背景技術：

本公開一般涉及加性制造，并且更具體地說，涉及將多個激光的金屬加性制造系統中的所校準的激光器對準的方法。

加性制造(am)包括通過材料的連續分層而不是材料的去除來產生對象的各種各樣的過程。因此，加性制造能夠在不采用任何種類的工具，模具或固定裝置的情況下并且采用很少的廢料或不采用廢料來創建復雜的幾何形狀。代替從材料的實心坯加工組件，實心坯中的許多被切掉和丟棄，加性制造中使用的僅有材料是使對象成形要求的材料。

加性制造技術通常包括采用待形成的對象的3維計算機輔助設計(cad)文件，以電子方式將該對象切成層(比如，其厚度在18～102微米)并且創建具有每個層的2維圖像的文件。然后，可將該文件下載到制備軟件系統中，該系統解釋文件，使得能夠通過不同種類的加性制造系統而根據該對象。在加性制造的3d打印的快速的原形制作(rp)以及直接數字制造(ddm)形式中，有選擇地分配材料層，以便創建該對象。

在金屬粉末加性制造技術中，例如有選擇的激光熔融(slm)和直接金屬激光熔融(dmlm)，相繼地將多個金屬粉末層熔融在一起，以便形成該對象。更具體地說，采用涂敷器均勻地分布于金屬粉末床上之后，將細金屬粉末層相繼地熔融。該金屬粉末床能夠在垂直軸線中移動。該方法在處理室中發生，該處理室具有惰性氣體例如氬或氮的精確控制的氣氛。一旦創建每個層，則能夠通過有選擇地將該金屬粉末熔融來將對象幾何形狀的每個2維層面熔合。該熔融可通過高功率的激光器例如100瓦的鐿激光器而執行，以便完全地將該金屬粉末焊接(熔融)，從而形成固體金屬。該激光器采用掃描反射鏡在x-y方向上移動并且具有足以將該金屬粉末焊接(熔融)以便形成固體金屬的強度。該金屬粉末床下降用于每個后繼2維層，并且該過程反復進行，直至完全地形成該對象。

為了較快地形成某些較大的對象，一些金屬加性制造系統采用一起工作而形成對象的一對高功率激光器。通常，對每個激光器進行個別校準，從而已知的偏移校正可應用于每個激光器，允許已知的每個激光器的操作場的精確位置。在這些類型的機器中，如圖1的示意性俯視圖所示，每個激光器具有場10，12，在其上，其能夠在構建平臺上的金屬粉末上創建熔池。該場(field)指示任何特定激光器能夠工作在其上的整個區域；在任何給定時間，該激光器工作在場的僅僅一小部分內。區域10，12中的重疊區域14指示激光器區域10，12交叉或重疊的區域，即，兩個激光器能夠在那個區域中創建熔池。待創建的對象的外表面落入該重疊區域，為了創建光滑的外表面，必須在該重疊區域內將激光器對準。這就是說，激光器不能僅單獨地校準，而是必須如此地對準，從而它們一起地工作，以便在該重疊區域中創建對準的熔池。如圖2的放大的示意性側視圖所示的那樣，重疊區域14中通過未對準的激光器16和18而創建的層創建對象22的外表面20，其是非光滑或崎嶇不平的。

如圖3的俯視圖所示，用于識別和糾正非對準的激光器的一個方法采用精調掃描測試，該測試在具有一對垂直等級(gradation)26，28的制造臺的位置中采用箔(foil)24，在該刻度26，28上具有細的刻度線。以低的功率應用這些激光到每個等級并且測量x和y不對準的量。所要求的任何一個或多個對準校正將應用于激光器之一的光學系統中，以便使該對激光器對準。然而，該技術經常無法對不對準進行充分地校正，以在重疊區域，創建具有可接受的外表面光滑性的對象。該技術因許多原因而是不準確的。首先，常規的對準測試以較低功率應用激光器，而不是以激光器將采用的典型的較高的操作功率應用激光器。第二，該常規的對準測試發生于2維空間中，而不考慮實際熔池的3維性質。第三，該常規的對準測試采用垂直等級對的相對不十分精確的刻度線，使精確的對準校正非常難以實現。最后，該常規的對準測試也沒有考慮用于創建對象的材料，以及材料對該熔池的影響。為了解決該對準不精確的原因，常規的激光加性制造系統還可在其控制軟件中實施對準校正隨機化，但是該方法通常是無效的，因為其僅僅對不對準進行標記，這與實際對其進行校正剛好相反。對準校正隨機化通過下列在激光器重疊區域(其中多個激光器能夠在任何給定的層上的相同部分上進行工作的區域)內工作：在重疊區域的內每個激光器開始和停止的地方進行隨機化，防止每個激光器的個別的離散的開始和停止點沿部分的垂直(z)軸線的可視化。

技術實現要素：

本公開的第一方面提供用于在重疊區域中將激光加性制造系統中的一對校準的激光器對準的方法，其中該對校準的激光器有選擇地操作，該方法包括：單獨使用該對校準的激光器中的第一校準的激光器，在該對校準的激光器的重疊區域中第一形成測試結構的第一多層；單獨采用該對校準的激光器中的第二校準的激光器在該對校準的激光器的重疊區域中第二形成測試結構的第二多層，該第一和第二形成創建與該重疊區域相對應的測試結構的外表面；測量在該測試結構的外表面中的該第一多層和第二多層之間創建的偏移步(offsetstep)的尺寸；通過將偏移步的尺寸作為對準校正應用于該對校準的激光器至少一個來將該對校準的激光器對準。

