(57)【要約】  付加製造装置は、プラットフォーム、該プラットフォーム上に供給材料の複数の連続層を供給するように構成されたディスペンサ、第１の光線及び第２の光線を生成するように構成された少なくとも１つの光源、ポリゴンミラースキャナ、アクチュエータ、及びガルバノミラースキャナを備えている。ポリゴンミラースキャナは、第１の光線を受信し、該第１の光線をプラットフォームの方へと反射するように構成される。第１のポリゴンミラーの回転により、光線は、プラットフォーム上の供給材料の層上を経路に沿って第１の方向に移動する。アクチュエータは、経路が、第１の方向に対してゼロ以外の角度で第２の方向に沿って移動するように構成される。ガルバノミラースキャナシステムは、第２の光線を受信し、該第２の光線をプラットフォームの方へと反射するように構成される。【選択図】図１
2021523293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
付加製造装置であって、
プラットフォーム；
該プラットフォーム上に供給材料の複数の連続層を供給するように構成されたディスペンサ；
第１の光線及び第２の光線を生成するように構成された少なくとも１つの光源；
第１の光線を受信し、該第１の光線をプラットフォームの方へと反射するように構成されたポリゴンミラースキャナであって、第１のポリゴンミラーの回転により、光線をプラットフォーム上の供給材料の層上を経路に沿って第１の方向に移動させる、ポリゴンミラースキャナ；
経路を第１の方向に対してゼロ以外の角度で第２の方向に沿って移動させるためのアクチュエータ；及び
第２の光線を受信し、該第２の光線をプラットフォームの方へと反射するように構成されたガルバノミラースキャナシステム
を備えている、付加製造装置。
【請求項２】
アクチュエータが、第２の方向に沿ってポリゴンミラースキャナを移動させるように構成された線形アクチュエータを備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ポリゴンミラースキャナが、第２の方向に平行な軸を中心に回転するように構成される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
回転可能なミラーを備えており、アクチュエータが、第１の方向に平行な軸を中心にミラーを回転させるように構成された回転アクチュエータを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
ポリゴンミラースキャナが、プラットフォームの上面に垂直な軸を中心に回転するように構成される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
ポリゴンミラースキャナのポリゴンミラーのファセットが、ポリゴンミラーの回転軸に対して斜めになっている、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
ポリゴンミラースキャナのポリゴンミラーのファセットが、ポリゴンミラーの回転軸に対して平行である、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
ポリゴンミラースキャナ及びガルバノミラースキャナシステムが、両方が同時にプラットフォームの一部の途切れない視野を有するように配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
ポリゴンミラースキャナ及びガルバノミラースキャナシステムが、両方が同時に、プラットフォームの実質的にビルド領域の途切れない視野を有するように配置される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
ポリゴンミラースキャナのスキャンフィールドが、ガルバノミラースキャナシステムのスキャンフィールド内に収まる、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
ガルバノミラースキャナシステムがポリゴンミラースキャナの下に配置され、第１の光線が反射せずにガルバノミラースキャナシステムの上からプラテンまで進行する、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
