(57)【要約】  付加製造のための構築表面マッピングおよび回復のための方法、装置、およびプログラム。この方法は、構築表面のトポロジーが判定される付加製造によって物体を作製することを含むことができる。トポロジー判定に基づいて付加製造プロセスを修正することができる。表面のトポロジーは、収束エネルギー源を用いて表面に第1のマークを付けること、カメラを用いてマークの寸法を判定すること、およびマークの寸法に基づいて第1のマークの高さを判定すること、によって判定することができる。
2021501072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
付加製造によって物体を作製する方法であって、
表面のトポグラフィを判定するステップと、
前記判定されたトポグラフィに基づいて付加製造プロセスを修正するステップと、
を含み、
前記表面のトポグラフィを判定するステップは、
収束エネルギー源を用いて前記表面に第1のマークを付けるステップと、
カメラを用いて前記第1のマークの第1の寸法を判定するステップと、
前記第1のマークの前記第1の寸法に基づいて前記第1のマークの高さを判定するステップと、
を含む、
物体を作製する方法。
【請求項２】
前記付加製造プロセスは、
前記判定されたトポグラフィに基づいて前記表面の窪み領域の場所を判定するステップと、
前記構築表面の前記トポグラフィの変動を低減するために前記窪み領域を充填するステップと、
をさらに含み、
前記窪み領域を充填するステップは、
(a)前記構築表面の窪み領域上に構築材料の層を堆積させるステップと、
(b)前記表面の前記窪み領域で構築材料の前記層の少なくとも一部を溶融させるステップと、
(c)前記構築表面の前記窪み領域上に粉末の後続の層を堆積させるステップと、
(d)前記窪み領域の充填が完了するまでステップ(a)〜ステップ(c)を繰り返すステップと、
を含む、請求項1に記載の物体を作製する方法。
【請求項３】
ステップ(c)およびステップ(d)の少なくとも1つの前に、前記表面のトポロジーが判定され、前記表面のトポロジーを判定するステップは、
前記収束エネルギー源を用いて前記表面に第2のマークを付けるステップと、
前記カメラを用いて前記第2のマークの第2の寸法を判定するステップと、
前記第1の寸法を前記第2の寸法と比較するステップと、
をさらに含む、請求項2に記載の物体を作製する方法。
【請求項４】
前記付加製造プロセスは、
前記判定されたトポグラフィに基づいて前記表面の突出領域の場所を判定するステップと、
前記表面に対してレベリング動作を実行して前記構築表面の前記トポグラフィの変動を低減するステップと、
をさらに含む、請求項1に記載の物体を作製する方法。
【請求項５】
前記レベリング動作は、
測定された前記トポグラフィの逆の3D表現を前記物体のCADファイルに追加してカスタムCADファイルを作成し、前記カスタムCADファイルを用いて、前記物体を構築するときに前記突出領域および前記突出領域を囲む領域の充填を指示するステップ、
を含む、請求項4に記載の物体を作製する方法。
【請求項６】
前記レベリング動作は、前記突出領域に対してアブレーションプロセスおよびショットピーニングプロセスの少なくとも1つを実行するステップを含む、請求項4に記載の物体を作製する方法。
【請求項７】
前記表面は、粉末および箔の少なくとも1つである、請求項1に記載の物体を作製する方法。
【請求項８】
前記構築材料は、粉末および箔の少なくとも1つである、請求項2に記載の物体を作製する方法。
【請求項９】
付加製造プロセス中に表面のトポグラフィを測定する方法であって、
(a)収束エネルギー源を用いて表面に第1のマークを付けるステップと、
(b)カメラを用いて前記第1のマークの寸法を判定するステップと、
(c)前記第1のマークの前記寸法に基づいて前記第1のマークの高さを判定するステップと、
を含む、表面のトポグラフィを測定する方法。
【請求項１０】
(d)前記表面上の複数の場所でステップ(a)〜ステップ(c)を繰り返すステップと、
(e)前記表面上の前記複数の場所でのマークの判定された高さを比較するステップと、
をさらに含む、請求項9に記載の表面のトポグラフィを測定する方法。
【請求項１１】
(d)複数の表面上でステップ(a)〜ステップ(c)を繰り返すステップと、
(e)前記複数の表面でのマークの判定された高さを比較するステップと、
をさらに含む、請求項9に記載の表面のトポグラフィを測定する方法。
【請求項１２】
前記表面は、粉末および箔の少なくとも1つである、請求項9に記載の表面のトポグラフィを測定する方法。
【請求項１３】
前記複数の表面は、第1の粉末層と、前記第1の粉末層上の第2の粉末層と、を含む、請求項11に記載の表面のトポグラフィを測定する方法。
【請求項１４】
前記複数の表面は、第1の箔層と、前記第1の箔層上の第2の箔層と、を含む、請求項11に記載の表面のトポグラフィを測定する方法。
【請求項１５】
付加製造プロセス中に表面のトポグラフィを判定するための方法をコンピュータに実行させるように構成されたプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記方法は、
(a)収束エネルギー源を用いて前記表面に第1のマークを付けるステップと、
(b)カメラを用いて前記マークの寸法を判定するステップと、
(c)前記マークの前記寸法に基づいて前記第1のマークの高さを判定するステップと、
を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１６】
前記方法は、
(d)前記表面上の複数の場所でステップ(a)〜ステップ(c)を繰り返すステップと、
(e)前記表面上の前記複数の場所でのマークの判定された高さを比較するステップと、
をさらに含む、請求項15に記載の付加製造プロセス中に表面のトポグラフィを判定するための方法をコンピュータに実行させるように構成されたプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
前記方法は、
(d)複数の表面上でステップ(a)〜ステップ(c)を繰り返すステップと、
(e)前記複数の表面でのマークの判定された高さを比較するステップと、
をさらに含む、請求項15に記載の付加製造プロセス中に表面のトポグラフィを判定するための方法をコンピュータに実行させるように構成されたプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
前記表面は、粉末および箔の少なくとも1つである、請求項15に記載の付加製造プロセス中に表面のトポグラフィを判定するための方法をコンピュータに実行させるように構成されたプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
前記複数の表面は、第1の粉末層と、前記第1の粉末層上の第2の粉末層と、を含む、請求項15に記載の付加製造プロセス中に表面のトポグラフィを判定するための方法をコンピュータに実行させるように構成されたプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項２０】
前記複数の表面は、第1の箔層と、前記第1の箔層上の第2の箔層と、を含む、請求項17に記載の付加製造プロセス中に表面のトポグラフィを判定するための方法をコンピュータに実行させるように構成されたプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して、付加製造(AM)プロセスを実行する付加製造装置および方法に関する。より詳細には、本開示は、限定されないが、航空機エンジンのコンポーネントのようなコンポーネントを付加製造する連続プロセスを可能にする装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
