(57)【要約】      （修正有）【課題】材料特性が改善された付加製造のための方法の提供。【解決手段】ワークテーブル上に設けられた粉末床（６６０）の少なくとも１つの層の部分の、高エネルギービーム（６０５）を用いた、連続的な融合を通じて３次元物品を形成するための付加製造において焦点レンズ（６３０）を用いる方法であって、それらの部分が３次元物品の連続的な断面に対応し、前記方法は、融合されることになる前記粉末の下の前記３次元物品の既に融合された厚さの関数として前記粉末床上の前記高エネルギービーム（６０５）のスポットサイズを変更するための前記焦点レンズ（６３０）を用いるステップを備える。【選択図】図６
2019167627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークテーブル上に設けられた粉末の少なくとも１つの層の部分の連続的な融合を通じて３次元物品を形成するための付加製造装置において高エネルギービームのスポットサイズを変える少なくとも１つの手段を用いる方法であって、それらの部分が前記３次元物品の連続的な断面に対応し、前記方法は、
融合されることになる粉末の前記層の下の前記３次元物品の既に融合された厚さの関数として前記高エネルギービームの半値全幅（ＦＷＨＭ）を変更するための前記手段を用いるステップであって、前記高エネルギービームの前記ＦＷＨＭは、前記粉末を融合させるときのメルトプールの望ましくない広がりに対抗するために、前記３次元物品の既に融合された厚さが減少するほど減少される、前記用いるステップ
を備える、方法。
【請求項２】
前記３次元物品の前記厚さは、粉末の前記層上の前記高エネルギービームのスポット直下の厚さである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記厚さは、融合された粉末層の総数である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記厚さは、均質に溶融された粉末層の途切れない総数である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記高エネルギービームの前記ＦＷＨＭを変えるための前記手段は、焦点レンズ、非点収差レンズ、真空レベル、電子ビーム源のグリッド電位、またはレーザービーム源の開口サイズからなる群のうちの少なくとも１つから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記関数は、線形関数または多項式関数である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
融合されることになる前記粉末の下の前記３次元物品の既に融合された厚さの関数として前記エネルギービームの偏向速度および／またはビーム出力を変更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】
３次元物品を形成するために溶融される粉末材料の個別の層を連続的に堆積することを通じて前記物品を形成するための方法であって、前記方法は、
前記粉末材料を融合させるべく高エネルギービームを放出するための少なくとも１つの高エネルギービーム源を設けるステップと、
前記粉末材料上で前記高エネルギービームを偏向するための偏向源を設けるステップと、
前記高エネルギービームのＦＷＨＭを変更するための手段を提供するステップと、
融合されることになる前記粉末の下の前記３次元物品の既に融合された厚さの関数として前記高エネルギービームの前記ＦＷＨＭを変更するステップであって、前記高エネルギービームの前記ＦＷＨＭは、前記粉末を融合させるときのメルトプールの望ましくない広がりに対抗するために、前記３次元物品の既に融合された厚さが減少するほど減少される、前記変更するステップと
を備える、方法。
【請求項９】
前記３次元物品の前記厚さは、粉末の前記層上の前記高エネルギービームのスポット直下の厚さである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記厚さは、融合された粉末層の総数である、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記厚さは、均質に溶融された粉末層の途切れない総数である、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記高エネルギービームの前記ＦＷＨＭを変えるための前記手段は、焦点レンズ、非点収差レンズ、真空レベル、電子ビーム源のグリッド電位、またはレーザービーム源の開口サイズからなる群のうちの少なくとも１つから選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記関数は、線形関数または多項式関数である、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
融合されることになる前記粉末の下の前記３次元物品の既に融合された厚さの関数として前記エネルギービームの偏向速度および／またはビーム出力を変更するステップをさらに備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記高エネルギービームは、電子ビームまたはレーザービームのうちの少なくとも１つである、請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
前記偏向源は、傾斜可能なミラーまたは傾斜可能なレンズのうちの少なくとも１つである、請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
前記偏向源は、偏向コイルである、請求項８に記載の方法。
【請求項１８】
走査方向に垂直な方向における前記ワークピース上の平均スポットサイズは、全走査長、全断面にわたって、および／または３次元物品全体にわたって走査方向に平行な方向における前記ワークピース上の平均スポットサイズより小さい、請求項８に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの３次元物品のモデルを受信して、１つ以上のメモリ記憶領域内に、記憶するステップをさらに備え、
少なくとも前記高エネルギービームの集束を変更する前記ステップは、１つ以上のコンピュータプロセッサの実行によって行われる、
請求項８に記載の方法。
【請求項２０】
３次元物品を形成するために溶融される粉末材料の個別の層を連続的に堆積することを通じて前記物品を形成するためのコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品は、その中に記憶されたコンピュータ可読プログラムコード部分を有する少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読記憶媒体を備え、前記コンピュータ可読プログラムコード部分は、
前記粉末材料の加熱または融合のうちの少なくとも１つを行うべく高エネルギービームを放出するための少なくとも１つの高エネルギービーム源を設けるように構成された実行可能な部分と、
前記粉末材料上で前記高エネルギービームを偏向するための偏向源を設けるように構成された実行可能な部分と、
前記粉末材料上で前記高エネルギービームを集束させるための焦点レンズを設けるように構成された実行可能な部分と、
前記粉末を融合させるときのメルトプールの望ましくない広がりに対抗するために、融合されることになる前記粉末の下の前記３次元物品の既に融合された厚さの関数として前記粉末床上の前記高エネルギービームのスポットサイズが変更されるよう少なくとも１つの焦点レンズを用いて前記粉末層上の高エネルギービームを成形するように構成された実行可能な部分と
を備える、コンピュータプログラム製品。
【請求項２１】
ワークテーブル上に設けられた粉末の少なくとも１つの層の部分の連続的な融合を通じて３次元物品を形成するための付加製造装置において高エネルギービームのスポットサイズを変えるための方法であって、それらの部分が前記３次元物品の連続的な断面に対応し、前記方法は、
融合されることになる粉末の前記層の下の前記３次元物品の既に融合された厚さの関数として前記高エネルギービームの半値全幅（ＦＷＨＭ）を変更するステップ
を備え、
前記高エネルギービームの前記ＦＷＨＭは、前記粉末を融合させるときのメルトプールの望ましくない広がりに対抗するために、前記３次元物品の既に融合された厚さが減少するほど減少される、
方法。
【請求項２２】
前記変更するステップは、焦点レンズ、非点収差レンズ、真空レベル、電子ビーム源のグリッド電位、またはレーザービーム源の開口サイズからなる群から選択された要素によって行われる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
３次元物品を形成するために溶融される粉末材料の個別の層を連続的に堆積することを通じて前記物品を形成するための方法であって、前記方法は、
前記粉末材料を融合させるべく高エネルギービームを放出するための少なくとも１つの高エネルギービーム源を設けるステップと、
前記粉末材料上で高エネルギービームを偏向するための偏向源を設けるステップと、
前記高エネルギービームの半値全幅（ＦＷＨＭ）を変更するために構成された少なくとも１つの構成要素を設けるステップと、
融合されることになる前記粉末の下の前記３次元物品の既に融合された厚さの関数として前記高エネルギービームの前記ＦＷＨＭを、前記少なくとも１つの構成要素を用いて、変更するステップであって、前記高エネルギービームの前記ＦＷＨＭは、前記粉末を融合させるときのメルトプールの望ましくない広がりに対抗するために、前記３次元物品の既に融合された厚さが減少するほど減少される、前記変更するステップと
を備える、方法。
【請求項２４】
前記ＦＷＨＭを変更するために構成された前記構成要素は、焦点レンズ、非点収差レンズ、真空レベル、電子ビーム源のグリッド電位、またはレーザービーム源の開口サイズからなる群から選択される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの３次元物品のモデルを受信して、１つ以上のメモリ記憶領域内に、記憶するステップをさらに備え、
少なくとも前記高エネルギービームの前記ＦＷＨＭを変更する前記ステップは、１つ以上のコンピュータプロセッサの実行によって行われる、
請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
３次元物品を形成するために溶融される粉末材料の個別の層を連続的に堆積することを通じて前記物品を形成するためのコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品は、その中に記憶されたコンピュータ可読プログラムコード部分を有する少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読記憶媒体を備え、前記コンピュータ可読プログラムコード部分は、
前記粉末材料の加熱または融合のうちの少なくとも１つを行うべく高エネルギービームを放出するための少なくとも１つの高エネルギービーム源を設けるように構成された実行可能な部分と、
前記粉末材料上で高エネルギービームを偏向するための偏向源を設けるように構成された実行可能な部分と、
前記高エネルギービームの半値全幅（ＦＷＨＭ）を変更するように配置された構成要素を設けるために構成された実行可能な部分と、
前記粉末を融合させるときのメルトプールの望ましくない広がりに対抗するために、融合されることになる前記粉末の下の前記３次元物品の既に融合された厚さの関数として前記粉末床上の前記高エネルギービームのスポットサイズが変更されるよう、前記構成要素を用いて、前記粉末層上の前記高エネルギービームを成形するように構成された実行可能な部分と
を備える、コンピュータプログラム製品。
【請求項２７】
前記構成要素は、焦点レンズ、非点収差レンズ、真空レベル、電子ビーム源のグリッド電位、またはレーザービーム源の開口サイズからなる群から選択される、請求項２６に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２８】
３次元物品を形成するために溶融される粉末材料の個別の層を連続的に堆積することを通じて前記物品を形成するための方法であって、前記方法は、
前記粉末材料を融合させるべく高エネルギービームを放出するための少なくとも１つの高エネルギービーム源を設けるステップと、
前記粉末材料上で高エネルギービームを偏向するための偏向源を設けるステップと、
前記高エネルギービームの集束の度合いを変更するための手段を提供するステップと、
