(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザが選択的に動作するオーバーラップ領域において位置合わせする方法を提供する。【解決手段】試験構造体１８０の第１の複数の層１８４が、較正されたレーザのうち第１の較正されたレーザ１３４を単独で使用して、較正されたレーザの対のオーバーラップ領域に形成され、次いで、試験構造体の第２の複数の層１９０が、較正されたレーザの対のうち第２の較正されたレーザ１３６を単独で使用して、較正されたレーザの対のオーバーラップ領域に形成される。試験構造体を形成するステップが、オーバーラップ領域に対応する試験構造体の外表面を生成する。試験構造体の外表面において第１の複数の層と第２の複数の層の間に生成されたオフセット段２００、２０２の寸法が測定される。各レーザは、較正されたレーザの対のうち少なくとも１つに対する位置補正としてオフセット段２００、２０２の寸法を適用することによって位置合わせされる。【選択図】図８
2017159361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ付加製造システム（１００）の較正されたレーザの対（１３４、１３６）が選択的に動作するオーバーラップ領域（１８２）において、前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）を位置合わせするための方法であって、
前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち第１の較正されたレーザ（１３４）を単独で使用して、前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）の前記オーバーラップ領域（１８２）において試験構造体（１８０）の第１の複数の層（１８４）を形成する、第１の形成するステップであって、前記オーバーラップ領域（１８２）に対応する前記試験構造体（１８０）の外表面（１９２）を生成する、第１の形成するステップと、
前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち第２の較正されたレーザ（１３６）を単独で使用して、前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）の前記オーバーラップ領域（１８２）において前記試験構造体（１８０）の第２の複数の層（１９０）を形成する、第２の形成するステップであって、前記オーバーラップ領域（１８２）に対応する前記試験構造体（１８０）の外表面（１９２）を生成する、第２の形成するステップと、
前記試験構造体（１８０）の前記外表面（１９２）において前記第１の複数の層（１８４）と前記第２の複数の層（１９０）の間に生成されたオフセット段（２００、２０２）の寸法を測定するステップと、
前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち少なくとも１つに対する位置合わせ補正（１１１）として前記オフセット段（２００、２０２）の前記寸法を適用することにより、前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）を位置合わせするステップとを含む方法。
【請求項２】
前記測定するステップが、座標測定マシンを使用して前記試験構造体（１８０）の前記外表面（１９２）を走査するステップを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記座標測定マシンが、前記試験構造体（１８０）の前記外表面（１９２）を走査するように構成されたレーザ（１３４、１３６）を含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第１の形成するステップが、前記第１の較正されたレーザ（１３４）が前記レーザ付加製造システム（１００）を使用して目的物（２２）を生成するように動作するレーザ（１３８）の出力と実質的に等しいレーザ出力を前記第１の較正されたレーザ（１３４）用に採用するステップを含み、前記第２の形成するステップが、前記第２の較正されたレーザ（１３６）が前記レーザ付加製造システム（１００）を使用して目的物（１０２）を生成するように動作するレーザ（１３８）の出力と実質的に等しいレーザ出力を前記第２の較正されたレーザ（１３６）用に採用するステップを含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記測定するステップおよび前記位置合わせするステップが、
前記試験構造体（１８０）の前記外表面（１９２）において前記第１の複数の層（１８４）と前記第２の複数の層（１９０）の間に生成されたＸ方向オフセット段（２００、２０２）のＸ方向の寸法を測定するステップと、
前記試験構造体（１８０）の前記外表面（１９２）において前記第１の複数の層（１８４）と前記第２の複数の層（１９０）の間に生成されたＹ方向オフセット段（２００、２０２）のＹ方向の寸法を測定するステップと、
前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち１つのレーザに対して、第１の位置合わせ補正（１１１）として前記Ｘ方向オフセット段（２００、２０２）の前記Ｘ方向の寸法を適用し、前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち１つのレーザに対して、第２の位置合わせ補正（１１１）として前記Ｙ方向オフセット段（２００、２０２）の前記Ｙ方向の寸法を適用することにより、前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）を位置合わせするステップとを含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記レーザ付加製造システム（１００）の複数のオーバーラップ領域に対応する複数の試験構造体（１８０）のそれぞれに対して、前記第１の形成するステップと、前記第２の形成するステップと、前記測定するステップと、前記位置合わせするステップとを繰り返すステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記オフセット段（２００、２０２）の前記寸法を前記位置合わせ補正（１１１）として適用する前記ステップが、前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち選択されたレーザに対して前記オフセット段（２００、２０２）の前記寸法を前記位置合わせ補正（１１１）として適用するステップを含む請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記第１の形成するステップおよび前記第２の形成するステップが、前記レーザ付加製造システム（１００）から取外し可能な部材（１９８）上で前記試験構造体（１８０）を形成するステップを含む請求項１記載の方法。
【請求項９】
レーザ付加製造システム（１００）の較正されたレーザの対（１３４、１３６）が選択的に動作するオーバーラップ領域（１８２）において、前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）を位置合わせするための方法であって、
前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち第１の較正されたレーザ（１３４）を単独で使用して、前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）の前記オーバーラップ領域（１８２）において試験構造体（１８０）の第１の複数の層（１８４）を形成する、第１の形成するステップであって、前記オーバーラップ領域（１８２）に対応する前記試験構造体（１８０）の外表面（１９２）を生成する、第１の形成するステップにおいて、前記第１の較正されたレーザ（１３４）が前記レーザ付加製造システム（１００）を使用して目的物（２２）を生成するように動作するレーザ（１３８）の出力と実質的に等しいレーザ出力を前記第１の較正されたレーザ（１３４）用に採用するステップを含む、第１の形成するステップと、
