具体实施方式

参考附图，其中相同的附图标记在各个视图中表示相同的元件，图1示意性地图示了用于增材制造的一种类型的合适设备10的示例，其具有改进的层控制。设备10使用树脂处理组件11，根据所示实施例，其是流延装置20。树脂处理组件11适用于并受益于用于测量沉积树脂层厚度的装置的使用。应当理解，树脂处理组件11是构造用于单层处理的设备。如本文所述，流延是单层处理。如本文所述，使用板作为树脂基材代替带(即“板铸”)也是单层处理。对于桶处理，当桶仅填充到提供单层树脂的深度时，或者当零件相对于桶和未固化树脂定位以限定单层树脂时，可以进行单层处理。

参考图3-8，所公开的技术适用于减少使用常规增材制造设备和方法发生的错误和不精确层开发的数量和幅度。如下文将更详细地描述，但在此描述是为了详述所公开的技术解决的错误，增材制造设备包括台14。现在参考图3，台14限定了表面30，在该表面上形成零件74。当提及流延装置20时，机器方向，即膜12行进的方向，用Y表示；横向方向用X表示；竖直方向用Z表示。

零件74限定表面75，通过转移位于表面75附近并由膜12支撑的树脂层110的固化部分，在该表面上添加零件的新层(下面更详细地描述)。层110限定表面77。如图4所示，无差错操作涉及表面75和表面77之间预定量的接触。预定量的接触导致层110的固化部分转移以形成零件74的新层并限定新表面75。层110的新部分移动到零件74下方以限定新表面77。这种构造如图5所示。

在考虑形成单个层时，至少有两种类型的错误是典型的。如图6所示，当台14和零件74移动到适合零件74的现有几何形状的构建位置时，层110的厚度不足以允许表面77接触表面75。在这种情况下，层110的固化部分不会转移到零件74。如图7所示，在第二种错误情况下，层110太厚，以至于当台14和零件74移动到适合零件74的现有几何形状的构建位置时，表面75实际上穿透表面77，导致零件变形并还可能损坏零件。

在考虑影响整个零件的形成的基于层的错误时，存在至少三种典型的错误。在第三种错误情况下，也如图6所示，先前层110的厚度错误导致零件74的一系列层，其中一些或全部太薄。因此，零件74没有预期的那么高。因此，当台14移动到适合预期几何形状的构建位置时，如果材料层110的厚度是和预期一样厚或更薄，表面75不接触材料层110。在第四种错误情况中，也如图7所示，先前层100的厚度错误导致了一系列层，其中一些或全部层太厚。因此，零件74比预期高，使得当台14移动到适合预期几何形状的构建位置时，表面75穿透表面77，导致零件变形或损坏。在第五种错误情况下，如图8所示，先前层100的厚度错误导致零件74比预期高得多。因此，当台14被移动到构建位置时，台14被降低到如此远以至于它“碰撞”到层110中，从而损坏零件。它还可以推动零件74穿过材料层110以接触膜12或甚至推动穿过膜12以损坏机器。如图8所示，膜12以这样的力接触零件74，使得膜12在几个位置分离，导致腹板损坏或断裂。所公开的技术通过提供用于准确地限定层110的厚度以使零件74能够被正确构造的设备和方法来解决这些错误。

应当理解，除了流延成型之外的装备的构造可以用于设备10并且可以执行下面描述的方法。那些其他构造包括不同类型的树脂处理装备，例如桶和/或板。该方法适用于较低粘度的树脂、浆状物和糊状物，以及较高粘度的树脂和/或粉末。应当理解，可以使用其他构造的装备来实施该方法。示例性设备10的基本部件包括材料沉积装置106和树脂处理组件11，其在图1中是流延设备20。流延设备20包括支撑膜或带12，以及辐射能量设备18。

流延设备20包括间隔开的辊15，柔性聚合物带或箔12在其间延伸。箔12的一部分由支撑板190从下方支撑。将为辊15和支撑板190提供合适的机械支撑件(框架、支架等-未示出)。箔12是“树脂支撑件”的示例。

支撑板190和箔12两者都是透明的或者包括透明的一个或多个部分。如本文所用，术语“透明”是指允许选定波长的辐射能量通过的材料。例如，如下所述，用于固化的辐射能量可以是紫外光或可见光谱中的激光。透明材料的非限制性示例包括聚合物、玻璃和结晶矿物，例如蓝宝石或石英。

将提供适当的装置，例如马达、致动器、反馈传感器和/或已知类型的控制器(未示出)以驱动辊15以保持箔12在辊15之间张紧并将箔12从一个辊15缠绕到另一个辊15上。

在辊15之间延伸的箔12限定第一“构建表面”24，其被示为是平面的，但也可以是弧形的(取决于支撑板的形状)。为了便于描述，第一构建表面24可以被认为平行于设备10的XY平面定向。垂直于XY平面的方向被表示为Z方向(X、Y和Z是三个相互垂直的方向)。

