(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
付加製造装置（１０）であって、
支持面（１４）であって、その上で構築プラットフォーム（１６）を支持するように構成された支持面（１４）と、
支持面（１４）の上に配置された粉体ディスペンサ（２０）であって、粉体を分配するように構成され、かつ支持面（１４）の上を横方向に移動可能である粉体ディスペンサ（２０）と、
スクレーパ（２２）であって、構築プラットフォーム（１６）上を移動可能であり、かつ粉体ディスペンサ（２０）によってスクレーパ（２２）上に分配された粉体を擦り切るように構成され、構築プラットフォーム（１６）の上に粉体の層の増分を提供するスクレーパ（２２）と、
所定のパターンで粉体の層の増分を溶融し融着するように構成された指向性エネルギー源（２６）と
不使用の粉体を収集するように構成された収集ホッパ（１２）と、
を備え、
収集ホッパ（１２）は支持面（１４）を画定する、
装置（１０）。
【請求項２】
支持面（１４）の上に配置され、かつ粉体ディスペンサ（２０）に粉体を供給するように構成された粉体供給アセンブリ（１８）をさらに含む装置（１０）であって、
粉体ディスペンサ（２０）は、粉体供給アセンブリ（１８）下の第１の位置と、粉体供給アセンブリ（１８）から離れた第２の位置との間で移動可能である、請求項１に記載の装置（１０）。
【請求項３】
粉体ディスペンサ（２０）が支持面（１４）を横断することを可能になるように粉体ディスペンサ（２０）を担持する第１のレール（７４）と、
スクレーパ（２２）が支持面（１４）を横断することを可能になるようにスクレーパ（２２）を担持する第２のレール（８６）と、
を備える、請求項１または２に記載の装置（１０）。
【請求項４】
収集ホッパ（１２）に連結され、収集ホッパ（１２）に収集された粉体を再使用のために粉体供給アセンブリ（１８）に移動するように構成されたブロワ（２４）をさらに含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の装置（１０）。
【請求項５】
粉体供給アセンブリ（１８）は、上壁（６８）に接続された環状側壁（６０）を備えるサイクロンチャンバ（４８）を含み、
粉体給送管（５４）は偏心位置で側壁（６０）に入り、
空気戻し管（６２）は中心位置で上壁（６８）に入る、請求項２に記載の装置（１０）。
【請求項６】
付加製造工程による部材製造方法であって、
（ａ）支持面（１４）に構築プラットフォーム（１６）を支持するステップと、
（ｂ）粉体ディスペンサ（２０）からの粉体を分配しつつ、支持面（１４）の上に配置された粉体ディスペンサ（２０）を、構築プラットフォーム（１６）を横切って横断し、構築プラットフォーム（１６）上に粉体を堆積させるステップと、
（ｃ）スクレーパ（２２）を用いて構築プラットフォーム（１６）を横断し、堆積した粉体を擦り切り、粉体の層の増分を形成するステップと、
（ｄ）指向性エネルギー源（２６）を用いて、部材（４２）の断面層に対応するパターンで粉体の層の増分を融着するステップと、
（ｅ）（ｂ）〜（ｄ）のサイクルステップを繰り返して、１層ずつ部材（４２）を構築するステップと、
（ｆ）支持面（１４）を画定する収集ホッパ（１２）により不使用の粉体を収集するステップと、
を含む方法。
【請求項７】
不使用の粉体を収集し、再使用のために不使用の粉体を粉体供給アセンブリ（１８）へ移動することをさらに備える、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ステップ（ｂ）〜（ｄ）の間、構築プラットフォーム（１６）上に格納壁（４０）を構築することであって、格納壁（４０）が部材（４２）を取り囲むことをさらに備える、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
構築プラットフォーム（１６）が格納壁（４０）の外幅よりも広く、張出しを画定する方法であって、方法は、ステップ（ｂ）〜（ｄ）の間、余剰の粉体が張出しの上に構築することを可能とし、格納壁（４０）を支持するバットレスを形成することをさらに備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
部材（４２）及び格納壁（４０）が所定の最大高さである場合に、バットレスが所定の最小幅を維持できるように、張出しの幅が選択される、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、付加製造に関し、より詳細には、部品又は部材を製造するための粉体再循環式付加製造装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
