(57)【要約】      （修正有）【課題】時間、費用、及びエネルギー効率的に優れた、シートベースの付加製造方法及びシステムを提供する。【解決手段】可溶材料のシート１２２を積み重ねてスタック１２０を形成することを含み、レーザビーム１１６を、スタックの少なくとも一つのシートを通るように方向付けることも含む。また、レーザビームから、スタックの隣接し合うシート間の少なくとも一つの境界面１２４上の複数の位置へ、部品の設計に対応する所定のパターンに従ってエネルギーを伝達し、対応する複数の溶融領域１２８を形成することも含み、溶融領域は、互いに結合されて隣接し合うシートの融合部分１２７を形成する。隣接し合うシートの融合部分は部品を画定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品（１３０）を製造する方法（３００）であって、
可溶材料のシート（１２２）を積み重ねてスタック（１２０）を形成すること；
前記スタック（１２０）の少なくとも一つのシートを通るようにレーザビーム（１１６）を方向付けること（３０４）；及び
前記レーザビーム（１１６）から、前記部品（１３０）の設計に対応する所定のパターンに従って、前記スタック（１２０）の隣接し合うシート（１２２）間の少なくとも一つの境界面（１２４）上の複数の位置へエネルギーを伝達し、互いに結合されて、前記部品（１３０）を画定する前記隣接し合うシート（１２２）の融合部分（１２７）を形成する、対応する複数の溶融領域（１２８）を形成すること
を含む方法。
【請求項２】
前記スタック（１２０）の前記隣接し合うシート（１２２）の前記融合部分（１２７）と前記隣接し合うシート（１２２）の少なくとも一つの非融合部分（１２９）との間の境界（１２６）において、前記隣接し合うシート（１２２）に刻み目を入れること；及び
前記隣接し合うシート（１２２）の前記少なくとも一つの非融合部分（１２９）を前記隣接し合うシート（１２２）の前記融合部分（１２７）から除去すること
を更に含む、請求項１に記載の方法（３００）。
【請求項３】
前記レーザビーム（１１６）が、前記スタック（１２０）の前記シート（１２２）のうちの第１のシートと前記スタック（１２０）の前記シート（１２２）のうちの第２のシートとの間の第１の境界面（１２４）上の複数の位置に集束され；
前記レーザビーム（１１６）が、前記スタック（１２０）の前記シート（１２２）のうちの前記第２のシートと前記スタック（１２０）の前記シート（１２２）のうちの第３のシートとの間の第２の境界面（１２４）上の複数の位置に集束され；
前記第２のシートは前記第１のシートと前記第３のシートとの間に介在している、請求項１又は２に記載の方法（３００）。
【請求項４】
可溶材料の前記シート（１２２）を積み重ねて前記スタック（１２０）を形成することが、前記スタック（１２０）の前記シート（１２２）のうちの前記第１のシートと前記スタック（１２０）の前記シート（１２２）のうちの前記第２のシートとの間の前記第１の境界面上の前記複数の位置に前記レーザビーム（１１６）を集束させた後で、前記スタック（１２０）の前記シート（１２２）のうちの前記第２のシートと前記スタック（１２０）の前記シート（１２２）のうちの前記第３のシートとの間の前記第２の境界面上の複数の位置に前記レーザビーム（１１６）を集束させる前に、アクチュエータを用いて前記スタック（１２０）の前記シート（１２２）のうちの前記第２のシート上へと前記第３のシートを自動的に送り込むことを含む、請求項３に記載の方法（３００）。
【請求項５】
前記第１の境界面上の前記複数の位置の構成が、前記第２の境界面上の前記複数の位置の構成とは異なる、請求項４に記載の方法（３００）。
【請求項６】
前記隣接し合うシート（１２２）間に金属材料のシート（１４０）を配置することを更に含み、金属材料の前記シート（１４０）が、各々が前記複数の位置のそれぞれの位置に対応する開口（１４２）を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法（３００）。
【請求項７】
前記スタック（１２０）の少なくとも一つのシートを通るように前記レーザビーム（１１６）を方向付けること、及び前記レーザビーム（１１６）から前記スタック（１２０）の隣接し合うシート（１２２）間の少なくとも一つの境界面（１２４）上の複数の位置へエネルギーを伝達することの間に：
前記スタック（１２０）の少なくとも一つのシート（１２２）を通るように第２のレーザビーム（１１６）を方向付けること；及び
前記第２のレーザビーム（１１６）から、第２の部品（１３０）の設計に対応する所定のパターンに従って、前記スタック（１２０）の隣接し合うシート（１２２）間の少なくとも一つの境界面（１２４）上の複数の位置へエネルギーを伝達し、互いに結合されて、前記第２の部品（１３０）を画定する前記隣接し合うシート（１２２）の第２の融合部分（２２７）を形成する、対応する複数の溶融領域（１２８）を形成すること
を更に含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法（３００）。
【請求項８】
可溶材料のシート（１２２）を積み重ねることが、半透明の可溶材料の第２のシート（１８０）が透明な可溶材料の第１のシートと透明な可溶材料の第３のシートとの間に介在するように、前記第２のシートを前記第１のシート上に積み重ね、前記第３のシートを前記第２のシート上に積み重ねて、前記スタック（１２０）を形成することを含み；
前記レーザビーム（１１６）を方向付けることが、前記スタック（１２０）の前記第３のシートを通して前記スタック（１２０）の前記第２のシートの複数の位置において前記第２のシート中へレーザビーム（１１６）を方向付けることを更に含み；
前記レーザビーム（１１６）からエネルギーを伝達することが、前記第１のシート、前記第２のシート、及び前記第３のシートに互いに結合された対応する複数の溶融領域（１２８）を形成し、前記部品（１３０）を画定する、前記第１のシート、前記第２のシート、及び前記第３のシートの前記融合部分（１２７）を形成するために、前記第２のシートの前記複数の位置において前記レーザビーム（１１６）からエネルギーを吸収することを更に含む、
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法（３００）。
【請求項９】
前記第２のシートが、前記第１のレートでパルス化されたレーザビーム（１１６）から第１のエネルギーの二つの光子を吸収し、第２のレートでパルス化されたレーザビーム（１１６）から第２のエネルギーの単一の光子を吸収しないように構成された色素を含み；
前記第１のレートが前記第２のレートより大きく；
前記第１のエネルギーが前記第２のエネルギーより小さく；
前記レーザビーム（１１６）は前記第１のレートでパルス化され、前記第１のエネルギーの光子を有する、
請求項８に記載の方法（３００）。
【請求項１０】
部品（１３０）を製造するためのシステム（１００）であって、
可溶材料のシート（１２２）のスタック（１２０）を支持するように構成された基部（１１０）；
第１のレーザビーム（１１４）を生成するように構成された第１の形成レーザ（１０６）；
前記第１のレーザビーム（１１４）を受け取り、前記シート（１２２）のスタック（１２０）の少なくとも一つのシートを通るように前記第１のレーザビーム（１１４）を方向付けるように構成された光学系（１０６）；
第２のレーザビーム（１６０）を生成するように構成された第１の分離レーザ（１０６）；
前記光学系（１０６）に対して前記基部（１１０）を移動させ、前記基部（１１０）に対して前記第２のレーザビーム（１６０）を移動させ、少なくとも一つの可溶材料のシート（１２２）を前記シート（１２２）のスタック（１２０）の上に送り込むように構成された作動システム（１０８）；及び
前記第１の形成レーザ（１０６）、前記第２の形成レーザ（１１６）、及び前記作動システム（１０８）と動作可能に連結されて、
前記部品（１３０）の設計に対応する所定のパターンに従って前記第１のレーザビーム（１１４）を前記スタック（１２０）のシート（１２２）間の複数の位置に方向付けるように前記第１の形成レーザ（１０６）及び前記作動システム（１０８）を制御して、互いに結合されて、前記部品（１３０）を画定する前記シート（１２２）の融合部分（２２７）を形成する、対応する複数の溶融領域（１２８）を形成し、
基部（１１０）に対して前記第２のレーザビーム（１６０）を移動させ、前記シート（１２２）の前記融合部分（２２７）と前記シート（１２２）の少なくとも一つの非融合部分（１２２）との境界（１２６）において前記スタック（１２０）の前記シート（１２２）に刻み目を入れるように、前記第１の分離レーザ（１１２）及び前記作動システム（１０８）を制御する
ように構成されたコントローラ（１０２）
を備えるシステム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して付加製造に関し、具体的には付加材料としてシートを用いる付加製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の付加製造技術は、粉末又はワイヤ供給材料を用いて部品を製造する。しかしながら、従来の付加製造技術を用いて時間、費用、及びエネルギー効率的に部品を製造することは難しいことがある。更に、従来の付加製造技術によって製造された部品は、表面の仕上げの質が低く、特に複雑な幾何形状を有する部品に関して、支持構造の使用を要することが多い。
【発明の概要】
【０００３】
本出願の主題は、現在の技術水準に応じて、特に、現在利用可能な技術によりまだ完全に解決されていない付加製造の欠点に応じて開発されたものである。したがって、本出願の主題は、上記先行技術の欠点の少なくとも一部を克服するシートベースの付加製造方法及びシステムを提供することである。
【０００４】
本明細書に記載されるのは、部品製造方法である。本方法は、可溶材料のシートを積み重ねてスタックを形成することを含む。本方法は、レーザビームを、スタックの少なくとも一つのシートを通るように方向付けることも含む。本方法は、レーザビームから、スタックの隣接し合うシート間の少なくとも一つの境界面上の複数の位置へ、部品の設計に対応する所定のパターンに従ってエネルギーを伝達し、互いに結合されて隣接し合うシートの融合部分を形成する対応する複数の溶融領域を形成することを更に含む。隣接し合うシートの融合部分は部品を画定する。この段落の前述の主題は、本開示の実施例１を特徴付ける。
【０００５】
本方法は、スタックの隣接し合うシートの融合部分と隣接し合うシートの少なくとも一つの非融合部分との間の境界において、隣接し合うシートに刻み目を入れることを更に含む。本方法は、隣接し合うシートの融合部分から隣接し合うシートの少なくとも一つの非融合部分を除去することも含む。この段落の前述の主題は、本開示の実施例２を特徴付けており、実施例２は上記実施例１による主題も含む。
【０００６】
隣接し合うシートの融合部分は同質であり、ワンピースの一体式構造を形成する。この段落の前述の主題は本開示の実施例３を特徴付けており、実施例３は上記実施例１又は２による主題も含む。
【０００７】
可溶材料は熱可塑性材料を含む。この段落の前述の主題は本開示の実施例４を特徴付けており、実施例４は上記実施例１から３のいずれか一つによる主題も含む。
【０００８】
