(57)【要約】      （修正有）【課題】積層造形された部品を検査し、積層造形装置の動作性能を監視する方法の提供。【解決手段】積層造形された構築プロセスの間に、構築プラットフォーム（１１２）の領域の後方散乱Ｘ線スキャンをリアルタイムで取得するステップを含む。構築プラットフォームは、少なくとも１つの部品（１４０）を支持する。後方散乱Ｘ線スキャンをプロセッサによって評価する。判定するステップは、評価するステップに基づいて積層造形装置の動作上の不具合が発生したか、または少なくとも１つの部品に欠陥が発生したかどうかを判定する。後方散乱Ｘ線システム（１６０）はＸ線を放射するエミッタ（１６１）と、後方散乱したＸ線を受け取る検出器（１６２）と、を有する。エミッタおよび検出器は、構築プラットフォームの上に配置された可動支持体（１６３）上に配置され、可動支持体は、構築プラットフォームに対してエミッタおよび検出器を上下させる。【選択図】図１
2018108730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層造形された部品（１４０）の検査および積層造形装置（１００）の動作性能の監視のための方法（４００）であって、
積層造形された構築プロセスの間に、前記構築プロセス中に少なくとも１つの部品（１４０）を支持するように構成された構築プラットフォーム（１１２）の領域の後方散乱Ｘ線スキャンをリアルタイムで取得するステップ（４３０）と、
前記後方散乱Ｘ線スキャンをプロセッサ（６０２）によって評価するステップ（４４０）と、
前記評価するステップ（４４０）に基づいて、前記積層造形装置（１００）の動作上の不具合が生じたかどうか、または前記少なくとも１つの部品（１４０）に欠陥が生じたかどうかどうかを判定するステップ（４５０）と、を含む方法（４００）。
【請求項２】
Ｘ線を放射するエミッタ（１６１）と、後方散乱したＸ線を受け取る検出器（１６２）と、を有する後方散乱Ｘ線システム（１６０）をさらに含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項３】
前記後方散乱Ｘ線システム（１６０）の前記エミッタ（１６１）および前記検出器（１６２）は、前記構築プラットフォーム（１１２）の上方に配置された可動支持体（１６３）上に配置され、前記可動支持体（１６３）は、前記構築プラットフォーム（１１２）に対して前記エミッタ（１６１）および前記検出器（１６２）を上下させるように構成される、請求項２に記載の方法（４００）。
【請求項４】
１つまたは複数の較正ブロック（１７０）をスキャンすることによって前記後方散乱Ｘ線システム（１６０）を較正するステップ（４１０）をさらに含み、前記１つまたは複数の較正ブロック（１７０）は、少なくとも１つの既知の欠陥を有する、請求項２に記載の方法（４００）。
【請求項５】
前記動作上の不具合または前記欠陥が生じたと判定するステップ（４５０）に応答して、前記構築プロセスを変更するステップをさらに含み、前記変更するステップは、（ｉ）前記動作上の不具合または前記欠陥を示すと判定された前記部品（１４０）の構築を終了し、または（ｉｉ）動作上の不具合が示されると判定された前記構築プラットフォーム（１１２）の位置において構築し、または（ｉｉｉ）積層造形装置（１００）の動作特性を変更する、請求項２に記載の方法（４００）。
【請求項６】
前記動作上の不具合または前記欠陥が生じたと判定するステップ（４５０）に応答して、前記積層造形装置（１００）の動作特性を変更することによって前記構築プロセスを変更するステップをさらに含み、前記動作特性は、
レーザ出力、レーザ速度、粉末サイズ、粉末材料、チャンバ温度、レーザスポットサイズ、または粉末深さのうちの少なくとも１つを含む、請求項２に記載の方法（４００）。
【請求項７】
前記動作上の不具合は、前記３Ｄ製造装置の保守が必要であることを示す前記３Ｄ製造装置の誤動作を含むか、あるいは、前記欠陥は、所定のしきい値よりも大きい空隙率指標、融着不足、マイクロクラック、またはマクロクラックを含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項８】
前記評価するステップ（４４０）は、構築プロセス中に構築されている前記少なくとも１つの部品（１４０）の１つまたは複数の後方散乱Ｘ線特性を、前記少なくとも１つの部品（１４０）の１つまたは複数のターゲット後方散乱Ｘ線特性を記述するコンピュータ支援設計仕様と比較するステップをさらに含み、前記判定するステップ（４５０）は、前記比較に基づいて、前記少なくとも１つの部品（１４０）が、前記コンピュータ支援設計仕様に対して正確であるかどうかを判定するステップ（４５０）を含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項９】
積層造形された部品（１４０）の検査および積層造形装置（１００）の動作性能の監視のためのシステム（６００）であって、
Ｘ線を放射するエミッタ（１６１）と、後方散乱したＸ線を受け取る検出器（１６２）と、を有する後方散乱Ｘ線システム（１６０）と、
メモリ（６０４）と、
前記メモリ（６０４）と通信するプロセッサ（６０２）と、を含み、前記システム（６００）は、
積層造形された構築プロセスの間に、前記構築プロセス中に少なくとも１つの部品（１４０）を支持するように構成された構築プラットフォーム（１１２）の領域の後方散乱Ｘ線スキャンをリアルタイムで、前記後方散乱Ｘ線システム（１６０）により取得するステップ（４３０）と、
前記後方散乱Ｘ線スキャンを前記プロセッサ（６０２）によって評価するステップ（４４０）と、
前記評価するステップ（４４０）に基づいて、前記積層造形装置（１００）の動作上の不具合が生じたかどうか、または前記少なくとも１つの部品（１４０）に欠陥が生じたかどうかどうかを判定するステップ（４５０）と、を実行するように構成されるシステム（６００）。
【請求項１０】
可動支持体（１６３）をさらに含み、前記可動支持体（１６３）は、前記構築プラットフォーム（１１２）の上方に配置され、前記可動支持体（１６３）は、前記構築プラットフォーム（１１２）に対して前記エミッタ（１６１）および前記検出器（１６２）を上下させるように構成される、請求項９に記載のシステム（６００）。
【請求項１１】
前記積層造形装置（１００）の構築チャンバの内部または近傍に配置された１つまたは複数の較正ブロック（１７０）をさらに含み、前記１つまたは複数の較正ブロック（１７０）は、少なくとも１つの既知の欠陥を有し、前記１つまたは複数の較正ブロック（１７０）は、前記後方散乱Ｘ線システム（１６０）によってスキャンされるように構成される、請求項９に記載のシステム（６００）。
【請求項１２】
前記動作上の不具合または前記欠陥が生じたと判定するステップ（４５０）に応答して、前記構築プロセスを変更するステップをさらに含み、前記変更するステップは、（ｉ）前記動作上の不具合または前記欠陥を示すと判定された前記部品（１４０）の構築を終了し、または（ｉｉ）動作上の不具合が示されると判定された前記構築プラットフォーム（１１２）の位置において構築し、または（ｉｉｉ）積層造形装置（１００）の動作特性を変更し、または（ｉｖ）ユーザに警報を提供する、請求項９に記載のシステム（６００）。
【請求項１３】
前記動作上の不具合または前記欠陥が生じたと判定するステップ（４５０）に応答して、前記積層造形装置（１００）の動作特性を変更することによって前記構築プロセスを変更するステップをさらに含み、前記動作特性は、
レーザ出力、レーザ速度、粉末サイズ、粉末材料、チャンバ温度、レーザスポットサイズ、または粉末深さのうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載のシステム（６００）。
【請求項１４】
積層造形された部品（１４０）の検査および積層造形装置（１００）の動作性能の監視のためのコンピュータプログラム製品（７００）であって、前記コンピュータプログラム製品（７００）は、
プロセッサ（６０２）によって読み取り可能であって、方法（４００）を実行するために前記プロセッサ（６０２）によって実行される命令を格納する非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含み、前記方法（４００）は、
