(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元領域の連続的な断面に対応する粉末ベッドの一部の連続的な融解によって少なくとも２つの別々の三次元領域を形成するための方法であって、
前記三次元領域の少なくとも１つのモデルを提供するステップと、
ワークテーブル上に第１の粉末層を供給するステップと、
第１のエネルギービーム源から第１のエネルギービームを前記ワークテーブルに向けて、前記第１の粉末層を、対応する少なくとも１つのモデルに基づく第１の選択された位置で融解させ、前記三次元領域の第１の断面を形成するステップであって、前記第１のエネルギービームは、第１の領域を平行なスキャンラインで第１の方向に融解し、第２の領域を平行なスキャンラインで第２の方向に融解している、ステップと、
前記第２の領域の前記スキャンラインの少なくとも１つを前記第２の方向に融解する直前に、前記第１の領域の前記スキャンラインの少なくとも１つを前記第１の方向に融解するステップと、
少なくとも部分的に融解された第１の粉末層上に第２の粉末層を供給するステップと、
エネルギービームを前記ワークテーブルに向けて、前記第２の粉末層を、対応する少なくとも１つのモデルに基づく第２の選択された位置で融解させ、前記三次元領域の第２の断面を形成するステップであって、前記エネルギービームは、前記第１の領域を平行なスキャンラインで第３の方向に融解し、前記第２の領域を平行なスキャンラインで第４の方向に融解している、ステップと、
前記第２の領域の前記スキャンラインの少なくとも１つを前記第２の方向に融解した後に、別の領域の前記スキャンラインの少なくとも１つを前記第４の方向に融解する直前に、前記第１の領域の前記スキャンラインの少なくとも１つを前記第３の方向に融解するステップと、
を備え、
前記第１の領域及び前記第２の領域は、２つの別々な三次元物品に設けられる
方法。
【請求項２】
前記別の領域は、前記第２の領域である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記別の領域は、第３の領域である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の領域及び前記第２の領域は、単一の三次元物品内にある請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第３の領域は、単一の三次元物品内にある請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第３の領域は、前記第１の領域及び前記第２の領域に対する別々な三次元物品に設けられる請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の方向及び前記第２の方向は、平行である請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第３の方向及び前記第４の方向は、平行である請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の方向又は前記第２の方向の少なくとも一方は、前記第３の方向又は前記第４の方向の少なくとも一方に対して角度αで回転され、ここで１°≦α≦１７９°である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記エネルギービームは、電子ビーム又はレーザービームの少なくとも一方である請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記粉末は、金属粉末である請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも１つの三次元物品の少なくとも１つの層の前記スキャンラインは、直線である請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの三次元領域の少なくとも１つの層の前記スキャンラインは、曲折している請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも第１の三次元領域の少なくとも１つの層の前記スキャンラインは、第１のエネルギービーム源からの第１のエネルギービームで融解され、少なくとも第２の三次元領域の少なくとも１つの層は、第２のエネルギービーム源からの第２のエネルギービームで融解される、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のエネルギービームは、第１の電子ビーム源から放射されており、前記第２のエネルギービームは、第１のレーザービーム源から放射されている請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のエネルギービームは、第１の電子ビーム源から放射されており、前記第２のエネルギービームは、第２の電子ビーム源から放射されている請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１のエネルギービームは、第１のレーザービーム源から放射されており、前記第２のエネルギービームは、第２のレーザービーム源から放射されている請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のエネルギービーム及び前記第２のエネルギービームは、少なくとも前記第１の三次元領域及び前記第２の三次元領域を同時に融解している請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の方向又は前記第２の方向の少なくとも一方は、前記第３の方向又は前記第４の方向の少なくとも一方に対して垂直な角度で回転される請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の方向は、前記第３の方向に垂直であり、前記第２の方向は、前記第４の方向に垂直である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記粉末は、金属粉末、ポリマー粉末及びセラミック粉末からなる群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記ステップは、制御コンピュータを介して行われる請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
三次元物品の連続的な断面に対応する粉末ベッドの一部の連続的な融解によって少なくとも１つの三次元物品を形成するための方法であって、
少なくとも１つの前記三次元物品のモデルを提供するステップと、
ワークテーブル上に第１の粉末層を供給するステップと、
第１のエネルギービーム源から第１のエネルギービームを前記ワークテーブルに向けて、前記第１の粉末層を、対応するモデルに基づく第１の選択された位置で融解させ、前記少なくとも１つの三次元物品の第１の断面を形成するステップであって、前記第１のエネルギービームは、第１の物品を平行なスキャンラインで第１の方向に融解している、ステップと、
