(57)【要約】      （修正有）【課題】粉末材料中に少なくとも１つの溶融プールを生成するように構成された少なくとも１つのレーザ装置を含む積層造形システムで使用するためのコントローラを提供する。【解決手段】処理装置およびメモリ装置を含む。コントローラは、粉末材料の層を横切る少なくとも１つの走査経路にわたって少なくとも１つのレーザ装置の出力を制御するための少なくとも１つの制御信号を生成するように構成され、走査経路は、生成経路の複数の点と走査経路の複数の点の各点との間の関数関係に少なくとも部分的に基づいて生成される。【選択図】図１
2018187677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのレーザ装置（１７４）を含む積層造形システム（１００）で使用するためのコントローラ（１２６）であって、前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）は、粉末材料層内に少なくとも１つの溶融プール（１１０）を生成するように構成され、前記コントローラ（１２６）は、処理装置（１５０）と、前記処理装置（１５０）に結合されたメモリ装置（１４８）とを含み、前記コントローラ（１２６）は、
前記粉末材料層を横切る前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の少なくとも１つの走査経路（１８０）全体を通して出力を制御するための少なくとも１つの制御信号（１７６）を生成し、前記少なくとも１つの走査経路（１８０）は、生成経路（１６８）の複数の点と前記少なくとも１つの走査経路（１８０）の複数の点の各点との間の関数関係（１６６）に少なくとも部分的に基づいて生成され、
前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の前記少なくとも１つの走査経路（１８０）について不均一エネルギー強度プロファイル（１８６）を生成し、前記不均一エネルギー強度プロファイル（１８６）は、少なくとも１つの所定の特性を有する前記少なくとも１つの溶融プール（１１０）を生成することを容易にし、
前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）に前記少なくとも１つの制御信号（１７６）を送信して、少なくとも１つのレーザビーム（１６４）を放射し、前記少なくとも１つの溶融プール（１１０）を生成する
ように構成される、コントローラ（１２６）。
【請求項２】
前記コントローラ（１２６）は、
前記部品（１１４）を横切る前記生成経路（１６８）の少なくとも一部を規定する前記複数の点を受信し、
前記生成経路（１６８）の前記複数の点と前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の前記少なくとも１つの走査経路（１８０）の前記複数の点の各点との間の前記少なくとも１つの関数関係（１６６）を受信し、
前記関数関係（１６６）を用いて前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の前記少なくとも１つの走査経路（１８０）を生成する
ようにさらに構成される、請求項１に記載のコントローラ（１２６）。
【請求項３】
前記関数関係（１６６）は、前記生成経路（１６８）の前記複数の点と前記少なくとも１つの走査経路（１８０）の前記複数の点の各点との間の代数的関係、幾何学的関係、材料的関係、および熱的関係のうちの少なくとも１つを通して定義される、請求項１に記載のコントローラ（１２６）。
【請求項４】
前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）は、レーザアレイ（１８８）を含む、請求項１に記載のコントローラ（１２６）。
【請求項５】
前記生成経路点（１７０）のすべては、前記生成経路（１６８）上にある、請求項１に記載のコントローラ（１２６）。
【請求項６】
前記生成経路点（１７０）の少なくとも１つは、前記生成経路（１６８）上にある、請求項１に記載のコントローラ（１２６）。
【請求項７】
少なくとも２つのレーザ装置（１７４）を含み、前記コントローラ（１２６）は、
生成された第１の走査経路（１８０）に沿って第１の出力を生成するために、前記少なくとも２つのレーザ装置（１７４）のうちの第１のレーザ装置（１７４）に前記少なくとも１つの制御信号（１７６）を送信し、
生成された第２の走査経路（１８０）に沿って第２の出力を生成するために、前記少なくとも２つのレーザ装置（１７４）のうちの第２のレーザ装置（１７４）に前記少なくとも１つの制御信号（１７６）を実質的に同時に送信する
ようにさらに構成される、請求項２に記載のコントローラ（１２６）。
【請求項８】
積層造形システム（１００）であって、粉末材料層内に少なくとも１つの溶融プール（１１０）を生成するように構成された少なくとも１つのレーザ装置（１７４）と、
前記粉末材料層を横切って前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）を移動させるように構成されたアクチュエータシステムと、
コントローラ（１２６）とを含み、前記コントローラ（１２６）は、
前記粉末材料層を横切る前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の少なくとも１つの走査経路（１８０）全体を通して出力を制御するための少なくとも１つの制御信号（１７６）を生成し、前記少なくとも１つの走査経路（１８０）は、生成経路（１６８）の複数の点と前記少なくとも１つの走査経路（１８０）の複数の点の各点との間の関数関係（１６６）に少なくとも部分的に基づいて生成され、
前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の前記少なくとも１つの走査経路（１８０）について不均一エネルギー強度プロファイル（１８６）を生成し、前記不均一エネルギー強度プロファイル（１８６）は、少なくとも１つの所定の特性を有する前記少なくとも１つの溶融プール（１１０）を生成することを容易にし、
前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）に前記少なくとも１つの制御信号（１７６）を送信して、少なくとも１つのレーザビーム（１６４）を放射し、前記少なくとも１つの溶融プール（１１０）を生成する
ように構成される、積層造形システム（１００）。
【請求項９】
前記コントローラ（１２６）は、
前記部品（１１４）を横切る前記生成経路（１６８）の少なくとも一部を規定する前記複数の点を受信し、
前記生成経路（１６８）の前記複数の点と前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の前記少なくとも１つの走査経路（１８０）の前記複数の点の各点との間の前記少なくとも１つの関数関係（１６６）を受信し、
前記関数関係（１６６）を用いて前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の前記少なくとも１つの走査経路（１８０）を生成する
ようにさらに構成される、請求項８に記載の積層造形システム（１００）。
【請求項１０】
前記関数関係（１６６）は、前記生成経路（１６８）の前記複数の点と前記少なくとも１つの走査経路（１８０）の前記複数の点の各点との間の代数的関係、幾何学的関係、材料的関係、および熱的関係のうちの少なくとも１つを通して定義される、請求項８に記載の積層造形システム（１００）。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）は、レーザアレイ（１８８）を含む、請求項９に記載の積層造形システム（１００）。
【請求項１２】
前記生成経路点（１７０）のすべては、前記生成経路（１６８）上にある、請求項８に記載の積層造形システム（１００）。
【請求項１３】
前記生成経路点（１７０）の少なくとも１つは、前記生成経路（１６８）上にある、請求項８に記載の積層造形システム（１００）。
【請求項１４】
少なくとも２つのレーザ装置（１７４）を含み、前記コントローラ（１２６）は、
生成された第１の走査経路（１８０）に沿って第１の出力を生成するために、前記少なくとも２つのレーザ装置（１７４）のうちの第１のレーザ装置（１７４）に第１の制御信号（１７６）を送信し、
生成された第２の走査経路（１８０）に沿って第２の出力を生成するために、前記少なくとも２つのレーザ装置（１７４）のうちの第２のレーザ装置（１７４）に第２の制御信号（１７６）を実質的に同時に送信する
ようにさらに構成される、請求項８に記載の積層造形システム（１００）。
【請求項１５】
粉末床（１０４）内で部品（１１４）を製造する方法であって、
少なくとも１つのレーザ装置（１７４）について少なくとも１つの走査経路（１８０）を生成するステップであって、前記少なくとも１つの走査経路（１８０）は、前記少なくとも１つの走査経路（１８０）の複数の点の各点と生成経路（１６８）の複数の点との間の関数関係（１６６）に少なくとも部分的に基づいて生成される、ステップと、
少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の少なくとも１つの走査経路（１８０）について不均一エネルギー強度プロファイル（１８６）を生成するステップであって、前記不均一エネルギー強度プロファイル（１８６）は、少なくとも１つの所定の特性を有する少なくとも１つの溶融プール（１１０）を生成することを容易にする、ステップと、
前記粉末床（１０４）を横切って少なくとも１つのレーザ装置（１７４）を移動させるステップと、
前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の走査経路（１８０）を制御するステップと、
前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の出力を制御するステップと、
前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）から少なくとも１つのエネルギービーム（１０８）を放射して、少なくとも１つの溶融プール（１１０）を生成するステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、一般的には、積層造形システムに関し、より詳細には、生成経路と各走査経路の複数の点の各点との間の関数関係に少なくとも部分的に基づいて生成される走査経路に沿って不均一エネルギー強度プロファイルを生成する少なくとも１つのレーザ装置を使用して部品を製造するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくともいくつかの積層造形システムは、部品を作るための微粒子材料の構築を含む。この方法は、複雑な部品を、高価な材料から、低いコストおよび改善された製造効率で製造することができる。直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）およびレーザ加工システムなどの少なくともいくつかの公知の積層造形システムは、レーザ装置もしくは電子ビーム発生器などの集束エネルギー源、構築プラットフォーム、および限定はしないが粉末金属などの微粒子を使用して部品を製造する。集束エネルギー源装置は、集束エネルギー源が微粒子材料に入射する領域内およびその周りの構築プラットフォーム上の微粒子材料を溶融し、少なくとも１つの溶融プールをもたらす。各溶融プールは冷却され、構築プロセスにおいて次の層の少なくとも一部を形成する。