付加製造(AM)技術は、例として、電子ビーム自由造形、レーザ金属堆積(LMD)、レーザワイヤ金属堆積(LMD-w)、ガスメタルアーク溶接、レーザ直接積層(LENS)、レーザ焼結(SLS)、直接金属レーザ焼結(DMLS)、電子ビーム溶解(EBM)、粉末供給型指向性エネルギー堆積(DED)、および三次元印刷(3DP)を含むことができる。AMプロセスは一般に、除去製造方法とは対照的に、ネットまたはニアネットシェイプ(NNS)物体を作る1つまたは複数の材料の蓄積を伴う。「付加製造」は業界標準用語(ASTM F2792)であるが、AMは、自由造形、3D印刷、急速プロトタイピング/ツーリングなどを含む、さまざまな名前で知られているさまざまな製造およびプロトタイピング技術を包含する。AM技術は、さまざまな材料から複雑なコンポーネントを作製することが可能である。一般に、コンピュータ支援設計(CAD)モデルから自立物体を作製することができる。一例として、特定の種類のAMプロセスは、エネルギービーム、たとえば、電子ビーム、またはレーザビームのような電磁放射を用いて、粉末材料および/またはワイヤストックを焼結または溶解させ、材料が結合されている固体の三次元物体を作製する。
【０００３】
選択的レーザ焼結、直接レーザ焼結、選択的レーザ溶解、および直接レーザ溶解は、レーザビームを用いて微細粉末を焼結または溶解させることによって三次元(3D)物体を製造することを指すために用いられる一般的な業界用語である。たとえば、米国特許第4,863,538号および米国特許第5,460,758号は、従来のレーザ焼結技術を記載している。より具体的には、焼結は、粉末材料の融点未満の温度で粉末の粒子を溶融(凝集)させることを必要とするが、溶解は、粉末の粒子を完全に溶解させて固体の均質な塊を形成することを必要とする。レーザ焼結またはレーザ溶解に関連する物理的プロセスは、粉末材料への熱伝達、そして粉末材料の焼結または溶解のいずれかを含む。電子ビーム溶解(EBM)は、集束電子ビームを利用して粉末を溶解させる。これらのプロセスは、粉末の層を連続的に溶解させて金属粉末において物体を構築することを伴う。
【０００４】
図1は、直接金属レーザ焼結(DMLS)または直接金属レーザ溶解(DMLM)のための例示的な従来のシステム110の断面図を示す概略図である。装置110は、レーザ120のような線源によって生成されたエネルギービーム136を用いて粉末材料(図示せず)を焼結または溶解させることによって、層ごとの方法(たとえば層L1、L2、およびL3、これらは例示の目的のために縮尺において誇張されている)で物体、たとえば、部品122を構築する。エネルギービームによって溶解するべき粉末は、リザーバ126によって供給され、方向134に移動して粉末をレベル118に維持するとともに、粉末レベル118を超える余分な粉末材料を廃棄物コンテナ128へ除去するリコータアーム116を用いて構築プレート114上に均一に広がる。エネルギービーム136は、ガルボスキャナ132の制御下で構築されている物体の断面層(たとえば層L1)を焼結または溶解させる。構築プレート114は下がり、別の粉末層(たとえば層L2)が構築プレートおよび構築されている物体上に広がり、その後レーザ120による粉末の連続的な溶解/焼結が続く。このプロセスは、部品122が溶解/焼結粉末材料から完全に構築されるまで繰り返される。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って制御することができる。コンピュータシステムは、各層についての走査パターンを判定し、この走査パターンに従って粉末材料を照射するようにレーザ120を制御することができる。部品122の作製が完了した後、部品122にさまざまな後処理手順を適用することができる。後処理手順は、たとえば、吹き付けまたは真空化、機械加工、サンディングまたはメディアブラストによる過剰な粉末の除去を含む。さらに、従来の後処理は、たとえば、機械加工による構築プラットフォーム/基板からの部品122の除去を伴い得る。他の後処理手順はストレス解放プロセスを含む。加えて、熱的および化学的後処理手順を用いて部品122を仕上げることができる。
【０００５】
上述のAM処理は、制御プログラムを実行するコンピュータによって制御される。たとえば、装置110は、ファームウェア、オペレーティングシステム、または装置110とオペレータとの間のインターフェイスを提供する他のソフトウェアを実行するプロセッサ(たとえば、マイクロプロセッサ)を含む。コンピュータは、入力として、形成されるべき物体の三次元モデルを受け取る。たとえば、三次元モデルは、コンピュータ支援設計(CAD)プログラムを用いて生成される。コンピュータは、モデルを分析し、モデル内の各物体についてのツールパスを提案する。オペレータは、出力、速度、および間隔のような走査パターンのさまざまなパラメータを定義または調整することができるが、通常はツールパスを直接プログラムしない。当業者であれば、上述の制御プログラムが上述のAMプロセスのいずれにも適用可能であり得ることを十分に理解するであろう。さらに、上述のコンピュータ制御は、任意の後処理またはハイブリッドプロセスにおいて採用される任意の除去製造または任意の前処理または後処理技術に適用可能であり得る。
【０００６】
AMプロセスを用いてコンポーネントを形成するとき、層ごとの構築の間のAM装置のさまざまなプロセスパラメータが、コンポーネントの品質および完成したコンポーネントの寸法精度に大きな影響を与える可能性がある。AM装置はかなりの数のコンポーネントを有し、これらはすべて較正して一貫した寸法的に正確なコンポーネントを作製せねばならない。たとえば、上述の装置において、検流計を用いてレーザビームを指向し、各層の構築中に粉末の領域を溶融させることができる。この例において、正確な構築を保証するため、検流計の正しい較正が重要である。さらに、以下に開示されるAM装置において、構築ユニットおよび/または構築プラットフォームの動きを較正する必要性も存在する。
【０００７】
しかしながら、構築または増大プロセス中に、粉末床が、部分収縮により、増大している部品に過剰な圧力をかけるため、いくつかの付加製造されたコンポーネントが破損または変形することがある。増大している部品内、または部品と粉末ボックスの壁との間に閉じ込められた粉末が、部品に過剰な圧力をかけて、部品の破損および変形を引き起こす可能性がある。加えて、粉末チャンバの床と増大した部品との間に閉じ込められた粉末により、部品が冷めるにつれて収縮するその能力が制限され、その結果、変形する可能性がある。さまざまな他の要因の結果、構築プロセス中に増大した部品が歪曲または変形することがある。構築が進むにつれて、小さな変形または歪曲領域の結果、寸法の不正確さがますます大きくなることがある。このような不正確さの結果、コンポーネントが使用不能になることがあり、および/またはリコータおよび/または構築ユニットが構築中に歪曲部分と衝突することがある。このように、構築プロセス中に構造の寸法精度を効果的に監視する必要性が存在する。さらに、構築プロセス中にさまざまなプロセスパラメータを変更することによって上述の寸法の不正確さを補償する必要性が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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
【特許文献３】米国特許出願第15/610,177号
【特許文献４】米国特許出願第15/609,965号
【特許文献５】米国特許出願第15/610,113号
【特許文献６】米国特許出願第15/610,214号
【特許文献７】米国特許出願第15/609,747号
【特許文献８】米国特許出願第15/406,444号
【特許文献９】米国特許出願第15/406,467号
【特許文献１０】米国特許出願第15/406,454号
【特許文献１１】米国特許出願第15/406,461号
【特許文献１２】米国特許出願第15/406,471号