熱可塑性材料は、少なくとも一つの放射波長に対して光学的に透明である。この段落の前述の主題は、本開示の実施例５を特徴付けており、実施例５は上記実施例４による主題も含む。
【０００９】
レーザビームから複数の位置へエネルギーを伝達することは、レーザビームを複数の位置に集束させることを含む。この段落の前述の主題は本開示の実施例６を特徴付けており、実施例６は上記実施例１から５のいずれか一つによる主題も含む。
【００１０】
レーザビームは、スタックのシートのうちの第１のシートとスタックのシートのうちの第２のシートとの間の第１の境界面上の複数の位置に集束させる。レーザビームは、スタックのシートのうちの第２のシートとスタックのシートのうちの第３のシートとの間の第２の境界面上の複数の位置に集束させる。第２のシートは、第１のシートと第３のシートとの間に介在する。この段落の前述の主題は、本開示の実施例７を特徴付けており、実施例７は上記実施例６による主題も含む。
【００１１】
可溶材料のシートを積み重ねてスタックを形成することは、スタックのシートのうちの第１のシートとスタックのシートのうちの第２のシートとの間の第１の境界面上の複数の位置にレーザビームを集束させた後で、スタックのシートのうちの第２のシートとスタックのシートのうちの第３のシートとの間の第２の境界面上の複数の位置にレーザビームを集束させる前に、アクチュエータを用いてスタックのシートのうちの第２のシート上へと第３のシートを自動的に送り込むことを含む。この段落の前述の主題は、本開示の実施例８を特徴付けており、実施例８は上記実施例７による主題も含む。
【００１２】
第１の境界面上の複数の位置の構成は、第２の境界面上の複数の位置の構成とは異なっている。この段落の前述の主題は本開示の実施例９を特徴付けており、実施例９は上記実施例７又は８による主題も含む。
【００１３】
スタックの隣接し合うシート間の少なくとも一つの境界面上の複数の位置にレーザビームを集束させることは、レーザビームに対してスタックを移動させること又はレーザビームの集束を調節することのうちの少なくとも一つを含む。この段落の前述の主題は本開示の実施例１０を特徴付けており、実施例１０は上記実施例６から９のいずれか一つによる主題も含む。
【００１４】
本部品製造方法は、スタックの少なくとも一つのシートを通るようにレーザビームを方向付けること、及びレーザビームからスタックの隣接し合うシート間の少なくとも一つの境界面上の複数の位置へエネルギーを伝達することの間に、スタックに対して追加のエネルギーを供給することを更に含む。この段落の前述の主題は本開示の実施例１１を特徴付けており、実施例１１は上記実施例１から１０のいずれか一つよる主題も含む。
【００１５】
追加のエネルギーは、熱エネルギー又は超音波エネルギーの少なくとも一つを含む。この段落の前述の主題は、本開示の実施例１２を特徴付けており、実施例１２は上記実施例１１による主題も含む。
【００１６】
本部品製造方法は、隣接し合うシート間に金属材料のシートを配置することを更に含む。金属材料のシートは、各々が複数の位置のうちのそれぞれの位置に対応する開口を含む。この段落の前述の主題は本開示の実施例１３を特徴付けており、実施例１３は上記実施例１から１２のいずれか一つによる主題も含む。
【００１７】
スタックのシートのうちの一つは、スタックのシートのうちの別の一つとは異なる厚さを有する。この段落の前述の主題は本開示の実施例１４を特徴付けており、実施例１４は上記実施例１から１３のいずれか一つによる主題も含む。
【００１８】
融合部分は、三次元の化合物形状を有する。この段落の前述の主題は本開示の実施例１５を特徴付けており、実施例１５は上記実施例１から１４のいずれか一つによる主題も含む。
【００１９】
本部品製造方法は、スタックの少なくとも一つのシートを通るようにレーザビームを方向付けること、及びレーザビームからスタックの隣接し合うシート間の少なくとも一つの境界面上の複数の位置へエネルギーを伝達することの間に、スタックの少なくとも一つのシートを通るように第２のレーザビームを方向付けること、及び第２のレーザビームから、第２の部品の設計に対応する所定のパターンに従って、スタックの隣接し合うシート間の少なくとも一つの境界面上の複数の位置へエネルギーを伝達し、互いに結合されて隣接し合うシートの第２の融合部分を形成する、対応する複数の溶融領域を形成することを更に含む。第２の隣接し合うシートの融合部分は第２の部品を画定する。この段落の前述の主題は本開示の実施例１６を特徴付けており、実施例１６は上記実施例１から１５のいずれか一つによる主題も含む。
【００２０】
可溶材料のシートを積み重ねることは、可溶材料の連続シートをそれ自体及び中央コアの周りに巻き付けることを含む。この段落の前述の主題は本開示の実施例１７を特徴付けており、実施例１７は上記実施例１から１６のいずれか一つによる主題も含む。
【００２１】
レーザビームは第１のレーザビームである。融合部分は第１の融合部分である。部品は第１の部品である。本方法は、第２のレーザビームを、スタックの少なくとも一つのシートを通るように方向付けることを更に含む。本方法は、スタックの隣接し合うシート間の少なくとも一つの境界面上の複数の位置に、部品の設計に対応する所定のパターンに従って第２のレーザビームを集束させ、互いに結合されて隣接し合うシートの第２の融合部分を形成する、対応する複数の溶融領域を形成することも含む。隣接し合うシートの第２の融合部分は第２の部品を画定する。第１のレーザビーム及び第２のレーザビームは、中央コアを横切る方向にスタックの少なくとも一つのシートを通るように方向付けられる。この段落の前述の主題は、本開示の実施例１８を特徴付けており、実施例１８は上記実施例１７による主題も含む。
【００２２】
可溶材料のシートを積み重ねることは、第２のシートが第１のシートと第３のシートとの間に介在するように、半透明の可溶材料の第２のシートを透明な可溶材料の第１のシート上に積み重ねること、及び透明な可溶材料の第３のシートを半透明の可溶材料の第２のシート上に積み重ね、スタックを形成することを含む。レーザビームを方向付けることは、スタックの第３のシートを通してスタックの第２のシートの複数の位置において第２のシート中へレーザビームを方向付けることを更に含む。レーザビームからエネルギーを伝達することは、第１のシート、第２のシート、及び第３のシートに互いに結合された対応する複数の溶融領域を形成し、第１のシート、第２のシート、及び第３のシートの融合部分を形成するために、第２のシートの複数の位置においてレーザビームからエネルギーを吸収することを更に含む。第１のシート、第２のシート、及び第３のシートの融合部分は部品を画定する。この段落の前述の主題は本開示の実施例１９を特徴付けており、実施例１９は上記実施例１から１８のいずれか一つによる主題も含む。
【００２３】
第２のシートは、第１のレートでパルス化されたレーザビームから第１のエネルギーの二つの光子を吸収し、第２のレートでパルス化されたレーザビームから第２のエネルギーの単一の光子を吸収しないように構成された色素を含む。第１のレートは第２のレートより大きい。第１のエネルギーは第２のエネルギーより小さい。レーザビームは第１のレートでパルス化されており、第１のエネルギーの光子を有する。この段落の前述の主題は、本開示の実施例２０を特徴付けており、実施例２０は上記実施例１９による主題も含む。
【００２４】
本方法は、スタックの第３のシートを通してスタックの第２のシートの複数の位置において第２のシート中へレーザビームを方向付けること、及び第２のシートの複数の位置においてレーザビームからエネルギーを吸収することの後に、半透明の可溶材料の第４のシートが第３のシートと透明な可溶材料の第５のシートとの間に介在するように、第３のシートの上に第４のシートを積み重ね、第４のシートの上に第５のシートを積み重ねて、スタックを更に形成することを更に含む。本方法は、スタックの第５のシートを通してスタックの第４のシートの複数の位置において第４のシート中へレーザビームを方向付けることも含む。本方法は、加えて、第３のシート、第４のシート、及び第５のシートに互いに結合された対応する複数の溶融領域を形成し、第３のシート、第４のシート、及び第５のシートの融合部分を形成するために、第４のシートの複数の位置においてレーザビームからエネルギーを吸収することを含む。第３のシート、第４のシート、及び第５のシートの融合部分は部品を更に画定する。この段落の前述の主題は本開示の実施例２１を特徴付けており、実施例２１は上記実施例１９又は２０による主題も含む。
【００２５】
本明細書に更に記載されるのは、可溶材料のシートのスタックを支持するように構成された基部を備えるシステムである。本システムは、第１のレーザビームを生成するように構成された第１の形成レーザも備える。本システムは、加えて、第１のレーザビームを受け取り、第１のレーザビームをシートのスタックの少なくとも一つのシートを通るように方向付けるように構成された光学系を備える。本システムは、第２のレーザビームを生成するように構成された第１の分離レーザを更に備える。本システムは、光学系に対して基部を移動させ、基部に対して第２のレーザビームを移動させ、可溶材料の少なくとも一つのシートをシートのスタック上へ送り込むように構成された作動システムも備える。本システムは、加えて、第１の形成レーザ、第２の形成レーザ、及び作動システムに動作可能に連結されたコントローラを備える。コントローラは、部品の設計に対応する所定のパターンに従って第１のレーザビームをスタックのシート間の複数の位置に方向付けるように第１の形成レーザ及び作動システムを制御して、互いに結合されて、部品を画定するシートの融合部分を形成する、対応する複数の溶融領域を形成するように構成される。コントローラはまた、基部に対して第２のレーザビームを移動させ、シートの融合部分とシートの少なくとも一つの非融合部分との境界においてスタックのシートに刻み目を入れるように、第１の分離レーザ及び作動システムを制御するように構成される。この段落の前述の主題は、本開示の実施例２２を特徴付ける。
【００２６】
記載される本開示の主題の特徴、構造、利点、及び／又は特性は、一又は複数の実施形態及び／又は実装態様において、任意の適切な様態で組み合わせることができる。後述の説明では、本開示の主題の実施形態の網羅的な理解を促すために、多数の具体的な詳細事項が提示される。当業者であれば、特定の実施形態及び／又は実装態様の具体的な特徴、詳細事項、構成要素、材料、及び／又は方法のうちの一又は複数がなくとも本開示の主題が実施されうることが分かるであろう。他の事例では、特定の実施形態及び／又は実装態様において、すべての実施形態又は実装態様に存在するわけではない追加の特徴及び利点が認められよう。更に、場合によっては、本開示の主題の態様を不明瞭にしないように、周知の構造、材料、又は動作は、図示されていない、又は詳細に説明されていない。本開示の主題の特徴及び利点は、以下の説明及び特許請求の範囲から、より一層自明となる、又は以下に明記するように主題を実施することにより学習され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本主題の利点の理解を促すため、上記で概説した本主題について、添付図面に示される具体的な実施形態を参照することによって、更に詳細に説明する。これら図面は、本主題の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、その範囲を限定するとみなされるべきではないことを理解されたい。本主題は、図面を使用することにより、更なる具体性及び詳細を伴って記載及び説明される。
