(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
付加製造装置の動作方法であって、
第１のエネルギービームをビルド面の表面輪郭ベクトルに沿って案内し、
第２のエネルギービームを前記表面輪郭ベクトルの内側の前記ビルド面に配置された複数の実質的に平行なハッチベクトルに沿って案内することであって、前記表面輪郭ベクトルと前記複数のハッチベクトルとの合計が、前記ビルド面の処理された粉末領域を画定する、第２のエネルギービームを案内し、
前記ビルド面における前記表面輪郭ベクトルと前記複数のハッチベクトルとの間の複数の未処理の粉末領域を含んだオフセット輪郭ベクトルに沿って、第３のエネルギービームを案内する、
ことを備えた付加製造装置の動作方法。
【請求項２】
エネルギービームを前記複数の実質的に平行なハッチベクトルに沿って案内する前記ステップが、
前記複数のハッチベクトルにおける互いに隣接するハッチベクトルをそれぞれ連結する複数の丸い遷移ベクトルを含んだ連続経路に沿って、前記第２のエネルギービームを案内する、
ことを備えた請求項１に記載の付加製造装置の動作方法。
【請求項３】
前記複数の実質的に平行なハッチベクトルの各々は、前記複数の実質的に平行なハッチベクトルと前記表面輪郭ベクトルの内側縁部とが重ならないように、前記表面輪郭ベクトルの前記内側縁部のすぐ内側に配置された少なくとも１つの丸いハッチベクトル端部を含む、請求項１に記載の付加製造装置の動作方法。
【請求項４】
前記オフセット輪郭ベクトルの中央線が、前記複数の未処理の粉末領域に隣接する前記複数の丸いハッチベクトル端部と重なる、請求項１に記載の付加製造装置の動作方法。
【請求項５】
前記オフセット輪郭ベクトルが、前記複数の未処理の粉末領域に隣接する前記表面輪郭ベクトルの内側部と重なる、請求項１に記載の付加製造装置の動作方法。
【請求項６】
前記表面輪郭ベクトル、前記オフセット輪郭ベクトル、及び前記複数のハッチベクトルの組み合わせが、前記ビルド面のどの位置においてもせいぜい２つしかベクトルが重ならないビーム経路を画定する、請求項１に記載の付加製造装置の動作方法。
【請求項７】
前記表面輪郭ベクトルの幅が前記オフセット輪郭ベクトルの幅と実質的に等しい請求項１に記載の付加製造装置の動作方法。
【請求項８】
前記オフセット輪郭ベクトルの中央線は、前記表面輪郭ベクトルの内側縁部をたどる請求項１に記載の付加製造装置の動作方法。
【請求項９】
前記第１のエネルギービームを前記表面輪郭ベクトルに沿って案内する前記ステップは、前記第２のエネルギービームを前記複数の実質的に平行なハッチベクトルに沿って案内する前記ステップの前に実行される請求項１に記載の付加製造装置の動作方法。
【請求項１０】
前記第１のエネルギービームを前記表面輪郭ベクトルに沿って案内する前記ステップは、前記第２のエネルギービームを前記複数の実質的に平行なハッチベクトルに沿って案内する前記ステップの後に実行される請求項１に記載の付加製造装置の動作方法。
【請求項１１】
前記第３のエネルギービームを前記オフセット輪郭ベクトルに沿って案内する前記ステップは、前記第１のエネルギービームを前記表面輪郭ベクトルに沿って案内する前記ステップと、前記第２のエネルギービームを前記複数の実質的に平行なハッチベクトルに沿って案内する前記ステップと、の間に実行される請求項１に記載の付加製造装置の動作方法。
【請求項１２】
前記動作方法は、粉末床付加製造装置を作動させて行われ、前記粉末床付加製造装置は、直射レーザ焼結装置、直射レーザ溶融装置、選択的レーザ焼結装置、選択的レーザ溶融装置、レーザ工学ネットシェイピング装置、電子ビーム溶融装置、及び直接金属堆積装置からなる群から選択される請求項１に記載の付加製造装置の動作方法。
【請求項１３】
付加製造によるオブジェクトの形成方法であって、
材料の第１の層を第１のビルド面に沿って配置された第１のビルド位置に供給し、
エネルギービームを前記第１のビルド面から離間した箇所で生成し、
