(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
付加製造ヘッド（２０８）と、
前記付加製造ヘッド（２０８）に結合された表面処理装置（２１２）と
を備える、付加製造システム（２００）であって、
前記表面処理装置（２１２）は、レーザビーム（２４４）を放射するように構成されたレーザ放射装置を備える、付加製造システム（２００）。
【請求項２】
前記表面処理装置（２１２）は、前記付加製造ヘッド（２０８）に移動可能に結合されている、請求項１に記載の付加製造システム（２００）。
【請求項３】
前記付加製造ヘッド（２０８）に回転可能に結合された筐体（２２４）を更に備え、前記表面処理装置（２１２）は前記筐体（２２４）に結合されている、請求項２に記載の付加製造システム（２００）。
【請求項４】
前記付加製造ヘッド（２０８）に対して前記筐体（２２４）を回転可能に位置づけする手段（３２８）を更に備える、請求項３に記載の付加製造システム（２００）。
【請求項５】
前記表面処理装置（２１２）は、前記付加製造ヘッド（２０８）に対して後方の位置づけを有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の付加製造システム（２００）。
【請求項６】
支持部材（２４８）、レーザエネルギー源（２５２）、及び前記レーザエネルギー源（２５２）に光学的に結合された第１の端部（２６０）と、前記支持部材（２４８）に結合された第２の端部（２６４）とを含むレーザ伝送装置（２５６）を更に備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の付加製造システム（２００）。
【請求項７】
付加製造ヘッド（２０８）を使用して製品（２０４）を形成する方法であって、
前記付加製造ヘッド（２０８）で、前記製品（２０４）の一又は複数の層（Ｌ）を形成することと、
前記付加製造ヘッド（２０８）に結合された表面処理装置（２１２）で前記製品（２０４）の前記一又は複数の層（Ｌ）の内の少なくとも１つを処理することと、ここで前記表面処理装置（２１２）は、レーザビーム（２４４）を放射するように構成されたレーザ放射装置を備えるものである、
を含む方法。
【請求項８】
前記製品（２０４）の前記一又は複数の層（Ｌ）の内の少なくとも１つを処理することは、前記製品（２０４）の前記一又は複数の層（Ｌ）の内の少なくとも１つを滑らかにすることを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記一又は複数の層（Ｌ）の内の少なくとも１つを滑らかにすることは、前記製品（２０４）の内面（２１６）と外面（２２０）の両方に沿って前記一又は複数の層（Ｌ）の内の少なくとも１つを滑らかにすることを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記内面（２１６）と外面（２２０）の両方に沿って前記一又は複数の層（Ｌ）の内の少なくとも１つを滑らかにすることは、前記一又は複数の層（Ｌ）の内の少なくとも１つの一部を融解することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
付加製造ヘッド（２０８）と、
前記付加製造ヘッド（２０８）に結合された表面処理装置（２１２）と
を備える、付加製造システム（２００）であって、
前記表面処理装置（２１２）は、前記付加製造ヘッド（２０８）によって形成される製品（２０４）と係合するように構成されている研磨カッターである、付加製造システム（２００）。
【請求項１２】
前記研磨カッターに結合されて前記研磨カッターを回転させる駆動機構（２８８）と、
前記付加製造ヘッド（２０８）に結合された筐体（２２４）と、
前記筐体（２２４）に結合された支持部材（２４８）と、
をさらに備え、
前記駆動機構（２８８）及び前記研磨カッターは、前記支持部材（２４８）によって支持される、請求項１１に記載の付加製造システム（２００）。
【請求項１３】
付加製造ヘッド（２０８）を使用して製品（２０４）を形成する方法であって、
前記付加製造ヘッド（２０８）で、前記製品（２０４）の一又は複数の層（Ｌ）を形成することと、
前記付加製造ヘッド（２０８）に結合された表面処理装置（２１２）で前記製品（２０４）の前記一又は複数の層（Ｌ）の内の少なくとも１つの一部を研磨することと、
を含む、形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して付加製造に関し、より具体的には、付加製造によって製造された物品の表面を処理することに関する。
【背景技術】
【０００２】
材料の積層体を加えることによって三次元（３Ｄ）の部品又は製品を製造するために、付加製造が用いられる。付加製造は、３Ｄモデリング（コンピュータ支援設計又はＣＡＤ）ソフトウェア、コンピュータ制御された付加製造機器、及び粉体又は液体の形態の原材料を用いる。付加製造には、幅広い種類の技術が含まれており、幅広い種類の技術、例えば非限定的に、レーザ自由造形製造（ＬＦＭ）、レーザ堆積（ＬＤ）、直接金属堆積（ＤＭＤ）、レーザ金属堆積、レーザによる付加製造、レーザ生成ネット成形（ＬＥＮＳ）、ステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）、選択的レーザ焼結  （ＳＬＳ）、溶融堆積モデリング（ＦＤＭ）、多重ジェットモデリング（ＭＪＭ）、３Ｄ印刷、高速プロトタイピング、直接デジタル製造、積層製造、及び付加的な加工等が組み込まれる。更に、様々な原材料を付加製造に使用して、製品を作ることができる。上記材料の例には、プラスチック、金属、コンクリート、及びガラスが含まれる。
【０００３】
付加製造システムの一例は、レーザによる付加製造システムである。レーザによる付加製造には、制御された大気条件下で複数の高性能レーザの内の高性能レーザ又は結合体の集中ビームに粉体又は液体を噴霧する又はそうでなければ注入することにより、溶融池を作ることが含まれる。この結果得られた堆積物を次に、幅広い種類の用途の物品の製造又は修理に使用することができる。高性能レーザビームに注入された粉体は、例えば金属、プラスチック等を含む幅広い種類の材料からなっていてよい。
【０００４】
付加製造によって形成される物品には、より望ましい製品を提供するために表面処理が必要な場合がある。表面処理の一例には、製品の表面の粗さを滑らかにすること、又は別の方法で緩和することが含まれる。付加製造によって生成された表面は、約６００〜１０００マイクロインチＲａの規模等の粗い表面仕上げを有しうる。上記の粗い表面は、幾つかの望ましくない影響を有しうる。例えば、粗い表面仕上げを有する部品は、表面の粗さが大きいことに主に関連する応力集中部のために、循環的負荷環境における用途が制限される。その上、粗い表面仕上げは、コストの安い非破壊検査システムで高いレベルのノイズを発生させるため、上記システムの使用が妨げられうる。検査システムの例には、ＮＤＩ、ＮＤＴ、ダイ検査、ＣＡＴスキャン、レントゲン等が含まれる。比較的滑らかな表面を有する部品に使われる場合の被破壊検査法は、上記部品の構造欠陥を識別する、コスト効率が高く正確なツールとして広く認識されている。
【０００５】
付加製造機器で加工された部品の表面仕上げを改善するためには、従来の表面仕上げ機器及び技術を使用して、処理位置で個別の後処理ステップを行う必要がある。しかしながら、幾つかの部品の複雑性に起因して、部品表面の後処理が面倒な、費用と時間のかかるものになりうる。加えて、従来の後処理表面仕上げ法は、幾つかの複雑な部品の内面の表面粗さを低減するのに効果がないため、所望の特性を満たさない製品になりうる。
【発明の概要】
【０００６】
効率的でコスト効率の高い方法で、製造された部品の外面及び／又は内面を処理し、その上、複雑な構成を有する部品表面を処理することができる、付加製造システム及び装置を提供することが望ましい。
【０００７】
本発明の一態様では、付加製造システムには、付加製造ヘッドと、付加製造ヘッドに結合された表面処理装置とが含まれる。
【０００８】
本発明の別の態様では、付加製造ヘッドの表面処理装置には、付加製造ヘッドに結合されるように構成された筐体と、筐体に結合された表面処理装置とが含まれる。
【０００９】
本発明の更なる態様では、付加製造ヘッドを使用して製品を形成する方法は、付加製造ヘッドで製品の一又は複数の層を形成することと、付加製造ヘッドに結合された表面処理装置で製品の一又は複数の層の内の少なくとも１つを処理することを含む。
【００１０】
本明細書に記載される特定例は単なる例であり、本発明の範囲を限定するものではないことを理解すべきである。
【００１１】
下記の図面と説明とを参照することによって、本発明をより深く理解することができる。図面における構成要素は必ずしも正確な縮尺で描かれておらず、むしろ本発明の原理を示すことに重点が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】航空機の製造及び保守方法の一例のフロー図である。
