(57)【要約】  本発明は、構築チャンバ（101）と、構築チャンバ（101）内で下降可能であり、流動可能な材料の層が構築プラットフォーム（102）にわたって連続的に形成され得る構築プラットフォーム（102）と、材料を選択的に固化させるために各層にレーザビーム（118）を方向付ける走査ユニット（106）と、走査ユニット（105）を制御するプロセッサ（131）とを含む。プロセッサ（131）は、走査経路（200）に沿って複数回レーザビーム（118）を前進させることによって、材料の選択された領域を固化するためレーザビーム（118）を方向付けるべく走査ユニット（105）を制御するように構成されている。走査経路（200）に沿う各パスにおいて、レーザビーム（118）は、走査経路（200）の離隔したセクションを固化し、各後続のパスは、前のパスで固化されたセクションの間に配置されているセクションを固化する。さらなる実施形態では、積層造形製造装置は、複数のレーザビームを生成するレーザ源、走査経路に沿って複数のレーザビームの１つを連続的に前進させることにより、材料の選択された領域を固化するため、走査ユニット（106）を制御するべく構成されたプロセッサ（131）を備え、走査経路に沿う、レーザビームの各１つのパスにおいて、レーザビームが走査経路の離隔したセクションを固化し、そして前記レーザビームは、前記走査経路の離隔したセクションを固化させる、プロセッサ（131）は、連続的に固化されたセクションが間隔を空けて配置されるように、領域のサブミリメートルの大きさのセクションを非連続的に固化させることによって、レーザビームが材料の選択された領域を固化させるように走査ユニットを制御するように構成することができる。
2018502216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構築チャンバと、構築チャンバ内で下降動可能な構築プラットフォームであって、流動可能な材料の層が当該構築プラットフォームにわたって連続的に形成され得る構築プラットフォームと、レーザビームを生成するレーザと、材料を選択的に固化するために、各層にレーザビームを方向付ける走査ユニットと、走査ユニットを制御するプロセッサと、を備え、当該プロセッサは、走査経路に沿ってレーザビームを複数回前進させることによって、材料の選択された領域を固化するためにレーザビームを方向付けるべく、走査ユニットを制御するように構成され、走査経路に沿う各パスで、レーザビームが走査経路の離隔されたセクションを固化し、後続の各パスは、前のパスで固化されたセクション間に配置されているセクションを固化することを特徴とする積層造形製造装置。
【請求項２】
構築チャンバと、構築チャンバ内で下降動可能な構築プラットフォームであって、流動可能な材料の層が当該構築プラットフォームにわたって連続的に形成され得る構築プラットフォームと、複数のレーザビームを生成するレーザ源と、材料を選択的に固化するために、各層にレーザビームを方向付ける走査ユニットと、走査ユニットを制御するプロセッサと、を備え、当該プロセッサは、走査経路に沿って複数のレーザビームを前進させるべく走査ユニットを制御するように構成され、走査経路に沿うレーザビームの各々のパスで、レーザビームは走査経路の離隔されたセクションを固化し、そして走査経路に沿うレーザビームの１つのパスが、他のレーザビームによって固化された走査経路のセクション間に配置されているセクションを固化することを特徴とする積層造形製造装置。
【請求項３】
走査経路は、選択された領域の境界付近の境界走査経路であることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層造形製造装置。
【請求項４】
走査経路に沿ったレーザビームの第１のパスは第１の方向にあり、前記又は別のレーザビームの第２のパスのような次のパスは、走査経路に沿って、第２の、反対方向にあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の積層造形製造装置。
【請求項５】
プロセッサは、領域のサブミリメートルサイズのセクションを非連続的に且つ連続的に照射されるセクションが離隔されるような順序で固化することにより、材料の選択された領域を固化するために、前記レーザビーム/（複数の）レーザビームを方向付けるべく、前記走査ユニットを制御するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の積層造形製造装置。
【請求項６】
構築チャンバと、構築チャンバ内で下降動可能な構築プラットフォームであって、流動可能な材料の層が当該構築プラットフォームにわたって連続的に形成され得る構築プラットフォームと、レーザビームを生成するレーザと、材料を選択的に固化するために、各層にレーザビームを方向付ける走査ユニットと、走査ユニットを制御するプロセッサと、を備え、当該プロセッサは、材料の選択された領域を、当該領域のサブミリメートルサイズのセクションを非連続的に且つ連続的に照射されたセクションが離隔されるような順序で固化することによって固化するため、レーザビームを方向付けるべく走査ユニットを制御するように構成されていることを特徴とする積層造形製造装置。