前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち第２の較正されたレーザ（１３６）を単独で使用して、前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）の前記オーバーラップ領域（１８２）において前記試験構造体（１８０）の第２の複数の層（１９０）を形成する、第２の形成するステップであって、前記オーバーラップ領域（１８２）に対応する前記試験構造体（１８０）の外表面（１９２）を生成する、第２の形成するステップにおいて、前記第２の較正されたレーザ（１３６）が前記レーザ付加製造システム（１００）を使用して目的物（１０２）を生成するように動作するレーザ（１３８）の出力と実質的に等しいレーザ出力を前記第２の較正されたレーザ（１３６）用に採用するステップを含む、第２の形成するステップと、
前記試験構造体（１８０）の前記外表面（１９２）において前記第１の複数の層（１８４）と前記第２の複数の層（１９０）の間に生成されたオフセット段（２００、２０２）の寸法を測定するステップと、
前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち選択されたレーザに対する位置合わせ補正（１１１）として前記オフセット段（２００、２０２）の前記寸法を適用することにより、前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）を位置合わせするステップとを含む方法。
【請求項１０】
前記測定するステップが、座標測定マシンを使用して前記試験構造体（１８０）の前記外表面（１９２）を走査するステップを含む請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記座標測定マシンが、前記試験構造体（１８０）の前記外表面（１９２）を走査するように構成されたレーザ（１３８）を含む請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記測定するステップおよび前記位置合わせするステップが、
前記試験構造体（１８０）の前記外表面（１９２）において前記第１の複数の層（１８４）と前記第２の複数の層（１９０）の間に生成されたＸ方向オフセット段（２００、２０２）のＸ方向の寸法を測定するステップと、
前記試験構造体（１８０）の前記外表面（１９２）において前記第１の複数の層（１８４）と前記第２の複数の層（１９０）の間に生成されたＹ方向オフセット段（２００、２０２）のＹ方向の寸法を測定するステップと、
前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち選択されたレーザに対して、第１の位置合わせ補正（１１１）として前記Ｘ方向オフセット段（２００、２０２）の前記Ｘ方向の寸法を適用し、前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち選択されたレーザに対して、第２の位置合わせ補正（１１１）として前記Ｙ方向オフセット段（２００、２０２）の前記Ｙ方向の寸法を適用することにより、前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）を位置合わせするステップとを含む請求項９記載の方法。
【請求項１３】
前記レーザ付加製造システム（１００）の複数のオーバーラップ領域に対応する複数の試験構造体（１８０）のそれぞれに対して、前記第１の形成するステップと、前記第２の形成するステップと、前記測定するステップと、前記位置合わせするステップとを繰り返すステップをさらに含む請求項９記載の方法。
【請求項１４】
前記オフセット段（２００、２０２）の前記寸法を前記位置合わせ補正（１１１）として適用する前記ステップが、前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち１つだけのレーザに対して前記オフセット段（２００、２０２）の前記寸法を前記位置合わせ補正（１１１）として適用するステップを含む請求項９記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の形成するステップおよび前記第２の形成するステップが、前記レーザ付加製造システム（１００）から取外し可能な部材（１９８）上で前記試験構造体（１８０）を形成するステップを含む請求項９記載の方法。
【請求項１６】
レーザ付加製造システム（１００）の較正されたレーザの対（１３４、１３６）が選択的に動作するオーバーラップ領域（１８２）において、前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）を位置合わせするための方法であって、
前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち第１の較正されたレーザ（１３４）を単独で使用して、前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）の前記オーバーラップ領域（１８２）において試験構造体（１８０）の第１の複数の層（１８４）を形成する、第１の形成するステップであって、前記オーバーラップ領域（１８２）に対応する前記試験構造体（１８０）の外表面（１９２）を生成する、第１の形成するステップにおいて、前記第１の較正されたレーザ（１３４）が前記レーザ付加製造システム（１００）を使用して目的物（２２）を生成するように動作するレーザ（１３８）の出力と実質的に等しいレーザ出力を前記第１の較正されたレーザ（１３４）用に採用するステップを含む、第１の形成するステップと、
前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち第２の較正されたレーザ（１３６）を単独で使用して、前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）の前記オーバーラップ領域（１８２）において前記試験構造体（１８０）の第２の複数の層（１９０）を形成する、第２の形成するステップであって、前記オーバーラップ領域（１８２）に対応する前記試験構造体（１８０）の外表面（１９２）を生成する、第２の形成するステップにおいて、前記第２の較正されたレーザ（１３６）が前記レーザ付加製造システム（１００）を使用して目的物（１０２）を生成するように動作するレーザ（１３８）の出力と実質的に等しいレーザ出力を前記第２の較正されたレーザ（１３６）用に採用するステップを含む、第２の形成するステップと、
前記試験構造体（１８０）の前記外表面（１９２）において前記第１の複数の層（１８４）と前記第２の複数の層（１９０）の間に生成されたＸ方向オフセット段（２００、２０２）のＸ方向の寸法を測定するステップと、
前記試験構造体（１８０）の前記外表面（１９２）において前記第１の複数の層（１８４）と前記第２の複数の層（１９０）の間に生成されたＹ方向オフセット段（２００、２０２）のＹ方向の寸法を測定するステップと、
前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち選択されたレーザに対して、第１の位置合わせ補正（１１１）として前記Ｘ方向オフセット段（２００、２０２）の前記Ｘ方向の寸法を適用し、前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち選択されたレーザに対して、第２の位置合わせ補正（１１１）として前記Ｙ方向オフセット段（２００、２０２）の前記Ｙ方向の寸法を適用することにより、前記較正されたレーザの対（１３４、１３６）を位置合わせするステップとを含む方法。
【請求項１７】
前記Ｘ方向の寸法および前記Ｙ方向の寸法を測定する前記ステップが、座標測定マシンを使用して前記試験構造体（１８０）の前記外表面（１９２）を走査するステップを含む請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記座標測定マシンが、前記試験構造体（１８０）の前記外表面（１９２）を走査するように構成されたレーザ（１３８）を含む請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記レーザ付加製造システム（１００）の複数のオーバーラップ領域に対応する複数の試験構造体（１８０）のそれぞれに対して、前記第１の形成するステップと、前記第２の形成するステップと、前記Ｘ方向の寸法を測定する前記ステップと、前記Ｙ方向の寸法を測定する前記ステップと、前記位置合わせするステップとを繰り返すステップをさらに含む請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の形成するステップおよび前記第２の形成するステップが、前記レーザ付加製造システム（１００）から取外し可能な部材（１９８）上で前記試験構造体（１８０）を形成するステップを含む請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に付加製造に関し、より詳細には、複数レーザの金属付加製造システムにおいて較正されたレーザを位置合わせする方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
