-D打印机系统的各个侧视图。

在该示例中，3-D打印机系统是粉末床熔融(PBF)系统100。图1A-D示出了PBF系统100，其可以被视为在操作的不同阶段期间的装置。如图1A-D所示的装置的特定实施例是采用本公开的原理的PBF系统的许多合适示例之一。还应注意的是，图1A-D和本公开中的其他图的元件不一定按比例绘制，而是为了更好地说明本文所描述的概念的目的，可以画得更大或更小。

PBF系统100可以是电子束PBF系统、激光PBF系统或其他类型的PBF系统。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以采用其他类型的3-D打印，诸如定向能量沉积、选择性激光熔化、粘合剂喷射等。

PBF系统100可包括可沉积每层金属粉末的沉积器101、可生成能量束的能量束源103、可施加能量束以熔融粉末材料的偏转器105、以及可支撑一个或多个构建件(诸如构建件109)的构建板107。尽管术语“熔融(fuse)”和/或“熔融(fusing)”被用于描述粉末颗粒的机械耦合，但其他机械作用，例如，烧结、熔化和/或其他电气、机械、机电、电化学和/或化学耦合方法也被设想为在本公开的范围内。

PBF系统100还可以包括外壳106和光束窗口108(本文中也称为光束入射窗口)，光束窗口108将能量束源103和偏转器105与PBF系统的其他部分分离。例如，外壳106可以允许用于熔融的更无菌的环境，例如，氮气吹扫、还原氧化等。光束窗口108可以允许来自能量束源103的能量束的传输，如由偏转器105选择性地偏转，以被施加到PBF系统100中的粉末材料，同时保持外壳106内的不同环境。

PBF系统100还可以包括定位在粉末床容器内的构建底板111。粉末床容器壁112通常限定粉末床容器边界，粉末床容器从侧面夹在壁112之间并邻接下面的构建底板111的一部分。构建底板111可以逐渐降低构建板107，使得沉积器101可以沉积下一层。整个机构可以位于腔室113中，腔室113可以封闭其他部件，从而保护设备，实现大气和温度调节并减轻污染风险。沉积器101可以包括料斗115和整平器119，料斗115包含粉末117，诸如金属粉末，整平器119可以整平沉积的粉末的每一层的顶部。

AM工艺可以产生需要移除的各种支撑结构。图1A-D中所示的特定实施例是采用本公开的原理的PBF系统的一些合适的示例。具体地，本文所述的支撑结构和移除它们的方法可被用于图1A-D中所述的至少一个PBF系统100中。虽然本公开中描述的一个或多个方法可以适用于各种AM工艺(例如，使用PBF系统，如图1A-D所示)，但是应当理解，本公开的一个或者多个方法也可以适用于其他应用。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，本文所述的一种或多种方法可被用于制造的其他领域或区域。因此，采用本公开的一个或多个方法的AM过程被视为说明性的，而不旨在限制本公开的范围。

具体参照图1A，该图示出了在构建件109的切片已经熔融之后，但在下一层粉末已经沉积之前的PBF系统100。事实上，图1A示出了PBF系统100已经在多个层(例如150层)中沉积并熔融切片以形成构建件109(例如由150个切片形成)的当前状态的时间。已经沉积的多层创建了粉末床121，该粉末床121包括沉积但未熔融的粉末。

图1B示出了处于构建底板111可以降低粉末层厚度123的阶段的PBF系统100。构建底板111的降低导致构建件109和粉末床121下降粉末层厚度123，使得构建件和粉末床的顶部以等于粉末层厚度的量低于粉末床容器壁112的顶部。以这种方式，例如，可以在构建件109和粉末床121的顶部上创建具有等于粉末层厚度123的一致厚度的空间。

图1C示出了处于这样一个阶段的PBF系统100，在该阶段沉积器101被定位成将粉末117沉积在构建件109和粉末床121的顶表面上方创建的空间中，该空间由粉末床容器壁112界定。在该示例中，沉积器101在限定的空间上方逐渐移动，同时从料斗115释放粉末117。整平器119可以整平释放的粉末以形成粉末层125，该粉末层125的厚度基本上等于粉末层厚度123(参见图1B)并且暴露出粉末层顶表面126。因此，PBF系统中的粉末可以由粉末材料支撑结构来支撑，该粉末材料支撑机构可以包括例如构建板107、构建底板111、构建件109、壁112等。应当注意，所示的粉末层125的厚度(即，粉末层厚度123(图1B))大于用于本文参考图1A所讨论的涉及150个先前沉积层的示例的实际厚度。