本公開的第二方面提供用于在重疊區域中將激光加性制造系統中的一對校準的激光器對準的方法，其中該對校準的激光器有選擇地操作，該方法包括：單獨采用該對校準的激光器中的第一校準的激光器在該對校準的激光器的重疊區域中第一形成測試結構的第一多層；單獨采用該對校準的激光器中的第二校準的激光器在該對校準的激光器的重疊區域中第二形成測試結構的第二多層，該第一次和第二形成創建與該重疊區域相對應的測試結構的外表面，其中，第一和第二形成包括采用用于第一和第二校準的激光器中的每個的激光功率，其與每個校準的激光器進行操作，從而采用激光加性制造系統而創建對象的激光功率基本相等；測量在該測試結構的外表面中的該第一多層和第二多層之間創建的偏移步的尺寸；通過將偏移步的尺寸作為對準校正應用于該對校準的激光器所選擇的一個來將該對校準的激光器對準。

本公開的第三方面提供一種用于在重疊區域中將激光加性制造系統中的一對校準的激光器對準的方法，其中該對校準的激光器有選擇地操作，該方法包括：單獨采用該對校準的激光器中的第一校準的激光器在該對校準的激光器的重疊區域中第一形成測試結構的第一多層；單獨采用該對校準的激光器中的第二校準的激光器在該對校準的激光器的重疊區域中第二形成測試結構的第二多層，該第一和第二形成創建與該重疊區域相對應的測試結構的外表面，其中，第一和第二形成包括采用用于第一和第二校準的激光器中的每個的激光功率，其與每個校準的激光器進行操作，從而采用激光加性制造系統而創建對象的激光功率基本相等；測量在該測試結構的外表面中的該第一多層和第二多層之間創建的x方向偏移步的x方向尺寸；在該測試結構的外表面中測量在位于該第一多層和第二多層之間創建的y方向偏移步的y方向尺寸；通過將偏移步的x方向尺寸作為第一對準校正應用于該對校準的激光器中的所選擇的一個，并且將偏移步的y方向尺寸作為第二對準校正應用于該對校準的激光器中的所選擇的一個，從而將該對校準的激光器對準。

本公開的說明性的方面用于解決在這里描述的問題和/或沒有討論的其它的問題。

本發明提供一組技術方案，如下所述：

1.一種用于在重疊區域中將激光加性制造系統的一對校準的激光器對準的方法，在所述重疊區域中所述一對校準的激光器有選擇地操作，所述方法包括：

單獨使用所述一對校準的激光器中的第一校準的激光器在所述一對校準的激光器的所述重疊區域中第一形成測試結構的第一多層；

單獨使用所述一對校準的激光器中的第二校準的激光器在所述一對校準的激光器的所述重疊區域中第二形成所述測試結構的第二多層，所述第一和第二形成創建與所述重疊區域對應的所述測試結構的外表面；

測量在所述測試結構的所述外表面中的所述第一多層和所述第二多層之間創建的偏移步的尺寸；以及

通過將所述偏移步的所述尺寸作為對準校正應用于所述一對校準的激光器中的至少一個來將所述一對校準的激光器對準。

2.如技術方案1所述的方法，其中，測量包含使用坐標測量機器對所述測試結構的所述外表面進行掃描。

3.如技術方案2所述的方法，其中，所述坐標測量機器包含配置成對所述測試結構的所述外表面進行掃描的激光器。

4.如技術方案1所述的方法，其中，所述第一和第二形成包含采用所述第一和第二校準的激光器中的每個的激光功率，其與每個校準的激光器進行操作以使用所述激光加性制造系統來創建對象的激光功率基本相等。

5.如技術方案1所述的方法，其中，測量和對準包含：

測量在所述測試結構的所述外表面中的所述第一多層和所述第二多層之間創建的x方向偏移步的x方向尺寸；

測量在所述測試結構的所述外表面中的所述第一多層和所述第二多層之間創建的y方向偏移步的y方向尺寸；

通過將所述x方向偏移步的所述x方向尺寸作為第一對準校正應用于所述一對校準的激光器中的一個并且將所述y方向偏移步的所述y方向尺寸作為第二對準校正應用于所述一對校準的激光器中的一個來將所述一對校準的激光器對準。

6.如技術方案1所述的方法，還包括針對與所述激光加性制造系統的多個重疊區域對應的多個測試結構的每個而重復進行所述第一形成，所述第二形成，測量和對準。

7.如技術方案1所述的方法，其中，將所述偏移步的所述尺寸作為所述對準校正應用包含將所述偏移步的所述尺寸作為所述對準校正應用于所述一對校準的激光器中所選擇的激光器。

