(57)【要約】【課題】箔ベースの構築材料を使用する付加製造のための方法および装置を提供する。【解決手段】本開示は、一般に、箔ベースの構築材料を使用する付加製造のための方法および装置に関する。このような方法および装置は、粉末の取り扱い、リコータの詰まり、および健康リスクを含む、従来の粉末ベースの方法のいくつかの欠点を排除する。加えて、本開示は、構築プレートおよび箔ベースの構築材料のプロセス中の反りの補償、プロセス中の監視、および閉ループ制御のための方法および装置を提供する。【選択図】図２Ａ
2019089328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
箔ベースの構築材料のためのベクトル化の方法であって、
箔シート（３７８、５７８’）の１つまたは複数の領域をワークピース（２５２）に溶着させることによって形成される層の表現（６００）を受け取ることと、
前記１つまたは複数の領域の少なくとも第１の領域（６１０）が前記箔シート（３７８、５７８’）の残りの部分（７２０）から隔離された未溶着開口部（６１２、６１４）を画定することを決定することと、
前記第１の領域（６１０）を少なくとも２つの走査エリア（６２０、６２２、７１２、７１４）に分割することであって、各走査エリア（６２０、６２２、７１２、７１４）に隣接する前記未溶着開口部（６１２、６１４）の断片は、前記残りの部分（７２０）に接続されることと、
前記少なくとも２つの走査エリア（６２０、６２２、７１２、７１４）の第１の走査エリア（７１２）を前記ワークピース（２５２）に溶着させることと、
前記箔シート（３７８、５７８’）を移動させることと、
前記少なくとも２つの走査エリア（６２０、６２２、７１２、７１４）の第２の走査エリア（７１４）を前記ワークピース（２５２）に溶着させることと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記箔シート（３７８、５７８’）の前記残りの部分（７２０）から隔離された第２の未溶着開口部（６１４）が閾値よりも小さいエリアを有することを決定することと、
前記第２の未溶着開口部（６１４）をアブレーションすることと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アブレーションすることが、前記箔シート（３７８、５７８’）が前記ワークピース（２５２）と接触していないときに前記第２の未溶着開口部（６１４）をアブレーションすることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記箔シート（３７８、５７８’）を移動させることが、
前記箔シート（３７８、５７８’）を前記ワークピース（２５２）から分離することと、
前記箔シート（３７８、５７８’）を前記ワークピース（２５２）に対して再位置決めすることと、
前記箔シート（３７８、５７８’）を前記ワークピース（２５２）と接触させることと、
を含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の走査エリア（７１２）の縁部が、前記第２の走査エリア（７１４）の縁部に接触する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記ワークピース（２５２）が、空き空間（７１６）を前記第１の走査エリア（７１２）と前記第２の走査エリア（７１４）との間に含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
第２の領域（６２０、６２２）を少なくとも第３の走査エリア（６２０）および第４の走査エリア（６２２）に分割することと、
前記第３の走査エリア（６２０）および前記第４の走査エリア（６２２）の少なくとも１つを再位置決めすることと、
前記第３の走査エリア（６２０）を前記ワークピース（２５２）に溶着させることと、
前記箔シート（３７８、５７８’）を移動させることと、
前記少なくとも２つの走査エリア（６２０、６２２、７１２、７１４）の第４の走査エリア（６２２）を前記第３の走査エリア（６２０）に隣接する前記ワークピース（２５２）に溶着させることと、
をさらに含む、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の領域（６２０、６２２）を分割することが、
前記第２の領域（６２０、６２２）の一部の表面エリアが前記第１の領域（６１０）の外側の前記残りの部分（７２０）のエリアよりも小さいことを決定することと、
前記第２の領域（６２０、６２２）の前記一部を前記第３の走査エリア（６２０）として指定することであって、前記第３の走査エリア（６２０）および前記第４の走査エリア（６２２）の少なくとも１つを再位置決めすることが、前記第３の走査エリア（６２０）を前記第１の領域（６１０）の外側の前記残りの部分（７２０）に移動させることと、
を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の領域（６２０、６２２）を分割することが、
軸に沿った前記第２の領域（６２０、６２２）の一部の幅が閾値よりも小さいことを決定することと、
前記第２の領域（６２０、６２２）の前記一部を前記第３の走査エリア（６２０）として指定することであって、前記第３の走査エリア（６２０）および前記第４の走査エリア（６２２）の少なくとも１つを再位置決めすることが、前記第３の走査エリア（６２０）を移動させることと、
を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
箔ベースの構築材料を使用して物体（２５２、３５２、４５２、４５２’、５５２、５５２’）を形成するための装置（２４０、３４０、４４０、５４０）であって、
構築面（２４４、３４４、４４４、４４４’、５４４、５４４’）を有する構築プレート（２４４、３４４、４４４、４４４’、５４４、５４４’）と、
箔送達ユニット（２７６ａ、３７６ａ、４７６ａ’、５７６ａ’）と、
放射線放出誘導デバイス（２６２、３６２、４６２’、５６２’）と、
コントローラ（４０１、５０１）であって、
箔シート（３７８、５７８’）の１つまたは複数の領域をワークピース（２５２）に溶着させることによって形成される層の表現（６００）を受け取り、
前記１つまたは複数の領域の少なくとも第１の領域（６１０）が前記箔シート（３７８、５７８’）の残りの部分（７２０）から隔離された未溶着開口部（６１２、６１４）を画定することを決定し、
前記第１の領域（６１０）を少なくとも２つの走査エリア（６２０、６２２、７１２、７１４）に分割し、各走査エリア（６２０、６２２、７１２、７１４）に隣接する前記未溶着開口部（６１２、６１４）の断片は、前記残りの部分（７２０）に接続され、
前記放射線放出誘導デバイス（２６２、３６２、４６２’、５６２’）を制御して前記少なくとも２つの走査エリア（６２０、６２２、７１２、７１４）の第１の走査エリア（７１２）を前記ワークピース（２５２）に溶着させ、
前記箔送達ユニット（２７６ａ、３７６ａ、４７６ａ’、５７６ａ’）を制御して前記箔シート（３７８、５７８’）を移動させ、かつ
前記放射線放出誘導デバイス（２６２、３６２、４６２’、５６２’）を制御して前記少なくとも２つの走査エリア（６２０、６２２、７１２、７１４）の第２の走査エリア（７１４）を前記ワークピース（２５２）に溶着させる
ように構成されたコントローラ（４０１、５０１）と、
を備える、装置（２４０、３４０、４４０、５４０）。
【請求項１１】
前記コントローラ（４０１、５０１）が、
前記箔シート（３７８、５７８’）の前記残りの部分（７２０）から隔離された第２の未溶着開口部（６１４）が閾値よりも小さいエリアを有することを決定し、かつ
前記第２の未溶着開口部（６１４）をアブレーションする
ように構成される、請求項１０に記載の装置（２４０、３４０、４４０、５４０）。
【請求項１２】
前記コントローラ（４０１、５０１）が、前記箔シート（３７８、５７８’）が前記ワークピース（２５２）と接触していないときに前記第２の未溶着開口部（６１４）をアブレーションするように構成される、請求項１１に記載の装置（２４０、３４０、４４０、５４０）。
【請求項１３】
前記溶着された第１の走査エリア（７１２）の縁部が、前記溶着された第２の走査エリア（７１４）の縁部に接触する、請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の装置（２４０、３４０、４４０、５４０）。
【請求項１４】
前記ワークピース（２５２）が、空き空間（７１６）を前記第１の走査エリア（７１２）と前記第２の走査エリア（７１４）との間に含む、請求項１０に記載の装置（２４０、３４０、４４０、５４０）。
【請求項１５】
前記構築面（２４４、３４４、４４４、４４４’、５４４、５４４’）に対して少なくとも三次元で前記箔送達ユニット（２７６ａ、３７６ａ、４７６ａ’、５７６ａ’）および前記放射線放出誘導デバイス（２６２、３６２、４６２’、５６２’）の独立した移動を提供することが可能な位置決めシステム（２７５ａ、２７５ｂ、３７５ａ、３７５ｂ、４７５ａ’、４７５ｂ’、５７５ａ’、５７５ｂ’）をさらに備える、請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の装置（２４０、３４０、４４０、５４０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、箔ベースの構築材料を使用する付加製造のための方法および装置に関する。より具体的には、本開示は、箔層を構築エリアに提供することに関する。
【背景技術】
【０００２】
付加製造（ＡＭ）または付加印刷プロセスは、一般に、除去製造方法とは対照的に、ネットまたはニアネットシェイプ（ＮＮＳ）物体を作製するために１つまたは複数の材料の積層を伴う。「付加製造」は業界標準用語（ＡＳＴＭ  Ｆ２７９２）であるが、ＡＭは、自由製造、３Ｄ印刷、急速プロトタイピング／ツーリングなどを含む、様々な名前により知られる様々な製造およびプロトタイピング技術を包含する。ＡＭ技術は、多種多様な材料から複雑な構成要素を製造することが可能である。一般に、自立物体は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルから製造することができる。特定のタイプのＡＭプロセスは、レーザビームなどの電磁放射線を使用して粉末の材料を溶融または焼結し、中実の三次元物体を形成する。
【０００３】
粉末の構築材料を使用するＡＭのための装置の一例を、図１に示す。装置１４０は、源１５０によって生成されたエネルギービーム１７０を使用して粉末材料（図示せず）を焼結または溶融することによって、層ごとに物体または物体の部分、例えば、物体１５２を構築し、源１５０は、例えば、レーザビームを生成するためのレーザ、または電流が流れると電子を放出するフィラメントであってもよい。エネルギービームによって溶融される粉末は、リザーバ１５６によって供給され、方向１６４に移動するリコータアーム１４６を使用して粉末床１４２上に均一に分散し、粉末をレベル１４８に維持して、粉末レベル１４８より上にある余分な粉末材料を廃棄物容器１５８に除去する。エネルギービーム１７０は、レーザガルボスキャナ１６２などの照射放出誘導デバイスの制御下で構築される物体の断面層を焼結または溶融する。ガルボスキャナ１６２は、例えば、複数の可動ミラーまたは走査レンズを備えることができる。エネルギービームを走査する速度は、重要な制御可能なプロセスパラメータであり、特定のスポットに送達されるエネルギーの量に影響を与える。典型的なエネルギービームの走査速度は、１０〜数千ミリメートル／秒程度である。構築プラットフォーム１４４が下降して、別の粉末層が粉末床および構築される物体上に分散され、続いてレーザ１５０によって粉末が連続して溶融／焼結される。粉末層は、典型的には、例えば、１０〜１００ミクロンの厚さである。プロセスは、物体１５２が溶融／焼結した粉末材料から完全に構築されるまで繰り返される。エネルギービーム１７０は、プロセッサと、メモリとを含むコンピュータシステムによって制御することができる（図示せず）。コンピュータシステムは、各層の走査パターンを決定してエネルギービーム１７０を制御し、走査パターンに従って粉末材料を照射することができる。物体１５２の製造が完了した後、様々な後処理手順を物体１５２に適用することができる。後処理手順は、例えば、吹き飛ばしまたは吸引による余分な粉末の除去を含む。他の後処理手順は、応力緩和熱処理プロセスを含む。加えて、熱的および化学的後処理手順を使用して、物体１５２を仕上げることができる。
【０００４】
大部分の商用ＡＭ機は、粉末の構築材料を使用して層ごとに構成要素を構築することを可能にするが、これにはいくつかの欠点がある。一般に、緩い粉末材料は、貯蔵および輸送が選択的に困難な場合がある。また、緩い粉末の吸入に伴う健康リスクも存在し得る。これらの健康リスクを低減するためには、粉末環境と空気清浄を隔離するための追加の設備が必要な場合がある。さらに、状況によっては、緩い粉末が可燃性になることがある。
【０００５】
前述の観点から、非粉末ベースの方法および装置が望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第９，５９７，７３０Ｂ２号明細書
【発明の概要】
【０００７】
このような態様の基本的な理解を提供するために、以下に本開示の１つまたは複数の態様の簡略化した概要を提示する。本概要は、すべての熟考された態様の広範囲の概要ではなく、すべての態様の鍵となるまたは重要な要素を特定するものでもなく、また一部またはすべての態様の範囲を詳しく説明するものでもない。その目的は、後に提示されるより詳細な説明の前置きとして、簡略化された形で１つまたは複数の態様のうちのいくつかの概念を提示することである。
