(57)【要約】      （修正有）【課題】材料を固化させるように構成された固化装置を含む、付加製造システムで使用するためのコントローラの提供。【解決手段】コントローラ１０６は、複数のビルド層１１６を含む部品１０４のビルドファイルを受信するように構成され、各ビルド層は、部品外周と、少なくとも１つのビルド層生成関数と、少なくとも１つの生成関数変数と、少なくとも１つの生成関数定数とを含む。コントローラは、少なくとも１つの制御信号を生成し、複数のビルド層の各ビルド層の材料を横切って固化装置１３８の少なくとも１つの走査経路１５２を通して出力を制御するように構成され、少なくとも１つの走査経路は、各ビルド層の部品外周、少なくとも１つの生成関数、少なくとも１つの生成関数変数、および少なくとも１つの生成関数定数に少なくとも部分的に基づいて生成される。【選択図】図１
2019055584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料（１０９）を固化させるように構成された固化装置（１３８）を含む、付加製造システム（１００）で使用するためのコントローラ（１０６）であって、前記コントローラ（１０６）は、処理装置（１２０）と、前記処理装置（１２０）に結合されたメモリ装置（１１８）とを備え、前記コントローラ（１０６）は、
複数のビルド層（１１６）を含む部品（１０４、２００）のビルドファイルを受信し、前記複数のビルド層（１１６）の各ビルド層（１１６）は、部品（１０４、２００）外周（２０２）と、少なくとも１つのビルド層（１１６）生成関数と、少なくとも１つの生成関数変数と、少なくとも１つの生成関数定数とを含み、
少なくとも１つの制御信号を生成し、前記複数のビルド層（１１６）の各ビルド層（１１６）の前記材料（１０９）を横切って前記固化装置（１３８）の少なくとも１つの走査経路（１５２）を通して出力を制御し、前記少なくとも１つの走査経路（１５２）は、各層（１１６）の前記部品（１０４、２００）外周（２０２）、前記少なくとも１つの生成関数、前記少なくとも１つの生成関数変数、および前記少なくとも１つの生成関数定数に少なくとも部分的に基づいて生成され、かつ
前記制御信号を前記固化装置（１３８）に送信し、前記材料（１０９）を前記少なくとも１つの走査経路（１５２）を通して固化させる
ように構成される、コントローラ（１０６）。
【請求項２】
前記コントローラ（１０６）が、
前記部品（１０４、２００）の三次元（３Ｄ）ジオメトリの表現を生成し、前記部品（１０４、２００）の前記３Ｄジオメトリの前記表現が、各ビルド層（１１６）の前記部品（１０４、２００）外周（２０２）、前記少なくとも１つの生成関数、前記少なくとも１つの生成関数変数、および前記少なくとも１つの生成関数定数に基づいて生成され、かつ
前記３Ｄジオメトリの前記生成された表現をコントローラ提示インターフェース（１２２）に表示する
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（１０６）。
【請求項３】
前記コントローラ（１０６）が、
前記部品（１０４、２００）の第１の部分（２０８）の３Ｄジオメトリの表現を生成し、前記部品（１０４、２００）の前記第１の部分（２０８）の前記３Ｄジオメトリの前記表現が、各ビルド層（１１６）の前記部品（１０４、２００）外周（２０２）、前記少なくとも１つの生成関数、前記少なくとも１つの生成関数変数、および前記少なくとも１つの生成関数定数に基づいて生成され、かつ
前記部品（１０４、２００）の前記第１の部分（２０８）の前記３Ｄジオメトリの前記生成された表現をコントローラ提示インターフェース（１２２）に表示し、前記部品（１０４、２００）の前記第１の部分（２０８）の前記３Ｄジオメトリの前記生成された表現の二次元（２Ｄ）サイズが、前記コントローラ提示インターフェース（１２２）の２Ｄサイズと実質的に同様である
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（１０６）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの生成関数が、Ｂスプライン曲線、ヒルベルト曲線、格子、およびユニットセルの少なくとも１つを画定する、請求項１に記載のコントローラ（１０６）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの生成関数が、部品（１０４、２００）の第１の部分（２０８）に関する第１の生成関数と、前記部品（１０４、２００）の第２の部分（２１０）に関する第２の生成関数とを含む、請求項４に記載のコントローラ（１０６）。
【請求項６】
ユーザ入力インターフェース（１２６）をさらに備え、前記少なくとも１つの生成関数が、前記ユーザ入力インターフェース（１２６）を使用して受信された少なくとも１つのユーザ入力に基づいて前記少なくとも１つの走査経路（１５２）を少なくとも部分的に画定するように実行可能である、請求項１に記載のコントローラ（１０６）。
【請求項７】
前記コントローラ（１０６）が、前記固化装置（１３８）の前記少なくとも１つの走査経路（１５２）の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、前記不均一エネルギー強度プロファイルが、前記材料（１０９）を固化することを容易にする、請求項１に記載のコントローラ（１０６）。
【請求項８】
材料（１０９）を固化させるように構成された少なくとも１つの固化装置（１３８）と、
前記材料（１０９）を横切って前記少なくとも１つの固化装置（１３８）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（１１２）と、
コントローラ（１０６）であって、
複数のビルド層（１１６）を含む部品（１０４、２００）のビルドファイルを受信し、前記複数のビルド層（１１６）の各ビルド層（１１６）は、部品（１０４、２００）外周（２０２）と、少なくとも１つのビルド層（１１６）生成関数と、少なくとも１つの生成関数変数と、少なくとも１つの生成関数定数とを含み、
少なくとも１つの制御信号を生成し、前記複数のビルド層（１１６）の各ビルド層（１１６）の前記材料（１０９）を横切って前記固化装置（１３８）の少なくとも１つの走査経路（１５２）を通して出力を制御し、前記少なくとも１つの走査経路（１５２）は、各層（１１６）の前記部品（１０４、２００）外周（２０２）、前記少なくとも１つの生成関数、前記少なくとも１つの生成関数変数、および前記少なくとも１つの生成関数定数に少なくとも部分的に基づいて生成され、かつ
前記制御信号を前記固化装置（１３８）に送信し、前記材料（１０９）を前記少なくとも１つの走査経路（１５２）を通して固化させる
ように構成されるコントローラ（１０６）と
を備える、付加製造システム（１００）。
【請求項９】
前記コントローラ（１０６）が、
前記部品（１０４、２００）の三次元（３Ｄ）ジオメトリの表現を生成し、前記部品（１０４、２００）の前記３Ｄジオメトリの前記表現が、各ビルド層（１１６）の前記部品（１０４、２００）外周（２０２）、前記少なくとも１つの生成関数、前記少なくとも１つの生成関数変数、および前記少なくとも１つの生成関数定数に基づいて生成され、かつ
前記３Ｄジオメトリの前記生成された表現をコントローラ提示インターフェース（１２２）に表示する
ようにさらに構成される、請求項８に記載の付加製造システム（１００）。
【請求項１０】
前記コントローラ（１０６）が、
前記部品（１０４、２００）の第１の部分（２０８）の３Ｄジオメトリの表現を生成し、前記部品（１０４、２００）の前記第１の部分（２０８）の前記３Ｄジオメトリの前記表現が、各ビルド層（１１６）の前記部品（１０４、２００）外周（２０２）、前記少なくとも１つの生成関数、前記少なくとも１つの生成関数変数、および前記少なくとも１つの生成関数定数に基づいて生成され、かつ
