(57)【要約】      （修正有）【課題】箔溶融付加製造システム及び方法の提供。【解決手段】システムは、箔供給ドラム１５０ａ，１５０ｂ、溶融エネルギー供給源１８０、及びプロセッサを含む。箔供給ドラムは、構築要素によって支持された基板表面上に箔シート４００ａ，４００ｂを分配するために回転するように構成されている。溶融エネルギー供給源は、基板表面上に配置された箔シートの非溶融領域４０２に１つまたは複数の溶融エネルギービーム１８２を向けるように構成される。プロセッサは、物体の三次元デジタル定義に基づいて計算可能な可読プログラム命令を実行し、非溶融領域の少なくとも一部を、選択的に溶融部分４０４に溶融するように溶融エネルギービームを制御して、物体の材料層４１２を基板表面上に形成し、一方で溶融部分を非溶融部分４０６から分離し、デジタル定義に対応して物体の製造中に、箔シートを分配するために箔供給ドラムの回転を命令するように構成される。【選択図】図３
2020006684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体（４１６）を形成するための付加製造システム（１００）であって、
構築要素（２６０）によって支持された基板表面（２８０）上に箔シート（４００）を分配するために、回転する１つまたは複数の箔供給ドラム（１５０）と、
前記基板表面（２８０）上に配置された前記箔シート（４００）の非溶融領域（４０２）に１つまたは複数の溶融エネルギービーム（１８２）を向ける１つまたは複数の溶融エネルギー供給源（１８０）と、
前記物体（４１６）の三次元デジタル定義（３０６）に基づいて計算可能な可読プログラム命令（３０４）を実行し、前記非溶融領域（４０２）の少なくとも一部を、選択的に溶融部分（４０４）に溶融するように前記溶融エネルギービーム（１８２）を制御して、前記物体（４１６）の材料層（４１２）を前記基板表面（２８０）上に形成し、一方で前記溶融部分（４０４）を非溶融部分（４０６）から分離し、前記デジタル定義（３０６）に対応して前記物体（４１６）の付加製造中に、前記箔シート（４００）を分配するために前記箔供給ドラム（１５０）の回転を命令するプロセッサ（３００）と
を備える、付加製造システム。
【請求項２】
前記プロセッサ（３００）の命令下で、各前記材料層（４１２）の適用後に、前記箔シート（４００）を前記基板表面（２８０）に対して前進させる間に、前記箔シート（４００）の前記非溶融部分（４０６）を巻き取るために、前記箔供給ドラム（１５０）と同期して回転する１つまたは複数の箔巻取りドラム（１５２）をさらに備える、請求項１に記載の製造システム（１００）。
【請求項３】
前記箔供給ドラム（１５０）および前記箔巻取りドラム（１５２）は、前記プロセッサ（３００）の命令下で、最後に適用された前記材料層（４１２）から前記箔シート（４００）を垂直方向に分離するために、一斉に上昇されるように構成され、前記箔シート（４００）上の前記箔シート（４００）の前進を可能にしおよび／または前記基板表面（２８０）に対する前記箔シート（４００）の横方向の平行移動または前記箔シート（４００）の回転を可能にする、請求項２に記載の製造システム（１００）。
【請求項４】
前記プロセッサ（３００）は、１つまたは複数の前記材料層（４１２）の適用中に、非溶融部分（４０６）によって離間された個別の溶融セグメント（４１０）の溶融パターン（４０８）を形成させるように、前記溶融エネルギー供給源（１８０）に、前記１つまたは複数の溶融エネルギービーム（１８２）を前記箔シート（４００）の前記非溶融領域（４０２）に向けさせるように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の製造システム（１００）。
【請求項５】
少なくとも部分的に基板表面（２８０）を囲み、少なくとも前記溶融部分（４０４）の溶融箔材料を囲む箇所に少なくとも部分的に不活性気体（２２２）を収容するよう構成された構築チャンバ（２６６）をさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の製造システム（１００）。
【請求項６】
前記箔供給ドラム（１５０）および前記溶融エネルギー供給源（１８０）を支持する取付フレーム（１２２）をさらに備え、
前記取付フレーム（１２２）、前記箔供給ドラム（１５０）、および前記溶融エネルギー供給源（１８０）は、前記基板表面（２８０）上で箔適用ヘッド（１２０）を平行移動させるヘッド移動機構（１０６）に結合されるよう構成された前記箔適用ヘッド（１２０）を集合的に画定する、請求項１から５のいずれか一項に記載の製造システム（１００）。
【請求項７】
前記箔適用ヘッド（１２０）は、前記箔供給ドラム（１５０）から分配された前記箔シート（４００）を受け取り、前記箔シート（４００）の長さ方向に沿って前記基板表面（２８０）上で前記箔適用ヘッド（１２０）が移動する間に、前記箔シート（４００）を前記基板表面（２８０）上に適用する分配機構（１３０）をさらに備える、請求項６に記載の製造システム（１００）。
【請求項８】
前記構築要素（２６０）は、要素移動機構（２８２）に結合されるように構成され、前記要素移動機構（２８２）は、前記プロセッサ（３００）の命令下で、前記基板表面（２８０）のいずれか１つが上を向き、前記箔シート（４００）が前記基板表面（２８０）上方に位置するように、前記構築要素（２６０）を移動させるよう構成されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の製造システム（１００）。
【請求項９】
前記１つまたは複数の箔供給ドラム（１５０）は、第１の箔シート（４００ａ）と、前記第１の箔シート（４００ａ）と同じ材料構成または異なる材料構成のいずれかである第２の箔シート（４００ｂ）をそれぞれ分配する第１の箔供給ドラム（１５０ａ）および第２の箔供給ドラム（１５０ｂ）を備え、
前記プロセッサ（３００）は、前記物体（４１６）の製造中の異なる時間に、前記第１の箔供給ドラム（１５０ａ）および前記第２の箔供給ドラム（１５０ｂ）に、前記第１の箔シート（４００ａ）および前記第２の箔シート（４００ｂ）を分配するように命令するように構成されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の製造システム（１００）。
【請求項１０】
物体（４１６）を付加的に製造する方法（５００）であって、
（ａ）箔供給ドラム（１５０）を回転させることによって、箔シート（４００）を構築要素（２６０）によって支持された基板表面（２８０）上に分配するステップと、
（ｂ）１つまたは複数の溶融エネルギー供給源（１８０）から、１つまたは複数の溶融エネルギービーム（１８２）を、前記基板表面（２８０）上に位置する前記箔シート（４００）の非溶融領域（４０２）に向けるステップと、
（ｃ）前記物体（４１６）の三次元デジタル定義（３０６）に従って前記基板表面（２８０）上に材料層（４１２）を形成するために、前記溶融エネルギービーム（１８２）を用いて、前記非溶融領域（４０２）を１つまたは複数の溶融部分（４０４）に溶融し、一方、前記デジタル定義（３０６）に対応して、前記材料層（４１２）の周縁部（４１４）を形成するために、非溶融部分（４０６）から前記溶融部分（４０４）を分離または切断するステップと、
（ｄ）前記箔シート（４００）の別の非溶融領域（４０２）を前記材料層（４１２）上に分配するために、前記箔供給ドラム（１５０）を回転させるステップと、
（ｅ）前記デジタル定義（３０６）に従って前記物体（４１６）の完成までステップ（ａ）から（ｄ）を繰り返すステップと
を含む、方法（５００）。
【請求項１１】
前記箔シート（４００）の非溶融領域（４０２）を前記材料層（４１２）の上に分配する間、前記箔供給ドラム（１５０）の回転と同期して箔巻取りドラム（１５２）を回転させるステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法（５００）。
【請求項１２】
前記箔シート（４００）を材料層（４１２）から垂直方向に分離するために、前記材料層（４１２）を形成した後、かつ前記箔供給ドラム（１５０）を回転させて別の非溶融領域（４０２）を分配する前に、前記箔供給ドラム（１５０）および／または前記構築要素（２６０）を垂直方向に移動させるステップをさらに含む、請求項１０または１１に記載の方法（５００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に製造システムに関し、より詳細には、物体のデジタル定義に従って箔シートを溶融して徐々に材料層の積層を形成することによって物体を形成するための付加製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
付加製造は、単一の本体内で多種多様な複雑な形状の物体を製造することを可能にする。粉末層付加製造は、基板表面上に粉末材料の薄層を堆積または広げ、次いで粉末材料を溶解および溶融させることを含む。このプロセスは、物体が完成するまで層ごとに繰り返される。
【０００３】
効果的な製造技術であるが、粉末層付加製造は、複雑な取扱い要件を有する大量の粉末材料を必要とする比較的遅いプロセスである。さらに、製造プロセスの完了時に、物体は、除去しなければならない過剰の粉末で覆われる。さらに、金属粉末などのある種の粉末材料の比較的高いコストは、過剰粉末の再利用を要求する。取り扱い中および堆積中の汚染に対する金属粉末の感度のために金属粉末のリサイクルは複雑であり、ある種の金属粉末の反応性のために特別な管理を必要とするかもしれない。製造プロセスの完了時に、物体は、層の溶融中に誘発される熱応力を低減するため応力緩和を、および／または表面平滑化のため、または物体を設計公差内にするために後加工を必要としてもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
理解され得るように、費用対効果の高い方法で物体を迅速に製造するための、そして粉末層付加製造に関連する上述の特徴を回避するためのシステムおよび方法に対する必要性が技術分野に存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
付加製造に関連する上述の必要性は本開示によって具体的に対処され、１つまたは複数の箔供給ドラム、１つまたは複数の溶融エネルギー供給源、およびプロセッサを有する付加製造システムを提供する。箔供給ドラムは、構築要素によって支持された基板表面上に箔シートを分配するために回転するように構成されている。溶融エネルギー供給源は、基板表面上に配置された箔シートの非溶融領域に１つまたは複数の溶融エネルギービームを向けるように構成される。プロセッサは、物体の三次元デジタル定義に基づいて計算可能な可読プログラム命令を実行し、非溶融領域の少なくとも一部を、選択的に溶融部分に溶融するように溶融エネルギービームを制御して、物体の材料層を基板表面上に形成し、一方で溶融部分を非溶融部分から分離または切断し、デジタル定義に対応して物体の製造中に、箔シートを分配するために箔供給ドラムの回転を命令するように構成される。