付加製造（ＡＭ）は、材料を除去するのではなく、材料の連続した層状化を通じて目的物を生産する様々なプロセスを含む。そのため、付加製造は、いかなる種類のツール、型または取付具も使用することなく、また、ほとんど廃材なしで複雑な形状を生成することができる。多くが切除されて廃棄される、材料のソリッドビレットから構成要素を機械加工する代わりに、付加製造において使用される材料は、目的物を形成するのに必要なもののみである。
【０００３】
付加製造技術は、一般的には、形成される目的物の３次元コンピュータ利用設計（ＣＡＤ）ファイルを得るステップと、目的物をたとえば１８〜１０２マイクロメートルの厚さの層へ電子的にスライスするステップと、各層の２次元画像を有するファイルを生成するステップとを含む。次いで、このファイルが、様々なタイプの付加製造システムによって目的物を構築することができるようにファイルを解釈する準備ソフトウェアシステムにロードされてよい。付加製造の３Ｄプリント、ラピッドプロトタイピング（ＲＰ）、および直接デジタル製造（ＤＤＭ）形式では、材料層は目的物を生成するように選択的に分配される。
【０００４】
選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）および直接的金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）などの金属粉末の付加製造技術では、金属粉末層が順次に互いに溶融されて目的物を形成する。より具体的には、細かい金属粉末の層が、金属粉末ベッド上で塗布具を使用して一様に分配された後、順次に溶融される。金属粉末ベッドは縦軸において移動され得る。プロセスは、たとえばアルゴン、窒素といった不活性ガスの正確に制御された雰囲気を有する処理チャンバの中で起こる。各層が一旦生成されると、金属粉末を選択的に溶融することによって、それぞれの２次元のオブジェクトジオメトリが融合され得る。金属粉末を完全に融合（溶融）させて固体金属を形成するために、溶融は、１００ワットのイッテルビウムレーザなどの強力なレーザによって遂行され得る。レーザは走査ミラーを使用してＸ−Ｙ方向に動き、金属粉末を完全に融合（溶融）させて固体金属を形成するのに十分な強度を有する。金属粉末ベッドは、それぞれの後続の２次元層に向けて低下され、プロセスは、目的物が完全に形成されるまで繰り返す。
【０００５】
特定の大きな目的物をより速く生成するために、いくつかの金属付加製造システムは、連携して目的物を形成する強力なレーザの対を採用する。一般的には、各レーザは、各レーザに対して知られているオフセット補正を適用することができるように個々に較正されており、各レーザの動作するフィールドの正確な位置が知られ得る。これらのタイプのマシンでは、図１の概略平面図に示されるように、ビルドプラットフォーム上の金属粉末上には、各レーザが溶融プールを生成することができるフィールド１０、１２がある。フィールドは、任意の特定のレーザが作動することができる全体の領域を示し、レーザは、任意の所与の時間に、フィールドのほんの一部の範囲内のみで作動する。フィールド１０、１２のオーバーラップ領域１４は、レーザフィールド１０と１２が交わる領域すなわちオーバーラップする領域を示し、すなわち、その領域では両方のレーザが溶融プールを生成することができる。生成される目的物の外表面がオーバーラップ領域の範囲内にある場合には、円滑な外表面を生成するために、各レーザがオーバーラップ領域の範囲内で位置合わせされなければならない。すなわち、各レーザは、個々には較正され得ず、オーバーラップ領域において位置合わせされた溶融プールを連携して生成するように、位置合わせされなければならない。図２の拡大された概略側面図に示されるように、位置合わせされていないレーザ１６および１８によって生成された層は、滑らかでない、または平坦でないオーバーラップ領域１４において、目的物２２の外表面２０を生成する。
【０００６】
位置合わせされていないレーザを識別して補正するための手法の１つには、図３の平面図に示されるように、精細な目盛りを有する１対の垂直のグラデーション２６と２８を有する、ビルドプラットフォームの位置のフォイル２４を使用する、微調整の走査試験を採用するものがある。各グラデーションに対してレーザが低出力で印加され、ＸおよびＹの位置合わせ不良の量が測定される。対のレーザを位置合わせするために、レーザのうち１つの光学部品に対して、必要とされる何らかの位置合わせ補正が適用される。しかしながら、この技術は、オーバーラップ領域において許容できる外表面の平滑性を有する目的物を生成するための、位置合わせ不良の十分な補正をしないことが頻繁に起こる。この技術は、複数の理由で不正確である。第１に、従来の位置合わせ試験は、レーザが使用される、一般的により高い動作出力ではなく、低出力でレーザを印加する。第２に、従来の位置合わせ試験は、実際の溶融プールの３次元の性質を考えない２次元空間において行われる。第３に、従来の位置合わせ試験は、対の垂直のグラデーションの比較的不正確な目盛りを採用し、正確な位置合わせ補正を取得することが非常に困難になる。最後に、従来の位置合わせ試験は、目的物を生成するために使用される材料も、溶融プールに対するその影響も考慮に入れない。位置合わせの不正確さの原因に対処するために、従来のレーザ付加製造システムは、制御ソフトウェアに位置合わせ補正のランダム化を適用することもあるが、この手法は、実際に修正するのとは対照的に、位置合わせ不良をマスクするだけなので一般的には効果がない。位置合わせ補正のランダム化は、オーバーラップ領域（複数のレーザが所与の層の同一部分に作用し得る領域）の範囲内で各レーザの起動および終了をランダム化することにより、レーザのオーバーラップ領域の範囲内で作動し、各レーザについて、その部分の垂直（Ｚ）軸に沿った単一の個別の起動および終了のポイントの具象化を防止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０４０１８５号
【発明の概要】
【０００８】
本開示の第１の態様は、レーザ付加製造システムの１対の較正されたレーザを、同レーザが選択的に動作するオーバーラップ領域において位置合わせする方法を提供するものであり、この方法は、較正されたレーザの対のうち第１の較正されたレーザを単独で使用して、較正されたレーザの対のオーバーラップ領域において試験構造体の第１の複数の層を形成する、第１の形成するステップであって、オーバーラップ領域に対応する試験構造体の外表面を生成する、第１の形成するステップと、較正されたレーザの対のうち第２の較正されたレーザを単独で使用して、較正されたレーザの対のオーバーラップ領域において試験構造体の第２の複数の層を形成する、第２の形成するステップであって、オーバーラップ領域に対応する試験構造体の外表面を生成する、第２の形成するステップと、試験構造体の外表面において第１の複数の層と第２の複数の層の間に生成されたオフセット段の寸法を測定するステップと、較正されたレーザの対のうち少なくとも１つに対する位置合わせ補正としてオフセット段の寸法を適用することにより、較正されたレーザの対を位置合わせするステップとを含む。
【０００９】
本開示の第２の態様は、レーザ付加製造システムの１対の較正されたレーザを、同レーザが選択的に動作するオーバーラップ領域において位置合わせする方法を提供するものであり、この方法は、較正されたレーザの対のうち第１の較正されたレーザを単独で使用して、較正されたレーザの対のオーバーラップ領域において試験構造体の第１の複数の層を形成する、第１の形成するステップであって、オーバーラップ領域に対応する試験構造体の外表面を生成する、第１の形成するステップにおいて、第１の較正されたレーザがレーザ付加製造システムを使用して目的物を生成するように動作するレーザ出力と実質的に等しいレーザ出力を第１の較正されたレーザ用に採用するステップを含む、第１の形成するステップと、較正されたレーザの対のうち第２の較正されたレーザを単独で使用して、較正されたレーザの対のオーバーラップ領域において試験構造体の第２の複数の層を形成する、第２の形成するステップであって、オーバーラップ領域に対応する試験構造体の外表面を生成する、第２の形成するステップにおいて、第２の較正されたレーザがレーザ付加製造システムを使用して目的物を生成するように動作するレーザ出力と実質的に等しいレーザ出力を第２の較正されたレーザ用に採用するステップを含む、第２の形成するステップと、試験構造体の外表面において第１の複数の層と第２の複数の層の間に生成されたオフセット段の寸法を測定するステップと、較正されたレーザの対のうちの選択されたレーザに対する位置合わせ補正としてオフセット段の寸法を適用することにより、較正されたレーザの対を位置合わせするステップとを含む。