8.如技術方案1所述的方法，其中，所述第一和第二形成包含在可從所述激光加性制造系統去除的構件上形成所述測試結構。

9.一種用于在重疊區域中將激光加性制造系統中的一對校準的激光器對準的方法，在所述重疊區域中所述一對校準的激光器有選擇地操作，所述方法包括：

單獨使用所述一對校準的激光器中的第一校準的激光器在所述一對校準的激光器的所述重疊區域中第一形成測試結構的第一多層；

單獨使用所述一對校準的激光器中的第二校準的激光器在所述一對校準的激光器的所述重疊區域中第二形成測試結構的第二多層，所述第一和第二形成創建與所述重疊區域對應的所述測試結構的外表面，其中，所述第一和第二形成包含采用所述第一和第二校準的激光器中的每個的激光功率，其與每個校準的激光器進行操作以使用所述激光加性制造系統來創建對象的激光功率基本相等；

測量在所述測試結構的所述外表面中的所述第一多層和所述第二多層之間創建的偏移步的尺寸；

通過將所述偏移步的所述尺寸作為對準校正應用于所述一對校準的激光器中的所選擇的激光器來將所述一對校準的激光器對準。

10.如技術方案9所述的方法，其中，測量包含使用坐標測量機器對所述測試結構的所述外表面進行掃描。

11.如技術方案10所述的方法，其中，所述坐標測量機器包含配置成對所述測試結構的所述外表面進行掃描的激光。

12.如技術方案9所述的方法，其中，測量和對準包含：

測量在所述測試結構的所述外表面中的所述第一多層和所述第二多層之間創建的x方向偏移步的x方向尺寸；

測量在所述測試結構的所述外表面中的所述第一多層和所述第二多層之間創建的y方向偏移步的y方向尺寸；以及

通過將所述x方向偏移步的所述x方向尺寸作為第一對準校正應用于所述一對校準的激光器中所選擇的激光器并且通過將所述y方向偏移步的所述y方向尺寸作為第二對準校正應用于所述一對校準的激光器的所選擇的激光器來將所述一對校準激光器對準。

13.如技術方案9所述的方法，還包括針對與所述激光加性制造系統的多個重疊區域相對應的多個測試結構的每個而重復進行所述第一形成，所述第二形成，測量和對準。

14.如技術方案9所述的方法，其中，將所述偏移步的所述尺寸作為所述對準校正應用包含將所述偏移步的所述尺寸作為所述對準校正應用于所述一對校準的激光器中所選擇的激光器。

15.如技術方案9所述的方法，其中，所述第一和第二形成包含在可從所述激光加性制造系統去除的構件上形成所述測試結構。

16.一種用于在重疊區域中將激光加性制造系統中的一對校準的激光器對準的方法，在所述重疊區域中所述一對校準的激光器有選擇地操作，所述方法包括：

單獨使用所述一對校準的激光器中的第一校準的激光器在所述一對校準的激光器的所述重疊區域中第一形成測試結構的第一多層；

單獨使用所述一對校準的激光器中的第二校準的激光器在所述一對校準的激光器的所述重疊區域中第二形成測試結構的第二多層，所述第一和第二形成創建與所述重疊區域對應的所述測試結構的外表面，其中，所述第一和第二形成包含采用所述第一和第二校準的激光器中的每個的激光功率，其與每個校準的激光器進行操作以使用所述激光加性制造系統工作來創建對象的激光功率基本相等；

測量在所述測試結構的所述外表面中的所述第一多層和所述第二多層之間創建的x方向偏移步的x方向尺寸；

測量在所述測試結構的所述外表面中的所述第一多層和所述第二多層之間創建的y方向偏移步的y方向尺寸；

通過將所述x方向偏移步的所述x方向尺寸作為第一對準校正應用于所述一對校準的激光器中所選擇的激光器并且通過將所述y方向偏移步的所述y方向尺寸作為第二對準校正應用于所述一對校準的激光器的所選擇的激光器來將所述一對校準激光器對準。

17.如技術方案16所述的方法，其中，所述x方向和所述y方向尺寸的測量包含使用坐標測量機器對所述測試結構的所述外表面進行掃描。

18.如技術方案17所述的方法，其中，所述坐標測量機器包括配置成對所述測試結構的所述外表面進行掃描的激光。

19.如技術方案16所述的方法，還包括針對與所述激光加性制造系統的多個重疊區域相對應的多個測試結構的每個而重復進行所述第一形成，所述第二形成，測量和對準。

20.涉及技術方案16所述的方法，其中，所述第一和第二形成包含在可從所述激光加性制造系統去除的構件上形成所述測試結構。

本發明提供另一組技術方案，如下所述：

1.一種用于在重疊區域(182)中將激光加性制造系統(100)的一對校準的激光器(134，136)對準的方法，在所述重疊區域中所述一對校準的激光器(134，136)有選擇地操作，所述方法包括：

單獨使用所述一對校準的激光器(134，136)中的第一校準的激光器(134)在所述一對校準的激光器(134，136)的所述重疊區域(182)中第一形成測試結構(180)的第一多層(184)；

單獨使用所述一對校準的激光器(134，136)中的第二校準的激光器(136)在所述一對校準的激光器(134，136)的所述重疊區域(182)中第二形成所述測試結構(180)的第二多層(190)，所述第一和第二形成創建與所述重疊區域(182)對應的所述測試結構(180)的外表面(192)；

測量在所述測試結構(180)的所述外表面(192)中的所述第一多層(184)和所述第二多層(136)之間創建的偏移步(200，202)的尺寸；以及

通過將所述偏移步(200，202)的所述尺寸作為對準校正(111)應用于所述一對校準的激光器(134，136)中的至少一個來將所述一對校準的激光器(134，136)對準。