前記部品（１０４、２００）の前記第１の部分（２０８）の前記３Ｄジオメトリの前記生成された表現をコントローラ提示インターフェース（１２２）に表示し、前記部品（１０４、２００）の前記第１の部分（２０８）の前記３Ｄジオメトリの前記生成された表現の２Ｄサイズが、前記コントローラ提示インターフェース（１２２）の２Ｄサイズと実質的に同様である
ようにさらに構成される、請求項８に記載の付加製造システム（１００）。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの生成関数が、Ｂスプライン曲線、ヒルベルト曲線、格子、およびユニットセルの少なくとも１つを画定する、請求項８に記載の付加製造システム（１００）。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの生成関数が、部品（１０４、２００）の第１の部分（２０８）に関する第１の生成関数と、前記部品（１０４、２００）の第２の部分（２１０）に関する第２の生成関数とを含む、請求項１１に記載の付加製造システム（１００）。
【請求項１３】
前記コントローラ（１０６）が、ユーザ入力インターフェース（１２６）をさらに備え、前記少なくとも１つの生成関数が、前記ユーザ入力インターフェース（１２６）を使用して受信された少なくとも１つのユーザ入力に基づいて前記少なくとも１つの走査経路（１５２）を画定するように実行可能である、請求項８に記載の付加製造システム（１００）。
【請求項１４】
前記コントローラ（１０６）が、前記固化装置（１３８）の前記少なくとも１つの走査経路（１５２）の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、前記不均一エネルギー強度プロファイルが、前記材料（１０９）を固化することを容易にする、請求項８に記載の付加製造システム（１００）。
【請求項１５】
固化装置（１３８）および材料（１０９）を含む付加製造システム（１００）を使用して部品（１０４、２００）を製造する方法（３００）であって、
複数のビルド層（１１６）を含むビルドファイルを受信することであって、前記複数のビルド層（１１６）の各ビルド層（１１６）は、部品（１０４、２００）外周（２０２）と、少なくとも１つのビルド層（１１６）生成関数と、少なくとも１つの生成関数変数と、少なくとも１つの生成関数定数とを含むことと、
少なくとも１つの制御信号を生成し、前記複数のビルド層（１１６）の各ビルド層（１１６）の前記材料（１０９）を横切って前記固化装置（１３８）の少なくとも１つの走査経路（１５２）を通して出力を制御することであって、前記少なくとも１つの走査経路（１５２）は、各ビルド層（１１６）の前記部品（１０４、２００）外周（２０２）、前記少なくとも１つの生成関数、前記少なくとも１つの生成関数変数、および前記少なくとも１つの生成関数定数に少なくとも部分的に基づいて生成されることと、
前記少なくとも１つの制御信号を前記固化装置（１３８）に送信することと、
前記少なくとも１つの制御信号に基づいて前記少なくとも１つの走査経路（１５２）に沿って前記材料（１０９）を横切って前記固化装置（１３８）を移動させて前記材料（１０９）を固化させることと
を含む、方法（３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先進付加製造のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本開示の分野は、一般に、付加製造システムに関し、より具体的には、生成関数を使用して三次元部品を製造およびレンダリングするためのシステムおよび方法に関する。
【０００３】
付加製造システムおよびプロセスは、三次元部品を製造するために使用される。例えば、いくつかの付加製造プロセスでは、材料の連続層は、一方が他方の上に凝固して部品を製造する。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ＬａｓｅｒＣｕｓｉｎｇ（登録商標）システムなどの少なくともいくつかの公知の付加製造システムは、レーザ装置または電子ビーム発生器などの集束エネルギー源、ビルドプラットフォーム、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。（ＬａｓｅｒＣｕｓｉｎｇは、ドイツ、リヒテンフェルスのＣｏｎｃｅｐｔ  Ｌａｓｅｒ  ＧｍｂＨの登録商標である）。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ビルドプラットフォームの微粒子材料を溶融し、「走査」として知られているプロセスにおいて少なくとも１つの溶融プールをもたらす。各溶融プールは、冷却されて固化され、ビルドプロセスにおいて次の層の少なくとも一部を形成する。
【０００４】
いくつかの公知の付加製造システムは、電子ファイルを受信し、電子ファイルを使用してレーザを誘導するコントローラを含む。いくつかの公知の付加製造システムでは、電子ファイルは、三次元部品の部分を近似する一連の線形セクション、例えば、ベクトルを記述する座標データを含む。しかしながら、複雑な三次元（３Ｄ）部品は、部品の部分を近似するために複数の線形セクションを必要とする。ファイルサイズが複数の線形セクションを収容するために増大すると、コントローラが電子ファイルを受信して処理するのに必要な時間が長くなる。さらに、レンダリング（すなわち、部品の３Ｄ画像を生成すること）は、非常にメモリを消費し、コントローラの処理を実質的に遅くする可能性がある。結果として、三次元部品を作製するためのコストが増加する。加えて、電子ファイルは、付加製造システムが三次元部品を作製することができる精度を制限する。
【発明の概要】
【０００５】
一態様では、材料を固化させるように構成された固化装置を含む、付加製造システムで使用するためのコントローラが提供される。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、複数のビルド層を含む部品のビルドファイルを受信するように構成され、複数のビルド層の各ビルド層は、部品外周と、少なくとも１つのビルド層生成関数と、少なくとも１つの生成関数変数と、少なくとも１つの生成関数定数とを含む。コントローラは、少なくとも１つの制御信号を生成し、複数のビルド層の各ビルド層の材料を横切って固化装置の少なくとも１つの走査経路を通して出力を制御するように構成され、少なくとも１つの走査経路は、各層の部品外周、少なくとも１つの生成関数、少なくとも１つの生成関数変数、および少なくとも１つの生成関数定数に少なくとも部分的に基づいて生成される。
【０００６】
別の態様では、付加製造システムが提供される。付加製造システムは、材料を固化させるように構成された少なくとも１つの固化装置と、材料を横切って少なくとも１つの固化装置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、コントローラとを含む。コントローラは、複数のビルド層を含む部品のビルドファイルを受信するように構成され、複数のビルド層の各ビルド層は、部品外周と、少なくとも１つのビルド層生成関数と、少なくとも１つの生成関数変数と、少なくとも１つの生成関数定数とを含む。コントローラは、少なくとも１つの制御信号を生成し、複数のビルド層の各ビルド層の材料を横切って固化装置の少なくとも１つの走査経路を通して出力を制御するように構成され、少なくとも１つの走査経路は、各層の部品外周、少なくとも１つの生成関数、少なくとも１つの生成関数変数、および少なくとも１つの生成関数定数に少なくとも部分的に基づいて生成される。コントローラはさらに、制御信号を固化装置に送信し、材料を少なくとも１つの走査経路を通して固化させるように構成される。
【０００７】