【００２８】
【図１】部品製造方法の融合部分形成ステップを実行する、本開示の一又は複数の実施例による部品を製造するためのシステムの模式図である。
【図２】部品製造方法の刻み目入れ及び除去ステップを実行する、本開示の一又は複数の実施例による図１の部品を製造するためのシステムの模式図である。
【図３】本開示の一又は複数の実施例による可溶材料のシートのスタックの斜視図である。
【図４】本開示の一又は複数の実施例による、図１のライン４−４に沿ったシートのスタックの隣接し合うシート間の境界面上の複数の溶融領域の上面図である。
【図５】本開示の一又は複数の実施例による、部品を製造するためのシステムの一部の模式図である。
【図６】本開示の一又は複数の実施例による、可溶材料のシートのスタックの側面図である。
【図７】本開示の一又は複数の実施例による、可溶材料のシートのスタック及び金属材料のシートの側面図である。
【図８】本開示の一又は複数の実施例による、可溶材料のシートと金属材料のシートのスタックの斜視図である。
【図９】本開示の一又は複数の実施例による、可溶材料のシートと金属材料のシートのスタックの融合部分の側断面図である。
【図１０】部品製造方法の融合部分形成ステップを実行する、本開示の一又は複数の実施例による部品を製造するためのシステムの模式図である。
【図１１】本開示の一又は複数の実施例による、可溶材料のシートと金属材料のシートのスタックの側面図である。
【図１２】本開示の一又は複数の実施例による、可溶材料のシートの丸められたスタックの斜視図である。
【図１３】本開示の一又は複数の実施例による、図１２の丸められたシートのスタックから部品を製造するためのシステムの一部の模式上面図である。
【図１４】本開示の一又は複数の実施例による、可溶材料のシートの丸められたスタックの斜視図である。
【図１５】本開示の一又は複数の実施例による、図１４の丸められたシートのスタックから部品を製造するためのシステムの一部の模式上面図である。
【図１６】本開示の一又は複数の実施例による部品製造方法の概略フロー図である。
【図１７】本開示の一又は複数の実施例による部品製造方法の概略フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
この明細書を通じて、「一実施形態」又は類似の文言への言及は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、又は特性が、本開示の少なくとも一つの実施形態に含まれることを意味する。この明細書を通じて、「一実施形態では」という表現及び類似の文言の出現は、すべて同一の実施形態を意味することもあるが、必ずしもそうであるわけではない。同様に、「実装態様」という用語の使用は、本開示の一又は複数の実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、又は特性を有する一実装態様を意味するが、明示的な相互関係が別途示されない限り、一実装態様は、一又は複数の実施形態に関連付けることができる。
【００３０】
本明細書に記載されるのは、付加製造方式で部品を製造するための方法及びシステムの実施形態である。例えば、本明細書に記載される実施形態は、連続的にスタックに加えられ、レーザビームからのエネルギーを用いて融合される可溶材料のシートを利用する。可溶材料のシートのスタックを使用することにより、粉末及びワイヤ供給材料の代わりに、時間、費用、及びエネルギー効率が、従来の付加製造技術と比較して改善される。加えて、可溶材料のシートのスタックを結合することは、常套的な付加製造技術と比較して、特定の方向への完成品の表面仕上げを改善し、複雑な幾何形状の支持構造に対する必要性を低下させる。
【００３１】
図１に示すように、一実施形態によれば、部品１３０を製造するためのシステム１００（例えば図２参照）は、コントローラ１０２、光学系１０４、第１の形成レーザ１０６、作動システム１０８、及び基部１１０を含む。コントローラ１０２は、光学系１０４、第１の形成レーザ１０６、及び作動システム１０８と動作可能に連結されている。
【００３２】
コントローラ１０２は、光学系１０４、第１の形成レーザ１０６、及び作動システム１０８を含むシステム１００の種々の構成要素、並びに第１の分離レーザ１１２といった他の可能な構成要素と通信する及び／又はそれら構成要素からの通信を受け取る。一般に、コントローラ１０２はシステム１００の動作を制御する。コントローラ１０２は、図１に単一の物理的ユニットとして示されているが、幾つかの実施形態では、必要に応じて二つ以上の物理的に分離したユニット又は構成要素を含むことができる。更に、コントローラ１０２は、システム１００の動作を制御するために、種々のアルゴリズムを用いた入力、記憶されたデータ、及び他の入力を処理してコマンド等の出力を生成する。
【００３３】
コントローラ１０２は、半導体集積回路装置（例えば一又は複数のチップ、ダイ、又は他の別個の論理ハードウエア）等、例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）又は他のプログラマブル論理、ＦＰＧＡ又は他のプログラマブル論理のためのファームウエア、マイクロコントローラ上での実行のためのマイクロコード、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、プロセッサ、プロセッサコア等を含み得る。特定の実施形態では、コントローラ１０２の半導体集積回路装置又は他のハードウエア装置は、一又は複数の揮発性又は非揮発性メモリ媒体を含む及び／又はそれらに通信可能に連結される。コントローラ１０２の実施形態は、専らハードウエアの実施形態、専らソフトウエアの実施形態（ファームウエア、常駐ソフトウエア、マイクロコード等を含む）、又はソフトウエア態様とハードウエア態様とを組み合わせる実施形態の形式をとりうるが、本明細書ではそれらはすべて、一般に「回路」、「モジュール」又は「システム」ということがある。更に、コントローラ１０２の実施形態は、機械可読コード、コンピュータ可読コード、及び／又はプログラムコード（以下「コード」と称される）を記憶する一又は複数のコンピュータ可読記憶デバイスにおいて具現化される、プログラム製品の形式をとりうる。記憶デバイスは、有形であり、非一過性であり、且つ／又は非伝播でありうる。記憶デバイスは、信号を具現化しないことがある。特定の実施形態では、記憶デバイスは、アクセスコード用の信号だけを用いる。
【００３４】
コントローラ１０２は、様々な種類のプロセッサによって実行されるコード及び／又はソフトウエアにも実装されうる。例えばコントローラ１０２は、例えば、オブジェクト、手順、又は機能として整理され得る実行可能なコードの一又は複数の物理的又は論理的ブロックを含む。しかしながら、識別されたモジュールの実行ファイル（ｅｘｅｃｕｔａｂｌｅ）は、物理的にひとまとまりに配置される必要はなく、別々の場所に記憶された異種指令を含みうる。このような異種指令は、論理的に結合されると、コントローラを構成し、コントローラ１０２の規定された目的を達成する。
【００３５】
第１の形成レーザ１０６は、第１のレーザビーム１１４を生成するように構成される。したがって、第１の形成レーザ１０６は、レーザビームの様々な種類のいずれかを生成するように動作可能な様々な種類のレーザのいずれかとすることができる。例えば、第１の形成レーザ１０６は、ガスレーザ（例えばＣＯ２レーザ）、化学レーザ、色素レーザ、金属蒸気レーザ、半導体レーザ等とすることができる。第１のレーザビーム１１４は、一又は複数のレーザビームパルス又は出力パルスと定義することができる。第１のレーザビーム１１４の各レーザビームパルスは、他のプロパティの中で、等価な期間によって記述され得る、所与の波形形状（例えば単位時間当たりのパワーＰ（ｔ）プロファイル）によって、及びＰ（ｔ）プロファイルを経時的に積分すること、即ちパルスエネルギーＥにより、特徴付けられる。したがって、第１のレーザビーム１１４の各個別レーザビームパルスは、個別のＰ（ｔ）プロファイル及びエネルギーＥを有する。第１のレーザビーム１１４は、所与の頻度（例えば繰り返し率）で複数の連続するレーザビームパルスを生成することができる。一実装態様では、第１の形成レーザ１０６は、単一光子モード（比較的遅い又は長いパルスレート及び短い波長でパルス化されたビームを用いる）及び二光子モード（比較的速い（例えば超高速）又は短いパルスレート及び長い波長でパルス化されたビームを用いる）で動作可能である。
【００３６】
光学系１０４は、第１の形成レーザ１０６から第１のレーザビーム１１４を受け取り、第１のレーザビーム１１４を、少なくとも二つのシート１２２を含むスタック１２０の少なくとも一つのシート１２２を通るように方向付け、第１のレーザビーム１１４をスタック１２０の二つの隣接し合うシート１２２間の境界面１２４に集束させるように構成される。光学系１０４は、一又は複数のレーザビーム調節装置を含む。レーザビーム調節装置の各々は、レーザビーム１１４の方向、第１のレーザビーム１１４の焦点（例えば発散又は収束）、又はレーザビームの種々の他の特性のいずれかのうちの一又は複数を調節する。一般に、一実装態様では、光学系１０４は、第１のレーザビーム１１４がスタック１２０に進入するときスタック１２０のシート１２２の厚さ方向と平行となり（即ち、広い表面に直交）、スタックの二つの隣接し合うシート１２２間の境界面１２４上の所定の位置に集束することを保証する。しかしながら、他の実装態様では、光学系１０４は、第１のレーザビーム１１４をスタック１２０の広い面に対して９０度以外の角度でスタック１２０中へ方向付けてもよい。
【００３７】
図５に示すように、特定の一実装対応では、例えば、光学系１０４は、第１のレーザビーム１１４を反転し広げるように構成された二つ一組のレンズ１３２を含む。光学系１０４は、二つ一組のレンズ１３２から第１のレーザビーム１１４を受け取り、レーザビーム１１４をスタック１２０に向け直す二つ一組のミラー１３４を更に含むことができる。一実装態様では、二つ一組のミラー１３４は、レーザビーム１１４がスタック１２０のシート１２２の厚さ方向と平行になるように、レーザビーム１１４を、約９０度、方向変更する。しかしながら、他の実装態様では、二つ一組のミラー１３４は、第１のレーザビーム１１４を９０度以外の角度で方向変更する。幾つかの実装態様では、第１の形成レーザ１０６は、第１のレーザビーム１１４をスタック１２０の中へ適切な角度で方向付けるように配向され、光学系１０４は二つ一組のミラー１３４を含まない。光学系１０４は、例えば二つ一組のミラー１３４から、第１のレーザビーム１１４を受け取り、レーザビーム１１４を第１のレーザビーム１１４の集束部分１１６の中の、所望の位置の一点に収束させるように構成された少なくとも一つの収束レンズ１３６も含んでよい。換言すれば、収束レンズ１３６は、第１のレーザビーム１１４を所望の位置の一点に集束させることができる。第１のレーザビーム１１４を一点に集束させることは、その点に第１のレーザビーム１１４の結合エネルギーを集束又は集中させることでもある。したがって、焦点におけるエネルギーは、第１のレーザビーム１１４が焦点に集束される前の第１のレーザビーム１１４のいずれの点よりも大きい。