【００１０】
本開示の第３の態様は、レーザ付加製造システムの１対の較正されたレーザを、同レーザが選択的に動作するオーバーラップ領域において位置合わせする方法を提供するものであり、この方法は、較正されたレーザの対のうち第１の較正されたレーザを単独で使用して、較正されたレーザの対のオーバーラップ領域において試験構造体の第１の複数の層を形成する、第１の形成するステップであって、オーバーラップ領域に対応する試験構造体の外表面を生成する、第１の形成するステップにおいて、第１の較正されたレーザがレーザ付加製造システムを使用して目的物を生成するように動作するレーザ出力と実質的に等しいレーザ出力を第１の較正されたレーザ用に採用するステップを含む、第１の形成するステップと、較正されたレーザの対のうち第２の較正されたレーザを単独で使用して、較正されたレーザの対のオーバーラップ領域において試験構造体の第２の複数の層を形成する、第２の形成するステップであって、オーバーラップ領域に対応する試験構造体の外表面を生成する、第２の形成するステップにおいて、第２の較正されたレーザがレーザ付加製造システムを使用して目的物を生成するように動作するレーザ出力と実質的に等しいレーザ出力を第２の較正されたレーザ用に採用するステップを含む、第２の形成するステップと、試験構造体の外表面において第１の複数の層と第２の複数の層の間に生成されたＸ方向オフセット段のＸ方向の寸法を測定するステップと、試験構造体の外表面において第１の複数の層と第２の複数の層の間に生成されたＹ方向オフセット段のＹ方向の寸法を測定するステップと、較正されたレーザの対のうち選択されたレーザに対して、第１の位置合わせ補正としてＸ方向オフセット段のＸ方向の寸法を適用し、較正されたレーザの対のうち選択されたレーザに対して、第２の位置合わせ補正としてＹ方向オフセット段のＹ方向の寸法を適用することにより、較正されたレーザの対を位置合わせするステップとを含む。
【００１１】
本開示の例示の態様は、本明細書で説明された問題および／または論じられていない他の問題を解決するように設計されている。
【００１２】
本開示のこれらおよび他の特徴は、本開示の様々な実施形態を示す添付図面とともに選ばれた本開示の様々な態様の以下の詳細な説明から、より容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】レーザ付加製造システムからの１対のレーザのフィールドおよびそのオーバーラップ領域を示す概略平面図である。
【図２】１対の位置合わせされていないレーザによって形成された目的物の層の拡大された概略側面図である。
【図３】１対のレーザに対する従来の位置合わせ試験に使用される位置合わせ試験フォイルの平面図である。
【図４】本開示の実施形態によってもたらされる位置合わせ補正を適用することができる、例示のレーザ付加製造システムのブロック図である。
【図５】本開示の実施形態による方法の流れ図である。
【図６】本開示の方法の実施形態によって形成された試験構造体の斜視図である。
【図７】本開示の方法の実施形態によって形成された試験構造体の斜視図である。
【図８】本開示の方法の実施形態によって形成された試験構造体の斜視図である。
【図９】本開示の実施形態によって位置合わせされた１対のレーザによって形成された目的物の層の拡大された概略側面図である。
【図１０】本開示の方法の実施形態によって形成された複数の試験構造体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示の図面は、原寸に比例しないことが注意される。これらの図面は、単に本開示の一般的な態様を示すように意図されており、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なされるべきでない。図面では、類似の番号は、図面間の類似の要素を表す。
【００１５】
上記で示されたように、本開示は、レーザの金属粉末付加製造システムのレーザを位置合わせする方法を提供するものである。この方法は、レーザのフル出力またはそれに近い出力で３次元の試験構造体を生成し、したがって、レーザによって生成される実際の溶融プールをより正確に表す試験構造体を作製するものである。試験構造体は２つのレーザのオーバーラップ領域に形成され、それぞれがレーザのうちの１つだけによって形成された２つの複数／グループの層を含む。各レーザが試験構造体のそれぞれの複数の層を形成するので、２つの複数の層の間のＸ方向および／またはＹ方向におけるオフセット段の寸法は、位置合わせ不良の量を示す。オフセット段の寸法が、位置合わせ不良を正確に割り出すために測定され得て、レーザを位置合わせするための位置合わせ補正としてシステムに適用され得る。
【００１６】
図４は、上表面のみが示されている目的物１０２を生成するための、例示のコンピュータ化されたレーザの金属粉末付加製造システム１００の概略図／ブロック図を示す。この例では、システム１００は、直接的な金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）用に構成されている。本開示の全般的な教示が、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）などの金属粉末レーザ付加製造の他の形態に対して等しく適用可能であることが理解される。目的物１０２は円形の要素として示されているが、付加製造プロセスは、様々な部品を製造するように容易に適合され得ることが理解される。
【００１７】
システム１００は、一般に、レーザの金属粉末付加製造制御システム１０４（「制御システム」）およびＡＭプリンタ１０６を含む。説明されるように、制御システム１０４は、複数のレーザ１３４、１３６を使用して目的物１０２を生成するためにコード１０８を実行する。制御システム１０４は、コンピュータプログラムコードとしてコンピュータ１１０上で実施されることが示されている。この点で、コンピュータ１１０は、メモリ１１２、プロセッサ１１４、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース１１６、およびバス１１８を含むことが示されている。さらに、コンピュータ１１０は、外部Ｉ／Ｏデバイス／リソース１２０および記憶システム１２２と通信することが示されている。一般に、プロセッサ１１４は、メモリ１１２および／または記憶システム１２２に記憶されているコンピュータプログラムコード１０８を実行する。プロセッサ１１４は、コンピュータプログラムコード１０８を実行している間に、メモリ１１２、記憶システム１２２、Ｉ／Ｏデバイス１２０および／またはＡＭプリンタ１０６との間で、データを読み取ることおよび／または書き込むことができる。バス１１８は、コンピュータ１１０の構成要素のそれぞれの間に通信リンクをもたらし、Ｉ／Ｏデバイス１２０は、ユーザがコンピュータ１１０と相互作用することを可能にする任意のデバイス（たとえばキーボード、ポインティングデバイス、ディスプレイなど）を備えることができる。コンピュータ１１０は、ハードウェアとソフトウェアの様々な可能な組合せの典型でしかない。たとえば、プロセッサ１１４は単一の処理ユニットを備えてよく、または、たとえばクライアントおよびサーバといった１つまたは複数の位置における１つまたは複数の処理ユニットにわたって分散してもよい。同様に、メモリ１１２および／または記憶システム１２２は、１つまたは複数の物理的位置に存在してよい。メモリ１１２および／または記憶システム１２２は、磁気媒体、光学的媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）などを含んでいる様々なタイプの非一時的コンピュータ可読記憶媒体の任意の組合せを備えることができる。コンピュータ１１０は、工業用コントローラ、ネットワークサーバ、デスクトップコンピュータ、ノートパソコン、携帯用デバイスなどの任意のタイプのコンピュータデバイスを備えることができる。
【００１８】
