[0001] 本发明涉及生成在增材制造中使用的工具路径数据。

[0002] 增材制造(例如，3D打印)通常通过材料的选择性沉积或凝固来进行。材料的选择性沉积或凝固通常在3D空间内的多个构建层中进行。构建层可为2D平面或3D表面。在这些布置中，待制造对象的设计数据典型地以体积表示提供，例如STL(立体平版印刷)，且接着被划分成对应于所考虑的增材制造设备的构建层的切片。切片典型地由封闭轮廓限定。接着针对每个构建层生成包括例如呈光栅图案的点或线的工具路径数据以便填充封闭轮廓内的区域。然后，每个构建层的工具路径数据之后是增材制造设备的工具(例如，激光器)以便选择性地沉积或凝固材料，以便制造对象。这典型地包括使材料的沉积或凝固的点沿着一个或多个工具路径移动。沉积或凝固典型地沿着一个或多个工具路径从一点调制到另一点(例如，激光器在特定点处操作，接着关闭，接着被移动到下一点，且接着再次操作)，或沿着一个或多个工具路径中的每一个是连续的(例如，激光器沿着每个工具路径连续地操作)。

[0003] 增材制造具有以下优点：能够使用相同制造设备但利用不同工具路径数据产生各种不同物理对象。增材制造还具有以下优点：能够产生复杂对象，所述复杂对象在使用更常规的制造工艺时非常难以产生、或在一些情况下不可能产生，所述更常规的制造工艺例如减色、成形或浇铸工艺。因此强烈希望增材制造在与更常规的制造工艺相比时产生具有类似的、或在一些情况下更好的材料和/或结构性质的物理对象。

[0004] 然而，生成在增材制造中使用的工具路径数据的现有过程通常计算强度极大，特别是对于具有复杂结构特征的对象。此外，生成在增材制造中使用的工具路径数据的现有过程通常无法利用所考虑的增材制造设备的全分辨率。此外，生成在增材制造中使用的工具路径数据的现有过程通常产生工具路径数据，这对于增材制造设备的实施是耗时的，且与更常规的制造工艺相比时产生具有较差的材料和/或结构性质的物理对象。

[0005] 因此，申请人相信在生成在增材制造中使用的工具路径数据方面留有改进余地。

[0184] 图1示出生成在增材制造中使用的工具路径数据和使用工具路径数据制造物理对象的常规方法。

[0185] 方法100在步骤102处开始。在步骤102中，使用常规CAD(计算机辅助设计)软件根据设计概念形成对象设计数据。对象设计数据可包括对象的体积表示，所述体积表示包括形成对象的多边形的顶点。因此，在步骤104中，修改和定向对象设计数据以实现增材制造，且在增材制造必要时使用例如常规CAD软件或Materialise Magics等软件添加支持。接着，在步骤106中，使用用于增材制造设备的通用软件或专用软件从由对象设计数据导出的封闭轮廓生成工具路径数据。可使用工具路径点的光栅图案导出工具路径数据。接着，在步骤108中，数据库提供有待用于增材制造的材料特有的增材制造参数，例如激光功率。接着，在步骤110中，增材制造设备解译工具路径数据且使用正使用的材料的经指定增材制造参数构建对象。

[0186] 图2示出根据本发明的实施例的生成在增材制造中使用的工具路径数据和使用工具路径数据制造物理对象的方法。

[0187] 方法200在步骤202处开始。在步骤202中，再次使用常规CAD软件根据设计概念形成对象设计数据。对象设计数据可包括对象的体积表示，所述体积表示包括形成对象的多边形的顶点。因此，在步骤204中，修改和定向用于任何填充几何结构的对象设计数据以实现增材制造，且在增材制造必要时使用例如常规CAD软件或Materialise Magics等软件添加支持。接着，在步骤206中，使用用于增材制造设备的通用软件或专用软件从由针对任何填充几何结构的对象设计数据导出的封闭轮廓生成工具路径数据。可使用工具路径点的光栅图案导出工具路径数据。

