(57)【要約】【課題】積層造形システム（１００）を使用して構成要素（１０６）を製造する。【解決手段】積層造形システムのコントローラ（１３２）に構築ファイルを提供する。構築ファイルは、生成関数、シード値、および関数パラメータを含む。生成関数、シード値、および関数パラメータに基づいて構成要素に対応する曲線（１５６）を生成する。表面上に材料（１１０）を配置し（２０６）、コントローラを使用して、固結装置（１２８）のための複数のセットポイント（１５２）を決定する（２０８）。複数のセットポイントは、曲線に沿って配置され、材料を固結するために積層造形システムの固結装置を動作させる。【選択図】図１
2019043130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層造形システム（１００）を使用して構成要素を製造する方法であって、前記方法は、
前記積層造形システム（１００）のコントローラ（１３２）に構築ファイルを提供するステップであって、前記構築ファイルが、少なくとも１つの生成関数、少なくとも１つのシード値、および少なくとも１つの関数パラメータを含む、ステップと、
前記少なくとも１つの生成関数、前記少なくとも１つのシード値、および前記少なくとも１つの関数パラメータに基づいて前記構成要素に対応する曲線（１５６）を生成するステップと、
表面上に材料を配置するステップと、
前記コントローラ（１３２）を使用して、前記積層造形システム（１００）の固結装置（１２８）のための複数のセットポイント（１５４）を決定するステップであって、前記複数のセットポイント（１５４）が前記曲線（１５６）に沿って配置される、ステップと、
前記固結装置（１２８）を動作させて前記材料を固結するステップと、
を備える、方法。
【請求項２】
前記コントローラ（１３２）によって決定された前記複数のセットポイント（１５４）が、前記曲線（１５６）の非直線部分に沿って配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記積層造形システム（１００）のコントローラ（１３２）に構築ファイルを提供するステップが、前記少なくとも１つの生成関数を含むプログラムコードを提供するステップを備え、前記プログラムコードの少なくとも一部が前記構成要素に対してカスタマイズされる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの生成関数をデータベースから選択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５】
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、および単位セルのうちの少なくとも１つを定義する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記固結装置（１２８）の実際の位置を決定し、前記実際の位置を前記複数のセットポイント（１５４）と比較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７】
前記構成要素に対する前記構築ファイルを前記コントローラ（１３２）に送信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８】
前記少なくとも１つの生成関数は、前記構成要素の第１の部分に関する第１の生成関数と、前記構成要素の第２の部分に関する第２の生成関数とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の生成関数が、前記構成要素の第１の層を形成するために使用され、前記第２の生成関数が、前記構成要素の第２の層を形成するために使用される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの生成関数に対して少なくとも１つのユーザ入力を提供するステップをさらに備え、前記生成関数が、前記少なくとも１つのユーザ入力に基づいて前記曲線（１５６）を定義するよう実行可能である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの生成関数が暗号化され、前記方法が、前記生成関数を復号化するために前記構築ファイルのキーを読み取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１２】
構築ファイルを用いて構成要素を製造するための積層造形システム（１００）であって、
前記構築ファイルを受け取るように構成されるコントローラ（１３２）であって、前記構築ファイルが、少なくとも１つの生成関数、少なくとも１つのシード値、および少なくとも１つの関数パラメータを含む、コントローラ（１３２）と、
表面上に材料を位置決めするよう構成される位置決め装置と、
前記コントローラ（１３２）に結合され、前記表面に対して位置決め可能な固結装置（１２８）であって、前記固結装置（１２８）が前記材料を固結するよう構成され、前記コントローラ（１３２）が前記少なくとも１つの生成関数、前記少なくとも１つのシード値、および前記少なくとも１つの関数パラメータによって定義される曲線（１５６）に沿って前記固結装置（１２８）のための複数のセットポイント（１５４）を決定するよう構成される、固結装置（１２８）と、
を備える、積層造形システム（１００）。
【請求項１３】
前記コントローラ（１３２）によって決定された前記複数のセットポイント（１５４）が、前記曲線（１５６）の非直線部分に沿って配置される、請求項１２に記載の積層造形システム（１００）。
【請求項１４】
前記構築ファイルが、前記少なくとも１つの生成関数を含むプログラムコードを含み、前記プログラムコードの少なくとも一部が前記構成要素に対してカスタマイズされる、請求項１２に記載の積層造形システム（１００）。
【請求項１５】
複数の生成関数を含むデータベースをさらに備え、前記少なくとも１つの構築ファイル生成関数が、前記データベースからの前記生成関数から選択される、請求項１２に記載の積層造形システム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は、一般に、積層造形システムに関し、より具体的には、少なくとも１つの関数を含む構築ファイルを使用して３次元構成要素を製造するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層造形システムおよびプロセスは、３次元構成要素を製造するために使用される。例えば、いくつかの積層造形プロセスでは、材料の連続層は、他の層の上で固化して、構成要素を製造する。少なくともいくつかの既知の積層造形システムは、レーザ（または、同様のエネルギー源）ならびに一連のレンズおよびミラーを使用して、レーザを粉末材料に導く。いくつかの既知の積層造形システムには、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）、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）、およびレーザ焼結システムが挙げられる。
【０００３】
