(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層室と、
積層室内に配置された粉末床付加製造装置と、
積層室内の雰囲気と連通する粉末汚染検出システムと、
を備え、
粉末汚染は、原料粉末が汚染されていることを意味し、
粉末汚染検出システムは、積層プロセスの間に積層室内の粉末汚染を示す少なくとも１つのガスを検出することにより、積層プロセスが完了するまでに原料粉末の汚染を検出するように構成されることを特徴とする付加製造システム。
【請求項２】
積層室が、真空下に維持されることを特徴とする請求項１に記載の付加製造システム。
【請求項３】
積層室が、不活性な雰囲気で維持されることを特徴とする請求項１に記載の付加製造システム。
【請求項４】
粉末汚染検出システムが、
積層室内の粉末汚染を示す複数のガスのうちの少なくとも１つを検出することができる少なくとも１つの質量スペクトルガス検出器を備えることを特徴とする請求項１に記載の付加製造システム。
【請求項５】
少なくとも１つの質量スペクトルガス検出器が、積層室内の粉末汚染を示す少なくとも１つのガスを検出するのに応答して、少なくとも１つの結果としての粉末汚染信号を生成することを特徴とする請求項４に記載の付加製造システム。
【請求項６】
粉末汚染検出システムが、
積層室内の粉末汚染の１つまたは複数の態様を識別するために、少なくとも１つの粉末汚染信号を処理するように適合された広帯域スペクトルガス分析器ソフトウェアを含む分析器／制御装置モジュールをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の付加製造システム。
【請求項７】
１つまたは複数の識別される態様が、ガス組成、汚染物質組成、汚染のピークの大きさ、および汚染の累積の大きさから成る群から選択されることを特徴とする請求項６に記載の付加製造システム。
【請求項８】
積層プロセスの間に粉末床付加製造装置を作動させるように適合された製造制御装置をさらに備え、粉末汚染検出システムによって粉末汚染が検出されると、製造制御装置が、粉末床付加製造装置によって目標とされた積層位置の空間座標を提供するように適合され、空間座標が、汚染の可能性のある位置に対応することを特徴とする請求項６に記載の付加製造システム。
【請求項９】
汚染の可能性のある位置と、粉末汚染の１つまたは複数の態様とが、積層プロセスの間に積層室内で形成される物体の修理可能性を評価するようにリアルタイムで結合されることを特徴とする請求項８に記載の付加製造システム。
【請求項１０】
積層室内の粉末汚染を示す少なくとも１つのガスが、水素、窒素、炭素質ガス、およびこれらの組み合わせから成る群から選択されることを特徴とする請求項５に記載の付加製造システム。
【請求項１１】
粉末床付加製造装置が、直接レーザー焼結装置、直接レーザー溶融装置、選択的レーザー焼結装置、選択的レーザー溶融装置、レーザー加工ネットシェイピング装置、電子ビーム溶融装置、および直接金属堆積装置から成る群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の付加製造システム。
【請求項１２】
少なくとも１つの積層室内に配置された複数の粉末床付加製造装置と、
少なくとも１つの積層室に接続された複数のサンプルポートであって、各サンプルポートが別々に、複数の粉末床付加製造装置の各々に隣接する保護雰囲気と連通する、複数のサンプルポートと、
複数のサンプルポートと連通するリアルタイム粉末汚染検出システムと、
を備え、
粉末汚染は、原料粉末が汚染されていることを意味し、
リアルタイム粉末汚染検出システムは、積層プロセスの間に積層室内の粉末汚染を示す少なくとも１つのガスを検出することにより、積層プロセスが完了するまでに原料粉末の汚染を検出するように構成されることを特徴とする付加製造システム。
【請求項１３】
積層プロセスの間に複数の粉末床付加製造装置のうちの少なくとも１つを作動させるように適合された製造制御装置をさらに備え、製造制御装置が、少なくとも１つの粉末床付加製造装置によって目標とされた積層位置の空間座標を提供するように適合されることを特徴とする請求項１２に記載の付加製造システム。
【請求項１４】
粉末汚染検出システムが、少なくとも１つのサンプルポートと選択的に連通する第１の質量スペクトルガス検出器を備え、第１の質量スペクトルガス検出器が、複数の粉末床付加製造装置のうちの少なくとも１つの中の粉末汚染を示す複数のガスのうちの少なくとも１つを検出することができ、分析器／制御装置モジュールが、広帯域スペクトルガス分析器ソフトウェアを含むことを特徴とする請求項１２に記載の付加製造システム。
