(57)【要約】  物体を形成する方法及び装置である。前駆体材料から成る複数層を互いの上に積層することができる。前駆体材料から成る前記複数層を、前駆体材料から成る前記複数層を互いの上に積層するときに選択的に硬化させて、物体、及び前記物体に接続される枠体を形成することができる。
2013542867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を形成する方法であって、前記方法は：
前駆体材料から成る複数層を互いの上に積層する工程と、
前駆体材料から成る前記複数層を、前駆体材料から成る前記複数層を互いの上に積層するときに選択的に硬化させて、物体、及び前記物体に接続される枠体を形成する工程と、
を含む、方法。
【請求項２】
前記枠体は複数のベース構造を含み、前駆体材料から成る前記複数層を互いの上に積層する前記工程は：
前記枠体を移動させて、前駆体材料から成る新規層を、前駆体材料から成る前記複数層の中の選択的に硬化されている前駆体材料から成る既成層の上に積層することができるようにする工程を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記枠体は複数のベース構造を含み、前駆体材料から成る前記複数層を互いの上に積層する前記工程は更に：
前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記既成層の上に積層する工程を含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前駆体材料から成る前記複数層を、前駆体材料から成る前記複数層を互いの上に積層するときに選択的に硬化させて、前記物体、及び前記物体に接続される前記枠体を形成する前記工程は：
前記枠体の中の新規のベース構造が必要であるかどうかを判断する工程と、
前記新規のベース構造が必要であると判断されると、前駆体材料から成る前記新規層を選択的に硬化させて、前記物体の構成部分、及び前記新規のベース構造の構成部分を形成する工程と、
前記新規のベース構造が必要であるという判断が行なわれない場合に、前駆体材料から成る前記新規層を選択的に硬化させて、前記物体の前記構成部分を、前記新規のベース構造の前記構成部分を形成することなく形成する工程と、
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
更に：
前記新規のベース構造が必要であると判断されると：
前記枠体を移動させて、前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記複数層の中の選択的に硬化されている前駆体材料から成る前記既成層の上に積層することができるようにする工程、
前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記既成層の上に積層する工程、及び
前駆体材料から成る前記新規層を選択的に硬化させて、前記物体の前記構成部分、及び前記新規のベース構造の前記構成部分を形成する工程を、前記新規のベース構造の全体が完成するまで繰り返す工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
更に：
前記新規のベース構造が必要であるという判断が行なわれない場合に：
前記枠体を移動させて、前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記複数層の中の選択的に硬化されている前駆体材料から成る前記既成層の上に積層することができるようにする工程、
前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記既成層の上に積層する工程、及び
前駆体材料から成る前記新規層を選択的に硬化させて、前記物体の前記構成部分を、前記新規のベース構造を形成することなく形成する工程を、前記新規のベース構造が必要になるまで繰り返す工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記新規のベース構造が必要であると判断されると、前駆体材料から成る前記新規層を選択的に硬化させて、前記物体の前記構成部分、及び前記新規のベース構造の前記構成部分を形成する前記工程は：
前記新規のベース構造が必要であると判断されると、前駆体材料から成る前記新規層を選択的に硬化させて、前記物体の前記構成部分、及び前記新規のベース構造の前記構成部分を形成する工程を含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項８】
更に：
ベース構造を形成する工程と、
前駆体材料から成る前記複数層を前記ベース構造の上に積層する前に、前記ベース構造を移動システムに係合させる工程と、
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
更に：
前記物体が収容室内で形成されるときに、前記物体の所望の温度を維持する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
収容室と、
前記収容室内に堆積する前駆体材料から成る複数層の構成部分を硬化させて、物体、及び前記物体に接続される枠体を形成するように構成される硬化システムと、
前駆体材料から成る新規層を前駆体材料から成る既成層の上に積層するときに、前記枠体に係合し、そして前記枠体、及び前記枠体に接続される前記物体を移動させるように構成される移動システムと、
を備える、装置。
【請求項１１】
前記枠体は複数のベース構造を備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記枠体は複数の接続部材を備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
更に：
前記物体をベース構造から分離するように構成される分離システムを備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
更に：
前駆体材料から成る前記新規層を前駆体材料から成る前記既成層の上に堆積させるように構成される前駆体堆積システムを備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
更に：
前記物体及び前記枠体のうちの少なくとも一方の温度を制御するように構成される温度制御システムを備える、請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して、物体の造形に関するものであり、具体的には、物体を、積層造形法（ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）を用いて作製する方法及び装置に関するものである。更に具体的には、本開示は、物体を、選択的レーザ焼結造形法を用いて作製する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物体の造形は、任意の数の異なる方法で行なうことができる。例えば、航空機部品のような物体は、積層造形法を用いて作製することができる。積層造形法は、材料群を結合して物体を作製するプロセスとすることができる。これらの物体は、所望の物体のモデルを用いることにより作製することができる。
【０００３】
積層造形法は、種々の技術を用いることにより行なうことができる。例えば、これに限定されないが、エアロゾルジェットシステムは超微粒子流を基板に向けて吹き付けることができる。基板上の超微粒子群は、これらの超微粒子が互いに付着するような温度にまで加熱することができる。
【０００４】
別の例として、電子ビームを用いて、金属粉末層を所望のパターンとなるように溶融させることができる。更に別の層群で、これらの金属粉末層を被覆し、そしてこれらの更に別の層を溶融させて物体を形成することができる。
【０００５】
選択的レーザ焼結造形法を用いる場合、レーザシステムはレーザビームを誘導して、粉末層の一部を選択的に加熱することにより、物体の一部を形成することができる。更に別の粉末層群で既成層群を被覆し、そしてこれらの更に別の層を加熱して物体を形成することができる。
【０００６】
積層造形法によって部品群を高速造形できるが、この種類の造形法は、全ての種類の部品に適している訳ではない。例えば、これに限定されないが、積層造形法は、部品群のプロトタイプ（試作品）を製造するために使用される場合が多い。更に、積層造形法は、部品群を作製するために使用されるシステムのコストの制限を受ける。また、積層造形法は更に、異なるシステムが持つ特定の部品群を作製する機能に基づいて作製される部品群の種類の制限を受ける。