さらに別の態様では、固化装置および材料を含む付加製造システムで部品を製造する方法が提供される。方法は、複数のビルド層を含むビルドファイルを受信することを含み、複数のビルド層の各ビルド層は、部品外周と、少なくとも１つのビルド層生成関数と、少なくとも１つの生成関数変数と、少なくとも１つの生成関数定数とを含む。方法はまた、少なくとも１つの制御信号を生成し、複数のビルド層の各ビルド層の材料を横切って固化装置の少なくとも１つの走査経路を通して出力を制御することを含み、少なくとも１つの走査経路は、各層の部品外周、少なくとも１つの生成関数、少なくとも１つの生成関数変数、および少なくとも１つの生成関数定数に少なくとも部分的に基づいて生成される。方法は、少なくとも１つの制御信号を固化装置に送信することと、少なくとも１つの制御信号に基づいて少なくとも１つの走査経路に沿って材料を横切って固化装置を移動させて材料を固化させることとをさらに含む。
【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】付加製造システムの概略図である。
【図２】例示的なユニットセル構造を有する部品の斜視図である。
【図３】例示的なビルド層を示す図２の断面線４−４に沿った部品の断面図である。
【図４】図１に示す付加製造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５】図４に示すコントローラによって生成された部品の第１の部分の３Ｄジオメトリの例示的な表現の斜視図である。
【図６】付加製造システムで部品を製造するための方法を示すフローチャートである。
【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、図面は、本明細書に開示される実施形態の実施のために必要とされる当業者に知られているすべての従来の特徴を含むものではない。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の明細書および特許請求の範囲において、いくつかの用語に対する参照がなされ、これは以下の意味を有することが定義されるものとする。
【００１２】
単数形「１つの（ａ、ａｎ）」、および「この（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、後で述べられる事象または状況が、起こる場合も起こらない場合もあることを意味し、この記述は、その事象が起こる事例と、起こらない事例とを含むことを意味する。
【００１４】
近似する文言は、本明細書および特許請求の範囲の全体にわたってここで使用する場合、これが関連する基本的機能の変更をもたらすことなく許容範囲で変化することができる定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（ａｂｏｕｔ）」、「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、および「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」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。「実質的に同様」という用語によって修飾された値は、本明細書および特許請求の範囲の全体にわたってここで使用する場合、参照される定量的表現の５％の範囲内、より具体的には、参照される定量的表現の１％の範囲内の任意の定量的表現を修飾するために適用され得る。少なくともいくつかの例では、近似する文言は、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を通して、範囲の限定は組合せおよび／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】
本明細書で使用する場合、「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、および他のプログラム可能な回路を指し、これらの用語は、本明細書において互換的に使用される。本明細書に記載の実施形態では、メモリは、限定はしないが、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、本明細書に記載の実施形態では、追加の入力チャネルは、限定はしないが、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、限定はしないが、スキャナを含むことができる他のコンピュータ周辺機器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、限定はしないが、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、本明細書で使用する場合、「ソフトウェア」および「ファームウェア」という用語は、互換可能であり、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】
本明細書で使用する場合、「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、本明細書に記載の方法は、限定はしないが、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、本明細書に記載の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、本明細書で使用する場合、「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、本明細書で使用する場合、「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つを指す。本明細書に記載の実施形態では、これらの動作および事象は、実質的に同時に起こる。
【００１９】
本明細書で使用する場合、「関数」という用語は、１つまたは複数の変数を含む表現または式を指す。
【００２０】
また、本明細書で使用する場合、「ビルドファイル」という用語は、部品を製造する際に使用するための部品の電子表現を指す。
【００２１】
本明細書に記載の実施形態は、付加製造プロセスを使用して部品を製造することを容易にする。部品は、部品外周と、生成関数と、生成関数変数と、生成関数定数とを含むビルドファイルを使用して製造される。固化装置の複数の走査経路を含む部品の３Ｄモデルを受信する代わりに、材料を固化させて部品を形成するための走査経路が、各ビルド層に関連する部品外周、生成関数、生成関数変数、および生成関数定数を使用して生成される。固化装置は、例えば、材料を組み合わせる、一体化する、融合する、結合するまたは統合するための電磁放射線源を備えることができる。したがって、ビルドファイルは、少なくともいくつかの公知のシステムと比較して、データを記憶および処理するために必要なメモリおよび処理能力を低減する。ビルドファイルはまた、コントローラが部品外周、生成関数、生成関数変数、および生成関数定数を使用して生成された走査経路に沿って固化装置を誘導するので、付加製造システムが精度を高めてかつ誤差を少なくして部品を製造することを可能にする。さらに、部品外周、生成関数、生成関数変数、および生成関数定数を使用して、部品の部分をビューウィンドウ内にレンダリングするだけでユニットセルで構築された構造などの複雑な構造をレンダリングすることにより、少なくともいくつかの公知のシステムと比較して、画像をレンダリングするために必要なメモリおよび処理能力を低減する。
【００２２】