【請求項７】
各セクションは、レーザビームでもって単一点を照射することによって形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の積層造形製造装置。
【請求項８】
各セクションは、層にわたってレーザビームを移動させることによって形成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の積層造形製造装置。
【請求項９】
各セクションは、レーザビームによる前記セクションの照射が、前記セクション全体にわたって延在する溶融プールをもたらすようなサイズにされていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の積層造形製造装置。
【請求項１０】
プロセッサは、隣接するセクションが当該レーザビーム又は他のレーザビームでもって照射される前に、各々の照射されたセクションが固化するのが許容されるように、レーザビームでもって領域のセクションを照射することにより、前記材料の選択された領域を固化するため前記レーザビームを方向付けるべく、前記走査ユニットを制御するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の積層造形製造装置。
【請求項１１】
１つの層の選択された領域の各セクションは、前の層の対応する選択された領域のセクションと部分的に重なるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の積層造形製造装置。
【請求項１２】
各セクションは実質的に丸いスポットであり、各層のスポットは規則的なパターンで配置され、１つの層のパターンは前の層の対応するパターンに対してオフセットされていることを特徴とする請求項１１に記載の積層造形製造装置。
【請求項１３】
前記スポットが三角形のパターンに配列されていることを特徴とする請求項１２に記載の積層造形製造装置。
【請求項１４】
前記パターンのスポットは、隣接するスポットが順次に固化されないような順序で固化されることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の積層造形製造装置。
【請求項１５】
前記パターンのスポットのレーザビームでの照射は、前の層の対応する選択された領域のパターンにわたって進行されるスポットの照射の方向とは異なる方向に、パターンにわたって進行することを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の積層造形製造装置。
【請求項１６】
流動性材料の連続する層が構築プラットフォームにわたって形成され、そして選択された領域の材料を固化するべく各層の選択された領域にわたってレーザビームが走査される、層毎の積層造形製造プロセスにおける、材料の層を走査する方法であって、当該方法は、走査経路に沿ってレーザビームを複数回進行させることによって、材料の選択された領域を固化するべく、レーザビームを方向付けることを含み、当該走査経路に沿う各パスにおいて、レーザビームは当該走査経路の離隔されたセクションを照射し、次のパスの各々は、前回のパスで照射されたセクションの間に位置されているセクションを照射することを特徴とする方法。
【請求項１７】
流動性材料の連続する層が構築プラットフォームにわたって形成され、そして選択された領域の材料を固化するべく各層の選択された領域にわたって複数のレーザビームが走査される、層毎の積層造形製造プロセスにおける、材料の層を走査する方法であって、当該方法は、
複数のレーザビームを走査経路に沿って連続的に前進させることによって、材料の選択された領域を固化するべくレーザビームを方向付けることを含み、当該走査経路に沿うレーザビームの各々のパスにおいて、レーザビームは当該走査経路の離隔されたセクションを固化し、そして走査経路に沿ったレーザビームの1つのパスが、別のレーザビームによって固化された、走査経路のセクション間に位置されているセクションを固化することを特徴とする方法。
【請求項１８】
流動性材料の連続する層が構築プラットフォームにわたって形成され、選択された領域の材料を固化するべく各層の選択された領域にわたってレーザビームが走査される、層毎の積層造形製造プロセスにおける材料の層を走査する方法であって、当該方法は、領域のサブミリメートルサイズのセクションを非連続的に、且つ連続的に固化されるセクションが離隔されるような順序で固化することによって、材料の選択された領域を固化するべくレーザビームを方向付けることを含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
