本發明是2015年3月30日提交的序列號為14/672,296的美國專利申請的非臨時申請并要求其優先權，該美國專利申請要求于2014年3月30日提交的題為“SYSTEM,METHOD AND APPARATUS FOR 3D PRINTER EXTRUSION”的序列號為61/972,355(現在已失效)的美國臨時專利申請的優先權，上述兩個專利申請的主題通過引用方式被納入本文。

背景技術：

三維打印的爆炸式增長為每個人創建了新的制造樣式。隨著擠出裝置和其他裝置的價格下跌，越來越多的人無止境地參與到三維打印中，開啟了新的制造時代。最終，這些裝置將進入每個家庭中，并且三維物體的創建或重新創建將變得像靜電復印(Xerox copying)一樣常見。

三維打印的各種常規技術使用單頭，例如，將材料作為點源沉積到平面表面上的擠出頭或者逐點移動激光以固化或硬化材料的激光頭。通常，當前的3D打印機器花費許多個小時或者可能數天來沉積或處理使設計進行實例化所需的材料,所述設計諸如根據計算機輔助設計(CAD)或者其他程序或代碼的設計。

隨著該技術的進一步發展，需要甚至更多的方式來改善這些革命性裝置的生產能力(throughput)和效率。實際上，該技術仍然需要許多新的方法和樣式來實現從革命性到家用常見的飛躍，并且本發明就是這樣的樣式。

因此，需要改善用于三維打印技術的過程的裝置、系統和方法，例如，用以增加加性創建的速度和激光燒結的速度，并且用以更好地滿足人們渴望參與這項新技術的增長的需求。

技術實現要素：

本發明旨在在例如以熔絲制造、激光燒結或其他方法進行的三維打印中便于增加擠出速度、沉積速度和/或燒結速度的技術、系統、裝置和方法。通過使用打印頭上的多個噴嘴，沉積更多的材料。通過包括足夠用于物體設計的頁面或平面元素的一側的噴嘴，在打印頭的一次通行中完成用于整個平面或層的材料沉積。同樣地，通過采用多個激光、能量源和/或分束器，可以例如通過激光燒結處理更多的材料。

附圖說明

雖然本說明書總結有具體指出并清楚地要求保護被視為形成本發明的主題的權利要求書，但是相信根據以下結合附圖進行的描述，將更好地理解本發明，其中相同的附圖標記標示相同的結構和其他要素，在附圖中：

圖1A是根據本發明的第一實施方案的三維打印機擠出裝置、系統和方法配置的示意圖，示出了噴嘴的行或陣列；

圖1B是根據本發明另一實施方案的三維打印機擠出裝置、系統和方法配置的示意圖，示出了具有兩個行或陣列(諸如圖1A所示的行)的噴嘴；

圖1C是根據本發明又一實施方案的三維打印機擠出裝置、系統和方法配置的示意圖，示出了噴嘴具有兩個行或陣列(諸如圖1B所示的)但其中行相對于彼此交錯或偏移；

圖2是諸如圖1A、圖1B和圖1C中所示的三維打印機擠出裝置的示例性操作配置；

圖3是根據本發明的教導的基于擠出的三維打印機裝置和系統的示意圖，其中采用了諸如如圖1A-1C所示的并如圖2所部署的擠出頭裝置；以及

圖4是根據本發明的教導的基于能量的三維打印機裝置和系統的示意圖，其中采用了部件(諸如激光或能量源、光學器件和其他裝置)來部署多個能量束。

具體實施方式

以下詳細描述被提供用以使得本領域技術人員能夠制作和使用本發明。出于解釋的目的，列出了具體的命名以提供對本發明的透徹理解。然而，本領域技術人員將明了這些具體細節不是實施本發明所必需的。具體應用的描述僅被提供作為代表性實施例。本領域技術人員將明了對優選實施方案的各種修改，并且在不脫離本發明的范圍的情況下，本文定義的一般原理可以應用于其他實施方案和應用。本發明并不旨在受限于所示的實施方案，而是要符合與本文公開的原理和特征一致的最寬的可能范圍。