ガルバノミラースキャナシステムがポリゴンミラースキャナの上に配置され、第１の光線がポリゴンミラースキャナとプラテンとの間で反射される、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
光源及びポリゴンミラースキャナに、第１の光線によって、供給材料の温度を第１の温度から供給材料が融合する第３の温度（ＴＦ）未満の第２の温度へと上昇させるのに十分な熱を印加させるように構成されたコントローラを備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
コントローラが、光源及びガルバノミラースキャナシステムに、第２の光線に供給材料に十分な熱を印加させるように構成され、一方、供給材料の温度が第３の温度を上回ってさらに上昇するように、供給材料の温度が第１の光線によって上昇されている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
光源及びガルバノミラースキャナシステムに、第２の光線に供給材料に十分な熱を印加させて、供給材料の温度を供給材料が融合する温度（ＴＦ）を上回ってさらに上昇させるように構成されたコントローラを備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
コントローラが、光源及びポリゴンミラースキャナに、供給材料が融合された後に第１の光線に供給材料に熱を印加させて、供給材料の冷却の速度を制御させるように構成される、請求項１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１８年５月９日出願の米国仮特許出願第６２／６６９，３２９号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本開示は、３Ｄ印刷としても知られる付加製造のためのエネルギー供給システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
固体自由形状製作又は３Ｄ印刷としても知られる付加製造（ＡＭ）とは、原材料（例えば、粉末、液体、懸濁液、又は溶融固体）を連続的に分配して二次元の層を構築する製造プロセスを指す。対照的に、従来の機械加工技術には、ストック材料（例えば、木片、プラスチック、複合材、又は金属）から物体を削り出す削除プロセスが含まれる。
【０００４】
付加製造には、さまざまな付加プロセスを使用することができる。例えば、選択的レーザ溶融法（ＳＬＭ）又は直接金属レーザ焼結法（ＤＭＬＳ）、選択的レーザ焼結法（ＳＬＳ）、又は熱溶解積層法（ＦＤＭ）などの幾つかの方法は、材料を溶融又は軟化させて層を生成するが、一方、例えばステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）などのさまざまな技法を使用して液体材料を硬化させる方法もある。これらのプロセスでは、完成した物体を生成するための層形成方法や、プロセスでの使用に相容性のある材料が異なりうる。
【０００５】
付加製造の幾つかの形式では、粉末がプラットフォーム上に配置され、レーザビームが粉末上にパターンをトレースして、粉末を融合し、形状を形成する。形状が形成されると、プラットフォームが下降し、新しい粉末の層が追加される。部品が完全に形成されるまで、このプロセスが繰り返される。
【発明の概要】
【０００６】
一態様では、付加製造装置は、プラットフォーム、該プラットフォーム上に供給材料の複数の連続層を供給するように構成されたディスペンサ、第１の光線及び第２の光線を生成するように構成された少なくとも１つの光源、ポリゴンミラースキャナ、アクチュエータ、及びガルバノミラースキャナを備えている。ポリゴンミラースキャナは、第１の光線を受信し、該第１の光線をプラットフォームの方へと反射するように構成される。第１のポリゴンミラーの回転により、光線は、プラットフォーム上の供給材料の層上を経路に沿って第１の方向に移動する。アクチュエータは、経路が、第１の方向に対してゼロ以外の角度で第２の方向に沿って移動するように構成される。ガルバノミラースキャナシステムは、第２の光線を受信し、該第２の光線をプラットフォームの方へと反射するように構成される。
【０００７】
実装形態は、次の特徴の１つ以上を含みうる。
【０００８】
