(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスタ構築チャンバの容積を減少させるために、付加製造装置の前記マスタ構築チャンバ（１１７）に組み入れるためのモジュールであって、前記マスタ構築チャンバは、構築容積を確定するために前記マスタ構築チャンバ内で駆動機構により下降可能なマスタ構築台を備え、前記モジュールは、前記マスタ構築チャンバ（１１７）内の固定された位置に取り付け可能なフレーム（２１０）であって、２次構築チャンバ（２０５）および投与チャンバ（２０６）を画定するフレーム（２１０）と、前記２次構築チャンバ（２０５）内で可動であり、部品の付加製造中に粉末床を支持する２次構築台（２０７）と、前記投与チャンバ（２０６）内で可動であり、前記投与チャンバ（２０６）から粉末を押し出す投与ピストン（２１０）とを備え、前記２次構築台は、前記マスタ構築台の前記駆動機構と接続されるように構成されることを特徴とするモジュール。
【請求項２】
前記２次構築台（２０７）および投与ピストン（２１０）は、前記マスタ構築チャンバ（１１７）内での前記マスタ構築台（１０２）の運動を引き起こすために使用される前記駆動機構に機械的に連結されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記２次構築台（２０７）および投与ピストン（２１０）は、前記２次構築チャンバ（２０５）内での前記２次構築台（２０７）の下方への運動が前記投与チャンバ（２０６）内での前記投与ピストン（２１０）の上方への運動をもたらすように、前記駆動機構に機械的に連結されるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のモジュール。
【請求項４】
２次構築台（２０７）と前記投与ピストン（２１０）とを機械的に連結する機構は、歯車機構であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項５】
前記歯車機構は、前記２次構築台（２０７）に接続されたラック（１１９ａ）および前記投与ピストン（２１０）に接続されたラック（１１９ｂ）と係合するように構成された１または複数のピニオン（２２０）を備え、その結果、前記２次構築台（２０７）の下方への運動が前記１または複数のピニオン（２２０）の回転を引き起こし、それにより前記投与ピストン（２１０）の上方への運動が引き起こされることを特徴とする請求項４に記載のモジュール。
【請求項６】
前記歯車機構は、前記２次構築台（２０７）に接続された前記ラック（１１９ａ）および前記投与ピストン（２１０）に接続された前記ラック（１１９ｂ）の両方と係合する単独のピニオン（２２０）を備えることを特徴とする請求項５に記載のモジュール。
【請求項７】
前記歯車機構は、共通の軸のまわりに取り付けられた２つのピニオン（２２０）であって、前記ピニオンのうちの一方が前記２次構築台（２０７）に接続された前記ラック（１１９ａ）と係合され、他方のピニオンが前記投与ピストン（２１０）に接続された前記ラック（１１９ｂ）と係合されて、ラックアンドピニオン機構の対を形成する、２つのピニオンを備えることを特徴とする請求項５に記載のモジュール。
【請求項８】
前記ラックアンドピニオン機構の前記対の歯車装置は、前記投与ピストン（２１０）によって移動される距離が前記２次構築台（２０７）によって移動される距離に等しくないように構成されることを特徴とする請求項７に記載のモジュール。
【請求項９】
前記投与チャンバ（２０６）内の前記投与ピストン（２１０）の投与ヘッド（２１１）の開始位置は調整可能であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項１０】
前記投与チャンバ（２０６）の断面積は、前記２次構築チャンバ（２０５）の対応する断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項１１】
前記２次構築台（２０７）の運動と前記投与ピストン（２１０）の運動とを機械的に連結する機構は、前記２次構築台（２０７）の下方への運動に対して前記投与ピストン（２１０）がより大きな距離だけ上方に移動されるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項１２】