【０００６】
物体を付加製造する方法も開示されている。この方法は、箔供給ドラムから、構築要素によって支持された基板表面上に箔シートを分配するステップ（ａ）を含む。さらに、この方法は、１つまたは複数の溶融エネルギー供給源から、１つまたは複数の溶融エネルギービームを基板表面上に配置された箔シートの非溶融領域に向けるステップ（ｂ）を含む。この方法はまた、溶融エネルギービームを使用して非溶融領域を１つまたは複数の溶融部分に溶融して、物体の三次元デジタル定義に従って基板表面上に材料層を形成し、一方、デジタル定義に対応して、非溶融部分から溶融部分を分離または切断して材料層の周縁部を形成するステップ（ｃ）を含む。さらに、この方法は、箔供給ドラムを回転させて箔シートの別の非溶融領域を最後に適用された材料上に分配するステップ（ｄ）を含む。デジタル定義に従って物体の完成までステップ（ａ）から（ｄ）が繰り返される。
【０００７】
説明してきた形態、特徴、機能および利点は、本開示の様々な実施形態において独立して達成され得るか、またはさらなる詳細が以下の説明および図面を参照して理解され得るさらに他の実施形態において組み合わされ得る。
【０００８】
本開示のこれらおよび他の特徴は、全体を通して類似の番号が類似の部分を指す図面を参照するとより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】物体の三次元デジタル定義に基づく物体の付加製造のためのシステムの一例のブロック図である。
【図２】箔供給ドラムと箔巻取りドラムとの間に延在し、デジタル定義に従って物体を製造するための材料層のスタックを漸増的に形成するためのエネルギー供給源を溶融することによって、箔シートが溶融される構築要素（例えば、構築プレート）の基板表面上に支持された箔シートの上面図である。
【図３】一対の箔供給ドラムと対応する一対の箔巻取りドラムとを有する製造システムの一例の斜視図である。
【図４】製造システムによって製造することができる物体の一例の斜視図である。
【図５】図４の製造システムのさらなる斜視図である。
【図６】個別の溶融セグメントの溶融パターンに溶融した箔シートの一部の斜視図である。
【図７】図５の製造システムの上面図であり、仕上げエネルギービームを物体に向けて放出する仕上げエネルギー供給源を示す。
【図８】図７の製造システムの側面図である。
【図９】箔供給ドラム、箔巻取りドラム、および溶融エネルギー供給源が、ガントリーとして構成されたヘッド移動機構に結合された箔適用ヘッドを集合的に画定する製造システムの一例である。
【図１０】構築要素の１つまたは複数の基板表面が箔適用ヘッドの下に位置することができるように、構築要素を配向し、位置決めするためのロボット装置などの要素移動機構によって支持される３次元シード形状を、構築要素が有する製造システムの例である。
【図１１】箔適用ヘッドが材料層を構築要素の別の基板表面上に適用することを可能にするために、造形要素がロボット装置によって図１１とは異なる向きに回転された後の図１０の製造システムを示す。
【図１２】図１０〜図１１の製造システムを使用して製造された物体の一例である。
【図１３】箔適用ヘッドが、溶融エネルギー供給源によって静止構築要素の基板表面上の材料層上への溶融のために箔シートを分配する間に、箔適用ヘッドが基板表面上に平行移動するように構成されたロボット装置によって箔適用ヘッドが支持される製造システムの一例である。
【図１４】円筒形状を有する物体の製造中に材料層を適用する図１３の箔適用ヘッドの斜視図である。
【図１５】箔適用ヘッドと共に含まれ得る不活性気体供給源によって放出される不活性気体プルームを示す、図１４の箔適用ヘッドの斜視図である。
【図１６】箔供給ドラムと、箔適用ヘッドが基板表面上で平行移動するときに箔シートを溶融するための溶融エネルギー供給源とを有する箔適用ヘッドの一例の側面図である。
【図１７】箔供給ドラムと、非溶融部分を含む箔シートを巻き取るための、箔供給ドラムと同期して回転可能な箔巻取りドラムとを有する箔適用ヘッドのさらなる例の側面図である。
【図１８】物体を付加的に製造する方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図３〜図１７をさらに参照しながら図１〜図２を全体的に参照すると、物体４１６の三次元デジタル定義３０６に基づいて物体４１６を網状部品として製造するための付加製造システム１００が開示されている。付加製造システム１００は、積層箔溶融製造システムとして説明することができる。単一の物体４１６を製造することに関して説明したが、本開示の付加製造システム１００および方法５００（図１８）を使用して、複数の物体を互いに並行して同時に製造することができる。
【００１１】
製造システム１００は、箔シート４００を基板表面２８０上に分配するために回転するように構成された１つまたは複数の箔供給ドラム１５０を含む。箔シート４００は、マグネシウム、アルミニウム、鋼、チタン、インコネル、コバルト、タングステン、または任意の様々な他の金属材料または合金を含むがこれらに限定されない金属材料などの任意の材料で形成された連続箔シート４００であり得る。箔シートは、０．００１〜０．００８インチ以上の箔厚さで提供されてもよい。箔シート４００は、完成した物体４１６の均一な機械的性質を保証する均一な厚さおよび均一な密度のものである。基板表面２８０は、その上に材料層４１２が適用される表面として説明することができる。構築要素２６０は、基板表面２８０を有する構築プレート２６４として構成することができる。他の例では、構築要素２６０は、物体４１６を形成するために本開示の製造システム１００によって適用された複数の材料層４１２を受け取ることができる２つ以上の基板表面２８０を有することができる。以下により詳細に説明するように、構築要素２６０に適用された初期材料層４１２の表面は、次の材料層４１２の基板表面２８０となる。
【００１２】
製造システム１００は、基板表面２８０上に配置された箔シート４００の非溶融領域４０２上に１つまたは複数の溶融エネルギービーム１８２を向けるように構成された１つまたは複数の溶融エネルギー供給源１８０を含む。図２に示すように、非溶融領域４０２は、物体４１６の材料層４１２を形成するために、基板表面２８０上の溶融部分４０４に選択的に溶融する前に、箔シート４００の領域を含む。非溶融領域４０２は、基板表面２８０と平行に配向することができる。図２には、本開示の製造システム１００を説明するための基準座標系も示されている。本開示では、基準座標系のＸ軸は、非溶融領域４０２において箔シート４００の長さ方向と平行に向けられている。Ｙ軸は、非溶融領域４０２内でＸ軸に垂直であり、箔シート４００に平行である。Ｚ軸は、非溶融領域４０２内で箔シート４００に対して垂直である。
【００１３】
図１に示すように、製造システム１００はさらに、物体４１６の三次元デジタル定義３０６に基づいて計算可能な可読プログラム命令３０４を実行するように構成されたプロセッサ３００を含む。プロセッサ３００は、製造システム１００の構成要素を制御するように構成された１つまたは複数のコントローラーを含むか、またはコントローラーとして機能することができる。例えば、プロセッサ３００は、１つまたは複数の溶融エネルギービーム１８２を放出する１つまたは複数の溶融エネルギー供給源１８０を制御して、非溶融領域４０２の少なくとも一部を溶融部分４０４に選択的に溶融させ、それによって基板表面２８０上に物体４１６の材料層４１２を形成し、同時に、箔シート４００の溶融部分４０４を非溶融部分４０６から分離または切断する。１つまたは複数の溶融エネルギービーム１８２は、物体４１６のデジタル定義３０６に従って、溶融部分４０４を非溶融部分４０６から分離または切断して、材料層４１２の周縁部４１４を形成するように制御される。いくつかの例では、各材料層４１２を形成した後、プロセッサ３００は、箔シート４００を最後に適用された材料層４１２から垂直方向（例えば、Ｚ軸に沿って）に分離するような方法（例えば、後述の線形駆動機構を介して）で、箔供給ドラム１５０および／または構築要素２６０の垂直方向への平行移動を命令する。いくつかの例では、箔シート４００は、箔の厚さ以上の距離だけ材料層４１２から垂直方向に分離されてもよい。さらに、各材料層４１２の形成後、プロセッサ３００は、最後に適用された材料層４１２上への新しい材料層４１２の溶融に備えて、最後に適用された材料層４１２上に（例えば、Ｘ軸に沿って）箔シート４００のさらなる長さ（例えば、別の非溶融領域４０２）を分配するために、箔供給ドラム１５０の回転を命令する（例えば、ドラム回転モーターを介して、図示せず）。
【００１４】
製造システム１００は、図３、図５〜図１１、および図１７に示すように１つまたは複数の箔巻取りドラム１５２を含み、これは箔適用ヘッド１２０の一部を形成する。箔巻取りドラム１５２は、箔供給ドラム１５０と同期して回転するようにプロセッサ３００によって命令されてもよい。箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２は、まとめて箔ドラムセットを画定する。箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２は、互いに同期して（例えば、それぞれドラム回転モーターを介して、図示せず）回転されてもよく、この間に、箔シート４００が各材料層４１２の適用後に基板表面２８０上を前進するとき、箔シート４００を箔供給ドラム１５０から分配する間、箔巻取りドラム１５２は箔シート４００の非溶融部分４０６を巻き取る。箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２は、箔シート４００の非溶融領域４０２（例えば、図２）の引張りを維持するように回転させて、箔シート４００の垂れ下がりを防ぐことができ、垂れ下がりは材料層４１２を形成するための箔シートの正確な溶融を妨げる可能性があり、また、箔シート４００の前進を妨げる可能性があるか、または構築要素２６０に対する箔適用ヘッド１２０の移動に対する箔シート４００の面内回転または平行移動を妨げる可能性がある。
【００１５】