付加製造は、鋳造に代わるプロセスであり、材料を一層ずつ構築して部品又は部材を形成する。鋳造プロセスとは異なり、付加製造は機械の位置分解能によってのみ制限され、鋳造で必要とされるような、抜き勾配を設ける、張出しを避ける等の要件によって制限されない。付加製造は「積層造形」、「逆加工」、「直接金属レーザ溶融」（ＤＭＬＭ）及び「３次元印刷」等の用語で呼ばれることもある。本発明の目的のためこのような用語を同義語として扱う。
【０００３】
現在、粉体層技術は、従来技術の金属付加製造技術で最良の分解能が実証されている。しかし、粉体層内で構築を行う必要があるため、従来の機械は大量の粉体を用い、例えば粉体重量が１３０ｋｇ（３００ｌｂｓ．）を超えることもある。これは多くの機械を使用する工場環境を考慮するとコストがかかる。部材に直接溶融されず、隣接する粉体層に収納される粉体は、エレベータシステムに重量を加え、密封及びチャンバ圧力の問題を複雑にし、部材構築終了時に部材取り出しの障害となり、大型の部品に対して現在検討されている大型の層システムでは取り扱いにくくなるため、問題となる。
【０００４】
したがって、粉体層を用いることなく部品を生成することができる付加製造装置及び方法の必要性が残る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８６９１３３３号明細書
【発明の概要】
【０００６】
上記必要性は、本発明が、構築プラットフォーム上に連続的な流れで粉体を供給する付加製造装置を提供することにより、対処する。必要に応じて、本装置は不使用の粉体を再循環させて製造プロセスで再使用する。
【０００７】
本発明の一態様によると、付加製造装置は、支持面であって、その上で構築プラットフォームを支持するように構成された支持面と、支持面の上に配置された粉体ディスペンサであって、粉体を分配するように構成され、かつ支持面の上を横方向に移動可能である粉体ディスペンサと、スクレーパであって、構築プラットフォーム上を移動可能であり、かつ粉体ディスペンサによってスクレーパ上に分配された粉体を擦り切るように構成され、構築プラットフォームの上に粉体の層の増分を提供するスクレーパと、所定のパターンで粉体の層の増分を溶融し融着するように構成され、これにより部材を形成する、指向性エネルギー源とを含む。
【０００８】
本発明の別の態様によると、ディスペンサは、所定の流量で粉体の連続的な流れを分配するように構成される。
【０００９】
本発明の別の態様によると、装置は、支持面の上に配置され、かつ粉体ディスペンサに粉体を供給するように構成された粉体供給アセンブリをさらに含み、
粉体ディスペンサは、粉体供給アセンブリ下の第１の位置と、粉体供給アセンブリから離れた第２の位置との間を移動可能である。
【００１０】
本発明の別の態様によると、装置は、不使用の粉体を収集するように構成された収集ホッパを内部にさらに含み、収集ホッパは支持面を画定する。
【００１１】
本発明の別の態様によると、支持面は、該支持面を通って延出し、不使用の粉体が支持面を通って収集ホッパ内に落下することを可能にするように構成された開口を含む。
【００１２】
本発明の別の態様によると、装置は、収集ホッパに連結され、収集ホッパに収集された粉体を再使用のために粉体供給アセンブリに移動するように構成されたブロワをさらに含む。
【００１３】
本発明の別の態様によると、粉体給送管は、粉体供給アセンブリ及びブロワを相互接続し、
空気戻し管は、粉体供給アセンブリ及びブロワを相互接続し、粉体供給アセンブリ、収集ホッパ、ブロワ、粉体給送管及び空気戻し管は、粉体を再循環するように動作可能なループを画定する。
【００１４】
本発明の別の態様によると、粉体供給アセンブリは、支持面に対して垂直に移動可能である。
【００１５】
本発明の別の態様によると、粉体給送管及び空気戻し管は、各々一対の伸縮部を備える。
【００１６】
本発明の別の態様によると、粉体供給アセンブリは、上壁に接続された環状側壁を備えるサイクロンチャンバを含み、粉体給送管は全くの偏心位置で側壁に入り、空気戻し管は中心位置で上壁に入る。
【００１７】
本発明の別の態様によると、付加製造工程による部材製造方法は、（ａ）支持面に構築プラットフォームを支持するステップと、（ｂ）粉体ディスペンサからの粉体の連続的な流れを分配しつつ、支持面の上に配置された粉体ディスペンサを、構築プラットフォームを横切って横断し、構築プラットフォーム上に粉体を堆積させるステップと、（ｃ）スクレーパを用いて構築プラットフォームを横断し、堆積した粉体を擦り切り、粉体の層の増分を形成するステップと、（ｄ）指向性エネルギー源からビームを照射して、部材の断面層に対応するパターンで粉体の層の増分を融着するステップと、ステップ（ｅ）（ｂ）〜（ｄ）のサイクルステップを繰り返して、１層ずつ部材を構築するステップとを含む。