前記第１のビルド面の第１のビーム経路に沿って前記エネルギービームを案内することであって、前記第１のビーム経路は、第１の表面輪郭ベクトルと、前記第１の表面輪郭ベクトルの内側に配置された複数の実質的に平行な第１のハッチベクトルと、第１のオフセット輪郭ベクトルと、を含み、前記オフセット輪郭ベクトルが、前記第１のビルド面における前記第１の表面輪郭ベクトルと前記複数の第１のハッチベクトルとの間の複数の第１の未処理粉末領域を含んだ、第１のビーム経路に沿って前記エネルギービームを案内する、
ことを備えた、付加製造によるオブジェクトの形成方法。
【請求項１４】
前記複数の実質的に平行な第１のハッチベクトルは、それぞれ、前記第１の表面輪郭ベクトルの内側縁部のすぐ内側に配置された複数の丸いハッチベクトル端部を含む、請求項１３に記載の付加製造によるオブジェクトの形成方法。
【請求項１５】
前記第１のオフセット輪郭ベクトルの中央線が、前記複数の第１の未処理粉末領域に隣接する前記複数の丸いハッチベクトル端部と重なる請求項１４に記載の付加製造によるオブジェクトの形成方法。
【請求項１６】
前記第１の表面輪郭ベクトル、前記第１のオフセット輪郭ベクトル、及び前記複数の第１のハッチベクトルの組み合わせが、前記第１の表面輪郭ベクトルによって境界が画定された前記第１のビルド面の一部について、その全体を被覆する前記第１のビーム経路を画定する請求項１３に記載の付加製造によるオブジェクトの形成方法。
【請求項１７】
前記第１のビーム経路は前記第１のビルド面のどの位置においてもせいぜい２つしかベクトルが重ならない請求項１３に記載の付加製造によるオブジェクトの形成方法。
【請求項１８】
前記第１のオフセット輪郭ベクトルの中央線が前記第１の表面輪郭ベクトルの内側縁部をたどる請求項１３に記載の付加製造によるオブジェクトの形成方法。
【請求項１９】
前記第１のビーム経路は、また、前記複数の第１のハッチベクトルにおける互いに隣接するハッチベクトルをそれぞれ連結する複数の丸い第１の遷移ベクトルを含む請求項１３に記載の付加製造によるオブジェクトの形成方法。
【請求項２０】
第１のコンポーネントのビルド層を形成するために、前記第１のビーム経路に沿って前記エネルギービームを案内することに続いて、前記材料の第１の層を固化させることをさらに備えた請求項１３に記載の付加製造によるオブジェクトの形成方法。
【請求項２１】
前記第１のビルド面に平行な第２のビルド面に沿って配置された第２のビルド位置に材料の第２の層を提供し、
前記第２のビルド面から離間した箇所でエネルギービームを生成し、
前記第２のビルド面における第２のビーム経路に沿って前記エネルギービームを案内することであって、前記第２のビルド面は、第２の表面輪郭ベクトルと、前記第２の表面輪郭ベクトルの内側に配置された複数の実質的に平行な第２のハッチベクトルと、第２のオフセット輪郭ベクトルと、を含み、前記オフセット輪郭ベクトルが、前記第２のビルド面における前記第２の表面輪郭ベクトルと前記複数の第２のハッチベクトルとの間の複数の第２の未処理の粉末領域を含んだ、前記第２のビーム経路に沿って前記エネルギービームを案内する、
ことをさらに備えた請求項２０に記載の付加製造によるオブジェクトの形成方法。
【請求項２２】
前記第２の表面輪郭ベクトル、前記第２のオフセット輪郭ベクトル、及び前記複数の第２のハッチベクトルの組み合わせが、前記第２のビルド面のどの位置においてもせいぜい２つしかベクトルが重ならない第２のビーム経路を画定する請求項２１に記載の付加製造によるオブジェクトの形成方法。
【請求項２３】
前記第２のビルド位置は、前記第１のコンポーネントのビルド層の少なくとも一部を含む、請求項２１に記載の付加製造によるオブジェクトの形成方法。
【請求項２４】
前記第３のエネルギービームを案内するステップは、前記第１のエネルギービームを案内するステップおよび前記第２のエネルギービームを案内するステップの後に実行され、前記第３のエネルギービームを案内するステップは、前記第３のエネルギービームを、前記複数の未処理の粉末領域を溶融させ固化させるのに必要な最小限の出力に調節することを含む、請求項１に記載の付加製造装置の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、付加製造の分野に関するものである。特に、本発明は、付加製造を促進するエネルギービームの作動に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