前記第１の物品の第１のスキャンラインを融解した後に、所定の期間内に前記第１の物品の前記第１の粉末層の前記第１の方向に第２のスキャンラインを融解するステップであって、少なくとも１つの中間スキャンラインは、別の物品の別の所定の位置で前記期間内に融解され、前記第１のスキャンライン及び前記第２のスキャンラインは、互いに隣接している、ステップと、
を備える方法。
【請求項２４】
前記中間スキャンラインは、前記別の物品内にある請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記中間スキャンラインは、前記第１のスキャンライン及び前記第２のスキャンラインから所定の距離に設けられる請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
少なくとも部分的に融解された第１の粉末層上に第２の粉末層を供給するステップと、
エネルギービームを前記第２の粉末層に向けて、前記第２の粉末層を、対応するモデルに基づく第２の選択された位置で融解させ、前記三次元物品の第２の断面を形成するステップであって、前記エネルギービームは、前記第１の物品を平行なスキャンラインで第２の方向に融解している、ステップと、
前記第１の物品の前記第１のスキャンラインを前記第２の方向に融解した後に、所定の期間内に前記第２の粉末層の前記第１の物品の前記第２の方向に第２のスキャンラインを融解するステップであって、少なくとも１つの中間スキャンラインは、別の所定の位置で前記期間内に融解され、前記第２の方向の前記第１のスキャンライン及び前記第２のスキャンラインは、互いに隣接している、ステップと、
を更に備える請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記中間スキャンラインは、前記第１のスキャンライン及び前記第２のスキャンラインから所定の距離に設けられる請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記中間スキャンラインは、別の物品内にある請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの三次元物品の少なくとも１つの層の前記第１のスキャンラインは、第１のエネルギービーム源からの第１のエネルギービームで融解され、前記少なくとも１つの三次元物品の少なくとも１つの層の第２のスキャンラインは、第２のエネルギービーム源からの第２のエネルギービームで融解される請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１のエネルギービームは、第１の電子ビーム源から放射されており、前記第２のエネルギービームは、第１のレーザービーム源から放射されている請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１のエネルギービームは、第１の電子ビーム源から放射されており、前記第２のエネルギービームは、第２の電子ビーム源から放射されている請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記第１のエネルギービームは、第１のレーザービーム源から放射されており、前記第２のエネルギービームは、第２のレーザービーム源から放射されている請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記第１の方向は、前記第２の方向に対して角度αで回転され、ここで１°≦α≦１７９°である、請求項２６に記載の方法。
【請求項３４】
少なくとも１つの三次元物品の少なくとも１つの層の前記スキャンラインは、直線である請求項２３に記載の方法。
【請求項３５】
少なくとも１つの三次元領域の少なくとも１つの層の前記スキャンラインは、曲折している請求項２３に記載の方法。
【請求項３６】
前記第１の方向は、前記第２の方向に垂直である請求項２６に記載の方法。
【請求項３７】
前記第１のエネルギービーム及び第２のエネルギービームは、少なくとも前記第１のスキャンライン及び前記中間スキャンラインをほぼ同時に融解している請求項２９に記載の方法。
【請求項３８】
前記第１のエネルギービーム及び第２のエネルギービームは、少なくとも前記第２のスキャンライン及び前記中間スキャンラインをほぼ同時に融解している請求項２９に記載の方法。
【請求項３９】
前記粉末は、金属粉末、ポリマー粉末及びセラミック粉末からなる群から選択される請求項２３に記載の方法。
【請求項４０】
前記ステップは、制御コンピュータを介して行われる請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元物品の積層造形のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自由造形法（ｆｒｅｅｆｏｒｍ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）又は積層造形法（ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）は、ワークテーブルに適用された粉末層の選択部分の連続的な融解によって三次元物品を形成する方法の１つである。この技術に係る方法及び装置は、米国特許出願公開第２００９／０１５２７７１号公報に開示される。
【０００３】
このような装置は、その上に三次元物品が形成されるワークテーブルと、粉末ベッドの形成のためにワークテーブル上に粉末の薄層を配置するように構成された粉末ディスペンサーと、融解させる粉末にエネルギーを送達するためのエネルギービームと、粉末ベッドの一部の融解を介した三次元物品の断面形成のための、粉末ベッドに対するエネルギービームによって生じたエネルギーの制御用要素と、三次元物品の連続的な断面に関する情報を記憶する制御用コンピュータと、を備えてもよい。三次元物品は、粉末ディスペンサーにより連続的に敷かれた、連続的に形成された粉末層の断面の連続的な融解によって形成される。
【０００４】
最終製品の材料特性を犠牲にせずに、より迅速に三次元物品を製作することが可能な積層造形技術の需要が存在する。
【発明の概要】
【０００５】
各種実施形態によれば、本発明は、最終製品の材料特性を犠牲にせずに、自由造形法又は積層造形法により、三次元物品のより迅速な生産を可能にする方法及び装置を提供する。上述の目的は、請求項１に記載の方法における特徴によって達成される。
【０００６】
