(57)【要約】  本発明は、積層製造プロセスのための基板を提供し、基板は積層製造プロセスにより基板に形成される部品に融着するための積層面を有し、積層面のほぼ垂直方向において剛性が相対的に高く、積層面の平面の長手方向において剛性が低いように構成される。さらに、基板を形成する方法、基板を含むシステム、および積層製造方法によって部品を形成するシステムの使用を開示している。
2015516316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層製造プロセスのための基板であって、前記積層製造プロセスにより前記基板上に形成される部品に融着するための積層面を有し、前記積層面の平面長手方向に低い剛性を有すると共に、前記積層面に実質的に垂直な方向において相対的に高い剛性を有するように構成されている、基板。
【請求項２】
前記積層面に最も近い上部と、下部とを含み、前記上部が前記下部とは異なる構造および／または材料を含む、請求項１に記載の基板。
【請求項３】
積層製造プロセスのための基板であって、前記積層製造プロセスにより前記基板に形成される部品に融着するための積層面を有し、この基板は、前記積層面に最も近い上部と、下部とを有し、前記上部は前記積層面に対し実質的に垂直に延びる長手軸を有すると共に配列された突起を有する、基板。
【請求項４】
前記突起の頂部が前記積層面の少なくとも一部を提供する請求項３に記載の基板。
【請求項５】
前記突起の基端部が前記基板の前記下部と一体に形成されている請求項３または４に記載の基板。
【請求項６】
前記突起が好ましくは少なくとも３の縦横比を有する細長形状である請求項３〜５のいずれか一項に記載の基板。
【請求項７】
前記突起が各々、前記積層面にほぼ垂直なストレートな側面を有している請求項３〜６のいずれか一項に記載の基板。
【請求項８】
前記突起が各々、前記積層面に向かって断面が漸増するテーパ形状を有している請求項３〜６のいずれか一項に記載の基板。
【請求項９】
前記基板が一枚板である請求項３〜８のいずれか一項に記載の基板。
【請求項１０】
互いに隣り合って配設されている突起間の隙間が前記突起とは異なる材料で充填される請求項３〜８のいずれか一項に記載の基板。
【請求項１１】
積層製造プロセスのための基板であって、前記積層製造プロセスにより前記基板上に形成される部品を融着するための積層面と、前記基板厚さの一部まで前記積層面から延びる一つ以上のスリットとを有する基板。
【請求項１２】
前記スリットが前記基板の上部に設けられ、前記基板の下部が実質的に固体である請求項１１に記載の基板。
【請求項１３】
前記スリットがグリッドを形成する請求項１１または１２に記載の基板。
【請求項１４】
前記積層面はほぼ矩形であり、前記グリッドが前記積層面の辺または対角線に沿って実質的に整列している請求項１３に記載の基板。
【請求項１５】
前記スリットが前記積層面上の一部のみに設けられている請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の基板。
【請求項１６】
前記スリットが実質的に均一な幅を有している請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の基板。
【請求項１７】
前記基板が一枚板である請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の基板。
【請求項１８】
各スリットの底が隅Ｒ部を有している請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の基板。
【請求項１９】
積層製造プロセスのための基板であって、前記積層製造プロセスにより前記基板上に形成される部品に融着するための積層面を有し、この基板は、前記積層面に最も近い上部と、下部とを有しており、前記上部が前記下部とは異なる材料を含む、基板。
【請求項２０】
前記下部が前記上部より高い剛性を有している請求項１９に記載の基板。
【請求項２１】
前記上部が、前記積層製造プロセスの融着対象となる部品の材料より展性が高く降伏強度が低い材料を含む請求項１９または２０に記載の基板。