【０００８】
一態様では、本開示は、物体の付加製造のための装置に関し、装置は、構築面を有する構築プレートと、構築面に面する構築ユニットとを備え、構築ユニットは、箔送達ユニット、および放射線放出誘導デバイスを備え、構築ユニットは、構築プレート／面に対して少なくとも三次元で構築ユニットの独立した移動を提供することが可能な位置決めシステムに結合され、構築ユニットは、箔を箔送達ユニットから構築プレート、またはその上の物体と接触するように移動させるように構成されることで、箔が照射されて物体に組み込まれることを可能にする。いくつかの態様では、放射線放出誘導デバイスは、エネルギー源を備える。いくつかの態様では、構築ユニットは、ガルボスキャナをさらに備える。いくつかの態様では、エネルギー源は、レーザ源である。いくつかの態様では、エネルギー源は、電子ビーム源である。いくつかの態様では、箔送達ユニットは、１つまたは複数の箔のロールを貯蔵し、一定の長さの箔を活性箔のロールから分配することが可能な箔ディスペンサである。いくつかの態様では、装置は、余剰収集ロールをさらに備える。いくつかの態様では、箔送達ユニットは、箔シートを貯蔵および分配することが可能な箔シートディスペンサである。いくつかの態様では、装置は、廃棄ビンをさらに備える。いくつかの態様では、構築ユニットは、箔の面に実質的に平行な層状ガス流を提供するように構成されたガス流デバイスをさらに備える。
【０００９】
別の態様では、本開示は、面を有する構築プレートに対して構築ユニットを位置決めすることと、構築ユニットによって、構築プレートの面に面する金属箔層を分配することと、構築ユニットを再位置決めして箔を構築プレートの面またはその上の物体と接触させることと、それぞれの金属箔層の選択されたエリアを構築プレートの面または物体の作業表面に溶融することと、それぞれの金属箔層の未溶融エリアを物体から除去することとを含む、方法に関する。いくつかの態様では、それぞれの金属箔層の選択されたエリアを作業表面に溶融することは、選択されたエリアをエネルギー源からのエネルギービームで照射することを含む。いくつかの態様では、エネルギー源は、レーザ源である。いくつかの態様では、エネルギー源は、電子ビーム源である。いくつかの態様では、エネルギー源は、ガルボスキャナによって変調される。いくつかの態様では、構築ユニットによって金属箔層を分配することは、一定の長さの箔を金属箔の連続ロールから分配して金属箔シートを構築プレートの面の上に延ばすことを含む。いくつかの態様では、それぞれの金属箔層の未溶融エリアを除去することは、金属箔シートの未溶融エリアを余剰収集ロールに巻くことを含む。いくつかの態様では、構築ユニットによって金属箔層を分配することは、金属箔シートをカートリッジから分配することを含み、カートリッジは、複数の金属箔シートを貯蔵することが可能である。いくつかの態様では、金属箔層の残りの部分を除去することは、金属箔シートを物体から移動させることを含む。いくつかの態様では、構築ユニットを再位置決めすることは、ガス流デバイスを箔の面に近接して配置し、箔の面に実質的に平行な層状ガス流を提供することを含む。
【００１０】
一態様では、本開示は、２つの対向する面を有する構築プレートと、構築プレートの対向する面の一対の構築ユニットとを備え、各構築ユニットは、箔送達ユニット、および放射線放出誘導デバイスを備え、各構築ユニットは、少なくとも三次元でそれぞれの構築ユニットの独立した移動を提供することが可能な位置決めシステムに結合される、装置に関する。いくつかの態様では、放射線放出誘導デバイスは、エネルギー源を備える。いくつかの態様では、構築ユニットは、ガルボスキャナをさらに備える。いくつかの態様では、エネルギー源は、レーザ源である。いくつかの態様では、エネルギー源は、電子ビーム源である。いくつかの態様では、箔送達ユニットは、箔シートを貯蔵および分配することが可能な箔シートディスペンサである。いくつかの態様では、装置は、廃棄ビンをさらに備える。いくつかの態様では、箔送達ユニットは、１つまたは複数の箔のロールを貯蔵し、一定の長さの箔を活性箔のロールから分配することが可能な箔ディスペンサである。いくつかの態様では、装置は、余剰収集ロールをさらに備える。いくつかの態様では、装置は、一対の構築ユニットを制御して一対の対応する物体を２つの対向する面に同時に構築するように構成されたコントローラをさらに備える。
【００１１】
別の態様では、本開示は、一対の構築ユニットを２つの対向する面を有する構築プレートに対して位置決めすることであって、各面は、作業表面を備えることと、構築ユニットの各々によって、それぞれの金属箔層を構築プレートの対向する面の上に分配することと、それぞれの金属箔層の選択されたエリアを構築プレートの各面の作業表面に溶融することと、それぞれの金属箔層の未溶融エリアを除去することとを含む、方法に関する。いくつかの態様では、それぞれの金属箔層の選択されたエリアを作業表面に溶融することは、選択されたエリアをエネルギー源で照射することを含む。いくつかの態様では、エネルギー源は、レーザ源である。いくつかの態様では、エネルギー源は、電子ビーム源である。いくつかの態様では、エネルギー源は、ガルボスキャナによって変調される。いくつかの態様では、構築ユニットの各々によってそれぞれの金属箔層を分配することは、金属箔シートをカートリッジから分配することを含み、カートリッジは、複数の金属箔シートを貯蔵することが可能である。いくつかの態様では、それぞれの金属箔層の未溶融エリアを除去することは、シートを作業表面から廃棄ビンに移動させることを含む。いくつかの態様では、構築ユニットの各々によってそれぞれの金属箔層を分配することは、一定の長さの箔を金属箔の連続ロールから分配して金属箔シートを構築プレートの面の上に延ばすことを含む。いくつかの態様では、それぞれの金属箔層の未溶融エリアを除去することは、金属箔シートの未溶融エリアを余剰収集ロールに巻くことを含む。いくつかの態様では、分配すること、溶融すること、および除去することは、コントローラからの制御信号に基づいて構築ユニットの各々によって同時に実行される。
【００１２】
別の態様では、本開示は、箔ベースの構築材料のためのベクトル化の方法であって、箔シートの１つまたは複数の領域をワークピースに溶着させることによって形成される層の表現を受け取ることと、１つまたは複数の領域の少なくとも第１の領域が箔シートの残りの部分から隔離された未溶着開口部を画定することを決定することと、第１の領域を少なくとも２つの走査エリアに分割することであって、各走査エリアに隣接する未溶着開口部の断片は、残りの部分に接続されることと、少なくとも２つの走査エリアの第１の走査エリアをワークピースに溶着させることと、箔シートを移動させることと、少なくとも２つの走査エリアの第２の走査エリアをワークピースに溶着させることとを含む、方法に関する。いくつかの態様では、方法は、箔シートの残りの部分から隔離された第２の未溶着開口部が閾値よりも小さいエリアを有することを決定することと、第２の開口部をアブレーションすることとをさらに含む。いくつかの態様では、アブレーションすることは、箔シートがワークピースと接触していないときに第２の未溶着部分をアブレーションすることを含む。いくつかの態様では、箔シートを移動させることは、箔シートをワークピースから分離することと、箔シートをワークピースに対して再位置決めすることと、箔シートをワークピースと接触させることとを含む。いくつかの態様では、第１の走査エリアの縁部は、第２の走査エリアの縁部に接触する。いくつかの態様では、ワークピースは、空き空間を第１の走査エリアと第２の走査エリアとの間に含む。いくつかの態様では、方法は、第２の領域を少なくとも第３の走査エリアおよび第４の走査エリアに分割することと、第３の走査エリアおよび第４の走査エリアの少なくとも１つを再位置決めすることと、第３の走査エリアをワークピースに溶着させることと、箔シートを移動させることと、少なくとも２つの走査エリアの第４の走査エリアを第３の走査エリアに隣接するワークピースに溶着させることとをさらに含む。いくつかの態様では、第２の領域を分割することは、第２の領域の一部の表面エリアが第１の領域の外側の残りの部分のエリアよりも小さいことを決定することと、第２の領域の一部を第３の走査エリアとして指定することであって、第３の走査エリアおよび第４の走査エリアの少なくとも１つを再位置決めすることは、第３の走査エリアを第１の領域の外側の残りの部分に移動させることとを含む。いくつかの態様では、第２の領域を分割することは、軸に沿った第２の領域の一部の幅が閾値よりも小さいことを決定することと、第２の領域の一部を第３の走査エリアとして指定することであって、第３の走査エリアおよび第４の走査エリアの少なくとも１つを再位置決めすることは、第３の走査エリアを移動させることとを含む。
【００１３】
別の態様では、本開示は、箔ベースの構築材料を使用して物体を形成するための装置であって、構築面を有する構築プレートと、箔送達ユニットと、放射線放出誘導デバイスと、コントローラであって、箔シートの１つまたは複数の領域をワークピースに溶着させることによって形成される層の表現を受け取り、１つまたは複数の領域の少なくとも第１の領域が箔シートの残りの部分から隔離された未溶着開口部を画定することを決定し、第１の領域を少なくとも２つの走査エリアに分割し、各走査エリアに隣接する未溶着開口部の断片は、残りの部分に接続され、放射線放出誘導デバイスを制御して少なくとも２つの走査エリアの第１の走査エリアをワークピースに溶着させ、箔送達ユニットを制御して箔シートを移動させ、かつ放射線放出誘導デバイスを制御して少なくとも２つの走査エリアの第２の走査エリアをワークピースに溶着させるように構成されたコントローラと、を備える、装置に関する。いくつかの態様では、コントローラは、箔シートの残りの部分から隔離された第２の未溶着開口部が閾値よりも小さいエリアを有することを決定し、かつ第２の未溶着開口部をアブレーションするように構成される。いくつかの態様では、コントローラは、箔シートがワークピースと接触していないときに第２の未溶着部分をアブレーションするように構成される。いくつかの態様では、コントローラは、箔シートをワークピースから分離し、箔シートをワークピースに対して再位置決めし、かつ箔シートをワークピースと接触させるように構成される。いくつかの態様では、溶着された第１の走査エリアの縁部は、溶着された第２の走査エリアの縁部に接触する。いくつかの態様では、ワークピースは、空き空間を第１の走査エリアと第２の走査エリアとの間に含む。いくつかの態様では、コントローラは、第２の領域を少なくとも第３の走査エリアおよび第４の走査エリアに分割し、第３の走査エリアおよび第４の走査エリアの少なくとも１つを再位置決めし、第３の走査エリアをワークピースに溶着させ、箔シートを移動させ、かつ少なくとも２つの走査エリアの第４の走査エリアを第３の走査エリアに隣接するワークピースに溶着させるように構成される。いくつかの態様では、コントローラは、第２の領域の一部の表面エリアが第１の領域の外側の残りの部分のエリアよりも小さいことを決定し、第２の領域の一部を第３の走査エリアとして指定し、かつ第３の走査エリアを第１の領域の外側の残りの部分に移動させるように構成される。いくつかの態様では、コントローラは、軸に沿った第２の領域の一部の幅が閾値よりも小さいことを決定し、かつ第２の領域の一部を第３の走査エリアとして指定し、第３の走査エリアおよび第４の走査エリアの少なくとも１つを再位置決めすることは、第３の走査エリアを移動させることを含むように構成される。いくつかの態様では、装置は、構築面に対して少なくとも三次元で箔送達ユニットおよび放射線放出誘導デバイスの独立した移動を提供することが可能な位置決めシステムをさらに備える。
【００１４】
別の態様では、本開示は、物体の付加製造のための装置に関し、装置は、構築面を有する構築プレートと、構築面に面する構築ユニットであって、構築ユニットは、箔送達ユニット、および放射線放出誘導デバイスを備え、構築ユニットは、箔を箔送達ユニットから構築プレート、またはその上の物体と接触するように移動させるように構成されることで、箔が照射されて物体に組み込まれることを可能にする構築ユニットと、箔、物体、および放射線放出誘導デバイスによって放出されるかまたは受け取られる放射線の１つまたは複数を検査するように構成された１つまたは複数の検出器と、を備える。いくつかの態様では、装置は、データを１つまたは複数の検出器から受け取り、かつ受け取ったデータに基づいてエネルギー源および／または放射線放出誘導デバイス、箔送達ユニット、構築ユニット、もしくは１つまたは複数の検出器によって放出される放射線の１つまたは複数を調整するように構成されたコントローラをさらに備える。いくつかの態様では、１つまたは複数の検出器は、構築プレートと箔送達ユニットとの間に位置し、物体を検査するように構成される。いくつかの態様では、１つまたは複数の検出器は、物体を検査し、かつ物体の熱プロファイルを生成するように構成された熱スキャナを備える。いくつかの態様では、１つまたは複数の検出器は、電流を物体に適用し、かつ物体内に生成された渦電流の磁気特性を測定するように構成された電磁検出器を備える。いくつかの態様では、１つまたは複数の検出器は、コンピュータ断層撮影スキャナを備える。いくつかの態様では、１つまたは複数の検出器は、物体の完成前に検査するように構成される。いくつかの態様では、装置は、照射後に箔の残りの部分を受け取るように構成された箔収集デバイスをさらに備え、１つまたは複数の検出器は、残りの部分を検査するように構成される。