融合されることになる前記粉末の下の前記３次元物品の既に融合された厚さの関数として前記高エネルギービームの集束の前記度合いを変更するステップと
を備え、
集束の前記度合いは、粉末材料の第１の個別の層を融合させるための完全集束であり、
前記高エネルギービームの集束の前記度合いは、粉末材料の前記第１の個別の層の融合後に前記３次元物品の前記既に融合された厚さが増加するにつれて前記完全集束から外れる、
方法。
【請求項２９】
前記高エネルギービームの前記集束を変えるための前記手段は、焦点レンズ、非点収差レンズ、真空レベル、電子ビーム源のグリッド電位、またはレーザービーム源の開口サイズからなる群のうちの少なくとも１つから選択される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
集束の前記度合いを変更するための前記関数は、線形関数または多項式関数のいずれかである、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連分野
本発明の様々な実施形態は、３次元物品を形成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自由造形または付加製造は、ワークテーブルに塗布された粉末層の選ばれた部分の連続的な融合を通じて３次元物品を形成するための方法である。この技術による方法および装置は、特許文献１に開示される。
【０００３】
かかる装置は、３次元物品がその上に形成されることになるワークテーブル、粉末床の形成のためにワークテーブル上に粉末の薄層を敷くように配置された粉末ディスペンサ、
粉末へエネルギーを送出し、それによって粉末の融合を発生させるための高エネルギービーム源、粉末床の部分の融合を通じて３次元物品の断面を形成すべくエネルギービーム源によって粉末床上に放出されるエネルギービームを制御するための要素、および３次元物品の継続的な断面に関する情報が記憶された制御用コンピュータを備えてよい。３次元物品は、粉末ディスペンサによって連続的に敷かれた粉末層の継続的に形成される断面の継続的な融合を通じて形成される。
【０００４】
付加製造装置において同じ設定値を用いた場合、造形されることになる３次元物品の異なる形状が最終製品の異なる材料特性をもたらしうることが示された。このような理由から、当技術分野において必要なのは、造形されることになる３次元物品における材料特性を改善すべく、プロセステーマを操作するために用いることができる少なくとも１つの設計パラメータを同定することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１０２６５５号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような背景を踏まえて、本発明の目的は、材料特性が改善された付加製造のための方法を提供することである。上述の目的は、本出願に含まれる特許請求の範囲による特徴によって達成される。
【０００７】
様々な実施形態によれば、ワークテーブル上に設けられた少なくとも１つの粉末の層の部分の連続的な融合を通じて３次元物品を形成するための付加製造装置において、高エネルギービームのスポットサイズを変える少なくとも１つの手段を用いる方法が提供され、それらの部分が３次元物品の連続的な断面に対応し、方法は、融合されることになる粉末の層の下の３次元物品の既に融合された厚さの関数として高エネルギービームのＦＷＨＭ（半値全幅：Ｆｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  Ｈａｌｆ  Ｍａｘｉｍｕｍ）を変更するための手段を用いるステップを備え、高エネルギービームのＦＷＨＭは、粉末を融合させるときのメルトプールの望ましくない広がりに対抗するために、３次元物品の既に融合された厚さが減少するほど減少される。
【０００８】
本発明の例示的かつ非限定的な利点は、造形される３次元物品の負の表面に係る多孔性が低減または削除されうることである。別の利点は、融合されることになる粉末の層の下の３次元物品の既に融合された厚さの関数として本発明の焦点スポットの変更によって、最終製品における含有物または多孔性なしに、より薄いオーバーハングが造形されうることである。
【０００９】
本発明のある実施形態例では、エネルギービームは、レーザービームまたは電子ビームである。少なくともこの実施形態の非限定的な利点は、用いるエネルギービーム源に本発明が依存しないことである。
【００１０】
本発明のさらに別の実施形態例では、３次元物品の厚さは、粉末の層上の高エネルギービームのスポット直下の厚さである。少なくともこの実施形態の非限定的な利点は、粉末層におけるエネルギービーム直下の実際の既に融合された厚さに依存してエネルギービームの形状がカスタマイズされうることである。これは、３次元物品が比較的短い範囲内に多くの厚さ変動を有するケースにおいて特に有利でありうる。
【００１１】
本発明のさらに別の実施形態例では、厚さは、融合された粉末層の総数である。少なく
ともこの実施形態の非限定的な利点は、３次元物品の形成を開始してから融合された粉末層の総数をカウントしさえすればよいことである。少なくともこの実施形態の別の非限定的な利点は、融合層中に埋め込まれた僅かな非融合層、例として、狭い冷却チャンネルをこの実施形態が無視しうることである。
【００１２】
本発明のさらに別の実施形態では、厚さは、均質に溶融された粉末層の途切れない総数である。少なくともこの実施形態の非限定的な利点は、厚さが最後の非融合粉末層の上面から開始することであり、これが意味するのは、厚さが埋め込まれた非融合粉末層を含まないことである。
【００１３】
本発明のさらに別の実施形態例では、高エネルギービームのＦＷＨＭを変えるための手段は、焦点レンズ、非点収差レンズ、真空レベル、電子ビーム源のグリッド電位またはレーザービーム源の開口サイズの群のうちの少なくとも１つである。少なくともこの実施形態の非限定的な利点は、高エネルギービームのＦＷＨＭを変えるために様々な手段を互いに独立に用いうることである。少なくともこの実施形態の別の非限定的な利点は、変える効果を高めるために複数の手段を同時に用いうることである。
【００１４】
本発明のなお別の実施形態例では、関数は、線形関数または多項式関数である。少なくともこの実施形態の非限定的な利点は、異なるジオメトリーおよび／または材料に対して異なる関数を用いうることである。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、３次元物品を形成するために溶融される粉末材料の個別の層を連続的に堆積することを通じてこの物品を形成するための方法が提供され、方法は、粉末材料の加熱または融合のうちの少なくとも１つを行うべく高エネルギービームを放出するための少なくとも１つの高エネルギービーム源を設けるステップと、粉末材料上で高エネルギービームを偏向するための偏向源を設けるステップと、高エネルギービームのＦＷＨＭを変更するための手段を提供するステップと、融合されることになる粉末の下の３次元物品の既に融合された厚さの関数として高エネルギービームのＦＷＨＭを変更するステップとを備え、高エネルギービームのＦＷＨＭは、粉末を融合させるときのメルトプールの望ましくない広がりに対抗するために、３次元物品の既に融合された厚さが減少するほど減少される。
【００１６】
本発明の非限定的な利点は、造形された３次元物品の負の表面に係る多孔性が低減または削除されうることである。別の利点は、融合されることになる粉末の層の下の３次元物品の既に融合された厚さの関数として本発明の焦点スポットの変更によって、最終製品における含有物または多孔性なしに、より薄いオーバーハングが造形されうることである。
【００１７】
この発明のある実施形態例では、高エネルギービームがレーザービームであれば、偏向源は、少なくとも１つの傾斜可能なミラーまたは傾斜可能なレンズである。別の実施形態例では、高エネルギービームが電子ビームであれば、偏向源は、偏向コイルである。少なくともこれらの実施形態の非限定的な利点は、本発明の方法が等しく適用可能な電子ビーム源およびレーザービーム源であることである。
【００１８】
本発明の別の実施形態例では、走査方向に垂直な方向におけるワークピース上の平均スポットサイズは、全走査長、全断面にわたって、および／または３次元物品全体にわたって走査方向に平行な方向におけるワークピース上の平均スポットサイズより小さい。少なくともこの実施形態の非限定的な利点は、既に融合された粉末層の厚さに起因して、走査方向に平行な方向にスポットサイズを変更するのとは独立に、走査方向に垂直な方向に平均スポットサイズを変更しうることである。
【００１９】
本発明のさらに別の実施形態例では、方法は、少なくとも１つの３次元物品のモデルを受信して、１つ以上のメモリ記憶領域内に、記憶するステップをさらに備え、少なくとも高エネルギービームの集束を変更するステップは、１つ以上のコンピュータプロセッサの実行によって行われる。少なくともこの実施形態の非限定的な利点は、付加製造プロセスを制御するために本発明が既存の制御ユニット中に容易に実装されうることである。
【００２０】
本発明の別の態様では、３次元物品を形成するために溶融される粉末材料の個別の層を連続的に堆積することを通じてこの物品を形成するためのコンピュータプログラム製品が提供され、コンピュータプログラム製品は、その中に記憶されたコンピュータ可読プログラムコード部分を有する少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読記憶媒体を備える。コンピュータプログラム製品は、粉末材料の加熱または融合のうちの少なくとも１つを行うべく高エネルギービームを放出するための少なくとも１つの高エネルギービーム源を設けるように構成された実行可能な部分と、粉末材料上で高エネルギービームを偏向するための偏向源を設けるように構成された実行可能な部分と、粉末材料上で高エネルギービームを集束させるための焦点レンズを設けるように構成された実行可能な部分と、粉末を融合させるときのメルトプールの望ましくない広がりに対抗するために、融合されることになる粉末の下の３次元物品の既に融合された厚さの関数として粉末床上の高エネルギービームのスポットサイズが変更されるよう少なくとも１つの焦点レンズを用いて粉末層上の高エネルギービームを成形するように構成された実行可能な部分とを備える。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、ワークテーブル上に設けられた粉末の少なくとも１つの層の部分の連続的な融合を通じて３次元物品を形成するための付加製造装置において高エネルギービームのスポットサイズを変えるための方法が提供され、それらの部分が３次元物品の連続的な断面に対応する。方法は、融合されることになる粉末の層の下の３次元物品の既に融合された厚さの関数として高エネルギービームの半値全幅（ＦＷＨＭ）を変更するステップを備え、高エネルギービームのＦＷＨＭは、粉末を融合させるときのメルトプールの望ましくない広がりに対抗するために、３次元物品の既に融合された厚さが減少するほど減少される。
【００２２】
非限定的な例として、少なくともこの実施形態では、変更するステップは、焦点レンズ、非点収差レンズ、真空レベル、電子ビーム源のグリッド電位、またはレーザービーム源の開口サイズからなる群から選択された要素によって行われる。
【００２３】
本発明の別の態様によれば、３次元物品を形成するために溶融される粉末材料の個別の層を連続的に堆積することを通じてこの物品を形成するための方法が提供される。方法は、粉末材料を融合させるべく高エネルギービームを放出するための少なくとも１つの高エネルギービーム源を設けるステップと、粉末材料上で高エネルギービームを偏向するための偏向源を設けるステップと、高エネルギービームの半値全幅（ＦＷＨＭ）を変更するために構成された少なくとも１つの構成要素を設けるステップと、融合されることになる粉末の下の３次元物品の既に融合された厚さの関数として高エネルギービームのＦＷＨＭを、その少なくとも１つの構成要素を用いて、変更するステップとを備え、高エネルギービームのＦＷＨＭは、粉末を融合させるときのメルトプールの望ましくない広がりに対抗するために、３次元物品の既に融合された厚さが減少するほど減少される。
【００２４】
非限定的な例として、少なくともこの実施形態では、ＦＷＨＭを変更するために構成された構成要素は、焦点レンズ、非点収差レンズ、真空レベル、電子ビーム源のグリッド電位、またはレーザービーム源の開口サイズからなる群から選択される。
【００２５】
本発明の別の態様では、３次元物品を形成するために溶融される粉末材料の個別の層を連続的に堆積することを通じてこの物品を形成するためのコンピュータプログラム製品が