前記フレーム（２０１）は、前記２次構築チャンバを越えて拡散された余分な粉末を取り込むためのホッパ（２２１）をさらに画定することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のモジュールを前記付加製造装置に組み入れるステップと、前記モジュールの構築チャンバ内で部品を構築するステップとを含むことを特徴とする付加製造法を使用して部品を構築する方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のモジュールを備えることを特徴とする付加製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、付加製造装置のためのモジュール、およびモジュールを使用する方法に関する。本発明は、詳細には、しかし限定的ではないが、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）または選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）の装置の構築容積を減少させるためのモジュールに対する応用性を有する。
【背景技術】
【０００２】
選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）および選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）の装置は、レーザ光線などの高エネルギービームを使用して金属粉末材料などの材料を層ごとに凝固させることにより、物体を作り出す。粉末床の近傍に大量の粉末を堆積させ、そしてワイパにより大量の粉末を粉末床にわたって拡散することにより、構築チャンバ内の粉末床にわたって粉末層が形成される。次いで、作り上げられる物体の断面に相当する粉末層の領域にわたって、レーザ光線が走査される。レーザ光線は、粉末を溶融または焼結して、凝固した層を形成する。層の選択的な凝固の後、必要に応じて、粉末床は、新たに凝固される層の厚さだけ下降され、さらなる粉末の層が、表面上に拡散されて凝固される。そのようなデバイスの例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６０４２７７４号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／０２７８７７３号明細書
【特許文献３】ＤＥ１０２００９０２０９８７
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１１／０２５２６１８号明細書
【特許文献５】国際公開第２０１３／１８９６１７号パンフレット
【特許文献６】ＥＰ２７３２８９０
【特許文献７】国際公開第２０１０／００７３９６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
構築チャンバの壁、および、粉末床を支持する構築台を構築チャンバ内へ下降させることができる範囲により、構築容積が画定される。特定の状況では、構築容積のサイズを変更することが望まれ得る。例えば、小さな部品を製造する場合、および／または金などの高価な材料から部品を製造する場合、構築容積を減少させて、構築の時間および／または必要とされる粉末材料の量を少なくすることが望まれ得る。
【０００５】
部品を構築するのと同時に粉末をより小さな容積に閉じ込めるための壁を構築するステップを含む、構築容積を減少させる方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。粉末層を適用するための適用デバイスがインサートを備えて、粉末が適用される作業領域を減少させる。
【０００６】
構築チャンバに挿入されて構築に利用可能な容積を減少させることができる、容積減少要素が開示されている（例えば、特許文献３参照）。粉末床を支持するためのサブキャリアも設けられ、このサブキャリアは、サブキャリアを構築チャンバ内で可動である主支持ピストンに接続するためのコネクタ板を含む。供給チャンバを満たすのに必要とされる粉末の量を少なくするために、ピストンで操作されるドーザ（doser）内にカバーが設けられてもよい。