【００１５】
別の態様では、本開示は、面を有する構築プレートに対して構築ユニットを位置決めすることと、構築ユニットによって、構築プレートの面に面する金属箔層を分配することと、構築ユニットを再位置決めして箔を構築プレートの面またはその上の物体と接触させることと、それぞれの金属箔層の選択されたエリアを構築プレートの面または物体の作業表面に溶融することと、それぞれの金属箔層の残りの部分を物体から除去することと、検出器によって、金属箔層、物体、またはそれぞれの金属箔層の残りの部分の少なくとも１つを検査することと、を含む、方法に関する。いくつかの態様では、方法は、検出器によって、溶融することの前に金属箔層を検査すること、または検出器によって、物体を検査することの少なくとも１つのステップを含む。いくつかの態様では、方法は、金属箔層に関するデータを検出器からコントローラに送信することと、データを箔のモデルと比較することと、モデルに従って箔を調整することとをさらに含む。いくつかの態様では、方法は、物体に関するデータを検出器からコントローラに送信することと、データを物体のモデルと比較することとをさらに含む。いくつかの態様では、方法は、物体に関するデータが閾値量を超えて物体のモデルと異なることを決定することと、物体の構築プロセスを停止することとをさらに含む。
【００１６】
本発明のこれらおよび他の態様は、以下の詳細な説明を検討することにより、より十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の方法による、ＡＭのための装置の一例を示す図である。
【図２Ａ】本開示の第１の実施形態による、ＡＭのための装置の概略図である。
【図２Ｂ】本開示の第１の実施形態による、一定の長さの新しい構築材料の供給の概略図である。
【図２Ｃ】本開示の第１の実施形態による、新たな層の準備における構築材料の一部の切断および照射の概略図である。
【図２Ｄ】本開示の第１の実施形態による、物体への新たな層の溶着後の装置の概略図である。
【図２Ｅ】本開示の第１の実施形態による、プロセス監視を伴うＡＭのための装置の概略図である。
【図３Ａ】本開示の第２の実施形態による、ＡＭのための装置の概略図である。
【図３Ｂ】本開示の第２の実施形態による、新しい構築材料のシートの供給の概略図である。
【図３Ｃ】本開示の第２の実施形態による、新たな層の準備における構築材料の一部の切断および照射の概略図である。
【図３Ｄ】本開示の第２の実施形態による、物体への新たな層の溶着後の装置の概略図である。
【図３Ｅ】本開示の第２の実施形態による、プロセス監視を伴うＡＭのための装置の概略図である。
【図４Ａ】本開示の第３の実施形態による、ＡＭのための装置の概略図である。
【図４Ｂ】本開示の第３の実施形態による、一定の長さの新しい構築材料の供給の概略図である。
【図４Ｃ】本開示の第３の実施形態による、新たな層の準備における構築材料の一部の切断および照射の概略図である。
【図４Ｄ】本開示の第３の実施形態による、物体への新たな層の溶着後の装置の概略図である。
【図４Ｅ】本開示の第３の実施形態による、プロセス監視を伴うＡＭのための装置の概略図である。
【図５Ａ】本開示の第４の実施形態による、ＡＭのための装置の概略図である。
【図５Ｂ】本開示の第４の実施形態による、新しい構築材料のシートの供給の概略図である。
【図５Ｃ】本開示の第４の実施形態による、新たな層の準備における構築材料の一部の切断および照射の概略図である。
【図５Ｄ】本開示の第４の実施形態による、物体への新たな層の溶着後の装置の概略図である。
【図５Ｅ】本開示の第４の実施形態による、プロセス監視を伴うＡＭのための装置の概略図である。
【図６】本開示の装置のいずれかを使用して物体に追加される例示的な層の概略図である。
【図７】本開示の一態様に従って再構成された図７の例示的な層の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
添付の図面に関連して以下に記載する詳細な説明は、様々な構成の説明として意図されたものであって、本明細書で説明される概念を実施することができる唯一の構成を提示するものではない。詳細な説明は、様々な概念の完全な理解を提供するために、具体的な詳細を含む。しかし、これらの具体的な詳細がなくてもこれらの概念を実施することができることは、当業者には明らかであろう。いくつかの例では、周知の構成要素は、そのような概念を不明瞭にすることを避けるためにブロック図の形で示している。
【００１９】
箔ベースの構築材料を使用する可搬式大規模付加製造
本出願は、箔ベースの構築材料を使用する可搬式大規模付加製造のための方法および装置に関する。本開示によれば、箔ベースの構築材料を使用して、付加製造が構築プレートの面上で行われる。関心領域の上に載置された薄い「箔」金属シートを使用することにより、ユーザは、箔の反対側に放射線源を入射させ、照射点の直下の箔をその下の表面に溶接することができる。このような技術は、従来の粉末床プリンタと同様に、物体の新たな層を箔から形成する。しかし、本開示の方法は、技術があらゆる角度、上下逆、またはゼロ重力で印刷するように操作され得るので、粉末の取り扱い、リコートまたはリコート時間、リコータの詰まり、および重力分離がないという利点を有する。
【００２０】
いくつかの態様では、本開示の方法および装置はまた、プロセス監視を含むことができる。粉末床がないので、生成する部品または物体は、常に目で見ることが可能である。この可視性により、限定はしないが、表面仕上げ検査、プローブ、レーザ距離測定器、またはカメラのいずれかによる寸法公差検査、および微視的冶金検査を含むリアルタイム検査を可能にする。いくつかの態様では、プロセス監視は、仕上げた物体または部品、最後に完成した層、箔の残りの部分、または上記の組合せの後検査を含むことができる。本開示によるプロセス監視は、粉末床ベースの付加製造よりも早期に、部品または物体の健全性の判定を容易にすることができる。ＣＴスキャンなどのプロセス監視のための既存の技術およびモダリティは、構築プロセスまたは後構築と直列または並列のいずれかで、本開示と共に使用することを可能にすることができる。
【００２１】
いくつかのこのような態様は、望ましくない幾何学的（または他の）特性が現れるとき、変形モデルの層ごとの監視および構築プロセスの調整を実行する能力を提供することができる閉ループ制御をさらに含むことができる。物体の特性を補正することに加えて、プロセス監視および閉ループ制御はまた、付加製造設備の状態を容易に監視することができる。部品のその構築中の可視性により、リアルタイムのフィードバックおよび補正を可能にする。いくつかの態様では、マルチセンサ閉ループアルゴリズムを使用して、走査の進行を修正することができる。改善された検査能力は、製品ジオメトリまたは他の特性に関して、より望ましい最終製品（すなわち、物体）を得るための「オンザフライ」の構築補償を容易にすることができる。
【００２２】
本明細書で使用する場合、「箔ベースの構築材料」は、ハンマリングまたはローリングによって従来準備された、連続した均一の、中実の薄い金属シートである。本開示のいくつかの態様では、箔ベースの構築材料は、バッキングまたはキャリアを含まない。本開示での使用に適切な箔は、予め穿孔されていてもいなくてもよい箔のロールの形態で、または予め切断された箔シートの形態で使用されてもよい。本開示での使用に適切な箔ベースの構築材料は、限定はしないが、アルミニウム、コバルトクロム、ＨＳ１８８、マルエージング鋼、ステンレス鋼、ツーリング鋼、ニッケル、チタン、銅、スズ、コバルト、ニオブ、タンタル、ガンマチタンアルミナイド、Ｉｎｃｏｎｅｌ  ６２５、Ｉｎｃｏｎｅｌ  ７１８、Ｉｎｃｏｎｅｌ  １８８、Ｈａｙｎｅｓ  １８８（登録商標）、Ｈａｙｎｅｓ  ６２５（登録商標）、Ｓｕｐｅｒ  Ａｌｌｏｙ  Ｉｎｃｏｎｅｌ  ６２５（商標）、Ｃｈｒｏｎｉｎ（登録商標）６２５、Ａｌｔｅｍｐ（登録商標）６２５、Ｎｉｋｅｌｖａｃ（登録商標）６２５、Ｎｉｃｒｏｆｅｒ（登録商標）６０２０、Ｉｎｃｏｎｅｌ  １８８、および上述の技術を使用した構成要素の形成にとって魅力的な材料特性を有する任意の他の材料を含む。
【００２３】
本明細書で使用する場合、材料が入射放射線を透過しない場合、材料は放射線に対して「不透明」である。
【００２４】
本明細書で使用する場合、エネルギー源からのエネルギービームを「変調する」ことは、ビームの角度を調整すること、ビームの焦点を調整すること、および放射線放出誘導デバイスを少なくとも１つの次元で並進させることの１つまたは複数を含む。本開示に従って使用するための適切な放射線放出誘導デバイスは、限定はしないが、ガルボスキャナおよび偏向コイルを含む。いくつかの態様では、放射線放出誘導デバイスは、エネルギービームを屈曲および／もしくは反射して構築面の異なる領域を走査することによって、ならびに／または放射線放出誘導デバイスのｘｙｚ運動によってエネルギー源からのエネルギービームを変調することができ、放射線放出誘導デバイスは、必要に応じて構築ユニットに収容することができる。
【００２５】
本明細書で使用する場合、「放射線」は、限定はしないが、熱、電波、可視光線、Ｘ線、放射能、音響放射線、および重力放射線を含む波または粒子の形態のエネルギーを指す。
【００２６】
図２Ａ〜図２Ｄは、本開示の第１の実施形態による、装置２４０の概略図である。
【００２７】
装置２４０は、付加製造によって物体を構築するために利用可能な、面２４４を有する構築プレートを備える（図２Ａ）。いくつかの態様では、構築プレートおよび面２４４は、ｘｙ平面にあり、面２４４に対してｚ方向に構築が行われる。本明細書で使用する場合、「上方」という用語は、ｚ方向に離間していることを意味することができる。装置２４０は、特定の重力配向に限定されなくてもよいことを理解されたい。すなわち、ｚ方向は、従来の装置１００の重力方向とは反対に垂直に延びるが、装置２４０は、重力方向を横断するｚ方向、重力方向と反対の方向、またはゼロ重力で操作することができる。
【００２８】
箔供給部２７６および箔収集部２７７を備える箔送達ユニット２７６ａの位置決めシステム２７５ａ、２７５ｂを備える構築ユニット２７５は、箔２７８を使用して物体２５２を構築するために使用される。いくつかの態様では、位置決めシステム２７５ａ、２７５ｂは、三次元での箔送達ユニット２７６ａの移動を可能にする。いくつかの態様では、構築ユニット２７５は、ガルボスキャナ２６２などの放射線放出誘導デバイスを収容し、これはエネルギー源２５０からのエネルギービーム２７０を変調するために使用することができる。例えば、ガルボスキャナ２６２は、エネルギービーム２７０を反射または屈曲し、面２４４またはその上の物体の異なる領域を走査することができる。このような態様では、面２４４に対して特定の位置に移動することによって、構築ユニット２７５は、面２４４を走査するために使用されるエネルギービーム２７０の角度θ２を制限することができる。角度を制限することで、箔のより一貫した溶融を行うことができる。他の態様では、ガルボスキャナ２６２は、構築ユニット２７５内に含まれていない。
【００２９】
いくつかの態様では、エネルギー源２５０は、レーザ源である。他の態様では、エネルギー源２５０は、電子ビーム源である。このような態様では、装置２４０は、真空条件下で操作される。いくつかのこのような態様では、放射線放出誘導デバイスは、偏向コイルである。エネルギー源２５０は、真空または非真空条件のいずれかの下でレーザ源であってもよい。
【００３０】
いくつかの態様では、構築ユニット２７５は、放射線放出誘導デバイス（ガルボスキャナ２６２として図示）および／または箔送達ユニット２７６ａを構築プレート面２４４および／または物体２５２に対して位置決めするために、操作中に例えば、ｘ、ｙ、およびｚ座標とすることができる少なくとも三次元で移動可能な、ガントリまたは多次元の調整されたヘッド（例えば、ロボットアーム）などの位置決めシステムに取り付けられる。加えて、構築ユニット２７５は、好ましくは、ロール、ピッチ、およびヨーを含め、あらゆる方向に回転可能である。結果として、構築ユニット２７５は、好ましくは、上下逆に、または任意の角度で操作することができる。
【００３１】
第１の実施形態では、箔送達ユニット２７６ａは、箔の形態で構築材料の連続ロールを供給する。
【００３２】
図２Ｂ〜図２Ｄは、本開示の第１の実施形態による、付加製造の方法のステップを表す。いくつかの態様では、箔送達ユニット２７６ａは、箔供給ロール２７６と、収集ロール２７７とを含む。供給ロール２７６は、収集ロール２７７に向かう方向２８２において、物体２５２が構築される構築プレート面２４４の上に延びる一定の長さの新しい箔２７８を供給する（図２Ａ〜図２Ｂ）。
【００３３】
いくつかの態様では、供給ロール２７６は、箔送達ユニットに設置されるカートリッジとして供給される。カートリッジは、装置２４０に挿入する前に外部要素から箔を保護する密閉されたユニットであってもよい。このような態様では、カートリッジは、カートリッジを挿入した後、手動または自動で箔を供給することができる。このような態様では、カートリッジからのすべての材料が消費された後に、カートリッジを取り出したり、または堆積させることができ、新しいカートリッジを（手動で）挿入したり、または（自動で）拾い上げることができるので、構築プロセスを続行することが可能である。
【００３４】
