(57)【要約】      （修正有）【課題】積層造形法のための粉末除去ポートを有する方法及び支持体を提供する。【解決手段】物体を造形するプロセスで粉末除去ポート２００を利用する積層造形法（ＡＭ）のための方法、並びにこれらのＡＭ処理内で使用される粉末除去ポートを含む新規な支持構造体に関する。物体は、未溶融粉末３０２の領域を画成する壁３０８を含む。粉末除去ポートは、粉末の除去を可能にするために、壁の開口部３０４に位置合わせされた１以上の管３１０を含む。１以上の管を介して密閉空間から未溶融粉末を除去するステップを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を製造するための方法であって、
（ａ）溶融領域を形成するために、粉末ベッド内の粉末の層に照射するステップと、
（ｂ）粉末ベッドの上に粉末の次の層を提供するステップと、
（ｃ）物体及び１以上の管が粉末ベッド内に形成されるまで、ステップ（ａ）及び（ｂ）を繰り返すステップであって、物体は、壁及び物体内の未溶融粉末の領域及び未溶融粉末の領域を露出する壁の開口部を含み、管は壁の開口部に位置合わせされている、ステップと、
（ｄ）管を介して物体内から未溶融粉末を除去するステップと
を含む方法。
【請求項２】
管が未溶融粉末の一部によって物体から分離されている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
未溶融粉末の一部が少なくとも０．００３インチである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
管が、支持構造体と物体との間の未溶融粉末の領域を通って延在する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
管と物体との間の分離が、支持構造体と物体との間の距離の１／２未満である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
支持構造体が第２の壁を含み、管が第２の壁を貫通して延在する、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
支持構造体が複数の支持体の間に未溶融粉末を有する複数の支持体を含み、管が、複数の支持体の外部の位置から物体に隣接する位置まで延在する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
支持構造体がマトリックス支持体である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
管が、管の下に中実垂直支持体を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
未溶融粉末をほぐすために、支持構造体及び物体を振動させるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
開口部が、未溶融粉末の領域から物体の外面まで延在する通路を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
管が、未溶融粉末の領域から支持構造体の外部の位置まで連続した経路を形成するように、通路に位置合わせされている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
未溶融粉末を除去するステップが、管を通してガスを吹き付けるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
未溶融粉末を除去するステップが、管を通して未溶融粉末を吸引するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
支持構造体が第２の管を含み、未溶融粉末を除去するステップが、第１の管を通してガスを吹き付けるステップ及び第２の管を通して未溶融粉末を吸引するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的には、物体を造形するプロセスで支持構造体を利用する積層造形法（ＡＭ）のための方法、並びにこれらのＡＭ処理内で使用される新規な支持構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＭは、サブトラクティブ製造方法とは対照的に、一般にネット又はニアネット形状（ＮＮＳ）の物体を製造するために、１以上の材料の堆積を含む。「積層造形法」は業界標準用語（ＡＳＴＭ  Ｆ２７９２）であるが、ＡＭは、自由造形、３Ｄ印刷、ラピッドプロトタイピング／ツーリングなどを含む、様々な名称で知られている様々な製造及びプロトタイピング技術を包含する。ＡＭ技術は、広範な材料から複雑な部品を製造することができる一般に、自立する物体は、コンピューター支援設計（ＣＡＤ）モデルから製造することができる。特定のタイプのＡＭ処理は、エネルギービーム、例えば電子ビーム又はレーザービームなどの電磁放射を用いて粉末材料を焼結又は溶融して、粉末材料の粒子が互いに結合した中実の３次元物体を製造する。種々の材料系、例えば、エンジニアリングプラスチック、熱可塑性エラストマー、金属、セラミックスなどが用いられる。レーザー焼結又は溶融は、機能プロトタイプ及び工具の迅速な製造のための注目すべきＡＭ処理である。用途としては、複雑なワークピース、インベストメント鋳造用のパターン、射出成形及びダイカスト用の金型、並びに砂型鋳造用の鋳型及び中子の直接的な製造が含まれる。設計サイクル中のコンセプトのやり取り及び試験を強化するためのプロトタイプ物体の製造は、ＡＭ処理の他の一般的な使用である。
【０００３】