如所論述的，用于三維打印的各種技術已經發展了幾十年。例如，立體光刻法自大約1984年以來已經是公知的，并且其涉及通過加性固化的光聚合物使層堆積，該光聚合物通常通過紫外光固化。采用激光和其他能量源使物體在原位——即,在未固化或液態材料的容器或桶內——進行固化或硬化，該容器或桶用作用于構成物體的固化材料的支撐件，使得能夠形成更復雜的結構形式。

另一種技術涉及通常在金屬加工中使用的燒結或熔化。在這些技術之前，金屬加工涉及諸如在車床上進行的鑄造、制作、沖壓和機械加工，或者其他減性工藝。通過這些三維打印技術，快速成型或按需制造已經變得更容易，其中復雜的零件制造目前已經成為可能，從而推動就業市場上對金屬工人的需求的轉變。事實上，桌面制造、快速制造和后繼行業的崛起正變得日益突出。

當然，應當理解的是，本發明中闡述的技術的主要用途意在使用涉及沉積分層的加性制造技術，包括利用光能量硬化的各種化學沉積、熔化材料沉積、利用熱和膠進行的粉末沉積等等。盡管如此，本發明的多個生產能力方面可適用于各種三維打印技術中的每一種，并且每一個方面將在下面進行更詳細的描述。

如上所述，這些三維打印技術中的每一種都代表從大多數當前制造技術的減性去除工藝的樣式轉變，所述減性去除工藝例如其中材料被移除以形成或制作物品的機械加工。統稱為加性制造的新技術正在轉變整個制造工藝，而不限制人類想象。

然而，與任何技術革命一樣，存在阻礙這些加性技術成長的某些瓶頸，諸如在3D打印的熔融沉積成型(modeling)(FDM)或方法——也被稱為熔絲制造(FFF)——中，打印速度受限于可以從噴嘴擠出構造或構建材料的速度。如所論述的，當前的加性制造技術在打印頭中采用單個噴嘴，打印頭逐點地并且逐行地移動經過CAD模型的頁面或平面，然后到下一頁面或平面上，其中打印頭逐點移動，從而沉積熔融材料珠，并且逐行進行移動等。自然地，這種逐點且逐行的工藝非常緩慢，即使利用堅固的機器將打印頭和其他部件快速移動到構建平臺、表面或其他框架上的每個X、Y坐標也如此。因此，需要一些提高打印速度的方法，以更好地促進對三維打印的采用。

現在參照附圖的圖1A、圖1B和圖1C，其中示出了大體上分別由附圖標記100、101和102標示的打印頭的總體示意圖，所述打印頭可以被用于在本發明的第一實施方案中特別是以涉及沉積分層的加性制造工藝來實現本發明的原理。

如圖1A的實施方案所示，打印頭100具有多個大體上由附圖標記110標示的噴嘴，每個噴嘴用于部署、沉積或擠出材料，如本領域所理解的一樣。在本發明的該實施方案中，部署了這樣的噴嘴的陣列，大體上由附圖標記120標示。因而，通過用如下打印頭100替換現有技術裝置的單個噴嘴，打印速度可以大大增加：該打印頭100使噴嘴的線性陣列120例如沿著構建平臺或表面的X、Y坐標系的Y軸對準，如結合圖3更詳細地論述的。然而，應當理解的是，陣列120不需要是線性的而可以彼此交錯或偏移，如結合圖1C進一步說明和論述的。