第一构建表面24可以被构造为“不粘”的，即，抵抗固化树脂的粘附。不粘特性可以通过诸如箔12的化学性质、其表面光洁度和/或施加的涂层的变量的组合来体现。在一个示例中，可以施加永久性或半永久性不粘涂层。合适涂层的一个非限制性示例是聚四氟乙烯(“PTFE”)。在一个示例中，第一构建表面26的全部或一部分可结合具有不粘特性的受控粗糙度或表面纹理(例如突起、凹坑、凹槽、脊等)。在一个示例中，箔22可以全部或部分地由透氧材料制成。

提供了一些用于将树脂R以大体均匀的层施加或沉积到第一构建表面24的装置。图1示意性地示出了为此目的构造的材料沉积器106。如图2所示，材料沉积器106包括贮存器182。贮存器182包括上游壁194和下游壁196以及侧壁192。上游壁194具有限定在其中的槽200以接收箔12。下游壁196限定用作箔12和树脂R的层110的出口的孔口或槽202。

继续参考图2，材料沉积器106包括第一刮刀210和第二刮刀211，当箔12在材料沉积器106下方通过时，第一刮刀210和第二刮刀211用于控制施加到箔12的树脂R的厚度。根据所示实施例，层110的厚度由刮刀确定。作为示例而非限制，其他材料沉积设备可以单独使用或与第一和第二刮刀210和211组合使用，例如：凹印辊、计量辊、基于堰的级联、直接压铸及其组合。第一刮刀210被构造为用作初始沉积层215的厚度213的总体控制。提供了调整装置212，其被构造为调整由刀片210的表面和壁192的顶部边缘限定的角度216。角度216越大，厚度213越小，即初始沉积层215越薄。调整装置212可以是螺纹螺钉组件，其被构造为伸出和缩回以影响角度216的变化。调整装置212机械连结到第一刮刀210。

第二刮刀211可移动地机械连结到下游壁196并且可以通过致动器220移动以调整并限定出口间隙202。常规已知的控制信号用于将致动器220与控制器120可控地连接。层110具有厚度214，其是树脂的表面与层110的基部之间的距离，该基部与箔12的表面接触。因此，材料层110的厚度214可以通过控制动作来调整，控制动作例如响应于来自控制器120的信号而移动刮刀211。作为示例而非限制，合适的控制信号可以是以下之一：电气的、气动的、声波的、电磁的及其组合。作为示例而非限制，其他合适的控制动作包括：改变膜12的速度、调整树脂R的粘度或其他流变特性、改变沉积材料层110的宽度，例如通过重新定位侧坝(未显示)。

继续参考图2，第一传感器224位于第二刮刀211的下游。第一传感器224被构造为确定沉积材料层110的厚度214。结果，当沉积材料层110从材料沉积器106进入并穿过构建区23(如图1所示)时，其具有厚度214。如图2所示，第一传感器224被构造为产生指示沉积材料层110的厚度214的监测信号并且将这样的信号传输到控制器120。作为示例而非限制，合适的监测信号可以是以下之一：电气的、气动的、声波的、电磁的、以及它们的组合。

控制器120被构造为接收监测信号并使用预定算法处理这样的信号以生成上面讨论的控制信号，该控制信号随后被传送到控制器220。以此方式，可根据下述方法实现对沉积材料层110的厚度214的闭环控制。应当理解，如图2所示，传感器224被构造为测量沉积材料层110中的单个点的厚度。因为沉积材料层110具有宽度，传感器224不会检测到宽度上的厚度变化。沉积材料层110的厚度在其宽度上变化的情况由以下进一步描述的实施例解决。

可选地，关于以下方法，当传感器指示层110太薄时，可以添加附加的树脂R以增加层110的厚度。附加材料可以通过位于沉积器106下游的第二沉积器(未示出)添加。进一步可选地，薄层110可以第二次通过沉积器106下方以添加附加的树脂R。

再次参考设备10的部件(其被构造为固化和限定层)，台14是限定平面表面30的结构，平面表面30能够平行于位于支撑板190上的膜12的部分的构建表面24定向。提供了一些用于相对于构建表面24平行于Z方向移动台14的装置。在图1中，这些装置被示意性地描绘为连接在台14和静止支撑结构34之间的简单致动器32，可以理解诸如气压缸、液压缸、滚珠丝杠电动致动器、线性电动致动器或三角洲(delta)驱动器的装置可用于此目的。除了使台14可移动之外或作为替代，箔12和/或支撑板190可以平行于Z方向移动。

辐射能量设备18可以包括任何装置或装置的组合，其可操作以在树脂R上以合适的图案和合适的能量水平以及其他操作特性产生和投射辐射能量，以在构建处理中固化树脂R，下面更详细地描述。

在如图1所示的一个示例性实施例中，辐射能量设备18可以包括“投影机”48，在本文中通常用于指代可操作以生成具有合适能级和其他操作特性的辐射能量图案化图像来固化树脂R的任何装置。如本文所用，术语“图案化图像”是指包括单个像素的阵列的辐射能量的投射。图案化成像装置的非限制性示例包括DLP投影机或另一数字微镜装置、2DLED阵列、2D激光阵列或光学寻址光阀。在所示示例中，投影机48包括：辐射能量源50，例如UV灯；图像形成设备52，其可操作以接收来自辐射能量源50的源束54并生成图案化图像59以投射到树脂R的表面上；以及可选的聚焦光学器件48，例如一个或多个透镜。