付加製造は、複数の薄いシート材料を層状に構成することによって完成部品が作成されることを特徴とする製造方法のカテゴリをいう。付加製造は、ワークステージに液体または粉末を適用し、そして層形成のために、焼結、硬化、溶融、及び／または、切断をいくらか組み合わせて行う。そのプロセスは、所望の完成したコンポーネントまたは製品を作製するために、数千回繰り返される。
【０００３】
いろいろなタイプの付加製造が知られている。例示としては、ステレオリソグラフィ（硬化される感光性の液体の層からオブジェクトを付加して製造する）、電子ビーム溶融（フィードストックとして粉末を使用し、電子ビームを使用して選択的にその粉末を溶融する）、レーザオブジェクト製法（ワークステージで薄く硬いシート材料を適用し、不要部はレーザを使って切り落とす）を挙げることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
付加製造において、従来の装置は、Ｘ−Ｙ線形方向で粉末層を溶融するためにガルバノメータタイプのスキャナを利用している。この線形経路は、より小さなセクションに分けられ、ラスターリングと称されている。これによって走査経路の不連続性が生じ、走査経路間で小さいが、顕著な不溶融粉末領域となることがあり、完成部品のストレス原因として作用する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
付加製造装置の作動方法は、第１のエネルギービームをビルド面の表面輪郭ベクトル（surface contour vector）に沿って案内することを備える。第２のエネルギービームが表面輪郭ベクトルの内側のビルド面に配置されている複数の実質的に平行なハッチベクトル（hatch vectors）に沿って案内される。表面輪郭ベクトルと複数のハッチベクトルの合計がビルド面の処理された粉末領域を画定する。第３のエネルギービームがビルド面のオフセット輪郭ベクトル（offset contour vector）に沿って案内される。オフセット輪郭ベクトルは、ビルド面における表面輪郭ベクトルと複数のハッチベクトルとの間の複数の未処理の粉末領域を含む。
【０００６】
付加製造によるオブジェクトの製造方法は、第１のビルド面に沿って配置された第１のビルド位置に材料の第１の層を供給することからなる。エネルギービームが第１のビルド面から離間した箇所で生成される。そのエネルギービームは、第１のビルド面における第１のビーム経路に沿って案内される。第１のビーム経路は、第１の表面輪郭ベクトル、第１の表面輪郭ベクトルの内側に配置された複数の実質的に平行なハッチベクトル、及び第１のオフセット輪郭ベクトルを含む。そのオフセット輪郭ベクトルは、第１のビルド面における第１の表面輪郭ベクトルと複数の第１のハッチベクトルとの間に複数の第１の未処理の粉末領域を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】粉末床付加製造装置の概略図である。
【図２】粉末床装置の従来技術のビーム経路を示す図である。
【図３Ａ】ビーム経路の第１の部分を形成する表面輪郭ベクトルを示す図である。
【図３Ｂ】ビーム経路の第２の部分を形成する複数のハッチベクトルを示す図である。
【図３Ｃ】ビーム経路の第３の部分を形成するオフセット輪郭ベクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１はビルドチャンバ１２を備えた例示の付加製造システム１０の概略図である。ビルドチャンバ１２は、付加製造によって硬い自由形状のオブジェクトを生産することができる１以上の装置を内蔵している。そのような装置の限定的ではない実施態様は、直射レーザ焼結（ＤＬＳ）製造法、直射レーザ溶融（ＤＬＭ）製造法、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）製造法、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）製造法、レーザ工学ネットシェイピング（ＬＥＮＳ）製造法、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）製造法、直接金属堆積（ＤＭＤ）製造法及びこの分野で既知のその他の製造法を含むものである。