图1D示出了处于在沉积粉末层125(图1C)之后，能量束源103生成能量束127并且偏转器105施加能量束以熔融构建件109中的下一个切片的阶段的PBF系统100。在各种示例性实施例中，能量束源103可以是电子束源，在这种情况下，能量束127构成电子束。偏转器105可以包括偏转板，该偏转板可以生成选择性地偏转电子束以使电子束在指定要被熔融的区域上扫描的电场或磁场。在各种实施例中，能量束源103可以是激光器，在这种情况下，能量束127是激光束。偏转器105可以包括光学系统，该光学系统使用反射和/或折射来操纵激光束以扫描待熔融的选定区域。

在各种实施例中，偏转器105可以包括一个或多个万向节和致动器，它们可以旋转和/或平移能量束源以定位能量束。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，当偏转器扫描时打开和关闭能量束，使得能量束仅被施加在粉末层的适当区域中。例如，在各种实施例中，能量束可以由数字信号处理器(DSP)调制。

图1E示出了根据本公开的一个方面的3-D打印机系统的功能框图。

在本公开的一个方面中，包括计算机软件的控制设备和/或元件可以被耦合到PBF系统100，以控制PBF系统内的一个或多个部件。这样的设备可以是计算机150，其可以包括可以帮助控制PBF系统100的一个或多个部件。计算机150可以经由一个或多个接口151与PBF系统100和/或其他AM系统通信。计算机150和/或接口151是可以被配置为实施本文所述的各种方法的设备的示例，这些方法可以帮助控制PBF系统100和/或其他AM系统。

在本公开的一个方面中，计算机150可以包括至少一个处理器152、存储器154、信号检测器156、数字信号处理器(DSP)158和一个或多个用户接口160。在不脱离本公开的范围的情况下，计算机150可以包括附加部件。

处理器152可以辅助PBF系统100的控制和/或操作。处理器152也可以被称为中央处理单元(CPU)。可以包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)的存储器154可以向处理器152提供指令和/或数据。存储器154的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器(NVRAM)。处理器152通常基于存储在存储器154内的程序指令来执行逻辑和算术运算。存储器154中的指令可以是可执行的(例如，由处理器152执行)以实施本文所描述的方法。

处理器152可以包括或是用一个或多个处理器实施的处理系统的部件。一个或多个处理器可以用通用微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、浮点门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、控制器、状态机、门控逻辑、离散硬件组件、专用硬件有限状态机或可执行信息计算或其他操作的任何其他合适实体的任何组合来实施。

处理器152还可以包括用于存储软件的机器可读介质。软件应被广义解释为任何类型的指令，无论是指软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言还是其他。指令可以包括代码(例如，以源代码格式、二进制代码格式、可执行代码格式、RS-274指令(G-代码)、数控(NC)编程语言和/或任何其他合适的代码格式)。当由一个或多个处理器执行时，这些指令致使处理系统执行本文描述的各种功能。

信号检测器156可被用于检测和量化由计算机150接收的供处理器152和/或计算机150的其他部件使用的任何级别的信号。信号检测器156可以检测诸如能量束源103的功率、偏转器105的位置、光束窗口108的特性、构建底板111的高度、沉积器101中残留的粉末117的量、整平器119的位置以及其它信号之类的信号。DSP 158可以被用于处理由计算机150接收的信号。DSP 158可以被配置为生成用于传输到PBF系统100的指令和/或指令分组。

用户接口160可以包括小键盘、指示设备和/或显示器。用户接口160可以包括向计算机150的用户传递信息和/或从用户接收输入的任何元件或部件。

计算机150的各种部件可以通过接口151耦合在一起，接口151可以包括例如总线系统。接口151可以包括数据总线，例如，除了数据总线之外，还可以包括电源总线、控制信号总线和状态信号总线。计算机150的部件可以耦合在一起，或者使用一些其他机制相互接受或提供输入。