積層造形された構築プロセスの間に、前記構築プロセス中に少なくとも１つの部品（１４０）を支持するように構成された構築プラットフォーム（１１２）の領域の後方散乱Ｘ線スキャンをリアルタイムで取得するステップ（４３０）と、
前記後方散乱Ｘ線スキャンを前記プロセッサ（６０２）によって評価するステップ（４４０）と、
前記評価するステップ（４４０）に基づいて、前記積層造形装置（１００）の動作上の不具合が生じたかどうか、または前記少なくとも１つの部品（１４０）に欠陥が生じたかどうかどうかを判定するステップ（４５０）と、を含む、コンピュータプログラム製品（７００）。
【請求項１５】
Ｘ線を放射するエミッタ（１６１）と、後方散乱したＸ線を受け取る検出器（１６２）と、を有する後方散乱Ｘ線システム（１６０）をさらに含む、請求項１４に記載のコンピュータプログラム製品（７００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層造形された部品のＸ線後方散乱検査のための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
積層造形法は、構造のデジタルモデルに基づいて、通常は一連の層に３次元構造が構築されるプロセスである。このプロセスは、３次元（３Ｄ）印刷または３Ｄラピッドプロトタイピングと呼ばれることもあり、この技術のいくつかの例は、エネルギー源による焼結または溶融／融着に依存しているにもかかわらず、「印刷」という用語がしばしば用いられるが、伝統的な意味での「印刷」ではなく、選択された場所に材料が堆積される技術である。積層造形技術の例としては、粉末ベッド溶融、溶融堆積モデリング、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、積層対象物製造、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）、ステレオリソグラフィなどが挙げられる。３Ｄ印刷技術は継続的に開発されているが、層ごとに構造を構築するプロセスは比較的遅く、いくつかの構築は完了するまでに数日間かかる。
【０００３】
現在の積層造形プロセスの欠点の１つは、品質保証に関する。通常、製造された部品が製造しきい値および設計基準を満たすかどうかを判定するためのいくらかの量の解析がある。いくつかの例において、特定のロットの製品またはサンプリングが設計限界を満たしているかどうかを検査するために、部品を解体しなければならない場合がある。これは、例えば、後に製造ロットが機械加工または設計上の問題により欠陥があると判定された場合には、かなり非効率的になることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１６／００６１９９１号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一態様によれば、積層造形された部品の検査および積層造形装置の動作性能の監視のための方法が提供される。本方法は、積層造形された構築プロセスの間に、構築プラットフォームの領域の後方散乱Ｘ線スキャンをリアルタイムで取得するステップを含む。構築プラットフォームは、構築プロセス中に少なくとも１つの部品を支持するように構成される。評価するステップは、後方散乱Ｘ線スキャンをプロセッサによって評価する。判定するステップは、評価するステップに基づいて、積層造形装置の動作上の不具合が生じたかどうか、または少なくとも１つの部品に欠陥が生じたかどうかどうかを判定する。
【０００６】
別の態様によれば、積層造形された部品の検査および積層造形装置の動作性能の監視のためのシステムは、Ｘ線を放射するエミッタおよび後方散乱したＸ線を受け取る検出器を有する後方散乱Ｘ線システムと、メモリと、メモリと通信するプロセッサと、を含む。システムは、以下のステップを実行するように構成される。積層造形された構築プロセスの間に、構築プロセス中に少なくとも１つの部品を支持するように構成された構築プラットフォームの領域の後方散乱Ｘ線スキャンを、リアルタイムで後方散乱Ｘ線システムにより取得するステップ。構築プラットフォームは、構築プロセス中に少なくとも１つの部品を支持するように構成される。後方散乱Ｘ線スキャンをプロセッサによって評価するステップ。評価するステップに基づいて、積層造形装置の動作上の不具合が生じたかどうか、または少なくとも１つの部品に欠陥が生じたかどうかどうかを判定するステップ。
【０００７】
さらに別の態様によれば、積層造形された部品の検査および積層造形装置の動作性能の監視のためのコンピュータプログラム製品が提供される。コンピュータプログラム製品は、プロセッサによって読み取り可能であって、方法を実行するためにプロセッサによって実行される命令を格納するための非一時的コンピュータ可読記憶媒体を有する。本方法は、積層造形された構築プロセスの間に、構築プラットフォームの領域の後方散乱Ｘ線スキャンをリアルタイムで取得するステップを含む。構築プラットフォームは、構築プロセス中に少なくとも１つの部品を支持するように構成される。本方法は、プロセッサによって、後方散乱Ｘ線スキャンを評価する評価するステップと、評価するステップに基づいて、積層造形装置の動作上の不具合が生じたかどうか、または少なくとも１つの部品に欠陥が生じたかどうかどうかを判定するステップと、を含む。
【０００８】
さらなる特徴および利点は、本発明の態様の概念によって実現される。本発明の他の実施形態および態様は、本明細書に詳細に記載され、請求項に係る発明の一部とみなされる。
【０００９】
本発明の１つまたは複数の態様は、明細書の末尾の特許請求の範囲において特に指摘され明確に実施例として請求される。本発明の前述その他の目的、特徴、ならびに利点は、添付の図面と併せて、以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本明細書に記載の態様による、積層造形装置の断面図である。
【図２】本明細書に記載の態様による、既知の欠陥を有する較正ブロックの簡略図である。
【図３】本明細書に記載の態様による、積層造形装置の断面図である。
【図４】本明細書に記載の態様による、データ処理およびスキャン方法のフローチャートである。
【図５】本明細書に記載の態様による、制御システムおよび積層造形装置の模式図である。
【図６】本明細書に記載の１つまたは複数の態様を組み込んで使用するためのデータ処理システムの一例を示す図である。
【図７】本明細書に記載の１つまたは複数の態様を組み込むためのコンピュータプログラム製品の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
「積層造形装置」という語句は、本明細書では「印刷装置」および「プリンタ」という用語と交換可能に使用され、「印刷する」という用語は、本明細書では「構築する」という語と交換可能に使用され、構造体を形成するために使用される特定の積層造形技術にかかわらず、積層造形装置によって構造体を構築する動作を指す。「構造体」および「部品」という用語はまた、交換可能に使用され、両方の用語は、積層造形された物理的対象物（例えば、機械部品、工具など）を指す。本明細書で使用する印刷および印刷することは、様々な形態の積層造形法を指し、３次元（３Ｄ）印刷または３Ｄラピッドプロトタイピング、ならびに焼結または溶融／融着技術を含む。積層造形技術または印刷技術の例としては、粉末ベッド溶融、溶融堆積モデリング、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、積層対象物製造、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）、ステレオリソグラフィなどが挙げられる。
【００１２】
計画通りに構築プロセスが進行していることの保証は、コストと品質上の理由から重要である。１つまたは複数の３次元構造を構築するための構築サイクルの終わりに、積層造形装置のオペレータは、構築サイクル中の積層造形装置の不具合のために、その部品が欠陥または使用不能であることを見つける場合がある。これは、複雑な形状を有する鋳造構造体の金型などの高価な部品を製造する場合に特に問題となり得る。
【００１３】