いくつかの既知の積層造形システムは、電子ファイルを受け取り、電子ファイルを使用してレーザを導くコントローラを含む。いくつかの既知の積層造形システムでは、電子ファイルは、３次元構成要素の部分を近似する一連の直線部分、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３次元構成要素は、構成要素の部分を近似するために複数の直線部分を必要とする。複数の直線部分を収容するためにファイルサイズが増大すると、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。結果的に、３次元構成要素を製造するためのコストが増加する。さらに、電子ファイルは、積層造形システムが３次元構成要素を生成することができる精度を制限する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１７００６６１９８号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一態様では、積層造形システムを使用して構成要素を製造する方法が提供される。本方法は、積層造形システムのコントローラに構築ファイルを提供することを含む。構築ファイルは、少なくとも１つの生成関数、少なくとも１つのシード値、および少なくとも１つの関数パラメータを含む。本方法はまた、少なくとも１つの生成関数、少なくとも１つのシード値、および少なくとも１つの関数パラメータに基づいて構成要素に対応する曲線を生成することを含む。本方法は、表面上に材料を配置することをさらに含む。本方法は、コントローラを使用して、固結装置のための複数のセットポイントを決定することをさらに含む。複数のセットポイントは、曲線に沿って配置される。本方法はまた、材料を固結するために積層造形システムの固結装置を動作させることを含む。
【０００６】
別の態様では、構築ファイルを使用して構成要素を製造するための積層造形システムが提供される。積層造形システムは、構築ファイルを受け取るように構成されるコントローラを含む。構築ファイルは、少なくとも１つの生成関数、少なくとも１つのシード値、および少なくとも１つの関数パラメータを含む。積層造形システムはまた、材料を表面上に配置するよう構成された位置決め装置を含む。積層造形システムは、コントローラに結合されて表面に対して位置決め可能な固結装置をさらに含む。固結装置は、材料を固結するよう構成される。コントローラは、少なくとも１つの生成関数、少なくとも１つのシード値、および少なくとも１つの関数パラメータによって定義される曲線に沿って、固結装置の複数のセットポイントを決定するよう構成される。
【０００７】
本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明が添付図面を参照しながら読まれるときにより良く理解されるようになる。なお、添付図面では、同じ符号が、図面を通して同じ部分を示している。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的な積層造形システムの概略図である。
【図２】図１に示す積層造形システムの固結装置のセットポイントの概略図である。
【図３】図１に示す積層造形システムを使用して構成要素を製造する例示的な方法のフローチャートである。
【図４】関数、関数パラメータのセット、およびシード値のセットを使用して生成された例示的な曲線の図である。
【図５】関数および異なる入力を使用して生成された例示的な曲線の図である。
【０００９】
特に明記しない限り、本明細書において提供される図面は、本開示の実施形態の特徴を図示するものである。これらの特徴は、本開示の１つまたは複数の実施形態を含む多種多様なシステムで適用できると考えられる。したがって、本図面は、本明細書で開示する実施形態を実施するために必要とされる、当業者には既知の、従来の特徴をすべて含むことを意味しない。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の明細書および特許請求の範囲において、いくつかの用語に言及するが、これらは以下の意味を有すると規定する。
【００１１】
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。
【００１２】
「任意の」または「任意に」は、続いて記載された事象または状況が生じてもよいし、また生じなくてもよいことを意味し、かつ、その説明が、事象が起こる場合と、それが起こらない場合と、を含むことを意味する。
【００１３】
本明細書および特許請求の範囲を通してここで使用される、近似する文言は、関連する基本的機能に変化をもたらすことなく、差し支えない程度に変動できる任意の量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「およそ（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。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、ならびに明細書および特許請求の範囲の全体を通じて、範囲限界を組み合わせてもよいし、および／または置き換えてもよい。文脈または文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、本明細書に含まれるすべての部分範囲を含む。
【００１４】
本明細書で用いられる「プロセッサ」および「コンピュータ」という用語および関連する用語、例えば「処理装置」、「コンピューティングデバイス」、および「コントローラ」は、従来技術においてコンピュータと呼ばれているそれらの集積回路に限定されず、広く、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）、特定用途向け集積回路、およびその他のプログラム可能な回路を意味し、これらの用語は、本明細書において互換的に用いられる。本明細書で説明する実施形態では、メモリは、以下に限らないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などのコンピュータ可読媒体、およびフラッシュメモリなどのコンピュータ可読不揮発性媒体を含むことができる。あるいは、フロッピーディスク、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光磁気ディスク（ＭＯＤ）、および／またはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）もまた、使用することができる。また、本明細書で説明する実施形態では、追加の入力チャネルは、以下に限定されないが、マウスおよびキーボードなどのオペレータインターフェースに関係するコンピュータ周辺機器であってもよい。あるいは、例えば、これに限定されないが、スキャナを含むことができる他のコンピュータ周辺装置も使用することができる。さらに、例示的な実施形態では、追加の出力チャネルは、これに限定されないが、オペレータインターフェースモニタを含むことができる。
【００１５】
さらに、本書で用いられる「ソフトウェア」および「ファームウェア」という用語は交換可能であり、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、クライアントおよびサーバによって実行するための、メモリ内の任意のコンピュータプログラム記憶を含む。
【００１６】