【０００７】
構築チャンバに要素が挿入されて利用可能な構築容積を減少させる構成も開示されている（例えば、特許文献４、特許文献５、および特許文献６参照）。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、付加製造装置に組み入れるためのモジュールであって、付加製造装置内の固定された位置に取り付け可能なフレームであって、構築チャンバおよび投与チャンバを画定するフレームと、構築チャンバ内で可動であり、部品の付加製造中に粉末床を支持する構築台と、投与チャンバ内で可動であり、投与チャンバから粉末を押し出す投与ピストンと、構築チャンバ内での構築台の下方への運動が投与チャンバ内での投与ピストンの上方への運動をもたらすように、構築台と投与ピストンとを機械的に連結する機構とを備えるモジュールが提供される。
【０００９】
このようにして、構築台および投与ピストンの両方が、共通の駆動機構によって移動され得る。例えば、モジュールは、付加製造装置のより大きなマスタ構築チャンバ内に取り付け可能であってもよく、モジュールの構築台は、マスタ構築チャンバのマスタ構築台を駆動するための駆動機構に取り付け可能であってもよい。構築台は、マスタ構築台を介して駆動機構に取り付け可能であってもよい。あるいは、マスタ構築台を駆動するための駆動機構とは別の駆動機構により構築台の運動が引き起こされてもよい。
【００１０】
構築台と投与ピストンとを機械的に連結する機構は、歯車機構であってもよい。歯車機構は、一方は構築台に接続され他方は投与ピストンに接続された、２つのラックに係合するように構成された、１または複数のピニオンを備えてもよく、その結果、構築台の下方への運動が１または複数のピニオンの回転を引き起こし、それにより投与ピストンの上方への運動が引き起こされる。１つの実施形態では、歯車機構は、単独のピニオンを備える。そのような実施形態では、歯車機構は、構築台の下方への運動に等しい量だけ投与ピストンを上方へ移動させ得る。
【００１１】
代替的実施形態では、歯車機構は、共通の軸のまわりに取り付けられた２つのピニオンであって、ピニオンのうちの一方が構築台に接続されたラックと係合され、他方のピニオンが投与ピストンに接続されたラックと係合されて、ラックアンドピニオン機構の対を形成する、２つのピニオンを備える。ラックアンドピニオンの対の歯車装置は、投与ピストンによって移動される距離が構築台によって移動される距離に等しくないように構成されてもよい。そのような構成は、たとえ投与チャンバが構築チャンバと同じかまたはそれよりも小さい断面積を有していても、投与チャンバが層に対して十分な粉末を投与することを可能にすることができる。
【００１２】
投与チャンバ内の投与ピストンの投与ヘッドの開始位置は、調整可能であってもよい。このことは、投与機構によって投与される粉末の量を使用者が調整することを可能にすることができる。
【００１３】
投与チャンバの断面積は、構築チャンバの断面積よりも大きくてもよい。投与チャンバ内での粉末床にわたる投与機構からの粉末の拡散は、典型的には１００％の効率ではない。
【００１４】
さらに、粉末の凝固は、凝固された領域が形成される粉末よりも小さい体積を占める、凝固された領域をもたらしてもよい。より大きな断面積の投与チャンバを設けることにより、投与機構により層に対して供給される粉末は、粉末が拡散されるときの粉末の損失、および前の層の凝固した領域の収縮を考慮に入れるために、粉末床にわたって層を形成するのに必要とされるのよりもわずかに多い。
【００１５】
別法として、またはさらに、構築チャンバの運動と投与ピストンの運動とを機械的に連結する機構は、構築台の下方への運動に対して、投与ピストンがより大きな距離だけ上方に移動されるように構成されてもよい。
【００１６】
フレームは、構築チャンバを越えて拡散された余分な粉末を取り込むためのホッパをさらに画定してもよい。
【００１７】