アクチュエータは、第２の方向に沿ってポリゴンミラースキャナを移動させるように構成された線形アクチュエータを含みうる。ポリゴンミラースキャナは、第２の方向に平行な軸を中心に回転するように構成されうる。アクチュエータは、第１の方向に平行な軸を中心にミラーを回転させるように構成された回転アクチュエータを含みうる。ポリゴンミラースキャナは、プラットフォームの上面に垂直な軸を中心に回転するように構成されうる。ポリゴンミラースキャナのポリゴンミラーのファセットは、ポリゴンミラーの回転軸に対して平行又は斜めになりうる。
【０００９】
ポリゴンミラースキャナ及びガルバノミラースキャナシステムは、両方が同時に、プラットフォームの一部の途切れない視野、例えばプラットフォームの実質的にすべてのビルド領域の途切れない視野を有するように配置される。ポリゴンミラースキャナのスキャンフィールドは、ガルバノミラースキャナシステムのスキャンフィールド内に収まりうる。ガルバノミラースキャナシステムは、ポリゴンミラースキャナの下に配置することができ、第１の光線は、反射せずにガルバノミラースキャナシステムの上からプラテンまで進行することができる。ガルバノミラースキャナシステムは、ポリゴンミラースキャナの上に配置することができ、第１の光線は、ポリゴンミラースキャナとプラテンとの間で反射されうる。
【００１０】
１つ以上の光源は、第１の光線及び第２の光線のための別個の光源を含みうる。１つ以上の光源は、第１の光線及び第２の光線を生成するための共通の光源及びビームスプリッタを含みうる。
【００１１】
コントローラは、光源及びポリゴンミラースキャナに、第１の光線によって、供給材料の温度を第１の温度から供給材料が融合する第３の温度（ＴＦ）未満の第２の温度へと上昇させるのに十分な熱を印加させるように構成されうる。コントローラは、光源及びガルバノミラースキャナシステムに、第２の光線が供給材料に十分な熱を印加させるように構成されうるが、一方、供給材料の温度は、該供給材料の温度を第３の温度を上回ってさらに上昇させるように、第１の光線によって上昇させられている。
【００１２】
コントローラは、光源及びガルバノミラースキャナシステムに、第２の光線に供給材料に十分な熱を印加させて、供給材料の温度を供給材料が融合する温度（ＴＦ）を上回ってさらに上昇させるように構成されうる。コントローラは、光源及びポリゴンミラースキャナに、供給材料が融合された後に第１の光線によって供給材料に熱を印加させて、供給材料の冷却の速度を制御させるように構成されうる。
【００１３】
本開示で説明される主題の特定の実装形態は、以下の利点のうちの１つ以上を実現するように実装されうる。光線は、粉末又は融合材料の予熱又は熱処理に使用することができる。レーザが粉末を溶融するのに必要とされる電力を低減することができる。熱応力を低減することができ、それにより、部品の品質を向上させることができる。
【００１４】
１つ以上の実装形態の詳細が添付の図面及び明細書に記載される。本主題の他の特徴、態様、及び利点は、本明細書、図面、及び特許請求の範囲から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】例となる付加製造装置の概略的な側面図
【図２Ａ】付加製造装置からの印刷ヘッドの概略的な側面図
【図２Ｂ】付加製造装置からの印刷ヘッドの概略的な上面図
【図３Ａ】例となる付加製造装置の一部の概略的な側面図
【図３Ｂ】ポリゴンミラーの概略的な上面図及び側面図
【図３Ｃ】エネルギー供給システムによってスキャンされた領域の概略的な上面図
【図４】別の例となる付加製造装置の概略的な側面図
【図５】別の例となる付加製造装置の一部の概略的な側面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
さまざまな図面における同様の参照番号及び記号表示は、同様の要素を示している。
【００１７】
多くの付加製造プロセスでは、エネルギーは、付加製造装置によって分配される供給材料の層に選択的に供給されて、供給材料をパターンで融合し、それによって物体の一部を形成する。例えば、光線、例えばレーザビームは、回転するポリゴンスキャナで反射し、供給材料の層を横切る直線経路で光線を駆動させることができる。光源と支持体又は二次ミラーとの間の相対運動を使用して、光線に層のラスタースキャンを実行させることができる。
【００１８】
付加製造装置
図１は、印刷ヘッド１０２及び造形プラットフォーム１０４（例えば造形ステージ）を備えた、例となる付加製造（ＡＭ）装置１００の概略的な側面図を示している。印刷ヘッド１０２は、プラットフォーム１０４の上面１０５に１つ以上の粉末１０６の層を分配する（図２）。粉末の層を繰り返し分配及び融合することにより、装置１００は、プラットフォーム上に部品を形成することができる。