【００３８】
基部１１０は、スタック１２０から一又は複数の部品が製造される間に、スタック１２０を支持するように構成される。したがって、基部１１０は、スタックが処理される間に可溶材料のシートのスタックを確実に及び頑丈に支持することを助ける種々の支持構造のいずれかを含むことができる。一実装態様では、基部１１０は、スタック１２０が上に配置される平坦な支持表面を有するプレートを含む。基部１１０は、スタック１２０をプレート上に固定することを助ける他のフィーチャ、例えばクランプ、ひも、ブラケット、ストラップ等を含むことができる。これに代えて、又は加えて、基部１１０は、スタック１２０を受容し且つスタック１２０の形状と相補的な形状を有するリセスを含むことができる。
【００３９】
作動システム１０８は、システム１００のフィーチャのうちの一又は複数を作動させるように構成される。したがって、作動システム１０８は、種々の機械的、電磁的、電気機械的構成要素、及び／又は他の種類の構成要素又はシステム１００の作動可能なフィーチャのうちの一又は複数を作動させるように構成された構成要素の組み合わせのいずれかを含む。図示の実施形態では、作動システム１０８は、光学系１０４に対して基部１１０を移動させるように構成されている。基部１１０と光学系１０４とは、基部１１０を静止させたまま光学系１０４を移動させることにより、光学系１０４を静止させたまま基部１１０を移動させることにより、又は基部１１０を移動させ且つ光学系１０４を異動させることにより、互いに対して移動させることができる。したがって、作動システム１０８は、基部１１０、光学系１０４の構成要素のうちの一又は複数、又は基部１１０と光学系１０４の構成要素のうちの一又は複数に物理的に連結することができる。一実装態様では、例えば、作動システム１０８は、基部１１０に連結されて、光学系１０４に対して基部１１０を二次元的に又は三次元的に移動させるように作動可能なアクチュエータ（例えば電気モータ、リニアアクチュエータ、ウォームドライブ等）を含む。同じ又は別の実装態様によれば、作動システム１０８は、光学系１０４の収束レンズ１３６に連結されて、基部１１０に対して収束レンズ１３６を二次元的に又は三次元的に移動させるように作動可能なアクチュエータ（例えば電気モータ、リニアアクチュエータ、ウォームドライブ等）を含む。
【００４０】
図１及び２に示すように、システム１００は、第２のレーザビーム１６０を生成するように構成された第１の分離レーザ１１２も含む。したがって、第１の分離レーザ１１２は、様々な種類のレーザビームのいずれかを生成するように動作可能な様々な種類のレーザのいずれかとすることができる。例えば、第１の分離レーザ１１２は、ガスレーザ、化学レーザ、色素レーザ、金属蒸気レーザ、半導体レーザ等とすることができる。第２のレーザビーム１６０は、一又は複数のレーザビームパルス又は出力パルスと定義することができる。別々に図示されているが、一実装態様では、第１の形成レーザ１０６と第１の分離レーザ１１２とは同じレーザとすることができる。換言すれば、第１のレーザビーム１１４と第２のレーザビーム１６０とを生成するために、単一のレーザを使用することができる。作動システム１０８は、第１の分離レーザ１１２に物理的に連結して、基部１１０に対して第１の分離レーザ１１２を移動させるように構成することができる。代替的に、光学系１０４は、作動システム１０８によって作動されると、第１の分離レーザ１１２を受け取り、第１の分離レーザ１１２を基部１１０に向け直すことができる。コントローラ１０２は、第１の分離レーザ１１２と動作可能に連結される。
【００４１】
作動システム１０８は、スタック１２０が基部１１０上に位置した後にスタック１２０の上に一又は複数のシート１２２を送り込むように構成された、ロボットアーム、及び／又はコンベヤ等の送り機構を更に含む。幾つかの実装態様では、作動システム１０８の送り機構は、まずスタック１２０を基部１１０の上に配置するため、及びその後一度に一つのシート又は一度に複数のシートを直前に配置されたスタック１２０の上に位置させるために使用される。
【００４２】
動作中、システム１００は、スタック１２０が基部１１０と光学系１０４との間に位置するように、可溶材料のシート１２２のスタック１２０を基部１１０の上に配置する。具体的には、例えば、コントローラ１０２は、可溶材料の少なくとも二つのシート１２２を基部１１０の上に配置してスタック１２０を形成するように、作動システム１０８の送り機構を制御する。
【００４３】
スタック１２０は、積み重ねられた又は重なり合った形式に上下に整列させた可溶材料の二つ以上のシート１２２と定義される。図３に示すように、一実施例によれば、スタック１２０のシート１２２の各々は、薄くて平坦である。具体的には、各シート１２２は、互いの反対側に位置する平行な二つの広い表面１２３を有する。図示の実施形態では、広い表面１２３は、平面状であり、互いからシート１２２の厚さだけ間隔を置いて配置されている。しかしながら、図１２及び１３に示すような他の実施形態では、シート１２２の広い表面１２３は、非平面状であり、即ち湾曲している。各シート１２２の厚さｔは、シートの長さＬ及び幅Ｗより小さい。更に、特定の実装態様では、スタック１２０は、シート１２２の合わせた厚さに等しい高さＨ  、シート１２２の長さＬに等しい長さ、及びシート１２２の幅Ｗに等しい幅を有する。境界面１２４は、隣接し合うシートの広い表面１２３の間の空間又は交わる部分と定義される。例えば、図１及び３に示す実装態様では、上下に積み重ねられるとき、境界面１２４は、隣接し合うシート１２２の平面状の広い表面１２３が互いに対して面一となるところと定義される。しかしながら、図７に示すような他の実装態様では、隣接し合うシート１２２間の境界面１２４は、隣接し合うシート１２２の広い表面１２３間の空間又は空隙も含む。
【００４４】
上記に提示したように、各シート１２２は可溶材料から作製される。本明細書に定義されるように、可溶材料は、特定の温度を超えると柔軟性又は成形性となり、冷却すると硬化する剛性材料である。加えて、可溶材料は、別の可溶材料と混ざり合い、両方の可溶材料がそれら可溶材料を溶融するために十分なエネルギーを受け取ると、可溶材料の均質な結合を形成することができる。一実装態様では、可溶材料は、光学的に透明な（レーザの所望の波長に対して）熱可塑性材料であり、光学的に無反射の有機色素を含むことができる。一実施形態では、シート１２２の可溶材料を溶融させるために十分なエネルギーは、金属を溶融させるためのエネルギーより小さい。例えば、シート１２２の可溶材料は、幾つかの実装態様では、アクリル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等といった熱可塑性材料である。特定の実装態様によれば、シート１２２の可溶材料は、所望の放射波長に対して光学的に透過性（例えば透明）である。別の幾つかの実装態様では、シート１２２は、シート１２２を光学的に不透明、半透明、又は不透明に作製することのできる、可溶材料と一体化した色素を含む。
【００４５】
スタック１２０が基部１１０上に位置している状態で、第１のレーザビーム１１４の集束部分１１６を、スタック１２０の隣接し合うシート１２２間の境界面１２４上の複数の位置に集束させる。一般に、集束部分１１６は、基部１１０に最も近い境界面１２４又は光学系１０４から最も遠い境界面１２４から始めて、一度に一つの境界面について、スタック１２０の隣接し合うシート１２２間の境界面１２４上に集束させる。集束部分１１６を隣接し合うシート１２２間の所与の境界面１２４上に集束させるために、集束部分１１６は、光学系１０４に最も近い所与の境界面１２４を画定する隣接し合うシート１２２のシート１２２を含む、スタック１２０のシート１２２のうちの少なくとも一つを貫通する。幾つかの実装態様では、集束部分１１６は、光学系１０４に最も近い所与の境界面１２４を画定する隣接し合うシート１２２のシート１２２を通過する前に、スタック１２０の少なくとも一つの更なるシート１２２を貫通する。例えば、図１に提示されるように、集束部分１１６は、光学系１０４に最も近い所与の境界面１２４を画定する隣接し合うシート１２２のシート１２２を貫通する前に、スタック１２０の二つの更なるシート１２２を貫通する。したがって、集束部分１１６は、スタック１２０の隣接し合うシート１２２間の境界面１２４上の位置に集束する前に、任意の数のシート１２２を貫通することができる。
【００４６】
一般に、コントローラ１０２は、第１のレーザビーム１１４の集束部分１１６をスタック１２０の隣接し合うシート１２２間の複数の位置に方向付けるように、第１の形成レーザ１０６及び作動システム１０８を制御する。複数の位置は、部品の設計に対応する所定のパターンに従って選択される。部品の設計も、コンピュータ支援製図（ＣＡＤ）ソフトウエアを用いる等することにより、予め決定される。例えば、ＣＡＤソフトウエアは、ＣＡＤソフトウエアを用いて生成された部品のモデルを、コントローラ１０２により読み取り可能な所定のパターンを表すコード（例えばコンピュータ化された数値制御（ＣＮＣ）コード）へと変換することができる。
【００４７】
コードを実行することに応答して、及び電子コマンドを通して、コントローラ１０２は、第１の形成レーザ１０６によって生成される第１のレーザビーム１１４の特性を設定し、第１の形成レーザ１０６を作動させて、設定された特性に従って第１のレーザビーム１１４を生成し、作動システム１０８を介して光学系１０４を作動させて、第１のレーザビーム１１４の集束部分１１６をスタック１２０のシート１２２間の複数の位置に集束させ、作動システム１０８を介して光学系１０４に対してスタック１２０を移動させて、所定のパターに従って複数の位置の各々に複数の溶融領域１２８を形成する。溶融領域１２８は、隣接し合うシート１２２の別個の部分を第１のレーザビーム１１４からのエネルギーを用いて溶融することにより形成され、溶けた部分は均質に溶融又は融合し合う。一般に、第１のレーザビーム１１４からのエネルギーが集束部分１１６の焦点径内の可溶材料を溶融するとき、可溶材料の損傷を受けた部分又は溶けた部分は焦点径の内部から焦点径の外側へと広がる。焦点径の外側で溶ける可溶材料の量は、可溶材料の溶融が起こる第１のレーザビーム１１４の閾値フルエンスに大きく依存し、この閾値フルエンスは異なる可溶材料ごとに異なっていてよい。
【００４８】
隣接し合うシート１２２間の所与の境界面１２４に沿った溶融領域１２８は、互いに結合し合う大きさと間隔を有している。したがって、所与の境界面１２４に沿った溶融領域１２８は、所与の境界面１２４を画定する隣接し合うシート１２２を効果的に且つ均質に融合する。溶融領域１２８を介して融合した隣接し合うシート１２２の部分は、隣接し合うシート１２２の融合部分１２７を画定する。対照的に、融合しない隣接し合うシート１２２の部分は、隣接し合うシート１２２の非融合部分１２９を画定する。幾つかの実装態様では、融合部分１２７は、隣接し合うシート１２２を二つだけ、即ち一つの境界面１２４のみに沿った溶融領域１２８を含む。しかしながら、図１に示すような他の実装態様では、融合部分１２７は三つ以上の隣接し合うシート１２２、即ち複数の境界面１２４に沿った溶融領域１２８を含む。境界１２６は融合部分１２７と非融合部分１２９との間に確定される。境界１２６は、部品（例えば部品１３０（図２参照））の外周面の形状を画定する。
