(57)【要約】  付加製造装置は、プラットフォームと、供給材料の複数の連続層をプラットフォーム上に供給するように構成された分注器と、第１の光ビーム及び第２の光ビームを生成する光源アセンブリと、第１の光ビームと第２の光ビームとを結合して共通光ビームにするように構成されたビーム結合器と、供給材料の最外層上の走査経路に沿ってエネルギーを供給するように、共通光ビームをプラットフォームに向けるように構成されたミラースキャナとを含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラットフォームと、
供給材料の複数の連続層を前記プラットフォーム上に供給するように構成された分注器と、
第１の光ビームと第２の光ビームとを生成する光源アセンブリと、
前記第１の光ビームと前記第２の光ビームとを結合して共通光ビームにするように構成されたビーム結合器と、
供給材料の最外層上の走査経路に沿ってエネルギーを供給するように前記共通光ビームを前記プラットフォームに向けるように構成されたミラースキャナと、
を備える、付加製造装置。
【請求項２】
前記光源アセンブリは、
前記ビーム結合器に向けられる前記第１の光ビームを生成するように構成された第１の光源と、
前記ビーム結合器に向けられる前記第２の光ビームを生成するように構成された第２の光源と、
を含む、請求項１に記載の付加製造装置。
【請求項３】
前記光源アセンブリは、
第３の光ビームを生成するように構成された光源と、
前記第３の光ビームを前記第１の光ビームと前記第２の光ビームとに分割するように構成されたビームスプリッタと、
前記第１の光ビームが前記ビーム結合器によって前記第２の光ビームと結合される前に、前記第２の光ビームに対する前記第１の光ビームの特性を修正するように構成された一又は複数の光学構成要素と、
を含む、請求項１に記載の付加製造装置。
【請求項４】
前記光源アセンブリは、前記第２の光ビームが前記第１の光ビームより大きいビームサイズを有するように構成される、請求項１に記載の付加製造装置。
【請求項５】
前記光源アセンブリ及びビーム結合器は、前記第２の光ビームが前記第１の光ビームを完全に取り囲むように構成される、請求項４に記載の付加製造装置。
【請求項６】
前記第１の光ビームは第１の出力密度を備え、前記第２の光ビームは前記第１の出力密度とは異なる第２の出力密度を備える、請求項５に記載の付加製造装置。
【請求項７】
前記光源アセンブリ及びビーム結合器は、前記第１の光ビームの中心が前記第２の光ビームの中心からオフセットされるように構成される、請求項４に記載の付加製造装置。
【請求項８】
前記ビーム結合器は、前記第１の光ビームと前記第２の光ビームとが前記共通光ビーム内で同軸となるように構成される、請求項１に記載の付加製造装置。
【請求項９】
前記第１の光ビームは、非円形断面を含む、請求項１に記載の付加製造装置。
【請求項１０】
共通光ビームを形成するために、第１の光ビームと第２の光ビームをビーム結合器に向けることと、
前記共通光ビームをミラースキャナに向けることと、
前記ミラースキャナによって、プラットフォーム上の供給材料の上層を横切る走査経路に沿って前記共通光ビームを走査することと、
を含む、付加製造方法。
【請求項１１】
前記供給材料を前記第２の光ビームによって予加熱及び／又は熱処理することと、
前記供給材料を前記第１の光ビームによって融着させることと、
をさらに含む、請求項１０に記載の付加製造方法。
【請求項１２】
前記第１の光ビームの第１の中心と前記第２の光ビームの第２の中心の相対位置を調整すること、
をさらに含む、請求項１０に記載の付加製造方法。
【請求項１３】
プラットフォームと、
材料の複数の連続層を前記プラットフォーム上に供給するように構成された分注器と、
第１の光ビームと第２の光ビームとを生成するように構成された光源アセンブリと、
前記プラットフォーム上の供給材料の最外層に衝突するように前記第１の光ビームを向けるように構成された第１のミラースキャナと、
供給材料の前記最外層に衝突するように前記第２の光ビームを向けるように構成された第２のミラースキャナと、
前記第１の光ビームと前記第２の光ビームが走査経路を横切る際に、供給材料の前記最外層上で、前記第１の光ビームのビームスポットと前記第２の光ビームのビームスポットとが重なり合うように、前記第１のミラースキャナによって、前記第１の光ビームを供給材料の前記最外層上の前記走査経路に沿った方向に向け、前記第２のミラースキャナによって、第２の光ビームを同時に前記走査経路に沿った方向に向けるように構成されたコントローラとを備える、付加製造装置。
【請求項１４】
前記第１の光ビームの第１の出力密度は、前記第２の光ビームの第２の出力密度よりも大きい、請求項１３に記載の付加製造装置。
【請求項１５】
前記第２の光ビームの前記ビームスポットは、前記第１の光ビームの前記ビームスポットよりも大きい、請求項１４に記載の付加製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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】
【０００２】
固体自由形状製造又は３Ｄ印刷としても知られる付加製造（ＡＭ）は、原材料（例：粉末、液体、懸濁液、又は融解固形物）を連続的に分注して二次元の層を形成することから３次元の対象物を作り上げる、製造プロセスを意味する。対照的に、従来の機械加工技術は、対象物がストック材料（例えば、木材、プラスチック、複合材料、又は金属のブロック）から切り出されるサブトラクティブプロセスを含む。
【０００３】
付加製造には、様々な付加プロセスが使用可能である。例えば、選択的レーザ溶融法（ＳＬＭ）や直接金属レーザ焼結法（ＤＭＬＳ）、選択的レーザ焼結法（ＳＬＳ）、熱溶融積層法（ＦＤＭ）といったいくつかの方法では、層を作り出すために材料を溶融又は軟化させるが、一方で、例えば光造形法（ＳＬＡ）といった別の技法を用いて、液体材料を硬化させる方法もある。これらのプロセスは、完成物を作るために層が形成される方法において、また、当該プロセスでの使用に適合する材料において、異なることがある。
【０００４】
付加製造のいくつかの形態では、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のパターンをトレースし、粉末を共に融着させて形状を形成する。形状が形成されると、プラットフォームは降下され、新しい粉末層が付加される。このプロセスは、部品が完全に形成されるまで繰り返される。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書は、重なり合う光ビーム又は重なり合う光ビームスポットを有する付加製造に関する技術について記載している。一態様では、付加製造装置は、プラットフォームと、供給材料の複数の連続層をプラットフォーム上に供給するように構成された分注器と、第１の光ビームと第２の光ビームとを生成する光源アセンブリと、第１の光ビームと第２の光ビームとを結合して共通光ビームにするように構成されたビーム結合器と、供給材料の最外層上の走査経路に沿ってエネルギーを供給するように共通光ビームをプラットフォームに向けるように構成されたミラースキャナとを含む。