【請求項１５】
分析器／制御装置モジュールが、少なくとも１つの粉末床付加製造装置の中の粉末汚染を示す少なくとも１つのガスを検出するのに応答して、第１の質量スペクトルガス検出器から少なくとも１つの粉末汚染信号を受け取るように適合されることを特徴とする請求項１４に記載の付加製造システム。
【請求項１６】
分析器／制御装置モジュールが、粉末汚染の１つまたは複数の態様を識別するために、少なくとも１つの粉末汚染信号を処理するように適合され、１つまたは複数の態様が、ガス組成、汚染物質組成、汚染のピークの大きさ、および汚染の累積の大きさから成る群から選択されることを特徴とする請求項１５に記載の付加製造システム。
【請求項１７】
汚染の可能性のある位置と、粉末汚染の１つまたは複数の態様とが、積層プロセスの間に物体の修理可能性を評価するように結合されることを特徴とする請求項１５に記載の付加製造システム。
【請求項１８】
積層室内の粉末汚染を示す少なくとも１つのガスが、水素、窒素、炭素質ガス、およびこれらの組み合わせから成る群から選択されることを特徴とする請求項１４に記載の付加製造システム。
【請求項１９】
粉末汚染検出システムが、少なくとも１つのサンプルポートと選択的に連通する第２の質量スペクトルガス検出器であって、複数の粉末床付加製造装置のうちの少なくとも１つの中の粉末汚染を示す複数のガスのうちの少なくとも１つを検出することができる第２の質量スペクトルガス検出器を備えることを特徴とする請求項１３に記載の付加製造システム。
【請求項２０】
積層室内に配置された第１の粉末床付加製造装置を作動させ、
第１の粉末床付加製造装置の作動から第１の組の副生成物を生成し、
第１の組の副生成物のうちの少なくとも１つを粉末汚染検出システムに伝達し、
第１の粉末床付加製造装置を作動させるステップの間に、第１の粉末床付加製造装置内で使用される粉末の汚染を検出するように粉末汚染検出システムを作動させる、
ことを含み、
粉末汚染は、原料粉末が汚染されていることを意味し、
粉末汚染検出システムを作動させるステップが、
積層室内の粉末汚染を示す少なくとも１つのガスを検出し、
少なくとも１つのガスを検出するのに応答して少なくとも１つの結果としての粉末汚染信号を生成し、
積層室内の粉末汚染の１つまたは複数の態様を識別するように少なくとも１つの粉末汚染信号を処理する、
ことを含むことを特徴とする、固体自由形状物体を製造する方法。
【請求項２１】
１つまたは複数の識別される態様が、ガス組成、汚染物質組成、汚染のピークの大きさ、および汚染の累積の大きさから成る群から選択されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
積層室内の粉末汚染を示す少なくとも１つのガスが、水素、窒素、炭素質ガス、およびこれらの組み合わせから成る群から選択されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
積層室内の粉末汚染を検出すると、少なくとも１つの粉末床付加製造装置によって目標とされた積層位置の空間座標を記録することをさらに含み、記録される空間座標が、汚染の可能性のある位置に対応することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
積層プロセスの間に、汚染の可能性のある位置と、粉末汚染の１つまたは複数の態様とに基づいて、物体の修理可能性を評価することをさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法、
【請求項２５】
修理不可能性のリアルタイムの評価に応答して、完了前に積層プロセスを終了することをさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに記述される内容は、一般的に付加製造の分野に関する。より具体的には、主題は、付加製造の環境における汚染の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
付加製造は、複数の薄いシートの材料を層毎に構成することで仕上げ部品が作られるという事実によって特徴付けられる、製造方法の範疇を指す。付加製造は、作業台に液体または粉末材料を適用し、その後、焼結、硬化、溶融、および／または切断のうちの何らかの組み合わせて行って層を作ることを伴う。所望の仕上げられた構成要素または物品を作るために、このプロセスを最高数千回繰り返す。