本発明の第２の態様によれば、付加製造装置のマスタ構築チャンバに組み入れるためのモジュールであって、マスタ構築チャンバ内の固定された位置に取り付け可能なフレームであって、２次構築チャンバおよび投与チャンバを画定するフレームと、２次構築チャンバ内で可動であり、部品の付加製造中に粉末床を支持する２次構築台と、投与チャンバ内で可動であり、投与チャンバから粉末を押し出す投与ピストンとを備えるモジュールが提供される。
【００１８】
２次構築台および投与ピストンは、マスタ構築チャンバ内でのマスタ構築台の運動を引き起こすための駆動機構に機械的に連結されるように構成されてもよい。２次構築台および投与ピストンは、マスタ構築台の下方への運動が２次構築チャンバ内での２次構築台の下方への運動と投与チャンバ内での投与ピストンの上方への運動をもたらすように、マスタ構築台に機械的に連結されるように構成されてもよい。
【００１９】
本発明の第３の態様によれば、本発明の第１または第２の態様によるモジュールを付加製造装置に組み入れるステップと、モジュールの構築チャンバ内で部品を構築するステップとを含む、付加製造法を使用して部品を構築する方法が提供される。
【００２０】
部品は、付加製造装置に従来提供されたのよりも小さい構築容積で製造されることから恩恵を受け得る、歯科用構成要素、宝石類、または他の小さな部品であり得る。
【００２１】
本発明の第４の態様によれば、本発明の第１または第２の態様によるモジュールがその中に取り付けられている付加製造装置が提供される。
【００２２】
本発明の第５の態様によれば、構築チャンバと、構築チャンバ内で可動な昇降機であって、構築基板を解放可能に固着することができるように構成されている昇降機と、構築基板が昇降機によって下降されるにつれて構築基板上に粉末の連続的な層を堆積させるための粉末ディスペンサと、高エネルギービームを生成するためのデバイスと、各層の領域を選択的に凝固させて物体を形成するために高エネルギービームを層に向けるための操向デバイスとを備える付加製造装置であって、構築基板は、締結具を介して昇降機に解放可能に固着可能であり、締結具は、粉末ディスペンサにより層が堆積される構築基板の表面以外の表面から、基板を昇降機から解放するためにアクセス可能である、付加製造装置が提供される。
【００２３】
このようにして、上部表面などの、構築に利用可能な構築基板の表面の領域は、構築基板のその表面を介してボルトなどの締結具にアクセスする必要性による制限を受けない。このことは、予め設定された構築容積内でより大きな部品を構築することを可能にし、また、使用者が構築を設計するときに締結具の位置を考慮する必要性をなくすことができる。少なくとも層が堆積される構築基板の表面は、凝固したときに粉末が付着する材料で作られてもよい。例えば、構築基板の表面は、粉末と同じ材料で作られてもよい。昇降機は、構築基板が解放可能に固着される構築台を備えてもよい。
【００２４】
昇降機および／または構築基板は、昇降機または構築基板のうちの他方にある空洞内に受け入れられる少なくとも１つの突出部を備えてもよく、その場合、締結具は、空洞に入り突出部と係合して構築基板を昇降機に固着することができるように構成される。突出部は、締結具を受け入れるための凹部を備えてもよい。凹部は、例えば傾斜した表面を備えて、締結具の端部が表面と係合することにより構築基板が昇降機に向かって引き付けられるように、適切な形状とすることができる。
【００２５】
本発明の第６の態様によれば、本発明の第５の態様による付加製造装置で使用するための構築基板であって、構築基板を付加製造装置の昇降機に解放可能に固着するための締結具を備え、締結具は、付加製造装置の粉末ディスペンサによって粉末が堆積される構築基板の表面以外の表面から、基板を昇降機から解放するためにアクセス可能である、構築基板が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】付加製造装置の概略図である。
【図２】図１に示された付加製造装置の別の面からの概略図である。
【図３】本発明の実施形態によるモジュールの立面図である。
【図４】付加製造装置に取り付けられた、図３に示されたモジュールの線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図５】モジュールの投与ピストンの投与ヘッドの、線Ａ−Ａに沿った拡大された断面図である。
