(57)【要約】【課題】付加製造プロセス中に粉末床へと粉末を供給するシステム、方法、および機器を提供すること。【解決手段】リコータ機器は、粉末タンクと、粉末タンクから粉末床へと粉末を運ぶ粉末分散システムとを含む。リコータ機器は、少なくとも２つの掃引ストリップをさらに含み、粉末分散システムの少なくとも１つの出口は、粉末分散システムの出口が遮蔽されるように、２つの掃引ストリップの間に配置される。【選択図】図３Ａ
2019049050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末タンク（３２７、４２７、５２７）と、
第１の掃引ストリップ（３０７、４０７、５０７）と、
第２の掃引ストリップ（３０６、４０６、５０６）と、
前記タンクから粉末を受ける入口（３２２、４２２、５２２）、ならびに
前記入口（３２２、４２２、５２２）から受けた粉末を供給し、前記第１の掃引ストリップ（３０７、４０７、５０７）と前記第２の掃引ストリップ（３０６、４０６、５０６）の間に配置される出口（３１８、４０４、５４８）、を備える粉末分散システム（３０５、４０５、５０５）とを備える、
粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
【請求項２】
前記粉末分散システム（３０５、４０５、５０５）が、
前記入口（３２２、４２２、５２２）に流体連通した状態のハウジング部（３２１、４２１、５２１）と、
前記ハウジング（３２１、４２１、５２１）の中で軸（３１４、４１４、５１４）の周りを回転可能なローラー（３１０、４１０、５１０）とをさらに備え、前記軸（３１４、４１４、５１４）が、第１の方向に延在し、前記ローラーが、前記入口（３２２、４２２、５２２）から粉末を運ぶように構成される、請求項１記載の粉末を供給する機器。
【請求項３】
前記ローラー（３１０、４１０、５１０）が、テクスチャ付きである、請求項２記載の粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
【請求項４】
前記ローラー（３１０、４１０、５１０）が、前記第１の方向に沿って延在する複数の計量突起部を有する計量ローラーである、請求項１記載の粉末を供給する機器。
【請求項５】
前記ローラーが、出口（３１８、４０４、５４８）および前記ハウジング部（３２１、４２１、５２１）と流体連通した状態の連絡経路を介して、前記出口（３１８、４０４、５４８）へと粉末（３１９、４１９、５１９）を運ぶように構成される、請求項２乃至４のいずれか１項記載の粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
【請求項６】
第１の場所において粉末床（３０２、４０２、５０２）からの前記機器の高さを検出する第１の高さ検出器（３１６、４１６、５１６）をさらに備え、前記出口（３１８、４０４、５４８）において供給される粉末の量が、前記第１の高さ検出器（３１６、４１６、５１６）からの出力に基づいて制御される、
請求項１乃至５のいずれか記載の粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
【請求項７】
前記第１の場所とは異なる第２の場所（３０２、４０２、５０２）において粉末床からの前記機器の高さを検出する第２の高さ検出器（３１７、４１７、５１７）をさらに備え、前記出口（３１８、４０４、５４８）において供給される粉末の量が、前記第１の高さ検出器（３１６、４１６、５１６）および前記第２の高さ検出器（３１７、４１７、５１７）からの出力に基づいて制御される、
請求項６記載の粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
【請求項８】
前記粉末分散システム（３０５、４０５、５０５）が、前記出口（３１８、４０４、５４８）へと粉末を供給するための複数の開口を有する粉末分散部材（４３２、５４５）をさらに備え、粉末が、前記計量ローラーによって前記分散部材へと供給される、請求項４記載の粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
【請求項９】
前記粉末分散部材が、前記粉末分散部材を振動させることができる少なくとも１つの振動部材（４３６、５３６）をさらに備える、請求項８記載の粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
【請求項１０】
前記粉末分散システム（３０５、４０５、５０５）が、流動化チャンバ（５３８）をさらに含み、粉末が、前記計量ローラーによって前記流動化チャンバ（５３８）へと供給され、前記粉末が、流動化ガスによって流動化され、前記流動化された粉末が、前記第１の掃引ストリップ（３０７、４０７、５０７）と前記第２の掃引ストリップ（３０６、４０６、５０６）との間の前記出口（５４８）に提供される、請求項４記載の粉末を供給する機器。
【請求項１１】
前記流動化チャンバ（５３８）が、
流動化ガス入口（５４３）と、
流動化ガス出口（５３９）と、
複数の開口（５４５）ならびに前記出口（５４８）へと粉末を供給するオーバーフロー部（５３７）を有する流動化粉末装置（５３４）とをさらに備え、前記流動化ガスが、前記流動化ガス入口（５４３）から前記複数の開口（５４５）を通って供給され、前記流動化された粉末が、前記オーバーフロー部（５３７）から前記出口（５３９）へとオーバーフローする、請求項１０記載の粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
【請求項１２】
前記流動化粉末装置が、少なくとも１つの振動要素（５３６）をさらに備え、前記振動要素が、前記流動化粉末装置（５３４）を振動させることができる、請求項１１記載の粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
【請求項１３】
前記機器が、付加製造プロセス中に付加製造機械に粉末を提供するように構成される、請求項１乃至１２のいずれか１項記載の機器（３００、４００、５００）。
【請求項１４】
前記機器が、構成要素の前記付加製造中に粉末を提供し、前記機器が、固化される構成要素の少なくとも一部へと粉末を提供し、前記第１の掃引ストリップ（３０７、４０７、５０７）および前記第２の掃引ストリップ（３０６、４０６、５０６）のうちの少なくとも１つと前記構成要素との間の隙間が、１ｍｍ未満である、請求項１３記載の機器（３００、４００、５００）。
【請求項１５】
前記掃引ストリップの高さが、前記融着された領域の第１の部分から粉末を取り除くように調節される、請求項１乃至１４のいずれか１項記載の機器（３００、４００、５００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、たとえば直接溶融レーザマニュファクチャリング（「ＤＭＬＭ」）による付加製造（「ＡＭ」）プロセスを実施するように構成される方法およびシステムに関する。プロセスは、エネルギービームを放射するエネルギー源を利用し、粉末材料の連続的な層を融着させて所望の物体を形成する。より詳細には、本開示は、粉末を分散させてならすリコータブレードを利用する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
付加製造（ＡＭ）技法には、例として、電子ビーム自由造形（ｆｒｅｅｆｏｒｍ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）、レーザメタルデポジション（ＬＭＤ）、レーザワイヤメタルデポジション（ＬＭＤ−ｗ）、ガスメタルアーク溶接、レーザ直接積層法（ＬＥＮＳ）、レーザ焼結（ＳＬＳ）、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、粉末供給指向性エネルギー堆積（ＤＥＤ）、および３次元プリンティング（３ＤＰ）が含まれ得る。一般に、ＡＭプロセスは、除去製造法とは対照的に、１つまたは複数の材料を堆積させて、ネットシェイプまたはニアネットシェイプ（ＮＮＳ）の物体を作るものである。「付加製造」は業界標準用語（ＡＳＴＭ  Ｆ２７９２）であるが、ＡＭは、自由造形、３Ｄプリンティング、ラピッドプロトタイピング／ツーリングなどを含めた種々の名前で知られている種々の製造技法および試作品造形技法を包含する。ＡＭ技法は、多種多様な材料から複雑な構成要素を製作することができる。一般に、自立型の物体は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルから製作され得る。一例として、特定のタイプのＡＭプロセスは、エネルギービーム、たとえば電子ビームまたはレーザビームなどの電磁放射を使用して、粉末材料および／またはワイヤストック（ｗｉｒｅ−ｓｔｏｃｋ）を焼結または溶融し、材料が互いに結合される固体の３次元物体を作り出す。
【０００３】
