(57)【要約】      （修正有）【課題】付加製造部品のサーモグラフィ検査のための方法およびシステムを提供する。【解決手段】付加製造部品（１４０）の検査および付加製造装置（１００）の動作性能の監視のための方法で、付加製造装置によって少なくとも１つの部品（１４０）が構築された構築プラットフォーム（１１２）の領域を加熱する加熱ステップを含む。取得ステップは、付加製造された構築プロセス中に、構築プラットフォームの領域のサーモグラフィ走査をリアルタイムで取得するために使用される。評価ステップは、プロセッサによって、サーモグラフィ走査を評価する。判定ステップは、評価ステップに基づいて、付加製造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。【選択図】図１
2018100954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
付加製造部品（１４０）の検査および付加製造装置（１００）の動作性能の監視のための方法であって、前記方法は、
前記付加製造装置（１００）によって少なくとも１つの部品（１４０）が構築された構築プラットフォーム（１１２）の領域（２０８）を加熱するステップ（６２０）と、
付加製造された構築プロセスの間に、前記構築プラットフォーム（１１２）の前記領域（２０８）のサーモグラフィ走査をリアルタイムで取得するステップ（６３０）と、
前記サーモグラフィ走査をプロセッサ（８０２）によって評価するステップ（６４０）と、
前記評価ステップ（６４０）に基づいて、前記付加製造装置（１００）との動作上の不具合が発生したか、または前記少なくとも１つの部品（１４０）の欠陥が発生したかを判定するステップ（６５０）と、
を備える、方法。
【請求項２】
前記構築プラットフォーム（１１２）の前記領域（２０８）または前記少なくとも１つの部品（１４０）を加熱するよう構成されるヒータ（１６５）をさらに備え、
前記ヒータ（１６５）が、フラッシュランプ、石英ランプ、マイクロ波管、誘導加熱ユニット（３０１）のうちの１つを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記構築プラットフォーム（１１２）の前記領域（２０８）または前記少なくとも１つの部品（１４０）を加熱するよう構成されたヒータ（１６５）をさらに備え、前記ヒータ（１６５）は、超音波振動ヒータ（４１０）を備え、
赤外線撮像装置（１６０）、超音波ロックインまたは超音波スイープによる前記サーモグラフィ走査を取得するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ヒータ（１６５）が、前記構築プラットフォーム（１１２）の上に対称的に配置された複数のヒータ（１６５）をさらに備える、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記取得ステップ（６３０）は、
赤外線撮像装置（１６０）で前記サーモグラフィ走査を取得するステップをさらに備え、前記赤外線撮像装置（１６０）が、赤外線カメラ、焦平面アレイ赤外線センサ、またはバナジウム酸化物マイクロボロメータアレイのうちの１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記赤外線撮像装置（１６０）とともに使用するよう構成されたフィルタ（１６１）をさらに備え、前記フィルタ（１６１）は、０．８μｍと１，０００μｍとの間のスペクトル応答を有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
１つまたは複数の較正ブロック（１７０）を走査することによって前記赤外線撮像装置（１６０）を較正するステップ（６１０）をさらに備え、前記１つまたは複数の較正ブロック（１７０）が、既知の熱特性を有する少なくとも１つの既知の欠陥または領域（２０８）を有する、
請求項５に記載の方法。
【請求項８】
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（６５０）に応じて、前記構築プロセスを変更するステップをさらに備え、前記変更ステップが、（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）の位置で構築し、（ｉｉｉ）付加製造装置（１００）の動作特性を変更し、または（ｉｖ）アラートをユーザにもたらす、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記構築プロセスを変更するステップは、前記付加製造装置（１００）の動作特性ステップを変更するステップを含み、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８に記載の方法。
【請求項１０】
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備えるか、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の表示、融着不足、マイクロクラック、またはマクロクラックを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記評価ステップ（６４０）は、構築プロセス中に構築されている前記少なくとも１つの部品の１つまたは複数のサーモグラフィック特性を、前記少なくとも１つの部品の１つまたは複数のターゲットサーモグラフィック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備え、前記判定ステップ（６５０）は、前記比較に基づいて、前記少なくとも１つの部品が、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を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