【図６】図３に示されたモジュールの、線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図７】構築基板および構築台の、線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１および２を参照すると、付加製造装置が、仕切り１１５、１１６を内部に有する主チャンバ１０１を備え、仕切り１１５、１１６は、マスタ構築チャンバ１１７と、粉末を堆積させることができる表面１１０とを画定する。マスタ構築台１０２が、粉末床１０４と、粉末１０４を選択的にレーザ溶融することによって構築される物体１０３とを支持するために設けられる。マスタ構築台１０２は、物体１０３の連続的な層が形成されるにつれて、モータ１１３などの駆動機構によりマスタ構築チャンバ１１７内で下降され得る。利用可能な構築容積は、マスタ構築台１０２をマスタ構築チャンバ１１７内へ下降させることができる範囲によって確定される。
【００２８】
構築は、表面１１０上に粉末を投与するための分注装置１０８と、床１０４にわたって粉末を拡散させるための細長いワイパ１０９とを使用して、粉末床１０４にわたって粉末の層を連続的に堆積させることによって進行する。例えば、分注装置１０８は、特許文献７で説明されているような装置であってもよい。ワイパ１０９は、構築台１０２にわたって直線状の方向に移動する。
【００２９】
レーザモジュール１０５が、粉末１０４を溶融するためのレーザを生成し、レーザは、コンピュータ１３０の制御下で光学走査器１０６によって要求通りに向けられる。レーザ光線１１８は、窓１０７を介してチャンバ１０１に入る。この実施形態では、レーザモジュール１０５は、ｎｄ：ＹＡＧファイバレーザなどのファイバレーザである。
【００３０】
光学走査器１０６は、この実施形態では粉末床１０４上の所望の位置へレーザ光線を向けるための２つの可動ミラー１０６ａ、１０６ｂである操向光学系と、この実施形態ではレーザ光線の焦点距離を調整するための可動レンズ１０６ｃ、１０６ｄの対である合焦光学系とを備える。モータ（図示せず）が、ミラー１０６ａ、１０６ｂおよびレンズ１０６ｃ、１０６ｄの運動を引き起こし、モータは、コンピュータ１３０によって制御される。
【００３１】
図３から７を参照すると、本発明の実施形態によるモジュールが、付加製造装置のマスタ構築チャンバ１１７に挿入され得るフレーム２０１を備える。フレーム２０１のリップ２０２が、フレーム２０１が付加製造装置内の所定の位置に固定されるように、構築チャンバ１１７の上部開口部を越えて表面１１０上に延在するように配置される。フレーム２０１は、下方に延在して構築チャンバ２０５および投与チャンバ２０６をそれぞれ画定する壁２０３および２０４と、構築チャンバ２０５を越えて拡散された余分な粉末を取り込むための溢流ホッパ２２１とを備える。フレーム２０１は、単独の単一部品であってもよく、または、一緒に固着されて単独ユニットを形成する一連の別個の部品から形成されてもよい。
【００３２】
図３から明白に分かるように、投与チャンバ２０６の（水平面における）断面積は、構築チャンバ２０５の対応する断面積よりも大きい。この実施形態では、投与チャンバ２０６の断面は、構築チャンバ２０５の対応する断面と同じ矩形の形状であるが、より大きい。しかし、他の実施形態では投与チャンバ２０６および構築チャンバ２０５の断面の形状は異なり得ることが、理解されるであろう。
【００３３】
モジュールは、レッグ２０８ａ、２０８ｂによって支持された、構築チャンバ２０５内で可動である構築台２０７を備え、レッグ２０８ａ、２０８ｂは、フット２０９に取り付けられている。フット２０９は、フット２０９を、したがって構築台２０７を付加製造装置のマスタ構築台１０２に取り付けるために、ボルトを受け入れるための通り穴を有する。構築台２０７は、台を構築チャンバ１１７の壁に対して封止するシール２０７ａを備える。
【００３４】