【０００７】
その結果、積層造形法によって可能となる費用及び時間の節約は、所望の頻度で実現されていない。積層造形法を用いることができない場合、部品群を製造する鋳型、またはプレス機で使用される金型を使用するような更に古い造形システムを用いる必要がある。しかしながら、これらの種類のシステムは、鋳型及び金型を形成するために不所望に長いリードタイムを必要とするだけでなく、部品群を製造する特殊設備の費用が高くつく。
【０００８】
従って、上に説明した問題だけでなく、他の起こり得る問題のうちの１つ以上の問題を考慮に入れた方法及び装置を有することができれば有利である。
【発明の概要】
【０００９】
１つの有利な実施形態では、物体を形成する方法を提供することができる。前駆体材料から成る複数層を互いの上に積層することができる。前駆体材料から成る前記複数層を、前駆体材料から成る前記複数層を互いの上に積層するときに選択的に硬化させて、物体、及び前記物体に接続される枠体を形成することができる。
【００１０】
別の有利な実施形態では、航空機部品を形成する方法を提供することができる。前駆体材料から成る複数層を、枠体に対応するベース構造の上に積層することができる。前駆体材料から成る前記複数層は、粉末、液体、金属粉末、セラミック粉末、及びプラスチック粉末のうちの１つから選択することができる。前駆体材料から成る前記複数層は、前駆体材料から成る前記複数層を前記ベース構造の上に積層した後に、硬化システムを用いて選択的に硬化させることにより、航空機部品の構成部分、及び前記枠体の構成部分を形成して前駆体材料から成る既成層を形成することができる。前記硬化システムは、加熱システム、レーザ、及び電子ビームのうちの１つから選択することができる。前記枠体を移動させて、前駆体材料から成る新規層を、前駆体材料から成る前記複数層の中の選択的に硬化されている前駆体材料から成る前記既成層の上に積層することができる。前駆体材料から成る前記新規層は、前駆体材料から成る前記既成層の上に積層することができる。前記枠体の中の新規のベース構造が必要であるかどうかについて判断を行なうことができる。前記新規のベース構造が必要であると判断されると、前駆体材料から成る前記新規層を選択的に硬化させて、航空機部品の更に別の構成部分、及び前記新規のベース構造の構成部分を形成することができる。前記新規のベース構造が必要であると判断されると、前記枠体を移動させて、前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記複数層の中の選択的に硬化されている前駆体材料から成る前記既成層の上に積層することができるようにする前記工程、前駆体材料から成る前記新規層を前駆体材料から成る前記既成層の上に積層する前記工程、及び前駆体材料から成る前記新規層を選択的に硬化させて、前記物体の構成部分、及び前記新規のベース構造の前記構成部分を形成する前記工程を、前記ベース構造の全体が完成するまで繰り返すことができる。前記新規のベース構造が必要であるという判断が行なわれない場合に、前駆体材料から成る前記新規層を選択的に硬化させて、前記航空機部品の前記更に別の構成部分を、前記新規のベース構造を形成することなく形成することができる。前記新規のベース構造が必要であるという判断が行なわれない場合に、前記枠体を移動させて、前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記複数層の中の選択的に硬化されている前駆体材料から成る前記既成層の上に積層することができるようにする工程、前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記既成層の上に積層する工程、及び前駆体材料から成る前記新規層を選択的に硬化させて、前記物体の前記構成部分を、前記新規のベース構造を形成することなく形成する工程を、前記新規のベース構造が必要になるまで繰り返すことができる。前記航空機部品を、複数の加熱素子及び冷却素子を用いて形成するときに、前記航空機部品の前記構成部分の所望の温度は、収容室内の異なる位置で維持することができる。未硬化前駆体材料を冷却して、前記未硬化前駆体材料の密度を変化させることにより、前記前駆体材料中を流れるガス流を減少させることができる。前記航空機部品の各構成部分は、前記航空機部品の各構成部分に接続される接続先ベース構造から、分離システムを用いて分離することができる。
【００１１】
更に別の有利な実施形態では、装置は、収容室と、硬化システムと、そして移動システムと、を備えることができる。前記硬化システムは、前記収容室内に堆積する前駆体材料から成る複数層の構成部分を硬化させて、物体、及び前記物体に接続される枠体を形成するように構成することができる。前記移動システムは、前駆体材料から成る新規層を前駆体材料から成る既成層の上に積層するときに、前記枠体に係合し、そして前記枠体、及び前記枠体に接続される前記物体を移動させるように構成することができる。
【００１２】
更に別の有利な実施形態では、レーザ焼結装置は、収容室と、硬化システムと、移動システムと、前駆体堆積システムと、温度制御システムと、分離システムと、そしてリサイクルシステムと、を備えることができる。前記硬化システムは、前記収容室内に堆積する前駆体材料から成る複数層の構成部分を硬化させて、航空機部品、及び前記航空機部品に接続される枠体を形成するように構成することができる。前記枠体は、複数のベース構造と、そして複数の接続部材と、を備えることができ、そして前記航空機部品を、前記航空機部品を前記収容室内で形成している間に支持するように構成することができる。前記硬化システムは、加熱システム、レーザ、及び電子ビームのうちの少なくとも１つから選択することができる。前記移動システムは、前駆体材料から成る新規層を前駆体材料から成る既成層の上に積層するときに、前記枠体に係合し、そして前記航空機部品に接続される前記枠体を移動させるように構成することができる。前記移動システムは、前記複数のベース構造の両側に形成される第２の複数歯と噛合するように構成される第１の複数歯を有する複数の歯車を備えることができる。前記前駆体堆積システムは、前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記既成層の上に堆積させるように構成することができる。前記温度制御システムは、前記航空機部品及び前記枠体のうちの少なくとも一方の温度を制御するように構成することができる。前記温度制御システムは、収容室の壁を加熱し、そして冷却することにより、前記航空機部品及び前記枠体のうちの少なくとも一方の温度を制御するように構成される複数の加熱素子及び冷却素子を備えることができ、前記温度制御システムは、堆積している未硬化前駆体材料を冷却して、前記未硬化前駆体材料の密度を変化させることにより、前記前駆体材料中を流れるガス流が減少するように構成することができる。前記分離システムは、前記航空機部品をベース構造から分離するように構成することができる。前記分離システムは、前記ベース構造及び前記航空機部品を前記移動システムによって移動させるときに、前記航空機部品を前記ベース構造から分離するように構成することができる。前記リサイクルシステムは、未硬化のままの状態の前駆体材料から成る前記複数層の構成部分を再利用するように構成することができる。前駆体材料から成る前記複数層は、粉末、液体、金属粉末、及びセラミック粉末のうちの１つから選択することができる。
【００１３】
（請求項１）
物体を形成する方法であって、前記方法は：
前駆体材料から成る複数層を互いの上に積層する工程と、
前駆体材料から成る前記複数層を、前駆体材料から成る前記複数層を互いの上に積層するときに選択的に硬化させて、物体、及び前記物体に接続される枠体を形成する工程と、
を含む、方法。
【００１４】
（請求項２）
前記枠体は複数のベース構造を備え、前駆体材料から成る前記複数層を互いの上に積層する前記工程は：
前記枠体を移動させて、前駆体材料から成る新規層を、前駆体材料から成る前記複数層の中の選択的に硬化されている前駆体材料から成る既成層の上に積層することができるようにする工程を含む、
請求項１に記載の方法。
【００１５】
（請求項３）
前記枠体は複数のベース構造を備え、前駆体材料から成る前記複数層を互いの上に積層する前記工程は更に：
前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記既成層の上に積層する工程を含む、
請求項２に記載の方法。
【００１６】
（請求項４）