提供され、コンピュータプログラム製品は、その中に記憶されたコンピュータ可読プログラムコード部分を有する少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読記憶媒体を備える。コンピュータ可読プログラムコード部分は、粉末材料の加熱または融合のうちの少なくとも１つを行うべく高エネルギービームを放出するための少なくとも１つの高エネルギービーム源を設けるように構成された実行可能な部分と、粉末材料上で高エネルギービームを偏向するための偏向源を設けるように構成された実行可能な部分と、高エネルギービームの半値全幅（ＦＷＨＭ）を変更するように配置された構成要素を設けるために構成された実行可能な部分と、粉末を融合させるときのメルトプールの望ましくない広がりに対抗するために、融合されることになる粉末の下の３次元物品の既に融合された厚さの関数として粉末床上の高エネルギービームのスポットサイズが変更されるよう、その構成要素を用いて、粉末層上の高エネルギービームを成形するように構成された実行可能な部分とを備える。
【００２６】
非限定的な例として、少なくともこの実施形態では、構成要素は、焦点レンズ、非点収差レンズ、真空レベル、電子ビーム源のグリッド電位、またはレーザービーム源の開口サイズからなる群から選択される。
【００２７】
以上、本発明を概括的に記載した。次に添付図面を参照する。図面は必ずしも縮尺通りには描かれていない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１Ａ】付加製造される３次元物品の概略的な断面の実施形態例を図示する。
【図１Ｂ】付加製造される３次元物品の概略的な断面の別の実施形態例を図示する。
【図２】スポットサイズの関数としての既に融合された層の厚さの概略的なグラフの第１の実施形態例を図示する。
【図３】本方法が実装されてよい自由造形または付加製造装置のある実施形態例を図示する。
【図４】スポットサイズの関数としての既に融合された層の厚さの概略的なグラフの第２の実施形態例を図示する。
【図５】本発明による方法の概略的なフロー図を図示する。
【図６】レーザービーム・ベースのシステムにおいて適切なレーザービームスポット形状を達成するためのある実施形態例を図示する。
【図７】電子ビーム・ベースのシステムにおいて適切なビームスポット形状を達成するためのある実施形態例を図示する。
【図８】ビームスポットサイズ、ビーム出力およびビーム偏向速度の関数としての既に融合された層の厚さの概略的なグラフのある実施形態例を図示する。
【図９】様々な実施形態による例示的なシステム１０２０のブロック図である。
【図１０Ａ】様々な実施形態によるサーバ１２００の概略的なブロック図である。
【図１０Ｂ】様々な実施形態による例示的なモバイルデバイス１３００の概略的なブロック図である。
【図１１Ａ】スポットサイズを変更する方法を用いた走査線を図示する。
【図１１Ｂ】スポットサイズを変更する別の方法を用いた走査線を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
次に、本発明の、すべてではないがいくつかの実施形態が示された添付図面を参照して、本発明の様々な実施形態例が以下により十分に記載される。実際、本発明の実施形態は、多くの異なる形態で具現されてよく、本明細書に述べた実施形態に限定されると解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が適用可能な法的要件を満たすことになるように提供される。別に定義されない限り、本明細書に用いるすべての技術的および科学的用語は、本発明が関係する技術分野の当業者によって一般に知られ、理解される
のと同じ意味を有する。本明細書では、別に示さない限り、用語「または（ｏｒ）」を択一的および結合的の両方の意味で用いる。同じ参照番号は、全体を通じて同様の要素を指す。
【００３０】
なおさらに、本発明の理解を容易にするために、いくつかの用語を以下に定義する。本明細書で定義する用語は、本発明に関連する分野の当業者によって一般に理解される意味を有する。「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「該（前記）（ｔｈｅ）」のような用語は、単数形の実体のみを指すのではなく、説明のために具体例を用いうる一般的な部類を含むことが意図される。本明細書における用語法を本発明の具体的な実施形態を記載するために用いるが、それらの使用法は、特許請求の範囲に要約される以外、本発明の範囲を限定しない。
【００３１】
本明細書に用いる用語「３次元構造」などは、特定の目的に用いることが意図された（例えば、単数または複数の構造材料の）意図されるかまたは実際に製作された３次元構成を一般に指す。かかる構造などは、例えば、３次元ＣＡＤシステムの助けを借りて設計されてよい。
【００３２】
本明細書において様々な実施形態に用いる用語「電子ビーム」は、いずれかの荷電粒子ビームを指す。荷電粒子ビーム源は、電子銃、線形加速器などを含むことができる。
【００３３】
図３は、本方法が実装されてよい自由造形または付加製造装置３００のある実施形態を図示する。装置３００は、電子銃３０２、２つの粉末ホッパ３０６、３０７、制御ユニット３４０、開始プレート３１６、ビルドタンク３１２、粉末分配器３１０、ビルドプラットフォーム３１４、ビーム管理オプティクス３０５、および真空チャンバ３２０を備える。
【００３４】
真空チャンバ３２０は、真空システムによって真空環境を維持することが可能であり、真空システムは、ターボ分子ポンプ、スクロールポンプ、イオンポンプ、および当業者によく知られ、それゆえにこの文脈ではさらなる説明を必要としない１つ以上のバルブを備えてよい。真空システムは、制御ユニット３４０によって制御される。
【００３５】
電子銃３０２は、開始プレート３１６上に提供された粉末材料３１８を一緒にメルトまたは融合するために用いる電子ビームを発生させている。電子銃３０２は、真空チャンバ３２０中に、またはそれと接続して設けられてよい。制御ユニット３４０は、電子ビーム銃３０２から放出された電子ビームを制御および管理するために用いてられてよい。ビーム管理オプティクス３０５は、制御ユニット３４０に電気的に接続されうる少なくとも１つの集束コイル、少なくとも１つの偏向コイルおよび少なくとも１つの非点収差コイルを備えてよい。本発明のある実施形態例では、電子銃は、約６０ｋＶの加速電圧および０〜１０ｋＷの範囲内のビーム出力をもつ集束可能な電子ビームを発生させてよい。エネルギービームを用いて粉末を層ごとに融合させることによって３次元物品を造形しているときに、真空チャンバ中の圧力は、１×１０−３〜１×１０−６ｍＢａｒの範囲内にあってよい。
【００３６】
本発明による粉末材料をメルトするために、１つまたは複数の電子ビーム源を用いる代わりに、１つまたは複数のレーザービームを発生させるべく１つまたは複数のレーザービーム源を用いてもよい。１つまたは複数のレーザービーム源を用いるだけならば、真空チャンバ３２０は、随意的である。
【００３７】
粉末ホッパ３０６、３０７は、ビルドタンク３１２において開始プレート３１６上に提供されることになる粉末材料を備える。粉末材料は、例として、純金属または金属合金、
例えば、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｗ合金などであってよい。２つの粉末ホッパを用いる代わりに、１つの粉末ホッパを用いてもよい。別の実施形態例では、別の既知のタイプの粉末供給および／または粉末貯蔵を用いてよい。
【００３８】
粉末分配器３１０は、開始プレート３１６上に粉末材料の薄層を敷くように配置される。ワークサイクルの間に、ビルドプラットフォーム３１４は、粉末材料の層の各追加後に、電子ビーム・ベースまたはレーザービーム・ベースの線銃に対して連続的に下降されることになる。この動きを可能にするために、ビルドプラットフォーム３１４は、本発明の一実施形態では、縦方向に、すなわち、矢印Ｐで示される方向に移動可能なように配置される。これが意味するのは、ビルドプラットフォーム３１４が開始プレート３１６上に必要な厚さの第１の粉末材料層が敷かれた最初の位置でスタートすることである。ビルドプラットフォーム３１４は、その後、３次元物品３３０の新しい断面の形成のために新しい粉末材料層を敷くことと関連づけて下降される。ビルドプラットフォーム３１４を下降させるための手段は、例として、ギア、調整ねじなどが装備されたサーボエンジンによる手段であってよい。
【００３９】
３次元物品は、３次元物品のモデルを提供するステップを備える粉末床の部分の連続的な融合を通じて形成され、それらの部分が３次元物品の連続的な断面に対応する。モデルは、ＣＡＤ（コンピュータ支援設計：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）ツールによって生成されてよい。
【００４０】
第１の粉末層は、いくつかの方法に従ってワークテーブル３１６上に粉末を均等に分配することによってワークテーブル上に設けられてよい。粉末を分配するための一方法は、ホッパ３０６、３０７から落下する材料をレーキシステムによって収集することである。レーキは、ビルドタンク上を移動して、それによって粉末を開始プレート上に分配する。レーキの下部と開始プレートまたは事前の粉末層の上部との間の距離が開始プレート上に分配される粉末の厚さを決定する。ビルドプラットフォーム３１４の高さを調整することによって粉末層厚を容易に調整できる。
【００４１】
３次元物品の第１の断面を形成するために、エネルギービームがワークテーブル３１６上に向けられ、選択された位置で第１の粉末層を融合させる。エネルギービームは、１つまたは複数の電子ビームおよび／あるいは１つまたは複数のレーザービームであってよい。制御ユニット３４０によって与えられた命令からビームがワークテーブル３１６上に向けられる。制御ユニット３４０では、３次元物品の層ごとにどのようにエネルギービームを制御するかについての命令が記憶される。
【００４２】
第１の層が終了した後、すなわち、３次元物品の第１の層を作るための粉末材料の融合後には、第２の粉末層がワークテーブル３１６上に提供される。第２の粉末層は、好ましくは、事前の層と同じ方法に従って分配される。粉末分配器は、単一レーキシステムの形態であり、すなわち、１つのレーキが左の粉末ホッパ３０６および右の粉末ホッパ３０７の両方から落下する粉末を捉える。そのようなレーキの設計は変更できる。
【００４３】
第２の粉末層をワークテーブル３１６上に分配した後、３次元物品の第２の断面を形成するために、エネルギービームがワークテーブル上に向けられ、選択された位置で第２の粉末層を融合させる。第２の層における融合部分が第１の層の融合部分に接合されてよい。第１および第２の層における融合部分が最上層における粉末をメルトさせるだけでなく、最上層直下の層の厚さの少なくとも何分の１かを再メルトさせることによって一緒にメルトされてよい。
【００４４】
図１Ａは、付加製造される３次元物品１００の概略的な断面の第１の実施形態例を図示する。３次元物品１００は、厚さＤ１を有する第１のセクション１１０および厚さＤ２を有する第２のセクションを備え、ここでＤ２＜＜Ｄ１である。３次元物品は、非融合粉末材料１２０中に埋め込まれている。融合されることになる新しい粉末層１３０は、３次元物品１００および非融合粉末１２０の上に配置される。新しい粉末層１３０の融合が高エネルギービーム源１５０を用いて達成される。高エネルギービーム源１５０からのビーム１６０が３次元物品１００の第１のセクション１１０の上方の粉末層を融合するように配置されたときに、ビーム１６０は、第１のＦＷＨＭ（半値全幅）を有している。高エネルギービーム源１５０からのビーム１７０が３次元物品１００の第２のセクション１４０の上方の粉末層を融合するように配置されたときに、ビーム１７０は、第２のＦＷＨＭ（半値全幅）を有している。
【００４５】
第１のビーム１６０の第１のＦＷＨＭは、第２のビーム１７０の第２のＦＷＨＭより大きい。第１のビーム１６０および第２のビーム１７０は、まったく同一の、すなわち、偏向設定値だけが異なる高エネルギービーム源１５０から発してよい。別の実施形態例では、第１のビーム１６０および第２のビーム１７０は、２つの異なる高エネルギービーム源から発してよい。高エネルギービーム源は、レーザービーム源および／または電子ビーム源であってよい。複数の高エネルギービーム源を用いるならば、それらが同じタイプであってもよく、または異なるタイプ、例えば、少なくとも１つのレーザービーム源および少なくとも１つの電子ビーム源であってもよい。別の実施形態例では、高エネルギービーム源は、同じタイプであってよいが、異なる特性を有し、例えば、第１の電子ビーム源が第１のタイプの電子放出要素を有し、第２の電子ビーム源が第２の電子放出要素を有してよい。
