(57)【要約】      （修正有）【課題】付加製造において金属材料の堆積層の微細構造を改良できる技術の提供。【解決手段】一以上の相互接続された構成要素を有する一体物の第１の層を生成すること１０２であって、第１の層は、第１の配列の構造を有する第１の複数の粒子を含む材料を用いて生成され、一体物の第１の層を生成してから閾値期間が経過した後、第１の層の少なくとも一部に外力を印加すること１０４であって、これにより材料の第１の複数の粒子の第１の配列に一以上の変形を生じさせ、一体物の第１の層に連結された第２の層を生成すること１０６であって、これにより第１の層の材料に、第２の複数の粒子を再結晶化させて、第１の複数の粒子のうち一以上の変形の近傍にある一以上の粒子の組を置き換え、第２の複数の粒子が、第１の配列とは異なる第２の配列の構造を有する、第２の層を生成すること１０６とを含む、方法１００。【選択図】図１
2019189938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一以上の相互接続された構成要素を有する一体物（１１４）の第１の層（１１６）を生成すること（１０２）であって、
前記第１の層（１１６）は、第１の配列の構造を有する第１の複数の粒子を含む材料を用いて生成され、前記材料は、前記第１の層（１１６）上に生成される後続の層に連結されて前記一体物（１１４）の一部を形成するように構成可能である、第１の層（１１６）を生成すること（１０２）と、
前記一体物（１１４）の前記第１の層（１１６）を生成してから閾値期間が経過した後、前記第１の層（１１６）の少なくとも一部に外力を印加すること（１０４）であって、前記外力の印加によって、前記材料の前記第１の複数の粒子の前記第１の配列に一以上の変形を生じさせる、外力を印加すること（１０４）と、
前記一体物（１１４）の前記第１の層（１１６）に連結された第２の層（１１８）を生成すること（１０６）であって、前記第２の層（１１８）を生成することによって、前記第１の層（１１６）の前記材料に、第２の複数の粒子（１３６、１３８）を再結晶化させて、前記第１の複数の粒子のうち前記一以上の変形の近傍にある一以上の粒子の組を置き換え、前記第２の複数の粒子（１３６、１３８）が、前記第１の配列とは異なる第２の配列の構造を有する、第２の層（１１８）を生成すること（１０６）と
を含む、方法（１００）。
【請求項２】
前記材料が金属であり、前記一体物（１１４）の前記第１の層（１１６）を生成することが、ワイヤ供給による付加製造の使用を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記材料が合金であり、前記一体物（１１４）の前記第１の層（１１６）を生成することが、粉末供給による付加製造の使用を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の配列の構造を有した前記第１の複数の粒子を含む前記一体物（１１４）の前記第１の層（１１６）を生成することが、エピタキシャル成長から複数の伸長粒（１２８−１３２）が生じるように、前記第１の層（１１６）を堆積することを含む、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の配列の構造を有した前記第１の複数の粒子を含む前記一体物（１１４）の前記第１の層（１１６）を生成することが、前記第１の複数の粒子の前記伸長粒（１２８−１３２）が、前記材料の前記第１の層（１１６）に異方性を付与する柱状配向を有するように、前記第１の層（１１６）を堆積することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記一体物（１１４）の前記第１の層（１１６）に連結された前記第２の層（１１８）を生成することが、前記第２の配列の構造を有する前記第２の複数の粒子（１３６、１３８）が、前記第１の複数の粒子の前記複数の伸長粒（１２８−１３２）の粒子サイズよりも小さい粒子サイズをそれぞれ有するように、前記第２の層（１１８）を堆積することを含む、請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
前記一体物（１１４）の前記第１の層（１１６）を生成してから閾値期間が経過した後、前記第１の層（１１６）の少なくとも一部に外力を印加することが、前記第１の層（１１６）の前記材料が前記第１の層（１１６）の前記材料の再結晶温度未満に降温するのに必要な時間量に依存する所与の閾値期間の後、前記第１の層（１１６）の少なくとも一部に外力を印加することを含む、
請求項１から６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記一体物（１１４）の前記第１の層（１１６）に連結された前記第２の層（１１８）を生成することは、
前記第２の配列の構造を有する前記第２の複数の粒子（１３６，１３８）が、前記材料の前記第１の層（１１６）に等方性を付与するランダムな結晶方位と等軸粒子構造とを有するように、前記第２の層（１１８）を堆積することを含む、請求項１から７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の層（１１６）の少なくとも一部に外力を印加することが、
ショットピーニング処理を用いて外力を印加することを含み、前記ショットピーニング処理は、前記材料の前記第１の層（１１６）に１組の物体を投射して、前記材料の前記第１の複数の粒子の前記第１の配列に前記一以上の変形を生じさせることを含む、請求項１から８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の層（１１６）の少なくとも一部に外力を印加することが、
回転フラッパを用いて外力を印加することを含み、前記回転フラッパは、前記回転フラッパを前記第１の層（１１６）から閾値の距離内に配置し動かすと前記材料の前記第１の複数の粒子の前記第１の配列に前記一以上の変形を生じさせるように構成された、一以上のフラップを含む、請求項１から９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の層（１１６）の少なくとも一部に外力を印加することが、
超音波ピーニングを用いて外力を印加することを含み、前記超音波ピーニングは、前記材料の前記第１の層（１１６）の一以上の部分に音波衝撃を投射して、前記材料の前記第１の複数の粒子の前記第１の配列に前記一以上の変形を生じさせることを含む、請求項１から１０の何れか一項に記載の方法。
【請求項１２】