【０００３】
種々の形の付加製造が知られている。例には、ステレオリソグラフィー（硬化した感光液体の層から物体を付加製造する）、電子ビーム溶融（粉末を供給原料として用い、電子ビームを用いて粉末を選択的に溶融する）、レーザー付加製造（粉末を供給原料として用い、レーザーを用いて粉末を選択的に溶融する）、および、レーザー物体製造（薄い固体シート材料を作業台に置き、不必要な部分をレーザーで切断除去する）が含まれる。
【０００４】
付加製造プロセスは、典型的には、製品を劣化または汚染から保護するために管理された環境が必要である。不活性またはそうでなければ非反応性のガス流雰囲気が典型である。それにもかかわらず、原材料が汚染され、積層構成要素に欠陥を生じさせ得る。しかし、現在の機械とプロセスの限界により、原材料の汚染の種類と程度は、積層プロセスが完了するまで知られることがない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
付加製造システムは、積層室と、積層室内に配置された粉末床付加製造装置と、粉末汚染検出システムと、を備える。粉末汚染検出システムは、積層室内の雰囲気と連通する。
【０００６】
付加製造システムは、少なくとも１つの積層室内に配置された複数の粉末床付加製造装置を備える。複数のサンプルポートが、少なくとも１つの積層室に接続される。各サンプルポートは別々に、複数の粉末床付加製造装置の各々に隣接する保護雰囲気と連通する。粉末汚染検出システムが、複数のサンプルポートと連通する。
【０００７】
固体自由形状物体を製造する方法であって、方法は、積層室内に配置された第１の粉末床付加製造装置を作動させることを含む。第１の組の副生成物が、第１の粉末床付加製造装置の作動から生成される。第１の組の副生成物のうちの少なくとも１つが、粉末床汚染検出システムに伝達される。粉末床汚染検出システムが、第１の粉末床付加製造装置の作動中に、第１の粉末床付加製造装置内で使用される粉末の汚染を検出するために作動される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】付加製造装置を概略的に示す図。
【図２】図１の付加製造装置用の、実施例の作業室およびガス分析器を示す図。
【図３】複数の装置および汚染検出システムを備えた実施例の付加製造システムを示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
付加製造システムは、積層室と、粉末床堆積装置と、堆積装置の種類に合わせて作られることができる広帯域スペクトルガス分析器またはセンサーとを備える。
【００１０】
図１は、積層室１２を備えた実施例の付加製造システム１０の実施例を図示したものである。積層室１２は付加製造により固体自由形状物体を製造することができる１つまたは複数の装置を含んでいる。これらの装置の非限定的な実施例は、直接レーザー焼結（ＤＬＳ）製造、直接レーザー溶融（ＤＬＭ）製造、選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）製造、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）製造、レーザー加工ネットシェイピング（ＬＥＮＳ）製造、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）製造、直接金属堆積（ＤＭＤ）製造、および他の当業技術内で知られた方法により、物体を製造する装置を含んでいる。適切な装置の非限定的な実施例の１つを図２により詳細に示す。
【００１１】
図示の実施例では、主制御装置１４は、１つまたは複数の個別の制御装置と協同および／または管理できる。製造制御装置１６は、製造室１２内で付加製造装置の全自動、半自動、または手動の制御を行うことができる。
【００１２】
付加製造システム１０は、積層室１２と連通する汚染検出システム１８を含むこともできる。汚染検出システム１８は、汚染検出器１９と、分析器／制御装置２０とを含んでいる。汚染分析器／制御装置２０は、単独の制御装置であり得、あるいは、分析器／制御装置２０の１つまたは複数の機能が、主制御装置１４および／または製造制御装置１６に組み込まれ得る。代替として、分析器／制御装置２０の１つまたは複数の機能は、積層室１２内の環境を管理するために使用される環境制御装置（図示せず）に組み込まれ得る。ある実施例では、保護不活性分圧雰囲気または真空雰囲気が、構造健全性、寸法の正確さ、および表面の仕上げを有する、欠陥のない固体自由形状物体を製造するために積層室１２内に必要とされ得る。