【００１９】
印刷ヘッド１０２及び造形プラットフォーム１０４は両方とも、制御された動作環境を提供する、例えば真空チャンバなどの密閉チャンバ１８６を形成する筐体１８０内に封入することができる。チャンバ１８６は、ガス源に結合された入口１８２と、例えばポンプなどの排気システムに結合された出口１８４とを備えることができる。ガス源は、例えばＡｒなどの不活性ガス、若しくは溶融又は焼結のために粉末が到達する温度において非反応性であるガス、例えばＮ２を提供することができる。これにより、筐体１８０の内部の圧力及び酸素含有量を制御することができる。例えば、酸素ガスは０．０１気圧未満の分圧で維持することができる。
【００２０】
チャンバ１８６は、完全に真空適合性のシステムを構築するコスト及び複雑さを回避するために、大気圧に維持されうる（ただし、酸素は１％未満）。例えばＴｉ粉末粒子を扱う場合など、圧力が１気圧の場合には、酸素含有量は５０ｐｐｍ未満でありうる。例えばスリットバルブなどのバルブ１８８を介してアクセス可能なロードロックチャンバを使用して、チャンバ１８６を外部環境から分離するとともに、例えば製作された物体を伴う造形プラットフォームなどの部品をチャンバから取り出すことができる。例えば、造形プラットフォーム１０４は、例えばレールなどのトラック１８９上を移動可能でありうる。
【００２１】
図１及び図２Ｂを参照すると、印刷ヘッド１０２は、プラットフォーム１０４を横切るように構成される（矢印Ａで示される）。例えば、装置１００は、例えば線形レール又は線形レールの対１１９などの支持体を含むことができ、それに沿って、印刷ヘッドを、線形アクチュエータ及び／又はモータによって移動させることができる。これにより、印刷ヘッド１０２は、第１の水平軸に沿ってプラットフォーム１０４を横切って移動することができる。幾つかの実装形態では、印刷ヘッド１０２は、第１の軸に垂直な第２の水平軸に沿って移動することができる。
【００２２】
印刷ヘッド１０２はまた、垂直軸に沿って移動することもできる。特に、各層が融合した後、印刷ヘッド１０２は、粉末の堆積した層の厚さに等しい量だけ上昇させることができる。これにより、印刷ヘッド上のディスペンサとプラットフォーム１０４上の粉末の上部との間の一定の高さの差を維持することができる。例えばピストン又は線形アクチュエータなどの駆動機構を、印刷ヘッド又は該印刷ヘッドを保持する支持体に接続して、印刷ヘッドの高さを制御することができる。あるいは、印刷ヘッド１０２は、固定された垂直位置に保持することができ、各層が堆積された後にプラットフォーム１０４を下降させることができる。
【００２３】
図２Ａ及び２Ｂを参照すると、印刷ヘッド１０２は、造形プラットフォーム１０４上に粉末１０６を選択的に分配するための少なくとも第１の分配システム１１６を備えている。図２Ａに示される実装形態では、第１の分配システム１１６は、粉末１０６を受けるためのホッパー１３１を備えている。粉末１０６は、例えば、粉末がプラットフォーム１０４上に分配されるかどうかを制御するバルブなどの制御可能な開孔を有するチャネル１３２を通して進行することができる。
【００２４】
任意選択的に、印刷ヘッド１０２は、堆積された粉末の温度を上昇させるためのヒータ１１２を備えていてもよい。熱源１１２は、堆積された粉末を、焼結又は溶融温度を下回る温度に加熱することができる。熱源１１２は、例えば、加熱ランプのアレイでありうる。熱源１１２は、印刷ヘッド１０２の進行方向に対して、第１の分配システム１１６の後方に配置することができる。印刷ヘッド１０２が順方向に移動すると、熱源１１２は、第１の分配システム１１６が以前に位置していた領域を横切って移動する。
【００２５】
任意選択的に、印刷ヘッド１０２はまた、例えばローラ又はブレードなど、第１の分配システム１１６と協働して、分配システム１１６によって分配された粉末を圧縮及び拡散するための第１のスプレッダ１１８を備えることができる。スプレッダ１１８は、層に実質的に均一な厚さをもたらすことができる。場合によっては、第１のスプレッダ１１８は、粉末の層を押圧して粉末を圧縮することができる。
【００２６】
印刷ヘッド１０２はまた、任意選択的に、粉末が分配システム１１６によって分配される前及び／又は後に層の特性を検出するために、第１の感知システム１２０及び／又は第２の感知システム１２２を備えることもできる。