図４および７に示されるように、構築台２０７は、中央の円形のピン２３０と、台２０７から上方に延在する突出部２３１（そのうちの１つだけが示されている）とを備える。構築台２０７に解放可能に固着される構築基板２２８が、ピン２３０を受け入れるための中央空洞と、突出部２３１を受け入れるための、基板２２８の中心からオフセットされた空洞２３２とを備える。構築基板２２８は、ねじ締結具２３５を受け入れるためのねじ穴２３４を備える。穴２３４は、構築基板２２８の上部表面２３９にではなく、側部表面に開口している。締結具２３５は、突出部２３１が空洞２３２に受け入れられたときに突出部２３１にある凹部２３７の傾斜した表面と係合され得る、ドーム形状の端部２３６を有する。
【００３５】
モジュールは、投与チャンバ２０６内で可動である投与ピストン２１０をさらに備える。投与ピストン２１０は、ねじ付きの連接棒２１２によって支持された上部ピストンヘッド２１１を備える。連接棒２１２は、環状の据付ヘッド２１４にあるねじ付きの開口部２１３を通過する。据付ヘッド２１４に対する上部ピストンヘッド２１１の相対位置は、連接棒２１２の回転によって調整され得る。据付ヘッド２１４に対する上部ピストンヘッド２１１の運動は、連接棒２１２の両側の２つの案内シャフト２１５ａ、２１５ｂによって案内される。連接棒２１２のヘッドは、面取りされた凹部２２３をその中に備え、上部ピストンヘッド２１１は、４つのねじ穴を備える。構築中に連接棒２１２が回転するのを防ぐために、ねじ穴に係合するボルト２２５を使用して、上部ピストンヘッド２１１に締付け板２２４が固着される。締付け板２２４は、突起２２６を備え、突起２２６は、締付け板２２４が所定の位置に固着されたときに突起２２６と凹部２２３との間の摩擦が連接棒２１２の回転を防ぐように作用するように、面取りされた凹部２２３に係合する。
【００３６】
上部ピストンヘッド２１１および据付ヘッド２１４の両方が、ヘッド２１１、２１４を投与チャンバ２０６の壁２０４に対して封止するためのシール２１１ａ、２１４ａを備える。据付ヘッド２１４は、レッグ２１７ａ、２１７ｂの対を備える。構築チャンバ２０５および投与チャンバ２０６のそれぞれの底部に接続された軸受板２２６が、構築台２０７および投与ピストン２１０の運動中にレッグ２０８ａ、２０８ｂ、２１７ａ、２１７ｂを案内するための軸受を提供する。
【００３７】
レッグ２０８ｂおよびレッグ２１７ａのそれぞれは、ピニオン２２０上の歯２１６に係合する歯のラック２１９ａ、２１９ｂを備える。この歯車機構は、構築チャンバ２０５内での構築台２０７の下向きの運動が投与チャンバ２０６内での投与ピストン２１０の上向きの運動をもたらすように、構築台２０７を投与ピストン２１０に機械的に結び付ける。このようにして、構築台２０７および投与ピストン２１０の両方が、構築台１０２の運動によって移動される。
【００３８】
モジュールは、主構築チャンバ１１７の側壁と係合する可動の当接部２４２ａ、２４２ｂをそれぞれが備えている、４つのクランプ（そのうちの２つ、２４０ａ、２４０ｂが示されている）をさらに備える。当接部２４２ａ、２４２ｂは、フレーム２０１にある相補的なねじ山に係合するねじ山を有するスクリュ２４１ａから２４１ｄが回転することにより、チャンバ１１７の側壁と係合する位置に移動される。各スクリュ２４１ａから２４１ｄの端部には、対応する傾斜した表面（図示せず）と係合するくさび形状の部材（図示せず）がある。傾斜した表面のうちの１つは、固定され、他の傾斜した表面は、当接部２４２ａ、２４２ｂのうちの１つと共に可動であり、その結果、スクリュ２４１ａ〜２４１ｄのフレーム２０１内への運動が、くさび形状の部材を傾斜した表面に押し当てて、傾斜した表面を離すように押し、したがって、当接部２４２ａ、２４２ｂを構築チャンバ１１７の側壁に向かって押す。ばねまたはゴムバンドなどの付勢部材が、くさび形状の部材が傾斜した表面から離れる方向に移動されるときに付勢部材の付勢作用（biasing）の下で当接部２４２ａ、２４２ｂが側壁から離れる方向に移動されるように、傾斜した表面を互いに向かって付勢し得る。
【００３９】
使用に際して、モジュールは、マスタ構築チャンバ１１７に取り付けられて、マスタ構築台１０２の駆動機構１１３によって駆動される減少した容積の２次またはスレーブの構築チャンバ２０７を提供する。モジュールを付加製造装置に取り付けるために、マスタ構築台１０２は、マスタ構築チャンバ１１７および構築台１０２に取り付けられたモジュールのフット２０９の上部まで持ち上げられる。次いで、構築台１０２は下降されて、フレーム２０１のリップ２０２が表面１１０と係合するまで、モジュールをマスタ構築チャンバ１１７内へ下降させる。使用者は、スクリュ２４２ａから２４２ｄを作動させることにより当接部２４１ａ、２４１ｂを構築チャンバ１１７の壁の側面に対して付勢して、モジュールを構築チャンバ１１７内の所定の位置に固定する。