後方散乱Ｘ線検査および監視のシステムならびに方法が本明細書に開示され、それは積層造形装置によって構築される１つまたは複数の対象物の層の構築を監視するために使用することができ、一実施形態では、それらが発生したとき、すなわち、後ではなく構築プロセス中に、動作上の不具合を検出する。さらなる実施形態では、構築プロセス中に取得された後方散乱Ｘ線スキャンの評価／解析は、（スキャンされたデータのリアルタイム取得の一部ではなく）後処理の一部として実行される。本明細書で使用されるリアルタイム取得とは、構造体が構築（「印刷」）されているときの構造体の個々の層のスキャンを指す。リアルタイム解析は、様々な層の取得された後方散乱Ｘ線スキャンの評価を指す。
【００１４】
動作上の不具合としては、例えば、部品、構築プロセス、または積層造形装置の誤差、あるいは１つまたは複数の誤差が部品、構築プロセス、または積層造形装置で発生する可能性があるというインジケータ、あるいは融着不足、空隙、またはマイクロ／マクロクラックを挙げることができる。いくつかの実施形態では、動作上の不具合が発生したことを観察することに応答して動作を行うことができる。例えば、不具合が修正され、構築プロセスが停止され、問題が修正され、新しい構築が開始されるなどの修復措置をとることができる。他の場合では、不具合が検出される可能性があるが、重要ではないと判断されるため、構築プロセスが続行される。
【００１５】
後方散乱Ｘ線検査は、対象物の表面上に後方散乱Ｘ線を結像することによる対象物の非破壊検査である。後方散乱Ｘ線検査は非接触で非侵入型であり、表面近くの表面下の検出を可能にし、広い表面の検査を可能にし、高速検査を提供する。従来のＸ線検査（例えば、医師または歯科医によって行われるＸ線検査）とは対照的に、後方散乱Ｘ線は、通常、検査対象物を完全に通過するのではなく、むしろ対象物を部分的に貫通した後に対象物によって反射され、対象物のＸ線エミッタと同じ側の撮像装置または受信器によって検出される。存在する不具合は、Ｘ線画像の異常として検出される。
【００１６】
積層造形装置の潜在的な動作上の不具合および／または１つもしくは複数の印刷された層の誤差を検出して反応するために、完了まで数時間または数日かかる構築プロセスをＸ線撮影で観察する能力が提供される。失敗した構築が完了する前に停止するように、構築プロセスの早期に、または動作上の不具合が生じる前に、動作上の不具合をオペレータに表示する能力も提供される。そうでない場合（すなわち、失敗した構築プロセスが完了した後にのみ障害が発見された場合）よりも、新しい構築をより早く開始することができる。製造資源の観点から、無駄な材料の使用と無駄な構築時間が削減される。さらに、以下で説明するように、構築プロセス全体を停止するのではなく、不具合または望ましくない特徴を示す個々の部品の印刷を停止して、構築中のすべての構造体で誤差が発生するおそれのある不具合／特徴によって構築が失敗しないようにすることができる。問題となっている個々の部品の構築を停止することにより、製造歩留まりと機械稼働時間を最大化することができる。不具合または欠陥が検出された場合には、通知または警報をユーザに提供することもできる。
【００１７】
本明細書に記載の構築プロセスの監視中に観察することができるいくつかの問題には、寸法誤差、歪み、融着不足、空隙、印刷構造体内のミクロ亀裂またはマクロ亀裂、印刷装置のローラー／平坦化器または他の部品の誤動作、劣悪な層の表面仕上げ、構造体の層間剥離、誤配置、構築材料の過剰または不在、あるいは任意の他の積層造形法の誤差が含まれるがこれらに限定されない。一般に、監視は、例えば、構築される部品の障害を引き起こす可能性があるか、または積層造形装置が故障したか、故障する寸前であるか、保守が必要であるかを示すことができる何かを監視することができる。
【００１８】
図１は、本明細書に記載の態様による積層造形装置の一例を示す。図１に見られるように、印刷装置１００（または積層造形装置）は、レーザ１０２およびレンズ１０４を含む、粉末ベッド融着型３Ｄ印刷装置である。構築部１１０は、分配部１２０に隣接して配置される。構築部は、構築プラットフォーム１１２を含み、構築プラットフォーム１１２の上に部品１４０（例えば、３Ｄ印刷された部品または構造体）が構築される。構築プラットフォームは、部品１４０が構築されるにつれて構築プラットフォームを増分的に下降させるシャフトまたは支持体１１３に接続される。３Ｄ印刷の開始時に、構築プラットフォームは高い位置にあり、部品１４０の各層が形成されるにつれて、それに応じて構築プラットフォームが下降する。構築プラットフォーム１１２または構築部１１０は、壁１１４、１１６によって側面で囲まれている（追加の壁が使用されてもよいが、図示していない）。
【００１９】
分配部１２０は、分配プラットフォーム１２２によって支持され、かつ壁１１６、１２３によって収容される粉末１３０の供給源を含む。分配プラットフォーム１２２は、シャフトまたは支持体１２４によって持ち上げられる。構築部１１０に新しい層の粉末が必要になると、分配プラットフォーム１２２が所定量だけ上昇し、リコートブレード１５０が粉末１３０を分配部１２０から構築部１１０の上に押し出すことができる。このようにして、粉末の新しい層が部品１４０の上に拡がり、レーザ１０２が部品１４０の次の層を融着することができる。次に、リコートブレード１５０は壁１２３の上の位置に戻り、次の層の準備が整う。
【００２０】
部品１４０を検査し、積層造形装置１００の動作性能を監視するために、後方散乱Ｘ線システム１６０が提供されて、部品１４０の構築プラットフォームおよび上部層の後方散乱Ｘ線スキャンが得られる。後方散乱Ｘ線システムは、Ｘ線を放出するエミッタ１６１と、後方散乱Ｘ線を受け取る検出器１６２と、を含む。可動支持体１６３が検出器／受信器に取り付けられ、エミッタ１６１および検出器１６２を構築プラットフォームに対して上下し、移動させるように構成されている。後方散乱Ｘ線システム１６０では、狭いＸ線ビームがエミッタ１６１によって部品１４０に導かれ、Ｘ線が部品１４０から検出器１６２に後方散乱され、検出器１６２が反射されたＸ線を受け取る。部品上の各点の後方散乱信号を測定し、プロセッサまたはコンピュータに記録することができる。例えば、取り込まれた後方散乱Ｘ線画像は、処理され、評価され、それから部品１４０における欠陥の有無に関する判定を行うことができる。
【００２１】
１つまたは複数の較正ブロック１７０は、スキャン動作の前に後方散乱Ｘ線システム１６０を較正するために、壁１１４、１１６または構築プラットフォーム（図示せず）上に配置することができる。較正ブロック１７０は、検出器１６２の視野内に配置されることによって、後方散乱Ｘ線システム１６０によりスキャンされるように構成される。較正ブロック１７０は、印刷／構築プロセスの間に起こり得る実際の欠陥を表す孔、ノッチ、層間剥離、および空隙などの種々の既知の人工欠陥を有することができる。図２を参照すると、様々な既知の欠陥および較正領域を有する較正ブロック１７０が示されている。既知の人工欠陥は、ノッチ２０１、孔２０２、空隙２０３、２０４、層間剥離２０５、および異なる深さで異なるサイズの包含物２０６を含むことができる。較正領域は、既知のＸ線反射率を有する表面２０７、所望の層の厚さに近い既知の厚さを有する粉末と同じ材料の領域２０８などの、既知の密度を有する領域を含むことができる。さらに、絶対放射線出力を測定するために、較正ブロック上の異なる位置にＸ線検出器２１０を配置することができる。図２の設計された較正ブロックを使用して、感度、信号対雑音比およびコントラストなどの多くの異なる臨界値を測定することができる。さらに、後方散乱Ｘ線システム１６０は、最初に較正ブロックをスキャンし、その結果を較正ブロックの既知の良好なスキャンと比較することによって較正することができる。所定のしきい値を超える相違がある場合、後方散乱Ｘ線システム１６０の応答は通常の期待値に調整することができる。較正は、すべてのスキャンの前に、または選択されたスキャン数の後に行うことができる。
【００２２】