【０００６】
実装は、一又は複数の下記の特徴を含みうる。
【０００７】
光源アセンブリは、ビーム結合器に向けられる第１の光ビームを生成するように構成された第１の光源と、ビーム結合器に向けられる第２の光ビームを生成するように構成された第２の光源とを含んでもよい。光源アセンブリは、第３の光ビームを生成するように構成された光源と、第３の光ビームを第１の光ビームと第２の光ビームとに分割するように構成されたビームスプリッタと、第１の光ビームがビーム結合器によって第２の光ビームと結合される前に、第２の光ビームに対する第１の光ビームの特性を修正するように構成された一又は複数の光学構成要素とを含みうる。
【０００８】
光源アセンブリは、第１の光ビームが第２の光ビームよりも大きなビームサイズを有するように構成されてもよい。光源アセンブリ及びビーム結合器は、第１の光ビームが第２の光ビームを完全に取り囲むように構成されてもよい。第１の光ビームは、第１の出力密度を有し、第２の光ビームは、第１の出力密度とは異なる第２の出力密度を有しうる。第１の出力密度は、第２の出力密度よりも低くてもよい。光源アセンブリは、第１の光ビームが、第２の光ビームの第２の半径よりも大きい第１のビーム半径を有するように構成されてもよい。光源アセンブリ及びビーム結合器は、第１の光ビームの中心が第２の光ビームの中心からオフセットされるように構成されてもよい。
【０００９】
ビーム結合器は、第１の光ビームと第２の光ビームとが共通光ビーム内で同軸となるように構成されうる。第１の光ビームは、非円形の断面を有していてもよい。光源アセンブリは、第１の光ビームと第２の光ビームとが異なる波長を含むように構成されうる。
【００１０】
別の態様では、付加製造方法は、共通光ビームを形成するために、第１の光ビーム及び第２の光ビームをビーム結合器に向けることと、共通光ビームをミラースキャナに向けることと、ミラースキャナによってプラットフォーム上の供給材料の上層を横切る走査経路に沿って共通光ビームを走査することとを含む。
【００１１】
実装は、一又は複数の下記の特徴を含みうる。
【００１２】
第１の光ビームは第１の光源によって生成されてよく、第２の光ビームは第２の光源によって生成されてよい。第３の光ビームは光源によって生成されてよく、第３の光ビームは第１の光ビームと第２の光ビームに分割されてよく、第１の光ビームと第２の光ビームとを結合して共通光ビームにする前に、第１の光ビームは修正されてもよい。
【００１３】
供給材料は、第２の光ビームによって融着されてよく、供給材料は、第１の光ビームによって予加熱及び／又は熱処理されてもよい。第１の光ビームの第１の中心と第２の光ビームの第２の中心との相対位置は調整することができる。
【００１４】
別の態様では、付加製造装置は、プラットフォームと、材料の複数の連続層をプラットフォーム上に供給するように構成された分注器と、第１の光ビーム及び第２光ビームを生成するように構成された光源アセンブリと、プラットフォーム上の供給材料の最外層に衝突するように第１の光ビームを向けるように構成された第１のミラースキャナと、供給材料の最外層に衝突するように第２の光ビームを向けるように構成された第２のミラースキャナと、供給材料の最外層上で第１の光ビーム及び第２の光ビームのビームスポットが、第１の光ビームと第２の光ビームが走査経路を横切る際に重なるように、第１のミラースキャナによって、第１の光ビームを供給材料の最外層上の走査経路に沿った方向に向け、第２のミラースキャナによって、第２の光ビームを同時に走査経路に沿った方向に向けるように構成されたコントローラとを含む。
【００１５】
実装は、一又は複数の下記の特徴を含みうる。
【００１６】
第１の光ビームと第２の光ビームは、それぞれ第１の波長及び異なる第２の波長を有しうる。第１の光ビームと第２の光ビームは、それぞれの第１の出力密度及び異なる第２の出力密度を有しうる。第１の出力密度は、第２の出力密度よりも低くてもよい。第１の光ビームのビームスポットは、第２の光ビームのビームスポットを完全に取り囲むことができる。第１の光ビームは、第１の衝突スポットサイズを有してもよく、第２の光ビームは、第１の衝突スポットサイズとは異なる第２の衝突スポットサイズを有してもよい。
【００１７】
本明細書に記載された主題の特定の実施形態は、以下の利点のうちの一又は複数を実現するように実装されうる。結果として得られる３Ｄ印刷部品の材料特性は、製造中の応力及び歪みを低減することによって改善されうる。材料の微細構造は、有利な特性のために改変することができる。予加熱又は後加熱及び粉末溶融のためのプロセスパラメータを調整することにより、レーザパワー利用効率を改善することができる。２つのレーザビームの動作パラメータを調整することによって、溶融プールの幅及び深さを変更して、部品構築効率又は部品の分解能（最小フィーチャサイズ）のいずれかに対処することができる。材料のバルクにはケーキングが発生しないので、材料の無駄を減らすことができる。
【００１８】
本明細書に記載された主題の一又は複数の実施形態の詳細は、添付の図面及び以下の記載で説明される。主題の他の特徴、態様、及び利点は、説明、図面、並びに特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】例示的な付加製造装置の側面図を含む概略図である。
【図１Ｂ】例示的な付加製造装置の上面図を含む概略図である。
【図２】例示的なレーザ組合せ設定の概略図である。
【図３】例示的なレーザ組合せ設定の概略図である。
【図４】例示的なレーザ組合せ設定の概略図である。
【図５Ａ】結合されたレーザスポットの例示的な空間レイアウトの概略図である。
【図５Ｂ】結合されたレーザスポットの例示的な空間レイアウトの概略図である。
【図５Ｃ】結合されたレーザスポットの例示的な空間レイアウトの概略図である。
【図５Ｄ】結合されたレーザスポットの例示的な空間レイアウトの概略図である。
【図６】本開示の態様で利用可能な例示的な方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
様々な図面における類似の参照番号及び名称は、類似した要素を示している。
【００２１】
多くの付加製造プロセスでは、供給材料をパターンどおりに融着するため、エネルギーは付加製造装置によって分注された供給材料の層に選択的に供給され、それによって対象物の一部を形成する。例えば、レーザビームなどの光ビームは、位置が供給材料の層を横切るラスタ又はベクトル走査方式でレーザビームを駆動するように制御される、回転ポリゴンスキャナ又はガルボミラースキャナで反射させることができる。