選択的レーザ焼結、直接レーザ焼結、選択的レーザ溶融、および直接レーザ溶融は、レーザビームを使用して微細な粉末を焼結または溶融することによる３次元（３Ｄ）物体の生産を指すために使用される、一般的な業界用語である。たとえば、米国特許第４，８６３，５３８号および米国特許第５，４６０，７５８号には、従来のレーザ焼結技法が記載されている。より具体的には、焼結は、粉末材料の融点より低い温度で粉末の粒子を融着させる（集塊させる）ことを伴うものであり、一方溶融は、粉末の粒子を完全に溶かして、固体の均質な塊を形成することを伴うものである。レーザ焼結またはレーザ溶融に関連付けられる物理的プロセスは、粉末材料への熱伝達を含み、次いで、粉末材料を焼結または溶融することを含む。電子ビーム溶融（ＥＢＭ）は、集束電子ビームを利用して粉末を溶融する。これらのプロセスは、粉末の層を連続的に溶融して、金属粉末の中に物体を造形するものである。
【０００４】
図１は、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）または直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）用の例示的な従来のシステム１１０の断面を示す概略図である。機器１１０は、レーザ１２０などの光源によって発生されるエネルギービーム１３６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り、１層ずつ（たとえば層Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３であり、これらは説明のためにスケールが拡大されている）、物体、たとえば部品１２２を造形する。エルギービームによって溶融される粉末は、タンク１２６によって供給され、方向１３４に進むリコータアーム１１６を使用して造形プレート１１４の上に均一に広げられて、粉末を水平面１１８に維持し、粉末水平面１１８より上に出ている余分な粉末材料を廃棄容器１２８に取り除く。エネルギービーム１３６は、ガルボスキャナ１３２の制御の下で、造形されている物体の断面である層（たとえば層Ｌ１）を焼結または溶融する。造形プレート１１４は低くされ、粉末の別の層（たとえば層Ｌ２）が造形プレートおよび造形されている物体の上に広げられ、その後、粉末がレーザ１２０によって連続的に溶融／焼結される。溶融／焼結された粉末材料から部品１２２が完全に構築されるまで、プロセスは繰り返される。レーザ１２０は、プロセッサおよびメモリを含むコンピュータシステムによって制御されてもよい。コンピュータシステムは、層ごとに走査パターンを決定し、走査パターンに従って粉末材料を照射するようにレーザ１２０を制御することができる。部品１２２の製作が完了した後、部品１２２に種々の後処理手順が適用される場合がある。後処理手順には、たとえばブローイングもしくはバキューミング、機械加工、研磨、またはメディアブラスティングによる余分な粉末の除去が含まれる。さらに、従来の後処理は、たとえば機械加工により、造形プラットフォーム／基板から部品１２２を取り外すことを含む場合がある。他の後処理手順には、応力除去プロセスが含まれる。追加的に、熱的および化学的な後処理手順を使用して、部品１２２を仕上げてもよい。
【０００５】
上記のＡＭプロセスは、制御プログラムを実行するコンピュータによって制御される。たとえば、機器１１０は、ファームウェアを実行するプロセッサ（たとえばマイクロプロセッサ）、オペレーティングシステム、または機器１１０と操作者の間のインターフェースを提供する他のソフトウェアを含む。コンピュータは、入力として、形成される物体の３次元モデルを受ける。たとえば、３次元モデルは、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）プログラムを使用して生成される。コンピュータは、モデルを分析し、モデルの中の物体ごとにツールパスを提案する。操作者は、出力、速度、間隔などの、走査パターンの種々のパラメータを定義または調節することができるが、一般にツールパスを直接プログラムすることはない。当業者なら、上記のＡＭプロセスのうちのいずれかに適用可能であり得る上記の制御プログラムを完全に理解するはずである。
【０００６】
上記の付加製造技法を使用して、ＡＭプロセスに寄与する任意の材料から構成要素を形成することができる。たとえばポリマー、セラミックスおよび種々のプラスチックは形成可能である。さらに、数ある金属材料または任意の合金の中でもたとえばステンレス鋼、アルミニウム、チタン、Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５、Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８、Ｉｎｃｏｎｅｌ１８８、コバルトクロムなどの材料から、金属の物体が形成され得る。上記の合金には、Ｈａｙｎｅｓ１８８（登録商標）、Ｈａｙｎｅｓ６２５（登録商標）、Ｓｕｐｅｒ  Ａｌｌｏｙ  Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５（商標）、Ｃｈｒｏｎｉｎ（登録商標）６２５、Ａｌｔｅｍｐ（登録商標）６２５、Ｎｉｃｋｅｌｖａｃ（登録商標）６２５、Ｎｉｃｒｏｆｅｒ（登録商標）６０２０、Ｉｎｃｏｎｅｌ１８８という商標をもつ材料、および上記の技法を使用して構成要素を形成するのに魅力的な材料特性をもつ任意の他の材料がさらに含まれ得る。
【０００７】
付加製造された構成要素を作るときに生じる問題の１つに、造形の過程で、リコータアームに取り付けられるリコータブレードが、形成されている物体の表面フィーチャにぶつかる場合があることがある。リコータブレードは、粉末を実質的に均一な層にならすことができるように一般に剛性であるので、リコータブレードが表面フィーチャにぶつかった場合、リコータブレードが損傷するかまたはリコータブレードが表面フィーチャを損傷させる恐れがある。リコータブレードが損傷した場合、ブレードを交換することができるようにＡＭプロセスを止める必要がある可能性があり、これにより著しい動作不能時間が生じる。さらに、物体の表面フィーチャが損傷した場合、その物体は廃棄され、再造形されなければならない可能性がある。時として、ブレードも表面フィーチャも損傷していないが、表面フィーチャが、リコータがそれ以上動くのを止める（すなわちリコータが「引っ掛かる」）場合がある。このように、リコータブレードが損傷する、かつ／または造形表面とリコータブレードの間に接触が起きると、生産効率に著しいロスが生じる恐れがある。したがって、ＡＭプロセス中、造形されている構成要素の表面フィーチャとブレードとの間の接触をより起こしにくいリコーティングシステムおよび機器が求められている。
【０００８】
図２に示すように、図２に図示されるような従来のシステムでは、通常、図２Ａ（前面図）および図２Ｂ（側面図または側面像）に図示されるような固定リコータが使用される。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、従来のリコータ２００は、リコータアーム２０１、リコータブレード２０２、前方クランプ部品２０３および２０４、後方クランプ部品２０５および２０６、ならびにブレード２０２を定位置に保持するねじ２０７および２０８を備える。ブレード２０２の下部は、傾斜部２０９およびベベルフィーチャ２１０を有する。図２Ｃに示すように、従来のリコータが、たとえば表面フィーチャ２１１にぶつかることによって力を受けるとき、リコータアームもリコータブレードも、力から遠ざかるように容易に変位することができず、その結果、少なくとも２つの望ましくない結果のうちの少なくとも１つが起きる恐れがある。図２Ｃの右上に示されるように、リコータブレードが、表面フィーチャ２１１の硬さに比べて十分に剛性でない場合、リコータブレードは、要素２１２によって示されるように、損傷するかまたは壊れる可能性がある。あるいは、図２Ｃの下に示されるように、リコータブレードが、表面フィーチャ２１１の硬さに比べてあまりに剛性である場合、リコータブレードが表面フィーチャ２１１を損傷させるかまたは壊し、損傷した表面フィーチャ２１３になる可能性がある。またこの図は、堆積した粉末のならされた層２１４と、堆積した粉末のならされていない層２１５とを示す。２１３などの損傷した表面フィーチャは、廃棄され再び作られなければならない低品質の部品になり、その結果、時間および資源が大幅にロスされる可能性がある。ここでは図示されていない第３の結果は、表面フィーチャによって及ぼされる力が、何も壊すことなく単にリコータを完全に止める、すなわちリコータが「引っ掛かる」ことである。人間の操作者が造形プロセスを注意深く監視していない場合、この状況は検出されないままになり、機器全体の損傷、および著しい時間のロスの原因になる可能性がある。一般に、操作者は、造形作業に先だってリコータブレードを選択しなければならず、したがってブレードの剛性は、リコーティングプロセス中に起きるあらゆる状況に対して最適ではない可能性がある。したがって、ブレードおよび／または物体の表面フィーチャをより損傷させにくい、かつ／またはリコータブレードの引っ掛かりを起こしにくいリコーティングシステムおよび機器が求められている。
【０００９】
