(57)【要約】  付加製造により物体を製造する方法が提供される。本方法は、物体をビルドするためにビルド面を測定するステップと、該ビルド面のどの領域が陥凹しているかを判定するステップと、ビルド面の該陥凹領域のうちの１つにおいて物体のビルドを開始するステップとを含む。初期ビルドは、所定の粉末層をビルド面の１つの陥凹領域に堆積させるステップと、該所定の粉末層を該１つの陥凹領域において融解するステップと、後続粉末層を１つの陥凹領域に堆積させるステップとを含む。これらのステップは、ビルド面がビルド面全体に亘って統一された層に存在するまで反復される。
2021502477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
付加製造により物体を製造する方法であって、
ビルド面のトポグラフィーを測定し、所望の略平坦な表面に対して陥凹している陥凹領域を特定するステップと、
前記ビルド面の前記トポグラフィーの変化を減少させるために、前記陥凹領域を埋めるステップであって、
（ａ）前記ビルド面の前記陥凹領域の上に所定の粉末層を堆積させるステップ、
（ｂ）前記所定の粉末層を、前記ビルド面の１つの前記陥凹領域において融解するステップ、
（ｃ）前記ビルド面の前記陥凹領域の上に、後続粉末層を堆積させるステップ、および、
（ｄ）前記陥凹領域を埋める前記ステップが完了するまで、前記ステップ（ａ）〜（ｃ）を反復するステップ
を含む、前記陥凹領域を埋めるステップと
を含む、方法。
【請求項２】
（ｅ）前記ステップ（ｄ）の後に、前記物体をビルドするステップ
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記物体のＣＡＤファイルに前記測定されたトポグラフィーの逆の３Ｄ表現を付加して、カスタムＣＡＤファイルを生成するステップと、前記カスタムＣＡＤファイルを使用して、前記陥凹領域を埋める前記ステップおよび前記物体をビルドする前記ステップを導くステップとをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
測定する前記ステップは、ライダまたは格納可能なプローブを用いて行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
融解する前記ステップは、照射またはバインダジェッティングを使用して実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
物体をビルドするための付加製造装置であって、
少なくとも粉末ディスペンサ、融解機構、およびリコータを含むビルドユニットと、
ビルド面と、
ビルド面のトポグラフィーを測定し、所望の略平坦な表面に対して陥凹している領域を特定する、測定ユニットと、
を備える、付加製造装置。
【請求項７】
前記融解機構は、バインダジェットまたは照射源である、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記測定ユニットは、ライダまたは格納可能なプローブを含む、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
プログラムが具現化されたコンピュータ可読記憶媒体であって、前記プログラムは、プロセッサにより実行された場合、付加製造により物体を製造する方法を実施し、前記方法は、
ビルド面のトポグラフィーを測定し、所望の略平坦な表面に対して陥凹している陥凹領域を特定するステップと、
前記ビルド面の前記トポグラフィーの変化を減少させるために、前記陥凹領域を埋めるステップであって、
（ａ）前記ビルド面の前記陥凹領域の上に所定の粉末層を堆積させるステップ、
（ｂ）前記所定の粉末層を、前記ビルド面の１つの前記陥凹領域において融解するステップ、
（ｃ）前記ビルド面の前記陥凹領域の上に、後続粉末層を堆積させるステップ、および、
（ｄ）前記陥凹領域を埋める前記ステップが完了するまで、前記ステップ（ａ）〜（ｃ）を反復するステップ
を含む、前記陥凹領域を埋めるステップと
を含む、コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１０】
（ｅ）前記ステップ（ｄ）の後に、前記物体をビルドするステップ
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記物体のＣＡＤファイルに前記測定されたトポグラフィーの逆の３Ｄ表現を付加して、カスタムＣＡＤファイルを生成するステップと、前記カスタムＣＡＤファイルを使用して、前記陥凹領域を埋める前記ステップおよび前記物体をビルドする前記ステップを導くステップとをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
測定する前記ステップは、ライダまたは格納可能なプローブを用いて行われる、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