【００２７】
幾つかの実装形態では、印刷ヘッド１０２は、第２の粉末１０８を分配するための第２の分配システム１２４を備えている。第２の分配システム１２４は、存在する場合には、ホッパー１３３及びチャネル１３４とともに同様に構築することができる。第２のスプレッダ１２６は、第２の粉末１０８を拡散及び圧縮するように、第２の分配システム１２４と共に動作させることができる。第２の熱源１３６は、印刷ヘッド１０２の前進方向に対して、第２の分配システム１２４の後方に配置することができる。
【００２８】
第１の粉末粒子１０６は、第２の粉末粒子１０８よりも大きい、例えば２倍以上の平均直径を有しうる。第２の粉末粒子１０８が第１の粉末粒子１０６の層上に分配されると、第２の粉末粒子１０８は第１の粉末粒子１０６の層に浸透して第１の粉末粒子１０６間のボイドを埋める。第１の粉末粒子１０６よりも小さい第２の粉末粒子１０８は、より高い解像度、より高い予備焼結密度、及び／又はより高い圧縮速度を実現することができる。
【００２９】
代替的に又は追加的に、装置１００が２種類の粉末を含む場合、第１の粉末粒子１０６は、第２の粉末粒子とは異なる焼結温度を有しうる。例えば、第１の粉末は第２の粉末よりも低い焼結温度を有しうる。このような実装形態では、エネルギー源を使用して、粉末の層全体を、第１の粒子は融合するが第２の粉末は融合しないような温度に加熱することができる。
【００３０】
複数の種類の粉末が用いられる実装形態では、第１及び第２の分配システム１１６、１２４は、形成される物体の部分の解像度要件に応じて、それぞれ第１及び第２の粉末粒子１０６、１０８を異なる選択された領域に供給することができる。
【００３１】
金属粒子の例には、金属、合金、及び金属間合金が含まれる。金属粒子の材料の例には、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、コバルト、クロム、バナジウム、及び、これらの金属のさまざまな合金又は金属間合金が含まれる。セラミック材料の例には、セリア、アルミナ、シリカ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素などの金属酸化物、又はこれらの材料の組合せが含まれる。
【００３２】
２つの異なる種類の粉末を用いる実装形態では、場合に応じて、第１及び第２の粉末粒子１０６、１０８は異なる材料で形成されてよく、また、他の場合には、第１及び第２の粉末粒子１０６、１０８は同じ材料組成を有する。装置１００が金属の物体を形成するように動作し、２種類の粉末を分配する例では、第１及び第２の粉末粒子１０６、１０８は、金属合金又は金属間材料を形成するように組み合わされた組成を有しうる。
【００３３】
金属及びセラミックの付加製造の処理条件は、プラスチック用の処理条件とは著しく異なる。例えば、概して、金属及びセラミックは著しく高い処理温度を必要とする。したがって、プラスチックのための３Ｄ印刷技法は、金属又はセラミックの処理には適用できない可能性があり、機器も同等ではない可能性がある。しかしながら、本明細書に記載される幾つかの技法は、ポリマー粉末、例えば、ナイロン、ＡＢＳ、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、及びポリスチレンなどに適用可能であろう。
【００３４】
図１に戻ると、装置１００はまた、造形プラットフォーム１０４上の粉末の層にエネルギーを選択的に加えるための第１のエネルギー供給システム１４０も含む。第１のエネルギー供給システム１４０は、プラットフォーム１０４上での粉末の層の融合、粉末の層の予熱、及び／又は粉末の層の熱処理のために使用することができる。
【００３５】
第１のエネルギー供給システム１４０は、光線１４２を生成することができ、また、プラットフォーム１０４上の粉末の最上層の方へと光線１４２を向け直すリフレクタアセンブリを備えている。エネルギー供給システム１４０の例となる実装形態は、本開示の後半でより詳細に説明される。リフレクタアセンブリは、例えば線形経路など、最上層の経路１５８（図３Ｃを参照）に沿って光線１４２を掃引することができる。各掃引は、方向Ｂに沿った粉末層上の線形経路でありうる。方向Ｂは、ディスペンサ１０２の進行方向Ａに垂直であってよく（例えば、図１に示されているページの内外）、又はディスペンサ１０２の進行方向Ａに平行であってもよい。
【００３６】