外力を印加することが、前記一以上の変形における再結晶化を励起する熱を前記材料の前記第１の層（１１６）に供給することを含む、請求項１から１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記一体物（１１４）の前記第１の層（１１６）に連結された前記第２の層（１１８）を生成することが、前記一体物（１１４）の前記第１の層（１１６）の前記材料に対応する材料を用いて前記第２の層（１１８）を生成することを含む、請求項１から１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記一体物（１１４）の前記第１の層（１１６）に連結された前記第２の層（１１８）を生成することが、前記一体物（１１４）の前記第１の層（１１６）の前記材料とは異なる第２の材料を用いて前記第２の層（１１８）を生成することを含む、請求項１から１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の層（１１６）の少なくとも一部に外力を印加することが、
前記材料の前記第１の層（１１６）の上面に外力を印加して、前記材料の前記第１の複数の粒子の前記第１の配列の複数の位置で複数の変形を生じさせることを含み、
前記閾値期間は、前記第１の複数の粒子の少なくとも閾値部分が前記第２の複数の粒子（１３６，１３８）によって置き換えられるように前記第１の層（１１６）の前記材料が前記第２の複数の粒子（１３６，１３８）を再結晶化するのに必要な時間量に基づいている、請求項１から１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記一体物（１１４）の前記第１の層（１１６）に連結された前記第２の層（１１８）を生成してから第２の閾値期間が経過した後、前記第２の層（１１８）の少なくとも一部に外力を印加することと、
前記第２の層（１１８）に連結された第３の層（１２０）を生成することと
を更に含み、
前記第３の層（１２０）を生成することによって、前記第２の層（１１８）の材料に第３の複数の粒子を再結晶化させて、所与の複数の粒子のうち、前記第２の層（１１８）の前記材料の前記所与の複数の粒子の配列において前記外力の印加によって生じた一以上の変形の近傍にある一以上の粒子の組を置き換え、
前記第３の複数の粒子が、前記第２の複数の粒子（１３６，１３８）の前記第２の配列と同様の第３の配列の構造を有する、請求項１から１５の何れか一項に記載の方法。
【請求項１７】
一以上の相互接続された構成要素を有する一体物（１１４）を含む器具（１１２）であって、前記一体物（１１４）が
第１の配列の構造を有する第１の複数の粒子を含む材料を用いて生成された第１の層（１１６）であって、前記材料が、前記第１の層（１１６）上に生成される後続の層に連結されて前記一体物（１１４）の一部を形成するように構成可能であり、前記第１の層（１１６）を生成してから閾値期間が経過した後、前記第１の層（１１６）の少なくとも一部に外力を印加して前記材料の前記第１の複数の粒子の前記第１の配列に一以上の変形を生じさせた、第１の層（１１６）と、
前記一体物（１１４）の前記第１の層（１１６）に連結された第２の層（１１８）であって、前記第２の層（１１８）の生成によって、前記第１の層（１１６）の前記材料に第２の複数の粒子（１３６，１３８）を再結晶化させて、前記第１の複数の粒子のうち、前記一以上の変形の近傍にある一以上の粒子の組を置き換え、前記第２の複数の粒子（１３６，１３８）が、前記第１の配列とは異なる第２の配列の構造を有する、第２の層（１１８）と
を含む、器具（１１２）。
【請求項１８】
前記第１の層（１１６）の少なくとも一部に前記外力を印加して前記材料の前記第１の複数の粒子の前記第１の配列に一以上の変形を生じさせることが、回転フラッパの使用を含み、前記回転フラッパは、前記回転フラッパを前記第１の層（１１６）から閾値の距離内に配置し動かすと前記材料の前記第１の複数の粒子の前記第１の配列に前記一以上の変形を生じさせる、一以上のフラップを含む、請求項１７に記載の器具。
【請求項１９】
前記第１の層（１１６）の少なくとも一部に前記外力を印加して前記材料の前記第１の複数の粒子の前記第１の配列に一以上の変形を生じさせることが、超音波ピーニングの使用を含み、前記超音波ピーニングは、前記材料の前記第１の層（１１６）の一以上の部分に衝撃を投射して前記材料の前記第１の複数の粒子の前記第１の配列に前記一以上の変形を生じさせることを含む、請求項１７又は１８に記載の器具。
【請求項２０】
一以上の相互接続された構成要素を有する一体物（１１４）の第１の層（１１６）を生成すること（１４２）であって、前記第１の層（１１６）は、金属の前記第１の層（１１６）に異方性を付与する柱状配向を有した伸長粒（１２８−１３２）を含む前記金属を用いて生成され、前記金属は、前記第１の層（１１６）上に生成される後続の層に連結して前記一体物（１１４）の一部を形成するように構成可能である、第１の層（１１６）を生成すること（１４２）と、
前記一体物（１１４）の前記第１の層（１１６）を生成してから閾値期間が経過した後、前記第１の層（１１６）の少なくとも一部に外力を印加すること（１４４）であって、前記外力を印加することにより、前記金属の前記伸長粒（１２８−１３２）の前記柱状配向に一以上の変形を生じさせる、外力を印加すること（１４４）と、
前記一体物（１１４）の前記第１の層（１１６）に連結された第２の層（１１８）を生成すること（１４６）であって、前記第２の層（１１８）を生成することにより、前記第１の層（１１６）の前記金属に等軸粒子を再結晶化させて、前記第１の層（１１６）の前記金属の、前記一以上の変形の近傍にある前記伸長粒（１２８−１３２）のうち一以上を置き換え、前記等軸粒子は前記金属の前記第１の層（１１６）に等方性を付与する、第２の層（１１８）を生成すること（１４６）と
含む、方法（１４０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、広くは付加製造プロセスに関し、具体的には、付加製造に用いられる金属材料の微細構造の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
バルク形状から材料を取り除いて最終形状に至る除去加工（例えば切削や削孔）に依存する従来型の製造とは異なり、付加製造は、３次元（３Ｄ）のデジタルモデルに従って材料の層を精密に付加して固結することにより形状を構築する。下層として用いられる材料に応じ、粉末床溶融、直接エネルギー堆積（溶接、電子ビーム及びレーザー処理）、光重合、材料噴射、結合剤噴射、及び押出といった、所望の構造を付加的に作製するための様々な固結技術が用いられ得る。
【０００３】