融解する前記ステップは、照射またはバインダジェッティングを使用して実施される、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、付加製造工程を実施する付加製造（ＡＭ：  ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）装置および付加製造方法に関する。より具体的には、本開示は、航空機エンジンの構成要素などの、ただし、これに限定されない、大きい環状物体または複数のより小さい物体を同時に付加製造する連続工程を可能にする装置および方法に関する。
【０００２】
関連出願の相互参照
その全体が参照により本明細書に組み込まれる、同時出願された下記の関連出願への参照が行われる：
【０００３】
２０１７年１１月８日に出願された、代理人整理番号第０３７２１６．００１２８号を有する、「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ｂｕｉｌｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍａｐｐｉｎｇ（ビルド面マッピングための装置および方法）」という名称の、米国特許出願第［］号。
【背景技術】
【０００４】
除去製造法と対照的に、ＡＭ法は、一般に、ネットシェイプまたはニアネットシェイプ（ＮＮＳ：  ｎｅａｒ  ｎｅｔ  ｓｈａｐｅ）物体を作製する１つまたは複数の材料のビルドアップを含む。「付加製造」は、業界標準用語（ＡＳＴＭ  Ｆ２７９２）であるが、ＡＭは、自由形状製作、３Ｄ印刷、高速プロトタイピング／ツーリング（ｔｏｏｌｉｎｇ）等を含む、多種多様な名前で知られている様々な製造技術およびプロトタイピング技術を包含する。ＡＭ技術は多種多様な材料から複雑な構成要素を製造することができる。一般に、自立型の物体がコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルから製造され得る。特定のタイプのＡＭ法は、エネルギービーム、例えば電子ビームまたはレーザビーム、を方向付ける照射放出方向付けデバイスを使用して、粉末材料を焼結または溶融し、粉末材料の粒子が互いに結合された固体３次元物体を作り出す。様々な材料系、例えば産業用樹脂、熱可塑性エラストマー、金属、およびセラミック、が使用されている。レーザ焼結またはレーザ溶融は、機能的なプロトタイプおよびツールの高速製造のための有名なＡＭ法である。応用には、複雑な被加工物の直接製造、インベストメント鋳造用のパターン、射出成形およびダイカスト用の金型、ならびに砂型鋳造用の型およびコアが含まれる。設計サイクル中の通信およびコンセプトの試験を強化するプロトタイプ物体の製造は、ＡＭ法の他の一般的な用途である。
【０００５】
選択的レーザ焼結、直接レーザ焼結、選択的レーザ溶融、および直接レーザ溶融が、レーザビームを使用して微粉を焼結するかまたは溶融することにより、３次元（３Ｄ）物体を製造することに言及するのに用いられる一般的な業界用語である。例えば、参照により本明細書に援用される米国特許第４，８６３，５３８号および米国特許第５，４６０，７５８号が従来のレーザ焼結技術を記載している。より正確には、焼結は、粉末材料の融点より下の温度で該粉末の粒子を融解すること（凝集すること）を含む一方、溶融は、粉末の粒子を完全に溶融して、固体均質塊を形成することを含む。レーザ焼結またはレーザ溶融に関連する物理過程は、粉末材料への熱伝導、および次いで粉末材料を焼結することまたは溶融することのどちらかを含む。レーザ焼結およびレーザ溶融の工程は広範な粉末材料に適用されることが可能であるが、製造ルートの科学的側面および技術的側面、例えば焼結速度または溶融速度、ならびに層製造工程中の微細構造発達に対する処理パラメータの影響、はよく分かっていない。本製造方法は、複数の熱モード、物質移動および運動量移動、ならびに該工程を非常に複雑にする化学反応を伴う。
【０００６】
図１は、直接金属レーザ焼結（「ＤＭＬＳ：  ｄｉｒｅｃｔ  ｍｅｔａｌ  ｌａｓｅｒ  ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ」）または直接金属レーザ溶融（「ＤＭＬＭ：  ｄｉｒｅｃｔ  ｍｅｔａｌ  ｌａｓｅｒ  ｍｅｌｔｉｎｇ」）のための例示的な従来システム１００の断面図を示す。該装置１００は、例えばレーザビームを生成するレーザまたは電流がそれを流れると電子を放出するフィラメントであり得る、源１２０により生成されるエネルギービーム１３６を使用して、粉末材料（図示せず）を焼結するかまたは溶融することにより、レイヤーバイレイヤーで、物体、例えば部品１２２、をビルドする。エネルギービームにより溶融される粉末は、リザーバ１２６により供給され、方向１３４に移動して粉末を高さ１１８に維持しかつ該粉末高さ１１８より上に延在する過剰な粉末材料を廃棄容器１２８へ除去するリコータアーム１１６を使用して、粉末床１１２の上に均一に広げられる。エネルギービーム１３６は、ガルボスキャナ１３２などの照射放出方向付けデバイスの制御下でビルドされている、物体の断面層を焼結するかまたは溶融する。該ガルボスキャナ１３２は、例えば、複数の可動ミラーまたはスキャンレンズを含み得る。レーザがスキャンされる速度は重要な制御可能な処理パラメータであり、レーザ出力が特定の点にどのくらい長く当てられるかに影響を及ぼす。典型的なレーザスキャン速度は、１秒当たり１０ミリメートルから１００ミリメートル程である。ビルドプラットフォーム１１４は下げられ、別の粉末層が粉末床の上に広げられ、物体がビルドされ、レーザ１２０による粉末の連続的な溶融／焼結が後に続く。粉末層は、通常、例えば、１０ミクロンから１００ミクロンまでである。部品１２２が、溶融／焼結粉末材料から完全にビルドアップされるまで、該工程は反復される。