【図２】航空機の一例のブロック図である。
【図３】付加製造システムの一例、及び付加製造システムによって製造された部品又は製品の一例の一部を示す底部の等角図である。
【図４】図３に示す付加製造システムの一部の上部の等角図である。
【図５】図３に示す付加製造システムの正面図である。
【図６】図３に示す付加製造システムの部分拡大図である。
【図７】図５の線７−７に沿った断面図である。
【図８】図３に示す付加製造システムのブロック図の一例である。
【図９】製品の表面を処理するように構成された一対の表面処理装置の一例の拡大図である。
【図１０】レーザビームが含みうる複数の形状の例を示す図である。
【図１１】様々な異なるサイズを有する複数のレーザビームを示す図である。
【図１２】付加製造システムの別の例を示す上部の等角図である。
【図１３】図１２に示す付加製造システムのブロック図の一例である。
【図１４】図１２に示す付加製造システムの一部の正面図である。
【図１５】図１２に示す付加製造システムの一部の正面図である。
【図１６】付加製造システムの更なる例を示すブロック図の一例である。
【図１７】表面処理装置の別の例を示すブロック図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本開示の実施形態を、図面を更に具体的に参照しながら、図１に示す航空機の製造及び保守方法１００、及び図２に示す航空機１０２に照らして説明する。製造前の段階では、方法１００は、航空機１０２の仕様及び設計１０４と、材料調達１０６とを含むことができる。製造段階では、航空機１０２の、構成要素及びサブアセンブリの製造１０８と、システムインテグレーション１１０とが行われる。その後、航空機１０２は、認可及び納品１１２を経て運航１１４に供される。顧客により運航される間に、航空機１０２は、改造、再構成、改修なども含み得る、定期的な整備及び保守１１６が予定される。
【００１４】
方法１００のプロセスの各々は、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実行又は実施されうる。本明細書の目的のために、システムインテグレータは、限定しないが、任意の数の航空機製造者及び主要システムの下請業者を含み、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含み、かつ、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。
【００１５】
図２に示すように、方法１００によって製造された航空機１０２は、複数のシステム１２０及び内装１２２を備えた機体１１８を含み得る。高レベルのシステム１２０の例には、推進システム１２４、電気システム１２６、油圧システム１２８、及び環境システム１３０のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムも含まれ得る。航空宇宙産業の例を示したが、本発明の原理は、自動車産業やその他の産業などの他の産業にも適用しうる。
【００１６】
本明細書に具現化された装置と方法は、製造及び保守方法１００の一又は複数の任意の段階で採用することができる。例えば、製造プロセス１０８に対応する構成要素又はサブアセンブリは、航空機１０２の運航中に製造される構成要素又はサブアセンブリに類似の方法で作製又は製造される。また、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせは、例えば、航空機１０２の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機１２０のコストを削減することにより、製造段階１０８及び１１０で利用することができる。同様に、装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせのうちの一又は複数を、航空機１０２の運航中に、例えば限定しないが、整備及び保守１１６に利用することができる。
【００１７】
ここで、付加製造システム２００の一例を示す図３〜１１を参照する。付加製造システムは、非限定的に航空宇宙、自動車等を含む様々な産業に用いることができる、部品又は製品２０４（図３参照）を形成するように構成される。付加製造システム２００は、異なる形状及びサイズを有し、様々なレベルの複雑性を有する幅広い種類の製品２０４を作るように構成される。製品２０４は、非限定的に金属、チタン合金、ニッケルベースの合金（インコネル）、ステンレス鋼及び合金鋼、コバルトベースの合金、プラスチック、ポリマー、ウルテム、ナイロン等を含む様々な材料でできていてよい。
【００１８】
本発明の一又は複数の態様による付加製造システム２００は、幅広い種類の付加製造機器を備えることができる。例示のシステムでは、システム２００は、レーザの付加製造機器を含む。本発明のシステムの他の例は、例えば、溶融堆積モデリング（ＦＤＭ）、多重ジェットモデリング（ＭＪＭ）、３Ｄ印刷、高速プロトタイピング、直接デジタル製造、積層製造、及び付加的な加工機器等の代替の付加製造機器を組み込むことができる。図示した付加製造機器及び本明細書の付加製造機器の他の例についての記載は、いかなることにおいても本発明を限定するものではない。むしろ、図示した及び記載した付加製造機器は、本発明の原理を説明するためのものである。付加製造システム２００は、任意の種類の付加製造機器、及び本発明の主旨及び範囲内にある全ての上記可能性を含むことができる。
【００１９】
例えば、図１６を参照すると、付加製造システム２００は、付加製造ヘッド２０８と、付加製造ヘッド２０８に結合された表面処理装置２１２とを含む。例えば図３に示すように、システム２００は、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品２０４の２つの表面２１６、２２０を処理する２つの表面処理装置２１２を含みうる。表面２１６、２２０は例えば、それぞれ内面及び外面であってよい。図１６を参照した際に言及したように、システム２００は、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品の単一の表面を処理する、単一の表面処理装置２１２を含むように構成することもできる。また更に、システム２００は、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品２０４の任意の数の表面２１６、２２０を処理する、２を超える表面処理装置２１２を含むことができる。図示したシステム２００では、２つの表面処理装置２１２の構造及び機能はほぼ同様のものである。システム２００の他の例では、システムは、２以上の表面処理装置２１２を含むことができ、上記装置は構造及び機能において異なっていてよい。本明細書の説明及び関連の図面には、同様の構造及び機能を有する２つの類似する表面処理装置２１２が含まれる。上記説明及び図面は、限定するものではなく、本発明の様々な態様の多数の代替例が可能であることを示すために提供されたものであり、かつ、かかる代替例は全て、本発明の主旨及び範囲に含まれるように意図される。
【００２０】
図３〜１１に示すシステム２００を参照すると、２つの表面処理装置２１２は同様の構造及び機能を有している。従って、表面処理装置２１２の内の一つだけを更に詳しく記載していく。表面処理装置２１２は、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品の表面を滑らかにするように構成される。言い換えれば、表面処理装置２１２は、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品の表面の粗さを低減するように構成される。表面処理装置２１２を、付加製造ヘッド２０８に移動可能に結合される。表面処理装置２１２を、付加製造ヘッド２０８に回転可能に結合することもできる。表面処理装置２１２を、様々な方法で付加製造ヘッド２０８に結合させることができる。付加製造システム２００には、付加製造ヘッド２０８に回転可能に結合された筐体２２４も含まれる。表面処理装置２１２は、筐体２２４に結合される。筐体２２４は、付加製造ヘッド２０８を通って縦方向に、また中央に延びる、仮想の中央縦軸２２８（図５）を中心として回転するように構成される。図８に示すように、例えば、システム２００には、筐体２２４を付加製造ヘッド２０８に対して回転可能に位置決めする手段３２８が含まれ得る。一態様では、手段３２８は、筐体２２４に結合されたサーボモータであってよい。再び図３を参照すると、筐体２２４は、付加製造ヘッド２０８と筐体２２４との間の例えば玉軸受２４０を介して、付加製造ヘッドに回転可能に結合されうる。一例では、筐体２２４を製造ヘッド２０８に対して回転可能に位置決めするために、手段３２８を筐体２２４に結合させることができる。