如所論述的，打印頭100應當具有用以在一次通行中覆蓋要在其上構造物體的平臺的區域的足夠長度，例如橫跨Y維度，如結合圖3進一步描述的。如本領域中所理解的，該實施方案中的打印頭100將以從左向右和從右向左進行交替的方式在平臺上移動，以沉積材料。因而，代替逐點移動經過特定層的平面，并且與現有技術的裝置和技術一樣，本發明逐行移動，從而覆蓋顯著更多的區域并減少機構所需的整體運動，從而減少由于修理所引起的潛在停機時間。

應當理解的是，來自每個相應噴嘴的沉積將由計算機單獨控制，如圖3所示出和所描述的，盡管噴嘴110優選地將從公共儲存器獲取材料，例如通過單絲供給熔融材料，同樣如結合圖3所示出和所描述的。當然，應當理解的是，在其他實施方案中，噴嘴110可以在每次通行中沉積多種材料，其中相應的噴嘴110專用于一種材料或被配置為接受和部署兩種或更多種供給。這樣的布置還將能夠在打印頭100在設備的操作域或構建平臺上的單次通行中鋪設整層或整個平面的材料，而不必更換打印頭100并且不必為了沉積另外的或替代的材料而在表面上方另行進一次。

現在參照附圖的圖1B，示出了同樣具有多個上述噴嘴110(諸如結合圖1A所描述和示出的)的打印頭101。然而，本實施方案中的噴嘴110被布置或配置成大體上分別由附圖標記120A和120B標示的兩行。因而，通過用如下打印頭101來替換現有技術裝置的單個噴嘴可以進一步提高打印速度：該打印頭101具有例如沿著前述Y軸平行地對準的兩行噴嘴120A和120B的線性陣列，并且該打印頭具有用以覆蓋要在其上構造物體的平臺的區域(即沿著對應的X軸)的足夠長度。在操作中，打印頭101將沿著兩行沉積材料，例如下文更詳細描述的聚合物，然后移動相等的兩個間隔或兩個顆粒大小的間隔(如下文更詳細地描述的)，再次沉積兩行，依此類推。為了避免行彼此干擾，本實施方案中的打印頭101可以在Z方向上略微提升，然后移動到下一個X、Y坐標或僅X坐標以沉積下一行，針對該操作進行降低，然后重復。

參照附圖的圖1C，示出了另一打印頭102，該打印頭102具有如圖1B所示的兩行噴嘴110配置，但行或陣列120A和120B彼此交錯或偏移而非如上所討論的平行。應當理解的是，彼此偏移的各個噴嘴110可以產生超過結合圖1B所示出和所描述的技術的操作優點：其允許打印頭102沉積用于兩行的相應材料。由于相應噴嘴110的偏移或交錯，打印頭102可以不必升高或以其他方式避免干擾，而是僅升高所需的最小值，諸如用以避免先前行的另外沉積，其中所述先前行的另外沉積對于圖1B所示的實施方案可能是個問題。此外，本實施方案中沉積的交錯和互鎖性質可以引起增加的結構性質，例如，沒有使最后形成的物體分裂的清晰平面。以這種方式，處理速度可以增加為超過圖1B所示的裝置的處理速度，并且可以加強正在創建的底層物體。

現在參照附圖的圖2，示出了具有多個噴嘴210的操作打印頭200，其中多個噴嘴諸如按結合圖1A、1B和/或1C所示的實施方案中所示出和所描述的進行排列，然而其他配置也是可能的。隨著每個平面或層例如沿著前述Y維度(垂直于圖紙)通行穿過X、Y坐標場或平面，相應噴嘴210逐行地將材料沉積到大體上由附圖標記230標示的物體形式上，從而經由一些噴嘴210在該次通行中沉積材料來使物體逐漸增大和構建，沉積操作大體上由附圖標記240標示。