辐射能量源50可以包括可操作以生成具有合适能量水平和频率特性的束来固化树脂R的任何装置。在所示示例中，辐射能量源50包括UV闪光灯。

图像形成设备52可以包括一个或多个反射镜、棱镜和/或透镜，并且设置有合适的致动器，并且被布置成使得来自辐射能量源50的源束54可以转换为与树脂R的表面重合的X-Y平面中的像素化图像。在所示示例中，图像形成设备52可以是数字微镜装置。例如，投影机38可以是市售的数字光处理(“DLP”)投影机。

作为一种选择，投影机48可以结合附加装置(例如致动器、反射镜等)，附加装置被构造为选择性地移动图像形成设备52或投影机48的其他部分，具有光栅化或移动构建表面24的图案化图像59的位置的效果。换句话说，图案化图像可以从标称位置或起始位置移开。例如，这允许单个图像形成设备52覆盖更大的构建区域。用于控制(mastering)或移动来自图像形成设备52的图案化图像的装置是市售的。这种类型的图像投射在本文中可以被称为“平铺图像”。

在另一个示例性实施例中(如图17所示，与下面进一步讨论的基于桶的树脂传输系统有关)，除了其他类型的辐射能量装置之外，辐射能量设备18可以包括“扫描束设备”60，本文使用的“扫描束设备”60泛指可操作以生成具有合适能级和其他操作特性的辐射能量束来固化树脂R并以期望图案在树脂R的表面上扫描束的任何装置。在所示示例中，扫描束设备60包括辐射能量源62和束转向设备64。

辐射能量源62可以包括可操作以生成具有合适功率和其他操作特性的束来固化树脂R的任何装置。合适的辐射能量源的非限制性示例包括激光或电子束枪。

束转向设备64可以包括一个或多个反射镜、棱镜和/或透镜，并且可以设置有合适的致动器，并且布置成使得来自辐射能量源62的束66可以被聚焦到期望的斑点尺寸并转向到与树脂R的表面重合的平面中的期望位置。束66在本文中可被称为“构建束”。可以使用其他类型的扫描束设备。例如，使用多个构建束的扫描束源是已知的，其中辐射能量源本身可通过一个或多个致动器移动的扫描束源也是已知的。

设备10可以包括控制器68。图1中的控制器68是控制设备10、台14、辐射能量设备18、传送机构20、沉积器106和上述各种致动器的操作所需的硬件和软件的概括表示。例如，控制器60可以通过在一个或多个处理器上运行的软件来体现，该一个或多个处理器体现在一个或多个装置(例如可编程逻辑控制器(“PLC”)或微型计算机)中。这样的处理器可以例如通过有线或无线连接联接到传感器和操作部件。同一处理器或多个处理器可用于检索和分析传感器数据、用于统计分析和用于反馈控制。应当理解，在一些实施例中，控制器120的功能和能力在控制器68中实施。

可选地，设备10的部件可以被壳体70包围，壳体70可以用于使用气体端口72提供保护或惰性气体气氛。可选地，壳体70内的压力可以维持在大于或小于大气的期望水平。可选地，壳体70可以是温度和/或湿度控制的。可选地，可以基于诸如时间间隔、温度、湿度和/或化学物质浓度的因素来控制壳体70的通风。

树脂R包含辐射能量可固化并且能够在固化状态下将填料(如果使用的话)粘附或粘合在一起的材料。如本文所用，术语“辐射能量可固化”是指响应于特定频率和能级的辐射能量的施加而固结的任何材料。例如，树脂R可以包括已知类型的光聚合物树脂，该光聚合物树脂包含用作引发聚合反应的光引发剂化合物，使树脂从液态变为固态。替代地，树脂R可包含含有可通过施加辐射能量蒸发掉的溶剂的材料。未固化树脂R可以以固体(例如粒状)或液体形式(包括糊状物或浆状物)提供。

根据所示的流延实施例，树脂R的粘度处于更高的粘度，使得需要与刮刀或整平装置(例如台14)接触。可以根据需要选择树脂R的组成以适合特定应用。可以使用不同组成的混合物。

可以选择树脂R以具有在进一步处理(例如下面描述的烧结处理)期间脱气或烧掉的能力。

树脂R可以包含填料。填料可以与树脂R预混合。填料包含颗粒，通常将颗粒限定为“极少量的物质”。填料可包括与所选树脂R化学和物理相容的任何材料。颗粒的形状可以是规则的或不规则的，尺寸可以是均匀的或不均匀的，并且可以具有可变的纵横比。例如，颗粒可以采取粉末、小球体或细粒的形式，或者可以被成形为像小棒或纤维。

可以根据需要选择填料的组分，包括其化学和微观结构，以适合特定应用。例如，填料可以是金属的、陶瓷的、聚合物的和/或有机的。潜在填料的其他示例包括金刚石、硅和石墨。可以使用不同组分的混合物。

填料可以是“可熔的”，这意味着填料能够在施加足够的能量时固结成团。例如，可熔性是许多可用粉末(包括但不限于：聚合物、陶瓷、玻璃和金属)的特性。

可选择填料与树脂R的比例以适合特定应用。通常，可以使用任意量的填料，只要组合材料能够流动和被整平，并且有足够的树脂R在固化状态下将填料颗粒保持在一起。

现在将参考图1和图2详细描述设备10的操作的示例。应当理解，作为生产部件和使用设备10的前体，部件65被软件建模为沿着Z轴排列的平面层的堆叠。取决于所使用的固化方法的类型，每一层可被划分为像素网格。实际部件65可以被建模和/或制造为数十或数百层的堆叠。合适的软件建模处理在本领域中是已知的。

