(57)【要約】【課題】本発明は、選択的レーザ固化装置に関する。【解決手段】この装置は、粉末層が堆積され得る粉末床（１０４）、ガスの流れ方向（１１８）に沿って、粉末床（１０４）の上方にガスの流れを通過させるガス流れユニット、一つ以上の対象物を形成するために、粉末層の少なくとも一部を選択的に固化するべく粉末層の上方でレーザビームをスキャンするレーザスキャニングユニット（１０６）及び処理ユニット（１３１）を備える。処理ユニット１３１は、ガスの流れ方向（１１８）に基づいて、レーザビームのスキャン順序を選択する。本発明はまた、スキャン順序を選択するための方法に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末層が堆積され得る粉末床、
ガス流しユニットであって、ガス流れ方向において前記粉末床を横切るガスの流れを生成するために、前記粉末床側にある入口と、前記粉末床と反対側にある出口とを含むガス流しユニット、
一つ以上の対象物を形成するために、前記粉末層の少なくとも一部を選択的に固化すべく、前記粉末層の上方でレーザビームをスキャンするレーザスキャンユニット、及び
前記レーザスキャンユニットを制御する処理ユニット、
を備え、
前記処理ユニットは前記レーザスキャンユニットが少なくとも一部の前記粉末床を選択的に固化して、一つ以上の対象物を形成するスキャン順序で、各連続粉末層を超えてレーザビームをスキャンするように制御するように構成され、
各連続層で前記スキャン順序中に固化される領域は、前記連続層の他の領域のガス流れ方向で風下に配置された前記連続層の各領域が他の領域よりも前にスキャンされる順番で、スキャンされることを特徴とする選択的レーザ固化装置。
【請求項２】
前記スキャン順序は、スキャン中に生成されたデブリがこれからスキャンされる粉末層の領域から運び去られるように選択されることを特徴とする請求項１に記載の選択的レーザ固化装置。
【請求項３】
前記スキャン順序は、一つ以上の対象物が少なくとも一つの連続粉末層内の別々のアイランドの固化によって形成されるものであり、
前記アイランドは、他のアイランドのガス流れの風下に配置された各アイランドが、他のアイランドよりも前にスキャンされる順番でスキャンされることを特徴とする請求項１又は２に記載の選択的レーザ固化装置。
【請求項４】
前記アイランドは、アイランドを形成することで生成されたデブリが、これからアイランドが形成される粉末層の領域から運び去られる順序で形成されることを特徴とする請求項３に記載の選択的レーザ固化装置。
【請求項５】
前記スキャン順序は、第２のアイランドの少なくとも一部のガス流れの風下に配置された第１のアイランドの少なくとも一部が前記第２のアイランドの少なくとも一部よりも前に形成されるものであることを特徴とする請求項３または４に記載の選択的レーザ固化装置。
【請求項６】
前記スキャン順序は、前記第１のアイランドが前記第２のアイランドの風下にすべて配置され、前記第２のアイランドが形成される前に完全に形成されるというものであることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の選択的レーザ固化装置。
【請求項７】
前記スキャン順序は、第１のアイランドの部分は風下であり、前記第１のアイランドの他の部分は第２のアイランドの風上であるように、第１のアイランドが、少なくとも部分的に第２のアイランドを囲むように配置され、前記第１のアイランドの風下部分と風上部分とを形成する間において、前記第２のアイランドの少なくとも一部が形成されるものであることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の選択的レーザ固化装置。
【請求項８】
前記スキャン順序は、他の領域の風上でも風下でもない各領域が他の領域よりも前にスキャンされるものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の選択的レーザ固化装置。
【請求項９】
前記スキャン順序は、アイランドの風下領域が前記アイランドの風上領域に先駆けてスキャンされるものであることを特徴とする請求項３〜８のいずれか一項に記載の選択的レーザ固化装置。
【請求項１０】
粉末層が堆積され得る粉末床、
粉末床の上方でガスの流れ方向に沿ってガスの流れを通過させるためのガス流しユニット、
一つ以上の対象物を形成するために、前記粉末層の少なくとも一部を選択的に固化すべく、前記粉末層の上方でレーザビームをスキャンするレーザスキャンユニット、及び
前記レーザビームのスキャン順序をガス流れ方向に基づいて選択する処理ユニット、