【００１８】
本発明の別の態様によると、本方法は、ステップ（ｂ）の前に、支持面の上に配置される粉体供給アセンブリの下の第１の位置へ、粉体ディスペンサを移動させることと、粉体を粉体供給アセンブリから粉体ディスペンサの中へ落下させることとをさらに含む。
【００１９】
本発明の別の態様によると、本方法は、支持面の下に配置された収集ホッパを使用して、不使用の粉体を収集することをさらに含む。
【００２０】
本発明の別の態様によると、支持面は、該支持面を通って延出する開口を含み、開口は不使用の粉体が通り抜けて収集ホッパの中へ落下することを可能にする。
【００２１】
本発明の別の態様によると、本方法は、収集ホッパに連結されたブロワを用いて、収集ホッパに収集された粉体を再使用のために粉体供給アセンブリへ移動することをさらに含む。
【００２２】
本発明の別の態様によると、粉体給送管は、粉体供給アセンブリ及びブロワを相互接続し、空気戻し管は、粉体供給アセンブリとブロワを相互接続し、ブロワは、収集ホッパから粉体給送管を通って粉体供給アセンブリの中へ、粉体をループ状に再循環させる。
【００２３】
本発明の別の態様によると、本方法は、ステップ（ｂ）〜（ｄ）の間、構築プラットフォーム上に格納壁を構築することであって、格納壁が部材を取り囲むことをさらに含む。
【００２４】
本発明の別の態様によると、構築プラットフォームは格納壁の外幅よりも広く、張出しを画定する。本方法は、ステップ（ｂ）〜（ｄ）の間、余剰の粉体が張出し上に構築することを可能とし、格納壁を支持するバットレスを形成することをさらに含む。
【００２５】
本発明の別の態様によると、部材及び格納壁が所定の最大高さである場合に、バットレスが所定の最小幅を維持できるように、張出しの幅が選択される。
【００２６】
本発明の別の態様によると、製造品は、構築プラットフォームと、プラットフォーム上に配置された部材と、部材を取り囲むプラットフォーム上に配置された粉体の第１の部分と、粉体の第１の部分及び部材を取り囲むプラットフォーム上に配置された格納壁とを含む。
【００２７】
本発明の別の態様によると、物品は、格納壁を取り囲むプラットフォーム上に配置された粉体の第２の部分をさらに備え、粉体の第２の部分は、格納壁を外側横方向に支持する傾斜したバットレスを画定する。
【００２８】
本発明の別の態様によると、格納壁は均一の厚さを有する。
【００２９】
本発明は、添付の図面と併せて以下の説明を参照することにより、最もよく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の態様に従って構築された付加製造装置の右側立面図である。
【図２】図１の付加製造装置の左側立面図である。
【図３】装填位置にある図１の付加製造装置の正面断面図である。
【図４】使用位置にある図１の付加製造装置の正面断面図である。
【図５】支持プラットフォーム上に分配される粉体を示す。
【図６】擦り切り又は平坦化される粉体を示す。
【図７】レーザによって融着され、格納壁及び部品を形成する、図６の平坦化された粉体を示す。
【図８】図５〜図７に示すプロセスを複数回通過した後の格納壁及び構築された部品を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図面を参照すると、様々な図を通して同一の参照符号は同じ要素を表し、図１〜図４は本発明の製造方法を実施するための装置１０を示す。基本的な部品は、１つ以上の構築プラットフォーム１６を支持するように構成された支持面１４を有する収集ホッパ１２と、粉体を供給するように構成された粉体供給アセンブリ１８と、粉体供給アセンブリ１８から粉体を受け、粉体を構築プラットフォーム１６上に落下させるように構成された粉体ディスペンサと、構築プラットフォーム１６上に落下した粉体を平坦化するスクレーパ２２と、収集ホッパ１２内に収容された粉体を粉体供給アセンブリ１８の中に吹き付けるように構成されたブロワ２４と、構築プラットフォーム上で平坦化された粉体を溶融する指向性エネルギー源２６と、ビームステアリング装置２８である。本出願の目的において、粉体は、例えば金属及びラスチック粉体等、層状に分配され、放射エネルギー源によって融着することができる、任意の粉体であってよい。これらの各部品を以下により詳細に説明する。図示しないが、装置１０全体は、使用時に、望ましくない酸化及び／又は汚染を防止し、かつ粉体の二次的な格納を提供するために、不活性ガス又は他の適切な雰囲気下の環境で密閉されている可能性があることを理解されたい。