ＡＭプロセス中、問題の大部分は、上記の課題および／または粉末床とリコータブレードの境界面で生じる他の課題に関係する。より大きい部品を形成すると寸法のばらつきがより大きくなり、これは粉末の供給およびリコータブレードと粉末床の境界面に関連付けられるあらゆる問題をさらに悪化させる場合があるので、ＡＭプロセスを使用してより大きい部品が製造されるとき、さらに多くの課題が生じる。したがって、粉末の分散、および粉末床とリコータブレードの境界面のさらなる改善が求められる。さらに、従来のリコータブレードおよび／または粉末分散システムでは、粉末との適合性課題および粉末の粒度分布が問題を生じさせる場合がある。たとえば、従来の機器では、粉末サイズを一定に保つ必要があるので、粉末を調達する費用が増加する。さらに、ＡＭ造形物の解像度を上げるために、これまで従来の粉末リコーティングシステムでは使用できない場合があった、より微細な粉末を使用したいという要望が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１７／００６６１９０号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示は、前述の望ましくない状況を減らす機器に関する。本発明の一実施形態は、エネルギー送出装置と、粉末ディスペンサと、作業表面上を動くことによって作業表面上に粉末の層を提供するように位置決めされる１組のリコータブレードとを備える、粉末から物体を作る機器であって、粉末の層の厚みが、粉末分散部材、および／または作業表面の上の１組のブレードの高さによって決定され、リコータブレードが、作業表面上に粉末の層を提供しながら、ブレード高さが作業表面に対して動くのを可能にするように取り付けられる、機器に関する。
【００１２】
一態様では、機器は、構成要素の付加製造中に粉末を提供し、機器は、固化される構成要素の少なくとも一部へと粉末を提供し、第１の掃引ストリップ（ｓｗｅｅｐ  ｓｔｒｉｐ）および第２の掃引ストリップのうちの少なくとも１つと構成要素との間の隙間は、１ｍｍ未満である。
【００１３】
一態様では、機器は、少なくとも、第１の方向に沿って延在する第１の掃引ストリップと第２の掃引ストリップとを含んでもよい。第１の掃引ストリップは、機器に連結された上部と、上部よりも機器から離れている底部とを含んでもよい。第２の掃引ストリップも、機器に連結された上部と、上部よりも機器から離れている底部とをさらに含んでもよい。掃引ストリップは、第１の掃引ストリップおよび第２の掃引ストリップのうちの一方の底部が、第１の掃引ストリップおよび第２の掃引ストリップのうちの他方よりも機器の下に出るように調節されてもよい。
【００１４】
本開示の一態様では、機器は、少なくとも第１の方向に沿って進み、粉末の層を供給するように構成されてもよい。第１の掃引ストリップが第１の方向において前方掃引ストリップであり、第２の掃引ストリップが第１の方向との関係において後方掃引ストリップであるとき、第１の掃引ストリップの底部は、第２の掃引ストリップよりも機器の下に出るように調整され得る。反対に、進行方向との関係において第２の掃引ストリップが前方掃引ストリップであり、第１の掃引ストリップが後方掃引ストリップであるとき、第２の掃引ストリップの底部は、第１の掃引ストリップよりも機器の下に出るように設定され得る。
【００１５】
本開示の一態様では、ＡＭプロセスにおいて使用される粉末を供給する機器が記載される。機器は、粉末タンク、ならびにＡＭ製造プロセス中に粉末床および／または造形構成要素に近接して配置され得る第１の掃引ストリップおよび第２の掃引ストリップを備える。機器は、タンクから粉末を受ける入口と、入口から受けた粉末を供給する出口とを有する粉末分散システムをさらに含んでもよく、出口は、機器の動作環境（たとえばＡＭ製造作業中に提供される、機器の中の気体の流れ）から粉末をよりよく保護するために、第１の掃引ストリップと第２の掃引ストリップの間に配置される。粉末分散システムは、入口に流体連通した状態のハウジング部と、ハウジングの中で軸の周りを回転可能なローラーとをさらに含んでもよく、軸は、第１の方向に延在し、ローラーは、入口からハウジング部へと粉末を運ぶように構成される。
【００１６】
本開示の上記の態様では、ローラーは、テクスチャ付きでもよく、かつ／または第１の方向に沿って延在する複数の計量突起部を含んでもよい。テクスチャ部および／または計量突起部は、出口およびハウジング部と流体連通した状態の連絡経路を介して、出口へと粉末を運ぶように構成され得る。
【００１７】
本開示の別の態様では、ローラーは、テクスチャ付きでもよく、かつ／または第１の方向に沿って延在する複数の計量突起部を含んでもよい。テクスチャ部および／または計量突起部は、機器の出口へと粉末を供給するための複数の開口を有する粉末分散部材へと粉末を運ぶように構成されてもよい。
【００１８】
本開示の別の態様では、ローラーは、テクスチャ付きでもよく、かつ／または第１の方向に沿って延在する複数の計量突起部を含んでもよい。テクスチャ部および／または計量突起部は、流動化チャンバへと粉末を運ぶように構成されてもよく、流動化チャンバは、流動化ガス入口と、流動化ガス出口と、複数の開口ならびに上記の出口へと粉末を供給するオーバーフロー部を有する流動化粉末装置とを含んでもよい。粉末が上記のローラーによって流動化チャンバへと供給され、流動化ガスが流動化ガス入口から複数の開口を通って供給されるとき、粉末は、オーバーフロー部から第１の掃引ストリップと第２の掃引ストリップの間の出口へとオーバーフローし得る。
【００１９】
上記の態様のそれぞれにおいて、機器は、第１の場所において粉末床からの機器の高さを検出する第１の高さ検出器と、第１の場所とは異なる第２の場所において粉末床からの機器の高さを検出する第２の高さ検出器とをさらに含んでもよい。少なくとも、第１の高さ検出器および第２の高さ検出器の出力に基づき、上記のローラー、粉末分散部材、および／または流動化チャンバのうちの少なくとも１つを使用して、出口を通る粉末の流れが制御される。
【００２０】
添付図面は、本明細書に組み込まれ、その一部をなすものであり、本開示の１つまたは複数の態様例を示し、詳細な説明と共にその原理および実施態様を説明する働きをする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来の付加製造機器の図である。
【図２Ａ】従来の固定リコータの正面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示される従来の固定リコータの側面図である。
【図２Ｃ】硬質の表面フィーチャにぶつかる、従来技術による種々の固定リコータの側面図である。
【図３Ａ】本開示の一態様によるリコータ機器の切欠き側面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示されるリコータ機器と共に使用可能な計量ホイールの斜視図である。
【図４Ａ】本開示の一態様によるリコータ機器の切欠き側面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示されるリコータ機器と共に使用可能な計量ホイールおよび粉末分散スクリーンの斜視図である。
【図５Ａ】本開示の一態様によるリコータ機器の切欠き側面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示されるリコータ機器と共に使用可能な計量ホイールおよび粉末流動化装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
添付の図面に関連して以下に述べられる詳細な説明は、種々の構成の説明を意図するものであり、本明細書に記述されている概念が実施され得る唯一の構成を示す意図はないものとする。
【００２３】
本発明の一態様では、図３Ａに示されるように、リコータ機器３００が、ＡＭ機器に移動可能に取り付けられる。リコータ機器３００は、ＡＭプロセスにおいて使用するための粉末３１９を保持する粉末ホッパー３２７を含む。リコータ機器は、リコータ機器３００の移動がたとえばｘ軸、ｙ軸、および／またはｚ軸に沿って制御され得るように、トラックシステム、および／または軌道システム、および／またはロボットアームに取り付けられてもよい。図３Ａに示されるように、リコータ機器は、ｙ軸に沿って延在してもよく、ｘ軸に対して垂直であり得る方向３０１で、粉末床３０２を横切って動いてもよい。先に述べた記述に説明されているように、または当技術分野において知られている任意の他の方法のように、粉末床３０２は、粉末、および／または１層ずつ造形されている少なくとも部分的に融着および／または焼結された構成要素を含んでもよい。たとえば、本発明は、任意の粉末床付加製造方法および粉末床付加製造システムの機能に組み込まれるかまたは組み合わせられてもよい。以下の特許出願は、こうした付加製造方法および付加製造システム、ならびにその使用法の一例である：
「Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｂｕｉｌｄ  Ｖｏｌｕｍｅ」と題され、代理人整理番号０３７２１６．０００５９を有し、２０１７年１月１３日に出願された米国特許出願第１５／４０６，４６７号、
「Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｃａｎ  Ａｒｅａ」と題され、代理人整理番号０３７２１６．０００６０を有し、２０１７年１月１３日に出願された米国特許出願第１５／４０６，４５４号、
「Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ  Ｇｒｏｗｎ  Ｂｕｉｌｄ  Ｅｎｖｅｌｏｐｅ」と題され、代理人整理番号０３７２１６．０００６１を有し、２０１７年１月１３日に出願された米国特許出願第１５／４０６，４４４号、
「Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｒｅｃｏａｔｅｒ」と題され、代理人整理番号０３７２１６．０００６２を有し、２０１７年１月１３日に出願された米国特許出願第１５／４０６，４６１号、
「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」と題され、代理人整理番号０３７２１６．００１０２を有し、２０１７年５月３１日に出願された米国特許出願第１５／６０９，９６５号、
「Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｃｈｉｎｅ」と題され、代理人整理番号０３７２１６．０００７１を有し、２０１７年１月１３日に出願された米国特許出願第１５／４０６，４７１号、
「Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｃａｎ  Ａｒｅａ」と題され、代理人整理番号０３７２１６．０００６０を有し、２０１７年１月１３日に出願された米国特許出願第１５／４０６，４５４号、
「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ  Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  ａｎｄ  Ｃａｌｉｂｒａｔｅｄ  Ａｄｄｉｔｉｖｅ  ａｎｄ  Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」と題され、代理人整理番号０３７２１６．００１０９を有し、２０１７年５月３１日に出願された米国特許出願第１５／６１０，２１４号、
「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ  Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  Ａｄｄｉｔｉｖｅ  ａｎｄ  Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ｗｉｔｈ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ  ｔｏ  Ｒｅｃｏｖｅｒ  Ｕｎｕｓｅｄ  Ｒａｗ  Ｍａｔｅｒｉａｌ」と題され、代理人整理番号０３７２１６．００１１０を有し、２０１７年５月３１日に出願された米国特許出願第１５／６０９，７４７号。
【００２４】
上記の出願の開示内容は、それらが、本明細書に開示されるものと共に使用され得る粉末床付加製造方法および粉末床付加製造システムの追加的な態様を開示する限りにおいて、本明細書に全体として援用される。
【００２５】
図３Ａに示されるリコータ機器３００は、ｙ軸に沿って延在し、かつたとえばｘ軸でのリコータ機器の寸法より大きいｙ軸に沿った寸法をもつ、枠部３２５を含んでもよい。枠部は、粉末床３０２に分散される粉末３１９を収容するホッパー３２７を含んでもよい。枠部は、ホッパー３２７の中の粉末３１９を事前加熱する加熱器３０８をさらに含んでもよい。枠部３２５は、粉末分散システム３０５も含んでもよい。粉末分散システム３０５は、軸３１４の周りを回転可能であり粉末分散システムによって運ばれている粉末３１９に適当なサイズにされた表面空洞および／または突起部３１２を有する、軸方向に回転可能なテクスチャ付きローラー３１０を備えてもよい。枠部は、円筒形に形作られて回転可能テクスチャ付きローラー３１０の外寸に対応し得る、ハウジング部３２１を含んでもよい。これに応じ、円筒形のハウジング部３２１は、隙間を有してもよく、その結果、回転可能テクスチャ付きローラー３１０と円筒形のハウジング部３２１の間に、粉末３１９を運ぶための、適当なサイズにされた間隙が存在する。回転可能テクスチャ付きローラー３１０は、モータ（たとえばステッピングモータ）に接続され得る。これに応じ、粉末３１９は、通路３２２を通ってローラー３１０に接触し得る。したがって、ローラー３１０がモータによって回転されるとき、粉末は、ローラー３１０の表面に沿って粉末供給出口３１８へと運ばれる。これに応じ、リコータ機器が方向３０１に動くとき、粉末は、粉末床３０２に精密に供給され得る。
【００２６】
前述のように、図３Ａに示されるリコータ機器３００は、あらゆる従来の粉末との適合性という利点を有し得る。さらに、リコータ機器は、通常所望されるよりも粒度分布が広い粉末に適合可能であり得、これは、機器で使用されている粉末のコストを低減するという利点を有する。たとえば、ローラーのテクスチャ、リコータ機器の中での隙間、およびモータの制御は、粒度分布がより広い粉末に適合するように最適化され得る。リコータ機器構成の別の利点は、非常に微細な粉末との適合性である。リコータ機器は、従来のリコータシステムには適合しない場合がある非常に微細なサイズの粉末に適合可能であり得、これは造形されたＡＭ構成要素の解像度を向上させるという利点を有する。たとえば、ローラーのテクスチャ、リコータ機器の中での隙間、およびモータの制御は、微細な粉末に適合するように最適化され得る。
【００２７】
リコータ機器は、後方掃引ストリップ３０６と前方掃引ストリップ３０７とをさらに含んでもよい。掃引ストリップ３０６および３０７は、粉末供給出口３１８が掃引ストリップ３０６と掃引ストリップ３０７の間に配置されるように位置決めされ得る。したがって、掃引ストリップ３０６および３０７は、遮蔽材として機能して、気体の流れが粉末分散プロセスに干渉しないように遮ることができる。掃引ストリップは、リコータ機器３００の高さ（すなわちｚ軸）調節によってｚ軸に沿って調節されてもよく、前方掃引ストリップおよび後方掃引ストリップのそれぞれの個々の調節機構によって、ｚ軸に沿って個別に調節可能でもよい。さらに、前方掃引ストリップ３０７および後方掃引ストリップ３０６のそれぞれの高さは、リコータ機器３００の上記の高さ調節と組み合わせて、リコータ機器を傾けることによって調節可能でもよい。以下に述べられるように、掃引ストリップは、前述の方法のうちの任意の１つ、またはその組合せを使用して調節することができ、その結果、掃引ストリップは、粉末床と接触しないかまたは最小限に接触し、粉末分散プロセスに干渉する恐れのある気体の流れを効果的に遮る。さらに、掃引ストリップの高さは、粉末床の全体にわたって粉末を掃引するように制御され得る。各掃引ストリップは、柔らかく柔軟な材料（たとえば発泡体、シリコーン、ゴム）、剛性の材料、または半剛性の材料からなってもよい。
【００２８】
掃引ストリップ３０７および／または掃引ストリップ３０６は、造形領域からある量の粉末を取り除くようにも構成され得る。たとえば、粉末を固化することによって造形プロセスが進む間、造形物の一部が、造形物の別の部分よりも速いレートで高さが高くなり始める場合がある。言い換えれば、たとえば図３Ａに基づくと、造形物の第１の部分が、造形物の第２の部分よりもＺ方向に出る場合がある。したがって、粉末が連続的に供給され、第１の部分と第２の部分において同じレートで融着される場合、完成した構成要素の寸法が影響を受ける、かつ／または造形上の問題が生じる恐れがある。このような問題を防止するために、構成要素が造形されているとき、（以下に言及される供給方法を使用して、かつ／または掃引ストリップによって粉末を取り除くことによって）各領域に供給される粉末の量を選択的に制御することにより、掃引ストリップ３０７および／または３０６は、造形物の、Ｚ方向により高く出ている部分の粉末を取り除く、かつ／またはそこへの粉末の供給を限定することによって水平化機能を果たすことができ、より一定した造形物が実現され得、上記の背景技術の項に述べたような問題が避けられ得る。
【００２９】
リコータ機器３００は、粉末が精密に計量されて粉末床および／または粉末床の中の造形構成要素の表面に沿って分散されていることを確実にするために、いくつかのセンサをさらに含んでもよい。一例として、リコータ機器３００は、光送信機・受信機対を含んで、通路３２２を通る、粉末供給出口３１８を通る、かつ／または円筒形のハウジング部の中の、粉末の流れの粘度および均一性を検知することができる。粉末床に供給されている粉末の量を決定するために、上記のセンサの場所は、任意の組合せで使用されてもよいことが留意される。さらに、それぞれの場所に複数のセンサが配置されてもよく、たとえば、リコータ機器３００の長さに沿った粉末床の幅に沿って供給されている粉末の量を検出するのを確実にするために、複数のセンサがｙ軸方向に沿って配置されてもよいことが留意される。センサは、また、後方ｚ高さセンサアレイ３１６と前方ｚ高さセンサアレイ３１７とを含んで、粉末床に対するリコータ機器３００の高さを精密に監視する、かつ／または前方ｚ高さセンサ３１７と後方ｚ高さセンサ３１６との間での、粉末床に対する高さの差の値を求めることができ、これらのことは、リコータ機器によって粉末床３０２に提供される粉末の層の厚みを決定するために使用され得る。前方ｚ高さセンサアレイ３１７および後方ｚ高さセンサアレイ３１６は、容量性近接センサでもよい。また、前方ｚ高さセンサアレイ３１７および後方ｚ高さセンサアレイ３１６は、非接触方式で高さを決定するのに使用できる、当技術分野においてよく知られている任意のセンサを含んでもよく、それらと組み合わせられてもよい。上記の前方ｚ高さセンサアレイ３１７および後方ｚ高さセンサアレイ３１６を使用して、リコータ機器３００の高さを調節し、かつ／または粉末供給出口３１８を通って粉末床３０２に供給される粉末の量または分散を調節することができる。