1つの層の選択された領域の各セクションは、前の層の対応する選択された領域のセクションと部分的に重なるように配置されていることを特徴とする、請求項１６又は請求項１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
積層造形製造装置の処理ユニットによって実行されるとき、当該処理ユニットが、請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載の方法を実行させるべく、積層造形製造装置を制御するのを生じさせる記憶されたインストラクションを有するデータキャリア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を形成するのに、材料層が層ごとに固化される積層造形製造装置及び方法に関する。本発明は、選択的レーザ溶融（SLM）及び選択的レーザ焼結（SLS）装置のような、選択的レーザ固化装置に特有であるが、限られるわけではない。
【背景技術】
【０００２】
選択的レーザ溶融（SLM）及び選択的レーザ焼結（SLS）の装置は、レーザビームなどの高エネルギービームを使用して、金属粉体材料などの材料の層ごとの固化によって、物体を生成する。粉体層は、粉体床に隣接して粉体の山を堆積し、ワイパーでもって、粉体の山を粉体床にわたって（片側から別の側に）広げて層を形成することによって、構築チャンバ内の粉体床にわたって形成される。次いで、レーザビームが、構成されている物体の断面に対応する粉体層の領域にわたって走査される。レーザビームは、粉体を溶融又は焼結して固化層を形成する。層の選択的な固化の後に、粉体床は、新しく固化される層の厚さだけ下降され、必要に応じて、さらなる層の粉体が表面上に広げられて固化される。そのような装置の例は、特許文献１（US6042774）に開示されている。
【０００３】
典型的には、レーザビームが、走査経路に沿い粉体にわたって走査される。走査経路の配置は、走査方策によって画定される。特許文献２（US5155324）は、部品断面の輪郭部（境界部）を走査し、続いて部品断面の内部（コア）を走査する走査方策を記載している。部品の境界部を走査することは、部品の表面の解像度、鮮明度及び平滑化を改善することを可能にする。
【０００４】
走査経路に沿ってレーザスポットを方向付けるべくミラーが移動する間、レーザが保持されている、連続的なモードのレーザ動作、又は、走査経路に沿う異なる位置にミラーがレーザスポットを方向付けるように、レーザがオン/オフにパルス化される、パルスモードのレーザ動作を使用することが知られている。
【０００５】
部品を走査するために用いられる方策は、構築中に発生される熱負荷、及び結果として得られる材料の固化されたラインの正確さに影響する可能性がある。
【０００６】
構築中において、過度な制限されない熱応力が発生すると、構築中の部品の反り及び/又は曲がりを生じさせる。固化される材料が冷却するにつれて、冷却している固化材料にわたる温度勾配は、部品の反り及び/又は曲がりを引き起こす可能性がある。特許文献２（US5155324）及び特許文献３（US2008/0241392A1）は、複数の平行な走査経路（ラスター走査）において領域を走査することを記載している。走査経路の方向は、構築中に生成される張力を均質化するべく、層の間で回転される。特許文献３（US 2008/0241392 A1）は、この概念を一連の平行なストライプにおいて走査することに拡張させ、そこでは、各ストライプがストライプの長手方向に直交して走る複数の平行な走査経路からなっている。ストライプの方向は、層の間で67度回転されている。
【０００７】
特許文献４（US2005/0142024）は、個々の領域の平均直径よりも大きいか、又は少なくとも等しい距離にある、層の個々の領域を連続的に照射することを備えている、熱負荷を低減する走査方策を開示している。個々の領域は、一連の平行な走査経路において照射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第6042774号明細書
【特許文献２】米国特許第5155324号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第2008/0241392号
【特許文献４】米国特許出願公開第2005/0142024号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