【００４９】
三つ以上のシート１２２と複数の境界面１２４とを含む溶融部分１２７から作製される部品の場合、幾つかの実装態様では、コントローラ１０２は、一度に一つの境界面１２４（又は平面）を含む溶融領域１２８を形成するように第１の形成レーザ１０６及び作動システム１０８を制御する。例えば、コントローラ１０２は、境界面１２４のうちの第１の境界面に沿った複数の位置に第１のレーザビーム１１４の集束部分１１６を集束させるように光学系１０４を制御する。コントローラ１０２は、スタック１２０を、複数の位置の各々に停止させながら、境界面１２４のうちの第１の境界面に平行に、集束部分１１６に対して側方に移動させるように作動システム１０８を制御する。各位置において、境界面１２４のうちの第１の境界面における第１のレーザビーム１１４の集束部分１１６のエネルギー及び境界面１２４のうちの第１の境界面が集束部分１１６に曝される時間量は、境界面のうちの第１の境界面を画定するシート１２２の小さな部分を溶融及び混合して溶融領域１２８を形成するために十分である。一つの位置において溶融領域１２８が形成されたら、コントローラ１０２は集束部分１１６を隣接位置に移動させて、別の溶融領域１２８を形成する。このプロセスを、所定のパターンによって画定されるすべての溶融領域１２８が境界面１２４のうちの第１の境界面に沿って形成されて融合部分１２７の一区画が形成され、それにより部品１３０の一区画が形成されるまで継続する。図４は、スタック１２０の隣接し合うシート１２２間の境界面に沿って同一平面内に形成される、所定のパターンに対応する溶融領域１２８のパターンを示している。一実装態様では、溶融領域１２８の所定のパターンは、ラスター技術を用いて（例えばラスター経路に沿って）生成することができる。図４の溶融領域１２８のパターンは、ほぼ円形形状を有し、したがってほぼ円形の断面形状を有する融合部分１２７又は部品１３０の一区画を形成する。図４の溶融領域１２８のパターンはほぼ円形形状を有するが、溶融領域１２８のパターンは、種々の対称な、非対象な、中実の、及び空洞の形状のいずれでもよい。
【００５０】
所定のパターンによって画定されるすべての溶融領域１２８が境界面１２４のうちの第１の境界面に沿って形成された後、コントローラ１０２は、スタック１２０を第１のレーザビーム１１４の集束部分１１６  に対して垂直に移動させるように作動システム１０８を制御する、及び／又は第１のレーザビーム１１４の集束部分１１６を境界面１２４のうちの第２の境界面に沿った複数の位置に集束させるように光学系１０４を制御する。換言すれば、一実装態様では、第１のレーザビーム１１４の集束部分１１６は、スタック１２０内の次の境界面１２４へと垂直にシフトされる。境界面１２４のうちの第２の境界面に沿って、所定のパターンによって画定される溶融領域１２８を形成し、融合部分１２７の別の区画、即ち部品１３０の別の区画を形成するプロセスは、コントローラ１０２によって制御される。境界面１２４のうちの第２の境界面に沿って形成される溶融領域１２８のパターンは、境界面１２４のうちの第１の境界面に沿って形成される溶融領域１２８のパターンと同じ（例えば同じサイズ及び形状）でも、異なっても（例えば異なるサイズ及び／又は形状）でもよい。
【００５１】
更に一般的に、一実施形態では、集束部分１１６は、スタック１２０のシート１２２の第１のシートとスタック１２０のシート１２２の第２のシートとの間の第１の境界面上の複数の位置に集束され、且つ集束部分１１６は、スタック１２０のシート１２２の第２のシートとスタックのシート１２２の第３のシートとの間の第２の境界面上の複数の位置に集束され、ここで第２のシートは第１のシートと第３のシートとの間に介在している。以下に更に詳細に提示するように、集束部分１１６がスタック１２０のシート１２２のうちの第１のシートとスタック１２０のシート１２２のうちの第２のシートとの間の第１の境界面上の複数の位置に集束された後で、集束部分１１６がスタック１２０のシート１２２のうちの第２のシートとスタック１２０のシート１２２のうちの第３のシートとの間の第２の境界面上の複数の位置に集束される前に、アクチュエータを用いてスタック１２０のシート１２２の第２のシート上に第３のシートが自動的に（例えば自律的に）送り込まれる。
【００５２】
上記に提示したプロセスは、溶融領域１２８が、所定のパターンに従って、スタック１２０の隣接し合うシート１２２のすべての境界面１２４に沿って形成されるまで継続され、部品１３０の設計に対応する完全な融合部分１２７が形成される。したがって、完全な融合部分１２７は、それぞれの境界面に沿って融合された、事前設定された数の可溶材料のシート１２２を含む。幾つかの実装態様では、シート１２２のいずれかを融合する前に、事前設定された数の可溶材料のシート１２２のすべてが基部１１０上のスタック１２０へと形成される。しかしながら、図１に示すように、図示の実施形態によれば、基部１１０上のスタック１２０のシート１２２のうちの少なくとも二つが融合された後、一又は複数のシート１２２がスタック１２０に加えられる。例えば、コントローラ１０２は、スタック１２０のシート１２２のうちの少なくとも二つが上記プロセスにより融合された後に、一又は複数のシート１２２をスタック１２０の上に送り込むように、作動システム１０８の送り機構を制御する。シート１２２は、一度に一つ、一度に二つ、又は一度に三つ、或いは一度に四つ以上、スタック１２０の上に送り込むことができる。一般に、コントローラ１０２は、スタック１２０上の二つの隣接し合うシート１２２が所定のパターンに従って融合された後、一又は複数のシート１２２をスタック１２０の上に自動的に送り込むように動作可能である。スタック１２０上に加えられたシート１２２は、最終的に、スタック１２０のシート１２２のうちの隣接する一つのシートに融合されて、スタック１２０の融合部分１２７に効果的に加わる。シート１２２は、融合部分１２７が完成するまで、このような付加方式でスタック１２０に加えられ、スタック１２０の隣接し合うシート１２２に融合される。
【００５３】
図２に示すように、一実施形態によれば、スタック１２０の融合部分１２７が完成した後、コントローラ１０２は、第２のレーザビーム１６０を生成するように第１の分離レーザ１１２を制御し、第２のレーザビーム１６０を境界１２６に沿ってスタック１２０中へ方向付けるように作動システム１０８を制御する。第２のレーザビーム１６０は、スタック１２０の融合部分１２７と非融合部分１２９との間の境界１２６に沿ってスタック１２０のシート１２２に刻み目を入れる（例えば横断する（ｃｕｔ  ｔｈｒｏｕｇｈ））ように構成される。境界１２６に沿ってスタック１２０に刻み目を入れることにより、融合部分１２７から非融合部分１２９が分離され、非融合部分１２９を融合部分１２７から除去することが可能となる。非融合部分１２９が融合部分１２７から除去されると、融合部分１２７は部品１３０となる又は部品１３０を画定する。
【００５４】
部品１３０は、様々な形状のうちのいずれを有していてもよい。更に、部品１３０の形状は、二次元形状（例えば二つのシート１２２からなる）、単純な三次元形状（例えば、隣接し合うシート１２２間の溶融領域１２８のパターンが単純且つ類似した形状である複数のシート１２２を含む）、又は三次元複合形状（例えば、複合形状（例えば、単純な形状の組み合わせ）を有するパターン、又は溶融領域１２８のパターンが非類似形状である複数のシート１２２を含む少なくとも一つの溶融領域１２８を含む）とすることができる。本明細書に定義されるように、三次元複合形状は、少なくとも二つの単純な形状の組み合わせを含む形状である。
【００５５】
第２のレーザビーム１６０は、境界１２６に沿ったスタック１２０に正確且つ精密に刻み目を入れる。更に、スタック１２０のシート１２２の組成が均質であること、及び第２のレーザビーム１６０が精密であることにより、部品１３０の外部の仕上げは粉末又はワイヤ供給材料を用いる従来の付加製造技術より滑らかである。
【００５６】
作動システム１０８は、第１の分離レーザ１１２の移動及び第２のレーザビーム１６０の方向を制御するための種々のアクチュエータのいずれかを含む。例えば、第１の分離レーザ１１２の配向を三次元的に制御するためにロボットアームが使用される。別の幾つかの実装態様では、ブレード、ノコ、熱線、化学剤等といった他の様々な刻み目挿入機構のいずれかを使用して、境界１２６に沿ってスタック１２０に刻み目を入れる。
【００５７】
幾つかの実施形態では、スタック１２０の各シート１２２は、同じ厚さｔを有する。しかしながら、図４に示すように、一実施形態によれば、スタック１２０のシート１２２は異なる厚さを有してもよい。例えば、図４のスタック１２０の幾つかのシート１２２は第１の厚さｔ１を有し、図４のスタック１２０の他のシート１２２は第２の厚さｔ２を有する。第１の厚さｔ１は第２の厚さｔ２より小さい。スタック１２０の厚さを変えることは、製造効率の向上を助ける。例えば、幾つかの区画が造形外面を有し、他の区画が造形度の低い外面を有する部品設計の場合、スタック１２０は、造形度の高い外面を画定するシート１２２が造形度の低い外面を画定するシート１２２より厚くなるように発注される。
【００５８】
図７及び８を参照すると、幾つかの実施形態では、スタック１２０は、スタック１２０の隣接し合うシート１２２間に、非可溶材料の少なくとも一つのシート１４０を含む。図７に示すように、スタック１２０のシートにシート１２２とシート１４０とが交互に配置されるように、スタック１２０は、隣接し合うシート１２２間に一つのシート１４０を含む。したがって、隣接し合うシート１２２間の境界面１２４は、隣接し合うシート１２２間の空間又は空隙を含む。シート１４０の非可溶材料は、シート１２２の可溶材料より有意に高い溶融温度を有する、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、スチール等といった種々の金属のいずれかとすることができる。幾つかの実装態様では、シート１４０は、シート１２２の可溶材料より有意に高い溶融温度を有する、ポリマー、セラミック等といった非金属材料から作製される。
【００５９】
各シート１４０は、シート１４０の、複数の溶融領域１２８の所望の位置に対応する位置に配置された開口１４２を含む。幾つかの実装態様では、開口１４２のサイズは、第１のレーザビーム１１４の波長及びシート１２２の可溶材料の溶融プロパティに基づいて変化する。開口１４２の分配パターンは、部品１３０の所望の形状に基づいて変化する。可溶材料がＰＥＴ、ポリイミド、ＰＥＥＫ等といったポリマーである特定の一実施例では、第１のレーザビーム１１４の波長は約１０ミクロンであり、各開口１４２の直径は約０．２ｍｍである。
【００６０】