前述のように、システム１００および特に制御システム１０４は、コード１０８を実行して目的物１０２を生成する。コード１０８は、とりわけ、ＡＭプリンタ１０６を動作させるための１組のコンピュータ実行可能命令１０８Ｓと、ＡＭプリンタ１０６によって物理的に生成すべき目的物１０２を定義する１組のコンピュータ実行可能命令１０８Ｏとを含み得る。本明細書で説明されるように、付加製造プロセスは、非一時的コンピュータ可読記憶媒体（たとえばメモリ１１２、記憶システム１２２など）がコード１０８を記憶することから開始する。ＡＭプリンタ１０６を動作させるためのコンピュータ実行可能命令の組１０８Ｓは、ＡＭプリンタ１０６を動作させることができる、現在知られているかまたは将来開発される何らかのソフトウェアコードを含んでよい。加えて、コンピュータ実行可能命令の組１０８Ｓは、レーザ１３４と１３６の間の位置合わせを保証するために、レーザ１３４、１３６の位置をＸ方向および／またはＹ方向において補正することができる１つまたは複数の位置合わせ補正１１１を採用してよい（図６を参照されたい）。
【００１９】
目的物１０２を定義するコンピュータ実行可能命令の組１０８Ｏは、正確に定義された目的物の３Ｄモデルを含み得、ＡｕｔｏＣＡＤ（登録商標）、ＴｕｒｂｏＣＡＤ（登録商標）、ＤｅｓｉｇｎＣＡＤ  ３Ｄ  Ｍａｘなどの様々な周知のコンピュータ利用設計（ＣＡＤ）ソフトウェアシステムの任意のものから生成され得る。この点で、コード１０８Ｏは、現在知られているファイルフォーマットまたは将来開発されるファイルフォーマットの任意のものを含み得る。その上、目的物１０２を表すコード１０８Ｏは、様々なフォーマット間で変換されてよい。たとえば、コード１０８Ｏは、３Ｄ  ＳｙｓｔｅｍｓのステレオリソグラフィＣＡＤプログラム用に生成されたＳｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｓｅｌｌａｔｉｏｎ  Ｌａｎｇｕａｇｅ（ＳＴＬ）ファイル、または任意のＣＡＤソフトウェアが任意のＡＭプリンタ上で製作される任意の３次元目的物の形状および組成を記述することを可能にするように設計された拡張マークアップ言語（ＸＭＬ）ベースのフォーマットである米国機械学会（ＡＳＭＥ）規格の付加製造ファイル（ＡＭＦ）を含み得る。必要に応じて、目的物１０２を表すコード１０８Ｏが、１組のデータ信号に変換されてから伝送され、１組のデータ信号として受け取られてからコードに変換され、記憶されることなどもあり得る。いずれにせよ、コード１０８Ｏはシステム１００に対する入力でよく、部品設計者、知的財産（ＩＰ）プロバイダ、設計会社、システム１００のオペレータもしくは所有者、または他のソースに由来するものであり得る。いずれにせよ、制御システム１０４は、コード１０８Ｓおよび１０８Ｏを実行して、目的物１０２を一連の薄いスライスに分割し、一連の薄いスライスを、ＡＭプリンタ１０６を使用して材料の連続した層に組み立てる。
【００２０】
ＡＭプリンタ１０６が含み得る処理チャンバ１３０は、目的物１０２をプリントするために、制御された雰囲気をもたらすように密閉されている。目的物１０２は、処理チャンバ１３０の内部に配置された金属粉末ベッドすなわちプラットフォーム１３２の上で構築される。複数のレーザ１３４、１３６は、金属粉末ベッド１３２上の金属粉末の層を溶融して目的物１０２を生成するように構成されている。本明細書では１対のレーザ１３４、１３６が説明されることになるが、本開示の教示は、１対のレーザ１３４、１３６よりも多くのレーザを採用するシステムに適用可能であることが強調される。図１に関連して説明されたように、各レーザ１３４、１３６は、それ自体が単独で金属粉末を溶融することができるフィールドと、レーザ１３４と１３６の両方が金属粉末を溶融することができるオーバーラップ領域とを有する。この点で、各レーザ１３４、１３６が、それぞれレーザ光線１３８、１３８’を生成してよく、そのレーザ光線が、コード１０８によって定義されたように、各スライス用に粒子を溶かす。レーザ１３４はレーザ光線１３８を使用して目的物１０２の層を生成することが示されており、一方、レーザ１３６は休止しているが架空のレーザ光線１３８’を有することが示されている。各レーザ１３４、１３６は、任意の現在知られているかまたは将来開発されるやり方で較正されている。すなわち、各レーザ１３４、１３６は、そのレーザ光線の個々の精度を保証するための個々の位置補正（図示せず）をもたらすために、その実際の位置に関連づけられた、プラットフォーム１３２に対して予期される位置を有する。
【００２１】
アプリケータ１４０が生成し得る原材料１４２の薄層が、最終的な目的物を生成するそれぞれの連続したスライスの空のキャンバスとして散布される。ＡＭプリンタ１０６の様々な部分がそれぞれの新規の層の追加を適応させるように動いてよく、たとえば金属粉末ベッド１３２が低下すること、ならびに／あるいはチャンバ１３０および／またはアプリケータ１４０がそれぞれの層の後に上昇することが可能である。プロセスにおいて、様々な原材料が細粒金属粉末の形で使用されてよく、そのストックは、アプリケータ１４０が接近できるチャンバ１４４に保有され得る。簡単な場合には、目的物１０２は、純金属または合金を含み得る「金属」で作製されてよい。一例では、金属は、実質的に任意の非リアクタンス性金属粉末、すなわち、それには限定されないが、コバルトクロムモリブデン（ＣｏＣｒＭｏ）合金、ステンレス鋼、ニッケルクロムモリブデンニオブ合金（ＮｉＣｒＭｏＮｂ）（たとえばＩｎｃｏｎｅｌ  ６２５またはＩｎｃｏｎｅｌ  ７１８）などのオーステナイトニッケルクロムベースの合金、ニッケルクロム鉄モリブデン合金（ＮｉＣｒＦｅＭｏ）（たとえばＨａｙｎｅｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社から入手可能なＨａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）Ｘ）、またはニッケルクロムコバルトモリブデン合金（ＮｉＣｒＣｏＭｏ）（たとえばＨａｙｎｅｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社から入手可能なＨａｙｎｅｓ  ２８２）などの非爆発性または非導電性の粉末を含み得る。
【００２２】
処理チャンバ１３０はアルゴンまたは窒素などの不活性ガスで満たされ、酸素を最小限にするかまたは除去するように制御されている。制御システム１０４は、不活性ガス１５４の供給源から処理チャンバ１３０の内部でガス混合物１６０の流れを制御するように構成されている。この場合、制御システム１０４は、ポンプ１５０、および／またはガス混合物１６０の内容を制御するための不活性ガス用フローバルブシステム１５２を制御してよい。フローバルブシステム１５２は、コンピュータ制御可能な１つまたは複数のバルブ、流れセンサ、温度センサ、圧力センサなどを含み得、特定のガスの流れを正確に制御することができる。ポンプ１５０には、バルブシステム１５２が備わっていても備わっていなくてもよい。ポンプ１５０が省略される場合、不活性ガスは、処理チャンバ１３０に導入される前に導管またはマニホールドに入るだけでよい。不活性ガス１５４の供給源は、たとえばタンク、貯蔵器または他の供給源といった、材料を内蔵するための任意の従来の供給源の形をとってよい。ガス混合物１６０を測定するのに必要な任意のセンサ（図示せず）が設けられてよい。ガス混合物１６０は、従来のやり方でフィルタ１７０を使用してフィルタリングされてよい。
【００２３】
動作では、処理チャンバ１３０の内部に金属粉末ベッド１３２が設けられ、制御システム１０４が、不活性ガス１５４の供給源から処理チャンバ１３０の内部でガス混合物１６０の流れを制御する。制御システム１０４はＡＭプリンタ１０６も制御し、具体的には金属粉末ベッド１３２上で金属粉末の層を順次に溶融するようにアプリケータ１４０およびレーザ１３４、１３６を制御して、目的物１０２を生成する。
【００２４】
図５〜図１０を参照して、次に、較正されたレーザの対が選択的に動作するオーバーラップ領域１８２（図６）において、レーザ付加製造システム１００の較正されたレーザの対１３４、１３６を位置合わせするための方法の実施形態を説明する。本開示の実施形態によれば、試験構造体１８０が、較正されたレーザ１３４と１３６の位置合わせ不良を割り出すために使用され得るように、目的物１０２は、もっぱらオーバーラップ領域１８２の内部で試験構造体１８０として形成される。試験構造体１８０は、前述の材料のうち任意のもので作製され得、理想的には、通常の目的物１０２の構成と実質的に等価な動作パラメータを用いて形成される。
【００２５】