を備え、
前記処理ユニットは、各領域を固化するときに創成されるであろうデブリ降下ゾーンを投影し、一つ以上の他の固化される領域が前記デブリ降下ゾーンに入るか否かを決定するように構成され、
前記処理ユニットは、前記デブリ降下ゾーンが投影されていた領域を固化させる前に、前記デブリ降下ゾーンに入る一つ以上の他の領域を固化するべく選択するように構成されることを特徴とする選択的レーザ固化装置。
【請求項１１】
前記処理ユニットは、スキャン中に生成されたデブリがまだガス流れによりスキャンされていない粉末層の領域から運び去られるように前記スキャン順序を選択するように構成されたことを特徴とする請求項１０に記載の選択的レーザ固化装置。
【請求項１２】
前記処理ユニットは、デブリ降下ゾーンをガス流れ方向に対してわずかな角度で発散する線として投影するように構成されたことを特徴とする請求項１０または１１に記載の選択的レーザ固化装置。
【請求項１３】
粉末床の上に粉末の層を堆積させ、および
粉末層の少なくとも一部を選択的に固化させるべく、堆積された粉末の上方でレーザビームのスキャンすることを繰り返し行うことにより、一つ以上の対象物が層ごとに形成される選択的レーザ固化方法のスキャン順序を選択する方法であって、
ガス流が粉末床の上方をガス流れ方向に通過し、
各領域を固化するときに創成されるであろうデブリ降下ゾーンを投影することにより、どの領域がスキャンされるべきかという順番を決定し、かつ一つ以上の他の固化される領域が前記デブリ降下ゾーンに入るか否かを決定し、
前記デブリ降下ゾーンが投影されていた領域を固化させる前に、前記デブリ降下ゾーンに入る一つ以上の他の領域を固化するべく選択することを備えることを特徴とする方法。
【請求項１４】
スキャン中に生成されたデブリがまだガス流れによりスキャンされていない粉末層の領域から運び去られるように前記スキャン順序を選択することを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
デブリ降下ゾーンはガス流れ方向に対してわずかな角度で発散する線として投影されたことを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
選択的レーザ固化方法であって、
粉末床の上に複数の連続粉末層を堆積させるステップ、
ガスの流れがガス流れ方向に前記粉末床の上方を通過するように、前記粉末床の側にある入口から前記粉末床と逆側にある出口までガスの流れを生成するステップ、および
粉末層の少なくとも一部を選択的に固化して、一つ以上の対象物を形成するためのスキャン順序に、連続粉末層の上方でレーザビームをスキャンするステップ、を含み、
各連続層で前記スキャン順序中に固化される領域は、前記連続層の他の領域のガス流れ方向で風下に配置された前記連続層の各領域が他の領域よりも前にスキャンされる順番で、スキャンされることを特徴とする方法。
【請求項１７】
スキャン順序は、スキャン中に生成されたデブリがこれからスキャンされる粉末層の領域から運び去られるように選択されることを特徴とする請求項１６に記載の選択的レーザ固化方法。
【請求項１８】
前記スキャン順序は、一つ以上の対象物が少なくとも一つの連続粉末層内の別々のアイランドの固化によって形成されるものであり、
前記アイランドは、他のアイランドのガス流れの風下に配置された各アイランドが、他のアイランドよりも前にスキャンされる順番でスキャンされることを特徴とする請求項１６または１７に記載の選択的レーザ固化方法。
【請求項１９】
前記アイランドは、アイランドを形成することで生成されたデブリが、これからアイランドが形成される粉末層の領域から運び去られる順序で形成されることを特徴とする請求項１８に記載の選択的レーザ固化方法。
【請求項２０】
第２のアイランドの少なくとも一部のガス流れの風下に配置された第１のアイランドの少なくとも一部が前記第２のアイランドの少なくとも一部よりも前に形成されることを特徴とする請求項１８または１９に記載の選択的レーザ固化方法。
【請求項２１】
前記第１のアイランドが前記第２のアイランドの風下にすべて配置され、前記第２のアイランドが形成される前に完全に形成されることを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の選択的レーザ固化方法。
【請求項２２】
第１のアイランドの部分は風下であり、前記第１のアイランドの他の部分は第２のアイランドの風上であるように、第１のアイランドが、少なくとも部分的に第２のアイランドを囲むように配置され、前記第１のアイランドの風下部分と風上部分とを形成する間において、前記第２のアイランドの少なくとも一部が形成されることを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の選択的レーザ固化方法。