コントローラ１０２は、開口１４２と位置合わせされた境界面１２４の位置に集束部分１１６が集束されるように、第１のレーザビーム１１４の集束部分１１６を制御するように構成される。このようにして、図９に示すように、隣接し合うシート１２２間の境界面１２４において隣接し合うシート１２２を結合する溶融領域１２８は、シート１４０の開口１４２のうちのそれぞれ一つの内部に形成することができる。換言すれば、隣接し合うシート１２２は、溶融領域１２８において、開口１４２を通して接合又は融合され、スタック１２０の融合部分１２７を形成する。スタック１２０の融合部分１２７のシート１４０（最終的には部品１３０）は、隣接し合うシート１２２間の境界面に沿った熱伝導率の上昇及び／又は部品１３０の強度の向上を助けることができる。また、シート１４０は、電気通信コンジットとして使用され得る。付加製造プロセスでは、作動システム１０８の送り機構は、シート１４０、並びにシート１２２を、スタック１２０の上に自動的に送り込むように、コントローラ１０２によって制御することができる。シート１２２及びシート１４０は、一度に一つのシート１４０がスタック１２０の上に送り込まれ、その後でそのシート１４０の上に一つのシート１４０が送り込まれるように、互いに別々に送り込むことができる。代替的に、一つのシート１２２と一つのシート１４０との小スタックを、スタック１２０の上にまとめて加えることができる。
【００６１】
幾つかの実装態様では、スタック１２０の隣接し合うシート１２２間の接合を促進するために、システム１００は、代替的なエネルギー源１７０を含む。代替的エネルギー源１７０は、第１のレーザビーム１１４の集束部分１１６がスタック１２０内に溶融領域１２８を形成する間に、エネルギー１７２を生成し、エネルギー１７２をスタック１２０に供給するように構成される。一実装態様では、代替的エネルギー源１７０はヒータであり、エネルギー１７２は熱エネルギーである。熱エネルギーは、スタック１２０内に温度勾配を生成することを助け、これは、第１のレーザビーム１１４の集束部分１１６による隣接し合うシート１２２の融合を促進するために利用することができる。別の実装態様によれば、代替的エネルギー源１７０  はウェーブトランスミッタであり、エネルギー１７２は超音波エネルギーである。超音波エネルギーは、隣接し合うシート１２２間の境界面１２４において隣接し合うシート１２２内に分子レベルの波状運動又は波むらを導入することを助ける。波むらは、隣接し合うシート１２２の可溶材料間の分子レベルの連動を促進し、これは、隣接し合うシート１２２間の融合を向上させる。
【００６２】
図１０に示すように、別の実施形態によれば、部品を製造するためのシステム２００は、コントローラ１０２、光学系２０４、第１の形成レーザ２０６、作動システム１０８、及び基部１１０を含む。コントローラ１０２は、光学系２０４、第１の形成レーザ２０６、及び作動システム１０８と動作可能に連結されている。一般に、システム２００は、図１のシステム１００に類似しており、同様の数字は同様のフィーチャを指している。したがって、別途断りのない限り、先述のシステム１００のフィーチャの記載はシステム２００の同様のフィーチャに当てはまる。
【００６３】
システム１００と同様に、システム２００は、第１のレーザビーム２１４からのエネルギーを利用して、シート１２２のスタック１２０の隣接し合うシート１２２をまとめて溶融及び融合し、付加製造方式で部品を形成する。しかしながら、システム１００の場合のように、第１のレーザビーム２１４を、隣接し合うシート１２２間の境界面に沿った特定の位置に集束させて（例えば収束させて）隣接し合うシート１２２を溶融させる代わりに、システム２００は、隣接し合うシート１２２間の半透明の可溶材料のシート１８０のレーザエネルギー吸収能力を利用して、隣接し合うシート１２２の融合を促進する。したがって、第１のレーザビーム２１４は、集束させる必要がなく、集束ビームであるか非集束ビームであるかに関係なく、単にシート１８０へと方向付けるだけでよい。
【００６４】
スタック１２０は、透明な可溶材料のシート１２２を含む。スタック１２０は、スタック１２０の隣接し合うシート１２２間に挿入された半透明の可溶材料の少なくとも一つのシート１８０を更に含む。一実装態様によれば、スタック１２０は、交互に配置されたシート１２２とシート１８０とを含む。シート１８０の半透明の可溶材料は、不透明な色素と融合した（例えば埋め込まれた）可溶材料を含む。第１のレーザビーム２１４はシート１２２を通過するが、色素は、第１のレーザビーム２１４のエネルギーを吸収するように構成され、したがって第１のレーザビーム２１４がシート１８０を通過することを防止する。例えば、第１の形成レーザ２１６は、一光子レーザビーム（比較的遅いパルス及び短い波長（例えばより高いエネルギー））に加えて、又は代えて、二光子レーザビーム（比較的速いパルス（例えばフェムト秒パルス）及び長い波長（例えばより低いエネルギー））を生成するように構成することができる。したがって、一実装態様では、シート１８０の色素は、二光子レーザビームの二つの光子から同時にエネルギーを吸収し、一光子レーザビームからのエネルギーの通過を可能にするか、又はそのようなエネルギーを吸収しないように構成することができる。幾つかの実装態様では、シート１８０の色素は、例えば、ポルフォリン、フタロシアニン、ビス（スチリル）ベンゼン、パイ共役発色団、多角形（ｄｅｎｄｒｉｍｅｔｉｃ）分子等（派生物を含む）のうちの一又は複数である。二光子吸収現象によれば、二光子からのエネルギーの吸収は、単一光子吸収現象と比較して、レーザビームが集束される可溶材料深部の標的位置における可溶材料のより集束された融合を同時に促進する。したがって、色素が二光子吸収を受けるように、シート１８０の色素を選択することができ、第１のレーザビーム２１４を微調整することができる。
【００６５】
一般に、コントローラ１０２は、スタック１２０の隣接し合うシート１２２間に挿入されたシート１８０の複数の位置に第１のレーザビーム２１４を方向付けるように、第１の形成レーザ２０６及び作動システム１０８を制御する。複数の位置は、部品の設計に対応する所定のパターンに従って選択される。実行コードに応答して、電子コマンドにより、コントローラ１０２は、第１の形成レーザ２０６（例えば二光子モード）により生成される第１のレーザビーム２１４の特性を設定し、第１の形成レーザ２０６を作動させて、設定された特性に従って第１のレーザビーム２１４を生成し、作動システム１０８を介してスタック１２０を光学系２０４に対して移動させて、所定のパターンに従って複数の位置の各々に複数の溶融領域２２８を形成する。第１のレーザビーム２１４は、そのエネルギーが図１０に示されるスタック１２０に吸収されるために集束する必要がないため、光学系２０４は、システム１００の光学系１０４とは異なる構成とすることができる。例えば、光学系２０４は、収束レンズを有さなくてもよい。更に、二光子レーザビーム２１４からの光子は、単一光子レーザビームの二倍の波長を有することができるので、単一光子レーザビームを使用する場合と比較して、隣接し合うシート１２２間の融合を生じさせるために必要なエネルギーが小さくてよい。また、第１の形成レーザ１０６がパルスモードで二光子レーザビームを生成するように構成されているとき、隣接し合うシート１２２間の融合を生じさせるパルス幅は、単一光子レーザビームと比較して比較的せまくてよく、幾つかの実装態様ではナノ秒未満であり、他の実装態様ではフェムト秒未満である。
【００６６】
溶融領域２２８は、第１のレーザビーム２１４から吸収されたエネルギーを介して、シート１８０の別個の部分を溶融することにより形成され、この結果、隣接し合うシート１２２の対応する別個の部分が溶解する。シート１８０及び隣接し合うシート１２２の溶けた部分は混合又は融合して溶融領域２２８を形成する。隣接し合うシート１２２間の所与の境界面１２４におけるシート１８０に沿った溶融領域２２８は、互いに結合し合うサイズと間隔を有している。したがって、所与の境界面１２４に沿った溶融領域２２８は、隣接し合うシート１２２を効果的に融合させ、隣接し合うシート１２２間のシート１８０を介して所与の境界面１２４を画定する。溶融領域２２８を介して融合した隣接し合うシート１２２の部分は、隣接し合うシート１２２の融合部分１２７を画定する。一つの部品を製造するものとしてシステム１００及びシステム２００を説明したが、幾つかの実施形態では、システム１００及びシステム２００は、同じスタック１２０から同時に複数の部品を生成するように制御される複数の形成レーザを含むことができる。
【００６７】
図１０に示すように、図示の実施形態によれば、一又は複数のシート１２２及び一又は複数のシート１８０は、スタック１２０のシート１２２のうちの少なくとも二つ、及び少なくとも一つのシート１８０が基部１１０上で融合された後で、スタック１２０に加えられる。例えば、コントローラ１０２は、スタック１２０のシート１２２のうちの少なくとも二つ及び少なくとも一つのシート１８０が上記プロセスに従って融合された後で、スタック１２０の上に一つのシート１２２と一つのシート１８０とを送り込むように作動システム１０８の送り機構を制御する。シート１２２とシート１８０とは、一度に一つ、一度に二つ、又は一度に三つ、或いは一度に四つ以上、スタック１２０の上に送り込むことができる。
【００６８】
図１１に示すように、図７及び８に示すスタック１２０と同様に、幾つかの実施形態では、図１０のスタック１２０の各シート１８０は、少なくとも二つのシート１４０間に挟まれている。各シート１４０は、先述のような材料から作製されており、開口１４２を含んでいる。このようなスタック１２０を有する実施形態では、コントローラ１０２は、次に近いシート１８０の、次に近いシート１８０を挟んでいるシート１４０の開口１４２と位置合わせされた位置に方向付けられるように、第１のレーザビーム２１４を制御するように構成される。このようにして、隣接し合うシート１２２間の境界面１２４において、隣接し合うシート１２２及びシート１８０を結合する溶融領域は、シート１４０のそれぞれの開口１４２の内部に形成することができる。換言すれば、隣接し合うシート１２２及び隣接し合うシート１２２間のシート１８０は、シート１４０の開口１４２を通して溶融領域１２８において接合又は融合されて、スタック１２０の融合部分１２７を形成する。
【００６９】
ここまで、可溶材料のシートのスタック１２０を、所与の方向（例えば垂直）に上下に積み重ねられた複数の平面状のシートとして示し、説明した。しかしながら、幾つかの実施形態では、可溶材料のシートのスタックは、可溶材料の複数層のロールとすることができる。例えば、図１２〜１４に示すように、特定の実施形態によれば、スタック２２０は、それ自体の周りに巻き付けられてロールを形成する可溶材料の連続シート２２２を含むことができる。スタック２２０は、スタック２２０の配向を操る及び／又は操作するために用いられる支持構造を提供する中央コア２５０の周りに形成され得る。連続シート２２２は、まず中央コア２５０の周りに巻き付けられ、次いでそれ自体の周りに更に巻き付けられて複数層のスタック２２０を画定する。スタック２２０の層は、中央コア２５０から半径方向に離れる方向に上下に効果的に積み重ねられるため、各層は、スタック１２０のシート１２２のうちの一つと同様に機能する。実際、図示しないが、図７、１０、及び１１に示すスタック１２０の機能を効果的に再現するために、非可溶材料の連続シート及び／又は染色物の連続シートを連続シート２２２と組み合わせ、中央コア２５０の周りに巻き付けて、連続シート２２２の隣接し合う層間に非可溶材料及び／又は染色物の一又は複数の層を生成することができる。
【００７０】
スタック２２０は、円形（例えば図１２）、三角形（例えば図１４）、四角形、正方形、多角形等の様々な断面形状のいずれかを有することができる。中央コア２５０は、スタック２２０と同じ断面形状を有することができ、これにより、連続シート２２２が中央コア２５０の周りに巻き付けられるとき、スタック２２０の断面形状の形成が促進される。