いくつかの態様では、層状ガス流２８１が構築エリアに適用される（図２Ｃ）。層状ガス流に使用するための適切なガスは、限定はしないが、窒素、アルゴン、ヘリウム、およびそれらの組合せを含む。層状流は、ガス流デバイス２８５を使用することによってなど、例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年１月１３日に出願された代理人整理番号第３１３５２４／０３７２１６．０００６０号、米国特許出願第１５／４０６，４５４号に開示されているような、当業者に知られている任意の適切な手段によって行うことができる。いくつかの態様では、ガス流デバイス２８５は、低減された酸素環境を提供するように適合されてもよい。操作中、層状ガス流が使用される場合、エネルギー源２５０はレーザ源であり、エネルギービーム２７０はレーザビームである。これは、レーザ溶融によって引き起こされる流出プルームの除去を容易にする。
【００３５】
箔層が照射されると、煙、凝縮物、および他の不純物が層状ガス流ゾーン２８１に流れ込み、層状ガス流によって形成される箔および物体から離れるように移送される。煙、凝縮物、および他の不純物は、低圧ガス出口部分に流れ込み、最終的にＨＥＰＡフィルタのようなフィルタに収集される。層状流を維持することによって、上述の煙、凝縮物、および他の不純物を効率的に除去することができ、一方で箔層を乱すことなくレーザによって形成された溶融池を急速に冷却することで、冶金特性を改善した高品質の部品を得ることができる。一態様では、ガス流容積内のガス流は、約３メートル／秒である。ガスは、ｘまたはｙ方向のいずれかに流れることができる。
【００３６】
第２の制御大気環境の酸素含有量は、存在する場合、一般に、第１の制御大気環境（層状ガス流ゾーン２８１）の酸素含有量にほぼ等しいが、必ずしもそうである必要はない。両方の制御大気環境の酸素含有量は、好ましくは、比較的低い。例えば、１％以下、またはより好ましくは、０．５％以下、またはさらに好ましくは、０．１％以下であってもよい。非酸素ガスは、プロセスに適切な任意のガスであってもよい。例えば、周囲空気を分離することによって得られる窒素は、いくつかの用途にとって便利な選択肢であり得る。用途によっては、ヘリウム、ネオン、またはアルゴンなどの他のガスを使用してもよい。本開示の利点は、比較的少量の第１および第２の制御大気環境において低酸素環境を維持することがはるかに容易であることである。その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年１月１３日に出願された代理人整理番号第３１３５２４／０３７２１６．０００６０号、米国特許出願第１５／４０６，４５４号に開示されているように、比較的少ない量だけがそのような比較的厳密な大気制御を必要とすることが好ましい。したがって、本開示によれば、第１および第２の制御大気環境は、例えば、構築容積の点で構築環境よりも１００倍小さくなり得ることが好ましい。第１のガスゾーン、および同様にガス流デバイス２８５は、物体２５２の最小のｘｙ断面積よりも小さい最大のｘｙ断面積を有することができる。第１のガスゾーン２８１および／またはガス流デバイス２８５に対する物体２５２のサイズには、特に制限はない。有利には、放射線放出誘導デバイス（例えば、ガルボスキャナ２６２として示される）は、比較的低い酸素ゾーンである第１および第２のガスゾーンを通して発光する。第１のガスゾーンが実質的に層状ガス流を有する層状ガス流ゾーン２８１である場合、エネルギービーム２７０は、煙、凝縮物、および他の汚染物質または不純物の上述の効率的な除去のために、物体に対してより明瞭な視線を有するレーザビームである。
【００３７】
いくつかの態様では、構築ユニットは、構築プレート２４４またはその上の物体２５２などの作業表面から２インチ以内に、かつ作業表面に実質的に平行に、層状ガス流ゾーン２８１に実質的に層状ガス流を提供するように適合されたガス流デバイス２８５を備える。ガス流デバイス２８５は、層状ガス流ゾーン２８１を維持し、低酸素環境を構築ユニットの下の領域で作業表面の周りに提供するように適合されてもよい。また、層状ガス流ゾーン２８１の上方には、低減された酸素ガスゾーンが存在してもよい。いくつかの態様では、両方のガスゾーンは、少なくとも構築ユニットおよび位置決めシステムを取り囲む格納ゾーン内に含まれてもよい。いくつかの態様では、構築ユニットは、低酸素環境を作業表面の構築エリアの上方、すなわち、ビーム２７０の経路の周りに形成するように少なくとも部分的に囲まれてもよい。
【００３８】
図２Ｂに示す実施形態では、層状ガス流ゾーン２８１は、本質的にガス流デバイス２８５の容積、すなわち、加圧入口部分２８３および加圧出口部分２８４の垂直（ｘｚ）表面、およびｘｙ平面の入口部分のそれぞれの上側および下側縁部から出口部分の上側および下側縁部に延びる仮想表面によって画定された容積である。
【００３９】
いくつかの態様では、層状ガス流２８１は、一定の長さの新しい箔２７８の物体２５２または構築プレート面２４４に面していない面に実質的に平行に適用され、活性箔２８０を生じさせる。ガス流デバイス２８５を位置決めし、層状ガス流２８１を適用することで活性箔２８０と物体２５２との間の距離を最小化し、または物体２５２の初期層を構築するとき、活性箔２８０と構築プレート面２４４との間、したがって活性箔２８０と物体２５２との間の接触を確立し、または物体の初期層を構築するとき、活性箔２８０と構築プレート面２４４との間の接触を確立する。いくつかの態様では、装置２４０は、活性箔２８０と物体２５２との間の接触、または物体の初期層を構築するとき、活性箔２８０と構築プレート／面２４４との間の接触の確立を支援するローラをさらに備えることができる。ローラは、箔供給ロール２７６に対してｚ方向に移動し、例えば、屈曲部２８６、２８７を活性箔２８０に形成し、活性箔２８０をそこから後退させることによって、活性箔２８０を物体２５２または構築プレート面２４４と接触させることができる。
【００４０】
追加の層２５８（図２Ｄ）を生成するために、次にエネルギービーム２７０を使用して活性箔２８０を切断する（図２Ｃ）。本明細書で使用する場合、本開示による活性箔の「切断」は、追加の層２５８（または追加の層２５８となる箔２８０の部分）を活性箔２８０のバルクから切り離すことを指す。切断は、好ましくは、エネルギービーム２７０によって実行される。いくつかの態様では、層２５８は、物体２５２の製造における初期層であってもよい。いくつかの態様では、層２５８は、物体２５２の製造における最終層であってもよい。いくつかの態様では、層２５８は、物体２５２の製造における中間層であってもよい。
【００４１】
いくつかの態様では、エネルギービーム２７０は最初に、周囲２５４で活性箔２８０を物体２５２に溶着させるために、追加される層２５８の周囲２５４に沿って照射する（図２Ｃ）。いくつかの態様では、照射は、活性箔２８０を同時に切断する。他の態様では、エネルギービーム２７０は、周囲２５４内での照射の前に周囲２５４に沿って活性箔２８０を切断し、層２５８を物体２５２に溶着させる。他の態様では、エネルギービーム２７０は、周囲２５４で活性箔２８０を物体２５２に溶着させるために周囲２５４に沿って照射し、次にエネルギービーム２７０は周囲２５４に沿って活性箔２８０を切断する。
【００４２】
いくつかの態様では、周囲２５４に沿った切断および照射（いずれかの順序で同時にまたは連続して）後、エネルギービーム２７０は、ラスタ充填方式でエリア２５６を照射し、活性箔２８０を物体２５２に溶着させる。
【００４３】
他の態様では、エネルギービーム２７０は最初に、ラスタ充填方式でエリア２５６を照射し、活性箔２８０を物体２５２に溶着させ、次に追加された層の周囲２５４に沿って切断および照射を行う。このような態様では、周囲２５４に沿った切断および照射は、いずれかの順序で同時にまたは連続して行うことができる。
【００４４】
周囲２５４に沿ってまたはエリア２５６でのいずれかで活性箔２８０を切断するため、および活性箔２８０を照射するためのエネルギービーム２７０、エネルギー源２５０、および／または放射線放出誘導デバイス（例えば、ガルボスキャナ２６２として示される）の適切な設定は、公知であるか、または当業者によって決定することができる。
【００４５】
周囲２５４に沿った切断および照射の完了により、残りの部分２７９において新たな層２５８が物体２５２に追加されたことによる孔２６０が形成される（図２Ｄ）。いくつかの態様では、層状ガス流２８１は、孔２６０の形成および／またはエリア２５６のラスタ充填の際に低減または排除され、物体２５２からの残りの部分２７９の分離を向上させることができる。次いで、残りの部分２７９を方向２８２で収集ロール２７７上に前進させ、新しい一定の長さの箔２７８を提供して次の層を構築することができる。いくつかの態様では、さらなる層は構築されない。いくつかの態様では、１つまたは複数のさらなる層が構築される。
【００４６】
いくつかの態様では、装置２４０は、プロセス監視のための１つまたは複数の検出器をさらに備えることができる（図２Ｅ）。図２Ｂ〜図２Ｄに示す構築プロセスは、ガルボスキャナ２６２に戻って次に光検出器２８８に戻る、戻り放射線ビーム２８９を反射し、光検出器２８８は、限定はしないが、戻り放射線ビーム２８９の特性などを分析する。加えて、装置２４０は、箔および物体２５２をそれぞれ検査するための検出器２９０、２９１をさらに備えることができる。箔の検出器２９０による検査は、箔供給部２７６、収集ロール２７７、新しい箔２７８、活性箔２８０、および残りの部分２７９の１つまたは複数の検査を含むことができる。検出器２９１は、現在の構築層の下に位置することができる。すなわち、少なくとも物体２５２がｚ次元で閾値サイズに達すると、検出器２９１は、ｚ次元において物体２５２のサイズよりも小さいｚ次元で延びる。この位置により、検出器２９１は、構築ユニット２７５が観察を妨げることなく、物体２５２を直接観察することが可能である。加えて、このような視野は、未溶着粉末が物体２５２の直接観察を防いでしまうので、粉末ベースの装置では可能ではない場合がある。検出器２９１は、物体２５２全体が完成する前に、物体２５２の仕上げた部分に関するフィードバックを提供することができる。検出器２９０、２９１は、各々独立して、限定はしないが、カメラまたは熱スキャナなどの任意の適切な検出器であってもよい。一態様では、検出器２９１は、電磁検出器であってもよい。検出器２９１は、電流を物体２５２に適用することができる。検出器２９１は、物体２５２内の渦電流を観察することができる。渦電流は、予想されるパターンを変える物体２５２内のギャップまたは破損を示すことができる。したがって、構築プロセスの初期段階で欠陥を検出することができる。
【００４７】
いくつかの態様では、検出器２８８、２９０、および２９１は、データをコンピュータであってもよいコントローラに送信する。いくつかの態様では、方法は、データに応答して構築プロセスを調整することを含むことができる。適切な調整は、構築される所望の物体２５２のデータおよび知識に基づいて、当業者によって決定することができる。適切な調整は、限定はしないが、エネルギービーム２７０の周波数または強度の１つまたは複数を調整すること、供給ロール２７６、余剰収集ロール２７７、ガス流デバイス２８５、構築ユニット２７５、および検出器２８８、２９０、または２９１の１つまたは複数を再位置決めすることを含んでもよい。調整は、コンピュータなどのコントローラによって、自動または手動で行うことができる。
【００４８】
図３Ａ〜図３Ｄは、本開示の第２の実施形態による、装置３４０の概略図である。装置３４０は、いくつかの態様では、装置２４０と同様であってもよい。
【００４９】
装置３４０は、付加製造によって物体を構築するために利用可能な、面３４４を有する構築プレートを備える（図３Ａ）。いくつかの態様では、構築プレートおよび面３４４は、ｘｙ平面にあり、面３４４に対してｚ方向に構築が行われる。本明細書で使用する場合、「上方」という用語は、ｚ方向に離間していることを意味することができる。装置３４０は、特定の重力配向に限定されなくてもよいことを理解されたい。すなわち、ｚ方向は、装置１００の重力方向とは反対に垂直に延びるが、装置３４０は、重力方向を横断するｚ方向、重力方向と反対の方向、またはゼロ重力で操作することができる。
【００５０】
箔供給部３７６および箔収集部３７７を備える箔送達ユニット３７６ａの位置決めシステム３７５ａ、３７５ｂを備える構築ユニット３７５は、箔３７８を使用して物体３５２を構築するために使用される。いくつかの態様では、位置決めシステム３７５ａ、３７５ｂは、三次元での箔送達ユニット３７６ａの移動を可能にする。構築ユニット３７５は、いくつかの態様では、構築ユニット２７５と同様であってもよい。いくつかの態様では、構築ユニット３７５は、ガルボスキャナ３６２などの放射線放出誘導デバイスを収容し、これはエネルギー源３５０からのエネルギービーム３７０を変調するために使用することができる。例えば、ガルボスキャナ３６２は、エネルギービーム３７０を反射または屈曲し、面３４４またはその上の物体の異なる領域を走査することができる。このような態様では、面３４４に対して特定の位置に移動することによって、構築ユニット３７５は、面３４４を走査するために使用されるエネルギービーム３７０の角度θ３を制限することができる。角度を制限することで、箔のより一貫した溶融を行うことができる。他の態様では、ガルボスキャナ３６２は、構築ユニット３７５内に含まれていない。
【００５１】
いくつかの態様では、エネルギー源３５０は、レーザ源である。他の態様では、エネルギー源３５０は、電子ビーム源である。このような態様では、装置３４０は、真空条件下で操作される。いくつかのこのような態様では、放射線放出誘導デバイスは、偏向コイルである。エネルギー源３５０は、真空または非真空条件のいずれかの下でレーザ源であってもよい。
【００５２】