【請求項２３】
選択的レーザ固化装置であって、
粉末層が堆積され得る粉末床と、
ガス流しユニットであって、ガス流れ方向において前記粉末床を横切るガスの流れを生成するために、前記粉末床側にある入口と、前記粉末床と反対側にある出口とを含むガス流しユニットと、
一つ以上の対象物を形成するために、前記粉末層の少なくとも一部を選択的に固化すべく、前記粉末層の上方でレーザビームをスキャンするレーザスキャンユニットと、
前記レーザスキャンユニットを制御する処理ユニットと、を含み
前記処理ユニットにより、請求項１６〜２２のいずれか一項に記載の方法を行うように前記レーザスキャンユニットを制御するように構成されていることを特徴とする選択的レーザ固化装置。
【請求項２４】
選択的レーザ固化方法であって、ワイパーで粉末床を横切って粉末を展開し、複数の粉末層を形成するステップと、
粉末層の少なくとも一部を選択的に固化して、一つ以上の対象物を形成するためのスキャン順序に、連続粉末層の上方でレーザビームをスキャンするステップと、を含み、
前記レーザビームでスキャンされる各粉末層の場所を選択することは前記粉末層の形成中の前記ワイパーの動きに基づくことを特徴とする方法。
【請求項２５】
選択的レーザ固化装置であって、
粉末層が堆積され得る粉末床と、
粉末分配装置と、
前記粉末層を形成するためのワイパーと、
一つ以上の対象物を形成するために、前記粉末層の少なくとも一部を選択的に固化すべく、前記粉末層の上方でレーザビームをスキャンするレーザスキャンユニットと、
前記レーザスキャンユニットを制御する処理ユニットと、を含み
前記処理ユニットは、一つ以上の対象物を形成するために、前記レーザビームでスキャンされる各粉末層の場所を前記粉末層の形成中の前記ワイパーの動きに基づき選択するように構成されることを特徴とする選択的レーザ固化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、選択的レーザ固化、及び特に、対象物又は対象物の部品が構築される順序がガス流の方向に基づいて選択される、改良された選択的レーザ溶融プロセス及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層造形、すなわち、対象物を製作するための高速試作製造方法は、レーザビームを用いての、金属粉末材料などの材料の層ごとの固化を含んでいる。粉末層が構築チャンバ内の粉末床の上に堆積され、レーザビームが、構築されている対象物の断面に対応する粉末層の部分を横切ってスキャンされる。レーザビームは、固化層を形成すべく粉末を溶融又は焼結させる。層の選択的な固化の後に、当該粉末床は新たに固化される層の厚さだけ低下され、そして、必要に応じて、粉末のさらなる層が表面上に展開されて固化される。単一の構築において、複数の対象物が、それらが粉末床に離間されて構築され得る。
【０００３】
溶融又は焼結過程中に、デブリ（例えば、凝縮物、粉末の未固化粒子等）が構築チャンバ内で生成される。ガス流でデブリをチャンバから除去する試みにおいて、構築チャンバを通るガスの流れを導入することは知られている。例えば、EOS社（EOS GmbH）（独国、ミュンヘン）によって生産されたマシンのM２８０モデルは、粉末床の前方に配置された一連の排気口にガス流を通過させる、粉末床の後方に位置された一連のガス出口ノズルを備えている。このようにして、ガス流の平面層が粉末床の表面において生成されている。同様の構成は、レニショー（Renishaw）のAM２５０及びAM１２５機に設けられており、粉末床のいずれかの側の開口部が粉末床を横切る実質的に平面状のガス流を提供している。デブリは、対象物の一つの区分から別の区分へ、又は別の対象物の別の区分へ吹き飛ばされ得ることが判明している。これは、溶融プロセスによって生成される固化金属層の不均一性及び気孔率増加をもたらす結果となり得る。具体的には、粉末床を横断して吹き飛ばされたデブリは、隣接する層の間に孔が形成されているような、表面粗さの増加をもたらす結果となり得る。構築物における不均一性は、所望の設計に一致していない対象物をもたらし、装置に損傷を与える結果となり得る。特に、ワイパーブレードが、典型的には、粉末床を横切る各粉末層を展開するために使用される。粉末床から突出する固化された構造体は、ワイパーブレードへぶつかり、それへの損傷を引き起こす可能性がある。