【００３２】
収集ホッパ１２は第１の支持体３０に担持され、粉体供給アセンブリ１８及び粉体ディスペンサ２０から落下する不使用の粉体、及び／又はスクレーパ２２によって構築プラットフォーム１６から取り除かれた粉体を収集し、かつ収納するように構成された収集チャンバ３２を含む。収集チャンバ３２は、傾斜した下壁部３４を含み、収集した粉体が低いポイント及び／又は収集チャンバ３２の収集ポイント３６に移動することを促進する。支持面１４は、構築プラットフォーム１６を載せるための平らな作業表面を提供する。表面１４には、複数のスロット３８又は格子状の表面を提供する他の開口が形成され、表面１４により、不使用の粉体がスロット３８を通して収集チャンバ３２の中に落下することが、可能となる。収集ホッパ１２は、所定の位置に固定されるか又は、第１の支持体３０に摺動可能に接続されてもよく、これにより、収集ホッパ１２の垂直方向の動きを可能がとなる。
【００３３】
構築プラットフォーム１６は、粉体を受けるように構成された平らな構築面を提供する板状の構造体であり、指向性エネルギー源２６が、格納壁４０及び格納壁４０内側の部材４２を構築プラットフォーム１６の上に形成できるようにする。プラットフォーム１６は、任意の材料から形成することができる。この材料は、指向性エネルギー源がプラットフォーム１６の上で粉体を溶融することを可能とし、構築プラットフォーム１６を複数の付加製造工程に再使用することを可能とするものである。例えば、構築プラットフォーム１６は、金属又はセラミック材料から形成されてもよい。構築プラットフォーム１６は、格納壁４０よりわずかに大きく寸法付けされ、これにより、部材４２を構築するために必要な粉体の量を最小限にし、使用されていない粉体を収集ホッパ１２の中へ落下させる。図示されるように、構築プラットフォーム１６は、構築プロセス中に支持面１４上に配置される。
【００３４】
粉体供給アセンブリ１８は、第２の支持体４４によって担持され、そこに摺動可能に接続されて粉体供給アセンブリ１８の垂直移動を可能にする。粉体供給アセンブリ１８は、サイクロンチャンバ４８、シーブ５０及び収納チャンバ５２を有する供給容器４６を備える。粉体給送管５４は、収集ホッパ１２と粉体供給アセンブリ１８との間に接続されている。より具体的には、粉体給送管５４の第１の端部５６は、収集チャンバ３２の収集ポイント３６に接続されており、粉体給送管５４の第２の端部５８は、サイクロンチャンバ４８の環状側壁６０を通って延出する。加えて、空気戻し管６２が、ブロワ２４と粉体供給アセンブリ１８との間に接続されている。より具体的には、空気戻し管６２の第１の端部６４は、ブロワ２４の吸入側に接続されており、空気戻し管６２の第２の端部６６は、供給容器４６の上壁６８の中央位置に接続されている。ブロワ２４は、収集ポイント３６で収集チャンバ３２に接続され、粉体を、回収チャンバ３２から外へ、及び粉体給送管５４を介してサイクロンチャンバ４８の中へ吹き付ける。ブロワ２４は、ファン又はポンプ等、粉体を収集ホッパ１２から粉体給送管５４を介して粉体供給アセンブリ１８へ移動するのに適した任意の装置であってよいことを理解されたい。粉体給送管５４及び空気戻し管６２は共に、２本の伸縮部５４Ａ、５４Ｂ及び６２Ａ、６２Ｂで形成されるか又は、粉体供給アセンブリ１８及び／又は収集ホッパ１２の垂直移動を可能にするように構成されてもよい。
【００３５】
サイクロンチャンバ４８は概して円筒形であり、粉体給送管５４を介してサイクロンチャンバ４８に入る粉体を含む空気から、粉体を取り除くように構成される。図示されるように、粉体給送管５４の第２の端部５８は、サイクロン作用を促進するために偏心配置されている。すなわち、粉体給送管５４は、空気に含まれる粉体をサイクロンチャンバの側壁６０に沿って回転させ、粉体を空気から取り除くように配置される。粉体は、ふるい５０の上に落下し、空気は空気戻し管６２を介してブロワ２４の吸引側でサイクロンチャンバ４８から吸い出される。なお、収集ポイント３６からブロワ２４、粉体給送管５４、収納チャンバ５２、及びそこから粉体ディスペンサ２０又は収集チャンバ３２への粉体再循環プロセスは、連続的又は断続的に発生する可能性がある。
【００３６】
ふるい５０は、複数の開口７０を含む。複数の開口７０は、粉体から粒子を収集するのに適した所定の大きさを有する一方で、良好な粉体を、複数の開口７０を通して収納チャンバ５２の中へふるい分けることを可能にする。収納チャンバ５２は、粉体を収納チャンバ５２から分配するように構成された円錐形のスパウト７２を含む。スパウト７２は、粉体を収納チャンバ５２から分配するために適した任意の形状を有することができることを理解されたい。