本発明の様々な実施形態に係る第１の態様において、三次元領域の連続的な断面に対応する粉末ベッドの一部の連続的な融解によって少なくとも２つの別々の三次元領域を形成するための方法を提供する。前記方法は、前記三次元領域の少なくとも１つのモデルを提供するステップと、ワークテーブル上に第１の粉末層を供給するステップと、第１のエネルギービーム源から第１のエネルギービームを前記ワークテーブルに向けて、前記第１の粉末層を、対応する少なくとも１つのモデルに基づく第１の選択された位置で融解させ、前記三次元領域の第１の断面を形成するステップであって、前記第１のエネルギービームは、第１の領域を平行なスキャンラインで第１の方向に融解し、第２の領域を平行なスキャンラインで第２の方向に融解している、ステップと、前記第２の領域の前記スキャンラインの少なくとも１つを前記第２の方向に融解する直前に、前記第１の領域の前記スキャンラインの少なくとも１つを前記第１の方向に融解するステップと、少なくとも部分的に融解された第１の粉末層上に第２の粉末層を供給するステップと、前記エネルギービームを前記ワークテーブルに向けて、前記第２の粉末層を、対応する少なくとも１つのモデルに基づく第２の選択された位置で融解させ、前記三次元領域の第２の断面を形成するステップであって、前記エネルギービームは、前記第１の領域を平行なスキャンラインで第３の方向に融解し、前記第２の領域を平行なスキャンラインで第４の方向に融解している、ステップと、別の領域の前記スキャンラインの少なくとも１つを前記第４の方向に融解する直前に、前記第１の領域の前記スキャンラインの少なくとも１つを前記第３の方向に融解するステップと、を備える。
【０００７】
本発明の各種実施形態の制限されない１つの利点は、特定の物品内のスキャン速度が、製作温度の影響を受けずに増加するため、製造時間が低減されることである。これは、単一の領域の特定の粉末層を融解するための２つの隣接するスキャンラインが、別の領域の少なくとも別のスキャンラインにより遮断されるためである。これは、隣接するスキャンラインが交互に融解される場合と比べてスキャン速度が増加することを意味する。特定の領域の特定の層の２つの隣接するスキャンラインを融解するときに、速過ぎる速度を用いることは、高すぎる製作温度をもたらし、これは、次に、材料の機械特性に影響を及ぼす。改善された機械特性は、また、２つの続く層のスキャニング方向が、互いに対して回転され、層を覆うために同じスキャニング方向を用いることにより増幅される欠陥を除去することをもたらす。
【０００８】
本発明の例示的かつ非限定的な実施形態において、“別の”領域は、第２の領域である。これは、第１及び後続の層のスキャン順序が同一であることを意味する。本発明の更に別の例示的な実施形態において、前記別の領域は、第１及び後続の層のスキャン順序が異なることを意味する第３の領域である。少なくともこれらの実施形態の利点は、製造時間をできるだけ短くする製作温度間隔を実現するようにスキャン順序が設定されることである。
【０００９】
本発明の更に別の例示的な実施形態において、前記第１の領域及び前記第２の領域は、単一の三次元物品内にある。これは、単一の物品が、互いに物理的に隔てられた断面を有することを意味する。更に別の例示的な実施形態において、前記第１の領域及び前記第２の領域は、２つの別々な三次元物品に提供され、これは、２つの異なる三次元物品が製造されることを意味する。
【００１０】
各種実施形態によれば、本発明の更に別の利点は、１又はいくつかの三次元物品が製造されるときのも本発明の方法が適用されることである。
【００１１】
更に別の例示的な実施形態において、前記第１の方向及び前記第２の方向は、平行である。更に別の例示的な実施形態において、前記第３の方向及び前記第４の方向は、平行である。これは、同一の粉末層の少なくとも２つの領域が同一の方向を有するスキャンラインで融解されることを意味する。この実施形態の利点は、エネルギービームの設定の多くが第１及び第２の領域に対して同一であるため、時間を省くことにある。
【００１２】
本発明に係る更に別の例示的な実施形態において、前記第１の方向及び／又は前記第２の方向は、前記第３の方向及び／又は前記第４の方向に対して角度αで回転され、ここで１°≦α≦１７９°である。少なくともこの実施形態の利点は、異なる物品に対して第１の単一層内の異なるスキャン方向が存在すること、及びそのスキャンラインが、次の粉末層を融解するときに角度αで回転されることにある。回転角は、１つの層から別の層へ異なる物品に対して異なっていてもよい。これは、製造される物品の形状が異なるときに、異なる形状を有する異なる物品に対して異なるスキャン方向が、総製作時間を低減することに有利となる。
【００１３】
本発明の更に別の例示的な実施形態において、少なくとも１つの三次元物品の少なくとも１つの層のスキャンラインは、直線である。別の例示的な実施形態において、少なくとも１つの三次元物品の少なくとも１つの層のスキャンラインは、曲折している。少なくともこの実施形態の利点は、直線スキャンラインを、三次元物品の後続の層に対する曲折スキャンラインで交互にすることにより、材料特性が更に改善されることである。
【００１４】
更に別の例示的な実施形態において、少なくとも第１の三次元領域の少なくとも１つの層の前記スキャンラインは、第１のエネルギービーム源からの第１のエネルギービームで融解され、少なくとも第２の三次元領域の少なくとも１つの層は、第２のエネルギービーム源からの第２のエネルギービームで融解される。少なくともこの実施形態の利点は、複数のエネルギービーム源が製造時間を更に低減することである。別の利点は、三次元物品の異なる層に用いられる異なるエネルギービームが、単一のエネルギービーム源から来る小さな反復欠陥又はその偏向メカニズムのために増幅される欠陥を除去することである。
【００１５】
更に別の例示的な実施形態において、前記第１のエネルギービームは、第１の電子ビーム源から放射されており、前記第２のエネルギービームは、第１のレーザービーム源から放射されている。更に別の例示的な実施形態において、前記第１のエネルギービームは、第１の電子ビーム源から放射されており、前記第２のエネルギービームは、第２の電子ビーム源から放射されている。更に別の例示的な実施形態において、前記第１のエネルギービームは、第１のレーザービーム源から放射されており、前記第２のエネルギービームは、第２のレーザービーム源から放射されている。レーザービーム源及び電子ビーム源のような異なる種類のエネルギービーム源を用いることにより、三次元物品の材料特性を更に向上させる。例示的な実施形態において、同一種類の２つのエネルギービーム源を用いるとき、それらは、粉末出力及び／又は最大偏向角度が異なってもよい。これは、最終製品の材料特性を合わせるために用いられてもよい。
【００１６】
本発明の更に別の例示的な実施形態において、前記第１のエネルギービーム及び前記第２のエネルギービームは、少なくとも前記第１の三次元領域及び前記第２の三次元領域を同時に融解している。これは、実際に２つのエネルギービームを正確に同じ位置で同時に衝突することにより行われてもよい。別の方法は、初めに、第１のエネルギービームで融解し、その後、既に融解された跡の少なくとも一部を第２のエネルギービームで融解することである。更に別の例示的な実施形態において、第１のエネルギービームは、第１のスキャンラインを仕上げる（ｆｉｎａｌｉｚｉｎｇ）ために用いられ、第２のエネルギービームは、第２のスキャンラインを仕上げるために用いられ、ここで、第１及び第２のスキャンラインは、互いに所定の距離に配置される。これらの実施形態は、製造時間を更に低減する、及び／又は最終製品の材料特性を更に向上させる。
【００１７】