付加製造は、しばしば、ポリマー材料から機能プロトタイプまたは部品を作り出すのに用いられる。通常は、プラスチック、ゴム、及び他のポリマー材料が使用される。これらの材料の混合層を固結する技術は、経済的であり、容易に利用可能だからである。一方、金属材料（例えば金属、合金、化合物）の層を固結することに関する冶金の課題や性能低下によって、金属材料の付加製造への利用は、抑制され避けられることさえある。結果として、付加製造の金属材料での実用性は、医療、航空その他の特殊な用途などの高度かつ特殊な部品に限られている。
【０００４】
金属材料が固結技術に向かない主な理由の１つは、材料に内在する微細構造である。具体的には、金属及び合金は不規則な形状を持つ多数の結晶（本明細書では粒子ともいう）からなる。肉眼では視認できないものの、これら粒子のサイズや配列が、材料の強度、延性、疲労耐久性、ひずみ速度、耐クリープ変形、その他の特性を支配している。したがって、粒子サイズや粒子配列は典型的に金属材料の熱的及び変形履歴に依存している。
【０００５】
付加製造によって金属の物体を製造する際は通常、材料を加熱して層状に堆積させて所望の構造を形成する。例えば、基材や先行する層の上に加熱した金属材料の新しい層を堆積することにより、材料の粒子の一部がエピタキシャル成長によって伸長して成長することが可能となる。伸長粒は典型的に、基材や先行する層の上に対して明確に規定された一配向（例えば、柱状配向）に成長し、交差する方向に配列している他の粒子の成長速度を低減することがある。結果として、堆積層の微細構造が同様の結晶方位を有した幾つかの伸長粒によって支配されてしまい、層が異方性を有する（すなわち、物理的および機械的特性が測定方向に依存して変化する）こととなる。同様に成長する層を追加すればするほど異方性の度合いが増すので、付加製造された構造では、従来型の鍛造や鋳造といった選択肢と比較して引張強度、延性その他の特性が変化することがあり、実用性に望ましくない影響が及び得る。そのような不備によって、多くのタイプの構造物、例えば設計上のマージンがごく小さい構造物などの付加製造において金属材料の使用が避けられることがある。
【０００６】
現在、堆積層の異方性の低減に用いられている技術のひとつに、次の層を付加する前に各層に回転ホイールをかけて表面に変形を付与するものがある。この回転ホイール技術によって堆積層内の粒子の再結晶化を促進することができるが、回転ホイールの使用は、必要な大きさや空間によって総合的に、厚みのある特徴部や単純な形状で材料を堆積する付加製造プロセスへの利用に限定されている。したがって、付加製造において、金属材料の堆積層の微細構造を改良できる、汎用的な規模および設計タイプの構造物に対処可能な技術が求められている。
【発明の概要】
【０００７】
一実施例では、方法が記載される。本方法は、一以上の相互接続された構成要素を有した一体物の第１の層を生成することを含む。第１の層は、第１の配列の構造を有した第１の複数の粒子を含む材料であって、第１の層上に生成される後続の層に連結して一体物の一部を形成するように構成可能な材料を用いて、生成される。方法は、一体物の第１の層を生成してから閾値期間が経過した後、第１の層の少なくとも一部に外力を印加することを更に含む。外力を印加することにより、材料の第１の複数の粒子の第１の配列に、一以上の変形が生じる。方法は、一体物の第１の層に連結された第２の層を生成することも含む。具体的には、第２の層を生成することにより、第１の層の材料に第２の複数の粒子を再結晶化させて、第１の複数の粒子のうち一以上の変形の近傍にある一以上の粒子の組を置き換える。第２の複数の粒子は、第１の配列とは異なる第２の配列の構造を有する。
【０００８】
別の実施例では、器具が記載される。器具は、相互接続された１つ以上の構成要素を有する一体物を含む。一体物は、第１の配列構造の第１の複数の粒子を含む材料を用いて生成された、第１の層を含む。材料は、第１の層上に生成される後続の層に連結して、一体物の一部を形成するように構成可能である。第１の層の生成から閾値時間が経った後、第１の層の少なくとも一部に外力が印加されて、材料の第１の複数の粒子の第１の配列に一以上の変形を生じさせる。一体物は、一体物の第１の層に連結された第２の層を更に含む。第２の層の生成により、第１の層の材料が第２の複数の粒子を再結晶化して、第１の複数の粒子のうち一以上の変形の近傍にある一以上の粒子の組を置き換える。第２の複数の粒子は、第１の配列とは異なる第２の配列構造を有する。
【０００９】
別の実施例では、方法が記載される。本方法は、一以上の相互接続された構成要素を有した一体物の第１の層を生成することを含む。第１の層は、金属の第１の層に異方性を生じさせる柱状の配向を有した伸長粒を含む金属を用いて、生成される。金属は、第１の層上に生成される後続の層に連結して、一体物の一部を形成するように構成可能である。一体物の第１の層を生成してから閾値期間が経つと、第１の層の少なくとも一部に外力を印加する。外力の印加により、金属の伸長粒の柱状配向に一以上の変形が生じる。方法は、一体物の第１の層に連結された、第２の層を生成することを更に含む。第２の層の生成により、第１の層の金属に等軸粒子を再結晶化させて、第１の層の金属の、一以上の変形の近傍にある一以上の伸長粒を置き換える。等軸粒子により、第１の金属の層が等方性を有する。
【００１０】
上記で検討されてきた特徴、機能、及び利点は、様々な実施例において個別に実現可能であるか、または、さらに別の実施例において組み合わせることが可能である。これらの実施例のさらなる詳細は、下記の説明及び図面を参照することによって理解することが可能である。
【００１１】
例示的な実施例の特性と考えられる新規の特徴は、添付の特許請求の範囲に明記されている。しかし、例示的な実施例、並びに好適な使用態様、それらのさらなる目的及び説明は、添付の図面と併せて本開示の例示的な実施例についての以下の詳細な説明を読むことによって最もよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】例示的な一実施形態による、付加製造に用いられる金属の微細構造を改良する、例示的な方法のフロー図を示す。
【図２】例示の一実行形態による、図１に示す方法とともに使用される例示の方法を示すフロー図である。
【図３】例示的な一実施形態による、付加製造中に微細構造を改良する技術を用いて生成された器具の図である。
【図４】例示的な一実施形態による、堆積層の微細構造の一部を構成する結晶方位が整列した伸長粒の図である。
【図５】例示的な一実施形態による、図４に示す堆積層の微細構造内の一部分を構成する、ランダムな結晶方位を有する改良された粒子の図である。
【図６】例示的な一実施形態による、付加製造に用いられる金属材料の微細構造を改良する例示的な方法のフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