【００１３】
汚染検出システム１８は、作動し、そしてリアルタイムで関連する汚染情報を効率的に提供することができる。例えば、汚染検出器１９は、積層プロセスの間、定期的にガス２２のサンプルを受け取ることができる。これらのガスは、積層室１２内に配置された１つまたは複数の粉末床積層装置２４の作動中に生成される副生成物を含むことができる。通常、正圧の排気ガス２２または他の積層プロセス副生成物は、積層室１２から排出される。検出器１９はガス２２をサンプリングし、対応する信号を分析器／制御装置２０に伝達する。ある実施例では、検出器１９は、積層室１２内の粉末汚染を示す複数のガスのうちの少なくとも１つのガスを検出できる、少なくとも１つの質量スペクトルガス検出器を備える。分析器／制御装置２０は、１つまたは複数の検出器１９によって生成された１つまたは複数の結果としての粉末汚染信号を受け取る。分析器／制御装置２０は次いで、粉末汚染を示すガスを含むガス２２の成分構成要素を識別するために結果の粉末汚染信号を評価する。
【００１４】
分析器／制御装置２０はまた、識別した粉末汚染の１つまたは複数の態様を反映するデータを分析して編集することができる。これらは、例えば、ガス組成、汚染物質組成、汚染のピークの大きさ、および汚染の累積の大きさを含むことができる。分析器／制御装置２０からの関連する汚染物質データは、主制御装置１４および／または製造制御装置１６と共有されることができる。制御装置１４および／または１６からの堆積位置データと組み合わせて、汚染物質データは、仕上げ物品の期待される品質を、積層プロセスの間にリアルタイムで効果的に評価するのに用いることができる。従っていくつかの場合には、データは評価され、品質の決定を、積層プロセスが完全に終了する前に行うことができる。このことは、構成要素が積層室１２から取り外されるまで検出されない修理不可能な欠陥を備えた固体自由形状物体を積層することにより生じる処理時間の浪費と余分のスクラップとを減らす。
【００１５】
図２は、積層室１２内に配置され、汚染検出システム１８と連通する粉末床積層装置２４の詳細な実施例を示している。非限定的で例示的な実施例は、積層室１２内に収容されたＳＬＳ装置２４を含み、粉末貯蔵室２５、積層プラットフォーム２６、エネルギービーム装置２８および排気３０を備える。ＳＬＳ装置２４の作動中、原材料粉末３２はピストン３４により上向きに供給され、積層面３６の上にローラーまたはリコーターブレード３８により広げられる。粉末３２が積層面３６に上に広げられた後、エネルギービーム生成器２６が、始動されてレーザーまたは電子ビーム４０を方向づける。ビーム４０は、鏡に限定されないが、鏡４１などの多数の異なる装置で操作され、粉末３２の選択された領域を焼結する。焼結された粉末は、固体物体４４の単一の積層された層４２を形成し、これは、ＳＴＬメモリーファイルの中に貯蔵された物体４４のコンピューターモデルに基づいて、下のプラットフォーム（または先行する積層された層）に付着する。ローラーまたはリコーター３８は、開始位置に戻り、ピストン３４は前進して、粉末の別の層を露出させ、積層プラットフォーム２６は一層の厚み分下降し、プロセスは、固体自由形状物体４４が完成するまで、各連続する積層面３６について繰り返す。ＳＬＳ装置２４は、固体自由形状製造装置の単なる１つの実施例に過ぎず、本発明を当業技術内で既知のいかなる１つの装置にも限定することを意味しない。
【００１６】
リアルタイムで粉末汚染に対する試験を行うために、付加製造システム１０はまた、積層室（例えば積層室１２）に接続されたサンプルポート５０を含んでいる。サンプルポート５０は、排気ポートまたは排気ラインに、または雰囲気制御システム（図示せず）に接続されることができる。積層室１２は次いで、電磁弁５２などにより選択的に汚染検出システム１８と連通するようにされることができる。１つまたは複数の汚染検出器１９は次いで、上に述べたように、信号を汚染分析器／制御装置２０に提供する。汚染分析器／制御装置２０は、広帯域スペクトル、ソフトウェアベースの残留ガス分析器とすることができ、積層室１２内の粉末汚染を示す特定の信号を識別し、解析できるようにカスタマイズされることができる。粉末汚染を示す例示的な化合物は、炭素質ガス、窒素、水素、およびこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。代替としていくつかの適切な商業的に利用可能なガス分析器パッケイジが、東シラキュース、ニューヨーク、米国のＩｎｆｉｃｏｎ，Ｉｎｃ．、リヴォニア、ミシガン、米国のＨｉｄｅｎ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ，Ｉｎｃ．などの販売者から入手可能である。これらと他の商業的に利用可能なソフトウェアモジュールも、関連するデータの測定、記録、および報告に適用することができる。