【００３０】
上に述べたように、前方ｚ高さセンサアレイ３１７、後方ｚ高さセンサアレイ３１６、通路３２２の光送信機・受信機対、粉末供給出口３１８の光送信機・受信機対、および／または円筒形のハウジング部の中の光送信機・受信機対からの出力は、制御装置によって処理されて、回転可能テクスチャ付きローラー３１０に接続されるモータへの出力を連続的に調節することができる。このように、テクスチャ付きローラー３１０の回転を制御することにより、リコータが粉末床３０２を横切って方向３０１に進むとき、粉末３１９は、粉末床３０２および／または造形構成要素に沿って精密に分散され得る。
【００３１】
言及したセンサのうちのいずれかの出力に基づいて、前方掃引ストリップ３０７および後方掃引ストリップ３０６は、前方掃引ストリップ３０７の上部よりも機器から離れている前方掃引ストリップ３０７の底部が、後方掃引ストリップ３０６の底部に対してオフセットする（すなわちＺ方向においてより低くなる）ように調節され得る。言い換えれば、粉末の層は、開口から粉末床および／または粉末床の中で造形されている構成要素へと供給されるので、後方掃引ストリップ３０６をＺ方向に調節して、提供される粉末の層の厚みを補償することが好ましい可能性がある。リコータ機器が方向を逆にする（すなわち後方掃引ストリップを前方掃引ストリップにする）場合、同様のやり方で掃引ストリップの高さを調節する（すなわちＺ方向において後方掃引ストリップよりも前方掃引ストリップを低くする）必要がある可能性がある。上記の技法のうちのいずれかを使用して、粉末床および／または造形構成要素と掃引ストリップとの間のＺ方向の隙間が１ｍｍ未満になるように掃引ストリップの高さを調節することが、さらに好ましい可能性がある。
【００３２】
図４Ａに示されるように、リコータ機器４００は、ｙ軸に沿って延在し、かつたとえばｘ軸でのリコータ機器の寸法より大きいｙ軸に沿った寸法をもつ、枠部４２６を含んでもよい。枠部は、粉末床４０２に分散される粉末４１９を収容する粉末タンク４２７を含んでもよい。枠部は、粉末タンク４２７の中の粉末４１９を事前加熱する、（たとえば図３Ａに示される加熱器３０８に類似している）加熱器をさらに含んでもよい。タンクは、超音波トランスデューサ３２６をさらに含んで、タンク４２７の中の粉末の動きを制御してもよい。さらに、枠部４２５は、粉末分散システム４０５も含んでもよい。粉末分散システム４０５は、軸方向に回転可能な投入ローラー４１０を備えてもよく、これは軸４１４の周りを回転可能であり、ローラーの軸に沿って延在し粉末分散システムによって運ばれている粉末４１９に適当なサイズにされた計量ブレード４１２を有する。一代替策として、計量ローラーは、湾曲した、またはコルク抜き形状のチャネルおよび／または計量ブレードを含んでもよいことが留意される。さらに、計量ローラーは、図３Ｂに示されるものに類似した表面の凸凹、ならびに／または空洞および突起部を含んでもよい。枠部は、回転可能計量ローラー４１０の外寸に対応する円筒形のハウジング部４２１を含んでもよい。これに応じ、円筒形のハウジング部４２１は、隙間を有してもよく、その結果、回転可能計量ローラー４１０と円筒形のハウジング部４２１の間に、粉末４１９を運ぶための、適当なサイズにされた間隙が存在する。
【００３３】
回転可能計量ローラー４１０は、モータ（たとえばステッピングモータ）に接続され得る。これに応じ、粉末４１９は、通路４２２を通ってローラー４１０に接触し得る。したがって、ローラー４１０がモータによって回転されるとき、粉末は、ローラー４１０の表面に沿って粉末分散部材４３２へと運ばれる。図４Ｂに示されるように、粉末分散部材４３２は、槽の形状にされてもよく、分散部材４３２の下部表面に沿って、粉末が通って落ちるのを可能にするスクリーン４３４または一連の開口を含んでもよい。分散部材４３２は、ゴムのマウント４３０、または分散部材の振動を可能にしながらスクリーンがリコータに連結されるのを可能にする任意の他のマウントを介して、リコータ機器４００に取り付けられ得る。分散部材４３２は、単一の、または複数の超音波トランスデューサ４３６を含んでもよい。リコータ機器が方向４０１に動くとき、単一の、または複数の超音波トランスデューサは、計量ホイールの回転と共に、粉末タンク４２７に収容される粉末４１９を粉末床４０２へと精密に供給するように制御され得る。
【００３４】
前述のように、図４Ａに示されるリコータ機器４００は、あらゆる従来の粉末との適合性という利点を有し得る。さらに、リコータ機器は、通常所望されるよりも粒度分布が広い粉末に適合可能であり得、これは、機器で使用されている粉末のコストを低減するという利点を有する。たとえば、ローラーのフィーチャ、リコータ機器の中での隙間、分散部材の開口のサイズ、超音波トランスデューサの制御、およびモータの制御は、粒度分布がより広い粉末に適合するように最適化され得る。リコータ機器構成の別の利点は、非常に微細な粉末との適合性である。リコータ機器は、従来のリコータシステムには適合しない場合がある非常に微細なサイズの粉末に適合可能であり得、これは造形されたＡＭ構成要素の解像度を向上させるという利点を有する。たとえば、ローラーのフィーチャ、リコータ機器の中での隙間、分散部材の開口のサイズ、超音波トランスデューサの制御、およびモータの制御は、微細な粉末に適合するように最適化され得る。
【００３５】
リコータ機器は、後方掃引ストリップ４０６と前方掃引ストリップ４０７とをさらに含んでもよい。掃引ストリップ４０６および４０７は、分散部材４３２によって場所４０４に近位な粉末床へと分散される粉末が、掃引ストリップ４０６と掃引ストリップ４０７の間にくるように位置決めされ得る。したがって、掃引ストリップ４０６および４０７は、遮蔽材として機能して、気体の流れが粉末分散プロセスに干渉しないように遮ることができる。任意選択で、掃引ストリップは、リコータ機器４００の高さ（すなわちｚ軸）調節によってｚ軸に沿って調節可能でもよく、前方掃引ストリップおよび後方掃引ストリップのそれぞれの個々の調節機構によって、ｚ軸に沿って個別に調節可能でもよい。さらに、前方掃引ストリップ４０７および後方掃引ストリップ４０６のそれぞれの高さは、リコータ機器４００の上記の高さ調節と組み合わせて、リコータ機器４００を傾けることによって調節可能でもよい。以下に述べられるように、掃引ストリップは、前述の方法のうちの任意の１つ、またはその組合せを使用して調節することができ、その結果、掃引ストリップは、粉末床と接触しないかまたは最小限に接触し、粉末分散プロセスに干渉する恐れのある気体の流れを効果的に遮る。さらに、掃引ストリップの高さは、粉末床の全体にわたって粉末を掃引するように制御され得る。
【００３６】
掃引ストリップ４０７および／または４０６は、造形領域からある量の粉末を取り除くようにも構成され得る。たとえば、粉末を固化することによって造形プロセスが進む間、造形物の一部が、造形物の別の部分よりも速いレートで高さが高くなり始める場合がある。言い換えれば、たとえば図４Ａに基づくと、造形物の第１の部分が、造形物の第２の部分よりもＺ方向に出る場合がある。したがって、粉末が連続的に供給され、第１の部分と第２の部分において同じレートで融着される場合、完成した構成要素の寸法が影響を受ける、かつ／または造形上の問題が生じる恐れがある。このような問題を防止するために、構成要素が造形されているとき、（以下に言及される供給方法を使用して、かつ／または掃引ストリップによって粉末を取り除くことによって）各領域に供給される粉末の量を選択的に制御することにより、掃引ストリップ４０７および／または４０６は、造形物の、Ｚ方向により高く出ている部分の粉末を取り除く、かつ／またはそこへの粉末の供給を限定することによって水平化機能を果たすことができ、より一定した造形物が実現され得、上記の背景技術の項に述べたような問題が避けられ得る。
【００３７】
リコータ機器４００は、粉末が精密に計量されて粉末床および／または粉末床の中の造形構成要素の表面に沿って分散されていることを確実にするために、いくつかのセンサをさらに含んでもよい。一例として、リコータ機器は、光送信機・受信機対（図示せず）を含んで、通路４２２を通る、場所４０４に近位な粉末供給出口を通る、かつ／または円筒形のハウジング部４２１の中の、粉末の流れの粘度および均一性を検知することができる。粉末床に供給されている粉末の量を決定するために、上記のセンサの場所は、個別に、または任意の組合せで使用されてもよいことが留意される。さらに、それぞれの場所に複数のセンサが配置されてもよく、たとえば、リコータ機器４００の長さに沿った粉末床の幅に沿って供給されている粉末の量を検出するのを確実にするために、複数のセンサがｙ軸方向に沿って配置されてもよいことが留意される。センサは、また、後方ｚ高さセンサアレイ４１６と前方ｚ高さセンサアレイ４１７とを含んで、粉末床に対するリコータ機器４００の高さを精密に監視する、かつ／または場所４０３の前方ｚ高さセンサ４１７、および場所４０２の後方ｚ高さセンサ４１６において、掃引ストリップ４０７および４０６と粉末床との間での高さの差および／または隙間の値を求めることができ、これらのことは、計量ホイール４１０および分散部材４３２の制御を通じてリコータ機器により粉末床４０２へと提供される粉末の量を決定するために使用され得る。前方ｚ高さセンサアレイ４１７および後方ｚ高さセンサアレイ４１６は、容量性近接センサでもよい。また、前方ｚ高さセンサアレイ４１７および後方ｚ高さセンサアレイ４１６は、非接触方式で高さを決定するのに使用できる、当技術分野においてよく知られている任意のセンサを含んでもよく、それらと組み合わせられてもよい。上記の前方ｚ高さセンサアレイ４１７および後方ｚ高さセンサアレイ４１６を使用して、リコータ機器４００の高さを調節し、かつ／または粉末供給出口４１８を通って粉末床４０２に供給される粉末の量または分散を調節することができる。