前駆体材料から成る前記複数層を、前駆体材料から成る前記複数層を互いの上に積層するときに選択的に硬化させて、前記物体、及び前記物体に接続される前記枠体を形成する前記工程は：
前記枠体の中の新規のベース構造が必要であるかどうかについて判断する工程と、
前記新規のベース構造が必要であると判断されると、前駆体材料から成る前記新規層を選択的に硬化させて、前記物体の構成部分、及び前記新規のベース構造の構成部分を形成する工程と、
前記新規のベース構造が必要であるという判断が行なわれない場合に、前駆体材料から成る前記新規層を選択的に硬化させて、前記物体の前記構成部分を、前記新規のベース構造の前記構成部分を形成することなく形成する工程と、
を含む、請求項３に記載の方法。
【００１７】
（請求項５）
更に：
前記新規のベース構造が必要であると判断されると：
前記枠体を移動させて、前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記複数層の中の選択的に硬化されている前駆体材料から成る前記既成層の上に積層することができるようにする工程、
前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記既成層の上に積層する工程、及び
前駆体材料から成る前記新規層を選択的に硬化させて、前記物体の前記構成部分、及び前記新規のベース構造の前記構成部分を形成する工程を、前記新規のベース構造の全体が完成するまで繰り返す工程を含む、請求項２に記載の方法。
【００１８】
（請求項６）
更に：
前記新規のベース構造が必要であるという判断が行なわれない場合に：
前記枠体を移動させて、前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記複数層の中の選択的に硬化されている前駆体材料から成る前記既成層の上に積層することができるようにする工程、
前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記既成層の上に積層する工程、及び
前駆体材料から成る前記新規層を選択的に硬化させて、前記物体の前記構成部分を、前記新規のベース構造を形成することなく形成する工程を、前記新規のベース構造が必要になるまで繰り返す工程を含む、請求項２に記載の方法。
【００１９】
（請求項７）
前記新規のベース構造が必要であると判断されると、前駆体材料から成る前記新規層を選択的に硬化させて、前記物体の前記構成部分、及び前記新規のベース構造の前記構成部分を形成する前記工程は：
前記新規のベース構造が必要であると判断されると、前駆体材料から成る前記新規層を選択的に硬化させて、前記物体の前記構成部分、及び前記新規のベース構造の前記構成部分を形成する工程を含む、
請求項２に記載の方法。
【００２０】
（請求項８）
更に：
前記物体の各構成部分を、前記物体の各構成部分に接続される接続先ベース構造から分離する工程を含む、請求項７に記載の方法。
【００２１】
（請求項９）
更に：
ベース構造を形成する工程と、
前駆体材料から成る前記複数層を前記ベース構造の上に積層する前に、前記ベース構造を移動システムに係合させる工程と、
を含む、請求項２に記載の方法。
【００２２】
（請求項１０）
更に：
前記物体が収容室内で形成されるときに、前記物体の所望の温度を維持する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【００２３】
（請求項１１）
前記物体が前記収容室内で形成されるときに、前記物体の前記所望の温度を維持する前記工程は：
前記物体が前記収容室内で形成されるときに、前記物体の前記所望の温度を異なる位置で、複数の加熱素子及び冷却素子を用いて維持する工程を含む、請求項１０に記載の方法。
【００２４】
（請求項１２）
更に：
未硬化前駆体材料を冷却して、前記未硬化前駆体材料の密度を変化させることにより、前記前駆体材料中を流れるガス流が減少するようにする工程を含む、請求項１に記載の方法。
【００２５】
（請求項１３）
移動システムは、前記枠体を保持し、そして１つの軸に沿って移動させる、請求項２に記載の方法。
【００２６】
（請求項１４）
分離システムは、前記物体の前記各構成部分を、前記物体の前記各構成部分に接続される前記接続先ベース構造から分離する、請求項８に記載の方法。
【００２７】
（請求項１５）
航空機部品を形成する方法であって、前記方法は：
前駆体材料から成る複数層を、枠体に対応するベース構造の上に積層する工程であって、前駆体材料から成る前記複数層が、粉末、液体、金属粉末、セラミック粉末、及びプラスチック粉末のうちの１つから選択される、前記積層する工程と、
前駆体材料から成る前記複数層を前記ベース構造の上に積層した後に、前駆体材料から成る前記複数層を、加熱システム、レーザ、及び電子ビームのうちの１つから選択される硬化システムを用いて選択的に硬化させて、航空機部品の構成部分、及び前記枠体の構成部分を形成して、前駆体材料から成る既成層を形成する工程と、
前記枠体を移動させて、前駆体材料から成る新規層を、前駆体材料から成る前記複数層の中の選択的に硬化されている前駆体材料から成る前記既成層の上に積層することができるようにする工程と、
前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記既成層の上に積層する工程と、
前記枠体の中の新規のベース構造が必要であるかどうかについて判断する工程と、
前記新規のベース構造が必要であると判断されると、前駆体材料から成る前記新規層を選択的に硬化させて、前記航空機部品の更に別の構成部分、及び前記新規のベース構造の構成部分を形成する工程と、
前記新規のベース構造が必要であると判断されると、前記枠体を移動させて、前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記複数層の中の選択的に硬化されている前駆体材料から成る前記既成層の上に積層することができるようにする工程、前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記既成層の上に積層する工程、及び前駆体材料から成る前記新規層を選択的に硬化させて、前記航空機部品の構成部分、及び前記新規のベース構造の前記構成部分を形成する工程を、前記ベース構造の全体が完成するまで繰り返す工程と、
前記新規のベース構造が必要であるという判断が行なわれない場合に、前駆体材料から成る前記新規層を選択的に硬化させて、前記航空機部品の前記更に別の構成部分を、前記新規のベース構造を形成することなく形成する工程と、
前記新規のベース構造が必要であるという判断が行なわれない場合に、前記枠体を移動させて、前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記複数層の中の選択的に硬化されている前駆体材料から成る前記既成層の上に積層することができるようにする工程、前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記既成層の上に積層する工程、及び前駆体材料から成る前記新規層を選択的に硬化させて、前記航空機部品の前記構成部分を、前記新規のベース構造を形成することなく形成する工程を、前記新規のベース構造が必要になるまで繰り返す工程と、
前記航空機部品が収容室内の異なる位置に形成されるときに、前記航空機部品の所望の温度を、複数の加熱素子及び冷却素子を用いて維持する工程と、
未硬化前駆体材料を冷却して、前記未硬化前駆体材料の密度を変化させることにより、前記前駆体材料中を流れるガス流が減少するようにする工程と、
前記航空機部品の各構成部分を、前記航空機部品の前記各構成部分に接続される接続先ベース構造から分離システムを用いて分離する工程と、
を含む、方法。
【００２８】
（請求項１６）
収容室と、
前記収容室内に堆積する前駆体材料から成る複数層の構成部分を硬化させて、物体、及び前記物体に接続される枠体を形成するように構成される硬化システムと、
前駆体材料から成る新規層を前駆体材料から成る既成層の上に積層するときに、前記枠体に係合し、そして前記枠体及び前記枠体に接続される前記物体を移動させるように構成される移動システムと、
を備える、装置。
【００２９】
（請求項１７）
前記枠体は複数のベース構造を備える、請求項１６に記載の装置。
【００３０】
（請求項１８）
前記枠体は複数の接続部材を備える、請求項１７に記載の装置。
【００３１】
（請求項１９）
更に：
前記物体をベース構造から分離するように構成される分離システムを備える、請求項１６に記載の装置。
【００３２】