付加製造部品（１４０）の検査および付加製造装置（１００）の動作性能の監視のためのシステム（８００）であって、前記システム（８００）は、
ヒータ（１６５）と、
赤外線撮像装置（１６０）と、
メモリ（８０４）と、
前記メモリ（８０４）と通信するプロセッサ（８０２）とを備え、前記システム（８００）は、
少なくとも１つの部品が前記付加製造装置（１００）によって構築される構築プラットフォーム（１１２）の領域（２０８）を前記ヒータ（１６５）で加熱することと、
前記赤外線撮像装置（１６０）を用いて、付加製造された構築プロセス中に前記構築プラットフォーム（１１２）の前記領域（２０８）のサーモグラフィ走査をリアルタイムで取得することと、
前記プロセッサ（８０２）によって、前記サーモグラフィ走査を評価することと、
前記評価に基づいて、前記付加製造装置（１００）の動作上の不具合が発生したか、または前記少なくとも１つの部品に欠陥が発生したかどうかを判定することと、
を実行するよう構成される、システム（８００）。
【請求項１３】
前記ヒータ（１６５）が、フラッシュランプ、石英ランプ、マイクロ波管、誘導加熱ユニット（３０１）、または超音波振動ヒータ（４１０）のうちの１つを備える、請求項１２に記載のシステム（８００）。
【請求項１４】
前記ヒータ（１６５）が、前記構築プラットフォーム（１１２）の上に対称的に配置された複数のヒータ（１６５）をさらに備える、請求項１３に記載のシステム（８００）。
【請求項１５】
前記赤外線撮像装置（１６０）が、赤外線カメラ、焦平面アレイ赤外線センサ、または酸化バナジウムマイクロボロメータアレイのうちの１つをさらに備える、
請求項１２に記載のシステム（８００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、付加製造部品のサーモグラフィ検査のための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
付加製造法は、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。付加製造技術の例としては、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】
現在の付加製造プロセスの欠点の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】米国特許第９００７４６６号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一態様によれば、付加製造部品の検査方法および付加製造装置の動作性能の監視方法が提供される。本方法は、付加製造装置によって少なくとも１つの部品が構築された構築プラットフォームの領域を加熱する加熱ステップを含む。取得ステップは、付加製造された構築プロセス中にリアルタイムで構築プラットフォームの領域のサーモグラフィ走査を取得するために使用される。評価ステップは、プロセッサによってサーモグラフィ走査を評価する。判定ステップは、評価ステップに基づいて、付加製造装置との動作上の不具合が生じたか、または少なくとも１つの部品に欠陥が生じたかどうかを判定する。
【０００６】
別の態様によれば、付加製造部品の検査および付加製造装置の動作性能の監視のためのシステムが提供される。本システムは、ヒータ、赤外線撮像装置、メモリ、およびメモリと通信するプロセッサを含む。システムは、ヒータを用いて、少なくとも１つの部品が付加製造装置によって構築される構築プラットフォームの領域を加熱する加熱ステップを実行するよう構成される。取得ステップは、付加製造された構築プロセスの間に、構築プラットフォームおよび／または部品の領域のサーモグラフィ走査を赤外線撮像装置でリアルタイムに取得する。評価ステップは、プロセッサによってサーモグラフィ走査を評価する。判定ステップは、評価ステップに基づいて、付加製造装置との動作上の不具合が生じたか、または少なくとも１つの部品に欠陥が生じたかを判定する。
【０００７】
さらに別の態様によれば、付加製造部品の検査および付加製造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非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含む。本方法は、付加製造装置によって少なくとも１つの部品が構築された構築プラットフォームの領域をヒータで加熱する加熱ステップを含む。取得ステップは、付加製造された構築プロセスの間に、構築プラットフォームまたは部品の領域のサーモグラフィ走査を赤外線撮像装置でリアルタイムに取得する。評価ステップは、プロセッサによってサーモグラフィ走査を評価する。判定ステップは、評価ステップに基づいて、付加製造装置との動作上の不具合が生じたか、または少なくとも１つの部品に欠陥が生じたかどうかを判定する。
【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、付加製造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、付加製造装置の断面図である。
【図４】本明細書に記載の態様による、付加製造装置の断面図である。
【図５】本明細書に記載の態様による、付加製造装置の断面図である。
【図６】本明細書に記載の態様による、データ処理および走査方法のフローチャートである。
【図７】本明細書に記載の態様による、制御システムおよび付加製造装置の模式図である。
【図８】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。