本明細書で用いられる「非一時的コンピュータ可読媒体」という用語は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールおよびサブモジュール、あるいは任意の装置の他のデータなどの情報の短期的および長期的記憶のための任意の技術の方法で実施される、任意の有形のコンピュータに基づく装置を表すことを意図している。したがって、本明細書に記載する方法は、これらに限らないが、記憶装置および／またはメモリ装置を含む、有形の非一時的コンピュータ可読媒体で具現化された実行可能命令として符号化することができる。このような命令は、プロセッサによって実行された場合に、本明細書に記載する方法の少なくとも一部をプロセッサに実行させる。さらに、本明細書に用いられる「非一時的コンピュータ可読媒体」という用語は、すべての有形のコンピュータ可読媒体を含み、これらは非一時的コンピュータ記憶装置を含むが、これに限定されるものではなく、揮発性および不揮発性媒体、ならびにファームウェア、物理および仮想記憶装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなどの取り外し可能および取り外し不可能な媒体、ならびにネットワークもしくはインターネットなどの他の任意のデジタルソース、ならびにこれまでに開発されたデジタル手段を含むが、これらに限定されるものではなく、一時的な伝播する信号がその唯一の例外である。
【００１７】
さらにまた、本明細書で用いられる「リアルタイム」という用語は、関連する事象が発生するとき、所定のデータを測定および収集するとき、データを処理するとき、ならびに事象および環境に対するシステム応答のときのうちの少なくとも１つを意味する。本明細書に記載する実施形態では、これらの動作および事象は、実質的に同時に起こる。
【００１８】
本明細書で使用される場合、「関数」という用語は、１つまたは複数の変数を含む数式または式を指す。
【００１９】
また、本明細書で使用される場合、「構築ファイル」という用語は、構成要素を製造する際に使用する構成要素の電子表現を指す。
【００２０】
本開示の実施形態は、積層造形プロセスを使用して構成要素を製造するためのシステムおよび方法を提供する。構成要素は、関数を含む構築ファイルを使用して製造される。関数、少なくとも１つの関数パラメータ、および少なくとも１つのシード値を使用して曲線が生成される。いくつかの実施形態では、曲線は、少なくとも１つの非直線部分を含む。したがって、構築ファイルは、少なくともいくつかの既知のシステムと比較してデータを転送し処理する時間を短縮する。さらに、構築ファイルは、コントローラが、関数、少なくとも１つの関数パラメータ、および少なくとも１つのシード値を使用して生成された曲線に沿って固結装置を導くため、積層造形システムが、高精度でエラーの少ない構成要素を製造することを可能にする。
【００２１】
図１は、例示的な積層造形システム１００の概略図である。例示的な実施形態では、積層造形システム１００は、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）システムである。本明細書の実施形態はＤＭＬＭシステムを参照して説明するが、本開示は、液状樹脂ベースの積層造形システム（例えば、ステレオリソグラフィーシステム）または選択的レーザ溶融システムなどの他のタイプの積層造形システムにも適用できる。
【００２２】
例示的な実施形態では、積層造形システム１００は、積層造形装置１０２を含む。積層造形装置１０２は、積層造形プロセス中に３次元構成要素１０６を支持するための構築プラットフォーム１０４と、微粒子構築材料１１０を含む粉末床１０８と、エネルギー源１１２とを含む。エネルギー源１１２は、粉末床１０８の一部を焼結、硬化、焼き入れ、または凝固もしくは固結させて、複数の重ねられた構築層１１６から３次元構成要素１０６を形成するためのエネルギービーム１１４を放出する。分かりやすくするために、図１では、粉末床１０８の部分が省略されている。積層造形システム１００は、任意の３次元構成要素を製造するために使用される。例示的な実施形態では、３次元構成要素１０６は航空機構成要素である。
【００２３】
また、例示的な実施形態では、エネルギー源１１２はレーザ装置である。例えば、いくつかの実施形態では、エネルギー源１１２は、ファイバレーザ装置またはダイオードレーザ装置である。代替的な実施形態では、積層造形システム１００は、積層造形システム１００が本明細書に記載のように動作することを可能にする任意のエネルギー源１１２を含む。例えば、いくつかの実施形態では、積層造形システム１００は、限定するものではないが、紫外線レーザ、二酸化炭素（ＣＯ２）レーザなどのガスレーザ、光源、および電子ビーム生成器を含む。さらなる実施形態では、積層造形システム１００は、同様の電力または異なる電力を有する２つ以上のエネルギー源１１２を含む。
【００２４】
さらに、例示的な実施形態では、微粒子構築材料１１０は金属粉末である。より具体的には、微粒子構築材料１１０は、約１０から１００ミクロンの範囲内の平均粒子サイズを有するガスアトマイズ金属粉末（例えば、コバルト、鉄、アルミニウム、チタン、および／またはニッケル合金）である。代替実施形態では、粉末床１０８は、積層造形システム１００が本明細書に記載されるように動作することを可能にする任意の微粒子構築材料１１０を含む。
【００２５】
さらに、例示的な実施形態では、積層造形システム１００は、コーティングまたは位置決め装置１２４、撮像装置１２６、および固結装置１２８としても知られている構築材料ディスペンサおよび分配装置を含む。コーティング装置１２４は、積層造形装置１０２の動作中に構成要素１０６の表面などの表面上に微粒子構築材料１１０の薄層をもたらすよう構成される。撮像装置１２６は、コーティング装置１２４に結合され、各構築層１１６の可視波長データ画像およびその結果として得られる３次元構成要素１０６の表面を記録および／または保存するように構成される。
【００２６】
また、例示的な実施形態では、積層造形装置１０２は、粉末床１０８の部分を固結するための固結装置１２８を含む。固結には、例えば、限定はしないが、微粒子構築材料１１０を組み合わせ、一体化し、融合し、結合し、および／または一体化することが含まれる。いくつかの実施形態では、固結装置１２８は、例えば、限定するものではないが、微粒子構築材料１１０を組み合わせ、一体化し、融合し、結合し、および／または一体化するための電磁放射源を含む。例示的な実施形態では、固結装置１２８は、１つまたは複数のガルバノメータ光学スキャナ１３０ならびに／もしくは１つまたは複数の電動ミラー、レンズ、および／または他の光学装置を含む。固結装置１２８は、粉末床１０８の選択部分にわたってエネルギービーム１１４を走査するよう構成される。代替実施形態では、積層造形システム１００は、本明細書に記載するように積層造形システム１００を動作させることを可能にする任意の固結装置１２８を含む。
【００２７】
例示的な実施形態では、固結装置１２８、エネルギー源１１２、撮像装置１２６、およびコーティング装置１２４は、コントローラ１３２と通信して結合される。また、例示的な実施形態では、コントローラ１３２は、コンピューティングデバイス１３４と通信して結合される。代替実施形態では、コントローラ１３２は、本明細書に記載されているように積層造形システム１００を動作させることができる任意の構成要素と通信して結合される。
【００２８】
動作中、積層造形システム１００は、層毎の製造プロセスによって３次元構成要素１０６を製造する。より具体的には、３次元構成要素１０６は、３次元構成要素１０６の３次元形状の電子表現を含むモデルから製造される。例えば、電子表現は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ファイルまたは同様のファイルとして生成される。代替実施形態では、電子表現は、積層造形システム１００が本明細書で説明されるように動作することを可能にする任意の電子表現である。
【００２９】