打印頭200機構被固定到在下文中結合圖3和圖4更詳細地描述的框架，并且由計算機控制，與計算機的連接大體上由附圖標記250標示，并且同樣在下面結合圖3和圖4進行進一步描述。以這種方式，打印頭200根據計算機或處理器的控制來回(或者從左到右或從右到左)移動，以按照物體形式、程序或方法覆蓋先前沉積的層，所述物體形式、程序或方法即物體設計的藍圖，包括用于材料沉積的逐層命令，其當然會根據所采用的沉積或加性技術、所采用的具體材料和所使用的具體的加性制造機器或裝置而變化，如下文更詳細地描述的。

應當理解的是，由本發明中闡述的方案引起的打印速度的增加與打印頭200中的噴嘴110/210的數量成正比。應當進一步理解的是，本說明書中的打印頭100/101/102/200的圖示僅表示可以在本發明的配置中使用的噴嘴110/210的實際數量，如下文更詳細地論述的。隨著小型化的增加，噴嘴110/210的實際數量可能相當大，并且隨著在物體230的生產或再現中所需的期望粒度或精細度而大幅變化。

現在參照附圖的圖3，示出了可以用于使用根據本發明的教導的各種三維打印技術的示例性制造系統，該制造系統大體上由附圖標記300標示。大體上由附圖標記330標示的制造機器被示為與大體上由附圖標記340標示的計算機通信。如所示出的，計算機340可以與機器330直接進行交互，例如通過大體上由附圖標記341標示的有線連接；計算機340可以與機器330無線地交互，大體上由附圖標記342標示；或者通過大體上由附圖標記350標示的因特網連接或云進行交互，用于交互的具體裝置是本領域已知的。換言之，用戶可以直接地或遠程地從計算機340運行機器330。

應當理解的是，計算機用戶具有表示要通過本發明中描述的任何技術逐層構造的期望部件或物體的形狀的程序。常規CAD程序要求用于模型的命令或代碼在打印之前處于特定格式，例如.STL或.OBJ。在初始化代碼的過程中，存在其中對代碼進行分析以確定表面是否正確連接并因而可以進行打印的“決定(fixup)”階段；否則，決定是已完成的。換言之，確定結構或物體的形貌，計算該形狀所需的相應的線、平面和曲線，并確定用于數字化的方法。

在這一點上，代碼由切片器處理，如其名稱所暗示的，切片器將數字模型切片成一系列薄層，并且產生對于特定類型的三維打印機(諸如FDM打印機)定制的所謂G代碼。各種代碼、命令和數據存儲在大體上由附圖標記344標示的存儲器中。軟件通常包括查看器程序，使得可以觀察整個三維打印過程，由此可以評估所采用的具體方法，例如FDM可能由于形貌(例如懸伸結構)而不是用于再現物體的最佳方式，其中另一種方法或技術(諸如立體光刻)可能更合適。可替代地，沉積材料的角度或方位(aspect)可以促進整個過程，即，以傾斜角或銳角對物體進行數字化或切片可以使具體沉積方法易于處理、更可行、更快、更便宜、更強或其他量度。通過上述查看器上的分析，諸如在計算機340的顯示器346上顯示的，用于生產零件或物體的制造途徑可以預先被確定和磨練，并且可以根據具體的打印技術、所使用的材料、方位角度和其他考慮因素來確定具體的或最佳的途徑或步驟。

在圖3所示的實施方案中，制造機器330是加性制造裝置，其例如采用沉積分層技術。如所示出的，機器330具有大體上由附圖標記332標示的構建平臺或表面，在該構建平臺或表面上擱置有大體上由附圖標記334標示的正在制造的物體或零件。如圖3所示，本發明采用如上文中結合圖1A-1C和圖2所描述的多頭噴嘴，例如大體上由附圖標記320標示的擠出頭具有多個上述噴嘴，這些噴嘴大體上由附圖標記310標示沿著擠出頭的下表面布置、并且面向所述構建平臺332以及該構建平臺上的物體334。如所描述的，擠出頭320具有涵蓋物體334的一個維度的寬度或尺寸(諸如沿著X軸)，即，擠出頭320沿著對應的軸(例如沿著Y軸)進行單次通行，其中噴嘴310在每次通行中根據計算機340所編程的和所運行的進行沉積(或不沉積)，該計算機例如使用大體上由附圖標記348標示的通用處理器或專用于其的處理器。因此，擠出頭320的由計算機340控制的移動可以通過各種活塞和其他部件來致動，以使擠出頭320和相應的噴嘴310適當地定位在物體334上方。