【００２２】
供給材料を予加熱し、熱処理することは、より高品質の部品を作り出すのに役立ちうる。特に、熱応力を減少させ、供給材料を融着させるために光ビームによって必要とされる粉末を減少させるために、予加熱及び熱処理が必要とされることがある。残念ながら、予加熱及び熱処理は、材料のバルクに適用される場合には、供給材料内に「ケーキング」を引き起こしうる。「ケーキング」では、粉末は、接触点で焼結を受けるが、実質的に多孔質のままであり、大幅な高密度化が発生することはなく、例えば、ケーキ状の稠度（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）になる。対照的に、部品の本体は、「溶融」されなければならない。すなわち、実質的に固体の本体を生成する方法で材料を溶融又は焼結する温度にさらさなければならない。ケーキングされた材料は、一般的には部品の一部ではないが、粉末形態にある供給材料よりもリサイクルが難しい。
【００２３】
本開示は、レーザビームなどの２つの光ビームを単一の光ビームに結合することについて記載している。第１の光ビームは、第２の光ビームよりも出力が低く、出力密度も低い。第１の光ビーム及び第２の光ビームは、共に、供給材料上の同じ点に向けられ、第１及び第２のレーザスポットは互いに重なる。第１の光ビームは、供給材料を予加熱及び／又は熱処理するために使用可能で、第２の光ビームは、材料を融着する。第１及び第２の光ビームは、異なる出力密度、波長、及び／又はスポットサイズを有しうる。限定されているが、融着を引き起こす光ビームに位置合わせされた領域に、予加熱及び熱処理を適用することによって、ケーキングは低減することができ、より多くの供給材料をリサイクルすることができる（或いは、より低コストでリサイクルすることができる）。
【００２４】
図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、付加製造装置１００の一実施例は、プラットフォーム１０２、分注器１０４、エネルギー供給システム１０６、及びコントローラ１０８を含む。対象物を形成する操作中、分注器１０４は、プラットフォーム１０２の上面１１２に供給材料１１０の連続層を分注する。エネルギー供給システム１０６は、光ビーム１１４を放出して、供給材料１１０の層の最上層１１６にエネルギーを供給し、それによって、供給材料１１０を、例えば、所望のパターンで融着させて、対象物を形成する。コントローラ１０８は、供給材料１１０の分注を制御し、供給材料１１０の層へのエネルギーの供給を制御するために、分注器１０４及びエネルギー供給システム１０６を作動させる。連続的に供給される層の各々における供給材料の連続的な供給及び供給材料の融着は、対象物の形成をもたらす。
【００２５】
分注器１０４は、分注器１０４が支持体１２４及び支持体１２４に取り付けられた他の構成要素、例えば、エネルギー供給システム１０６と共に移動するように、支持体１２４に取り付けることができる。
【００２６】
分注器１０４は、プラットフォーム１０２を横切って供給材料リザーバから供給材料を押し出すための平坦なブレード又はパドルを含むことができる。このような実装では、供給材料リザーバは、プラットフォーム１０２に隣接して配置された供給プラットフォームを含みうる。供給材料の一部を構築プラットフォーム１０２のレベルより上方に上げるため、供給プラットフォームは上昇可能で、ブレードは、供給プラットフォームからの供給材料を構築プラットフォーム１０２の上に押圧することができる。
【００２７】
代替的に又は追加的に、分注器は、プラットフォーム１０２の上方に吊り下げられ、粉末が流れる一又は複数の開口又はノズルを有することができる。例えば、粉末は、重力下で流動するか、又は、例えば圧電アクチュエータによって噴出されうる。個々の開口又はノズルの分注の制御は、空気圧バルブ、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）バルブ、ソレノイドバルブ、及び／又は磁気バルブによって提供されうる。粉末を分注するために使用することができる他のシステムは、開口を有するローラと、一又は複数の開口を有するチューブの内側のオーガとを含む。
【００２８】
図１Ｂに示されるように、分注器１０４は、例えばＹ軸に沿って延在することができ、その結果、供給材料は、例えば、Ｙ軸に沿って、例えば、支持体１２４の運動方向に垂直であるＹ軸に沿って、例えば、Ｘ軸に垂直に分注される。したがって、支持体１２４が前進するにつれて、供給材料をプラットフォーム１０２全体にわたって供給することができる。
【００２９】
供給材料１１０は、金属粒子を含みうる。金属粒子の例には、金属、合金、及び金属間化合物合金が含まれる。金属粒子の材料の例には、アルミニウム、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、これらの金属の様々な合金又は金属間化合物合金が含まれる。
【００３０】
供給材料１１０は、セラミック粒子を含みうる。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、又はアルミニウム合金粉末など、これらの材料の組み合わせが含まれる。
【００３１】
供給材料は、液体懸濁液中の乾燥粉末又は粉末、或いは材料のスラリー懸濁液でありうる。例えば、圧電プリントヘッドを使用する分注器の場合、供給材料は、典型的には、液体懸濁液中の粒子である。例えば、分注器は、高蒸気圧キャリアなどのキャリア流体、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）中で粉末を供給し、粉末材料の層を形成することができる。キャリア流体は、層の焼結ステップの前に蒸発しうる。代替的に、乾燥分注機構、例えば、超音波撹拌及び加圧された不活性ガスによって補助されるノズルのアレイが、第１の粒子を分注するために使用されうる。
【００３２】
図１Ａに戻ると、エネルギー供給システム１０６は、光ビーム１１４を放射するための一又は複数の光源１２０を含む。エネルギー供給システム１０６は、最上層１１６に向って光ビーム１１４の方向を変える反射器アセンブリをさらに含むことができる。エネルギー供給システム１０６の例示的な実装は、本開示内で後により詳細に説明される。反射部材は、最上層１１６上の経路、例えば直線経路に沿って光ビーム１１４を掃引することができる。直線経路は、分注器によって、例えばＹ軸に沿って供給される供給材料のラインに平行になりうる。エネルギー供給システム１０６とプラットフォーム１０２の相対運動、或いは別の反射器、例えばガルボ駆動ミラー、ポリゴンスキャナミラー、又は別の配向機構による光ビーム１１４の偏向に関連して、光ビーム１１４による経路に沿った掃引のシーケンスは、最上層１１６を横切る光ビーム１１４のラスタ走査を生成することができる。