図３は、本明細書に記載の態様による、システムの横断面図を示す。後方散乱Ｘ線システム１６０は、部品１４０の上に配置されている。エミッタ１６１が活性化され、Ｘ線を放射する。Ｘ線が部品１４０から反射し、検出器１６２によって検出される。検出器は、Ｘ線検出素子の２次元アレイであってもよい。後方散乱Ｘ線は、部品１４０の表面（すなわち、最上層）から反射することができ、および／または少なくとも部分的に部品１４０を貫通することができる。エミッタ／検出器の相対的な高さは、可動支持体１６３によって調整することができる。エミッタ／検出器の構築プラットフォーム１１２または部品１４０に対するより高い位置は、検出器のより広い視野を提供することができるが、エミッタ／検出器のより低い位置は、部品１４０の特定の領域のより深い貫通またはより焦点を絞ったスキャンを可能にすることができる。
【００２３】
図４は、本明細書に記載の態様による、積層造形された部品の検査および積層造形装置１００の動作性能の監視のための方法４００のフローチャートである。後方散乱Ｘ線スキャン中に抽出されたデータは、リアルタイム品質管理、最終品質管理、およびフィードバックプロセス制御のために使用されて、レーザまたは機械特性を修正することができる。インプロセス（すなわち、リアルタイム）機械制御を用いて、３Ｄ構築プロセス中に不具合を除去または治癒することができる。ステップ４１０において、後方散乱Ｘ線システム１６０を較正することができる。較正ブロック１７０は、後方散乱Ｘ線検出器１６２の視野内に位置するように（またはその逆になるように）配置され、スキャンが開始される。応答は、欠陥を検出し、評価し、サイズを決定するために、または層圧を測定するために、較正ブロック内の既知の人工不具合の既知の良好な応答と比較される。不一致がある場合には、後方散乱Ｘ線システム（またはその出力）は、誤差を修正するように修正される。これにより、非常に信頼性が高く再現性の高いスキャンプロセスが得られる。非限定的な例として、エミッタおよび検出器の高さは、その応答に影響を与えることがあり、またはバックグラウンド放射線の量は、後方散乱Ｘ線システム１６０の応答に影響を及ぼす要因であり得る。較正ブロック１７０は、システムがサイジングおよび欠陥分類のためにそれらのデータを使用することができるように、各層に対する正確で再現可能なテストを有し、スキャナ／検出器の感度を最適化し、既知のサイズを有する既知の欠陥を使用するために設けられる。較正ブロックは、画像コントラスト、レンジ、レベル、および信号対雑音比（ＳＮＲ）値などの臨界値も規定することができる。これらの既知の欠陥は、検出および分類する必要がある欠陥の感度および種類に従って設計および変更することができる。例えば、臨界欠陥サイズが直径２ｍｍの空隙である場合には、直径２ｍｍの空隙を較正ブロック１７０内に異なる深さで人工的に作製することができる。システムは、応答が正確に調整されるようにスキャンする前に較正する。あるいは、２ｍｍの空隙および２ｍｍの包含物を較正ブロック１７０内で検出することができるので、その応答を用いて、これらの種類の欠陥を分類することができる。
【００２４】
位置決めするステップ４２０では、可動支持体１６３を使用してエミッタおよび検出器を所望の位置に移動させる。例えば、エミッタ１６１および検出器１６２は、構築プラットフォームまたは部品１４０の上の特定の高さに配置され、エミッタおよび検出器を構築プラットフォームに対して特定のｘ−ｙ位置に配置することができる。可動支持体は、スキャン動作中にエミッタおよび検出器を移動させるように構成することもできる。取得するステップ４３０において、構築プラットフォーム領域および部品１４０の後方散乱Ｘ線スキャンが、積層造形された構築プロセス中にリアルタイムで取得される。後方散乱Ｘ線システム１６０は、後方散乱Ｘ線スキャンまたは画像を得るために使用される。
【００２５】
評価するステップ４４０では、後方散乱Ｘ線スキャン（または画像）が、通常、プロセッサによって評価される。スキャンは、部品１４０に欠陥の存在を示す可能性がある領域または領域について解析され、評価される。このステップでは、複雑な画像処理アルゴリズムを用いた高度な自動欠陥検出方法を使用することができる。例えば、スキャンデータを評価して、印刷されている部品の特性（寸法、テクスチャ、組成など）を確認し、その後に、その構造体のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）仕様などの「黄金基準」と比較することができる。ＣＡＤ仕様は、積層造形装置が部品を構築する際に使用する仕様であってもよい。比較は、可能性のある歪み、偏差、欠陥、または他の不具合を特定するために、部品がＣＡＤ仕様と一貫して構築されているかどうかを評価することができる。構築品質は機械および材料の性能に依存するので、スキャンの評価は、融着不足、空隙またはミクロ／マクロ亀裂または欠陥を示す他の項目などの、積層造形装置の問題を示唆するデータの特徴をさらに識別することができる。したがって、データは、構造体が印刷されるときに構築されている構造体における誤差を検出し、構造体に部品の「健全性」スコアを割り当てるだけでなく、積層造形装置の健全性を監視して、機械の保守または調整が必要となる時期を示し、その保守／調整に必要なものを特定するために評価することができる。いくつかの例では、評価は構築プロセス中にリアルタイムで実行されるが、他の例では、評価は後で実行される。ステップ４４５では、最終評価、統計モデルの作成、およびシステムトレーニングのためにデータが保持される。このステップのデータは、最終的な部品／構造体の評価、ならびに統計モデル、機械学習、およびシステムトレーニングのために、メモリに保持される。例えば、欠陥のない複数の部品の同一層の収集されたデータは、その特定の層についての部品の欠陥検出および分類に使用されるアルゴリズムを訓練するための、人工神経回路網（ＡＮＮ）などの機械学習アルゴリズムへの入力として使用することができる。現在の方法の１つの態様は、不具合を検出した後に、不具合を分類し、それに応じて修正措置または決定を行うことができることである。各層に対応するデータは、各部品に対応するグループに集約され、このようにして、３次元「画像」が各部品の複数の層から形成される。
【００２６】
ステップ４５０において、積層造形装置の動作上の不具合が生じたか、または部品の欠陥が生じたかどうか、ならびにそれらの不具合および／または欠陥が許容可能であるか修正可能であるかどうか、または層厚が許容可能であるかどうかが判定される。バイナリ仮説テストまたはベイジアン仮説テストなどの異なる意思決定アルゴリズムは、ステップ４４５で統計モデルを用いて使用および最適化することができる。例えば、欠陥が所定量（例えば、０．５ｍｍ未満）よりも小さい場合には、構築プロセスを継続することができる。不具合が修正可能である場合には、ステップ４６０は、不具合を修正するために使用される。欠陥が未融着領域であった場合には、その不具合領域を再度ターゲットにするようにレーザを導くことができる。しかし、欠陥が許容可能でも修正可能でもない場合には、その部品は破棄され、その部品の構築プロセスはステップ４７０で終了する。
【００２７】
図５は、本明細書に記載の態様による、制御システムおよび積層造形装置の模式図である。積層造形装置１００は、積層造形装置１００の一部またはすべての構成要素の機能を制御するためのハードウェアおよび／またはソフトウェアを含む、１つまたは複数のコントローラ５１０を含む制御システムを含むことができる。コントローラ５１０は、例えば、レーザ１０２の動作（レーザ出力、レーザ速度、レーザスポットサイズなどを含む）、リコートブレードの位置、速度もしくは高さ、ならびに分配プラットフォームおよび構築プラットフォームの動作（例えば、高さの量の増減など）を制御することができる。一般に、装置の多くの動作特性は、後方散乱Ｘ線システム１６０およびシステム６００を介して得られたフィードバックにより制御することができ、例えば、レーザ出力、レーザ速度、粉末サイズ、粉末材料、チャンバ温度、レーザスポットサイズ、または粉末深さは、所望に応じて変更可能な動作特性のいくつかの例である。いくつかの実施形態では、コントローラ５１０は、印刷プロセスおよび印刷装置の他のハードウェアの動作を制御するための１つまたは複数の制御データ処理システムを含む。比例積分微分（ＰＩＤ）、線形２次レギュレータ（ＬＱＲ）、ファジーロジックコントローラ（ＦＬＣ）などの制御アルゴリズムおよび他の適切な制御アルゴリズムを使用して、入力データに対する複数の出力パラメータを算出することができる。
【００２８】