雖然圖3所示的擠出頭320被升高在平臺332的操作域(即在其上擱置物體334的上表面)之上，但是頭320在物體334的形成中被降低成正好位于所沉積的最后一層之上。還應當理解的是代替處理器

在一具體的通行中，可以沉積所謂的構建材料。在本實施方案中，構建材料可以由多種不同的聚合物或熱塑性塑料組成，包括丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、聚乳酸(PLA)、高密度聚乙烯(HDPE)、PC/ABS、聚苯砜(PPSU)和高抗沖聚苯乙烯(HIPS)。當然，應當理解在實施本發明的原理時還可以采用替代的聚合物或熱塑性塑料。

如本實施方案所示的，聚合物可以是大體上由附圖標記336標示的絲的形式，其可以從大體上由附圖標記337標示的料斗供給。絲336通過擠出頭320進行供給，并且通過例如準備用于沉積的相應噴嘴310而被熔化或液化以進行沉積，之后所沉積的材料冷卻并結合至基底并且硬化，從而留下新層，該新層轉而成為用于在其上沉積下一層的基底。由于一些技術采用支撐材料用于可能是工藝精巧或不平衡(例如，懸伸或其他精巧結構)的一些制造，所以示出了大體上由附圖標記338標示的支撐材料線，該支撐材料線諸如從大體上由附圖標記339標示的另一個料斗提供用于支撐的材料。應當理解的是，可以存在另外的料斗，其裝有相同的構建材料但具有不同的稠度(諸如用于更細或更粗糙的構造)、其他構建材料或者其他穩定或支撐材料。

如所論述的，還應當理解的是，多種三維打印技術可以采用本發明的原理，例如粘合劑噴射技術；定向能量部署技術，諸如電子束直接制造、離子熔融形成和激光粉末成形；光線光聚合技術，諸如數字光處理和立體光刻；材料擠出技術，諸如上文所描述的熔融沉積成型；材料噴射技術；粉末床熔融技術，諸如直接金屬激光燒結、電子束熔化、選擇性熱燒結、選擇性激光熔化和選擇性激光燒結；和片層疊技術，諸如層疊物體制造和超聲波加性制造。因而，對于本文中描述的各種三維打印方法中的每一種，本發明的原理使得能夠利用現有的技術來增加生產能力。

還應當理解的是，噴嘴110/210/310的粒度或尺寸取決于多種因素和所采用的技術。出于示例性目的，諸如在前述熔融沉積成型中，三維或3D點的直徑為大約或約50至100μm。對于其他技術，應當理解的是，噴嘴尺寸可以為約15-25μm、20-40μm或其他量度，當然隨著該技術成熟，所述噴嘴尺寸將適時地減少至約5-10μm。因而，噴嘴的當前期望范圍為約5-10μm、約15-25μm、約20-40μm、約40-60μm、約50-100μm及其組合，例如，在頭120/220/320處理多種材料的情況下。

對于熔融沉積成型，諸如本文所示出和描述的那些，如果使用例如約100μm，則這可以提供對于相應的頭120/220/320的噴嘴110/210/310的數量的估計。取10cm作為構建平臺332的有效或操作區域的寬度(即所論述的平面或層維度)的保守估計，保守估計打印頭120/220/320中的噴嘴110/210/310的數量是至少一千(該數量比圖1和圖2中所示的噴嘴110/210/310的代表性數量大得多)，致使使用本發明的原理的打印速度的潛在成千倍的增加。