[0188] 还在此实施例中，在步骤212中，使用合适的软件将用于任何非填充几何结构的对象设计数据自动转换成包括参数表示的对象设计数据，所述合适的软件例如用于其它常规CAD软件的插件。参数表示限定具有指定厚度的非填充几何结构的线和/或表面。接着，在步骤214中，使用合适的软件从用于非填充几何结构的经转换对象设计数据自动生成工具路径数据。以下将参考图3、4、5和6更详细地描述此步骤。而且，在步骤216中，使用合适的软件从用于任何填充几何结构的对象设计数据的封闭轮廓自动生成工具路径数据且将其重新配置成减少工具路径行进距离和行进时间。以下将参考图7和8更详细地描述此步骤。接着，在步骤208中，数据库基于对象内的结构特征以及有待用于增材制造的材料的几何结构而提供增材制造参数，例如激光功率。以下将参考图9和10更详细地描述此步骤。接着，在步骤218中，合并各组工具路径数据。接着，在步骤210中，增材制造设备解译经合并工具路径数据且使用所述对象的结构特征以及正使用的材料的几何结构的经指定增材制造参数构建对象。以下将参考图11、12、13、14、15和16更详细地描述可使用图2的方法200制造的各种对象。

[0189] 图3说明根据本发明的实施例的从线生成工具路径数据的方法。

[0190] 方法300在阶段1处开始。在此实施例中，对象在对象设计数据中由第一线304和第二线306表示。第一线304和第二线306相对于用于增材制造设备的多个构建层302示出，所述增材制造设备将用于制造对象。在此实施例中，第一线304和第二线306具有指定厚度，所述指定厚度等于增材制造设备可利用单个工具路径产生的最小厚度。第一线304具有第一末端节点308和第二末端节点310。第二线306具有类似末端节点，所述类似末端节点在图中未标记。

[0191] 接着，在阶段2中，使线的末端节点向上或向下移动到其最近构建层以生成末端节点层点。例如，使第一线304的末端节点310移动到最近构建层为止以生成末端节点层点312。

[0192] 接着，在阶段3中，通过确定线与构建层之间的相交层点而使线离散化。例如，确定第一线与构建层之间的相交层点314。还确定其它相交层点但在图中未标记。

[0193] 接着，在阶段4中，将末端层点和相交层点向下投射到下方的构建层上的经投射层点。例如，将末端节点层点312向下投射到下方的层上的经投射层点316。还确定其它经投射层点但在图中未标记。接着连接构建层内的层点以提供构建层的工具路径数据。例如，将相交层点314连接到经投射层点316以提供工具路径318。还确定其它工具路径但在图中未标记。

[0194] 因此，图3的方法300提供一种生成工具路径数据的替代方式，即，除了直接从对象的体积表示生成封闭轮廓外。生成工具路径数据的此过程可能计算强度不太大。所得工具路径数据还可更接近有待用于制成对象的特定增材制造设备的分辨率，就由所述增材制造设备使用的构建层的厚度而言和就可由所述增材制造设备使用单一工具路径线实现的材料的厚度而言两者。工具路径数据还可便于增材制造设备更快实施且当与现有增材制造布置相比时产生具有更精细细节和/或优质材料和/或结构性质的对象。在实施例中，已实现<500微米、且甚至100微米的可行的结构特征厚度。

[0195] 尽管图3的方法300涉及提供一维工具路径的二维线，但将了解，线将大体上以三维限定和处理且因此工具路径线将大体上以其相应构建层的二维限定。

[0196] 图4说明根据本发明的实施例的从表面生成工具路径数据的方法。

[0197] 方法400在阶段1处开始。在此实施例中，对象在对象设计数据中由表面404表示。表面404相对于用于增材制造设备的多个构建层402示出，所述增材制造设备将用于制造对象。在此实施例中，表面404具有指定厚度，所述指定厚度等于增材制造设备可利用单个工具路径产生的最小厚度。