【００４０】
構築基板２２８は、構築台２２８を構築チャンバ２０５の上部まで持ち上げ、ピン２３０を中央空洞内に配置し、突出部２３１を構築基板２２８の空洞２３２内に配置することにより、構築台２０７に取り付けられる。次いで、使用者は、締結具２３５の締付けにより端部２３６が凹部２３７内へ付勢されて傾斜した表面と接触するように、締結具２３５を突出部２３１の凹部２３７と位置合わせする。この作用により、構築基板２２８が台２０７に向かって押されて、構築基板２２８が台２０７に固着される。構築基板２２８が固着されると、構築台１０２は、構築基板２２８の上部表面をフレーム２０１の上部表面と同じ高さにするように、下降される。
【００４１】
次いで、投与ピストン２０８は、投与チャンバ２０６内の上部投与ヘッド２１１の開始位置を設定するように調整される。開始位置は、連接棒２１２を回転させて上部投与ヘッド２１１を据付ヘッド２１４に対して移動させることによって設定される。開始位置は、構築に必要とされる粉末の量に基づいて設定され、構築に必要とされる粉末の量は、構築が完了したときに必要とされる粉末床の深さによって設定される。必要とされる深さは、構築される部品のサイズおよび向きに依存し得る。上部投与ピストン２１１が所望される通りに位置決めされると、締付け板２２４が固着されて、連接棒２１２を所定の位置に維持する。２ｍｍといった薄さの覆い板２２７が、投与ヘッド２１１の上に配置されて、ヘッド２１１の上部表面上の凹部に粉末が入るのを防ぐ。
【００４２】
投与ヘッド２１１が所望の開始位置に配置されると、粉末が装填されて構築が開始され得る。これは、構築台１０２を層の厚さだけ下降させ、それにより構築ピストン２０７が下降され、投与ピストン２１０が上昇されることによって、達成される。次いで、ワイパ１０９が作動されて、構築台２０７に取り付けられた構築基板２２８にわたってフレーム２０１の上部表面上に押されて、投与された粉末を拡散する。いかなる余分な粉末も、溢流ホッパ２２１内に押し込まれる。次いで、構築基板にわたって形成された粉末層の選択された領域が、コンピュータ１３０の制御下においてレーザ光線を選択された領域へ向けることにより、溶融される。この工程は、構築が完了するまで、その後に続く層に対して繰り返される。
【００４３】
構築の終わりに、部品を取り出しかつ粉末を回収することができるように、マスタ構築台１０２が上昇されて、２次構築台２０７を２次構築チャンバ２０５の上部まで上昇させる。使用者が粉末をホッパ２２１内へ払い落とすことにより、凝固されていない粉末が回収される。ホッパ２２１の容積は、投与チャンバ２０６に装填することができる粉末の最大体積に等しい。次いで、粉末の回収のためにホッパ２２１をフレーム２０１から取り外すことができる。例えば、ホッパ２２１の取り外しのために、ホッパ２２１に持ち手２５０が取り付けられてもよい。持ち手は、穴２５１を備え、構築の終わりに、穴２５１から粉末を例えば篩に注ぐことができる。
【００４４】
本明細書で説明されたような本発明の範囲から逸脱することなく、上記の実施形態に変更および修正がなされ得ることが、理解されるであろう。例えば、マスタ構築台１０２に構築台２０７を取り付けるのではなく、モジュールは、それ自体の専用の駆動機構を備えてもよい。単独のピストンではなく、モジュールは、共通のシャフトに接続された２つのピニオンを備えてもよく、ピニオンの歯車装置は、構築台２０７によってある程度の距離を下方に移動されると投与ピストン２０６がより長い距離を上方に移動されるように、構成される。そのような構成は、層を形成するのに十分な粉末が分注されるのを確実とするのに有用であり得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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