これより添付図面を参照しつつ開示されている実施例についてより網羅的に説明するが、添付図面に示すのは開示されている実施例の一部であって全てではない。実際には幾つかの異なる実施例を説明することがあるが、これらの実施例が本明細書に明記されている実施例に限定されると解釈すべきではない。むしろ、これらの実施例が記載されているのは、本開示が包括的且つ完全となり本開示の範囲を当業者に十分に示すためである。
【００１４】
実施例は、付加製造に用いる金属材料の微細構造を改良するための技術に関する。特に、幾つかの実施例では、付加製造プロセス中に冷間加工を施して金属材料の堆積層の微細構造を再構成することを含む。冷間加工では外力を印加して堆積層に変形を生じさせ得る。後続の再結晶化により、冷間加工した層の微細構造を再構成し得る。したがって、各堆積層（または層のサブセット）の微細構造を再構成することで、付加製造された構造物の強度その他の特性を向上させることができる。
【００１５】
上記のように、付加製造は、３Ｄ設計モデルにしたがい材料を堆積し固結して所望の構造物を作製することを含む。所望の構造物を生成する技術には例えば、ワイヤ供給又は粉末供給による付加製造プロセスが含まれ得る。金属材料層の堆積後、材料に内在する粒子は不均一に成長するのが典型的である。具体的には、基材又は先行する層上で材料がエピタキシャル且つ優先成長することにより、粒子の一部が伸長した形となることがある。これらの伸長粒は特定の配向（例えば、柱状）に共に成長することが多く、他の配向の粒子が大きく成長することを防げる。材料の微細構造における粒子のこのような不均一な成長によって、層の強度及び有効性に望ましくない影響を及ぼし得る異方性を、層が有することとなる。変態させずにおくと、異方性層からなる付加製造構造物は、所望の用途について特性が低下しやすくなる。
【００１６】
層、及び付加製造構造物の特性を全体として向上させるために、各層をなしている材料の微細構造を変態させる冷間加工が用いられる。冷間加工は、金属材料の再結晶温度未満での塑性変形である。具体的には、冷間加工により外的な力を印加して、金属材料の堆積層の微細構造を変化させる。外力は塑性変形を引き起こし（冷間加工ともいう）、堆積層の粒子配列において、「転位」と称されるナノメートル規模のリニアな不良の形態として現れ、これが材料の特性に影響を及ぼす。したがって、冷間加工により転位密度を増大させ粒子サイズ分布を変化させて、次に堆積する層による再結晶化を可能にする。冷間加工を施す技術は、表１に例示するように幾つか存在する。
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【００１７】
上記のように、冷間加工の積み重ねにおいては、金属材料が静的再結晶温度より低温である必要がある。したがって、付加製造プロセス中に冷間加工を施す際には、新たに堆積した金属材料層の温度が冷間加工の前に十分下がるよう、冷却が必要となり得る。堆積層に外力を印加する前に層の温度を下げることにより、層に対する潜在的な外乱や望ましくない変形を回避することができる。
【００１８】
堆積層の温度を下げるには、時間がかかるか或いは所定の冷却技術が求められるが、冷間加工には熱間加工に比べ多くの利点がある。具体的には、熱間加工が後続の再結晶に対して十分な変形を付与しないことがある。冷間加工は更に、粒子成長を生じさせる可能性がなく、熱源を必要としないうえ、熱間加工と比較して精密な寸法制御が可能であり、より良好な表面仕上げを生み出すことができる。最終形態の製品の強度特性が向上する一方で金属材料の配向特性が最小限に抑えられる。
【００１９】
ある実施例で、材料が再結晶温度よりも低くなった後、堆積した金属材料層をピーニングすることで冷間加工が施される。ショットピーニングでは、１組の物体（例えば、金属球）を層に投射して金属材料を粒子レベルで変形させることを含む。ショットピーニングと同じく超音波ピーニングも、堆積層に外力を印加することのできる別のタイプのピーニングである。ショットピーニングとは異なり、超音波ピーニングは堆積層に変形を生じさせるために音波衝撃を投射することを含む。
【００２０】
このような冷間加工技術やその他の技術により、局所的な熱応力勾配の再分布を堆積層において機械的に生じさせることで、付加製造中の他の応力緩和の必要を減じるか或いは実質上なくすことができる。そして処理手順を省くことで全体的なコストおよび作業時間が削減される。また、回転ホイール技術とは異なり、ピーニングや表１に示した他のタイプの冷間加工技術では、付加製造構造物の形状デザインにおいて形状やサイズに制限が設けられない。
【００２１】
冷間加工した層に次の層を堆積する際に、新しい層からの熱が冷間加工層を再結晶化し得る。再結晶化は、新しい粒子の核生成であり成長である。再結晶化により、冷間加工した層が、歪んだ粒子を歪みのない粒子に置き換える。置き換えの対象である大型の伸長粒とは異なり、これらの新しい歪みのない粒子は、ナノメートル規模の寸法で核生成し、同様の大きさ（例えば、平均粒径）及び形態を維持するよう成長するのが典型的である。例えば、新しい粒子は、伸長粒に対してより小さく球形の粒子サイズを有し得る。また、再結晶化した粒子はよりランダムな方向に成長する傾向にあることで、層がより等方性を有し得る。等方性とは、層の特性が測定方向とは無関係に一定であることを示している。
【００２２】
付加製造した構造物の特性を向上させるために、付加製造中、冷間加工と再結晶化を含む上記の技術がすべての層（又は層のサブセット）に施される。結果として、測定方法によらず強度、延性、耐久性が向上し均整のとれた機械的特性を有する改良された微細構造が生み出される。したがって、冷間加工と再結晶化によって、金属材料から作製した付加製造構造物に破損や不良を生じにくくなり、信頼性の高い軽量かつ費用効果の高い製品を提供することができる。
【００２３】
ここで図面を参照すると、図１は、付加製造に用いられる金属の微細構造を改良する例示的な方法のフロー図を示す。図１に示す方法１００は、付加製造中に用いられ得る１つ以上の材料の微細構造を改良するのに使用され得る、方法の一例を提示している。
【００２４】
方法１００は、ブロック１０２、１０４、及び１０６のうちの１つ以上に示された一以上の工程、機能、または動作を含み得る。ブロックは順番に示されているが、これらのブロックが並行して実施されてもよいか、且つ／或いは本明細書に記載の順序とは別順で実施されてもよい。また、所望の実施形態によっては、様々なブロックが組み合わされて数が減るか、分割されて数が増えるか、且つ／或いは除かれることがある。
【００２５】