レーザによって生成される溶融プールは、材料の性質及び状態（粉体又は固化体）及び溶融された体積を取り囲んでいる材料の温度に依存する。使用される走査方策は、隣接する材料の状態及び温度に影響を及ぼし得る。例えば、連続モードでの走査経路に沿うレーザスポットの走査は、レーザスポットの丁度後ろに沿って引きずられる大きな溶融プールを形成し、その結果、より大きく、それほど詳細ではない固化ラインが生じる。工具鋼や航空機グレードの超合金のようないくつかの材料については、レーザの連続動作モードにおいて、溶融プールを層にわたって引き延ばすことが困難な場合がある。これらの問題は、パルス動作モードでレーザビームを使用することによって、緩和することができる。特に、隣接する溶融プールを形成する前に、先に形成された溶融プールが冷却するのを許容するのに十分に長いパルス間の時間を設定することによって、より正確な固化ラインが得られ、これは境界部走査にとって特に有益であるかもしれない。しかしながら、この程度にまで走査を遅くすることは、その領域/経路を走査する時間を大幅に増大させるが故に、構築の時間を大幅に増加させる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、構築チャンバと、構築チャンバ内で下降動可能な構築プラットフォームであって、流動可能な材料の層が当該構築プラットフォームにわたって連続的に形成され得る構築プラットフォームと、レーザビームを生成するレーザと、選択された領域内の材料を固化するために、各層にレーザビームを方向付ける走査ユニットと、走査ユニットを制御するプロセッサと、を備える積層造形製造装置が提供される。
【００１１】
プロセッサは、走査経路に沿ってレーザビームを複数回前進させることによって、材料の選択された領域を固化するためにレーザビームを方向付けるべく、走査ユニットを制御するように構成されてもよく、走査経路に沿う各パスで、レーザビームが走査経路の離隔されたセクションを固化し、後続の各パスは、前のパスで固化されたセクション間に配置されているセクションを固化する。
【００１２】
積層造形製造装置は、複数のレーザビームを生成するためのレーザ源を備えてもよく、走査ユニットは、材料を選択的に固化するために各層にレーザビームを方向付けるように構成され、そして、プロセッサは、走査経路に沿って複数のレーザビームを連続的に前進させることによって材料の選択された領域を固化するために、レーザビームを方向付けるべく走査ユニットを制御するように構成され、走査経路に沿うレーザビームの各々のパス（通過）で、レーザビームが走査経路の離隔されたセクションを固化し、そして走査経路に沿うレーザビームの１つのパスが、他のレーザビームによって固化された走査経路のセクション間に位置されているセクションを固化する。
【００１３】
この走査経路は、選択された領域の境界付近の境界走査経路であってもよい。そのような走査を実行することは、走査経路に沿って連続的な固化ラインを形成することと比較して、構築時間を増加させる可能性がある。したがって、選択された領域のコアについては、より効率的な走査方策を用いることが好ましい場合がある。しかしながら、領域の境界部では、高精度の溶融が望ましく、本発明による走査方法は、境界部走査に沿って精度を高めることができる。しかしながら、特定の状況では、固化される領域のコアのためにこのような走査方策を使用することが望ましい場合がある。例えば、大きな連続線（ハッチ）において材料を固化する走査方策では、処理が困難な工具鋼や航空機グレードの超合金のような材料については、そのような走査方策もまた、固化される領域のコアについて使用されてもよい。
【００１４】
走査経路に沿ったレーザビームの第１のパスは第１の方向にあり、そして、それの又は別のレーザビームの第２のパスのような次のパスは、走査経路に沿って、第２の、反対方向にあることができる。例えば、境界部走査の場合、第１のパスは境界の周りの時計回り/反時計回りの方向にあり、第２のパスが反時計回り/時計回りの他の方向であってもよい。
【００１５】
プロセッサは、領域のサブミリメートルサイズのセクションを非連続的に且つ連続的に固化されるセクションが離隔されるような順序で固化することにより、材料の選択された領域を固化するために、レーザビームを方向付けるべく、走査ユニットを制御するように構成されてもよい。
【００１６】
このようにして、レーザビームによって先に照射されたセクションの固化が許容される間に、前に照射されたセクションから離れた別のセクションにレーザビームが照射される。したがって、選択された領域における固化の遅延は、隣接するセクションに照射する前に、前のセクションが固化するのを待つのに比べて低減され、大きなセクションの連続走査によって形成される不正確さ及び熱応力が回避される。
【００１７】
このような小さなセクションでは、より長いセクションと比較して、より等方性の固化セクションが形成され得る。「サブミリメートルサイズのセクション」とは、セクションの全寸法が１mm未満であることを意味することが理解されるであろう。
【００１８】
各セクションは、（静的な）レーザビームでもって単一の点を照射することによって形成されるか、又は層にわたってレーザビームを移動させること、例えば線の形成において形成されてもよい。セクションのサイズは、材料が固化するのに要する時間によって設定されるかもしれない。一実施形態では、セクションは、レーザビームによるセクションの照射が、セクション全体にわたって延在する溶融プールをもたらすようなサイズにされるかもしれない。
【００１９】
