具体实施方式

在下面对优选实施例的详细描述中，参考了构成本发明一部分的附图，其中通过图解的方式示出了可以实施本发明的特定实施例。应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以进行结构改变。与任一附图相关联的描述可以应用于包含相似或类似组件/步骤的不同附图。

参考图1A-1C，其显示了粉末介质10在粉末床12中熔融形成三维物品的设备示例以及所述设备的操作步骤。粉末介质10(例如，金属、聚酰胺或其他材料)的第一层分布在粉末床12上。这可以通过使用滚轮运动机构14将材料以薄层散布在粉末床12上来实现，或者通过在粉末床12上沉积该层来实现，使得粉末介质10的相对薄、均匀的层分布在粉末床12上。在某些情况下，粉末介质10可通过重力进料分布，然后滚动或刮削以在粉末床12上形成相对薄、均匀的层。

一旦分布完成，工作区域16中的相对薄、均匀的粉末介质10的层或其至少一部分可以被加热至低于其熔点的温度。这种加热可以通过多种方式实现，包括使用红外线灯。

如图1B所示，使用激光源18和成像系统20，将工件(即待制造物体)的横截面层的图像聚焦在分布在粉末床12的工作区域16上的粉末介质层上。一般而言，这涉及在粉末材料床上扫描激光束22的焦点，使材料在被激光加热的点处形成固体块。激光束具有足够的能量来熔化粉末介质10的部分，该部分位于粉末床12的工作区域16中对应于待制造物体的第一横截面层的图像的位置，从而形成粉末介质的整体层，该粉末介质的形状对应于物体的第一横截面层的图像。粉末床上的粉末介质的其他部分保持未熔化状态，并围绕粉末介质层的整体或熔化部分进行支撑。

接下来，如图1C所示，降低粉末床12，并且将粉末介质10的第二层分布在第一层上(例如，使用滚轮14)，并且使用待制造物体的第二横截面层的图像重复前述过程，以形成具有相应形状的粉末介质的整体层。对于粉末介质的附加层(每个附加层分布在其紧接的前一层上)以及物体的相应附加横截面层的附加图像，可以重复上述过程，以形成三维物品。

在图1A-1C中，粉末床12及其两侧的粉末介质10的托盘(其中含有粉末介质)包含在车30中。包括设备的光学部件在内的其他元件包含在打印机壳体32中。图2和图3A-3B进一步详细描述了这些部件。车30配备有脚轮36或其他车轮，并配置为安装在打印机壳体32前侧的开口34内。其他车轮可以是但不限于万向轮(Mecanum wheel)或全向轮(Omniwheel)，其允许车侧向行驶，以减少操纵车所需的空间量。当车30位于开口34内时，盖40向后滚动，从而露出粉末床12，粉末介质10的托盘和螺旋千斤顶38展开，将粉末床12和粉末介质10的托盘带到打印机壳体32内的操作位置。图3B示出了完成的装配。打印过程完成后，或车30中的粉末耗尽后，螺旋千斤顶38后移，将车30降低到脚轮36上，并展开盖40以覆盖粉末床12和粉末介质10的托盘。然后，车30离开打印机壳体32。

盖40可以具备集成的加热元件，例如电阻加热器，以便在车30从打印机壳体32取出后保持粉末床12的温度。随着打印速度的提升，打印时间与打印后冷却时间的比率降低，这意味着打印过程后的散装材料需要比打印时间更长的冷却时间。在打印过程之后，车30可以停靠到多个供应区域站中的一个，在供应区域站中，用于为车供电的电池可以进行充电，并且加热元件可以通过插座连接驱动而不是电池。通过这样的模块化设计，优选多个打印机车30可以对接到一个打印机壳体32中，从而提高整体打印吞吐量。打印机壳体32可以从位于供应区域的车池中请求下一个可用的打印机车30。打印机车30可以专用于仅使用一种类型的材料，从而减少在打印之间清洁和准备车30所需的时间。

注意的是，在上述实施例中，车30包括粉末介质10的托盘和打印机床12。然而，在其他情况下，打印机车30仅包括打印机床12，而粉末介质10的托盘(其中含有粉末介质)包含在打印机壳体32中。在一些实施例中，车30是自主或半自主车辆，并且在打印机壳体32和/或遥控器的请求和控制下执行其动作。

现在参考图4，其示出了集成多个打印机壳体32a-32n、车30a-30b和控制站60的系统50的示例，其中示出了接收和处理来自这些设备的遥测数据，并通过一个或多个网络或网络52的网络发送命令的示例。可选地，包括一个或多个客户端站72a-72m，其作为控制站60的一部分，每个客户端站通过一个或多个网络或网络70的网络可通信地耦合到遥控站60，并且在该客户端站可以查看、评估和控制打印机壳体32a-32n和车30a-30b的操作与动作。网络70的部分或全部组件可以是网络52的一部分，或者它们可以是独立的网络或网络的网络。中继器单元54可以是固定的或移动的，其示为提供打印机壳体32a和车30a到网络52的通信路径。实际上，多个中继器单元可用于容纳多个打印机壳体和车。尽管仅示出了系统50的离散数量的打印机壳体、车、客户端站和其他组件，但是实际上，系统50的实例可以包括任何数量的此类设备。同样，尽管控制站60示为单个单元，但是实际上，控制站60的功能可以分布在多个计算机系统上，例如，包括在多个物理计算设备上运行的多个虚拟机的基于云的计算机系统。因此，出于本说明书的目的，系统50的图示应该认为是说明性的，而不是对其物理组成的限制。