ブロック１０２で、方法１００は、一以上の相互接続された構成要素を有する一体物の第１の層を生成することを含む。一体物は、一以上の構成要素が単一のピースとして一体形成された構造物である。一体物は例えば、構成要素、部品、物品、又はその他のタイプの物体であり得る。付加製造における層形成及び固結処理によって、様々な形状及びデザインの広範な一体物の生産が可能となる。従来型の製造とは異なり、付加製造された物体は、複数の要素を接続するのにファスナ（例えばネジ、釘）を必要としない。
【００２６】
上記のように、付加製造は、１つまたは複数の金属材料の層を共に堆積させ、３Ｄデータのモデルに従って所望の一体物を形成することを含む。利用できる金属材料の例は、非限定的に、鉄、ニッケル、コバルト、銅、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、スカンジウム、亜鉛、マグネシウム、金、及び銀などの主要成分金属の純なものか合金である。ある例では材料の化合物が使用されてもよい。例えば、化合物が、物理的或いは化学的に組み合わせた複数の金属を含んでいてもよい。付加製造される物体用に選択される材料は、通常、材料のコスト及び寸法、並びに物体の所望の利用法に依存する。
【００２７】
層の堆積中、金属材料が加熱され成形される。例えばレーザーで金属材料を溶解し、構成要素の所望の形状を形成することができる。構造物の部分を形成するために、第１の層（及びさらなる層）用に選択された一又は複数の材料は、後続の層と連結される（すなわち、混合されて単一の部分を形成する）ように構成される。層は溶融／固結されて、要素間を接続するファスナを必要としないシームレスな最終構造が作製される。
【００２８】
上述のように、金属材料の層を基材や先行層上に堆積する際、幾らかの粒子が成長を支配し伸長した形となることがある。このような伸長粒はエピタキシャル成長に起因し、他の配向の粒子の成長を制限する。伸長粒は特定の粒子方向（例えば、柱状配向）及び結晶方位に成長する傾向があるので、均整のとれていない粒子構造により層が異方性を有することになる。
【００２９】
ブロック１０４で、方法１００は、第１の層の少なくとも一部に外力を印加することを含む。金属材料の第１の層の堆積後、長形粒子のエピタキシャル成長の結果、層は異方性を有し得る。異方性を低減するために第１の層に冷間加工を施す。
【００３０】
上述のように、冷間加工は、粒子の配列に一以上の変形を生じさせるべく堆積層の部分に外力を印加することを含む。ある実施例では、層のうちのある割合が変形を受けるようなレートと強度で、冷間加工が施される。例えば、堆積層の２０パーセント（２０％）が変形を受けるように冷間加工が施され得る。他の例では、その他の量の堆積層が変形に耐えるような別のレート又は強度で、冷間加工を施すことを含み得る（例えば、冷間加工の結果、層の５０％が変形を受け得る）。
【００３１】
その他の例では、層の変形割合が、層の材料のタイプや結晶構造に依存し得る。しかし、冷間加工の積み重ねにおいては、堆積層の温度が材料の再結晶温度未満である必要がある。そうでないと動的再結晶化が生じて微細構造の改良が一部失われてしまい制御困難となり得る。
【００３２】
ある実施例で、堆積層の生成から閾値期間を経た後、層に冷間加工が施される。この閾値期間は、堆積層の材料が自身の再結晶温度よりも低温となるのに必要な時間に依存し得る。例えば、チタンが再結晶温度よりも低温となるのに必要な閾値期間は、アルミニウムが再結晶温度よりも低温となるのに必要な閾値期間とは、異なり得る。具体的には、例えばチタン合金が、チタンのα‐β温度範囲の上限まで加熱される。ある例では、再結晶温度が、用いられる合金又は金属のタイプや化学的性質、施される冷間加工の量（すなわち、冷間加工が多いほど必要な温度が下がる）、及び層が再結晶温度であることのできる時間、などの様々な要因に大きく依存する。
【００３３】
更なる例では、材料の第１の層の上面に外力が印加されて、第１の層の粒子配列の複数の位置で変形を生じさせる。例えば、第１の層の材料が粒子の再結晶化に要する時間量に基づく閾値期間の後、外力が加えられることで、改良された粒子が、第１の層を構成していた粒子の少なくとも閾値部分を置き換える。
【００３４】
このように、層が十分冷えた後に冷間加工が施される。層が十分に冷えたことを温度センサで示すことができる。その他の例では、プロセスが、材料のタイプに応じた閾値期間、層を冷却させることを含み得る。具体的には、閾値期間は、事前のテストや測定に基づいて層の温度が冷間加工を浮けるのに十分低下するのに必要な期間を決めたものであり得る。ある例では、冷却ガスその他の技術を用いて、堆積した材料を再結晶温度未満の温度とする。
【００３５】
表１に示すように、様々な冷間加工技術で堆積層に外力を印加することができる。例えば、ショットピーニングは、１組の物体（例えば金属ビーズ）を堆積層に投射して変形を生じさせるプロセスである投射は堆積面の上面全体、複数の表面、又は層のうち選択した部分に向けられてよい。同様に、超音波ピーニングは、堆積層の部分に物体ではなく音波衝撃を当てて変形を生じさせることを含む別のタイプのピーニングである。
【００３６】
別の冷間加工技術は、回転式のフラッパを用いて堆積層に外力を印加することを含む。回転フラッパは、回転フラッパが層に対してかつ層から閾値分の距離動くと、粒子構造に係合して変形を生じさせるのに充分硬い金属又は他の硬質の材料を含む複数のフラップを有して構成されている。フラッパは、損傷することなく堆積層に変形を生じさせるのに十分な強度を有する必要がある。閾値分の距離は、フラップのサイズ、所望の変形量、及びその他の潜在的要因に依存する。他の冷間加工技術が用いられてもよい。
【００３７】
ブロック１０６で、方法１００は、一体物の第１の層に連結された第２の層を生成することを含む。一体物は、一以上の相互接続された構成要素が単一のピースとして一体形成された構造物に相当し得る。一体物を生産するために、一体物の構造が完全に形成されるまで、さらなる層が堆積される。さらなる層は、先行の層と同じ材料から、または先行の層とは異なる一又は複数の材料から、形成され得る。
【００３８】
第１の層上に第２の層を堆積するとき、第２の層からの熱によって第１の層が再結晶化し得る。第２の層が第１の層に供給する熱の量は、個々の例において異なり得る。例えば、充分な熱と時間によって第１の層の再結晶が可能となるように、供給される熱はエネルギーの供給レート及び第２の層の堆積速度に依存し得る。
【００３９】