【００３３】
光ビーム１１４が経路に沿って掃引すると、光ビーム１１４は、例えば、供給材料１１０の層の選択された領域にエネルギーを供給し、選択された領域内の材料を融着させて、所望のパターンに従って対象物を形成するように、光源１２０に光ビーム１１４をオンオフさせることによって変調される。
【００３４】
いくつかの実装では、光源１２０は、反射器アセンブリに向って光ビーム１１４を放出するように構成されたレーザを含む。反射器アセンブリは、反射器アセンブリの反射面が光ビーム１１４を受け取るように、光源１２０によって放射される光ビーム１１４の経路内に配置される。次いで、反射器アセンブリは、供給材料１１０を融着するために、供給材料１１０の層の最上層１１６にエネルギーを供給するように、プラットフォーム１０２の上面に向けて光ビーム１１４の方向を変更する。例えば、反射器アセンブリの反射面は、光ビーム１１４を反射して、プラットフォーム１０２に向けて光ビーム１１４の方向を変更する。
【００３５】
いくつかの実装では、エネルギー供給システム１０６は、プラットフォーム１０２の上方でエネルギー供給システム１０６を支持する支持体１２２に取り付けられる。場合によっては、支持体１２２（及び支持体１２２に取り付けられたエネルギー供給システム１０６）は、プラットフォーム１０２に対して回転可能である。いくつかの実装では、支持体１２２は、プラットフォーム１０２の上方に配置された別の支持体１２４に取り付けられる。支持体１２４は、反対側の端部（例えば、図１Ｂに示すようにプラットフォーム１０２の両側）に支持されたガントリ、又は（例えば、プラットフォーム１０２の片側のみに支持された）カンチレバーアセンブリになりうる。支持体１２４は、プラットフォーム１０２の上方に、付加製造装置１００のエネルギー供給システム１０６及び分注システム１０４を保持する。
【００３６】
場合によっては、支持体１２２は、支持体１２４に回転可能に取り付けられる。反射器アセンブリは、支持体１２２が、例えば支持体１２４に対して回転されるときに回転され、その結果、最上層１１６上の光ビーム１１４の経路の向きを変える。例えば、エネルギー供給システム１０６は、プラットフォーム１０２から垂直方向に離れて延在する軸、例えば、Ｚ軸に平行な軸、Ｚ軸とＸ軸との間、及び／又はＺ軸とＹ軸との間を中心に回転可能でありうる。このような回転は、Ｘ−Ｙ平面に沿った、すなわち供給材料の最上層１１６を横切る光ビーム１１４の経路の方位方向を変化させることができる。
【００３７】
いくつかの実装では、支持体１２４は、エネルギー供給システム１０６と分注システム１０４とプラットフォーム１０２との間の距離を制御するために、例えばＺ軸に沿って垂直に移動可能である。特に、各層の分注の後、支持体１２４は、堆積した層の厚みの分だけ垂直方向にインクリメントされ、それによって、層から層への一貫した高さを維持することができる。装置１００はさらに、例えば、支持体１２４が取り付けられている水平支持レールを上下させることによって、Ｚ軸に沿って支持体１２４を駆動するように構成されたアクチュエータ１３０（図１Ｂ参照）を含むことができる。
【００３８】
様々な構成要素、例えば、分注器１０４及びエネルギー供給システム１０６は、支持体１２４からユニットとして取り付け又は取り外しができるモジュール式ユニット、プリントヘッド１２６で結合されうる。加えて、いくつかの実装では、支持体１２４は、例えば、製造されるより大きな部品に対応するために、走査領域をモジュール式に増大させるように、複数の同一のプリントヘッドを保持することができる。
【００３９】
各プリントヘッド１２６は、プラットフォーム１０２の上方に配置され、プラットフォーム１０２に対して一又は複数の水平方向に沿って再配置可能である。プリントヘッド１２６に取り付けられた様々なシステムは、プラットフォーム１０２の上方の水平位置がプラットフォーム１０２に対するプリントヘッド１２６の水平位置によって制御されるモジュール式システムとすることができる。例えば、プリントヘッド１２６は、支持体１２４に取り付けることができ、支持体１２４は、プリントヘッド１２６を再位置決めするために移動可能とすることができる。
【００４０】
いくつかの実装では、アクチュエータシステム１２８は、プリントヘッド１２６に取り付けられたシステムに係合された一又は複数のアクチュエータを含む。Ｘ軸に沿った移動のために、場合によっては、アクチュエータ１２８は、Ｘ軸に沿ったプラットフォーム１０２に対して、プリントヘッド１２６及び支持体１２４を全体的に駆動するように構成される。例えば、アクチュエータは、水平支持レール上のギア付き表面に係合する回転可能なギアを含むことができる。代替的に、又は追加的に、装置１００は、プラットフォーム１０２が配置されるコンベヤを含む。コンベヤは、プリントヘッド１２６に対して、Ｘ軸に沿ってプラットフォーム１０２を動かすように駆動される。
【００４１】
アクチュエータ１２８及び／又はコンベヤは、支持体１２４がプラットフォーム１０２に対して前方方向１３３に前進するように、プラットフォーム１０２と支持体１２４との間に相対運動を生じさせる。分注器１０４は、エネルギー供給システム１０６の前方で支持体１２４に沿って配置され、その結果、供給材料１１０は、最初に分注され、次いで、直近に分注された供給材料は、支持体１２４がプラットフォーム１０２に対して前進するにつれて、エネルギー供給システム１０６によって供給されるエネルギーによって硬化されうる。
【００４２】
いくつかの実装では、プリントヘッド１２６及び構成システムは、プラットフォーム１０２の動作幅まで広がらない。この場合、アクチュエータシステム１２８は、プリントヘッド１２６及びプリントヘッド１２６に取り付けられたシステムの各々がＹ軸に沿って移動可能であるように、支持体１２４を横切ってシステムを駆動するように作動可能である。いくつかの実装（図１Ｂに示す）では、プリントヘッド１２６及び構成システムは、プラットフォーム１０２の動作幅まで広がり、Ｙ軸に沿った移動は不要となる。
【００４３】
場合によっては、プラットフォーム１０２は、複数のプラットフォーム１０２ａ、１０２ｂ、及び１０２ｃのうちの１つである。支持体１２４とプラットフォーム１０２ａ〜１０２ｃとの相対運動により、プリントヘッド１２６のシステムをプラットフォーム１０２ａ〜１０２ｃのいずれかの上方に再位置決めすることができ、それにより、供給材料をプラットフォーム１０２ａ、１０２ｂ、及び１０２ｃのそれぞれに分注し、融着させて、複数の対象物を形成することができる。プラットフォーム１０２ａ〜１０２ｃは、前方方向１３３の方向に沿って配置することができる。
【００４４】