【図９】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】
「付加製造装置」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付加製造技術にかかわらず、付加製造装置によって構造体を構築する動作を指す。「構造」および「部品」という用語は、交換可能にも使用され、両方の用語は、付加製造された物理的対象（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、様々な形態の付加製造方法を指し、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。付加製造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次元部品を構築するための構築サイクルの終わりに、付加製造装置のオペレータは、構築サイクル中の付加製造装置の障害のために、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】
サーモグラフィ走査システムおよび方法が本明細書に開示され、それは付加製造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、例えば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サーモグラフィ走査の評価／分析は、（走査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走査を指す。リアルタイム解析は、様々な層の取得されたサーモグラフィ走査の評価を指す。
【００１４】
動作上の不具合としては、例えば、部品、構築プロセス、または付加製造装置のエラー、あるいは１つまたは複数のエラーが部品、構築プロセス、または付加製造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。他のケースでは、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】
サーモグラフィ検査は、物体表面上にサーマルパターンを撮像することによる物体の非破壊試験である。サーモグラフィ検査は、サーモグラフィ検査によって提供される様々な利点に対して、超音波検査およびＸ線写真検査などの他の非破壊試験技術よりもしばしば好ましい。サーモグラフィ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。サーモグラフィ検査の一形態は、過渡的サーモグラフィである。過渡的サーモグラフィは、被検査物の表面上の温度分布を、熱パルスまたはヒートシンクのパルスのような熱過渡状態にさらした後、周囲温度に戻すことができるように観察することを含む。存在する任意の不具合は、この熱過渡の間の表面温度分布の異常として検出される。過渡サーモグラフィは、複合材料の検査に特に適している。複合材料の熱伝導率が比較的低いため、熱過度が比較的長くなり、熱過度を熱カメラで検出しやすくなる。
【００１６】
サーモグラフィ検査技術の中には、オペレータに依存する技術があり、オペレータが被験体の熱ビデオを見ることが必要となる。次に、オペレータは、物体内の不具合に起因するコントラストの変化をビデオで観察する。そのような技術は、熟練したものであり、多くの手作業を必要とする。自動サーモグラフィ検査技術は、高強度フラッシュランプのような熱源を用いて、被験体の表面を加熱する。次いで、赤外線カメラは、被験体の一連の熱画像またはサーモグラフィを取得する。その後、画像は、被験体の特徴を識別するために後処理される。
【００１７】
付加製造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エラー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サーモグラフィ的に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通知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エラー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。
【００１８】
本明細書に記載の構築プロセスの監視中に観察され得るいくつかの問題には、寸法誤差、歪み、融着不足、空隙、印刷構造体内のマイクロクラックまたはマクロクラック、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付加製造方法のエラー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、構築される部品の故障を引き起こす可能性があるか、または付加製造装置が故障したか、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。
【００１９】
本明細書に記載の態様による例示的な付加製造装置および関連するプロセスは、図１〜図９を参照して、印刷される部品の文脈で提示される。この実施例における部品は、印刷された金属または強磁性材料から構築されるが、他の材料も可能である。
【００２０】
図１は、本明細書に記載の態様による付加製造装置の一例を示す。図１に見られるように、印刷装置１００（または、付加製造装置）は、レーザ１０２およびレンズ１０４を含む、粉末床溶融型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）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）。
【００２１】