【０００７】
レーザ１２０は、プロセッサおよびメモリを含むコンピュータシステムにより制御され得る。該コンピュータシステムは、各層ごとにスキャンパターンを決定することができ、レーザ１２０を制御して、該スキャンパターンに従って粉末材料を照射することができる。部品１２２の製造が完了した後、様々な後処理手順が部品１２２に適用され得る。該後処理手順は、例えば吹付けまたは吸引による、過剰な粉末の除去を含む。他の後処理手順が応力解放工程を含む。さらに、熱および化学後処理手順が部品１２２を仕上げるのに使用され得る。
【０００８】
図２は従来の粉末床２０４の図である。粉末床２０４が、例えば、図１に示されているＤＭＬＭ用の従来の装置の粉末床１１２に類似して構成され得ることが、当業者には理解され得る。従来の装置のその他の機械構成要素は示されていないが、図２は、物体２０２が上でビルドされるビルドプラットフォーム２０８を示す。物体２０２がビルドされている時に、粉末層が粉末床２０４の上に広げられ、レーザ１２０（図１参照）による粉末の連続溶融／焼結が後に続く。部品（物体２０２）が溶融／焼結済み粉末材料から完全にビルドアップされるまで、該工程が反復される。
【０００９】
しかし、ビルド工程または成長工程の間、粉末床が、部分収縮に因り、成長中の部品に過剰な圧力を掛けるため、いくつかの粉末床付加製造部品が破砕するかまたは歪む。成長中の部品内にまたは該部品と粉末ボックス壁との間に捕捉されている粉末が、部品に過剰な圧力をかけ、部品の破砕およびゆがみを引き起こす可能性がある。さらに、粉末室の床と成長済み部品との間に捕捉された粉末は、該粉末が冷える際に収縮する、該部品の能力を制限し、それにより部品の破砕およびゆがみがもたらされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第４，８６３，５３８号
【特許文献２】米国特許第５，４６０，７５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、大きい破砕がなく歪みのない部品を成長させ、粉末床内で製造される部品への粉末床荷重を管理する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
下記は、そのような態様に関する基本的な理解をもたらすために、本開示の１つまたは複数の態様の簡易化された要約を示す。本要約は、考えられる態様全ての広範囲の概説ではなく、全態様の主要なまたは重要な要素を確認するものでも、いずれかのまたは全ての態様の範囲を詳述するものでもない。その目的は、１つまたは複数の態様のいくつかのコンセプトを、後述されるより詳細な説明の前置きとして、簡易化した形で示すことである。
【００１３】
本発明の上述のおよび／または他の態様は、付加製造により物体を製造する方法により達成され得る。一態様では、本方法は、ビルド面のトポグラフィーを測定し、所望の略平坦な表面に対する陥凹領域を特定するステップと、ビルド面のトポグラフィーの変化を減少させるために、該陥凹領域を埋めるステップとを含む。陥凹領域を埋める該ステップは、（ａ）ビルド面の陥凹領域の上に所定の粉末層を堆積させるステップと、（ｂ）ビルド面の１つの陥凹領域において所定の粉末層を融解するステップと、（ｃ）ビルド面の陥凹領域の上に後続粉末層を堆積させるステップと、（ｄ）陥凹領域を埋めるステップが完了するまで、ステップ（ａ）〜（ｃ）を反復するステップとを含む。
【００１４】
本発明の上述のおよび／または他の態様が、物体をビルドする付加製造装置により達成され得る。該装置は、少なくとも粉末ディスペンサと、融解機構と、リコータとを含むビルドユニットを含む。また、該装置は、ビルド面と、該ビルド面のトポグラフィーを測定し、所望の略平坦な表面に対する陥凹領域を特定する測定ユニットとを含む。
【００１５】
また、本発明の上述のおよび／または他の態様が、プログラムが具現化されたコンピュータ可読記憶媒体であって、該プログラムは、プロセッサにより実行された場合、付加製造により物体を製造する方法を実施する、コンピュータ可読記憶媒体により達成され得る。一態様では、本方法は、ビルド面のトポグラフィーを測定し、所望の略平坦な表面に対する陥凹領域を特定するステップと、ビルド面のトポグラフィーの変化を減少させるために、該陥凹領域を埋めるステップとを含む。陥凹領域を埋める該ステップは、（ａ）ビルド面の陥凹領域の上に所定の粉末層を堆積させるステップと、（ｂ）ビルド面の１つの陥凹領域において所定の粉末層を融解するステップと、（ｃ）ビルド面の陥凹領域の上に後続粉末層を堆積させるステップと、（ｄ）陥凹領域を埋めるステップが完了するまで、ステップ（ａ）〜（ｃ）を反復するステップとを含む。
【００１６】
他の特徴および態様が、以下の詳細な説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【００１７】