いくつかの実装では、付加製造装置１００は、バルクエネルギー供給システム１３４を含む。例えば、供給材料の最上層１１６上の経路に沿ったエネルギー供給システム１０６によるエネルギーの供給とは対照的に、バルクエネルギー供給システム１３４は、エネルギーを最上層１１６の所定の領域に供給する。バルクエネルギー供給システム１３４は、起動されると、供給材料１１０の最上層１１６内の所定の領域にエネルギーを供給する、一又は複数の加熱ランプ（例えば、加熱ランプのアレイ）を含むことができる。
【００４５】
バルクエネルギー供給システム１３４は、例えば、前方方向１３３に対して、エネルギー供給システム１０６の前方又は後方に配置される。バルクエネルギー供給システム１３４は、例えば、供給材料１１０が分注器１０４によって分注された直後にエネルギーを供給するために、エネルギー供給システム１０６の前方に配置することができる。バルクエネルギー供給システム１３４によるエネルギーのこの初期供給は、エネルギー供給システム１０６によるエネルギーの供給前に、供給材料１１０を安定化させて、供給材料１１０を融着させて、対象物を形成することができる。バルクエネルギー供給システムによって供給されるエネルギーは、供給材料の温度を分注時の初期温度を超える高温まで上昇させるのに十分ではあるが、当該高温は、供給材料が溶融又は融着する温度よりも依然として低い。当該高温は、粉末が粘着性になる温度を下回るか、粉末が粘着性になる温度を上回ることがありうるが、粉末がケーキ状になる温度を下回ること、又は粉末がケーキ状になる温度を上回ることがありうる。
【００４６】
代替的に、バルクエネルギー供給システム１３４は、例えば、エネルギー供給システム１０６が供給材料１１０にエネルギーを供給した直後にエネルギーを供給するように、エネルギー供給システム１０６の後ろに配置することができる。バルクエネルギー供給システム１３４によるこの後続のエネルギー供給は、供給材料の冷却温度プロファイルを制御することができ、その結果、硬化の均一性の改善をもたらす。場合によっては、バルクエネルギー供給システム１３４は、複数のバルクエネルギー供給システム１３４ａ、１３４ｂのうちの第１のものであり、バルクエネルギー供給システム１３４ａは、エネルギー供給システム１０６の後方に配置され、バルクエネルギー供給システム１３４ｂは、エネルギー供給システム１０６の前方に配置される。
【００４７】
任意選択で、装置１００は、層１１６の特性、例えば温度、密度、及び材料、並びに分注器１０４によって分注される粉末を検出するため、第１の感知システム１３６ａ及び／又は第２の感知システム１３６ｂを含む。コントローラ１０８は、エネルギー供給システム１０６、分注器１０４、及び存在する場合には、装置１００の任意の他のシステムの操作を調整することができる。場合によっては、コントローラ１０８は、装置のユーザインターフェース上でユーザ入力信号、又は装置１００のセンシングシステム１３６ａ、１３６ｂからのセンシング信号を受信し、これらの信号に基づいてエネルギー供給システム１０６及び分注器１０４を制御することができる。
【００４８】
任意選択で、装置１００は、分注器１０４によって分注された供給材料１１０を圧縮及び／又は広げるために、第１の分注器１０４と協働するスプレッダ１３８、例えばローラ又はブレードも含むことができる。スプレッダ１３８は、実質的に均一な厚みの層を提供することができる。場合によっては、スプレッダ１３８は、供給材料１１０の層を押圧して、供給材料１１０を圧縮することができる。スプレッダ１３８は、支持体１２４によって、例えば、プリントヘッド１２６上に支持されること、或いは、プリントヘッド１２６とは別個に支持されることが可能である。
【００４９】
いくつかの実装では、分注器１０４は、複数の分注器１０４ａ、１０４ｂを含み、供給材料１１０は、複数のタイプの供給材料１１０ａ、１１０ｂを含む。第１の分注器１０４ａは第１の供給材料１１０ａを分注し、第２の分注器１０４ｂは第２の供給材料１１０ｂを分注する。第２の分注器１０４ｂは、存在する場合、第１の供給材料１１０ａの特性とは異なる特性を有する第２の供給材料１１０ｂの供給を可能にする。例えば、第１の供給材料１１０ａ及び第２の供給材料１１０ｂは、材料組成又は平均粒径が異なりうる。
【００５０】
いくつかの実装では、第１の供給材料１１０ａの粒子は、第２の供給材料１１０ｂの粒子よりも、例えば２倍以上大きい平均直径を有することもある。第２の供給材料１１０ｂが第１の供給材料１１０ａの層上に分注されると、第２の供給材料１１０ｂは、第１の供給材料１１０ａの層に浸透して、第１の供給材料１１０ａの粒子間の空隙を充填する。第１の供給材料１１０ａよりも小さい粒径を有する第２の供給材料１１０ｂは、より高い分解能を達成することができる。
【００５１】
場合によっては、スプレッダ１３８は、複数のスプレッダ１３８ａ、１３８ｂを含み、第１のスプレッダ１３８ａは、第１の供給材料１１０ａを広げかつ圧縮するために、第１の分注器１０４ａと共に動作可能であり、第２のスプレッダ１３８ｂは、第２の供給材料１１０ｂを広げかつ圧縮するために、第２の分注器１０４ｂと共に動作可能である。
【００５２】
エネルギー供給システム１０６は、ビームが重なるように、レーザビームなどの２つの光ビームを組み合わせる。第１の光ビームは、供給材料の融着に使用することができ、「溶融ビーム」又は「融着ビーム」であるとみなすことができる。第２の光ビームは、供給材料を予加熱又は熱処理するために使用することができ、「アシストビーム」とみなすことができる。
【００５３】
図２は、光源１２０及び反射器アセンブリに用いることができる例示的な光源アセンブリ２００である。光源アセンブリ２００は、第１のサブ光源２０４ａを備える第１の光ビーム２０２ａと、第２のサブ光源２０４ｂを備える第２の光ビーム２０２ｂとを生成するように構成されている。ビーム結合器２０６は、第１の光ビーム２０２ａと第２の光ビーム２０２ｂとを結合して共通光ビーム２０８にするように構成される。第１のサブ光源２０４ａは、ビーム結合器２０６に向けられた第１の光ビーム２０２ａを生成するように構成されている。第２のサブ光源２０４ｂは、ビーム結合器２０６に向けられた第２の光ビーム２０２ｂを生成するように構成されている。結合された光ビーム２０８内の個々の光ビーム２０２ａ、２０２ｂは平行に伝播する。いくつかの実装では、光ビーム２０２ａ、２０２ｂは同軸である。
【００５４】
ミラースキャナ２１０は、ビーム結合器２０６からプラットフォーム１０２に向けて共通光ビーム２０８を導き、供給材料１１０の最外層上の走査経路に沿ってエネルギーを供給するように構成されている。ミラースキャナ２１０は、ガルボミラースキャナ、ポリゴンミラースキャナ、及び／又は別のビーム配向機構を含むことができる。いくつかの実装では、一又は複数の集束レンズをミラースキャナ２１０に含めることができる。一又は複数の集束レンズは、共通光ビーム２０８のスポットサイズを調整するように構成される。