損傷したワイパーブレードは、粉末の隆起を有する粉末層の結果となり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、構築物における不均一性は、形成されている層のためだけではなく、その後に形成される粉末層のためにも問題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、粉末層が堆積され得る粉末床、当該粉末床の上方でガスの流れ方向に沿ってガスの流れを通過させるためのガス流しユニット、一つ以上の対象物を形成するために、当該粉末層の少なくとも一部を選択的に固化すべく、当該粉末層の上方でレーザビームをスキャンするレーザスキャンユニット、及び当該レーザビームのスキャン順序をガス流れ方向に基づいて選択する処理ユニット、を備える選択的レーザ固化装置が提供される。
【０００６】
スキャン順序は、スキャン中に生成されたデブリがこれからスキャンされる粉末層の領域から運び去られるように選択される。このように、粉末のこれらの領域はデブリによって乱されず汚染されないので、これらの領域が固化されたときに、固化層が所望の均一な高さに構築されるのを保証する。例えば、処理ユニットは、一の領域が他の領域のガス流れ方向の風下に配置されているという理由で、一の領域を他の領域の前にスキャンするべく選択してもよい。風上の領域を形成することで生成されたデブリが既に形成された風下の領域に吹き飛ばされるが、このデブリはワイパーによって除去され、仮に除去されない場合には、次の断面を形成する際に再溶融される次の粉末層で覆われる。したがって、この順序でのスキャン領域は、構築物における不均一性をもたらす可能性が低い。
【０００７】
一つ以上の対象物が、少なくとも一つの粉末層内の別々のアイランドの固化によって形成され、処理ユニットは、少なくとも一つの粉末層におけるアイランドの相対的な位置とガスの流れ方向とに基づいてアイランドが形成される順序を選択するように構成されている。
【０００８】
アイランドが形成される順序は、アイランドを形成することで生成されたデブリが、これからアイランドが形成される粉末層の領域から運び去られるように選択されてもよい。このようにして、粉末のこれらの領域はデブリによって乱されず汚染されていないので、これらの領域が固化されたときに、固化層は所望の均一な高さに構築されることを保証する。例えば、当該処理ユニットは、一のアイランドの少なくとも一部が他のアイランドの少なくとも一部のガス流れの風下に配置されているという理由で、他のアイランドの少なくとも一部の前に当該一のアイランドの少なくとも一部を形成するべく選択することができる。風上のアイランドを形成する際に生成されるデブリは、既に形成された風下のアイランドに吹き飛ばされ得るが、このデブリは次の粉末層で覆われ、そしてデブリは、次の断面を形成する際に再溶融される可能性がある。したがって、この順序でアイランドを構築することは構築の不均一性をもたらす可能性が低い。
【０００９】
第１のアイランドが第２のアイランドの風下に完全に配置されているアイランドについては、処理ユニットは、第２のアイランドを形成する前に第１のアイランドを完全に形成するべく選択するように構成されてもよい。しかしながら、第１のアイランドの部分は風下であり、当該第１のアイランドの他の部分は第２のアイランドの風上であるように、第１のアイランドが、少なくとも部分的に第２のアイランドを囲むように配置されている場合、処理ユニットは、当該第１のアイランドの風下部分と風上部分とを形成する間において、当該第２のアイランドの少なくとも一部を形成するべく選択するように構成されていてもよい。
【００１０】
処理ユニットは、各領域を固化するときに創成されるであろうデブリ降下ゾーンを投影し、そして一つ以上の他の固化される領域がデブリ降下ゾーン内に入るか否かを決定することによってスキャンされるべき順序を決定してもよく、当該処理ユニットは、デブリ降下ゾーンが投影されていた領域を固化させる前に、デブリ降下ゾーンに入る一つ以上の他の領域を固化するべく選択する。デブリ降下ゾーンは、ガスの流れ方向に直交する方向の領域の最も外側の端部からガスの流れ方向に延びる平行線の組として投影されてもよい。このようなデブリ降下ゾーンは、ガス流が層状のガス流（レイノルズ数２０００未満）である場合に適切であるかもしれない。しかし、ガスの流れ方向に直交する方向である領域の最も外側の縁部を越えてデブリが堆積されるのを生ぜしめ得るガス流中の僅かな乱流を考慮して、デブリ降下ゾーンをガス流れ方向に対してわずかな角度で発散する線として投影することが望ましいかもしれない。上にデブリが堆積され得る領域のより複雑なモデルが用いられてもよいが、デブリ降下ゾーンのより複雑な投影を必要とする。例えば、粉末床の端部に近接して配置され固化される領域は、より多くの乱流に曝されるかもしれない。何故なら、これらの領域は、粉末床の中央に位置される領域よりも構築チャンバの側壁により近いからである。