2.如技術方案1所述的方法，其中，測量包含使用坐標測量機器對所述測試結構(180)的所述外表面(192)進行掃描。

3.如技術方案2所述的方法，其中，所述坐標測量機器包含配置成對所述測試結構(180)的所述外表面(192)進行掃描的激光器(134，136)。

4.如技術方案1所述的方法，其中，所述第一和第二形成包含采用所述第一和第二校準的激光器(134，136)中的每個的激光(138)功率，其與每個校準的激光器進行操作以使用所述激光加性制造系統(100)來創建對象(22，102)的激光(138)功率基本相等。

5.如技術方案1所述的方法，其中，測量和對準包含：

測量在所述測試結構(180)的所述外表面(192)中的所述第一多層(184)和所述第二多層(136)之間創建的x方向偏移步(200，202)的x方向尺寸；

測量在所述測試結構(180)的所述外表面(192)中的所述第一多層和所述第二多層之間創建的y方向偏移步(200，202)的y方向尺寸；

通過將所述x方向偏移步(200，202)的所述x方向尺寸作為第一對準校正(111)應用于所述一對校準的激光器(134，136)中的一個并且將所述y方向偏移步(200，202)的所述y方向尺寸作為第二對準校正(111)應用于所述一對校準的激光器(134，136)中的一個來將所述一對校準的激光器(134，136)對準。

6.如技術方案1所述的方法，還包括針對與所述激光加性制造系統(100)的多個重疊區域對應的多個測試結構(180)的每個而重復進行所述第一形成，所述第二形成，測量和對準。

7.如技術方案1所述的方法，其中，將所述偏移步(200，202)的所述尺寸作為所述對準校正(111)應用包含將所述偏移步(200，202)的所述尺寸作為所述對準校正(111)應用于所述一對校準的激光器(134，136)中所選擇的激光器。

8.如技術方案1所述的方法，其中，所述第一和第二形成包含在可從所述激光加性制造系統(100)去除的構件(198)上形成所述測試結構(180)。

9.一種用于在重疊區域(182)中將激光加性制造系統(100)中的一對校準的激光器(134，136)對準的方法，在所述重疊區域中所述一對校準的激光器(134，136)有選擇地操作，所述方法包括：

單獨使用所述一對校準的激光器(134，136)中的第一校準的激光器(134)在所述一對校準的激光器的所述重疊區域(182)中第一形成測試結構(180)的第一多層(184)；

單獨使用所述一對校準的激光器(134，136)中的第二校準的激光器(136)在所述一對校準的激光器的所述重疊區域(182)中第二形成所述測試結構(180)的第二多層(190)，所述第一和第二形成創建與所述重疊區域對應的所述測試結構(180)的外表面(192)，其中，所述第一和第二形成包含采用所述第一和第二校準的激光器(134，136)中的每個的激光(138)功率，其與每個校準的激光器(134，136)進行操作以使用所述激光加性制造系統(100)來創建對象(22，102)的激光(138)功率基本相等；

測量在所述測試結構(180)的所述外表面(192)中的所述第一多層(184)和所述第二多層(136)之間創建的偏移步(200，202)的尺寸；

通過將所述偏移步(200，202)的所述尺寸作為對準校正(111)應用于所述一對校準的激光器(134，136)中的所選擇的激光器來將所述一對校準的激光器(134，136)對準。

10.如技術方案9所述的方法，其中，測量包含使用坐標測量機器對所述測試結構(180)的所述外表面(192)進行掃描。

11.如技術方案10所述的方法，其中，所述坐標測量機器包含配置成對所述測試結構(180)的所述外表面(192)進行掃描的激光(138)。

12.如技術方案9所述的方法，其中，測量和對準包含：

測量在所述測試結構(180)的所述外表面(192)中的所述第一多層(184)和所述第二多層(136)之間創建的x方向偏移步(200，202)的x方向尺寸；

測量在所述測試結構(180)的所述外表面(192)中的所述第一多層(184)和所述第二多層(136)之間創建的y方向偏移步(200，202)的y方向尺寸；以及

通過將所述x方向偏移步(200，202)的所述x方向尺寸作為第一對準校正(111)應用于所述一對校準的激光器(134，136)中所選擇的激光器并且通過將所述y方向偏移步(200，202)的所述y方向尺寸作為第二對準校正(111)應用于所述一對校準的激光器(134，136)的所選擇的激光器來將所述一對校準激光器(134，136)對準。

13.如技術方案9所述的方法，還包括針對與所述激光加性制造系統(100)的多個重疊區域相對應的多個測試結構(180)的每個而重復進行所述第一形成，所述第二形成，測量和對準。

14.如技術方案9所述的方法，其中，將所述偏移步(200，202)的所述尺寸作為所述對準校正(111)應用包含將所述偏移步(200，202)的所述尺寸作為所述對準校正(111)應用于所述一對校準的激光器(134，136)中所選擇的激光器。