【００２１】
図３及び５を例えば参照すると、表面処理装置２１２は、形成される製品２０４に対してヘッド２０８が動く際に、付加製造ヘッド２０８に対して後方の位置づけを有する。手段３２８は、表面処理装置２１２が付加製造ヘッド２０８に対して後方に位置づけられるように、筐体２２４を付加製造ヘッド２０８に対して回転可能に位置決めする。表面処理装置２１２は、製品が付加製造ヘッド２０８によって形成される時に、その場で製品を処理する。
【００２２】
図３〜１１に示すシステム２００では、表面処理装置  ２１２は、レーザビーム２４４を放射するように構成されたレーザ放射装置２１２である（図９）。例えば図３に示すシステム２００は更に、支持部材２４８、レーザエネルギー源２５２（図８）、及びレーザエネルギー源２５２に光学的に結合された第１の端部２６０と、支持部材２４８に結合された第２の端部２６４とを含むレーザ伝送装置２５６を含む。本発明の一態様によれば、レーザ放射装置２１２は、レーザ伝送装置２５６の第２の端部２６４であってよい。一例では、レーザ伝送装置２５６の第２の端部２６４は、おおむね多角形の断面を有するレーザビーム２４４を放射するためにおおむね多角形の形状になるように構成される。
【００２３】
一例では、レーザ伝送装置２５６の第２の端部２６４は、おおむね多角形の断面を有するレーザビーム２４４を放射するために、多角形の形状のレーザ放射装置２１２に結合される。一変形例では、レーザ放射装置２１２は、おおむね長方形の断面を有するレーザビーム２４４を放射するために、長方形の形状であってよい。長方形の形状には、正方形の形状が含まれる。例えば、システム２００の幾つかの態様では、レーザ放射装置２１２が長方形の形状である場合、レーザビームが処理中の表面に衝突した時に、レーザビーム２４４により、レーザビーム２４４の全寸法Ｈ（例えば図１０及び１１を参照）に沿って製品の表面に一定量のエネルギーが印加される。上述のレーザビームの構成により、レーザビームが衝突する製品の表面が、レーザビームの全寸法Ｈに沿って均等に処理される（例：均等に滑らかになる）。処理中の表面に衝突するレーザビームの全寸法Ｈに沿って製品表面を均等に処理することが可能になるレーザビーム２４４の形状の幾つかの例には、非限定的に、正方形、長方形、レーザビームの全寸法Ｈに沿って等しい寸法Ｗを有する何らかの他の形状が挙げられる。
【００２４】
例えば、図１０を参照すると、システムの他の例において、レーザ放射装置２１２は、外周がおおむねアーチ状の形状を有するレーザビーム２４４を放射するように構成される。システムの更なる例では、レーザ放射装置２１２は、おおむね円形のレーザビーム２４４を放射するように構成される。外周がおおむねアーチ状の形状を有するレーザビーム２４４を放射するようにシステムが構成された場合、  上記のような外周がアーチ状の形状は、少なくとも部分的にアーチ状の外周を有する任意の形状であってよい。外周がアーチ状の形状をした幾つかの例には、非限定的に、円、半環、半円、長円形、又は不均等な形状が挙げられる。レーザ放射装置２１２は、任意の形状を有するレーザビーム２４４を放射することができることを理解すべきである（図１０参照）。
【００２５】
図８を例えば参照すると、レーザ伝送装置２５６は、レーザ源２５２と、レーザ放射装置２１２に光学的に結合されている。図３〜９に示すシステムでは、レーザ伝送装置２５６は光ファイバーケーブル２５６であってよい。例えば、図３に示すように、システム２００には、２つのレーザ伝送装置２５６が含まれる。システム２００には、レーザビーム２４４（複数可）をレーザエネルギー源２５２からレーザ放射装置２１２へ伝送する、任意の数のレーザ伝送装置２５６が含まれ得る。他の例では、レーザ伝送装置２５６は、レーザ源２５２からレーザビーム２４４を付加製造ヘッド２０８によって形成される製品の表面に光学的に伝送するように構成される他の装置であってよい。幾つかの例には、非限定的に、鏡、他の光及びエネルギー反射部材、導光装置等が挙げられる。レーザ放射装置２１２は、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品の表面から間隔を置いて配置されるように構成される。付加製造システム２００は更に、付加製造ヘッド２０８によって形成された製品と係合して、表面処理装置２１２を製品に対して方向づけるように構成されたガイド部材２６８を含む。ガイド部材２６８は、表面処理装置２１２を製品の表面からある程度離れるように配置する。図示したシステム２００では、ガイド部材２６８はガイドローラ２６８である。システムの他の例では、ガイド部材２６８は例えば、製品の表面に係合して滑動する表面トラッキングシュー、又は他の何らかの種類のガイド部材等の他の種類のガイド部材であってよい。
【００２６】
付加製造ヘッド２０８は、複数の層Ｌから製品を形成するように構成される（例えば図３及び９参照）。表面処理装置２１２は、付加製造ヘッド２０８によって様々な方法で形成される製品を処理するように構成される。一態様では、表面処理装置２１２は、複数の層Ｌの内の一つを処理するように構成される（例えば図９参照）。別の態様では、表面処理装置２１２は、複数の層Ｌの内の２以上の層を同時に処理するように構成される。表面処理装置２１２は、多数の層Ｌを同時に処理するように構成されうる。図１１を参照すると、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品の多数の層Ｌを処理する能力を示すために、レーザビーム２４４の様々なサイズの長方形の断面が示されている。任意の形状のレーザビーム２４４は、製品の様々な数の層を処理するために、様々な異なるサイズを有しうる。
【００２７】
上述したように、表面処理装置２１２は、付加製造ヘッド２０８に対して移動するように構成される。図５を参照すると、表面処理装置２１２は、付加製造ヘッド２０８に対し、表面処理装置２１２が付加製造ヘッド２０８によって形成される製品を処理することができる第１の（又は動作）位置と、表面処理装置２１２が製品を処理することができない第２の（又はアイドリング）位置との間で移動するように構成される。図示したシステム２００では、表面処理装置２１２は、筐体２２４に回転可能に結合され、表面処理装置２１２は、第１の位置と第２の位置との間で回転する。図５を続けて参照し、図３、４、６、及び７を更に参照すると、システム２００は、仮想の中央縦軸２７０を有するシャフト２６９を含む。表面処理装置２１２は、シャフト２６９と、第１の位置及び第２の位置の間で関連の中央縦軸２７０とを中心として回転するように構成される。あるいは、表面処理装置２１２は、任意の数の異なる方法を使って、付加製造ヘッド２０８に結合され、様々な異なる方法で第１の位置と第２の位置との間で移動することができる。
【００２８】
図３〜７を続けて参照すると、システム２００は、結合部材２４６と支持部材２４８も含む。結合部材２４６は、筐体２２４と支持部材２４８との間で筐体２２４と支持部材２４８に結合され、支持部材２４８は表面処理装置２１２を支持する。支持部材２４８は、結合部材２４６に対して、結合部材２４６の仮想の中央縦軸２４７（図６）を中心として回転するように構成される。システム２００は更に、結合部材２４６を受ける第１の開口部２５４と、第１の開口部２５４に対しておおむね垂直の第２の開口部２５５と、それぞれの支持部材２４８を受ける基部の対向面に画定される一対の凹部又はチャネル２５７を画定する基部２５３を含む。基部２５３は、スナップ式リング２５８で結合部材２４６に結合される。支持部材２４８の端部には、カウンタボア開口部２５９が含まれる。システム２００は、ガイド部材２６８によって製品の表面に加わる力を調節する手段２５１も含まれる。製品の表面に対して表面処理装置２１２が一定の間隔を置いて維持されるように、ガイド部材２６８が製品の表面に当接して予め設置されている。一例において、事前の設置を調節する手段２５１には、カウンタボア開口部２５９と、バイアス部材２６１とカウンタボア孔２５９を通って延在する締め具２６２の中に位置決めされる、コイルばね等のバイアス部材２６１が含まれる。締め具２６２は、基部２５３の第２の開口部２５５の中に螺入される。結合部材２４６は、結合部材の中の開口部又はスロット２６３を画定し、これにより、軸２４７を中心とした結合部材２４６に対する基部２５３の回転が可能になる。このため、基部２５３、バイアス部材２６１、締め具２６２、支持部材２４８、及び表面処理装置２１２が一つのユニットとして、軸２４７を中心として結合部材２４６に対して回転する。それぞれ、ばね２６１を圧縮することによって、又はばねを緩ませることによって締め具２６２を締め、又は緩ませて、ガイド部材２６８にかかる力、及び製品２０４の表面２１６、２２０に対する事前の設置状態を調節することができる。開口部又はスロット２６３は、結合部材２４６を部分的に貫通するように画定することができる、又は結合部材２４６を完全に貫通するように画定することができる。結合部材２４６を部分的に貫通するように、又は完全に貫通するように開口部又はスロット２６３を画定することで、締め具２６２と結合部材２４６との間に隙間ができ、締め具２６２が結合部材２４６に対して回転しやすくなる。