操作树脂处理组件11以在构建区23中提供新的树脂R。在材料沉积之后，设备10被定位以限定选定的层增量。层增量由沉积层的厚度和台14的操作的某种组合限定。对于流延系统20，它将是厚度214和台14的操作。对于桶系统(在下面讨论)，它将是树脂填充到的桶中的深度。例如，台14可以定位成使得新零件的上表面30或加工零件的现有表面75正好接触如图2所示的施加的树脂R，或者台14可以用于压缩和移位树脂R以明确限定层增量。层增量影响增材制造处理的速度和部件74的分辨率。层增量可以是可变的，较大的层增量用于加速部件74的不需要高准确度的部分中的处理，而在需要较高准确度的地方使用较小的层增量，以处理速度为代价。

一旦树脂R已经被施加并且层增量被限定，辐射能量设备18被用于固化如图3所示构建的部件74的二维横截面或层。

在使用投影机48的情况下，投影机48通过箔12将代表部件74的横截面的图案化图像59投射到树脂R。该处理在本文中称为“选择性”固化。

一旦第一未固化层的固化完成，台14与箔12分离，例如通过使用致动器32升高台14。本文公开的技术提供了一种用于测量和控制沉积材料(即层110)的厚度的方法和设备。

现在参考图2，当流延设备20操作时，膜12被推进通过材料沉积器106，朝向并通过构建区23。材料沉积器106中的树脂R通过膜12从贮存器198并且然后从贮存器182被拖动、流动或推动。当树脂R从贮存器198被拖动时，它通过第一刮刀210下方并限定具有厚度213的初始层215。厚度213由第一刮刀210的角度216确定。第一刮刀210的尺寸及其与贮存器182的机械关系是预定的，使得当角度216接近90°时，厚度213接近最小值。相应地，随着角度216减小，即变得小于90°，厚度213增加并最终接近最大值。角度216是使用致动器212设置的。在所示的实施例中，这是相对不经常执行的手动操作。层215的厚度213被选择为使得最终厚度214可以通过调整第二刮刀211的位置以限定间隙202的尺寸并因此限定厚度214来实现。

应当理解，第二刮刀211和膜12的构建表面24的实际相对位置应当与厚度214相关。然而，由于各种因素，包括但不限于：膜12的速度；树脂R的流变和机械性能；树脂R与形成膜12和第二刮刀211的材料之间的化学性质和由此产生的相互作用；及其组合，厚度214可能与间隙202的高度不同。

继续参考图2，传感器224操作以测量厚度214并产生指示厚度214的测量信号，并将其传送到控制器120。控制器120被构造为将由传感器224确定的厚度214与预定厚度值或“设定点”进行比较。如果需要，控制器120然后产生激活致动器220的控制信号，使得第二刮刀211的位置相对于贮存器182改变；因此，改变间隙202和厚度214的尺寸。传感器224的采样率和控制器120的增量动作的速率被确定为使得当膜12在辊15之间移动时保持对厚度214的稳定和有用的连续控制。因此，限定了具有期望厚度的区域并且构建区23中的沉积材料层110的部分维持在期望厚度。

现在参照图9，示出了包括第二传感器225的材料沉积器的替代构造。第二传感器225被构造为确定层110的厚度180。第二传感器225也连接到控制器120并且与第一传感器224类似地构造，使得控制器120从第二传感器225接收第二测量信号，该第二测量信号指示第一传感器224下游点处的厚度。如图9所示，第二传感器225直接位于第一传感器224的下游，与第一传感器224串联。因此，第二传感器提供关于层110厚度的附加数据。这种附加数据会受到诸如层110的流动或自流平和/或层110的干燥的因素的影响。应当理解，由第二传感器225针对给定位置获取的数据在时间上与第一传感器224针对该给定位置获取数据的时间间隔预定延迟。延迟量由第二传感器225距第二刮刀211的距离确定。例如，如果第二传感器255在刮刀211下游2米处并且膜12以每秒1米的速度V行进，则延迟为2秒。在此期间，特定点的厚度可能会因沉降、流出、蒸发或某些其他过程而发生变化。因此，来自第二传感器225的数据可用于确定是否发生了诸如沉降的预期过程并确认厚度是可接受的。

此外，来自第二传感器225的第二测量信号可以提供与来自第一传感器224的数据结合使用的数据，例如作为平均值。或者，如图10所示，第二传感器225可以通过控制器120以级联闭环策略控制地联接到第三刮刀217。替代地或另外地，来自传感器225的数据可用于确定材料层110的厚度的有意改变(例如，构造零件74的不同部分)已被适当地执行(具有预期的厚度)并且新层厚度将在预期时达到构建区23。