15.如技術方案9所述的方法，其中，所述第一和第二形成包含在可從所述激光加性制造系統(100)去除的構件(198)上形成所述測試結構(180)。

16.一種用于在重疊區域(182)中將激光加性制造系統(100)中的一對校準的激光器(134，136)對準的方法，在所述重疊區域中所述一對校準的激光器(134，136)有選擇地操作，所述方法包括：

單獨使用所述一對校準的激光器(134，136)中的第一校準的激光器(134)在所述一對校準的激光器(134，136)的所述重疊區域(182)中第一形成測試結構的第一多層(184)；

單獨使用所述一對校準的激光器(134，136)中的第二校準的激光器(136)在所述一對校準的激光器(134，136)的所述重疊區域(182)中第二形成所述測試結構(180)的第二多層(190)，所述第一和第二形成創建與所述重疊區域(182)對應的所述測試結構(180)的外表面(192)，其中，所述第一和第二形成包含采用所述第一和第二校準的激光器(134，136)中的每個的激光(138)功率，其與每個校準的激光器(134，136)進行操作以使用所述激光加性制造系統(100)來創建對象(22，102)的激光(138)功率基本相等；

測量在所述測試結構(180)的所述外表面(20，192)中的所述第一多層(184)和所述第二多層(136)之間創建的x方向偏移步(200，202)的x方向尺寸；

測量在所述測試結構(180)的所述外表面(192)中的所述第一多層(184)和所述第二多層(136)之間創建的y方向偏移步(200，202)的y方向尺寸；

通過將所述x方向偏移步(200，202)的所述x方向尺寸作為第一對準校正(111)應用于所述一對校準的激光器(134，136)中所選擇的激光器并且通過將所述y方向偏移步(200，202)的所述y方向尺寸作為第二對準校正(111)應用于所述一對校準的激光器(134，136)的所選擇的激光器來將所述一對校準激光器(134，136)對準。

17.如技術方案16所述的方法，其中，所述x方向和所述y方向尺寸的測量包含使用坐標測量機器對所述測試結構(180)的所述外表面(192)進行掃描。

18.如技術方案17所述的方法，其中，所述坐標測量機器包括配置成對所述測試結構(180)的所述外表面(192)進行掃描的激光(138)。

19.如技術方案16所述的方法，還包括針對與所述激光加性制造系統(100)的多個重疊區域相對應的多個測試結構(180)的每個而重復進行所述第一形成，所述第二形成，測量和對準。

20.涉及技術方案16所述的方法，其中，所述第一和第二形成包含在可從所述激光加性制造系統(100)去除的構件(198)上形成所述測試結構(180)。

附圖說明

從結合描繪本公開的各種實施例進行的本公開的下面詳細描述，本公開的這些和其它特征將更易于理解，其中：

圖1示出來自激光加性制造系統的一對激光器的場和其重疊區域的示意性俯視圖；

圖2示出通過一對未對準的激光器而形成的對象的層的放大示意側視圖；

圖3示出用于一對激光器的常規對準測試的對準測試箔；

圖4示出按照本公開的實施例而形成的一個或多個對準校正能應用的說明性激光加性制造系統的方框圖；

圖5示出本公開的實施例的方法的流程圖；

圖6～8示出按照本公開的方法的實施例而形成的測試結構的透視圖；

圖9示出通過按照本公開的實施例而對準的一對激光器而形成的對象的層的放大示意側視圖；

圖10示出按照本公開的方法的實施例而形成的多個測試結構的透視圖；

應注意到，本公開的附圖不是按照比例的。附圖意圖僅僅描繪本公開的典型方面，并且因此不應當認為對本公開的保護范圍的限定。在附圖中，相似的編號表示附圖之間的相似部件。

具體實施方式

如上所指示，本公開提供用于將激光的金屬粉末加性制造系統中的激光器對準的方法。該方法以激光器的全工作功率或近全工作功率并且在3維中而生成測試結構，因此使得測試結構更精確地表示通過激光器而創建的實際熔池。該測試結構形成于兩個激光器的重疊區域并且其包括2多/組層，每個專門由激光器中的一個而形成。由于每個激光器形成測試結構的相應多個層，兩多個層之間的x方向和/或y方向上的偏移步的尺寸指示未對準的值。可測量一個或多個偏移步的一個或多個尺寸，以便精確地確定未對準，并且可將該一個或多個偏移步的一個或多個尺寸作為對準校正而應用于該系統，以便將該激光器對準。

圖4示出用于形成對象102的說明性的計算機化的激光的金屬粉末加性制造系統100的示意性/方框圖，圖中僅僅示出該對象102的上表面。在本示例中，系統100布置于直接金屬激光熔融(dmlm)。可理解，本公開的一般教導等同地應用于金屬粉末激光加性制造的其它形式，例如，選擇的激光熔融(slm)。對象102作為圓形元件而示出；但是，可理解，該加性制造過程可容易適合于制造很多種部件。