光線１４２が経路に沿って掃引すると、粉末１０６の層の選択された領域にエネルギーを供給し、該選択された領域の材料を融合して、所望のパターンに従って物体を形成するために、例えば光源１４０に光線１４２をオン及びオフにさせることによって、光線１４２を変調することができる。
【００３７】
図３Ａを参照すると、第１のエネルギー供給システム１４０は、光線１４２、例えばレーザビームを生成するための光源１４４、例えばレーザを含む。光源は、例えば４００〜４５０ｎｍの青色発光ダイオードなどの発光ダイオード、例えば５００〜５４０ｎｍの第２の高調波レーザなどのレーザ、又は別の適切な光源でありうる。
【００３８】
ポリゴンビームスキャナ１４６は、光線１４２をプラットフォーム１０４の方へと反射するためのビームの経路に配置される。ポリゴンビームスキャナ１４６は、例えば、正多角形の形態などの複数の反射ファセット１４８を含む。ポリゴンビームスキャナ１４６は、回転アクチュエータ１５２によって軸１５０を中心に回転可能でありうる。ファセット１４８は、回転軸１５０に平行であってもよく、あるいは、（例えば、図３Ａに示されるように）回転軸１５０に対して斜めになっていてもよい。ポリゴンビームスキャナ１４６の回転により、プラットフォーム１０４上の経路１５８（図３Ｃを参照）に沿って光線１４２を掃引させるように、各ファセット１４８が移動する。回転軸１５０は、経路に沿った光線の進行方向Ｂに垂直でありうる。
【００３９】
少なくともポリゴンビームスキャナ１４６は、プラットフォーム１０４を横切る光線の進行方向Ｂの方向に対して非ゼロの角度、例えば垂直の方向Ｃに沿って移動可能である。したがって、ポリゴンビームスキャナ１４６が移動すると、光線１４２によってスキャンされた領域もプラットフォーム１０４及び粉末の層を横切って移動する。例えば、図１を参照すると、ポリゴンビームスキャナ１４６は、経路１５８がプラットフォームの一方の端部の近くにある第１の位置から開始し、経路１５８がプラットフォームの反対側の端部の近くにある第２の位置（薄い線で示されている）に移動することができる。
【００４０】
例えば、図１に示されるように、装置１００は、例えば線形レール又は線形レールの対１１９などの支持体を含むことができ、それに沿って、ポリゴンビームスキャナ１４６を、線形アクチュエータ及び／又はモータによって移動させることができる。ポリゴンビームスキャナ１４６及びプラットフォーム１０４の相対運動と併せて、光線１４２による経路に沿った一連の掃引は、最上層１１６を横切る光線１４２のラスタースキャンを生成することができる。方向Ｃは回転軸１５０に平行でありうる。
【００４１】
ポリゴンビームスキャナ１４６は、支持体１４９に沿って移動可能な筐体１５４によって保持することができる。光源１４４は、筐体１５４によって保持され、それに付随して移動させることができる。あるいは、光源１４４は静止させることもでき、光は可撓性光ファイバによってポリゴンビームスキャナに送達されうる。可撓性光ファイバの一端は、移動可能であり、ポリゴンビームスキャナ１４６に対して固定位置で固定されるであろう。
【００４２】
任意選択的に、光線１４２は、１つ以上の集束レンズ１５６を通過しうる。集束レンズ１５６は、ポリゴンビームスキャナ１４６の手前及び／又は後方に配置することができる。
【００４３】
図１に戻ると、幾つかの実装形態では、装置１００はまた、造形プラットフォーム１０４上の粉末の層にエネルギーを選択的に加えるための第２のエネルギー供給システム１６０も含む。第２のエネルギー供給システム１６０は、第２の光線１６２を生成することができ、また、プラットフォーム１０４上の粉末の最上層の方へと第２の光線１６２を向け直す第２のリフレクタアセンブリを備えていてもよい。
【００４４】
図３Ａを参照すると、第２のエネルギー供給システム１６０は、第２の光線１６２を生成するための第２の光源１６４、例えば第２のレーザ１６４を備えることができる。第２の光源は、比較的高出力、例えば１〜１０ｋＷでありうる。第２の光線１６２は、２つの垂直軸に沿った光線１６２の動きを提供することができる一対のガルバノミラースキャナ１６６によって、プラットフォーム１０４上のビルド領域を横切って走査することができる。走査レンズ１６７を使用して、第２の光線１６２の焦点を合わせ、方向づけることができる。
【００４５】