【００１７】
サンプルポート５０が室１２と汚染検出システム１８との間の連通を提供するので、局部的な粉末汚染をその場で検出することができる。現在の粉末床製造システムは、積層プロセスの間には粉末汚染に対する試験を行うことはできない。いくつかのシステムはその室への大気中の酸素の侵入を検出するための一般的な酸素センサーを含んでいるが、酸素センサーは自由形状物体に欠陥を起こす理由になり得る粉末汚染を示す他のガスを検出できない。バルク粉末を供給室またはプラットフォームに配置する前にその粉末を試験することは、悪いサンプリング技術の説明にはならないし、バルクサンプリング時と粉末堆積時の間に起こる粉末汚染を識別する方法は全くない。ある場合には、犠牲試験棒を自由形状物体と同じ積層板上に積層し、次いで汚染の徴候を試験することができる。しかし試験棒は、汚染を検出できる前に積層プロセスを完了することを必要とする。酸素センサーも試験棒も積層時に局在的な粉末汚染の量、種類、および位置を決めることはできない。
【００１８】
製造制御装置１６は、粉末床付加製造装置２４を作動させるように適合され、汚染物質制御装置／分析器２０は、汚染検出システム１８を作動させるように適合され、製造制御装置１６および汚染物質制御装置／分析器２０は協同して、物体が積層されつつある間に、物体内の粉末汚染の位置および程度を識別する。このことは積層プロセスを通じて、物体の修理可能性を評価することを可能にする。このことは、粉末３２を付加製造装置（例えば粉末床積層装置２４の粉末貯蔵室２５）の中に供給する前に実施される既存のバルク粉末品質制御に加えて行うことができる。
【００１９】
汚染を示す１つまたは複数のガスが検出されると、物体４４の欠陥の大まかなまたは正確な位置は、検出のタイミングを、エネルギービームの最新の１つまたは複数の位置と積層プラットフォームの段とに関連付けることにより、決定されることができる。粉末汚染の重大性は、汚染物質制御装置／分析器２０に送られる関連する信号の継続時間および／またはピークレベルによっても決定できる。
【００２０】
一実施例では、汚染が検出される場合、エネルギービームのＸＹ位置データは、製造制御装置１４および／または主制御装置１６から決定できる。Ｚ位置データは、積層プラットフォーム２６の相対的な高さから決定できる。汚染物質分析器／制御装置２０からのデータは、後の解析のために物体４４の可能性のある欠陥の詳細を記録および／または伝達するように位置座標データと結合される。
【００２１】
制御装置１４、１６、２０のいずれも、累積およびピーク汚染データを記録し、解析し、これらのデータをさまざまな閾値と比較するように、構成されることもできる。さまざまなガスが汚染と原材料のさまざまな組み合わせを示すことができ、各可能性のある汚染物質が仕上げ物体４４にさまざまな影響を与え得るので、制御装置１４、１６、２０はさまざまに検出したガスを処理するように構成されることもできる。
【００２２】
可能性のある汚染位置と、粉末汚染の１つまたは複数の態様とに関する情報は、単独でまたは全体として修理可能性を評価するために、結合される。評価はさまざまな方法で行うことができる。一実施例では、全体の決定は、汚染の種類および程度によって、部品が（ａ）使用可能となるか、（ｂ）修理可能となるか、または（ｃ）修理不可能となるかどうかについてなされる。それに加えて、または代替として、評価は、数値スケール（例えば１〜１０または１〜１００）を用いて行うことができ、この数値スケールの特定の範囲が、部品品質および／または修理可能性についての種々のリアルタイム評価に対応する。修理が不可能であるとの評価に応答して、完了前に積層プロセスを終了することができる。積層プロセスが完了する前に、修理が不可能であるとの決定ができる場合は、これにより、処理時間、努力が節約され、スクラップが減少する。
【００２３】