系統100一般包括激光的金屬粉末加性制造控制系統104(“控制系統”)與am打印機106。如將描述的那樣，控制系統104執行代碼108，以便采用多個激光器134，136來生成對象102。示出控制系統104在計算機110上作為計算機程序代碼而實現。達到這種程度，示出計算機110，其包括存儲器112，處理器114，輸入/輸出(i/o)接口116以及總線118。另外，示出該計算機110，其與外部i/o裝置/資源120和存儲系統122進行通信。一般來說，處理器114執行存儲于存儲器112和/或存儲系統112中的計算機程序代碼108。在執行計算機程序代碼108時，處理器114能來往于存儲器112，存儲系統122，i/o裝置120和/或am打印機106來讀取和/或寫入數據。總線118提供計算機110中的每個部件之間的通信，并且i/o裝置120包括能使用戶與計算機110交互的任何裝置(例如，鍵盤，指示裝置，顯示器等)。計算機110僅僅表示硬件和軟件的各種可能組合。例如，處理器114可包括單個處理單元，或跨位于一個或多個位置中(例如客戶端和服務器上)的一個或多個處理單元而分布。類似地，存儲器112和/或存儲系統122可駐留于一個或多個物理位置。存儲器112和/或存儲系統122能包括非暫時的計算機可讀存儲媒介的各種類型的組合，該存儲媒介包括磁媒體，光媒體，隨即存取存儲器(ram)，只讀存儲器(rom)等。計算機110可包括各種類型的計算裝置，例如，工業控制器，網絡服務器，桌面計算機，便攜式電腦，手持裝置，等等。

如上所述，系統100并且特別是控制系統104執行代碼108，以便生成對象102。代碼108除了別的以外，還能包括用于操作am打印機106的計算機可執行的指令組108s以及定義通過am打印機106而以物理方式生成的對象102的計算機可執行的指令組108o。如在這里描述的那樣，加性制造過程始于非暫時的計算機可讀取的存儲媒介(例如，存儲器112，存儲系統122等)存儲代碼108。用于對am打印機106進行操作的計算機可執行的指令組108s可包括任何目前已知的或稍后研發的軟件代碼，其能對am打印機106進行操作。另外，計算機可執行的指令組108s可采用一個或多個對準校正111，其能在x和/或y方向上(參照圖6)校正激光器134，136的位置，以便確保激光器134，136對準。

定義對象102的計算機可執行的指令組108o可包括對象的精確定義的3d模型，并且能從任何的多種眾所周知的計算機輔助設計(cad)軟件系統，例如，designcad3dmax等生成。在這點上，代碼108o能包括任何當前已知的或稍后研發的文件格式。另外，表示對象102的代碼108o可在不同的格式之間轉換。例如，代碼108o可包括：標準鑲嵌語言(stl)文件，該文件針對3d系統的立體印刷cad程序而創建；或加性制造文件(amf)，其為美國機械工程師協會(asme)的標準，該標準為基于可擴展的標記語言(xml)格式，其設計成允許任何cad軟件描述在任何am打印機上制造的任何3維對象的形狀和成分。表示對象102的代碼108o還可根據需要，轉換為數據信號組，并且作為數據信號組而進行傳送和接收，并轉換為代碼，進行存儲，等等。在任何的情況下，代碼108o可為系統100的輸入，并且可來自部件設計者，知識產權(ip)提供商，設計公司，系統100的操作員或用戶，或其它的來源。在任何的情況下，控制系統104執行代碼108s和108o，將對象102分為一系列薄層面，其采用am打印機106以連續材料層的組裝的。

am打印機106可包括處理室130，該處理室130密封，以便提供對象102打印的受到控制的環境。在其上構建對象102的金屬粉末床或平臺132定位于處理室130內。多個激光器134，136配置成將金屬粉末床132上的金屬粉末層熔融，以便生成對象102。雖然在這里描述一對激光器134，136，但是應強調，本公開的教導可應用于采用多于一對激光器134，136的系統。如針對圖1而描述的那樣，每個激光器134，136具有場，在該場中，該激光器能單獨地將金屬粉末熔融；并且在其中兩個激光器134，136能將金屬粉末熔融的重疊區域。在這點上，每個激光器134，136可分別生成激光束138，138’，其如由代碼108所定義地那樣將每個層面的顆粒熔合。示出激光器134，其采用激光束138創建對象102的層，而示出激光器136，其處于休眠中，但是其具有虛的激光束138’。以任何當前的已知或稍后研發的方式對每個激光器134，136進行校準。這就是說，每個激光器134，136具有相對于平臺132的激光束的預計位置，該位置與其實際位置相互關聯，以便提供個別的位置校正(未示出)，從而確保其個別的精確性。

涂敷器140可創建原材料142的薄層，其散布為空白畫布(blankcanvas)，根據該畫布，將創建最終對象的每個連續層面。am打印機106的各種部件可運動，以便容納每個新層的添加，例如，在形成每層后，金屬粉末床132可下降和/或室130和/或涂敷器140可上升。該過程可采用以細粒的金屬粉末的形式的不同的原材料，該原材料庫存可保持在室144中，其可由涂敷器140訪問。在當前的場合，對象102可由包括純金屬或合金的“金屬”制成。在一個示例中，該金屬可具體地包括任何非反應性金屬粉末，即，非爆炸或非傳導粉末，例如，但是不限于：鈷-鉻-鉬(cocrmo)合金，不銹鋼，奧氏體鎳-鉻基合金，例如，鎳-鉻-鉬-鈮合金(nicrmonb)(例如，inconel625，或inconel718)，鎳-鉻-鐵-鉬合金(nicrfemo)(例如，haynesinternational公司的哈司特鎳合金x)，或鎳-鉻-鈷-鉬合金(nicrcomo)(比如，haynesinternational公司的haynes282)，等等。