図１及び３Ｃを参照すると、例えば、ガルバノミラースキャナ１６６によってアドレス指定可能な領域などの第２のエネルギー供給システム１６０のスキャンフィールド１６８は、プラットフォーム１０４上の実質的にすべてのビルド領域に及びうる。あるいは、一対のガルバノミラースキャナ１６６によってアドレス指定可能な領域は、ビルド領域の一部であってよく、第１のエネルギー供給システム１４０及び第２のエネルギー供給システム１６０のアセンブリ全体が、プラットフォーム１０４を横切ってフィールドスキャンフィールドをシフトさせるように移動可能である。一対のガルバノミラースキャナ１６６によって、光線１６２は、任意の経路で粉末の層を横断することができ、例えば、第１のエネルギー供給システム１４０とは異なり、光線は、ライナ経路又はラスタースキャンに沿って移動するように拘束されない。
【００４６】
幾つかの実装形態では、印刷ヘッド１０２、第１の粉末供給システム１４０、及び第２のエネルギーシステム１６０は、それらのすべてが一緒に上下に移動可能になるように、同じ垂直アクチュエータに機械的に結合される。これにより、ディスペンサ、第１の光源、及び第２の光源は、層ごとに、粉末の最上層から一定の距離を維持することができる
【００４７】
ポリゴンミラースキャナ１４６は、第２のエネルギー供給システム１６０の上に垂直に配置することができる。これにより、第２のエネルギー供給システム１６０は、スキャンフィールド１６８の遮るもののない視野を可能にする。
【００４８】
幾つかの実装形態では、第１のエネルギー供給システム１４０は予熱又は熱処理に用いられるのに対し、第２のエネルギー供給システム１６０は粉末の融合に用いられる。予熱の場合、第１の光線１４２は、粉末の温度を、初期温度から、高温だが粉末が溶融又は融合する温度よりも低い温度まで上昇させる。次に、第２の光線１６２は、粉末の層を走査し、粉末の温度を、粉末が溶融又は融合するのに十分な温度まで選択的に上昇させる。熱処理の場合には、第１の光線１４２は、材料の冷却速度を制御するようにエネルギーを供給する。
【００４９】
図４〜５を参照すると、装置１００は、図１〜３Ｃを参照して説明した装置と同様であるが、第２のエネルギー供給システムは、ポリゴンミラースキャナを移動させるのではなく、プラットフォーム１０４を横切って経路１６８を走査するように光線１４２を偏向させるためのガルバノミラー１７０を備えている。この実装形態では、回転軸１５０は、例えば、プラットフォーム１０４の上面に垂直など、垂直でありうる。ガルバノミラースキャナ１７０のミラー１７２は、アクチュエータ１７４によって駆動されて、プラットフォーム１０４の上面に平行かつ経路１６８に平行な軸の周りを回転することができる。したがって、方向Ｃに沿った経路１６８の位置は、ミラー１７２の角度によって制御可能である。
【００５０】
コントローラ１２８は、印刷ヘッド１０２と、そのサブシステム、例えば分配システム１１６及び熱源１１２、第１のエネルギー供給システム１４０、並びに第２のエネルギー供給システム１６０などの動作を含めて、装置１００の動作を制御する。コントローラ１２８はまた、例えば装置のユーザインターフェース上のユーザ入力からの信号、又は装置１００のセンサからの感知信号を受信することもできる。コントローラ１２８は、分配システム１１６を動作させて粉末１０６を分配することができ、第１のエネルギー供給システム１４０及び第２のエネルギー供給システム１６０を動作させて、粉末１０６を加熱及び融合させて、成形される対象となるワークピース１０を形成することができる。
【００５１】
コントローラ１２８は、ＣＡＤデータを受信及び／又は生成するコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）システムを含むことができる。ＣＡＤデータは、形成される対象を示し、また、本明細書に説明されるように、付加製造プロセス中に形成される構造の特性を決定するために使用することができる。ＣＡＤデータに基づいて、コントローラ１２８は、例えば、粉末１０６を分配するため、粉末１０６を融合するため、装置１００のさまざまなシステムを移動させるため、並びに、システム、粉末、及び／又ワークピース１０の特性を感知するために、コントローラ１２８によって動作可能な各システムに使用可能な命令を生成することができる。幾つかの実装形態では、コントローラ１２８は、異なる領域に第１及び第２の粉末粒子１０６、１０８を選択的に供給するように、第１及び第２の分配システム１１６、１２４を制御することができる。
【００５２】