【請求項２２】
前記上部が前記積層製造プロセスの融着対象となる部品の材料より弾性率が低く破壊歪みが大きい材料を含む請求項１９または２０に記載の基板。
【請求項２３】
前記上部が前記積層製造プロセスの前記融着対象となる部品の材料に溶接可能な材料を含む請求項１９〜２２のいずれか一項に記載の基板。
【請求項２４】
前記積層製造プロセスによって続けて後に作る部品を積層するために再利用可能である請求項１〜２３のいずれか一項に記載の基板。
【請求項２５】
各部品製造後に前記基板の最上層が除去されて前記積層面が再画定される請求項２４に記載の基板。
【請求項２６】
積層製造プロセスにより部品を作製するシステムであって、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の基板を含むシステム。
【請求項２７】
層を積み重ねて前記部品を作製するように構成された請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
連続的に形成される粉体層を選択的に焼結することによって前記部品を作製するように構成された請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
積層製造プロセスのための基板を形成する方法であって、プレートを提供するステップと、前記プレート厚さの一部まで前記プレートの上部表面から延びる一つ以上のスリットを形成するステップとを含む方法。
【請求項３０】
前記スリットが放電加工（ＥＤＭ）またはレーザによって形成される請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
積層製造プロセスのための基板を形成する方法であって、配列されると共に直立した突起を含む上部と、下部とを有する基板を形成するために積層製造プロセスを使用するステップを含む方法。
【請求項３２】
請求項２６〜２８のいずれか一項に記載のシステムの、積層製造プロセスにより部品を形成するための使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層製造プロセスのための基板、その基板を形成する方法、基板を含むシステム、および積層製造プロセスにより部品を作製するためのシステムの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層製造は、成形品（アーティクル）が材料を結合することによって製造される方法である。積層層製造（ＡＬＭ）は３Ｄモデルデータを用いて成形物を層ごとに製造することを含む。このプロセスは、プロトタイプ、サンプル、モデル、ツール、またはフルスケールの構成部品を製造するために使用することができる。
【０００３】
知られているＡＬＭ技術は、粉体材料を選択的に焼結するために、例えば、レーザまたは電子ビームなどの出力ビームを使用する。粉体材料層は焼結室内で基板（ビルドプレート（積層板）、スタートプレート、スタートプラットフォームまたは積層プラットフォームとしても知られている）基板の上に重ねられ、「粉体層」を提供する。粉体は再コーティングブレードを用いて塗布される。出力ビームは、粉体層の表面を横切って走査することによって、所望のパターンになるよう粉体を選択的に焼結するために使用される。出力ビームは、成形物の３Ｄモデルデータ（例えば、ＣＡＤ（キャド：コンピュータ支援設計）ファイル）から作成された断面に応じて所望のパターンを成形するように制御される。
【０００４】
各断面が走査され、溶融した粉体が固化した後、基板は、次の層の成長に備えて一層厚（一般に、約０．１ｍｍ）分下げられる。別の粉体層は焼結準備のため直前の層の上層に塗布される。成形物が完成するまでこのプロセスが反復される。このようにプロセスが進むにつれて、焼結された成形物が作製され、未固結粉体によって支持される。成形物が完成した後、基板から除去され、一般に未固結粉体は同じＡＬＭ工程によって別の成形物を作製するために再利用される。
【０００５】
選択的焼結が、いくつかの金属、セラミック、ガラスおよび熱可塑性ポリマーから成る粉体から形状化した成形物を作製するために使用されてもよい。