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。
【００２２】
部品１４０を検査し、付加製造装置１００の動作性能を監視するために、赤外線撮像装置１６０が設けられ、構築プラットフォームおよび部品１４０の上層をサーモグラフィで撮像または走査する。ヒータ１６５も設けられ、上面構築プラットフォームおよび／または部品１４０の上層を加熱するよう構成される。赤外線撮像装置１６０は、赤外線カメラ、焦点面アレイ赤外線センサ、酸化バナジウムマイクロボロメータアレイセンサ、または赤外線スペクトルのサーモグラフィ画像を捕捉するための任意の他の適切な装置とすることができる。ヒータ１６５は、フラッシュランプ、高輝度放電管フラッシュ装置、赤外線ランプ、石英ランプ、またはマイクロ波管などとすることができる。後述するように、ヒータは、誘導加熱ユニットまたは超音波ヒータであってもよい。ヒータ１６５は、高強度であるが短寿命の熱パルスを部品１４０の最上層に向かって放出する。この熱は吸収され、赤外線撮像装置１６０に向かって放射される。次いで、赤外線撮像装置１６０は、この反射された熱パルスの画像を取得し、その結果の画像を処理し、評価することができ、次いで、部品１４０の欠陥の有無について判定を行うことができる。ヒータ１６５はまた、図示のように構築プラットフォームの上に対称的に配置された複数のヒータを含むことができる。
【００２３】
１つまたは複数の較正ブロック１７０は、走査動作の前に赤外線撮像装置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、装置１６０の視野域内に配置されることによって赤外線撮像装置１６０により走査されるよう構成される。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の領域、および包含物２０６を含むことができる。較正領域は、既知の反射率および放射率を有する表面２０７、所望の層厚に近い既知の厚さを有する粉末と同じ材料の領域２０８、黒体領域／表面２０９など、既知の熱特性を有する領域を含むことができる。さらに、絶対温度を測定するために、較正ブロック上の異なる位置に温度計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、反射率、放射率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、赤外線撮像装置１６０は、最初に較正ブロックを走査し、その結果を較正ブロックの既知の良好な走査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、装置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、すべての走査の前に、または選択された走査数の後に行うことができる。
【００２４】
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。加熱は、誘導加熱ユニット３０１によって行われる。誘導加熱ユニットのコイルは、壁１１４、１１６に埋め込まれていてもよいし、構築プラットフォームの上方、および部品１４０の周りに配置されていてもよい。コイルが通電されると（通常は異なる周波数の交流で）、渦電流が部品１４０内に形成される。これらの渦電流は熱を発生し、熱は赤外線撮像装置１６０によって検出することができる。
【００２５】
図４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。加熱は、超音波振動ヒータ４１０によって行われる。ヒータ４１０は、アプリケータ４１２を含み、超音波振動は、部品１４０からの熱放出を誘発する。部品１４０からの熱放射は、赤外線撮像装置１６０によって捕捉される。アプリケータ４１２は、拡張可能なアーム（図示せず）上に配置されてもよく、その結果、構築セクションから引き離して、所望のように構築セクション上に展開することができる。あるいは、超音波は、プラットフォーム１１２の中または上のアプリケータ４１３から部品１４０内に生成してもよい。弾性波が部品１４０内を伝播し、クラックなどの内部不具合の場合には、境界面が互いに相対的に移動する（すなわち、表面上のクラック）。結果的に生じたクラック面の擦りおよびクラップは、摩擦熱を発生させ、これは赤外線撮像装置（またはカメラ）１６０によって検出される。超音波ロックインおよび超音波スイープは、本発明で使用できる２つのサーモグラフィ手法である。
【００２６】
図５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。ヒータ１６５は、構築プラットフォーム１１２の上方に配置され、フラッシュランプとすることができる。赤外線撮像装置１６０は、装置１６０とともに使用するよう構成されたフィルタ１６１と対をなす。フィルタ１６１は、約０．８μｍ〜約１，０００μｍのスペクトル応答、またはそれらの間の任意の部分範囲を有することができる。フィルタ１６１は、赤外線スペクトルの全部または一部を標的とするバンドパスフィルタであり、それにより、赤外線撮像装置１６０の信号対雑音比を増加させる。
【００２７】
