(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
付加製造システムであって、
電子ビームガンと、
複数のワイヤ供給機と、
前記電子ビームガン及び前記複数の独立したワイヤ供給機を制御し、１つの水平面上に複数の独立した溶融プールを維持して、三次元ワークピースを製作するように動作可能なビーム制御システムと、を備える、付加製造システム。
【請求項２】
前記電子ビームガンが３〜６０ｋＷの範囲のビーム出力を提供する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記複数の独立したワイヤ供給機のうち少なくとも１つが直径０．００２インチ（０．０５ｍｍ）よりも大きいワイヤ直径を提供する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記複数の独立したワイヤ供給機の各々がそれぞれのワイヤを付加製造領域内の任意の場所に供給するように動作可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ビーム制御システムが前記電子ビームガンを制御して、前記付加領域内にビームを指向するように動作可能である、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
付加製造の方法であって、
複数の独立したワイヤ供給機の各々からのワイヤを付加製造領域内の任意の場所に供給し、
電子ビームガンからのビームを前記付加領域内の任意の場所に指向し、
三次元ワークピースを製作するように、１つの水平面上に複数の独立した溶融プールを維持することを備えた、付加製造の方法。
【請求項７】
前記三次元ワークピースを製作するように、前記複数の独立した溶融プールを同時に維持することをさらに備えた、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１３年２月２６日に出願された米国特許出願第６１／７６９，６０４号に対する優先権を主張する。
【０００２】
本開示は、付加製造に関し、より具体的には、電子ビームエネルギーを用いた物体の固体自由形状製作に関する。
【背景技術】
【０００３】
付加製造のための電子ビーム溶接様手法は、高出力電子ビーム（ＥＢ）ガン及び一巻きのワイヤを用いて、大きな部品を非常に素早く構築する。しかしながら、このプロセスは、それ自体が小さい特徴部に役立つものではなく、大きい溶融プールは、比較的遅い冷却速度及び比較的大きい粒子サイズをもたらす。
【０００４】
付加製造のための粉末床手法は、定置ガン及び粉末材料を伴って、比較的遅く、低出力のプロセスである。構築速度は比較的遅いが、微小な特徴部が可能であり、いくつかの機械的特性は、より小さいプールサイズ及びより高速な冷却速度によって改善される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の１つの開示される非限定的な実施形態に従う付加製造システムは、電子ビームガンを含む。複数の独立したワイヤ供給機と、電子ビームガン及び複数の独立したワイヤ供給機を制御し、複数の溶融プールを維持して、三次元ワークピースを製作するように動作可能なビーム制御システム。
【０００６】
本開示のさらなる実施形態は、電子ビームガンが約３〜約６０ｋＷの範囲のビーム出力を提供することを含む。
【０００７】
本開示の前述の実施形態のうちのいずれかのさらなる実施形態は、複数の独立したワイヤ供給機のうち少なくとも１つが直径約０．００２インチ（０．０５ｍｍ）よりも大きいワイヤ直径を提供することを含む。
【０００８】
本開示の前述の実施形態のうちのいずれかのさらなる実施形態は、複数の独立したワイヤ供給機の各々が、それぞれのワイヤをビルドエンベロープの所定の部分内の任意の場所に供給するように動作可能であることを含む。
【０００９】
本開示の前述の実施形態のうちのいずれかのさらなる実施形態は、ビーム制御システムが電子ビームガンを制御して、ビームをビルドエンベロープに指向するように動作可能であることを含む。
【００１０】
本開示の別の開示される非限定的な実施形態に従う付加製造の方法は、複数の溶融プールを維持して三次元ワークピースを製作することを含む。
【００１１】
本開示の前述の実施形態のうちのいずれかのさらなる実施形態は、複数の独立したワイヤ供給機の各々からのワイヤをビルドエンベロープの所定の部分内の任意の場所に供給することを含む。
【００１２】
本開示の前述の実施形態のうちのいずれかのさらなる実施形態は、電子ビームガンからのビームをビルドエンベロープの所定の部分に指向することを含む。