付加製造プロセスおよびシステムは、例えば、限定はしないが、液槽光重合、粉末床融合、バインダ噴射、材料噴射、シート積層、材料押出、指向性エネルギー堆積およびハイブリッドシステムを含む。これらのプロセスおよびシステムは、例えば、限定はしないが、ＳＬＡ−ステレオリソグラフィ装置、ＤＬＰ−デジタル光処理、３ＳＰ−スキャン、スピン、および選択的光硬化、ＣＬＩＰ−連続液体界面製造、ＳＬＳ−選択的レーザ焼結、ＤＭＬＳ−直接金属レーザ焼結、ＳＬＭ−選択的レーザ溶融、ＥＢＭ−電子ビーム溶融、ＳＨＳ−選択的熱焼結、ＭＪＦ−マルチジェット融合、３Ｄ印刷、ボクセルジェット、ポリジェット、ＳＣＰ−滑らかな曲率印刷（Ｓｍｏｏｔｈ  Ｃｕｒｖａｔｕｒｅｓ  Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、ＭＪＭ−マルチジェットモデリングプロジェット、ＬＯＭ−積層オブジェクト製造、ＳＤＬ−選択的堆積積層、ＵＡＭ−超音波付加製造、ＦＦＦ−融解フィラメント製造、ＦＤＭ−溶融堆積モデリング、ＬＭＤ−レーザ金属堆積、ＬＥＮＳ−レーザ工学ネットシェイピング、ＤＭＤ−直接金属堆積、ハイブリッドシステム、ならびにこれらのプロセスおよびシステムの組合せを含む。これらのプロセスおよびシステムは、例えば、限定はしないが、電磁放射、加熱、焼結、溶融、硬化、結合、固化、加圧、埋め込み、およびそれらの組合せのすべての形態を用いることができる。
【００２３】
付加製造プロセスおよびシステムは、例えば、限定はしないが、ポリマー、プラスチック、金属、セラミック、砂、ガラス、ワックス、繊維、生物学的物質、複合材料、およびこれらの材料のハイブリッドを含む材料を用いる。これらの材料は、例えば、限定はしないが、液体、固体、粉末、シート、箔、テープ、フィラメント、ペレット、スラリ、ワイヤ、霧状、ペースト、およびこれらの形態の組合せを含む、所与の材料およびプロセスまたはシステムに適した様々な形態においてこれらのプロセスおよびシステムで使用することができる。
【００２４】
図１は、例示的な付加製造システム１００の概略図である。座標系１０２は、ｘ軸と、ｙ軸と、ｚ軸とを含む。例示的な実施形態では、付加製造システム１００は、コントローラ１０６と、マウントシステム１０８と、粉末床１１０と、アクチュエータシステム１１２と、支持構造１１４と、固化装置１３８とを含み、これらのすべてが以下でより詳細に説明される。代替の実施形態では、付加製造システム１００は、付加製造システム１００が本明細書で説明するように機能することを可能にする任意の他の部品を含むことができる。
【００２５】
例示的な実施形態では、固化装置１３８は、層毎の製造プロセスを使用して部品１０４を製造するための、レーザ装置１３０と、走査モータ１４０と、走査ミラー１４２と、走査レンズ１６０とを含む。レーザ装置１３０は、エネルギービーム１３２を使用して粉末材料１０９中に溶融プール１３４（一定の縮尺では図示せず）を生成するように構成された高強度熱源を提供する。レーザ装置１３０は、マウントシステム１０８に結合されるハウジング１３６内に収容される。付加製造システム１００はまた、コンピュータ制御システム、またはコントローラ１０６を含む。マウントシステム１０８は、マウントシステム１０８をＸＹ平面内で移動させ、走査ミラー１４２と協働して付加製造システム１００内で部品１０４の層を製造することを容易にするように構成されるアクチュエータまたはアクチュエータシステム１１２によって移動される。例えば、限定はしないが、マウントシステム１０８は、部品１０４の表面に沿ってエネルギービーム１３２を誘導することを容易にするために、中心点の周りに旋回し、直線経路、湾曲経路で移動し、および／または粉末床１１０の粉末材料１０９の一部を覆うように回転する。あるいは、ハウジング１３６およびエネルギービーム１３２は、付加製造システム１００が本明細書で説明するように機能することを可能にする任意の向きおよび方法で移動される。
【００２６】
走査モータ１４０は、コントローラ１０６によって制御され、走査ミラー１４２を移動させるように構成され、それによりエネルギービーム１３２が反射され、例えば、限定はしないが、線形および／または回転走査経路１５２などの粉末床１１０に沿った所定の経路に沿って入射する。例示的な実施形態では、走査モータ１４０と走査ミラー１４２の組合せは、二次元走査検流計を形成する。あるいは、走査モータ１４０および走査ミラー１４２は、３Ｄ走査検流計、動的集束検流計、および／またはレーザ装置１３０のエネルギービーム１３２を偏向させるために使用され得る任意の他の走査方法を含んでもよい。
【００２７】
例示的な実施形態では、粉末床１１０は、アクチュエータシステム１１２によって移動される支持構造１１４に取り付けられる。マウントシステム１０８に関して上述したように、アクチュエータシステム１１２はまた、支持構造１１４をＺ方向（すなわち、粉末床１１０の上面に垂直）に移動させるように構成される。いくつかの実施形態では、アクチュエータシステム１１２はまた、支持構造１１４をＸＹ平面内で移動させるように構成される。例えば、限定はしないが、ハウジング１３６が静止している代替の実施形態では、アクチュエータシステム１１２は、支持構造１１４をＸＹ平面内で移動させて走査モータ１４０および走査ミラー１４２と協働し、レーザ装置１３０のエネルギービーム１３２を粉末床１１０の周りで走査経路１５２に沿って誘導する。例示的な実施形態では、アクチュエータシステム１１２は、例えば、限定はしないが、リニアモータ、油圧および／または空気圧ピストン、スクリュー駆動機構、および／またはコンベアシステムを含む。
【００２８】
例示的な実施形態では、付加製造システム１００は、部品１０４の３Ｄジオメトリのコンピュータモデル表現から部品１０４を製造するように動作される。コンピュータモデル表現は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）または同様のファイルで作製されてもよい。部品１０４のＣＡＤファイルは、部品１０４の各層、例えば、部品１０４のビルド層１１６の複数のビルドパラメータを含む層毎のフォーマットへと変換される。例示的な実施形態では、部品１０４は、付加製造システム１００で使用される座標系の原点に対して所望の向きにモデル化される。部品１０４のジオメトリは、所望の厚さの層のスタックへとスライスされ、それにより各層のジオメトリが、その特定の層位置における部品１０４の二次元（２Ｄ）ジオメトリの輪郭となる。ビルドパラメータは、走査経路１５２に沿って適用され、部品１０４を構築するために使用される材料から部品１０４のその層を製造する。これらのステップが、部品１０４のジオメトリの各それぞれの層について繰り返される。プロセスが完了すると、すべての層を含む電子コンピュータビルドファイル（またはファイル）が生成される。ビルドファイルは、付加製造システム１００のコントローラ１０６へとロードされ、各層の製造中にシステムを制御する。
【００２９】
ビルドファイルがコントローラ１０６へとロードされた後、付加製造システム１００は、直接金属レーザ溶融法などの層毎の製造プロセスを実施することによって部品１０４を生成するように動作される。例示的な層毎の付加製造プロセスは、最終的な部品の前駆体として既存の物品を使用せず、むしろ、プロセスは、粉末などの構成可能な形態の原材料から部品１０４を作製する。例えば、限定はしないが、鋼部品を、鋼粉末を使用して付加製造することができる。付加製造システム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、ガラス、およびポリマーを使用して、部品１０４のような部品の製造を可能にする。
【００３０】
図２は、例示的なユニットセル構造２０６を有する部品２００の斜視図である。図３は、例示的なビルド層１１６を示す図２の断面線４−４に沿った部品２００の断面図である。例示的な実施形態では、部品２００のユニットセル構造２０６は、繰り返しの格子構造を含む。断面線４−４に対応するビルド層１１６は、ビルド層１１６内の部品２００の内部２Ｄ断面を画定する複数の部品内部ジオメトリ２０４と、部品２００の外周境界を画定する部品外周２０２とを含む。複数の走査経路１５２は、部品内部ジオメトリ２０４をオーバレイする。
【００３１】