後方散乱Ｘ線システム１６０は、構築プロセス中にリアルタイムでデータを取り込むことができる。次いで、データは、一例では、データ処理システム上でソフトウェアとして実行される１つまたは複数のアルゴリズムを使用して、リアルタイムで評価することができる。データ処理システムは、一例では、装置１００の一部として含まれてもよい。他の例では、データ処理システムは、スキャンデータの取得を担当する後方散乱Ｘ線システム１６０と有線または無線で通信しており、後方散乱Ｘ線システムは、１つまたは複数の有線または無線の通信経路を介してデータ処理システムにデータを通信する。別個のデータ処理システムは、上述したコントローラ５１０のデータ処理システムであってもよいし、取得したスキャンデータの評価専用の異なるデータ処理システムであってもよい。
【００２９】
いずれにしても、スキャンデータを取得するデータ処理システムは、部品が正しく印刷されているかどうかを判定するために、１つまたは複数の３次元ＣＡＤモデルとの比較のために、別々に、あるいは１つまたは複数の様々な技法によって、データを評価することができる。典型的な構築セットアップでは、印刷される部品の設計者は、ソフトウェアを利用して、構築プラットフォーム上に印刷されるすべての部品のための設計を構築することができる。  次いで、積層造形装置を制御するためのソフトウェアは、各層がレーザの「パス」として印刷されるように、印刷される部品の３Ｄモデルを層に（オフラインで）「スライス」することができる。
【００３０】
本明細書に記載するように、構築プロセスの層は後方散乱Ｘ線スキャンでスキャンすることができ、印刷された材料の性質および特性は、構築の品質を評価し、動作上の不具合または欠陥が発生したかどうかを判定するために、ＣＡＤ仕様と比較することができる。積層造形プロセス中のリアルタイムの１つまたは複数の層のスキャン、ならびに構築プロセス中にリアルタイムで、または後で行うことができるスキャンデータの評価は、積層造形装置の動作上の健全性の評価を容易にする部品のオンライン検査およびプロセス監視を提供する。
【００３１】
図６は、本明細書に記載の１つまたは複数の態様を組み込んで使用するデータ処理システムの一例を示す。データ処理システム６００は、上述したプロセスを実行するためのプログラムコードなどのプログラムコードを記憶および／または実行するのに適しており、バス６２０を介してメモリ６０４に直接的または間接的に結合された少なくとも１つのプロセッサ６０２を含む。動作中、プロセッサ６０２は、メモリ６０４から、プロセッサによる実行のための１つまたは複数の命令を取得する。メモリ６０４は、プログラムコードの実際の実行中に使用されるローカルメモリ、バルク記憶装置、およびプログラムコード実行中にバルク記憶装置からコードを取り出さなければならない回数を減らすために少なくともいくつかのプログラムコードの一時的な記憶を提供するキャッシュメモリを含むことができる。メモリ６０４の例の非限定的なリストは、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、光ファイバ、携帯型コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光記憶装置、磁気記憶装置、またはこれらの任意の適切な組み合わせを含むことができる。メモリ６０４は、オペレーティングシステム６０５と、後方散乱Ｘ線システム１６０からスキャンデータを取得するための１つまたは複数のプログラムなどの１つまたは複数のコンピュータプログラム６０６と、本明細書に記載の態様により、積層造形装置で動作上の不具合が発生したかどうか、または部品で欠陥が発生したかどうかを判定するために、取得したスキャンデータを評価するための１つまたは複数のプログラムと、を含む。
【００３２】
入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置６１２、６１４（キーボード、ディスプレイ、ポインティングデバイスなどを含むが、これらに限らない）および後方散乱Ｘ線システム１６０を直接またはＩ／Ｏコントローラ６１０を通してシステム６００に結合することができる。またネットワークアダプタ６０８も、介在する専用ネットワークまたは公衆ネットワークを介して、データ処理システムが他のデータ処理システムに結合できるように、システムに結合することができる。モデム、ケーブルモデム、およびイーサネットカードは、現在利用可能なタイプのネットワークアダプタ６０８のごく一部である。一例では、ネットワークアダプタ６０８および／または入力装置６１２は、３次元構造体が印刷された構築プロセスのスキャンデータを取得することを容易にする。
【００３３】
データ処理システム６００は、１つまたは複数のデータベースを有する記憶装置６１６（例えば、磁気ディスクドライブ、光ディスクドライブ、テープドライブ、クラウド記憶装置などの不揮発性記憶領域）に結合することができる。記憶装置６１６は、内部記憶装置、または取り付けられたもしくはネットワークアクセス可能な記憶装置を含むことができる。記憶装置６１６内のコンピュータプログラムは、メモリ６０４にロードされ、当技術分野で公知の方法でプロセッサ６０２によって実行される。
【００３４】
さらに、データ処理システム６００は、データ処理システム６００と後方散乱Ｘ線システム１６０との間でデータを通信するために、ネットワーク通信経路、シリアル接続などの１つまたは複数の通信経路を介して後方散乱Ｘ線システム１６０に通信可能に接続することができる。通信は、後方散乱Ｘ線システム１６０が取得したデータを、データ処理システムで取得することを含んでもよい。
【００３５】
データ処理システム６００は、図示するものより少ない構成要素、本明細書に図示していない追加の構成要素、または図示した構成要素と追加の構成要素のいくつかの組み合わせを含むことができる。データ処理システム６００は、メインフレーム、サーバ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、ラップトップ、ハンドヘルドコンピュータ、タブレット、スマートフォン、電話装置、ネットワーク機器、仮想化装置、記憶装置コントローラなどの、当技術分野で公知の任意のコンピューティング装置を含むことができる。さらに、上述のプロセスは、クラスタ化されたコンピューティング環境の一部として動作する、複数のデータ処理システム６００によって実行されてもよい。データ処理システム６００、メモリ６０４、および／または記憶装置６１６は、部品ごとに格納する必要がある大量のデータのために、３Ｄ印刷用に特別に設計されたデータ圧縮アルゴリズムを含むことができる。
【００３６】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体に具現化されたコンピュータプログラム製品の形態を取ることができる。１つまたは複数のコンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読プログラムコードを具現化してもよい。様々なコンピュータ可読媒体またはそれらの組み合わせを利用することができる。例えば、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読記憶媒体を含むことができ、その例としては、１つまたは複数の電子的、磁気的、光学的、または半導体のシステム、装置、もしくはデバイス、あるいは上記の任意の適切な組み合わせを挙げることができる（ただしこれらに限定されない）。例示的なコンピュータ可読記憶媒体としては、例えば、１つもしくは複数の配線を有する電気的接続、携帯型コンピュータディスケット、ハードディスクもしくは大容量記憶装置、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、および／またはＥＰＲＯＭもしくはフラッシュメモリなどの消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ、光ファイバ、携帯型コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光記憶装置、磁気記憶装置（テープ装置を含む）、あるいは上記の任意の適切な組み合わせが挙げられる。コンピュータ可読記憶媒体は、プロセッサなどの命令実行システム、装置、またはデバイスによってまたはそれらと併せて使用されるプログラムコードを収容または格納することができる有形の媒体を含むように定義される。したがって、コンピュータ可読媒体に格納されたプログラムコードは、プログラムコードを含む製品（「コンピュータプログラム製品」など）を生成する。