【０００６】
粉体焼結時に発生する熱エネルギーが原因で、成形物のそり、そして再塗膜ブレードとの衝突の発生、積層（ビルド）失敗を生じやすい熱残留応力に対処するために、一般に積層中の成形物を拘束する必要があった。一般に、成形物の拘束は基板に成形物を融着させることによって行われる。従来のプロセスでは、厚肉の固体基板を使用し、第１の粉体層をこれに融着し、その上層にそれ以降の層を積層する。基板への融着は所望の拘束を（層を介して）ｚ軸に沿って提供するが、ｘ−ｙ平面にも更なる拘束をもたらし、積層プロセス中に緩和されない高い残留応力が成形物に生じた。これが基板に撓みを生じ、ひいては、成形物に歪みや亀裂が生じるという問題があった。
【０００７】
現在、成形物と基板の間の収縮差のレベルを下げるために加熱焼結室または加熱基板を利用するＡＬＭプロセスがいくつか提供されている。これらのプロセスは、残留応力のレベルは下げることはできるが、欠点もあった。即ち、プロセスの加熱によって感受性の高い電子機器の熱遮蔽を必要とするため、システムの複雑化が助長された。さらに、プロセスの環境の変化、冷却特性の変化をもたらした。特に、冷却特性の変化は、一部の合金には有利だが、急速な固化や高冷却速度が必要なスカルムアロイ（Ｓｃａｌｍａｌｌｏｙ（商標））などの他の合金には深刻な有害効果を及ぼす可能性があった。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の第１の態様は、積層製造プロセスのための基板であって、積層製造プロセスによって基板上に形成された部品に融着させる積層面を有する基板を提供し、基板は、積層面の平面長手方向において低い剛性を有するように構成されていると共に積層面にほぼ垂直な方向において相対的に高い剛性を提供する。
【０００９】
本発明の更なる態様は、積層製造プロセスのための基板であって、積層製造プロセスによって基板上に形成される部品に融着させる積層面を有する基板を提供し、基板は、積層面に最も近い上部と、下部とを有し、上部が、それらの長手軸が積層面にほぼ垂直に延びるように整列した突起を含む。
【００１０】
本発明の更なる態様は、積層製造プロセスのための基板であって、積層製造プロセスによって基板上に形成される部品に融着させる積層面と、基板厚さの一部まで積層面から延びる一つ以上のスリットとを有する基板を提供する。
【００１１】
本発明の更なる態様は、積層製造プロセスのための基板を提供し、基板は、積層製造プロセスによって基板上に形成される部品に融着させる積層面を有し、この基板は、積層面に最も近い上部と、下部とを含み、上部が下部とは異なる材料を含む。
【００１２】
本発明の更なる態様は、本発明の一つ以上の態様による基板を含む積層製造プロセスによって部品を作製するためのシステムを提供する。
【００１３】
本発明の更なる態様は、積層製造プロセスのための基板を形成する方法であって、プレートを提供するステップと、プレート厚さの一部を介してプレートの上部表面から延出する一つ以上のスリットを形成する方法である。
【００１４】
本発明の更なる態様は、積層製造プロセスのための基板を形成する方法であって、直立した突起のアレイを含む上部と、下部とを有する基板を形成するために積層製造プロセスを使用するステップを含む方法を提供する。
【００１５】
本発明の更なる態様は、積層本発明によるシステムの、積層製造プロセスによって部品を作製するための使用を提供する。
【００１６】
本発明は、基板が積層面平面において高い歪み変形を可能にするが、積層方向、即ち、積層面に垂直に高い剛性を保持するという点で有利である。これが、積層製造プロセスによって形成される基板と部品との間の界面における摺動拘束を効果的に生成し、積層面平面における部品の収縮を可能にし、大きな残留応力の蓄積を回避させる。本発明の好ましい実施形態は、これを達成するための様々な方法を提供する。
【００１７】
基板は、上部が下部とは異なる構造および／または材料を有した、積層面に最も近い上部と、下部とを有してもよい。
【００１８】
上部が配列された突起を含む場合、突起は積層面平面において梁状に変形するよう配列される一方、積層面に垂直な方向において実質的に剛性である。