【００３７】
粉体ディスペンサ２０は、粉体供給アセンブリ１８からスパウト７２を介して粉体を受けるように構成され、粉体を構築プラットフォーム１６上に分配する。粉体ディスペンサ２０は、第１のレール７４によって担持され、粉体ディスペンサ２０が支持面１４を横断することを可能にする。粉体ディスペンサ２０は支持面１４を横断するため、粉体を受けるために複数の構築プラットフォーム１６が支持面１４に空間を空けて配置されてもよい。粉体ディスペンサ２０は、底壁７６、底壁７６から外向きに延出する複数の側壁７８及び側壁７８の上縁８２によって画成された開口頂部８０を含む。底壁７６は、そこを通って延出する開口８４を含み、支持面１４を横切る際に、粉体ディスペンサ２０から所定の流量で粉体を落下させる大きさである。開口頂部８０は、粉体供給アセンブリ１８のスパウト７２から粉体を受ける大きさに寸法付けられている。側壁７８は、粉体ディスペンサ２０に粉体を含み、開口８４の方へ粉体を導くように構成される。任意で、粉体ディスペンサ２０を超音波振動のような公知の技術を用いて振動させ、粉体が指定された速度で開口８４を通って確実に流れるようにしてもよい。
【００３８】
スクレーパ２２は、剛性の横方向に細長い構造であり、構築プラットフォーム１６上に配置された粉体を擦り切り、それによって粉体を平坦化し余剰の粉体を取り除くように構成されている。スクレーパ２２は、第２のレール８６に担持され、これにより、スクレーパ２２が支持面１４を横断できるようになっている。第２のレール８６は、第１の支持体３０に担持され、これにより、第２のレール８６によって第２のレール８６の垂直移動を可能にする。
【００３９】
指向性エネルギー源２６は、第２のレール８６に担持され、第２のレールを第１の支持体３０に沿って移動させることにより、支持面１４に対して上昇又は下降させることができる。以下により詳細に説明されるように、指向性エネルギー源２６は、構築プロセス中に粉体を溶融し融着するのに適した動力及び他の動作特性を有する任意の公知の放射エネルギー源を含んでもよい。例えば約１０４Ｗ／ｃｍ2の桁を有する出力密度のレーザ光源を用いることができる。電子ビームガンのような他の指向性エネルギー源は、レーザ光源の代わりに適している。
【００４０】
ビームステアリング装置２８は、１つ以上のミラー、プリズム及び／又はレンズを含み、適するアクチュエータを備え、指向性エネルギー源２６（図６参照）からのビーム「Ｂ」を所望のスポットサイズに集束し、支持面１４と一致するＸ−Ｙ平面内の所望の位置に向けるように配置される。
【００４１】
アクチュエータ（図示せず）を用いて、装置１０の部品を移動してもよい。より具体的には、アクチュエータを用いて、第１の支持体３０に沿って第２のレール８６及び／又は収集ホッパ１２を、第２の支持体４４に沿って粉体供給アセンブリ１８を、第１のレール７４に沿って粉体ディスペンサ２０を、第２のレール８６に沿ってスクレーパ２２を、選択的に移動してもよい。空気圧又は油圧シリンダ、ボールネジ又はリニア電動アクチュエータ等のアクチュエータを、この目的のために使用してもよい。さらに、構成部材が担持される支持体又はレールに構成部材を連動させて、構成部材の移動を可能にする安定した接続を提供してもよい。図示のように、ダブテール型接続が用いられる。
【００４２】
しかしながら、安定性があり、支持体及び／又はレールに対して構成部材を移動することができる任意の適する種類の接続を用いてもよいことを理解されたい。
【００４３】
上記装置１０を用いた構築プロセスは次の通りである。粉体ディスペンサ２０及びスクレーパ２２は、図３に示す初期位置に移動し、構築プラットフォーム１６が支持面１４に固定されることを可能にする。図示されるように、粉体ディスペンサ２０及びスクレーパ２２は、第１及び第２のレール７４、８６に沿って移動し、スパウト７２を粉体ディスペンサ２０の開口頂８０と整合することによって、粉体ディスペンサ２０が粉体供給アセンブリ１８から粉体「Ｐ」（図５）を受けることを可能にする。加えて、第１及び第２のレール７４、８６は、第１及び第２の支持体３０、４４に沿って移動して、粉体ディスペンサ２０とスクレーパ２２を実質的に同じ高さに配置し、支持面１４を横断する間、粉体ディスペンサ２０が指向性エネルギー源２６と干渉しないようにする。初期位置は、指向性エネルギー源２６を適切な位置に配置し、構築プラットフォーム１６上に配置された粉体Ｐの第１の層を溶融する（図７）。
【００４４】