應當理解的是，實踐本發明的原理的技術人員可以采用具有多種可替代配置的噴嘴110/210/310，例如三行或更多行、交錯的行、彎曲的噴嘴頭等。還應當理解的是，本文所闡述的逐行沉積技術也可以以另外的替代配置使用，例如在打印頭120/220/320于每次通行中覆蓋所討論的平面或層或X方向的一部分的情況下，使打印頭120/220/320的位置進行調整或偏移以在給定平面或層上(例如，在構建平臺的Y維度上)進行多次行進或通行。例如，在使用具有操作區域的平面維度(例如Y軸)的一半尺寸的打印頭120/220/320在平臺332的頂部延伸時，將需要在Y維度(其在所示的實施例中沿著平臺332的上述表面延伸到圖紙中)上的兩次行進以覆蓋該平面。如果打印頭120/220/320具有操作區域的平面維度的尺寸的三分之一，那么需要三次行進，依此類推。代替優選的單次通行，這樣的多次通行也可以允許更精細的材料沉積，諸如在本發明的一個替代實施方案中，其中各個分立的頭可以例如根據計算機的控制進行互換，以最好地實現制造。在任何情況下，這里的除數(divisor)還可以是小于當前常規技術在它們的逐點行進中所經過的線的總數的數。

如所論述的，應當理解的是，根據本發明的加性裝置或其他裝置可以是套件的形式，并且可以包括各種配置的各種打印頭120/220/320，如本領域所理解的，這些配置可以根據特定用途進行交換。例如，可以在不要求精度的物體形式部分中采用粗糙的頭數粒度，而對于要求精度的物體部分可以換入具有精細間隔的噴嘴110/210/310的打印頭120/220/320。以這種方式，可以在與當今的三維打印系統相比的部分時間內創建所需的物體。

如所論述的，打印頭120/220/320還可以包括在細度、材料、量和其他參數方面變化的噴嘴，例如，在結合圖1B所示出和描述的實施方案的情況下，噴嘴112可以擠出少量的材料用于精細工作，并且相鄰的噴嘴114可以(或者還也許整行120A)擠出替換量的相同或不同的材料。以這種方式，根據本發明的教導的制造技術和機器相對于現有技術具有更大的便利性和多功能性。

與前述的由于增加打印頭容量而實現的處理速度改善相類似，其他三維打印技術(諸如選擇性激光熔化(SLM)、選擇性激光燒結(SLS)、直接金屬激光燒結(SMLS)(和其他激光技術)以及立體光刻)的生產能力也可以通過增加能夠在處理表面或處理區上操作的更多激光器、激光束或其他能量分散裝置而得以增加。即使激光以光速操作，但用于操縱激光并引導它們的機構并非如此。正如前述加性工藝一樣，多個激光或者多個離散束在材料(例如未固化材料)平面上的排布將增加用于這些類型的三維制造工藝的三維打印工藝的速度。

現在參照附圖中的圖4，該圖4示出了諸如可以在使用各種基于能量的三維打印技術時采用的示例性制造系統，該示例性制造系統大體上由附圖標記400標示。大體上由附圖標記430標示的制造機器被示為與大體上由附圖標記440標示的計算機通信。如所示出的，計算機440可以與機器430：直接進行交互，例如通過大體上由附圖標記441標示的電纜；無線地交互，大體上由附圖標記442標示；或者通過大體上由附圖標記450標示的互聯網連接或云進行交互。換言之，用戶可以直接地或遠程地從計算機440運行機器430。

如結合圖3所論述的，各種代碼、命令和數據都存儲在大體上由附圖標記444標示的存儲器中。當然，應當理解的是，存儲器的類型可以改變，以及位置也可以改變，例如數據的一些位置可以駐存在其他地方，諸如駐存在與計算機340附接的硬盤中或者也許駐存在云350中。如本領域中所理解的，采用駐存的運行程序等將存儲的數字命令轉化為動作，例如，使一些噴嘴打開和關閉、使激光或者其他能量束在包括流體介質的操作域上行進以及其他行動，以最終在多次通行之后，根據程序員的代碼形式從那些存儲的計劃創建出物體434。