【００１９】
突起の頂部は積層面の少なくとも一部を提供してもよい。基板の上部全体は突起を含み得、その場合、突起の頂部は積層面全体を提供してもよい。或いは、突起は積層面上の一部のみに設けられてもよい。積層面の残りの部分は中身が詰まった状態であってもよい。部品が積層される積層面の領域にのみ突起を設けることは有利であり得る。
【００２０】
突起の基部は基板の下部に一体形成されてもよい。例えば、基板は一枚板であってよい。或いは、各突起または配列された突起は、例えば、締付けによって、基板の下部に取り付けられてもよい。つまり、交換を必要とせずに、複数の異なる上部の一つに共通する下部を使用可能にし得る。
【００２１】
突起は、好ましくは、縦横比が少なくとも３の細長い形である。縦横比は突起の高さ（対）幅／深さの比である。所与の材料に対する突起の縦横比が大きくなればなるほど、積層面平面におけるビーム状変形能も高くなる。縦横比は３〜１０、好ましくは４〜８、最も好ましくは５〜６である。
【００２２】
突起は各々、積層面にほぼ垂直なストレートサイド型を有してもよい。或いは、突起は各々、長手軸に沿って断面が漸増するテーパ形状を有してもよい。具体的には、突起は積層面に向かって断面が漸増するテーパ、即ち、逆テーパを有してもよい。このように、突起のベースは大きなフレキシビリティをもたらすが、突起の頂部とアレイ内の互いに隣り合って配設される突起の隙間は非常に小さい。
【００２３】
突起は、ほぼ平面状の頂部を有するピラー（柱）の形態をとる。ピラーの断面は特に限定されないが、隣り合って配設されるピラー間の隙間がほぼ一定になるように規則的に形付けられることが好ましい。製造の容易性から、ピラーが突起の長さに沿って一定の矩形断面を有してもよい。或いは、六角形、八角形、円形、楕円形または他の断面も提供され得る。
【００２４】
隣り合って配設される突起間の隙間は突起とは異なる材料で充填されてもよい。例えば、隙間は、剛性が突起よりも低い材料で充填されてもよい。或いは、隙間は、空気の隙間、即ち、殆ど剛性のない材料であってよい。
【００２５】
突起は、基板にスリットを入れることによって形成されてもよい。スリットは、基板の上部に設けられ、基板の下部はほぼ固体であってもよい。スリットはグリッドの形態をとることもできる。
【００２６】
積層面はほぼ矩形であり、グリッドは積層面の辺または対角線に沿って実質的に整列されてもよい。グリッドを積層面の対角線に沿って整列させることは、積層製造プロセスにより積層される部品が積層面上で斜めに配置される場合に好ましいとされる。このように、所与の大きさの基板またはＡＬＭシステムに対してより大きな部品を積層することができる。
【００２７】
スリットは積層面の一部のみに設けられてもよい。スリットはほぼ均一な幅を有してもよい。スリットは、例えば、約０．１ｍｍの極小の幅を有し、高い縦横比を有してもよい。縦横比とは、積層面から延出する方向におけるスリット長さ（対）スリット幅である。よって、縦横比は、少なくとも１００、好ましくは少なくとも１５０、または、約５００以内であってもよい。このような高縦横比を有するスリット形成は、放電加工（ＥＤＭ）、例えば、ワイヤＥＤＭを用いて達成される。或いは、例えば、レーザカット加工が使用されてもよい。
【００２８】
各スリットのベースは、スリットの端部から基板への応力の集中や亀裂伝搬を防止するために隅Ｒ部（ｒａｄｉｕｓ  ｃｏｒｎｅｒ）を有し得る。隅Ｒ部はほぼＵ字形またはほぼ涙形であってもよい。この隅Ｒ部は、スリット幅の少なくとも０．５倍、好ましくは少なくとも２倍である。
【００２９】
基板の上部が下部とは異なる材料を有する場合、下部の剛性は上部よりも高くてもよい。上部はほぼ固体であり、スリット、切れ目、溝、くぼみ等は形成されなくてもよい。
【００３０】
上部は、積層製造プロセス中に融着対象となる部品の材料よりも展性が高く降伏強度が低い材料を含んでもよい。
【００３１】
上部は、積層製造プロセス中に融着対象となる部品の材料よりも、弾性率が低く破壊歪みの大きい材料を含んでもよい。
【００３２】
上部は、積層製造プロセス中に融着対象となる部品の材料に溶接可能な材料を含んでもよい。