【０００３】
ＤＭＬＭのようなシステムでは、レーザビームまたは電子ビームを用いて粉末層を走査し、粉末床の層内の所望のパターンを焼結および溶融させる。このようなシステムの層当たりの典型的な走査時間は、７０〜１００秒の範囲内である。特定の部品では、構築に数日の処理時間が必要である。層ごとに部品を走査するのに要する時間は、積層造形法に関連する著しい費用便益が完全に実現されることを妨げる。ＤＭＬＭシステムの別の問題は、急速であって、時には一貫性のない冷却速度であり、これによって部品の一部分の温度が必要とされる最低温度を下回ることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第９３５８６３５号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一態様では、少なくとも１つのレーザ装置を含む積層造形システムで使用するためのコントローラが提供される。少なくとも１つのレーザ装置は、粉末材料層内に少なくとも１つの溶融プールを生成するように構成される。コントローラは、処理装置と、処理装置に結合されたメモリ装置とを含む。コントローラは、粉末材料層を横切る少なくとも１つのレーザ装置の少なくとも１つの走査経路全体を通して出力を制御するための少なくとも１つの制御信号を生成するように構成され、少なくとも１つの走査経路は、生成経路の複数の点と少なくとも１つの走査経路の複数の点の各点との間の関数関係に少なくとも部分的に基づいて生成される。コントローラは、少なくとも１つのレーザ装置の少なくとも１つの走査経路について不均一エネルギー強度プロファイルを生成し、不均一エネルギー強度プロファイルは、少なくとも１つの所定の特性を有する少なくとも１つの溶融プールを生成することを容易にし、少なくとも１つのレーザ装置に少なくとも１つの制御信号を送信して、少なくとも１つのレーザビームを放射し、少なくとも１つの溶融プールを生成するようにさらに構成される。
【０００６】
別の態様では、積層造形システムが提供される。積層造形システムは、少なくとも１つのレーザ装置と、アクチュエータシステムと、コントローラとを含む。少なくとも１つのレーザ装置は、粉末金属層内に少なくとも１つの溶融プールを生成するように構成される。アクチュエータシステムは、粉末材料層を横切って少なくとも１つのレーザ装置を移動させるように構成される。コントローラは、粉末材料層を横切る少なくとも１つのレーザ装置の少なくとも１つの走査経路全体を通して出力を制御するための少なくとも１つの制御信号を生成するように構成され、少なくとも１つの走査経路は、生成経路の複数の点と少なくとも１つの走査経路の複数の点の各点との間の関数関係に少なくとも部分的に基づいて生成される。コントローラは、少なくとも１つのレーザ装置の少なくとも１つの走査経路について不均一エネルギー強度プロファイルを生成するようにさらに構成され、不均一エネルギー強度プロファイルは、少なくとも１つの所定の特性を有する少なくとも１つの溶融プールを生成することを容易にする。コントローラは、少なくとも１つのレーザ装置に少なくとも１つの制御信号を送信して、少なくとも１つのレーザビームを放射し、少なくとも１つの溶融プールを生成するようにさらに構成される。
【０００７】
さらに別の態様では、粉末床内で部品を製造する方法が提供される。本方法は、少なくとも１つのレーザ装置について少なくとも１つの走査経路を生成するステップを含み、少なくとも１つの走査経路は、少なくとも１つの走査経路の複数の点の各点と生成経路の複数の点との間の関数関係に少なくとも部分的に基づいて生成される。本方法は、少なくとも１つの所定の特性を有する少なくとも１つの溶融プールを生成することを容易にする不均一エネルギー強度プロファイルを生成するステップをさらに含む。本方法はまた、粉末床を横切って少なくとも１つのレーザ装置を移動させるステップを含む。本方法は、少なくとも１つのレーザ装置の走査経路を制御するステップをさらに含む。本方法はまた、少なくとも１つのレーザ装置の出力を制御するステップを含む。本方法は、少なくとも１つのレーザ装置から少なくとも１つのエネルギービームを放射して、少なくとも１つの溶融プールを生成するステップをさらに含む。
【０００８】
本開示のこれらの、ならびに他の特徴、態様および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的な積層造形システムの概略斜視図である。
【図２】粉末床を見下ろす、図１の積層造形システムの概略図である。
【図３】図１に示す積層造形システムの概略図である。
【図４】図１に示す積層造形システムで使用するための例示的なレーザ群の概略図である。
【図５】図１に示す積層造形システムを動作させるために使用されるコントローラのブロック図である。
【図６】走査経路および図１に示す積層造形システムのレーザ群によって放射される不均一エネルギー強度プロファイルの一実施形態の概略図である。
【図７】走査経路および図１に示す積層造形システムのレーザ群によって放射される不均一エネルギー強度プロファイルの代替的な実施形態の概略図である。
【図８】走査経路および図１に示す積層造形システムのレーザ群によって放射される不均一エネルギー強度プロファイルの別の実施形態の概略図である。
【図９】図１〜図３に示す積層造形システムを使用して部品を製造する例示的な方法の例示的なステップを示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
特に明記しない限り、本明細書において提供される図面は、本開示の実施形態の特徴を図示するものである。これらの特徴は、本開示の１つまたは複数の実施形態を含む多種多様なシステムで適用できると考えられる。したがって、本図面は、本明細書で開示する実施形態を実施するために必要とされる、当業者には既知の、従来の特徴をすべて含むことを意味しない。
【００１１】
以下の明細書および特許請求の範囲において、いくつかの用語に言及するが、これらは以下の意味を有すると規定する。
【００１２】
単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が特に明確に指示しない限り、複数の言及を含む。
【００１３】
「任意の」または「任意に」は、続いて記載された事象または状況が生じてもよいし、また生じなくてもよいことを意味し、かつ、その説明が、事象が起こる場合と、それが起こらない場合とを含むことを意味する。
【００１４】
本明細書および特許請求の範囲を通してここで使用される、概略を表す文言（Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｎｇ  ｌａｎｇｕａｇｅ）は、関連する基本的機能に変化をもたらすことなく、差し支えない程度に変動できる任意の量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「およそ」、「約」、および「実質的に」などの用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例では、概略を表す文言は、値を測定するための機器の精度に対応することができる。ここで、ならびに本明細書および特許請求の範囲の全体を通して、範囲の限定は組み合わせおよび／または置き換えが可能であり、文脈および文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、それに包含されるすべての部分範囲を含む。
【００１５】
本明細書で用いられる「プロセッサ」および「コンピュータ」という用語および関連する用語、例えば「処理装置」、「コンピューティング装置」、および「コントローラ」は、従来技術においてコンピュータと呼ばれているそれらの集積回路に限定されず、広く、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）、特定用途向け集積回路、およびその他のプログラム可能な回路を意味し、これらの用語は、本明細書において互換的に用いられる。本明細書で説明する実施形態では、メモリは、以下に限らないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などのコンピュータ可読媒体、およびフラッシュメモリなどのコンピュータ可読不揮発性媒体を含むことができる。あるいは、フロッピーディスク、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光磁気ディスク（ＭＯＤ）、および／またはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）もまた、使用することができる。また、本明細書で説明する実施形態では、追加の入力チャネルは、以下に限定されないが、マウスおよびキーボードなどのオペレータインターフェースに関係するコンピュータ周辺機器であってもよい。あるいは、例えば、これに限定されないが、スキャナを含むことができる他のコンピュータ周辺装置も使用することができる。さらに、例示的な実施形態では、追加の出力チャネルは、これに限定されないが、オペレータインターフェースモニタを含むことができる。
【００１６】
さらに、本書で用いられる「ソフトウェア」および「ファームウェア」という用語は交換可能であり、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、クライアントおよびサーバによって実行するための、メモリ内の任意のコンピュータプログラム記憶を含む。
【００１７】
本明細書で用いられる「非一時的コンピュータ可読媒体」という用語は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールおよびサブモジュール、あるいは任意の装置の他のデータなどの情報の短期的および長期的記憶のための任意の技術の方法で実施される、任意の有形のコンピュータに基づく装置を表すことを意図している。したがって、本明細書に記載する方法は、これらに限らないが、記憶装置および／またはメモリ装置を含む、有形の非一時的コンピュータ可読媒体で具現化された実行可能命令として符号化することができる。このような命令は、プロセッサによって実行された場合に、本明細書に記載する方法の少なくとも一部をプロセッサに実行させる。さらに、本明細書に用いられる「非一時的コンピュータ可読媒体」という用語は、すべての有形のコンピュータ可読媒体を含み、これらは非一時的コンピュータ記憶装置を含むが、これに限定されるものではなく、揮発性および不揮発性媒体、ならびにファームウェア、物理および仮想記憶装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなどの取り外し可能および取り外し不可能な媒体、ならびにネットワークもしくはインターネットなどの他の任意のデジタルソース、ならびにこれまでに開発されたデジタル手段を含むが、これらに限定されるものではなく、一時的な伝播する信号がその唯一の例外である。
