(57)【要約】  選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）システムが、環状の粉末床を備える。
2015533650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の粉末床を備えた選択的レーザ溶融システム。
【請求項２】
前記環状の粉末床が、円筒状であることを特徴とする請求項１に記載の選択的レーザ溶融システム。
【請求項３】
前記環状の粉末床が、円錐台形であることを特徴とする請求項１に記載の選択的レーザ溶融システム。
【請求項４】
前記環状の粉末床が、環状パターンに配置された複数のビルドチャンバによって画定されることを特徴とする請求項１に記載の選択的レーザ溶融システム。
【請求項５】
前記複数のビルドチャンバの各々が、曲線状の内壁および曲線状の外壁を含むことを特徴とする請求項１に記載の選択的レーザ溶融システム。
【請求項６】
前記曲線状の内壁および前記曲線状の外壁が、基部に対して垂直であることを特徴とする請求項５に記載の選択的レーザ溶融システム。
【請求項７】
前記曲線状の内壁および前記曲線状の外壁が、基部に対して角度をなすことを特徴とする請求項５に記載の選択的レーザ溶融システム。
【請求項８】
複数のレーザをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の選択的レーザ溶融システム。
【請求項９】
前記環状の粉末床が、複数のビルドチャンバによって画定され、前記複数のビルドチャンバの各々が、前記複数のレーザのうちの少なくとも一つに関連付けられることを特徴とする請求項８に記載の選択的レーザ溶融システム。
【請求項１０】
前記環状の粉末床の中心に画定される中心軸を中心として回転可能なリコータブレードをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の選択的レーザ溶融システム。
【請求項１１】
前記リコータブレードに取り付けられた少なくとも一つのレーザを更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の選択的レーザ溶融システム。
【請求項１２】
環状パターンに配置された複数のビルドチャンバを備えた選択的レーザ溶融システム。
【請求項１３】
前記複数のビルドチャンバの各々が、曲線状の内壁および曲線状の外壁を含むことを特徴とする請求項１２に記載の選択的レーザ溶融システム。
【請求項１４】
前記曲線状の内壁および前記曲線状の外壁が、基部に対して垂直であることを特徴とする請求項１３に記載の選択的レーザ溶融システム。
【請求項１５】
前記曲線状の内壁および前記曲線状の外壁が、基部に対して角度をなすことを特徴とする請求項１３に記載の選択的レーザ溶融システム。
【請求項１６】
環状の粉末床内部に軸対称のコンポーネントを製造することを備えた付加製造方法。
【請求項１７】
前記環状の粉末床を画定するように複数のビルドチャンバを環状パターンに配置することをさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の付加製造方法。
【請求項１８】
前記複数のビルドチャンバの各々に対して少なくとも一つのレーザを関連付けることを特徴とする請求項１７に記載の付加製造方法。
【請求項１９】
前記環状の粉末床の中心に画定される中心軸を中心としてリコータブレードを回転させることをさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の付加製造方法。
【請求項２０】
前記リコータブレードに少なくとも一つのレーザを取り付けることを特徴とする請求項１６に記載の付加製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２０１２年７月２７日出願の米国特許仮出願第６１／６７６，４５１号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、概して付加製造用途に関する。
【背景技術】
【０００３】
選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）は、デジタル情報源として３Ｄ  ＣＡＤデータを使用し、高出力レーザビーム（通常、イッテルビウムファイバレーザ）の形態のエネルギを使用して、微細金属粉末を溶融させることにより３次元の金属部品を製造する付加製造工程（additive manufacturing process）である。
【０００４】
選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）装置は、通常、Ｘ、Ｙ、Ｚ次元に約１５インチ（３８１ｍｍ）の直線的な粉末床ビルドチャンバで作動する。加工可能な材料の種類は、ステンレス鋼、工具鋼、コバルトクロム、チタン、ニッケル、アルミニウム、およびその他の噴霧粉材料の形態のものを含む。
【０００５】
開示のこれに限定されない実施例の以下の詳細な説明から、種々の特徴が当業者にとって明らかとなるであろう。詳細な説明に添付の図面を以下のように簡単に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】開示の限定されない一実施例による例示の選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）システムの概略図。
【図２】選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）システムの開示の限定されない一実施例による環状粉末床の透視側面図。
【図３】選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）システムの開示の限定されない一実施例による環状粉末床の透視側面図。
【図４】図２の環状粉末床を有する例示の選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）システムによって製造された軸対称コンポーネントの概略斜視図。
【図５】図３の環状粉末床を有する例示の選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）システムによって製造された軸対称コンポーネントの概略斜視図。