【００５５】
図示した実装では、光源アセンブリ２００は、第２の光ビーム２０２ｂが第１の光ビーム２０２ａよりも大きいビームサイズを有するように構成される。すなわち、光源アセンブリ２００は、第２の光ビーム２０２ｂが第１の光ビーム２０２ａの第１の半径よりも大きい第２のビーム半径を有するように構成される。第１の光ビーム２０２ａと第２の光ビーム２０２ｂとは少なくとも部分的に重なりあって共通光ビームを提供する。特に、光源アセンブリ２００及びビーム結合器２０６は、第２の光ビーム２０２ｂが第１の光ビーム２０２ａを完全に取り囲むように構成することができる。
【００５６】
第１の光ビーム２０２ａは第１の出力密度を有し、第２の光ビーム２０２ｂは第１の出力密度とは異なる第２の出力密度を有する。いくつかの実装では、第２の出力密度は、第１の出力密度を下回る。いくつかの実装形態では、第１の出力密度は、第２の出力密度を下回る。いくつかの実装では、光源アセンブリ２００は、第１の光ビーム２０２ａ及び第２の光ビーム２０２ｂが互いに異なる波長を含むように構成される。しかしながら、これらの場合のいずれにおいても、第１の光ビーム２０２ａ及び第２の光ビーム２０２ｂが重なり合う領域は、個々の光ビームのいずれよりも大きい結合強度（ｃｏｍｂｉｎｅｄ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を有する。
【００５７】
図３は、光源１２０及び反射器アセンブリに使用できる別の例示的な光源アセンブリ３００である。光源３０２は、最初の「第３の」光ビーム３０４ａを生成するように構成される。ビームスプリッタ３０６ａは、最初の光ビーム３０４ａを「第１の」光ビーム３０４ｂと第４の光ビーム３０４ｃとに分割するように構成されている。第４の光ビーム３０４ｃは、光調整器３０８に向けられる。光調整器３０８は、修正ビーム３０４ｄを生成するため、第２の光ビーム３０４ｂに対して第４の光ビーム３０４ｃの特性を変更するように構成された一又は複数の光学部品を含み、これによって「第２の」光ビームを提供することができる。例えば、光調整器３０８は、第４の光ビームのビームサイズを拡大することができる。修正された「第２の」光ビーム３０４ｄは、例えばビーム結合器３０６ｂによって「第１の」光ビーム３０４ｂと結合される。
【００５８】
光調整器は、一組のレンズ、フィルタ、ビーム整形器、又は他の光学部品を含むことができる。光調整器３０８は、光ビームの波長、出力密度、空間ビームプロファイル又はビーム形状、偏光、又はサイズもしくは直径を変更するように構成することができる。
【００５９】
ビーム結合器３０６ｂは、共通光ビーム３０４ｅをミラースキャナ３１０に向けるように構成されている。ミラースキャナ３１０は、ビーム結合器３０６ｂからプラットフォーム１０２に向けて共通光ビーム３０４ｅを導いて、供給材料１１０の最外層上の走査経路に沿ってエネルギーを供給するように構成されている。ミラースキャナ３１０は、ガルボミラースキャナ、ポリゴンミラースキャナ、及び／又は別のビーム配向機構を含むことができる。いくつかの実装では、一又は複数の集束レンズをミラースキャナ３１０に含めることができる。一又は複数の焦束レンズは、共通光ビーム３０４ｅのスポットサイズを調整するように構成されうる。結合された光ビーム３０４ｅ内の個々の光ビーム３０４ｂ、３０４ｄは平行に伝播する。いくつかの実装では、光ビーム３０４ｂ、３０４ｄは同軸である。
【００６０】
図３は、修正ビーム３０４ｄを、第２の、より広いビームを提供するものとして示しているが、反対の構成を実装可能である。この場合、ビームスプリッタ３０６ａは、最初の光ビーム３０４ａを「第２」の光ビーム３０４ｂと第４の光ビーム３０４ｃとに分割するように構成され、光調整器３０８は、例えば、集束してビーム径を縮小し、「第１」の光ビームを提供するように、第４の光ビームを修正する。
【００６１】
図４は、光源１２０及び反射器アセンブリに使用できる別の例示的な光源アセンブリ４００である。図示した実装では、第１の光源４０２ａは、第１の光ビーム４０４ａを生成するように構成されている。第１のミラースキャナ４０６ａは、プラットフォーム１０２上の供給材料１１０の最外層に衝突するように、第１の光ビーム４０４ａの向きを変えるように構成されている。第２の光源４０２ｂは、第２の光ビーム４０４ｂを生成するように構成されている。第２のミラースキャナ４０６ｂは、同様に、供給材料１１０の最外層に衝突するように、第２の光ビーム４０４ｂの向きを変えるように構成されている。第１のミラースキャナ４０６ａ及び第２のミラースキャナ４０６ｂは、ガルボミラースキャナ、ポリゴンミラースキャナ、及び／又は別のビーム配向機構を含むことができる。いくつかの実装では、一又は複数の集束レンズを、第１のミラースキャナ４０６ａ及び／又は第２のミラースキャナ４０６ｂに含めることができる。一又は複数の集束レンズは、第１の光ビーム４０４ａ、第２の光ビーム４０４ｂ、又はその両方のスポットサイズを調整するように構成することができる。
【００６２】
この実装では、第１の光ビーム４０４ａ及び第２の光ビーム４０４ｂが走査経路を横断するときに、第１の光ビーム４０４ａ及び第２の光ビーム４０４ｂのビームスポットが供給材料１１０の最外層上で重なりあうように、コントローラ１０８は、第１のミラースキャナ４０６ａに供給材料１１０の最外層上の走査経路に沿って第１の光ビーム４０４ａを誘導させ、第２のミラースキャナ４０６ｂに走査経路に沿って第２の光ビーム４０４ｂを同時に誘導させるように構成されている。
【００６３】
いくつかの実装では、第１の光ビーム４０４ａ及び第２の光ビーム４０４ｂは、それぞれ、第１の波長及び異なる第２の波長を有する。いくつかの実装では、第１の光ビーム４０４ａ及び第２の光ビーム４０４ｂは、それぞれ、第１の出力密度及び異なる第２の出力密度を有する。いくつかの例では、第１の出力密度は第２の出力密度を上回る。いくつかの実装では、第２の光ビーム４０４ｂのビームスポットは、第１の光ビーム４０４ａのビームスポットを完全に取り囲んでいる。いくつかの実装では、第１の光ビームは第１の衝突スポットサイズを有し、第２の光ビームは第１の衝突スポットサイズとは異なる第２の衝突スポットサイズを有する。
【００６４】
図５Ａ〜図５Ｄは、衝突面で結合された光スポット５００の空間レイアウトの例である。すなわち、これらは、供給材料の表面で重なり合って結合スポット５００を提供する第１の光スポット５０２ａ及び第２の光スポット５０２ｂの例示的な図である。第１の光スポット５０２ａは第１の光ビームによって生成することができ、第２の光スポット５０２ｂは第２の光ビームによって生成することができる。
【００６５】