[0198] 接着，在阶段2中，使表面的末端节点406向上或向下移动到其最近构建层。还移动其它末端阶段但在图中未标记。

[0199] 接着，在阶段3中，将表面404切片以生成层线，例如层线408。还生成其它层线但在图中未标记。

[0200] 接着，在阶段4中，将层线向下投射到下方的构建层上的经投射层线。例如，从上方的构建层中的层线导出经投射层线410。还投射其它层线但在图中未标记。还在层线之间导出其它经内插层线。例如，在层线408与410之间导出经内插层线412。还生成其它经内插层线但在图中未标记。接着提供层线和任何经内插层线作为工具路径数据。或者，层线408和410可用于限定封闭轮廓，所述封闭轮廓接着可填充有工具路径。

[0201] 因此，图4的方法400再次提供一种生成工具路径数据的替代方式，即，除了直接从对象的体积表示生成封闭轮廓外。再次，生成工具路径数据的此过程可能计算强度不太大。所得工具路径数据还可更接近有待用于制成对象的特定增材制造设备的分辨率，就由所述增材制造设备使用的构建层的厚度而言和就可由所述增材制造设备使用单一工具路径线实现的材料的厚度而言两者。工具路径数据还可便于增材制造设备更快实施且当与现有增材制造布置相比时产生具有更精细细节和/或优质材料和/或结构性质的对象。如上文所论述，在实施例中，已实现<500微米、且甚至100微米的可行的结构特征厚度。

[0202] 图5说明根据本发明的实施例的从表面生成工具路径数据的其它方法。

[0203] 如所示，方法500在阶段1处开始。在此实施例中，对象在对象设计数据中由表面502表示。

[0204] 接着，在阶段2中，通过使表面502在基本上与表面502正交且基本上平行于用于增材制造设备的水平构建层(未示出)的第一方向上偏置或变厚而生成第一变厚表面的第一偏置面504，所述增材制造设备将用于制造对象。还通过使表面502在基本上与表面502正交且基本上平行于构建层的第二方向上偏置或变厚而生成第二变厚表面的第二偏置面506。在此实例中，所使用的偏置既大于或基本上等于可由特定增材制造设备使用单一工具路径线实现的材料的厚度，又大于或基本上等于构建层的厚度。

[0205] 接着，在阶段3中，在构建层处将表面502切片以生成多条相交层线，在构建层处将第一偏置面504切片以生成多条第一偏置面层线，且在构建层处将第二偏置面506切片以生成多条第二偏置面层线。用于表面502的多条相交层线以及第一变厚表面的多条第一偏置面层线在相应构建层内形成多个第一封闭轮廓508的部分。类似地，用于表面502的多条相交层线以及第二变厚表面的多条第二偏置面层线在相应构建层内形成多个第二封闭轮廓510的部分。

[0206] 接着，在阶段4A中，将阶段3的多个第二封闭轮廓510向下投射以在下方的构建层上生成多个经投射第二封闭轮廓512。这样做的话，多个经投射第二封闭轮廓512中的一个或多个与下方的构建层上的多个第一封闭轮廓508中的一个或多个重叠。接着使用布尔交集从多个经投射第二封闭轮廓512与多个第一封闭轮廓508的任何重叠部分生成第一组一个或多个经组合封闭轮廓。

[0207] 而且，在阶段4B中，将阶段3的多个第一封闭轮廓508向下投射以在下方的构建层上生成多个经投射第一封闭轮廓514。这样做的话，多个经投射第一封闭轮廓514中的一个或多个与下方的构建层上的多个第二封闭轮廓510中的一个或多个重叠。接着使用布尔交集从多个经投射第一封闭轮廓514与多个第二封闭轮廓510的任何重叠部分生成第二组一个或多个经组合封闭轮廓。