现在参考图11，示出了包括多个第一传感器224的材料沉积器106的构造。如图所示，这样的多个第一传感器224可以被构造为提供跨层110的宽度的平均厚度信息。或者，每个第一传感器224可以提供独立的厚度测量信号。这些独立信号可用于确定层110的厚度214在层110的宽度上的变化。这种信息可用于控制层110的厚度轮廓。例如，如图所示，多个第一传感器224定位成一个大体在第一点处。在所示实施例中，第一点与也称为近侧(在图11的前景中)的第一侧A间隔开，另一个在第二点处，在所示实施例中第二点通常位于层110的宽度的中心处，并且另一个在第三点处，在所示实施例中第三点通常与也称为层110的外侧(off side)(在图11的背景中)的第二侧B间隔开。多个第一传感器224所在的第一、第二和第三点限定了沿X或横向方向基本上垂直于层110的边缘的线。第一、第二和第三点分别与第一、第二和第三厚度相关联。在增材制造中通常希望层110的侧-中心-侧轮廓是平坦的。当侧-中心-侧轮廓是平坦的时，厚度214在层110的宽度上是一致的，并且第一、第二和第三厚度大致相等。应当理解，可以使用材料沉积器106来创建其他轮廓。图22-26中示出了这种轮廓的示例。更具体地，图22示出了微笑轮廓；图23示出了从较厚的一侧以大致直线向较薄的一侧倾斜的倾斜轮廓；图24显示了皱眉或帮助轮廓；图25示出了具有两个大致平坦的外边缘或道和大致平坦的中央槽的槽轮廓；图26显示了修改后的槽轮廓，其中外边缘具有高中心。应当理解，可以利用沉积器106或多个沉积器来产生几何形状的其他组合的其他轮廓。

现在参照图11-13，示出了材料沉积器106的构造，其包括传感器524，该传感器被构造为在层110的宽度上进行扫描。传感器524以与上述第一传感器224相同的方式连接到控制器220。传感器524可以被构造为提供跨层110的宽度的平均厚度或侧-中心-侧厚度轮廓，如上文关于图9中所示的多个第一传感器224所讨论的。继续参考图11-13，材料沉积器可以构造有第二致动器199，其以与致动器220相同的方式可控地连接到控制器120，如上所述。在该构造中，第一刮刀210可以侧对侧调整以控制上述的侧-中心-侧轮廓。第一点可以关于第一点目标厚度，即设定点被控制，中心可以关于第二目标厚度被控制，并且第三点可以被控制到第三目标厚度。例如，如果由相关联的第一传感器224在第一点测量的层110的厚度大于第一目标厚度，则可以操纵致动器199以使其更薄，使得测量的厚度接近第一侧目标厚度。应当理解，所有三个目标厚度可以是不同的、相同的或其他模式，例如“齿形”，其中每个目标厚度不同并且产生三个不同的一般平坦道。

在另一个实施例中，树脂处理组件11是桶系统。该实施例是关于使用桶611来描述的，桶611具有底板和壁以限定接收树脂的空间。应当理解，可以在系统中替代地使用板，以便提供底板而不是壁。通常，树脂R在与桶系统一起使用时应该是可流动的，而在使用板时则流动性较低。根据图14-17所示的实施例，树脂R优选是自流平的相对低粘度的液体。树脂R可以是具有较高粘度的液体，从而需要与台14接触以平整树脂R。

传送器21用于将新的桶611移动到构建区23中。材料沉积器56操作以将树脂R沉积到桶611中。提供传感器78以确定桶611中树脂R的厚度。如果树脂R的厚度没有达到所需的厚度，则控制器68被构造为使材料沉积器56添加附加的树脂R。如果桶611中的树脂R的厚度太大，则控制器68被构造为操作抽吸装置57以去除多余的树脂R。重复这些过程，直到桶611在所需的高度，即深度，适当地填充有树脂。对于流动性较差(较硬)的树脂，重复这些过程，直到桶611以所需高度(即深度)适当地填充有树脂，并且在所需平整度规格内处于水平(或平坦)水平。以这种方式，特定区域，即桶611内的区域被测量和校正(去除或添加材料R)直到厚度正确。这与上面指出的方法相反，其中在生成层110时对其进行校正。一旦适当填充的桶611被定位在构建区23中，暴露于辐射能量如上所述选择性地固化树脂R，并将新层接合到先前固化的层。重复准备桶611、增加层、选择性固化和卸载桶611的这个循环，直到完成整个部件74。

现在参考图18，示出了包括多个沉积器的设备10的替代构造。在这方面，第一沉积器106；第二沉积器106'；和第三沉积器106”在膜12上彼此相邻定位。多个沉积器被构造为沉积三个间隔开的沉积材料道：第一道110、第二道110'和第三道110”。如图19所示，所有三个道110、110'和110"都具有相同的厚度。应当理解，三个道110、110'和110"具有相同的材料(树脂R)，但可选地道110、110'和110"可以由不同的材料形成。

现在参考图20，示出了增材制造设备310的替代实施例，其中提供了第一材料沉积器306、第二材料沉积器406和第三材料沉积器506。第一、第二和第三材料沉积器306、406和506基本上类似于上述材料106并且可以从其描述中理解。每个材料沉积器306、406和506被构造为以预定厚度将树脂R沉积到移动带312上。或者，每个沉积器306、406和506可以包括不同的树脂R，因此可以使用多种材料来构建零件74。