【００３７】
ここで図７を参照すると、一例では、コンピュータプログラム製品７００は、例えば、本発明の１つまたは複数の態様を提供し促進するために、コンピュータ可読プログラムコード手段またはロジック７０４を格納する１つまたは複数のコンピュータ可読媒体７０２を含む。コンピュータ可読媒体７０２に収容または記憶されたプログラムコードは、データ処理システム（その構成要素を含むコンピュータ、コンピュータシステムなど）および／または他の装置によって取得され実行されて、データ処理システム、その構成要素、および／または他の装置が特定の方法で動作する／機能することを可能にする。プログラムコードは、無線、有線、光ファイバ、および／または無線周波数（ただしこれらに限定されない）を含む任意の適切な媒体を使用して送信することができる。本発明の態様を実行、達成または促進するための動作を実行するためのプログラムコードは、１つまたは複数のプログラミング言語で記述することができる。いくつかの実施形態では、プログラミング言語は、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｊａｖａなどのオブジェクト指向プログラミング言語および／または手続き型プログラミング言語を含む。プログラムコードは、ユーザのコンピュータ上で完全に実行されてもよいし、ユーザのコンピュータから完全に遠隔で実行されてもよいし、あるいは、一部がユーザのコンピュータ上で、かつ一部がリモートコンピュータ上で実行されてもよい。いくつかの実施形態では、ユーザのコンピュータおよびリモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）などのネットワークを介して、および／または外部コンピュータを介して（例えば、インターネットサービスプロバイダを用いたインターネットを通して）通信する。
【００３８】
一例では、プログラムコードは、１つまたは複数のプロセッサによる実行のために取得された１つまたは複数のプログラム命令を含む。コンピュータプログラム命令は、例えば、１つまたは複数のデータ処理システムの１つまたは複数のプロセッサに提供されて、機械を生成することができ、その結果、１つまたは複数のプロセッサによって実行されると、本明細書に記載されたフローチャートおよび／またはブロック図に記載された動作または機能などの本発明の態様を実行し、達成し、または促進する。したがって、本明細書で図示および説明されたフローチャートおよび／またはブロック図の各ブロックまたはブロックの組み合わせは、いくつかの実施形態では、コンピュータプログラム命令によって実現することができる。
【００３９】
図面を参照して図示および説明されたフローチャートおよびブロック図は、本発明の態様によるシステム、方法および／またはコンピュータプログラム製品の可能な実施形態のアーキテクチャ、機能、および動作を示す。したがって、これらのフローチャートおよび／またはブロック図は、本発明の態様による方法、装置（システム）、および／またはコンピュータプログラム製品であり得る。
【００４０】
いくつかの実施形態では、上述したように、フローチャートまたはブロック図の各ブロックは、ブロックの特定の動作および／または論理機能を実現するための１つまたは複数の実行可能命令を含む、モジュール、セグメント、またはコードの一部を表すことができる。当業者であれば理解するように、ブロックによって指定または実行される動作／機能は、図示および／または説明したものとは異なる順序で生じてもよいし、あるいは、１つまたは複数の他のブロックと同時に、または部分的に／完全に同時に生じてもよい。連続して示される２つのブロックは、実際には、実質的に同時に実行されてもよいし、あるいはそれらのブロックが逆の順序で実行されてもよい。さらに、ブロック図および／またはフローチャートの各ブロック、ならびにブロック図および／またはフローチャートのブロックの組み合わせは、専用のハードウェアベースのシステムによって、またはコンピュータ命令と組み合わせて、完全に実現することができ、ブロックまたはブロック図全体またはフローチャート全体で指定された動作／機能を実行する。
【００４１】
本発明の方法およびシステムは、３Ｄ製造装置の評価および変更を目的とするだけではなく、リアルタイムで、および構築が完了した後に、各３Ｄ印刷された部品を評価するようにも設計される。例えば、機械の性能は非常に満足できるものであっても、材料またはその他の問題により、構築中にいくつかの欠陥が発生する。部品が構築されるにつれて検査／評価されるので、過去に各部品を検査するために行われなければならなかった非破壊検査方法は、本発明の方法およびシステムを使用して取り除くことができる。複雑な形状、複雑な材料特性に起因して部品にＮＤＴを実行することは非常に困難であり、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）は非常に時間がかかり、コストがかかり、その他の欠点があるので、完成した３Ｄ部品の非破壊検査は望ましくない場合がある。さらに、部品／構造体の構築後にＮＤＴを実行して、部品を廃棄すると決定された場合には、多くの時間が失われてしまう。
【００４２】
本明細書で用いる用語は、特定の実施形態を説明することだけを目的とし、本発明を限定することを目的とするものではない。本明細書で使用する場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「この（ｔｈｅ）」は、特に明示しない限り、複数形も含むことが意図される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という用語（および「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの形態）、「有する（ｈａｖｅ）」という用語（および有する（ｈａｓ）および有する（ｈａｖｉｎｇ）などの形態）、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」という用語（および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」などの形態）、ならびに「収容する（ｃｏｎｔａｉｎ）」という用語（および収容する（ｃｏｎｔａｉｎｓ）および収容する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）などの形態）は、制限のない連結動詞であることがさらに理解されるであろう。結果として、１つまたは複数のステップまたは要素を「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「有する（ｈａｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」または「収容する（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」方法または装置は、それらの１つもしくは複数のステップまたは要素を有するが、それらの１つもしくは複数のステップまたは要素のみを有することに限定されない。同様に、１つまたは複数の特徴を「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「有する（ｈａｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」または「収容する（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」方法のステップまたは装置の要素は、それらの１つまたは複数の特徴を有するが、それらの１つまたは複数の特徴のみを有することに限定されない。さらに、ある方法で構成された装置または構造体は、少なくともそのように構成されているが、列挙されていない方法で構成されてもよい。さらに、本明細書で使用する「決定する（ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ）」または「決定する（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ）」という用語は、例えば、プロセッサが決定を実行し、１つもしくは複数の計算または数学的演算を実行して結果を得る状況を含むことができる。