【０００９】
図１は、ビルドチャンバ１２に配置されている粉末床作製装置１４の詳細な例を示している。例示であって限定的ではない実施態様のＳＬＳ装置１４のような装置は、ビルドチャンバ１２に収納され、粉末貯蔵室１６、ビルドプラットフォーム１８及びエネルギービーム発生器２０を含む。ＳＬＳ装置１４の作動期間、材料粉末２２はピストン２４で上方へ供給され、ローラまたはリコータの刃２８でビルド表面２６に広げられる。粉末２２がビルド表面２６の上に広げられたあと、エネルギービーム発生器２０はレーザまたは電子ビーム３０を案内するために作動される。ビーム３０は、これに限らないが、例えば鏡３２のような多くの異なった装置を使って、ビルド面に沿って粉末２２の選択された領域を焼結するよう調整される。焼結粉末は、ＳＴＬ記憶ファイルに保存されるオブジェクト３６のコンピューターモデルにもとづいて、下にあるプラットホーム（すなわち前のビルド層）に付着された固形オブジェクト３６の単一のビルド層３４を形成する。ローラまたはリコータ２８は開始位置に戻され、ピストン２４は粉末のもう一つの層を露出させるように進み、ビルドプラットフォーム１８が１つの層の厚さほど下がり、硬い自由造形のオブジェクト３６が完成するまで、そのプロセスが各連続ビルド表面２６とビルド面について繰り返される。ＳＬＳ装置１４は固体の自由造形の製造装置の一例にすぎず、本発明をこの分野において知られている単一機械に限定するものではない。
【００１０】
図２は構成要素ビルド層３４を形成するビーム経路４０の従来技術の一例を示すものである。ＳＬＳ装置１４のような付加製造機械を使い、典型的には、各層を表面部分４２とコア部分４４の二つのビルド部分に供するために、光線経路４０が分割される。ビーム３０は、通常、より低い出力で作動し、コア部分４４のより高い出力とより速い走査速度と比較してより遅い走査速度で表面経路部４２に沿って案内される。各々のオブジェクト３６に適当な処理時間とスループットを維持しながら、異なるビーム出力と走査速度によって、表面仕上げが改善される。
【００１１】
図２に示されるような従来技術は、表面輪郭ベクトル４８と関連して、コアハッチベクトル（core hatch vectors）４６を分離するか、または、後退してそれらのベクトルが重ならないようにする。このように、一つの表面の輪郭ベクトル４８は、オブジェクト外表面５０に沿って広がることになる。ハッチベクトル４６と表面の輪郭ベクトルとが、所定箇所で重なり、その箇所について同じ領域が３回以上溶融されるならば、木目調の仕上げ面（wood-grain finish）がオブジェクトの外表面５０に生じうる。表面輪郭ベクトル４８の内側縁部５２は、境を接するかもしれないが、隣接したハッチベクトル４６の端部５４には重ならない。このように、表面仕上げのために、未処理の粉末領域５６は、既存の技術を使用している各々のビルド層を加工した後に、オブジェクト外面５０の下にしばしば残る。
【００１２】
場合によっては、伝導加熱及び放射加熱により、一つの表面輪郭ベクトル４８の内側縁部に対するハッチベクトル端部５４の近接部は、未処理の粉末領域５６における粉末の全てではないが、その一部を溶融させるのに十分である。その結果、さもなければ全てのビルドプロセスが終了した後にさえ、未処理の粉末領域５６が不溶融の状態に、部分的に、または、完全に残ることになる。このように、熱間静水圧処理（ＨＩＰ）のような後処理工程によって、そうしなければ完成部品の中に残ることになる孔隙を取り除くために、未処理の粉末領域５６における粉末を固める必要がある。このプロセスにより表面仕上げが改善されるが、それにはオブジェクト表面５０のすぐ下に未処理の粉末があることに起因する高いサイクル疲労欠陥の発生を避けるように、時間、器材と出費の追加が必要となる。
【００１３】