上述のように、再結晶によって、変形した粒子が新しい粒子の組に置き換えられる。新しい粒子はまず核生成し、変形した粒子が完全に消費されるまで成長する。再結晶化の結果、冷間加工した層の粒子構造が、冷間加工と再結晶化の前の層の初期配列とは異なるものとなる。具体的には、再結晶によって、伸長粒に置き換わるランダムな結晶方位に配向した（粒子構造がほぼ等しい寸法形状の等軸粒子構造を有した）、より小さく丸い粒子が作製され得る。このようなより小さくランダムな配向の粒子からなる粒子配列によって、層が等方性を有し、全体として一連の特性が向上する。ある例では、一体物の第１の層に連結された第２の層を生成することが、再結晶化の後第１の層の第２の配列の粒子が再結晶化前の第１の層の粒子の伸長粒サイズよりも小さい粒子サイズをそれぞれ有するように、第２の層を堆積することを含み得る。
【００４０】
図２は、例示の実施形態による、方法１００で用いる例示的な方法のフロー図である。ブロック１０８で、機能は、第２の層の少なくとも一部に外力を印加することを含む。印加する外力の量は、第１の層に印加する外力の量を反映したものであり得る。他の場合には、力の量が異なり得る。例えば、第２の層が、より大きな外力を要する別の材料で構成されていてもよい。
【００４１】
上記のように、付加製造は材料の複数の層を固結することで一体物を生成する。したがって、一体物を形成して完成させるには、先行する層の上に追加の層を一体物が完成するまで堆積する。追加の層それぞれの量、サイズ、及び形状は、一体物の寸法やデザインに依存する。具体的には、一体物の設計に応じて、幾つかの層が、別々の形状のより多いか又はより少ない材料を有していてもよい。
【００４２】
追加の層が確実に所望の特性（例えば、強度、延性）を維持しているようにするには、これらの層にも同様に冷間加工が施される。用いられる冷間加工技術が層によって同じであっても異なっていてもよい。表１に示すように、冷間加工には多数の選択肢が存在する。ある実施例では各層に同じ冷間加工技術（例えば、ピーニング）が施される。その他の例では、層の生成において別々の冷間加工技術が用いられる。例えば、第１の層の冷間加工にショットピーニングを用い、第２の層の冷間加工に回転フラッパが用いられてもよい。
【００４３】
ある例では、各層への冷間加工に複数の冷間加工技術が用いられる。一例として、物体を付加製造する際に各堆積層に外力を印加するのに、ショットピーニングと超音波ピーニングの両方が用いられる。付加製造中の層の塑性変形に用いる冷間加工技術のタイプ、持続期間、及び量は、層のサイズや形状、用いる材料のタイプ、及びその他の潜在的要因に依存し得る。更なる例では、堆積層の種々の部分で複数の冷間加工技術が用いられる。
【００４４】
上記のように、冷間加工では金属材料が自身の再結晶温度より低温である必要がある。したがって、第２の層の生成後、材料の再結晶温度よりも低温まで第２の層を十分冷却させるため、冷間加工は第２の閾値期間が経過するまで施されないことがある。ある例では、閾値期間が、後続の層の堆積に関連した熱インプット、第２の層の材料の熱伝導性、及び外的冷却の有無などの複数の要因に依存し得る。第２の閾値期間は、第２の層の材料、及び、第２の層を堆積した後の材料の初期温度に依存し得る。ある実施例で、新しく堆積させた第２の層の温度を下げるのに冷却スプレーその他の技術が用いられる。
【００４５】
ブロック１１０で、機能は、一体物の第２の層に連結された一体物の第３の層を生成することを含む。第３の層は第１及び第２の層と固結されて一体物を更に形成する。第３の層を堆積することで、熱を供給する。熱は冷間加工した第２の層の材料を再結晶化するよう励起し、ひずんで変形した粒子を、ランダムな結晶方位に配向したより小さく丸い新しい粒子の組に置き換える。堆積した第３の層によって供給される熱の量により、冷間加工した層を再結晶化に適した温度へと昇温させる。したがって、第３の層によって供給される熱の量は第２の層を構成する材料に依存し得る。
【００４６】
上述のように、再結晶化によって、冷間加工した層の粒子配列やサイズが再構成され、等方性が得られ強度が向上する。層の堆積を繰り返し、所望の最終構造物が作製される。したがって、各層の特性は、各層に施す冷間加工の量、各層の形状や厚さ、用いる材料のタイプ、堆積や再結晶化の期間などの様々な要因に依存し得る。
【００４７】
図３は、付加製造中に微細構造を改良する技術を用いて生成された器具１１２の図である。器具１１２は、付加製造中に生成され混合された、相互接続された１つ以上の構成要素からなる一体物１１４を含む。図示のように、一体物１１４は第１の層１１６、第２の層１１８、第３の層１２０、第４の層１２２、及び第５の層１２４からなる。付加製造された他の一体物は、他の構成で成形されたより多いかまたはより少ない層を有することができる。
【００４８】
器具１１２は付加製造された花瓶であり、花を保持して陳列するように構成されている。図１及び２に示す方法１００、または他の付加製造技術が、器具１１２を作製することができる。各堆積層（即ち、層１１６−１２４）は、層１１６−１２４の配置を示す図解の目的で、識別可能な接続部分と共に示されている。層１１６−１２４は、アルミニウム、チタニウム、合金などといった様々な金属材料からなることができる。また、図解のために層１１６−１２４の高さや幅は図３では誇張されており実際にはより小さくてもよい。
【００４９】
器具１１２を付加製造する際、一体物１１４の各層は、堆積、冷却、そして冷間加工され、その後次の層を堆積する。例えば、器具１１２の生成は、最初に、基板上に第１の層１１６を堆積して形成することを含む。基板に対するエピタキシャル成長は、第１の層１１６の特性に影響する不均衡な粒子成長を生じさせ得る。結果として、第１の層１１６の堆積後、冷間加工を施す前に第１の層１１６が冷却させられる。第１の層１１６は、材料の温度が再結晶温度未満まで下がるように、別の技術（例えばファン）を用いて経時的に冷却してもよい。冷却時、一以上の冷間加工技術が施されて第１の層１１６の粒子構造に変形を生じさせる。第１の層１１６の全体、あるいは特定の部分（例えば、上面）に冷間加工が施される。
【００５０】
第１の層１１６を冷間加工した後、一体物１１４の一部を形成するために、第１の層１１６上に第２の層１１８を堆積する。ある例では、第１の層１１６が冷間加工を受けた直後に第２の層１１８を堆積する。他の場合では、第２の層１１８の堆積前に、第１の層１１６が冷却されて冷間加工で残ったエネルギーが幾らか放出される。したがって、第２の層１１８の堆積によって第１の層１１６の再結晶が促進されて、変形した粒子が新しい粒子の組で置き換えられる。新しい粒子の組は、ランダムな結晶方位に配向したより小さく丸い粒子を有し、第１の層１１６の強度やバランスを向上させる。
【００５１】