粉体供給アセンブリ１８は、スパウト７２を介して粉体ディスペンサ２０に粉体Ｐを充填する。充填されると、粉体ディスペンサ２０は、制御された速度で連続的な流れの粉体Ｐを、開口８４を通して落下させる。充填に続いて、粉体ディスペンサ２０は、粉体Ｐの流れを落下させながら、初期位置から終点位置へ（図４）、支持面１４及び構築プラットフォーム１６を横断することができる。構築プラットフォーム１６上に落下した粉体Ｐが再利用のためにスロット３８を通って落下する一方で、構築プラットフォーム１６上に落下した粉体Ｐは粉体Ｐの第１の層を形成する。
【００４５】
次に、スクレーパ２２が支持面１４及び構築プラットフォーム１６を横断し、粉体Ｐの第１の層を構築プラットフォーム１６にわたって水平に広げ、それによって粉体Ｐは平坦化し、第１の層の増分を形成する（図６）。層の増分は、付加製造プロセスの速度と部材４２の解像度に影響を及ぼす。１例として、層の増分は約１０〜５０μｍ（０．０００３〜０．００２インチ）であってもよい。余剰の粉体Ｐは、スクレーパ２２が左から右へ通過する際、リサイクルのためにスロット３８を通って収集チャンバ３２の中へ落下する。続いて、スクレーパ２２及び粉体ディスペンサ２０は初期位置まで後退して戻ってもよく、そこで粉体ディスペンサ２０は粉体Ｐで再充填されてもよい。戻りの横断は、以下に説明するレーザ溶融工程の後まで遅延されてもよい。上記のように、収集チャンバ３２の中に落ちる余剰の粉体Ｐは、ブロワ２４によって粉体供給アセンブリ１８の中へ吹き戻される。
【００４６】
指向性エネルギー源２６を用いて、格納壁４０及び構築される部材４２の２次元断面を溶融する（図７）。上述のように、格納壁４０は部材４２と共に構築プラットフォーム１６上に構築される。指向性エネルギー源２６はビーム「Ｂ」を放射する。ビームステアリング装置２８を用いて、ビームＢの焦点「Ｓ」を適切なパターンで露出した粉体表面上に導く。粉体Ｐの露出した層は、ビームＢによって溶融、流動、固化を可能にする温度まで加熱される。
【００４７】
粉体供給アセンブリ１８及び粉体ディスペンサ２０は、第１の層の増分と実質的に等しい距離で第２の支持体４４に沿って垂直上方に移動し、粉体ディスペンサ２０を位置決めして、第１の層と同様の厚さの粉体Ｐの第２の層を広げることができる。第２のレール８６も、第１の層の増分と実質的に等しい距離で第１の支持体３０に沿って垂直上方へ移動し、スクレーパ２２を位置決めして粉体Ｐの第２の層を広げ、指向性エネルギー源２６を位置決めして粉体Ｐの露出した第２の層を溶融する。必要に応じて、収集ホッパ１２が第１の支持体３０に沿って第１の層の増分と実質的に等しい距離で垂直下方へ移動してもよく、又は部品の上方及び下方の垂直移動（収集ホッパ１２に対して下方、粉体供給アセンブリ１８、粉体ディスペンサ２０、スクレーパ２２及び指向性エネルギー源２６に対して上方）の組合せを行って、収集ホッパ１２と粉体供給アセンブリ１８、粉体ディスペンサ２０、スクレーパ２２及び指向性エネルギー源２６との間の距離を第１の層の増分と実質的に等しい距離で増加させてもよい。
【００４８】
位置決めしたら、粉体ディスペンサ２０は初期位置から終点位置まで支持面１４及び構築構造体１６を横断し、粉体Ｐの第２の層を付与する。次にスクレーパ２２が支持面１４及び構築プラットフォーム１６を横断し、第１の層の増分と同様の厚さで、粉体Ｐの付与された第２の層を広げる。あるいは、粉体ディスペンサ２０の容量と開口８４からの流量に応じて、粉体Ｐの第２の付与は、粉体ディスペンサ２０が終点位置から終点位置へ（再充填するための復路は必ずしも実行されずに）横断して戻ることによって付与されてもよい。指向性エネルギー源２６はビームＢを再放射する。ビームステアリング装置２８を用いて、ビームＢの焦点Ｓを適切なパターンで露出した粉体表面上に導く。粉体Ｐの露出した層は、最上層内及びすでに固化した下層の両方で溶融、流動及び固化が可能な温度まで加熱される。
【００４９】
部品を移動し、粉体Ｐを付与し、指向性エネルギー源が粉体Ｐを溶融するこのサイクルを、部材４２全体が完成するまで繰り返す。格納壁４０は、部材４２と共に構築される。
【００５０】
図７及び図８に見られるように、構築プラットフォーム１６は格納壁４０の全幅よりも広く、横張出し１００を設ける。この張出し１００は、構築プロセス中に、格納壁４０外周の構築プラットフォーム１６上に粉体Ｐを構築することを可能にする。外側の支持がないこの粉体Ｐは、粉体Ｐの自然な休止角で斜めに落ちる傾向がある。残りの粉体Ｐは、格納壁４０を外側横方向に支持するバットレス「ｂ」を画定し、構築中その一体性及び厚さを維持することができる（すなわち格納壁４０が上方へ延出する際、壁厚は均一であり得る）。張出し１００の横幅は、特定の粉体Ｐの休止角を理解した上で、部材４２及び格納壁４０の最大高さ「Ｈ」においても、粉体Ｐの最小幅「Ｗ」が引き続き格納壁４０を支持するように選択されてもよい。