【００４３】
本発明の記述は、例示および説明の目的で提示されたもので、網羅的であることも、または本発明を開示した形態に限定することも意図されていない。多くの変更および変形は、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、当業者には明らかであろう。本発明の原理および実際の応用を最もよく説明し、想定される特定の使用に適するように様々な変更を伴う様々な実施形態について本発明を他の当業者が理解できるようにするために、実施形態を選択し説明した。
【００４４】
上記の説明が制限ではなく例示を意図していることを理解されたい。例えば、上記の実施形態（および／またはその態様）は、互いに組み合わせて用いることができる。さらに、本発明の範囲を逸脱せずに特定の状況または材料を様々な実施形態の教示に適応させるために、多くの修正を行うことができる。本明細書に記載した材料の寸法および種類は、様々な実施形態のパラメータを規定するためのものであるが、それらは決して限定的なものではなく、単に例示的なものにすぎない。多くの他の実施形態は、上記の説明を検討することにより当業者には明らかであろう。したがって、各種の実施形態の範囲は、添付の請求項を参照して、そのような請求項が権利を与える均等物の十分な範囲と共に決定されるべきである。添付の請求項において、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「それには（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」を用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「そこでは（ｗｈｅｒｅｉｎ）」のそれぞれの平易な英語の同義語として用いている。さらに、以下の請求項において、「第１」、「第２」および「第３」などの用語は単に符号として使用され、それらの対象物に数値的な要件を課すことを意図しない。さらに、以下の請求項の限定事項は、ミーンズプラスファンクション形式で書かれておらず、そのような請求項の限定事項が、さらなる構造を欠いた機能の文言が続く、「〜する手段（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」というフレーズを明示的に用いない限りおよび用いるまでは、米国特許法第１１２条第６パラグラフに基づいて解釈されることを意図してはいない。特定の任意の実施形態によって、このような前述された目的または利点のすべてが必ずしも達成されない場合があることが理解されるべきである。したがって、例えば、当業者には明らかなように、本明細書に記載されたシステムおよび技術は、本明細書で教示または示唆されるように他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示される１つの利点もしくは１群の利点を達成または最適化する態様で具現化または実施してもよい。
【００４５】
本発明は、限られた数の実施形態に関して詳細に説明してきたが、本発明は、このような開示された実施形態に限定されないことは容易に理解されよう。むしろ、本発明は、これまでに説明していないが、本発明の精神および範囲に相応する、任意の数の変形、変更、置換または等価な構成を組み込むように修正されてもよい。さらに、本発明の様々な実施形態について記載しているが、本開示の態様は記載した実施形態のうちのいくつかのみを含んでもよいことを理解すべきである。したがって、本発明は、前述の説明によって限定されるとみなされるべきではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。この明細書は、最良の形態を含んだ本発明の開示のために、また、任意のデバイスまたはシステムの製作および使用、ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含んだ本発明の実施がいかなる当業者にも可能になるように、実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が特許請求の範囲の字義通りの文言と異ならない構造要素を有する場合、または、それらが特許請求の範囲の字義通りの文言と実質的な差異がない等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
［実施態様１］
積層造形された部品（１４０）の検査および積層造形装置（１００）の動作性能の監視のための方法（４００）であって、
積層造形された構築プロセスの間に、前記構築プロセス中に少なくとも１つの部品（１４０）を支持するように構成された構築プラットフォーム（１１２）の領域の後方散乱Ｘ線スキャンをリアルタイムで取得するステップ（４３０）と、
前記後方散乱Ｘ線スキャンをプロセッサ（６０２）によって評価するステップ（４４０）と、
前記評価するステップ（４４０）に基づいて、前記積層造形装置（１００）の動作上の不具合が生じたかどうか、または前記少なくとも１つの部品（１４０）に欠陥が生じたかどうかどうかを判定するステップ（４５０）と、を含む方法（４００）。
［実施態様２］
Ｘ線を放射するエミッタ（１６１）と、後方散乱したＸ線を受け取る検出器（１６２）と、を有する後方散乱Ｘ線システム（１６０）をさらに含む、実施態様１に記載の方法（４００）。
［実施態様３］
前記後方散乱Ｘ線システム（１６０）の前記エミッタ（１６１）および前記検出器（１６２）は、前記構築プラットフォーム（１１２）の上方に配置された可動支持体（１６３）上に配置され、前記可動支持体（１６３）は、前記構築プラットフォーム（１１２）に対して前記エミッタ（１６１）および前記検出器（１６２）を上下させるように構成される、実施態様２に記載の方法（４００）。
［実施態様４］
１つまたは複数の較正ブロック（１７０）をスキャンすることによって前記後方散乱Ｘ線システム（１６０）を較正するステップ（４１０）をさらに含み、前記１つまたは複数の較正ブロック（１７０）は、少なくとも１つの既知の欠陥を有する、実施態様２に記載の方法（４００）。
［実施態様５］
前記動作上の不具合または前記欠陥が生じたと判定するステップ（４５０）に応答して、前記構築プロセスを変更するステップをさらに含み、前記変更するステップは、（ｉ）前記動作上の不具合または前記欠陥を示すと判定された前記部品（１４０）の構築を終了し、または（ｉｉ）動作上の不具合が示されると判定された前記構築プラットフォーム（１１２）の位置において構築し、または（ｉｉｉ）積層造形装置（１００）の動作特性を変更する、実施態様２に記載の方法（４００）。
［実施態様６］
前記動作上の不具合または前記欠陥が生じたと判定するステップ（４５０）に応答して、前記積層造形装置（１００）の動作特性を変更することによって前記構築プロセスを変更するステップをさらに含み、前記動作特性は、
レーザ出力、レーザ速度、粉末サイズ、粉末材料、チャンバ温度、レーザスポットサイズ、または粉末深さのうちの少なくとも１つを含む、実施態様２に記載の方法（４００）。
［実施態様７］
前記動作上の不具合は、前記３Ｄ製造装置の保守が必要であることを示す前記３Ｄ製造装置の誤動作を含むか、あるいは、前記欠陥は、所定のしきい値よりも大きい空隙率指標、融着不足、マイクロクラック、またはマクロクラックを含む、実施態様１に記載の方法（４００）。
［実施態様８］
前記評価するステップ（４４０）は、構築プロセス中に構築されている前記少なくとも１つの部品（１４０）の１つまたは複数の後方散乱Ｘ線特性を、前記少なくとも１つの部品（１４０）の１つまたは複数のターゲット後方散乱Ｘ線特性を記述するコンピュータ支援設計仕様と比較するステップをさらに含み、前記判定するステップ（４５０）は、前記比較に基づいて、前記少なくとも１つの部品（１４０）が、前記コンピュータ支援設計仕様に対して正確であるかどうかを判定するステップ（４５０）を含む、実施態様１に記載の方法（４００）。
［実施態様９］
積層造形された部品（１４０）の検査および積層造形装置（１００）の動作性能の監視のためのシステム（６００）であって、