（請求項２０）
前記分離システムは、前記物体を前記ベース構造から、前記ベース構造及び前記物体が前記移動システムによって移動するときに分離するように構成される、請求項１９に記載の装置。
【００３３】
（請求項２１）
前記移動システムは、ベース構造の両側に形成される第２の複数歯と噛合するように構成される第１の複数歯を有する複数の歯車を備える、請求項１６に記載の装置。
【００３４】
（請求項２２）
更に：
前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記既成層の上に堆積させるように構成される前駆体堆積システムを備える、請求項１６に記載の装置。
【００３５】
（請求項２３）
更に：
前記物体及び前記枠体のうちの少なくとも一方の温度を制御するように構成される温度制御システムを備える、請求項１６に記載の装置。
【００３６】
（請求項２４）
前記温度制御システムは：
前記収容室の壁を加熱し、そして冷却することにより、前記物体及び前記枠体のうちの少なくとも一方の温度を制御するように構成される複数の加熱素子及び冷却素子を備える、請求項２３に記載の装置。
【００３７】
（請求項２５）
前記温度制御システムは、堆積している未硬化前駆体材料を冷却して、前記未硬化前駆体材料の密度を変化させることにより、前記前駆体材料中を流れるガス流が減少するように構成される、請求項２３に記載の装置。
【００３８】
（請求項２６）
更に：
未硬化のままの状態の前駆体材料から成る複数層の前記構成部分を再利用するように構成されるリサイクルシステムを備える、請求項１６に記載の装置。
【００３９】
（請求項２７）
前記複数のベース構造は、前記枠体で前記物体を、前記物体を前記収容室内で形成している間に支持するように構成される、請求項１７に記載の装置。
【００４０】
（請求項２８）
前記硬化システムは、加熱システム、レーザ、及び電子ビームのうちの少なくとも１つから選択される、請求項１６に記載の装置。
【００４１】
（請求項２９）
前記前駆体材料は、粉末、液体、金属粉末、及びセラミック粉末のうちの１つから選択される、請求項１６に記載の装置。
【００４２】
（請求項３０）
収容室と、
前記収容室内に堆積する前駆体材料から成る複数層の構成部分を硬化させて、航空機部品及び前記航空機部品に接続される枠体を形成するように構成される硬化システムであって、前記枠体が、複数のベース構造と、そして複数の接続部材と、を備え、そして前記航空機部品を、前記航空機部品を前記収容室内で形成している間に支持するように構成され、そして前記硬化システムが、加熱システム、レーザ、及び電子ビームのうちの少なくとも１つから選択される、前記硬化システムと、
前駆体材料から成る新規層を前駆体材料から成る既成層の上に積層するときに、前記枠体に係合し、そして前記航空機部品に接続される前記枠体を移動させるように構成される移動システムであって、前記移動システムが、前記複数のベース構造の両側に形成される第２の複数歯と噛合するように構成される第１の複数歯を有する複数の歯車を備える、前記移動システムと、
前駆体材料から成る前記新規層を、前駆体材料から成る前記既成層の上に堆積させるように構成される前駆体堆積システムと、
前記航空機部品及び前記枠体のうちの少なくとも一方の温度を制御するように構成される温度制御システムであって、前記温度制御システムが、前記収容室の壁を加熱し、そして冷却することにより、前記航空機部品及び前記枠体のうちの前記少なくとも一方の温度を制御するように構成される複数の加熱素子及び冷却素子を備え、そして前記温度制御システムが、堆積している未硬化前駆体材料を冷却して、前記未硬化前駆体材料の密度を変化させることにより、前記前駆体材料中を流れるガス流が減少するように構成される、前記温度制御システムと、
前記航空機部品をベース構造から分離するように構成される分離システムであって、前記分離システムが、前記ベース構造及び前記航空機部品を前記移動システムによって移動させるときに、前記航空機部品を前記ベース構造から分離するように構成される、前記分離システムと、
未硬化のままの状態の前駆体材料から成る複数層の構成部分を再利用するように構成されるリサイクルシステムであって、前駆体材料から成る前記複数層が、粉末、液体、金属粉末、及びセラミック粉末のうちの１つから選択される、前記リサイクルシステムと、
を備える、レーザ焼結装置。
【００４３】
特徴、機能、及び利点は、本開示の種々の実施形態において個別に実現することができる、または更に他の実施形態において組み合わせることができ、更なる詳細は、以下の記述及び図面を参照しながら理解することができる。
【００４４】
有利な実施形態に特有であると考えられる新規の特徴は、添付の請求項に示される。しかしながら、有利な実施形態のみならず、これらの実施形態の好適な使用形態、更に別の目的、及び利点は、本開示の有利な実施形態に関する以下の詳細な記述を参照し、添付の図面と関連付けて一読することにより最も深く理解される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、有利な実施形態による航空機製造及び整備方法の図である。
【図２】図２は、有利な実施形態を実現することができる航空機の図である。
【図３】図３は、有利な実施形態による造形環境の図である。
【図４】図４は、有利な実施形態による造形環境の図である。
【図５】図５は、有利な実施形態による物体を積層造形システムにおいて造形する図である。
【図６】図６は、有利な実施形態による物体の構成部分に接続される枠体の構成部分の図である。
【図７】図７は、有利な実施形態による枠体のベース構造に係合する移動システムの構成部分の図である。
【図８】図８は、有利な実施形態による枠体の構成部分に係合する移動システムの構成部分の図である。
【図９】図９は、有利な実施形態による分離システムのカッターの図である。
【図１０】図１０は、有利な実施形態による物体を造形するプロセスのフローチャートの図である。
【図１１】図１１は、有利な実施形態による物体を造形するプロセスのフローチャートの図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
これらの図面を更に詳細に参照するに、本開示の種々の実施形態は、図１に示す航空機製造及び整備方法１００、及び図２に示す航空機２００に関連して説明することができる。まず、図１を参照するに、航空機製造及び整備方法の図が有利な実施形態に従って描かれている。製造前段階では、航空機製造及び整備方法１００において、図２の航空機２００の仕様及び設計１０２、及び材料調達１０４を行なうことができる。
【００４７】
製造段階では、図２の航空機２００の部品及びサブアセンブリ製造１０６、及びシステム統合１０８が行なわれる。その後、図２の航空機２００は、証明書発行及び機体引き渡し１１０を経て、運航１１２されることになる。顧客が運航１１２している間、図２の航空機２００は、日常的なメンテナンス及び整備１１４を行うようにスケジューリングされ、このメンテナンス及び整備１１４は、改修、再構成、改装、及び他のメンテナンスまたは整備を含むことができる。
【００４８】
航空機製造及び整備方法１００のプロセス群の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータによって行なうことができるか、または実行することができる。これらの例では、オペレータは顧客とすることができる。この説明を進めるために、システムインテグレータとして、これらには限定されないが、様々な航空機製造業者、及び航空機大手システムサブコントラクタを挙げることができ；第三者として、これらには限定されないが、様々なベンダー、サブコントラクタ、及びサプライヤーを挙げることができ；そしてオペレータは、航空会社、リース会社、軍隊、航空機整備機関などとすることができる。
【００４９】
次に、図２を参照するに、有利な実施形態を実現することができる航空機の図が描かれている。この例では、航空機２００は、図１の航空機製造及び整備方法１００により製造され、そして複数のシステム２０４を搭載した機体２０２と、そして内装２０６と、を含むことができる。システム群２０４の例として、推進システム２０８、電気システム２１０、油圧システム２１２、及び環境システム２１４のうちの１つ以上を挙げることができる。様々な他のシステムを含めてもよい。航空宇宙用の例を示しているが、異なる有利な実施形態は、自動車産業のような他の産業に適用することができる。
【００５０】