図３Ａ〜３Ｃは例示のビルド面のための代替ビーム経路６０の部分を示している。この経路により、未処理の粉末を除去し、それにより適切な表面仕上げを維持しながら、続くＨＩＰ工程の必要性、または、その他の出力強化の必要性を軽減する。各ビルド平面において、ビーム経路６０は、図３Ａ〜３Ｃに示される３つの部分を含んでいる。図３Ａでは、第１のエネルギービーム１３０Ａがビルド面６４の単一の表面輪郭ベクトル６２に沿って案内される。ビーム経路６０の第２の部分が図３Ｂに示され、この第２の部分では第２のエネルギービーム１３０Ｂがビルド面６４に配置され、表面輪郭ベクトル６２の内側にある複数の実質的に平行なハッチベクトル６０に沿って案内される。次いで図３Ｃには、第３のエネルギービーム１３０Ｃがビルド面６４のオフセット輪郭ベクトル７０に沿って案内されるビーム経路６０の第３の部分が示されている。３つの分離したビームが示されているが、それらの全てが単一のビーム（例えば、図１に示されている電子ビームまたはレーザービーム３０）で生成され、及び／または、単一ビーム源または複数ビーム源から生成されてもよい。
【００１４】
先ず図３Ａを参照すると、第１のビーム１３０Ａは，表面輪郭ベクトル６２に沿って案内される。所定の実施態様においては、第１のビーム１３０Ａは、ビルド面６４の単一の表面輪郭ベクトル６２に沿って案内される。表面輪郭ベクトル６２は、表面領域６３に沿って、コア領域７２のまだ未処理の粉末６５の境界を提供する。表面領域６３はコンポーネントの外表面、すなわち外周面のみでなく、必要に応じて、いろいろな内部特徴部の境界表面をも指すことができる。例示としては、孔、空洞、通路、空所などを含むが、これらに限定されない。ビーム１３０Ａのビーム出力及び走査速度は、各表面領域６３が適切な微細構造や表面仕上げとなるように選定することができる。
【００１５】
図３Ｂにおいては、第２のエネルギービーム１３０Ｂは、実質的に平行なハッチベクトル６６に沿って案内される。各ハッチベクトル６６は、表面輪郭ベクトル６２のすぐ内側に配置されたハッチベクトル端部７４を備えている。表面輪郭ベクトル６２と複数のハッチベクトル６６の合計は、ビルド面６４の処理済の粉末領域６８を画定し、表面輪郭ベクトル６２と複数のハッチベクトル６６との間のビルド面６４に複数の未処理粉末領域７６を残す。
【００１６】
１つ以上のハッチベクトル端部７４が、表面輪郭ベクトル６２の内側縁部７８の近傍に配置される。ハッチベクトル端部７４は、第２のエネルギービーム１３０Ｂの形状に従って丸くされてもよい。所定の実施態様においては、ハッチベクトル端部７４は表面輪郭ベクトルの内側縁部７８から離間される。しかし、形状に係わらず、ハッチベクトル端部７４は表面輪郭ベクトルの内側縁部７８に隣接するが、重ならない。
【００１７】
表面輪郭ベクトル６２の内側のハッチベクトル端部７４の位置により、コア部７２をラスター処理（rastering）する。図３Ｂにおいて、複数の実質的に平行のハッチベクトル６６は個別のベクトルとして示されている。しかし、代替的に、複数のハッチベクトル６６が、その複数のハッチベクトル６６における互いに隣り合うハッチベクトルの端部７４をそれぞれ連結する複数の丸い遷移ベクトル（rounded transitional vectors）（図示せず）を有する連続した経路を形成してもよいことが理解されよう。
【００１８】
図３Ｃは、ビーム経路６０の第３の部分をたどる第３のエネルギービーム１３０Ｃを示し、オフセット輪郭ベクトル７０は表面輪郭ベクトル６２の内側に配置されている。オフセット輪郭ベクトル７０は、表面輪郭ベクトル６２と複数のハッチベクトル６６との間の複数の未処理の粉末領域７６を含んでいる。
【００１９】
オフセット輪郭ベクトル７０の中央線８０は、１以上の未処理粉末領域７６の近傍にある複数の丸いハッチベクトル端部７４と重なる。所定の実施態様においては、オフセット輪郭ベクトル７０はまた、複数の未処理の粉末領域７６に隣接する表面輪郭ベクトル６２の内側部分と重なっている。しかし、ハッチベクトル端部７４は表面輪郭ベクトルの内側縁部７８と重ならないので、表面輪郭ベクトル６２、オフセット輪郭ベクトル７０、及び複数のハッチベクトル６６の組み合わせは、各ビルド面６４のどの位置においてもせいぜい２つしかベクトルが重ならないビーム経路６０を画定する。
【００２０】
ビームが同じ領域を２回通過する場所は、例えば、１つ以上のハッチベクトル端部７４及び／または表面輪郭ベクトルの内側縁部７８を含むことができる。従って、これらの場所は網掛けされている。多重ビームによる過度の加熱効果は、オフセット輪郭ベクトル７０を追加することよって生じるが、これは、丸いハッチベクトル端部７４に近接するビームの出力及び／または速度を調整することによって最小化され得る。オフセット輪郭ベクトル７０はまた、固化する必要のある粉末の量を最小化しようとする際に用いられる表面輪郭ベクトル６２と複数のハッチベクトル６６との間の間隔に比べて、僅かに大きい間隔の利用を可能にする。