上記のプロセスを繰り返し、追加の層（例えば、第３の層１２０、第４の層１２２、及び第５の層１２４）を堆積して層が強化される。複数の層にわたるこの繰り返しによって、器具１１２の全体の強度が向上し、層を追加しても一体物１１４が弱められないことが確保される。
【００５２】
図４は例示的な一実施形態による、堆積層の微細構造の一部を構成する伸長粒の図であり、結晶方位が整列している。図４に示す堆積層の一部１２６は、柱状配向に配列された、伸長粒１２８、伸長粒１３０、及び伸長粒１３２を含む。付加製造中の層の堆積後、エピタキシャル成長によって一部の粒子が成長を支配し長形となる。図４に示すように、これらの伸長粒１２８−１３２は、しばしば特定の配向で共に成長し、堆積層の強度に負のインパクトを与え得る異方性を有せしめる。これらの伸長粒１２８−１３２の成長はまた、層内で別の配向の他の粒子が同様に成長するのを妨げる。このため、冷間加工を用いて粒子を変形及び再構成させて異方性を低減する。
【００５３】
図５は、例示的な一実施形態による、図４に示す堆積層の微細構造内の一部分を構成する、さらにランダムな結晶方位を有する改良された粒子の図である。具体的には、部分１３４が、図４に示す堆積層が冷間加工及び再結晶を経た後のものを表す。
【００５４】
上述のように、冷間加工が施されて堆積層の粒子構造に変形を生じさせてから、冷間加工した層に新しい層を堆積させる。新しい層からの熱が、冷間加工した層の材料を新しい粒子へと再結晶させ、変形した粒子を冷間加工によって置き換える。図５の部分１３４に示すように、再結晶によって、矢印が示すようなランダムな結晶方位を有したより小さい粒子（例えば、粒子１３６、粒子１３８）が作製される。これらの、丸くより小さい粒子が図４に示す伸長粒１２８−１３２に置き換わり、層の強度が増大する。結果として、層が強化してより強い付加製造構造物が実現する。
【００５５】
図６は、付加製造に用いられる金属の微細構造を改良する例示的な方法のフロー図を示す。図６に示す方法１４０は、付加製造中に用いられ得る金属または別の材料の微細構造を改良するのに使用され得る、方法の別の例を提示している。
【００５６】
方法１４０は、ブロック１４２、１４４、及び１４６のうちの１つ以上に示されている、１つ以上の工程、機能、または動作を含み得る。ブロックは順番に示されているが、これらのブロックは、並行して実施されてもよいか、及び／または、本明細書に記載の順序とは別順で実施されてもよい。また、所望の実施形態に基づいて、様々なブロックは組み合わされて数が減るか、分割されて数が増えるか、及び／または除外され得る。
【００５７】
ブロック１４２で、方法１４０は、一以上の相互接続された構成要素を有する一体物の第１の層を生成することを含む。具体的には、第１の層は、ある１組の粒子が全体的な成長を支配するように成長する金属（例えばチタニウム、アルミニウム）を用いて堆積される。例えば、伸長粒は柱状配向に成長し得る。柱状配向は、反対の配向にある他の粒子が大きく成長することを妨げる。結果として、金属の堆積層は異方性を有し得る。
【００５８】
ブロック１４４で、方法１４０は、第１の層の少なくとも一部に外力を印加することを含む。第１の層を冷却する閾値期間の待機後、一以上の冷間加工技術が施されて金属の伸長粒の柱状配向に変形を生じさせる。上述のように、閾値期間は短縮されるか、あるいは冷却スプレーやその他の技術によって代替されてもよい。
【００５９】
方法１４０は、ブロック１４６において、一体物の第１の層に連結された、一体物の第２の層を生成することを含む。具体的には、第２の層の生成により、第１の層の金属を等軸粒子へと再結晶化して、第１の層の金属の、一以上の変形の近傍にある伸長粒のうち一以上を置き換える。これらの等軸粒子はより小さく丸い粒子サイズを有しランダムな結晶方位で配向する。新しい粒子構造によって金属の堆積層が等方性を有し、層の強度と耐久性が向上する。
【００６０】
更に、本開示は以下の条項による例を含む。
【００６１】
条項１
一以上の相互接続された構成要素を有する一体物の第１の層を生成することであって、第１の層は、第１の配列の構造を有した第１の複数の粒子を含む材料を用いて生成され、材料は、第１の層上に生成される後続の層に連結されて一体物の一部を形成するように構成可能である、第１の層を生成することと、一体物の第１の層を生成してから閾値期間が経過した後、第１の層の少なくとも一部に外力を印加することであって、外力の印加によって、材料の第１の複数の粒子の第１の配列に一以上の変形を生じさせる、外力を印加することと、一体物の第１の層に連結された第２の層を生成することであって、第２の層を生成することによって、第１の層の材料に、第２の複数の粒子を再結晶化させて、第１の複数の粒子のうち該一以上の変形の近傍にある一以上の粒子の組を置き換え、第２の複数の粒子が、第１の配列とは異なる第２の配列の構造を有する、第２の層を生成することとを含む、方法。
【００６２】
条項２
材料が金属であり、一体物の第１の層を生成することが、ワイヤ供給による付加製造を用いることを含む、条項１に記載の方法。
【００６３】
条項３
材料が合金であり、一体物の第１の層を生成することが、粉末供給による付加製造を用いることを含む、条項１に記載の方法。
【００６４】
条項４
第１の配列の構造を有した第１の複数の粒子を含む一体物の第１の層を生成することが、エピタキシャル成長から複数の伸長粒が生じるように、第１の層を堆積することを含む、条項１から３の何れか一項に記載の方法。
【００６５】
条項５
第１の配列の構造を有した第１の複数の粒子を含む一体物の第１の層を生成することが、第１の複数の粒子の伸長粒が、材料の第１の層に異方性を付与する柱状配向を有するように、第１の層を堆積することを含む、条項４に記載の方法。
【００６６】
条項６
一体物の第１の層に連結された第２の層を生成することが、第２の配列の構造を有する第２の複数の粒子が、第１の複数の粒子の複数の伸長粒の粒子製サイズよりも小さい粒子サイズをそれぞれ有するように、第２の層を堆積することを含む、条項４又は５に記載の方法。
【００６７】
条項７
一体物の第１の層を生成してから閾値期間が経過した後、第１の層の少なくとも一部に外力を印加することが、第１の層の材料が第１の層の材料の再結晶温度未満に降温するのに要する時間量に依存する所与の閾値期間の後、第１の層の少なくとも一部に外力を印加することを含む、条項１から６の何れか一項に記載の方法。
【００６８】
条項８
一体物の第１の層に連結された第２の層を生成することは、第２の配列の構造を有する第２の複数の粒子が、材料の第１の層に等方性を付与するランダムな結晶方向及び等軸粒子構造を有するように、第２の層を堆積することを含む、条項１から７の何れか一項に記載の方法。
【００６９】
条項９