プロセッサは、各照射されるセクションが、隣接するセクションが当該又は他のレーザビームに照射される前に固化するのが許容されるように、レーザビームでもって領域のセクションを照射することにより、材料の選択された領域を固化するためレーザビームを方向付けるべく、走査ユニットを制御するように構成されていてもよい。
【００２０】
１つの層の選択された領域の各セクションは、前の層の対応する選択された領域のセクションと部分的に（のみ）重なるように配置されてもよい。各セクションは実質的に丸いスポットであって、各層のスポットは規則的なパターンで配置されてもよく、１つの層のパターンは前の層の対応するパターンに対してオフセットされている。スポットは、三角形のパターンで配置されてもよい。パターンのスポットは、隣接するスポットが順次に固化されないような順序で固化されてもよい。
【００２１】
１つ又は複数のレーザビームによるパターンのスポットの照射は、前の層の対応する選択された領域のパターンにわたって進行されるスポットの照射の方向とは異なる方向に（同様に）パターンにわたって進行してもよい。三角形のパターンの場合、スポットの照射が進行する方向は、各層の間で60度又は120度だけ変化してもよい。
【００２２】
本発明の第２の態様によれば、流動可能な材料の連続する層が構築プラットフォームにわたって形成され、そして選択された領域の材料を固化するため、各層の選択された領域にわたってレーザビームが走査される、層毎の積層造形製造プロセスにおける、材料の層を走査する方法が提供される。
【００２３】
この方法は、領域のサブミリメートルサイズのセクションを、非連続的に、且つ連続的に固化されるセクションが離隔されるような順序で固化することによって、材料の選択された領域を固化するべくレーザビームを方向付けることを含んでもよい。
【００２４】
この方法は、レーザビームを走査経路に沿って複数回前進させることによって、材料の選択された領域を固化するべくレーザビームを方向付けることを含み、走査経路に沿う各パスにおいて、レーザビームは走査経路の離隔されたセクションを固化し、次のパスの各々が、前のパスで固化されたセクションの間に位置されているセクションを固化してもよい。
【００２５】
この方法は、複数のレーザビームを走査経路に沿って連続的に前進させることによって、材料の選択された領域を固化するべく複数のレーザビームを方向付けることを含み、走査経路に沿うレーザビームの各々のパスにおいて、レーザビームは走査経路の離隔されたセクションを固化し、そして走査経路に沿うレーザビームの１つのパスが、別のレーザビームによって固化された走査経路のセクションの間に位置されるセクションを固化してもよい。
【００２６】
この方法は、照射されたセクションの各々が、隣接するセクションがレーザビームで照射される前に、固化するのが許容されるように、領域のセクションをレーザビームで照射することにより、材料の選択された領域を固化するべくレーザビームを方向付けることを含み、１つの層の選択された領域のセクションの各々は、前の層の対応する選択された領域のセクションと部分的に（のみ）重なるように配置されてもよい。
【００２７】
本発明の第３の態様によれば、積層造形製造装置の処理ユニットによって実行されるとき、処理ユニットが、本発明の第２の態様である方法を実行させるべく、積層造形製造装置を制御するのを生じさせる、記憶されたインストラクションを有するデータキャリアが提供される。
【００２８】
本発明の上記態様のデータキャリアは、例えば、フロッピーディスク、CD-ROM、（-R / - RW及び+ R / + RWを含む）DVD-ROM / RAM、HD DVD、Blu Ray（登録商標）ディスク、（メモリースティック（登録商標）、SDカード、コンパクトフラッシュカードなどの）メモリ、ディスクドライブ（例えば、ハードディスクドライブ）、テープ、任意の磁気/光学記憶装置などの非過渡データキャリア、又はワイヤ又は光ファイバ又は無線信号の信号、例えば、有線又は無線のネットワーク（例えば、インターネットのダウンロード、FTP転送など）を介して送信される信号などの過渡データキャリアのような、インストラクションを機械に提供するのに適した媒体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態による選択的レーザ固化装置の概略図である。
【図２】別の側からの選択的レーザ固化装置の概略図である。
【図３ａ】図３ａは、走査経路に沿った走査を示す概略図である。
【図３ｂ】図３ｂは、走査経路に沿った走査を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態による領域の充満走査を示す概略図である。
【図５】図５は、複数の層に対する図４の充満走査を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１、図２を参照するに、本発明の一実施形態によるレーザ固化装置は、構築チャンバ117を画定する隔壁115、116と、粉体を堆積させることができる表面とを有する主チャンバ101を備えている。構築プラットフォーム102は、選択的レーザ溶融粉体104によって構築される物体103を支持するために設けられている。当該プラットフォーム102は、物体103の連続層が形成されるにつれ、構築チャンバ117内で下降され得る。利用可能な構築容積は、構築プラットフォーム102が構築チャンバ117内に降下することができる程度によって画定される。