最初に、図６の斜視図とともに図５の流れ図を参照して、この方法の実施形態は、較正されたレーザの対１３４、１３６のうち第１の較正されたレーザ１３４を単独で使用して、較正されたレーザの対１３４と１３６のオーバーラップ領域１８２において、試験構造体１８０の（部分的に完成した）第１の複数の層１８４を形成するステップＳ１０を含み得る。第２の較正されたレーザ１３６は、このプロセスの間は休止している。較正されたレーザ１３４のレーザ光線１３８および予期されるオーバーラップ領域１８２は、図６における想像線で示されている。一実施形態では、較正されたレーザ１３４は、較正されたレーザ１３４がレーザ付加製造システム１００を使用して目的物１０２を生成するように動作するレーザ出力と実質的に等しいレーザ出力を採用して動作される。採用される実際のレーザ出力は、それには限定されないが、使用される金属粉末（たとえばＩｎｃｏｎｅｌはＣｏＣｒとは異なるはずである）、および形成される目的物１０２などの複数の要因に依拠して変化し得る。いずれにせよ、較正されたレーザ１３４およびＡＭプリンタ１０６の他のものは、較正されたレーザ１３４と１３６の位置合わせが求められる材料および／または目的物にとってできるだけ通常に近い動作条件で動作される。
【００２６】
図５および図７を参照して、Ｓ１２では、較正されたレーザの対１３４、１３６のうち第２の較正されたレーザ１３６を単独で使用して、較正されたレーザの対１３４と１３６のオーバーラップ領域１８２（このとき図７では隠されているので図６を参照されたい）において、試験構造体１８０の第２の複数の層１９０が形成される。すなわち、試験構造体１８０を形成するために、第１の複数の層１８４の上に第２の複数の層１９０が形成される。第１の較正されたレーザ１３４は、このプロセスの間は休止している。図７に示されるように、形成するステップＳ１０およびＳ１２が、オーバーラップ領域１８２（図６）に対応する試験構造体１８０の外表面１９２を生成する。較正されたレーザ１３６のレーザ光線１３８’は、図７における想像線で示されている。第２の較正されたレーザ１３６は、較正されたレーザ１３６がレーザ付加製造システム１００を使用して目的物１０２を生成するように動作するレーザ出力と実質的に等しいレーザ出力を採用して動作される。すなわち、第２の較正されたレーザ１３６は、複数の層１８４の形成中の第１の較正されたレーザ１３４と同一の条件で動作される。前述のように、採用される実際のレーザ出力は、複数の要因に依拠して変化し得る。
【００２７】
図６〜図９に示されるように、一実施形態では、形成するステップは、レーザ付加製造システム１００から取外し可能な部材１９８上に試験構造体１８０を形成するステップを含み得る。部材１９８は、試験構造体１８０に対して基礎を与えることができる、たとえば金属板といった任意の構造体を含み得る。
【００２８】
図５および図８を参照して、Ｓ１４では、試験構造体１８０の外表面１９２において第１の複数の層１８４と第２の複数の層１９０の間に生成されたオフセット段２００および／または２０２の寸法（Ｄｘおよび／またはＤｙ）が測定される。示されるように、較正されたレーザ１３４と１３６は、Ｘ方向およびＹ方向において位置合わせ不良があり得る。しかしながら、較正されたレーザ１３４、１３６の位置合わせ不良は、ＸもしくはＹの１つの方向にしかあり得ず、または位置合わせされ得ることが強調される。測定は、任意の現在知られているかまたは将来開発される測定システム２１０を使用して行われてよい。一実施形態では、測定システム２１０は、試験構造体１８０の外表面１９２を走査するための座標測定マシンを含み得る。別の実施形態では、座標測定マシンは、試験構造体１８０の外表面１９２を走査して寸法を取得するように構成されたレーザを含み得る。図８は光源であるかのような走査を示しているが、測定システム２１０は、機械的プローブなどを含む任意の測定技術を採用することができる。Ｄｘ、Ｄｙの寸法は、たとえばマイクロメートル、ミリメートルなどの任意の所望の単位で測定されてよい。較正されたレーザ１３４および１３６がＸ方向とＹ方向の両方において位置合わせ不良であるかまたは位置合わせ不良が未知であって、測定システム２１０が位置合わせ不良の存在を割り出すことをユーザが望む場合、測定システム２１０は、試験構造体１８０の外表面１９２において、第１の複数の層１８４と第２の複数の層１９０の間に生成されたＸ方向のオフセット段２００のＸ方向の寸法Ｄｘを測定してよい。また、測定システム２１０は、試験構造体１８０の外表面１９２において、第１の複数の層１８４と第２の複数の層１９０の間に生成されたＹ方向のオフセット段２０２のＹ方向の寸法Ｄｙを測定してよい。あるいは、位置合わせ不良の方向が知られているかまたは位置合わせ不良の１つの方向だけが問題である場合には、測定システム２１０は、ＤｘまたはＤｙの１つの寸法を測定するだけよい。
【００２９】
図５のＳ１６では、較正されたレーザの対１３４と１３６が、較正されたレーザの対１３４、１３６のうち少なくとも１つに対して、位置合わせ補正１１１（図４）としてオフセット段の寸法（Ｄｘおよび／またはＤｙ）を適用することにより、位置合わせされる。ＡＭプリンタ１０６を制御するため、具体的には較正されたレーザ１３４、１３６を制御するために、制御システム１０４によって、従来のやり方で、位置合わせ補正１１１が採用されることになる。たとえば０．１ミリメートルのＸ方向の位置合わせ不良（Ｄｘ）が、位置合わせ不良を除去するようなやり方で、Ｘ方向において較正されたレーザ１３４と１３６を０．１ｍｍ調節するように使用されることになる。このやり方では、図９に示されるように、目的物１０２の形成中に、較正されたレーザ１３４によって層２２０が形成され、次いで較正されたレーザ１３６によって層２２２が続いて形成され、それらがオーバーラップ領域１８２の範囲内で位置合わせされ、結果として目的物１０２の滑らかな外表面２２４がもたらされる。一実施形態では、較正されたレーザ１３４と１３６の両方が位置合わせ補正１１１を使用して調節されてよいが、理想的には、調節されるのは、較正されたレーザの対１３４、１３６のうち選択されたレーザのみである。較正されたレーザの対を位置合わせする１つまたは複数の位置合わせ補正１１１が提供され得ることが強調される。たとえば、適用される２つの補正に関して、Ｘ方向のオフセット段２００のＸ方向の寸法Ｄｘが、所与のオーバーラップ領域１８２に関する第１の位置合わせ補正１１１（図４）として、較正されたレーザの対１３４、１３６のうちの選択されたレーザに対して適用されてよく、Ｙ方向のオフセット段２０２のＹ方向の寸法Ｄｙが、同じオーバーラップ領域１８２に関する第２の位置合わせ補正１１１（図４）として、較正されたレーザの対１３４、１３６のうちの同じ選択されたレーザに対して適用されてよい。
【００３０】
いくつかのレーザ付加製造システム１００では、２つ以上のオーバーラップ領域１８２（図６）が、すなわち、金属粉末ベッド１４２（図４）にわたって存在してよい。図５および図１０に示される代替実施形態では、レーザ付加製造システム１００の複数のオーバーラップ領域１８２Ａ〜１８２Ｅ（それぞれが試験構造体１８０Ａ〜１８０Ｅの下にある）に対応する複数の試験構造体１８０Ａ〜１８０Ｅ（５つ示されているがそれより多くても少なくてもよい）のそれぞれに対してステップＳ１０〜Ｓ１６が繰り返されてよい。すなわち、それぞれのオーバーラップ領域１８２Ａ〜１８２Ｅは、対応する位置合わせ補正１１１（図４）を、たとえばＸ方向および／またはＹ方向に有し得る。一実施形態では、システム１００を使用して生成されるすべての目的物に対して精度を保証するために、所定の閾値（たとえば３０マイクロメートル）未満の標準偏差が、試験構造体１８０Ａ〜１８０Ｅにわたって要求される。所定の閾値の範囲内の標準偏差が得られない場合には、それは、ユーザに対する、位置合わせ以外の他の較正プロセスが必要であろうという指摘である。
【００３１】
本開示のこの方法は、複数のレーザが存在することのいかなる徴候もない単一の大きな目的物をシームレスに構築するために複数のレーザが使用され得るように、レーザ付加製造システム１００における複数の較正されたレーザを、Ｘ方向およびＹ方向の互いからの相対的位置合わせ不良を測定するために分離するための技術を提供するものである。結果的に、本開示により、たとえば２つ以上のレーザを使用して、より大きくより複雑なレーザベースの付加目的物を構築することが可能になる。本開示の教示は較正されたレーザの対１３４、１３６に適用されているが、この教示は、２つよりも多くのレーザを採用するシステムに拡張され得ることが強調される。
【００３２】
先の図面は、この開示のいくつかの実施形態による関連する処理のうちのいくつかを示すものである。この点で、各図面の流れ図の中のそれぞれの図またはブロックは、説明された方法の実施形態に関連するプロセスを表す。いくつかの代替実装形態では、図面またはブロックにおいて言及された行為は、必要とされる行為に依拠して、図で示された順序から外れて行われてよく、または、たとえば、実際には実質的に同時に行われてよく、または逆の順序で実行されてよいことにも留意されたい。また、当業者なら、処理を記述するさらなるブロックが追加され得ることを認識するであろう。
【００３３】