【００２９】
一態様では、表面処理装置２１２は、少なくとも１つの軸を中心として回転するように構成される。少なくとも１つの軸は、軸２２８、２４７、２７０（図５〜７参照）の内の一又は複数であってよい。別の態様では、表面処理装置２１２は、少なくとも２つの軸を中心として回転するように構成される。少なくとも２つの軸は、軸２２８、２４７、２７０（図５〜７参照）の内の二以上であってよい。更なる態様では、表面処理装置２１２は、３つの軸を中心として回転するように構成される。３つの軸は、３つの軸２２８、２４７、２７０（図５〜７参照）全てを含む。
【００３０】
図３〜９をここで参照する。図面においてシステム２００は、上述したように、複数の表面処理装置２１２を含むように構成されている。システム２００の一態様では、表面処理装置２１２は、第１の表面処理装置２１２と、第１の表面処理装置２１２から間隔を置いて配置された第２の表面処理装置２１２を備える。図示したように、図４においては、第１及び第２の表面処理装置２１２の間に空間２７２が提供されている。第１の表面処理装置２１２と第２の表面処理装置２１２は、付加製造ヘッド２０８に対して後方に位置づけられている。このため、付加製造ヘッド２０８によって形成された製品２０４（図９）の一部が、第１及び第２の表面処理装置２１２の間の空間２７２に位置決めされる。一態様では、空間２７２に位置決めされた製品の一部は、製品２０４の少なくとも１つの層Ｌである。別の態様では、空間２７２に位置決めされた製品の一部は同時に、製品２０４の少なくとも２つの層Ｌである。更なる態様では、空間２７２に位置決めされた製品の一部は同時に、製品２０４の複数の層Ｌである。
【００３１】
続けて図３〜９を参照する。図面において、システム２００は上述したように、ガイド部材２６８を含む。ガイド部材２６８は第１のガイド部材２６８であってよく、システム２００は更に、第１のガイド部材２６８に対向する第２のガイド部材２６８を含みうる。第１のガイド部材２６８と第２のガイド部材２６８は、付加製造ヘッド２０８によって形成された製品と係合するように構成され、これにより、第１の表面処理装置２１２及び第２の表面処理装置２１２と製品との間に隙間が提供される。第１のガイド部材２６８は、製品２０４の外面２２０と係合するように構成され、第２のガイド部材２６８は、製品２０４の内面２１６と係合するように構成される。図示したシステム２００では、第１のガイド部材２６８と第２のガイド部材２６８は、ガイドローラ２６８である。他の例では、第１及び第２のガイド部材２６８は、例えば製品の表面と係合して、製品の表面に当接して滑動する表面トラッキングシュー等、いかなる種類のガイド部材であってもよい。第１の表面処理装置２１２は、付加製造ヘッド２０８によって形成された製品の第１の表面を処理するように構成され、第２の表面処理装置２１２は、製品の第２の表面を処理するように構成される。第１の表面は、製品の外面２２０であり、第２の表面は、製品の内面２１６である。
【００３２】
表面処理装置２１２は、様々な異なる種類の処理装置２１２であってよい。システム２００が単一の表面処理装置２１２を含む例では、表面処理装置２１２は、電磁エネルギー（図４、６、及び９参照）を放射するように構成された開口部２７６を含む。システム２００が２以上の表面処理装置２１２を含む例では、開口部は第１の開口部２７６であり、表面処理装置２１２は更に、第１の開口部２７６に対向し、電磁エネルギー（図４、６、及び９参照）を放射するように構成された第２の開口部２７６を含む。一例として、第１及び第２の開口部２７６はおおむね同じ形状を有しうる。別の例では、第１の開口部は第１の形状を有していて良く、第２の開口部は第１の形状とは異なる第２の形状を有していてよい。一態様では、第１の開口部２７６は第１のレーザ伝送装置２５６の第２の端部２６４であってよく、第２の開口部２７６は、第２のレーザ伝送装置２５６の第２の端部２６４であってよい。
【００３３】
続けて図３〜１１、特に図８を参照する。図面には、システム２００のブロック図が示されている。付加製造システム２００は、付加製造ヘッド２０８と、表面処理装置２８０と、電源２８４と、レーザ源２５２と、駆動機構２８８と、材料供給源２９２と、プロセッサ及び／又は中央処理装置（ＣＰＵ）２９６と、メモリ３００と、入力装置３０４と、出力装置３０８とを含む。システム２００は、図８に示すように配置され、本明細書に記載される特徴及び機能を有する、上述した構成要素のみを含むようには限定されていない。むしろ、システム２００は、より多くの、より少ない、又は異なる構成要素を含むことができ、より多くの、より少ない、又は異なる特徴及び機能を有することができ、上記可能性は全て、本発明の主旨及び範囲内にあるように意図される。
【００３４】
続けて図８を参照する。図面において、電源２８４は、必要に応じて、システム２００の構成要素に電力を供給するように構成される。電源２８４は、単一の電源、又は必要な出力を供給するために協働する複数の電源からなっていてよい。あるいは、複数の電源は個別に動作可能であり、システム２００の特定の構成要素に個別に電力を供給しうる。電源２８４は、ＡＣ又はＣＤ電源であってよい、又はＡＣ及びＤＣの組み合わせを用いることができる。
【００３５】
レーザ源２５２は、レーザビーム２４４を生成し、レーザビーム２４４を付加製造ヘッド２０８の一又は複数のレーザ出力３１２（例：図５）に伝送して、放射させる。一又は複数のレーザ出力３１２から放射されたレーザビーム２４４を、結合体又は収束点に集中させる。材料供給源２９２は、製品２０４を製造するために使用される付加製造ヘッド２０８に原材料を供給する。原材料は、任意の種類の形態（例：粉体、液体、固体等）を有する任意の種類の材料であってよい。材料は、付加製造ヘッド２０８に配設された一又は複数の材料出口３１６から放出される。材料出口３１６には、例えば、開口部、ノズル等の様々な構成が含まれうる。図示した例において、付加製造ヘッド２０８は、複数のレーザ出力３１２の結合体又は収束点に対して位置調整された開口部３１６からなる単一の材料出口３１６を含む。原材料は材料出口３１６から放出され、レーザ出力３１２の結合体又は収束点に入り、ここで材料が溶けて溶融池が形成される。付加製造ヘッド２０８が形成中の製品に対して前進すると、溶けた材料により、製品２０４の新たな層Ｌが形成される。材料が溶融池から出ると、溶けた材料は冷えて固まり始める。
【００３６】
更に図８を参照すると、プロセッサ又はＣＰＵ２９６は、システム２００の様々な構成要素と連通している及び／又はシステム２００の様々な構成要素を制御している。メモリ３００は、コンピュータ可読記憶媒体３００であってよく、システム２００の動作に必要なデータを記憶するように構成される。コンピュータ可読記憶媒体３００は、後にプロセッサ２９６によってアクセス可能な情報を記憶するのに使用することができる任意の媒体である。コンピュータ可読記憶媒体３００には、コンピュータメモリ及びデータ記憶装置が含まれうる。コンピュータメモリは高速アクセスメモリであってよく、プロセッサ２９６によって実行可能なプログラム命令を実行するのに使用されうる。コンピュータメモリには、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、及び読取専用メモリ（ＲＯＭ）が含まれうる。データ記憶装置は物理的な装置であってよく、オペレーティングシステム、コンピュータプログラム、プログラムモジュール、及びプログラムデータ等のプロセッサ２９６によってアクセス可能な任意の情報又はコンピュータプログラムを記憶するのに使用可能である。データ記憶装置及びそれらの関連するコンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール及び他のデータの記憶装置をシステムに提供する。データ記憶装置には、フロッピーディスク、ハードディスクドライブ、及び磁気テープ等の磁気媒体、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、及びブルーレイディスク等の光媒体、及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、及び読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）等の固体メモリが含まれうる。
【００３７】