【００２１】
所定の実施態様においては、表面輪郭ベクトル６２の幅がオフセット輪郭ベクトル７０の幅と実質的に等しい。これによってオフセット輪郭ベクトル７０の中央線８０が表面輪郭ベクトル７８をたどることになり、その結果、表面輪郭ベクトル６２とオフセット輪郭ベクトル７０がオブジェクト表面８０下においてビーム幅の約５０％程度重なることになる。
【００２２】
図３Ａ〜３Ｃに示されているステップは、図示の順序で実行してもよく、あるいは種々の基準に基づいて並べ替えてもよい。一例では、表面仕上げの所望のタイプと、先に固化された材料を再溶融するための感受性とに応じて、ビームの２回目の通過の前に、所定の領域を冷却させるか、または冷却を防ぐかについて、ステップの順序を調整することができる。例えば、第１のエネルギービーム１３０Ａは、第２のエネルギービーム１３０Ｂを複数の実質的に平行なハッチベクトル６６に沿って案内する前に、表面輪郭ベクトル６２に沿って案内することができる。これは、例えば、ハッチベクトル６６に沿ってコア粉末を溶融させる前に、境界表面を提供するためになされる。代替的に、最初の表面仕上げを再処理するために、第２のエネルギービーム１３０Ｂを複数の実質的に平行なハッチベクトル６６に沿って案内することに引き続いて表面輪郭ベクトル６２に沿って第１のエネルギービーム１３０Ａを案内してもよい。
【００２３】
所定の実施態様においては、第１のエネルギービーム１３０Ａを表面輪郭ベクトル６２に沿って案内するステップと、１３０Ｂを複数の実質的に平行なハッチベクトル６６に沿って案内するステップとの間に、第３のエネルギービーム１３０Ｃをオフセット輪郭ベクトル７０に沿って案内することもできる。代替的に、第３のエネルギービーム１３０Ｃを表面輪郭ベクトル６２とハッチベクトル６６の後でオフセット輪郭ベクトル７０に沿って案内し、表面輪郭ベクトル６２とハッチベクトル６６の間に残る粉末を溶融させ固化させるために、第３のエネルギービーム１３０Ｃの出力と速度を必要最小限にすることができる。このようにして、再溶融と低品質の仕上がりのリスクが、更に低減される。
【００２４】
図３Ａ〜３Ｃは、単一のビルド面６４のコンポーネントビルド層を形成するビーム経路６０の一例を示している。ビルド面６４の粉末が一旦処理されると、材料粉末の新しい層が堆積され、次の並列ビルド面のために、処理が繰り返され得ると理解されるであろう。次の並列ビルド面の各々は、その前のコンポ−ネントの表面層を少なくとも一部含むことができる。このため、図３Ａ〜３Ｃに示されたステップは、例えば図１に関して上述した通り、ＳＬＳ装置１４のような粉末床ビルド装置の動作に組み込むことができる。
【００２５】
図３Ａ〜３Ｃは、コンポーネントビルド層が実質的に線形の表面領域と対応する線形輪郭ベクトルで形成されたビルド面の小部分を図示し、線形配置は図解の簡略化のためだけに示されており、特定のコンポーネント形状にするための限定を意図するものではない。従って、ビーム経路及びベクトルは、それぞれ、個々のビルド面の表面領域における角度や曲率例を変化させることを含み得ることが認識されるであろう。
【実施例】
【００２６】
プロセスの一例においては、形成されるオブジェクトのモデルが電子ＳＴＬファイルで定義されており、そのファイルは粉末床ＳＬＳ装置のメモリに読み込まれる。ＳＬＳ装置のコントローラは、ＳＴＬモデルを０．０２０ｍｍの厚さのスライスに分割する。各スライスはビルド面に対応する。
【００２７】
０．０６６ｍｍのビーム幅に対応する表面輪郭ベクトルは、レーザービームを制御し、第１のビルド面の外表面に沿って調整するために生成される。０．０１５ｍｍのビーム幅に対応する複数の実質的に平行なハッチベクトルは、第１のビルド面のコア部分を介してそのビームを制御するために生成される。互いに隣接するハッチベクトルの端部は、丸いビームに対応する４５°の丸みを持っている。これらのベクトルを合計しても、未処理の粉末領域が表面輪郭ベクトルの丁度内側にある第１のビルド面に残る。
【００２８】