【００３１】
粉体の層104は、物体103が分配装置108と細長いワイパー109とによって構築されるときに形成される。例えば、分配装置108は、WO2010 / 007396に記載されているような装置であってもよい。
【００３２】
レーザモジュール105は、コンピュータ130の制御下で光スキャナ106によって要求されるように向けられた、粉体104を溶融するためのレーザを生成する。レーザは、窓107を介してチャンバ101に入る。
【００３３】
光スキャナ106は、この実施形態では、レーザビームを粉体床104上の所望の位置に向けるための2つの可動ミラー106a、106bの操舵光学系と、この実施形態では、レーザビームの焦点距離を調節する一対の可動レンズ106c、106dの集束光学系とを備えている。モータ（不図示）が、ミラー106a及びレンズ106b、106cの動きを駆動し、モータはプロセッサ131によって制御される。
【００３４】
コンピュータ130は、プロセッサユニット131、メモリ132、ディスプレイ133、キーボード、タッチスクリーンなどのユーザ入力装置134、光モジュール106及びレーザモジュール105などのレーザ溶融ユニットのモジュールへのデータ接続、及び外部データ接続135を含んでいる。メモリ132には、今や説明される方法を実行するように、処理ユニットに指示するコンピュータプログラムが格納されている。
【００３５】
プロセッサは、外部接続135を介して、各粉体層内の粉体の固化領域を取り込むための走査経路を記述する幾何学的データを受け取る。部品を構築するために、プロセッサは、幾何学的データに画定されている走査経路に従って、レーザビームを方向付けるように、スキャナ106を制御する。
【００３６】
図３ａ及び図３ｂを参照すると、この実施形態では、固化されるべき材料の領域の周りに延在する境界走査経路200などの走査経路に沿って走査を行うために、レーザ105とスキャナ106とが、走査経路200に沿う一連の離散点201をレーザビームへ露出させるべく同期されている。各走査経路200について、点の距離d、点の露光時間及びスポットのサイズが画定されている。点201が走査される方向Dもまた画定されている。図３ａにおいて、境界の走査経路200はD方向において2回走査され、走査経路200に沿ってのレーザビームの第１のパスにおいて露光された、離隔された点201a（図３ａには水平の線で示されている）、及び走査経路200に沿っての第２のパスにおいて露光された、点201aの間の離隔された点201b（図３ａにはドットで示されている）を備えている。図３ａでは、点201（レーザビームによって形成された溶融プール）は、明確化のために、重なり合わないように示されているが、実際には、固化された材料の線が走査経路200に沿って形成されるように、少なくとも僅かには重なり合うであろう。
【００３７】
走査経路に沿って１つおきの点201を連続的に固化することにより、各点201で溶融された材料は、隣接点の材料が固化される前に固化することが許容され、その間に、レーザビームは他の点201において材料を溶融させる。各点201で形成された溶融物が別々に固化するのを許容することにより、より正確な固化ラインが形成されるのを許容する。特に、溶融の前面は、レーザビームによって走査経路200の周りで引きずられず、これは、不正確さ及びエピタキシャル又は柱状の粒成長をもたらし得る。
【００３８】
図３ａに示される実施形態では、各点201がレーザビームによって照射されているとき、レーザビームのスポットが点201で実質的に静止して保持され、実質的に球形の溶融プールを形成する。しかしながら、図３ｂに示されるように、レーザビームがオフにされて露光されるべき走査経路200の次の離隔されたセクション210、211に飛び越される前に、粉体床を横切るレーザビームのスポットのわずかな動きであっても、長さが１mm未満の離隔した細長い溶融プールを形成することによって、いくらかの精確さの有利性は未だ達成され得る。離散点201よりはむしろ細長いセクション210,211を形成することが、精度と効率とのバランスをとるためには、望ましい場合がある。
【００３９】
選択的なレーザ溶融に使用される典型的なレーザパラメータの場合、レーザビームは、セクションの全長にわたって延在する溶融プールを形成するために、１mm未満のセクションを照射することができると考えられる。このように、固化セクション210、211は、ほとんど指向特性を有さない。１mmを超えると、セクションの終わりが溶融されてしまう前に、セクションの始めが固まってしまうであろう。金属材料は、典型的には、0.1〜1.66μsの範囲内で固化する。レーザビームの速度は、材料の過剰な蒸発を避けるのと同時にレーザビームが単位時間内に材料に結合することができるエネルギーによって指示される。80ミクロンのスポットに焦点を合わせた500ワットのレーザの場合、レーザビームの速度は2〜500m / sのオーダでよい。