【００４６】
図１Ａにおいて、３次元物品１００の第１の部分１１０は、第２のセクション１４０と比べてより大きい厚さを有している。高エネルギービームのＦＷＨＭは、本発明によれば３次元物品１００の既に融合された厚さが大きいほどより大きい。このような理由で、第２の部分１４０に対する第２の高エネルギービーム１７０のＦＷＨＭは、第１の部分１１０に対する第１の高エネルギービーム１６０のＦＷＨＭより小さい。３次元物品１００の既に融合された層の厚さの減少に対するＦＷＨＭの減少が粉末層１３０を融合させるときのメルトプールの望ましくない広がりに対抗することが判明した。その理由は、非融合粉末層の熱伝導率が既に融合されたセクションより低いためである。３次元物品１００の薄い部分、例えば、第２のセクション１４０が形成されることになる場合、高エネルギービームからの熱は、非融合粉末１２０によって後方に反射される傾向がある。熱のこの後方反射がメルトプールを広げて、望ましくない影響、例えば、多孔性、寸法変化および／または微細構造の変化を生じさせることがある。
【００４７】
図２は、スポットサイズまたはＦＷＨＭの関数としての既に融合された層の厚さのグラフを概略的に図示する。図２から、スポットサイズは、３次元物品における既に融合された層の増加した厚さの関数として線形に増加することがわかる。代わりに、図４に図示されるように、既に融合された層の厚さは、スポットサイズの関数として非線形である。図４では、既に融合された層の所定の厚さに対してスポットサイズが最大寸法に到達することになり、３次元物品の残りの層にはスポットのその最大寸法を用いることになろう。付加製造において、ビームスポットの面積は、μｍ２の範囲内にあってよい。
【００４８】
様々な実施形態例において、ビームスポットサイズは、融合されることになる粉末の下の３次元物品の既に融合された厚さの関数として走査線に沿って変更されてよい。
【００４９】
図１Ｂは、付加製造される３次元物品１９０の概略的な断面の第２の実施形態例を図示する。３次元物品１９０は、厚さＤ１を有する第１のセクション１１０、厚さＤ２を有す
る第２のセクション１４０、厚さＤ４を有する第３のセクション１４２、および厚さＤ５を有する第４のセクション１４４を備える。狭いチャンネル１８０がそれぞれ第１および第２のセクション１１０および１４０をそれぞれ第３および第４のセクション１４２および１４４から分離している。
【００５０】
図１Ａにおけるように、Ｄ２＜＜Ｄ１である。加えて、図１ＢではＤ３＜＜Ｄ１、Ｄ４＜＜Ｄ１、Ｄ２＜＜Ｄ５、Ｄ３＜＜Ｄ５、Ｄ４＜Ｄ５である。
【００５１】
３次元物品１９０は、非融合粉末材料１２０中に埋め込まれている。融合されることになる新しい粉末層１３０は、３次元物品１００および非融合粉末１２０の上に配置される。新しい粉末層１３０の融合が高エネルギービーム源１５０を用いて達成される。高エネルギービーム源１５０からのビーム１６０が３次元物品１００の第１のセクション１１０の上方の粉末層を融合するように配置されたときに、ビーム１６０は、第１のＦＷＨＭ（半値全幅）を有している。高エネルギービーム源１５０からのビーム１７０が３次元物品１００の第２のセクション１４０の上方の粉末層を融合するように配置されたときに、ビーム１７０は、第２または第３のＦＷＨＭ（半値全幅）を有してよい。
【００５２】
第２のＦＷＨＭは、第２のセクション１４０のみの厚さに関係するため、図１Ａにおけるものと同一である。第３のＦＷＨＭは、厚さＤ２、Ｄ４および狭いチャンネル１８０の合計である厚さＤ３に関係する。第３のＦＷＨＭは、第２のセクション１４０が第３のセクション１４２と重なり合っている領域に対して用いてよい。第２のＦＷＨＭは、第２のセクション１４０が第３のセクション１４２と重なり合っていない、すなわち、第２のセクション１４０が狭いチャンネル１８０のみと重なり合っているところで用いてよい。３次元物品の厚さは、非融合層を含めて融合された粉末層の総数であってよく、例えば、Ｄ３である。代わりに、３次元物品の厚さは、融合された粉末層の途切れない総数であってもよく、すなわち、厚さは、いずれの非融合粉末層も含まず、例えば、Ｄ２である。第２のセクション１４０の底面、および第３のセクション１４２の底面は、負の表面の例である。
【００５３】
異なるＦＷＨＭは、図１Ａに関して開示されたのと同じかまたは異なる高エネルギービーム源から同じ仕方で発してよい。
【００５４】
図５は、本発明による３次元物品を形成するために溶融される粉末材料の個別の層を連続的に堆積することを通じてこの物品を形成するための方法の概略的なフローチャートを図示する。
【００５５】
５１０と示される第１のステップでは、粉末材料を融合させるべく高エネルギービームを放出するための少なくとも１つの高エネルギービーム源が設けられる（ｈｉｇｈ  ｅｎｅｒｇｙ  ｓｏｕｒｃｅ  ｉｓ  ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ）。高エネルギービーム源は、少なくとも１つの電子ビーム源および／または少なくとも１つのレーザービーム源であってよい。
【００５６】
５２０と示される第２のステップでは、粉末材料上で高エネルギービームを偏向するための偏向源が設けられる。電子ビームは、１つまたは複数の偏向コイルによって偏向されてよい。レーザービームは、１つもしくは複数の傾斜可能なレンズまたは傾斜可能なミラーによって偏向されてよい。
【００５７】
５３０と示される第３のステップでは、高エネルギービームのＦＷＨＭを変更するための手段が提供される。電子ビームのＦＷＨＭを変更するための手段は、１つまたは複数の焦点コイル、１つまたは複数の非点収差コイルであってよい。電子ビームのＦＷＨＭは、
真空レベルを変更することによって変更されてもよく、真空チャンバ中のより高い圧力が電子ビームを分散させる傾向がある。電子ビームのＦＷＨＭは、トライオード（ｔｒｉｏｄ）電子ビーム放出設計においてグリッド電位を変更することによって変更されてもよい。増加したグリッド電位が電子ビームのＦＷＨＭを減少させてよい。
【００５８】
レーザービームについては、ＦＷＨＭを変更するために焦点レンズおよび／または非点収差レンズを用いてよい。レーザービームのＦＷＨＭは、レーザービーム源とターゲットとの間の光路に配置された開口サイズを変更することによって変更されてもよい。
【００５９】
５４０と示される第４のステップでは、高エネルギービームのＦＷＨＭが融合されることになる粉末の下の３次元物品の既に融合された厚さの関数として変更され、高エネルギービームのＦＷＨＭは、粉末を融合させるときのメルトプールの望ましくない広がりに対抗するために、３次元物品の既に融合された厚さが減少するほど減少される。所望の材料特性を達成するために、融合されることになる層が薄いほど、高エネルギービームのＦＷＨＭがより小さい必要がある。既に融合された３次元物品の厚さが増加するにつれて、ＦＷＨＭが増加される。粉末材料の既に融合された層の厚さは、ＦＷＨＭまたはビームスポットサイズの関数として線形的または多項式的に変化してよい。
【００６０】
ある実施形態例では、ＦＷＨＭは、既に融合された粉末層の所定の厚さを超えると一定である。
【００６１】
所定の値より低いビーム出力に対して、粉末材料を融合させるために基本的に円形のビームスポットを用いてよい。ビーム出力を所定の値を超えて増加させて、それによって走査速度を所定の値を超えて増加させた場合、材料は、メルトするのではなく沸騰し始めることがある。このように材料が沸騰する理由は、エネルギービームの偏向または走査速度が速すぎて、その結果、エネルギービームからの熱が融合される材料中へ入り込むのに十分な時間を有することにならないからである。エネルギービームの出力が高すぎて、それによって偏向速度が速すぎると、表面温度が高くなりすぎて、結果として融合されるべき材料が代わりに蒸発されることになる。
【００６２】
蒸発問題は、スポットを引き延ばすことによって、すなわち、走査方向に平行なスポット寸法を延長し、かつ走査方向に垂直なその寸法を基本的に維持することによって解決されうる。所定値を超えるビーム出力および走査速度に対して、ビームスポットが走査方向に平行な方向に引き延ばされてよい。ビームスポットを走査方向に平行に引き延ばすようにすることによって、ビーム中の出力がより広い面積にわたって分散されるため、表面温度を低下させうる。より広い面積にわたるこのビーム出力分散のため、ビームスポットからの熱は、材料中へ入り込むのに十分な時間を有し、それによってメルトプールから放出（ｒａｄｉａｔｅｄ）されるエネルギーを最小限に抑え、それによって材料の沸騰または蒸発を最小限に抑えうる。ビームスポットを走査方向に平行に引き延ばすことによって、円形スポットを用いた場合と比べて、融合または溶接の分解能を維持してより大きいビーム出力を用いうる。引き延ばされたビームスポットは、意図されたビーム経路の方向に係わらず、ビームスポットの長い方の寸法がビーム経路を辿るように、すなわち、走査方向に垂直な寸法が走査方向に平行な寸法より小さいように、意図された走査経路を辿ってよい。
【００６３】
図６は、レーザービーム・ベースのシステムにおけるビーム管理オプティクスのある実施形態例を図示する。レーザービーム６０５は、レーザービーム源６１０から発している。層ベースの付加製造プロセスにおける粉末層であってよいターゲット表面６６０に到達する前に、レーザービーム６０５は、非点収差レンズ系６２０、集束レンズ系６３０、偏向レンズ系６４０、および光学反射面６５０を通過している。制御ユニット６８０は、レ
ーザービーム源６１０およびレンズ系６２０、６３０、６４０を制御していてよい。集束レンズ系６３０（ｆｏｃｕｓｉｎｇ  ｌｅｎｓ  ６３０  ｓｙｓｔｅｍ）は、光軸に対して回転可能および／または傾斜可能および／または並進可能（光軸に沿って移動可能）でありうる１つまたは複数のレンズを備えてよい。集束レンズ系６３０は、ターゲット表面６６０上に所定のビームスポットサイズを作り出していてよい。集束レンズ系６３０におけるレンズは、完全にまたは部分的に透明であってよい。偏向レンズ系６４０は、光軸に対して回転可能および／または傾斜可能および／または並進可能（光軸に沿って移動可能）でありうる１つまたは複数のレンズを備えてよい。偏向レンズ系６４０は、ターゲット表面６６０において、ビームスポットを与えられた限界内のいずれかの所定の位置に配置してよく、この限界は、ビームスポットの最大偏向によって定義される。
【００６４】
焦点レンズ系６３０は、レーザービームのサイズを変えてよい。レーザービームのサイズは、先に記載されたように３次元物品の既に融合された厚さの関数として変化してよい。
【００６５】
非点収差レンズ系６２０は、光軸に対して回転可能および／または傾斜可能および／または並進可能（光軸に沿って移動可能）でありうる１つまたは複数のレンズを備えてよい。ビームが偏向されるときに、偏向の度合いに依存するいくらかの収差がビームスポット中に導入される。ビームは、偏向の度合いに依存して多かれ少なかれ歪んでおり、この歪が非点収差レンズ系６２０によって補償されてよい。非点収差レンズ系６２０がビームスポットをビーム偏向の方向に平行な方向に引き延ばすために、ビームスポット形状を意図的に歪ませてよい。偏向方向に平行な方向における引き延ばしの度合いは、エネルギービームのビーム出力に少なくとも依存していてよい。
【００６６】
図７は、電子ビーム・ベースのシステムにおけるビーム管理オプティクスのある実施形態例を図示する。電子ビーム７５０は、電子ビーム源７１０から発している。層ベースの付加製造プロセスにおける粉末層であってよいターゲット表面７６０に到達する前に、電子ビーム７５０は、非点収差レンズ系７２０、集束レンズ系７３０、偏向レンズ系７４０を通過していてよい。制御ユニット６８０は、電子ビーム源およびビーム成形オプティクスを制御してよい。集束レンズ系７３０は、１つまたは複数の集束コイルを備えてよい。集束レンズ系７３０は、ターゲット表面７６０上に所定のビームスポットサイズを作り出してよい。
【００６７】
偏向レンズ系７４０は、１つまたは複数の偏向コイルを備えてよい。偏向レンズ系７４０は、ターゲット表面７６０において、ビームスポットを与えられた限界内のいずれかの所定の位置に配置してよく、この限界は、ビームスポットの最大偏向によって定義される。
【００６８】