図１〜図５および図７〜図８の製造システム１００の例では、箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２は、構築要素２６０または構築プレート２６４の両側に配置することができる。しかしながら、箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２は、互いに対して任意の箇所に取り付けることができる。例えば、箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２を互いの上に積み重ねることができる（例えば、図１７）。あるいは、箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２とは互いに隣接して配置されてもよい（図示せず）。さらに、箔供給ドラム１５０および／または箔巻取りドラム１５２は、箔供給ドラム１５０または箔巻取りドラム１５２上の箔シート４００の向きが、基板表面２８０上の非溶融領域４０２の向きと異なるように、取り付けることができる。例えば、箔供給ドラム１５０および／または箔巻取りドラム１５２は、箔供給ドラム１５０および／または箔巻取りドラム１５２の回転軸が、非溶融領域４０２のＸＹ平面（例えば、図２）と非平行になるように、取り付けることができる。このような配置では、箔シート４００が箔供給ドラム１５０から基板表面２８０に移動する場合に、箔シート４００の向きを変えるため、および箔シート４００が基板表面２８０から箔巻取りドラム１５２に移動する場合に箔シート４００の向きを変えるためのガイドローラー１３２のシステムによって、箔シート４００は、箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２から、かつ箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２にそれぞれ送られてもよい。ガイドローラー１３２のシステムは、箔シート４００の非溶融領域４０２を基板表面２８０上で一定の水平方向に維持することができる。
【００１６】
プロセッサ３００は、箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２の回転および静止位置を制御して、箔シート４００の非溶融領域４０２を緊張して、垂れ下がらないように基板表面２８０上に支持するように構成されている。ガイドローラー１３２のシステムは、非溶融領域４０２内の引張りを維持するのを助けることができる。プロセッサ３００は、箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２の同期回転を命令し、１つまたは複数の材料層４１２の適用間に、箔シート４００を、基板表面２８０を横切ってパルス状に前進させることができる。上述のように、プロセッサ３００は、プロセッサ３００に通信可能に接続されたメモリ３０２に記憶され得る計算可能な可読プログラム命令３０４（例えば、数値制御（ＮＣ）プログラム）を実行することによって製造システム１００の動作を制御するように構成される。コンピュータ可読プログラム命令３０４は、物体４１６の三次元デジタル定義３０６に基づいて物体４１６の製造を容易にする。デジタル定義３０６は、物体４１６のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデル３０８とすることができる。メモリ３０２は、計算可能な可読プログラム命令３０４の複数の異なるセットを格納することができ、各セットは、製造システム１００によって製造することができる物体４１６の固有のデジタル定義３０６にそれぞれ対応する。
【００１７】
製造システム１００のいくつかの例では、箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２は、それぞれ、材料トラックシステム１７０の一対の材料トラック１７２（例えば、図３〜図８）に取り付けることができる。一対の材料トラック１７２は、構築要素２６０の両側に配置することができ、それぞれドラムブラケット１７４を介して箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２を支持することができる。製造システム１００は、材料トラックシステム１７０を結合することができる取付フレーム１２２（図１）を含むことができる。例えば、箔シート４００が最後に適用された材料層４１２から一時的に垂直方向に分離されている（例えば、上に並進している）場合、箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２の材料トラックシステム１７０を、プロセッサ３００の命令下で持ち上げることができ（例えばねじ駆動装置（図示せず）などの駆動機構を介して）、最後に適用された材料層４１２上での箔シート４００の前進を可能にし、および／または基板表面２８０に対する箔シート４００の横方向への平行移動を可能にし（例えばＹ方向）、および／または箔シート４００の回転を可能にする（例えば、Ｚ軸の周り）。箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２を一時的に比較的小さい距離（例えば０．５インチ未満）だけ上昇させて、箔シート４００を一時的に最後に適用された材料層４１２のレベルより上に上昇させることができ、この時点で、プロセッサ３００の命令下で箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２を同期して回転させて、箔シート４００の新しい非溶融領域４０２を基板表面２８０上の位置に移動させることができ、その後、箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２を下げて、箔シート４００の非溶融領域４０２を最後に適用された材料層４１２の基板表面２８０よりわずかに上に置く、または直接物理的に接触させることができる。
【００１８】
代替的または追加的に、箔シート４００と最後に適用された材料層４１２との間に一時的な垂直方向の分離を提供するために、構築要素２６０または構築プレート２６４（例えば、図１０〜１１）を下げてもよい。図示されていないが、構築要素２６０は、プロセッサ３００の命令下で線形駆動機構（図示せず）によって移動可能であり得る。以下に記載されるいくつかの例では、構築要素２６０は、１つまたは複数の材料層４１２の適用間にＺ軸の周りを回転するように（例えば、図１０〜１１）構成されてもよい。上述のように、構築要素２６０（例えば構築プレート２６４）および／または箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２の正確な垂直方向の位置決めは、上述の線形駆動機構（図示せず）によって行うことができ、これはプロセッサ３００によって命令されるステッピングモーターなどの回転モーターに結合されたねじ駆動、ボールねじ、リードねじ、またはアクメねじとして構成されてもよい。
【００１９】
上述のように、製造システム１００は、プロセッサ３００によって制御され、基板表面２８０上に配置された箔シート４００の非溶融領域４０２に１つまたは複数の溶融エネルギービーム１８２を向けるように構成される１つまたは複数の溶融エネルギー供給源１８０を含む。例えば、製造システム１００は、プロセッサ３００によって制御され、構築プレート２６４の上方に配置され、箔シート４００上への複数の溶融エネルギービーム１８２の照射を方向付けるように構成された溶融エネルギー供給源１８０のアレイ（例えば線形アレイ）などの２つ以上の溶融エネルギー供給源１８０を含み得る。プロセッサ３００は、溶融エネルギービーム１８２が箔シート４００と交差する１つまたは複数の溶融スポット（図示せず）の移動および位置決めを制御するように、溶融エネルギービーム１８２の方向を動的に制御する。溶融スポットは、５０〜３００ミクロン以上の直径を有し得る。上述のように、各溶融エネルギービーム１８２の溶融スポットは、箔シート４００の選択された部分を溶融し、溶融部分４０４を非溶融部分４０６から分離または切断することによって、物体４１６のデジタル定義３０６に対応して物体４１６を逐次製造するために、物体４１６の材料層４１２を、構築プレート２６４または先に形成された材料層４１２上に形成するように構成される。溶融エネルギービーム１８２のそれぞれは、箔シート４００の一部を局所的に加熱し溶融するための熱源として作用することができる。１つまたは複数の溶融エネルギー供給源１８０は、レーザー装置として、電子ビーム装置として、または他の構成で構成することができる。電子ビーム装置は、レーザー装置よりも速い溶融時間を提供することができる。しかしながら、電子ビーム装置は真空中での動作を必要とする可能性がある。いくつかの例では、プロセッサ３００は、溶融エネルギー供給源１８０を制御して、溶融エネルギービーム１８２が箔シート４００全体を前後および／または左右に移動して掃引するようにさせることができる。製造システム１００は、各溶融エネルギービーム１８２の溶融スポットの直径を制御するため、および／または溶融エネルギービーム１８２の指向性掃引運動を制御するためのレーザー光学装置（図示せず）を任意に含み得る。
【００２０】
図６を簡単に参照すると、製造システム１００のいくつかの例では、プロセッサ３００は、１つまたは複数の溶融エネルギー供給源１８０に、１つまたは複数の溶融エネルギービーム１８２を箔シート４００の非溶融領域４０２に向けさせることができ、材料層４１２の形成中に、個別の溶融セグメント４１０の溶融パターン４０８を形成するような方法による。例えば、個別の溶融セグメント４１０は、ドットマトリックスパターンまたは市松模様パターンで形成することができる。個別の溶融セグメント４１０は、非溶融部分４０６の格子を形成するために交差することができる非溶融部分４０６（例えば、非溶融ストリップ）によって離間させることができる。溶融セグメント４１０は、立方体などの方形形状および／または球または円筒などの円形形状を含む様々な形状のうちのいずれか１つに形成することができる。溶融セグメント４１０のうちのいくつかは、（例えば、構築プレート２６４の）基板表面２８０に対する箔シート４００の移動の連続パルスの間に溶融されてもよい。例えば、材料層４１２の一部は、材料層４１２を形成するのに必要な溶融セグメント４１０のいくつかを溶融することによって最初に形成することができ、その後構築要素２６０（例えば構築プレート２６４）または箔適用ヘッド１２０（例えば箔供給ドラム、箔巻取りドラム１５２、および任意に溶融エネルギー供給源１８０）を、材料層４１２を完成するのに必要な溶融セグメント４１０の残りの部分を溶融する前に、異なる位置または向きに平行移動または回転させることができる。非溶融ストリップのウェブは、箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラムとの間の箔シート４００において、引張りの維持を可能にし得る。有利には、個別の溶融セグメント４１０の溶融パターン４０８で箔シート４００を溶融することは、箔シート４００の熱応力および／または歪みを管理するための手段を提供でき、かつ箔材料の使用を最適化できる。
【００２１】