随着带312移动，沉积器306、406和506操作以排出树脂R。以此方式，产生具有第一道厚度的第一道308、具有第二道厚度的第二道408和具有第三道厚度的第三道508。如图20所示，道308、408和508接触并共同限定层310。可选地，道308、408和508中的一个或多个可以间隔开。可以通过定位沉积器308、408和508或通过利用沉积器控制沉积材料的宽度来实现间距。因此，可以随时间控制道308、408和508的间距。

在图20所示的实施例中，三个道中的每一个从侧到侧大致是平坦的，并且第一道厚度、第二道厚度和第三道厚度相对于相同的设定点被控制，使得所有三个厚度基本相等。应当理解，道308、408和508的厚度可以彼此不同，使得所有三个都不同或者三个中的一个与另外两个不同。还应当理解的是，设定点可以变化，使得道308、408和508的厚度随时间变化。

后续厚度传感器325位于沉积器306的下游并且被构造为测量第一道308的中心线309上的第一道308中的树脂R厚度。后续厚度传感器325被构造为向控制器68提供指示沿中心线309的厚度的信号。传感器325产生的信号可用于直接控制材料沉积器306沉积的材料量或用于确认。传感器325的间距和沉积器306下游的膜312的速度确定了被测材料被沉积的时刻和测量时刻之间的预定时间段。应当理解，可以跨层310或在道308、408和508中的任何一个或多个内使用多个后续传感器。应当理解，如图20所示，沉积器306、沉积器406和沉积器506被定位成使得它们各自在跨膜312的大约相同的位置处排出树脂。

如图21所示，在另一个替代实施例中，提供了沉积器706、沉积器806和沉积器906。沉积器706、806和906被构造为分别将层708、808和908沉积到膜712上并且可以从沉积器306、406和506的描述在结构上和操作上理解。应当理解，沉积器706被构造为沉积树脂，该树脂包括更上游的道708，即早于道808的道708。此外，沉积器806被构造为在更上游，即早于道908沉积包括道808的树脂。沉积器706、806和906的这种间隔可以允许容纳与相邻沉积器相关联的机械结构。这种间隔还可以允许在相邻道708、808和908中调节树脂R的机械和流变特性。同样，应当理解相邻道708、808和908可由相同树脂或不同树脂构成。

现在参考图26-29，提供了替代实施例，其被构造为在构建层内产生多个厚度以精确地产生悬垂物、内部空隙和其他几何形状。由于透印现象，这样的几何形状通常难以使用传统的增材制造方法来创建。因此，下面公开了一种使用增材制造来操作3D打印机的制造方法，其中构建样式允许在层内创建多个厚度。

与现有技术的方法相比，所公开的方法的优点包括提高的生产率、产生更脆弱特征的能力、产生空隙的能力以及更高的精度。所公开的方法应提供以正确厚度产生的层，使得层更清洁且不会发生透印，因为没有沉积过多的树脂。所公开的方法相对于现有技术的另一个优点在于，现有技术经常使新产生的空隙充满未固化材料。任何在加工中或打印后清洁步骤期间未被或不能被去除的未固化材料在后处理期间被固化到零件中(因此，部分或完全填充空隙)。所公开的方法创建具有很少或没有夹带的未固化材料或树脂R的内部特征，并因此创建将在后处理中幸存的特征。

应当注意，本方法的一个特征是所有层同时打印并且在同一平面中，即，在膜12的表面24上具有它们的基部。

具有限定在其中的空隙的零件可以根据以下方法制造。应当理解，空隙可以是通过零件的通道，零件具有开口端、封闭腔、仅在一侧或两侧平衡的部分封闭腔，即悬垂物，或其他复杂的几何形状。

这样的零件可以通过堆叠具有成形的或以其他方式不平坦的轮廓的一层或多层来产生。这种成形层可以散布有常规的平坦层。

例如，图28中以立体图示出的加工零件由五个U形构建层79形成，该构建层79形成在具有大体均匀厚度的初始构建层上。加工零件74限定了成品零件74”。应当理解，可选地，可以将常规清洁和精加工步骤应用于加工零件74以产生成品零件74”。

优选地，加工零件74利用U形层310形成，该U形层310如图25中所示被构造为具有方形外道308和508。这种精确沉积的成形层允许在不透印的情况下形成零件。因为图25所示的层310没有多余的树脂，所以不可能有透印错误。换言之，层310的轮廓大体与成品零件的所得构建层的轮廓相匹配。

然而，应当理解，在其中具有腔的类似零件可以利用堆叠成形层形成，其中沉积层的轮廓与成品构建层形状不匹配。如上所述，台14可用于以台14的表面30接触沉积层110并限定其最上表面的方式接触沉积层。例如，图26示出了具有两个外脊708和908的成形层710。根据本方法，可利用成形层710来制造图28中所示的零件74。如图27所示，提供了通过移动工作表面75以接触沉积的未固化树脂层710并使其变形来限定最终未固化层形状的初始步骤。该步骤用于近似精确沉积的U形通道，如图25所示。