非点収差レンズ系７２０は、１つまたは複数の非点収差コイルを備えてよい。ビームが偏向されるときに、偏向の度合いに依存するいくらかの収差がビームスポット中に導入される。ビームは、偏向の度合いに依存して多かれ少なかれ歪んでいることがあり、この歪は、非点収差レンズ系７２０によって補償されてよい。ビームスポットは、他のレンズ系によって導入されることがある歪について補償されてよいだけでなく、ビームスポットをビーム偏向の方向に平行な方向に引き延ばすために、非点収差レンズ系７２０がビームスポット形状を意図的に歪ませてもよい。偏向方向に平行な方向における引き延ばしの度合いは、エネルギービームのビーム出力に少なくとも依存していてよい。ある実施形態例では、ビームスポット形状が所定のビーム出力を超えるビーム出力の線形関数として偏向方向に平行に引き延ばされてよい。別の実施形態例では、ビームスポット形状が所定のビーム出力を超えるビーム出力の多項式関数として偏向方向に平行に引き延ばされてよい。ある実施形態例では、ワークピースのいずれかの位置で任意の方位に引き延ばされたビーム
を発生させるために複数の非点収差レンズを用いてよい。
【００６９】
焦点レンズ系７３０は、電子ビームのサイズを変えてよい。電子ビームのサイズは、先に記載されたように３次元物品の既に融合された厚さの関数として変化してよい。電子ビームのサイズは、ある実施形態では、ビームの集束の度合いを示してよい。例えば、より大きいサイズのビームスポットが相対的に焦点がずれたビームを示し、相対的に小さいビームスポットについては逆を示してよい。物品の厚さが減少するにつれてＦＷＨＭが減少してよい（および逆もまた同様）と本明細書の他のところで記載された場合、融合された物品の層の厚さが増加するにつれて集束も同様に弱まる（さらに焦点ずれになる）であろうということを理解されたい。別の言い方をすれば、最も集束された（例えば、完全集束）ビームは、最初の層−（事前に融合された厚さが何も存在しない）３次元物品の最も薄いプロファイルに対応する−を融合させるために提供されてよく、融合層の厚さが経時的に増加するにつれて（例えば、連続的な層を融合させるプロセスが進むにつれて）集束が弱められる。上述のような「完全集束」の状態は、それによって生成されるビームおよび／またはビームスポットが最も区別可能、鮮明、または明確な状態に対応する。
【００７０】
レーザービーム・ベースおよび電子ビーム・ベースのシステムでは、偏向方向に平行な引き延ばしは、エネルギービームの出力だけでなく、ターゲット表面上の位置にも依存してよい。より詳しくは、エネルギービームの引き延ばしは、エネルギービーム出力に加えて、ターゲット表面上のエネルギービームスポットの実際の融合または溶接位置に依存してよい。付加製造プロセスでは、引き延ばしは、融合されることになるパターンに対するエネルギービームスポットの実際の位置に依存してよく、すなわち、走査長の中間の部分では走査線の開始または停止位置におけるのと比べてより引き延ばされたビームスポットを用いてよい。輪郭をメルトする場合には、輪郭の派生物および輪郭の派生物への距離に依存して輪郭をメルトする間に引き延ばしを変えてよい。ある実施形態例では、造形時間を最適化するようにワークピース上のビームスポットの引き延ばし、出力および走査速度を選んでよい。
【００７１】
本発明のある実施形態例では、走査方向に垂直な方向におけるワークピース上の平均スポットサイズは、全走査長、全断面にわたって、および／または３次元物品全体にわたって走査方向に平行な方向におけるワークピース上の平均スポットサイズより小さい。
【００７２】
上記に開示された引き延ばしと３次元物品の既に融合された厚さの関数としてのＦＷＨＭの変化とが組み合わされてよい。
【００７３】
引き延ばされたビームスポットによる融合は、より高いビームスポット出力およびより高いビーム走査速度を用いる効果を有しうる。同じ出力と引き延ばされたビームスポットの小さい方の寸法に等しい直径とを有する円形スポットと比べて、引き延ばされたビームスポットは、与えられた走査速度に対して表面温度を低下させうる。引き延ばされたビームスポットの小さい方の寸法に等しい直径を有する円形スポットと比べて、引き延ばされたビームスポットは、走査方向に垂直な方向における分解能を維持して、より高い走査速度を許容しうる。引き延ばされたビームスポットは、円形スポットの場合のように熱が材料を蒸発させるのではなく、材料中へ入り込むことを許容しうる。同じ出力と引き延ばされたビームスポットの小さい方の寸法に等しい直径とを有する円形スポットと比べて、引き延ばされたビームスポットは、付加製造される３次元物品のための製造時間を減少させうる。
【００７４】
図１１Ａは、走査線１１００に沿って異なるビームスポットサイズをもつ走査線を上から見た図を示す。第１のビームスポット１１１０は、走査線１１００に沿う走査方向に沿った方向に引き延ばされている。第２のビームスポット１１２０は、基本的に円形である
。走査方向に垂直な方向における寸法は、それぞれ第１および第２のビームスポット１１１０および１１２０について等しい。第２のビームスポット１１２０は、３次元物品の比較的薄い既に融合された厚さの上の粉末層をメルトするために用いてよい。第１のビームスポット１１１０は、３次元物品の比較的厚い既に融合された厚さの上の粉末層をメルトするために用いてよい。
【００７５】
図１１Ｂは、走査線に沿って異なるビームスポットサイズをもつ走査線１１００’を上から見た図を示す。第１のビームスポット１１３０は、基本的に円形であり、第１の直径をもつ。第２のビームスポット１１４０は、基本的に円形であり、第２の直径をもち、ここで第２の直径＜第１の直径である。走査方向に垂直な方向における寸法は、この実施形態では、それぞれ第１および第２のビームスポット１１３０および１１４０について変化している。第２のビームスポット１１４０は、３次元物品の比較的薄い既に融合された厚さの上の粉末層をメルトするために用いてよい。第１のビームスポット１１３０は、３次元物品の比較的厚い既に融合された厚さの上の粉末層をメルトするために用いてよい。
【００７６】
図８は、ビームスポットサイズ、ビーム出力および／またはビーム偏向速度が３次元物品の既に融合された層の厚さの関数として変更される本発明の別の実施形態例の概略的なグラフを図示する。最終的な３次元物品の材料特性をさらに改善するために、ビームスポットサイズが３次元物品の既に融合された層の厚さの関数として変更されてよいだけでなく、ビーム出力および／またはビーム偏向速度も３次元物品の既に融合された層の厚さの関数として変更されてよい。既に融合された層の厚さの関数としてのビームスポットサイズ、ビーム出力およびビーム偏向速度の変更の組み合わせは、所望の材料特性を達成することを可能にするための入力パラメータを増加させるだけではない。２つまたは３つの入力パラメータの組み合わせは、その個別の効果の合計より大きな組み合わせ効果も与えうる。
【００７７】
本発明の別の態様では、コンピュータ上で実行されたときに粉末床の部分の連続的な融合を通じて少なくとも１つの３次元物品を形成するための方法を実装するように構成され、配置されたプログラム要素が提供され、それらの部分が３次元物品の連続的な断面に対応し、方法は、粉末材料を融合させるべく高エネルギービームを放出するための少なくとも１つの高エネルギービーム源を設けるステップと、粉末材料上で高エネルギービームを偏向するための偏向源を設けるステップと、高エネルギービームのＦＷＨＭを変更するための手段を提供するステップと、融合されることになる粉末の下の３次元物品の既に融合された厚さの関数として高エネルギービームのＦＷＨＭを変更するステップとを備え、高エネルギービームのＦＷＨＭは、粉末を融合させるときのメルトプールの望ましくない広がりに対抗するために、３次元物品の既に融合された厚さが減少するほど減少される。
【００７８】
プログラム要素は、コンピュータ可読記憶媒体にインストールされてよい。コンピュータ可読記憶媒体は、本明細書の他のところで記載されるいずれかの制御ユニットまたは別の分離した異なる制御ユニットであってよい。その中に具現されたコンピュータ可読プログラムコード部分を備えうるコンピュータ可読記憶媒体およびプログラム要素が非一時的コンピュータプログラム製品内にさらに含まれてよい。これらの特徴および構成に関するさらなる詳細が、順次、以下に示される。
【００７９】
上述のように、本発明の様々な実施形態が、非一時的コンピュータプログラム製品としてを含めて、様々な方法で実装されてよい。コンピュータプログラム製品は、アプリケーション、プログラム、プログラムモジュール、スクリプト、ソースコード、プログラムコード、オブジェクトコード、バイトコード、コンパイル済みコード、解釈済みコード、機械語、実行可能な命令、および／または（本明細書では同義で用いられる実行可能な命令、実行のための命令、プログラムコード、および／または同様の用語で本明細書では呼ば
れる）同様のものを記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含んでよい。かかる非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、（揮発性および不揮発性媒体を含めて）すべてのコンピュータ可読媒体を含む。
【００８０】
一実施形態において、不揮発性コンピュータ可読記憶媒体は、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、ソリッドステートストレージ（ＳＳＳ：ｓｏｌｉｄ  ｓｔａｔｅ  ｓｔｏｒａｇｅ）（例えば、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ：ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ  ｄｒｉｖｅ）、ソリッドステートカード（ＳＳＣ：ｓｏｌｉｄ  ｓｔａｔｅ  ｃａｒｄ）、ソリッドステートモジュール（ＳＳＭ：ｓｏｌｉｄ  ｓｔａｔｅ  ｍｏｄｕｌｅ））、エンタープライズフラッシュドライブ、磁気テープ、またはその他の非一時的磁気媒体、および／または同様のものを含んでよい。不揮発性コンピュータ可読記憶媒体は、パンチカード、紙テープ、光学式マークシート（または孔もしくは他の光学的に認識可能なしるしのパターンをもつその他の物理媒体）、コンパクトディスク・リードオンリメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ：ｃｏｍｐａｃｔ  ｄｉｓｃ  ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）、コンパクトディスク書き換え可能コンパクトディスク（ＣＤ−ＲＷ：ｃｏｍｐａｃｔ  ｄｉｓｃ−ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ：ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｃ）、ブルーレイディスク（ＢＤ：Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）  ｄｉｓｃ）、その他の非一時的光媒体、および／または同様のものも含んでもよい。かかる不揮発性コンピュータ可読記憶媒体は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ：ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）、プログラマブルリードオンリメモリ（ＰＲＯＭ：ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ：ｅｒａｓａｂｌｅ  ＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｅｒａｓａｂｌｅ  ＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ（例えば、シリアル、ＮＡＮＤ、ＮＯＲ、および／または同様のもの）、マルチメディアメモリカード（ＭＭＣ：ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  ｍｅｍｏｒｙ  ｃａｒｄ）、セキュアデジタル（ＳＤ：ｓｅｃｕｒｅ  ｄｉｇｉｔａｌ）メモリカード、スマートメディアカード、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣＦ：ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ）カード、メモリスティック、および／または同様のものも含んでもよい。さらにまた、不揮発性コンピュータ可読記憶媒体は、導電性ブリッジング・ランダムアクセスメモリ（ＣＢＲＡＭ：ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ−ｂｒｉｄｇｉｎｇ  ＲＡＭ）、相変化ランダムアクセスメモリ（ＰＲＡＭ：ｐｈａｓｅ−ｃｈａｎｇｅ  ＲＡＭ）、強誘電体ランダムアクセスメモリ（ＦｅＲＡＭ：ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ＲＡＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ：ｎｏｎ−ｖｏｌａｔｉｌｅ  ＲＡＭ）、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ：ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ＲＡＭ）、抵抗変化型ランダムアクセスメモリ（ＲＲＡＭ（登録商標）：ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ＲＡＭ）、シリコン−酸化物−窒化物−酸化物−シリコン・メモリ（ＳＯＮＯＳ：Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｏｘｉｄｅ−Ｎｉｔｒｉｄｅ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｍｅｍｏｒｙ）、浮遊接合ゲートランダムアクセスメモリ（ＦＪＧ  ＲＡＭ：ｆｌｏａｔｉｎｇ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ  ｇａｔｅ  ＲＡＭ）、ミリピー���メモリ、レーストラックメモリ、および／または同様のものも含んでもよい。