本明細書に組み込まれており、かつ、その一部を構成している添付の図面は、本開示の１つまたは複数の例示的態様を示し、詳細な説明と共に、それらの原理および実施を説明する役に立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】粉末床を使用する、ＤＭＬＭ用の従来の装置の図である。
【図２】従来の粉末床ボックスの図である。
【図３】本発明の一実施形態による大規模付加製造装置の図である。
【図４】本発明の一実施形態によるビルドユニットの側面図である。
【図５】本発明の一実施形態による、粉末を分配しているビルドユニットの側面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるビルドユニットの斜視図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態によるビルド面の図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態によるビルド面の図である。
【図７Ｃ】本発明の一実施形態によるビルド面の図である。
【図８】本発明の一実施形態による初期ビルド工程を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
添付の図面に関連して後述されている詳細な説明は、様々な構造の説明を目的としており、本明細書に記載されているコンセプトが実践され得る構造のみを示すものではない。該詳細な説明は、様々なコンセプトの完全な理解をもたらすことを目的として、具体的詳細を含む。しかし、これらのコンセプトはこれらの具体的詳細なしで実践され得ることが、当業者には明らかであろう。例えば、本発明は、金属の構成要素または物体を付加製造する好適な方法を提供し、これらの構成要素または物体はジェット機エンジンの製造において使用されることが好ましい。詳細には、ジェット機エンジンの大環状構成要素が本発明に基づいて有利に製造され得る。しかし、航空機の他の構成要素および他の非航空機構成要素が、本明細書に記載されている装置および方法を用いて用意されてもよい。
【００２０】
本発明の例示的実施形態が、プラットフォーム、すなわち、所望の開始ビルド面に対する表面トポロジーをマッピングするスキャンデバイスを使用するように構成されている装置、方法、およびシステムを含む。ある態様によれば、システムソフトウェアが提供されてもよく、システムソフトウェアは、スキャン情報を使用して、部品のビルドを開始する初期層に必要な、必要なフットプリントを有するビルド計画を立てるのに必要なビルド基礎および下敷きを構築する。したがって、本発明は、装置と、方法と、従来のビルド支持体またはビルド補償（ｂｕｉｌｄ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）ではなく、マシンソフトウェアまたはマシンシステムに組み込まれる平坦なビルド面を生成するソフトウェアを含むシステムとを提供し得る。該ソフトウェアは、ビルド面の用意のために必要なビルド戦略および順序を自動的に生成しかつ部品または物体のためのマシンビルド順序に追加するように構成され得る。
【００２１】
図３は、本発明の実施形態による大規模付加製造装置３００の図である。図３では、装置３００は、例えばガントリなどの位置決め機構３０１と、照射放出方向付けデバイス３０３を含むビルドユニット３０２と、層流ガス流区域３０７と、ビルドされている物体３０９の真下のビルドプレート（図示せず）とを含む。最大ビルド領域が、従来システムと同様に粉末床による代わりに、位置決め機構３０１により画定されていてもよく、特定のビルド用のビルド領域は、物体と共に動的にビルドアップされ得るビルド覆い３０８に限定されていてもよい。位置決め機構またはガントリ３０１は、ビルドユニット３０２をｘ方向に移動させるｘ横桁３０４を有する。ビルドユニット３０２およびｘ横桁３０４をｚ方向に移動させる２つのｚ横桁３０５Ａおよび３０５Ｂが存在する。ｘ横桁３０４とビルドユニット３０２とは、ビルドユニット３０２をｙ方向に移動させる機構３０６により取り付けられていてもよい。ビルドユニット３０２は、後で図６において詳細に検討されるセンサ３３０を含み得る。該センサ３３０は、図３においてビルドユニット３０２の底部に示されている可能性があるが、装置３００上の様々な他の位置に配置され得る。図３の実施形態は位置決め機構としてガントリを示しているが、本発明はそれに限定されず、例えばデルタロボット、ケーブルロボット、またはロボットアームなどの他の多次元位置決めシステムを利用してもよい。照射放出方向付けデバイス３０３は、第２の位置決めシステム（図示せず）により、ビルドユニット３０２内で独立して移動し得る。
【００２２】