本発明に係る各種実施形態の別の態様において、三次元物品の連続的な断面に対応する粉末ベッドの一部の連続的な融解によって少なくとも１つの三次元物品を形成するための方法を提供する。前記方法は、少なくとも１つの前記三次元物品のモデルを提供するステップと、ワークテーブル上に第１の粉末層を供給するステップと、第１のエネルギービーム源から第１のエネルギービームを前記ワークテーブルに向けて、前記第１の粉末層を、対応するモデルに基づく第１の選択された位置で融解させ、前記少なくとも１つの三次元物品の第１の断面を形成するステップであって、前記第１のエネルギービームは、第１の物品を平行なスキャンラインで第１の方向に融解している、ステップと、前記第１の物品の第１のスキャンラインを融解した後に、所定の期間内に前記第１の物品の前記第１の層の前記第１の方向に第２のスキャンラインを融解するステップであって、少なくとも１つの中間スキャンラインは、別の所定の位置で前記期間内に融解され、前記第１のスキャンライン及び前記第２のスキャンラインは、互いに隣接している、ステップと、を備える。
【００１８】
本発明の少なくともこの実施形態では、特定の物品の２つの隣接するスキャン間の時間は、所定の期間以内であることを規定している。これは、製作温度が、所定の温度間隔を超える又は下回らないことを確実にするためである。２つの隣接するスキャンラインを過度に長く待たせることは、過度に低い温度になる三次元物品の過度に冷却することになり、２つの隣接するライン間の短すぎる時間は、高すぎる製作温度で生じる三次元物品の不十分な冷却を生じる。特定の三次元物品の特定の層のための２つの隣接するスキャンライン間の期間は、第１及び第２のスキャンラインに対する別の位置での中間スキャンラインに用いられてもよい。この実施形態の利点は、特定の層のための２つの隣接するスキャンラインが、別の場所のスキャンのために用いられるため、製造時間が低減されることである。
【００１９】
本発明の例示的な実施形態において、中間スキャンラインは、第１の物品内にある。これは、中間スキャンラインが、第１及び第２の隣接するスキャンラインと比べて同一の物品の別の位置に提供されることを意味する。少なくともこの実施形態の利点は、単一の三次元物品の製造時間を低減することである。
【００２０】
本発明の例示的な実施形態において、前記中間スキャンラインは、前記第１のスキャンライン及び前記第２のスキャンラインから所定の距離に設けられる。これは、三次元物品の製作温度が温度感覚内で制御されうることを確実にする。第１又は第２のスキャンラインのいずれか一方の近傍に中間スキャンラインを設けることにより、スキャン速度が維持されたまま、所定の温度間隔以上に達した場合、それに代えて、スキャン速度は、低減される必要があるが、望ましくない。
【００２１】
更に別の例示的な実施形態において、前記中間スキャンラインは、別の物品内にある。これは、少なくとも２つの物品の製造を同時に要求する。２以上の物品が製造される場合、中間スキャンラインは、同一の粉末層に断面を有する他の三次元物品のいずれかにジャンプしてもよい。別の三次元物品に中間スキャンラインを提供することの利点は、同一の粉末層の以前のスキャンライン間の距離を注意する必要があまりないことである。複数の三次元物品を有する一例の実施形態において、三次元物品の１以上は、複数の中間スキャンライン又はそのスキャンラインの全てが中間スキャンラインであるものから製作されてもよい。２つの三次元物品を製作する例では、全ての第２のスキャンラインは、第１の物品及び残りの部分、第２の物品の中間スキャンラインに提供される。
【００２２】
本発明の更に別の例示的な実施形態において、前記方法は、少なくとも部分的に融解された第１の粉末層上に第２の粉末層を供給するステップと、前記エネルギービーム源を前記第２の粉末層に向けて、前記第２の粉末層を、対応するモデルに基づく第２の選択された位置で融解させ、前記三次元物品の第２の断面を形成するステップであって、前記エネルギービームは、第２の方向に平行なスキャンラインを有する前記第１の物品を融解している、ステップと、前記第２の方向に前記第１の物品の前記第１のスキャンラインを融解した後に、所定の期間内に前記第２の層の前記第１の物品の前記第２の方向に第２のスキャンラインを融解するステップであって、少なくとも１つの中間スキャンラインは、別の所定の位置で前記期間内に融解され、前記第２の方向の前記第１のスキャンライン及び前記第２のスキャンラインは、互いに隣接している、ステップと、を更に備える。
【００２３】
第２の層では、２つの隣接する層を同一のスキャン方向で融解する場合に生じる欠陥の影響を排除又は低減するための第１の層と比べて、スキャン方向は、変更されている。第１の層と同様に、スキャニングストラテジーは、特定の物品の２つの隣接するスキャンラインと他の場所を融解するための層とのアイドル時間を用いることである。他の場所は、第１及び第２の隣接するスキャンラインから所定の距離の同一の物品の第１の層と同様に、一例の実施形態でありうる。別の例示的な実施形態において、中間スキャンラインは、第１の層と同様に、別の物品を融解してもよい。
【００２４】
本発明の更に別の例示的な実施形態において、前記少なくとも１つの三次元物品の少なくとも１つの層の前記第１のスキャンラインは、第１のエネルギービーム源からの第１のエネルギービームで融解され、前記少なくとも１つの三次元物品の少なくとも１つの層の第２のスキャンラインは、第２のエネルギービーム源からの第２のエネルギービームで融解される。少なくともこの実施形態の利点は、製造時間が低減され、材料特性が向上されることである。
【００２５】
第１及び第２のエネルギービーム原は、第１及び第２のレーザービーム源並び第１及び第２の電子ビーム源のような同一種類のエネルギービーム源から放射されていてもよく、又はレーザービーム源及び電子ビーム源のような異なる種類のエネルギービーム源されていてもよい。同一種類のエネルギービーム源を用いるとき、ビーム特性、最大偏向角度等は、三次元物品の材料特性を合わせることを可能にするために第１のエネルギービーム源と第２のエネルギービーム源とで異なっていてもよい。
【００２６】
各種実施形態によれば、前記第１の方向は、前記第２の方向に対して角度αで回転されてもよく、ここで１°≦α≦１７９°である。
【００２７】
本明細書を通じて、開示される本発明の範囲及び性質を限定又は制約しないように、本来は例示的及び非限定的に考慮及び意図されるように例示的な実施形態が説明される、又はその利点が識別される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
本発明は、以下において、添付の図面を参照しながら、非限定的なものとして更に説明される。複数の図面全体にわたって、同一の参照符号は、対応する類似の部分を示すために用いられる。
【図１】図１は、４つの異なる三次元物品の単一層についての従来のハッチアルゴリズムを示す。
【図２】図２は、本発明の一例の実施形態に係る図１の物品の仮想的な移動を概略的に示す。
【図３】図３は、本発明が実施される装置を示す。
【図４】図４は、本発明の一例の実施形態に係る図１の物品の仮想的な移動を概略的に示す。