【００３３】
基板の材料および／または構造とは無関係に、基板は、積層製造プロセスによって連続的に製造される部品を積層するために再利用可能であってもよい。とりわけ、基板の最上層は、積層面を再画定するために各積層の後に除去されるように用いられてもよい。基板の上部の層厚および／または構造は、少なくとも５層、好ましくは１０層が積層可能であるように構成されてもよい。各積層後に積層面を再度画定するために、約１ｍｍの層厚が、基板の表面から研磨されるか、或いは、他の方法で除去されてもよい。このような基板からの材料の除去は、直前の積層中に塑性変形した可能性のある材料を除去し、基板に残った弾性変形した材料のみは残すようにする。したがって、積層面内の材料特性および／または構造（例えば、スリット隙間幅）は復元され得る。
【００３４】
積層製造プロセスは、一般に、層を積み重ねて部品を作製することによって進行する。例えば、部品は連続的な粉体層を選択的に焼結することによって生成されてもよい。しかしながら、基板は代替的に他の積層製造プロセスによっても使用可能である。
【００３５】
次に、添付図面を参照することによって本発明の実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】粉体層のＡＬＭ処理システムを示す概略図である。
【図２】システムの基板を示す側面図である。
【図３】図２の領域Ａを詳細に示す図である。
【図４】基板の３Ｄ図である。
【図５】他の実施形態による、部品を積層した基板を示す平面図である。
【図６】基板のスリットを概略的に示す部分図である。
【図７】積層面上に積層された部品と共に基板を概略的に示す部分図である。
【図８】別の実施形態による基板の突起を概略的に示す部分図である。
【図９】別の実施形態による、上部と下部が異なる材料を含む基板を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１は、冷間粉体層処理積層製造（ＡＬＭ）システムを示している。このシステムは、処理環境が周囲温度にあり高い温度に保たれていないという点で、「冷間（コールド）」である。このシステムは粉末チタンなどの粉体金属材料を収容する一対の供給容器１０、１１を含む。ローラ１２は供給容器の一つから粉体を取り出し（図１の例では、ローラ１２が右手側供給容器から粉体を取り出している状態）、基板１３上でのばして連続的な粉体層とする。その後、レーザヘッド１４が粉体層上を走査し、ヘッドからのレーザビームがオン、オフされて、これにより粉体を溶融させて所望のパターンを形成する。
【００３８】
その後、基板１３は、次の層の成長に備えて、短距離（一般に、約０．１ｍｍ）下がる。溶融した粉体が固化するまで中断した後、ローラ１２は基板１３上に焼結に備えて別の粉体層をのばすように進行する。このように、プロセスが進行するにつれて、焼結された部品１５が組み立てられ、未固結粉体部品１６によって支持される。この部品が完成した後、部品は基板１３から除去され、未固結粉体１６は供給容器１０、１１へ戻される前に再利用される。
【００３９】
レーザヘッド１４の動きとレーザビームの調整は部品の所望の外形とレイアウトのＣＡＤモデルによって決定される。
【００４０】
ここで、図１に示した粉体層システムに使用される基板１３の様々な実施形態を詳細に説明する。
【００４１】
図２〜図４は、第１の実施形態による基板１３’を示している。基板１３’は積層面２０を有している。積層面２０に重ねられた第１の粉体層はＡＬＭプロセスによって形成される部品の領域でほぼベースの隅々まで積層面に融着される。これは、部品を基板に固着させ、積層中の部品のそりを実質的に防止する。基板１３’は、積層面にほぼ垂直な方向（ｚ）において相対的に高い剛性を提供するが、積層面の平面において長手方向（ｘ−ｙ）に低い剛性を有するように構成されている。
【００４２】
基板１３’は、積層面２０に最も近い上部２１と、下部２２とを有している。上部２１と下部２２の材料は同じであり、この例では、チタンであり、部品１５を作製するために使用される６４チタン（Ｔｉ６−４）にうまく適合する。この材料の適合は部品を基板に融着させるために重要である。