[0208] 接着，在阶段5中，将第一和第二组经组合封闭轮廓合并以得到一组经合并经组合封闭轮廓516。如将了解，一组经合并经组合封闭轮廓516包括由以下各项形成的构建层的封闭轮廓的至少一个实例：i)已经位于构建层内的表面502的层线；和ii)通过将表面502的层线投射到所述构建层上生成的经投射层线。一组经合并经组合封闭轮廓516接着用作工具路径和/或接着填充有工具路径。

[0209] 因此，图5的方法500再次提供一种生成工具路径数据的替代方式，即，除了直接从对象的体积表示生成封闭轮廓外。再次，生成工具路径数据的此过程可能计算强度不太大。所得工具路径数据还可更接近有待用于制成对象的特定增材制造设备的分辨率，就由所述增材制造设备使用的构建层的厚度而言和就可由所述增材制造设备使用单一工具路径线实现的材料的厚度而言两者。工具路径数据还可便于增材制造设备更快实施且当与现有增材制造布置相比时产生具有更精细细节和/或优质材料和/或结构性质的对象。如上文所论述，在实施例中，已实现<500微米、且甚至100微米的可行的结构特征厚度。

[0210] 图6说明根据本发明的实施例的从相交线生成工具路径数据的方法。

[0211] 方法600在阶段1处开始。在此实施例中，对象在对象设计数据中由四条相交线表示，包含第一线604和第二线606。第三和第四线被示出但在图中未标记。线相对于用于增材制造设备的多个构建层602示出，所述增材制造设备将用于制造对象。

[0212] 在此实施例中，线具有指定厚度，所述指定厚度基本上等于增材制造设备可利用单个工具路径产生的最大厚度的三倍。因此，在阶段2中，围绕每条线设置呈基本上圆柱形表面形式的一组体积包围表面。例如，围绕第一线604设置第一组三个基本上圆柱形表面608且围绕第二线606设置第二组三个基本上圆柱形表面610。提供其它组基本上圆柱形表面但在图中未标记。在此实施例中，每组的基本上圆柱形表面之间的间隔基本上等于增材制造设备可利用单个工具路径产生的厚度。

[0213] 接着，在阶段3中，生成遵循基本上圆柱形表面与构建层的交集的同心封闭轮廓。例如，提供用于第一线604的第一组三个基本上圆柱形表面608的第一组三个同心封闭轮廓
612，且提供用于第二线606的第二组三个基本上圆柱形表面610的第二组三个同心封闭轮廓614。提供其它组同心封闭轮廓但在图中未标记。

[0214] 接着，在阶段4中，从重叠的对应封闭轮廓的非重叠部分生成经组合封闭轮廓，例如经组合封闭轮廓616。

[0215] 在此实施例中，每组的封闭轮廓之间的间隔基本上等于增材制造设备可利用单个工具路径产生的厚度。封闭轮廓接着可用作构建层的工具路径。然而，在其它实施例中，可能有必要在封闭轮廓内提供其它工具路径。

[0216] 因此，图6的方法600提供一种从用于由线表示的对象的对象设计数据生成工具路径数据的方式，所述线表示具有比可通过特定增材制造设备使用单一工具路径线实现的固体材料的厚度更大的厚度的结构。

[0217] 图7说明根据本发明的实施例的生成和重新配置工具路径数据的方法。

[0218] 方法700在阶段1中开始，其示出表示特定构建层702的对象的线704的平面视图。接着，在阶段2中，提供构建层702的包括八个工具路径的工具路径数据704。工具路径次序由数字1到8指示。利用此工具路径次序，从每个工具路径的末端到下一工具路径的起点存在显著浪费的工具行进。接着，在阶段3中，自动重新配置工具路径次序以减少工具路径行进。在实施例中，可通过沿着工具路径行走以及基于一组试探法修改工具路径而重新配置工具路径。利用此重新配置的工具路径次序，从每个工具路径的末端到下一工具路径的起点没有浪费的工具行进。

[0219] 因此，图7的方法提供一种生成工具路径数据的方式，其当与现有增材制造布置相比时可便于增材制造设备更快地实施。在实施例中，可实现大约快10倍的制造时间。