【図５】図５は、本発明の一例の実施形態に係る図１の三次元物品における水平スキャンラインに対するスキャンライン順序を概略的に示す。
【図６】図６は、本発明の一例の実施形態に係る図１の三次元物品における仮想的なスキャンラインについてのスキャンライン順序を概略的に示す。
【図７】図７は、本発明の方法に係る一例の実施形態の概略的なフローチャートを示す。
【図８】図８は、２つの三次元物品の第１の層におけるスキャンラインの概略的な平面図を示す。
【図９】図９は、図８の２つの三次元物品の第２の層におけるスキャンラインの概略的な平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の様々な実施形態を、本発明の全てではないが一部の実施形態を示す添付図面を参照して、以下に、より完全に記述する。実際には、本発明の実施形態は、多くの異なる形態において具体化でき、本明細書に説明する実施形態を限定するようには解釈されないはずである。むしろ、これらの実施形態は、この開示が、適用される法的要件を満たすように提供される。特に定義しないかぎり、本明細書で用いられる全ての技術及び科学用語は、一般的に知られており、本発明に関する当業者によって理解されるような同一の意味を有する。用語「ｏｒ」は、特に言及しない限り、どちらか一方又は接続の意味の両方で本明細書において用いられる。同様の数字は、全体を通じて同様の要素を指す。
【００３０】
本発明の理解を促すため、用語のいくつかについて以下で定義を行う。本明細書において定義される用語は、本発明に関する分野における通常の知識を有する者によって一般に理解される意味を有する。「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」といった語は、単数の要素を表すことのみを意図されたものではなく、例示のために具体例が用いられ得る一般的なクラスを含む。本明細書における専門用語は、本発明の特定の実施例を説明するために用いられるが、その使用は、特許請求の範囲において概要が説明されたものを除き、本発明の範囲を限定するものではない。
【００３１】
本明細書において用いられる「三次元構造」及びこれと同様の用語は、一般に、特定の目的の為に用いられることが意図された、所望の、又は実際に製造された（例えば、構成材又は複数の構成材の）三次元構成を指す。このような構造等は、例えば、三次元ＣＡＤシステムを用いて設計され得る。
【００３２】
本明細書において、様々な実施形態で用いられる「電子ビーム」の用語は、任意の荷電粒子ビームを意味する。荷電粒子ビームのビーム源として、電子銃、線形加速器等を含むことができる。
【００３３】
図３は、本発明が実施される従来の装置に係る自由造形法（ｆｒｅｅｆｏｒｍ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）又は積層造形法（ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）装置３００の一例の実施形態を示す。装置３００は、電子源３０６と、２つの粉末ホッパー３０４，３１４と、開始プレート３１６と、製作タンク３１０と、粉末分配器３２８と、製作プラットフォーム３０２と、真空チャンバ３２０と、ビーム偏向ユニット３０７と、制御ユニット３０８と、を備える。図３は、簡素化の目的のためにビーム源のみを開示する。勿論、任意の数のビーム源が用いられてもよい。
【００３４】
真空チャンバ３２０は、ターボ分子ポンプと、スクロールポンプと、イオンポンプと、１以上のバルブと、を備え得る真空システムにより真空環境を維持することが可能であり、このシステムは当業者に周知であるため、この文脈における更なる説明の必要はない。真空システムは、制御ユニット３０８により制御される。別の実施形態では、製作タンクは、大気及び大気圧で提供される包囲可能なチャンバに提供されてもよい。更に別例の実施形態では、製作チャンバは、外気に提供されてもよい。
【００３５】
電子ビーム源３０６は、ワークテーブル上に供給された粉末材料３０５を共に溶解又は融解させるために用いられる電子ビームを生成している。電子ビーム源３０６の少なくとも一部は、真空チャンバ３２０内に設けられ得る。制御ユニット３０８は、電子ビーム源３０６から放射された電子ビームの制御及び管理のために用いられ得る。電子ビーム３５１は、少なくとも第１の端位置３５１ａと少なくとも第２の端位置３５１ｂとの間で偏向されてもよい。
【００３６】
少なくとも１つの集束コイル、少なくとも１つの偏向コイル、及び電子ビーム電源は、制御ユニット３０８に電気的に接続され得る。ビーム偏向ユニット３０７は、少なくとも１つの集束コイル、少なくとも１つの偏向コイル、及び付加的に少なくとも１つの収差コイルを備えてもよい。本発明の例示的な実施形態において、電子ビーム源は、約６０ｋＶの加速電圧及び０−３ｋＷの範囲のビーム電力の集束可能な電子ビームを生成してもよい。エネルギービーム源３０６により層ごとに粉末を融解させることによって三次元物品を製作するとき、真空チャンバの圧力は、１０−３−１０−６ｍｂａｒ又はそれ以下であってよい。
【００３７】
粉末材料を電子ビームで融解することに代えて、１以上のレーザービーム及び／又は電子ビームが用いられてもよい。各レーザービームは、通常、レーザービーム源と、レーザービームによって融解されるように粉末材料が配置されるワークテーブルとの間のレーザービーム経路に設けられる１以上の可動ミラーによって偏向されてもよい。制御ユニット３０８は、レーザービームをワークテーブル上の所定の位置に導くようにミラーの偏向を管理してもよい。
【００３８】
粉末ホッパー３０４、３１４は、製作タンク３１０内の開始プレート３１６上に提供される粉末材料を備えてもよい。この粉末材料は、例えば、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレススチール、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｗ合金等の純金属又は金属合金であってもよい。２つの粉末ホッパーに代えて、１つの粉末ホッパーが用いられてもよい。粉末供給のための他の設計及び／又は機構、例えば、高さ調節床を有する粉末タンクが用いられてもよい。
【００３９】
粉末分配器３２８は、開始プレート３１６上に粉末材料の薄層を配置するように構成される。作業サイクルの間、製作プラットフォーム３０２は、粉末材料の層がそれぞれ加えられた後に、電子ビーム源に対して連続的に引き下げられる。この動きを可能とするために、製作プラットフォーム３０２は、本発明の一実施形態において、垂直方向、すなわち矢印Ｐで示される方向に移動可能であるように構成される。これは、製造プラットフォーム３０２が初期位置から開始し、この初期位置では、必要な厚さの第１の粉末材料層が開始プレート３１６に敷かれていることを意味する。粉末材料の第１の層は、他の加えられた層よりも薄くてもよい。他の層よりも薄い第１の層で開始することの理由は、開始プレート上の第１の層の溶融を望まないためである。製作プラットフォームは、その後、三次元物品の新たな断面の形成のために新たな粉末材料層を置くと共に、下降されてもよい。製造プラットフォーム３０２を下降させるための手段は、例えば、歯車、調節ねじ等を備えたサーボエンジンを介するものであってよい。