【００１８】
さらにまた、本明細書で用いられる「リアルタイム」という用語は、関連する事象が発生する時、所定のデータを測定および収集する時、データを処理する時、ならびに事象および環境に対するシステム応答の時のうちの少なくとも１つを意味する。本明細書に記載する実施形態では、これらの動作および事象は、実質的に同時に起こる。
【００１９】
関数関係を定義するアルゴリズムによって生成された走査経路に沿って不均一エネルギー強度プロファイルを生成する複数のレーザを有する積層造形システムの実施形態を本明細書で説明する。積層造形システムは、微粒子材料から部品を製造するための生成経路と関係して部品表面にわたって掃引される集束エネルギー源を含む。
【００２０】
本明細書に記載されたシステムおよび方法は、個々のレーザを独立して制御して、粉末床内の部品のセクションを横切って割り当てられた走査経路に沿って不均一エネルギー強度プロファイルを生成することを容易にする。具体的には、一実施形態では、単一の生成経路との関数関係によって走査経路が制御される、少なくとも１つの個別に制御可能なレーザを有する積層造形システムが記載され、それは積層造形プロセスにおいて部品を迅速かつ効率的に作成するために使用される。制御システムは、生成曲線との関数関係を定義するアルゴリズムによって生成された部材走査曲線を含む生成点の集合に追従しながら、各レーザの出力を個別に調整する。一実施形態では、走査経路の集合を作成するために、互いに関数関係にある生成点の集合が、構築される部品のセクションを横切って割り当てられた生成経路に沿って掃引される。別の実施形態では、走査経路が生成経路との関数関係から直接生成される。
【００２１】
制御システムは、各レーザがそれぞれの走査経路に沿って移動する際にその出力を個別に調整して、部品の走査全体にわたって固有の走査属性を生成することを容易にする。不均一エネルギー強度プロファイルは、異なる熱損失率および不均一なレーザ走査速度に反応して、所望の走査属性に一貫性を生成することを容易にする。例えば、制御システムは、出力を調整し、レーザ装置の群内の個々のレーザ装置ごとに定義された走査経路内の生成点の集合に従って、走査される部品の形状に応じて各溶融プールの特性を効率的かつ動的に変更する。
【００２２】
動作中、積層造形システムの制御は、三次元（３Ｄ）コンピュータモデルからの構築パラメータを使用して部品を製作することを含む。積層造形システムの各レーザは、粉末金属を加熱して、少なくとも１つの溶融プールを形成する。積層造形装置に結合されたコントローラは、各レーザの出力を誘導するために各レーザおよび／または粉末床の動作を制御し、それによって粉末金属中の所定の走査経路に沿って各溶融プールを誘導する。各レーザが各所定の走査経路を横切るにつれて、各溶融プールが冷却され、硬化した金属構造体を形成する。
【００２３】
一実施形態では、各レーザ装置は、単一の生成経路との関数関係を定義するアルゴリズムから生成された走査経路に沿ってレーザ装置を導くように構成された独立した制御信号を受信する。同じ実施形態では、各レーザ装置はまた、出力の量を調整するための独立した制御信号を受信する。独立した制御信号は、各レーザが構築プラットフォームを横切るにつれて各レーザの出力を制御するように変化して、各レーザ装置がそれぞれの走査経路に追従する、すなわち、各レーザ装置の絶対位置に基づく。不均一エネルギー強度プロファイルは、例えば、一貫した溶融深さおよび／またはサイズなどの走査属性を生成するように調整可能である。例えば、限定はしないが、不均一エネルギー強度プロファイルは、粉末床にわたる熱損失の差を補償するために、グループの遠位端におけるレーザ装置の出力増加、およびレーザのグループの中央領域におけるレーザ装置の出力減少を含むように調整可能である。不均一エネルギー強度プロファイルは、積層造形システム内のレーザ装置をオンまたはオフすることによっても調整可能である。
【００２４】
別の実施形態では、各レーザに出力勾配を適用して、転回する間または他の複雑な形状に追従する間の各レーザの速度の差を補償することができる。加えて、いくつかの実施形態では、各レーザは、所望の不均一エネルギー強度プロファイルの生成を容易にするために、出力、スポットサイズ、および／または波長が異なる種々のレーザ装置を含むタイプであってもよい。
【００２５】
図１は、例示的な積層造形システム１００の斜視図である。図２は、粉末床２０４を見下ろす積層造形システム１００の概略図である。例示的な実施形態では、積層造形システム１００は、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）システムである。別の実施形態では、積層造形システム１００は、本明細書に記載の積層造形システム１００の動作を容易にする任意の積層造形プロセスに使用するように構成される。例えば、いくつかの実施形態では、積層造形システム１００は、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）およびレーザ加工のいずれかのプロセスのために使用される。例示的な実施形態では、積層造形システム１００は、構築プラットフォーム１０２と、粉末床１０４と、エネルギー源１０６と、エネルギービーム１０８と、少なくとも１つの溶融プール１１０と、構築層１１２と、部品１１４と、再コーティング装置１１６と、積層造形システム１００の構成要素を収容するハウジング１１７とを含む。積層造形システム１００の長手方向軸１０３は、積層造形システム１００を貫通して、再コーティング装置１１６の移動方向に延びている。横軸１０５は、構築プラットフォーム１０２に実質的に平行で、かつ長手方向軸１０３に垂直である平面内に延びている。垂直軸１０７は、長手方向軸１０３に垂直で、かつ横軸１０５に垂直な方向に延びている。長手方向軸１０３、横軸１０５および垂直軸１０７は互いに直交している。
【００２６】
図３は、少なくとも１つのレーザビームを利用する積層造形システム１００の概略図である。例示的な実施形態では、積層造形システム１００は、集束エネルギー源１０６、光学素子１３０、第１の走査装置１１８、第２の走査装置１５８、ハウジング１１７、光学系１２０、再コーティング装置１１６、微粒子供給システム１２４、およびコントローラ１２６を含む。代替的な実施形態では、積層造形システム１００は、本明細書に記載の積層造形システム１００の動作を容易にする任意の量で任意の構成要素を含む。さらに、例示的な実施形態では、構築プラットフォーム１０２は、微粒子１２８を保持するように構成された粉末床１０４を画定する。代替的な実施形態では、粉末床１０４はアルゴンの雰囲気を有するように構成される。しかしながら、粉末床１０４は、製造システム１００が本明細書に記載されるように動作することを可能にする任意の不活性ガスの雰囲気を有することができる。
【００２７】
また、例示的な実施形態では、ハウジング１１７は、微粒子供給システム１２４などの積層造形システム１００の構成要素を収容するための制御された環境を提供する。微粒子供給システム１２４は、ディスペンサ１６０および微粒子供給部１６２を含む。微粒子供給システム１２４の少なくとも一部は、ハウジング１１７内に封入されている。特に、ディスペンサ１６０および微粒子供給部１６２は、ハウジング１１７の制御された環境内に配置され、微粒子１２８の周囲環境への曝露を抑制する。代替的な実施形態では、微粒子供給システム１２４は、積層造形システム１００が本明細書に記載したように動作するのを容易にする積層造形システム１００内のどこにでも配置される。代替的な実施形態では、積層造形システム１００は、積層造形システム１００が本明細書に記載したように動作するのを容易にする任意のハウジング１１７を含む。
【００２８】
さらに、例示的な実施形態では、微粒子１２８は、中実部品を構築するための積層造形プロセス中に溶融および再凝固される粉末構築材料である。例示的な実施形態では、微粒子１２８は、コバルト、鉄、アルミニウム、チタン、ニッケル、およびこれらの組み合わせのいずれかのガス霧化合金を含む。代替的な実施形態では、微粒子１２８は、本明細書に記載の積層造形システム１００の動作を容易にする任意の材料を含む。例えば、いくつかの実施形態では、微粒子１２８は、限定しないが、セラミック粉末、金属被覆セラミック粉末、熱硬化性樹脂、および熱可塑性樹脂のいずれかを含む。さらなる実施形態では、積層造形システム１００は、任意の数の微粒子、例えば、第１、第２、第３、第４の微粒子などを利用する。
【００２９】
例示的な実施形態では、ディスペンサ１６０は、粉末床１０４の上に配置され、粉末床１０４上に微粒子１２８を堆積させるように構成される。特に、ディスペンサ１６０は、微粒子供給部１６２に結合され、微粒子供給部１６２から粉末床１０４上に微粒子１２８を分配するように構成されている。したがって、ディスペンサ１６０は、微粒子１２８を粉末床１０４上に堆積させるのを容易にする。代替的な実施形態では、積層造形システム１００は、本明細書に記載の積層造形システム１００の動作を容易にする任意のディスペンサを含む。例えば、いくつかの実施形態では、微粒子供給システム１２４は、粉末床と、少なくとも微粒子１２８を表面粉末床１０４上に堆積させるための移動機構とを含む。
【００３０】
微粒子供給システム１２４の少なくとも一部は、粉末床１０４に対して移動するように構成される。特に、微粒子ディスペンサ１６０は、粉末床１０４に対して長手方向に移動するように構成される。さらに、微粒子ディスペンサ１６０は、粉末床１０４に向かって、および粉末床１０４から離れるように移動するように構成される。したがって、微粒子供給システム１２４は、粉末床１０４上の任意のパターンで少なくとも微粒子１２８を堆積させるように構成される。代替的な実施形態では、微粒子供給システム１２４は、本明細書に記載の積層造形システム１００の動作を容易にする任意の方法で移動するように構成される。
【００３１】