【００７１】
ここまで、スタック２２０を、それ自体の周りに巻き付けられた連続シート２２２として説明したが、幾つかの実施形態では、スタック２２０は、中央コア２５０及び他のシートの周りに巻き付けられているが、それ自体の周りには巻き付けられていない複数の分離シートを含み得る。例えば、図１２に示すような円形形状を有するスタック２２０の場合、各シートは、互いに対して隣接する両端を有する円形形状を有し、隣接し合うシートが隣接し合う輪を構成するように一つの輪を形成する。
【００７２】
基部１１０の代わりに、中央コア２５０の位置及び／又は配向は、作動システム２０８（例えば図１３及び１５参照）の、ロボットアームといった種々のアクチュエータのいずれかによって調節することができる。したがって、スタック２２０の位置及び／又は配向は、作動システム２０８を用いて中央コア２５０を調節することにより調節することができる。中央コア２５０の周りにロールを形成するスタック２２０は、複数の形成レーザを用いて一度に複数の部品を形成するのに役立つ。例えば、図１３及び１５に示すように、第１の形成レーザ１０６は第１のレーザビーム１１４を生成し、このレーザビームは光学系１０４によって集束部分１１６に集束されて、スタック２２０の一方の側でスタック２２０に一つの融合部分２２７を形成する。加えて、第２の形成レーザ１０７は別の第１のレーザビーム１１４を生成し、このレーザビームは別の光学系１０４によって集束部分１１６に集束されて、スタック２２０の別の側でスタック２２０に別の融合部分２２７を形成する。更に、第３の形成レーザ１０９は、また別の第１のレーザビーム１１４を生成し、このレーザビームは別の光学系１０４によって集束部分１１６に集束されて、スタック２２０のまた別の側でスタック２２０にまた別の融合部分２２７を形成する。したがって、図１３及び１５に示す実施形態では、三つの別個の形成レーザ及び光学系により同じスタック２２０の異なる側で三つの別個の部品が形成されている。一つ、二つ、又は四つ以上の部品を同じようにして同じスタック２２０に形成できることが分かる。また、幾つかの実装態様では、スタック２２０に部品を形成するために必要なスタック２２０とレーザビームの少なくとも一つの集束部分１１６との相対的運動は、スタック２２０が三つ以上のディメンションに沿ってスタック１２０より容易に操作することができるため、スタック２２０によって改善される。
【００７３】
図１６には、部品の製造方法３００の一実施形態が示されている。方法３００のステップは、一実装態様に従って本明細書に記載されるシステム１００によって実行することができる。方法３００は、３０２において、可溶材料のシートを積み重ねてスタックを形成することを含む。方法３００は、加えて、３０４において、スタックの少なくとも一つのシートを通るようにレーザビームを方向付けることを含む。方法３００は、３０６において、レーザビームをスタックの隣接し合うシート間の少なくとも一つの境界面上の複数の位置に集束させることを更に含む。レーザビームは、部品の設計に対応する所定のパターンに従って複数の位置に集束させ、互いに結合されて隣接し合うシートの融合部分を形成する対応する複数の溶融領域を形成することができる。隣接し合うシートの融合部分は部品を画定する。
【００７４】
図１７には、部品製造方法４００の別の実施形態が示されている。方法４００のステップは、一実装態様に従って本明細書に記載されるシステム２００によって実行することができる。方法４００は、４０２において、半透明の可溶材料の第２のシートを透明な可溶材料の第１のシートの上に積み重ね、透明な可溶材料の第３のシートを半透明の可溶材料の第２のシートの上に積み重ねて、スタックを形成することを含む。第１のシート、第２のシート、及び第３のシートは、第２のシートが第１のシートと第３のシートとの間に介在するように積み重ねられて、スタックを形成する。方法４００は、４０４において、スタックの第３のシートを通し、スタックの第２のシートの複数の位置において第２のシート中へレーザビームを方向付けることも含む。方法４００は、４０６において、第１のシート、第２のシート、及び第３のシートに、互いに結合された対応する複数の溶融領域を形成し、第１のシート、第２のシート、及び第３のシートの融合部分を形成するために、第２のシートの複数の位置においてレーザビームからエネルギーを吸収することを更に含む。第１のシート、第２のシート、及び第３のシートの融合部分は部品を画定する。
【００７５】
上記の説明において、「上」、「下」、「上側」、「下側」、「水平」、「垂直」、「左」、「右」、「上方」、「下方」等の特定の語が使用され場合がある。これらの用語は、相互関係について触れている場合、必要に応じて、説明に何らかの明確性をもたらすために使用されている。しかし、これらの語は、絶対的な関係性、位置、及び／又は配向を含意することは意図されていない。例えば、ある物体に関して、単にこの物体の上下を逆にすることにより、「上側」表面が「下側」表面になり得る。それでも、これは依然として同じ物体である。更に、「含む」、「備える」、「有する」という用語、及びこれらの変化形は、特に断らない限り、「〜を含むが、それらに限定されるわけではない」ことを意味する。列挙されているアイテムは、特に断らない限り、これらのアイテムのいずれか又はすべてが相互排他的及び／又は相互包括的であることを含意しない。「一つの（ａ／ａｎ）」、及び「その／この（ｔｈｅ）」という用語も、特に断らない限り、「一又は複数の」という意味を表わす。更に、「複数」という用語は、「少なくとも二つ」のことであると定義されうる。更に、特に断らない限り、本明細書に定義されるように、複数の特定のフィーチャは、必ずしも特定のフィーチャのセット全体又はクラスのすべての特定のフィーチャを意味するものではない。
【００７６】
加えて、この明細書における、一つの要素が別の要素に「連結される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」事例は、直接的及び間接的な連結を含み得る。直接連結は、一つの要素が別の要素に連結されること、及び別の要素と何らかの接触を有することであると定義され得る。間接連結は、二つの要素間の連結であって、互いに直接的に接触してはいないが、連結された要素間に一又は複数の追加要素を有する連結のことであると定義され得る。更に、本書において、一つの要素を別の要素に固定することは、直接的に固定することと、間接的に固定することとを含み得る。加えて、本書において、「隣接」は必ずしも接触を意味しない。例えば、一つの要素は、別の要素に接触することなく隣接し得る。
【００７７】
本明細書において、列挙されたアイテムと共に使用される「〜のうちの少なくとも一つ（少なくとも一つの）」という表現は、列挙されたアイテムのうちの一又は複数の種々の組み合わせが使用可能であること、及び必要とされるのは列挙されたアイテムのうちの一つだけであり得ることを意味している。アイテムとは、特定の対象物、物品、又はカテゴリのことであり得る。換言すると、「〜のうちの少なくとも一つ」は、アイテムの任意の組み合わせ、又は任意の数のアイテムが列挙された中から使用され得るが、列挙されたアイテムのすべてが必要とされるわけではないことを意味する。例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも一つ」は、「アイテムＡ」、「アイテムＡとアイテムＢ」、「アイテムＢ」、「アイテムＡとアイテムＢとアイテムＣ」、又は「アイテムＢとアイテムＣ」を意味し得る。幾つかの場合には、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも一つ」は、例えば、限定しないが、「２個のアイテムＡと１個のアイテムＢと１０個のアイテムＣ」、「４個のアイテムＢと７個のアイテムＣ」、又は他の好適な組み合わせを意味しうる。
【００７８】
特に断らない限り、「第１」、「第２」などの用語は、本書では単に符号として使用されており、これらの語が言及するアイテムに、順序的、位置的、又は序列的な要件を課すことを意図するものではない。更に、例えば「第２」のアイテムへの言及は、例えば「第１」の、又はより小さい数が振られたアイテム、及び／又は、例えば「第３」の、又はより大きな数が振られたアイテムの存在を、必要とすることも、排除することもない。
【００７９】
本明細書で使用されるとき、特定の機能を実行するように「構成された」システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウエアは、実際に、いかなる変更も行わずにその特定の機能を実行することが可能であり、更なる改変の後にその特定の機能を実行するという潜在能力を単に有するのではない。換言すれば、特定の機能を実行するように「構成された」システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウエアは、特定の機能を実行するという目的のために、特に選択され、作り出され、実装され、利用され、プログラムされ、且つ／又は設計される。本明細書において、「〜ように構成された」という表現は、システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウエアが更なる改変を行わずに特定の機能を実行することを可能にする、システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウエアの特性が、存在することを意味する。この開示において、特定の機能を実行するように「構成された」と表現されるシステム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウエアは、追加的に又は代替的に、その機能を実行するように「適合されている」、及び／又は「動作可能である」と表現することもできる。
【００８０】
本書に含まれる概略フロー図は概して、論理フロー図として記載されている。そのため、記載の順序及び標識されたステップは、提示されている方法の一実施形態を示している。図示されている方法の機能、論理、又はその一又は複数のステップ若しくはその部分に対する効果において同等である他のステップ及び方法も想起され得る。加えて、用いられている形式及び記号は、本方法の論理ステップを説明するために提供されており、本方法の範囲を限定するものではない。フロー図には様々な種類の矢印及び線が用いてもよいが、これらは、対応する方法の範囲を限定するものではない。実際、いくつかの矢印又はその他の接続部は、本方法の論理フローを示すためにのみ使用され得る。例えば、矢印は、図示されている方法の列挙されたステップ間の、不特定の長さの待機時間又はモニタリング時間を示し得る。加えて、特定の方法が発生する順序は、図示されている対応するステップの順序に厳密に従うことも、従わないこともある。
【００８１】
更に、本発明は下記の条項による実施形態を含む。
条項１．部品（１３０）を製造する方法（３００）であって、
可溶材料のシート（１２２）を積み重ねてスタック（１２０）を形成すること；
スタック（１２０）の少なくとも一つのシートを通るようにレーザビーム（１１６）を方向付けること（３０４）；及び