在本公开的一个方面中，计算机150可以存储和/或接收与光束窗口108相关的信息。此类信息可以包括校准信息(也称为“焦散”)、自替换以来的时间、标识信息和/或与PBF系统100中使用的一个或多个光束窗口108相关的其他信息。

尽管在图1E中示出了多个单独的部件，但是这些部件中的一个或多个可以被组合或共同实施。例如，处理器152不仅可以被用于实施本文中关于处理器152描述的功能，还可以用于实施本文关于信号检测器156、DSP 158和/或用户接口160描述的功能。此外，图1E中所示的每个部件可以使用多个单独的元件来实施。

图2示出了3-D打印机系统的截面图。

如关于图1A-1D所描述的，PBF系统100可以包括光束入射窗口108。外壳106和光束窗口108可以在PBF系统100内提供保护盖，以允许在受控环境中熔融粉末床121。受控环境可以在外壳106内提供非氧化性气体，例如氮气、氩气等，以在不创建金属氧化物的情况下允许粉末床121的熔融。在熔融过程中在构建件109内形成的金属氧化物可降低构建件109的整体强度，或在构建件109内创建弱点。

如图2所示，保护气体源200提供气流202，气流202有助于保护熔融区域204免受氧化材料的影响。该保护过程可以类似于已知为金属惰性气体(MIG)焊接(也称为气体保护金属极弧焊(GMAW))或钨极惰性气体(TIG)焊接(也称为气体保护钨极弧焊(GTAW))的焊接过程。在粉末床121的熔融期间，来自保护气体源200的惰性气体包围或淹没熔融区域204，并且当粉末冷却时，气流202减少或消除了外壳106中的任何氧气与熔融区域204中的熔化金属结合的可能性，因为熔化金属成为构建件109的一部分。

然而，当粉末床121中的粉末在熔融区域204中熔融时，粉末床121内的粉末熔融创建了熔融副产物206。当构建件109的其它区域在熔融之后冷却时，粉末床121的熔融也可以从构建件109中的其它区域生成熔融副产物206。熔融副产物206可以包括例如来自熔融过程的微粒，诸如烟灰。熔融副产物206可以沉积在光束窗口108上，这可以降级PBF系统100的性能。

在PBF系统100中，为了保持能量束127的传输，光束窗口108在PBF系统100内被清洁到位。可以使用异丙醇和特定的清洁顺序来清洁光束窗口108。许多PBF系统100具有多个光束窗口108。光束窗口108的手动清洁是耗时和劳动密集型的，这导致PBF系统100在清洁过程中不可用于制造。此外，由于对光束窗口108的访问可能受到限制，例如，取决于光束窗口108在PBF系统100内的放置或位置，因此手动清洁光束窗口108可能不是有效和/或可重复的过程。

图3示出了根据本公开的一个方面的光束入射窗口的截面图。

如图3所示，模块300被耦合到外壳106。模块300可以通过使用一个或多个紧固件302而耦合到外壳106。模块300被配置为装配在外壳106的开口内。模块300也可以用一个或多个密封件304密封在外壳106的开口内。密封件304可以被布置成在模块300和外壳106之间提供压力密封。

模块300可以从外壳106移除，以便于清洁作为模块300的一部分被包括的光束窗口108。可以是指旋螺钉、受控(captive)硬件或其他紧固设备的紧固件302，可以允许将模块300精确地、可重复地放置在外壳106内。例如，而非限制性地，模块300可以经由紧固件302可重复地放置在外壳106的开口中，使得光束窗口108被放置在与偏转器105、能量束源103或其他光学部件的一致距离处。紧固件302，单独地或结合模块300，可以在模块300和外壳106之间提供强制加载机构。

模块300和紧固件302可以被放置成使得模块300只能在某些方向上或者如果需要的话在单个方向上被安装到外壳106中。紧固件302和/或模块300可以使用弹簧、锁定设备、压力元件等与外壳106精确地接合，以将模块300可重复地放置在外壳106中。

密封件304可被用于维持外壳106内的环境条件，即粉末床121所处的环境条件。此类环境条件可以包括环境的压力、环境的清洁度或允许在外壳106内进行增材制造的其他期望条件。