例えば、図２〜図３を参照して説明されるように、光ビームは共通ビームを形成するように結合されるため、或いは、例えば、図４を参照して説明されるように、供給材料上の重複領域に衝突するように方向付けられるため、スポットは重なり合うことができる。具体的には、いくつかの実装では、第２の光スポット５０２ｂは、第１の光スポット５０２ａに完全に重なり、それを取り囲む。代替的に、いくつかの実装では、第１の光スポット５０２ａのエッジは、第２の光スポット５０２ｂのエッジに当接するか、又はそれを超えてごくわずかに延在しうる。第２の光スポット５０２ｂは、第１の光スポット５０２ａよりも直径が（或いは、１つのビームが細長くなっている場合には、短軸に沿って）約２〜５０倍大きくなりうる。典型的には、例えば、補助ビームからの第２の光スポット５０２ｂは、例えば、溶融ビームからの第１の光スポット５０２ａの少なくとも２倍のビーム径を有することになる。２つのビームが異なる波長を有する場合には、補助ビームは、溶融ビームと等しいか又はそれより大きいビームサイズを有してもよい。
【００６６】
図５Ａに示すように、ビーム結合器は、第１の光ビームと第２の光ビームとが同軸になるように構成される。このように、第１の光ビームスポット５０２ａと第２の光ビームスポット５０２ｂは同心である。いくつかの実施例では、第１の光ビームスポット５０２ａ及び第２の光ビームスポット５０２ｂの相対的な配向は、結合スポット５００が運動方向５１０に沿って移動するのと実質的に同じままである。
【００６７】
図５Ｂ及び図５Ｃに示される別の実施例では、光源アセンブリ及びビーム結合器は、第１の光ビームスポット５０２ａの第１の中心５０４ａが第２の光ビームスポット５０２ｂの第２の中心５０４ｂからオフセットされるように構成されている。特に、より小さい光スポット５０２ａの中心５０４ａは、結合スポット５００の運動方向５１０に平行な方向に、より大きい光スポット５０２ｂの中心５０４ｂからオフセットされうる。いくつかの実装では、図５Ｂに示すように、より小さい光スポット５０２ａは、結合スポット５００の運動方向５１０と同じ方向にオフセットされる。これは、補助ビームを熱処理に使用する場合に有用である。いくつかの実装では、図５Ｃに示すように、より小さい光スポット５０２ａは、結合スポット５００の運動方向５１０と同じ方向にオフセットされる。これは、補助ビームが予加熱に使用される場合に有用となりうる。
【００６８】
図５Ｄに示されたようないくつかの実装では、第２の光ビームスポット５０２ｂは、非円形断面、例えば楕円形断面を含むことができる。楕円断面の長軸は、結合スポット５００の運動方向５１０に沿って延在することができる。さらに、図５Ｄに示した非円形断面は、図５Ｂ又は図５Ｃに示すオフセットされたより小さいスポット５０２ａと結合することができる。加えて、第１の光ビームスポット５０２ａは、非円形、例えば、楕円形の断面を有することができ、これは、図５Ａに示されるように同軸であっても、図５Ｂ又は図５Ｃに示されるようにオフセットされてもよい。
【００６９】
結合ビームの結果として、より大きなスポット５０２ｂとの関連で、より小さなスポット５０２ａ内にはエネルギー密度の増加がある。図示された実装は、鋭いエッジを有する円を示しているが、各スポットは、ガウス分布のような均一でない出力分布を有しうる。いくつかの実装では、より大きなスポット５０２ｂは、供給粉末１１０を予加熱及び／又は熱処理するために使用することができ、一方、より小さなスポット５０２ａは、供給粉末１１０を融着するために使用することができる。
【００７０】
より大きなスポット５０２ａは、プラットフォームの全領域よりも小さく、例えば、典型的には別個のランプによって加熱される領域よりも小さいので、予加熱及び／又は熱処理は、融着を引き起こすが、依然として限定された光ビームと位置合わせされた領域で行うことができる。その結果、ケーキングを低減することができ、より多くの供給材料をリサイクルすることができる（又は、より低コストでリサイクルすることができる）。
【００７１】
図６は、本開示の態様で使用することができる例示的な方法６００のフロー図である。第１の光ビームと第２の光ビームは、共通光ビームを形成するためにビーム結合器に向けられる（６０２）。いくつかの実装では、第１の光ビームは第１の光源によって生成され、第２の光ビームは第２の光源によって生成される。いくつかの実装では、単一の光ビームは単一の光源によって生成される。このような場合、単一の光ビームは、第１の光ビームと第２の光ビームとに分割される。第１の光ビームは、第１の光ビームと第２の光ビームとを結合して共通光ビームにする前に調整することができる。共通光ビームは、ミラースキャナに向けられる（６０４）。共通光ビームは、ミラースキャナによって、プラットフォーム上の供給材料の最上層を横切る走査経路に沿って走査される（６０６）。ミラースキャナは、ガルボミラースキャナ、ポリゴンミラースキャナ、又は光ビーム配向機構の別の組合せを含むことができる。供給材料は、第２の光ビームで予加熱され、第１の光ビームによって融着され、第２の光ビームによって熱処理される。代替的に、供給材料は第２の光ビームによって予加熱だけが行われ、第１の光ビームによって融着されることも可能である。代替的に、供給材料は第１の光ビームによって融着だけが行われ、第２の光ビームによって熱処理されることも可能である。
【００７２】
いくつかの実装では、第１の光ビームの第１の中心と第２の光ビームの第２の中心との相対位置は調整可能である。例えば、図２に戻って、ステッパモータなどのアクチュエータ２１２をビーム結合器２０６に接続することができる。アクチュエータ２１２は、ビームスプリッタをビームの１つ、例えば、第１のビーム２０２ａ又は第２のビーム２０２ｂに平行に移動させ、これによって、ビーム結合器２０６へのビーム２０２ａ、２０２ｂの衝突の相対位置を調整するように構成可能である。これは、結合ビーム２０８内の第２の光ビームの第２の中心に対して、第１の光ビームの第１の中心を調整する。図３に示した実装に関しては、ビーム結合器３０６ｂに接続され、ビームスプリッタを第２ビーム３０２ｂ又は第４ビーム３０２ｄに平行に移動させるように構成されたアクチュエータ３１２（例えば、ステッパモータ）によって、同様の構成が可能である。
【００７３】
コントローラ及びコンピュータ装置は、本明細書に記載のこれらの操作、並びに他の処理及び操作を実装しうる。上述のように、コントローラ１０８は、装置１００の様々な構成要素に接続された一又は複数の処理デバイスを含むことができる。コントローラ１０８は、操作を調整し、装置１００に、上述した様々な機能操作又は一連のステップを実行させることができる。
【００７４】