本明細書において具体化される装置及び方法は、図１の航空機製造及び整備方法１００の種々の段階のうちの少なくとも１つの段階において用いることができる。本明細書において使用されるように、「ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ  ｏｆ」というフレーズは、複数のアイテムを列挙して使用される場合に、列挙されるこれらのアイテムのうちの１つ以上のアイテムの異なる組み合わせを用いることができ、そして列挙されるアイテムの中の各アイテムの１つだけで済ませることができることを意味する。例えば、「ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ  ｏｆ  ｉｔｅｍ  Ａ，  ｉｔｅｍ  Ｂ，  ａｎｄ  ｉｔｅｍ  Ｃ」は、例えばこれらには限定されないが、「ｉｔｅｍ  Ａ（アイテムＡ）」または「ｉｔｅｍ  Ａ  ａｎｄ  ｉｔｅｍ  Ｂ（アイテムＡ及びアイテムＢ）」を含むことができる。この例は更に、「ｉｔｅｍ  Ａ，  ｉｔｅｍ  Ｂ，  ａｎｄ  ｉｔｅｍ  Ｃ（アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣ）」または「ｉｔｅｍ  Ｂ  ａｎｄ  ｉｔｅｍ  Ｃ（アイテムＢ及びアイテムＣ）」を含むことができる。
【００５１】
１つの例示的な例では、図１の部品及びサブアセンブリ製造１０６において製造される部品群またはサブアセンブリ群は、航空機２００を図１において運航１１２している間に製造される部品群またはサブアセンブリ群と同様の方法で組み立てる、または製造することができる。更に別の例として、任意の数の装置実施形態、方法実施形態、またはこれらの実施形態の組み合わせは、図１の部品及びサブアセンブリ製造１０６、及びシステム統合１０８のような製造段階において利用することができる。「Ａ  ｎｕｍｂｅｒ（任意の数）」とは、アイテム群を指すために用いられる場合に、１つ以上のアイテムを意味する。例えば、任意の数の装置実施形態とは、１つ以上の装置実施形態である。任意の数の装置実施形態、方法実施形態、またはこれらの実施形態の組み合わせは、航空機２００を運航１１２している間に、そして／または航空機２００に、図１のメンテナンス及び整備１１４が施されている間に利用することができる。具体的には、異なる有利な実施形態を利用することにより、部品群をこれらの段階のうちの１つ以上の段階において製造することができる。任意の数の異なる有利な実施形態を利用することにより、航空機２００の組み立てを大幅に促進することができる、そして／または航空機２００のコストを大幅に低減することができる。
【００５２】
異なる有利な実施形態では、任意の数の注意事項を認識し、そして考慮に入れる。例えば、これらには限定されないが、異なる有利な実施形態では、現在の選択的レーザ焼結造形機は、種々の形状、サイズ、及び／又は構成の部品群を作成することができることを認識し、そして考慮に入れる。しかしながら、これらの部品の寸法は、収容室のサイズ及び形状に応じて制限される。例えば、これらには限定されないが、部品のサイズは２軸方向に、選択的レーザ焼結造形法が行なわれる収容室の壁に挟まれて制限される。別の軸は、これらの壁に対するプラットフォームの移動に応じて設定することができる。
【００５３】
異なる有利な実施形態では、部品のサイズは、収容室のサイズを拡縮することにより大きくすることができることを認識し、そして考慮に入れる。しかしながら、この種類の造形法は、より大きい収容室に必要とされるコスト及び空間に応じて制限される。異なる有利な実施形態では、より大きい部品を、収容室をより大きくして部品群を、これらの部品が形成されるときに保持する必要を伴なうことなく製造することができる機能を備えることができれば有利であることを認識し、そして考慮に入れる。
【００５４】
例えば、これには限定されないが、異なる有利な実施形態では、幾つかの構成部品が、約２０フィート以上の長さを有する必要があることを認識し、そして考慮に入れる。更に詳細には、胴体の１つのセクションにおけるダクトは、約２０〜約４０フィートの長さを有する必要がある。この長さは、胴体のうち、複合材料により作製される部分の長さに基づいて設定することができる。異なる有利な実施形態では、部材群を互いに結合させて、胴体のダクトを形成するのではなく、胴体の当該セクションの長さを有するダクトを製造することが望ましいことを認識し、そして考慮に入れる。異なる有利な実施形態では、当該ダクトを、胴体の１つのセクションに対応する単一部材として製造することにより、ダクトを胴体の一部に取り付けるために必要な所要時間及び費用を低減することができることを認識し、そして考慮に入れる。
【００５５】
例えば、これには限定されないが、異なる有利な実施形態では、胴体の環境制御システムの現在のダクトは、互いに接合または締結することができる異なる断面で形成する必要があることを認識し、そして考慮に入れる。この種類のアセンブリは、リードタイム、コストを必要とし、そして設計上の制約を有していることを認識し、そして考慮に入れる。更に、追加の労力が部品群を組み立てるために必要となる。
【００５６】
従って、異なる有利な実施形態は、物体を造形する方法及び装置を提供する。異なる有利な実施形態では、前駆体材料から成る複数層を互いの上に積層することができる。前駆体材料から成る複数層は、前駆体材料から成る複数層を互いの上に積層するときに選択的に硬化させることにより、物体の構成部分、及び当該物体に接続される枠体の構成部分を形成することができる。
【００５７】
次に、図３を参照するに、造形環境の図が、有利な実施形態に従って描かれている。これらの例示的な例では、造形環境３００を利用して物体群を造形することができる。これらの例示的な例では、物体群３０２は部品群３０４の形態を採ることができる。部品群３０４は、図２の航空機２００において使用される航空機部品群３０６とすることができる。これらの部品は、図１の航空機製造及び整備方法１００の種々の段階において造形することができる。
【００５８】
これらの例示的な例では、物体群３０２は積層造形システム３０８を用いて造形することができる。図示のように、積層造形システム３０８は、収容室３１０と、硬化システム３１２と、前駆体堆積システム３１４と、移動システム３１６と、分離システム３１８と、リサイクルシステム３２０と、そして温度制御システム３２２と、を備えることができる。
【００５９】
収容室３１０は、硬化システム３１２、前駆体堆積システム３１４、移動システム３１６、分離システム３１８、及びリサイクルシステム３２０に接続することができる。これらの例では、物体３２４は、収容室３１０の内部で形成することができる。
【００６０】
物体３２４は、枠体３２６を用いて形成し、そして支持することができる。枠体３２６は物体３２４に接続することができる。第１構成要素は第２構成要素に、第２構成要素に強固に固定されることにより、第２構成要素に接合されることにより、第２構成要素に締結されることにより、そして／または第２構成要素に他の適切な態様で接続されることにより接続することができると考えることができる。第１構成要素は第２構成要素に、第３構成要素を用いて接続することもできる。第１構成要素は第２構成要素に、第２構成要素の一部として、そして／または第２構成要素の延長部分として形成されることにより接続することができると考えることもできる。
【００６１】
これらの例では、枠体３２６は、物体３２４に直接接続することができる。枠体３２６は、物体３２４が積層造形システム３０８内で形成されるときに形成することができる。図示のように、枠体３２６は、複数のベース構造３２７、及び複数の接続部材３２９により構成することができる。複数の接続部材３２９を用いて複数のベース構造３２７を互いに、そして／または物体３２４に接続することができる。複数のベース構造３２７の中のベース構造群、及び複数の接続部材３２９の中の接続部材群は枠体３２６に、物体３２４が形成されるときに付加することができる。このように、枠体３２６は、物体３２４が積層造形システム３０８内で積層されるときに積層することができる。
【００６２】
物体３２４は、前駆体材料３３０から成る複数層３３１を処理することにより形成することができる。前駆体材料３３０は、任意の数の異なる形態を採ることができる。例えば、これらには限定されないが、前駆体材料３３０は、粉末３３４、液体３３６、及び他の適切な形態の前駆体のうちの１つから選択することができる。これらの例示的な例では、前駆体材料３３０は、粉末３３４の形態として述べられる。更に、前駆体材料３３０は、任意の数の異なる種類の材料により形成することができる。例えば、これらには限定されないが、前駆体材料３３０は、セラミック３３８、プラスチック３４０、金属３４２、及び他の適切な種類の材料のうちの少なくとも１つの形態とすることができる。