【特許文献１３】米国特許出願第15/807,434号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様において、付加製造によって物体を作製する方法が説明される。この方法は、構築表面のトポグラフィを判定するステップと、判定されたトポグラフィに基づいて付加製造プロセスを修正するステップと、を含むことができる。表面のトポグラフィを判定するステップは、収束エネルギー源を用いて構築表面に第1のマークを付けるステップと、カメラを用いてマークの寸法を判定するステップと、マークの寸法に基づいて第1のマークの高さを判定するステップと、を含むことができる。この方法は、判定されたトポグラフィに基づいて構築表面の窪み領域の場所を判定するステップと、構築表面のトポグラフィの変動を低減するために窪み領域を充填するステップと、をさらに含むことができる。窪み領域の充填は、構築表面の窪み領域上に構築材料の層を堆積させるステップと、表面の窪み領域で構築材料の層の少なくとも一部を溶融させるステップと、構造の窪み領域上に粉末の後続の層を堆積させるステップと、窪み領域の充填が完了するまで上述のステップを繰り返すステップと、を含むことができる。物体を作製する方法は、判定されたトポグラフィに基づいて表面の突出領域の場所を判定するステップと、表面に対してレベリング動作を実行して構築表面のトポグラフィの変動を低減するステップと、をさらに含むことができる。レベリング動作は、構築表面の突出領域に対するレーザショットピーニングおよび/またはアブレーションプロセスを含むことができる。
【００１０】
別の態様において、付加製造プロセス中に表面のトポグラフィを測定する方法が開示される。この方法は、収束エネルギー源を用いて表面に第1のマークを付けるステップと、カメラを用いてマークの寸法を判定するステップと、マークの寸法に基づいて第1のマークの高さを判定するステップと、を含むことができる。この方法は、表面上の複数の場所で上述のステップを繰り返すステップと、表面上の複数の場所でのマークの判定された高さを比較するステップと、をさらに含むことができる。この方法はまた、複数の表面上で上述のステップを繰り返すステップと、上記複数の表面でのマークの判定された高さを比較するステップと、を含むことができ、全体を通して用いられる方法は、構築表面マッピングのレーザ干渉法と組み合わせて用いることができる。
【００１１】
別の態様において、付加製造プロセス中に表面のトポグラフィを判定するための方法をコンピュータに実行させるように構成されたプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読媒体が開示される。この方法は、収束エネルギー源を用いて表面に第1のマークを付けるステップと、カメラを用いてマークの寸法を判定するステップと、マークの寸法に基づいて第1のマークの高さを判定するステップと、を含むことができる。この方法は、表面上の複数の場所で上述のステップを繰り返すステップと、表面上の複数の場所でのマークの判定された高さを比較するステップと、をさらに含むことができる。この方法はまた、複数の表面上で上述のステップを繰り返すステップと、上記複数の表面でのマークの判定された高さを比較するステップと、を含むことができる。
【００１２】
添付の図面は、本明細書に組み込まれてその一部を構成するものであり、本開示の1つまたは複数の例の態様を示しており、詳細な説明とともに、それらの原理および実装形態を説明するのに役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】コンポーネントの少なくとも一部を形成するために用いられる従来の付加製造技術の側面図である。
【図２】本開示の一態様による構築ユニットの側面断面図である。
【図３】本開示の一態様による付加製造装置の構築ユニットおよび可動構築プラットフォームの一部の側面断面図である。
【図４】本開示の一態様によるカメラを備えた付加製造装置の簡略側面図である。
【図５】本開示の一態様による2つの収束エネルギー源を備えた付加製造装置の簡略側面図である。
【図６Ａ】本開示の一態様によるレベリング動作中の例の位置での付加製造装置の簡略化側面図である。
【図６Ｂ】本開示の一態様によるレベリング動作中の例の位置での付加製造装置の簡略化側面図である。
【図６Ｃ】本開示の一態様によるレベリング動作中の例の位置での付加製造装置の簡略化側面図である。
【図７】本開示の一態様による付加製造機の較正プロセスの一例を示すフローチャートである。
【図８】本開示の一態様による付加製造機の較正プロセスの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書で説明した態様は、上で概説した例の態様と併せて説明してきたが、さまざまな代替、修正、変形、改善、および/または実質的な同等物が、既知であるか、現在では予見することができないかに関わらず、当業者には明らかになり得る。したがって、上述したような例の態様は、例示的であることを意図しており、限定するものではない。本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、さまざまな変更を行うことができる。したがって、本開示は、すべての既知の、または後に開発される代替、修正、変形、改善、および/または実質的な同等物を包含することを意図している。
【００１５】
図2は、本発明の一実施形態による、構築ユニットの側面図である。図2は、照射放出指向デバイス401、加圧出口部403Aおよびガス流ゾーン404へガス流を提供する真空入口部403Bを備えたガス流デバイス403、およびリコータ405を含む構築ユニット400を示す。ガス流ゾーン404の上方に、不活性環境419を含む筐体418を設けることができる。リコータ405は、後部プレート407および前部プレート408を有するホッパ406を含むことができる。リコータ405はまた、少なくとも1つの作動要素409、少なくとも1つのゲートプレート410、リコータブレード411、アクチュエータ412、およびリコータアーム413を含むことができる。リコータは、取り付けプレート420に取り付けることができる。図2は、たとえば、付加製造またはミグ/ティグ溶接によって構築することができる構築筐体414、形成されている物体415、および物体415を形成するために用いられるホッパ406に含まれる粉末416も示す。この特定の実施形態において、アクチュエータ412は、作動要素409を作動させて、ゲートプレート410を前部プレート408から引き離すことができる。代替の実施形態において、アクチュエータ412は、たとえば、空気圧アクチュエータとすることができ、作動要素409は双方向弁とすることができる。さらに別の実施形態において、アクチュエータ412は、たとえば、ボイスコイルとすることができ、作動要素409はばねとすることができる。前部プレート408と後部プレート407との間にホッパギャップ417を設けることもでき、これにより、対応するゲートプレートが作動要素によって粉末ゲートから引き離されるときに粉末を流すことが可能になる。粉末416、後部プレート407、前部プレート408、およびゲートプレート410はすべて同じ材料とすることができる。あるいは、後部プレート407、前部プレート408、およびゲートプレート410をすべて同じ材料とすることができ、その材料は、たとえば、コバルトクロムのような粉末材料と合うものとすることができる。本発明のこの例示的な実施形態において、ガス流ゾーン404におけるガス流はy方向に流れるが、これに限定されない。リコータブレード411は、x方向に幅を有することができる。θ2が略0のときの照射放出ビームの方向は、この図においてz方向を定義する。ガス流ゾーン404におけるガス流は実質的に層状であり得る。照射放出指向デバイス401は、第2の位置決めシステム(図示せず)によって独立して移動可能であり得る。この図は、閉位置におけるゲートプレート410を示す。
【００１６】
装置400は位置決め機構(図示せず)を含むことができ、最大構築領域は、従来のシステムのように粉末床によってではなく、この位置決め機構によって定義することができ、特定の構造のための構築領域は、物体とともに動的に構築することができる構築筐体414に制限することができる。位置決め機構またはガントリは、構築ユニット400をx方向に移動させるxクロスビーム(図示せず)を含むことができる。構築ユニット400およびxクロスビームをy方向に移動させる2つのyクロスビームがあってもよい。xクロスビームおよび構築ユニット400は、構築ユニット400をz方向に移動させる機構によって取り付けることができる。本発明はこれに限定されず、たとえば、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のような他の多次元位置決めシステムを利用することができる。照射放出指向デバイス401は、第2の位置決めシステム(図示せず)によって構築ユニット400の内側で独立して移動させることができる。