図６は、本明細書に記載の態様による、付加製造部品の検査および付加製造装置１００の動作性能の監視のための方法６００のフローチャートである。サーモグラフィ走査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回復することができる。ステップ６１０では、赤外線撮像装置１６０を較正することができる。赤外線撮像装置１６０の視野域内に位置するように配置された（またはその逆）較正ブロック１７０および走査が開始される。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、赤外線撮像装置（またはその出力）は誤差を修正するように変更される。これにより、非常に信頼性が高く再現性の高い走査プロセスが得られる。非限定的な例として、赤外線撮像装置の高さがその応答に影響を与え得るか、または背景光の量もしくは周囲温度が、赤外線撮像装置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／センサの感度を最適化し、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。較正ブロックはまた、反射率および放射率値などの臨界値を定義することもできる。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走査する前に較正する。あるいは、欠陥の種類を分類するための応答を使用するために、２ｍｍの空隙および２ｍｍの包含物を較正ブロック１７０内に配置することができる。
【００２８】
加熱ステップ６２０において、少なくとも１つの部品１４０が構築される構築プラットフォーム領域が加熱される。加熱は、高輝度（および短時間）フラッシュランプ、石英ランプ、または他の任意の適切な装置などのヒータ１６５によって行われる。ヒータ１６５は、部品１４０を、少なくとも部分的に吸収され、次いで、部品１４０および周囲の粉末１３０によって反射される急速な熱パルスにさらす。加熱は、前述したように渦電流誘導または超音波によっても行うことができる。取得ステップ６３０において、構築プラットフォーム領域および部品１４０のサーモグラフィ走査が、付加製造された構築プロセス中にリアルタイムで取得される。赤外線撮像装置１６０を使用してサーモグラフィ走査または画像を取得する。装置１６０は、赤外線カメラ、焦点面アレイ赤外線センサ、酸化バナジウムマイクロボロメータアレイセンサ、または他の任意の適切な撮像装置とすることができる。さらに、赤外線撮像装置は、赤外線スペクトル（例えば、約０．８μｍ〜約１，０００μｍ、またはその間の任意の部分範囲）にスペクトル応答を有するフィルタ１６１を使用することができる。
【００２９】
評価ステップ６４０において、サーモグラフィ走査（または画像）が、典型的にはプロセッサによって、評価される。走査は、部品１４０に欠陥の存在を示す可能性がある領域について分析され、評価される。例えば、走査データを評価して、印刷されている構造体の特性（寸法、テクスチャ、層圧、組成など）を確認し、これらを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、付加製造装置が構造体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、走査の評価は、融着不足、空隙またはマイクロ／マクロクラックまたは不具合を示す他の項目などの、付加製造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、部品が印刷されるときに構築されている部品におけるエラーを検出し、各部品に部品の「健全性」スコアを割り当てるだけでなく、付加製造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６４５では、データは最終的な評価のために保持され、統計モデルおよびシステムトレーニングを生成する。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、本方法が不具合を分類し、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。
【００３０】
ステップ６５０において、付加製造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６４５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、構築プロセスは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６６０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誘導することができる。しかし、欠陥が許容可能でも修正可能でもない場合、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６７０で終了する。
【００３１】
図７は、本明細書に記載の態様による、制御システムおよび付加製造装置の模式図を示す。付加製造装置１００は、付加製造装置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７１０を含む制御システムを含むことができる。コントローラ７１０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、赤外線撮像装置１６０およびシステム８００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７１０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。
【００３２】
赤外線撮像装置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、走査データの取得を担当する赤外線撮像装置１６０と有線または無線で通信しており、赤外線撮像装置は、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７１０のデータ処理システムであってもよいし、取得した走査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。
【００３３】