コントローラ１２８は、例えば、装置のさまざまな構成要素を移動させる駆動機構に制御信号を送信することができる。幾つかの実装形態では、駆動機構は、ディスペンサ、ローラ、支持プレート、エネルギー源、熱源、感知システム、センサ、ディスペンサアセンブリ、ディスペンサ、及び装置１００の他の構成要素を含む、これらの異なるシステムの進行及び／又は回転を生じさせることができる。各駆動機構は、装置の構成要素の移動を可能にするために、１つ以上のアクチュエータ、リンケージ、及び他の機械的又は電気機械的部品を含みうる。
【００５３】
特定の動作又はアクションを実行するようにコントローラを構成するということは、該コントローラが、動作中にシステムに動作又はアクションを実行させる、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、又はそれらの組合せを有していることを意味する。特定の動作又はアクションを実行するように１つ以上のコンピュータプログラムを構成するということは、１つ以上のプログラムが、データ処理装置によって実行されると、装置に動作又はアクションを実行させる命令を含むことを意味する。
【００５４】
結論
コントローラ及び本明細書に記載されるシステムの一部である他の計算装置は、デジタル電子回路、若しくはコンピュータソフトウェア、ファームウェア、又はハードウェアに実装することができる。例えば、コントローラは、例えば非一時的な機械可読記憶媒体などのコンピュータプログラム製品内に保存されたコンピュータプログラムを実行する、プロセッサを含むことができる。このようなコンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、又はコードとしても知られる）は、コンパイル又は翻訳された言語を含む、任意の形式のプログラミング言語で記述することができ、また、独立型プログラムとして、若しくはモジュール、構成要素、サブルーチン、又は計算環境での使用に適している他のユニットとしてなど、任意の形式で展開することができる。
【００５５】
本文書には多くの特定の実装形態の詳細が含まれているが、これらは、発明の範囲における制限又は特許請求されうるものの制限として解釈されるべきではなく、特定の発明の特定の実施形態に固有の特徴の説明として解釈されるべきである。別個の実施形態の文脈で本文書に記載されているある特定の特徴はまた、単一の実施形態で組み合わせて実施することもできる。逆に、単一の実施形態の文脈で説明されるさまざまな特徴もまた、複数の実施形態で別々に、又は任意の適切なサブコンビネーションで実施することができる。さらには、特徴はある特定の組合せで作用するものとして上記で説明され、最初はそのように主張されていても、場合によっては、特許請求された組合せに由来する１つ以上の特徴を、その組合せから切り切り出すことができ、特許請求される組合せは、サブコンビネーション又はサブコンビネーションの変形を対象とする場合もある。
【００５６】
幾つかの実装形態について説明してきた。それでもなお、さまざまな修正がなされうるものと理解されよう。例えば：
・粉末の分配に他の技術を使用することができる。例えば、粉末は、キャリア流体、例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、エタノール、又はＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などの急速に蒸発する液体で分配するか、圧電印刷ヘッドから吐出することができよう。あるいは、粉末は、造形プラットフォームに隣接する粉末リザーバからブレードによって押し出すことができよう。
・一部の粉末については、レーザビームの代わりに電子ビームを使用して粉末を融合することができよう。よって、第２のエネルギー供給システムは、光源と一対のガルバノミラースキャナではなく、電子ビーム源と電子ビームスキャナを備えていてもよい。
・構成要素のためのさまざまな支持体は、両端（例えば、図２Ｂに示されるプラットフォーム１０４の両側）で支持されたガントリー又はカンチレバーアセンブリ（例えば、プラットフォーム１０４の片側だけで支持される）として実装することができる。
【００５７】
したがって、他の実装形態も特許請求の範囲内にある。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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