【００１７】
照射源指向デバイス401は、レーザ源の場合、照射放出指向デバイスによって指向されるレーザ照射を含む光子を発生させる照射源を含むことができる。レーザ源は、レンズおよび/または一連のレンズおよび/またはミラーおよび/または一連のミラーを用いて集束することができる収束レーザ源であり得る。照射放出指向デバイスは、たとえば、ガルボスキャナとすることができ、レーザ源は、構築環境の外側に配置することができる。これらの状況下で、レーザ照射は、任意の適切な手段、たとえば、光ファイバケーブルによって照射放出指向デバイスに輸送することができる。照射源が電子源であるとき、この電子源は、照射放出指向デバイスによって指向される電子ビームを含む電子を発生させる。照射源が電子源であるとき、照射放出指向デバイスは、たとえば、偏向コイルとすることができる。
【００１８】
図3は、構築プラットフォームの遠方側に描かれた、構築ユニット302の詳細を含む製造装置300の側面図を示す。可動構築ユニット302は、照射ビーム指向機構506、ガス流ゾーン538へガス流を提供するガス入口およびガス出口(図示せず)を備えたガス流機構532、および粉末リコーティング機構504を含む。この例において、流れの方向は実質的にx方向に沿っている。ガス流ゾーン538の上方には、不活性環境542を含む筐体540があり得る。粉末リコーティング機構504は、リコータプレート544に取り付けられ、後部プレート546および前部プレート548を含む粉末ディスペンサ512を有する。粉末リコーティング機構504はまた、少なくとも1つの作動要素552、少なくとも1つのゲートプレート516、リコータブレード550、アクチュエータ518およびリコータアーム508を含む。この実施形態において、アクチュエータ518は、作動要素552を作動させて、図3に示すように、ゲートプレート516を前部プレート548から引き離す。前部プレート548とゲートプレート516との間にはギャップ564もあり、これにより、ゲートプレート516が作動要素552によって前部プレート548から引き離されるときに回転構築プラットフォーム310上へ粉末を流すことが可能になる。回転構築プラットフォーム310は、モータ316によって回転可能に制御することができる。
【００１９】
図3は、ゲートプレート516が開位置の構築ユニット302を示す。粉末ディスペンサ512における粉末515は、堆積して粉末554の新しい層を作り、これはリコータブレード550によって回転構築プラットフォーム310の上面(すなわち構築または加工表面)の一部にわたって平滑化され、実質的に均一な粉末層556を作り、これは次いで照射ビーム558によって印刷物体330の一部である溶融層へ照射される。いくつかの実施形態において、実質的に均一な粉末層556に、構築ユニット302の移動と同時に照射することができ、これにより、構築ユニット302の連続動作、したがって、印刷または増大物体330のより時間効率的な生産が可能になる。回転構築プラットフォーム310上で構築されている物体330は、外側構築壁324および内側構築壁326によって拘束された粉末床314において示している。本発明の一実施形態のこの特定の図において、ガス流ゾーン538におけるガス流は、x方向に流れるが、構築ユニットに対して任意の所望の方向に流れることもできる。
【００２０】
上述の選択的粉末リコーティング機構504は単一の粉末ディスペンサのみを含むが、粉末リコーティング機構は、複数の異なる材料粉末を含む複数の区画を含むことも可能であることが留意される。
【００２１】
本発明に従って用いることができる構築ユニットおよび単一および/または複数のユニットのための位置決め機構のための追加の詳細が、代理人整理番号037216.00103で2017年5月31日に出願された「Additive Manufacturing Using a Mobile Build Volume」という名称の米国特許出願第15/610,177号、代理人整理番号037216.00102で2017年5月31日に出願された「Apparatus and Method for Continuous Additive Manufacturing」という名称の米国特許出願第15/609,965号、代理人整理番号037216.00108で2017年5月31日に出願された「Method for Real-Time Simultaneous Additive and Subtractive Manufacturing With a Dynamically Grown Build Wall」という名称の米国特許出願第15/610,113号、代理人整理番号037216.00109で2017年5月31日に出願された「Method for Real-Time Simultaneous and Calibrated Additive and Subtractive Manufacturing」という名称の米国特許出願第15/610,214号、代理人整理番号037216.00110で2017年5月31日に出願された「Apparatus and Method for Real-Time Simultaneous Additive and Subtractive Manufacturing with Mechanism to Recover Unused Raw Material」という名称の米国特許出願第15/609,747号、代理人整理番号037216.00061で2017年1月13日に出願された「Additive Manufacturing Using a Dynamically Grown Build Envelope」という名称の米国特許出願第15/406,444号、代理人整理番号037216.00059で2017年1月13日に出願された「Additive Manufacturing U
sing a Mobile Build Volume」という名称の米国特許出願第15/406,467号、代理人整理番号037216.00060で2017年1月13日に出願された「Additive Manufacturing Using a Mobile Scan Area」という名称の米国特許出願第15/406,454号、代理人整理番号037216.00062で2017年1月13日に出願された「Additive Manufacturing Using a Selective Recoater」という名称の米国特許出願第15/406,461号、代理人整理番号037216.00071で2017年1月13日に出願された「Large Scale Additive Machine」という名称の米国特許出願第15/406,471号、に見出すことができ、これらの開示を、参照により本明細書に組み込む。
【００２２】
上述の付加機の1つの利点は、いくつかの実施形態において、構築プレートが鉛直に静止(すなわちz方向において)し得ることである。これにより、構築プレートを上下させる何らかの機構を必要とするため、用いることができる材料の量が制限される、先行技術の方法およびシステムとは異なり、構築プレートは必要な限り多くの材料を支持することが可能になる。したがって、大規模な付加機が、大きな構築筐体内で物体を製造するのに特に適している。構築筐体に関して、筐体の精度および品質は比較的重要でないため、迅速な構築技術が有利に用いられる。一般に、構築筐体は、任意の適切な手段によって、たとえばミグまたはティグ溶接によって、またはレーザ粉末堆積によって構築することができる。壁が付加製造によって構築される場合、物体を構築するために用いられるものとは異なる照射放出指向デバイスを用いて壁を構築することができる。壁を構築することは特定の照射放出指向デバイスおよび方法でより迅速に行うことができるが、物体を構築するためにより遅くかつより正確な指向デバイスおよび方法が望まれ得るため、これは有利である。
【００２３】