製造システム１００（例えば、図２〜図８）のいくつかの例では、構築要素２６０の基板表面２８０および物体４１６を少なくとも部分的に囲むために構築チャンバ２６６を含めることができる。そのような構築チャンバ２６６は、少なくとも溶融部分４０４の溶融箔材料を囲む箇所に、少なくとも部分的に不活性気体２２２を収容するように構成され得る。酸素が溶融箔材料と接触するのを防ぐための手段として、構築チャンバ２６６は、溶融箔材料を囲む領域にアルゴンなどの不活性気体２２２を含むように構成されてもよい。不活性気体２２２は、溶融箔材料の酸化を回避することができ、そうでなければ完成した物体４１６の機械的特性（例えば、強度特性）の低下をもたらし得る。不活性気体２２２は、高温で反応性であるチタンおよびアルミニウムなどの材料組成物を含む任意の材料組成物で形成された箔シート４００と共に使用することができる。
【００２２】
上述のように、製造システム１００は、いくつかの例では、図９〜図１３に示されるように箔適用ヘッド１２０を集合的に画定し得る箔供給ドラム１５０、箔巻取りドラム１５２、および溶融エネルギー供給源１８０などの、製造システム部品を支持するように構成された取付フレーム１２２（図１）を含むことができる。箔適用ヘッド１２０は、取付フレーム１２２を介して、ガントリー１０８（例えば、オーバーヘッドガントリー１０８、図９〜図１１）などのヘッド移動機構１０６またはロボット装置１１０のロボットアーム１１２（例えば、図１３）に結合することができる。構成にかかわらず、ヘッド移動機構１０６は、箔適用ヘッド１２０を基板表面２８０上で箔シート４００の長さ方向（例えば、Ｘ軸に平行）に沿って平行移動させながら、箔適用ヘッド１２０が基板表面２８０に対して平行移動するのと同じ速度で箔供給ドラム１５０から箔シート４００を分配するように構成されてもよい。いくつかの例では、取付フレーム１２２（図示せず）は、平行な一対のプレート、ストラットのアセンブリ、または様々な他の構造的構成の任意の１つであり得る。以下により詳細に記載されるように、製造システム１００は、取付フレーム１２２またはヘッド移動機構１０６に結合され得る追加の部品を含み得、追加の部品は不活性気体供給源２２０、気体吹き装置２４０、不活性気体２２２を収容するためのテント構造２２４、予熱器、および／または後述する他の部品などの部品を含む。
【００２３】
プロセッサ３００は、物体４１６の製造中に、ヘッド移動機構１０６に箔適用ヘッド１２０を様々な異なる方向のうちのいずれか１つまたはそれらの方向の組み合わせに沿って移動させるように命令することができる。例えば、図９では、ヘッド移動機構１０６は、１つまたは複数の材料層４１２の適用中または適用間に、基板表面２８０に局所的に平行な方向に沿って箔適用ヘッド１２０を平行移動させるように構成されるガントリー１０８として構成され得る。ガントリー１０８は、一対の垂直ビーム１０８ｂによって支持された水平ビーム１０８ａを含むことができる。箔適用ヘッド１２０は、水平ビーム１０８ａに結合されてもよく、垂直軸（例えば、Ｚ軸）を中心にして回転可能であってもよい。水平ビーム１０８ａは、水平ビーム１０８ａ、したがって箔適用ヘッド１２０の水平方向の平行移動のために、プロセッサ３００によって命令され得るモーターに結合されたねじ駆動などの線形駆動機構（図示せず）を有し得る。水平ビーム１０８ａの対向端部は、一対の垂直ビーム１０８ｂにそれぞれ結合されてもよく、水平ビーム１０８ａ、したがって箔適用ヘッド１２０の垂直方向の平行移動のために互いに調和して移動可能であってもよい。
【００２４】
代替実施形態では、ヘッド移動機構１０６は、ロボット基部１１４と、箔適用ヘッド１２０の取付フレーム１２２が結合され得る１つまたは複数のロボットアーム１１２とを有するロボット装置１１０（図１３）として構成されてもよい。ロボット基部１１４は垂直軸（図１０）の周りに回転可能であり得、および／またはロボット基部１１４は水平面内で平行移動可能であり得る（図１０）。プロセッサ３００は、１つまたは複数の材料層４１２の適用中または適用間に、基板表面２８０に沿って（例えば、面内方向またはＸ軸に平行に）箔適用ヘッド１２０を平行移動させるようにロボット装置１１０に命令することができる。ヘッド移動機構１０６（例えば、ガントリー１０８、ロボット装置１１０）はまた、Ｚ軸に平行な方向などに沿って、基板表面２８０に局所的に垂直な方向に沿って箔適用ヘッド１２０を平行移動させるように構成され得る（図２）。ヘッド移動機構１０６はまた、基板表面２８０に垂直な軸の周り、またはＺ軸に平行な方向に沿って箔適用ヘッド１２０を回転させるように構成されてもよい。
【００２５】
図９に示すガントリー１０８の場合、取付フレーム１２２は、箔適用ヘッド１２０をＺ軸の周りに回転させるヘッド回転モーター（図示せず）を含むことができる。ヘッド移動機構１０６は、１つまたは複数の材料層４１２の適用の前または間に、基板表面２８０に対する箔シート４００の水平位置、垂直位置、および／または計時方向を調整または変更する手段として、箔適用ヘッド１２０を移動させることができる。ヘッド移動機構１０６の構成にかかわらず、プロセッサ３００は、移動の完了時かつ材料層４１２の適用の前に、箔シート４００の非溶融領域４０２が、ほぼ水平に配向されており（例えば、１０度以内）、かつ材料層４１２が適用される基板表面２８０上に配置されるように、ヘッド移動機構１０６に箔適用ヘッド１２０を移動させるように命令するように構成される。しかしながら、以下により詳細に説明されるように、製造システム１００は、箔適用ヘッド１２０の移動の代替としてまたはそれに加えて、構築要素２６０を移動させるように構成されてもよい。例えば、箔適用ヘッド１２０は固定されているかまたは静止していてもよく、構築要素２６０は移動可能であってもよい。あるいは、箔適用ヘッド１２０は移動可能であり、構築要素２６０は固定されているかまたは静止していてもよい。なおさらなる実施形態では、箔適用ヘッド１２０および構築要素２６０の両方が移動可能であり得る。
【００２６】
製造システム１００のいくつかの例では、箔適用ヘッド１２０は、箔供給ドラム１５０から分配された箔シート４００を受け取るように構成された分配機構１３０（例えば、図１３〜図１７）を含む。分配機構１３０は、箔シート４００の長さ方向に沿って基板表面２８０上で箔適用ヘッド１２０が移動する間に、箔シート４００を基板表面２８０上に直接適用することができる。分配機構１３０は、分配シュー１３４として、および／または箔シート４００を押圧して直接物理的に基板表面２８０と接触することによって、箔シート４００を基板表面２８０に直接適用するように構成された１つまたは複数のガイドローラー１３２（例えば、図１７）として提供され得る。
【００２７】
上述のように、製造システム１００のいくつかの例（例えば、図１０〜図１１）では、構築要素２６０は、プロセッサ３００の命令下で構築要素２６０を移動させる要素移動機構２８２に結合され得る。例えば、要素移動機構２８２は、材料層４１２を適用することができる複数の基板表面２８０を有する構築要素２６０を支持するロボットアーム１１２を有するロボット装置１１０として構成することができる。別の例では、要素移動機構２８２は、１つまたは複数の基板表面２８０を有するか、または上に材料層４１２を適用することができる略円筒形または丸形の基板表面（図示せず）を含む構築要素２６０を備えるまたは支持する回転マンドレル（図示せず）として構成され得る。いくつかの例では、構築要素２６０は、互いに非同一平面上にあるかまたは互いに非平行である少なくとも２つの基板表面２８０を有することができる。これに関して、構築要素２６０は、互いに非同一平面上にあるかまたは互いに非平行である、上に材料層４１２を適用して物体４１６を製造することができる基板表面２８０としてそれぞれ機能する複数の基板表面２８０を有する三次元シード形状２６２（例えば、立方体、円柱、球など）を有することができる。構築要素２６０は、プロセッサ３００の命令下で構築要素２６０の回転および／または平行移動のために要素移動機構２８２に結合されてもよい。これに関して、構築要素２６０は、いつでも少なくとも１つの基板表面２８０が上向きに向き、箔適用ヘッド１２０の下に配置されるように回転および／または平行移動させることができる。加えて、要素移動機構２８２は、基板表面２８０が水平に配向され、および／または箔シート４００と実質的に平行になるように、構築要素２６０を配向させるように構成されてもよい。
【００２８】
要素移動機構２８２（例えば、ロボット装置１１０、図１０〜１１、マンドレルなど）は、構築要素２６０を様々な方向のうちのいずれか１つに移動させるように構成されてもよい。例えば、要素移動機構２８２は、箔シート４００の非溶融領域４０２に対して局所的に平行な（例えば、Ｘ−Ｙ平面に平行な）方向に沿って、構築要素２６０を横方向に平行移動させるように構成されてもよい。要素移動機構２８２はまた、箔シート４００の非溶融領域４０２に対して局所的に垂直（例えば、Ｚ軸に平行）な方向に沿って、構築要素２６０を垂直に移動させるように構成されてもよい。要素移動機構２８２はまた、箔適用ヘッド１２０から材料層４１２を受け取る準備として、基板表面２８０のいずれか１つが上を向き、かつ水平に配向されるように、構築要素２６０を任意の軸の周りに回転させるように構成され得る。
【００２９】
製造システム１００は、異なる構成の箔シート４００を含む任意の数の箔供給ドラム１５０を含んでもよい。箔シート４００の異なる構成は、異なる材料組成物（例えば、アルミニウム、鋼、チタンなど）、同じ材料組成物の異なるレベルの箔品質、異なる箔厚さ、および／または異なる幅の箔シート４００を含み得る。箔シート４００はまた、箔ストリップのマルチストリップアレイ（例えば、幅１インチ未満）として提供されてもよい。異なる材料構成を同じ物体４１６の異なる層に使用することができる。例えば、製造システム１００を使用して物体４１６を製造する間、同じ物体４１６の他の幾何学的特徴を形成するために必要とされ得る構造支持体（図示せず）を形成するために構築される材料層４１２を形成するために、より厚いおよび／またはより低い品質、したがってより安価な箔シート４００を使用できる。
【００３０】
図３、図５、および図７は、第１の箔シート４００ａおよび第２の箔シート４００ｂをそれぞれ分配するように構成された第１の箔供給ドラム１５０ａおよび第２の箔供給ドラム１５０ｂを有する製造システム１００の一例を示す。第２の箔シート４００ｂは、第１の箔シート４００ａと同じ材料構成でも異なる材料構成でもよい。第１の箔供給ドラム１５０ａは、第１の箔巻取りドラム１５２ａを含み得る第１のドラムセットの一部であり得る。同様に、第２の箔供給ドラム１５０ｂは、第２の箔巻取りドラム１５２ｂを含み得る第２のドラムセットの一部であり得る。プロセッサ３００は、第１の箔供給ドラム１５０ａおよび第２の箔供給ドラム１５０ｂに、物体４１６の異なる材料層４１２を形成するために、物体４１６の製造中に異なる時間に第１の箔シート４００ａおよび第２の箔シート４００ｂを分配するよう命令し得る。例えば、プロセッサ３００は、物体４１６の第１のいくつかの材料層４１２を形成するために、第１の箔供給ドラム１５０ａに第１の箔シート４００ａを分配するよう命令することができ、物体４１６の残りの材料層４１２を形成するために、第２の箔供給ドラム１５０ｂに第２の箔シート４００ｂを分配するよう命令することができる。