[0220] 图8说明根据本发明的实施例的生成和重新配置工具路径数据的另一方法。

[0221] 方法800在阶段1中开始，其以平面视图示出用于特定构建层的对象的结构特征的外轮廓802。在阶段1中，使用统计分布基于2D泊松分布将轮廓802填充有工具路径点804，所述2D泊松分布基于轮廓802的几何结构而变化。接着，在阶段2中，将工具路径工具路径点804连同单个工具路径806连接在一起。在其它实施例中，多个相应工具路径可由贪婪的或协同的算法代理连接在一起。

[0222] 在任一情况下，使用递归的最近邻近过程将工具路径点连接在一起，其中第一工具路径点连接到第二未连接工具路径点，所述第二未连接工具路径点基于从第一工具路径点与第二工具路径点的欧几里得距离被确定为第一工具路径点的最近邻近。接着将第二工具路径点连接到基于成本值确定为第二工具路径点的最近邻近的第三未连接工具路径点，所述成本值包括从第二工具路径点到第三工具路径点的欧几里得距离的加权和以及从第二工具路径点到第三工具路径点的连接与从第一工具路径点到第二工具路径点的先前连接之间的转向角。欧几里得距离和转向角的相对权重基于所考虑的工具的动态移动能力进行选择，其中当工具更难以在使用中重新定向时向角赋予更大权重。接着重复此最近邻近过程，直到所有工具路径点连接在一起为止。在其它实施例中，最近邻近还可或实际上基于工具路径点之间的最短Dubins路径进行选择。

[0223] 接着，在阶段3中，可通过使用最近邻近排序对工具路径的线和折线进行空间排序而重新配置工具路径806。在实施例中，可通过沿着工具路径行走以及基于一组试探法修改工具路径而重新配置工具路径。接着，在阶段4中，通过移除工具路径的线与折线之间的重叠部分进一步重新配置工具路径。利用此经重新配置工具路径数据，减少了工具路径数据的工具行进和行进时间。

[0224] 因此，图8的方法800提供一种生成封闭轮廓的工具路径数据的方式，其当与现有增材制造布置相比时可便于增材制造设备更快地实施。如上文所论述，在实施例中，可实现大约快10倍的制造时间。

[0225] 图9示出根据本发明的实施例的当生成工具路径数据时可加以考虑的结构特征的几何性质。

[0226] 图9示出对象的结构特征904的一组几何性质900。在此实施例中，结构特征904包括撑杆。几何性质900包含结构特征904的长度L、结构特征904的厚度T、结构特征904的纵向轴线与构建层902的平面进行的角α、以及将邻近于结构特征904的凝固材料906的体积V。还可对构建层厚度，或相反地，构建层分辨率，以及材料的类型加以考虑。

[0227] 图10说明根据本发明的实施例的基于结构特征的几何结构生成工具路径数据的方法。

[0228] 方法1000在阶段1中开始，其以平面视图示出特定构建层1009的对象的既定几何结构1004。接着，在阶段2中，识别结构特征。这些结构特征包含交集1006、末端1008和相对变厚部分1010。接着，在阶段3中，基于结构特征的几何结构选择增材制造参数。在此实施例中，增材制造参数影响通过使沿着工具路径递送到材料的能量的量凝结而沿着工具路径凝固的材料的量。具体地，在此实施例中，工具路径点的空间频率在相对变厚部分1010的区域1012中增加。接着，在阶段4中，基于结构特征的几何结构生成工具路径。

[0229] 在此实施例中，使用存储所考虑的材料的对应厚度的空间频率的数据库选择空间频率。可根据需要选择其它参数，例如激光功率、激光临时切换频率、激光光点尺寸、激光停留时间、激光速度等。经选择参数还可基于其它几何性质，如图8所示。例如，在此实施例中，与构建层的更大角和更大邻近经凝固体积将导致选择递送更多凝固能量的参数，原因是在构建过程期间在下方的构建层中将存在具有更大导热率的更大量的下层基本上固体材料。