【００４０】
図７において、三次元物品の連続的な断面に対応する粉末ベッドの一部の連続的な融解によって少なくとも２つの別々の三次元物品を形成するための本発明に係る方法の一例の実施形態のフローチャートを示す。当該方法は、三次元物品のモデルを提供する第１のステップ７０２を備える。モデルは、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）ツールを介して生成されるコンピュータモデルであってもよい。製作される三次元物品は、互いに同等又は異なっていてもよい。
【００４１】
第２のステップ７０４において、第１の粉末層は、ワークテーブル上に提供される。ワークテーブルは、開始プレート３１６、製作プラットフォーム３０２、又は部分的に融解された粉末ベッドであってもよい。粉末は、いくつかの方法に基づいてワークテーブルに均一に分配されてもよい。粉末を分配するための１つの手法は、レーキシステムによってホッパー３０４，３１４から落ちた材料を収集することである。レーキ又は粉末分配器３２８は、製作タンクに亘って移動されてもよく、これにより、ワークテーブルに亘って粉末を分配する。
【００４２】
レーキの下部と開始プレート又は前述の粉末層の上部との距離は、ワークテーブル上に分配される粉末の厚さを決定する。粉末層の厚さは、製作プラットフォーム３０２の高さを調節することによって容易に調節されうる。
【００４３】
第３のステップ７０６において、第１のエネルギービームは、第１のエネルギービーム源からワークテーブル上に向けられ、第１の粉末層を、対応するモデルに基づく第１の選択された位置に融解させ、三次元物品３０３の第１の断面を形成する。
【００４４】
第１のエネルギービームは、第１の物品を平行なスキャンラインで第１の方向に融解し、第２の物品を平行なスキャンラインで第２の方向に融解していてもよい。
【００４５】
第１のエネルギービームは、電子ビーム又はレーザービームであってもよい。ビームは、制御ユニット３０８によって与えられる指示から、ワークテーブル上に向けられる。制御ユニット３０８において、三次元物品の各層についてビーム源３０６をどのように制御するかの指示が記憶されてもよい。
【００４６】
図１において、従来技術に係るスキャンラインアルゴリズムを開示する。図１において、４つの正方形に形成された物品１０２，１０４，１０６，１０８は、斜め線に配置され、各正方形の対角線は、斜め線と平行である。従来技術に係るスキャンラインアルゴリズムは、１つの物品から別の物品へ、つまり、物品１０８で開始し、次の物品、つまり、図１の１０６の融解を開始する前に、物品の融解を完了する。各正方形は、５つのスキャンラインを有するように示されている。４つの正方形をハッチングすることは、合計で２０のスキャンラインを必要とする。一例の実施形態では、融解されるスキャンラインについてかかる時間は、スキャン長さの所定の最大長さ内で、その長さとは独立している。これは、長いスキャンラインを融解するためにかかる時間は、短いスキャンラインを融解するためにかかる時間と等しいことを意味する。このストラテジーは、製造される三次元物品の温度を制御するために用いられてもよい。スキャンラインが、以前に融解された領域に早く到達した場合、三次元物品の表面及び／又はバルク温度は、所定の最大温度に増加され、これは、次に、微細構造、内部ストレス及び／又は材料の引張強度に影響を及ぼす。
【００４７】
第４のステップ７０８において、第１の物品のスキャンラインの少なくとも１つは、第２の物品のスキャンラインの少なくとも１つを第２の方向に融解する直前に、第１の方向に融解される。
【００４８】
図２は、本発明の一例の実施形態に係る図１の物品の仮想的な動きを概略的に示す。当該図は、本発明の方法がどのように動作するかを例示するため目的のみに提供し、それ自体は本方法の一部ではない。物品が、図２に示されるように配置される場合、物品１０２の水平スキャンラインは、物品１０４に直接的に続く、つまり、第１の物品からの第１のスキャンラインは、第２の物品の第１のスキャンラインとマージされてもよい。そのようにすることによって、長いスキャンラインは、独立かつ物理的に別々の領域を組み合わせることにより、生成されうる。第１の物品のスキャンライン、例えば、物品１０２のスキャンラインは、第１の方向にあり、第２の物品のスキャンライン、例えば、物品１０４のスキャンラインは、第２の方向にある。図１及び２において、全てのスキャンラインは、１つに示されており、同一の方向に示されている。しかし、異なる方向のスキャンラインが異なる物品に用いられてもよい。第１の物品の第１のスキャンラインの第１の方向の組み合わせが可能であるかにかかわらず、第２の物品の第１のスキャンラインの方向は、第１の方向とは異なってもよい第２の方向にある。図５において、効率的なスキャンラインの数は、本発明の方法によって２０から５に低減されることを示す。これは、製造速度が、図１に示されるような従来のスキャンラインアルゴリズムと比べて、４分の１に短縮していることを意味する。製造時間の短縮は、スキャン速度が、三次元物品の維持された製作温度に増加されているということによるものである。単一の物品及び単一の層に対する２つの連続的なスキャンラインは、所定の期間で隔てられてもよい。本発明の方法の一例の実施形態において、他の物品は、所定の期間内にスキャンされる。スキャン速度がより速く増加され、より多くの物品が所定の期間内にスキャンされてもよい。スキャン速度の上限は、エネルギービーム源の電力であってもよい。特定の材料を融解するために、材料への特定のエネルギーデポジション（ｅｎｅｒｇｙ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が必要となる。所定のエネルギースポットサイズに対してスキャン速度を増加しているとき、エネルギービームの電力は、同一量のエネルギーを材料にデポジットするために、増加することが要求される。特定のスキャン速度において、エネルギービーム源の最大電力レベルに到達した、つまり、材料へのエネルギーデポジットを低減することなく、スキャン速度が増加しない。
【００４９】
第５のステップ７１０において、第２の粉末層は、既に部分的に融解された第１の粉末層に供給される。これは、第１の粉末が供給されるときと同様に行われてもよい。
【００５０】
第６のステップ７１２において、エネルギービームは、ワークテーブル上に向けられ、第２の粉末層を、対応するモデルに基づく第２の選択された位置に融解させ、三次元物品の第２の断面を形成し、ここで、エネルギービームは、第１の物品を平行なスキャンラインで第３の方向に融解し、第２の物品を平行なスキャンラインで第４の方向に融解する。
【００５１】