【００３１】
上述のように、一例では、製造システム１００は、任意の数の箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２を取り付けることができる上述の材料トラックシステム１７０を含むことができる。例えば、図３および図５〜図８において、材料トラックシステム１７０は、第１の箔ドラムセット（例えば、第１の箔供給ドラム１５０ａおよび第１の箔巻取りドラム１５２ａ）および第２の箔ドラムセット（例えば、第２の箔供給ドラム１５０ｂおよび第２の箔巻取りドラム１５２ｂ）をそれぞれ支持するために、構築要素２６０の両側に配置された一対の材料トラック１７２を含み得る。ドラム１５０ａ、１５０ｂ、１５２ａ、１５２ｂのそれぞれは、プロセッサ３００の命令の下で、第１の箔シート４００ａまたは第２の箔シート４００ｂのいずれかの１つまたは複数の材料層４１２を適用するために、基板表面２８０上に第１の箔シート４００ａまたは第２の箔シート４００ｂのいずれかを位置決めする手段として、材料トラックシステム１７０に沿って第１のドラムセットおよび第２のドラムセットを横方向に移動させるために、上述のように線形駆動機構（図示せず）に結合され得る。
【００３２】
製造システム１００は、図３、図５、図７および図８に示すように、１つまたは複数の仕上げエネルギービーム１９２を放出するように構成された少なくとも１つの仕上げエネルギー供給源１９０をさらに含むことができる。仕上げエネルギービーム１９２は、物体４１６の製造中および／または製造後に、物体４１６の１つまたは複数の表面を局所的に加熱することによって、物体４１６にエネルギーを加えることができる。仕上げエネルギー供給源１９０は、１つまたは複数のレーザー装置および／または１つまたは複数の電子ビーム装置として構成することができる。図示の例では、仕上げエネルギー供給源１９０は、製造システム１００の取付フレーム１２２によって支持されてもよい仕上げトラックシステム１９４上に支持されてもよい。仕上げトラックシステム１９４は、プロセッサ３００の命令下で、仕上げエネルギー供給源１９０の平行移動および／または回転を容易にすることができる。図示の例では、仕上げトラックシステム１９４は、垂直方向に沿った仕上げエネルギー供給源１９０の平行移動を可能にする。しかしながら、仕上げエネルギー供給源１９０は、垂直方向に加えて、または垂直方向以外に、様々な方向のうちのいずれか１つに沿って移動可能であり得る。例示的製造システム１００は、仕上げエネルギー供給源１９０から物体４１６の１つまたは複数の表面に向けて放出される仕上げエネルギービーム１９２への見通し線アクセスを提供するために、構築チャンバ２６６内に開口部を含む。プロセッサ３００は、物体４１６の製造中または製造後に、物体４１６に対して様々な動作のうちの任意の１つを実行するための方法で、仕上げエネルギー供給源１９０を動作させるように構成され得る。例えば、仕上げエネルギー供給源１９０は、１つまたは複数の追加の材料層４１２の適用前に、部分的に構築された状態で、物体４１６上に実質的に均一な温度分布を提供するために、物体４１６の溶融部分４０４の熱時間履歴を正規化するために使用され得る。仕上げエネルギー供給源１９０はまた、１つまたは複数の材料層４１２を適用する前に基板表面２８０を局所的に予熱する、および／または構築チャンバ２６６を予熱するように動作させることができる。
【００３３】
さらに、仕上げエネルギー供給源１９０は、物体４１６の製造中および／または物体４１６の完成後に、構築プレート２６４上の物体４１６を応力緩和するように動作させることができる。物体上への仕上げエネルギービーム１９２の適用は、物体表面内の残留応力を減少させることができる。さらに、仕上げエネルギービーム１９２は、物体４１６の硬度および／または極限強度を増加させることなどによって機械的性質を改善するために、物体４１６を熱処理するように動作させることができる。加えて、仕上げエネルギービーム１９２は、個々の材料層４１２の周縁部４１４におけるオフセットによって発生し得るなど物体表面に存在し得る凹凸を滑らかにするために、表面を局所的に再溶融し、溶融箔材料の表面引張りを可能にすることによって物体４１６の表面を滑らかにすることができる。さらに、仕上げエネルギービーム１９２は、周縁部４１４で物体４１６の材料層４１２を互いに溶融させることができる。
【００３４】
製造システム１００は、材料層４１２の適用前および／または適用中に、箔シート４００を加熱するように構成された予熱器２００（図１）を含み得る。図示の例では、予熱器２００は、基板表面２８０の領域に近接して箔シート４００の上方に配置することができる。しかしながら、予熱器２００は任意の場所に取り付けることができる。製造システム１００は、様々な異なる箇所のいずれかに取り付けられた任意の数の予熱器２００を含み得る。図示の例では、予熱器２００は、箔適用ヘッド１２０の一部とすることができる取付フレーム１２２に取り付けることができる。予熱器２００による箔シート４００の予熱は、材料層４１２を形成するために箔シート４００を溶融する前に箔シート４００の温度を上昇させることがある。これに関して、箔シート４００の予熱は、箔シート４００を溶融するために、溶融エネルギービーム１８２に必要とされるエネルギー量を減少させることができ、それによって材料層４１２が連続的に形成され互いに溶融される速度を増加させることができる。
【００３５】
予熱器２００は、様々な構成のうちの任意の１つで提供され得る。例えば、製造システム１００は、レーザー装置および／または電子ビーム装置として構成された１つまたは複数の予熱器２００を含み得る。代替的または追加的に、予熱器２００は、熱風を箔供給ドラム、箔シート４００、および／または物体４１６に向けるための熱風加熱器として構成することができる。さらにまた、予熱器２００は、対流加熱によって物体４１６の最低温度を維持する手段として、構築チャンバ２６６内の不活性気体２２２を、所定の最低温度より高く維持するために、構築要素２６０（例えば、構築プレート２６４）および／または構築チャンバ２６６の周囲に、円周方向に間隔を置いて結合された複数の加熱要素として構成することができる。別の例では、製造システム１００は、物体４１６を最低温度以上に維持するために少なくとも構築プレート２６４および物体４１６を囲むコンベクションオーブン（例えば、環境エンクロージャ１０２−図１）として構成された予熱器２００を含み得る。またさらなる例では、予熱器２００は、１つまたは複数の箔供給ドラム１５０を格納し、材料層４１２に溶融する前に物体４１６および箔シート４００を誘導加熱するように構成された誘導炉（図示せず）として構成することができる。製造システム１００はまた、放出線を介して構築チャンバ２６６内の物体４１６の温度を維持するように構成された１つまたは複数の予熱器２００を含むことができる。製造システム１００は、物体４１６の最低温度を維持するための手段として、構築要素２６０の温度を維持するための他のエネルギー供給源を含み得る。
【００３６】
製造システム１００は、酸素が溶融箔材料に接触するのを防ぎ、それによって溶融状態の箔材料の酸化を防ぐために、溶融箔材料を囲むためにアルゴンなどの不活性気体２２２を放出するように構成される不活性気体供給源２２０（図１）を含み得る。不活性気体供給源２２０は、箔適用ヘッド１２０の取付フレーム１２２に取り付けられてもよい。図１５の例では、不活性気体供給源２２０は、不活性気体プルームが、少なくとも箔シート４００が材料層４１２に溶融されている箇所を囲むように不活性気体２２２を放出することができる。
【００３７】
いくつかの例では、製造システム１００は、箔適用ヘッド１２０と共に含まれ得るテント構造２２４（図１）を含み得る。テント構造２２４は、溶融箔材料を囲むように構成されてもよく、任意に溶融エネルギービーム１８２の少なくとも一部を囲んでもよい。テント構造２２４は、不活性気体供給源２２０によって放出された不活性気体２２２を含むことができる。テント構造２２４は、少なくとも溶融箔材料を取り囲む領域に、不活性気体２２２を少なくとも部分的に含有することができる任意の適切な剛性または可撓性の非金属および／または金属材料で形成されてもよい。不活性気体供給源２２０は、不活性気体２２２を連続的に放出してもよく、または溶融部分４０４が溶融状態にある間に、箔シート４００の溶融中にのみ不活性気体２２２を放出してもよい。
【００３８】
不活性気体供給源２２０は、材料層４１２の適用中および／または適用間に物体４１６の過熱を防止するための手段として、物体４１６を最大温度未満に維持することができる温度で不活性気体２２２を放出するように構成され得る。あるいは、製造システム１００は、物体４１６の温度を所定の最大値以下に維持するための冷却気体（例えば、不活性気体）を放出するための冷却気体供給源（図示せず）を含み得る。
【００３９】
製造システム１００は、製造プロセス中に物体４１６に向けて気体（例えば、不活性気体２２２）を吹き付ける気体吹き装置２４０（図１）を任意に含み得る。例えば、不活性気体供給源２２０は、溶融領域から煙および／または煤煙を吹き払うための手段として、不活性気体２２２を物体４１６に向かって吹き付けるための気体吹き装置２４０として機能するように構成されてもよい。そのような煙および／または煤煙は、箔シート４００の溶融の副産物として発生する可能性があり、箔シート４００上の溶融エネルギービーム１８２によって提供される溶融エネルギーの量を妨げる可能性がある。加えて、煙および／または煤煙はレーザービームまたは電子ビームの集束を低減させる可能性がある。
【００４０】
製造システム１００は、上述のように、任意に少なくとも部分的に環境エンクロージャ１０２（図１）内に格納されてもよい。一例では、環境エンクロージャ１０２は、物体４１６の製造中に溶融箔材料の酸化を防ぐために不活性気体２２２で充填することができる。このような配置は、溶融エネルギー供給源１８０が電子ビーム装置であり、および／または箔材料が非常に反応性が高い（例えばチタン）実施形態に必要とされることがある。環境エンクロージャ１０２は、環境エンクロージャ１０２内に少なくとも部分的な真空を生成するように構成された真空源１０４に流体的に結合されてもよい。環境エンクロージャ１０２内の真空は、１つの電子ビームが箔シート４００を溶融するための溶融エネルギーを提供する製造システム１００の実施のために必要とされ得る。
【００４１】