【００６３】
これらの例示的な例では、前駆体材料３３０から成る複数層３３１は、互いの上に積層することができる。前駆体材料３３０から成る複数層３３１は、前駆体材料３３０から成る複数層３３１を互いの上に積層するときに、硬化システム３１２を用いて選択的に硬化させることにより、物体３２４及び枠体３２６を形成することができる。
【００６４】
例えば、これらには限定されないが、前駆体堆積システム３１４は、前駆体材料３３０から成る層３２８を、複数のベース構造３２７の中のベース構造３３２の上に積層することができる。使用する前駆体材料３３０の種類によって異なるが、層３２８は、ベース構造３３２の全体を覆うことができる。例えば、これらには限定されないが、前駆体材料３３０が粉末３３４の形態を採る場合、層３２８は、ベース構造３３２の全体を覆うことができる。前駆体材料３３０が液体３３６の形態を採る場合、層３２８をベース構造３３２の上に、物体３２４に対応するパターンとなるように積層して、ベース構造３３２の複数の構成部分が液体３３６で覆われないようにすることができる。上に説明したように、これらの例示的な例は、粉末３３４の形態を採る前駆体材料３３０とともに説明される。
【００６５】
これらの例示的な例では、ベース構造３３２は、硬化システム３１２によって行なわれる硬化処理の前に形成される。例えば、これらには限定されないが、ベース構造３３２は、枠体３２６に対応する複数のベース構造３２７の中の第１ベース構造とすることができる。ベース構造３３２は、積層造形システム３０８内で形成される物体３２４を支持する能力を有する固体構造とすることができる。
【００６６】
前駆体材料３３０から成る複数層３２８は、硬化システム３１２を用いて選択的に硬化させることにより、物体３２４の構成部分３４４を形成することができる。硬化システム３１２は、任意の数の異なる形態を採ることができる。例えば、これらには限定されないが、硬化システム３１２は、レーザシステム３４６、電子ビームシステム３４８、及び他の適切な種類の硬化システムのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００６７】
これらの例示的な例では、硬化システム３１２がレーザシステム３４６の形態を採る場合、レーザビーム３５０を、前駆体材料３３０から成る層３２８の複数の部分３５１に選択的に照射することにより、層３２８の複数の部分３５１を選択的に硬化させて物体３２４の構成部分３４４を形成することができる。更に、層３２８の複数の部分３５１を硬化させると、物体３２４の構成部分３４４をベース構造３３２に接続することもできる。
【００６８】
前駆体材料３３０から成る層３２８を選択的に硬化させて、物体３２４の構成部分３４４を形成した後、物体３２４の構成部分３４４に接続される枠体３２６のベース構造３３２は、移動システム３１６によって、硬化システム３１２から遠ざかる方向に移動させることができる。
【００６９】
その後、前駆体堆積システム３１４は、前駆体材料３３０から成る新規層３５２を、前駆体材料から成る既成層、すなわち層３２８の上に積層することができる。枠体３２６で物体３２４を支持するために新規のベース構造が必要であるかどうかについて判断を行なう。新規のベース構造が必要であると判断されると、硬化システム３１２は、前駆体材料３３０から成る新規層３５２を選択的に硬化させて、新規のベース構造３５４の構成部分３５９、及び物体３２４の構成部分３５６を形成する。更に、前駆体材料３３０から成る更に別の複数層３５３を枠体３２６の上に積層し、そして硬化させて、物体３２４の構成部分３５５を形成し、そして新規のベース構造３５４の形成を完了させることができる。
【００７０】
これらの例示的な例では、物体３２４の構成部分３５６及び複数の構成部分３５５のうちの少なくとも１つの構成部分は、新規のベース構造３５４に接続することができる。別の表現をすると、構成部分３５６及び複数の構成部分３５５のうちの少なくとも１つの構成部分は、新規のベース構造３５４に接続することができる。この接続は、物体３２４に対する支持を硬化システム３１２内で補強するように行なうことができる。例えば、これらには限定されないが、この接続は、新規層３５２、及び更に別の複数層３５３のうちの少なくとも１つの層を硬化させて、複数の接続部材３２９の中の任意の数の接続部材３５７を形成することにより行なうことができる。任意の数の接続部材３５７は、物体３２４の構成部分３５６及び構成部分群３５５のうちの少なくとも１つの構成部分を新規のベース構造３５４に接続することができる。
【００７１】
新規のベース構造３５４が必要ではない場合、新規層３５２を、硬化システム３１２を用いて選択的に硬化させることにより、物体３２４の構成部分３５６を新規層３５２内に、新規のベース構造３５４を形成することなく形成する。
【００７２】
複数層３３１の中の１つの層を選択的に硬化させるたびに、枠体３２６を硬化システム３１２から遠ざかるように、軸３５８に沿った方向に移動させることができる。軸３５８は、収容室３１０を貫通して延在することができる。硬化システム３１２から遠ざかる方向の軸３５８に沿ったベース構造３３２の移動は、前駆体材料３３０から成る既成層を選択的に硬化させた後に行なうことができる。ベース構造３３２は、これらの例では、前駆体材料３３０から成る新規層３５２を積層する前に、硬化システム３１２から遠ざかるように、軸３５８に沿って移動させることができる。
【００７３】
これらの工程は、物体３２４が完成するまで繰り返すことができる。別の表現をすると、ベース構造３３２を硬化システム３１２から遠ざかるように移動させる工程、新規層３５２を前駆体材料３３０から成る既成層の上に積層する工程、及び新規層３５２を選択的に硬化させる工程は、繰り返すことにより物体３２４の形成を完了させることができる。物体３２４を形成するに当たって、ベース構造３３２、新規のベース構造３５４、及び形成することができる任意の他のベース構造が、枠体３２６の構成部分となる。
【００７４】
これらの例示的な例では、移動システム３１６は、枠体３２６に係合し、そして枠体３２６を、移動している複数のベース構造３２７を介して移動させるように構成することができる。これらの例示的な例では、移動システム３１６は、これには限定されないが、モータ３６６によって回転することができる歯車群３６４を備えることができる。歯車群３６４は複数歯３６８を有することができる。これらの歯３６８は、複数のベース構造３２７に形成される複数歯３７０と噛合することができる。
【００７５】
物体３２４が完成する、または部分的に完成すると、分離システム３１８は、複数のベース構造３２７を物体３２４から分離することができる。これらの例示的な例では、分離システム３１８は、モータ３７４によって回転することができるカッター群３７２を含むことができる。カッター群３７２は、複数のベース構造３２７に、複数のベース構造３２７を物体３２４から分離するように当接することができる。
【００７６】
カッター群３７２は、例えばこれらには限定されないが、レーザ、容器に充填した研磨材を噴射するアブレシブジェット、ブレード、及び／又は他の適切な種類の装置を含むことができる。複数のベース構造３２７及び前駆体材料３３０は、リサイクルシステム３２０によって再利用することができる。選択的に硬化させていない前駆体材料３３０の或る部分、または全ての部分は、前駆体堆積システム３１４に戻して、更に別の物体を造形するために使用することができる。
【００７７】
これらの図示の例では、枠体３２６は、物体３２４及び／又は他の物体群が形成されているときに形成することができ、そして解体することができる収容室３１０内の１つの収容室であると考えることができる。このように、枠体３２６を使用する場合、収容室３１０よりも大きい収容室は不要とすることができる。
【００７８】
これらの例示的な例では、温度制御システム３２２は、収容室３１０に設定される異なる位置に配置される任意の数の加熱素子３７６、及び任意の数の冷却素子３７８のうちの少なくとも１つの素子を備えることができる。温度制御システム３２２は、物体３２４の温度プロファイル３８０を軸３５８に沿って維持することができる。温度プロファイル３８０は、枠体３２６に沿った温度勾配とすることができる。温度プロファイル３８０により、硬化システム３１２による硬化処理中に、または硬化処理の後に、複数のベース構造３２７及び物体３２４の膨張または収縮を制御することができる。
【００７９】