處理室130填充有惰性氣體，例如，氬或氮，并且對其進行控制，以便使氧最小或消除氧。控制系統104配置成控制位于處理室130內的來自惰性氣體154的源的氣體混合物160的流量。在此情況中，控制系統104可控制泵150和/或流量閥系統152的惰性氣體，以控制氣體混合物160的含量。流量閥系統152可包括一個或多個計算機可控制的閥，流量傳感器，溫度傳感器，壓力傳感器，等等，其能夠精確地控制特定氣體的流量。泵150可帶有或不帶有閥系統152來提供。在省略泵150的情況下，惰性氣體可在引入到處理室130中之前，簡單地進入管道或歧管。惰性氣體154的源可采用在其中包含材料的任何常規源的形式，例如，罐，儲存器或其它源。可提供用來測量氣體混合物160所要求的傳感器(未示出)。可采用過濾器170以常規方式對氣體混合物160進行過濾。

在操作中，在處理室130內提供金屬粉末床132，控制系統104控制位于處理室130內的來自惰性氣體154源的氣體混合物160的流量。控制系統104還控制am打印機106，并且特別是控制涂敷器140與激光器134，136，以便相繼地熔融位于金屬粉末床132上的金屬粉末層，從而生成對象102。

參照圖5～10，現在描述在重疊區域182(圖6)中將激光加性制造系統100中的一對校準的激光器134，136對準的方法的實施例，在該區域中該對校準的激光器134，136有選擇地操作。按照本公開的實施例，對象102作為測試結構180專有地形成于重疊區域182內，從而該測試結構180可用于確定校準的激光器134，136的不對準。測試結構180可由上述的材料的任意制作，并且理想地通過等效于正常對象102形成的操作參數而形成。

結合圖6的透視圖首先參照圖5的流程圖，本方法的實施例可包括，s10，單獨采用一對校準的激光器134，136中的第一校準的激光器134在該對校準的激光器134，136的重疊區域182中，形成(局部完成的)測試結構180的第一多層184。第二校準的激光器136在本過程期間是不啟動的。圖6以幻影(phantom)示出校準的激光器134的激光束138和預計的重疊區域182。在一個實施例中，采用與校準的激光器134進行操作從而采用激光加性制造系統100創建對象102的激光功率基本相等的激光功率，對校準的激光器134進行操作。所采用的實際的激光器功率可根據多個因素而改變，例如但是不限于，所采用的金屬粉末(比如，inconel將不同于cocr)，以及正在形成的對象102。在任何情況下，對于謀求校準的激光器134，136的對準的材料和/或對象，校準的激光器134和am打印機106以盡可能接近的正常工作條件而進行操作。

參照圖5和圖7，在步驟s12中，單獨采用一對校準的激光器134，136中的第二校準的激光器136在一對校準的激光器134，136的重疊區域182(在圖7中隱藏，參照圖6)中形成測試結構180的第二多層190。這就是說，第二多層190形成于第一多層184的頂上，以便形成測試結構180。在該過程期間，第一校準的激光器134是不啟動的。如圖7所示，形成步驟s10和s12創建與重疊區域182(圖6)相對應的測試結構180的外表面192。在圖7中通過幻影示出校準的激光器136的激光束138’。采用與校準的激光器136進行操作從而采用激光加性制造系統100創建對象102的激光功率基本相等的激光器功率，對第二校準的激光器136進行操作。這就是說，在形成多層184的期間，第二校準的激光器136以與第一校準的激光器134相同的條件而進行操作。如上所述，所采用的實際的激光器功率可根據多個因素而改變。

如圖6～9所示，在一個實施例中，形成步驟可包括在構件198上形成測試結構180，該構件198可從激光加性制造系統100上去除。構件198可包括能夠提供測試結構180的基礎的任何結構，例如，金屬板。

參照圖5和圖8，在步驟s14中，測量在測試結構180的外表面192中的第一多層184和第二多層190之間創建的偏移步200和/或202的尺寸(dx和/或dy)。如圖示，校準的激光器134，136可能在x方向和y方向上沒有對準。但是應強調的是，校準的激光器134，136可僅僅在1個方向上，x或y，沒有對準，或可以被對準。可采用任何當前已知的或稍后研發的測量系統210而進行測量。在一個實施例中，測量系統210可包括坐標測量裝置，其用來對測試結構180的外表面192進行掃描。在另一實施例中，該坐標測量裝置可包括配置成對測試結構180的外表面192進行掃描以便獲得一個或多個尺寸的激光器。雖然圖8示出好像光源那樣的掃描，但是測量系統210可采用包含機械探頭等的任何測量技術。可在任何所需的單元，例如，測微計，毫米計等中來測量尺寸dx，dy。在校準的激光器134，136在x和y兩個方向上均沒有對準，或不知道未對準，并且用戶想通過測量系統210以確定未對準的存在的情況下，測量系統210可測量x方向偏移步202的x方向尺寸dx，其創建在測試結構180的外表面192中的第一多層184和第二多層190之間。并且，測量系統210可測量y方向偏移步202的y方向尺寸dy，其創建在測試結構180的外表面192中的第一多層184和第二多層190之間。備選地，在已知未對準方向，或關注僅僅一個未對準方向的情況下，測量系統210可簡單地測量一個尺寸dx或dy。