例示的な実施形態では、構築ファイル（複数可）は、電子表現に基づいて生成される。いくつかの実施形態では、構築ファイルは、少なくとも１つの生成関数、少なくとも１つの関数パラメータ、および少なくとも１つのシード値を含む。動作中、少なくとも１つの生成関数、少なくとも１つの関数パラメータ、および少なくとも１つのシード値を使用して、３次元形状を表す曲線が生成される。少なくとも１つのシード値は、少なくとも１つの生成関数および／または少なくとも１つの関数パラメータとは別に提供される。例えば、いくつかの実施形態では、少なくとも１つの生成関数がコントローラ１３２に格納され、少なくとも１つのシード値がコントローラ１３２に提供される。少なくとも１つのシード値は、構築ファイルを完成させ、３次元構成要素１０６の曲線を生成するために、コントローラ１３２上の少なくとも１つの生成関数および、必要に応じて、少なくとも１つの関数パラメータと組み合わされる。さらなる実施形態では、少なくとも１つの生成関数および／または少なくとも１つの関数パラメータに、少なくとも１つのシード値が提供される。いくつかの実施形態では、曲線は、少なくとも１つの非直線区分を含む。結果的に、積層造形システム１００は、３次元構成要素１０６の曲線部分を近似するためにベクトルまたは直線区分を利用する少なくともいくつかの既知のシステムよりも複雑な形状および曲線を含む３次元構成要素１０６をより正確に生成することができる。さらに、積層造形システム１００は、構築ファイルが少なくともいくつかの既知のシステムで使用されるファイルよりもデータ集約が少ないので、製造時間を短縮する。
【００３０】
いくつかの実施形態では、構築ファイルは、３次元構成要素１０６の異なる部分を表す複数の関数を含む。例えば、いくつかの実施形態では、構築ファイルは、各構築層１１６のための少なくとも１つの関数を含む層毎のフォーマットを有する。層毎のフォーマットの場合、３次元構成要素１０６の形状は、各構築層１１６の形状が、その特定の構築層１１６の位置で３次元構成要素１０６を通る断面の輪郭であるように、所望の厚さの２次元構築層１１６のスタックにスライスされる。例示的な実施形態では、１つまたは複数の関数により、コントローラ１３２は、３次元構成要素１０６全体の構築ファイルを一度に格納および処理することができる。さらに、構築ファイルは、コントローラ１３２が、積層造形システム１００の動作中に３次元構成要素１０６の異なる部分を比較することを可能にする。代替実施形態では、積層造形システム１００は、積層造形システム１００が本明細書に記載のように動作することを可能にする任意の構築ファイルを使用する。例えば、いくつかの実施形態では、構築ファイルは、限定するものではないが、Ｂスプライン曲線、ヒルベルト曲線、格子、および単位セルのうちの少なくとも１つを生成するための少なくとも１つの関数を含む。
【００３１】
いくつかの実施形態では、構築ファイルは、構築ファイルの１つまたは複数の関数の暗号化を可能にする暗号化キーを含む。構築ファイルがコントローラ１３２および／またはコンピューティングデバイス１３４にロードされると、コントローラ１３２および／またはコンピューティングデバイス１３４が暗号化キーを読み取り、構築ファイルが復号化される。代替実施形態では、積層造形システム１００は、積層造形システム１００が本明細書に記載のように動作することを可能にする任意の暗号化ファイルを使用する。
【００３２】
例示的な実施形態では、積層造形システム１００は、最終構成要素の先行モデルとして既存の物品を使用せず、本プロセスは、粉末状の微粒子構築材料１１０などの構成可能な形態の原料から３次元構成要素１０６を生成する。例えば、いくつかの実施形態では、鋼合金材料は、鋼合金粉末を用いて追加的に製造される。代替実施形態では、積層造形システム１００は、積層造形システム１００を本明細書に記載のように動作させることができる任意の材料から３次元構成要素１０６を生成する。
【００３３】
積層造形プロセスおよびシステムには、例えば、これらに限定するものではないが、液槽光重合、粉末床溶融、バインダー噴射、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が含まれる。これらのプロセスおよびシステムには、例えば、これらに限定するものではないが、ＳＬＡ−ステレオリソグラフィー装置、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−ダイレクト金属レーザ焼結、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−スムース曲率印刷、ＭＪＭ−マルチジェットモデリングプロジェット、ＬＯＭ−薄膜積層法、ＳＤＬ−選択的積層薄膜法、ＵＡＭ−超音波積層造形法、ＦＦＦ−熱溶解積層法、ＦＤＭ−熱溶解積層法、ＬＭＤ−レーザ金属堆積法、ＬＥＮＳ−レーザ直接積層法、ＤＭＤ−指向性エネルギー堆積法、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み合わせを含む。これらのプロセスおよびシステムは、例えば、限定するものではないが、電磁放射、加熱、焼結、溶融、硬化、結合、固結、プレス、埋め込み、およびこれらの組み合わせのすべての形態を使用することができる。
【００３４】
積層造形プロセスおよびシステムは、例えば、これらに限定するものではないが、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使用する。これらの材料は、これらに限定するものではないが、液体、固体、粉末、シート、箔、テープ、フィラメント、液体、スラリー、ワイヤ、霧状、ペースト、およびこれらの形態の組み合わせを含む、所与の金属ならびにプロセスまたはシステムに適切な様々な形態で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。
【００３５】
本明細書で使用される場合、「構築パラメータ」という用語は、積層造形システム１００内のエネルギー源１１２の出力、エネルギー源１１２の固結速度、エネルギー源１１２のラスタ出力、エネルギー源１１２のラスタ固結速度、エネルギー源１１２のラスタツール経路、およびエネルギー源１１２の輪郭出力などの積層造形システム１００の動作状況を定義するために使用される特性に関する。いくつかの実施形態では、構築パラメータは、最初にユーザによってコンピューティングデバイス１３４に入力される。構築パラメータは、積層造形システム１００の所与の動作状態を表す。
【００３６】
本明細書で使用される場合、「関数パラメータ」という用語は、関数の定数の入力値を指す。いくつかの実施形態では、関数パラメータのセットが、生成関数とは別にコントローラ１３２に送られる。さらなる実施形態では、関数パラメータのセットがコントローラ１３２に格納され、関数パラメータの少なくとも１つのセットが１つまたは複数の曲線に対して選択される。したがって、関数パラメータは、関数が複数の異なる曲線を表し、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。
【００３７】
本明細書で使用される場合、「シード値」という用語は、関数の変数の入力値を指す。例示的な実施形態では、生成関数および関数パラメータとは別に、シード値のセットが提供される。シード値は、構成要素の特定の曲線に基づいて決定される。構築ファイルは関数および関数パラメータを含むので、曲線を生成するために必要なシード値のセットは、曲線を近似するために少なくともいくつかの既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少なくなる。代替実施形態では、構築ファイルは、積層造形システム１００が本明細書で説明するよう動作することを可能にする任意の値を含む。