構造が粉末または構築材料を固化させてコンポーネント(たとえば330、415)を構築している間、構造の固化部分内の応力の結果、構造の領域がz方向において希望より高くまたは低くなることがある。構築が進行するときの構築表面のトポロジーを判定するプロセッサを含むコントローラ(図示せず)を提供することができる。図4は、AM構造および/または表面620、収束エネルギー源603、エネルギー源指向機構601、および構築を監視、および/またはマークおよび/またはエネルギー源寸法を検出するためのカメラ606の簡略図を表す。エネルギー源603は、上述のエネルギー源のいずれかを含むことができ、構築材料を少なくとも部分的に固化させるために用いることができるということが留意される。一例において、エネルギー源指向機構601は、構築ユニット400および302の上述の照射ビーム指向機構401および/または506であってもよいことがさらに留意される。さらに、エネルギー源指向機構は、従来の付加製造装置における静止源(たとえば図1における120、および/または130)であってもよい。
【００２４】
図4に移ると、構築が進行するにつれて、構築材料の表面および/または構造自体が構築表面から突出し始めることがある。一貫性という目的のため、構造の予想平面および/またはz高さ618を超えて、またはz方向においてこれより高く突出している構築表面(たとえば構築材料および/または固化構造)の任意の部分を突起と呼ぶことにする。逆に、予想平面および/またはz方向におけるz高さ618よりz方向において低い構築表面(たとえば構築材料および/または固化構造)の任意の部分を窪み領域(たとえば610、612、および614)と呼ぶことにする。構築材料という用語は、コンポーネント自体、および/または構築材料を含むことができ、これは、付加製造のためのすべての既知の媒体を含むことができる。その非限定的な例は、(上で議論したような)金属粉末、箔、ポリマー、プラスチックおよび/またはセラミックを含む。
【００２５】
プロセッサを含むAM装置のコントローラ(図示せず)は、構造の予想高さおよび/または構築材料表面のz高さ618を計算および/またはプログラムすることができる。表面の部分が予想z高さ範囲内にあるかどうかを判定するため、収束エネルギー源603を、ビームが既知の点で収束するように集束させることができる。ビームの集束点を制御することによって、ビーム寸法および/またはビームによって構築材料上に形成されるマークのいずれかが分かり、予想z高さ618で既知のビーム寸法と比較することができる。たとえば、収束エネルギー源の焦点が特定の値に設定されているとき、ビームおよび/またはビームによって形成される構築表面上の点624でのマークは、構築表面が予想平面618にあれば、特定の寸法を有するであろうことが分かる。エネルギー源によって構造の表面上に形成されるマークの寸法および/またはエネルギー源自体の寸法を検出するようにカメラ606の焦点を合わせることができる。しかしながら、構築表面が窪みを有すれば(すなわち、予想平面618に対して負のz値であれば)、点616でのビームおよび/またはマークは、点624より大きな寸法を有するであろう。このように、上述の状況において構築表面610は、z方向において予想より低く、したがって予想平面618と比較して窪んでいると判定することができる。構築表面610が予想されるより、および/または構築表面の残りよりz方向において低いと判定されると、AM装置は、構築材料の窪み領域610が正しいz高さ内に入るように、より多くの構築材料を堆積させ、および/または構築材料の追加の層を窪み領域610に追加して固化させるように構築を修正することができる。同様に、図4に示すように、正しいz高さ630および626を下回る他の窪み領域614および612も同様の方法で処理することができる。
【００２６】
別の例として、カメラ606によって部分612、614および/または616でいくつかのマークを検出することができ、構築表面の全体的なトポグラフィを判定することができる。確立されたフットプリントまたは最も低い場所内のトポロジーに基づいて、コンピュータ支援設計(CAD)ファイルを作成することができる。コントローラは、表面トポロジーの最小および最大Z高さを確立することができる。構造の特定の層において表面トポロジーの最小および最大Z高さを確立することによって、トポロジーマップを用いて、部分612〜614のそれぞれで逆トポロジーおよび高さ(Zmax-Zmin)を有するフットプリント内の部分について構築ファイルを自動的に変更することができる。たとえば、現在の部分構築ファイルの次の、および/またはさらなる部分でトポロジー補償構造を追加することができる。構造の一部が構築表面から突出している(すなわち、正のz方向に延在する)こともある。たとえば、部分622でエネルギー源を用いて構築表面上にマークを形成することができる。カメラ606は、マークおよびカメラによって検出されたマークの寸法を検出する。カメラ606によって検出された寸法に基づいて、部分622が正しいz高さ628を超えていると判定することができ、その寸法を用いて構築表面の部分622での表面のトポロジーを判定することができる。次いで判定されたトポロジーを用いて、部分622で逆トポロジーおよび高さ(Zmax-Zmin)を有するフットプリント内の部分について構築ファイルを自動的に変更することができる。たとえば、現在の部分構築ファイルの次の、および/またはさらなる部分でトポロジー補償構造を追加することができる。たとえば、表面622が正しいz高さを超えていると判定されれば、後続の層において正しいz高さ内にある構築表面の領域より少ない構築材料を領域622に追加し、および/または溶融させることができる。代替として、または上述の方法と組み合わせて、エネルギー源を用いて、部分622で構築の表面をショットピーニングおよび/またはアブレーションすることもできる。たとえば、レーザショットピーニングを用いて、溶融した構築材料を除去し、部分622のz寸法を低減し、および/またはその後の構築材料の追加のために表面を準備することができる。別の例として、レーザを
用いて表面をアブレーションして、構造の部分622のz寸法を低減し、および/またはその後の構築材料の追加のために表面を準備することができる。
【００２７】
別の簡略化された例を図5に示す。図5は、AM構造および/または表面716および/または718、集束エネルギー源703A〜B、エネルギー源指向機構701A〜B、および構築を監視するためのカメラ707A〜Bの簡略図を表す。エネルギー源703A〜Bは、上述のエネルギー源のいずれかを含むことができ、構築材料を少なくとも部分的に固化させるために用いることができるということが留意される。一例において、エネルギー源指向機構701A〜Bは、構築ユニット400および302の上述の照射ビーム指向機構401および/または506であってもよいことがさらに留意される。さらに、エネルギー源指向機構は、従来の付加製造装置における静止源(たとえば図1における120、および/または130)であってもよい。さらに、700Aおよび700Bは、2つの異なるエネルギー源および/またはカメラを表すことができ、または第1の場所(700Aによって表される)から第2の場所(700Bによって表される)に移動する単一のエネルギー源および/またはカメラを表すこともできるということが留意される。さらに、700Aおよび700Bは、構築プロセスの2つの異なる層で、たとえば、第1の層(700Aによって表される)から第2の後続の層(700Bによって表される)への、単一のエネルギー源および/またはカメラを表すこともできる。
【００２８】