【００５１】
上記の装置及びプロセスは、固定粉体容器及び関連する余剰粉体要件を必要としない、部材の付加製造手段を提供する。これは構築プロセスにおいて時間と費用を節約し、固定装置のサイズ及び複雑さを低減し、構築プロセスの柔軟性を増大させる。
【００５２】
上記で粉体再循環式付加製造装置及び方法を説明した。本明細書（添付した特許請求の範囲、要約、及び図面を含む）で開示した特徴のすべて、及び／又は開示した任意の方法もしくは処理のステップのすべては、そのような特徴及び／又はステップの少なくともいくつかが相互に排他的である組合せを除いて、任意の組合せで組合せることができる。
【００５３】
本明細書（添付した特許請求の範囲、要約、及び図面を含む）に開示した各特徴は、特に明記しない限り、同一、等価、又は類似の目的を提供する代替的特徴に置き換えることができる。したがって、特に明記しない限り、開示した各特徴は、等価又は類似の特徴の一般的な系列の内の１例にすぎない。
【００５４】
本発明は、上述した実施形態の詳細に限定されるものではない。本発明は、本明細書（付随したクレーム、要約書及び図面を含む）で開示した特徴からなるあらゆる新規のもの、又はあらゆる新規の組合せ、又はこのように開示されたあらゆる新規のもの、あらゆる新規の組合せ、あらゆる方法又はプロセスのステップに及ぶ。
［実施態様１］
支持面（１４）であって、その上で構築プラットフォーム（１６）を支持するように構成された支持面（１４）と、
支持面（１４）の上に配置された粉体ディスペンサ（２０）であって、粉体を分配するように構成され、かつ支持面（１４）の上を横方向に移動可能である粉体ディスペンサ（２０）と、
スクレーパ（２２）であって、構築プラットフォーム（１６）上を移動可能であり、かつ粉体ディスペンサ（２０）によってスクレーパ（２２）上に分配された粉体を擦り切るように構成され、構築プラットフォーム（１６）の上に粉体の層の増分を提供するスクレーパ（２２）と、
所定のパターンで粉体の層の増分を溶融し融着するように構成された指向性エネルギー源（２６）とを備える、付加製造装置（１０）。
［実施態様２］
ディスペンサ（２０）は、所定の流量で粉体の連続的な流れを分配するように構成される、実施態様１に記載の装置（１０）。
［実施態様３］
支持面（１４）の上に配置され、かつ粉体ディスペンサ（２０）に粉体を供給するように構成された粉体供給アセンブリ（１８）をさらに含む装置（１０）であって、
粉体ディスペンサ（２０）は、粉体供給アセンブリ（１８）下の第１の位置と、粉体供給アセンブリ（１８）から離れた第２の位置との間で移動可能である、実施態様１に記載の装置（１０）。
［実施態様４］
不使用の粉体を収集するように構成された収集ホッパ（１２）を内部にさらに含み、
収集ホッパ（１２）は支持面（１４）を画定する、実施態様３に記載の装置（１０）。
［実施態様５］
支持面（１４）は、該支持面（１４）を通って延出し、不使用の粉体が支持面（１４）を通って収集ホッパ（１２）内に落下することができるように構成された開口部を含む、実施態様４に記載の装置（１０）。
［実施態様６］
収集ホッパ（１２）に連結され、収集ホッパ（１２）に収集された粉体を再使用のために粉体供給アセンブリ（１８）に移動するように構成されたブロワ（２４）をさらに含む、実施態様４に記載の装置（１０）。
［実施態様７］
粉体給送管（５４）は、粉体供給アセンブリ（１８）及びブロワ（２４）を相互接続し、
空気戻し管（６２）は、粉体供給アセンブリ（１８）及びブロワ（２４）を相互接続し、
粉体供給アセンブリ（１８）、収集ホッパ（１２）、ブロワ（２４）、粉体給送管（５４）及び空気戻し管（６２）は、粉体を再循環するように動作可能なループを画定する、実施態様６に記載の装置（１０）。
［実施態様８］
粉体供給アセンブリ（１８）は、支持面（１４）に対して垂直に移動可能である、実施態様７に記載の装置（１０）。
［実施態様９］
粉体給送管（５４）及び空気戻し管（６２）は、各々一対の伸縮部（５４Ａ、５４Ｂ、６２Ａ、６２Ｂ）を備える、実施態様８に記載の装置（１０）。
［実施態様１０］
粉体供給アセンブリ（１８）は、上壁（６８）に接続された環状側壁（６０）を備えるサイクロンチャンバ（４８）を含み、
粉体給送管（５４）は全くの偏心位置で側壁（６０）に入り、
空気戻し管（６２）は中心位置で上壁（６８）に入る、実施態様７に記載の装置（１０）。
［実施態様１３］
（ａ）支持面（１４）に構築プラットフォーム（１６）を支持するステップと、
（ｂ）粉体ディスペンサ（２０）からの粉体を分配しつつ、支持面（１４）の上に配置された粉体ディスペンサ（２０）を、構築プラットフォーム（１６）を横切って横断し、構築プラットフォーム（１６）上に粉体を堆積させるステップと、