各可能性のある汚染物質に対し、付加製造システム１０による対応する応答を引き起こすことになる複数の瞬間的なピークおよび／または累積閾値が存在し得る。例えば、水素などの第１の汚染物質は最小量で検出され得る。積層プロセスの間の第１の瞬間的な汚染物質閾値の違反は小さな局部的な領域の汚染を示し得る。この汚染の散発的な発生は、システムにとっては些細なことと見なされ得、応答はより大きな汚染が検出されるまで延期され得る。第１の汚染物質は、最大の継続時間より短い間、定期的に第２のより高い瞬間的な閾値を超え得る。ある場合には、物体は、汚染検出システム１８によってさらなる並の欠陥が見出されなければ、損傷されているが修理可能と見なされ得。ある実施例では、積層プロセスは、もし適用可能であれば、適切な修理プロセスを行うために中断され得る。修理プロセスは、可能性のある汚染領域を燃焼し去るか、そうでなければ除去するような仕方で、作動エネルギービーム２６または別の減じる装置（図示せず）を含むことができる。次いで、積層プロセスを、標準的な積層を再開する前に、修理された領域で繰り返すことができる。代替として、１つまたは複数の汚染位置を、後の検査、評価および局部的な修理のために（例えば、汚染座標および他の詳細をデータファイルに保存することによって）マップ化することができる。
【００２４】
ある実施例では、システム１８で検出された汚染のリアルタイムの結果は、積層プロセスの間に、累積レベルを超えることになり、あるいはピーク閾値レベル、継続時間、またはこれらの組み合わせを超えることになる。このような場合には、物体は、修理不可能と見なされ得、次いで制御装置１４、１６、２０のいずれかが積層プロセスを終了させることができる。試験棒の使用と異なり、この構成によって、粉末汚染を受けた積層プロセスは、完成まで進む前に断念されることができ、従って、処理努力、時間、材料、およびスクラップが節約される。
【００２５】
図３はパイロットまたは製造環境に合わせるのに適した実施例の付加製造システム１１０を示す。積層室１１２は、複数の粉末床積層装置１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｃ、１２４Ｄを含み、各々は、図１、図２に関連して記載したように、付加製造により固体自由形状物体を製造できる。図３の実施例では、主制御装置１１４は、１つまたは複数の製造制御装置１１６と連通および／または制御することができ、製造制御装置１１６の各々は、積層室１１２内の付加製造装置１２４Ａ〜１２４Ｄの全自動、半自動、または手動の制御を行うことができる。
【００２６】
付加製造システム１１０は、１つまたは複数の汚染検出システム１１８Ａ、１１８Ｂを含むこともできる。図１、図２と同様に、各汚染検出システム１１８Ａ、１１８Ｂは、汚染検出器１１９および分析器／制御装置１２０を含むことができ、これらが主制御装置１１４および／または製造制御装置１１６Ａ、１１６Ｂと協同して、１つまたは複数の粉末床積層装置１２４Ａ〜１２４Ｄの作動中、汚染を検出する。
【００２７】
図３に示すように、４つの粉末床積層装置１２４Ａ〜１２４Ｄが存在する。汚染分析器／制御装置１２０のそれぞれは、単独の制御装置であり得、あるいは、主制御装置１１４に組み込まれ得る。代替として、分析器／制御装置１２０は、積層室１１２内の環境を管理するために使用される環境制御装置（図示せず）に組み込まれ得る。
【００２８】
汚染検出器１１９Ａ、１１９Ｂは、雰囲気ガスと、各粉末床積層装置１２４Ａ〜１２４Ｄの作動からの副生成物とを受け取ることができる。検出器１１９Ａ、１１９Ｂは直列または並列に配置され、選択的に、サンプリングされた排気ガス１２２Ａ〜１２２Ｄを受け取り、各々は次いで、対応するデータ信号をそれぞれ分析器／制御装置１２０Ａ、１２０Ｂに伝達する。説明を簡単にするために、各々のサンプルポート１５０Ａ〜１５０Ｄは直接汚染検出器１１９Ａ、１１９Ｂに導かれるように示され、一方対応する排気ライン、サンプルポート弁、および他の補助的な構成要素は省略されている。
【００２９】
図１、図２と同様に、汚染検出器１１９Ａ、１１９Ｂからの信号は、一方または両方の分析器／制御装置１２０Ａ、１２０Ｂで評価されることができる。分析器／制御装置１２０Ａ、１２０Ｂで収集されまたは生成されたデータは、見出された汚染物質ガスの種類および濃度を含むことができる。汚染物質データは次いで、主制御装置１１４および／または製造制御装置１１６に、汚染が１つまたは複数のシステム１１８Ａ、１１８Ｂによって検出された時の積層位置に対応する位置データと一緒に伝達されることができる。汚染物質データは、汚染を経験した各粉末床積層装置１２４Ａ〜１２４Ｄについての位置座標と結合することができる。制御装置１１４および／または１１６からの堆積位置データと組み合わせて、汚染物質データは、仕上げ部品の期待される品質の決定を行うために用いることができる。いくつかの場合には、決定は各積層プロセスが完全に完了する前に行われる。