【００３８】
上に述べたように、前方ｚ高さセンサアレイ４１７、後方ｚ高さセンサアレイ４１６、通路４２２の光送信機・受信機対、粉末供給出口４０４の光送信機・受信機対、および／または円筒形のハウジング部４２１の中の光送信機・受信機対からの出力は、制御装置によって処理されて、回転可能計量ローラー４１０に接続されるモータへの出力、および／または粉末分散部材４３２の超音波トランスデューサを連続的に調節することができる。このように、計量ローラー４１０の回転および／または粉末分散部材４３２を制御することにより、リコータが粉末床を横切って方向４０１に進むとき、粉末４１９は、場所４０４の粉末床４０３に沿って、かつ／または造形構成要素に、精密に分散され得る。
【００３９】
図５Ａに示されるように、リコータ機器５００は、ｙ軸に沿って延在し、かつたとえばｘ軸でのリコータ機器の寸法より大きいｙ軸に沿った寸法をもつ、枠部５２６を含んでもよい。枠部は、粉末床５０２に分散される粉末５１９を収容する粉末タンク５２７を含んでもよい。枠部は、粉末タンク５２７の中の粉末５１９を事前加熱する、（たとえば図３Ａに示される加熱器３０８に類似している）加熱器をさらに含んでもよい。枠部５２５は、粉末分散システム５０５も含んでもよい。粉末分散システム５０５は、軸方向に回転可能な投入ローラー５１０を備えてもよく、これは軸５１４の周りを回転可能であり、ローラーの軸に沿って延在し粉末分散システムによって運ばれている粉末５１９に適当なサイズにされた計量ブレード５１２を有する。一代替策として、計量ローラーは、湾曲した、またはコルク抜き形状のチャネルおよび／または計量ブレードを含んでもよいことが留意される。さらに、計量ローラーは、図３Ｂに示されるものに類似した表面の凸凹、ならびに／または空洞および突起部を含んでもよい。枠部は、回転可能計量ローラー５１０の外寸に対応する円筒形のハウジング部５２１を含んでもよい。これに応じ、円筒形のハウジング部５２１は、隙間を有してもよく、その結果、回転可能計量ローラー５１０と円筒形のハウジング部５２１の間に、粉末５１９を運ぶための、適当なサイズにされた間隙が存在する。
【００４０】
回転可能計量ローラー５１０は、モータ（たとえばステッピングモータ）に接続され得る。これに応じ、粉末５１９は、通路５２２を通ってローラー５１０に接触し得る。したがって、ローラー５１０がモータによって回転されるとき、粉末は、ローラー５１０の表面に沿って粉末分散部材５３８へと運ばれる。図５Ａに示されるように、粉末分散部材５３８は、流動化部５５０を含んでもよい。流動化部５５０は、流動床部５３４を含んでもよい。流動床部５３４は、槽の形状にされてもよく、たとえばスクリーンおよび／またはメッシュ部を有する底部５４５を含んでもよい。一代替策として、あるいはスクリーンおよび／またはメッシュ部と組み合わせて、底部５４５は、一連の、またはあるパターンの開口を有してもよい。流動床部は、計量ローラー５１０から流動床へと粉末を案内する、角度付き案内部５３５を含んでもよい。流動床５３４は、オーバーフロー部５３７をさらに含んでもよく、これは粉末床５０２に粉末を供給する開口５４８と実質的に互いに隣り合ってもよい。流動化部５５０は、流動化ガス入口５４３と流動化ガス出口５３９とを含んでもよい。流動化ガスは、流動化ガス入口５４３から供給されて、オーバーフロー部５３７からの粉末のオーバーフローを制御することにより、回転可能計量ローラー５１０から開口５４８へと供給される粉末の流れを制御することができる。流動化ガスは、流動化ガス出口５３９を通って流動化部５５０から出ることができる。流動床および／または流動化部材は、ゴムのマウント５３０、または分散部材の振動を可能にしながら流動床がリコータに連結されるのを可能にする任意の他のマウントを介して、リコータ機器５００に取り付けられ得る。さらに、流動床および／または流動化部は、流動床の振動を可能にしながら流動化ガスが流動化部および／または流動床の外辺部から漏れるのを防止する、封止部５３２を含んでもよい。流動化部５５０および／または流動床５３４は、単一の、または複数の超音波トランスデューサ５３６を含んでもよい。リコータ機器５００が粉末床を横切って動くとき、単一の、または複数の超音波トランスデューサ５３６は、計量ローラー５１０の回転、ならびに入口５４３からの流動化ガスの流入および／または出口５３９からの流動化ガスの流出と共に、粉末タンク５２７に収容される粉末５１９を粉末床５０２へと精密に供給するように制御され得る。
【００４１】
前述のように、図５Ａに示されるリコータ機器５００は、あらゆる従来の粉末との適合性という利点を有し得る。さらに、リコータ機器は、通常所望されるよりも粒度分布が広い粉末に適合可能であり得、これは、機器で使用されている粉末のコストを低減するという利点を有する。たとえば、ローラーのフィーチャ、リコータ機器の中での隙間、流動化部、超音波トランスデューサの制御、およびモータの制御は、粒度分布がより広い粉末に適合するように最適化され得る。リコータ機器構成の別の利点は、非常に微細な粉末との適合性である。リコータ機器は、従来のリコータシステムには適合しない場合がある非常に微細なサイズの粉末に適合可能であり得、これは造形されたＡＭ構成要素の解像度を向上させるという利点を有する。たとえば、ローラーのフィーチャ、リコータ機器の中での隙間、分散部材の開口のサイズ、流動化部、超音波トランスデューサの制御、およびモータの制御は、微細な粉末に適合するように最適化され得る。
【００４２】
リコータ機器は、後方掃引ストリップ５０６と前方掃引ストリップ５０７とをさらに含んでもよい。掃引ストリップ５０６および５０７は、分散部材５０５によって場所５４０に近位な粉末床へと分散される粉末が、掃引ストリップ５０６と掃引ストリップ５０７の間にくるように位置決めされ得る。したがって、掃引ストリップ５０６および５０７は、遮蔽材として機能して、気体の流れが粉末分散プロセスに干渉しないように遮ることができる。任意選択で、掃引ストリップは、リコータ機器５００の高さ（すなわちｚ軸）調節によってｚ軸に沿って調節可能でもよく、前方掃引ストリップおよび後方掃引ストリップのそれぞれの個々の調節機構によって、ｚ軸に沿って個別に調節可能でもよい。さらに、前方掃引ストリップ５０７および後方掃引ストリップ５０６のそれぞれの高さは、リコータ機器５００の上記の高さ調節と組み合わせて、リコータ機器５００を傾けることによって調節可能でもよい。以下に述べられるように、掃引ストリップは、前述の方法のうちの任意の１つ、またはその組合せを使用して調整することができ、その結果、掃引ストリップは、粉末床と接触しないかまたは最小限に接触し、粉末分散プロセスに干渉する恐れのある気体の流れを効果的に遮る。さらに、掃引ストリップの高さは、粉末床の全体にわたって粉末を掃引するように制御され得る。
【００４３】
リコータ機器５００は、粉末が精密に計量されて粉末床および／または粉末床の中の造形構成要素の表面に沿って分散されていることを確実にするために、いくつかのセンサをさらに含んでもよい。一例として、リコータ機器は、光送信機・受信機対（図示せず）を含んで、通路５２２を通る、場所５４８に近位な粉末供給出口を通る、流動化部５５０の中の、かつ／または円筒形のハウジング部５２１の中の、粉末の流れの粘度および均一性を検知することができる。粉末床に供給されている粉末の量を決定するために、上記のセンサの場所は、個別に、または任意の組合せで使用されてもよいことが留意される。流動化ガスの供給が監視および制御され得るように、センサは、流動化ガス入口および流動化ガス出口にも配置されてもよい。さらに、複数のセンサが、上に述べた場所のそれぞれに配置されてもよく、たとえば、リコータ機器５００の長さに沿った粉末床の幅に沿って供給されている粉末の量を検出するのを確実にするために、複数のセンサがｙ軸方向に沿って配置されてもよいことが留意される。センサは、また、後方ｚ高さセンサアレイ５１６と前方ｚ高さセンサアレイ５１７とを含んで、粉末床に対するリコータ機器５００の高さを精密に監視する、かつ／または場所５０３の前方ｚ高さセンサ５１７、および場所５０２の後方ｚ高さセンサ５１６において、掃引ストリップ５０７および５０６と粉末床との間での高さの差および／または隙間の値を求めることができ、これらのことは、計量ホイール５１０および分散部材５３８の制御を通じてリコータ機器により粉末床５０２へと提供される粉末の量を決定するために使用され得る。前方ｚ高さセンサアレイ５１７および後方ｚ高さセンサアレイ５１６は、容量性近接センサでもよい。また、前方ｚ高さセンサアレイ５１７および後方ｚ高さセンサアレイ５１６は、非接触方式で高さを決定するのに使用できる、当技術分野においてよく知られている任意のセンサを含んでもよく、それらと組み合わせられてもよい。上記の前方ｚ高さセンサアレイ５１７および後方ｚ高さセンサアレイ５１６を使用して、リコータ機器５００の高さを調節し、かつ／または粉末供給出口５４８を通って粉末床５０２に供給される粉末の量または分散を調節することができる。