図１８を参照すると、物体４１６を付加的に製造する方法５００が開示されている。この方法は、構築要素２６０によって支持されている基板表面２８０上に箔シート４００を分配するステップ５０２（ステップａ）を含む。箔シート４００は、上述のように、プロセッサ３００の命令下で箔供給ドラム１５０の回転に応答して分配されてもよい。最初に適用された材料層４１２に関して、基板表面２８０は構築要素２６０の表面であり得る。後続の材料層４１２の適用中、基板表面２８０は最後に適用された材料層４１２の表面であり得る。物体４１６の製造を開始する前に、方法５００は、構築要素２６０の基板表面２８０を構築チャンバ２６６で少なくとも部分的に囲むことを含むことができる。上述のように、構築チャンバ２６６は、少なくとも溶融部分４０４の溶融箔材料を囲む箇所に不活性気体２２２（例えば、アルゴン）を収容して、酸素が溶融箔材料に接触するのを防ぎ、それによって、完成時に物体４１６の機械的特性を低下させる可能性がある溶融箔材料の酸化を防ぐように構成される。
【００４２】
上述のように、箔供給ドラム１５０は、箔巻取りドラム１５２を含むことができる箔適用ヘッド１２０の一部である。箔巻取りドラム１５２を有する製造システム１００の例では、箔供給ドラム１５０を回転させるステップ５０８は、箔供給ドラム１５０の回転と同期して箔巻取りドラム１５２を回転させるステップを含むことができ、箔供給ドラム１５０から箔シート４００を分配する間、箔巻取りドラム１５２上の箔シート４００を巻き上げる。
【００４３】
いくつかの例では、箔適用ヘッド１２０は、ガントリー１０８（図９〜図１１）またはロボット装置１１０（図１３）などのヘッド移動機構１０６に結合することができる。箔適用ヘッド１２０がヘッド移動機構１０６に結合されている例では、基板表面２８０上に箔シート４００を分配するステップ５０２は、箔供給ドラム１５０から箔シート４００を分配しながら、箔シート４００の長さ方向に沿って基板表面２８０上に箔適用ヘッド１２０を平行移動させることを含み得る。箔シート４００を基板表面２８０上に分配するステップ５０２は、箔適用ヘッド１２０の分配機構１３０（図１３〜図１７）を用いて、基板表面２８０の上方の箔適用ヘッド１２０の移動中に箔シート４００を基板表面２８０上に適用することを含み得る。箔供給ドラム１５０から分配された箔シート４００は分配機構１３０で受け取られる。分配機構１３０は、箔シート４００を基板表面２８０と直接物理的に接触するように押圧することによって、箔シート４００を基板に直接適用するように構成された分配シュー１３４またはガイドローラー１３２とすることができる。
【００４４】
上述のように、製造システム１００のいくつかの例は、箔シート４００の任意の数の異なる材料構成をそれぞれ含む任意の数の箔供給ドラム１５０（例えば、図３、５および８）を含み得る。そのような構成の一例では、基板表面２８０上に箔シート４００を分配するステップ５０２は、プロセッサ３００の命令下で、第１の箔供給ドラム１５０ａおよび第２の箔供給ドラム１５０ｂからそれぞれ第１の箔シート４００ａまたは第２の箔シート４００ｂのいずれかを分配することを含み得る。第１の箔シート４００ａおよび第２の箔シート４００ｂは、物体４１６の異なる材料層４１２を形成するために物体４１６の製造中に異なる時間に分配されてもよい。第１の箔シート４００ａは、第２の箔シート４００ｂとは異なる材料構成を有してもよい。物体４１６の製造中に異なる時間に第１の箔シート４００ａおよび第２の箔シート４００ｂを分配することは、１つまたは複数の材料層４１２の適用の間に、第１の箔ドラムセットまたは第２の箔ドラムセットのいずれかを、第１の箔シート４００ａまたは第２の箔シート４００ｂのいずれかが基板表面２８０上に位置決めされるまで、材料トラックシステム１７０に沿って移動することを必要とし得る。
【００４５】
方法５００のステップ５０４（ステップｂ）は、基板表面２８０上に配置された箔シート４００の非溶融領域４０２に１つまたは複数の溶融エネルギービーム１８２を向けることを含む。上述のように、製造システム１００は、１つまたは複数の溶融エネルギービーム１８２を放出するように構成された１つまたは複数の溶融エネルギー供給源１８０を含む。例えば、製造システム１００は、溶融エネルギービーム１８２のアレイに配置された２つ以上の溶融エネルギービーム１８２を含み得る。溶融エネルギービーム１８２を箔シート４００に向けるステップ５０４は、レーザー装置、電子ビーム装置、またはそれらの組み合わせから１つまたは複数の溶融エネルギービーム１８２を放出することを含むことができる。上述のように、溶融エネルギー供給源１８０は、箔シート４００全体を前後および／または左右に移動して溶融エネルギービーム１８２を掃引するように制御することができる。この方法は、各溶融エネルギービームの溶融スポットの直径を制御するためにレーザー光学装置（図示せず）を使用することができる。
【００４６】
方法５００のステップ５０６（ステップｃ）は、物体４１６の三次元デジタル定義３０６に従って、基板表面２８０上に材料層４１２を形成するために、１つまたは複数の溶融エネルギービーム１８２を使用して、非溶融領域４０２を１つまたは複数の溶融部分４０４に溶融するステップを含む。材料層４１２を形成するプロセスは、デジタル定義３０６に対応して、材料層４１２の周縁部４１４を形成するために、１つまたは複数の溶融エネルギービームを使用して、溶融部分４０４を非溶融部分４０６から分離または切断するステップを含む。材料層４１２を形成した後、かつ箔シート４００をさらに分配する前に、方法５００は、箔シート４００を材料層４１２から一時的に垂直方向に分離する手段として、箔供給ドラム１５０（箔適用ヘッド１２０に含まれる場合は、さらに箔巻取りドラム１５２）および／または構築要素２６０を垂直方向に平行移動させるステップを含み、新しい材料層４１２を最後に適用された材料層４１２上に形成する準備として、基板表面２８０上に箔シート４００の追加の非溶融領域４０２を分配することを可能にしてもよい。箔シート４００を分配した後、箔シート４００と基板表面２８０との間の所望の間隔に従って、箔供給ドラム１５０および／または構築要素２６０を垂直方向に元の位置に平行移動して戻すことができる。しかしながら、他の例では、箔シート４００は、基板表面２８０の上に垂直方向に間隔を空けた関係で連続的に支持されてもよく、したがって材料層４１２の適用間で垂直方向の平行移動を必要としなくてもよい。
【００４７】
いくつかの例では、溶融エネルギービーム１８２を非溶融領域４０２に向けるステップ５０４は、溶融パターン４０８を形成する方法で、１つまたは複数の溶融エネルギービーム１８２を箔シート４００の非溶融領域４０２に向けるステップを含み得る（図６）。溶融パターン４０８は、個別の溶融セグメント４１０のドットマトリックスパターンまたは市松模様パターンを含むが、これらに限定されない任意の構成を有することができる。溶融セグメント４１０は、箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２との間で箔シート４００に引張りを維持することを可能にする非溶融部分４０６の格子を形成するように交差する非溶融ストリップによって離間されてもよい。材料層４１２の少なくとも一部を形成するために溶融パターン４０８を形成した後、箔シート４００の非溶融領域４０２の別の部分を基板表面２８０上に配置するように、箔シート４００を平行移動および／または回転させることができ、その後、溶融エネルギービーム１８２は、材料層４１２の完成に向けて１つまたは複数の追加の溶融パターン４０８を形成することができる。
【００４８】
方法５００のステップ５０８（ステップｄ）は、箔供給ドラム１５０を回転させて、最後に適用された材料層４１２の上に箔シート４００の別の長さ方向部分を分配することを含む。上述のように、箔供給ドラム１５０を回転させるステップ５０８は、箔シート４００の非溶融領域４０２の分配中に、箔供給ドラム１５０の回転と同期して箔巻取りドラム１５２を回転させて箔シート４００の非溶融部分４０６を箔巻取りドラム１５２上に巻き取ることを含むことができる。上述のように、箔シート４００の追加の非溶融領域４０２を分配することは、箔シート４００と最後に適用された材料層４１２の基板表面２８０との間に垂直方向の分離を生じさせるために、箔供給ドラム１５０および／または構築要素２６０を一時的に垂直方向に平行移動させた後に行われ得る。
【００４９】
いくつかの例では、箔供給ドラム１５０／箔巻取りドラム１５２および／または構築要素２６０を垂直方向に平行移動させることは、新しい材料層４１２を形成する前に、箔シート４００を前進させることを可能にするために、箔シート４００を最後に適用された材料層４１２から垂直方向に分離するために、協調的に箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２を上昇させることを含み得る。例えば、箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２は、箔シート４００を最後に適用された材料層４１２から上昇させる量だけ一時的に上昇されてもよく、この時点で箔シート４００を最後に適用された材料層４１２の上で前進させるために、箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２は同期して回転され、その後、箔供給ドラム１５０および箔巻取りドラム１５２は、新しい材料層４１２を形成する準備のために元の位置に下げることができる。上述のように、箔シート４００は、基板表面２８０（例えば、最後に適用された材料層）のわずかに上方（例えば、１．０インチ未満）に離間して垂直に配置されてもよいか、または箔シート４００は、最後に適用された材料層４１２と直接物理的に接触するように垂直に配置されてもよい。箔シート４００と最後に適用された材料層４１２との間に分離を生じさせるために箔供給ドラム１５０を垂直方向に平行移動させる代わりに、またはそれに加えて、方法は構築要素２６０（例えば構築プレート２６４）を下げることを含み得る。例えば、構築プレート２６４は、各材料層４１２の適用後、箔の厚さ以上（例えば、実質的に等しい）の距離だけ漸増的に下げられてもよい。
【００５０】