如圖4所示，激光和其他能量(諸如紫外線)用于使較柔韌、柔軟或液態的材料固化或者以其他方式硬化。與圖3中的制造機器一樣，這里示出了制造機器430，其具有激光或能量發射器以處理材料。如所示出的，機器430具有大體上由附圖標記432標示的構建平臺或表面以及在該構建平臺或表面上的容器或桶，該容器或桶大體上由附圖標記433標示。如所論述的，液體聚合物(諸如光致聚合物)容納在桶433中，并且優選地暴露于安全燈條件下的受控光照。在暴露于能量的情況下，所暴露的液體聚合物硬化。如所論述的，現有技術中的光能量或激光能量將集中于點，從而向那里的材料傳遞足夠的能量以使其進行光聚合，由此形成基底，如所論述的那樣，其他材料在該基底上進行轉化。

同樣如圖4所示的，大體上由附圖標記434標示的正在制造的物體(其在本示例性實施方案中為具有兩個基座的弓形結構)是通過如下方式構建的：形成物體434的兩個基座，并在基座上進行構建并最終連接兩個中間結構，從而形成所示出的拱形結構434。圖4中還示出了大體上由附圖標記435標示的活塞或其他立管(riser)裝置，其附接到大體上由附圖標記437標示的內部平臺，該內部平臺在桶433內并且物體434擱置在該內部平臺上。根據構建過程的編程控制和監控，活塞435可替代地升高內部平臺437和聚合物材料制成的物體434以用于能量處理，之后活塞435使物體434降低回到桶433中以涂覆用于能量處理的下一區域。最后，物體434被完全構造成，然后諸如通過排空(draining)而從桶433中移除。

如所論述的，圖4所示的實施方案包括各種基于能量的固化處理。例如，大體上由附圖標記420標示的能量分散頭在其中包含如下部件，這些部件用于將附近的能量分散到未固化的材料上以如上所述的那樣形成物體434。對于激光能量，示出了激光源450，其中光束從激光源進入能量分散頭420，該能量分散頭中包含光學分離器以將輸入的激光束分成多個離散束。計算機，特別是其中的處理器448管理各個束的軌跡和處理。還示出了大體上由附圖標記460標示的第二能量源。如果源460是另一激光，那么可能具有相同或不同的強度和/或波長的兩個輸入激光可以另外地合并或結合成以多重光束對材料表面進行處理，通過計算機440對該多重光束進行控制，計算機440將光束分離或者以其他方式分成兩個或更多個離散束以處理表面材料。當然，應當理解的是，成百上千個同時或基本上同時的離散束的數目優選地在100至10,000、50至5,000、30至3,000、20至2,000、10至1,000的范圍內和其他范圍內，如本領域技術人員理解的。

此外，與圖3一樣，示出能量分散頭420位于平臺432的操作域之上。與上文所示的實施方案不同，此處的技術是經由多個能量束在操作域上進行操作，例如以沿著桶433內的材料的相應線使特定但不同的點進行點固化，最終在操作域(例如前述的可固化液體介質)上交叉(crisscross)，并且通過多次這樣的燒結、熔化等，以原材料作為支撐件構造出物體434。

通過使用多個光束、多個激光和/或多個能量源，同時或基本上同時地處理多個點。例如，在計算機的控制下，訓練多個離散束穿過沿著表面形狀的輪廓線的各個點，而不是一個光束沿著該輪廓線點對點地跳行。與上述沉積技術的更加靜態的或基于坐標系的方法不同，光束分離和光學器件的絕對快速性和通用性使得可以使用幾十個、幾百個或幾千個同時或基本上同時的離散光束。因此，應當理解的是，盡管在圖4中示出了大體上由附圖標記439標示的僅兩個這樣的光束，但是預計所發射的光束或離散能量的實際數量會更高。利用該多激光技術，可以快速處理需要不同激光能量的材料的制造過程，而不需要換出激光或不需要進行再校準和再運行。本發明的原理使聚合物處理工藝對替代方法開放，使得能夠實現新材料的構造或者加速構造，提供了超過現有技術的顯著優點。