図４は、本発明の実施形態によるビルドユニットの側面図である。図４は、照射放出方向付けデバイス４０１と、ガス流をガス流区域４０４へ供給する加圧出口部分４０３Ａおよび真空入口部分４０３Ｂを備えたガス流デバイス４０３と、リコータ４０５とを含むビルドユニット４００を示す。不活性環境４１９を含有する筐体４１８が、ガス流区域４０４の上方に設けられていてもよい。リコータ４０５は、後方プレート４０７と前方プレート４０８とを有するホッパ４０６を含み得る。また、該リコータ４０５は、少なくとも１つの作動要素４０９と、少なくとも１つのゲートプレート４１０と、リコータブレード（ｒｅｃｏａｔｅｒ  ｂｌａｄｅ）４１１と、アクチュエータ４１２と、リコータアーム４１３とを含み得る。リコータは取付けプレート４２０に取り付けられていてもよい。図４は、取付けプレート４２０の側面に配置されている（後で図６において詳細に検討される）センサ４３０を示すが、該センサ４３０は装置４００上の様々な他の位置に配置され得る。
【００２３】
また、図４は、例えば付加製造またはＭｉｇ／Ｔｉｇ溶接、形成されている物体４１５、および物体４１５を形成するのに使用される、ホッパ４０６内に含有されている粉末４１６によりビルドされ得るビルド覆い４１４を示す。この特定の実施形態では、アクチュエータ４１２が作動要素４０９を作動させて、ゲートプレート４１０を前方プレート４０８から離すことができる。代替的実施形態では、アクチュエータ４１２は例えば空気圧式アクチュエータであってもよく、作動要素４０９は双方向弁であってもよい。さらに別の実施形態では、アクチュエータ４１２は例えばボイスコイルであってもよく、作動要素４０９はばねであってもよい。また、対応するゲートプレートが作動要素により粉末ゲートから離れた時に粉末が流動することを可能にするホッパ間隙４１７が前方プレート４０８と後方プレート４０７との間に設けられていてもよい。粉末４１６、後方プレート４０７、前方プレート４０８、およびゲートプレート４１０は全て同じ材料であってもよい。あるいは、後方プレート４０７、前方プレート４０８、およびゲートプレート４１０は全て同じ材料であってもよく、係る材料は、例えばコバルト−クロムなどの粉末材料と相性が良いものであってもよい。本発明の本例示的実施形態では、ガス流区域４０４内のガス流はｙ方向に流動するが、それに限定されない。リコータブレード４１１はｘ方向に幅を有し得る。θ２がおおよそ０である時の照射放出ビームの方向が本図のｚ方向を定義する。ガス流区域４０４内のガス流は実質的に層流であってもよい。照射放出方向付けデバイス４０１は、第２の位置決めシステム（図示せず）により、独立して移動可能であり得る。この図は閉状態位置にあるゲートプレート４１０を示す。
【００２４】
図５は、本発明の実施形態による、粉末を分配しているビルドユニットの側面図である。図５は、（要素５１０により示されているように）開状態位置にある（図４の）ゲートプレート４１０と、作動要素５０９とを示す。ホッパ内の粉末が、新たな粉末層５２１を作製するために堆積されてもよく、粉末はリコータブレード５１１により全体に亘って平らにされて、実質的に均一な粉末層５２２を作製する。図５は、ホッパの側面に配置されている（後で図６において詳細に検討される）センサ５３０を示すが、該センサ５３０は装置５００上の様々な他の位置に配置され得る。
【００２５】
図６は、本発明の実施形態によるビルドユニット６０２の斜視図である。図６に示されている通り、該ビルドユニット６０２は、上に印刷されるビルド面６０６を追跡することができるセンサ６０４を含み得る。図６に示されているように、該センサ６０４はビルドユニット６０２に取り付けられてもよい。図６に示されていないが、ビルド面６０６は複数のフレームを含み得る。図６は歪んだ表面６０６を示す。典型的なビルド面の初期の湾曲が、例えば、ビルド面上でビルドしている時に、研磨を用いても避けられない可能性がある。本発明の態様によれば、ビルドユニット６０２は、センサ６０４を用いてフレームを追跡し、ビルド面６０６上の高所および低所を精密にマッピングするように構成されていてもよい。センサ６０４は、格納可能なプローブまたはライダに類似しているがそれに限定されないスキャンデバイスであってもよい。ライダ様のそのようなデバイスは、例えば、通常、パルス状レーザ光を用いてかかる目標を照明しかつセンサを用いて反射パルスを測定することにより目標までの距離を測定する測量法を提供する。レーザ再実行時間および波長における差異は、例えば、次いで、目標のデジタル３Ｄ表現を作製するのに使用され得る。
【００２６】
コントローラ（図示せず）が設けられてもよく、コントローラは、プロセッサを含んで、センサ６０４により読み取られた高所および低所を判定してもよい。ある態様によれば、物体（図示せず）のビルドはビルド面６０６上の最低位置において開始し得る。すなわち、ビルド面６０６の最低位置は、ビルドユニット６０２により最初に印刷され、上塗りされ得る。最低位置における印刷および上塗り工程が、例えば、ビルド面６０６上の隣接するフレームが印刷され、上塗りされる前に、何回か反復されてもよい。最低位置におけるビルドは、ビルド面６０６上のフレームの全てが第１の統一層のところに存在するまで反復され得る。次に、ビルド面６０６が第１の統一層のところに存在する場合、コントローラは物体の完全なビルドを自動的に開始するように構成されていてもよい。
【００２７】