図４は、本発明の一例の実施形態に係る図１の物品の仮想的な移動及び回転を概略的に示す。図は、本発明の方法がどのように動作するかを例示するための目的のみに提供し、それ自体は本方法の一部ではない。物品は、縦の列に物品を配置する前に、９０°時計回りに回転される。図２のように、スキャンラインの効果的な数は、図６に示されるように２０から５に低減され、製造時間が従来の方法に対して４分の１に低減される。図４及び６において、スキャンラインの方向は、第２の粉末層に対して垂直となるように示されている、つまり、スキャンラインは、第１の粉末層のためのスキャンラインに対して９０°回転される。しかし、第２の粉末層のためのスキャンラインは、角度αで回転されてもよく、ここで、１°≦α≦１７９°である。また、図４及び６では、各物品１０２，１０４，１０６，１０８は、１つ及び同一の方向のスキャンラインを有するように示されている。一例の実施形態において、第１の物品は、第３のスキャン方向を有し、第２の物品は、第４のスキャン方向を有してもよい。別の例の実施形態では、少なくとも１つの物品の少なくとも１つの粉末層におけるスキャンラインは、図１、２、４、５及び６に示された直線に代えて、曲折していてもよい。
【００５２】
第７のステップ７１４において、第１の物品のステップ少なくとも１つは、別の物品のスキャンラインの少なくとも１つを第４の方向に融解する前に、第３の方向に融解される。図６において、第１の物品１０２の第１のスキャンラインは、第２の物品１０４の第１のスキャンラインの直前に融解される。しかし、第１の粉末層について、図５を参照すると、第１の物品１０２のための第１のスキャンラインは、他の物品１０４，１０６，１０８のための第１のスキャンラインの後に、融解される。一例の実施形態において、スキャンラインの順序は、再配置されてもよく、例えば、図５のラインの順序は、物品１０８に代えて、物品１０６又は１０４の第１のスキャンラインで開始してもよい。
【００５３】
「別の」物品は、一例の実施形態では、第２の物品であってもよく、それに代えて、「別の」物品は、第３の物品であってもよい。
【００５４】
例えば、第１の粉末層が、図５に示されるような第４の物品のみを含む場合、第１の物品の１つのスキャンラインは、第４の物品の直前に融解される（物品１０２のライン順序４及び物品１０８のライン順序５）。第２の粉末層では、図６に示されるように、第１の物品１０２のスキャンラインは、第４の物品１０８の直前に融解されない、つまり、別の物品は、図示される実施形態の第３の物品である。しかし、第４の物品１０８及び第２の物品１０４が互いに配置を変えるようにスキャンラインの順序を修正した場合、別の物品は、第１の粉末層と同じ物品、つまり、第４の物品である。
【００５５】
本発明の一例の実施形態において、第１及び／又は第２のスキャンライン方向は、第３及び／又は第４のスキャンライン方向に対して角度α回転されてもよく、第１又は第２の三次元物品から延びるスキャンラインは、他の三次元物品と交差しない。これは、第２の粉末層に回転した後のスキャンラインの延長は、所定の三次元物品が、延長（仮想）スキャンラインにより交差されないように選択されることを意味する。これは、単一の所定の回転、又は融解層を所定の角度で所定の数回転された後に生じてもよい。
【００５６】
本発明の一例の実施形態において、少なくとも第１の三次元物品の少なくとも１つの層のスキャンラインは、第１のエネルギービーム源からの第１のエネルギービームで融解され、少なくとも第２の三次元物品の少なくとも１つの層は、第２のエネルギービーム源からの第２のエネルギービームで融解される。１以上のエネルギービーム源がスキャンラインの融解のために用いられてもよい。別の例の実施形態において、第１のエネルギービーム源は、角度の第１の範囲内の方向をスキャンするために用いられてもよく、第２のエネルギービームは、角度の第２の範囲内の方向をスキャンするために用いられてもよい。角度の第１及び第２の範囲は、互いに重複していてもよく、互いに重複していなくてもよい。第１のエネルギービームは、電子ビーム源から放射され、第２のエネルギービームは、レーザー源から放射されてもよい。第１及び第２のエネルギービーム源は、同一の種類のもの、つまり、第１及び第２の電子ビーム源又は第１及び第２のレーザービーム源であってもよい。第１及び第２のエネルギービーム源は、順次又は同時に用いられてもよい。
【００５７】
１以上のエネルギービーム源を用いることにより、三次元製作の製作温度は、１つだけのビーム源が用いられる場合と比較して、より容易に維持される。この理由は、２つのビームが、１つのみのビームよりも、同時により多くの位置にあるためである。ビーム源の数を増加させることにより、製作温度の制御がより容易になるであろう。複数のエネルギービーム源を用いることにより、第１のエネルギービーム源は、粉末材料を融解するために用いられ、第２のエネルギービーム源は、所定温度範囲内に製作温度を維持するために、粉末材料を加熱するために用いられてもよい。
【００５８】
第１の層が終了した後、つまり、三次元物品の第１の層を形成するための粉末材料の融解の後、第２の粉末層は、ワークテーブル３１６上に提供される。第２の粉末層は、その前の層と同様の手法に基づいて分配される特定の実施形態にある。しかし、粉末をワークテーブルに分配するための同一の積層造形機における他の方法が存在してもよい。例えば、第１の層は、第１の粉末分配器により又は第１の粉末分配器を介して提供されてもよく、第２の層は、別の粉末分配器により提供されてもよい。粉末分配器の配置は、制御ユニットからの指示に基づいて自動的に変更される。単一のレーキシステムの形態の粉末分配器、つまり、１つのレーキが、左粉末ホッパー３０６及び右粉末ホッパー３０７の両方から下に落ちる粉末をキャッチする場合には、このようなレーキは、配置を変更する。
【００５９】
ワークテーブル３１６上に第２の粉末層を分配した後に、エネルギービーム源からのエネルギービームは、ワークテーブル３１６に向けられ、第２の粉末層を、モデルに基づく選択された位置に融解させ、三次元物品の第２の断面を形成する。第２の層の融解部分は、第１の層の融解部分と結合されてもよい。第１及び第２の層の融解部分は、最上層の粉末を融解するだけでなく、最上層の直下の層の厚さの少なくとも一部分を再融解することにより、共に融解されてもよい。
【００６０】
別の例の実施形態において、第１の方向の第１の物品の第１の層の第１のスキャンライン、及び第１の方向の第１の物品の第２のスキャンラインは、Ｎ個の物品のＮ個のスキャンラインで隔てられ、ここでＮは、１≦Ｎの整数である。第２の方向の第１の物品の第２の層の第１のスキャンライン、及び第２の方向の第１の物品の第２のスキャンラインは、Ｎ個の物品のＮ個のスキャンラインで隔てられ、ここでＮは、１≦Ｎの整数である。第Ｎの物品は、第２の層と同様に第１の層と同一物品であってもよい。一例の実施形態において、第Ｎの物品は、第１の層の第１の順序、及び第２の層の第２の順序で融解されてもよい。別の実施形態において、融解の順序は、第１の層及び第２の層における第Ｎの物品と等しい。異なる物品に対するスキャンラインのマージは、三次元物品の製造時間を低減してもよい。所定の層の異なるスキャンラインを融解することの順序は、また、三次元物品の熱モデルに依存してもよい、つまり、当該順序は、所定の温度範囲内にある必要がある物品の製作温度に影響を与えずに、確率的に選択されなくてもよい。