【００８１】
一実施形態において、揮発性コンピュータ可読記憶媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ：ｄｙｎａｍｉｃ  ＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ：ｓｔａｔｉｃ  ＲＡＭ）、高速ページモードダイナミックランダムアクセスメモリ（ＦＰＭ  ＤＲＡＭ：ｆａｓｔ  ｐａｇｅ  ｍｏｄｅ  ＤＲＡＭ）、拡張データ出力ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＥＤＯ  ＤＲＡＭ：ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ｄａｔａ−ｏｕｔ  ＤＲＡＭ）、シンクロナスダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ：ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ＤＲＡＭ）、ダブルデータレートシンクロナスダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＤＲ  ＳＤＲＡＭ：ｄｏｕｂｌｅ  ｄａｔａ  ｒａｔｅ  Ｓ
ＤＲＡＭ）、ダブルデータレートタイプ２シンクロナスダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＤＲ２  ＳＤＲＡＭ：ＤＤＲ  ｔｙｐｅ  ｔｗｏ  ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレートタイプ３シンクロナスダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＤＲ３  ＳＤＲＡＭ：ＤＤＲ  ｔｙｐｅ  ｔｈｒｅｅ  ＳＤＲＡＭ）、Ｒａｍｂｕｓダイナミックランダムアクセスメモリ（ＲＤＲＡＭ：Ｒａｍｂｕｓ  ＤＲＡＭ）、ツインセルトランジスタＲＡＭ（ＴＴＲＡＭ：Ｔｗｉｎ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ  ＲＡＭ）、サイリスタＲＡＭ（Ｔ−ＲＡＭ：Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ  ＲＡＭ）、ゼロキャパシタ（Ｚ−ＲＡＭ）、Ｒａｍｂｕｓインライン・メモリモジュール（ＲＩＭＭ：Ｒａｍｂｕｓ  ｉｎ−ｌｉｎｅ  ｍｅｍｏｒｙ  ｍｏｄｕｌｅ）、デュアルインライン・メモリモジュール（ＤＩＭＭ：ｄｕａｌ  ｉｎ−ｌｉｎｅ  ｍｅｍｏｒｙ  ｍｏｄｕｌｅ）、シングルインライン・メモリモジュール（ＳＩＭＭ：ｓｉｎｇｌｅ  ｉｎ−ｌｉｎｅ  ｍｅｍｏｒｙ  ｍｏｄｕｌｅ）、ビデオランダムアクセスメモリＶＲＡＭ、（様々なレベルを含む）キャッシュメモリ、フラッシュメモリ、レジスタメモリ、および／または同様のものを含んでよい。実施形態がコンピュータ可読記憶媒体を用いることが記載されるところでは、他のタイプのコンピュータ可読記憶媒体を上記のコンピュータ可読記憶媒体に置き換えるか、またはそれらに加えて用いてよいことが分かるであろう。
【００８２】
当然のことながら、本明細書の他のところで記載されたように、本発明の様々な実施形態は、方法、装置、システム、コンピューティングデバイス、コンピューティングエンティティ、および／または同様のものとして実装されてもよい。そのように、本発明の実施形態は、いくつかのステップまたは動作を行うためにコンピュータ可読記憶媒体上に記憶された命令を実行する装置、システム、コンピューティングデバイス、コンピューティングエンティティ、および／または同様のものの形態をとってよい。しかしながら、本発明の実施形態は、いくつかのステップまたは動作を行う完全にハードウェアの実施形態の形態をとってもよい。
【００８３】
装置、方法、システム、およびコンピュータプログラム製品のブロック図およびフローチャート説明図を参照して、様々な実施形態が以下に記載される。いずれのブロック図およびフローチャート説明図の各ブロックも、それぞれ、コンピュータプログラム命令によって部分的に、例えば、コンピューティングシステムにおいてプロセッサ上で実行する論理ステップまたは動作として実装されてよいことを理解されたい。これらのコンピュータプログラム命令は、特別に構成された機械を作り出すべく、専用コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置などのコンピュータ上へロードされてよく、それらのコンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置上で実行する命令がフローチャートのブロックまたはブロック群で指定された機能を実装する。
【００８４】
これらのコンピュータプログラム命令がコンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置に特定の仕方で機能するように指示できるコンピュータ可読メモリに記憶されてもよく、コンピュータ可読メモリに記憶されたそれらの命令がフローチャートのブロックまたはブロック群で指定された機能を実装するためのコンピュータ可読命令を含んだ製品を作り出す。一連の動作ステップがコンピュータまたは他のプログラム可能な装置上で行われるようにしてコンピュータに実装されたプロセスを作り出すためにコンピュータプログラム命令がコンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置上へロードされてもよく、コンピュータまたは他のプログラム可能な装置上で実行するそれらの命令が、フローチャートのブロックまたはブロック群で指定された機能を実装するための動作を提供する。
【００８５】
それに応じて、ブロック図およびフローチャート説明図のブロックは、指定された機能を行うための様々な組み合わせ、指定された機能を行うための動作と指定された機能を行うためのプログラム命令との組み合わせをサポートする。同様に、ブロック図およびフロ
ーチャート説明図の各ブロック、ならびにブロック図およびフローチャート説明図におけるブロックの組み合わせを、指定された機能もしくは動作を行う専用ハードウェアベース・コンピュータシステム、または専用ハードウェアとコンピュータ命令との組み合わせによって、実装できるであろうということを理解されたい。
【００８６】
図９は、本発明の様々な実施形態と併せて用いることができる例示的なシステム１０２０のブロック図である。少なくとも示された実施形態において、システム１０２０は、すべてが１つ以上のネットワーク１４３０を経由して中央サーバ１２００（または制御ユニット）と通信を行うように構成された、１つ以上の中央コンピューティングデバイス１４１０と、１つ以上の分散したコンピューティングデバイス１４２０と、１つ以上の分散したハンドヘルドもしくはモバイルデバイス１３００とを含んでよい。図９は、様々なシステム・エンティティを分離したスタンドアローンのエンティティとして示すが、様々な実施形態は、この特定のアーキテクチャには限定されない。
【００８７】
本発明の様々な実施形態によれば、１つ以上のネットワーク１４３０は、いくつかの第２世代（２Ｇ）、２．５Ｇ、第３世代（３Ｇ）、および／または第４世代（４Ｇ）移動通信プロトコルなどのうちのいずれか１つ以上に準拠した通信をサポートすることが可能であってよい。より詳しくは、１つ以上のネットワーク１４３０は、２Ｇ無線通信プロトコルＩＳ−１３６（ＴＤＭＡ）、ＧＭＳ、およびＩＳ−９５（ＣＤＭＡ）に準拠した通信をサポートすることが可能であってよい。さらに、例えば、１つ以上のネットワーク１４３０は、２．５Ｇ無線通信プロトコルＧＰＲＳ、拡張データＧＳＭ環境（ＥＤＧＥ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｄａｔａ  ＧＳＭ（登録商標）  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）などに準拠した通信をサポートすることが可能であってよい。加えて、例えば、１つ以上のネットワーク１４３０は、３Ｇ無線通信プロトコル、例えば、広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ（登録商標）：Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）無線アクセス技術を採用したユニバーサル移動電話システム（ＵＭＴＳ：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）ネットワーク、に準拠した通信をサポートすることが可能であってよい。いくつかの狭帯域ＡＭＰＳ（ＮＡＭＰＳ：ｎａｒｒｏｗ−ｂａｎｄ  ＡＭＰＳ）、ならびにＴＡＣＳネットワーク（単数または複数）（TACS，  ｎｅｔｗｏｒｋ（ｓ））も、デュアルまたはより高次モードの移動局（例えば、デジタル／アナログまたはＴＤＭＡ／ＣＤＭＡ／アナログ電話）と同様に、本発明の実施形態から利益を享受しうる。さらに別の例として、システム１０２０の各々の構成要素は、例えば、無線周波数（ＲＦ：ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、赤外線（ＩｒＤＡ） 、あるいは、有線または無線のパーソナルエリアネットワーク（「ＰＡＮ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ」）、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ：Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ」）、メトロポリタンエリアネットワーク（「ＭＡＮ：Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ」）、ワイドエリアネットワーク（「ＷＡＮ：Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ」）などを含めて、いくつかの異なる有線または無線ネットワーキング技術のいずれかなどの技術に従って互いに通信するように構成されてよい。
【００８８】
デバイス（単数または複数）１２００、１３００、１４１０、１４２０は、同じネットワーク１４３０を通じて互いに通信するように図９では示されるが、これらのデバイスは、複数の分離したネットワークを通じて同様に通信してよい。
【００８９】
一実施形態によれば、サーバ１２００からデータを受信するのに加えて、分散したデバイス１４１０、１４２０、および／または１３００は、それら自体でデータを収集して、送信するようにさらに構成されてよい。様々な実施形態において、デバイス１４１０、１４２０、および／または１３００は、１つ以上の入力ユニットまたはデバイス、例えば、キーパッド、タッチパッド、バーコードスキャナ、無線自動識別（ＲＦＩＤ：ｒａｄｉｏ
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）リーダ、インターフェースカード（例えば、モデムなど）または受信機を用いてデータを受信することが可能であってよい。デバイス１４１０、１４２０、および／または１３００は、１つ以上の揮発性または不揮発性メモリモジュールへデータを記憶すること、および、例えば、デバイスを操作しているユーザへデータを表示するか、または、例えば１つ以上のネットワーク１４３０を通じて、データを送信することによって、１つ以上の出力ユニットまたはデバイスを用いてデータを出力することがさらに可能であってよい。