【００３８】
積層造形システム１００の動作中、コーティング装置１２４は、構築プラットフォーム１０４に隣接して配置される。コーティング装置１２４は、粉末床１０８を横切って横方向に延び、再コートプロセス中に長手方向に並進する。コーティング装置１２４が長手方向に沿って移動するにつれて、コーティング装置１２４は、構築プラットフォーム１０４上に微粒子構築材料１１０の層を堆積および分配し、構築層１１６を形成する。構築層１１６を形成した後、エネルギー源１１２は、エネルギービーム１１４を固結装置１２８に通して、エネルギービーム１１４を走査経路に沿って構築層１１６の選択部分に向ける。例えば、固結装置１２８のガルバノメータ１３０は、エネルギービーム１１４を構築層１１６の選択部分に導き、３次元構成要素１０６の新しい部分を形成する。次いで、このプロセスは、複数の構築層１１６に対して繰り返され、３次元構成要素１０６を形成する。粉末床１０８に沿って移動するコーティング装置１２４と関連して、撮像装置１２６は、各構築層１１６の可視波長データ画像および結果的に得られる３次元構成要素１０６の表面を記録および／または格納するために使用される。次に、生成された画像は、電子コンピュータの構築ファイルと比較され、製造プロセスを検証する。
【００３９】
例示的な実施形態では、構築プラットフォーム１０４、エネルギー源１１２、コーティング装置１２４、撮像装置１２６、および固結装置１２８は、コントローラ１３２によって動作可能に制御される。コントローラ１３２は、積層造形システム１００を本明細書で説明するように動作させることを可能にする任意のコントローラである。例示的な実施形態では、コントローラ１３２は、コンピューティングデバイス１３４に動作可能に結合される。いくつかの実施形態では、コントローラ１３２は、少なくとも１つのプロセッサおよび少なくとも１つのメモリ装置を含むコンピュータシステムである。
【００４０】
また、例示的な実施形態では、コンピューティングデバイス１３４は、少なくとも１つのメモリ装置１４４と、メモリ装置１４４に結合された少なくとも１つのプロセッサ１４６とを含む。いくつかの実施形態において、プロセッサ１４６は、限定するものではないが、マルチコア構成などの１つまたは複数の処理装置を含む。例示的な実施形態では、プロセッサ１４６は、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含む。いくつかの実施形態では、実行可能命令は、メモリ装置１４４に格納される。例えば、いくつかの実施形態において、プロセッサ１４６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１４４に提供することによってプログラムされる。例示的な実施形態では、メモリ装置１４４は、実行可能命令または他のデータなどの情報の格納および取り出しを可能にする１つまたは複数の装置を含む。いくつかの実施形態では、メモリ装置１４４は、これに限られるわけではないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ、スタティックＲＡＭ、ソリッドステートディスク、ハードディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラマブルＲＯＭ、電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭ、または不揮発性ＲＡＭメモリなど、１つまたは複数のコンピュータにとって読み取り可能な媒体を含む。代替実施形態では、積層造形システム１００は、積層造形システム１００を本明細書に記載するように動作させることを可能にする任意のコンピューティングデバイス１３４を含む。
【００４１】
さらに、いくつかの実施形態では、メモリ装置１４４は、固結装置１２８を導くために使用される構築ファイルおよび撮像装置１２６によって生成された画像などのデータを格納するよう構成される。代替実施形態では、メモリ装置１４４は、積層造形システム１００が本明細書で説明するよう動作することを可能にする任意のデータを格納する。いくつかの実施形態では、プロセッサ１４６は、データの経過時間に基づいてメモリ装置１４４からデータを除去または「パージ」する。例えば、プロセッサ１４６は、後の時点または事象に関連する以前に記録および格納されたデータを上書きすることができる。さらなる実施形態では、プロセッサ１４６は、所定の時間間隔を超えるデータを除去する。さらに、メモリ装置１４４は、これに限られるわけではないが、積層造形システム１００によって製作される３次元構成要素１０６の構築パラメータおよび形状状態の監視および測定を容易にするための充分なデータ、アルゴリズム、およびコマンドを含む。
【００４２】
さらに、例示的な実施形態において、コンピューティングデバイス１３４は、プロセッサ１４６に結合した提示インターフェース１４８を含む。提示インターフェース１４８は、撮像装置１２６によって生成された画像などの情報をユーザに提示する。一実施形態では、提示インターフェース１４８は、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、または「電子インク」ディスプレイなどの表示装置（図示せず）に接続されたディスプレイアダプタ（図示せず）を含む。いくつかの実施形態では、提示インターフェース１４８は、１つまたは複数の表示装置を含む。いくつかの実施形態において、提示インターフェース１４８は、これに限られるわけではないが、オーディオアダプタまたはスピーカ（図示せず）などのオーディオ出力装置（図示せず）を含む。
【００４３】
また、例示的な実施形態において、コンピューティングデバイス１３４は、ユーザ入力インターフェース１５０を含む。例示的な実施形態において、ユーザ入力インターフェース１５０は、プロセッサ１４６に結合され、ユーザから入力を受け取る。いくつかの実施形態において、ユーザ入力インターフェース１５０は、例えば、これらに限られるわけではないが、キーボード、ポインティングデバイス、マウス、スタイラス、これらに限られるわけではないがタッチパッドまたはタッチスクリーンなどの接触感知パネル、ならびに／あるいはこれに限られるわけではないがマイクロフォンなどのオーディオ入力インターフェースを含む。さらなる実施形態において、タッチスクリーンなどの単一の構成要素が、提示インターフェース１４８の表示装置およびユーザ入力インターフェース１５０の両方として機能する。
【００４４】
さらに、例示的な実施形態において、通信インターフェース１５２が、プロセッサ１４６に結合され、コントローラ１３２などの１つまたは複数の他の装置に通信可能に結合され、入力チャネルとして機能しながらそのような装置に関する入力および出力動作を実行するよう構成される。例えば、いくつかの実施形態において、通信インターフェース１５２は、これらに限られるわけではないが、有線ネットワークアダプタ、無線ネットワークアダプタ、移動体通信アダプタ、シリアル通信アダプタ、またはパラレル通信アダプタを含む。通信インターフェース１５２は、１つまたは複数の遠方の装置からデータ信号を受信し、および／または１つまたは複数の遠方の装置へとデータ信号を送信する。
【００４５】