システム２００の幾つかの態様では、メモリ３００には、システム２００の動作を制御するのに必要なデータからなるデータパケット３２０が含まれる。一つのデータパケット３２０は、付加製造ヘッド２０８を制御するのに必要なデータを含むことができ、別のデータパケット３２０は、表面処理装置２８０を制御するのに必要なデータを含むことができる。表面処理装置２８０は付加製造ヘッド２０８に結合され、付加製造ヘッド２０８に対して後方に位置づけられる。表面処理装置２８０は、付加製造ヘッド２０８によって材料が堆積された後で、製品の一又は複数の表面を処理する。プロセッサ２９６はメモリ３００と連通して、付加製造ヘッド２０８に対する表面処理装置２８０の向きを制御するのに必要なデータを読み出す。
【００３８】
本発明の主題を、特に指示のない限り、一又は複数のコンピュータ又はコンピュータシステムによって行われる工程の動作及び象徴を参照しながら説明する。これにより、コンピュータによって実行可能とも言われる上記動作及び工程には、データを構造的な形態で表す電気信号を介して、システム２００のプロセッサ２９６によって操作することが含まれることが理解されるだろう。この操作によりデータが変換され、又はデータがシステム２００のメモリ３００の特定の場所に維持され、このデータにより、当業者に既知の方法でシステム２００の工程が再構成される、又は変更される。データが維持されるデータ構造は、データの形式によって規定される特有の性質を有するメモリ３００の物理的な場所である。本願の主題を上述の背景において説明しているが、限定するように意図したものではなく、当業者にも明らかであるように、本明細書に記載される動作及び工程の内の幾つかをハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェア及び／又はこれら幾つかの組み合わせにおいて実行することも可能である。
【００３９】
図８を更に参照する。入力装置３０４により、ユーザがシステム２００にデータを入力することが可能になる。入力装置３０４は、幅広い種類の構成を有することができ、これらは全て本発明の主旨及び範囲内にあるように意図される。例えば、入力装置３０４はキーボード、キーパッド、タッチスクリーンディスプレイ、アクチュエータ、スイッチ、ダイヤル、スライド機構、又はユーザが少なくとも一部においてシステム２００に情報を入力する及び／又はシステム２００を制御することを可能にするように構成された他の何らかの種類の機械装置、電気装置、又は電気機械装置であってよい。更に、システム２００には、複数の入力装置３０４が含まれうる。
【００４０】
図８を続いて参照する。出力装置３０８は、ユーザによって知覚可能なシステム２００から情報を出力する。出力装置３０８は幅広い種類の構成を有することができ、これらは全て本発明の主旨及び範囲内にあるように意図される。例えば、出力装置３０８はディスプレイ、モニター、英数字インジケータ、照明装置（例：電球、ＬＥＤ、ＬＥＤアレイ等）、プリンタ又は他の画像生成装置、又はユーザによって知覚可能な形態でシステム２００から情報を出力するように構成された他の何らかの種類の機械装置、電気装置、又は電気機械装置であってよい。更に、システム２００には、複数の出力装置３０８が含まれうる。
【００４１】
駆動機構２８８は、付加製造ヘッド２０８に結合され、プロセッサ２９６によって、付加製造ヘッド２０８を所望の方法で移動させるように制御可能である。あるいは、付加製造ヘッド２０８は固定したままで、システム２００によって製造される製品を基部又はテーブル上に支持して、この基部又はテーブルを駆動機構２８８によってヘッド２０８に対して移動させることができる。いずれの場合にも、駆動機構２８８は、形成される製品２０４と、付加製造システム２００との間で所望の相対並進運動を提供する。システム２００の幾つかの態様では、駆動機構２８８は、必要な相対並進運動を全て実施するための単一の駆動機構を備える。システム２００の別の態様では、駆動機構２８８は協働する複数の駆動機構を備える。
【００４２】
表面処理装置２８０は、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品の一又は複数の表面を処理するように構成される。表面処理装置２８０は、付加製造ヘッド２０８の後に続いて、付加製造ヘッド２０８によって堆積される材料を処理する。表面処理装置２８０は、様々な方法で形成される製品の表面を処理しうる。例えば、図示したシステム２００では、表面処理装置２８０により、製品の表面を滑らかにする、又は粗さを軽減することができる。この表面処理の例は、本発明を限定するものではない。むしろ、システム２００は、例えば、コーティング又は熱処理等の任意の種類の表面処理を実施することができ、上記の可能性は全て、本発明の主旨及び範囲内にあるものとする。表面処理装置２８０は製品２０４の一部を、製品がその場で形成され動作しているかのように処理しうる。本発明の幾つかの態様では、表面処理装置２８０は、付加製造ヘッド２０８によって堆積される材料の単一層Ｌを処理しうる。他の態様では、表面処理装置２８０は、付加製造ヘッド２０８によって堆積される材料の２以上の層Ｌを処理しうる。表面処理装置２８０を、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品の複数の層Ｌを処理するように構成することもできる。
【００４３】
ここで、図３〜１１を参照する。図示したシステム２００において、表面処理装置２８０は、第１の表面処理装置２１２と第２の処理装置２１２とを含む。第１及び第２の処理装置２１２には、幅広い種類の処理装置を含むことができ、この結果、様々な方法で付加製造ヘッド２０８によって形成される製品の表面を処理することができる。図示したシステム２００において、第１及び第２の表面処理装置２１２はレーザ放射装置２１２である。表面処理装置２８０には、第１の位置又は動作位置と第２の位置又はアイドリング位置との間で第１及び第２の表面処理装置２１２を移動するように構成された第１の駆動機構３２４も含まれており、第１及び第２の処理装置２１２は、第１の位置又は動作位置において付加製造ヘッド２０８によって形成される製品の表面を処理するように構成され（例えば図５の実線を参照）、第２の位置又はアイドリング位置においては、製品の表面を処理するようには構成されていない（例えば図５の点線を参照）。一例では、第１の駆動機構３２４は、サーボモータ又はステッピングモータである。別の例では、第１の駆動機構は圧縮空気駆動式（例：回転式、線形型等）、油圧駆動式（例：回転式、線形型等）、又は電磁駆動式（例：ソレノイド）であってよい。
【００４４】
本発明の幾つかの態様では、システム２００には、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品の単一表面を処理するための、単一の表面処理装置２１２のみを含むことができる。従って、本発明の代替態様を示すために、第２の表面処理装置２１２を図８の点線で示す。
【００４５】
例えば、図８を参照すると、表面処理装置２８０は更に、付加製造ヘッド２０８に対して、表面処理装置２８０の筐体２２４を回転可能に位置決めする手段３２８を含む。幾つかの態様では、手段３２８は、付加製造ヘッド２０８に結合されたオープンフレーム型サーボモータであってよい。他の態様では、手段３２８は、他の種類の駆動機構であってよく、他の構成を有していてよい。
【００４６】
表面処理装置２１２は、第１の及び第２の表面処理装置２１２に光学的に伝送されるレーザビーム２４４を生成するように構成された第２のレーザ源３３２も含みうる。この例では、第２のレーザ源３３２は、表面処理工程においてレーザビーム２４４を提供し、レーザ源２５２は、付加製造ヘッド２０８にレーザビーム２４４を提供する。
【００４７】
図８に示すように、システム２００の様々な構成要素を結合している線は、システム２００の様々な構成要素間の幅広い種類の相互作用を表しうる。更に、構成要素間の上記相互作用は、いずれかの方向に発生しうる、又は両方向に同時に発生しうる。相互作用には、非限定的に、構成要素に電力供給する目的の電気エネルギー又は電力の伝送、構成要素間での電子データの交信、構成要素間の物理的物質の伝送、機械的結合、接続、取付け、又は構成要素間の係合、又は付加製造システム２００の一又は複数の態様において付加製造システム２００に起こりうる何らかの他の種類の相互作用が含まれ得る。システム２００の様々な構成要素をつないでいる破線は、実線によって表される構成要素と機能及び目的において同様の相互作用を表しうるが、破線で表される相互作用は、本発明の代替態様に関連するものである。同様に、破線で表される構成要素は、本発明の代替態様を表すものである。
【００４８】