図４は、付加製造システム１００（図１に示す）を動作させるために使用されるコントローラ１０６のブロック図である。例示的な実施形態では、コントローラ１０６は、付加製造システム１００の製造者によって典型的に提供される任意のタイプのコントローラであり、付加製造システム１００の動作を制御する。コントローラ１０６は、人間のオペレータからの命令に少なくとも部分的に基づいて付加製造システム１００の動作を制御する動作を実行する。コントローラ１０６は、例えば、付加製造システム１００によって製造される部品１０４の３Ｄモデルを表す複数の２Ｄビルドパラメータを含む。コントローラ１０６によって実行される動作は、アクチュエータシステム１１２（図１に示す）を介して、レーザ装置１３０（図１に示す）の出力を制御し、マウントシステム１０８および／または支持構造１１４を調整して、エネルギービーム１３２の走査速度を制御することを含む。コントローラ１０６はまた、走査モータ１４０を制御して走査ミラー１４２を誘導し、付加製造システム１００内のエネルギービーム１３２の走査速度をさらに制御するように構成される。
【００３２】
例示的な実施形態では、コントローラ１０６は、メモリ装置１１８と、メモリ装置１１８に結合されたプロセッサ１２０とを含む。プロセッサ１２０は、限定はしないが、マルチコア構成などの１つまたは複数の処理ユニットを含むことができる。プロセッサ１２０は、コントローラ１０６が本明細書で説明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１１８に記憶される。コントローラ１０６は、プロセッサ１２０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１２０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１１８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１１８は、実行可能命令または他のデータなどの情報の記憶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１１８は、限定はしないが、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可読媒体を含むことができる。上記のメモリのタイプは、単なる例示にすぎず、したがってコンピュータプログラムの記憶のために使用可能なメモリのタイプを限定するものではない。
【００３３】
メモリ装置１１８は、限定はしないが、部品１０４に関連するビルドパラメータを含む、任意のタイプのデータを記憶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１２０は、データの経過時間に基づいてメモリ装置１１８からデータを除去または「パージ」する。例えば、プロセッサ１２０は、後の時点または事象に関連する以前に記録および記憶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１２０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１１８は、限定はしないが、付加製造システム１００によって製造される部品１０４のビルドパラメータおよびジオメトリ状態の監視を容易にするための十分なデータ、アルゴリズム、およびコマンドを含む。
【００３４】
いくつかの実施形態では、コントローラ１０６は、プロセッサ１２０に結合された提示インターフェース１２２を含む。提示インターフェース１２２は、付加製造システム１００の動作状態などの情報をユーザ１２４に提示する。一実施形態では、提示インターフェース１２２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、２Ｄサイズを有する表示装置（図示せず）に結合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１２２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１２２は、オーディオ出力装置（図示せず）、例えば、限定はしないが、オーディオアダプタまたはスピーカ（図示せず）を含む。
【００３５】
いくつかの実施形態では、コントローラ１０６は、ユーザ入力インターフェース１２６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１２６は、プロセッサ１２０に結合され、ユーザ１２４から入力を受信する。ユーザ入力インターフェース１２６は、例えば、限定はしないが、キーボード、ポインティングデバイス、マウス、スタイラス、限定はしないが、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／あるいは限定はしないが、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部品が、提示インターフェース１２２の表示装置とユーザ入力インターフェース１２６の両方として機能してもよい。
【００３６】
例示的な実施形態では、通信インターフェース１２８は、プロセッサ１２０に結合され、レーザ装置１３０などの１つまたは複数の他の装置と通信して結合され、入力チャネルとして実行しながらそのような装置に関して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１２８は、限定はしないが、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１２８は、１つまたは複数の遠隔装置からデータ信号を受信するか、またはデータ信号を１つまたは複数の遠隔装置に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１０６の通信インターフェース１２８は、アクチュエータシステム１１２との間でデータ信号を送信／受信することができる。
【００３７】
提示インターフェース１２２および通信インターフェース１２８の両方は、ユーザ１２４またはプロセッサ１２０への情報の提供など、本明細書に記載の方法での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１２２および通信インターフェース１２８は、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１２６および通信インターフェース１２８は、本明細書に記載の方法での使用に適した情報を受信することができ、入力装置と呼ぶことができる。
【００３８】
例示的な実施形態では、図１〜図４を参照して、メモリ装置１１８は、複数のビルド層１１６を含む部品１０４のビルドファイルを受信するように構成される。複数のビルド層１１６の各々は、部品外周２０２と、少なくとも１つのビルド層生成関数と、少なくとも１つの生成関数変数と、少なくとも１つの生成関数定数とを含む。部品外周２０２は、各ビルド層１１６の部品１０４の外周を画定し、部品１０４の外周を近似する座標点および／またはベクトルのリストを含む。生成関数は、各ビルド層１１６の部品１０４の内周を少なくとも部分的に画定する。いくつかの実施形態では、部品外周は、生成関数によって画定された部品１０４の内周の少なくとも一部に重なることができる。
【００３９】
例示的な実施形態では、生成関数は、例えば、限定はしないが、Ｂスプライン曲線、ヒルベルト曲線、格子構造、およびユニットセルの少なくとも１つを画定することができる。代替の実施形態では、少なくとも１つの生成関数は、部品１０４の第１の部分に関する第１の生成関数と、部品１０４の第２の部分に関する第２の生成関数とを含む。別の代替の実施形態では、少なくとも１つの生成関数は、プロセッサ１２０による使用のためにユーザ１２４によってユーザ入力インターフェース１２６を介してメモリ装置１１８に入力され、少なくとも１つの生成関数は、ユーザ１２４からの入力に基づいてビルド層１１６内の部品１０４の内部ジオメトリ２０４および走査経路１５２の少なくとも１つを画定するように実行可能である。
【００４０】