【００６１】
本発明の別の例の実施形態において、三次元物品の連続的な断面に対応する粉末ベッドの一部の連続的な融解によって少なくとも１つの三次元物品を形成するための方法であって、少なくとも１つの前記三次元物品のモデルを提供するステップと、ワークテーブル上に第１の粉末層を供給するステップと、第１のエネルギービーム源から第１のエネルギービームを前記ワークテーブルに向けて、前記第１の粉末層を、対応するモデルに基づく第１の選択された位置で融解させ、前記少なくとも１つの三次元物品の第１の断面を形成するステップであって、前記第１のエネルギービームは、第１の物品を平行なスキャンラインで第１の方向に融解している、ステップと、前記第１の物品の第１のスキャンラインを融解した後に、所定の期間内に前記第１の物品の前記第１の層の前記第１の方向に第２のスキャンラインを融解するステップであって、少なくとも１つの中間スキャンラインは、別の所定の位置で前記期間内に融解され、前記第１のスキャンライン及び前記第２のスキャンラインは、互いに隣接している、ステップと、を備える方法が提供される。
【００６２】
図８において、第１の三次元物品Ａ及び第２の三次元物品Ｂの上層が示されている。第１の三次元物品Ａは、水平スキャンライン８１、８２、８３、８４及び８５でスキャンされる。第２の三次元物品Ｂは、垂直スキャンライン８０１、８０２、８０３及び８０４でスキャンされる。２つの隣接するスキャンライン、例えば、第１の三次元物品Ａにおけるスキャンライン８１及びスキャンライン８２は、所定期間内に融解される、つまり、第２のスキャンライン８２は、第１のスキャンライン８１の融解の後、所定の期間内に融解される。所定の期間内に、少なくとも１つの中間スキャンラインは、別の位置で融解されてもよい。これは、例えば、第１の三次元物品内にあってもよく、第２の三次元物品であってもよく、２以上の物品が同時に製造される場合に他の三次元物品であってもよい。中間スキャンラインが第１の三次元物品Ａ内で融解される場合に、中間スキャンラインは、第１及び第２のスキャンラインから離れた所定の距離に配置されてもよい。第１及び／又は第２のスキャンラインの近傍に設けられる場合、製作温度を妨げ、所望の製作温度範囲を実現するために、処理が遅くなる。第１及び第２のスキャンラインから離れた所定の距離に中間スキャンラインを設けることにより、製作温度を所定の温度間隔内に維持しつつ、製作速度を維持する。一例の実施形態において、未融解の第１の物品の位置が、第１及び第２のスキャンラインに近すぎることによって、製造時間が遅くなる必要がある場合に、中間スキャンラインは、別の三次元物品に提供されてもよい。別の例の実施形態において、中間スキャンラインは、第１及び第２のスキャンラインと比べて、常に、別の三次元物品に提供される。
【００６３】
図８において、第１の三次元物品は、ほぼ水平なスキャンラインでスキャンされ、第２の三次元物品は、ほぼ垂直なスキャンラインでスキャンされてもよい。図９において、部分的に融解された第１の粉末層の上に提供される第２の粉末層が示される。図９において、第１の三次元物品Ａは、ほぼ垂直なスキャンラインでスキャンされ、第２の三次元物品Ｂは、ほぼ水平なスキャンラインでスキャンされる。勿論、第２の層に対してスキャンラインの回転は、９０°で回転される図８及び９に示されるものではなくてもよいが、角度αに回転されてもよく、ここで、１°≦α≦１７９°である。一例の実施形態において、第１の物品Ａの層１と層２との間の回転は、物品Ｂの層１と層２との間の回転とは異なっていてもよい。
【００６４】
第２の層では、２つの隣接するスキャンライン、例えば、第１の三次元物品Ａのスキャンライン９１及びスキャンライン９２は、所定の期間内に融解されてもよい、つまり、第２のスキャンライン９２は、第１のスキャンライン９１の融解の後、所定の期間内に融解されてもよい。所定の期間内に、少なくとも１つの中間スキャンラインは、別の位置で融解されてもよい。これは、例えば、第１の三次元物品Ａ内であってもよく、第２の三次元物品Ｂ内であってもよく、２以上の物品が同時に製造される場合に別の三次元物品内であってもよい。中間スキャンラインが第１の三次元物品Ａ内で融解される場合に、中間スキャンラインは、層１について上記で開示されたような、第１及び第２のスキャンラインから離れた所定の距離に配置されてもよい。
【００６５】
上述された期間が短すぎる場合には、第２のスキャンラインが特定の物品の既に融解された位置に到達してしまうために、特定の物品の製作温度が高すぎ、それにより、物品の製作温度に影響を及ぼす。一方、期間が長すぎる場合には、第２のスキャンラインが既に融解された位置に隣接して到達するまでに時間がかかり過ぎるため、製作温度が低すぎる、つまり、物品は、所定の製作温度間隔を維持するために過度に冷却される。
【００６６】
別の例の実施形態において、エネルギービームは、第２の粉末層に向けられ、第２の粉末層を、対応するモデルに基づく第２の選択された位置で融解させ、三次元物品の第２の断面を形成し、ここで、エネルギービームは、第１の物品を平行なスキャンラインで第３の方向に融解させ、第２の物品を平行なスキャンラインで第４の方向に融解させる。第１の方向の第１の物品の第１のスキャンラインを融解した後に、所定の期間内に第２の層の第１の物品の第３の方向の第２のスキャンラインを融解し、第１の方向の少なくともＮ個のスキャンラインは、期間内に融解される。各種実施形態によれば、Ｎは、１≦Ｎの整数であることを理解するべきである。
【００６７】
特許請求の範囲の範囲内で、上記のシステム及び方法の多くの変形が可能であり、上記の実施形態からの変更が可能であることが理解するであろう。本明細書に記載された本発明の多くの変形及び他の実施形態は、前述された発明の詳細な説明及び関連する図面に示された教示の利益を有することに関するこれらの発明の当業者にとって想起されるであろう。このような変形は、例えば、レーザビームのような例示された電子ビームではない光線銃の異なるビーム源を用いることを含んでもよい。金属粉末以外の材料は、ポリマーの粉末及びセラミックスの粉末のようなものが用いられてもよい。したがって、本発明は、開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態は、添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれることを意図するものであることを理解するべきである。特定の用語が本明細書で用いられるが、それらは、一般的及び記述的な意味でのみ用いられ、限定することを目的とするものではない。
【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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【図８】
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【図９】
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