レーザビーム（１１６）から、部品（１３０）の設計に対応する所定のパターンに従って、スタック（１２０）の隣接し合うシート（１２２）間の少なくとも一つの境界面（１２４）上の複数の位置へエネルギーを伝達し、互いに結合されて、部品（１３０）を画定する隣接し合うシート（１２２）の融合部分（１２７）を形成する、対応する複数の溶融領域（１２８）を形成すること
を含む方法。
条項２．スタック（１２０）の隣接し合うシート（１２２）の融合部分（１２２）と隣接し合うシート（１２２）の少なくとも一つの非融合部分（１２９）との間の境界（１２６）において、隣接し合うシート（１２２）に刻み目を入れること；及び
隣接し合うシート（１２２）の少なくとも一つの非融合部分（１２９）を隣接し合うシート（１２２）の融合部分（１２７）から除去すること
を更に含む、条項１の方法（３００）。
条項３．隣接し合うシート（１２２）の融合部分（１２７）が同質であり、ワンピースの一体式構造を形成する、条項１の方法（３００）。
条項４．可溶材料が熱可塑性材料を含む、条項１の方法（３００）。
条項５．熱可塑性材料が少なくとも一つの放射波長に対して光学的に透明である、条項４の方法（３００）。
条項６．レーザビーム（１１６）から複数の位置へエネルギーを伝達することが、レーザビーム（１１６）を複数の位置に集束させることを含む、条項１の方法（３００）。
条項７．レーザビーム（１１６）が、スタック（１２０）のシート（１２２）のうちの第１のシートとスタック（１２０）のシート（１２２）のうちの第２のシートとの間の第１の境界面（１２４）上の複数の位置に集束され；
レーザビーム（１１６）が、スタック（１２０）のシート（１２２）のうちの第２のシートとスタック（１２０）のシート（１２２）のうちの第３のシートとの間の第２の境界面（１２４）上の複数の位置に集束され；
第２のシートは第１のシートと第３のシートとの間に介在している、
条項６の方法（３００）。
条項８．可溶材料のシート（１２２）を積み重ねてスタック（１２０）を形成することが、スタック（１２０）のシート（１２２）のうちの第１のシートとスタック（１２０）のシート（１２２）のうちの第２のシートとの間の第１の境界面上の複数の位置にレーザビーム（１１６）を集束させた後で、スタック（１２０）のシート（１２２）のうちの第２のシートとスタック（１２０）のシート（１２２）のうちの第３のシートとの間の第２の境界面上の複数の位置にレーザビーム（１１６）を集束させる前に、アクチュエータを（１２０）用いてスタック（１２０）のシート（１２２）のうちの第２のシート上へ第３のシートを自動的に送り込むことを含む、条項７の方法（３００）。
条項９．第１の境界面上の複数の位置の構成が、第２の境界面上の複数の位置の構成とは異なる、条項７の方法（３００）。
条項１０．スタック（１２０）の隣接し合うシート（１２２）間の少なくとも一つの境界面（１２４）上の複数の位置にレーザビーム（１１６）を集束させることが、レーザビーム（１１６）に対してスタック（１２０）を移動させること又はレーザビーム（１１６）の集束を調節することのうちの少なくとも一つを含む、条項６の方法（３００）。
条項１１．スタック（１２０）の少なくとも一つのシート（１２２）を通るようにレーザビーム（１１６）を方向付け（１２０）ること、及びレーザビーム（１１６）からスタック（１２０）の隣接し合うシート（１２２）間の少なくとも一つの境界面（１２４）上の複数の位置へエネルギーを伝達することの間に、スタック（１２０）に対して追加のエネルギー（１７２）を供給することを更に含む、条項１の方法（３００）。
条項１２．追加のエネルギー（１７２）が、熱エネルギー又は超音波エネルギーのうちの少なくとも一つを含む、条項１１の方法（３００）。
条項１３．隣接し合うシート（１２２）間に金属材料のシート（１４０）を配置することを更に含み、金属材料のシート（１４０）が、各々が複数の位置のそれぞれの位置に対応する開口（１４２）を含む、条項１の方法（３００）。
条項１４．スタック（１２０）のシート（１２２）のうちの一つが、スタック（１２０）のシート（１２２）のうちの別の一つとは異なる厚さを有する、条項１の方法（３００）。
条項１５．融合部分（１２７）が三次元複合形状を有する、条項１の方法（３００）。
条項１６．スタック（１２０）の少なくとも一つのシートを通るようにレーザビーム（１１６）を方向付けること、及びレーザビーム（１１６）からスタック（１２０）の隣接し合うシート（１２２）間の少なくとも一つの境界面（１２４）上の複数の位置へエネルギーを伝達することの間に：
スタック（１２０）の少なくとも一つのシート（１２２）を通るように第２のレーザビーム（１１６）を方向付けること；及び
第２のレーザビーム（１１６）から、第２の部品（１３０）の設計に対応する所定のパターンに従って、スタック（１２０）の隣接し合うシート（１２２）間の少なくとも一つの境界面（１２４）上の複数の位置へエネルギーを伝達し、互いに結合されて、第２の部品（１３０）を画定する隣接し合うシート（１２２）の第２の融合部分（２２７）を形成する、対応する複数の溶融領域（１２８）を形成すること
を更に含む、条項１の方法（３００）。
条項１７．可溶材料のシート（１２２）を積み重ねることが、可溶材料の連続シートをそれ自体及び中央コア（２５０）の周りに巻き付けることを含む、条項１の方法（３００）。
条項１８．レーザビーム（１１６）が第１のレーザビーム（１１６）であり；
融合部分（１２７）が第１の融合部分であり；
部品（１３０）が第１の部品であり；
方法が：
スタック（１２０）の少なくとも一つのシート（１２２）を通るように第２のレーザビーム（１１６）を方向付けること；及び
第２のレーザビーム（１１６）を、部品（１３０）の設計に対応する所定のパターンに従って、スタック（１２０）の隣接し合うシート（１２２）間の少なくとも一つの境界面（１２４）上の複数の位置に集束させ、互いに結合されて、第２の部品（１３０）を画定する隣接し合うシート（１２２）の第２の融合部分（１２７）を形成する、対応する複数の溶融領域（１２８）を形成すること；
を更に含み、
第１のレーザビーム（１１６）及び第２のレーザビーム（１１６）が、中央コア（２５０）を横切る方向に、スタック（１２０）の少なくとも一つのシート（１２２）を通るように方向付けられる、
条項１７の方法（３００）。
条項１９．可溶材料のシート（１２２）を積み重ねることが、半透明の可溶材料の第２のシートが透明な可溶材料の第１のシートと透明な可溶材料の第３のシートとの間に介在するように、第２のシート（１８０）を第１のシート上に積み重ねること、及び第３のシートを第２のシート上に積み重ね、スタック（１２０）を形成することを含み；
レーザビーム（１１６）を方向付けることが、スタック（１２０）の第３のシートを通して第２のシートの複数の位置においてスタック（１２０）の第２のシート中へレーザビーム（１１６）を方向付けることを更に含み；
レーザビーム（１１６）からエネルギーを伝達することが、第１のシート、第２のシート、及び第３のシートに互いに結合された対応する複数の溶融領域（１２８）を形成し、部品（１３０）を画定する、第１のシート、第２のシート、及び第３のシートの融合部分（１２７）を形成するために、第２のシートの複数の位置においてレーザビーム（１１６）からエネルギーを吸収することを更に含む、
条項１の方法（３００）。
条項２０．第２のシートが、第１のレートでパルス化されたレーザビーム（１１６）から第１のエネルギーの二つの光子を吸収し、第２のレートでパルス化されたレーザビーム（１１６）から第２のエネルギーの単一の光子を吸収しないように構成された色素を含み；
第１のレートが第２のレートより大きく；
第１のエネルギーが第２のエネルギーより小さく；
レーザビーム（１１６）は第１のレートでパルス化され、第１のエネルギーの光子を有する、
条項１９の方法（３００）。
条項２１．スタック（１２０）の第３のシートを通してスタック（１２０）の第２のシートの複数の位置において第２のシート中へレーザビーム（１１６）を方向付けること、及び第２のシートの複数の位置においてレーザビーム（１１６）からエネルギーを吸収することの後に、半透明の可溶材料の第４のシートが第３のシートと透明な可溶材料の第５のシートとの間に介在するように、第３のシートの上に第４のシートを積み重ね、第４のシートの上に第５のシートを積み重ねて、スタック（１２０）を更に形成すること；
スタック（１２０）の第５のシートを通してスタックの第４のシート（１２０）の複数の位置において第４のシート中へレーザビーム（１１６）を方向付けること；並びに
第３のシート、第４のシート、及び第５のシートに互いに結合された対応する複数の溶融領域（１２８）を形成し、部品（１３０）を更に画定する、第３のシート、第４のシート、及び第５のシートの融合部分（２２７）を形成するために、第４のシートの複数の位置においてレーザビーム（１１６）からエネルギーを吸収すること
を更に含む、条項１９の方法（３００）。
条項２２．部品（１３０）を製造するためのシステム（１００）であって、
可溶材料のシート（１２２）のスタック（１２０）を支持するように構成された基部（１１０）；
第１のレーザビーム（１１４）を生成するように構成された第１の形成レーザ（１０６）；
第１のレーザビーム（１１４）を受け取り、シート（１２２）のスタック（１２０）の少なくとも一つのシートを通るように第１のレーザビーム（１１４）を方向付けるように構成された光学系（１０６）；
第２のレーザビーム（１６０）を生成するように構成された第１の分離レーザ（１０６）；
光学系（１０６）に対して基部（１１０）を移動させ、基部（１１０）に対して第２のレーザビーム（１６０）を移動させ、少なくとも一つの可溶材料のシート（１２２）をシート（１２２）のスタック（１２０）の上に送り込むように構成された作動システム（１０８），；及び
第１の形成レーザ（１０６）、第２の形成レーザ（１１６）、及び作動システム（１０８）と動作可能に連結されて、
部品（１３０）の設計に対応する所定のパターンに従って第１のレーザビーム（１１４）をスタック（１２０）のシート（１２２）間の複数の位置に方向付けるように第１の形成レーザ（１０６）及び作動システム（１０８）を制御して、互いに結合されて、部品（１３０）を画定するシート（１２２）の融合部分（２２７）を形成する、対応する複数の溶融領域（１２８）を形成し、
基部（１１０）に対して第２のレーザビーム（１６０）を移動させ、シート（１２２）の融合部分（２２７）とシート（１２２）の少なくとも一つの非融合部分（１２２）との境界（１２６）においてスタック（１２０）のシート（１２２）に刻み目を入れるように、第１の分離レーザ（１１２）及び作動システム（１０８）を制御する
ように構成されたコントローラ（１０２）
を備えるシステム（１００）。
【００８２】
本出願の主題は、その精神及び本質的な特性から逸脱することなく、他の具体的な形態において具現化されうる。上述の実施形態は、あらゆる観点において、単なる例示であって、限定的なものではないと考慮される。特許請求の範囲の意味及び均等範囲に含まれるあらゆる変更は、特許請求の範囲に包含されるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【外国語明細書】
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