[0230] 因此，图10的方法1000提供一种生成工具路径数据的方式，所述工具路径数据指定更适合于对象的结构特征的几何结构的增材制造参数。这可允许增材制造设备当与现有增材制造布置相比时实施和产生具有更精细细节和/或优质材料和/或结构性质的对象。如上文所论述，在实施例中，已实现<500微米、且甚至100微米的可行的结构特征厚度。

[0231] 现在将描述可使用本文中所描述的方法制造的各种物理对象。

[0232] 图11示出使用增材制造而制造的凹入蜂窝结构1100。结构1100被示出在未装载状态1和装载状态2下。结构1100初始地在负载下容易变形且接着变得难以变形。本文中所描述的方法使用增材制造而使制造此类结构1100变得可行，即使对于规模非常小的结构也同样如此。宏观对象可包括这些结构1100中的许多结构的阵列。

[0233] 图12示出穿过使用增材制造而制造的机械连杆1200的横截面。机械连杆1200具有外表面1202和中空内表面1204。通道1204减少了连杆1200的材料的量和重量，而不会不利地影响连杆1200的强度。通道1204具有防止增材制造之后的粉末滞留的开口1206。本文中所描述的方法使用增材制造而使制造这种连杆1200变得可行，即使在大规模生产的情况下也同样如此。

[0234] 图13示出使用增材制造而制造的自行车曲柄1300。提供自上而下的平面视图。自行车曲柄1300具有外表面1302和支撑外表面1302的中空晶格结构1304。中空晶格结构1304减少了自行车曲柄1300的材料的量和重量，而不会不利地影响自行车曲柄1300的强度。中空晶格结构1304的通道具有防止增材制造之后的粉末滞留的开口1306。本文中所描述的方法使用增材制造而使制造这种自行车曲柄1300变得可行，即使在大规模生产的情况下也同样如此。

[0235] 图14示出穿过使用增材制造而制造的活塞杆1400的横截面。提供两个透视图。活塞杆1400具有外表面1402、中空内表面1404和中空内部腔室1406。通道1404和腔室1406减少了活塞杆1400的材料的量和重量，而不会不利地影响活塞杆1400的强度。通道1404和腔室1406具有防止增材制造之后的粉末滞留的开口1408。本文中所描述的方法使用增材制造而使制造这种活塞杆1400变得可行，即使在大规模生产的情况下也同样如此。

[0236] 图15示出使用增材制造而制造的柔性带1500。带1500包括多个封闭环1502。带1500包括附接封闭环列1502和互连封闭环行1502。环列1502以交替阴影示出以更好地示出带1500的结构。图15还示出，带1500的右边是隔离的两个环列1502，且两个环列1502的右边是隔离的单个环列1502以更好地示出环1502的结构。图15还示出，在带1500下方是表面
1504的带的端视图以便示出环1502在增材制造期间的自支撑性质。本文中所描述的方法使用增材制造而使制造这种复杂带1500变得可行，即使在大规模生产的情况下也同样如此。

[0237] 图16示出使用增材制造而制造的表带1600。提供表带1600的两个透视图。以与图15的带1500类似的方式，图16的表带1600包括多个封闭环1602。表带1600进一步包括扣子
1604，所述扣子1604用于当表带1600被磨损时将表带1600的末端纵向或周向紧固在一起。
扣子1604包括彼此相对且形成U形横截面的第一刚性区段1610和第二刚性区段1612。扣子
1604附接到表带1600的第一末端1606且当表带1600的第二末端1606如箭头所示侧向插入扣子1604的第一区段1610与第二区段1612之间时能够通过过盈配合可移除地紧固到表带
1600的第二末端1606。本文中所描述的方法使用增材制造而使制造这种复杂表带1600变得可行，即使在大规模生产的情况下也同样如此。