本明細書で使用する場合、「生成関数定数」という用語は、生成関数の定数の入力値を指す。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの生成関数定数が、少なくとも１つの生成関数と共にコントローラ１０６に提供される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの生成関数定数が、ユーザ入力インターフェース１２６を介してユーザ１２４によってコントローラ１０６に提供される。さらなる実施形態では、生成関数定数のセットが、コントローラ１０６に記憶され、少なくとも１つの生成関数定数のセットが、１つまたは複数の曲線に対して選択される。したがって、生成関数定数は、少なくとも１つの生成関数が複数の異なる曲線を表し、メモリ装置１１８に記憶されなければならない曲線を生成するために必要なデータを削減することを可能にする。
【００４１】
本明細書で使用する場合、「生成関数変数」という用語は、生成関数の入力変数を指す。例示的な実施形態では、少なくとも１つの生成関数および少なくとも１つの生成関数定数に加えて、生成関数変数のセットがコントローラ１０６に提供される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの生成関数変数が、ユーザ入力インターフェース１２６を介してユーザ１２４によってコントローラ１０６に提供される。生成関数変数は、部品１０４の内部ジオメトリ２０４の特定の曲線に基づいて決定される。ビルドファイルは、少なくとも１つの生成関数と、少なくとも１つの生成関数定数とを含むので、内部ジオメトリ２０４を生成するために必要な生成関数変数の量は、曲線を近似するために少なくともいくつかの公知のシステムで使用される座標点またはベクトルのリストと比較して、低減される。代替の実施形態では、ビルドファイルは、付加製造システム１００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の値を含む。
【００４２】
例示的な実施形態では、部品１０４のビルド層１１６が生成されてコントローラ１０６に提供されると、コントローラ１０６は、少なくとも１つの制御信号を生成し、複数のビルド層１１６の各ビルド層１１６の粉末床１１０を横切る固化装置１３８の少なくとも１つの走査経路１５２を通して出力を制御するように動作する。いくつかの実施形態では、コントローラ１０６は、少なくとも１つの走査経路１５２の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材料１０９を固化することを容易にする。少なくとも１つの走査経路１５２は、各ビルド層１１６の部品外周２０２、少なくとも１つの生成関数、少なくとも１つの生成関数変数、および少なくとも１つの生成関数定数に少なくとも部分的に基づいて生成される。より具体的には、各ビルド層１１６について、コントローラ１０６は、部品外周２０２、少なくとも１つの生成関数、少なくとも１つの生成関数変数、および少なくとも１つの生成関数定数を使用して、各ビルド層１１６内の部品１０４の内部ジオメトリ２０４を決定する。各ビルド層１１６内の部品１０４の決定された内部ジオメトリ２０４に基づいて、コントローラ１０６は、固化装置１３８が材料１０９を固化して内部ジオメトリ２０４を形成することを可能にするのに必要な数の走査経路１５２を生成する。
【００４３】
図５は、コントローラ１０６（図４に示す）によって生成された部品１０４の第１の部分２０８の３Ｄジオメトリの例示的な表現の斜視図である。例示的な実施形態では、コントローラ１０６は、部品１０４の３Ｄジオメトリの表現を生成するように動作することができ、部品１０４の３Ｄジオメトリの表現は、各ビルド層１１６の部品外周２０２、少なくとも１つの生成関数、少なくとも１つの生成関数変数、および少なくとも１つの生成関数定数に基づいて生成される。例示的な実施形態では、コントローラ１０６は、部品１０４の第１の部分２０８の３Ｄジオメトリの表現を生成し、部品１０４の第１の部分２０８は、部品外周２０２によって画定される部品１０４の全体を含まない。次いで、部品１０４の第１の部分２０８の３Ｄジオメトリの生成された表現は、コントローラ１０６の提示インターフェース１２２に表示され、第１の部分２０８の生成された３Ｄジオメトリの２Ｄ断面サイズは、提示インターフェース１２２のビューウィンドウの２Ｄ断面サイズと実質的に同様である。
【００４４】
例示的な実施形態では、部品１０４の第２の部分２１０は、提示インターフェース１２２のビューウィンドウの２Ｄ断面サイズが第２の部分２１０によって表される部品１０４の領域の少なくとも１つに対応するまで、コントローラ１０６が３Ｄジオメトリの表現を生成しない部品１０４の部分を表す。例示的な実施形態では、ユーザ１２４は、ユーザ入力インターフェースを介して提示インターフェース１２２のビューウィンドウを変更することができる。提示インターフェース１２２のビューウィンドウで見ることができる部品１０４の部分、例えば、第１の部分２０８のみの部品１０４の３Ｄジオメトリの表現を生成することは、プロセッサ１２０の必要な処理能力およびメモリ装置１１８の記憶能力を低減することを容易にし、部品１０４の３Ｄジオメトリの表現のより迅速なレンダリングを容易にする。
【００４５】
図６は、固化装置１３８および材料１０９を含む付加製造システム１００で部品１０４を製造するための方法３００を示すフローチャートである。図１、図２、図４、および図６を参照すると、方法３００は、複数のビルド層１１６を含むビルドファイルを受信すること３０２を含み、複数のビルド層１１６の各々は、部品外周２０２と、少なくとも１つの生成関数と、少なくとも１つの生成関数変数と、少なくとも１つの生成関数定数とを含む。方法３００はまた、少なくとも１つの制御信号を生成し、複数のビルド層１１６の各ビルド層１１６の材料１０９を横切って固化装置１３８の少なくとも１つの走査経路１５２を通して出力を制御すること３０４を含み、少なくとも１つの走査経路１５２は、各層の部品外周２０２、少なくとも１つの生成関数、少なくとも１つの生成関数変数、および少なくとも１つの生成関数定数に少なくとも部分的に基づいて生成される。方法３００は、少なくとも１つの制御信号を固化装置１３８に送信すること３０６と、少なくとも１つの制御信号に基づいて少なくとも１つの走査経路１５２に沿って材料１０９を横切って固化装置１３８を移動させて材料１０９を固化させること３０８とをさらに含む。
【００４６】
本明細書に記載の方法、システム、および装置の例示的な技術的効果は、（ａ）３Ｄ部品を付加製造するためのメモリおよび処理要件を低減すること、（ｂ）３Ｄ部品をレンダリングするためのメモリおよび処理要件を低減すること、（ｃ）付加製造システムを使用して三次元部品を組み立てるためのコストを低減すること、（ｄ）三次元部品が作製される精度を高めること、および（ｅ）付加製造システムとモデリングソフトウェアとの互換性を高めることの少なくとも１つを含む。
【００４７】
上述の実施形態は、付加製造プロセスを使用して部品を製造するためのシステムおよび方法を提供する。部品は、部品外周と、生成関数と、生成関数変数と、生成関数定数とを含むビルドファイルを使用して製造される。固化装置の複数の走査経路を含む部品の３Ｄモデルを受信する代わりに、材料を固化させて部品を形成するための走査経路が、各ビルド層に関連する部品外周、生成関数、生成関数変数、および生成関数定数を使用して生成される。したがって、ビルドファイルは、少なくともいくつかの公知のシステムと比較して、データを記憶および処理するために必要なメモリおよび処理能力を低減する。ビルドファイルはまた、コントローラが部品外周、生成関数、生成関数変数、および生成関数定数を使用して生成された走査経路に沿って固化装置を誘導するので、付加製造システムが精度を高めてかつ誤差を少なくして部品を製造することを可能にする。さらに、部品外周、生成関数、生成関数変数、および生成関数定数を使用して、部品の部分をビューウィンドウ内にレンダリングするだけでユニットセルで構築された構造などの複雑な構造をレンダリングすることにより、少なくともいくつかの公知のシステムと比較して、画像をレンダリングするために必要なメモリおよび処理能力を低減する。
【００４８】