オフセット輪郭ベクトルが第１のビルド面に生成され、このベクトルは、表面輪郭ベクトルの内側および丸い遷移ベクトルの部分はもとより、未処理の粉末領域と重なる。オフセット輪郭ベクトルは、０．０６６ｍｍのビーム幅にも対応し、このベクトルの中央線は一般に表面輪郭ベクトルの中央線に従う。２つの輪郭ベクトルのそれぞれの中央線は、約０．０３３ｍｍ、すなわちビーム幅の約５０％程度オフセットされている。
【００２９】
十分に形成された部分には、ビーム経路がＳＴＬモデルの各々のスライス／ビルド面のために生成される。十分に形成された部分を組み立てるために使用されるこれらのビーム経路の一部または全てが、表面輪郭ベクトルとハッチベクトルに加えて、上述したオフセット輪郭ベクトルを含むことができる。
【００３０】
（可能な実施態様の考察）
可能な実施態様の非限定的な記載は次のとおりである。
【００３１】
付加製造装置の動作方法は、第１のエネルギービームをビルド面の表面輪郭ベクトルに沿って案内することを備える。第２のエネルギービームが表面輪郭ベクトルの内側のビルド面に配置された複数の実質的に平行なハッチベクトルに沿って案内される。表面輪郭ベクトルと複数ハッチベクトルの合計は、ビルド面の処理された粉末領域を画定する。第３のエネルギービームがビルド面にあるオフセット輪郭ベクトルに沿って案内される。オフセット輪郭ベクトルは、表面輪郭ベクトルと複数のハッチベクトルとの間のビルド面における複数の未処理の粉末を含む。
【００３２】
前段落の方法は、次の特徴、ステップ、構成、及び／または、追加のコンポーネントについて、いずれか１つ、または、それ以上を付加的に、及び／または、代替的に、適宜に含んでもよい。
【００３３】
前述の方法の更なる実施態様であって、エネルギービームを複数の実質的に平行なハッチベクトルに沿って案内するステップが、複数のハッチベクトルにおける互いに隣接するハッチベクトルをそれぞれ連結する複数の丸い遷移ベクトルを含んだ連続経路に沿って第２のエネルギービームを案内することを含む。
【００３４】
前述のいずれかの方法の更なる実施態様であって、複数の実質的に平行なハッチベクトルと表面輪郭ベクトルの内側縁部が重ならないように、複数の実質的に平行なハッチベクトルの各々が、表面輪郭ベクトルの内側縁部のすぐ内側に配置された少なくとも１つの丸いハッチベクトル端部を含む。
【００３５】
前述のいずれかの方法の更なる実施態様であって、オフセット輪郭ベクトルの中央線が、複数の未処理の粉末領域に隣接する複数の丸いハッチベクトル端部と重なっている。
【００３６】
前述のいずれかの方法の更なる実施態様であって、オフセット輪郭ベクトルが、複数の未処理の粉末領域に隣接する表面輪郭ベクトルの内側縁部と重なっている。
【００３７】
前述のいずれかの方法の更なる実施態様であって、表面輪郭ベクトル、オフセット輪郭ベクトル、及び複数のハッチベクトルの組み合わせが、ビルド面のどの位置においてもせいぜい２つしかベクトルが重ならないビーム経路を画定する。
【００３８】
前述のいずれかの方法の更なる実施態様であって、表面輪郭ベクトルの幅がオフセット輪郭ベクトルの幅と実質的に等しい。
【００３９】
前述のいずれかの方法の更なる実施態様であって、オフセット輪郭ベクトルの中央線は、表面輪郭ベクトルの内側縁部をたどる。
【００４０】
前述のいずれかの方法の更なる実施態様であって、第１のエネルギービームを表面輪郭ベクトルに沿って案内するステップは、第２のエネルギービームを複数の実質的に平行なハッチベクトルに沿って案内するステップの前に実行される。
【００４１】
前述のいずれかの方法の更なる実施態様であって、第１のエネルギービームを表面輪郭ベクトルに沿って案内するステップは、第２のエネルギービームを複数の実質的に平行なハッチベクトルに沿って案内するステップの後に実行される。
【００４２】
前述のいずれかの方法の更なる実施態様であって、第３のエネルギービームをオフセット輪郭ベクトルに沿って案内するステップは、第１のエネルギービームを表面輪郭ベクトルに沿って案内するステップと、第２のエネルギービームを複数の実質的に平行なハッチベクトルに沿って案内するステップと、の間に実行される。
【００４３】