いずれにしても、走査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、付加製造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。
【００３４】
本明細書に記載されているように、構築プロセスの層はサーモグラフィで走査することができ、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。付加製造プロセス中のリアルタイムの１つまたは複数の層の走査、および構築プロセス中にリアルタイムであってもよいし、後で行われてもよい走査データの評価は、付加製造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。
【００３５】
図８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８００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８２０を介してメモリ８０４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８０２を含む。動作中、プロセッサ８０２は、メモリ８０４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８０４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８０４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８０４は、オペレーティングシステム８０５と、赤外線撮像装置１６０から走査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８０６と、本明細書に記載の態様により、付加製造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、取得した走査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。
【００３６】
入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置８１２、８１４（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）を直接またはＩ／Ｏコントローラ８１０を通してシステムに結合することができる。またネットワークアダプタ８０８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（登録商標）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８０８のごく一部である。一例では、ネットワークアダプタ８０８および／または入力装置８１２は、３次元構造体が印刷された構築プロセスの走査データを取得することを容易にする。
【００３７】
データ処理システム８００は、１つまたは複数のデータベースを有する記憶装置８１６（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８１６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８１６内のコンピュータプログラムは、メモリ８０４にロードされ、当技術分野で公知の方法でプロセッサ８０２によって実行される。
【００３８】
さらに、データ処理システム８００は、データ処理システム８００と赤外線撮像装置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赤外線撮像装置１６０に通信可能に接続することができる。通信は、赤外線撮像装置１６０によって取得されたデータの、データ処理システムによる取得を含むことができる。
【００３９】
データ処理システム８００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８００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８００によって実行されてもよい。データ処理システム８００、メモリ８０４、および／または記憶装置８１６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。
【００４０】
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。
【００４１】
ここで図９を参照すると、一例では、コンピュータプログラム製品９００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９０４を格納する１つまたは複数のコンピュータ可読媒体９０２を含む。コンピュータ可読媒体９０２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（登録商標）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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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／構造体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／構造体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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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とも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。