いくつかの態様では、構築ユニット３７５は、放射線放出誘導デバイス（例えば、ガルボスキャナ３６２として示される）および／または箔送達ユニット３７６ａを構築プレート面３４４および／または物体３５２に対して位置決めするために、操作中に例えば、ｘ、ｙ、およびｚ座標とすることができる少なくとも三次元で移動可能な、ガントリなどの位置決めシステムに取り付けられる。加えて、構築ユニット３７５は、好ましくは、少なくとも二次元、すなわち、ｘｙ平面においてｚ軸の周りで回転可能である。
【００５３】
第２の実施形態では、箔送達ユニット３７６ａは、予め切断された箔シートを供給する。
【００５４】
図３Ｂ〜図３Ｄは、本開示の第２の実施形態による、付加製造の方法のステップを表す。いくつかの態様では、箔送達ユニット３７６ａは、シートカートリッジ３７６と、廃棄ビン３７７とを含む（図３Ａ〜図３Ｂ）。廃棄ビン３７７は、トップローディング、ボトムローディング、またはサイドローディングであってもよく、覆われていても覆われていなくてもよい。他の態様では、箔送達ユニット３７６ａは、シートカートリッジ３７６を含み、廃棄ビンを含まない。シートカートリッジ３７６は、物体３５２が構築される構築プレート面３４４の上に延びる新しい箔シート３７８を供給する。カートリッジは、装置３４０に挿入する前に外部要素から箔を保護する密閉されたユニットであってもよい。図３Ｂは、シートカートリッジ３７６が箔シート３７８を分配する前の装置３４０の概略図の簡略俯瞰図である。いくつかの態様では、シートカートリッジ３７６は、複数の箔シート３７８を貯蔵する。シートカートリッジ３７６は、カートリッジを挿入した後、手動または自動で各箔シート３７８を供給することができる。カートリッジ３７６からのすべての材料が消費された後に、カートリッジ３７６を取り出したり、または堆積させることができ、新しいカートリッジを（手動で）挿入したり、または（自動で）拾い上げることができるので、構築プロセスを続行することが可能である。
【００５５】
本開示の第２の実施形態によれば、シートカートリッジ３７６は、活性シート３８０を物体３５２（図示せず）上に、または物体の初期層を構築する場合には、構築プレート面３４４上に分配する（図３Ｃ）。
【００５６】
いくつかの態様では、層状ガス流（図示せず）が、活性シート３８０の物体３５２または構築プレート３４４に面していない面に適用される。層状ガス流を適用することで活性シート３８０と物体３５２との間の距離を最小化するのを支援し、したがって活性箔３８０と物体３５２との間の接触を向上させ、または物体の初期層を構築するとき、活性箔３８０と構築プレート面３４４との間の接触を向上させることができる。操作中、層状ガス流が使用される場合、エネルギー源３５０はレーザ源であり、エネルギービーム３７０はレーザビームである。本開示の第２の実施形態による層状ガス流は、いくつかの態様では、本開示の第１の実施形態による層状ガス流と同様であってもよい。
【００５７】
物体３５２（図示せず）の層を生成するために、次にエネルギービーム３７０を使用して活性箔３８０を切断する（図３Ｃ）。本開示の第２の実施形態による活性箔の切断は、いくつかの態様では、本開示の第１の実施形態による活性箔の切断と同様であってもよい。いくつかの態様では、層は、物体３５２の製造における初期層であってもよい。いくつかの態様では、層は、物体３５２の製造における最終層であってもよい。いくつかの態様では、層は、物体３５２の製造における中間層であってもよい。
【００５８】
いくつかの態様では、エネルギービーム３７０は最初に、周囲３５４で活性シート３８０を物体３５２に溶着させるために、追加される層３５８の周囲３５４に沿って照射する（図３Ｃ）。いくつかの態様では、照射は、活性箔３８０を同時に切断する。他の態様では、エネルギービーム３７０は、周囲３５４で活性箔３８０を物体３５２に溶着させるために、周囲３５４に沿った照射の前に周囲３５４に沿って活性箔３８０を切断し、次にエネルギービーム３７０は周囲３５４に沿って活性シート３８０を照射する。
【００５９】
いくつかの態様では、周囲３５４に沿った切断および照射（いずれかの順序で同時にまたは連続して）後、エネルギービーム３７０は、ラスタ充填方式でエリア３５６を照射し、活性箔３８０を物体３５２に溶着させる。
【００６０】
他の態様では、エネルギービーム３７０は最初に、ラスタ充填方式でエリア３５６を照射し、活性箔３８０を物体３５２に溶着させ、次に追加された層の周囲３５４に沿って切断および照射を行う。このような態様では、周囲３５４に沿った切断および照射は、いずれかの順序で同時にまたは連続して行うことができる。
【００６１】
周囲３５４に沿ってまたはエリア３５６でのいずれかで活性箔３８０を切断するため、および活性箔３８０を照射するためのエネルギービーム３７０、エネルギー源３５０、および／または放射線放出誘導デバイス（例えば、ガルボスキャナ３６２として示される）の適切な設定は、公知であるか、または当業者によって決定することができる。
【００６２】
周囲３５４に沿った切断および照射の完了により、残りの部分３７９において新たな層が物体３５２に追加されたことによる孔３６０が形成される（図３Ｃ〜図３Ｄ）。いくつかの態様では、層状ガス流は、孔３６０の形成および／またはエリア３５６のラスタ充填の際に低減または排除され、物体３５２からの残りの部分３７９の分離を向上させることができる。次いで、残りの部分３７９を、次の層を構築するために新たな活性シート３８０を物体３５２の上部に分配することによってなど、手動または自動のいずれかで廃棄ビン３７７に移動させることができる。いくつかの態様では、装置３４０は、廃棄ビン３７７を含まず、廃棄物箔３７９を構築プレート面３４４から除去するための別個のロボットアームを備えてもよい。他の態様では、装置３４０は、廃棄ビン３７７と、廃棄物箔３７９を廃棄ビン３７７に移動させるための別個のロボットアームとを含む。
【００６３】
いくつかの態様では、さらなる層は構築されない。いくつかの態様では、１つまたは複数のさらなる層が構築される。
【００６４】
いくつかの態様では、装置２４０は、プロセス監視のための１つまたは複数の検出器をさらに備えることができる（図３Ｅ）。図３Ｂ〜図３Ｄに示す構築プロセスは、いくつかの態様では、戻り放射線ビーム２８９と同様であってもよく、ガルボスキャナ３６２に戻って次に光検出器３８８に戻る、戻り放射線ビーム３８９を反射する。光検出器３８８は、いくつかの態様では、光検出器２８８と同様であってもよい。加えて、装置３４０は、いくつかの態様では、検出器２９０、２９１とそれぞれ同様であってもよい検出器３９０、３９１をさらに備えることができる。箔の検出器３９０による検査は、シートカートリッジ３７６、廃棄ビン３７７、箔シート３８０、および残りの部分２７９の１つまたは複数の検査を含むことができる。
【００６５】
箔ベースの構築材料を使用する可搬式大規模付加製造のための箔部品の反り補償
一態様では、本開示は、箔ベースの構築材料を使用する可搬式大規模付加製造中の反り補償のための方法および装置を含む。従来のＤＭＬＭプロセスでは、構築プレートの片側に適用される熱により、構築プレートまたはその上に構築されたワークピースの反りが生じることがある。本開示によれば、箔ベースの構築材料を使用して、付加製造が同時に構築プレートの対向する面上で行われる。構築プレートの対向する面で同時に構築を行うことで、構築プレートの両側の熱分布を均衡させることによって構築プレートおよび／もしくは構築される物体または部品の反りを最小化することができる。加えて、構築プレートの対向する面で同時に構築を行うことで、プレート当たりの構築率が倍増し、それによって製造プロセスが迅速化される。
【００６６】
図４Ａ〜図４Ｄは、本開示の第３の実施形態による、装置の概略図である。
【００６７】
装置４４０は、２つの面４４４、４４４’を有する構築プレートを備え、これらの両方は、付加製造によって物体を構築するために利用可能である（図４Ａ）。いくつかの態様では、構築プレートは、面４４４に対してｘｙ平面に、かつ面４４４’に対してｘ’ｙ’平面にあり、面４４４に対してｚ方向に、かつ面４４４’に対してｚ’方向に構築が行われる。簡略化のために、面４４４’での構築のみについて説明するが、面４４４’での構築のために説明したのと同じ態様が、等しい力で面４４４での構築に適用されることを理解されたい。
【００６８】
上述したように、付加製造は、装置４４０の両方の構築プレート面４４４、４４４’で同時に行うことができる。２つの面４４４、４４４’は、好ましくは、対称である。いかなる特定の理論にも拘束されることを望まないが、面４４４、４４４’での同時の対称的な付加製造は、各面で熱、重量、ならびに他の要因および／または力を均衡させ、それによって物体および／または構築プレートの反りを最小化すると考えられる。
【００６９】
いくつかの態様では、同一の物体４５２、４５２’がそれぞれ面４４４、４４４’に構築される。他の態様では、物体４５２、４５２’は、同一ではない。いくつかのこのような態様では、物体４５２、４５２’は、相補的または補足的である。いくつかの態様では、同じ構築材料が両方の面４４４、４４４’に使用される。他の態様では、異なる構築材料を使用して面４４４、４４４’で構築を行う。
【００７０】
面４４４、４４４’での構築は、コントローラ４０１によって制御することができる。同一の物体４５２、４５２’が構築される一態様では、コントローラ４０１は、物体４５２の単一の入力、例えば、物体のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルを受け取る。コントローラ４０１は、例えば、物体をスライスして各層の走査パターンを決定することによって、物体に基づいて制御信号を生成する。次に制御信号は、装置４４０の両側に送られる。したがって、それぞれの構成要素（例えば、構築ユニット４７５、４７５’）は、同時に制御される。構築プロセス中の任意の時点で、物体４５２、４５２’は、実質的に同一であってもよい。加えて、装置４４０の２つの側の熱特性および適用される力は、同様であってもよい。したがって、装置４４０は、装置２４０の構築速度を倍増させることができ、潜在的に熱的差異および不均衡な力による反りを低減することができる。
【００７１】
箔供給部４７６’および箔収集部４７７’を備える箔送達ユニット４７６ａ’の位置決めシステム４７５ａ’、４７５ｂ’を備える構築ユニット４７５’は、箔４７８’を使用して物体４５２’を構築するために使用される。いくつかの態様では、位置決めシステム４７５ａ’、４７５ｂ’は、三次元での箔送達ユニット４７６ａ’の移動を可能にする。いくつかの態様では、構築ユニット４７５’は、ガルボスキャナ４６２’などの放射線放出誘導デバイスを収容し、これはエネルギー源４５０’からのエネルギービーム４７０’を変調するために使用することができる。例えば、ガルボスキャナ４６２’は、エネルギービーム４７０’を反射または屈曲し、面４４４’またはその上の物体の異なる領域を走査することができる。このような態様では、面４４４’に対して特定の位置に移動することによって、構築ユニット４７５’は、面４４４’を走査するために使用されるエネルギービーム４７０’の角度θ４’を制限することができる。角度を制限することで、箔のより一貫した溶融を行うことができる。他の態様では、ガルボスキャナ４６２’は、構築ユニット４７５’内に含まれていない。
【００７２】
いくつかの態様では、エネルギー源４５０’は、レーザ源である。他の態様では、エネルギー源４５０’は、電子ビーム源である。このような態様では、装置４４０は、真空条件下で操作される。いくつかのこのような態様では、放射線放出誘導デバイスは、偏向コイルである。レーザエネルギー源４５０’は、真空または非真空条件のいずれかの下でレーザ源であってもよい。
【００７３】
いくつかの態様では、構築ユニット４７５’は、放射線放出誘導デバイス（例えば、ガルボスキャナ４６２’として示される）および／または箔送達ユニット４７６ａ’を構築プレート面４４４’および／または物体４５２’に対して位置決めするために、操作中に例えば、ｘ、ｙ、およびｚ座標とすることができる少なくとも三次元で移動可能な、ガントリなどの位置決めシステムに取り付けられる。加えて、構築ユニット４７５’は、好ましくは、ロール、ピッチ、およびヨーを含め、あらゆる方向に回転可能である。結果として、構築ユニット４７５’は、好ましくは、上下逆に、または任意の角度で操作することができる。
【００７４】
第３の実施形態では、箔送達ユニット４７６ａ’は、箔の形態で構築材料の連続ロールを供給する。箔送達ユニット４７６ａ’は、いくつかの態様では、箔送達ユニット２７６ａと同様であってもよい。
【００７５】
図４Ｂ〜図４Ｄは、本開示の第３の実施形態による、付加製造の方法のステップを表す。いくつかの態様では、箔送達ユニット４７６ａ’は、箔供給ロール４７６’と、収集ロール４７７’とを含む。供給ロール４７６’は、収集ロール４７７’に向かう方向４８２’において、物体４５２’が構築される構築プレート面４４４’の上に延びる一定の長さの新しい箔４７８’を供給する（図４Ａ〜図４Ｂ）。
【００７６】
いくつかの態様では、供給ロール４７６’は、箔送達ユニットに設置されるカートリッジとして供給される。カートリッジは、装置４４０に挿入する前に外部要素から箔を保護する密閉されたユニットであってもよい。このような態様では、カートリッジは、カートリッジを挿入した後、手動または自動で箔を供給することができる。このような態様では、カートリッジからのすべての材料が消費された後に、カートリッジを取り出したり、または堆積させることができ、新しいカートリッジを（手動で）挿入したり、または（自動で）拾い上げることができるので、構築プロセスを続行することが可能である。
【００７７】