在本公开的一个方面中，模块300可以包括光束窗口108和一个或多个光束窗口306。附加的能量束，诸如能量束308，也可以由能量束源103生成和/或由偏转器105引导，以允许多个熔融区域，例如，熔融区域204和熔融区域310，从而可以更有效地打印构建件109。

在本公开的一个方面中，光束窗口108和光束窗口306可以分别从模块300移除。在本公开的一个方面中，一个或多个光束窗口108可以以更永久的方式附接到模块300，而一个或多个光束窗口可以从给定的模块300移除。

光束窗口108和光束窗口306可以具有不同的焦散、不同的光束传播比和/或其他特性。每个光束窗口108可以具有相关联的特性，并且可以被放置在PBF系统100内的给定位置内。当能量束由能量束源103生成和/或由偏转器105引导时，相关联的特性和位置可以是已知的并且存储在存储器154中并且由计算机150使用。在不脱离本公开的范围的情况下，每个模块300可以包含一个光束窗口108、两个光束窗口108和306或任何数量的光束窗口。在不脱离本公开的范围的情况下，每个模块300可以是已知的或基于一个或多个因素来标识，例如序列号、特性、标识标签等。

图4示出了根据本公开的一个方面的光束入射窗口的去除。

当移除模块300时，例如，通过松开将模块300耦合到外壳106的紧固件302，在本公开的一个方面中，能量束源103和/或偏转器105的光学元件可以暴露于外壳106内的颗粒和环境。

在本公开的一个方面中，能量束源103和偏转器105的光学元件可以以一种或多种方式与外壳106内的环境部分或完全屏蔽。例如而非限制性地，可以是气体供应系统、气瓶供应或其他气体供应的保护性气体源400可以通过使保护性气体(例如氮气、氩气等)围绕能量束源103和/或偏转器105的光学元件流动而在偏转器105的光学元件周围提供正压区402。正压区402可以包括所有能量束源103和/或偏转器105，或者可以仅包括这些部件的一部分，以便减少任何光学元件暴露于颗粒或其他污染物。

在本公开的一个方面中，除了正压区402之外或者代替正压区，挡板(shutter)406可以从壳体408延伸以覆盖能量束源103和/或偏转器105的光学元件。在移除模块300之前，挡板406和/或正压区402可以被放置在光学元件和外壳之间。挡板406可以是膜、实心板或其他屏障，其将光学元件与在模块300的移动期间可能受到干扰的任何颗粒物质分离。

模块300可以从外壳106中的开口410移除，并且用已经清洁并准备用于PBF系统100的另一个模块300代替。进入模块300的特性，例如焦散、光束传播比等，可以由PBF系统100已知，并且可以从到模块300的电连接直接读取，或者可以由系统操作员输入到计算机150中。然后，从开口410移除的模块300可以在便于适当清洁模块300和光束窗口108的位置处被清洁。这样，包括光束窗口108的模块300与具有光束窗口108的不同模块300交换。PBF系统100所使用的模块300的特性至少部分地用于确定用于构建件109的熔融的能量束源103功率、偏转器105速度等。

图5示出了根据本公开的一个方面示出示例性方法的流程图。

至少部分地执行图5的示例性功能的对象可以包括例如计算机150和其中的一个或多个部件、诸如图1A-E所示的三维打印机以及可被用于形成上述参考材料的其他对象。

应当理解，图5中所标识的步骤本质上是示例性的，并且可以如本公开中所设想的那样采取不同的步骤顺序或次序以及附加的或替代的步骤，以获得类似的结果。流程图500不应当被认为是本公开的限制性示例。

在502处，构建室被外壳包围，该外壳具有开口。根据502的外壳被示为具有开口410的外壳106。

在504出，将模块放置在开口内，该模块包括光束窗口，该光束窗口具有特性。根据504的模块被示为模块300。

504的可选添加可以是将光束窗口的特性存储在存储器中，该特性是焦散特性，该特性为传播比，标识了模块并基于模块的标识来选择该特性，以及

在506处，可以生成能量束。根据506的能量束被示为能量束127。对506的可选添加可以包括能量束是激光器。

在508处，利用光学元件将能量束引导通过光束窗口。对506的可选添加可以包括将光束窗口定位在距光学元件一致的距离处。

在510出，能量束至少部分地基于光束窗口的特性进行控制。

在512处，可以包括可选的过程。可以是512的一部分的可选过程可以包括在光学元件周围供应正压气体，将可移除的分离器定位在光学元件和开口之间，将模块密封在开口中以维持构建室中的环境，将模块精确接合在开口内，将多个光束窗口安装到模块中，以及用光学元件引导多个能量束，使得多个能量束中的每个能量束被引导通过多个光束窗中的单独光束窗口，并且多个光束窗户中的每个光束窗口是可单独移除的。