例えば図３及び８を参照すると、一例では、付加製造ヘッド２０８の表面処理装置２８０が提供されている。表面処理装置２８０は、付加製造ヘッド２０８に結合されるように構成された筐体２２４と、筐体２２４に結合された表面処理装置２１２を含む。表面処理装置２１２は、機械装置又は光学装置のいずれかを含む。表面処理装置２１２は、付加製造ヘッド２０８に対して移動するように構成される。一態様では、筐体２２４は、付加製造ヘッド２０８に回転可能に結合される。上記の態様では、表面処理装置２８０は更に、付加製造ヘッド２０８に対して筐体２２４を回転可能に位置決めする手段３２８を含む。
【００４９】
例えば図３及び５に示すように、表面処理装置２１２は、付加製造ヘッド２０８に対して後方の位置づけを有する。表面処理装置２１２は、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品２０４の表面から間隔を置いて配置されるように構成される。
【００５０】
ここで図３〜９を参照する。一態様では、表面処理装置２１２は、レーザビーム２４４を放射するように構成される。表面処理装置２８０は更に、レーザエネルギー源２５２、３３２から、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品の表面にレーザビーム２４４を伝送するために、レーザエネルギー源２５２、３３２、及びレーザエネルギー源２５２、３３２に結合されたレーザ伝送装置２５６を含む。表面処理装置２１２は、筐体２２４に結合された支持部材２４８も含み、レーザ伝送装置２５６は、レーザエネルギー源２５２、３３２に結合された第１の端部２６０と、支持部材２４８に結合された第２の端部２６４とを含む。一態様では、レーザ伝送装置２５６の第２の端部２６４の形状は、おおむね多角形の断面を有するレーザビーム２４４を放射するためにおおむね多角形となっている。別の態様では、レーザ伝送装置２５６の第２の端部２６４の形状は、おおむね長方形の断面を有するレーザビーム２４４を放射するためにおおむね長方形となっている。更なる態様では、レーザ伝送装置２５６は、外周がおおむね弓形の断面を有するレーザビーム２４４を放射するように構成される。一態様では、レーザ伝送装置は光ファイバーケーブル２５６である。
【００５１】
表面処理装置２１２は、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品と係合するように構成される。一態様では、表面処理装置２１２は、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品と光学的に係合するように構成される。
【００５２】
一態様では、付加製造ヘッド２０８は、複数の層Ｌから製品を形成するように構成され（図３参照）、表面処理装置２１２は、複数の層Ｌの内の少なくとも１つを処理するように構成される（図３及び９参照）。別の態様では、付加製造ヘッド２０８は、複数の層Ｌから製品を形成するように構成され、表面処理装置２１２は、複数の層Ｌの内の２以上の層を同時に処理するように構成される。
【００５３】
表面処理装置２１２は、付加製造ヘッド２０８に対して第１の（動作）位置と、第２の（アイドリング）位置との間で移動するように構成され、表面処理装置２１２は、第１の（動作）位置では、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品を処理することができ（例えば図５の実線を参照）、第２の（アイドリング）位置では、製品を処理することができない（例えば図５の破線を参照）。一態様では、表面処理装置２１２は、筐体２２４に回転可能に結合され、第１の位置と第２の位置の間で回転する。表面処理装置２８０は、結合部材２４６と支持部材２４８も含む。結合部材２４６は、筐体２２４と支持部材２４８との間で筐体２２４と支持部材２４８に結合され、支持部材２４８は、表面処理装置２１２を支持する。一態様では、支持部材２４８は結合部材２４６に対して回転するように構成される。支持部材２４８は、結合部材２４６の中央縦軸を中心として回転するように構成される。
【００５４】
幾つかの例では、システム２００は、複数の表面処理装置２１２を含む。上記の態様では、第１の表面処理装置２１２及び第２の表面処理装置２１２は、第１の表面処理装置２１２から間隔を置いて配置されている。第１及び第２の表面処理装置２１２はいずれも、付加製造ヘッド２０８に対して後方に位置づけられている。第１の表面処理装置２１２は、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品の第１の表面を処理するように構成され、第２の表面処理装置２１２は、製品の第２の表面を処理するように構成される。一態様では、第１の表面は製品２０４の外面２２０であり、第２の表面は製品２０４の内面２１６である。
【００５５】
表面処理装置２８０は更に、ガイド部材２６８を含む。ガイド部材２６８は、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品と係合するように構成され、表面処理装置２１２を製品に対して方向付けするように構成される。ガイド部材２６８は、表面処理装置２１２を、製品の表面からある程度離れるように、間隔を置いて配置するように構成される。一態様では、ガイド部材２６８はガイドローラである。一態様では、表面処理装置２１２は光学装置である。
【００５６】
表面処理装置２１２は、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品の表面を滑らかにするように構成される。
【００５７】
一態様では、表面処理装置２１２は、軸２２８、２４７、２７０の内の少なくとも１つを中心として回転するように構成される。別の態様では、表面処理装置２１２は、軸２２８、２４７、２７０の内の少なくとも２つを中心として回転するように構成される。更なる態様では、表面処理装置２１２は、３つの軸２２８、２４７、２７０を中心として回転するように構成される。
【００５８】
システム２００の一例では、表面処理装置２１２は、電磁エネルギーを放射するように構成された開口部２７６を含む。
【００５９】
下記の説明は、本明細書に記載され図示される付加製造システムの例に関連する方法及びプロセスの例に関するものである。付加製造システムの特定のステップ及び機能を本明細書に記載したが、上記ステップ及び機能は単なる例に過ぎず、限定するものではない。むしろ、付加製造システムは、より多くの、より少ない、又は異なるステップ及び機能を含むように意図され、上記可能性は全て本発明の主旨及び範囲内にあるように意図される。
【００６０】
一態様では、付加製造ヘッド２０８を使用して製品を形成する方法が提供されている。本方法は、付加製造ヘッド２０８で製品の一又は複数の層Ｌを形成することと、付加製造ヘッド２０８に結合された表面処理装置２１２で製品の一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを処理することとを含む。一例では、製品の一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを処理するステップは更に、製品の一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを滑らかにすることを含む。一変形例では、一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを滑らかにするステップには、製品の内面又は外面の少なくとも１つに沿って一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを滑らかにすることも含まれる。ある代替例では、製品の内面又は外面の少なくとも１つに沿って一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを滑らかにするステップには更に、一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つの一部を融解させることが含まれる。別の例では、一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを滑らかにするステップには、製品の内面及び外面の両方に沿って一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを滑らかにすることも含まれる。別の変形例では、内面及び外面の両方に沿って一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを滑らかにするステップには、一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つの一部を融解させることも含まれる。
【００６１】
別の代替例では、本方法は更に、付加製造ヘッド２０８に対して表面処理装置２１２を移動させることを含む。
【００６２】
更なる例では、本方法は更に、付加製造ヘッド２０８に対して表面処理装置２１２を回転させることを含む。
【００６３】