【００４３】
基板の上部２１は、基板厚さの一部において積層面２０から延びる配列されたスリット２３を含む。スリット２３は、積層面２０全体にわたって、矩形のグリッドパターンを形成し、長手軸が積層方向（ｚ）に沿っており、積層面２０に実質的に垂直な、配列された突起２４を画定する。
【００４４】
スリット２３は、約０．１ｍｍの幅ｓと約１５ｍｍの深さｄを有している。スリットは互いから約３ｍｍの間隔をとって規則的に配設されており、これにより、突起２４は、高さ約１５ｍｍであり、ｚ方向に沿った平行な側面と共に３×３ｍｍの断面を有する正方形断面ピラーである。ピラーの頂部２５は積層面２０を構成している。
【００４５】
スリット２３は、ワイヤＥＤＭなどの放電加工によって形成され、またはレーザカットによって形成されてもよい。最初、基板１３’は、粉体層ＡＬＭのための従来のチタンプレート基板に類似していてもよい。スリット２３を一枚板に形成することは、ｚ方向に高い剛性を維持するが、積層板のｘ−ｙ平面長手方向において相対的に低い剛性を導くという効果を有している。スリット２３により、得られるピラーのベースは基板の下部２２に一体成形されたままであり、ピラーは積層面２０のｘ−ｙ平面において撓み梁として作用する。
【００４６】
このように、ＡＬＭ部品１５の連続的な層の各々の作製中に、焼結された粉体が固化する際に発生する材料の収縮は、各ベースに対してピラーが屈曲することによって吸収される。これは、スリット２３の少なくとも一部を閉じる効果を有しており、この効果は部品１５のエッジで最も顕著である。いうまでもなく、これは、互いに隣り合って配設されているピラーの間にわずかに段差を生じるため平らな積層面に多少の影響を与えるが、この段差は、ピラーの頂部の大きさ（３×３ｍｍ）とスリットの極めて高い縦横比（この例では１５０）によって極めて小さいものである。一般に、ピラーの偏向が最大の時でも、このスリットの縦横比が高くなればなるほど、積層面がより平らになる。
【００４７】
スリット２３の底は、亀裂抑制として機能し基板を介した亀裂伝搬を防止するために、その半径ｒは約０．０５ｍｍである。
【００４８】
図４に示したように、基板１３’は、基板を上下させるために、例えば、ボルト締めによって、ＡＬＭシステム運搬体に基板を固定するために、基板の各コーナそれぞれに取付穴２６を含む。
【００４９】
一般に、基板１３’の下部２２は実質的に等方性であるが、スリット２３を有する上部２１は異方性であることが観察される。下部２２は積層中に基板１３’の屈曲または巻上げを防止するために十分に剛性である。上部２１はｚ方向に十分な剛性を維持するが、積層面２０のｘ−ｙ平面の長手方向に沿った剛性は低い。上部２１のピラーの屈曲による変形はほぼ弾性であるが、例えば、積層される部品の形状によって、特に高い残留応力が生じた場合、このデザインは、ある許容可能な程度の塑性変形を吸収する。
【００５０】
従来の方法では、積層面を再度画定するために、各積層の後に基板１３の表面１ｍｍ程度を研磨することができる。これは、前の積層中に塑性変形した材料を有効に除去する。よって、基板１３’は複数回にわたって再利用可能である。スリット２３の深さが十分であれば、約５〜１０回まで再利用可能である。
【００５１】
図５は、他の実施形態による基板１３″を示し、この基板１３″はスリットグリッドが積層面２０の一部のみを占めており、スリットグリッドが矩形の積層面の実質的に対角線に沿って配向される点で異なる。これらの特徴は本明細書中では独立してまたは組み合わされて提供され得る。部品が積層される、積層面の一部のみにスリットを設ける場合、例えば、放電加工によるスリット形成費用が高いので、製造コストを節約できる。積層面の対角線に沿ってスリットグリッドを配向する場合、部品１５の主たる収縮方向に沿ってより大きな動きを提供でき、一般に、対角線に沿って配向されることにて、所与の矩形積層面の面積に対して積層され得る部品サイズを最大にすることができる。
【００５２】
図６は、別の実施形態によるスリット２３’のベースを示す拡大概略図であり、図中、半径ｒを最大にするために円弧所の底は涙形を有しており、これによって、基板を貫通する亀裂伝搬への耐性をさらに改良する。