本開示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。本開示の原理によれば、図面の任意の特徴は、任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または特許請求することができる。
【００４９】
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の機能を実行することができる任意の他の回路もしくは処理装置を含む。本明細書に記載の方法は、限定はしないが、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、本明細書に記載の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。
【００５０】
本明細書は、本開示を説明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、任意の装置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。本開示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、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。
［実施態様１］
材料（１０９）を固化させるように構成された固化装置（１３８）を含む、付加製造システム（１００）で使用するためのコントローラ（１０６）であって、前記コントローラ（１０６）は、処理装置（１２０）と、前記処理装置（１２０）に結合されたメモリ装置（１１８）とを備え、前記コントローラ（１０６）は、
複数のビルド層（１１６）を含む部品（１０４、２００）のビルドファイルを受信し、前記複数のビルド層（１１６）の各ビルド層（１１６）は、部品（１０４、２００）外周（２０２）と、少なくとも１つのビルド層（１１６）生成関数と、少なくとも１つの生成関数変数と、少なくとも１つの生成関数定数とを含み、
少なくとも１つの制御信号を生成し、前記複数のビルド層（１１６）の各ビルド層（１１６）の前記材料（１０９）を横切って前記固化装置（１３８）の少なくとも１つの走査経路（１５２）を通して出力を制御し、前記少なくとも１つの走査経路（１５２）は、各層（１１６）の前記部品（１０４、２００）外周（２０２）、前記少なくとも１つの生成関数、前記少なくとも１つの生成関数変数、および前記少なくとも１つの生成関数定数に少なくとも部分的に基づいて生成され、かつ
前記制御信号を前記固化装置（１３８）に送信し、前記材料（１０９）を前記少なくとも１つの走査経路（１５２）を通して固化させる
ように構成される、コントローラ（１０６）。
［実施態様２］
前記コントローラ（１０６）が、
前記部品（１０４、２００）の三次元（３Ｄ）ジオメトリの表現を生成し、前記部品（１０４、２００）の前記３Ｄジオメトリの前記表現が、各ビルド層（１１６）の前記部品（１０４、２００）外周（２０２）、前記少なくとも１つの生成関数、前記少なくとも１つの生成関数変数、および前記少なくとも１つの生成関数定数に基づいて生成され、かつ
前記３Ｄジオメトリの前記生成された表現をコントローラ提示インターフェース（１２２）に表示する
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（１０６）。
［実施態様３］
前記コントローラ（１０６）が、
前記部品（１０４、２００）の第１の部分（２０８）の３Ｄジオメトリの表現を生成し、前記部品（１０４、２００）の前記第１の部分（２０８）の前記３Ｄジオメトリの前記表現が、各ビルド層（１１６）の前記部品（１０４、２００）外周（２０２）、前記少なくとも１つの生成関数、前記少なくとも１つの生成関数変数、および前記少なくとも１つの生成関数定数に基づいて生成され、かつ
前記部品（１０４、２００）の前記第１の部分（２０８）の前記３Ｄジオメトリの前記生成された表現をコントローラ提示インターフェース（１２２）に表示し、前記部品（１０４、２００）の前記第１の部分（２０８）の前記３Ｄジオメトリの前記生成された表現の二次元（２Ｄ）サイズが、前記コントローラ提示インターフェース（１２２）の２Ｄサイズと実質的に同様である
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（１０６）。
［実施態様４］
前記少なくとも１つの生成関数が、Ｂスプライン曲線、ヒルベルト曲線、格子、およびユニットセルの少なくとも１つを画定する、実施態様１に記載のコントローラ（１０６）。
［実施態様５］
前記少なくとも１つの生成関数が、部品（１０４、２００）の第１の部分（２０８）に関する第１の生成関数と、前記部品（１０４、２００）の第２の部分（２１０）に関する第２の生成関数とを含む、実施態様４に記載のコントローラ（１０６）。
［実施態様６］
ユーザ入力インターフェース（１２６）をさらに備え、前記少なくとも１つの生成関数が、前記ユーザ入力インターフェース（１２６）を使用して受信された少なくとも１つのユーザ入力に基づいて前記少なくとも１つの走査経路（１５２）を少なくとも部分的に画定するように実行可能である、実施態様１に記載のコントローラ（１０６）。
［実施態様７］
前記コントローラ（１０６）が、前記固化装置（１３８）の前記少なくとも１つの走査経路（１５２）の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、前記不均一エネルギー強度プロファイルが、前記材料（１０９）を固化することを容易にする、実施態様１に記載のコントローラ（１０６）。
［実施態様８］
材料（１０９）を固化させるように構成された少なくとも１つの固化装置（１３８）と、
前記材料（１０９）を横切って前記少なくとも１つの固化装置（１３８）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（１１２）と、
コントローラ（１０６）であって、
複数のビルド層（１１６）を含む部品（１０４、２００）のビルドファイルを受信し、前記複数のビルド層（１１６）の各ビルド層（１１６）は、部品（１０４、２００）外周（２０２）と、少なくとも１つのビルド層（１１６）生成関数と、少なくとも１つの生成関数変数と、少なくとも１つの生成関数定数とを含み、
少なくとも１つの制御信号を生成し、前記複数のビルド層（１１６）の各ビルド層（１１６）の前記材料（１０９）を横切って前記固化装置（１３８）の少なくとも１つの走査経路（１５２）を通して出力を制御し、前記少なくとも１つの走査経路（１５２）は、各層（１１６）の前記部品（１０４、２００）外周（２０２）、前記少なくとも１つの生成関数、前記少なくとも１つの生成関数変数、および前記少なくとも１つの生成関数定数に少なくとも部分的に基づいて生成され、かつ
前記制御信号を前記固化装置（１３８）に送信し、前記材料（１０９）を前記少なくとも１つの走査経路（１５２）を通して固化させる
ように構成されるコントローラ（１０６）と
を備える、付加製造システム（１００）。
［実施態様９］
前記コントローラ（１０６）が、
前記部品（１０４、２００）の三次元（３Ｄ）ジオメトリの表現を生成し、前記部品（１０４、２００）の前記３Ｄジオメトリの前記表現が、各ビルド層（１１６）の前記部品（１０４、２００）外周（２０２）、前記少なくとも１つの生成関数、前記少なくとも１つの生成関数変数、および前記少なくとも１つの生成関数定数に基づいて生成され、かつ
前記３Ｄジオメトリの前記生成された表現をコントローラ提示インターフェース（１２２）に表示する
ようにさらに構成される、実施態様８に記載の付加製造システム（１００）。
［実施態様１０］
前記コントローラ（１０６）が、
前記部品（１０４、２００）の第１の部分（２０８）の３Ｄジオメトリの表現を生成し、前記部品（１０４、２００）の前記第１の部分（２０８）の前記３Ｄジオメトリの前記表現が、各ビルド層（１１６）の前記部品（１０４、２００）外周（２０２）、前記少なくとも１つの生成関数、前記少なくとも１つの生成関数変数、および前記少なくとも１つの生成関数定数に基づいて生成され、かつ