図４は、積層造形システム１００（図１〜図３に示す）で使用するための例示的なレーザ群１７８の概略図である。例示的な実施形態では、レーザ群１７８は、それぞれ個別に制御可能な複数の個別のレーザ装置１７４を含み、その各々は、粉末材料内に少なくとも１つの溶融プールを生成するように構成された高強度熱源を提供する。代替的な実施形態では、レーザ群１７８はレーザ装置のアレイである。他の代替的な実施形態では、レーザ群１７８は、レーザ装置の多次元アレイである。各レーザ装置１７４は、エネルギービーム１０８を放射するように構成され、例示的な実施形態では、エネルギービーム１０８はレーザビーム１６４である。複数のミラー１３６は、複数のアクチュエータ１３８によって制御され、レーザビーム１６４を粉末床１０４に向かって導くように構成されている。例示的な実施形態では、複数のアクチュエータ１３８は、ガルバノメータ制御モータである。レーザ群１７８はまた、レーザ装置１７４と粉末床１０４との間に配置された複数のレンズ１３４を含む。レンズ１３４は、それぞれのレーザ装置１７４によって放射されたエネルギービーム１０８を構築層１１２上に集束させて、粉末床１０４に少なくとも１つの溶融プール１１０を形成するように構成される。代替的な実施形態では、各レーザ装置１７４の出力および速度を変えて、レーザ装置１７４ごとに単一の溶融プール１１０、またはレーザ装置１７４のすべてにまたがる単一の溶融プール１１０、または本明細書に記載した積層造形システム１００の動作を容易にする溶融プール１１０の任意の組み合わせを生成することができる。例示的な実施形態では、複数のレンズ１３４はｆ−θ型である。代替的な実施形態では、レーザ群１７８は、本明細書で説明する、レンズ１３４などの結合光学系を使用しないレーザ装置を含む。
【００３２】
図５は、積層造形システム１００（図１〜図３に示す）を動作させるために使用されるコントローラ１２６のブロック図である。例示的な実施形態では、図３および図５に示すように、コントローラ１２６は、微粒子供給システム１２４およびエネルギー源１０６に結合される。さらに、例示的な実施形態では、コントローラ１２６は、積層造形システム１００の動作を制御するための制御信号１７６を出力する、積層造形システム１００の製造者によって通常提供される任意のタイプのコントローラの１つである。コントローラ１２６は、人間のオペレータからの指示に少なくとも部分的に基づいて、積層造形システム１００の動作を制御する動作を実行する。コントローラ１２６は、例えば、積層造形システム１００によって製作される部品１１４の３Ｄモデルを含む。コントローラ１２６によって実行される動作は、レーザ群１７８の各レーザ装置１７４の出力を制御すること、および積層造形システム１００内のレーザ群１７８の各レーザ装置１７４の走査速度を制御することを含む。
【００３３】
例示的な実施形態では、コントローラ１２６は、メモリ装置１４８と、メモリ装置１４８に接続されたプロセッサ１５０とを含む。プロセッサ１５０は、これに限られるわけではないが、マルチコア構成などの１つまたは複数の処理装置を含むことができる。プロセッサ１５０は、コントローラ１２６が本明細書に記載するように動作することを可能にする任意のタイプのプロセッサである。いくつかの実施形態では、実行可能命令はメモリ装置１４８に格納される。コントローラ１２６は、プロセッサ１５０をプログラムすることによって、本明細書に記載の１つまたは複数の動作を実行するように構成可能である。例えば、プロセッサ１５０は、動作を１つまたは複数の実行可能命令として符号化し、実行可能命令をメモリ装置１４８に提供することによってプログラムすることができる。例示的な実施形態では、メモリ装置１４８は、実行可能命令または他のデータなどの情報の格納および取り出しを可能にする１つまたは複数の装置である。メモリ装置１４８は、これに限られるわけではないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ、スタティックＲＡＭ、ソリッドステートディスク、ハードディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラマブルＲＯＭ、電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭ、または不揮発性ＲＡＭメモリなど、１つまたは複数のコンピュータにとって読み取り可能な媒体を含むことができる。上記のメモリの種類は、あくまでも例示にすぎず、したがってコンピュータプログラムの格納に使用することができるメモリの種類を限定するものではない。
【００３４】
メモリ装置１４８は、これに限られるわけではないが、部品１１４に関連する構築パラメータを含む、任意のタイプのデータを格納するように構成することができる。いくつかの実施形態では、プロセッサ１５０は、データの経過時間に基づいてメモリ装置１４８からデータを除去または「パージ」する。例えば、プロセッサ１５０は、後の時点または事象に関連する以前に記録および格納されたデータを上書きすることができる。これに加えて、あるいはこれに代えて、プロセッサ１５０は、所定の時間間隔を超えるデータを除去することができる。さらに、メモリ装置１４８は、これに限られるわけではないが、積層造形システム１００によって製作される部品１１４の構築パラメータおよび幾何学的状態の監視を容易にするための充分なデータ、アルゴリズム、およびコマンドを含む。
【００３５】
いくつかの実施形態では、コントローラ１２６は、プロセッサ１５０に接続された提示インターフェース１５２を含む。提示インターフェース１５２は、積層造形システム１００の動作状態などの情報をユーザ１８４に提示する。一実施形態では、提示インターフェース１５２は、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、または「電子インク」ディスプレイなどの表示装置（図示せず）に接続されたディスプレイアダプタ（図示せず）を含む。いくつかの実施形態では、提示インターフェース１５２は、１つまたは複数の表示装置を含む。これに加えて、あるいはこれに代えて、提示インターフェース１５２は、これに限られるわけではないがオーディオアダプタまたはスピーカ（図示せず）などのオーディオ出力装置（図示せず）を含む。
【００３６】
いくつかの実施形態では、コントローラ１２６は、ユーザ入力インターフェース１５４を含む。例示的な実施形態では、ユーザ入力インターフェース１５４は、プロセッサ１５０およびメモリ装置１４８に結合され、ユーザ１８４から入力を受け取る。ユーザ入力インターフェース１５４は、例えば、これらに限られるわけではないが、キーボード、ポインティングデバイス、マウス、スタイラス、これらに限られるわけではないがタッチパッドまたはタッチスクリーンなどの接触感知パネル、ならびに／あるいはこれに限られるわけではないがマイクロフォンなどのオーディオ入力インターフェースを含むことができる。タッチスクリーンなどの単一の構成要素が、提示インターフェース１５２の表示装置およびユーザ入力インターフェース１５４の両方として機能してもよい。
【００３７】
例示的な実施形態では、通信インターフェース１５６が、プロセッサ１５０に接続され、レーザ群１７８のレーザ装置１７４などの１つまたは複数の他の装置に通信可能に接続され、入力チャネルとして実行する間にそのような装置に関する入力および出力動作を実行するように構成される。例えば、通信インターフェース１５６は、これらに限られるわけではないが、有線ネットワークアダプタ、無線ネットワークアダプタ、移動体通信アダプタ、シリアル通信アダプタ、またはパラレル通信アダプタを含むことができる。通信インターフェース１５６は、１つまたは複数の遠方の装置からデータ信号を受信することができ、あるいは１つまたは複数の遠方の装置へとデータ信号を送信することができる。例えば、いくつかの実施形態では、コントローラ１２６の通信インターフェース１５６は、アクチュエータ１３８との間でデータ信号を送信／受信することができる。
【００３８】
提示インターフェース１５２および通信インターフェース１５６の両方は、ユーザ１８４またはプロセッサ１５０への情報の提供など、本明細書に記載の方法における使用に適した情報を提供することができる。したがって、提示インターフェース１５２および通信インターフェース１５６を出力装置と呼ぶことができる。同様に、ユーザ入力インターフェース１５４および通信インターフェース１５６は、本明細書に記載の方法における使用に適した情報を受信することができ、したがって入力装置と呼ぶことができる。
【００３９】
例示的な実施形態では、メモリ装置は、少なくとも関数関係アルゴリズム１６６を格納するように構成される。関数関係アルゴリズム１６６は、プロセッサ１５０による使用のためにユーザ１８４によってユーザ入力インターフェース１５４を介してメモリ装置１４８に入力される。関数関係アルゴリズム１６６は、例えば、限定はしないが、生成経路１６８の複数の生成経路点１７０と複数の走査経路点１８２との間の関数関係を含むことができる。関数関係アルゴリズム１６６は、例えば、代数的関係、幾何学的関係、材料的関係および熱的関係のうちの少なくとも１つである、生成経路点１７０の集合と複数の走査経路点１８２との間の関数関係を定義するアルゴリズムである。プロセッサ１５０は、関数関係アルゴリズム１６６を使用して、レーザ群１７８の各レーザ装置１７４に対して少なくとも１つの走査経路１８０を生成するように構成される。
【００４０】
図１を参照すると、例示的な実施形態では、エネルギー源１０６は、微粒子１２８を加熱するように構成される。集束エネルギー源１０６は、光学素子１３０および第１の走査装置１１８に光学的に結合される。光学素子１３０および第１の走査装置１１８は、エネルギー源１０６の走査の制御を容易にするように構成される。例示的な実施形態では、エネルギー源１０６は、約１０７０ナノメートル（ｎｍ）の波長を有するレーザビーム１６４を放射するように構成されたイットリウムベースの固体レーザなどのレーザ装置である。代替的な実施形態では、積層造形システム１００は、本明細書に記載の積層造形システム１００の動作を容易にする任意のエネルギー源１０６を含む。例えば、いくつかの実施形態では、積層造形システム１００は、第１の出力を有する第１のエネルギー源１０６と、第１の出力とは異なる第２の出力を有する第２のエネルギー源１０６とを含む。さらなる実施形態では、積層造形システム１００は、実質的に同じ出力を有する少なくとも２つのエネルギー源１０６を含む。さらなる実施形態では、積層造形システム１００は、電子ビーム発生器である少なくとも１つのエネルギー源１０６を含む。いくつかの実施形態では、積層造形システム１００は、複数のダイオードレーザおよび複数の光ファイバを含むダイオードファイバレーザアレイ（図示せず）を含む。そのような実施形態では、ダイオードファイバアレイは、光ファイバからのレーザビームを粉末床１０４に向かって導き、微粒子１２８を加熱する。
【００４１】
さらに、例示的な実施形態では、光学素子１３０は、ビーム１６４を粉末床１０４上に集束させるのを容易にする。例示的な実施形態では、光学素子１３０は、エネルギー源１０６と第１の走査装置１１８との間に配置されたビームコリメータ１３２と、第１の走査装置１１８と粉末床１０４との間に配置された複数のレンズ１３４とを含む。代替的な実施形態では、積層造形システム１００は、本明細書に記載の積層造形システム１００の動作を容易にする任意の光学素子を含む。
【００４２】