【００５３】
スリット２３によって画定される互いに隣り合って配設されているピラー間の隙間には一般に空気が充填されるが、別の実施形態によれば、例えば、柔軟なプラスチック材料などのピラーとは異なる材料が充填される。スリットの充填は粉体がスリットへ落ちることを回避する。しかしながら、エアギャップがあってもあまり問題ではない。約０．０１ｍｍの極細のスリット幅ｓは、ＡＬＭプロセスにおいて使用される粉体粒子の直径の約２倍である。これは、粉体粒子が第１または第２の粉体層の塗布中に積層面のスリットに容易にブリッジを作る傾向があるので、有利である。図７は、このブリッジを作る効果を示し、さらに、ワイヤＥＤＭまたは同様のものによって基板１３から完成された部品１５をカットするためのカットライン３０も示している。図示されているように、このカットライン３０は互いに隣り合って配設されているピラー間のブリッジの真上に配置されている。これが基板に融着した薄肉の焼結粉体材料を残すが、この残留材料は、積層後、基板の最上層が平削りされるとき、除去され、次の積層に備えて積層面を再画定する。
【００５４】
図８は、また基板の上部における突起やスリットの更なるデザインを概略的に示している。突起２４″は、前述したストレートサイド型の突起と比較してテーパ（先細り）形状を有している。突起２４″は、ほぼ矩形の断面を保持しているが、積層面２０へ向かって漸増するテーパ断面を有している。スリット２３″は積層面２０から離れて漸増する対応するテーパ断面を有している。テーパ付き突起は、ベースが漸減断面を有し、これによって、積層面２０のｘ−ｙ平面で梁状突起の、より大きな屈曲を提供する点で有利である。しかしながら、スリット２３″は、製造するのがより困難であり得る。したがって、上述したようなＡＬＭプロセスによって上部に突起を有する基板を作製することが好ましい。くぼみ型のまたはアンダーカットされた突起を形成することは、一般にＡＬＭにおいて容易である。
【００５５】
最後に、図９は、さらに他の実施形態による基板であって、第１の材料の上部４１と第２の材料の下部４２とを有する基板１３’’’を示す。上述した実施形態とは対照的に、上部と下部は共に固体であり、特に上部にはスリットは形成されていない。下部は上部よりも剛性が高い。例えば、上部４１はグレード１または２の純チタンなどの展性が高く降伏強度が低い材料を含む。これによって、部品が基板に融着しやすくなり、部品を作製するために使用されるチタン６−４材料と良好に適合する。
【００５６】
或いは、上部４１は、積層製造プロセス中に融着対象となる部品の材料よりも弾性率が低く破壊歪みの大きい材料を含んでもよい。この材料は、例えば、約５０％のＮｉ（ニッケル）と５０％のＴｉ（チタン）を含む形状記憶合金ニチノールなどの超弾性材料が使用されてもよい。上部４１は、積層製造プロセス中に融着対象となる部品と溶接可能な材料を含む。ニチノールに含まれるチタンの割合が大きければ、ＡＬＭによるチタン粉末から部品を積層する際に、この要件を満たす。
【００５７】
基板の上部と下部に異なる材料が提供される場合、図２〜図４を参照して説明した上述の実施形態におけるよりも基板の全体深さはわずかに大きくなってもよい。
【００５８】
積層が完成し、基板から部品が除去されると、部品は一般に、残っている残留応力を弱めるために熱処理される。積層面を横切って増大する応力変形に起因した、積層中の亀裂の発生を本発明による改良された基板が回避することが可能であるかぎり、完成した部品は応力が原因により破損することはない。
【００５９】
本発明は一つ以上の好ましい実施形態を参照して上述されてきたが、添付されている特許請求の範囲に規定される本発明の範囲から逸脱しないかぎりにおいて様々な変更や改良が成されて良いことが理解されよう。
【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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【国際調査報告】
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