在这点上，图26的未固化树脂层710包括由尖峰的第一和第二外道708和908界定的大致平坦的中心道808。选择外道708和908的峰的形状和尺寸以符合构建风格并考虑外道708和908通过与台14的表面30接触而产生的变形，以限定如图28所示的所需的U形层中的一个的近似。由于成形外脊708、908所需的机械变形过程，应当理解，一些未固化的树脂79'可能留在通道79内。这种未固化的树脂79'可以通过各种传统的清洁处理，例如化学冲洗来去除。清洁步骤可以在工作过程零件74上进行或作为精加工处理的一部分进行，以生产图29中所示的成品零件74"。虽然在固化之前对沉积层进行机械变形的步骤可以产生所需的成品形状，但它也可能产生一些浪费和可能的透印伪影。

上述替代实施例提供了一种使用用于增材制造的设备来生产包括空隙的三维零件的方法。如本文所用，术语空隙是指具有各种厚度的未固化树脂层限定的构建层内的空间。在这方面，限定具有空隙的构建层的未固化树脂层具有至少一个“较薄”区域。该方法可以从以下步骤列表中更好地理解：A)沉积未固化的树脂层，该树脂层限定了间隔开一定厚度的树脂表面和树脂基部，并且其中未固化的树脂层包括多个厚度，使得第一未固化层轮廓被限定；B)固化树脂层以形成作为零件的组成部分的构建层；C)其中构建层具有限定至少一部分空隙的构建层轮廓；和D)重复沉积和固化步骤以产生包括多个构建层并且包括空隙并且空隙具有预定几何形状的零件。

根据替代实施例，提供以下步骤以产生具有空隙的零件，其中沉积层通过与机械成形器(例如台14)接触而成形。替代实施例方法的步骤是：E)将树脂表面的至少一部分与工作表面接触；F)在接触步骤期间改变第一未固化层轮廓以限定第二未固化层轮廓；G)清洁零件上的残留的未固化树脂；和H)去除不需要的固化树脂以限定最终零件形状。

上文已经描述了用于增材制造的方法和设备。本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或处理的所有步骤可以以任何组合方式组合，除非组合中至少一些这样的特征和/或步骤是相互排斥的。

除非另有明确说明，否则在本说明书(包括任何随附的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以被用于相同、等效或相似目的的替代特征替换。因此，除非另有明确说明，所公开的每个特征仅是等效或相似特征的一般系列的一个示例。

本发明不限于前述实施例的细节。本发明扩展到本说明书(包括任何随附的权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖的一个或任何新颖的组合，或如此披露的任何方法或处理的步骤的任何新颖的一个或任何新颖的组合。

本发明的附加方面由以下编号的条项提供：

1.一种增材制造设备，包括：构建表面，构建表面的至少一部分是透明的；第一材料沉积器，第一材料沉积器能够操作以沉积可固化树脂，从而在构建表面上形成沉积树脂层；台，所述台面向构建表面定位并且被构造为保持树脂的一个或多个固化层的堆叠布置；一个或多个致动器，一个或多个致动器能够操作以改变构建表面和台的相对位置；辐射能量设备，辐射能量设备定位在构建板附近，与台相对，并且能够操作以通过构建板以预定图案在树脂上产生并投射辐射能量；和第一感测装置，第一感测装置被构造为测量沉积树脂层的厚度，其中至少一个第一感测装置被构造为产生指示沉积树脂层的厚度的信号。

2.根据前述条项中任一项所述的增材制造设备，包括：第一厚度调整机构，第一厚度调整机构被构造为响应信号调整沉积树脂层的厚度。

3.根据前述条项中任一项所述的增材制造设备，其中第一厚度调整机构是以下之一：抽吸装置和刮刀。

4.根据前述条项中任一项所述的增材制造设备，包括第二厚度调整机构。

5.根据前述条项中任一项所述的增材制造设备，其中第二厚度调整机构定位在第一厚度调整机构的下游并与第一厚度调整机构串联。

6.根据权利要求2所述的增材制造设备，其中第一感测装置位于第一厚度调整机构的下游。

7.根据前述条项中任一项所述的增材制造设备，其中第一感测装置位于第二厚度调整机构的上游。

8.根据前述条项中任一项所述的增材制造设备，其中第二厚度调整机构位于第二感测装置的上游，第二感测装置被构造为测量沉积树脂层的厚度。

9.根据前述条项中任一项所述的增材制造设备，其中存在第一感测装置和第二感测装置以及位于第二感测装置下游的第二厚度调整机构。

10.根据前述条项中任一项所述的增材制造设备，其中厚度调整机构被构造为跨沉积层的宽度调整沉积层的厚度，使得厚度保持近似等于厚度目标。

11.根据前述条项中任一项所述的增材制造设备，其中沉积层具有第一厚度目标和第二厚度目标，并且第一厚度目标不同于第二厚度目标。

12.根据前述条项中任一项所述的增材制造设备，其中厚度调整机构被构造为基于至少一个信号而被致动，至少一个信号指示位于跨沉积层的宽度的多个点处的沉积层的厚度。

13.根据前述条项中任一项所述的增材制造设备，其中多个点限定大体垂直于沉积层的侧而定向的线。

14.一种使用增材制造设备逐层生产部件的方法，包括以下步骤:通过以下步骤将辐射能量可固化的树脂层的厚度保持在预定厚度：使用第一材料沉积器来沉积树脂以在构建表面上形成沉积树脂层，构建表面的至少一部分是透明的；感测沉积树脂层的厚度；调整沉积树脂层的厚度以限定具有预定厚度的沉积层的区域；将具有预定厚度的沉积层的区域定位在构建区中；执行构建循环，包括以下步骤：相对于构建表面定位台，以便在沉积树脂层中限定层增量；使用以特定图案施加辐射能量来选择性地固化树脂，从而限定部件的横截面层的几何形状；相对分开地移动构建表面和台以将部件与构建表面分离；以及对多个层重复保持厚度和执行构建循环的步骤，直到部件完成。