【００４０】
図３ｂにおいて、走査経路200に沿った第１のパスでは、レーザビームは離隔したセクション210を照射し、走査経路の第２のパスでは、レーザビームはセクション210間にある離隔したセクション211を照射する。
【００４１】
図３ａと図３ｂの両方において、第１のパスと第２のパスの両方が同じ方向にある。しかしながら、別の実施形態では、第１のパスと第２のパスは反対方向にある。さらにまた、別の実施形態では、点又はセクションは、走査経路に沿って連続する固化ラインを形成するために、３つ以上のパスが走査経路に沿って形成されねばならないように、間隔を置かれている。
【００４２】
図４は、領域303のコアを固化させるための、本発明の一実施形態による更なる走査方策を示している。点301は、領域303を固化するべく、レーザビームによって照射される。点301は２次元の三角形状に配列されており、そしてレーザは、連続して照射される点301が離隔され、且つ連続して照射された点の間の点（又は可能な複数点）が、連続して照射された点が固化する時間を有した後に照射されるか、又は連続して照射される点が照射される前に、照射され固化されるように、番号1〜28で示された順番で点を照射する。
【００４３】
図４に示される順序で、点301は、矢印Dで示されている２つの方向のうちの１つの線形走査経路（点301の各列）に沿って、走査される。第１の走査経路（左端の列）における離隔した点301は、第１の方向（ページの下方）に走査され、次に第２の走査経路（右から２番目の列）における離隔した点301が、第２の反対方向（ページの上方）に走査される。次いで、レーザビームは第１の走査経路に戻り、第１の走査経路に沿う第１のパスにおいて先に照射された点301の間に位置される離隔した点301を走査する。これは、領域303の全体が固化されるまで、すべての走査経路（方向Dの点の列）について継続する。
【００４４】
点301よりもむしろ、図３ｂのように、コアが別々に照射される細長いセクションで満たされてもよいことが理解されよう。さらに、同じ方向にある走査経路に沿う各パスよりもむしろ、走査経路に沿う各パスは反対方向にあってもよい。
【００４５】
図５は、３つの連続する層402a〜402cの充満パターンを示している。各層402a〜402cに対する点401の位置は、隣接する層の点401との中心が一致しないように、隣接する層に対してオフセットされている。各層402a〜402cの点401の線形走査経路は、矢印D1、D2、D3で示される方向に走査され、当該方向は各層402a〜402cの間で回転されている。この実施形態では、点401の三角形パターンは、方向が、各層の間で60度ずつ回転されるのを許容している。
【００４６】
上述のように、２つの反対方向の１つの線形走査経路に沿って進行させるのよりもむしろ、図４及び図５に示される、点301、401の三角形パターンの走査シーケンスは、直交方向へのレーザビームの移動を伴い進行することができる。このようにして、このパターンの連続的に照射される点301、401は、方向Dに、及び方向Dに直交する方向に離れて配置される。
【００４７】
さらにまた、図５に示されるオフセットパターンは、隣接する点が連続的に照射される走査シーケンスであっても、依然として利益をもたらすことができる。
【００４８】
本明細書で画定される本発明の範囲から逸脱することなく、上述の実施形態に変更及び修正を加えることができることは理解されよう。例えば、積層造形製造装置は、複数のレーザビームと、各レーザビームを独立して操縦する走査モジュールとを備えていてもよい。図３ａ及び図３ｂに示される実施形態では、境界の走査経路に沿う各パスが、同じ又は異なるレーザビームであってもよい。特に、第２のレーザビームは、第１のレーザビームがレーザ経路の走査を完了する前に、走査経路に沿う走査を開始することができ、２つの走査は、第１のレーザビームによって照射されたセクションが固化する時まで、第２のレーザビームが走査経路に沿う隣接するセクションを固化させ始めるように十分に離間される。図４及び図５に示される第２の実施形態では、複数のレーザビームでもって様々な走査方策が使用され得よう。レーザビームは、同じ又は代替の経路に沿って走査され、あるいは、より複雑な走査方策が使用されてもよく、各レーザビームは異なる走査経路（部分的に重なり合っても重なっていなくてもよい）に沿って進行される。
【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４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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