プロセッサを含むAM装置のコントローラ(図示せず)は、構造および/または構築材料表面の予想高さ729を計算および/またはプログラムすることができる。表面の部分が予想z高さ範囲内に入るかどうかを判定するため、収束エネルギー源703Aを、ビームが既知の点724Aで収束するように集束させることができる。この例における収束点724Aは、予想z高さ範囲の上方に示されているが、収束点724Aは、任意の所望の場所(たとえば、予想z高さ、または下方)に配置することができることが留意される。ビームの収束点を制御することによって、ビーム寸法および/または部分717でビームによって構築材料上に形成されるマークのいずれかが分かり、予想z高さ729で既知のビームおよび/またはマーク寸法と比較することができる。さらに、コントローラは、1つの層上のいくつかの場所でビームおよび/またはマークの寸法を比較することによって、および/または構造の前の層および後の層での1つの場所でビームおよび/またはマークの寸法を比較することによって、表面が正しいz高さにあるときのマークの寸法を判定することができる。たとえば、収束エネルギー源の焦点が特定の場所、たとえば724Aに設定されているとき、正しいz高さ740でのビームおよび/またはマークが特定の寸法を有するであろうことが分かる。エネルギー源703Aによって構造718の表面上に形成される実際のマーク717の寸法および/またはエネルギー源自体の寸法を検出するようにカメラ707Aの焦点を合わせることができる。しかしながら、構築表面が予想z高さを下回っていれば(すなわち、予想z高さ729に対して負のz値であれば)、点717でのビームおよび/またはマークは、点740より大きな寸法を有するであろう。このように、上述の状況において構築表面717は、z方向において予想より低いと判定することができる。構築表面717がz方向において予想より低いと判定されると、AM装置は、構築材料の領域717が正しいz高さ内に入るように、より多くの構築材料を堆積させ、および/または構築材料の追加の層を構造の低い部分717に追加して固化させるように構築を修正することができる。
【００２９】
上の例において、エネルギー源を用いて、異なる場所で構築表面上にいくつかのマークを生成することができ、カメラ707Aおよび/または707Bでマークを読み取ることによって、構築表面の全体的なトポグラフィを判定することができる。確立されたフットプリントまたは最も低い場所内のトポロジーに基づいて、コンピュータ支援設計(CAD)ファイルを作成することができる。コントローラは、表面トポロジーの最小および最大Z高さを確立することができる。構造の特定の層において表面トポロジーの最小および最大Z高さを確立することによって、トポロジーマップを用いて、予想z高さ範囲から外れる部分のそれぞれで逆トポロジーおよび高さ(Zmax-Zmin)を有するフットプリント内の部分について構築ファイルを自動的に変更することができる。たとえば、現在の部分構築ファイルの次の、および/またはさらなる部分でトポロジー補償構造を追加することができる。
【００３０】
構造の一部が構築表面から突出している(すなわち、正のz方向に延在している)こともある。たとえば、部分714でエネルギー源を用いて構築表面716上にマークを形成することができる。カメラ707Bは、マークおよびマークの寸法を検出する。この例において、エネルギー源が収束する点724は、構築表面の予想z高さ750の上方であり得るため、予想z高さで形成されるエネルギー源によって形成されるマークは特定の寸法を有するであろう。エネルギー源が収束する点724はまた、予想構築表面の上方または予想構築表面であり得ることが留意される。上の例において、検出された寸法が実際の構築表面714でより小さければ、部分714は予想および/または平均z高さ750を超えていると判定することができ、その寸法を用いて構築表面の部分714での表面のトポロジーを判定することができる。次いで判定されたトポロジーを用いて、部分714で逆トポロジーおよび高さ(Zmax-Zmin)を有するフットプリント内の部分について構築ファイルを自動的に変更することができる。たとえば、現在の部分構築ファイルの次の、および/またはさらなる部分でトポロジー補償構造を追加することができる。たとえば、表面714が正しいz高さを超えていると判定されれば、後続の層において正しいz高さ内にある構築表面の領域より少ない構築材料を領域714に追加し、および/または溶融させることができる。代替として、または上述の方法と組み合わせて、エネルギー源を用いて、部分714で構造の表面をショットピーニングおよび/またはアブレーションすることもできる。たとえば、レーザショットピーニングを用いて、溶融した構築材料を除去し、部分714のz寸法を低減し、および/またはその後の構築材料の追加のために表面を準備することができる。別の例として、レーザを用いて表面をアブレーションして、構造の部分714のz寸法を低減し、および/またはその後の構築材料の追加のために表面を準備することができる。
【００３１】
図6A〜図6Cは、構築表面を回復することができる方法のさまざまな例を示す。構築ユニット500A〜Bは、上で詳細に議論したように可動であり得る。構築ユニットは、カメラ806をさらに含むことができ、構築プロセスの前に構築プラットフォームのトポロジーを判定するための高さセンサ530を任意選択で含むことができる。高さセンサおよび調整方法のための追加の詳細が、代理人整理番号037216.00126で2017年11月8日にMamrakらにより出願された「DMLM Build Platform and Surface Flattening」という名称の米国特許出願第15/807,434号に見出すことができ、これを、参照によりその全体を組み込む。さらに、構築表面および/または構築プラットフォームのトポグラフィは、レーザ干渉法プロセスを用いてさらに判定することができる。
【００３２】
図6A〜図6Cに示すように、構造の特定の層で、構築表面が、許容可能z高さ範囲の外側にある単一または複数の突起822および/または窪み領域810を含むことがある。構築表面820の上方の第1の場所に構築ユニット500を配置することができる。構築材料の層を堆積させる前および/または後のいずれかに、構造の表面822で上記と同様のプロセスを実行することができる。たとえば、構築表面822上にマークを形成することができ、マークの寸法はカメラ806によって検出することができる。マークの寸法に基づいて、領域822での構築表面が構築表面820の予想または平均z高さを超えていると判定することができる。部分810で同様のプロセスを実行することができる。カメラ806によって検出されたマークの寸法に基づいて、部分810での構築表面が構築表面818の予想または平均z高さを下回っていると判定することができる。構築表面のトポロジーは、z高さの推定値に基づいて判定することができ、および/または複数のマークの検出、およびカメラによって検出されたマークの平均サイズに基づくことができる。さらに、トポロジーは、構築の進行に伴うx/y方向における固定場所でのマークのサイズの変化を監視することによって判定することができる。
【００３３】
図6Bに示すように、構築表面の一部がz方向において許容可能レベルより高く延在すると判定されると、エネルギー源810を用いて、部分822で構造の表面をショットピーニングおよび/またはアブレーションすることができる。たとえば、レーザショットピーニングを用いて、溶融した構築材料を除去し、部分822のz寸法をより許容可能な寸法824に低減し、および/またはその後の構築材料の追加のために表面を準備することができる。別の例として、レーザを用いて表面をアブレーションして、部分822のz寸法をより許容可能な寸法824に低減し、および/またはその後の構築材料の追加のために表面を準備することができる。
【００３４】
代替として、または上述のプロセスと組み合わせて、判定されたトポロジーを用いて、部分822で逆トポロジーおよび高さ(Zmax-Zmin)を有するフットプリント内の部分について構築ファイルを自動的に変更することができる。たとえば、現在の部分構築ファイルの次の、および/またはさらなる部分でトポロジー補償構造を追加することができる。たとえば、表面822が正しいz高さを超えていると判定されれば、後続の層において正しいz高さ(すなわち図6Cにおいて番号860によって示すような)内にある構築表面の領域より少ない構築材料を領域822に追加し(すなわち図6Cにおいて番号861によって示すような)、および/または溶融させることができる。
【００３５】
図6Cに示すように、場所500Bで構築表面の低い部分810を構築ユニットによって最初に少なくとも部分的に固化させてリコーティングすることができる。たとえば、許容可能z高さ範囲820内に入る構築表面の部分が固化され、構築材料860でリコーティングされる前に、最も低い場所810での固化およびリコーティングプロセスを840A〜Cで数回繰り返すことができる。最も低い場所での追加層の構築は、構築表面が統合された層になるまで繰り返すことができる。次いで、コントローラは、構築表面全体のz高さが許容範囲内にあるとき、物体の構築を自動的に続行するように構成することができる。