動作中には、例示的な実施形態では、第１の走査装置１１８は、中実部品１１４を形成するために、粉末床１０４の選択部分にわたってビーム１６４を導くように構成される。例示的な実施形態では、第１の走査装置１１８は、ガルバノメータ制御のモータ１３８（広義には、アクチュエータ）に動作可能に組み合わせられたミラー１３６を含むガルバノメータ走査装置である。モータ１３８は、コントローラ１２６から受信した信号に応答してミラー１３６を移動（具体的には回転）させるように構成され、それにより、ビーム１６４を粉末床１０４の選択部分に向かって、かつそれを横切るように偏向させる。いくつかの実施形態では、ミラー１３６は、ビーム１６４の波長に対応する反射スペクトルを有する反射コーティングを含む。代替的な実施形態では、積層造形システム１００は、本明細書に記載の積層造形システム１００の動作を容易にする任意の走査装置を含む。例えば、いくつかの実施形態では、第１の走査装置１１８は、２つのミラーと、２つのガルバノメータ制御モータとを含み、各モータはミラーの一方に動作可能に結合される。さらなる実施形態では、第１の走査装置１１８は、２次元（２Ｄ）走査ガルバノメータ、３次元（３Ｄ）走査ガルバノメータ、および動的集束ガルバノメータのうちのいずれかを含むが、これらに限定されない。
【００４３】
また、例示的な実施形態では、光学系１２０は、ビーム１６４によって生成される少なくとも１つの溶融プール１１０の監視を容易にするように構成される。特に、光学系１２０は、各溶融プール１１０によって生成される電磁放射を検出し、各溶融プール１１０に関する情報をコントローラ１２６に送信するように構成される。より具体的には、光学系１２０は、各溶融プール１１０によって生成されたＥＭ放射を受け取り、それに応答して電気信号を生成するように構成される。光学系１２０は、コントローラ１２６に通信可能に結合され、電気信号をコントローラ１２６に送信するように構成される。代替的な実施形態では、積層造形システム１００は、本明細書に記載の積層造形システム１００の動作を容易にする任意の光学系１２０を含む。例えば、いくつかの実施形態では、光学系１２０は、限定はしないが、光電子増倍管、フォトダイオード、赤外線カメラ、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ、ＣＭＯＳカメラ、パイロメータ、または高速可視光カメラのいずれかを含む。さらなる実施形態では、光学系１２０は、赤外スペクトル内のＥＭ放射および可視光スペクトル内のＥＭ放射を検出するように構成される。いくつかの実施形態では、光学系１２０は、各溶融プール１１０からのＥＭ放射を分割して、対応する光検出器に偏向するように構成されたビームスプリッタ（図示せず）を含む。
【００４４】
光学系１２０は、各溶融プール１１０によって生成されるＥＭ放射のための「光学」検出器を含むと説明されているが、「光学」という用語の使用は「可視」という用語と同等ではないことに留意されたい。むしろ、光学系１２０は、広いスペクトル範囲のＥＭ放射を捕捉するように構成される。例えば、いくつかの実施形態では、光学系１２０は、紫外スペクトル（約２００〜４００ｎｍ）、可視スペクトル（約４００〜７００ｎｍ）、近赤外スペクトル（約７００〜１２００ｎｍ）、および赤外スペクトル（約１，２００〜１０，０００ｎｍ）の波長を有する光を検知する。さらに、各溶融プール１１０によって放射されるＥＭ放射のタイプは、各溶融プール１１０の温度に依存するので、光学系１２０は、各溶融プール１１０のサイズおよび温度の両方を監視および測定することができる。
【００４５】
また、例示的な実施形態では、光学系１２０は、各溶融プール１１０によって生成されたＥＭ放射を導くように構成された第２の走査装置１５８を含む。例示的な実施形態では、第２の走査装置１５８は、第１のガルバノメータ制御モータ１４２（広義にはアクチュエータ）に動作可能に結合された第１のミラー１４０と、第２のガルバノメータ制御モータ１４６（広義にはアクチュエータ）に動作可能に結合された第２のミラー１４４とを含むガルバノメータ走査装置である。第１のモータ１４２および第２のモータ１４６は、コントローラ１２６から受け取った信号に応答して、第１のミラー１４０および第２のミラー１４４をそれぞれ移動させて（具体的には回転させて）、各溶融プール１１０からのＥＭ放射を光学系１２０へ偏向するように構成される。いくつかの実施形態では、第１のミラー１４０および第２のミラー１４４の一方または両方は、光学系１２０が検出するように構成されたＥＭ放射に対応する反射スペクトルを有する反射コーティングを含む。代替的な実施形態では、積層造形システム１００は、本明細書に記載の積層造形システム１００の動作を容易にする任意の走査装置を含む。
【００４６】
積層造形システム１００は、層ごとの製造プロセスによって部品１１４を製造するように動作する。部品１１４は、部品１１４の３Ｄ幾何学的形状の電子表現から製造される。いくつかの実施形態では、電子表現は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）または同様のファイルで生成される。代替的な実施形態では、電子表現は、本明細書に記載の積層造形システム１００の動作を容易にする任意の電子表現である。例示的な実施形態では、部品１１４のＣＡＤファイルは、各構築層１１２の複数の構築パラメータを含む層ごとのフォーマットに変換される。例示的な実施形態では、部品１１４は、積層造形システム１００で使用される座標系の原点に対して所望の向きに電子的に配置される。部品１１４の幾何学的形状は、各構築層１１２の幾何学的形状が、その特定の構築層１１２の位置における部品１１４を通る断面の輪郭となるように、所望の厚さの構築層１１２のスタックにスライスされる。
【００４７】
例示的な実施形態では、一旦部品１１４の構築層１１２が生成されると、少なくとも１つの生成経路１６８が各構築層１１２にわたって適用される。各生成経路１６８は、曲線、直線、または本明細書に記載の積層造形システム１００の動作を容易にする任意の幾何学的形状であってもよい。互いに固定された相対位置にある複数の生成経路点１７０は、生成経路１６８に沿って掃引され、生成経路点経路（ＧＰＰＰ）１７２を規定する。ＧＰＰＰ１７２は、少なくとも１つの生成経路点１７０が生成経路１６８上にあり、複数の生成経路点１７０の残りが生成経路１６８に沿って掃引されるように、生成経路点１７０の少なくとも１つを制約することによって規定されてもよい。複数の生成経路点１７０は、ＧＰＰＰ１７２を規定するために生成経路１６８に沿って掃引される時に回転し、複数の生成経路点１７０は、生成経路１６８に対して一定の向きを維持することができる。別の実施形態では、各走査経路は、生成経路点を必要とせずに、生成経路との関数関係から直接生成される。構築層１１２ごとにプロセスが完了すると、構築層１１２、生成経路１６８、生成点１７０、およびＧＰＰＰ１７２のすべてを含む電子コンピュータ構築ファイルが生成される。構築層１１２、生成経路１６８、生成点１７０、およびＧＰＰＰ１７２のすべてを含むファイルは、次に、積層造形システム１００のコントローラ１２６にロードされる。
【００４８】
代替的な実施形態では、一旦部品１１４の構築層１１２が生成されると、少なくとも１つの生成経路１６８が各構築層１１２にわたって適用される。各生成経路１６８は、曲線、直線、または本明細書に記載の積層造形システム１００の動作を容易にする任意の幾何学的形状であってもよい。関数関係１６６を使用して、各個別のレーザ装置１７４に対応する複数の走査経路１８０が生成経路１６８から生成され、各構築層１１２にわたって適用される。構築層１１２ごとにプロセスが完了すると、構築層１１２、生成経路１６８および走査経路１８０のすべてを含む電子コンピュータ構築ファイルが生成される。構築層１１２、生成経路１６８、および走査経路１８０のすべてを含むファイルは、次に、積層造形システム１００のコントローラ１２６にロードされる。別の実施形態では、一連の逐次的走査経路１８０が、一連の同時的走査経路１８０として符号化された同じ走査幾何学的形状で予め計算される。別の実施形態では、構築層１１２および走査経路１８０は、積層造形システム１００が本明細書に記載するように機能することを可能にする任意の適切な方法で生成される。
【００４９】
例示的な実施形態では、構築ファイルおよび関数関係アルゴリズム１６６がコントローラ１２６にロードされた後に、ＤＭＬＭ方法などの層ごとの製造プロセスを実施することによって、積層造形システム１００が動作して部品１１４を生成する。構築パラメータが少なくとも１つの生成経路１６８に沿って適用されて、部品１１４を構築するために使用される材料から部品１１４の構築層１１２を作製する。例示的な実施形態では、コントローラ１２６は、不均一出力強度プロファイル１８６を生成し、同時に各レーザ装置１７４への信号１７６を調整または制御して各レーザ装置１７４の出力を制御することができる。各レーザ装置１７４の出力は、各レーザ装置１７４が粉末床１０４を横切って移動する際の各レーザ装置１７４の絶対位置に部分的に基づいており、各レーザ装置１７４はそれぞれの走査経路に追従する。これらのステップは、部品１１４のそれぞれの構築層１１２ごとに繰り返される。例示的な層ごとの積層造形プロセスは、最終的な部品１１４の前駆体として既存の物品を使用することがなく、むしろ、このプロセスは、微粒子１２８などの構成可能な形態の原材料から部品１１４を製作する。例えば、限定はしないが、鋼製の部品１１４を、鋼の粉末を用いて積層造形することができる。積層造形システム１００は、広範囲の材料、例えば、限定はしないが、金属、セラミック、およびポリマーを使用して部品１１４の製造を容易にする。別の実施形態では、ＤＭＬＭは、本明細書に記載の積層造形システム１００の動作を容易にする任意の材料から部品１１４を製造する。
【００５０】
本明細書で使用される場合、「パラメータ」という用語は、エネルギー源１０６の出力、走査経路１８０間の間隔、および積層造形システム１００内のエネルギー源１０６の走査経路１８０の走査速度などの積層造形システム１００の動作条件を定義するために使用される特性を指す。例示的な実施形態では、ユーザは、ユーザ入力インターフェース１５４を介してコントローラ１２６にいくつかのパラメータを入力する。別の実施形態では、パラメータは、コントローラ１２６によってファイルから読み取られる。代替的な実施形態では、本明細書に記載の積層造形システム１００の動作を容易にする積層造形システム１００の任意の部分にパラメータを入力するか、またはそこから読み取ることができる。
【００５１】