【００１１】
この装置は、ユーザが形成される一つ以上の対象物を識別するために、ユーザインタフェースを含むことができる。ユーザは、一つ以上の対象物が構築される構築プラットフォーム上の位置を選択することができる。代替的に、処理ユニットは、一つ以上の対象物のために構築プラットフォーム上に場所を選択するように構成され、当該処理ユニットは、場所が既に選択されている対象物のデブリ降下ゾーンに基づいて当該場所を選択するべく構成されてもよい。プロセッサは、一つ以上の対象物のための場所を既に選択されていた対象物のデブリ降下ゾーンに基づいて選択することができる。
【００１２】
レーザスキャニングユニットは、必要なパターンを形成するために粉末層の少なくとも一部を選択的に固化するべく、粉末層の上方でレーザビームをスキャンするように配列されてもよい。必要なパターンは、複数のストライプ又はストライプセグメントから形成され、各ストライプ又はストライプセグメントは、ストライプの形成方向にストライプ又はストライプセグメントに沿ってレーザビームを前進させることによって形成される。レーザスキャニングユニットが、このようにして配置されている場合、ストライプの形成方向は、予め定められたガスの流れ方向に少なくとも部分的に常には対向しないかもしれない。
【００１３】
本発明の第２の態様によれば、粉末床の上に粉末の層を堆積させ、そして粉末層の少なくとも一部を選択的に固化させるべく、堆積された粉末の上方でレーザビームのスキャンを繰り返すことにより、一つ以上の対象物が層ごとに形成され、ガス流が粉末床の上方をガス流れ方向に通過される、選択的レーザ固化プロセスにおけるレーザビームのスキャン順序を選択する方法であって、ガス流れ方向に基づいて、レーザビームのスキャン順序を選択する方法が提供される。
【００１４】
当該方法は、コンピュータによって実施される方法であってもよい。
【００１５】
本発明の第３の態様によると、格納されたインストラクションを有するデータキャリアであって、当該インストラクションは、プロセッサによって実行されるとき、プロセッサに本発明の第２の態様の方法を実行させる。
【００１６】
本発明の第４の態様によれば、粉末床の上に粉末の層を堆積させ、そして粉末層の少なくとも一部を選択的に固化させるべく、堆積された粉末の上方でレーザビームのスキャンを繰り返すことにより、一つ以上の対象物が層ごとに形成され、ガス流が粉末床の上方をガス流れ方向に通過される、選択的レーザ固化プロセスにおけるレーザビームのスキャン順序を選択する装置であって、当該装置は、処理ユニット、ディスプレイ及びユーザ入力装置を備え、当該処理ユニットが、構築プラットフォーム上の対象物の位置を含む一つ以上の対象物のデータを受取り、ディスプレイにデブリ降下ゾーンが各領域から投影されている、固化されるべき領域の画像を表示させ、そして、スキャンされるべき領域の順序のユーザ入力をユーザ入力装置から受取るように、構成されている装置が提供される。
【００１７】
本発明の第５の態様によれば、粉末床の上に粉末の層を堆積させ、そして粉末層の少なくとも一部を選択的に固化させるべく、堆積された粉末の上方でレーザビームのスキャンを繰り返すことにより、一つ以上の対象物が層ごとに形成され、ガス流が粉末床の上方をガス流れ方向に通過される、選択的レーザ固化プロセスにおけるレーザビームのスキャン順序を選択するデータキャリアであって、当該データキャリアは、プロセッサによって実行されるとき、プロセッサに構築プラットフォーム上の対象物の位置を含む一つ以上の対象物のデータを受取らせ、ディスプレイにデブリ降下ゾーンが各領域から投影されている、固化されるべき領域の画像を表示させ、そして、スキャンされるべき領域の順序のユーザ入力をユーザ入力装置から受取らせるインストラクションを有することを特徴とするデータキャリアが提供される。
【００１８】
デブリ降下ゾーンは、（粉末の固化中に生成される）デブリがガス流によって運ばれる結果として落ちると予測される粉末層の領域であってもよい。
【００１９】