【００３６】
図7は、本開示の一態様による構築表面修正プロセスを示すブロック図である。構築プロセス中の一時点で、エネルギー源を用いてステップ901で構築表面にマークを付けることができる。ステップ903においてマークの形状を検出することができ、検出された形状に基づいてマークが許容範囲内905Aであるか許容範囲外905Bであるかが判定される。マークが許容範囲内であると判定されれば、構築が続行され、および/または表面の別の部分にマークを付けて、別の場所でのz高さを判定することができる。マークの形状が許容範囲より大きい、および/または小さいと判定されれば、構築プロセスは続行されるが、構築の後続の層において表面に再度マークを付けることができ、寸法の変化を判定して、ステップ907で構造のその部分のz寸法が高いか低いかを確定することができる。代替として、一回のマーキングおよび検出動作に基づいて、構造のz寸法が高いか低いかを確立することができる。構造のその部分が高いまたは低いと判定された後、構築表面上の複数の場所でプロセスを繰り返すことができ、構築層のトポロジーをマッピングすることができる。表面のトポロジーがマッピングされると、トポロジー情報を用いてコンポーネントについて構築ファイルを変更し、上で議論した方法のいずれか1つを用いてステップ911で構造のz高さの変動を低減または削減することができる。一態様によれば、ステップ911において、構築表面の確立されたフットプリントまたは最も低い場所内のトポロジーに基づいてコンピュータ支援設計(CAD)ファイルを作成することができる。コントローラは、フットプリント表面トポロジーの最小および最大z高さを確立することができる。フットプリント表面トポロジーの最小および最大z高さを確立することによって、トポロジーマップを用いて、逆トポロジーおよび高さ(Zmax-Zmin)を有するフットプリント内の部分について構築ファイルを自動的に変更することができる。構築の後続の層を形成するときにトポロジー補償構造を追加および適用することができる。
【００３７】
図8は、本開示の一態様による構築表面修正プロセスを示すブロック図である。構築プロセス中の一時点で、エネルギー源を用いてステップ1001で構築表面にマークを付けることができる。ステップ1003においてマークの形状を検出することができ、検出された形状に基づいてマークが許容範囲内1005Aであるか許容範囲外1005Bであるかが判定される。マークが許容範囲内であると判定されれば、構築が続行され、および/または表面の別の部分にマークを付けて、別の場所でのz高さを判定することができる。マークの形状が許容範囲より大きい、および/または小さいと判定されれば、構築プロセスは続行されるが、構築の後続の層において表面に再度マークを付けることができ、寸法の変化を判定して、ステップ1007で構造のその部分のz寸法が高いか低いかを確定することができる。代替として、一回のマーキングおよび検出動作に基づいて、構造のz寸法が高いか低いかを確立することができる。表面のz高さが高い1007Bと判定されれば、高い表面の部分上でショットピーニングおよび/またはアブレーションプロセスをステップ1008において実行することができる。ステップ1008は、構築表面のすべての高い場所で繰り返すことができ、および/または特定の閾値z値を上回る構築表面の部分にのみ適用することもできる。構造のその部分が高いまたは低いと判定された後、構築表面上の複数の場所でプロセスを繰り返すことができ、ステップ1009において構築層のトポロジーをマッピングすることができる。表面のトポロジーがマッピングされると、トポロジー情報を用いてコンポーネントについて構築ファイルを変更し、上で議論した方法のいずれか1つを用いてステップ1011で構造のz高さの変動を低減または削減することができる。一態様によれば、ステップ1011において、構築表面の確立されたフットプリントまたは最も低い場所内のトポロジーに基づいてコンピュータ支援設計(CAD)ファイルを作成することができる。コントローラは、フットプリント表面トポロジーの最小および最大z高さを確立することができる。フットプリント表面トポロジーの最小および最大z高さを確立することによって、トポロジーマップを用いて、逆トポロジーおよび高さ(Zmax-Zmin)を有するフットプリント内の部分について構築ファイルを
自動的に変更することができる。構築の後続の層を形成するときにトポロジー補償構造を追加および適用することができる。
【００３８】
この書面の説明は、例を用いて好ましい実施形態を含む本発明を開示し、当業者が任意のデバイスまたはシステムを作って用いること、および任意の組み込まれた方法を実行することを含む、本発明を実施することも可能にしている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義されており、当業者が思いつく他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有すれば、または特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない同等の構造要素を含めば、特許請求の範囲内にあることを意図している。説明したさまざまな実施形態からの態様、ならびにこのような各態様についての他の既知の同等物は、当業者によって混合および適合されて、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できる。
【００３９】
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。
【００４０】
［項１］  付加製造によって物体を作製する方法であって、
表面のトポグラフィを判定するステップと、
前記判定されたトポグラフィに基づいて付加製造プロセスを修正するステップと、
を含み、
前記表面のトポグラフィを判定するステップは、
収束エネルギー源を用いて前記表面に第1のマークを付けるステップと、
カメラを用いて前記第1のマークの第1の寸法を判定するステップと、
前記第1のマークの前記第1の寸法に基づいて前記第1のマークの高さを判定するステップと、
を含む、
物体を作製する方法。
【００４１】
［項２］  前記付加製造プロセスは、
前記判定されたトポグラフィに基づいて前記表面の窪み領域の場所を判定するステップと、
前記構築表面の前記トポグラフィの変動を低減するために前記窪み領域を充填するステップと、
をさらに含み、
前記窪み領域を充填するステップは、
(a)前記構築表面の窪み領域上に構築材料の層を堆積させるステップと、
(b)前記表面の前記窪み領域で構築材料の前記層の少なくとも一部を溶融させるステップと、
(c)前記構築表面の前記窪み領域上に粉末の後続の層を堆積させるステップと、
(d)前記窪み領域の充填が完了するまでステップ(a)〜ステップ(c)を繰り返すステップと、
を含む、任意の前項に記載の物体を作製する方法。
【００４２】
［項３］  ステップ(c)およびステップ(d)の少なくとも1つの前に、前記表面のトポロジーが判定され、前記表面のトポロジーを判定するステップは、
前記収束エネルギー源を用いて前記表面に第2のマークを付けるステップと、
前記カメラを用いて前記第2のマークの第2の寸法を判定するステップと、
前記第1の寸法を前記第2の寸法と比較するステップと、
をさらに含む、任意の前項に記載の物体を作製する方法。
【００４３】
［項４］  前記付加製造プロセスは、
前記判定されたトポグラフィに基づいて前記表面の突出領域の場所を判定するステップと、
前記表面に対してレベリング動作を実行して前記構築表面の前記トポグラフィの変動を低減するステップと、
をさらに含む、任意の前項に記載の物体を作製する方法。
【００４４】
［項５］  前記レベリング動作は、
測定された前記トポグラフィの逆の3D表現を前記物体のCADファイルに追加してカスタムCADファイルを作成し、前記カスタムCADファイルを用いて、前記物体を構築するときに前記突出領域および前記突出領域を囲む領域の充填を指示するステップ、