第１の層の少なくとも一部に外力を印加することが、ショットピーニング処理を用いて外力を印加することを含み、ショットピーニング処理は、材料の第１の層に１組の物体を投射して材料の第１の複数の粒子の第１の配列に一以上の変形を生じさせることを含む、条項１から８の何れか一項に記載の方法。
【００７０】
条項１０
第１の層の少なくとも一部に外力を印加することが、回転フラッパを用いて外力を印加することを含み、回転フラッパは、回転フラッパを第１の層からの閾値距離内に配置し動かすと材料の第１の複数の粒子の第１の配列に一以上の変形を生じさせるように構成された、一以上のフラップを含む、条項１から９の何れか一項に記載の方法。
【００７１】
条項１１
第１の層の少なくとも一部に外力を印加することが、超音波ピーニングを用いて外力を印加することを含み、超音波ピーニングは、材料の第１の層の一以上の部分に音波衝撃を投射して、材料の第１の複数の粒子の第１の配列に一以上の変形を生じさせることを含む、条項１から１０の何れか一項に記載の方法。
【００７２】
条項１２
外力を印加することが、材料の第１の層に、該一以上の変形において再結晶化を刺激する熱を供給することを含む、条項１から１１の何れか一項に記載の方法。
【００７３】
条項１３
一体物の第１の層に連結された第２の層を生成することが、一体物の第１の層の材料に対応する材料を用いて第２の層を生成することを含む、条項１から１２の何れか一項に記載の方法。
【００７４】
条項１４
一体物の第１の層に連結された第２の層を生成することが、一体物の第１の層の材料とは異なる材料を用いて第２の層を生成することを含む、条項１から１３の何れか一項に記載の方法。
【００７５】
条項１５
第１の層の少なくとも一部に外力を印加することが、材料の第１の層の上面に外力を印加して、材料の第１の複数の粒子の第１の配列の複数の位置で複数の変形を生じさせることを含み、閾値期間は、第１の複数の粒子の少なくとも閾値部分が第２の複数の粒子によって置き換えられるように第１の層の材料が第２の複数の粒子を再結晶化するのに必要な時間に基づいている、条項１から１４の何れか一項に記載の方法。
【００７６】
条項１６
一体物の第１の層に連結された第２の層を生成してから第２の閾値期間が経過した後、第２の層の少なくとも一部に外力を印加することと、第２の層に連結された第３の層を生成することとを更に含み、第３の層を生成することにより、第２の層の材料に、第３の複数の粒子を再結晶化させて、第２の層の材料の所与の複数の粒子の配列において外力の印加によって生じた一以上の変形の近傍にある所与の複数の粒子のうち一以上の粒子の組を置き換え、
第３の複数の粒子が、第２の複数の粒子の第２の配列と同様の第３の配列の構造を有する、条項１から１５の何れか一項に記載の方法。
【００７７】
条項１７
一以上の相互接続された構成要素を有する一体物を含む器具であって、一体物は、第１の層及び第２の層を含み、第１の層は、第１の配列構造の第１の複数の粒子を含む材料を用いて生成され、材料は、第１の層上に生成される後続の層に連結されて一体物の一部を形成するように構成可能であり、一体物の第１の層を生成してから閾値期間が経過した後、第１の層の少なくとも一部に外力を印加して、材料の第１の複数の粒子の第１の配列に一以上の変形を生じさせ、第２の層は、一体物の第１の層に連結され、第２の層を生成することによって、第１の層の材料に、第２の複数の粒子を再結晶化させて、第１の複数の粒子のうち該一以上の変形の近傍にある一以上の粒子の組を置き換え、第２の複数の粒子の配列の構造が第１の配列とは異なる第２の配列である、器具。
【００７８】
条項１８
第１の層の少なくとも一部に外力を印加して材料の第１の複数の粒子の第１の配列に一以上の変形を生じさせることが、回転フラッパの使用を含み、回転フラッパは、回転フラッパを第１の層から閾値の距離内に配置し動かすと材料の第１の複数の粒子の第１の配列に一以上の変形を生じさせる、一以上のフラップを含む、条項１７に記載の器具。
【００７９】
条項１９
第１の層の少なくとも一部に外力を印加することにより、材料の第１の複数の粒子の第１の配列に一以上の変形を生じさせることが、超音波ピーニングを用いることを含み、超音波ピーニングは、材料の第１の層の一以上の部分に音波衝撃を投射して、材料の第１の複数の粒子の第１の配列に一以上の変形を生じさせることを含む、条項１７又は１８に記載の器具。
【００８０】
条項２０
一以上の相互接続された構成要素を有する一体物の第１の層を生成することであって、第１の層は、金属の第１の層に異方性を付与する柱状配向を有した伸長粒を含む金属を用いて生成され、金属は、第１の層上に生成される後続の層に連結して一体物の一部を形成するように構成可能である、一体物の第１の層を生成することと、一体物の第１の層を生成してから閾値期間が経過した後、第１の層の少なくとも一部に外力を印加することであって、外力を印加することにより、金属の伸長粒の柱状配向に一以上の変形を生じさせる、外力を印加することと、一体物の第１の層に連結された第２の層を生成することであって、第２の層を生成することにより、第１の層の金属に等軸粒子を再結晶化させて、第１の層の金属の伸長粒のうち一以上の変形の近傍にある一以上を置き換え、等軸粒子が金属の第１の層に等方性を付与する、第２の層を生成することと含む、方法。
【００８１】
本書で使用されている「ほぼ（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」または「約（ａｂｏｕｔ）」という語は、記載されている特性、パラメータ、または値が、厳密に実現される必要はなく、特性によって得られることになっている効果を除外しない、及び／または排除しない量の、測定誤差、測定精度限界、及び、当業者には既知のその他の要因などを含む、逸脱または差異が発生してよいことを、意味している。
【００８２】
種々の有利な構成の説明は、例示及び説明の目的で提示されており、網羅的であったり、開示された形態の実施例に限定したりする意図はない。当業者には、多くの修正形態及び変形形態が自明であろう。更に、種々の有利な実施例には、他の有利な実施例とは異なる利点が記載されていてよい。選択された単数または複数の実施例が選択され記載されているのは、実施例の原理と実際的な用途を最もよく説明するため、及び、様々な実施例の開示内容と、検討される特定の用途に適した様々な修正例とが当業者に理解され得るようにするためである。
【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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【外国語明細書】
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