更なる変形例では、本方法は更に、付加製造ヘッド２０８に対して後方に位置づけられるように、表面処理装置２１２を位置決めすることを含む。
【００６４】
更なる代替例では、本方法は更に、表面処理装置２１２を製品の表面から間隔を置いて配置することを含む。
【００６５】
更に別の例では、表面処理装置２１２はレーザ放射装置２１２であり、一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを処理するステップは更に、レーザビーム２４４で層の一部を融解させることを含む。更に別の変形例では、本方法は、レーザエネルギー源２５２に結合されたレーザ伝送装置２５６で、一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つにレーザビーム２４４を伝送することも含む。
【００６６】
更に別の代替例では、一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを処理するステップは、二以上の層Ｌを同時に処理することを含む。
【００６７】
また更なる例では、本方法は更に、表面処理装置２１２を付加製造ヘッド２０８に対して第１の（動作）位置と、第２の（アイドリング）位置との間で移動することを含み、表面処理装置２１２は、第１の（動作）位置において、製品の一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを処理することができ（例えば図５の実線を参照）、第２の（アイドリング）位置においては、製品の一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを処理することができない（例えば図５の破線を参照）。
【００６８】
また更なる変形例では、表面処理装置２１２は、第１の表面処理装置２１２と、第２の表面処理装置２１２とを含み、処理のステップは更に、第１の表面処理装置２１２と第２の表面処理装置２１２で一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを処理することを含む。また更なる代替例では、第１の処理装置２１２と第２の処理装置２１２は互いに間隔を置いて配置され、付加製造ヘッド２０８に対して後方に位置づけられている。別の例では、一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを処理するステップは更に、第１の表面処理装置２１２で製品の第１の表面を処理することと、第２の表面処理装置２１２で製品の第２の表面を処理することとを含む。別の変形例では、第１の表面は製品の外面であり、第２の表面は製品の内面である。
【００６９】
別の代替例では、本方法は更に、表面処理装置２１２を製品から離れるように間隔を置いて配置することを含む。更なる例では、表面処理装置２１２を製品から離れるように間隔を置いて配置するステップは、製品の表面に係合するガイド部材２６８を使用して達成される。
【００７０】
更なる変形例では、例えば航空機、船舶、陸上車等のビークルは、付加製造ヘッド２０８を使用して製品を形成する方法によって製造される製品を含む。更なる代替例では、本方法は、付加製造ヘッド２０８で製品の一又は複数の層Ｌを形成することと、付加製造ヘッド２０８に結合された表面処理装置２１２で製品の一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを処理することとを含む。
【００７１】
ここで、システム２００の別の例を示す図１２〜１５を参照する。図１２〜１５に示すシステム２００は、図３〜１１に示すシステム２００に類似する幾つかの構造と機能を含む。下記の説明は、図示した２つのシステムの間の少なくとも幾つかの違いに関するものである。
【００７２】
図１２〜１５を参照する。付加製造システム２００の一態様は、付加製造ヘッド２０８（図３、５及び１２）と、付加製造ヘッド２０８に結合された表面処理装置２１２、例えば研磨カッター２１２（図１２）とを含む。一例では、表面処理装置２１２は、付加製造ヘッド２０８によって形成された製品２０４（図１５）と係合するように構成される。一変形例では、図１３に示すように、システム２００は更に、第１の駆動機構３２４と、付加製造ヘッド２０８に対して筐体２２４を回転可能に位置決めする手段３２８と、研磨カッター２１２に操作可能に結合されてカッター２１２を回転させる第２の駆動機構４００とを含む。一代替例では、システム２００は、筐体２２４と、筐体２２４に結合された支持部材２４８も含む。更なる例では、筐体２２４は付加製造ヘッド２０８に結合され、第２の駆動機構４００と研磨カッター２１２は支持部材２４８によって支持される。
【００７３】
上述したように、一変形例では、表面処理装置２１２は研磨カッター２１２である。図示したシステム２００では、表面処理装置は、互いに間隔を置いて配置された第１の研磨カッター２１２と第２の研磨カッター２１２を含む。第１の研磨カッター２１２及び第２の研磨カッター２１２はそれぞれ、第１及び第２の研磨カッター２１２の内の１つを回転させるように各々構成される第２の駆動機構４００と第３の駆動機構４００とを含む。研磨カッターは同じ方向又は反対方向に回転しうる。あるいは、単一の駆動機構、例えば第２の駆動機構４００を使用して、両方の研磨カッターを回転させることができる。研磨カッター２１２は、結合部材２４６に回転可能に結合された支持部材２４８によって支持される。支持部材２４８及び研磨カッター２１２は、結合部材２４６の中心を通って縦方向に延びる結合部材の軸２４７を中心として回転する。結合部材２４６は、例えばシャフト２６９等によって筐体２２４に回転可能に結合される。軸２７０は、シャフト２６９の中心を縦方向に通って延びており、結合部材２４６、支持部材２４８、及び研磨カッター２１２は軸２７０を中心として回転する。研磨カッター２１２は、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品の第１の表面及び第２の表面と係合し、処理するように構成される。第１の表面は製品の内面であってよく、第２の表面は製品の外面であってよく、又は反対に、第１の表面は製品の外面であってよく、第２の表面は製品の内面であってもよい。
【００７４】
図１３を特に参照する。システム２００は、図３〜１１に示すシステム２００に類似する特徴及び構成要素を含みうる。例えば、図１３に示すシステム２００は、同様の付加製造ヘッド２０８、レーザ源２５２、駆動機構２８８、材料供給源２９２、電源２８４、プロセッサ又はＣＰＵ２９６、メモリ３００、入力装置３０４及び出力装置３０８を含む。図８に示すシステム２００と図１３に示すシステム２００との間の少なくとも幾つかの違いは、一例において、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品の表面を処理するために、第１及び第２の表面処理装置２１２の両方を回転させるように構成される第２の駆動機構４００を含む。一変形例では、第１及び第２の表面処理装置２１２は第１及び第２の研磨カッター２１２であり、第２の駆動機構４００は研磨カッター２１２を回転させて、製品の表面を研磨する又は切断する。一代替例では、第２の駆動機構４００は、サーボモータ又はステッピングモータである。別の例では、第２の駆動機構４００は、空気圧モータ、油圧モータ、又は電気モータ（例：ＡＣ又はＤＣ）であってよい。別の変形例では、システム２００は、製品の単一の表面を処理するために単一の表面処理装置２１２のみを含みうる。従って、第２の表面処理装置２１２がオプションであることを示すために、図１３では破線で示している。
【００７５】
別の代替例では、システム２００は、第２の表面処理装置２１２を回転させて、製品の表面を処理するように構成された第３の駆動機構４００も含みうる。この代替例では、第２の駆動機構４００は、第１の表面処理装置２１２を回転させて製品の第１の表面を処理し、第３の駆動機構４００は、第２の表面処理装置２１２を回転させて製品の第２の表面を処理する。更なる例において、第３の駆動機構４００はサーボモータ、又はステッピングモータである。更なる変形例では、第３の駆動機構４００は空気圧モータ、油圧モータ、又は電気モータ（例：ＡＣ又はＤＣ）であってよい。
【００７６】
また別の例では、システム２００は、第１及び第２の表面処理装置２１２を第１又は処理位置と、第２の又はアイドリング位置との間で回転させるように構成された第１の駆動機構３２４も含み、第１及び第２の表面処理装置２１２は第１又は処理位置において、製品の表面を処理するように構成されており、第２又はアイドリング位置においては製品の表面を処理するように構成されていない。また別の変形例では、システム２００は、製品の単一表面を処理するために単一の表面処理装置２１２のみを含みうる。
【００７７】