を含む、任意の前項に記載の物体を作製する方法。
【００４５】
［項６］  前記レベリング動作は、前記突出領域に対してアブレーションプロセスおよびショットピーニングプロセスの少なくとも1つを実行するステップを含む、任意の前項に記載の物体を作製する方法。
【００４６】
［項７］  前記表面は、粉末および箔の少なくとも1つである、任意の前項に記載の物体を作製する方法。
【００４７】
［項８］  前記構築材料は、粉末および箔の少なくとも1つである、任意の前項に記載の物体を作製する方法。
【００４８】
［項９］  付加製造プロセス中に表面のトポグラフィを測定する方法であって、
(a)収束エネルギー源を用いて表面に第1のマークを付けるステップと、
(b)カメラを用いて前記第1のマークの寸法を判定するステップと、
(c)前記第1のマークの前記寸法に基づいて前記第1のマークの高さを判定するステップと、
を含む、表面のトポグラフィを測定する方法。
【００４９】
［項１０］  (d)前記表面上の複数の場所でステップ(a)〜ステップ(c)を繰り返すステップと、
(e)前記表面上の前記複数の場所でのマークの判定された高さを比較するステップと、
をさらに含む、任意の前項に記載の表面のトポグラフィを測定する方法。
【００５０】
［項１１］  (d)複数の表面上でステップ(a)〜ステップ(c)を繰り返すステップと、
(e)前記複数の表面でのマークの判定された高さを比較するステップと、
をさらに含む、任意の前項に記載の表面のトポグラフィを測定する方法。
【００５１】
［項１２］  前記表面は、粉末および箔の少なくとも1つである、任意の前項に記載の表面のトポグラフィを測定する方法。
【００５２】
［項１３］  前記複数の表面は、第1の粉末層と、前記第1の粉末層上の第2の粉末層と、を含む、任意の前項に記載の表面のトポグラフィを測定する方法。
【００５３】
［項１４］  前記複数の表面は、第1の箔層と、前記第1の箔層上の第2の箔層と、を含む、任意の前項に記載の表面のトポグラフィを測定する方法。
【００５４】
［項１５］  付加製造プロセス中に表面のトポグラフィを判定するための方法をコンピュータに実行させるように構成されたプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記方法は、
(a)収束エネルギー源を用いて前記表面に第1のマークを付けるステップと、
(b)カメラを用いて前記マークの寸法を判定するステップと、
(c)前記マークの前記寸法に基づいて前記第1のマークの高さを判定するステップと、
を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【００５５】
［項１６］  前記方法は、
(d)前記表面上の複数の場所でステップ(a)〜ステップ(c)を繰り返すステップと、
(e)前記表面上の前記複数の場所でのマークの判定された高さを比較するステップと、
をさらに含む、任意の前項に記載の付加製造プロセス中に表面のトポグラフィを判定するための方法をコンピュータに実行させるように構成されたプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読媒体。
【００５６】
［項１７］  前記方法は、
(d)複数の表面上でステップ(a)〜ステップ(c)を繰り返すステップと、
(e)前記複数の表面でのマークの判定された高さを比較するステップと、
をさらに含む、任意の前項に記載の付加製造プロセス中に表面のトポグラフィを判定するための方法をコンピュータに実行させるように構成されたプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読媒体。
【００５７】
［項１８］  前記表面は、粉末および箔の少なくとも1つである、任意の前項に記載の付加製造プロセス中に表面のトポグラフィを判定するための方法をコンピュータに実行させるように構成されたプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読媒体。
【００５８】
［項１９］  前記複数の表面は、第1の粉末層と、前記第1の粉末層上の第2の粉末層と、を含む、任意の前項に記載の付加製造プロセス中に表面のトポグラフィを判定するための方法をコンピュータに実行させるように構成されたプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読媒体。
【００５９】
［項２０］  前記複数の表面は、第1の箔層と、前記第1の箔層上の第2の箔層と、を含む、任意の前項に記載の付加製造プロセス中に表面のトポグラフィを判定するための方法をコンピュータに実行させるように構成されたプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読媒体。
【符号の説明】
【００６０】
110  装置
114  構築プレート
116  リコータアーム
118  粉末レベル
120  レーザ
122  部品
126  リザーバ
128  廃棄物コンテナ
132  ガルボスキャナ
134  方向
136  エネルギービーム
400  構築ユニット
401  照射放出指向デバイス
403  ガス流デバイス
403A  加圧出口部
403B  真空入口部
404  ガス流ゾーン
405  リコータ
406  ホッパ
407  後部プレート
408  前部プレート
409  作動要素
410  ゲートプレート
411  リコータブレード
412  アクチュエータ
413  リコータアーム
414  構築筐体
415  物体
416  粉末
418  筐体
419  不活性環境
420  取り付けプレート
300  製造装置
302  構築ユニット
310  回転構築プラットフォーム
314  粉末床
316  モータ
324  外側構築壁
326  内側構築壁
330  物体
504  粉末リコーティング機構
506  照射ビーム指向機構
508  リコータアーム
510  リコータブレード
512  粉末ディスペンサ
515  粉末
516  ゲートプレート
518  アクチュエータ
532  ガス流機構
538  ガス流ゾーン
540  筐体
542  不活性環境
544  リコータプレート
546  後部プレート
548  前部プレート
550  リコータブレード
552  作動要素
554  粉末
556  粉末層
558  照射ビーム
601  エネルギー源指向機構
603  収束エネルギー源
606  カメラ
610  窪み領域
612  窪み領域
614  窪み領域
616  点
618  予想z高さ
620  表面
622  部分
624  点
626  正しいz高さ
628  正しいz高さ
630  正しいz高さ
701A  エネルギー源指向機構
701B  エネルギー源指向機構
703A  収束エネルギー源
703B  収束エネルギー源
707A  カメラ
707B  カメラ
714  部分
716  表面
717  部分
718  表面
724  収束点
729  予想高さ
740  点
750  予想z高さ
500A  構築ユニット
500B  構築ユニット
530  高さセンサ
806  カメラ
810  窪み領域
820  構築表面
822  突起
810  エネルギー源
824  許容可能寸法
860  構築材料
【図１】
2021501072.tif 000003
【図２】
2021501072.tif 000004
【図３】
2021501072.tif 000005
【図４】
2021501072.tif 000006
【図５】
2021501072.tif 000007
【図６Ａ】
2021501072.tif 000008
【図６Ｂ】
2021501072.tif 000009
【図６Ｃ】
2021501072.tif 000010
【図７】
2021501072.tif 000011
【図８】
2021501072.tif 000012
【国際調査報告】
2021501072.tif 000013
2021501072.tif 000014
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