本発明の第６の態様によれば、選択的レーザ固化プロセスにおいて対象物が構築される場所を選択する方法が提供され、粉末床の上に粉末の層を堆積させ、そして粉末層の少なくとも一部を選択的に固化させるべく、堆積された粉末の上方でレーザビームのスキャンを繰り返すことにより、一つ以上の対象物が層ごとに形成され、そこでは、ワイパーが各粉末層を形成するために粉末床上でワイピング方向に粉末を展開しており、この方法は、一つ以上の対象物がワイピング方向に基づいて、粉末床に構築されるべき場所を選択することを含んでいる。
【００２０】
一つ以上の対象物の場所は、固化されるべき粉末床の他の領域にワイパーによって拡散されている粉末床の一領域の固化中に生成されるデブリを最小化又は防止するべく、選択されてもよい。
【００２１】
ワイパーは、粉末床を横切って前後に移動することができ、ワイパーは両方向又は一方向のみに粉末を分散させるように構成されてもよい。
【００２２】
この方法は、コンピュータで実行される方法であってもよい。
【００２３】
本発明の第７の態様によれば、格納されたインストラクションを有するデータキャリアが提供され、当該インストラクションは、プロセッサによって実行されるとき、プロセッサに本発明の第6の態様の方法を実施させる。
【００２４】
本発明の第８の態様によれば、選択的固化プロセスにより構築される対象物の構築物を設計するための装置が提供され、そこでは、一つ以上の対象物が、粉末床の上に粉末の層を繰り返し堆積させることによって層ごとに形成され、当該堆積ステップは、当該粉末層を形成するために、少なくとも一つのワイピング方向に当該粉末層の上に粉末を拡散するワイパーを使用すること、及び当該粉末層の少なくとも一部を選択的に固化するために、堆積された粉末上でレーザビームをスキャンすることを含み、当該装置は、処理ユニット、ディスプレイ及びユーザ入力装置を備え、当該処理ユニットは、複数の対象物の当該対象物の少なくとも一つの粉末床内での画定された位置を含むデータを受取り、画定された位置を有する各対象物について当該ディスプレイに、当該対象物を形成するために固化されるべき粉末床の領域及び各領域から投影するデブリ拡散ゾーンの画像を表示させ、そしてユーザ入力装置から複数の対象物の少なくとも一つについての配置のユーザ入力を受取るように構成されている。
【００２５】
粉末床に配置された一つの対象物のデブリ拡散ゾーン（複数可）の画像を表示することによって、ユーザは、表示されたデブリ拡散ゾーン（複数可）に基づいて、粉末床内の別の対象物の場所を選択することができる。
【００２６】
本発明はまた、プロセッサによって実行されるとき、プロセッサに本発明の第８の態様で画定されたプロセッサに従って動作させる、格納されたインストラクションを有するデータキャリアを提供する。
【００２７】
デブリ拡散ゾーンは、（粉末の固化中に生成される）デブリがワイパーによって拡散され得ると予測される粉末層の領域であってもよい。
【００２８】
本発明の上記態様のデータキャリアは、非一時的データキャリアとして、インストラクションを機械に提供するのに適した媒体であってもよく、例えば、フロッピーディスク、ＣＤ  ＲＯＭ、ＤＶＤ  ＲＯＭ/ＲＡＭ（-Ｒ/-ＲＷ及び+Ｒ/+ＲＷを含む）、ＨＤ  ＤＶＤ、ブルーレイ（登録商標）ディスク、（メモリスティック（登録商標）、ＳＤカード、コンパクトフラッシュカード等のような）メモリ、（ハードディスクドライブのような）ディスクドライブ、テープ、全ての磁気/光学的記憶装置、又はワイヤ又は光ファイバの信号又は無線信号に、例えば、（インターネットのダウンロード、ＦＴＰ転送等のような）有線又は無線ネットワークを介して送信される信号等の一時的データキャリアである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
本発明の実施形態が、今ここで、添付図面を参照しながら、例としてのみ説明される。
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るレーザ固化装置の概略図である。
【図２】図２は、他の側からのレーザ固化装置の概略図である。
【図３】図３は、本発明による方法のステップを示すフローチャートである。
【図４】図４は、デブリ降下ゾーンが投影された前記装置の構築プラットフォーム上に固化されるアイランドの平面図である。