【００１３】
本開示の前述の実施形態のうちのいずれかのさらなる実施形態は、複数の溶融プールを同時に維持して三次元ワークピースを製作することを含む。
【００１４】
前述の特徴及び要素は、別途明確に示されない限り、非排他的に種々の組合せで組み合わされてもよい。これらの特徴及び要素、ならびにそれらの動作は、以下の説明及び添付の図面を踏まえて、より明らかになるであろう。しかしながら、以下の説明及び図面は、本質的に例示的であり、非限定的であるよう意図されることを理解されたい。
【００１５】
種々の特徴は、開示される非限定的な実施形態の以下の詳細な説明から、当業者に明らかになるであろう。詳細な説明を伴う図面は、以下に簡単に説明され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】付加製造システムの概略ブロック図である。
【図２】複数の溶融プールを有するワークピースの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、付加製造システム２０を概略的に示す。システム２０は、一般的に、電子ビームガン２２、複数の独立したワイヤ供給機２４Ａ〜２４ｎ、及び複数の溶融プールを維持して三次元ワークピースＷを製作するように動作可能なビーム制御システム２６を含む。
【００１８】
１つの開示される非限定的な実施形態では、電子ビームガン２２は、ビーム出力が約３〜約６０ｋＷの範囲の集束可能な電子ビームＢを生成する。ビーム制御システム２６は、ビルドエンベロープ２８内で電子ビームガン２２を制御し、複数の溶融プールＰＡ〜Ｐｎを維持して三次元ワークピースＷを製作するように動作可能である。
【００１９】
複数の独立したワイヤ供給機２４Ａ〜２４ｎは、複数のワイヤが直径約０．００２インチ（０．０５ｍｍ）よりも大きいワイヤ直径を提供してもよい。複数の独立したワイヤ供給機２４Ａ〜２４ｎは各々、それぞれのワイヤ２５Ａ〜２５ｎをビルドエンベロープ２８内の所定の部分内の任意の場所に供給することができる。
【００２０】
１つの開示される非限定的な実施形態では、システム２０は、１つの水平面上で複数の溶融プールを維持し、かつワークピースＷは、粉末床手法の場合と同様、連続で下がる。高出力電子ビームガン２２及び複数の独立したワイヤ供給機２４Ａ〜２４ｎは、固定である。あるいは、ワークピースＷは固定したままだが、高出力電子ビームガン２２及び複数の独立したワイヤ供給機２４Ａ〜２４ｎに対して、さらなる自由度が提供される。
【００２１】
システム２０は、小さい特徴部の形成を容易にし、さらに複数の溶融プールＰＡ〜Ｐｎの維持により、構築速度を上昇させる（図２）。複数の溶融プールＰＡ〜Ｐｎは、より小さい溶融プールサイズ、及びそれによるより高速な冷却の能力により、ワークピースＷの微細構造を改善する。複数の独立したワイヤ供給機２４Ａ〜２４ｎからのワイヤ原料も、粉末より比較的より安価である。
【００２２】
別の非限定的な実施形態は、特定の図示された構成要素を有するが、本発明の実施形態は、それらの特定の組合せに限定されない。他の非限定的な実施形態のいずれかからの特徴及び構成要素との組合せにおいて、非限定的な実施形態のいずれかからの構成要素または特徴の一部を使用することができる。
【００２３】
「前に」、「後ろに」、「上に」、「下に」、「上方に」、「下方に」など相対的位置用語は、媒体の通常の動作姿勢に準拠しており、かつ、そうでない場合は、限定的であると考えられるべきではないことが理解されよう。
【００２４】
複数の図面を通じて、同一の参照番号は、対応するまたは同一の要素を特定することが理解されよう。また、例示した実施形態において、特定の構成要素の配置が開示されるが、その他の配置からも恩恵を受けるであろうことも理解されよう。
【００２５】
特定の一連のステップが示され、説明され、請求されるが、別段の指示がない限り、ステップは、任意の順序で実行、分離または結合されてもよく、かつ、本開示からも恩恵が得られることが理解されよう。
【００２６】
前述の説明は、その中の制限によって定義されるのではなく、例示的である。しかし、種々の非限定的な実施形態は、本明細書において開示されており、当業者は、上記の教示を踏まえて、種々の修正及び変更が添付の特許請求の範囲に属することを理解するであろう。それゆえ、添付の特許請求の範囲内で、本開示が具体的に記載された通り以外に実践されてもよいことが理解されよう。そのため、添付の特許請求は、真の範囲及び内容を判定するために検討されるべきである。
【図１】
0006373880.tif 000002
【図２】
0006373880.tif 000003