更に、これらの図示の例では、任意の数の加熱素子３７６、及び任意の数の冷却素子３７８を用いて、未硬化前駆体材料３８４を冷却することにより、未硬化前駆体材料３８４の密度を高めることができる。これらの例では、未硬化前駆体材料３８４の密度がこのように高まると、未硬化前駆体材料３８４が、収容室３１０内を不所望に移動することがない、そして／または収容室３１０から外に不所望に移動することがないようにすることができる。別の表現をすると、未硬化前駆体材料３８４の密度が高くなると、未硬化前駆体材料３８４を互いに密着させることができる。
【００８０】
更に、未硬化前駆体材料３８４の他に、複数のベース構造３２７、及び硬化処理される前駆体材料３３０は、このプロセス中に冷却される可能性がある。この冷却により、前駆体材料３３０の密度が高くなって、前駆体材料３３０中を流れるガス流を減少させることができる。当該ガスは、例えばこれには限定されないが、酸素とすることができる。前駆体材料３３０中を流れる酸素流がこのように減少すると、ガス流が前駆体材料３３０中を流れることによって生じる物体３２４の機械的性能の低下を抑制することができる。
【００８１】
例えば、複数のベース構造３２７が冷却されると、複数のベース構造３２７はサイズが縮小する。サイズが縮小すると、複数歯３７０が複数歯３６８と噛合するのが阻止される虞がある。温度制御システム３２２は、収容室３１０内全体に亘って複数歯３６８が複数歯３７０と噛合し続けることができるように構成される温度を維持することができる。
【００８２】
更に、幾つかの例示的な例では、複数歯車３６４の位置を選択的に変えて、複数のベース構造３２７のサイズ変化を考慮に入れることができる。更に、収容室３１０を軸３５８に沿って先細りにして、冷却に起因する複数のベース構造３２７のサイズ縮小を考慮に入れることができる。
【００８３】
これらの例示的な例では、リサイクルシステム３２０は、複数のベース構造３２７の中のベース構造群、及び／又は前駆体材料３３０を回収して再利用することができる。例えば、これには限定されないが、物体３２４を形成した後に残される前駆体材料３３０を回収し、そして前駆体堆積システム３１４によって再利用して、他の物体を形成することができる。更に、ベース構造３３２を再利用して、他の物体を形成することができる。
【００８４】
物体３２４を造形するに当たって、他の物体は、物体３２４が複数のベース構造３２７から完全に分離される前に造形することができる。このように、物体群３０２の連続造形を、積層造形システム３０８内で行なうことができる。更に、複数のベース構造３２７のうちの１つのベース構造は、新規の第１ベース構造を収容室３１０内で積層し、そして当該ベース構造を移動システム３１６に係合させる必要があるのではなく、新規の物体に対応するベース構造３３２として利用することができる。
【００８５】
図３の造形環境３００は、異なる有利な実施形態を実現することができる態様に物理的な、または構造上の制約があることを示すために図示しているのではない。図示される構成要素群の他に、そして／または代わりに、他の構成要素群を使用してもよい。幾つかの構成要素は、幾つかの有利な実施形態では不要とすることができる。また、ブロック群を提示して、幾つかの機能的構成要素を示している。これらのブロックのうちの１つ以上のブロックは、異なる有利な実施形態において実施される場合に、組み合わせることができる、そして／または異なるブロックに分割することができる。
【００８６】
例えば、幾つかの有利な実施形態では、積層造形システム３０８の他に、更に別の積層造形システムを造形環境３００に設けることができる。更に他の有利な実施形態では、物体群３０２は、部品群３０４または航空機部品群３０６以外の形態を採ることができる。例えば、これらには限定されないが、物体群３０２は、自動車部品、船舶部品、パイプ、チュービング、工具、家具、及び／又は他の適切な種類の物体の形態を採ることができる。
【００８７】
更に、他の例示的な例では、複数歯車３６４の他に、または複数歯車３６４の代わりに、移動システム３１６は装置群を備えることができる。例えば、これらには限定されないが、移動システム３１６は摩擦駆動装置群３８２を備えることができる。摩擦駆動装置群３８２は、摩擦駆動装置群３８２と枠体３２６との間に摩擦を生じるように構成される任意の装置を含むことができる。この摩擦を利用して枠体３２６を移動させる。例えば、これらには限定されないが、摩擦駆動装置群３８２は、車輪、軌道、及び／又は他の適切な種類の装置を含むことができる。
【００８８】
次に、図４を参照するに、造形環境の図が、有利な実施形態に従って描かれている。造形環境４００は、図３の造形環境３００の１つの実施形態の一例である。この例示的な例では、積層造形システム４０２は、図３の積層造形システム３０８を実現することができる１つの態様の一例とすることができる。
【００８９】
図示のように、積層造形システム４０２は、収容室４０４と、硬化システム４０６と、前駆体堆積システム４０８と、移動システム４１０と、分離システム４１２と、リサイクルシステム４１４と、そして温度制御システム４１６と、を備えることができる。
【００９０】
これらの例示的な例では、収容室４０４は、複数壁４１８と、そして扉４２０と、を備えることができる。扉４２０は、収容室４０４の複数壁４１８の開口部４２２を閉じる。硬化システム４０６は、これらの例では、レーザシステム４２４を備えることができる。
【００９１】
図示のように、移動システム４１０は、歯車４２６，４２８，４３０，４３２，４３４，４３６，４３８，４４０，４４２，及び４４４を含むことができる。これらの例では、歯車４２６，４２８，４３０，４３２，及び４３４は、矢印４４５の方向に回転することができる。歯車４３６，４３８，４４０，４４２，及び４４４は、矢印４４６の方向に回転することができる。
【００９２】
分離システム４１２は、カッター４４８及びカッター４５０を備えることができる。カッター４４８が矢印４５２の方向に回転することができるのに対し、カッター４５０は、矢印４５４の方向に回転することができる。
【００９３】
温度制御システム４１６は、素子４５６，４５８，４６０，４６２，４６４，４６６，４７０，４７２，４７４，４７６，４７８，及び４８０を含むことができる。これらの素子は、加熱素子、冷却素子、及び他の適切な種類の素子のうちの少なくとも１つの素子から選択することができる。図示のように、リサイクルシステム４１４は、コンベアベルト４８２と、そして粉末除去装置４８４と、を備えることができる。粉末除去装置４８４は、再利用可能な全ての前駆体材料を前駆体堆積システム４０８に戻すことができる。
【００９４】
次に、図５を参照するに、物体群を積層造形システムにおいて造形する図が、有利な実施形態に従って描かれている。この例示的な例では、物体５００は、前駆体材料５０２をベース構造５０６の上に複数層５０４に積層することにより造形することができる。物体５００の複数の構成部分５０８は、前駆体材料５０２から成る複数層５０４をベース構造５０６の上に積層して、レーザシステム４２４からレーザビーム５１０を照射して前駆体材料５０２を選択的に硬化させることにより形成することができる。
【００９５】
この例示的な例では、枠体５０１は物体５００を、物体５００が形成されるときに支持することができる。枠体５０１は、ベース構造５０６，５１４，５１６，５１８，５２０，５２２，及び５２４を備えることができる。図示のように、この例示的な例では、枠体５０１の断面図を示すことができる。更に、ベース構造５１４，５１６，５１８，５２０，５２２，及び５２４は、想像線で示すことができる。
【００９６】
次に、図６を参照するに、物体の構成部分に接続される枠体の構成部分の図が、有利な実施形態に従って描かれている。この例示的な例では、枠体５０１の構成部分６００は、図５の物体５００の構成部分６０２に接続することができる。
【００９７】
図示のように、ベース構造５０６はベース構造５１４に、接続部材６０４及び接続部材６０６を介して接続することができる。更に、ベース構造５１４は物体５００の構成部分６０２に、接続部材６０８及び接続部材６１０を介して接続することができる。このように、物体５００の構成部分６０２は、ベース構造５０６及びベース構造５１４によって支持することができる。
【００９８】
次に、図７を参照するに、枠体のベース構造に係合する移動システムの構成部分の図が、有利な実施形態に従って描かれている。この例示的な例では、移動システム４１０の歯車４２８が、枠体５０１のベース構造５２２と噛合している様子を見ることができる。
【００９９】