（ｃ）スクレーパ（２２）を用いて構築プラットフォーム（１６）を横断し、堆積した粉体を擦り切り、粉体の層の増分を形成するステップと、
（ｄ）指向性エネルギー源（２６）を用いて、部材（４２）の断面層に対応するパターンで粉体の層の増分を融着するステップと、
（ｅ）（ｂ）〜（ｄ）のサイクルステップを繰り返して、１層ずつ部材（４２）を構築するステップとを含む、付加製造工程による部材製造方法。
［実施態様１４］
ステップ（ｂ）の前に、
支持面（１４）の上に配置される粉体供給アセンブリ（１８）下の第１の位置へ粉体ディスペンサ（２０）を移動させることと、
粉体を粉体供給アセンブリ（１８）から粉体ディスペンサ（２０）の中へ落下させることとをさらに備える、実施態様１２に記載の方法。
［実施態様１５］
支持面（１４）の下に配置された収集ホッパ（１２）を使用して、不使用の粉体を収集することをさらに含む、実施態様１３に記載の方法。
［実施態様１６］
支持面（１４）は、該支持面（１４）を通って延出する開口（７０）を含み、開口（７０）は、不使用の粉体が通り抜けて収集ホッパ（１２）の中へ落下することを可能にする、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様１７］
収集ホッパ（１２）に連結されたブロワ（２４）を用いて、収集ホッパ（１２）に収集された粉体を再使用のために粉体供給アセンブリ（１８）へ移動することをさらに含む、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様１８］
粉体給送管（５４）は、粉体供給アセンブリ（１８）及びブロワ（２４）を相互接続し、
空気戻し管（６２）が粉体供給アセンブリ（１８）とブロワ（２４）を相互接続し、
ブロワ（２４）が、収集ホッパ（１２）から粉体給送管（５４）を通して粉体供給アセンブリ（１８）へ、粉体をループ状に再循環させる、実施態様１７に記載の方法。
［実施態様１９］
ステップ（ｂ）〜（ｄ）の間、構築プラットフォーム（１６）上に格納壁（４０）を構築することであって、格納壁（４０）が部材（４２）を取り囲むことをさらに備える、実施態様１３に記載の方法。
［実施態様２０］
構築プラットフォーム（１６）が格納壁（４０）の外幅よりも広く、張出しを画定する方法であって、方法は、ステップ（ｂ）〜（ｄ）の間、余剰の粉体が張出しの上に構築することを可能とし、格納壁（４０）を支持するバットレスを形成することをさらに備える、実施態様１９に記載の方法。
［実施態様２１］
部材（４２）及び格納壁（４０）が所定の最大高さである場合に、バットレスが所定の最小幅を維持できるように、張出しの幅が選択される、実施態様２０に記載の方法。
［実施態様２２］
構築プラットフォーム（１６）と、
プラットフォーム（１６）上に配置された部材（４２）と、
部材（４２）を取り囲むプラットフォーム（１６）上に配置された粉体の第１の部分と、
粉体の第１の部分及び部材（４２）を取り囲むプラットフォーム（１６）上に配置された格納壁（４０）を備える、製造品。
［実施態様２３］
格納壁（４０）を取り囲むプラットフォーム（１６）上に配置された粉体の第２の部分をさらに備え、粉体の第２の部分は、格納壁（４０）を外側横方向に支持する傾斜したバットレスを画定する、実施態様２２に記載の物品。
［実施態様２４］
格納壁（４０）は均一の厚さを有する、実施態様２２に記載の物品。
【符号の説明】
【００５５】
１０  装置
１２  収集ホッパ
１４  支持面
１６  構築プラットフォーム
１８  粉体供給アセンブリ
２０  粉体ディスペンサ
２２  スクレーパ
２４  ブロワ
２６  指向性エネルギー源
２８  ビームステアリング装置
３０  第１の支持体
３２  収集チャンバ
３４  底壁
３６  収集ポイント
３８  スロット
４０  格納壁
４２  部材
４４  第２の支持体
４６  供給容器
４８  サイクロンチャンバ
５０  ふるい
５２  収納チャンバ
５４  粉体給送管
５６  第１の端部
５８  第２の端部
６０  側壁
６２  空気戻し管
６４  第１の端部
６６  第２の端部
６８  上壁
５４Ａ  伸縮部
５４Ｂ  伸縮部
６２Ａ  伸縮部
６２Ｂ  伸縮部
７０  開口
７２  スパウト
７４  第１のレール
７６  底壁
７８  側壁
８０  開口頂部
８２  上縁
８４  開口
８６  第２のレール
１００  横張出し
【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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