また別の代替例では、システム２００は更に、付加製造ヘッド２０８に対して筐体２２４を回転可能に位置決めする手段３２８を含みうる。手段３２８により、製品の所望の部分を処理するために、表面処理装置２８０が付加製造ヘッド２０８の後に適切に続く。また更なる例では、手段３２８は付加製造ヘッド２０８に結合されたオープンフレーム型サーボモータであってよい。
【００７８】
システム２００の様々な構成要素をつないでいる線は、システム２００の様々な構成要素間の幅広い種類の相互作用を表しうる。更に、構成要素間の上記相互作用はいずれの方向にも移動しうる、又は相互作用は両方向に移動することが可能になりうる。相互作用には、非限定的に、構成要素に電力を供給する目的の電気エネルギー又は電力の伝導、構成要素間での電子データの交信、構成要素間の物理的物質の伝送、構成要素間の機械的結合、接続、取付け、又は係合、又はこれらの一又は複数の態様の付加製造システム２００に起こりうる他の何らかの種類の相互作用が含まれ得る。システム２００の様々な構成要素を接続している破線は、機能及び目的において実線と同様であってよいが、破線は、相互作用がオプションであってよいことを表すものである。
【００７９】
図１４を参照すると、例えば研磨カッター２１２は異なる角度に方向付けられるように構成されている。一例では、研磨カッター２１２は、研磨カッター２１２の研磨面４１６がおおむね垂直で、垂直軸４２０と平行であるように、垂直（実線参照）に方向付けられる。一変形例では、研磨カッター２１２は、研磨カッター２１２の研磨面４１６がおおむね垂直軸４２０に対して斜めになるように、斜めに方向付けられる（仮想線及び破線−異なる２つの向きを参照）。
【００８０】
ここで図１５を参照する。研磨カッター２１２は例えば、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品の様々な部分を処理する又は研磨するために、異なる寸法を有しうる。一例では、研磨カッター２１２は、製品の単一の層Ｌを処理する又は研磨するようにサイズ調整することができる（実線参照）。一変形例では、研磨カッター２１２は、製品の２以上の層Ｌを同時に処理する又は研磨するようにサイズ調整することができる。
【００８１】
再び図１２〜１５を参照する。一例において、表面処理装置２１２は、付加製造ヘッド２０８によって形成される製品と物理的に係合するように構成される。上記の例では、表面処理装置は研磨カッター２１２であってよく、表面処理装置２８０は更に、研磨カッター２１２を回転させるために研磨カッター２１２に結合される駆動機構４００を含みうる。一変形例では、表面処理装置２８０は更に、筐体２２４と、筐体２２４に結合された支持部材２４８を含む。一代替例では、筐体２２４は、付加製造ヘッド２０８に結合されるように構成可能であり、駆動機構４００と研磨カッター２１２は支持部材２４８によって支持されうる。
【００８２】
下記の説明は、図１２〜１５で説明し図示した付加製造システムの例に関連する方法及びプロセスの例に関するものである。付加製造システムの特定のステップ及び機能を本明細書に記載したが、上記ステップ及び機能は単なる例に過ぎず、限定するものではない。むしろ、付加製造システムは、より多くの、より少ない、又は異なるステップ及び機能を含み、上記可能性は全て、本発明の主旨及び範囲内にあるように意図される。
【００８３】
一態様では、付加製造ヘッド２０８を使用して製品を形成する方法が提供されている。本方法は、付加製造ヘッド２０８で製品２０４の一又は複数の層Ｌを形成することと、付加製造ヘッド２０８に結合された表面処理装置２１２で、製品の一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを処理することとを含む。一例では、製品の一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを処理するステップは、製品の一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを滑らかにすることも含む。一変形例では、一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを滑らかにするステップは更に、製品の内面又は外面の少なくともいずれかに沿って、一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを滑らかにすることを含む。一代替例では、製品の内面又は外面の少なくともいずれかに沿って、一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを滑らかにするステップは更に、一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つの一部を研磨することも含む。別の例では、内面と外面の両方に沿って、一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを滑らかにするステップは、一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つの一部を研磨することも含む。
【００８４】
別の変形例では、製品の一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つを処理するステップは更に、製品の一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つで表面処理装置２１２を係合させることを含む。別の代替例では、表面処理装置２１２は研磨カッター２１２であり、製品の一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つと係合するステップは更に、駆動機構４００によって回転するように構成される研磨カッター２１２で、製品の一又は複数の層Ｌの内の少なくとも１つの一部を研磨することを含む。更なる例では、本方法は更に、支持部材２４８で駆動機構４００と研磨カッター２１２を支持することを含む。支持部材２４８は筐体２２４に結合され、筐体２２４は付加製造ヘッド２０８に結合されるように構成される。
【００８５】
ここで、付加製造システム２００の一態様を示す図１６を参照する。一例において、付加製造システム２００は、付加製造ヘッド２０８と、付加製造ヘッド２０８に結合された表面処理装置２１２とを含む。
【００８６】
表面処理装置２８０の一態様を示す図１７を参照する。一態様では、表面処理装置は、付加製造ヘッド２０８に結合されるように構成された筐体２２４を含み、筐体２２４に結合された表面処理装置２１２も含む。
【００８７】
本明細書で理解されるように、多種多様な構成要素、特徴及び機能を含む付加製造システム、装置及び方法の種々の異なる態様、実施例、変形例及び代替例が、本明細書に開示されている。本明細書で開示されているシステム、装置及び方法の様々な態様、実施例、変形例及び代替例は、本明細書で開示されているシステム、装置及び方法の他の態様、実施例、変形例及び代替例の内の任意のものの、任意の構成要素、特徴及び機能を、任意の組み合わせにおいて含む可能性があり、かつ、かかる可能性は全て、本発明の主旨及び範囲に含まれるように意図されることを、理解すべきである。
【００８８】
態様、実施例、変形例、及び代替例という語は本明細書において交互に使用することができ、上記語の様々な使用により、いかなる方法によっても本発明を限定することは意図されていないことを理解すべきである。
【００８９】
本発明の要約書は、読者が本発明の技術特性をすみやかに確認できるよう提供されている。要約書は、本発明の特許請求の範囲もしくはその意味を解釈する又は限定するために使用されないという理解のもとに提出されている。さらに、先述の「発明を実施するための形態」において、本開示を簡素化する目的で、様々な実施形態において様々な特徴が共にグループ化されていることが見て取れる。この開示方法は、特許請求される実施形態が、各請求項に明確に記載されるもの以外の特徴を要求するという意図を反映すると解釈されるものではない。むしろ、後述の特許請求項の範囲に反映されるように、進歩的な主題は、開示される単一の実施形態のすべての特徴よりも狭義に存在する。したがって、後述の特許請求の範囲は、本明細書において「発明を実施するための形態」に組み込まれ、各請求項は、別個に特許請求される主題として単独のものである。
【００９０】
本発明の様々な実施形態を説明してきたが、本発明の範囲内において他の実施形態及び実装態様が可能であることは、当業者に明らかとなるだろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物を考慮すること以外で限定されるものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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