本明細書に記載のシステムのコントローラ１０８及び他のコンピュータ装置部分は、デジタル電子回路、又はコンピュータソフトウェア、ファームウェア、又はハードウェア内に実装されうる。例えば、コントローラは、非一過性のマシン可読記憶媒体などのコンピュータプログラム製品内に記憶されたコンピュータプログラムを実行する、プロセッサを含みうる。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ている）は、コンパイラ型言語又はインタープリタ型言語を含む任意の形態のプログラミング言語で書くことができ、また、スタンドアロンプログラムとして、或いはモジュール、コンポーネント、サブルーチン、又は計算環境で使用するのに適した他のユニットとして配置することを含め、任意の形態で展開することができる。
【００７５】
本明細書に記載のシステムのコントローラ１０８及び他のコンピュータ装置部分は、各層に供給材料が堆積するためのパターンを指定する、例えば、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）互換ファイルなどのデータオブジェクトを保存するための非一過性のコンピュータ可読媒体を含みうる。例えば、このデータオブジェクトは、ＳＴＬフォーマットファイル、３Ｄ製造フォーマット（３ＭＦ）ファイル、又は、付加製造ファイルフォーマット（ＡＭＦ）ファイルになりうる。さらに、データオブジェクトは、複数のファイル、或いはｔｉｆｆ、ｊｐｅｇ、又はビットマップ形式で複数のレイヤを有するファイルであってよい。例えば、コントローラは、遠隔コンピュータからデータオブジェクトを受信しうる。コントローラ１０８のプロセッサは、例えば、ファームウェア又はソフトウェアによって制御されるため、コンピュータから受信したデータオブジェクトを解釈し、各層の特定のパターンを融着させる装置１００の構成要素を制御するのに必要な一連の信号を生成することができる。
【００７６】
金属及びセラミックの付加製造の処理条件は、プラスチックのための処理条件とは著しく異なる。例えば、金属とセラミックは概して、かなり高い処理温度を必要とする。プラスチックのための３Ｄ印刷の技法は、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、装置も同等ではない可能性がある。しかしながら、本明細書に記載のいくつかの技法は、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。
【００７７】
本開示は、特定の実装の詳細を多数包含しているが、これらは特許請求されうるものの範囲を限定するものとして解釈すべきではなく、むしろ、特定の実装に特有の特徴の説明として解釈すべきである。個々の実装に関連して本開示に記載された特定の特徴は、単一の実装において組み合わせて実装することも可能である。反対に、単一の実装に関連して記載された様々な特徴は、複数の実装において別々に、或いは任意の適切な組み合わせの一部において実装可能である。さらに、特徴は、特定の組み合わせにおいて作用するものとして上記で説明されてもよく、そのようなものとして特許請求されてもよいが、特許請求される組み合わせの中の一又は複数の特徴は、場合によっては、その組み合わせから除外してもよく、特許請求される組み合わせは、組み合わせの一部又は組み合わせの一部の変形を対象としてもよい。
【００７８】
同様に、図面には操作が特定の順番で示されているが、所望の結果を得るためには、上記操作を示された特定の順序で、又は連続的な順序で実行することが必要である、或いは記載された操作をすべて実行することが必要であると、理解すべきではない。さらに、上述の実装で様々なシステム構成要素が分離されているが、すべての実装でこのような分離が必要であると理解すべきではない。また、記載のプログラム構成要素及びシステムは、一般的に単一の製品に、又は複数の製品にパッケージ化しうることを理解されたい。
【００７９】
このように、主題の特定の実装について説明してきた。他の実装は、下記の特許請求の範囲内にある。
・任意選択で、付加製造システム１００のいくつかの部分、例えば、構築プラットフォーム１０２及び供給材料供給システムは、ハウジングによって封入することができる。ハウジングは、例えば、ハウジング内部のチャンバ内に真空環境、例えば、約１Ｔｏｒｒ以下の圧力を維持することを可能にすることができる。代替的に、チャンバの内部は、粒子を除去するためにフィルタ処理されたガスなど、実質的に純粋なガスであってもよく、又はチャンバを大気に通気することができる。純粋なガスは、アルゴン、窒素、キセノン、及び混合不活性ガスなどの不活性ガスを構成しうる。
・ビーム結合器及びビームスプリッタは、例えば、部分反射ミラー、ダイクロイックミラー、光学ウェッジ、又は光ファイバスプリッタ及び結合器で実現することができる。
・４００〜５００ｎｍのダイオードレーザは、光源、例えば第２の光源２０４ｂに使用することができる。利点は、この波長がＩＲファイバレーザよりも金属においてより良い吸収を有し、ダイオードレーザがより高い出力に到達していることである。
【００８０】
場合によっては、特許請求の範囲に記載された作業は、異なる順序で実行することができ、依然として望ましい結果を達成することができる。さらに、添付の図面に示されたプロセスは、所望の結果を達成するために、必ずしも示される特定の順序、又は連続する順序を必要としない。
【図１Ａ】
2021504581.tif 000003
【図１Ｂ】
2021504581.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2021504581.tif 000009
【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年10月23日(2020.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
供給材料を予加熱し、熱処理することは、より高品質の部品を作り出すのに役立ちうる。特に、熱応力を減少させ、供給材料を融着させるために光ビームによって必要とされる出力を減少させるために、予加熱及び熱処理が必要とされることがある。残念ながら、予加熱及び熱処理は、材料のバルクに適用される場合には、供給材料内に「ケーキング」を引き起こしうる。「ケーキング」では、粉末は、接触点で焼結を受けるが、実質的に多孔質のままであり、大幅な高密度化が発生することはなく、例えば、ケーキ状の稠度（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）になる。対照的に、部品の本体は、「溶融」されなければならない。すなわち、実質的に固体の本体を生成する方法で材料を溶融又は焼結する温度にさらさなければならない。ケーキングされた材料は、一般的には部品の一部ではないが、粉末形態にある供給材料よりもリサイクルが難しい。
【国際調査報告】
2021504581.tif 000013
2021504581.tif 000014