提示インターフェース１４８および通信インターフェース１５２の両方は、ユーザまたはプロセッサ１４６への情報の提供など、本明細書に記載の方法における使用に適した情報の提供を可能にする。したがって、提示インターフェース１４８および通信インターフェース１５２を出力装置と称する。同様に、ユーザ入力インターフェース１５０および通信インターフェース１５２は、本明細書に記載の方法における使用に適した情報を受信することができ、入力装置と呼ばれる。
【００４６】
図２は、（図１に示す）積層造形システム１００の固結装置１２８のセットポイント１５４の概略図である。セットポイント１５４は、関数、少なくとも１つの関数パラメータ、および少なくとも１つのシード値を使用して生成された曲線１５６に沿って配置される。曲線１５６は、非直線区分１５８を含む。例示的な実施形態では、非直線区分１５８は丸みを帯びており、凹凸形状を有する。代替実施形態では、曲線１５６は、（図１に示す）積層造形システム１００が本明細書に記載されるように動作することを可能にする任意の形状を有する。
【００４７】
いくつかの実施形態では、曲線１５６は、電子モデルに対応する。特に、いくつかの実施形態では、コントローラ１３２は、電子モデルを曲線１５６に直接変換する。結果的に、曲線１５６は、固結装置１２８（図１に示す）が３次元構成要素１０６（図１に示す）を正確に形成することを可能にする。さらに、曲線１５６は、曲線に近似する直線区分の間のノードでの方向の変化による遅延などの遅延を低減する。代替実施形態では、セットポイント１５４は、（図１に示す）積層造形システム１００が本明細書に記載されるように動作することを可能にする任意の曲線に沿って配置される。
【００４８】
例示的な実施形態では、セットポイント１５４は、距離１６０だけ離間しているので、セットポイント１５４は、固結装置１２８の一連のステップを形成する。いくつかの実施形態では、距離１６０は、固結装置１２８（図１に示す）の解像度によって決定される。コントローラ１３２は、セットポイント１５４が、曲線を近似する直線区分に沿ってではなく曲線１５６に沿って直接配置されるので、固結装置１２８（図１に示す）の最大解像度で３次元構成要素１０６（図１に示す）を生成することを可能にする。最大解像度は、コントローラ１３２の距離制限または時間制限によって決定される。したがって、いくつかの実施形態では、セットポイント１５４の間の時間は、固結装置１２８（図１に示す）の解像度によって決定される。代替実施形態では、固結装置１２８は、（図１に示す）積層造形システム１００が本明細書に記載されるように動作することを可能にする任意の解像度を有する。
【００４９】
図３は、積層造形システム１００（図１に示す）を使用して構成要素１０６（図１に示す）を製造する例示的な方法２００のフローチャートである。図１および図２を参照すると、方法２００は、一般に、関数、シード値、および関数パラメータを含む構築ファイルを提供するステップ２０２を含む。関数は、積層造形システム１００が本明細書で説明されるように動作することを可能にする任意の方法で提供される（２０２）。例えば、いくつかの実施形態では、提供するステップ２０２は、データベースに格納された関数からモデルの部分に対応する１つまたは複数の関数を選択することを含む。いくつかの実施形態では、データベースは、複数の３次元構成要素１０６に適用可能な曲線に関連する関数を含む。したがって、いくつかの実施形態では、生成関数が複数の構成要素１０６に使用され、関数パラメータおよび／またはシード値が各構成要素１０６に提供される。さらなる実施形態では、少なくとも１つの関数が特定の３次元構成要素１０６用にカスタマイズされる。代替実施形態では、積層造形システム１００は、積層造形システム１００が本明細書に記載のように動作することを可能にする任意の関数を使用する。
【００５０】
いくつかの実施形態では、関数はプログラムコードで実施される。プログラムコードは、コントローラが固結装置に指示することを可能にするコンピュータ可読命令を含む。いくつかの実施形態では、プログラムコードは、特定の構成要素に相関するように書かれる。さらなる実施形態では、プログラムコードは、複数の構成要素に使用される。
【００５１】
また、いくつかの実施形態では、構築ファイルおよび関数は、信号を使用してコントローラ１３２に送信される。さらなる実施形態では、構築ファイルの少なくとも一部が、コントローラ１３２に生成および／または格納される。代替実施形態では、構築ファイルは、積層造形システム１００が本明細書で説明するよう動作することを可能にする任意の方式で提供される。
【００５２】
さらに、例示的な実施形態では、方法２００は、３次元構成要素１０６のモデルに対応する曲線を生成するステップ２０４を含む。曲線は、少なくとも１つの関数、少なくとも１つのシード値、および少なくとも１つの関数パラメータを使用して定義される。
【００５３】
さらに、例示的な実施形態では、方法２００は、材料１１０を表面上に堆積または配置するステップ２０６を含む。いくつかの実施形態では、材料１１０は、層毎の構築プロセスにおいて連続する構築層１１６上に堆積され、重ね合わされた構築層１１６が、３次元構成要素１０６を形成する。代替実施形態では、材料１１０は、積層造形システム１００が本明細書で説明するよう動作することを可能にする任意の方式で堆積される。
【００５４】
また、いくつかの実施形態では、方法２００は、関数によって定義された曲線に沿って固結装置１２８のセットポイント１５４（図２に示す）を決定するステップ２０８を含む。例示的な実施形態では、固結装置１２８の各セットポイント１５４は、曲線の真上にある。結果的に、積層造形システム１００は、固結装置１２８が３次元構成要素１０６のモデルに直接対応する曲線に沿って方向付けられるので、固結装置１２８のフル解像度を利用することができる。さらに、方法２００は、積層造形システム１００が曲線を近似するために直線区分を必要としないので、３次元構成要素１０６を生成する際のエラーを低減する。いくつかの実施形態では、固結装置１２８の実際の位置がセットポイント１５４と比較される。
【００５５】
さらに、例示的な実施形態では、方法２００は、走査経路に沿って材料１１０を固結するために、固結装置１２８を動作させるステップ２１０を含む。具体的には、コントローラ１３２は、構築ファイルの関数によって定義される曲線に沿って固結装置１２８を導く。コントローラが曲線に沿って導かれると、固結装置１２８は、材料１１０を走査経路に沿って固結して構築層１１６を形成する。代替実施形態では、積層造形システム１００は、本明細書に記載するように積層造形システム１００を動作させることを可能にする任意の方式で材料１１０を固結する。
【００５６】
図４は、関数、関数パラメータのセット、およびシード値のセットを使用して生成する例示的な曲線３００の図である。例示的な実施形態では、曲線３００はＢ−スプライン曲線であり、非直線部分３０２を含む。代替実施形態では、積層造形システム１００（図１に示す）は、積層造形システム１００を本明細書に記載するように動作させることを可能にする任意の曲線３００を生成する。
【００５７】
いくつかの実施形態では、この関数は、例えば、以下のプログラムコードに含まれ、
／／Ｂ−スプライン曲線を生成
ｊｕｍｐ＿ａｂｓ（ｘ０，ｙ０）；
ｂｓｐｌｉｎｅ＿ａｂｓ（５，ｘ１，ｙ１，ｘ２，ｙ２，ｘ３，ｙ３，ｘ４，ｙ４，ｘ５，ｙ５）；
ここで、ｘとｙは変数である。
【００５８】
例示的な実施形態では、曲線３００は、ｘ変数およびｙ変数の少なくとも１つに対して値を入力することによって生成される。したがって、曲線３００は、座標および／またはベクトルのリストによって定義される同様の曲線よりも生成するデータが少なくて済む。結果的に、このような関数を含む構築ファイルは、座標データの包括的なリストを含む電子ファイルよりも小さいサイズの電子ファイルから複雑な曲線を生成することを可能にする。