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明するためだけのものであり、本開示を限定するようには意図されていない。本明細書で使用される単数形の「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「この（ｔｈｅ）」は、状況が明確に示すのでなければ、複数形も含むように意図される。用語「備える」および／または「備えている」は、本明細書で使用されたとき、明示された特徴、数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴、数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの群の存在もしくは付加を排除するものではないことがさらに理解されよう。
【００３４】
以下の特許請求の範囲におけるすべての手段またはステップに加える機能要素の対応する構造体、材料、行為、および等価物は、任意の構造体、材料、または明確に請求されるような他の請求される要素と組み合わせて機能を遂行するための行為を含むように意図されている。本開示の説明が例証および説明のために示されてきたが、網羅的であるように、または本開示を開示された形態に限定するようには意図されていない。当業者には、本開示の範囲および精神から逸脱することなく多くの修正形態および変形形態が明らかになるであろう。実施形態は、本開示の原理および実際の用途について最良に説明するように、また、他の当業者が、企図された特定の使用法に適するように様々な修正形態を伴う様々な実施形態に関する本開示を理解することを可能にするように、選択されて説明されたものである。
【００３５】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
レーザ付加製造システム（１００）の較正されたレーザの対（１３４、１３６）が選択的に動作するオーバーラップ領域（１８２）において、較正されたレーザの対（１３４、１３６）を位置合わせするための方法であって、
較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち第１の較正されたレーザ（１３４）を単独で使用して、較正されたレーザの対（１３４、１３６）のオーバーラップ領域（１８２）において試験構造体（１８０）の第１の複数の層（１８４）を形成する、第１の形成するステップであって、オーバーラップ領域（１８２）に対応する試験構造体（１８０）の外表面（１９２）を生成する、第１の形成するステップと、
較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち第２の較正されたレーザ（１３６）を単独で使用して、較正されたレーザの対（１３４、１３６）のオーバーラップ領域（１８２）において試験構造体（１８０）の第２の複数の層（１９０）を形成する、第２の形成するステップであって、オーバーラップ領域（１８２）に対応する試験構造体（１８０）の外表面（１９２）を生成する、第２の形成するステップと、
試験構造体（１８０）の外表面（１９２）において第１の複数の層（１８４）と第２の複数の層（１９０）の間に生成されたオフセット段（２００、２０２）の寸法を測定するステップと、
較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち少なくとも１つに対する位置合わせ補正（１１１）としてオフセット段（２００、２０２）の寸法を適用することにより、較正されたレーザの対（１３４、１３６）を位置合わせするステップとを含む方法。
［実施態様２］
測定するステップが、座標測定マシンを使用して試験構造体（１８０）の外表面（１９２）を走査するステップを含む実施態様１記載の方法。
［実施態様３］
座標測定マシンが、試験構造体（１８０）の外表面（１９２）を走査するように構成されたレーザ（１３４、１３６）を含む実施態様２記載の方法。
［実施態様４］
第１の形成するステップが、第１の較正されたレーザ（１３４）がレーザ付加製造システム（１００）を使用して目的物（２２）を生成するように動作するレーザ（１３８）の出力と実質的に等しいレーザ出力を第１の較正されたレーザ（１３４）用に採用するステップを含み、第２の形成するステップが、第２の較正されたレーザ（１３６）がレーザ付加製造システム（１００）を使用して目的物（１０２）を生成するように動作するレーザ（１３８）の出力と実質的に等しいレーザ出力を第２の較正されたレーザ（１３６）用に採用するステップを含む実施態様１記載の方法。
［実施態様５］
測定するステップおよび位置合わせするステップが、
試験構造体（１８０）の外表面（１９２）において第１の複数の層（１８４）と第２の複数の層（１９０）の間に生成されたＸ方向オフセット段（２００、２０２）のＸ方向の寸法を測定するステップと、
試験構造体（１８０）の外表面（１９２）において第１の複数の層（１８４）と第２の複数の層（１９０）の間に生成されたＹ方向オフセット段（２００、２０２）のＹ方向の寸法を測定するステップと、
較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち１つのレーザに対して、第１の位置合わせ補正（１１１）としてＸ方向オフセット段（２００、２０２）のＸ方向の寸法を適用し、較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち１つのレーザに対して、第２の位置合わせ補正（１１１）としてＹ方向オフセット段（２００、２０２）のＹ方向の寸法を適用することにより、較正されたレーザの対（１３４、１３６）を位置合わせするステップとを含む実施態様１記載の方法。
［実施態様６］
レーザ付加製造システム（１００）の複数のオーバーラップ領域に対応する複数の試験構造体（１８０）のそれぞれに対して、第１の形成するステップと、第２の形成するステップと、測定するステップと、位置合わせするステップとを繰り返すステップをさらに含む実施態様１記載の方法。
［実施態様７］
オフセット段（２００、２０２）の寸法を位置合わせ補正（１１１）として適用するステップが、較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち選択されたレーザに対してオフセット段（２００、２０２）の寸法を位置合わせ補正（１１１）として適用するステップを含む実施態様１記載の方法。
［実施態様８］
第１の形成するステップおよび第２の形成するステップが、レーザ付加製造システム（１００）から取外し可能な部材（１９８）上で試験構造体（１８０）を形成するステップを含む実施態様１記載の方法。
［実施態様９］
レーザ付加製造システム（１００）の較正されたレーザの対（１３４、１３６）が選択的に動作するオーバーラップ領域（１８２）において、較正されたレーザの対（１３４、１３６）を位置合わせするための方法であって、
較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち第１の較正されたレーザ（１３４）を単独で使用して、較正されたレーザの対（１３４、１３６）のオーバーラップ領域（１８２）において試験構造体（１８０）の第１の複数の層（１８４）を形成する、第１の形成するステップであって、オーバーラップ領域（１８２）に対応する試験構造体（１８０）の外表面（１９２）を生成する、第１の形成するステップにおいて、第１の較正されたレーザ（１３４）がレーザ付加製造システム（１００）を使用して目的物（２２）を生成するように動作するレーザ（１３８）の出力と実質的に等しいレーザ出力を第１の較正されたレーザ（１３４）用に採用するステップを含む、第１の形成するステップと、
較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち第２の較正されたレーザ（１３６）を単独で使用して、較正されたレーザの対（１３４、１３６）のオーバーラップ領域（１８２）において試験構造体（１８０）の第２の複数の層（１９０）を形成する、第２の形成するステップであって、オーバーラップ領域（１８２）に対応する試験構造体（１８０）の外表面（１９２）を生成する、第２の形成するステップにおいて、第２の較正されたレーザ（１３６）がレーザ付加製造システム（１００）を使用して目的物（１０２）を生成するように動作するレーザ（１３８）の出力と実質的に等しいレーザ出力を第２の較正されたレーザ（１３６）用に採用するステップを含む、第２の形成するステップと、
試験構造体（１８０）の外表面（１９２）において第１の複数の層（１８４）と第２の複数の層（１９０）の間に生成されたオフセット段（２００、２０２）の寸法を測定するステップと、