【図５】図５は、本発明の別の実施形態によるデブリ降下ゾーンが投影された前記装置の構築プラットフォーム上に固化されるアイランドの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１及び図２を参照するに、本発明の実施形態に係るレーザ固化装置は、選択的レーザ溶融粉末１０４によって構築される対象物１０３を支持するための構築プラットフォーム１０２を備えている。当該プラットフォーム１０２は、対象物１０３の連続層が形成されるにつれ、チャンバ１０１内で低下され得る。粉末１０４の層は、対象物１０３が構築されるにつれ、装置１０８とワイパー１０９を分配(dispense)することによって形成される。例えば、分配装置(dispensing apparatus)１０９は、WO２０１０ / ００７３９６に記載されているような装置であってもよい。レーザモジュール１０５は、粉末１０４を溶融するためのレーザを発生し、当該レーザは、コンピュータ１３０の制御下で光モジュール１０６によって要求に応じて向けられる。レーザは、窓１０７を介して構築チャンバに入る。
【００３１】
入口１１２及び出口１１０は、構築プラットフォーム１０２上に形成された粉末床を横切るガス流を生成するために配置されている。入口１１２及び出口１１０は、矢印１１８によって示されるような、入口から出口への流れ方向を有する層流を生成するように配置されている。ガスは、ガス再循環ループ１１１を介して出口１１０から入口１１２に再循環される。ポンプ１１３が、入口１１２及び開口部５、６での所望のガス圧力を維持する。フィルタ１１４が、流れ中に捕捉されるようになったガス凝縮物からフィルタリングするために、再循環ループ１１１内に設けられている。複数の入口１１２が、構築チャンバ１０１に設けられてもよいことは理解されるであろう。さらに、再循環ループ１１１は、構築チャンバ１０１の外側に延びるのではなく、むしろ構築チャンバ１０１内に含まれてもよい。
【００３２】
コンピュータ１３０は、プロセッサユニット１３１、メモリ１３２、ディスプレイ１３３、キーボードやタッチスクリーン等のユーザ入力装置１３４、光モジュール１０６及びレーザモジュール１０５のようなレーザ焼結装置のモジュールへのデータ接続体、及び外部データ接続体１３５を備えている。メモリ１３２に格納されているのは、図３〜５を参照して説明される方法を実行するべく処理ユニットに指示するコンピュータプログラムである。
【００３３】
図３を参照すると、例えば、STLファイルの形態である、構築される対象物の幾何学的データが、例えば、外部データ接続体１３５を移動して、コンピュータ１３０によって受取られる（２０１）。処理ユニット１３１は、構築プラットフォーム１０２上の対象物の位置に関する情報を受信する（２０２）。この位置情報は既にSTLに画定されているか、又はユーザがユーザ入力装置１３４を使用して、選択することができ、各対象物は、構築プラットフォーム１０２上に配置されるべきである。それぞれの層について、処理ユニット１３１は、固化されるべき層の領域を識別し、これらの領域がレーザビームによってスキャンされるべき順序を決定する（２０３）。これがどのように行われ得るかの例が、図４に示されている。
【００３４】
図４は、特定の層について固化されるべき５つの別々の領域（アイランド）１２２〜１２６を示している。アイランド１２２から１２６の各々について、処理ユニットは、アイランドからのガス流れ方向にデブリ降下ゾーン１２２aないし１２６aを投影させる。処理ユニット１３１は、次に、各アイランド１２２〜１２６について、他のアイランドがデブリ降下ゾーン内にあるかを決定する。そうである場合には、処理ユニットは、デブリ降下ゾーンが決定されたアイランドを形成する前に、この他のアイランドを形成するように選択する。例えば、図４において、アイランド１２５及び１２６がアイランド１２２の降下ゾーン内に入るなら、アイランド１２５及び１２６がアイランド１２２の前にスキャンされるように選択される。アイランド１２６はまた、アイランド１２５の降下ゾーン内もにあるため、アイランド１２５の前に形成されるべきである。
【００３５】
完全なアイランドに対して構築物の順序を制限するよりもむしろ、処理ユニット１３１は、アイランドの別の部分を形成する間に、別のアイランドの少なくとも一部を形成することを選択するように構成されてもよい。図４は、これの２つの例を示している。最初の例では、アイランド１２３がアイランド１２４に完全に囲まれている。したがって、アイランド１２４は、アイランド１２３の風上と風下との両方にある部分を含んでいる。そのようなシナリオ（状況）では、処理ユニット１３１は、アイランド１２３をスキャンする前に、アイランド１２３の風下側に配置されているアイランド１２４の一部分を処理するように選択し、その後、アイランド１２３の風上にあるアイランド１２４の一部分をスキャンする。アイランド１２３の風上でも風下でもないアイランド１２４の部分は、アイランド１２３の前又は後にスキャンすることができ、これらの部分のスキャン順序の選択は、スキャン速度などの他の基準に基づいてもよい。アイランド１２４の異なる部分は点線で示されている。２番目の例では、アイランド１２６をスキャンした後に、アイランド１２５の全てをスキャンするよりもむしろ、アイランド１２６の風上にないアイランド１２５の一部分が、アイランド１２６の前にスキャンされ得る。アイランド１２６の前にアイランド１２５の一部分をスキャンするのには、スキャン速度、材料組成及び/又は焦点位置の変化を最適化するためのような理由があってもよい。