【図６】開示の限定されない別の実施例による例示の選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）システムの概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は、ガスタービンエンジンケース、燃焼器、ロケットノズル、および相対的に大型の直径を有する環状、リング状、円筒状、円錐台形、円錐形のその他のコンポーネントなどの、軸対称のコンポーネントに特定の応用性を有する選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）システム２０を概略的に示す。このシステム２０は、概ね環状の粉末床２２と、一つまたは複数のレーザ２４と、リコータブレード２６と、制御部２８と、を含む。当然のことながら、様々なコンポーネントおよびサブシステムを付加的あるいは代替的に設けてもよい。
【０００８】
概ね環状の粉末床２２は、環状のパターンに配置された複数のビルドチャンバ３０Ａ〜３０ｎによって画定される。各ビルドチャンバ３０Ａ〜３０ｎは、密閉封止されるとともに、一つまたは複数のレーザ２４からのレーザビームが通過する窓に加えて、メルトバスの望ましくない反応を避けることを目的とする不活性ガスの入口および出口を含む。
【０００９】
各ビルドチャンバ３０Ａ〜３０ｎは、曲線状の内壁３２と、曲線状の外壁３４と、を含む。曲線状の内壁および外壁３２，３４は、例えばガスタービンエンジンケースＣ（図４）などの概ね円筒状のコンポーネントの製造を容易にするように基部３６に対して垂直（Ｚ軸；図２）である。代替的に、曲線状の内壁および外壁３２，３４は、例えばロケットノズルＲ（図５）などの概ね円錐形のコンポーネントの製造を容易にするように、基部３６（図３）に対して角度がつけられてもよい。さらに、例えばロケットノズルＲ（図５）などの完全なコンポーネントを形成するように後でＺ軸に沿って組み付けられるコンポーネントの円錐台形のセクションを製造するために、概ね円錐形のビルドチャンバ２２（図３）の様々な直径を利用してもよい。
【００１０】
概ね環状の粉末床２２の基部３６は、軸対称のコンポーネントを粉末のストック内に製造するように下降させてもよいが、いずれの場合にも軸対称のコンポーネントの層を一つ以上のレーザ２４によって製作した後、基部３６が積層された厚さの分だけ下降される。代替的に、基部３６は固定されたまま、一つ以上のレーザ２４およびリコータブレード２６が軸対称コンポーネントに対して上昇される。さらに代替的に、一つ以上のレーザ２４およびリコータブレード２６を回転静止させた状態で、環状粉末床２２および／または基部３６が中心軸Ｚを中心として回転する。製造を容易にするようにこれらの様々な組合せが提供されうることを理解されたい。
【００１１】
開示のこれに限定しない一実施例では、一つ以上のレーザ２４が複数のビルドチャンバ３０Ａ〜３０ｎの各々と関連付けられる。連続性を保証するように、複数のビルドチャンバ３０Ａ〜３０ｎの各々に関連付けられた一つ以上のレーザ２４の少なくとも一つが、その複数のビルドチャンバ３０Ａ〜３０ｎに関連付けられた任意のレーザと部分的に重複してもよい。
【００１２】
別の開示のこれに限定しない実施例の選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）システム２０’では、一つ以上のレーザ２４が、リコータブレード２６とともに回転するように、リコータブレード２６に取り付けられる（図６）。換言すれば、レーザビーム処理のみならずリコータブレード２６による粉末の均一化も回転によって達成される。
【００１３】
開示のこれに限定しない一実施例による工程では、材料粉末の貯臓器（図示せず）および環状の粉末床２２の上で中心軸Ｚに接したリコータブレード２６を回転させることにより、制御部２８に応答して金属材料粉末が分散される。一つ以上のレーザ２４が各層を加工した後、リコータブレード２６が新しい材料粉末を軸対称コンポーネントの上に分散させ、次に積層される層の厚さに対応させるようにこのコンポーネントを下降させてもよい。しかしながら、一つ以上のレーザ２４によって加工された層は完全に滑らかではなく、場合によっては適用される層の厚さよりも大きい可能性がある。これらの時点において、リコータブレード２６はまた、材料粉末の新しい層の適用時に最後に加工された層の上を磨滅させて加工の連続性を容易にする。
【００１４】
環状の粉末床２２により、残留応力の少ない軸対称コンポーネントの、効率的な大型の軸対称の形成外壁部の形成が容易となる。
【００１５】
幾つかの図面を通した同様の参照符号は、対応するもしくは同様の構成要素を特定するものであることを理解されたい。また、図示の実施例に特定の構成要素の配置が開示されるが、その他の配置もまた本発明から利益が得られることを理解されたい。
【００１６】
限定されない複数の異なる実施例が特定の図示の構成要素を有するが、本発明の実施例はそれらの特定の組合せに限定されるものではない。限定されない任意の実施例からの構成要素または特徴部の一部を、限定されない任意のその他の実施例からの特徴部または構成要素と組み合わせて用いることも可能である。
【００１７】
用語「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」の使用、および説明に即した（特に以下の請求項に即した）同様の参照は、特に指示がない限り、または文脈によって特に否定されない限り、単数および複数の両方を包含するものであると解釈される。量に関連して用いられる修飾語「ａｂｏｕｔ」は、規定された数値を含むとともに、文脈によって規定された意味を有する（例えば、特定の数量の測定に関連した誤差の程度を含む）。本明細書に記載の全ての範囲は端点を含み、それらの端点は、互いに独立して結合可能である。
【００１８】
特定のステップの順序を示し、記載し、特許請求の範囲に記載するが、特に示されない限り、これらのステップは任意の順序で行われ、分離され、もしくは組み合わせられ、さらに本発明の開示から利益が得られることを理解されたい。
【００１９】
上記の記載は限定的なものではなく例示に過ぎない。種々の限定されない実施例を本明細書に記載するが、上記の教示に照らして種々の修正および変形例が付記の特許請求の範囲に包含されることが当業者にとって理解されるであろう。従って、付記の特許請求の範囲内において、本発明が明確に記載されたもの以外に実施されうることを理解されたい。そのため、本発明の真の範囲および意義を画定するために付記の特許請求の範囲を検討すべきである。
【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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【国際調査報告】
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