図７Ａ〜図７Ｃは、本発明の実施形態によるビルド面７０２の斜視側面図である。図７Ａは、若干低い陥凹領域７０４を備えたビルド面７０２を示す。ある態様によれば、ビルドは陥凹領域７０４において開始され得る。図７Ｂに示されている通り、ビルドユニット（図示せず）が、陥凹低領域７０４の位置内に粉末７０６を堆積させることにより、陥凹領域７０４において印刷および上塗りを開始し得る。図７Ｃは、粉末７０６の層で、実質的にビルド面７０２の総表面積を有する統一層７０８にビルドアップされた陥凹低領域７０４を示す。
【００２８】
図８は、本発明の実施形態による初期ビルド工程を示すブロック図である。８０２において、部品ビルドファイルが問い合わせられて、ビルド用のフットプリントが規定される。すなわち、例えば、コントローラは、ビルド面の最低位置を判定するファイルを問い合わせて、ビルドを開始してもよい。８０４において、センサが設けられて、ビルド面をスキャンし、規定されたフットプリントの範囲内のビルド面のトポロジーマップを生成してもよい。当業者には、リコータアームを使用する従来の粉末床は、ビルド面のトポロジーを利用する能力を欠くことが理解され得る。
【００２９】
ある態様によれば、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ファイルが、規定されたフットプリントまたは最低位置の範囲内のトポロジーに基づいて生成されてもよい。部品または物体の完全なビルドがビルド面の統一層において開始し得るので、８０６において、コントローラはフットプリント面トポロジーの最小Ｚ高さおよび最大Ｚ高さを規定し得る。フットプリント面トポロジーの最小Ｚ高さおよび最大Ｚ高さを規定することにより、８０８において、トポロジーマップが使用されて、逆のトポロジーおよび高さ（Ｚ最大〜Ｚ最小）を有するフットプリントの範囲内の部品のビルドファイルを自動的に生成し得る。８１０において、トポロジー補償ビルド（ｔｏｐｏｌｏｇｙ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ  ｂｕｉｌｄ）が、例えば、現在の部品ビルドファイル（８０２参照）の開始時に付加され得る。代替的実施形態では、ビルド面のトポロジーに応じて、ｚデータムビルドファイルが、実際の部品の底部がどこで開始するかを定める基準をもたらすトポロジー補償と一緒に生成され得る。８１２において、部品ビルドファイルは部品をビルドし始めるのに使用され得る。
【００３０】
前述されている通り、本発明は、例えば、歪んだビルド面のリアルタイムの補正が可能であり得る方法、装置、およびシステムを提供する。したがって、部品または物体のビルドの開始時の均一性が可能になり得る。さらに、本発明は、ビルド面の低い陥凹領域を精密にマッピングするスキャンデバイスを利用して、初期印刷に関してフィードバックし得る。したがって、完全な初期ビルド面のための表面研削プレートに関する時間およびコストは削減され得る。
【００３１】
本発明は不均一なビルドプラットフォームを平坦なレベルにすることができる可能性がある。同様に、本発明は、物体をビルドする工程において、ビルド面を修復して平坦な状態にすることができる可能性がある。
【００３２】
本明細書は、好適な実施形態を含めて、例を用いて本発明を開示しており、また、任意のデバイスまたはシステムを作製することおよび使用すること、ならびに任意の援用されている方法を実施することを含めて、当業者が本発明を実践することを可能にしている。本発明の特許性のある範囲は特許請求の範囲により定められ、当業者に思い付く他の例を含み得る。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文言とごく僅かに異なる等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内にあることが意図されている。記載されている様々な実施形態による態様、および各そのような態様に関する他の既知の同等物が、当業者により混合され、調和されて、本願の原理に従って追加の実施形態および技術を構築することが可能である。
【００３３】
本発明のさらなる態様は、以下の項の主題によって提供される。
【００３４】
［項１］
付加製造により物体を製造する方法であって、
ビルド面のトポグラフィーを測定し、所望の略平坦な表面に対して陥凹している陥凹領域を特定するステップと、
前記ビルド面の前記トポグラフィーの変化を減少させるために、前記陥凹領域を埋めるステップであって、
（ａ）前記ビルド面の前記陥凹領域の上に所定の粉末層を堆積させるステップ、
（ｂ）前記所定の粉末層を、前記ビルド面の１つの前記陥凹領域において融解するステップ、
（ｃ）前記ビルド面の前記陥凹領域の上に、後続粉末層を堆積させるステップ、および、
（ｄ）前記陥凹領域を埋める前記ステップが完了するまで、前記ステップ（ａ）〜（ｃ）を反復するステップ
を含む、前記陥凹領域を埋めるステップと
を含む、方法。
【００３５】
［項２］
（ｅ）前記ステップ（ｄ）の後に、前記物体をビルドするステップ
をさらに含む、任意の前項に記載の方法。
【００３６】
［項３］
前記物体のＣＡＤファイルに前記測定されたトポグラフィーの逆の３Ｄ表現を付加して、カスタムＣＡＤファイルを生成するステップと、前記カスタムＣＡＤファイルを使用して、前記陥凹領域を埋める前記ステップおよび前記物体をビルドする前記ステップを導くステップとをさらに含む、任意の前項に記載の方法。
【００３７】