【００３６】
本実施形態では、処理ユニット１３１は、各層についてこの処理を実行する。
【００３７】
しかしながら、別の実施形態では、各層についてのスキャニング順序を計算するよりもむしろ、単一の分析から、複数の層のための順序を決定することが可能である。例えば、降下ゾーンは構築プラットフォーム１０２上の各対象物の設置面積から決定されることができ、順序は、他の対象物がこの設置面積に基づいて算出されるデブリ降下ゾーン内に入るか否かに基づいて決定される。いくつかの層については、デブリ降下ゾーンが設置面積から計算されたものよりも小さいかもしれないにしても、かかる方法は、当該部分が構築されるべき順序を決定するときに必要とされる処理の量を減少させる合理的な一般化を提供し得る。
【００３８】
当該部分をスキャンする選択された順序はユーザに対して表示され、ユーザは、順序を変更することが可能である。ユーザは、その後、選択された順序でアイランドを形成するべく粉末層をスキャンするために、処理ユニットに光モジュール１０６とレーザモジュール１０５を制御させる（２０４）ように、構築物を活性化することができる。
【００３９】
図４に示す実施形態では、デブリ降下ゾーンがアイランドの縁部からガス流れ方向に延在する直線によって投影されている。しかしながら、降下ゾーンの他の投影が用いられてもよい。２つの例が図５に示されている。アイランド１２７については、ガスの流れ方向に直交する方向のアイランドの最外側の縁部を越えてデブリが堆積されるのを生じさせ得る、ガス流中の僅かな乱れを考慮して、降下ゾーン１２７aがガス流れ方向に対してわずかな角度で発散する直線として投影されている。類似の主要点がアイランド１２８及び降下ゾーン１２８aによって具現化されており、ここでは、粉末層へのレーザビームの衝撃によってデブリが局所的に投げ出され得るが、アイランドからさらに離れると、デブリはガス流によって直線的経路に沿って運ばれる可能性が高くなることをモデル化するために、降下ゾーンに対し最初に湾曲された境界線が使用されている。
【００４０】
さらなる実施形態においては、アイランドがスキャンされる順序を処理ユニットが選択するではなくむしろ、ユーザが、どのアイランドが構築されるかの順序を選択することができる。これは、ユーザが順序を選択し、アイランドは降下ゾーンのこの視覚化に基づいてスキャンされ得るように、ディスプレイ１３３に図４及び図５に示されたのと同様の画像を表示させる処理ユニット１３１によって達成することができる。処理ユニット１３１は、次に、ユーザ入力装置からどのアイランドがスキャンされるべきかの順序のユーザ入力を受取る。
【００４１】
なお、上の説明において、アイランドは、単一の対象物を形成するように、前又は後の層において一緒になり、又は一つ以上の個別の対象物を形成するように、別個のままであり得ることが理解されるであろう。
【００４２】
さらなる実施形態（図示せず）において、処理ユニットは、粉末床１０４を横切って粉末を分散させるワイパー１０９の方向Ｗに基づいて、粉末床内の対象物の位置を選択する。具体的には、粉末床内の対象物の位置は、粉末床のある領域の固化によって生成されたデブリが、後続の粉末層で固化される領域のような固化される粉末床の別の領域にワイパーによって拡散されないように選択することができる。このようなタスクは、コンピュータを用いてユーザが手動で行ってもよい。例えば、処理ユニット１３１は、ディスプレイ１３３に対象物のためのデブリ拡散ゾーンを表示させてもよい。その場所は、ユーザが表示されたデブリ拡散ゾーンに基づいて、さらなる対象物のために粉末床内の位置を選択することができるように同定されている。
【００４３】
本明細書に定義される本発明の範囲から逸脱することなく、変更及び改変が本発明に対してなされ得ることが理解されよう。例えば、本発明は、アイランドの風下部分を、アイランドの風上部分をスキャンする先にスキャンするのが望まれる、単一のアイランドにも適用することができる。
【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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