【００４４】
上記のセンサの出力に基づいて、前方掃引ストリップ５０７および後方掃引ストリップ５０６は、前方掃引ストリップ５０７の上部よりも機器から離れている前方掃引ストリップ５０７の底部が、後方掃引ストリップ５０６の底部に対してオフセットする（すなわちＺ方向においてより低くなる）ように調節され得る。言い換えれば、粉末の層は、開口から粉末床および／または粉末床の中で造形されている構成要素へと供給されるので、後方掃引ストリップ５０６をＺ方向に調節して、提供される粉末の層の厚みを補償することが好ましい可能性がある。リコータ機器が方向を逆にする（すなわち後方掃引ストリップを前方掃引ストリップにする）場合、同様のやり方で掃引ストリップの高さを調節する（すなわちＺ方向において後方掃引ストリップよりも前方掃引ストリップを低くする）必要がある可能性がある。上記の技法のうちのいずれかを使用して、粉末床および／または造形構成要素と掃引ストリップとの間のＺ方向の隙間が１ｍｍ未満になるように掃引ストリップの高さを調節することが、さらに好ましい可能性がある。
【００４５】
掃引ストリップ５０７および／または５０６は、造形領域からある量の粉末を取り除くようにも構成され得る。たとえば、粉末を固化することによって造形プロセスが進む間、造形物の一部が、造形物の別の部分よりも速いレートで高さが高くなり始める場合がある。言い換えれば、たとえば図５Ａに基づくと、造形物の第１の部分が、造形物の第２の部分よりもＺ方向に出る場合がある。したがって、粉末が連続的に供給され、第１の部分と第２の部分において同じレートで融着される場合、完成した構成要素の寸法が影響を受ける、かつ／または造形上の問題が生じる恐れがある。このような問題を防止するために、構成要素が造形されているとき、（以下に言及される供給方法を使用して、かつ／または掃引ストリップによって粉末を取り除くことによって）各領域に供給される粉末の量を選択的に制御することにより、掃引ストリップ５０７および／または５０６は、造形物の、Ｚ方向により高く出ている部分の粉末を取り除く、かつ／またはそこへの粉末の供給を限定することによって水平化機能を果たすことができ、より一定した造形物が実現され得、上記の背景技術の項に述べたような問題が避けられ得る。
【００４６】
上に述べたように、前方ｚ高さセンサアレイ５１７、後方ｚ高さセンサアレイ５１６、通路５２２の光送信機・受信機対、粉末供給出口５０４の光送信機・受信機対、流動化部５５０の光送信機・受信機対、流動化ガス入口５４３の光送信機・受信機対、流動化ガス出口５３９の光送信機・受信機対、および／または円筒形のハウジング部５２１の中の光送信機・受信機対からの出力は、制御装置によって処理されて、回転可能計量ローラー５１０に接続されるモータへの出力、流動化ガス入口５４３および／もしくは流動化ガス出口５３９への流体の供給、ならびに／または超音波トランスデューサ５３６を連続的に調節することができる。このように、粉末分散部材５０５の上記の変数を制御することにより、リコータ５００が粉末床５０２を横切って進むとき、粉末５１９は、部分５４０の近傍の場所の粉末床５０２に沿って、かつ／または造形構成要素に、精密に分散され得る。
【００４７】
書面による本明細書は、例を用いて、好ましい実施形態を含む本発明を開示し、かつ任意の装置またはシステムを作り、使用し、組み込まれる任意の方法を実施することを含め当業者が本発明を実施することも可能にする。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、また当業者が思い当たる他の例を含み得る。こうした他の例は、それらが、特許請求の範囲に記載の文言上の用語と異ならない構造的要素を有する場合、または特許請求の範囲に記載の文言上の用語との差がわずかである均等な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲に記載の範囲に含まれることが意図されている。記載される種々の実施形態の態様、およびこのような態様ごとの他の知られている均等物は、本出願の原理に従って、当業者によって併用され、組み合わせられて、追加的な実施形態および技法を構成してもよい。
【００４８】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
粉末タンク（３２７、４２７、５２７）と、
第１の掃引ストリップ（３０７、４０７、５０７）と、
第２の掃引ストリップ（３０６、４０６、５０６）と、
前記タンクから粉末を受ける入口（３２２、４２２、５２２）、ならびに
前記入口（３２２、４２２、５２２）から受けた粉末を供給し、前記第１の掃引ストリップ（３０７、４０７、５０７）と前記第２の掃引ストリップ（３０６、４０６、５０６）の間に配置される出口（３１８、４０４、５４８）、を備える粉末分散システム（３０５、４０５、５０５）とを備える、
粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
［実施態様２］
前記粉末分散システム（３０５、４０５、５０５）が、
前記入口（３２２、４２２、５２２）に流体連通した状態のハウジング部（３２１、４２１、５２１）と、
前記ハウジング（３２１、４２１、５２１）の中で軸（３１４、４１４、５１４）の周りを回転可能なローラー（３１０、４１０、５１０）とをさらに備え、前記軸（３１４、４１４、５１４）が、第１の方向に延在し、前記ローラーが、前記入口（３２２、４２２、５２２）から粉末を運ぶように構成される、実施態様１記載の粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
［実施態様３］
前記ローラー（３１０、４１０、５１０）が、テクスチャ付きである、実施態様２記載の粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
［実施態様４］
前記ローラー（３１０、４１０、５１０）が、前記第１の方向に沿って延在する複数の計量突起部を有する計量ローラーである、実施態様２記載の粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
［実施態様５］
前記ローラーが、出口（３１８、４０４、５４８）および前記ハウジング部（３２１、４２１、５２１）と流体連通した状態の連絡経路を介して、前記出口（３１８、４０４、５４８）へと粉末（３１９、４１９、５１９）を運ぶように構成される、実施態様３記載の粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
［実施態様６］
第１の場所において粉末床（３０２、４０２、５０２）からの前記機器の高さを検出する第１の高さ検出器（３１６、４１６、５１６）をさらに備え、前記出口（３１８、４０４、５４８）において供給される粉末の量が、前記第１の高さ検出器（３１６、４１６、５１６）からの出力に基づいて制御される、
実施態様１記載の粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
［実施態様７］
前記第１の場所とは異なる第２の場所において粉末床からの前記機器の高さを検出する第２の高さ検出器（３１７、４１７、５１７）をさらに備え、前記出口（３１８、４０４、５４８）において供給される粉末の量が、前記第１の高さ検出器（３１６、４１６、５１６）および前記第２の高さ検出器（３１７、４１７、５１７）からの出力に基づいて制御される、
実施態様６記載の粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
［実施態様８］
前記粉末分散システム（３０５、４０５、５０５）が、前記出口（３１８、４０４、５４８）へと粉末を供給するための複数の開口を有する粉末分散部材（４３２、５４５）をさらに備え、粉末が、前記計量ローラーによって前記分散部材へと供給される、
実施態様４記載の粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
［実施態様９］
前記粉末分散部材が、前記粉末分散部材を振動させることができる少なくとも１つの振動部材（４３６、５３６）をさらに備える、実施態様８記載の粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
［実施態様１０］
前記粉末分散システム（３０５、４０５、５０５）が、流動化チャンバ（５３８）をさらに含み、粉末が、前記計量ローラーによって前記流動化チャンバ（５３８）へと供給され、前記粉末が、流動化ガスによって流動化され、前記流動化された粉末が、前記第１の掃引ストリップ（３０７、４０７、５０７）と前記第２の掃引ストリップ（３０６、４０６、５０６）との間の前記出口（５４８）に提供される、実施態様４記載の粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