図６は、レーザ群１７８（図４に示す）によって放射される不均一エネルギー強度プロファイル４００の概略図である。例示的な実施形態では、レーザ群１７８は、１２個の個々のレーザ装置１７４（図３に示す）を含み、各々が走査経路、特に、直線的に配置されたレーザ装置の走査経路４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２、４１４、４１６、４１８、４２０、４２２、４２４に追従する。いくつかの実施形態では、レーザ群１７８は、レーザ群１７８が本明細書に記載するように機能することを可能にする任意の数のレーザ装置１７４および対応する走査経路を含む。さらに、いくつかの実施形態では、図６に示すレーザ装置の走査経路４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２、４１４、４１６、４１８、４２０、４２２、４２４は、レーザ群１７８のレーザ装置１７４の隣接する走査経路の選択された部分集合を表す。すなわち、１つまたは複数の追加のレーザ装置１７４が、走査経路４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２、４１４、４１６、４１８、４２０、４２２、４２４に追従するレーザ装置の周りに、例えば連続的な直線的配置で配置される。
【００５２】
例示的な実施形態では、コントローラ１２６（図３、図５に示す）は、個々のレーザ装置１７４への信号１７６を同時に調整して、各レーザ装置１７４が粉末床１０４を横切って移動する際の各レーザ装置１７４の絶対位置に部分的に基づいて、不均一出力強度プロファイル４００を制御し、各レーザ装置１７４は、それぞれの走査経路４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２、４１４、４１６、４１８、４２０、４２２、４２４に追従する。上述したように、複数の走査経路点１８２および走査経路４０２〜４２４は、コントローラ１２６に入力された関数関係アルゴリズム１６６を使用して、複数の生成走査経路点１７０および生成走査経路１６８から生成される。例示的な実施形態では、生成経路点１７０のすべてが、生成走査経路１６８上にある。
【００５３】
走査経路４０２〜４２４はそれぞれ、関数関係アルゴリズム１６６によって生成された固有の曲率によって定義される。例示的な実施形態では、走査経路４０２〜４２４に追従するレーザ装置１７４は、コントローラ１２６によって駆動され、それぞれの走査経路に沿って次第に増加するエネルギーを出力し、それは、走査経路４０２に追従するレーザ装置１７４の最低エネルギー出力から、走査経路４２４に追従するレーザ装置１７４の最高エネルギー出力までの範囲に及ぶ。走査経路４０２〜４２４に追従するレーザ装置１７４は、次第に増加するエネルギーを出力し、粉末床１０４上の粉末の過剰な加熱の低減を容易にし、かつ、下にある部品１１４または走査経路１８０の幾何学的形状に対してほぼ平坦な深さプロファイルなどの溶融プール特性を生成することを容易にする。例示的な実施形態では、それぞれの走査経路４０２〜４２４に沿った複数の走査経路点１８２の間隔は、各レーザ装置１７４がそれぞれの走査経路に沿って移動する速度を表す。すべてのレーザ装置１７４の間で等しい相対加熱速度を維持するためには、レーザ装置１７４の移動速度が速いほど、出力が高くなければならない。さらに、走査経路４０２〜４２２に追従するレーザ装置１７４は、それぞれの走査経路４０２〜４２４に沿って個別に出力を減少または増加させて、所望の結晶粒構造、表面仕上げ、および硬度などの、下にある部品１１４の少なくとも１つの物理的特性の生成または修正を容易にすることができる。代替的な実施形態では、不均一エネルギー強度プロファイル４００は、本明細書に記載の積層造形システムの動作を容易にする任意のエネルギー強度プロファイルおよび任意の数の走査経路を有することができる。
【００５４】
図７は、レーザ群１７８（図４に示す）によって放射される代替的な不均一エネルギー強度プロファイル５００の概略図である。例示的な実施形態では、レーザ群１７８は、１２個の個々のレーザ装置１７４（図３に示す）を含み、各々が走査経路、特に、直線的に配置されたレーザ装置の走査経路５０２、５０４、５０６、５０８、５１０、５１２、５１４、５１６、５１８、５２０、５２２、５２４に追従する。いくつかの実施形態では、レーザ群１７８は、レーザ群１７８が本明細書に記載するように機能することを可能にする任意の数のレーザ装置１７４および対応する走査経路を含む。さらに、いくつかの実施形態では、図７に示すレーザ装置の走査経路５０２、５０４、５０６、５０８、５１０、５１２、５１４、５１６、５１８、５２０、５２２、５２４は、レーザ群１７８のレーザ装置１７４の隣接する走査経路の選択された部分集合を表す。すなわち、１つまたは複数の追加のレーザ装置１７４が、走査経路５０２、５０４、５０６、５０８、５１０、５１２、５１４、５１６、５１８、５２０、５２２、５２４に追従するレーザ装置の周りに、例えば連続的な直線的配置で配置される。
【００５５】
例示的な実施形態では、コントローラ１２６（図３、図５に示す）は、個々のレーザ装置１７４への信号１７６を同時に調整または制御して、各レーザ装置１７４が粉末床１０４を横切って移動する際の各レーザ装置１７４の絶対位置に部分的に基づいて、不均一出力強度プロファイル５００を制御し、各レーザ装置１７４は、それぞれの走査経路５０２、５０４、５０６、５０８、５１０、５１２、５１４、５１６、５１８、５２０、５２２、５２４に追従する。上述したように、複数の走査経路点１８２および走査経路５０２〜５２４は、コントローラ１２６に入力された関数関係アルゴリズム１６６を使用して、複数の生成走査経路点１７０および生成走査経路１６８から生成される。例示的な実施形態では、関数関係アルゴリズム１６６によって生成された走査経路５０２〜５２４は、湾曲の方向を共有し、入れ子になった隣接する曲線として構成される。走査経路５０２〜５２４に追従するレーザ装置１７４は、コントローラ１２６によって駆動され、それぞれの走査経路に沿って次第に増加するエネルギーを出力し、それは、走査経路５０２に追従するレーザ装置１７４の最低エネルギー出力から、走査経路５２４に追従するレーザ装置１７４の最高エネルギー出力までの範囲に及ぶ。走査経路５０２〜５２４に追従するレーザ装置１７４は、次第に増加するエネルギーを出力し、粉末床２０４上の粉末の過剰な加熱の低減を容易にし、かつ、下にある部品１１４または走査経路１８０の幾何学的形状に対してほぼ平坦な深さプロファイルなどの溶融プール特性を生成することを容易にする。
【００５６】
例示的な実施形態では、それぞれの走査経路５０２〜５２４に沿った複数の走査経路点１８２の間隔は、各レーザ装置１７４がそれぞれの走査経路に沿って移動する速度を表しており、すべてのレーザ装置１７４の間で等しい相対加熱速度を維持するためには、レーザ装置１７４の移動速度が速いほど、出力が高くなければならない。さらに、走査経路５０２〜５２４に追従するレーザ装置１７４は、それぞれの走査経路５０２〜５２４に沿って個別に出力を減少または増加させて、所望の結晶粒構造、表面仕上げ、および硬度などの、下にある部品１１４の少なくとも１つの物理的特性の生成または修正を容易にすることができる。代替的な実施形態では、不均一エネルギー強度プロファイル５００は、本明細書に記載の積層造形システムの動作を容易にする任意のエネルギー強度プロファイルおよび任意の数の走査経路を有することができる。
【００５７】
図８は、レーザ群１７８（図４に示す）によって放射される別の代替的な不均一エネルギー強度プロファイル６００の概略図である。例示的な実施形態では、レーザ群１７８は、１２個の個々のレーザ装置１７４（図３に示す）を含み、各々が走査経路、特に、直線的に配置されたレーザ装置の走査経路６０２、６０４、６０６、６０８、６１０、６１２、６１４、６１６、６１８、６２０、６２２、６２４に追従する。いくつかの実施形態では、レーザ群１７８は、レーザ群１７８が本明細書に記載するように機能することを可能にする任意の数のレーザ装置１７４および対応する走査経路を含む。さらに、いくつかの実施形態では、図８に示すレーザ装置の走査経路６０２、６０４、６０６、６０８、６１０、６１２、６１４、６１６、６１８、６２０、６２２、６２４は、レーザ群１７８のレーザ装置１７４の隣接する走査経路の選択された部分集合を表す。すなわち、１つまたは複数の追加のレーザ装置１７４が、走査経路６０２、６０４、６０６、６０８、６１０、６１２、６１４、６１６、６１８、６２０、６２２、６２４に追従するレーザ装置の周りに、例えば連続的な直線的配置で配置される。
【００５８】
例示的な実施形態では、コントローラ１２６（図３、図５に示す）は、個々のレーザ装置１７４への信号１７６を同時に調整または制御して、各レーザ装置１７４が粉末床１０４を横切って移動する際の各レーザ装置１７４の絶対位置に部分的に基づいて、不均一出力強度プロファイル６００を制御し、各レーザ装置１７４は、それぞれの走査経路６０２、６０４、６０６、６０８、６１０、６１２、６１４、６１６、６１８、６２０、６２２、６２４に追従する。上述したように、複数の走査経路点１８２および走査経路６０２〜６２４は、コントローラ１２６に入力された関数関係アルゴリズム１６６を使用して、複数の生成走査経路点１７０および生成走査経路１６８から生成される。例示的な実施形態では、生成経路点１７０の一部のみが、生成走査経路１６８上にある。関数関係アルゴリズム１６６によって生成された走査経路６０２〜６２４は、横方向の次元１０３で互いに隣接して入れ子になった実質的に同一の曲線である。走査経路６０２〜６２４に追従するレーザ装置１７４は、コントローラ１２６によって駆動され、それぞれの走査経路に沿って次第に増加するエネルギーを出力し、それは、走査経路６０２に追従するレーザ装置１７４の最低エネルギー出力から、走査経路６２４に追従するレーザ装置１７４の最高エネルギー出力までの範囲に及ぶ。走査経路６０２〜６２４に追従するレーザ装置１７４は、次第に増加するエネルギーを出力し、粉末床２０４上の粉末の過剰な加熱の低減を容易にし、かつ、下にある部品１１４または走査経路１８０の幾何学的形状に対してほぼ平坦な深さプロファイルなどの溶融プール特性を生成することを容易にする。
【００５９】
例示的な実施形態では、それぞれの走査経路６０２〜６２４に沿った複数の走査経路点１８２の間隔は、各レーザ装置１７４がそれぞれの走査経路に沿って移動する速度を表しており、すべてのレーザ装置１７４の間で等しい相対加熱速度を維持するためには、レーザ装置１７４の移動速度が速いほど、出力が高くなければならない。さらに、走査経路６０２〜６２４に追従するレーザ装置１７４は、それぞれの走査経路６０２〜６２４に沿って個別に出力を減少または増加させて、所望の結晶粒構造、表面仕上げ、および硬度などの、下にある部品１１４の少なくとも１つの物理的特性の生成または修正を容易にすることができる。代替的な実施形態では、不均一エネルギー強度プロファイル６００は、本明細書に記載の積層造形システムの動作を容易にする任意のエネルギー強度プロファイルおよび任意の数の走査経路を有することができる。
【００６０】
図９は、部品１１４（図１〜図３に示す）を製造する例示的な方法７００を示す流れ図である。方法７００は、少なくとも１つの走査経路１８０の複数の点１８２の各点１８２と生成経路１７２の複数の点１７０との間の関数関係１６６を定義するアルゴリズムを使用して、少なくとも１つのレーザ装置１７４について少なくとも１つの走査経路１８０を生成するステップ７０２を含む。
【００６１】