いくつかの態様では、層状ガス流４８１’が構築エリアに適用される（図４Ｃ）。層状ガス流４８１’は、いくつかの態様では、層状ガス流２８１と同様であってもよい。層状ガス流２８１に使用するための適切なガスは、限定はしないが、窒素、アルゴン、および／またはヘリウム、ならびにそれらの組合せを含む。層状流は、ガス流デバイス４８５’を使用することによってなど、例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年１月１３日に出願された代理人整理番号第３１３５２４／０３７２１６．０００６０号、米国特許出願第１５／４０６，４５４号に開示されているような、当業者に知られている任意の適切な手段によって行うことができる。ガス流デバイス４８５’は、いくつかの態様では、ガス流デバイス２８５と同様であってもよい。いくつかの態様では、ガス流デバイス４８５’は、低減された酸素環境を提供するように適合されてもよい。操作中、層状ガス流が使用される場合、エネルギー源４５０’はレーザ源であり、エネルギービーム４７０’はレーザビームである。
【００７８】
いくつかの態様では、構築ユニットは、構築プレート面４４４’またはその上の物体４５２’などの作業表面から２インチ以内に、かつ作業表面に実質的に平行に、層状ガス流ゾーン４８１’に実質的に層状ガス流を提供するように適合されたガス流デバイス４８５’を備える。ガス流デバイス４８５’は、層状ガス流ゾーン４８１’を維持し、低酸素環境を構築ユニットの下の領域で作業表面の周りに提供するように適合されてもよい。また、層状ガス流ゾーン４８１’の上方には、低減された酸素ゾーンが存在してもよい。いくつかの態様では、両方のガスゾーンは、少なくとも構築ユニットおよび位置決めシステムを取り囲む格納ゾーン内に含まれてもよい。いくつかの態様では、構築ユニットは、低酸素環境を作業表面の構築エリアの上方、すなわち、ビーム４７０’の経路の周りに形成するように少なくとも部分的に囲まれてもよく、そのような少なくとも部分的に囲まれた構築ユニットの一例は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第１５／４０６，４５４号に開示されている。
【００７９】
図４Ｂに示す実施形態では、層状ガス流ゾーン４８１’は、本質的にガス流デバイス４８５’の容積、すなわち、加圧入口部分４８３’および加圧出口部分４８４’の垂直（ｘ’ｚ’）表面、およびｘ’ｙ’平面の入口部分のそれぞれの上側および下側縁部から出口部分の上側および下側縁部に延びる仮想表面によって画定された容積である。
【００８０】
いくつかの態様では、層状ガス流４８１’は、一定の長さの新しい箔４７８’の物体４５２’または構築プレート面４４４’に面していない面に実質的に平行に適用され、活性箔４８０’を生じさせる。ガス流デバイス４８５’を位置決めし、層状ガス流４８１’を適用することで活性箔４８０’と物体４５２’との間の距離を最小化し、したがって活性箔４８０’と物体４５２’との間の接触を確立し、または物体の初期層を構築するとき、活性箔４８０’と構築プレート面４４４’との間の接触を確立する。層状ガス流４８１’が使用される場合、エネルギー源４５０’はレーザ源であり、エネルギービーム４７０’はレーザビームである。いくつかの態様では、装置４４０は、活性箔４８０’と物体４５２’との間の接触、または物体の初期層を構築するとき、活性箔４８０’と構築面４４４’との間の接触の確立を支援するローラをさらに備えることができる。ローラは、箔供給ロール４７６’に対してｚ’方向に移動し、例えば、屈曲部４８６’、４８７’を活性箔４８０’に形成し、活性箔４８０’をそこから後退させることによって、活性箔４８０’を物体４５２’または面４４４’と接触させることができる。
【００８１】
追加の層４５８’（図４Ｄ）を生成するために、次にエネルギービーム４７０’を使用して活性箔４８０’を切断する（図４Ｃ）。本開示の第３の実施形態による活性箔の切断は、いくつかの態様では、第１の実施形態による活性箔の切断と同様であってもよい。いくつかの態様では、層４５８’は、物体４５２’の製造における初期層であってもよい。いくつかの態様では、層４５８’は、物体４５２’の製造における最終層であってもよい。いくつかの態様では、層４５８’は、物体４５２’の製造における中間層であってもよい。
【００８２】
いくつかの態様では、エネルギービーム４７０’は最初に、周囲４５４’で活性箔４８０’を物体４５２’に溶着させるために、追加される層４５８’の周囲４５４’に沿って照射する（図４Ｃ）。いくつかの態様では、照射は、活性箔４８０’を同時に切断する。他の態様では、エネルギービーム４７０’は、周囲４５４’に沿った照射の前に周囲４５４’に沿って活性箔４８０’を切断し、周囲４５４’を物体４５２’に溶着させる。他の態様では、エネルギービーム４７０’は、周囲４５４’で活性箔４８０’を物体４５２’に溶着させるために周囲４５４’に沿って照射し、次にエネルギービーム４７０’は周囲４５４’に沿って活性箔４８０を切断する。
【００８３】
いくつかの態様では、周囲４５４’に沿った切断および照射（いずれかの順序で同時にまたは連続して）後、エネルギービーム４７０’は、ラスタ充填方式でエリア４５６’を照射し、活性箔４８０’を物体４５２’に溶着させる。
【００８４】
他の態様では、エネルギービーム４７０’は最初に、ラスタ充填方式でエリア４５６’を照射し、活性箔４８０’を物体４５２’に溶着させ、次に追加された層の周囲４５４’に沿って切断および照射を行う。このような態様では、周囲４５４’に沿った切断および照射は、いずれかの順序で同時にまたは連続して行うことができる。
【００８５】
周囲４５４’に沿ってまたはエリア４５６’でのいずれかで活性箔４８０’を切断するため、および活性箔４８０’を照射するためのエネルギービーム４７０’、エネルギー源４５０’、および／または放射線放出誘導デバイス（例えば、ガルボスキャナ４６２’として示される）の適切な設定は、公知であるか、または当業者によって決定することができる。
【００８６】
周囲４５４’に沿った切断および照射の完了により、残りの部分４７９’において新たな層４５８’が物体４５２’に追加されたことによる孔４６０’が形成される（図４Ｄ）。いくつかの態様では、層状ガス流４８１’は、孔４６０’の形成および／またはエリア４５６’のラスタ充填の際に低減または排除され、物体４５２’からの残りの部分４７９’の分離を向上させることができる。次いで、残りの部分４７９’を方向４８２’で収集ロール４７７’上に前進させ、新しい一定の長さの箔４７８’を提供して次の層を構築することができる。いくつかの態様では、さらなる層は構築されない。いくつかの態様では、１つまたは複数のさらなる層が構築される。
【００８７】
いくつかの態様では、装置４４０は、プロセス監視のための１つまたは複数の検出器をさらに備えることができる（図４Ｅ）。図４Ｂ〜図４Ｄに示す構築プロセスは、いくつかの態様では、戻り放射線ビーム２８９と同様であってもよく、ガルボスキャナ４６２’に戻って次に光検出器４８８’に戻る、戻り放射線ビーム４８９’を反射する。光検出器４８８’は、いくつかの態様では、光検出器２８８と同様であってもよい。加えて、装置４４０は、いくつかの態様では、検出器２９０、２９１とそれぞれ同様であってもよい検出器４９０’、４９１’をさらに備えることができる。箔の検出器４９０’による検査は、箔供給ロール４７６’、箔収集ロール４７７’、新しい箔４７８’、活性箔４８０’、および残りの部分４７９’の１つまたは複数の検査を含むことができる。検出器４９１および４９１’は、構築プレート４４４の両側に位置することができ、それぞれの物体４５２および４５２’を観察するように配置され得る。検出器４９１は、物体４５２のｚ方向のサイズよりも小さいｚ方向に位置することができる。検出器４９１’は、物体４５２’のｚ’方向のサイズよりも小さいｚ方向に位置することができる。検出器２９１に関して上述したように、検出器を現在の構築層の下に位置決めすることにより、物体４５２、４５２’の完成した部分を直接観察することが可能になる。前述したように、検出器４９０による検査は、類似している（すなわち、箔供給ロール４７６、箔収集ロール４７７などの１つまたは複数の検査を含むことができる）ことを理解されたい。
【００８８】
図５Ａ〜図５Ｄは、本開示の第４の実施形態による、装置の概略図である。
【００８９】
装置５４０は、２つの面５４４、５４４’を有する構築プレートを備え、これらの両方は、付加製造によって物体を構築するために利用可能である（図５Ａ）。いくつかの態様では、構築プレートは、面５４４に対してｘｙ平面に、かつ面５４４’に対してｘ’ｙ’平面にあり、面５４４に対してｚ方向に、かつ面５４４’に対してｚ’方向に構築が行われる。簡略化のために、面５４４’での構築のみについて説明するが、面５４４’での構築のために説明したのと同じ態様が、等しい力で面５４４での構築に適用されることを理解されたい。装置５４０および面５４４、５４４’は、いくつかの態様では、装置４４０および面４４４、４４４’と同様である。
【００９０】
箔供給部５７６’および箔収集部５７７’を備える箔送達ユニット５７６ａ’の位置決めシステム５７５ａ’、５７５ｂ’を備える構築ユニット５７５’は、箔５７８’を使用して物体５５２’を構築するために使用される。いくつかの態様では、位置決めシステム５７５ａ’、５７５ｂ’は、三次元での箔送達ユニット５７６ａ’の移動を可能にする。構築ユニット５７５’は、いくつかの態様では、構築ユニット４７５’と同様であってもよい。いくつかの態様では、構築ユニット５７５’は、ガルボスキャナ５６２’などの放射線放出誘導デバイスを収容し、これはエネルギー源５５０’からのエネルギービーム５７０’を変調するために使用することができる。エネルギービーム５７０’の変調は、いくつかの態様では、エネルギービーム４７０’の変調と同様であってもよい。例えば、ガルボスキャナ５６２’は、エネルギー源５５０’からのエネルギービーム５７０’を反射または屈曲し、表面５４４’またはその上の物体５５２’の異なる領域を走査することができる。このような態様では、面５４４’に対して特定の位置に移動することによって、構築ユニット５７５’は、表面５４４’を走査するために使用されるエネルギービーム５７０’の角度θ５’を制限することができる。角度を制限することで、箔のより一貫した溶融を行うことができる。他の態様では、ガルボスキャナ５６２’は、構築ユニット５７５’内に含まれていない。
【００９１】
いくつかの態様では、エネルギー源５５０’は、レーザ源である。他の態様では、エネルギー源５５０’は、電子ビーム源である。このような態様では、装置５４０は、真空条件下で操作される。いくつかのこのような態様では、放射線放出誘導デバイスは、偏向コイルである。エネルギー源５５０’は、真空または非真空条件のいずれかの下でレーザ源であってもよい。
【００９２】
いくつかの態様では、構築ユニット５７５’は、放射線放出誘導デバイス（例えば、ガルボスキャナ５６２’として示される）および／または箔送達ユニット５７６ａ’を構築プレート面５４４’および／または物体５５２’に対して位置決めするために、操作中に例えば、ｘ、ｙ、およびｚ座標とすることができる二〜三次元で移動可能な、ガントリなどの位置決めシステムに取り付けられる。加えて、構築ユニット５７５’は、好ましくは、少なくとも二次元、すなわち、ｘ’ｙ’平面においてｚ’軸の周りで回転可能である。
【００９３】
第４の実施形態では、箔送達ユニット５７６ａ’は、予め切断された箔シートを供給する。
【００９４】
図５Ｂ〜図５Ｄは、本開示の第４の実施形態による、付加製造の方法のステップを表す。いくつかの態様では、箔送達ユニット５７６ａ’は、シートカートリッジ５７６’と、廃棄ビン５７７’とを含む（図５Ａ〜図５Ｂ）。シートカートリッジ５７６’および廃棄ビン５７７’は、いくつかの態様では、シートカートリッジ３７６および廃棄ビン３７７とそれぞれ同様であってもよい。箔送達ユニット５７６ａ’は、いくつかの態様では、箔送達ユニット３７６ａと同様であってもよい。廃棄ビン５７７’は、トップローディング、ボトムローディング、またはサイドローディングであってもよく、覆われていても覆われていなくてもよい。他の態様では、箔送達ユニット５７６ａ’は、シートカートリッジ５７６’を含み、廃棄ビンを含まない。シートカートリッジ５７６’は、物体５５２’が構築される構築プレート面５４４’の上に延びる新しい箔シート５７８’を供給する。図５Ｂは、シートカートリッジ５７６’が箔シート５７８’を分配する前の装置５４０の概略図の簡略俯瞰図である。いくつかの態様では、シートカートリッジ５７６’は、複数の箔シート５７８’を貯蔵する。シートカートリッジ５７６’は、カートリッジを挿入した後、手動または自動で各箔シート５７８’を供給することができる。カートリッジからのすべての材料が消費された後に、カートリッジ５７６’を取り出したり、または堆積させることができ、新しいカートリッジを（手動で）挿入したり、または（自動で）拾い上げることができるので、構築プロセスを続行することが可能である。
【００９５】
本開示の第４の実施形態によれば、シートカートリッジ５７６’は、活性シート５８０’を物体５５２’（図示せず）上に、または物体の初期層を構築する場合には、構築プレート面５４４’上に分配する（図５Ｃ）。
【００９６】
いくつかの態様では、層状ガス流（図示せず）が、活性シート５８０’の物体５５２’または構築プレート５４４’に面していない面に適用される。層状ガス流を適用することで活性シート５８０’と物体５５２’との間の距離を最小化するのを支援し、したがって活性箔５８０’と物体５５２’との間の接触を向上させ、または物体の初期層を構築するとき、活性箔５８０’と構築プレート面５４４’との間の接触を向上させることができる。操作中、層状ガス流が使用される場合、エネルギー源５５０’はレーザ源であり、エネルギービーム５７０’はレーザビームである。本開示の第４の実施形態による層状ガス流は、いくつかの態様では、第１、第２、および第３の実施形態による層状流と同様であってもよい。