［項４］
測定する前記ステップは、ライダまたは格納可能なプローブを用いて行われる、任意の前項に記載の方法。
【００３８】
［項５］
融解する前記ステップは、照射またはバインダジェッティングを使用して実施される、任意の前項に記載の方法。
【００３９】
［項６］
物体をビルドするための付加製造装置であって、
少なくとも粉末ディスペンサ、融解機構、およびリコータを含むビルドユニットと、
ビルド面と、
ビルド面のトポグラフィーを測定し、所望の略平坦な表面に対して陥凹している領域を特定する、測定ユニットと、
を備える、付加製造装置。
【００４０】
［項７］
前記融解機構は、バインダジェットまたは照射源である、任意の前項に記載の装置。
【００４１】
［項８］
前記測定ユニットは、ライダまたは格納可能なプローブを含む、任意の前項に記載の装置。
【００４２】
［項９］
プログラムが具現化されたコンピュータ可読記憶媒体であって、前記プログラムは、プロセッサにより実行された場合、付加製造により物体を製造する方法を実施し、前記方法は、
ビルド面のトポグラフィーを測定し、所望の略平坦な表面に対して陥凹している陥凹領域を特定するステップと、
前記ビルド面の前記トポグラフィーの変化を減少させるために、前記陥凹領域を埋めるステップであって、
（ａ）前記ビルド面の前記陥凹領域の上に所定の粉末層を堆積させるステップ、
（ｂ）前記所定の粉末層を、前記ビルド面の１つの前記陥凹領域において融解するステップ、
（ｃ）前記ビルド面の前記陥凹領域の上に、後続粉末層を堆積させるステップ、および、
（ｄ）前記陥凹領域を埋める前記ステップが完了するまで、前記ステップ（ａ）〜（ｃ）を反復するステップ
を含む、前記陥凹領域を埋めるステップと
を含む、コンピュータ可読記憶媒体。
【００４３】
［項１０］
（ｅ）前記ステップ（ｄ）の後に、前記物体をビルドするステップ
をさらに含む、任意の前項に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【００４４】
［項１１］
前記物体のＣＡＤファイルに前記測定されたトポグラフィーの逆の３Ｄ表現を付加して、カスタムＣＡＤファイルを生成するステップと、前記カスタムＣＡＤファイルを使用して、前記陥凹領域を埋める前記ステップおよび前記物体をビルドする前記ステップを導くステップとをさらに含む、任意の前項に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【００４５】
［項１２］
測定する前記ステップは、ライダまたは格納可能なプローブを用いて行われる、任意の前項に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【００４６】
［項１３］
融解する前記ステップは、照射またはバインダジェッティングを使用して実施される、任意の前項に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【符号の説明】
【００４７】
１００  例示的従来システム、装置
１１２、２０４  粉末床
１１４、２０８  ビルドプラットフォーム
１１６、４１３  リコータアーム
１１８  粉末高さ
１２０  源、レーザ
１２２  部品
１２６  リザーバ
１２８  廃棄容器
１３２  ガルボスキャナ
１３４  方向
１３６  エネルギービーム
２０２、３０９、４１５  物体
３００  大規模付加製造装置
３０１  位置決め機構、ガントリ
３０２、６０２  ビルドユニット
３０３、４０１  照射放出方向付けデバイス
３０４  ｘ横桁
３０５Ａ、３０５Ｂ  ｚ横桁
３０６  （ビルドユニット３０２をｙ方向に移動させる）機構
３０７  層流ガス流区域
３０８、４１４  ビルド覆い
３３０、４３０、５３０、６０４  センサ
４００  ビルドユニット、装置
４０３  ガス流デバイス
４０３Ａ  加圧出口部分
４０３Ｂ  真空入口部分
４０４  ガス流区域
４０５  リコータ
４０６  ホッパ
４０７  後方プレート
４０８  前方プレート
４０９、５０９  作動要素
４１０  ゲートプレート
４１１、５１１  リコータブレード
４１２  アクチュエータ
４１６、７０６  粉末
４１７  ホッパ間隙
４１８  筐体
４１９  不活性環境
４２０  取付けプレート
５００  装置
５１０  要素
５２１  粉末層
５２２  均一な粉末層
６０６、７０２  ビルド面
７０４  陥凹領域、陥凹低領域
７０８  統一層
【図１】
2021502477.tif 000003
【図２】
2021502477.tif 000004
【図３】
2021502477.tif 000005
【図４】
2021502477.tif 000006
【図５】
2021502477.tif 000007
【図６】
2021502477.tif 000008
【図７Ａ】
2021502477.tif 000009
【図７Ｂ】
2021502477.tif 000010
【図７Ｃ】
2021502477.tif 000011
【図８】
2021502477.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月12日(2020.6.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