當然，應當理解的是，還設想了替代的能量源。例如，所述源460可以是紫外線波長、X射線或其他能量源，并且與相當穩固的逐點現有技術相比，穿過能量分散頭420的能量以更寬的方式對該能量進行分散，諸如逐行方法或利用足夠的光學器件，從而快速處理可用于處理的整個材料平面，有效地根據數字掩模工作進行操作。當然，能量分散頭420可以基于逐束地改變分散的能量，使得能夠實現復雜的固化或其他處理。應當理解的是，一旦用戶已經確定了最佳方法，計算機440優選地操縱整個處理過程，即，處理是自動的，并且光束交叉或遍歷處理區域的平面以沿著多個面在處理區域中形成物體。

應當理解的是，本發明的原理在許多三維打印應用中具有廣泛的用途，這與該技術的突破性相適宜。衣服和其他服飾、鞋類、眼鏡以及許多其他個人使用型應用均采用本發明的技術，并可以從中受益。當然，本發明的原理對許多商業應用也是開放的。

由于這種技術，例如汽車和機械零件行業已經發生了徹底轉變，汽車和其他機械設備的幾乎所有零件都是這樣生產的。事實上，日常生活中的幾乎所有工具和大多數設備都可以使用三維打印應用程序進行復制。此外，對于所有的零件和部件，本發明的技術完全能夠制備用于零件的模具或模型，例如在可以采用該模具來以金屬或其他材料鑄造零件而不是直接制造該零件的情況下。例如，耗時的模具的創建可以留給打印機，并且可以使用另一種技術使從該模具進行的后續鑄造復制許多次并且顯著更快。因此，本發明能夠以各種無數方式利用現有技術和工藝。

除了地面建筑構造行業之外，本發明的三維打印技術還將在月球或火星上使用，從而使用和再使用本地材料。同樣地，本發明的技術將適用于空間材料制造，盡管由于缺乏重力，但該技術也將適用于該情況。

本發明的改進的技術也可以用于醫療領域、醫療裝置領域和生物領域，其中，介質是非常不同的，但是方法是相同的。例如，結合圖3和圖4，可以使用細胞或其他有生命材料的擠出機來構造生物打印的替代物或組織，以形成器官、身體部分和其他基于生物的結構。因此，使用適當的協議，可以制造心臟、肝臟和其他器官，體現了生命科學和人類的巨大飛躍。

類似地，本發明可以用于食品行業中以構造新的和獨特的食品(諸如蛋糕和糖果)，以及更加實質性的食品，其中當然源材料將與本文中更充分地描述的技術中的材料徹底不同。例如，使用制造機器(諸如裝置330/430)以及料斗和擠出型頭200，可以制造生物產品和食品，并且通過本發明的改進，那些產品可以比任何現有技術更快地進行生產。

隨著該行業的發展，三維打印代表了工業世界中的下一重大變化。類似于隨著蒸汽機而來的商業和社會變革，這種新技術的大量應用將革新我們所有人的生活方式。本發明是對該新樣式進行顯著改進的方法，使得每個人都更加明了三維打印運動的非凡優點。

已經描述了用于實施本發明的優選的系統、配置、方法和設備。對于本領域技術人員而言，將理解并且明了，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，可以對上述實施方案進行許多改變和修改。前述僅是說明性的，并且在不脫離所附權利要求中限定的本發明的真實范圍的情況下，可以采用集成過程和設備的其他實施方案。