Ｘ線を放射するエミッタ（１６１）と、後方散乱したＸ線を受け取る検出器（１６２）と、を有する後方散乱Ｘ線システム（１６０）と、
メモリ（６０４）と、
前記メモリ（６０４）と通信するプロセッサ（６０２）と、を含み、前記システム（６００）は、
積層造形された構築プロセスの間に、前記構築プロセス中に少なくとも１つの部品（１４０）を支持するように構成された構築プラットフォーム（１１２）の領域の後方散乱Ｘ線スキャンをリアルタイムで、前記後方散乱Ｘ線システム（１６０）により取得するステップ（４３０）と、
前記後方散乱Ｘ線スキャンを前記プロセッサ（６０２）によって評価するステップ（４４０）と、
前記評価するステップ（４４０）に基づいて、前記積層造形装置（１００）の動作上の不具合が生じたかどうか、または前記少なくとも１つの部品（１４０）に欠陥が生じたかどうかどうかを判定するステップ（４５０）と、を実行するように構成されるシステム（６００）。
［実施態様１０］
可動支持体（１６３）をさらに含み、前記可動支持体（１６３）は、前記構築プラットフォーム（１１２）の上方に配置され、前記可動支持体（１６３）は、前記構築プラットフォーム（１１２）に対して前記エミッタ（１６１）および前記検出器（１６２）を上下させるように構成される、実施態様９に記載のシステム（６００）。
［実施態様１１］
前記積層造形装置（１００）の構築チャンバの内部または近傍に配置された１つまたは複数の較正ブロック（１７０）をさらに含み、前記１つまたは複数の較正ブロック（１７０）は、少なくとも１つの既知の欠陥を有し、前記１つまたは複数の較正ブロック（１７０）は、前記後方散乱Ｘ線システム（１６０）によってスキャンされるように構成される、実施態様９に記載のシステム（６００）。
［実施態様１２］
前記動作上の不具合または前記欠陥が生じたと判定するステップ（４５０）に応答して、前記構築プロセスを変更するステップをさらに含み、前記変更するステップは、（ｉ）前記動作上の不具合または前記欠陥を示すと判定された前記部品（１４０）の構築を終了し、または（ｉｉ）動作上の不具合が示されると判定された前記構築プラットフォーム（１１２）の位置において構築し、または（ｉｉｉ）積層造形装置（１００）の動作特性を変更し、または（ｉｖ）ユーザに警報を提供する、実施態様９に記載のシステム（６００）。
［実施態様１３］
前記動作上の不具合または前記欠陥が生じたと判定するステップ（４５０）に応答して、前記積層造形装置（１００）の動作特性を変更することによって前記構築プロセスを変更するステップをさらに含み、前記動作特性は、
レーザ出力、レーザ速度、粉末サイズ、粉末材料、チャンバ温度、レーザスポットサイズ、または粉末深さのうちの少なくとも１つを含む、実施態様９に記載のシステム（６００）。
［実施態様１４］
積層造形された部品（１４０）の検査および積層造形装置（１００）の動作性能の監視のためのコンピュータプログラム製品（７００）であって、前記コンピュータプログラム製品（７００）は、
プロセッサ（６０２）によって読み取り可能であって、方法（４００）を実行するために前記プロセッサ（６０２）によって実行される命令を格納する非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含み、前記方法（４００）は、
積層造形された構築プロセスの間に、前記構築プロセス中に少なくとも１つの部品（１４０）を支持するように構成された構築プラットフォーム（１１２）の領域の後方散乱Ｘ線スキャンをリアルタイムで取得するステップ（４３０）と、
前記後方散乱Ｘ線スキャンを前記プロセッサ（６０２）によって評価するステップ（４４０）と、
前記評価するステップ（４４０）に基づいて、前記積層造形装置（１００）の動作上の不具合が生じたかどうか、または前記少なくとも１つの部品（１４０）に欠陥が生じたかどうかどうかを判定するステップ（４５０）と、を含む、コンピュータプログラム製品（７００）。
［実施態様１５］
Ｘ線を放射するエミッタ（１６１）と、後方散乱したＸ線を受け取る検出器（１６２）と、を有する後方散乱Ｘ線システム（１６０）をさらに含む、実施態様１４に記載のコンピュータプログラム製品（７００）。
［実施態様１６］
前記後方散乱Ｘ線システム（１６０）の前記エミッタ（１６１）および前記検出器（１６２）は、前記構築プラットフォーム（１１２）の上方に配置された可動支持体（１６３）上に配置され、前記可動支持体（１６３）は、前記構築プラットフォーム（１１２）に対して前記エミッタ（１６１）および前記検出器（１６２）を上下させるように構成される、実施態様１５に記載のコンピュータプログラム製品（７００）。
［実施態様１７］
１つまたは複数の較正ブロック（１７０）をスキャンすることによって前記後方散乱Ｘ線システム（１６０）を較正するステップ（４１０）をさらに含み、前記１つまたは複数の較正ブロック（１７０）は、少なくとも１つの既知の欠陥を有する、実施態様１５に記載のコンピュータプログラム製品（７００）。
［実施態様１８］
前記動作上の不具合または前記欠陥が生じたと判定するステップ（４５０）に応答して、前記構築プロセスを変更するステップをさらに含み、前記変更するステップは、（ｉ）前記動作上の不具合または前記欠陥を示すと判定された前記部品（１４０）の構築を終了し、または（ｉｉ）動作上の不具合が示されると判定された前記構築プラットフォーム（１１２）の位置において構築し、または（ｉｉｉ）積層造形装置（１００）の動作特性を変更する、実施態様１５に記載のコンピュータプログラム製品（７００）。
［実施態様１９］
前記動作上の不具合または前記欠陥が生じたと判定するステップ（４５０）に応答して、前記積層造形装置（１００）の動作特性を変更することによって前記構築プロセスを変更するステップをさらに含み、前記動作特性は、
レーザ出力、レーザ速度、粉末サイズ、粉末材料、チャンバ温度、レーザスポットサイズ、または粉末深さのうちの少なくとも１つを含む、実施態様１５に記載のコンピュータプログラム製品（７００）。
［実施態様２０］
前記評価するステップ（４４０）は、構築プロセス中に構築されている前記少なくとも１つの部品（１４０）の１つまたは複数の後方散乱Ｘ線特性を、前記少なくとも１つの部品（１４０）の１つまたは複数のターゲット後方散乱Ｘ線特性を記述するコンピュータ支援設計仕様と比較するステップをさらに含み、前記判定するステップ（４５０）は、前記比較に基づいて、前記少なくとも１つの部品（１４０）が、前記コンピュータ支援設計仕様に対して正確であるかどうかを判定するステップ（４５０）を含む、実施態様１５に記載のコンピュータプログラム製品（７００）。
【符号の説明】
【００４６】
１００  積層造形装置、印刷装置
１０２  レーザ
１０４  レンズ
１１０  構築部
１１２  構築プラットフォーム
１１３  支持体
１１４  壁
１１６  壁
１２０  分配部
１２２  分配プラットフォーム
１２３  壁
１２４  支持体
１３０  粉末
１４０  部品
１５０  リコートブレード
１６０  後方散乱Ｘ線システム
１６１  エミッタ
１６２  後方散乱Ｘ線検出器
１６３  可動支持体
１７０  較正ブロック
２０１  ノッチ
２０２  孔
２０３  空隙
２０４  空隙
２０５  層間剥離
２０６  包含物
２０７  既知のＸ線反射率を有する表面
２０８  既知の厚さを有する領域
２１０  Ｘ線検出器
４００  方法
４１０  較正するステップ
４２０  位置決めするステップ
４３０  取得するステップ
４４０  評価するステップ
４４５  データ保持ステップ
４５０  判定するステップ
４６０  修正するステップ
４７０  終了ステップ
５１０  コントローラ
６００  データ処理システム
６０２  プロセッサ
６０４  メモリ
６０５  オペレーティングシステム
６０６  コンピュータプログラム
６０８  ネットワークアダプタ
６１０  Ｉ／Ｏコントローラ
６１２  入力（Ｉ）装置
６１４  出力（Ｏ）装置
６１６  記憶装置
６２０  バス
７００  コンピュータプログラム製品
７０２  コンピュータ可読媒体
７０４  ロジック
【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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【外国語明細書】
2018108730000001.pdf