付加製造により物体を製造する方法であって、
ビルド面（７０２）のトポグラフィーを測定し、所望の略平坦な表面に対して陥凹している陥凹領域を特定するステップと、
前記ビルド面（７０２）の前記トポグラフィーの変化を減少させるために、前記陥凹領域（７０４）を埋めるステップであって、
（ａ）前記ビルド面（７０２）の前記陥凹領域（７０４）の上に所定の粉末層（７０６）を堆積させるステップ、
（ｂ）前記所定の粉末層（７０６）を、前記ビルド面（７０２）の１つの前記陥凹領域（７０４）において融解するステップ、
（ｃ）前記ビルド面（７０２）の前記陥凹領域（７０４）の上に、後続粉末層（７０６）を堆積させるステップ、および、
（ｄ）前記陥凹領域（７０４）を埋める前記ステップが完了するまで、前記ステップ（ａ）〜（ｃ）を反復するステップ
を含む、前記陥凹領域（７０４）を埋めるステップと
を含む、方法。
【請求項２】
（ｅ）前記ステップ（ｄ）の後に、前記物体をビルドするステップ
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記物体のＣＡＤファイルに前記測定されたトポグラフィーの逆の３Ｄ表現を付加して、カスタムＣＡＤファイルを生成するステップと、前記カスタムＣＡＤファイルを使用して、前記陥凹領域（７０４）を埋める前記ステップおよび前記物体をビルドする前記ステップを導くステップとをさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
測定する前記ステップは、ライダまたは格納可能なプローブ（６０４）を用いて行われる、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
融解する前記ステップは、照射またはバインダジェッティングを使用して実施される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
物体をビルドするための付加製造装置であって、
少なくとも粉末ディスペンサ、融解機構、およびリコータを含むビルドユニット（６０２）と、
ビルド面（７０２）と、
ビルド面（７０２）のトポグラフィーを測定し、所望の略平坦な表面に対して陥凹している領域を特定する、測定ユニット（６０４）と、
を備える、付加製造装置。
【請求項７】
前記融解機構は、バインダジェットまたは照射源である、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記測定ユニット（６０４）は、ライダまたは格納可能なプローブを含む、請求項６または７に記載の装置。
【請求項９】
プログラムが具現化されたコンピュータ可読記憶媒体であって、前記プログラムは、プロセッサにより実行された場合、付加製造により物体を製造する方法を実施し、前記方法は、
ビルド面（７０２）のトポグラフィーを測定し、所望の略平坦な表面に対して陥凹している陥凹領域を特定するステップと、
前記ビルド面（７０２）の前記トポグラフィーの変化を減少させるために、前記陥凹領域（７０４）を埋めるステップであって、
（ａ）前記ビルド面（７０２）の前記陥凹領域（７０４）の上に所定の粉末層（７０６）を堆積させるステップ、
（ｂ）前記所定の粉末層（７０６）を、前記ビルド面（７０２）の１つの前記陥凹領域（７０４）において融解するステップ、
（ｃ）前記ビルド面（７０２）の前記陥凹領域（７０４）の上に、後続粉末層（７０６）を堆積させるステップ、および、
（ｄ）前記陥凹領域（７０４）を埋める前記ステップが完了するまで、前記ステップ（ａ）〜（ｃ）を反復するステップ
を含む、前記陥凹領域（７０４）を埋めるステップと
を含む、コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１０】
前記方法は、（ｅ）前記ステップ（ｄ）の後に、前記物体をビルドするステップ
をさらに含む、請求項９に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１１】
前記方法は、前記物体のＣＡＤファイルに前記測定されたトポグラフィーの逆の３Ｄ表現を付加して、カスタムＣＡＤファイルを生成するステップと、前記カスタムＣＡＤファイルを使用して、前記陥凹領域（７０４）を埋める前記ステップおよび前記物体をビルドする前記ステップを導くステップとをさらに含む、請求項９または１０に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１２】
測定する前記ステップは、ライダまたは格納可能なプローブ（６０４）を用いて行われる、請求項９から１１のいずれか一項に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１３】
融解する前記ステップは、照射またはバインダジェッティングを使用して実施される、請求項９から１２のいずれか一項に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【国際調査報告】
2021502477.tif 000013
2021502477.tif 000014