在本图示实施例中，系统50包括多个打印机壳体、车和控制站，以及这些单元之间的内部通信装置。打印机壳体和车可以是上述类型的，并且包括用于获取音频/视频信息以将该信息发送到控制站60的音频/视频装置(例如，照相机、麦克风等)。还包括位置传感器，例如GPS或类似单元，其用于提供有关各打印机壳体和车的位置信息。在某些情况下，车和打印机壳体位于地板上具有粘性磁带的设施内。或者，可以使用地板路径指示器的光学跟踪。打印机壳体32a-32n位于已知坐标处，车30a-30b是包括磁性导向传感器的自动导向车辆。根据控制站60或打印机壳体32a-32n中的一个的指示，车将使用其磁性导向传感器沿着地板上的磁带线与打印机壳体对接。电动机可为一个或多个脚轮提供动力，将车推进至目的地。当不在打印机壳体上使用时，车可放置在供应区域，例如，用于为电动机供电的电池进行再充电的地方。在控制站60处，一个或多个客户端站72a-72m充当接收站和呈现站，以提供关于受监控的车和打印机壳体以及在打印机壳体处执行的打印操作的数据的视图。

除了供应区域外，打印机车的另一个目的地可以是后处理站，其与打印机壳体类似，打印机车30可以停靠在后处理站上，以执行拆封、除粉、清洁打印部件和/或用粉末介质重新填充托盘。除粉站可以由技术人员手动操作，也可以完全自动化。

可在控制站60的帮助下进行重新填充。例如，在将粉末材料装入车内的托盘之前，材料容器可能标有需扫描的唯一代码。然后可将该代码提供给控制站60，并将其与每个打印车30a-30b中的材料类型和数量一起记录。在执行打印操作时，控制站跟踪各种打印机车30a-30b，记录哪些车是空的且需要重新填充，哪些车有足够的正确粉末材料来完成各种打印作业。这有助于防止打印作业从未安装正确类型和/或足够数量材料的车开始。

通常，打印机壳体32a、32b、32n、车30a-30b和控制站60之间的通信至少部分地可以是无线射频(RF)通信。例如，打印机壳体32a、32b、32n和车30a-30b的各自遥测单元可以包括RF收发器，用于向控制站60发送和接收音频/视频信息。在一些情况下，当车与打印机壳体对接时，车可配置为使用打印机壳体的遥测单元，例如使用其本地、短距离无线通信连接和/或其本地有线通信连接。

在系统50中，车30a-30b和打印机壳体32a-32n可以配置为在它们中的一些或全部之间形成无线自组织网络，例如网状网络，以经由网络52将关于各自本地环境的数据无线传输到控制站60。每个打印机壳体32a-32n和车30a-30b可与唯一标识符相关联，该唯一标识符可与相应设备发送的数据相关联，以便将该信息与控制站60处的特定设备和位置相关联。通过这种方式，来自车间的数据传输可能比依赖于来自单个单元的传输更可靠，这是由于设备之间到网络52的多个无线连接在这种拓扑中提供冗余。中继器54也可以充当一个或多个车30a-30b和/或打印机壳体32a-32n的中继站。

在控制站60内，可通信地耦合到网络52的一个或多个计算设备承载服务器62，例如HTTP服务器，以及实现根据本发明实施例的系统50的各方面的应用程序66。应用程序66可以对从打印机壳体和车(以及其他设备，例如，提供位置信息的GPS单元、提供车间音频/视频视图的遥控无人机等)接收的数据执行协调和分析，并将其存储在数据存储器68中。数据存储器68可以是专用的存储设备，或者可以是构成遥控站的计算设备可访问的基于云的存储。

应用程序66可支持应用编程接口(API)64，该应用编程接口提供对客户端站72a-72m的外部访问，用于通过服务器62访问来自打印机壳体32a-32n和车30a-30b，和/或来自远程数据存储器68的实时音频/视频馈送。在某些实施例中，诸如在客户端站72a-72m上运行的web浏览器之类的客户端应用程序可以使用诸如HTTP(超文本传输协议)或FTP(文件传输协议)之类的协议，经由API64并通过服务器62访问应用程序66。在某些实施例中，各种客户端站可以是便携式计算机或台式计算机、诸如智能电话的移动设备或诸如虚拟现实播放器的可穿戴设备。

如图5所示，本系统适用于控制和监控车间的操作。在这样的环境中，多个打印机壳体和车协调地执行各种打印操作。打印机壳体可直接或通过控制站调用车。受请求的车从备用区域分派，并且使用其磁导传感器来跟踪地板上的磁带线，以自动导航至请求的打印机壳体。在请求的打印机壳体处，车停靠，通过提升其千斤顶螺钉将粉末介质托盘和粉末床移动到位，然后开始打印操作。当车中的粉末介质耗尽时，车将与打印机壳体分离并返回备用区域，在备用区域，粉末介质将重新填满，并且其电池会重新充电。在这样的环境中，可以同时运行多个不同的打印操作。

在控制站，服务器62接收来自打印机壳体的音频/视频信息和来自车的遥测数据，并通过API64传递给应用程序66。应用程序66开始将音频/视频信息和/或遥测数据记录并存储到数据存储器68，用于存档和培训目的。此外，应用程序66将音频/视频信息和遥测数据馈送至一个或多个客户端站72a-72m，这些站的管理人员可以查看。

客户端站可配备一个或多个显示器，其中显示来自打印机壳体32a-32n和车30a-30b的信息。客户端站还配置为允许操作员控制打印过程、车和系统的其他操作方面内容。因此，已经描述了用于选择性激光烧结(SLS)的粉末床车和相关打印机壳体，并且在一个实施例中，描述了具有自主移动和与所述打印机壳体对接的装置的此类车。