前述のいずれかの方法の更なる実施態様であって、その方法は粉末床付加製造装置を作動させて行われ、その装置は直射レーザ焼結装置、直射レーザ溶融装置、選択的レーザ焼結装置、選択的レーザ溶融装置、レーザ工学ネットシェイピング装置、電子ビーム溶融装置、及び直接金属堆積装置からなる群から選択される。
【００４４】
付加製造によるオブジェクトの形成方法は、材料の第１の層を第１のビルド面に沿って配置された第１のビルド位置に供給することを備える。エネルギービームが、第１のビルド面から離間した箇所で生成される。そのエネルギービームは、第１のビルド面の第１のビーム経路に沿って案内される。その第１のビーム経路は、第１の表面輪郭ベクトルと、第１の表面輪郭ベクトルの内側に配置された複数の実質的に平行な第１のハッチベクトルと、第１のオフセット輪郭ベクトルと、を含む。そのオフセット輪郭ベクトルは、第１のビルド面における第１の表面輪郭ベクトルと複数の第１のハッチベクトルとの間の複数の第１の未処理粉末領域を含む。
【００４５】
前段落の方法は、次の特徴、ステップ、構成、及び／または、追加のコンポーネントについて、いずれか１つ、または、それ以上を、適宜、付加的に、及び／または、代替的に、適宜に含んでよい。
【００４６】
上述の方法の更なる実施態様であって、複数の実質的に平行な第１のハッチベクトルは、それぞれ第１の表面輪郭ベクトルの内側縁部のすぐ内側に配置された複数の丸いハッチベクトル端部を含んでいる。
【００４７】
上述のいずれかの方法の更なる実施態様であって、第１のオフセット輪郭ベクトルの中央線が、複数の未処理の粉末領域に隣接する複数の丸いハッチベクトル端部と重なっている。
【００４８】
上述のいずれかの方法の更なる実施態様であって、第１の表面輪郭ベクトル、第１のオフセット輪郭ベクトル、及び複数の第１のハッチベクトルの組み合わせが、第１の表面輪郭ベクトルによって境界が画定された第１のビルド面の一部について、その全体を被覆する第１のビーム経路を画定する。
【００４９】
上述のいずれかの方法の更なる実施態様であって、第１のビーム経路は第１のビルド面のどの位置においてもせいぜい２つしかベクトルが重ならない。
【００５０】
上述のいずれかの方法の更なる実施態様であって、第１のオフセット輪郭ベクトルの中央線が、第１の表面輪郭ベクトルの内側縁部をたどる。
【００５１】
上述のいずれかの方法の更なる実施態様であって、第１のビーム経路は、また、複数の第１のハッチベクトルにおける互いに隣接するハッチベクトルをそれぞれ連結する複数の丸い第１の遷移ベクトルを含む。
【００５２】
上述のいずれかの方法の更なる実施態様は、更に、第１のコンポーネントのビルド層を形成するために、第１のビーム経路に沿ってエネルギービームを案内することに続いて、材料の第１の層を固化させることを備える。
【００５３】
上述のいずれかの方法の更なる実施態様は、更に、第１のビルド面に平行な第２のビルド面に沿って配置された第２のビルド位置に材料の第２の層を提供し、第２のビルド面から離間した箇所でエネルギービームを生成し、第２のビルド面における第２のビーム経路に沿ってそのエネルギービームを案内することを備え、第２のビルド面は第２の表面輪郭ベクトルと、第２の表面輪郭ベクトルの内側に配置された複数の実質的に平行な第２のハッチベクトルと、第２のオフセット輪郭ベクトルと、を含み、そのオフセット輪郭ベクトルは、第２のビルド面における第２の表面輪郭ベクトルと複数の第２のハッチベクトルの間に複数の未処理粉末領域を含む。
【００５４】
上述のいずれかの方法の更なる実施態様は、第２の表面輪郭ベクトル、第２のオフセット輪郭ベクトル、及び複数の第２のハッチベクトルの組み合わせが、第２のビルド面のどの位置においてもせいぜい２つしかベクトルが重ならない第２のビーム経路を画定する。
【００５５】
上述のいずれかの方法の更なる実施態様は、第２のビルド位置は少なくとも第１のコンポーネントのビルド層の一部を含んでいる。
【００５６】
本発明は好適な実施態様を参照して記述されているが、この分野の通常の知識を有している者は、本発明の趣旨と範囲を逸脱することなく形状や詳細な事項について変更され得ることを認識するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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