【００５９】
図５は、関数および異なる入力を使用して生成する例示的な曲線４００、４０２の図である。例示的な実施形態では、曲線４００および４０２はヒルベルト曲線である。代替実施形態では、この関数は、（図１に示す）積層造形システム１００が本明細書に記載されるように動作することを可能にする任意の曲線４００、４０２を定義する。
【００６０】
いくつかの実施形態では、この関数は、例えば、以下のプログラムコードに含まれ、
ｄｅｆ：Ｈｉｌｂｅｒｔ（ｘ０，ｙ０，ｘｉ，ｙｉ，ｙｊ，Ｚ，ｎ，ｐｉｘＳｃａｌｅＸ＝４００，ｐｉｘＳｃａｌｅＹ＝４００）：
ｉｆ  ｎ＜＝０：
Ｘ＝（ｘ０＋（ｘｉ＋ｙｉ）／２）＊ｐｉｘＳｃａｌｅＸ−ｐｉｘＳｃａｌｅＸ／２
Ｙ＝（ｙ０＋（ｘｊ＋ｙｊ）／２）＊ｐｉｘＳｃａｌｅＹ−ｐｉｘＳｃａｌｅＹ／２
Ｔｕｒｔｌｅ．ｓｅｔｐｏｓ（ｒｏｕｎｄ（ｘ），ｒｏｕｎｄ（Ｙ））
Ｅｌｓｅ：
Ｈｉｌｂｅｒｔ（ｘ０，ｙ０，ｙｉ／２，ｙｊ／２，ｘｉ／２，ｘｊ／２，Ｚ，ｎ−１，ｐｉｘＳｃａｌｅＸ，ｐｉｘＳｃａｌｅＹ）
Ｈｉｌｂｅｒｔ（ｘ０＋ｘｉ／２，ｙ０＋ｘｊ／２，ｘｉ／２，ｘｊ／２，ｙｉ／２，ｙｊ／２，Ｚ，ｎ−１，ｐｉｘＳｃａｌｅＸ，ｐｉｘＳｃａｌｅＹ）
Ｈｉｌｂｅｒｔ（ｘ０＋ｘｉ／２＋ｙｉ／２，ｙ０＋ｘｊ／２＋ｙｊ／２，ｘｉ／２，ｘｊ／２，ｙｉ／２，ｙｊ／２，Ｚ，ｎ−１，ｐｉｘＳｃａｌｅＸ，ｐｉｘＳｃａｌｅＹ）
Ｈｉｌｂｅｒｔ（ｘ０＋ｘｉ／２＋ｙｉ，ｙ０＋ｘｊ／２＋ｙｊ，−ｙｉ／２，−ｙｊ／２，−ｘｉ／２，−ｘｊ／２，Ｚ，ｎ−１，ｐｉｘＳｃａｌｅＸ，ｐｉｘＳｃａｌｅＹ）
ここで、ｘ０、ｙ０、ｘｉ、ｙｉ、ｙｊ、Ｚ、およびｎは変数である。例示的な実施形態では、本プログラムコードは再帰関数である。この関数は、異なる変数を入力することによって異なる曲線の生成を可能にする。例えば、曲線４００、４０２の寸法および間隔は、入力変数を変更することによって変更される。
【００６１】
動作中に、プログラムコードを実行させて曲線４００、４０２を生成させるための呼び出しが入力される。プログラムコードに対する呼び出しの例としては、
Ｈｉｌｂｅｒｔ（ｓｔａｒｔＸ，ｓｔａｒｔＹ，１．０，０．０，０．０，１．０，０．０１，ｎＤｉｍｅｎｓｉｏｎｓ，ｓｉｚｅＭｏｄｅ１Ｘ，ｓｉｚｅＭｏｄｅ１Ｙ）
があり、ここで、ｓｔａｒｔＸ、ｓｔａｒｔＹ、１．０、０．０、０．０、１．０、０．０１、ｎＤｉｍｅｎｓｉｏｎｓ、ｓｉｚｅＭｏｄｅ１Ｘ、およびｓｉｚｅＭｏｄｅ１Ｙは、入力変数である。
【００６２】
例示的な実施形態では、ｎＤｉｍｅｎｓｉｏｎｓ変数に対して異なる値を関数に入力することによって曲線４００および４０２が生成される。いくつかの実施形態では、曲線４００および４０２とは異なる曲線を生成するために、変数のいずれかが変更される。したがって、関数は、一連の座標データを変更する代わりに関数の１つまたは複数の値を変更することによって曲線がカスタマイズされるため、構築ファイルの変更を単純にすることができる。代替実施形態では、（図１に示す）積層造形システム１００が本明細書に記載されるように動作することを可能にする任意の変数に対して任意の値がもたらされる。例えば、いくつかの実施形態では、関数および関数パラメータは単位セルを提供する。さらなる実施形態では、関数の少なくとも１つの変数を変更して、所望の数の単位セルを含む曲線を提供する。本明細書で使用される場合、「単位セル」という用語は、反復パターンの反復単位を指す。
【００６３】
上記の実施形態は、積層造形プロセスを使用して構成要素を製造するためのシステムおよび方法を提供する。構成要素は、関数を含む構築ファイルを使用して製造される。関数、少なくとも１つの関数パラメータ、および少なくとも１つのシード値を使用して曲線が生成される。いくつかの実施形態では、曲線は、少なくとも１つの非直線部分を含む。したがって、構築ファイルは、少なくともいくつかの既知のシステムと比較してデータを転送し処理する時間を短縮する。さらに、構築ファイルは、コントローラが、関数、少なくとも１つの関数パラメータ、および少なくとも１つのシード値を使用して生成された曲線に沿って固結装置を導くため、積層造形システムが、高精度でエラーの少ない構成要素を製造することを可能にする。
【００６４】
本明細書に記載のシステムおよび方法の例示的な技術的効果は、（ａ）３次元構成要素を生成する際に使用される電子ファイルの処理時間および／または転送時間を短縮すること、（ｂ）積層造形システムを使用して３次元構成要素を組み立てるためのコストを低減すること、（ｃ）３次元構成要素が生成される精度を高めること、および（ｄ）積層造形システムとモデリングソフトウェアとの整合性を高めること、の少なくとも１つを含む。
【００６５】
積層造形のためのシステムおよび方法の例示的な実施形態が、上記で詳細に説明される。本方法およびシステムは、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、システムの構成要素および／または方法のステップは、本明細書に記載した他の構成要素および／またはステップから独立に、かつ別個に利用することができる。例えば、本方法は、他のシステムと組み合わせて使用することもでき、本明細書に記載した積層造形システムのみで実施することに限定されない。むしろ、例示的な実施形態は、他の多くの用途と関連して実現および利用することができる。
【００６６】
本開示の様々な実施形態の具体的な特徴がいくつかの図面には示されており、他の図面には示されていないが、これは単に便宜上のものである。本開示の実施形態の原理によれば、図面の任意の特徴は、他の任意の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または請求することができる。
【００６７】
いくつかの実施形態は、１つまたは複数の電子装置またはコンピューティング装置の使用を含む。このような装置は、典型的には、汎用中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理回路（ＰＬＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号処理（ＤＳＰ）装置などのプロセッサ、処理装置、もしくはコントローラ、および／または本明細書に記載した機能を実行することができる他の任意の回路もしくは処理装置を含む。本明細書に記載した方法は、これらに限らないが、記憶装置および／またはメモリ装置を含むコンピュータ可読媒体で具現化された実行可能命令として符号化することができる。このような命令は、処理装置によって実行された場合に、本明細書に記載する方法の少なくとも一部を処理装置に実行させる。上記の例は例示的なものにすぎず、したがって、プロセッサおよび処理装置という用語の定義および／または意味を決して限定するものではない。
【００６８】
この明細書は、本開示の実施形態を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本開示の実施形態を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本明細書に記載した実施形態の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。
［実施態様１］
積層造形システム（１００）を使用して構成要素を製造する方法であって、前記方法は、