15.根据前述条项中任一项所述的方法，其中定位沉积层的区域的步骤包括使沉积层的具有小于预定厚度的厚度的另一区域通过构建区的步骤。

16.根据前述条项中任一项所述的方法，进一步包括以下步骤：使用第一厚度调整机构，该第一厚度调整机构被构造为响应于在调整厚度步骤中感测到的厚度来调整沉积树脂层的厚度。

17.根据前述条项中任一项所述的方法，其中增材制造设备包括第二厚度调整机构。

18.根据前述条项中任一项所述的方法，其中第二厚度调整机构定位在第一厚度调整机构的下游并且与第一厚度调整机构串联。

19.根据前述条项中任一项所述的方法，进一步包括利用位于第一厚度调整机构下游的第一感测装置测量厚度的步骤。

20.根据前述条项中任一项所述的方法，进一步包括利用第二装置来测量沉积层的厚度的步骤，其中第二厚度调整机构位于第二感测装置的上游。

21.根据前述条项中任一项所述的方法，进一步包括在树脂R被沉积之后监测树脂R的厚度达预定时间的步骤。

22.根据前述条项中任一项所述的方法，进一步包括在树脂层被沉积之后利用第二感测装置确定沉积树脂层的厚度达预定时间的步骤。

23.根据前述条项中任一项所述的方法，其中厚度调整装置被构造为跨沉积层的宽度调整沉积层的厚度。

24.根据前述条项中任一项所述的方法，其中厚度调整装置基于至少一个信号而被致动，至少一个信号指示跨沉积层的宽度定位的多个点处的沉积层的厚度。

25.一种使用用于增材制造的设备来生产包括空隙的三维零件的方法，该方法包括以下步骤：沉积未固化的树脂层，未固化的树脂层限定间隔开一定厚度的树脂表面和树脂基部，并且其中未固化的树脂层包括多个厚度，从而限定第一未固化层轮廓；固化树脂层以创建构建层，构建层是零件的组成部分；并且其中构建层具有限定至少一部分空隙的构建层轮廓。

26.根据前述条项中任一项所述的方法，其中第一未固化层轮廓与构建层轮廓基本相同。

27.根据前述条项中任一项所述的方法，其中构建层的尺寸由通过沉积步骤产生的未固化树脂层的尺寸限定。

28.根据前述条项中任一项所述的方法，进一步包括重复沉积和固化步骤以产生包括多个构建层并且包括空隙并且空隙具有预定几何形状的零件的步骤。

29.根据前述条项中任一项所述的方法，其中预定几何形状可包括以下之一的至少一部分：悬垂物、内部空隙、包括定位在其中的结构的内部空隙、以及它们的组合。

30.根据前述条项中任一项所述的方法，其中未固化树脂层被定位成使得其具有x轴、y轴和z轴，并且第一轮廓大体垂直于x轴定向。

31.根据前述条项中任一项所述的方法，其中未固化树脂层被定位成使得其具有x轴、y轴和z轴，并且第一轮廓大体垂直于y轴定向。

32.根据前述条项中任一项所述的方法，进一步包括沉积未固化树脂层以使得在未固化树脂层内限定多个道的步骤。

33.根据前述条项中任一项所述的方法，进一步包括沉积多个道以使得至少两个道具有不同的厚度的步骤。

34.根据前述条项中任一项所述的方法，进一步包括沉积多个道以使得至少两个道具有基本相似的厚度的步骤。

35.根据前述条项中任一项所述的方法，进一步包括以下步骤：在具有基本相似厚度的两个道之间沉积附加道，使得附加道的厚度不同于具有基本相似的厚度的两条线的厚度内的厚度。

36.根据前述条项中任一项所述的方法，其中附加道比具有基本相似厚度的两个道的至少一部分更薄。

37.根据前述条项中任一项所述的方法，进一步包括如下步骤：使树脂表面的至少一部分与工作表面接触；和

在接触步骤期间改变第一未固化层轮廓以限定第二未固化层轮廓。

38.根据前述条项中任一项所述的方法，其中第二未固化层轮廓与构建层轮廓基本相同。

39.根据前述条项中任一项所述的方法，进一步包括从零件清洁残留的未固化树脂的步骤。

40.根据前述条项中任一项所述的方法，进一步包括去除不需要的固化树脂以限定最终零件形状的步骤。

41.根据前述条项中任一项所述的方法，进一步包括通过将树脂层的不同部分暴露于不同量的辐射来固化的步骤。

42.根据前述条项中任一项所述的方法，进一步包括重复沉积和固化步骤以形成进一步限定空隙的至少一个附加构建层的步骤。