【００９０】
様々な実施形態において、サーバ１２００は、本明細書により示され、記載されたものを含めて、本発明の様々な実施形態に従って１つ以上の機能を行うための様々なシステムを含む。ただし、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、サーバ１２００が１つ以上の同様の機能を行うために様々な代わりのデバイスを含みうるであろうということを理解されたい。例えば、ある実施形態では、特定の用途に望ましいように、サーバ１２００の少なくとも一部分が分散したデバイス（単数または複数）１４１０、１４２０、および／またはハンドヘルドもしくはモバイルデバイス（単数または複数）１３００上に位置してよい。以下にさらに詳細に記載されるように、少なくとも一実施形態では、ハンドヘルドもしくはモバイルデバイス（単数または複数）１３００が１つ以上のモバイルアプリケーション１３３０を含んでよく、すべてが以下にさらに詳細に同様に記載されるように、それらのアプリケーションがサーバ１２００との通信のためのユーザインターフェースを設けるように構成されてよい。
【００９１】
図１０Ａは、様々な実施形態によるサーバ１２００の概略図である。サーバ１２００は、システムインターフェースまたはバス１２３５を介してサーバ内の他の要素と通信するプロセッサ１２３０を含む。サーバ１２００にさらに含まれるのは、データを受信して表示するための表示／入力デバイス１２５０である。この表示／入力デバイス１２５０は、例えば、モニタと組み合わせて用いるキーボードまたはポインティングデバイスであってよい。サーバ１２００は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）１２２６およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１２２２の両方を好ましくは含んだメモリ１２２０をさらに含む。サーバのＲＯＭ１２２６は、サーバ１２００内の要素間で情報を転送するのを助ける基本ルーチンを含んだベーシック・インプット／アウトプット・システム１２２４（ＢＩＯＳ：ｂａｓｉｃ  ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ  ｓｙｓｔｅｍ）を記憶するために用いられる。本明細書では様々なＲＯＭおよびＲＡＭ構成が先に記載された。
【００９２】
加えて、サーバ１２００は、様々なコンピュータ可読媒体、例えば、ハードディスク、リムーバブル磁気ディスク、またはＣＤ−ＲＯＭディスク上に情報を記憶するために、少なくとも１つの記憶デバイスまたはプログラム記憶装置１２１０、例えば、ハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、ＣＤ  Ｒｏｍドライブ、あるいは光ディスクドライブを含む。当業者には分かるように、これらの記憶デバイス１２１０の各々が適切なインターフェースによってシステムバス１２３５に接続される。記憶デバイス１２１０およびそれらに関連するコンピュータ可読媒体がパーソナルコンピュータ用の不揮発性記憶装置を提供する。当業者には分かるように、上記のコンピュータ可読媒体を当技術分野で知られるその他のタイプのコンピュータ可読媒体によって置き換えることができるであろう。かかる媒体は、例えば、磁気カセット、フラッシュメモリカード、デジタルビデオディスクおよびベルヌーイ・カートリッジを含む。
【００９３】
示されていないが、ある実施形態によれば、サーバ１２００の記憶デバイス１２１０および／またはメモリが、サーバ１２００によってアクセスされてよい過去および／または現在の配信データならびに配信条件を記憶しうる、データ記憶デバイスの機能をさらに提供してよい。この点に関して、記憶デバイス１２１０は、１つ以上のデータベースを備えてよい。用語「データベース」は、コンピュータシステムに、例えば、関係データベース
、階層型データベース、またはネットワークデータベースなどを介して記憶される記録またはデータの構造化された集合を指し、それ自体、限定的な仕方で解釈されるべきではない。
【００９４】
例えば、プロセッサ１２３０によって実行可能な１つ以上のコンピュータ可読プログラムコード部分を備えるいくつかのプログラムモジュール（例えば、例示的なモジュール１４００〜１７００）が様々な記憶デバイス１２１０によって記憶され、かつＲＡＭ１２２２内に記憶されてよい。かかるプログラムモジュールがオペレーティングシステム１２８０を含んでもよい。これらおよび他の実施形態では、様々なモジュール１４００、１５００、１６００、１７００がプロセッサ１２３０およびオペレーティングシステム１２８０を活用してサーバ１２００の動作のいくつかの態様を制御する。さらに他の実施形態では、本発明の範囲および特質から逸脱することなく、１つ以上の追加および／または代わりのモジュールを設けてもよいことを理解すべきである。
【００９５】
様々な実施形態において、プログラムモジュール１４００、１５００、１６００、１７００がサーバ１２００によって実行されて、システム１０２０の様々なユーザにすべてがアクセス可能および／または送信可能な、１つ以上のグラフィカルユーザインターフェース、レポート、命令、および／または通知／警告を発生するように構成される。いくつかの実施形態において、ユーザインターフェース、レポート、命令、および／または通知／警告は、先に論じたように、インターネットまたは他の利用可能な通信ネットワークを含みうる、１つ以上のネットワーク１４３０を介してアクセス可能であってよい。
【００９６】
さらに、様々な実施形態において、モジュール１４００、１５００、１６００、１７００のうちの１つ以上が代わりにおよび／または追加的に（例えば、２通りに）デバイス１４１０、１４２０および／または１３００のうちの１つ以上に局所的に記憶されてよく、それらのデバイスの１つ以上のプロセッサによって実行されてよいことを理解されたい。様々な実施形態によれば、モジュール１４００、１５００、１６００、１７００が１つ以上のデータベースへデータを送信し、それらからデータを受信して、それらに含まれたデータを活用してよく、それらのデータベースは、１つ以上の分離した、リンクされるかおよび／またはネットワーク化されたデータベースからなってよい。
【００９７】
サーバ１２００内には、１つ以上のネットワーク１４３０の他の要素とインターフェースで接続して通信するためのネットワークインターフェース１２６０も位置する。サーバ１２００構成要素の１つ以上が他のサーバ構成要素から地理的に離れて位置してよいことが当業者には分かるであろう。そのうえ、サーバ１２００の構成要素の１つ以上が組み合わされてもよく、および／または本明細書に記載される機能を行う追加の構成要素がサーバに含まれてもよい。
【００９８】
以上は単一のプロセッサ１２３０を記載するが、当業者が認識するように、サーバ１２００は、本明細書に記載される機能を行うために互いに連携して動作する複数のプロセッサを備えてよい。メモリ１２２０に加えて、データ、コンテンツなどを表示、送信および／または受信するためにプロセッサ１２３０も少なくとも１つのインターフェースもしくは他の手段に接続できる。この点に関して、インターフェース（単数または複数）は、以下にさらに詳細に記載されるように、データ、コンテンツなどを送信および／または受信するための少なくとも１つの通信インターフェースもしくは他の手段、ならびに、表示および／またはユーザ入力インターフェースを含みうる少なくとも１つのユーザインターフェースを含むことができる。次に、ユーザ入力インターフェースは、エンティティがユーザからデータを受信することを許容するいくつかのデバイス、例えば、キーパッド、タッチディスプレイ、ジョイスティックまたは他の入力デバイスのいずれかを備えることができる。
【００９９】
なおさらに、「サーバ」１２００が言及されるが、当業者が認識するように、本発明の実施形態は、慣例的に定義されたサーバ・アーキテクチャには限定されない。なおさらに、本発明の実施形態のシステムは、単一のサーバ、もしくは同様のネットワーク・エンティティまたはメインフレーム・コンピュータシステムには限定されない。本明細書に記載される機能を提供するために互いに連携して動作する、１つ以上のネットワーク・エンティティを含んだ他の同様のアーキテクチャを本発明の実施形態の趣旨および範囲から逸脱することなく同様に用いてよい。例えば、サーバ１２００と関連して本明細書に記載される機能を提供するために互いに協力する、２つ以上のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、同様の電子デバイス、またはハンドヘルドポータブルデバイスのメッシュネットワークを本発明の実施形態の趣旨および範囲から逸脱することなく同様に用いてよい。
【０１００】
様々な実施形態によれば、プロセスの多くの個別のステップが本明細書に記載されるコンピュータシステムおよび／またはサーバを利用して実施されても、されなくてもよく、コンピュータ実装の度合いは、１つ以上の特定の用途にとって望ましいおよび／または有益でありうるように変化してよい。
【０１０１】
図１０Ｂは、本発明の様々な実施形態と併せて用いることができるモバイルデバイス１３００を表す例示的な概略図を示す。モバイルデバイス１３００は、様々な当事者によって動作させることができる。図１０Ｂに示されるように、モバイルデバイス１３００は、アンテナ１３１２、送信機１３０４（例えば、無線機）、受信機１３０６（例えば、無線機）、およびそれぞれ送信機１３０４へ信号を提供し、受信機１３０６から信号を受け取る処理要素１３０８を含んでよい。
【０１０２】
それぞれ送信機１３０４へ提供され、受信機１３０６から受け取られる信号は、様々なエンティティ、例えば、サーバ１２００、分散したデバイス１４１０、１４２０、および／または同様のものと通信するために適用可能な無線システムのエアインターフェース規格に準拠したシグナリング・データを含んでよい。この点に関して、モバイルデバイス１３００は、１つ以上のエアインターフェース規格、通信プロトコル、変調型、およびアクセス型を用いて動作することが可能であってよい。より詳しくは、モバイルデバイス１３００は、いくつかの無線通信規格およびプロトコルのいずれかに準拠して動作してよい。特定の実施形態では、モバイルデバイス１３００は、複数の無線通信規格およびプロトコル、例えば、ＧＰＲＳ、ＵＭＴＳ、ＣＤＭＡ２０００、１ｘＲＴＴ、ＷＣＤＭＡ、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ、ＬＴＥ、Ｅ−ＵＴＲＡＮ、ＥＶＤＯ、ＨＳＰＡ、ＨＳＤＰＡ、Ｗｉ−Ｆｉ、ＷｉＭＡＸ、ＵＷＢ、ＩＲプロトコル、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈプロトコル、ＵＳＢプロトコル、および／またはその他の無線プロトコルに準拠して動作してよい。
【０１０３】
これらの通信規格およびプロトコルによって、モバイルデバイス１３００は、様々な実施形態によれば、アンストラクチャード・サプリメンタリ・サービス・ データ（ＵＳＳＤ：Ｕｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  ｄａｔａ）、ショート・メッセージ・サービス（ＳＭＳ：Ｓｈｏｒｔ  Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）、マルチメディア・メッセージング・サービス（ＭＭＳ：Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｍｅｓｓａｇｉｎｇ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）、デュアルトーン多重周波数シグナリング（ＤＴＭＦ：Ｄｕａｌ−Ｔｏｎｅ  Ｍｕｌｔｉ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）、および／またはサブスクライバ・アイデンティティ・モジュール・ダイアラ（ＳＩＭ  ｄｉａｌｅｒ：Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｉｄｅｎｔｉｔｙ  Ｍｏｄｕｌｅ  Dｉａｌｅｒ）などのコンセプトを用いて様々な他のエンティティと通信してよい。モバイルデバイス１３００は、例として、そのファームウェア、ソフトウェア（例えば、実行可能な命令、アプリケーション、プログラムモジュールを含む）、およびオペレーティングシステムへの変更、アドオン、ならびにアップデートをダウンロードすることもできる。