【００９７】
物体５５２’（図示せず）の層を生成するために、エネルギービーム５７０’を使用して活性箔５８０’を切断する（図５Ｃ）。第４の実施形態による活性箔の切断は、いくつかの態様では、第１、第２、および第３の実施形態による切断と同様であってもよい。いくつかの態様では、層は、物体５５２’の製造における初期層であってもよい。いくつかの態様では、層は、物体５５２’の製造における最終層であってもよい。いくつかの態様では、層は、物体５５２’の製造における中間層であってもよい。
【００９８】
いくつかの態様では、エネルギービーム５７０’は最初に、周囲５５４’で活性シート５８０’を物体５５２’に溶着させるために、追加される層５５８’の周囲５５４’に沿って照射する（図５Ｃ）。いくつかの態様では、照射は、活性箔５８０’を同時に切断する。他の態様では、エネルギービーム５７０’は、周囲５５４’で活性箔５８０’を物体５５２’に溶着させるために、周囲５５４’に沿った照射の前に周囲５５４’に沿って活性箔５８０’を切断し、次にエネルギービーム５７０’は周囲５５４’に沿って活性シート５８０’を照射する。
【００９９】
いくつかの態様では、周囲５５４’に沿った切断および照射（いずれかの順序で同時にまたは連続して）後、エネルギービーム５７０’は、ラスタ充填方式でエリア５５６’を照射し、活性箔５８０’を物体５５２’に溶着させる。
【０１００】
他の態様では、エネルギービーム５７０’は最初に、ラスタ充填方式でエリア５５６’を照射し、活性箔５８０’を物体５５２’に溶着させ、次に追加された層の周囲５５４’に沿って切断および照射を行う。このような態様では、周囲５５４’に沿った切断および照射は、いずれかの順序で同時にまたは連続して行うことができる。
【０１０１】
周囲５５４’に沿ってまたはエリア５５６’でのいずれかで活性箔５８０’を切断するため、および活性箔５８０’を照射するためのエネルギービーム５７０’、エネルギー源５５０’、および／または放射線放出誘導デバイス（例えば、ガルボスキャナ５６２’として示される）の適切な設定は、公知であるか、または当業者によって決定することができる。
【０１０２】
周囲５５４’に沿った切断および照射の完了により、残りの部分５７９’において新たな層が物体５５２’に追加されたことによる孔５６０’が形成される（図５Ｃ〜図５Ｄ）。いくつかの態様では、層状ガス流は、孔５６０’の形成および／またはエリア５５６’のラスタ充填の際に低減または排除され、物体５５２’からの残りの部分５７９’の分離を向上させることができる。次いで、残りの部分５７９’を、新たな活性シート５８０’を物体５５２’の上部に分配することによってなど、手動または自動のいずれかで廃棄ビン５７７’に移動させることができる。いくつかの態様では、装置５４０は、廃棄ビン５７７’を含まず、残りの部分５７９’を構築プレート面５４４’から除去するための別個のロボットアームを備えてもよい。他の態様では、装置５４０は、廃棄ビン５７７’と、残りの部分５７９’を廃棄ビン５７７’に移動させるための別個のロボットアームとを含む。いくつかの態様では、さらなる層は構築されない。いくつかの態様では、１つまたは複数のさらなる層が構築される。
【０１０３】
いくつかの態様では、装置５４０は、プロセス監視のための１つまたは複数の検出器をさらに備えることができる（図５Ｅ）。図５Ｂ〜図５Ｄに示す構築プロセスは、いくつかの態様では、戻り放射線ビーム３８９と同様であってもよく、ガルボスキャナ５６２’に戻って次に光検出器５８８’に戻る、戻り放射線ビーム５８９’を反射する。光検出器５８８’は、いくつかの態様では、光検出器３８８と同様であってもよい。加えて、装置５４０は、いくつかの態様では、検出器３９０、３９１とそれぞれ同様であってもよい検出器５９０’、５９１’をさらに備えることができる。箔の検出器５９０’による検査は、シートカートリッジ５７６’、廃棄ビン５７７’、箔シート５７８’、および残りの部分５７９’の１つまたは複数の検査を含むことができる。前述したように、検出器５９０による検査は、類似している（すなわち、シートカートリッジ５７６、廃棄ビン５７７などの１つまたは複数の検査を含むことができる）ことを理解されたい。
【０１０４】
図６は、ｘｙ平面における物体（例えば、物体２５２）の断面層６００の一例を示す。コントローラ４０１は、物体２５２をｚ次元に配置された複数のそのような層にスライスすることができる。次に、装置２４０は、活性箔２８０のエリア２５６の層６００を走査し、エリア２５６を物体２５２の予め構築された部分の構築プレート２４４に溶着させることによって、物体２５２を構築する。
【０１０５】
図示の例では、層６００は、主要部分６１０と、側部分６２０、６２２とを含む。主要部分６１０は、比較的大きい開口部６１２と、比較的小さい開口部６１４とを含む。装置２４０のような箔ベースの装置では、層６００内の開口部６１２、６１４が、問題を引き起こす可能性がある。層６００が走査されると、周囲２５４によって画定されたエリアが活性箔２８０から切り離され、残りの部分２７９となる。エリア２５６全体が走査されると、切り離されたエリアは、物体２５２の一部となる。しかし、層６００が開口部６１２、６１４を含む場合、開口部内の箔は、残りの部分２７９と層６００の残りの両方から切り離される。一部の物体では、切り離された箔は、構築完了時に除去され得る。しかし、開口部６１２に対応する切り離された箔は、構築操作中に移動し、構築操作を妨げることがある可能性もある。さらに、囲まれた中空容積を形成する物体の場合、切り離された箔は、物体内に閉じ込められる場合がある。本開示は、切り離された箔部分の形成を回避する技術を提供する。
【０１０６】
一態様では、比較的小さい開口部（例えば、開口部６１４）が、箔をアブレーションすることによって形成されてもよい。例えば、エネルギー源２５０の出力は、下にある物体と溶着するのではなく、箔を崩壊させるレベルに設定することができる。一態様では、活性箔２８０が物体２５２と接触していないときに開口部６１４を形成し、アブレーションが物体２５２に損傷を与えないようにすることができる。一態様では、アブレーションによって形成される開口部のサイズは、構築材料、開口部の形状、およびエネルギー源２５０の出力に応じて制限される。したがって、開口部６１４のサイズおよび形状が閾値パラメータよりも小さい場合、アブレーションを使用することができる。
【０１０７】
図７は、比較的大きい開口部のない層７００として再構成された図６の層６００を示す図である。開口部６１２に対応する切り離された箔を形成することなく、層７００を活性箔２８０から走査することができる。主要部分６１０は、空間７１６によって分離された左部分７１２および右部分７１４に分割される。空間７１６は、活性箔２８０の縁部７２０に接続する。開口部６１２の縁部は、左部分７１２と右部分７１４との間で分割される。したがって、開口部内の箔もまた、空間７１６に接続される。側部分６２０、６２２はまた、層の箔の全長を短くするために、左部分７１２および右部分７１４から分離される。比較的小さい開口部６１４は、右部分７１４内に留まることができ、上述のようにアブレーションによって形成されてもよい。
【０１０８】
層７００を走査するとき、装置２４０は、構築ユニット２７５および／または活性箔２８０を構築プレート２４４および／または物体２５２に対して１つまたは複数の次元で移動させる。例えば、装置２４０は最初に、構築プレート２４４に対して正確な位置で右部分７１４を走査し、右部分７１４を物体２５２に追加する。右部分７１４は、活性箔２８０が右部分７１４に対して移動することができるように、走査によって活性箔２８０から切断することができる。例えば、装置２４０は、活性箔２８０をｚ次元に移動させて右部分７１４から離すことができる。次いで、装置２４０は、ｘ次元に距離７１６だけ活性箔２８０を前進させるか、または構築ユニット２７５を移動させ、また、構築ユニット２７５をｙ次元に移動させ、左部分７１２を右部分７１４と位置合わせさせる。構築ユニット２７５は次に、活性箔２８０をｚ次元に移動させ、活性箔２８０と物体２５２を再び接触させることができる。その後構築ユニット２７５は、左部分７１２を走査し、左部分７１２を物体２５２に溶着させる。装置２４０は、構築ユニット２７５および／または活性箔２８０を同様の順番で位置決めし、左部分７１２および右部分７１４を走査することによって形成された主要部分６１０に対して側部分６２０、６２２をそれぞれの位置に位置合わせすることができる。
【０１０９】
したがって、層の複数の部分が連続して走査され、物体の完全な層を形成する。物体の層を複数の部分に分離することにより、層内の開口部が隔離および切り離された箔セクションを形成することが防止される。さらに、複数の部分に分離された層を使用して、箔の物体の部分を再構成して箔のエリアをより効率的に利用することができる。さらに、一連の層の部分は、箔をさらに効率的に使用するために箔上で（例えば、ｙ次元で）重なり合ってもよい。
【０１１０】
本開示は、可搬式構築ユニットを使用する本発明の態様を記載しているが、様々な態様を固定床の箔ベースの材料を使用して行うこともできる。固定床の箔ベースの材料を使用する付加製造の態様は、代理人整理番号第３１９２６７／０．３７２１６．００１３５号、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿に出願された米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿、「Ｆｉｘｅｄ  Ｂｅｄ  Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｕｓｉｎｇ  Ｆｏｉｌ−Ｂａｓｅｄ  Ｂｕｉｌｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」に記載されているものを含み、その開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０１１１】
本明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、好ましい実施形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明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。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有しており、あるいは特許請求の範囲の文言から実質的に相違しない同等な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。記載された様々な実施形態からの態様、ならびにそのような各態様の他の公知の均等物は、本出願の原理に従って付加的な実施形態および技術を構築するために、当業者によって混合および適合され得る。
［実施態様１］
箔ベースの構築材料のためのベクトル化の方法であって、
箔シート（３７８、５７８’）の１つまたは複数の領域をワークピース（２５２）に溶着させることによって形成される層の表現（６００）を受け取ることと、
前記１つまたは複数の領域の少なくとも第１の領域（６１０）が前記箔シート（３７８、５７８’）の残りの部分（７２０）から隔離された未溶着開口部（６１２、６１４）を画定することを決定することと、
前記第１の領域（６１０）を少なくとも２つの走査エリア（６２０、６２２、７１２、７１４）に分割することであって、各走査エリア（６２０、６２２、７１２、７１４）に隣接する前記未溶着開口部（６１２、６１４）の断片は、前記残りの部分（７２０）に接続されることと、
前記少なくとも２つの走査エリア（６２０、６２２、７１２、７１４）の第１の走査エリア（７１２）を前記ワークピース（２５２）に溶着させることと、
前記箔シート（３７８、５７８’）を移動させることと、
前記少なくとも２つの走査エリア（６２０、６２２、７１２、７１４）の第２の走査エリア（７１４）を前記ワークピース（２５２）に溶着させることと、
を含む、方法。
［実施態様２］
前記箔シート（３７８、５７８’）の前記残りの部分（７２０）から隔離された第２の未溶着開口部（６１４）が閾値よりも小さいエリアを有することを決定することと、
前記第２の未溶着開口部（６１４）をアブレーションすることと、
をさらに含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様３］
前記アブレーションすることが、前記箔シート（３７８、５７８’）が前記ワークピース（２５２）と接触していないときに前記第２の未溶着部分（６１４）をアブレーションすることを含む、実施態様２に記載の方法。
［実施態様４］
前記箔シート（３７８、５７８’）を移動させることが、
前記箔シート（３７８、５７８’）を前記ワークピース（２５２）から分離することと、
前記箔シート（３７８、５７８’）を前記ワークピース（２５２）に対して再位置決めすることと、
前記箔シート（３７８、５７８’）を前記ワークピース（２５２）と接触させることと、
を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様５］
前記第１の走査エリア（７１２）の縁部が、前記第２の走査エリア（７１４）の縁部に接触する、実施態様１に記載の方法。
［実施態様６］