図示のように、歯車４２８は複数歯７０２を有することができる。ベース構造５２２は複数歯７００を有することができる。歯車４２８を矢印７０６の方向に回転させて、複数歯７０２がベース構造５２２の複数歯７００と噛合することができるようにする。歯車４２８のこの回転により、ベース構造５２２及び枠体５０１を軸７０８に沿って移動させることができる。
【０１００】
次に、図８を参照するに、枠体の構成部分と係合する移動システムの構成部分の図が、有利な実施形態に従って描かれている。この例示的な例では、図４の移動システム４１０に代わって、移動システム８００を用いて、図５の枠体５０１と係合させることができる。
【０１０１】
図示のように、移動システム８００は軌道８０２を有することができる。軌道８０２は、軌道８０２に設置した複数歯８０６を有することができる。複数歯８０６は、ベース構造５２０の複数歯８０８と、ベース構造５１８の複数歯８１０と、そして枠体５０１の他のベース構造群（この図には示されず）の他の複数歯（この図には示されず）と噛合するように構成することができる。
【０１０２】
この例示的な例では、軌道８０２を移動させて、複数歯８０６が矢印８０４の方向に移動するようにすることができる。軌道８０２及び複数歯８０６のこの移動によって、ベース構造５１８及びベース構造５２０を備える枠体５０１を軸８１２に沿った方向に移動させることができる。
【０１０３】
次に、図９を参照するに、分離システムのカッターの図が、有利な実施形態に従って描かれている。この例示的な例では、分離システム４１２のカッター４４８は矢印４５２の方向に回転して、ベース構造５１４を図５の物体５００から分離することができる。
【０１０４】
図示のように、ベース構造５１４は、接続部材９００及び接続部材９０２に接続することができる。接続部材９００は、ベース構造５１４を図５のベース構造５１６に接続している。接続部材９０２は、ベース構造５１４を図５の物体５００に接続している。
【０１０５】
次に、図１０を参照するに、物体群を造形するプロセスのフローチャートの図が、有利な実施形態に従って描かれている。この例示的な例では、当該プロセスは、積層造形システム３０８を用いて、図３の造形環境３００において実行することができる。
【０１０６】
当該プロセスは、前駆体材料３３０から成る複数層３３１を互いの上に積層する（操作１０００）ことにより始めることができる。当該プロセスでは、前駆体材料３３０から成る複数層３３１を、前駆体材料３３０から成る複数層３３１が互いの上に積層されるときに硬化させて、物体３２４、及び物体３２４に接続される枠体３２６を形成する（操作１００２）ことができ、当該プロセスはその後、終了する。
【０１０７】
次に、図１１を参照するに、物体を造形するプロセスのフローチャートの図が、有利な実施形態に従って描かれている。図１１に示すプロセスは、積層造形システム３０８を用いて、図３の造形環境３００において実行することができる。
【０１０８】
当該プロセスは、枠体３２６のベース構造３３２を移動システム３１６に対して位置決めする（操作１１００）ことにより始めることができる。操作１１００では、当該プロセスにおいて、ベース構造３３２を位置決めして、移動システム３１６がベース構造３３２及び枠体３２６を、枠体３２６が順次積層されるときに保持する、そして／または移動させることができるようにする。
【０１０９】
その後、前駆体材料３３０から成る層３２８をベース構造３３２の上に積層することができる（操作１１０２）。次に、前駆体材料３３０から成る層３２８を、硬化システム３１２を用いて選択的に硬化させることができる（操作１１０４）。
【０１１０】
ベース構造３３２を備える枠体３２６を、硬化システム３１２から遠ざかる方向に、軸３５８に沿って、移動システム３１６を用いて移動させることができる（操作１１０６）。選択的に硬化されている前駆体材料から成る層は、これらの例では、既成層（ｐｒｉｏｒ  ｌａｙｅｒ）と表記することができる。
【０１１１】
その後、当該プロセスでは、前駆体材料３３０から成る新規層３５２を、前駆体材料３３０から成る既成層の上に積層することができる（操作１１０８）。新規のベース構造が必要であるかどうかについて判断を行なうことができる（操作１１１０）。新規のベース構造が必要であると判断されると、前駆体材料３３０から成る新規層３５２を選択的に硬化させて、物体３２４の構成部分３５６、及び新規のベース構造３５４の構成部分３５９を形成することができる（操作１１１２）。
【０１１２】
新規のベース構造３５４の全体が完成したかどうかについて判断を行なうことができる（操作１１１４）。新規のベース構造３５４の全体が完成していない場合、枠体３２６を、硬化システム３１２から遠ざかる方向に、軸３５８に沿って、移動システム３１６を用いて移動させることができる（操作１１１６）。その後、前駆体材料３３０から成る別の新規層を、前駆体材料３３０から成る既成層の上に積層することができる（操作１１１８）。操作１１１８では、前駆体材料３３０から成る既成層は、操作１１１２において選択的に硬化させた新規層３５２である。操作１１１８における前駆体材料３３０から成る新規層は、操作１１１２における新規層３５２とは異なる層である。
【０１１３】
次に、当該新規層を、硬化システム３１２を用いて選択的に硬化させて、物体３２４の別の構成部分、及び新規のベース構造３５４の別の構成部分を形成することができる（操作１１２０）。その後、当該プロセスは、上に説明したように、操作１１１４に戻る必要がある。
【０１１４】
再度、操作１１１４を参照すると、新規のベース構造３５４の全体が完成している場合、物体３２４の全体が完成しているかどうかについて判断を行なうことができる（操作１１２１）。物体３２４の全体が完成している場合、次に、当該プロセスは終了することができる。そうではなく、物体３２４の全体が完成していない場合、当該プロセスは、上に説明したように、操作１１０６に戻る必要がある。再度、操作１１１０を参照すると、新規のベース構造が必要ではない場合、新規層３５２を硬化システム３１２によって選択的に硬化させて、物体３２４の構成部分３５６を、新規のベース構造３５４の構成部分３５９を形成することなく形成することができる（操作１１２２）。その後、当該プロセスは、上に説明したように、操作１１２１に進むことができる。
【０１１５】
異なる図示の実施形態におけるフローチャート及びブロック図は、異なる有利な実施形態における装置及び方法の数通りの実施形態の構造、機能、及び動作を示している。この点に関して、これらのフローチャートまたはブロック図における各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、及び／又は操作または工程の一部を表わすことができる。幾つかの別の実施形態では、ブロックに記述される機能または機能群は、これらの図に記述される順番とは異なる順番で行なうことができる。例えば、幾つかの場合では、連続して示される２つのブロックは、略同時に実行することができる、またはこれらのブロックを、搭載される機能によって異なるが、逆の順番で実行することができる場合がある。また、フローチャートまたはブロック図における図示のブロック群の他に、他のブロック群を追加することができる。
【０１１６】
従って、異なる有利な実施形態は、物体群を造形する方法及び装置を提供する。異なる有利な実施形態では、前駆体材料から成る複数層を互いの上に積層することができる。前駆体材料から成る複数層は、これらの層を互いの上に積層するときに選択的に硬化させることにより、物体の構成部分、及び当該物体に接続される枠体の構成部分を形成することができる。
【０１１７】
異なる有利な実施形態の説明を提供して、図示及び記述を行なってきたが、当該説明を網羅的に記載しようとするものではない、または開示される構成の実施形態に限定しようとするものではない。多くの変形及び変更が存在することはこの技術分野の当業者には明らかである。更に、異なる有利な実施形態は、他の有利な実施形態とは異なる利点を提供することができる。選択される実施形態または実施形態群は、これらの実施形態の原理、実際の用途を最も分かり易く説明するために、そしてこの技術分野の他の当業者が、想定される特定の使用に適合するように種々の変更が為される種々の実施形態に関する開示を理解することができるように選択され、そして記載されている。
【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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【国際調査報告】
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