前記積層造形システム（１００）のコントローラ（１３２）に構築ファイルを提供するステップであって、前記構築ファイルが、少なくとも１つの生成関数、少なくとも１つのシード値、および少なくとも１つの関数パラメータを含む、ステップと、
前記少なくとも１つの生成関数、前記少なくとも１つのシード値、および前記少なくとも１つの関数パラメータに基づいて前記構成要素に対応する曲線（１５６）を生成するステップと、
表面上に材料を配置するステップと、
前記コントローラ（１３２）を使用して、前記積層造形システム（１００）の固結装置（１２８）のための複数のセットポイント（１５４）を決定するステップであって、前記複数のセットポイント（１５４）が前記曲線（１５６）に沿って配置される、ステップと、
前記固結装置（１２８）を動作させて前記材料を固結するステップと、
を備える、方法。
［実施態様２］
前記コントローラ（１３２）によって決定された前記複数のセットポイント（１５４）が、前記曲線（１５６）の非直線部分に沿って配置される、実施態様１に記載の方法。
［実施態様３］
前記積層造形システム（１００）のコントローラ（１３２）に構築ファイルを提供するステップが、前記少なくとも１つの生成関数を含むプログラムコードを提供するステップを備え、前記プログラムコードの少なくとも一部が前記構成要素に対してカスタマイズされる、実施態様１に記載の方法。
［実施態様４］
前記少なくとも１つの生成関数をデータベースから選択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５］
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、および単位セルのうちの少なくとも１つを定義する、実施態様１に記載の方法。
［実施態様６］
前記固結装置（１２８）の実際の位置を決定し、前記実際の位置を前記複数のセットポイント（１５４）と比較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７］
前記構成要素に対する前記構築ファイルを前記コントローラ（１３２）に送信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８］
前記少なくとも１つの生成関数は、前記構成要素の第１の部分に関する第１の生成関数と、前記構成要素の第２の部分に関する第２の生成関数とを含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様９］
前記第１の生成関数が、前記構成要素の第１の層を形成するために使用され、前記第２の生成関数が、前記構成要素の第２の層を形成するために使用される、実施態様８に記載の方法。
［実施態様１０］
前記少なくとも１つの生成関数に対して少なくとも１つのユーザ入力を提供するステップをさらに備え、前記生成関数が、前記少なくとも１つのユーザ入力に基づいて前記曲線（１５６）を定義するよう実行可能である、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１１］
前記少なくとも１つの生成関数が暗号化され、前記方法が、前記生成関数を復号化するために前記構築ファイルのキーを読み取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１２］
構築ファイルを用いて構成要素を製造するための積層造形システム（１００）であって、
前記構築ファイルを受け取るように構成されるコントローラ（１３２）であって、前記構築ファイルが、少なくとも１つの生成関数、少なくとも１つのシード値、および少なくとも１つの関数パラメータを含む、コントローラ（１３２）と、
表面上に材料を位置決めするよう構成される位置決め装置と、
前記コントローラ（１３２）に結合され、前記表面に対して位置決め可能な固結装置（１２８）であって、前記固結装置（１２８）が前記材料を固結するよう構成され、前記コントローラ（１３２）が前記少なくとも１つの生成関数、前記少なくとも１つのシード値、および前記少なくとも１つの関数パラメータによって定義される曲線（１５６）に沿って前記固結装置（１２８）のための複数のセットポイント（１５４）を決定するよう構成される、固結装置（１２８）と、
を備える、積層造形システム（１００）。
［実施態様１３］
前記コントローラ（１３２）によって決定された前記複数のセットポイント（１５４）が、前記曲線（１５６）の非直線部分に沿って配置される、実施態様１２に記載の積層造形システム（１００）。
［実施態様１４］
前記構築ファイルが、前記少なくとも１つの生成関数を含むプログラムコードを含み、前記プログラムコードの少なくとも一部が前記構成要素に対してカスタマイズされる、実施態様１２に記載の積層造形システム（１００）。
［実施態様１５］
複数の生成関数を含むデータベースをさらに備え、前記少なくとも１つの構築ファイル生成関数が、前記データベースからの前記生成関数から選択される、実施態様１２に記載の積層造形システム（１００）。
［実施態様１６］
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、および単位セルのうちの少なくとも１つを定義する、実施態様１２に記載の積層造形システム（１００）。
［実施態様１７］
前記固結装置（１２８）の実際の位置を決定するために画像を提供するよう構成される撮像装置をさらに備え、前記コントローラ（１３２）が、前記実際の位置を前記複数のセットポイント（１５４）と比較するよう構成される、実施態様１２に記載の積層造形システム（１００）。
［実施態様１８］
前記少なくとも１つの生成関数が、構成要素の第１の部分に関する第１の生成関数と、前記構成要素の第２の部分に関する第２の生成関数とを含む、実施態様１２に記載の積層造形システム（１００）。
［実施態様１９］
ユーザ入力インターフェース（１５０）をさらに備え、前記少なくとも１つの生成関数が、少なくとも１つのユーザ入力に基づいて前記曲線（１５６）を定義するよう実行可能である、実施態様１２に記載の積層造形システム（１００）。
［実施態様２０］
前記少なくとも１つの生成関数が暗号化され、前記コントローラ（１３２）が、前記少なくとも１つの生成関数を復号化するために前記構築ファイルのキーを読み取るよう構成される、実施態様１２に記載の積層造形システム（１００）。
【符号の説明】
【００６９】
１００  積層造形システム
１０２  積層造形装置
１０４  構築プラットフォーム
１０６  ３次元構成要素
１０８  粉末床
１１０  微粒子構築材料
１１２  エネルギー源
１１４  エネルギービーム
１１６  ２次元構築層
１２４  コーティング装置、位置決め装置
１２６  撮像装置
１２８  固結装置
１３０  ガルバノメータ、ガルバノメータ光学スキャナ
１３２  コントローラ
１３４  コンピューティングデバイス
１４４  メモリ装置
１４６  プロセッサ
１４８  提示インターフェース
１５０  ユーザ入力インターフェース
１５２  通信インターフェース
１５４  セットポイント
１５６  曲線
１５８  非直線区分
１６０  距離
２０２  ステップ
２０４  ステップ
２０６  ステップ
２０８  ステップ
２１０  ステップ
３０２  非直線部分
４００  曲線
【図１】
2019043130.tif 000003
【図２】
2019043130.tif 000004
【図３】
2019043130.tif 000005
【図４】
2019043130.tif 000006
【図５】
2019043130.tif 000007
【外国語明細書】
2019043130000001.pdf