少なくとも１つの走査経路１８０が生成されると、少なくとも１つのレーザ装置１７４の少なくとも１つの走査経路１８０について不均一エネルギー強度プロファイル１８６を生成するステップ７０４が完了し、不均一エネルギー強度プロファイル１８６は、少なくとも１つの所定の特性を有する少なくとも１つの溶融プール１１０を生成することを容易にする。
【００６２】
また、不均一エネルギー強度プロファイル１８６が生成されると、少なくとも１つのレーザ装置１７４を含むレーザ群１７８を、粉末床１０４を横切って移動させるステップ７０６が完了する。さらに、レーザ群１７８が粉末床１０４を横切って移動すると、少なくとも１つのレーザ装置１７４の走査経路１８０を独立して制御するステップ７０８が完了する。少なくとも１つのレーザ装置１７４の走査経路１８０が制御されると、少なくとも１つのレーザ装置１７４の出力を独立して制御するステップ７１０が完了する。さらに、少なくとも１つのレーザ装置１７４の出力が独立に制御されると、少なくとも１つの溶融プール１１０を生成するために、少なくとも１つのレーザ装置１７４から少なくとも１つのエネルギービーム１０８を放射するステップ７１２が完了する。
【００６３】
本明細書に記載された少なくとも１つのレーザ装置のコントローラおよび群を有する積層造形システムの実施形態は、製造される部品の特性に従って、レーザ群の各独立レーザ装置の関数的に関連した走査経路の生成および各独立レーザ装置の制御を独立に可能にする。個別に制御可能なレーザ装置について関数関係を定義するアルゴリズムを使用して走査経路を生成することは、とりわけ、ラスタ、ベクトル、または直線などの特定のタイプの経路に走査経路を制約することなく迅速かつ効率的な走査経路の生成を容易にする。比較すると、一般に、ラスタ走査では、エネルギービームは、互いに離間して平行に配置された一連の実質的な直線に沿って順次走査される。ベクトル走査では、エネルギービームは、一般に、一連の実質的な直線またはベクトルに沿って順次走査され、互いに対するベクトルの向きが時々変化する。一般に、１つのベクトルの終点は次のベクトルの始点と一致する。ベクトル走査は一般に部品の外側輪郭を定義するために使用されるが、ラスタ走査は一般に、部品が中実である場合に、輪郭で囲まれた空間を「充填する」ために使用される。生成点の共通集合との関数関係から生成された走査経路は、部品のより迅速な構築を容易にするように、レーザ装置が線状かつ曲線状の経路に追従することを可能にすることにより、ラスタ走査とベクトル走査の両方の制限を回避する。
【００６４】
さらに、個々のレーザ装置の出力を制御することにより、関数的に関連する走査経路にわたって不均一な出力強度プロファイルを調整して、一貫した溶融深さなどの優先的な溶融プール特性を形成することが容易になる。熱損失が実質的に異なる場合、またはレーザ装置がレーザ装置の群の端部のレーザ装置よりもゆっくりと動く場合に、個別のレーザ装置の個別の制御は、レーザ装置の群の中央領域に配置されたレーザ装置と比較して、レーザ装置の群の端部で材料を処理するために使用されるレーザ装置間の加熱のばらつきを考慮する。このように、レーザ装置の群は、特定の幾何学的形状に構築し、ならびに同時に大きな領域をハッチングするための最適な溶融プールプロファイルを生成することができる。レーザ装置の群の各レーザ装置のエネルギー出力を調整することにより、優先的な浅くて広い溶融プールを形成することができる。これにより、部品の製造時間の短縮が容易になり、製造コストの削減が容易になる。
【００６５】
本明細書に記載の方法およびシステムの例示的な技術的効果は、（ａ）少なくとも１つのレーザ装置についての走査経路を生成するための関数関係を定義するアルゴリズムを使用すること、（ｂ）少なくとも１つのレーザ装置についての少なくとも１つの走査経路を記憶するために必要とされるメモリの量を低減させること、（ｃ）一群のレーザの各レーザ装置の出力を変化させることによって、レーザ装置の不均一エネルギー強度プロファイルを生成すること、（ｄ）部品の構築時間を短縮すること、ならびに（ｅ）部品を製造するためのコストを削減すること、のうちの少なくとも１つを含む。
【００６６】
以上、コントローラおよび少なくとも１つのレーザ装置を含む積層造形システムの例示的な実施形態について詳細に説明した。装置、システム、および方法は、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されず、むしろ、方法の動作およびシステムの構成要素は、本明細書に記載される他の動作または構成要素から独立かつ別個に利用可能である。例えば、本明細書に記載のシステム、方法、および装置は、他の産業または民生の用途を有することができ、本明細書に記載の部品における実施に限定されない。むしろ、１つまたは複数の実施形態は、他の産業に関連して実施および利用することができる。
【００６７】
本技術の様々な実施形態の具体的な特徴を一部の図面には示してあって、他の図面には示していないが、これは単に便宜上のためである。本発明の原理によれば、図面の任意の特徴は、他の任意の図面の任意の特徴と組み合わせて参照または特許請求することができる。
【００６８】
いくつかの実施形態は、１つまたは複数の電子装置またはコンピューティング装置の使用を含む。このような装置は、典型的には、汎用中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理回路（ＰＬＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号処理（ＤＳＰ）装置などのプロセッサ、処理装置、もしくはコントローラ、および／または本明細書に記載した機能を実行することができる他の任意の回路もしくは処理装置を含む。本明細書に記載した方法は、これらに限らないが、記憶装置および／またはメモリ装置を含むコンピュータ可読媒体で具現化された実行可能命令として符号化することができる。このような命令は、処理装置によって実行された場合に、本明細書に記載する方法の少なくとも一部を処理装置に実行させる。上記の例は例示的なものにすぎず、したがって、プロセッサおよび処理装置という用語の定義および／または意味を決して限定するものではない。
【００６９】
この明細書は、本開示の実施形態を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本開示の実施形態を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本明細書に記載した実施形態の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。
［実施態様１］
少なくとも１つのレーザ装置（１７４）を含む積層造形システム（１００）で使用するためのコントローラ（１２６）であって、前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）は、粉末材料層内に少なくとも１つの溶融プール（１１０）を生成するように構成され、前記コントローラ（１２６）は、処理装置（１５０）と、前記処理装置（１５０）に結合されたメモリ装置（１４８）とを含み、前記コントローラ（１２６）は、
前記粉末材料層を横切る前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の少なくとも１つの走査経路（１８０）全体を通して出力を制御するための少なくとも１つの制御信号（１７６）を生成し、前記少なくとも１つの走査経路（１８０）は、生成経路（１６８）の複数の点と前記少なくとも１つの走査経路（１８０）の複数の点の各点との間の関数関係（１６６）に少なくとも部分的に基づいて生成され、
前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の前記少なくとも１つの走査経路（１８０）について不均一エネルギー強度プロファイル（１８６）を生成し、前記不均一エネルギー強度プロファイル（１８６）は、少なくとも１つの所定の特性を有する前記少なくとも１つの溶融プール（１１０）を生成することを容易にし、
前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）に前記少なくとも１つの制御信号（１７６）を送信して、少なくとも１つのレーザビーム（１６４）を放射し、前記少なくとも１つの溶融プール（１１０）を生成する
ように構成される、コントローラ（１２６）。
［実施態様２］
前記コントローラ（１２６）は、
前記部品（１１４）を横切る前記生成経路（１６８）の少なくとも一部を規定する前記複数の点を受信し、
前記生成経路（１６８）の前記複数の点と前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の前記少なくとも１つの走査経路（１８０）の前記複数の点の各点との間の前記関数関係（１６６）を定義する少なくとも１つのアルゴリズムを受信し、
前記関数関係（１６６）を用いて前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の前記少なくとも１つの走査経路（１８０）を生成する
ようにさらに構成される、実施態様１に記載のコントローラ（１２６）。
［実施態様３］
前記関数関係（１６６）は、前記生成経路（１６８）の前記複数の点と前記少なくとも１つの走査経路（１８０）の前記複数の点の各点との間の代数的関係、幾何学的関係、材料的関係、および熱的関係のうちの少なくとも１つを通して定義される、実施態様１に記載のコントローラ（１２６）。
［実施態様４］
前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）は、レーザアレイ（１８８）を含む、実施態様１に記載のコントローラ（１２６）。
［実施態様５］
前記生成経路点（１７０）のすべては、前記生成経路（１６８）上にある、実施態様１に記載のコントローラ（１２６）。
［実施態様６］
前記生成経路点（１７０）の少なくとも１つは、前記生成経路（１６８）上にある、実施態様１に記載のコントローラ（１２６）。
［実施態様７］
少なくとも２つのレーザ装置（１７４）を含み、前記コントローラ（１２６）は、
生成された第１の走査経路（１８０）に沿って第１の出力を生成するために、前記少なくとも２つのレーザ装置（１７４）のうちの第１のレーザ装置（１７４）に前記少なくとも１つの制御信号（１７６）を送信し、
生成された第２の走査経路（１８０）に沿って第２の出力を生成するために、前記少なくとも２つのレーザ装置（１７４）のうちの第２のレーザ装置（１７４）に前記少なくとも１つの制御信号（１７６）を実質的に同時に送信する
ようにさらに構成される、実施態様２に記載のコントローラ（１２６）。
［実施態様８］
積層造形システム（１００）であって、粉末材料層内に少なくとも１つの溶融プール（１１０）を生成するように構成された少なくとも１つのレーザ装置（１７４）と、
前記粉末材料層を横切って前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）を移動させるように構成されたアクチュエータシステムと、