上述のように、製造システム１００の箔適用ヘッド１２０はヘッド移動機構１０６に結合されてもよい。そのような例では、方法５００は、ヘッド移動機構１０６（例えば、ガントリー１０８、ロボット装置１１０）を介して、箔適用ヘッド１２０を様々な方向のうちの任意の１つに沿って移動させるステップを含み得る。例えば、この方法は、箔シート４００（図１３）の分配中に必要とされ得るように（例えば、水平方向に沿って）および／または箔適用ヘッド１２０を構築要素２６０の様々な基板表面２８０のうちの任意の１つの上に位置決めするために、基板表面２８０に局所的に平行な方向に沿って、箔適用ヘッド１２０を平行移動させることを含み得る。代替的または追加的に、この方法は、互いの上に材料層４１２を連続して適用する間に必要とされるように、基板表面２８０に対して局所的に垂直な方向に沿って（例えば垂直方向に沿って）、箔適用ヘッド１２０を逐次平行移動させるステップを含み得る。方法はまた、箔適用ヘッド１２０を基板表面２８０に垂直な軸の周り（例えば、Ｚ軸の周り）に回転させるステップを含むことができる。箔適用ヘッド１２０の平行移動および／または回転は、基板表面２８０に対する箔シート４００の水平位置、垂直位置、および／または計時方向を調整することを可能にし得る。そのような平行移動および／または回転は、連続する材料層４１２の適用間に箔シート４００の前進を可能にし得るか、または箔適用ヘッド１２０が同じ構築要素２６０の異なる基板表面２８０上に位置決めされることを可能にし得る。例えば、図１０〜図１１に示されるように、構築要素２６０は、互いに非同一平面上にあるかまたは非平行であるかのいずれかである複数の基板表面２８０を有し得る。加えて、箔適用ヘッド１２０の平行移動および／または回転は、図６に関して上述したように、個別の溶融セグメント４１０の溶融パターン４０８を使用するなどによって、物体４１６を製造するのに使用される箔シート４００の割合を最大にすることを可能にする。
【００５１】
箔適用ヘッド１２０を移動させることの代替として、またはそれに加えて、方法５００は、箔シート４００の非溶融領域４０２が基板表面２８０の真上に位置するように、構築要素２６０の基板表面２８０のいずれか１つが上方を向き水平方向に配向され配置されるように構築要素２６０を移動させるステップを含み得る。構築要素２６０は、上述のように要素移動機構２８２（例えば、ロボット装置１１０、図１０〜図１１）に結合することができる。要素移動機構２８２は、互いに非同一平面上にあるおよび／または互いに非平行である少なくとも２つの基板表面２８０を有する構築要素２６０に対して実施することができる。これに関して、構築要素２６０は、異なる配向および／または異なる相対箇所を有する、そして単一の物体４１６を製造するために上に材料層４１２が適用される基板表面２８０としてそれぞれ機能する複数の基板表面２８０を有する三次元シード形状２６２（例えば、立方体、円筒、球など）を有することができる（例えば、図１２）。材料層４１２を適用する前、または１つまたは複数の材料層４１２の適用間に、要素移動機構２８２は、少なくとも１つの基板表面２８０が箔適用ヘッド１２０の下に位置し、箔シート４００の非溶融領域４０２と平行に配向されているように構築要素２６０の向きまたは箇所を変更することができる。要素移動機構２８２は、構築要素２６０を、箔シート４００の非溶融領域４０２に局所的に平行な方向に沿った横方向の平行移動、箔シート４００の非溶融領域４０２に局所的に垂直な方向に沿った垂直方向の移動、および／または任意の軸の周りの回転を含む様々な方向の任意の１つに移動できる。箔適用ヘッド１２０が静止している間、または箔適用ヘッド１２０が移動している間に、構築要素２６０を移動（例えば、回転および／または平行移動）させることができる。
【００５２】
方法５００のステップ５１０（ステップｅ）は、デジタル定義３０６に従って物体４１６が完成するまでステップ５０２〜５０８（ステップａ〜ｄ）を繰り返すステップを含む。上述のように、製造システム１００は、物体４１６が完成するまで材料層４１２を互いの上に連続的に適用するように構成される。各材料層４１２には、物体４１６のデジタル定義３０６に記載されているように、材料層４１２の輪郭と一致するように切断された周縁部４１４が形成されている。上述のように、各材料層４１２は、物体４１６の三次元デジタル定義３０６に基づいて、（例えば、数値制御（ＮＣ）プログラムの）コンピュータ可読プログラム命令３０４を実行するプロセッサ３００によって制御される１つまたは複数の溶融エネルギー供給源１８０を使用して、箔シート４００を溶融した結果として形成される。
【００５３】
いくつかの例では、方法５００は、１つまたは複数の材料層４１２の適用の前および／または適用の間に、予熱器を使用して、箔シート４００、箔供給ドラム、物体４１６（例えば、部分的に構築された）、および／または構築要素２６０を加熱するステップをさらに含み得る。例えば、箔シート４００が箔供給ドラム１５０から外れるときに箔シート４００を予熱することができる。上述のように、予熱は、箔シート４００を材料層４１２に溶融するために、溶融エネルギービーム１８２に必要なエネルギー量を減らすことによって、材料層４１２が適用される速度の増加を可能にし得る。箔シート４００の加熱は、レーザー装置または電子ビーム装置によって、熱風を箔供給ドラム１５０および／または箔シート４００に向ける熱風加熱器（図示せず）によって、および／または構築要素２６０および／または構築チャンバ２６６の周りに円周方向に間隔を置いて配置された複数の加熱要素を用いて行うことができる。別の例では、加熱は、コンベクションオーブンまたは誘導炉によって実行することができ、そのいずれも箔供給ドラム１５０、箔シート４００、基板表面２８０、および／または構築チャンバ２６６を格納するように構成することができる。上記の例のいずれにおいても、溶融エネルギービーム１８２による溶融の前に、箔シート４００を所定の最低温度より上に維持するように加熱を行うことができる。代替的または追加的に、加熱は、構築チャンバ２６６内の物体４１６の最低温度を維持するように放射加熱によって行われてもよい。さらに他の例では、物体４１６のコンベクション加熱を促進するために、構築チャンバ２６６内の不活性気体２２２を所定の最低温度より上に維持することによって加熱を行うことができる。そのような予熱は、材料層４１２の固化中に生じる物体４１６内の熱応力および歪みを有利に低減することができる。さらに、予熱は、材料層４１２の冷却速度の管理を改善することを可能にし得、それは、物体４１６の微細構造の改善をもたらし得る。さらに、予熱は、そうでなければ材料層４１２の適用中に物体４１６内の熱歪みに抵抗するために必要とされる可能性がある構造的支持体の必要性を減らすことができる。
【００５４】
方法５００は、箔シート４００の溶融中に溶融箔材料を包囲して酸素から遮蔽するために不活性気体２２２を放出することを含むことができる。例えば、上述のように、不活性気体供給源２２０は、少なくとも溶融箔材料を囲む不活性気体２２２プルームを形成するように、アルゴンなどの不活性気体２２２を放出することができる。溶融箔材料を不活性気体２２２で囲むのを助けるために、方法５００はさらに、上述のようにテント構造２２４を使用して、溶融箔材料を少なくとも部分的に囲むステップを含むことができる。テント構造２２４は、溶融箔の周りに不活性気体２２２を少なくとも部分的に含み、酸素が溶融箔材料と接触するのを防ぐのを助けることができる。方法５００は、不活性気体供給源２２０によって放出された不活性気体２２２を使用して、物体４１６の過熱を回避するために、１つまたは複数の材料層４１２の適用中に物体４１６を最大温度未満に維持するステップをさらに含み得る。不活性気体２２２の温度は、物体４１６の温度を制御するための手段として制御することができる。例えば、不活性気体２２２は、物体４１６を囲む周囲環境よりも低温であり得、したがって、冷却気体として機能し得る。物体４１６を最大温度未満に維持するために実施され得るさらなる技術は、製造システム１００内に物体４１６を再取り付けして製造プロセスを再開する前に、物体４１６が冷却されることを可能にするために、製造プロセスを周期的に停止させるステップおよび／または製造システム１００から物体４１６を取り除くステップ（例えば構築チャンバ２６６から）である。
【００５５】
製造効率を最大にするために、方法５００は、溶融箔材料に向かってまたは溶融エネルギービーム１８２の経路に向かって気体を吹き付けるステップを任意に含み得る。例えば、上述したように、不活性気体供給源２２０などの気体吹き装置２４０を用いて、気体を溶融箔材料に向けて吹き付けることができる。気体は空気であってもよく、または気体は溶融箔材料から、および溶融エネルギービーム１８２が通過する領域から煙および／または煤を吹き払うように放出される不活性気体２２２であってもよい。上述のように、煙または煤は、箔シート４００の溶融の副産物であり得、箔シート４００を溶融するための溶融スポットでの溶融エネルギー量を望ましくなく妨げるかまたは低減し得る。
【００５６】
いくつかの例では、方法５００は、環境エンクロージャ１０２内に製造システム１００の一部または全部を囲むステップを含み得る。環境エンクロージャ１０２は、少なくとも構築要素２６０、箔供給ドラム、箔巻取りドラム、および／または溶融エネルギー供給源を囲むように構成することができる。環境エンクロージャ１０２は、製造システム１００の特定の構成または特定の箔材料に必要とされ得るように、環境エンクロージャ１０２内に少なくとも部分的な真空を形成するために真空源１０４に流体結合されてもよい。例えば、溶融エネルギー供給源１８０が電子ビーム装置である場合、真空が必要とされ得る。
【００５７】
方法５００は、物体４１６の完成中および／または完成後に、１つまたは複数の仕上げエネルギービーム１９２を物体４１６に向けて放出するステップをさらに含み得る。仕上げエネルギービーム１９２は、レーザービーム、電子ビーム、または物体４１６の一部を局所的に加熱することができる他の種類の仕上げエネルギービーム１９２とすることができる。仕上げエネルギービーム１９２は、仕上げエネルギー供給源１９０から物体４１６の１つまたは複数の表面に向かって放出されてもよい。仕上げエネルギー供給源１９０は、仕上げトラックシステム１９４に沿って、または仕上げエネルギービーム１９２を物体４１６の表面のうちの任意の１つに局所的に適用することを可能にするための他の手段を介して移動可能であってもよい。仕上げエネルギービーム１９２は、様々な動作のうちの任意の１つを実行するために放出され得る。例えば、材料層４１２の固化および溶融中の物体４１６の熱歪みを最小にするために、物体４１６の異なる箇所における温度差を最小にするために熱時間履歴を正規化する手段として、仕上げエネルギービーム１９２を局所的に照射して物体４１６を加熱することができる。上述のように、仕上げエネルギービーム１９２は、各材料層４１２の適用前または適用中に、物体４１６の均一な温度を確立するための手段として、物体４１６の特定の領域を局所的に予熱することができる。仕上げエネルギービーム１９２はまた、物体４１６の応力緩和を実行することができ、再溶融して表面引張りが物体４１６表面の凹凸を滑らかにすることを可能にすることによって物体４１６の表面仕上げを改善し得る。そのような不規則性は、隣接する材料層４１２の周縁部４１４におけるオフセットによって引き起こされ得る。さらに、仕上げエネルギービーム１９２は、周縁部４１４に沿ってなど物体４１６の材料層４１２を互いに溶融させることができる。物体４１６の製造中に上述の処理ステップを実行する能力は、粉末層付加製造を使用して製造された物体と比較して、完成した物体４１６の生産速度の向上および品質の向上を可能にする。
【００５８】
さらに、本開示は、以下の条項による実施形態を含む。
【００５９】