在圖5的步驟s16中，通過將偏移步的尺寸(dx和/或dy)作為對準校正111(圖4)應用于所述一對校準的激光器134，136的至少一個來將所述一對校準的激光器134，136對準。通過控制系統104以常規方式采用一個或多個對準校正111，以控制am打印機106，并且特別是校準的激光器134，136。例如，使用0.1毫米的x方向未對準(dx)，以在x方向上以去除未對準的這種方式將校準的激光器134，136調整0.1mm。按照該方式，如圖9所示，在對象102的形成期間，通過校準的激光器134而形成的一個或多個層220，以及之后通過校準的激光器136而形成的一個或多個層222在重疊區域182內對準，從而導致對象102的光滑的外表面224。在一個實施例中，可采用一個或多個對準校正111而調節兩個校準的激光器134，136；但是，理想地，調節一對校準的激光器134，136中的所選擇的一個。應強調，可提供使該對校準的激光器對準的一個或多個對準校正。例如，根據應用的二個校正，x方向偏移步200的x方向尺寸dx可作為第一對準校正111(圖4)應用于針對給定重疊區域182的一對校準的激光器134，136中的所選擇的一個，并且y方向偏移步202的y方向尺寸dy可作為第二對準校正111(圖4)應用于針對該相同的重疊區域182的一對校準的激光器134，136中的所選擇的一個。

在一些激光加性制造系統100中，可即跨過金屬粉末床142(圖4)而存在多于一個的重疊區域182(圖6)。在圖5和圖10所示的備選實施例中，可針對與激光加性制造系統100中的多個重疊區域182a-e(分別在測試結構180a-e下)相對應的多個測試結構180a-e(在圖中為5個，但是可為更多或更少)中的每個而重復進行步驟s10～s16。這就是說，每個重疊區域182a-e可具有對應的一個或多個對準校正111(圖4)，例如，x方向和/或y方向。在一個實施例中，謀求跨測試結構180a-e的小于預定閾值的標準偏差，例如30微米，以便確保采用系統100而創建的所有對象的精確性。如果無法獲得位于預定的閾值內的標準偏差，則向用戶表明可要求對準以外的其它的校準過程。

本公開的這個方法提供下述技術，該技術用于將激光加性制造系統100中的多個校準的激光器隔離開，以便測量彼此相對x和y方向的未對準，使得該多個激光器能用于在不存在多個激光器的任何指示的情況下，無縫地構建單個大型對象。因此，本公開允許例如采用二個或多個激光器而構建較大的較復雜的基于激光的加性對象。雖然本公開的教導已應用于一對校準的激光器134，136，但是要強調的是，教導能夠擴展到具有多于二個激光器的系統。

前述的附圖示出根據本公開的幾個實施例關聯的一些處理。在這點上，每個附圖或附圖內的流程圖內的每個方框表示與所描述的方法的實施例關聯的過程。還應注意到，在一些備選實現中，附圖或方框中提到的動作可按照脫離附圖中提到的順序而發生，例如根據所涉及的動作，實際上可基本同時發生或以相反的順序而運行。而且，本領域的技術人員會認識到，可添加描述該處理的方框。

在這里所采用的術語僅僅用于描述特定實施方式的目的，并且其不意圖對本公開進行限定。如在這里使用的，單數形式“一”，“一個”和“該”意圖也包括復數形式，除非上下文另有明確指出。還理解到，在本說明書中使用的術語“包括”和/或“包括(comprising)”指定所述的特征，整數，步驟，操作，元件和/或組件的存在，但不排除一個或多個其它的特征，整數，步驟，操作，元件，組件和/或其組的存在或添加。

下面的權利要求中的對應結構，材料，動作，所有部件或步驟加功能元件的等同物意圖包括用于與如具體要求保護的其它要求保護的元件相組合地執行功能的任何結構，材料，或動作。已提出本公開的描述用于說明和描述的目的，但是，其并不意圖是徹底的或對以所公開的形式的公開進行限制。對于本領域的技術人員來說，在不脫離本公開的范圍和精神的情況下，許多修改和變化將是顯然的。本實施例被選擇和描述，以便對本公開和實際應用的原理進行最佳說明，并且為了使本領域的其他的技術人員能夠理解具有如適合預期的特定使用的各種實施方式的公開。

部件列表：

10.場

12.場

14.重疊區域

16.未對準激光器

18.未對準激光器

20.外表面

22.對象

24.箔

26.垂直等級

28.垂直等級

100.系統

102.對象

104.控制系統

106.am打印機

108.代碼

110.計算機

111.對準校正

112.存儲器

114.處理器

116.輸入/輸出i/o接口

118.總線

120.i/o裝置

122.存儲系統

130.處理室

132.粉末床

134.校準的激光器

136.校準的激光器

.138.激光束

140.涂敷器

142.原材料

144.室

150.泵

152.流量閥系統

154.惰性氣體

160.氣體混合物

170.過濾器

180.測試結構

182.區域

184.多個層

190.第二多層

192.外表面

198.構件

200.步

202.步

210.測量系統

220.層

222.層

224.光滑外表面

108o.計算機可運行指令

108s.計算機可運行的指令

138’.幻影激光束