［実施態様１１］
前記流動化チャンバ（５３８）が、
流動化ガス入口（５４３）と、
流動化ガス出口（５３９）と、
複数の開口（５４５）ならびに前記出口（５４８）へと粉末を供給するオーバーフロー部（５３７）を有する流動化粉末装置（５３４）とをさらに備え、前記流動化ガスが、前記流動化ガス入口（５４３）から前記複数の開口（５４５）を通って供給され、前記流動化された粉末が、前記オーバーフロー部（５３７）から前記出口（５３９）へとオーバーフローする、実施態様１０記載の粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
［実施態様１２］
前記流動化粉末装置が、少なくとも１つの振動要素（５３６）をさらに備え、前記振動要素が、前記流動化粉末装置（５３４）を振動させることができる、実施態様１１記載の粉末を供給する機器（３００、４００、５００）。
［実施態様１３］
前記機器が、付加製造プロセス中に付加製造機械に粉末を提供するように構成される、実施態様１記載の機器（３００、４００、５００）。
［実施態様１４］
前記機器が、構成要素の前記付加製造中に粉末を提供し、前記機器が、固化される構成要素の少なくとも一部へと粉末を提供し、前記第１の掃引ストリップ（３０７、４０７、５０７）および前記第２の掃引ストリップ（３０６、４０６、５０６）のうちの少なくとも１つと前記構成要素との間の隙間が、１ｍｍ未満である、実施態様１３記載の機器（３００、４００、５００）。
［実施態様１５］
前記第１の掃引ストリップ（３０７、４０７、５０７）および前記第２の掃引ストリップ（３０６、４０６、５０６）が、第１の方向に沿って延在し、前記第１の掃引ストリップ（３０７、４０７、５０７）が、
前記機器に連結された上部と、前記上部よりも前記機器から離れている底部とをさらに備え、前記第２の掃引ストリップ（３０６、４０６、５０６）が、
前記機器に連結された上部と、前記上部よりも前記機器から離れている底部とをさらに備え、前記第１の掃引ストリップ（３０７、４０７、５０７）および前記第２の掃引ストリップ（３０６、４０６、５０６）のうちの一方の前記底部が、前記第１の掃引ストリップ（３０７、４０７、５０７）および前記第２の掃引ストリップ（３０６、４０６、５０６）のうちの他方よりも前記機器の下に出る、実施態様１記載の機器（３００、４００、５００）。
［実施態様１６］
前記機器が、少なくとも第１の方向に沿って進み、粉末の層を供給するように構成され、前記第１の掃引ストリップ（３０７、４０７、５０７）は前記第１の方向において前記前方掃引ストリップであり、前記第２の掃引ストリップ（３０６、４０６、５０６）は前記第１の方向との関係において前記後方掃引ストリップであるとき、前記第１の掃引ストリップ（３０７、４０７、５０７）の前記底部が、前記第２の掃引ストリップ（３０６、４０６、５０６）よりも前記機器の下に出る、実施態様１５記載の機器（３００、４００、５００）。
［実施態様１７］
前記機器が、少なくとも第２の方向に沿って進み、粉末を供給するように構成され、前記第２の掃引ストリップ（３０６、４０６、５０６）は前記第２の方向において前記前方掃引ストリップであり、前記第１の掃引ストリップ（３０７、４０７、５０７）は前記第２の方向との関係において前記後方掃引ストリップであるとき、前記第２の掃引ストリップ（３０６、４０６、５０６）の前記底部が、前記第１の掃引ストリップ（３０７、４０７、５０７）よりも前記機器の下に出る、実施態様１５記載の機器（３００、４００、５００）。
［実施態様１８］
粉末タンク（３２７、４２７、５２７）に粉末を貯蔵するステップと、
前記粉末タンク（３２７、４２７、５２７）から第１の掃引ストリップ（３０７、４０７、５０７）と第２の掃引ストリップ（３０６、４０６、５０６）との間に配置される粉末出口（３１８、４０４、５４８）へと、粉末分散システム（３０５、４０５、５０５）を介して前記粉末を運ぶステップとを含む、
粉末を供給する方法。
［実施態様１９］
前記粉末タンク（３２７、４２７、５２７）から粉末床（３０２、４０２、５０２）および融着された粉末領域のうちの少なくとも１つへと前記粉末を運ぶステップと、
前記粉末床（３０２、４０２、５０２）および融着された粉末領域のうちの少なくとも１つとの間の隙間が１ｍｍ未満になるように、前記掃引ストリップのうちの少なくとも１つの掃引ストリップ高さを設定するステップとをさらに含む、
実施態様１８記載の粉末を供給する方法。
［実施態様２０］
第１の方向に沿って粉末床（３０２、４０２、５０２）および融着された粉末領域のうちの少なくとも１つに粉末の層を供給するために、前記粉末タンク（３２７、４２７、５２７）から前記粉末を運ぶステップと、
前記第１の方向に沿った前記最前方掃引ストリップが前記第１の方向に沿った前記最後方掃引ストリップに対してオフセットするように、前記掃引ストリップ高さを設定するステップとをさらに含み、前記最後方掃引ストリップが、前記最前方掃引ストリップよりも高いほうにオフセットして、粉末床（３０２、４０２、５０２）および融着された粉末領域のうちの少なくとも１つに提供される前記粉末層の高さを補償する、
実施態様１９記載の粉末を供給する方法。
［実施態様２１］
前記第１の掃引ストリップ（３０７、４０７、５０７）および前記第２の掃引ストリップ（３０６、４０６、５０６）のうちの少なくとも１つと粉末床（３０２、４０２、５０２）および融着された領域のうちの少なくとも１つとの間の距離に基づいて、前記出口（３１８、４０４、５４８）で供給される粉末の量を制御するステップをさらに含み、前記距離が、第１の高さ検出器（３１６、４１６、５１６）からの出力に基づいて決定される、
実施態様２０記載の粉末を供給する方法。
［実施態様２２］
前記掃引ストリップ高さが、前記融着された領域の第１の部分から粉末を取り除くように調節される、実施態様２０記載の粉末を供給する方法。
【符号の説明】
【００４９】
１１０  システム、機器
１１４  造形プレート
１１６  リコータアーム
１１８  水平面
１２０  レーザ
１２２  部品
１２６  タンク
１２８  廃棄容器
１３２  ガルボスキャナ
１３４  方向
１３６  エネルギービーム
２００  リコータ
２０１  リコータアーム
２０２  リコータブレード
２０３  前方クランプ部品
２０４  前方クランプ部品
２０５  後方クランプ部品
２０６  後方クランプ部品
２０７  ねじ
２０８  ねじ
２０９  傾斜部
２１０  ベベルフィーチャ
２１１  表面フィーチャ
２１２  要素
２１３  損傷した表面フィーチャ
２１４  堆積した粉末のならされた層
２１５  堆積した粉末のならされていない層
３００  リコータ機器
３０１  方向
３０２  粉末床
３０５  粉末分散システム
３０６  後方掃引ストリップ
３０７  前方掃引ストリップ
３０８  加熱器
３１０  回転可能テクスチャ付きローラー
３１２  表面空洞および／または突起部
３１４  軸
３１６  後方ｚ高さセンサアレイ
３１７  前方ｚ高さセンサアレイ
３１８  粉末供給出口
３１９  粉末
３２１  ハウジング部
３２２  通路
３２５  枠部
３２６  超音波トランスデューサ
３２７  ホッパー
４００  リコータ機器
４０１  方向
４０２  場所、粉末床
４０３  場所、粉末床
４０４  場所、粉末供給出口
４０５  粉末分散システム
４０６  後方掃引ストリップ
４０７  前方掃引ストリップ
４１０  投入ローラー、回転可能計量ローラー
４１２  計量ブレード
４１４  軸
４１６  後方ｚ高さセンサアレイ
４１７  前方ｚ高さセンサアレイ
４１９  粉末
４２１  ハウジング部
４２２  通路
４２６  枠部
４２７  粉末タンク
４３０  ゴムのマウント
４３２  粉末分散部材
４３４  スクリーン
４３６  超音波トランスデューサ
５００  リコータ機器
５０２  粉末床
５０３  場所
５０５  粉末分散システム、粉末分散部材
５０６  後方掃引ストリップ
５０７  前方掃引ストリップ
５１０  投入ローラー、回転可能計量ローラー、計量ホイール
５１２  計量ブレード
５１４  軸
５１６  後方ｚ高さセンサアレイ
５１７  前方ｚ高さセンサアレイ
５１９  粉末
５２１  ハウジング部
５２２  通路
５２６  枠部
５２７  粉末タンク
５３２  封止部
５３４  流動床部
５３５  角度付き案内部
５３６  超音波トランスデューサ
５３７  オーバーフロー部
５３８  粉末分散部材
５３９  流動化ガス出口
５４０  場所、部分
５４３  流動化ガス入口
５４５  底部
５４８  開口、場所、粉末供給出口
５５０  流動化部
【図１】
2019049050.tif 000003
【図２Ａ】
2019049050.tif 000004
【図２Ｂ】
2019049050.tif 000005
【図２Ｃ】
2019049050.tif 000006
【図３Ａ】
2019049050.tif 000007
【図３Ｂ】
2019049050.tif 000008
【図４Ａ】
2019049050.tif 000009
【図４Ｂ】
2019049050.tif 000010
【図５Ａ】
2019049050.tif 000011
【図５Ｂ】
2019049050.tif 000012
【外国語明細書】
2019049050000001.pdf