【００４９】
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。本発明の特許され得る範囲は、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。このような他の例が特許請求の範囲の文字通りの言葉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文字通りの言葉と実質的な差異のない等価な構造要素を含む場合には、このような他の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］
付加製造部品（１４０）の検査および付加製造装置（１００）の動作性能の監視のための方法であって、前記方法は、
前記付加製造装置（１００）によって少なくとも１つの部品（１４０）が構築された構築プラットフォーム（１１２）の領域（２０８）を加熱するステップ（６２０）と、
付加製造された構築プロセスの間に、前記構築プラットフォーム（１１２）の前記領域（２０８）のサーモグラフィ走査をリアルタイムで取得するステップ（６３０）と、
前記サーモグラフィ走査をプロセッサ（８０２）によって評価するステップ（６４０）と、
前記評価ステップ（６４０）に基づいて、前記付加製造装置（１００）との動作上の不具合が発生したか、または前記少なくとも１つの部品（１４０）の欠陥が発生したかを判定するステップ（６５０）と、
を備える、方法。
［実施態様２］
前記構築プラットフォーム（１１２）の前記領域（２０８）または前記少なくとも１つの部品（１４０）を加熱するよう構成されるヒータ（１６５）をさらに備え、
前記ヒータ（１６５）が、フラッシュランプ、石英ランプ、マイクロ波管、誘導加熱ユニット（３０１）のうちの１つを備える、実施態様１に記載の方法。
［実施態様３］
前記構築プラットフォーム（１１２）の前記領域（２０８）または前記少なくとも１つの部品（１４０）を加熱するよう構成されたヒータ（１６５）をさらに備え、前記ヒータ（１６５）は、超音波振動ヒータ（４１０）を備え、
赤外線撮像装置（１６０）、超音波ロックインまたは超音波スイープによる前記サーモグラフィ走査を取得するステップをさらに備える、実施態様１に記載の方法。
［実施態様４］
前記ヒータ（１６５）が、前記構築プラットフォーム（１１２）の上に対称的に配置された複数のヒータ（１６５）をさらに備える、実施態様２に記載の方法。
［実施態様５］
前記取得ステップ（６３０）は、
赤外線撮像装置（１６０）で前記サーモグラフィ走査を取得するステップをさらに備え、前記赤外線撮像装置（１６０）が、赤外線カメラ、焦平面アレイ赤外線センサ、またはバナジウム酸化物マイクロボロメータアレイのうちの１つである、実施態様１に記載の方法。
［実施態様６］
前記赤外線撮像装置（１６０）とともに使用するよう構成されたフィルタ（１６１）をさらに備え、前記フィルタ（１６１）は、０．８μｍと１，０００μｍとの間のスペクトル応答を有する、実施態様５に記載の方法。
［実施態様７］
１つまたは複数の較正ブロック（１７０）を走査することによって前記赤外線撮像装置（１６０）を較正するステップ（６１０）をさらに備え、前記１つまたは複数の較正ブロック（１７０）が、既知の熱特性を有する少なくとも１つの既知の欠陥または領域（２０８）を有する、
実施態様５に記載の方法。
［実施態様８］
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（６５０）に応じて、前記構築プロセスを変更するステップをさらに備え、前記変更ステップが、（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）の位置で構築し、（ｉｉｉ）付加製造装置（１００）の動作特性を変更し、または（ｉｖ）アラートをユーザにもたらす、実施態様１に記載の方法。
［実施態様９］
前記構築プロセスを変更するステップは、前記付加製造装置（１００）の動作特性ステップを変更するステップを含み、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８に記載の方法。
［実施態様１０］
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備えるか、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の表示、融着不足、マイクロクラック、またはマクロクラックを備える、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１１］
前記評価ステップ（６４０）は、構築プロセス中に構築されている前記少なくとも１つの部品の１つまたは複数のサーモグラフィック特性を、前記少なくとも１つの部品の１つまたは複数のターゲットサーモグラフィック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備え、前記判定ステップ（６５０）は、前記比較に基づいて、前記少なくとも１つの部品が、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を備える、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１２］
付加製造部品（１４０）の検査および付加製造装置（１００）の動作性能の監視のためのシステム（８００）であって、前記システム（８００）は、
ヒータ（１６５）と、
赤外線撮像装置（１６０）と、