[0238] 现在将描述若干更具体的实例。

[0239] 在第一实例中，使用径向渐变的bcc晶格设计大型复杂径向滤色片组件。由于将结构表示为线—其否则在CAD中不可能的，因此结构在基于NURBS的CAD建模环境中成功地进行建模。使用根据本发明的实施例的已建立的外轮廓填充方法和投射方法两者生成基于EOS M280激光粉末床熔化的机器。通过使用投射方法，部分的曝光工具行进距离从44.3km减少到8.0km，从而使构建时间减少超过50％。此产生时间减少显著减少了部分的成本，因此实现经济产量。

[0240] 在另一实例中，使用根据本发明的实施例的已建立的外轮廓填充方法和投射方法两者在Renishaw AM250上产生随机化晶格结构(21x13 dia mm)的样品。接着对这些样品进行CT扫描以确定结构的基础金属孔隙率。已发现投射方法可基本上相对于形成轮廓方法改进基础金属孔隙率。

[0241] 在另一实例中，根据本发明的实施例，使用投射方法在Renishaw AM250上产生薄的光束。通过修改参数，可能以非常接近于1:1、大致<100um的激光的光斑尺寸构造撑杆。

[0242] 在另一实例中，设计随机的随机化晶格，其产生撑杆在所有方向上的均匀分布。使用根据本发明的实施例的投射方法生成CAM数据，单组处理参数、激光速度和激光功率的应用产生了不同厚度的撑杆。此厚度是撑杆的角与递送到粉末床的能量之间的关系。当熔融时，所需能量不仅与粉末的特性(其吸收率和扩散率和电导率)相关，而且与下方(Z轴)和围绕粉末(X&Y轴)的材料的状况相关。就撑杆而言，粉末的状况可能会受到撑杆下方的材料的状况的显著影响且由撑杆的角驱动。当撑杆的角更接近构建平面时，撑杆下方的材料的状况大部分是未烧结的粉末。当撑杆接近垂直时，下方的材料由更大比例的经熔融材料组成。经熔融材料的导热率比未烧结粉末显著更高。因此，垂直于构建层平面的角可能需要递送更多能量以确保层被正确地熔融。

[0243] 通过分析角α、长度L和层厚度，有可能以经验方式确定有待应用以实现具体厚度的正确的激光性质。通过以经验方式测试，此方法可用于构建模型或数据库，使得通过分析撑杆的角α和长度L，正确曝光参数(激光功率、激光速度)可被确定以便实现目标厚度T。

[0244] 在另一实例中，设计随机的随机化晶格，其产生撑杆在所有方向上的均匀分布。单组参数的应用导致撑杆直径由于不均匀角而变化。实际上，这些撑杆接着根据角、长度和目标厚度进行排序，且与一组激光和投射参数匹配。所得数据使得所产生结构在所有元件中维持其厚度，而不管撑杆的定向。

[0245] 此额外分辨能力对于生产可被归类为处于特定(宏观)规模的材料的结构可能是重要的，原因是可实现的最小分辨率限定所述结构充当材料的最小规模。在增材制造过程内显现材料的能力使得能够形成空间上可变的块状材料性质。这实现增材制造过程，其仅能够一次处理单一输入材料以在空间上产生具有材料性质变化的部分，例如机械、热、电磁和化学性质。作为实例，此过程可用于形成与周围骨骼具有更大机械兼容的矫形植入物，同时仍由例如Cobalt Chrome或Ti6Al4V等已建立材料制造。在另一实例中，由铬镍铁合金制成的喷气式发动机的涡轮叶片可使其质心移动以减少向心力且改进耐蠕变/耐疲劳。在另一实例中，可动态地修改由弹性或织物基质构造的车辆制成的表层以改变表面上方的气流特性。

[0246] 应注意，以上效率和质量改进两者已跨多个系统建立，包含多个粉末床熔化系统。具体地，工具路径的优化在一些情况下导致工具路径时间在一些情况下减少超过90％。

[0247] 尽管已参考各种实施例描述了本发明，但本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求书中阐述的本发明的范围的情况下，可在形式和细节上进行各种改变。