【００３０】
図３では、粉末床積層装置１２４Ａ〜１２４Ｄが１つの積層室１１２内に示され、さらに各汚染検出システム１１８Ａ、１１８Ｂが離れた位置に示されている。代替の実施例では、粉末床積層装置は個別の積層室内に配置されることができ、または設計の必要に応じて、各積層室１１２内に４つとは異なる数の粉末床積層装置を配置することができる。２つだけの汚染検出システム１１８Ａ、１１８Ｂが示されているが、他を加えてもまたは必要に応じて減らしても良い。
【００３１】
可能な実施例の考察
以下は、本発明の可能な実施例の非排他的な説明である。
【００３２】
付加製造システムは、積層室と、積層室内に配置された粉末床付加製造装置と、粉末汚染検出システムと、を備える。粉末汚染検出システムは、積層室内の雰囲気と連通する。
【００３３】
前の段落のシステムは、追加的および／または代替的に、以下の特徴、構成および／または追加構成要素のうちのいずれか１つまたは複数を任意で含むことができる。
【００３４】
積層室が、真空下に維持される、前述の付加製造システムのさらなる実施例。
【００３５】
積層室が、不活性な分圧雰囲気で維持される、前述の付加製造システムのうちのいずれかのさらなる実施例。
【００３６】
粉末汚染検出システムが、積層室内の粉末汚染を示す複数のガスのうちの少なくとも１つを検出することができる少なくとも１つの質量スペクトルガス検出器を備える、前述の付加製造システムのうちのいずれかのさらなる実施例。
【００３７】
少なくとも１つの質量スペクトルガス検出器が、積層室内の粉末汚染を示す少なくとも１つのガスを検出するのに応答して、少なくとも１つの結果としての粉末汚染信号を生成する、前述の付加製造システムのうちのいずれかのさらなる実施例。
【００３８】
粉末汚染検出システムが、積層室内の粉末汚染の１つまたは複数の態様を識別するために、少なくとも１つの粉末汚染信号を処理するように適合された広帯域スペクトルガス分析器ソフトウェアを含む分析器／制御装置モジュールをさらに備える、前述の付加製造システムのうちのいずれかのさらなる実施例。
【００３９】
１つまたは複数の識別される態様が、ガス組成、汚染物質組成、汚染のピークの大きさ、および汚染の累積の大きさから成る群から選択される、前述の付加製造システムのうちのいずれかのさらなる実施例。
【００４０】
積層プロセスの間に粉末床付加製造装置を作動させるように適合された製造制御装置をさらに備え、粉末汚染検出システムによって粉末汚染が検出されると、製造制御装置が、粉末床付加製造装置によって目標とされた積層位置の空間座標を提供するように適合され、空間座標が、可能性のある汚染位置に対応する、前述の付加製造システムのうちのいずれかのさらなる実施例。
【００４１】
可能性のある汚染位置と、粉末汚染の１つまたは複数の態様とが、積層プロセスの間に積層室内で形成される物体の修理可能性を評価するようにリアルタイムで結合される、前述の付加製造システムのうちのいずれかのさらなる実施例。
【００４２】
積層室内の粉末汚染を示す少なくとも１つのガスが、水素、窒素、炭素質ガス、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、前述の付加製造システムのうちのいずれかのさらなる実施例。
【００４３】
粉末床付加製造装置が、直接レーザー焼結装置、直接レーザー溶融装置、選択的レーザー焼結装置、選択的レーザー溶融装置、レーザー加工ネットシェイピング装置、電子ビーム溶融装置、および直接金属堆積装置から成る群から選択される、前述の付加製造システムのうちのいずれかのさらなる実施例。
【００４４】
付加製造システムは、少なくとも１つの積層室内に配置された複数の粉末床付加製造装置を備える。複数のサンプルポートが、少なくとも１つの積層室に接続される。各サンプルポートは別々に、複数の粉末床付加製造装置の各々に隣接する保護雰囲気と連通する。粉末汚染検出システムが、複数のサンプルポートと連通する。
【００４５】
前の段落のシステムは、追加的および／または代替的に、以下の特徴、構成および／または追加構成要素のうちのいずれか１つまたは複数を任意で含むことができる。
【００４６】
積層プロセスの間に複数の粉末床付加製造装置のうちの少なくとも１つを作動させるように適合された製造制御装置をさらに備え、製造制御装置が、少なくとも１つの粉末床付加製造装置によって目標とされた積層位置の空間座標を提供するように適合される、前述の付加製造システムのさらなる実施例。
【００４７】