前記ワークピース（２５２）が、空き空間（７１６）を前記第１の走査エリア（７１２）と前記第２の走査エリア（７１４）との間に含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様７］
第２の領域（６２０、６２２）を少なくとも第３の走査エリア（６２０）および第４の走査エリア（６２２）に分割することと、
前記第３の走査エリア（６２０）および前記第４の走査エリア（６２２）の少なくとも１つを再位置決めすることと、
前記第３の走査エリア（６２０）を前記ワークピース（２５２）に溶着させることと、
前記箔シート（３７８、５７８’）を移動させることと、
前記少なくとも２つの走査エリア（６２０、６２２、７１２、７１４）の第４の走査エリア（６２２）を前記第３の走査エリア（６２０）に隣接する前記ワークピース（２５２）に溶着させることと、
をさらに含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様８］
前記第２の領域（６２０、６２２）を分割することが、
前記第２の領域（６２０、６２２）の一部の表面エリアが前記第１の領域（６１０）の外側の前記残りの部分（７２０）のエリアよりも小さいことを決定することと、
前記第２の領域（６２０、６２２）の前記一部を前記第３の走査エリア（６２０）として指定することであって、前記第３の走査エリア（６２０）および前記第４の走査エリア（６２２）の少なくとも１つを再位置決めすることが、前記第３の走査エリア（６２０）を前記第１の領域（６１０）の外側の前記残りの部分（７２０）に移動させることと、
を含む、実施態様７に記載の方法。
［実施態様９］
前記第２の領域（６２０、６２２）を分割することが、
軸に沿った前記第２の領域（６２０、６２２）の一部の幅が閾値よりも小さいことを決定することと、
前記第２の領域（６２０、６２２）の前記一部を前記第３の走査エリア（６２０）として指定することであって、前記第３の走査エリア（６２０）および前記第４の走査エリア（６２２）の少なくとも１つを再位置決めすることが、前記第３の走査エリア（６２０）を移動させることと、
を含む、実施態様７に記載の方法。
［実施態様１０］
箔ベースの構築材料を使用して物体（２５２、３５２、４５２、４５２’、５５２、５５２’）を形成するための装置（２４０、３４０、４４０、５４０）であって、
構築面（２４４、３４４、４４４、４４４’、５４４、５４４’）を有する構築プレート（２４４、３４４、４４４、４４４’、５４４、５４４’）と、
箔送達ユニット（２７６ａ、３７６ａ、４７６ａ’、５７６ａ’）と、
放射線放出誘導デバイス（２６２、３６２、４６２’、５６２’）と、
コントローラ（４０１、５０１）であって、
箔シート（３７８、５７８’）の１つまたは複数の領域をワークピース（２５２）に溶着させることによって形成される層の表現（６００）を受け取り、
前記１つまたは複数の領域の少なくとも第１の領域（６１０）が前記箔シート（３７８、５７８’）の残りの部分（７２０）から隔離された未溶着開口部（６１２、６１４）を画定することを決定し、
前記第１の領域（６１０）を少なくとも２つの走査エリア（６２０、６２２、７１２、７１４）に分割し、各走査エリア（６２０、６２２、７１２、７１４）に隣接する前記未溶着開口部（６１２、６１４）の断片は、前記残りの部分（７２０）に接続され、
前記放射線放出誘導デバイス（２６２、３６２、４６２’、５６２’）を制御して前記少なくとも２つの走査エリア（６２０、６２２、７１２、７１４）の第１の走査エリア（７１２）を前記ワークピース（２５２）に溶着させ、
前記箔送達ユニット（２７６ａ、３７６ａ、４７６ａ’、５７６ａ’）を制御して前記箔シート（３７８、５７８’）を移動させ、かつ
前記放射線放出誘導デバイス（２６２、３６２、４６２’、５６２’）を制御して前記少なくとも２つの走査エリア（６２０、６２２、７１２、７１４）の第２の走査エリア（７１４）を前記ワークピース（２５２）に溶着させる
ように構成されたコントローラ（４０１、５０１）と、
を備える、装置（２４０、３４０、４４０、５４０）。
［実施態様１１］
前記コントローラ（４０１、５０１）が、
前記箔シート（３７８、５７８’）の前記残りの部分（７２０）から隔離された第２の未溶着開口部（６１４）が閾値よりも小さいエリアを有することを決定し、かつ
前記第２の未溶着開口部（６１４）をアブレーションする
ように構成される、実施態様１０に記載の装置（２４０、３４０、４４０、５４０）。
［実施態様１２］
前記コントローラ（４０１、５０１）が、前記箔シート（３７８、５７８’）が前記ワークピース（２５２）と接触していないときに前記第２の未溶着部分（６１４）をアブレーションするように構成される、実施態様１１に記載の装置（２４０、３４０、４４０、５４０）。
［実施態様１３］
前記コントローラ（４０１、５０１）が、
前記箔シート（３７８、５７８’）を前記ワークピース（２５２）から分離し、
前記箔シート（３７８、５７８’）を前記ワークピース（２５２）に対して再位置決めし、かつ
前記箔シート（３７８、５７８’）を前記ワークピース（２５２）と接触させる
ように構成される、実施態様１０に記載の装置（２４０、３４０、４４０、５４０）。
［実施態様１４］
前記溶着された第１の走査エリア（７１２）の縁部が、前記溶着された第２の走査エリア（７１４）の縁部に接触する、実施態様１０に記載の装置（２４０、３４０、４４０、５４０）。
［実施態様１５］
前記ワークピース（２５２）が、空き空間（７１６）を前記第１の走査エリア（７１２）と前記第２の走査エリア（７１４）との間に含む、実施態様１０に記載の装置（２４０、３４０、４４０、５４０）。
［実施態様１６］
前記コントローラ（４０１、５０１）が、
第２の領域（６２０、６２２）を少なくとも第３の走査エリア（６２０）および第４の走査エリア（６２２）に分割し、
前記第３の走査エリア（６２０）および前記第４の走査エリア（６２２）の少なくとも１つを再位置決めし、
前記第３の走査エリア（６２０）を前記ワークピース（２５２）に溶着させ、
前記箔シート（３７８、５７８’）を移動させ、かつ
前記少なくとも２つの走査エリア（６２０、６２２、７１２、７１４）の第４の走査エリア（６２２）を前記第３の走査エリア（６２０）に隣接する前記ワークピース（２５２）に溶着させる
ように構成される、実施態様１０に記載の装置（２４０、３４０、４４０、５４０）。
［実施態様１７］
前記コントローラ（４０１、５０１）が、
前記第２の領域（６２０、６２２）の一部の表面エリアが前記第１の領域（６１０）の外側の前記残りの部分（７２０）のエリアよりも小さいことを決定し、
前記第２の領域（６２０、６２２）の前記一部を前記第３の走査エリア（６２０）として指定し、かつ
前記第３の走査エリア（６２０）を前記第１の領域（６１０）の外側の前記残りの部分（７２０）に移動させる
ように構成される、実施態様１６に記載の装置（２４０、３４０、４４０、５４０）。
［実施態様１８］
前記コントローラ（４０１、５０１）が、
軸に沿った前記第２の領域（６２０、６２２）の一部の幅が閾値よりも小さいことを決定し、かつ
前記第２の領域（６２０、６２２）の前記一部を前記第３の走査エリア（６２０）として指定し、前記第３の走査エリア（６２０）および前記第４の走査エリア（６２２）の少なくとも１つを再位置決めすることが、前記第３の走査エリア（６２０）を移動させることを含む
ように構成される、実施態様１６に記載の装置（２４０、３４０、４４０、５４０）。
［実施態様１９］
前記構築面（２４４、３４４、４４４、４４４’、５４４、５４４’）に対して少なくとも三次元で前記箔送達ユニット（２７６ａ、３７６ａ、４７６ａ’、５７６ａ’）および前記放射線放出誘導デバイス（２６２、３６２、４６２’、５６２’）の独立した移動を提供することが可能な位置決めシステム（２７５ａ、２７５ｂ、３７５ａ、３７５ｂ、４７５ａ’、４７５ｂ’、５７５ａ’、５７５ｂ’）をさらに備える、実施態様１０に記載の装置（２４０、３４０、４４０、５４０）。
【符号の説明】
【０１１２】
１４０  装置
１４２  粉末床
１４４  構築プラットフォーム
１４６  リコータアーム
１４８  粉末レベル
１５０  レーザ、源
１５２  物体
１５６  リザーバ
１５８  廃棄物容器
１６２  レーザガルボスキャナ／照射放出誘導デバイス
１６４  方向
１７０  エネルギービーム
２４０  装置
２４４  構築プレート面、構築プレート
２５０  エネルギー源
２５２  物体
２５４  周囲
２５６  エリア
２５８  追加の層
２６０  孔
２６２  ガルボスキャナ／放射線放出誘導デバイス
２７０  エネルギービーム
２７５  構築ユニット
２７５ａ  位置決めシステム
２７５ｂ  位置決めシステム
２７６  箔供給ロール、箔供給部
２７６ａ  箔送達ユニット
２７７  余剰収集ロール、箔収集部
２７８  一定の長さの新しい箔
２７９  残りの部分
２８０  活性箔
２８１  層状ガス流ゾーン、層状ガス流、第１のガスゾーン
２８２  方向
２８３  加圧入口部分
２８４  加圧出口部分
２８５  ガス流デバイス
２８６  屈曲部
２８７  屈曲部
２８８  光検出器
２８９  戻り放射線ビーム
２９０  検出器
２９１  検出器
３４０  装置
３４４  構築プレート面、構築プレート
３５０  エネルギー源
３５２  物体
３５４  周囲
３５６  エリア
３５８  追加の層
３６０  孔
３６２  ガルボスキャナ／放射線放出誘導デバイス
３７０  エネルギービーム
３７５  構築ユニット
３７５ａ  位置決めシステム
３７５ｂ  位置決めシステム
３７６  シートカートリッジ、箔供給部
３７６ａ  箔送達ユニット
３７７  廃棄ビン、箔収集部
３７８  箔シート、箔
３７９  残りの部分、廃棄物箔
３８０  活性箔、活性シート、箔シート
３８８  光検出器
３８９  戻り放射線ビーム
３９０  検出器
３９１  検出器
４０１  コントローラ
４４０  装置
４４４  構築プレート面、構築プレート
４４４’  構築プレート面
４５０’  レーザエネルギー源
４５２  物体
４５２’  物体
４５４’  周囲
４５６’  エリア
４５８’  追加の層
４６０’  孔
４６２’  ガルボスキャナ／放射線放出誘導デバイス
４７０’  エネルギービーム
４７５  構築ユニット
４７５’  構築ユニット
４７５ａ’  位置決めシステム
４７５ｂ’  位置決めシステム
４７６  箔供給ロール
４７６’  箔供給ロール、箔供給部
４７６ａ’  箔送達ユニット
４７７  箔収集ロール
４７７’  箔収集ロール、箔収集部
４７８’  一定の長さの新しい箔
４７９’  残りの部分
４８０’  活性箔
４８１’  層状ガス流ゾーン、層状ガス流
４８２’  方向
４８３’  加圧入口部分
４８４’  加圧出口部分
４８５’  ガス流デバイス
４８６’  屈曲部
４８７’  屈曲部
４８８’  光検出器
４８９’  戻り放射線ビーム
４９０  検出器
４９０’  検出器
４９１  検出器
４９１’  検出器
５０１  コントローラ
５４０  装置
５４４  面
５４４’  構築プレート面、構築プレート、表面
５５０’  エネルギー源
５５２  物体
５５２’  物体
５５４’  周囲
５５６’  エリア
５５８’  追加の層
５６０’  孔
５６２’  ガルボスキャナ／放射線放出誘導デバイス
５７０’  エネルギービーム
５７５  構築ユニット
５７５’  構築ユニット
５７５ａ’  位置決めシステム
５７５ｂ’  位置決めシステム
５７６  シートカートリッジ
５７６’  シートカートリッジ、箔供給部
５７６ａ’  箔送達ユニット
５７７  廃棄ビン
５７７’  廃棄ビン、箔収集部
５７８’  箔シート、箔
５７９’  残りの部分
５８０’  活性箔、活性シート
５８８’  光検出器
５８９’  戻り放射線ビーム
５９０  検出器
５９０’  検出器
５９１  検出器
５９１’  検出器
６００  断面層
６１０  主要部分
６１２  比較的大きい開口部
６１４  比較的小さい開口部
６２０  側部分
６２２  側部分
７００  層
７１２  左部分
７１４  右部分
７１６  空間、距離
７２０  縁部
【図１】
2019089328.tif 000003
【図２Ａ】
2019089328.tif 000004
【図２Ｂ】
2019089328.tif 000005
【図２Ｃ】
2019089328.tif 000006
【図２Ｄ】
2019089328.tif 000007
【図２Ｅ】
2019089328.tif 000008
【図３Ａ】
2019089328.tif 000009
【図３Ｂ】
2019089328.tif 000010
【図３Ｃ】
2019089328.tif 000011
【図３Ｄ】
2019089328.tif 000012
【図３Ｅ】
2019089328.tif 000013
【図４Ａ】
2019089328.tif 000014
【図４Ｂ】
2019089328.tif 000015
【図４Ｃ】
2019089328.tif 000016
【図４Ｄ】
2019089328.tif 000017
【図４Ｅ】
2019089328.tif 000018
【図５Ａ】
2019089328.tif 000019
【図５Ｂ】
2019089328.tif 000020
【図５Ｃ】
2019089328.tif 000021
【図５Ｄ】
2019089328.tif 000022
【図５Ｅ】
2019089328.tif 000023
【図６】
2019089328.tif 000024
【図７】
2019089328.tif 000025
【外国語明細書】
2019089328000001.pdf