前記部品（１０４、２００）の前記第１の部分（２０８）の前記３Ｄジオメトリの前記生成された表現をコントローラ提示インターフェース（１２２）に表示し、前記部品（１０４、２００）の前記第１の部分（２０８）の前記３Ｄジオメトリの前記生成された表現の２Ｄサイズが、前記コントローラ提示インターフェース（１２２）の２Ｄサイズと実質的に同様である
ようにさらに構成される、実施態様８に記載の付加製造システム（１００）。
［実施態様１１］
前記少なくとも１つの生成関数が、Ｂスプライン曲線、ヒルベルト曲線、格子、およびユニットセルの少なくとも１つを画定する、実施態様８に記載の付加製造システム（１００）。
［実施態様１２］
前記少なくとも１つの生成関数が、部品（１０４、２００）の第１の部分（２０８）に関する第１の生成関数と、前記部品（１０４、２００）の第２の部分（２１０）に関する第２の生成関数とを含む、実施態様１１に記載の付加製造システム（１００）。
［実施態様１３］
前記コントローラ（１０６）が、ユーザ入力インターフェース（１２６）をさらに備え、前記少なくとも１つの生成関数が、前記ユーザ入力インターフェース（１２６）を使用して受信された少なくとも１つのユーザ入力に基づいて前記少なくとも１つの走査経路（１５２）を画定するように実行可能である、実施態様８に記載の付加製造システム（１００）。
［実施態様１４］
前記コントローラ（１０６）が、前記固化装置（１３８）の前記少なくとも１つの走査経路（１５２）の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、前記不均一エネルギー強度プロファイルが、前記材料（１０９）を固化することを容易にする、実施態様８に記載の付加製造システム（１００）。
［実施態様１５］
固化装置（１３８）および材料（１０９）を含む付加製造システム（１００）を使用して部品（１０４、２００）を製造する方法（３００）であって、
複数のビルド層（１１６）を含むビルドファイルを受信することであって、前記複数のビルド層（１１６）の各ビルド層（１１６）は、部品（１０４、２００）外周（２０２）と、少なくとも１つのビルド層（１１６）生成関数と、少なくとも１つの生成関数変数と、少なくとも１つの生成関数定数とを含むことと、
少なくとも１つの制御信号を生成し、前記複数のビルド層（１１６）の各ビルド層（１１６）の前記材料（１０９）を横切って前記固化装置（１３８）の少なくとも１つの走査経路（１５２）を通して出力を制御することであって、前記少なくとも１つの走査経路（１５２）は、各ビルド層（１１６）の前記部品（１０４、２００）外周（２０２）、前記少なくとも１つの生成関数、前記少なくとも１つの生成関数変数、および前記少なくとも１つの生成関数定数に少なくとも部分的に基づいて生成されることと、
前記少なくとも１つの制御信号を前記固化装置（１３８）に送信することと、
前記少なくとも１つの制御信号に基づいて前記少なくとも１つの走査経路（１５２）に沿って前記材料（１０９）を横切って前記固化装置（１３８）を移動させて前記材料（１０９）を固化させることと
を含む、方法（３００）。
［実施態様１６］
前記ビルドファイルを受信することが、
前記部品（１０４、２００）の３Ｄジオメトリの表現を生成することであって、前記部品（１０４、２００）の前記３Ｄジオメトリの前記表現が、各ビルド層（１１６）の前記部品（１０４、２００）外周（２０２）、前記少なくとも１つの生成関数、前記少なくとも１つの生成関数変数、および前記少なくとも１つの生成関数定数に基づいて生成されることと、
前記３Ｄジオメトリの前記生成された表現をコントローラ提示インターフェース（１２２）に表示することと
をさらに含む、実施態様１５に記載の方法（３００）。
［実施態様１７］
前記ビルドファイルを受信することが、
前記部品（１０４、２００）の第１の部分（２０８）の３Ｄジオメトリの表現を生成することであって、前記部品（１０４、２００）の前記第１の部分（２０８）の前記３Ｄジオメトリの前記表現が、各ビルド層（１１６）の前記部品（１０４、２００）外周（２０２）、前記少なくとも１つの生成関数、前記少なくとも１つの生成関数変数、および前記少なくとも１つの生成関数定数に基づいて生成されることと、
前記部品（１０４、２００）の前記第１の部分（２０８）の前記３Ｄジオメトリの前記生成された表現をコントローラ提示インターフェース（１２２）に表示することであって、前記部品（１０４、２００）の前記第１の部分（２０８）の前記３Ｄジオメトリの前記生成された表現の２Ｄサイズが、前記コントローラ提示インターフェース（１２２）の２Ｄサイズと実質的に同様であることと
をさらに含む、実施態様１５に記載の方法（３００）。
［実施態様１８］
前記少なくとも１つの制御信号を生成することが、Ｂスプライン曲線、ヒルベルト曲線、格子、およびユニットセルの少なくとも１つを画定する少なくとも１つの生成関数に少なくとも部分的に基づいて前記少なくとも１つの走査経路（１５２）を生成することをさらに含む、実施態様１５に記載の方法（３００）。
［実施態様１９］
前記少なくとも１つの制御信号を生成することが、部品（１０４、２００）の第１の部分（２０８）に関する第１の生成関数および前記部品（１０４、２００）の第２の部分（２１０）に関する第２の生成関数に少なくとも部分的に基づいて前記少なくとも１つの走査経路（１５２）を生成することをさらに含む、実施態様１８に記載の方法（３００）。
［実施態様２０］
前記固化装置（１３８）の前記少なくとも１つの走査経路（１５２）の不均一エネルギー強度プロファイルを生成することによって前記固化装置（１３８）の出力を制御することをさらに含み、前記不均一エネルギー強度プロファイルが、前記材料（１０９）を固化することを容易にする、実施態様１５に記載の方法（３００）。
【符号の説明】
【００５１】
１００  付加製造システム
１０２  座標系
１０４  部品
１０６  コントローラ
１０８  マウントシステム
１１０  粉末床
１１２  アクチュエータシステム
１１４  支持構造
１１６  ビルド層
１１８  メモリ装置
１２０  プロセッサ
１２２  提示インターフェース
１２４  ユーザ
１２６  ユーザ入力インターフェース
１２８  通信インターフェース
１３０  レーザ装置
１３２  エネルギービーム
１３４  溶融プール
１３６  ハウジング
１３８  固化装置
１４０  走査モータ
１４２  走査ミラー
１４６  変形可能ミラー
１４８  ビームエキスパンダ
１５０  ビーム回転プリズム
１５２  走査経路
１６０  走査レンズ
２００  部品
２０１  第１の軸、長手方向軸
２０２  ユニットセル構造
２０３  第２の軸、横方向軸
２０４  ユニットセル
２０５  第３の軸、縦方向軸
２０６  第１の部分、ユニットセル
２０７  第１の寸法、長さ
２０８  第２の部分、ユニットセル
２０９  全体寸法
２１０  第３の部分、ユニットセル
２１２  特性寸法
２２０  固体構造部分
２２２  壁厚
３００  部品
３０１  第１の軸
３０２  ユニットセル構造部分
３０２  ユニットセル構造
３０３  第２の軸、横方向軸
３０４  ユニットセル
３０５  第３の軸、縦方向軸
３０６  第１の部分、ユニットセル
３０７  第１の寸法、長さ
３０８  第２の部分、ユニットセル
３０９  全体寸法
３１０  第３の部分
３１２  特性寸法
３２０  固体構造部分
３２２  壁厚
【図１】
2019055584.tif 000003
【図２】
2019055584.tif 000004
【図３】
2019055584.tif 000005
【図４】
2019055584.tif 000006
【図５】
2019055584.tif 000007
【図６】
2019055584.tif 000008
【外国語明細書】
2019055584000001.pdf