コントローラ（１２６）とを含み、前記コントローラ（１２６）は、
前記粉末材料層を横切る前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の少なくとも１つの走査経路（１８０）全体を通して出力を制御するための少なくとも１つの制御信号（１７６）を生成し、前記少なくとも１つの走査経路（１８０）は、生成経路（１６８）の複数の点と前記少なくとも１つの走査経路（１８０）の複数の点の各点との間の関数関係（１６６）に少なくとも部分的に基づいて生成され、
前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の前記少なくとも１つの走査経路（１８０）について不均一エネルギー強度プロファイル（１８６）を生成し、前記不均一エネルギー強度プロファイル（１８６）は、少なくとも１つの所定の特性を有する前記少なくとも１つの溶融プール（１１０）を生成することを容易にし、
前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）に前記少なくとも１つの制御信号（１７６）を送信して、少なくとも１つのレーザビーム（１６４）を放射し、前記少なくとも１つの溶融プール（１１０）を生成する
ように構成される、積層造形システム（１００）。
［実施態様９］
前記コントローラ（１２６）は、
前記部品（１１４）を横切る前記生成経路（１６８）の少なくとも一部を規定する前記複数の点を受信し、
前記生成経路（１６８）の前記複数の点と前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の前記少なくとも１つの走査経路（１８０）の前記複数の点の各点との間の前記関数関係（１６６）を定義する少なくとも１つのアルゴリズムを受信し、
前記関数関係（１６６）を用いて前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の前記少なくとも１つの走査経路（１８０）を生成する
ようにさらに構成される、実施態様８に記載の積層造形システム（１００）。
［実施態様１０］
前記関数関係（１６６）は、前記生成経路（１６８）の前記複数の点と前記少なくとも１つの走査経路（１８０）の前記複数の点の各点との間の代数的関係、幾何学的関係、材料的関係、および熱的関係のうちの少なくとも１つを通して定義される、実施態様８に記載の積層造形システム（１００）。
［実施態様１１］
前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）は、レーザアレイ（１８８）を含む、実施態様９に記載の積層造形システム（１００）。
［実施態様１２］
前記生成経路点（１７０）のすべては、前記生成経路（１６８）上にある、実施態様８に記載の積層造形システム（１００）。
［実施態様１３］
前記生成経路点（１７０）の少なくとも１つは、前記生成経路（１６８）上にある、実施態様８に記載の積層造形システム（１００）。
［実施態様１４］
少なくとも２つのレーザ装置（１７４）を含み、前記コントローラ（１２６）は、
生成された第１の走査経路（１８０）に沿って第１の出力を生成するために、前記少なくとも２つのレーザ装置（１７４）のうちの第１のレーザ装置（１７４）に第１の制御信号（１７６）を送信し、
生成された第２の走査経路（１８０）に沿って第２の出力を生成するために、前記少なくとも２つのレーザ装置（１７４）のうちの第２のレーザ装置（１７４）に第２の制御信号（１７６）を実質的に同時に送信する
ようにさらに構成される、実施態様８に記載の積層造形システム（１００）。
［実施態様１５］
粉末床（１０４）内で部品（１１４）を製造する方法であって、
少なくとも１つのレーザ装置（１７４）について少なくとも１つの走査経路（１８０）を生成するステップであって、前記少なくとも１つの走査経路（１８０）は、前記少なくとも１つの走査経路（１８０）の複数の点の各点と生成経路（１６８）の複数の点との間の関数関係（１６６）に少なくとも部分的に基づいて生成される、ステップと、
少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の少なくとも１つの走査経路（１８０）について不均一エネルギー強度プロファイル（１８６）を生成するステップであって、前記不均一エネルギー強度プロファイル（１８６）は、少なくとも１つの所定の特性を有する少なくとも１つの溶融プール（１１０）を生成することを容易にする、ステップと、
前記粉末床（１０４）を横切って少なくとも１つのレーザ装置（１７４）を移動させるステップと、
前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の走査経路（１８０）を制御するステップと、
前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）の出力を制御するステップと、
前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）から少なくとも１つのエネルギービーム（１０８）を放射して、少なくとも１つの溶融プール（１１０）を生成するステップと
を含む方法。
［実施態様１６］
前記粉末床（１０４）を横切って前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）を移動させるステップは、前記粉末床（１０４）に対して前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）を移動させるステップを含む、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様１７］
前記粉末床（１０４）を横切って前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）を移動させるステップは、前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）に対して前記粉末床（１０４）を移動させるステップを含む、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様１８］
関数関係（１６６）を定義するアルゴリズムを用いて前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）について前記少なくとも１つの走査経路（１８０）を生成するステップをさらに含み、前記関数関係（１６６）は、前記生成経路（１６８）の前記複数の点と前記少なくとも１つの走査経路（１８０）の前記複数の点の各点との間の代数的関係、幾何学的関係、材料的関係、および熱的関係のうちの少なくとも１つを通して定義される、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様１９］
前記少なくとも１つのレーザ装置（１７４）は、レーザアレイ（１８８）を含む、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様２０］
少なくとも２つのレーザ装置（１７４）を含み、
生成された第１の走査経路（１８０）に沿って第１の出力を生成するために、前記少なくとも２つのレーザ装置（１７４）のうちの第１のレーザ装置（１７４）に第１の制御信号（１７６）を送信するステップと、
生成された第２の走査経路（１８０）に沿って第２の出力を生成するために、前記少なくとも２つのレーザ装置（１７４）のうちの第２のレーザ装置（１７４）に第２の制御信号（１７６）を実質的に同時に送信するステップと
をさらに含む、実施態様１５に記載の方法。
【符号の説明】
【００７０】
１００  積層造形システム
１０２  構築プラットフォーム
１０３  長手方向軸
１０４  粉末床
１０５  横軸
１０６  エネルギー源
１０７  垂直軸
１０８  エネルギービーム
１１０  溶融プール
１１２  構築層
１１４  部品
１１６  再コーティング装置
１１７  ハウジング
１１８  第１の走査装置
１２０  光学系
１２４  微粒子供給システム
１２６  コントローラ
１２８  微粒子
１３０  光学素子
１３２  ビームコリメータ
１３４  レンズ
１３６  ミラー
１３８  ガルバノメータ制御モータ、アクチュエータ
１４０  第１のミラー
１４２  第１のガルバノメータ制御モータ
１４４  第２のミラー
１４６  第２のガルバノメータ制御モータ
１４８  メモリ装置
１５０  プロセッサ
１５２  提示インターフェース
１５４  ユーザ入力インターフェース
１５６  通信インターフェース
１５８  第２の走査装置
１６０  微粒子ディスペンサ
１６２  微粒子供給部
１６４  レーザビーム
１６６  関数関係
１６８  生成経路
１７０  生成経路点
１７２  生成経路点経路
１７４  レーザ装置
１７６  制御信号
１７８  レーザ群
１８０  走査経路
１８２  走査経路点
１８４  ユーザ
１８６  不均一エネルギー強度プロファイル
１８８  レーザアレイ
２０４  粉末床
４００  不均一エネルギー強度プロファイル
４０２  レーザ装置の走査経路
４０４  レーザ装置の走査経路
４０６  レーザ装置の走査経路
４０８  レーザ装置の走査経路
４１０  レーザ装置の走査経路
４１２  レーザ装置の走査経路
４１４  レーザ装置の走査経路
４１６  レーザ装置の走査経路
４１８  レーザ装置の走査経路
４２０  レーザ装置の走査経路
４２２  レーザ装置の走査経路
４２４  レーザ装置の走査経路
５００  不均一エネルギー強度プロファイル
５００  不均一出力強度プロファイル
５０２  レーザ装置の走査経路
５０４  レーザ装置の走査経路
５０６  レーザ装置の走査経路
５０８  レーザ装置の走査経路
５１０  レーザ装置の走査経路
５１２  レーザ装置の走査経路
５１４  レーザ装置の走査経路
５１６  レーザ装置の走査経路
５１８  レーザ装置の走査経路
５２０  レーザ装置の走査経路
５２２  レーザ装置の走査経路
５２４  レーザ装置の走査経路
６００  不均一エネルギー強度プロファイル
６００  不均一出力強度プロファイル
６０２  レーザ装置の走査経路
６０４  レーザ装置の走査経路
６０６  レーザ装置の走査経路
６０８  レーザ装置の走査経路
６１０  レーザ装置の走査経路
６１２  レーザ装置の走査経路
６１４  レーザ装置の走査経路
６１６  レーザ装置の走査経路
６１８  レーザ装置の走査経路
６２０  レーザ装置の走査経路
６２２  レーザ装置の走査経路
６２４  レーザ装置の走査経路
【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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【外国語明細書】
2018187677000001.pdf