メモリ（８０４）と、
前記メモリ（８０４）と通信するプロセッサ（８０２）とを備え、前記システム（８００）は、
少なくとも１つの部品が前記付加製造装置（１００）によって構築される構築プラットフォーム（１１２）の領域（２０８）を前記ヒータ（１６５）で加熱することと、
前記赤外線撮像装置（１６０）を用いて、付加製造された構築プロセス中に前記構築プラットフォーム（１１２）の前記領域（２０８）のサーモグラフィ走査をリアルタイムで取得することと、
前記プロセッサ（８０２）によって、前記サーモグラフィ走査を評価することと、
前記評価に基づいて、前記付加製造装置（１００）の動作上の不具合が発生したか、または前記少なくとも１つの部品に欠陥が発生したかどうかを判定することと、
を実行するよう構成される、システム（８００）。
［実施態様１３］
前記ヒータ（１６５）が、フラッシュランプ、石英ランプ、マイクロ波管、誘導加熱ユニット（３０１）、または超音波振動ヒータ（４１０）のうちの１つを備える、実施態様１２に記載のシステム（８００）。
［実施態様１４］
前記ヒータ（１６５）が、前記構築プラットフォーム（１１２）の上に対称的に配置された複数のヒータ（１６５）をさらに備える、実施態様１３に記載のシステム（８００）。
［実施態様１５］
前記赤外線撮像装置（１６０）が、赤外線カメラ、焦平面アレイ赤外線センサ、または酸化バナジウムマイクロボロメータアレイのうちの１つをさらに備える、
実施態様１２に記載のシステム（８００）。
［実施態様１６］
前記赤外線撮像装置（１６０）とともに使用するよう構成されたフィルタ（１６１）をさらに備え、前記フィルタ（１６１）は、０．８μｍと１，０００μｍとの間のスペクトル応答を有する、実施態様１５に記載のシステム（８００）。
［実施態様１７］
前記付加製造装置（１００）の構築チャンバ内またはその近傍に配置される１つまたは複数の較正ブロック（１７０）をさらに備え、前記１つまたは複数の較正ブロック（１７０）が、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）が、前記赤外線撮像装置（１６０）によって走査されるよう構成される、
実施態様１２に記載のシステム（８００）。
［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ことに応じて、前記構築プロセスを変更することをさらに備え、前記変更することが、（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）の位置で構築し、（ｉｉｉ）付加製造装置（１００）の動作特性を変更し、（ｉｖ）アラートをユーザにもたらす、実施態様１２に記載のシステム（８００）。
［実施態様１９］
前記構築プロセスを変更することは、前記付加製造装置（１００）の動作特性ステップを変更することを含み、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１８に記載のシステム（８００）。
［実施態様２０］
付加製造部品（１４０）の検査および付加製造装置（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であって、前記コンピュータプログラム製品は、
プロセッサ（８０２）によって読込み可能であり、以下を備える方法を実行するために前記プロセスによって実行するための命令を格納する、非一時的コンピュータ可読記憶媒体を備え、前記方法が、
ヒータ（１６５）を用いて、少なくとも１つの部品が前記付加製造装置（１００）によって構築される構築プラットフォーム（１１２）の領域（２０８）を加熱するステップ（６２０）と、
赤外線撮像装置（１６０）を用いて、付加製造された構築プロセス中に、前記構築プラットフォーム（１１２）の前記領域（２０８）のサーモグラフィ走査をリアルタイムで取得するステップ（６３０）と、
前記プロセッサ（８０２）によって、前記サーモグラフィ走査を評価するステップ（６４０）と、
前記評価ステップ（６４０）に基づいて、前記付加製造装置（１００）の動作上の不具合が生じたか、または前記少なくとも１つの部品の欠陥が生じたかどうかを判定するステップ（６５０）と、
を備える、コンピュータプログラム製品。
【符号の説明】
【００５０】
１００  付加製造装置、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  赤外線撮像装置
１６１  フィルタ
１６５  ヒータ
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  表面
２０８  領域
２０９  表面
２１０  温度計
３０１  誘導加熱ユニット
４１０  超音波振動ヒータ
４１２  アプリケータ
４１３  アプリケータ
６１０  ステップ
６２０  加熱ステップ
６３０  取得ステップ
６４０  評価ステップ
６４５  ステップ
６５０  ステップ
６６０  ステップ
６７０  ステップ
７１０  コントローラ
８００  データ処理システム
８０２  プロセッサ
８０４  メモリ
８０５  オペレーティングシステム
８０６  コンピュータプログラム
８０８  ネットワークアダプタ
８１０  Ｉ／Ｏコントローラ
８１２  入力装置
８１４  装置
８１６  記憶装置
８２０  バス
９００  コンピュータプログラム製品
９０２  コンピュータ可読媒体
９０４  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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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
2018100954000001.pdf