【０１０４】
一実施形態によれば、モバイルデバイス１３００は、位置判定デバイスおよび／または機能を含んでよい。例えば、モバイルデバイス１３００は、例えば、緯度、経度、高度、ジオコード、コース、および／または速度データを取得するようになっているＧＰＳモジュールを含んでよい。一実施形態において、ＧＰＳモジュールは、視野内の衛星の数およびそれらの衛星の相対的位置を同定することによって、時には天体位置表データとして知られる、データを取得する。
【０１０５】
モバイルデバイス１３００は、ユーザインターフェース（処理要素１３０８に結合された表示１３１６を含みうる）および／またはユーザ入力インターフェース（処理要素３０８に結合されている）を備えてもよい。ユーザ入力インターフェースは、モバイルデバイス１３００がデータを受け取ることを許容するいくつかのデバイス、例えば、キーパッド１３１８（ハードもしくはソフト）、タッチディスプイ、音声もしくはモーション・インターフェース、または他の入力デバイスのいずれかを備えることができる。キーパッド１３１８を含む実施形態において、キーパッドは、従来の数字（０〜９）および関連キー（＃，＊）、ならびにモバイルデバイス１３００を動作させるために用いる他のキーを含む（またはそれらの表示を生じさせる）ことができて、英文字キーの完全なセットまたは英数字キーの完全なセットを提供するためにアクティブ化されうるキーのセットを含んでよい。入力を提供するのに加えて、例えば、スクリーンセーバおよび／またはスリープモードなどのいくつかの機能をアクティブ化または非アクティブ化するために、ユーザ入力インターフェースを用いることができる。
【０１０６】
モバイルデバイス１３００は、埋め込み型にでき、かつ／またはリムーバブルであってよい、揮発性記憶装置またはメモリ１３２２および／あるいは不揮発性記憶装置またはメモリ１３２４を含むこともできる。例えば、不揮発性メモリは、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＭＭＣ、ＳＤメモリカード、メモリスティック、ＣＢＲＡＭ、ＰＲＡＭ、ＦｅＲＡＭ、ＲＲＡＭ、ＳＯＮＯＳ、レーストラックメモリ、および／または同様のものであってよい。揮発性メモリは、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＦＰＭ  ＤＲＡＭ、ＥＤＯ  ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ  ＳＤＲＡＭ，ＤＤＲ２  ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ３  ＳＤＲＡＭ、ＲＤＲＡＭ、ＲＩＭＭ、ＤＩＭＭ，ＳＩＭＭ、ＶＲＡＭ、キャッシュメモリ、レジスタメモリ、および／または同様のものであってよい。揮発性および不揮発性記憶装置またはメモリは、モバイルデバイス１３００の機能を実装するために、データベース、データベース・インスタンス、データベース・マッピングシステム、データ、アプリケーション、プログラム、プログラムモジュール、スクリプト、ソースコード、オブジェクトコード、バイトコード、コンパイル済みコード、解釈済みコード、機械語、実行可能な命令、および／または同様のものを記憶できる。
【０１０７】
モバイルデバイス１３００は、カメラ１３２６およびモバイルアプリケーション１３３０のうちの１つ以上を含んでもよい。カメラ１３２６は、様々な実施形態によれば、追加および／または代わりのデータ収集機能として構成されてよく、それによってモバイルデバイス１３００によりカメラを用いて１つ以上の項目が読み出され、記憶されるかおよび／または送信されてよい。モバイルアプリケーション１３３０は、モバイルデバイス１３００がそれを用いて様々なタスクを行いうる特徴をさらに提供してよい。モバイルデバイス１３００およびシステム１０２０の1人以上のユーザにとって全体として望ましいように、様々な構成が提供されてよい。
【０１０８】
本発明は、上記の実施形態には限定されず、添付の特許請求の範囲内で多くの修正形態が可能である。かかる修正形態は、例えば、例示された電子ビームとは異なるレーザービームなどのエネルギービーム源を用いることを含んでよい。金属粉末以外の導電性材料が用いられてよく、例えば、非限定的な例は、導電性ポリマーおよび導電性セラミックス粉
末である。実際、当業者は、一字一句その通りに記載されてはいないにも係らず添付の特許請求の範囲に包含される方法で本発明の様々な実施形態を修正するために、前述のテキストに含まれる情報を用いることが可能であろう。その理由は、これらの方法が実質的に同じ結果に到達する実質的に同じ機能を達成するからである。それゆえに、本発明が開示される特定の実施形態には限定されないこと、ならびに、修正形態および他の実施形態が添付の特許請求の範囲内に含まれるように意図されていることを理解されたい。本明細書では特定の用語が採用されているが、それらの用語は、一般的かつ説明的な意味で用いられるに過ぎず、限定を目的とするものではない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
2019167627.tif 000015
【図１１Ｂ】
2019167627.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月14日(2019.5.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークテーブル上に設けられた粉末の少なくとも１つの層の部分の連続的な融合を通じて３次元物品を形成するための付加製造装置において高エネルギービームのスポットサイズを変える少なくとも１つの手段を用いる方法であって、それらの部分が前記３次元物品の連続的な断面に対応し、前記方法は、
融合されることになる粉末の前記層の下の前記３次元物品の既に融合された厚さの関数として前記高エネルギービームの半値全幅（ＦＷＨＭ）を変更するための前記手段を用いるステップであって、前記高エネルギービームの前記ＦＷＨＭは、前記粉末を融合させるときのメルトプールの望ましくない広がりに対抗するために、前記３次元物品の既に融合された厚さが減少するほど減少される、前記用いるステップ
を備える、方法。
【請求項２】
前記３次元物品の前記厚さは、粉末の前記層上の前記高エネルギービームのスポット直下の厚さである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記厚さは、融合された粉末層の総数である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記厚さは、均質に溶融された粉末層の途切れない総数である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記高エネルギービームの前記ＦＷＨＭを変えるための前記手段は、焦点レンズ、非点収差レンズ、真空レベル、電子ビーム源のグリッド電位、またはレーザービーム源の開口サイズからなる群のうちの少なくとも１つから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記関数は、線形関数または多項式関数である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
融合されることになる前記粉末の下の前記３次元物品の既に融合された厚さの関数として前記エネルギービームの偏向速度および／またはビーム出力を変更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】
３次元物品を形成するために溶融される粉末材料の個別の層を連続的に堆積することを通じて前記物品を形成するための方法であって、前記方法は、
前記粉末材料を融合させるべく高エネルギービームを放出するための少なくとも１つの高エネルギービーム源を設けるステップと、
前記粉末材料上で前記高エネルギービームを偏向するための偏向源を設けるステップと、
前記高エネルギービームのＦＷＨＭを変更するための手段を提供するステップと、
融合されることになる前記粉末の下の前記３次元物品の既に融合された厚さの関数として前記高エネルギービームの前記ＦＷＨＭを変更するステップであって、前記高エネルギービームの前記ＦＷＨＭは、前記粉末を融合させるときのメルトプールの望ましくない広がりに対抗するために、前記３次元物品の既に融合された厚さが減少するほど減少される、前記変更するステップと
を備える、方法。
【請求項９】
前記３次元物品の前記厚さは、粉末の前記層上の前記高エネルギービームのスポット直下の厚さである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記厚さは、融合された粉末層の総数である、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記厚さは、均質に溶融された粉末層の途切れない総数である、請求項８に記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月4日(2019.7.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元物品を形成するために溶融される粉末材料の個別の層を連続的に堆積することを通じて前記３次元物品を形成するための方法であって、前記方法は、
前記粉末材料を融合させるべく高エネルギービームを放出するための少なくとも１つの高エネルギービーム源を設けるステップと、
前記粉末材料上で前記高エネルギービームを偏向するための偏向源を設けるステップと、
前記高エネルギービームのＦＷＨＭを変更するための手段を提供するステップと、
融合されることになる粉末の下の前記３次元物品の既に融合された厚さが所定の厚さを超えているかを決定するステップと、
前記決定された既に融合された厚さが前記所定の厚さを下回る場合のみ、前記高エネルギービームの前記ＦＷＨＭを変更するステップと
を備え、
前記高エネルギービームの前記ＦＷＨＭの前記変更は、前記粉末を融合させるときのメルトプールの望ましくない広がりに対抗するために、前記３次元物品の既に融合された厚さが減少するほど前記ＦＷＨＭを線形的または多項式的に減少させることを含む、
方法。
【請求項２】
前記３次元物品の前記厚さは、粉末の前記層上の前記高エネルギービームのスポット直下の厚さである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記厚さは、融合された粉末層の総数である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記厚さは、均質に溶融された粉末層の途切れない総数である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記高エネルギービームの前記ＦＷＨＭを変えるための前記手段は、焦点レンズ、非点収差レンズ、真空レベル、電子ビーム源のグリッド電位、またはレーザービーム源の開口サイズからなる群のうちの少なくとも１つから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
融合されることになる前記粉末の下の前記３次元物品の前記決定された既に融合された厚さに基づいて、前記高エネルギービームの偏向速度および／またはビーム出力のうちの少なくとも１つを線形的または多項式的に変更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】
前記高エネルギービームは、電子ビームまたはレーザービームのうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記偏向源は、傾斜可能なミラーまたは傾斜可能なレンズのうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記偏向源は、偏向コイルである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
走査方向に垂直な方向におけるワークピース上の平均スポットサイズは、全走査長、全断面にわたって、および／または３次元物品全体にわたって走査方向に平行な方向における前記ワークピース上の平均スポットサイズより小さい、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの３次元物品のモデルを受信して、１つ以上のメモリ記憶領域内に、記憶するステップをさらに備え、
少なくとも前記高エネルギービームの前記ＦＷＨＭを変更する前記ステップは、１つ以上のコンピュータプロセッサの実行によって行われる、
請求項１に記載の方法。