提供先前的描述是为了使本领域的任何普通技术人员能够实践本文所描述的各个方面。贯穿本公开内容呈现的对这些示例性实施例的各种修改对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的，并且本文公开的概念可以在许多方面应用于增材制造。因此，权利要求不旨在局限于贯穿本公开所呈现的示例性实施例，而是应被赋予与语言权利要求一致的全部范围。贯穿本公开描述的示例性实施例的元素在所有结构和功能上的等价物(其对于本领域的普通技术人员而言是已知的或稍后将成为已知的)旨在被权利要求所涵盖。此外，本文所公开的任何内容都不打算专用于公众，无论该公开是否在权利要求书中明确叙述。任何权利要求元素都不得根据35U.S.C.§112(f)的规定或适用司法管辖区的类似法律进行解释，除非使用短语“用于……的装置”明确叙述该元素，或者在方法权利要求的情况下，使用语言“用于……的步骤”叙述该元素。

Claims (26)

1.一种用于增材制造的装置，所述装置包括：

构建室，其具有外壳，所述外壳具有开口；

模块，其被配置为装配在所述开口内，所述模块包括光束窗口，所述光束窗口具有特性；

能量源，其生成能量束；

光学元件，其被配置为引导所述能量束穿过所述光束窗口；以及

控制器，其被耦合到所述能量源，其中所述控制器至少部分地基于所述光束窗口的特性来控制所述能量源。

2.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括存储器，所述存储器被耦合到所述控制器，其中所述存储器存储与所述模块相关联的特性。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述特性包括光学焦散。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述特性包括光束传播比。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述能量源是激光能量源。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器进一步被耦合到所述模块，并且其中所述控制器被配置为标识所述模块并基于所述模块的标识从存储器中选择所述特性。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述模块与所述开口接合，使得所述光束窗口位于与所述光学元件一致的距离处。

8.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括：

气体供应系统，其被配置为在所述光学元件周围供应正压气体。

9.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括：

可移除分离器，其被配置为定位在所述光学元件和所述开口之间。

10.根据权利要求1所述的装置，还包括：

布置在所述模块和所述开口之间的密封件，所述密封件被配置为维持所述构建室中的环境。

11.根据权利要求1所述的装置，还包括：

强制加载机构，其被配置为精确地接合和定位所述模块。

12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述模块包括多个光束窗口，并且所述光学元件还被配置为引导多个能量束，使得所述多个能量束中的每个能量束被引导通过所述多个子束窗口中的单独的光束窗口。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述多个光束窗口中的每个光束窗口都是可单独移除的。

14.一种增材制造方法，包括：

用外壳包围构建室，所述外壳具有开口；

将模块放置在所述开口内，所述模块包括光束窗口，所述光束窗口具有特性；

生成能量束；

用光学元件引导所述能量束通过所述光束窗口；以及

至少部分地基于所述光束窗口的特性来控制所述能量束。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括将所述光束窗口的特性存储在存储器中。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述特性包括光学焦散。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述特性包括光束传播比。

18.根据权利要求14所述的方法，其中，所述能量束是激光器。

19.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括：

标识所述模块；以及

基于所述模块的标识来选择所述特性。

20.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括：

将所述光束窗口定位在距所述光学元件一致的距离处。

21.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括：

在所述光学元件周围供应正压气体。

22.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括：

将可移除的分离器定位在所述光学元件和所述开口之间。

23.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括：

将所述模块密封在所述开口中以维持所述构建室中的环境。

24.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括：

将所述模块精确地接合在所述开口内。

25.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括：

将多个光束窗口安装到所述模块中；以及

用所述光学元件引导多个能量束，使得所述多个能量束中的每个能量束被引导通过所述多个光束窗口中的单独的光束窗口。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述多个光束窗口中的每个光束窗口都是可单独移除的。