較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち１つに対する位置合わせ補正（１１１）としてオフセット段（２００、２０２）の寸法を適用することにより、較正されたレーザの対（１３４、１３６）を位置合わせするステップとを含む方法。
［実施態様１０］
測定するステップが、座標測定マシンを使用して試験構造体（１８０）の外表面（１９２）を走査するステップを含む実施態様９記載の方法。
［実施態様１１］
座標測定マシンが、試験構造体（１８０）の外表面（１９２）を走査するように構成されたレーザ（１３８）を含む実施態様１０記載の方法。
［実施態様１２］
測定するステップおよび位置合わせするステップが、
試験構造体（１８０）の外表面（１９２）において第１の複数の層（１８４）と第２の複数の層（１９０）の間に生成されたＸ方向オフセット段（２００、２０２）のＸ方向の寸法を測定するステップと、
試験構造体（１８０）の外表面（１９２）において第１の複数の層（１８４）と第２の複数の層（１９０）の間に生成されたＹ方向オフセット段（２００、２０２）のＹ方向の寸法を測定するステップと、
較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち選択されたレーザに対して、第１の位置合わせ補正（１１１）としてＸ方向オフセット段（２００、２０２）のＸ方向の寸法を適用し、較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち選択されたレーザに対して、第２の位置合わせ補正（１１１）としてＹ方向オフセット段（２００、２０２）のＹ方向の寸法を適用することにより、較正されたレーザの対（１３４、１３６）を位置合わせするステップとを含む実施態様９記載の方法。
［実施態様１３］
レーザ付加製造システム（１００）の複数のオーバーラップ領域に対応する複数の試験構造体（１８０）のそれぞれに対して、第１の形成するステップと、第２の形成するステップと、測定するステップと、位置合わせするステップとを繰り返すステップをさらに含む実施態様９記載の方法。
［実施態様１４］
オフセット段（２００、２０２）の寸法を位置合わせ補正（１１１）として適用するステップが、較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち１つだけのレーザに対してオフセット段（２００、２０２）の寸法を位置合わせ補正（１１１）として適用するステップを含む実施態様９記載の方法。
［実施態様１５］
第１の形成するステップおよび第２の形成するステップが、レーザ付加製造システム（１００）から取外し可能な部材（１９８）上で試験構造体（１８０）を形成するステップを含む実施態様９記載の方法。
［実施態様１６］
レーザ付加製造システム（１００）の較正されたレーザの対（１３４、１３６）が選択的に動作するオーバーラップ領域（１８２）において、較正されたレーザの対（１３４、１３６）を位置合わせするための方法であって、
較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち第１の較正されたレーザ（１３４）を単独で使用して、較正されたレーザの対（１３４、１３６）のオーバーラップ領域（１８２）において試験構造体（１８０）の第１の複数の層（１８４）を形成する、第１の形成するステップであって、オーバーラップ領域（１８２）に対応する試験構造体（１８０）の外表面（１９２）を生成する、第１の形成するステップにおいて、第１の較正されたレーザ（１３４）がレーザ付加製造システム（１００）を使用して目的物（２２）を生成するように動作するレーザ（１３８）の出力と実質的に等しいレーザ出力を第１の較正されたレーザ（１３４）用に採用するステップを含む、第１の形成するステップと、
較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち第２の較正されたレーザ（１３６）を単独で使用して、較正されたレーザの対（１３４、１３６）のオーバーラップ領域（１８２）において試験構造体（１８０）の第２の複数の層（１９０）を形成する、第２の形成するステップであって、オーバーラップ領域（１８２）に対応する試験構造体（１８０）の外表面（１９２）を生成する、第２の形成するステップにおいて、第２の較正されたレーザ（１３６）がレーザ付加製造システム（１００）を使用して目的物（１０２）を生成するレーザ（１３８）の出力と実質的に等しいレーザ出力を第２の較正されたレーザ（１３６）用に採用するステップを含む、第２の形成するステップと、
試験構造体（１８０）の外表面（１９２）において第１の複数の層（１８４）と第２の複数の層（１９０）の間に生成されたＸ方向オフセット段（２００、２０２）のＸ方向の寸法を測定するステップと、
試験構造体（１８０）の外表面（１９２）において第１の複数の層（１８４）と第２の複数の層（１９０）の間に生成されたＹ方向オフセット段（２００、２０２）のＹ方向の寸法を測定するステップと、
較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち選択されたレーザに対して、第１の位置合わせ補正（１１１）としてＸ方向オフセット段（２００、２０２）のＸ方向の寸法を適用し、較正されたレーザの対（１３４、１３６）のうち選択されたレーザに対して、第２の位置合わせ補正（１１１）としてＹ方向オフセット段（２００、２０２）のＹ方向の寸法を適用することにより、較正されたレーザの対（１３４、１３６）を位置合わせするステップとを含む方法。
［実施態様１７］
Ｘ方向の寸法およびＹ方向の寸法を測定するステップが、座標測定マシンを使用して試験構造体（１８０）の外表面（１９２）を走査するステップを含む実施態様１６記載の方法。
［実施態様１８］
座標測定マシンが、試験構造体（１８０）の外表面（１９２）を走査するように構成されたレーザ（１３８）を含む実施態様１７記載の方法。
［実施態様１９］
レーザ付加製造システム（１００）の複数のオーバーラップ領域に対応する複数の試験構造体（１８０）のそれぞれに対して、第１の形成するステップと、第２の形成するステップと、Ｘ方向の寸法を測定するステップと、Ｙ方向の寸法を測定するステップと、位置合わせするステップとを繰り返すステップをさらに含む実施態様１６記載の方法。
［実施態様２０］
第１の形成するステップおよび第２の形成するステップが、レーザ付加製造システム（１００）から取外し可能な部材（１９８）上で試験構造体（１８０）を形成するステップを含む実施態様１６記載の方法。
【符号の説明】
【００３６】
１０  フィールド
１２  フィールド
１４  オーバーラップ領域
１６  位置合わせされていないレーザ
１８  位置合わせされていないレーザ
２０  外表面
２２  目的物
２４  フォイル
２６  垂直のグラデーション
２８  垂直のグラデーション
１００  システム
１０２  目的物
１０４  制御システム
１０６  ＡＭプリンタ
１０８  コード
１１０  コンピュータ
１１１  位置合わせ補正
１１２  メモリ
１１４  プロセッサ
１１６  入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース
１１８  バス
１２０  Ｉ／Ｏデバイス
１２２  記憶システム
１３０  処理チャンバ
１３２  粉末ベッド
１３４  較正されたレーザ
１３６  較正されたレーザ
１３８  レーザ光線
１４０  アプリケータ
１４２  原材料
１４４  チャンバ
１５０  ポンプ
１５２  フローバルブシステム
１５４  不活性ガス
１６０  ガス混合物
１７０  フィルタ
１８０  試験構造体
１８２  領域
１８４  複数の層
１９０  第２の複数の層
１９２  外表面
１９８  部材
２００  段
２０２  段
２１０  測定システム
２２０  層
２２２  層
２２４  滑らかな外表面
１０８Ｏ  コンピュータ実行可能命令
１０８Ｓ  コンピュータ実行可能命令
１３８’  架空のレーザ光線
【図１】
2017159361.tif 000003
【図２】
2017159361.tif 000004
【図３】
2017159361.tif 000005
【図４】
2017159361.tif 000006
【図５】
2017159361.tif 000007
【図６】
2017159361.tif 000008
【図７】
2017159361.tif 000009
【図８】
2017159361.tif 000010
【図９】
2017159361.tif 000011
【図１０】
2017159361.tif 000012
【外国語明細書】
2017159361000001.pdf