条項１．物体を形成するための付加製造システムであって、
構築要素によって支持された基板表面上に箔シートを分配するために、回転する１つまたは複数の箔供給ドラムと、
基板表面上に配置された箔シートの非溶融領域に１つまたは複数の溶融エネルギービームを向ける１つまたは複数の溶融エネルギー供給源と、
物体の三次元デジタル定義に基づいて計算可能な可読プログラム命令を実行し、非溶融領域の少なくとも一部を、選択的に溶融部分に溶融するように溶融エネルギービームを制御して、物体の材料層を基板表面上に形成し、一方で溶融部分を非溶融部分から分離し、デジタル定義に対応して物体の付加製造中に、箔シートを分配するために箔供給ドラムの回転を命令するプロセッサと
を備える、付加製造システム。
【００６０】
条項２．プロセッサの命令下で、各材料層の適用後に、箔シートを基板表面に対して前進させる間に、箔シートの非溶融部分を巻き取るための箔供給ドラムと同期して回転する
１つまたは複数の箔巻取りドラム
をさらに備える、条項１に記載の製造システム。
【００６１】
条項３．箔供給ドラムおよび箔巻取りドラムは、プロセッサの命令下で、箔シート上の箔シートの前進を可能にしおよび／または基板表面に対する箔シートの横方向の平行移動または箔シートの回転を可能にするために、最後に適用された材料層から箔シートを垂直方向に分離するために、一斉に上昇されるように構成されている、
条項２に記載の製造システム。
【００６２】
条項４．構築要素は、材料層の形成後、以下の、
箔シートに対して下降され、
垂直軸の周りを回転する、
命令のうちの少なくとも１つのプロセッサの命令下で移動されるように構成されている、条項１に記載の製造システム。
【００６３】
条項５．１つまたは複数の溶融エネルギー供給源は、レーザー装置、電子ビーム装置、またはそれらの組み合わせである、
条項１に記載の製造システム。
【００６４】
条項６．プロセッサは、１つまたは複数の材料層の適用中に、非溶融部分によって離間された個別の溶融セグメントの溶融パターンを形成させるように、溶融エネルギー供給源に、１つまたは複数の溶融エネルギービームを箔シートの非溶融領域に向けさせるように構成されている、
条項１に記載の製造システム。
【００６５】
条項７．少なくとも部分的に基板表面を囲み、少なくとも溶融部分の溶融箔材料を囲む箇所に少なくとも部分的に不活性気体を収容する構築チャンバ
をさらに備える、条項１の製造システム。
【００６６】
条項８．箔供給ドラムおよび溶融エネルギー供給源を支持する取付フレーム
をさらに備え、
取付フレーム、箔供給ドラム、および溶融エネルギー供給源は、基板表面上で箔適用ヘッドを平行移動させるヘッド移動機構に結合される箔適用ヘッドを集合的に画定する、
条項１に記載の製造システム。
【００６７】
条項９．箔適用ヘッドは、箔供給ドラムから分配された箔シートを受け取り、箔シートの長さ方向に沿って基板表面上で箔適用ヘッドが移動する間に、箔シートを基板表面上に適用する分配機構
をさらに備える、条項８に記載の製造システム。
【００６８】
条項１０．構築要素は、プロセッサの命令下で、基板表面のいずれか１つが上を向き、箔シートが基板表面上方に位置するように配置されるように構築要素を移動させる要素移動機構に結合されるように構成されている、
条項１に記載の製造システム。
【００６９】
条項１１．１つまたは複数の箔供給ドラムは、第１の箔シートと、第１の箔シートと同じ材料構成または異なる材料構成のいずれかである第２の箔シートをそれぞれ分配する第１の箔供給ドラムおよび第２の箔供給ドラムを備え、
プロセッサは、物体の製造中の異なる時間に、第１の箔供給ドラムおよび第２の箔供給ドラムに、第１の箔シートおよび第２の箔シートを分配するように命令するように構成されている、
条項１に記載の製造システム。
【００７０】
条項１２．物体の構築中および／または構築後に、物体の１つまたは複数の表面にエネルギーを印加するための１つまたは複数の仕上げエネルギービームを放出する少なくとも１つの仕上げエネルギー供給源
をさらに備える、条項１に記載の製造システム。
【００７１】
条項１３．物体を形成するための付加製造システムであって、
構築要素によって支持された基板表面上に箔シートを分配するために、回転する１つまたは複数の箔供給ドラムと、
箔供給ドラムによって分配される間、箔シートを巻き取る１つまたは複数の箔巻取りドラムと、
基板表面上に配置された箔シートの非溶融領域に１つまたは複数の溶融エネルギービームを向ける１つまたは複数の溶融エネルギー供給源と、
物体の三次元デジタル定義に基づいて計算可能な可読プログラム命令を実行し、非溶融領域の少なくとも一部を、選択的に溶融部分に溶融するように溶融エネルギービームを制御して、物体の材料層を基板表面上に形成し、一方で溶融部分を非溶融部分から分離し、デジタル定義に対応して物体の付加製造中に、箔シートを分配するために箔供給ドラムと箔巻取りドラムの同期回転を命令するプロセッサと
を備える、付加製造システム。
【００７２】
条項１４．物体を付加的に製造する方法であって、
（ａ）箔供給ドラムを回転させることによって、箔シートを構築要素によって支持された基板表面上に分配するステップと、
（ｂ）１つまたは複数の溶融エネルギー供給源から、１つまたは複数の溶融エネルギービームを、基板表面上に位置する箔シートの非溶融領域に向けるステップと、
（ｃ）物体の三次元デジタル定義に従って基板表面上に材料層を形成するために、溶融エネルギービームを用いて、非溶融領域を１つまたは複数の溶融部分に溶融して、一方、デジタル定義に対応して、材料層の周縁部を形成するために、非溶融部分から溶融部分を分離または切断するステップと、
（ｄ）箔シートの別の非溶融領域を材料層上に分配するために、箔供給ドラムを回転させるステップと、
（ｅ）デジタル定義に従って物体の完成までステップ（ａ）から（ｄ）を繰り返すステップと
を含む、方法。
【００７３】
条項１５．箔シートの非溶融領域を材料層の上に分配する間、箔供給ドラムの回転と同期して箔巻取りドラムを回転させるステップ
をさらに含む、条項１４に記載の方法。
【００７４】
条項１６．箔シートを材料層から垂直方向に分離するために、材料層を形成した後、かつ箔供給ドラムを回転させて別の非溶融領域を分配する前に、箔供給ドラムおよび／または構築要素を垂直方向に平行移動させるステップ
をさらに含む、条項１４に記載の方法。
【００７５】
条項１７．箔供給ドラムおよび／または構築要素を垂直方向に平行移動させるステップは、
各材料層を適用した後、プロセッサの命令下で構築要素を下げるステップ
を含む、条項１４に記載の方法。
【００７６】
条項１８．溶融エネルギービームを向けるステップが、
レーザー装置、電子ビーム装置、またはそれらの組み合わせから１つまたは複数の溶融エネルギービームを放出するステップ
を含む、条項１４に記載の方法。
【００７７】
条項１９．溶融エネルギービームを非溶融領域に向けるステップが、
１つまたは複数の材料層の適用中に、非溶融部分によって離間された個別の溶融セグメントの溶融パターンを形成するように、１つまたは複数の溶融エネルギービームを箔シートの非溶融領域に向けるステップ
を含む、条項１４に記載の方法。
【００７８】
条項２０．溶融エネルギービームを向けるステップの前に、前記方法は、
少なくとも部分的に基板表面を、少なくとも溶融部分の溶融箔材料を囲む箇所に少なくとも部分的に不活性気体を収容する構築チャンバで囲むステップ
を含む、条項１４に記載の方法。
【００７９】
条項２１．前記溶融エネルギー供給源は、ヘッド移動機構に結合される箔適用ヘッドの取付フレーム上に支持されており、箔シートを基板表面上に分配させるステップは、
箔適用ヘッドを平行移動させるのと同じ速度で箔シートを分配しながら、箔適用ヘッドを箔シートの長さ方向に沿って基板表面上で平行移動させるステップ
を含む、条項１４に記載の方法。
【００８０】
条項２２．箔シートを基板表面上に分配するステップが、
箔適用ヘッドの分配機構を用いて、基板表面の上方の箔適用ヘッドの移動中に箔シートを基板表面上に適用するステップ
をさらに含む、条項２１に記載の方法。
【００８１】
条項２３．基板表面のいずれか１つが上を向き、箔シートの非溶融領域が基板表面の上方に位置するように水平方向に向けられ、配置されるように、プロセッサの命令下で要素移動機構によって構築要素を移動させるステップ
をさらに含む、条項１４に記載の方法。
【００８２】
条項２４．箔シートを基板表面上に分配するステップが、
プロセッサの命令下で、物体の異なる材料層を形成するために、物体の製造中の異なる時間に、第１の箔シートおよび第２の箔シートを分配するステップ
をさらに含み、
第１の箔シートは、第２の箔シートとは異なる材料構成を有する、
条項１４に記載の方法。
【００８３】
本開示のさらなる改変および改良は、当業者に明らかであり得る。したがって、本明細書に記載および例示された部分の特定の組み合わせは、本開示の特定の実施形態のみを表すことを意図しており、本開示の精神および範囲内で代替実施形態または装置の限定として機能することを意図しない。
【符号の説明】
【００８４】
１００  付加製造システム
１０２  環境エンクロージャ
１０４  真空源
１０６  ヘッド移動機構
１０８  オーバーヘッドガントリー
１０８ａ  水平ビーム
１０８ｂ  垂直ビーム
１１０  ロボット装置
１１２  ロボットアーム
１１４  ロボット基部
１２０  箔適用ヘッド
１２２  取付フレーム
１３０  分配機構
１３２  ガイドローラー
１３４  分配シュー
１５０  箔供給ドラム
１５０ａ  第１の箔供給ドラム
１５０ｂ  第２の箔供給ドラム
１５２  箔巻取りドラム
１５２ａ  第１の箔巻取りドラム
１５２ｂ  第２の箔巻取りドラム
１７０  材料トラックシステム
１７２  一対の材料トラック
１７４  ドラムブラケット
１８０  溶融エネルギー供給源
１８２  溶融エネルギービーム
１９０  仕上げエネルギー供給源
１９２  仕上げエネルギービーム
１９４  仕上げトラックシステム
２００  予熱器
２２０  不活性気体供給源
２２２  不活性気体
２２４  テント構造
２４０  気体吹き装置
２６０  構築要素
２６２  三次元シード形状
２６４  構築プレート
２６６  構築チャンバ
２８０  基板表面
２８２  要素移動機構
３００  プロセッサ
３０２  メモリ
３０４  コンピュータ可読プログラム命令
３０６  三次元デジタル定義
３０８  モデル
４００  連続箔シート
４００ａ  第１の箔シート
４００ｂ  第２の箔シート
４０２  非溶融領域
４０４  溶融部分
４０６  非溶融部分
４０８  溶融パターン
４１０  溶融セグメント
４１２  材料層
４１４  周縁部
４１６  物体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【外国語明細書】
2020006684000001.pdf