粉末汚染検出システムが、少なくとも１つのサンプルポートと選択的に連通する第１の質量スペクトルガス検出器を備え、第１の質量スペクトルガス検出器が、複数の粉末床付加製造装置のうちの少なくとも１つの中の粉末汚染を示す複数のガスのうちの少なくとも１つを検出することができ、分析器／制御装置モジュールが、広帯域スペクトルガス分析器ソフトウェアを含む、前述の付加製造システムのうちのいずれかのさらなる実施例。
【００４８】
分析器／制御装置モジュールが、少なくとも１つの粉末床付加製造装置の中の粉末汚染を示す少なくとも１つのガスを検出するのに応答して、第１の質量スペクトルガス検出器から少なくとも１つの粉末汚染信号を受け取るように適合される、前述の付加製造システムのうちのいずれかのさらなる実施例。
【００４９】
分析器／制御装置モジュールが、粉末汚染の１つまたは複数の態様を識別するために、少なくとも１つの粉末汚染信号を処理するように適合され、１つまたは複数の態様が、ガス組成、汚染物質組成、汚染のピークの大きさ、および汚染の累積の大きさから成る群から選択される、前述の付加製造システムのうちのいずれかのさらなる実施例。
【００５０】
可能性のある汚染位置と、粉末汚染の１つまたは複数の態様とが、積層プロセスの間に物体の修理可能性を評価するように結合される、前述の付加製造システムのうちのいずれかのさらなる実施例。
【００５１】
積層室内の粉末汚染を示す少なくとも１つのガスが、水素、窒素、炭素質ガス、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、前述の付加製造システムのうちのいずれかのさらなる実施例。
【００５２】
粉末汚染検出システムが、少なくとも１つのサンプルポートと選択的に連通する第２の質量スペクトルガス検出器であって、複数の粉末床付加製造装置のうちの少なくとも１つの中の粉末汚染を示す複数のガスのうちの少なくとも１つを検出することができる第２の質量スペクトルガス検出器を備える、前述の付加製造システムのうちのいずれかのさらなる実施例。
【００５３】
固体自由形状物体を製造する方法であって、方法は、積層室内に配置された第１の粉末床付加製造装置を作動させることを含む。第１の組の副生成物が、第１の粉末床付加製造装置の作動から生成される。第１の組の副生成物のうちの少なくとも１つが、粉末床汚染検出システムに伝達される。粉末床汚染検出システムが、第１の粉末床付加製造装置の作動中に、第１の粉末床付加製造装置内で使用される粉末の汚染を検出するために作動される。
【００５４】
前の段落の方法は、追加的および／または代替的に、以下の特徴、ステップ、構成および／または追加構成要素のうちのいずれか１つまたは複数を任意で含むことができる。
【００５５】
粉末床汚染検出システムを作動させるステップが、積層室内の粉末汚染を示す少なくとも１つのガスを検出し、少なくとも１つのガスを検出するのに応答して少なくとも１つの結果としての粉末汚染信号を生成し、積層室内の粉末汚染の１つまたは複数の態様を識別するように少なくとも１つの粉末汚染信号を処理する、ことを含む、前述の方法のさらなる実施例。
【００５６】
１つまたは複数の識別される態様が、ガス組成、汚染物質組成、汚染のピークの大きさ、および汚染の累積の大きさから成る群から選択される、前述の方法のうちのいずれかのさらなる実施例。
【００５７】
積層室内の粉末汚染を示す少なくとも１つのガスが、水素、窒素、炭素質ガス、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、前述の方法のうちのいずれかのさらなる実施例。
【００５８】
積層室内の粉末汚染を検出すると、少なくとも１つの粉末床付加製造装置によって目標とされた積層位置の空間座標を記録することをさらに含み、記録される空間座標が、可能性のある汚染位置に対応する、前述の方法のうちのいずれかのさらなる実施例。
【００５９】
積層プロセスの間に、可能性のある汚染位置と、粉末汚染の１つまたは複数の態様とに基づいて、物体の修理可能性を評価することをさらに含む、前述の方法のうちのいずれかのさらなる実施例。
【００６０】
修理不可能性のリアルタイムの評価に応答して、完了前に積層プロセスを終了することをさらに含む、前述の方法のうちのいずれかのさらなる実施例。
【００６１】
好適な実施例を参照して本発明を説明したが、本発明の精神と範囲とから逸脱することなく、形状的また詳細な変更を行うことができるということを、当業者は認識する。
【図１】
0006450745.tif 000002
【図２】
0006450745.tif 000003
【図３】
0006450745.tif 000004