選択的レーザー焼結、直接的レーザー焼結、選択的レーザー溶融、及び直接的レーザー溶融は、レーザー光を用いて微細な粉末を焼結又は溶融させることにより３次元（３Ｄ）物体を製造することを指すために使用される一般的な業界用語である。例えば、米国特許第４８６３５３８号及び米国特許第５４６０７５８号には、従来のレーザー焼結技術が記載されている。より正確には、焼結は、粉末材料の融点以下の温度で粉末の溶融（凝集）粒子を含み、また溶融は、中実で均質な塊を形成するための粉末の完全に溶融した微粒子を含む。レーザー焼結又はレーザー溶融に関連する物理的プロセスは、粉末材料への熱伝達、及び粉末材料を焼結又は溶融させることを含む。レーザー焼結及び溶融プロセスは、広範な粉末材料に適用することができるが、製造ルートの科学的及び技術的態様、例えば焼結もしくは溶融速度、及び層の製造プロセス中の微細構造進化に及ぼす処理パラメータの影響は、よく理解されていない。この製造方法は、処理を非常に複雑にしている、熱、質量及び運動量の移動、並びに化学反応の複数のモードを伴っている。
【０００４】
図１は、直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）又は直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）のための例示的な従来システム１００の断面図を示す模式図である。装置１００は、レーザー１２０などの光源によって生成されたエネルギービーム１３６を用いて、粉末材料（図示せず）を焼結又は溶融させて層ごとに物体、例えば、部品１２２を構築する。エネルギービームによって溶融される粉末は、リザーバ１２６により供給され、リコータアーム１１６を用いて造形プレート１１４上に均等に分散し、粉末をレベル１１８に維持して、粉末レベル１１８の上方に延在する過剰の粉末材料を廃棄物容器１２８に取り除く。エネルギービーム１３６は、ガルボスキャナ１３２の制御の下で構築される物体の断面層を焼結又は溶融させる。造形プレート１１４が下降して、粉末の別の層が造形プレート及び構築される物体の上に分散され、続いてレーザー１２０によって粉末が連続して溶融／焼結される。溶融／焼結された粉末材料から部品１２２が完全に構築されるまで、処理が繰り返される。レーザー１２０は、プロセッサ及びメモリを含むコンピューターシステムによって制御することができる。コンピューターシステムは、層ごとに走査パターンを決定し、走査パターンに従って粉末材料に照射するようにレーザー１２０を制御することができる。部品１２２の製造が完了した後、様々な後処理手順が部品１２２に適用されてもよい。後処理手順は、例えば、吹き付け又は吸引により未溶融粉末を除去することを含む。他の後処理手順は、応力解放処理を含む。さらに、機械的、熱的、及び化学的後処理手順を、部品１２２を仕上げるために使用することができる。
【０００５】
本発明者らは、積層造形技術は、物体、支持構造体、又は密閉空間を画成するこれらの組合せを製造するのに用いることができることを発見した。密閉空間は、粉末を保持していることがあり得るが、後処理操作により除去することができる。場合によっては、保持された粉末は、後処理手順の際に焼結することがあり、保持された粉末を除去することがより困難になるおそれがある。
【０００６】
上記に鑑みて、ＡＭ技術に関連する問題点、欠点又は不利な点があること、物体を支持する改良された方法及び支持構造体が利用可能であればそれが望ましいことが理解されよう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０３３５３１３号明細書
【発明の概要】
【０００８】
このような態様の基本的な理解を提供するために、以下に１以上の態様の簡略化した概要を提示する。本概要は、すべての熟考された態様の広範囲の概要ではなく、すべての態様のキー又は重要な要素を特定するものでもなく、また一部又はすべての態様の範囲を詳しく説明するものでもない。その目的は、後に提示されるより詳細な説明の前置きとして、簡略化された形で１以上の態様のうちのいくつかの概念を提示することである。
【０００９】
一態様では、本開示は、物体を製造するための方法を提供する。本方法は、（ａ）溶融領域を形成するために、粉末ベッド内の粉末の層に照射するステップと、（ｂ）粉末ベッドの上に粉末の次の層を提供するステップと、（ｃ）物体及び１以上の管が粉末ベッド内に形成されるまで、ステップ（ａ）及び（ｂ）を繰り返すステップとを含み、物体は、壁及び物体内の未溶融粉末の領域及び未溶融粉末の領域を露出する壁の開口部を含む。管は、壁の開口部に位置合わせされている。本方法はまた、（ｄ）管を介して未溶融粉末の領域内から未溶融粉末を除去するステップを含む。
【００１０】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下の詳細な説明を精査することにより、さらに完全に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】積層造形法のための従来の装置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の態様による例示的な粉末除去ポートの斜視図である。
【図３】粉末除去ポートを含む物体及び支持構造体の垂直方向の断面図である。
【図４】図３の物体及び支持構造体の水平方向の断面図である。
【図５】本発明の態様による１以上の密閉空間を画成する物体及び支持構造体の別の例の斜視図である。
【図６】図５の物体及び支持構造体の垂直方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
添付図面に関連して以下に記載する詳細な説明は、様々な構成の説明として意図されたものであって、本明細書で説明される概念を実施することができる唯一の構成を提示するものではない。詳細な説明は、様々な概念の徹底的な理解を提供する目的で特定の詳細を含んでいる。しかし、これらの具体的な詳細がなくてもこれらの概念を実施することができることは、当業者には明らかであろう。いくつかの例では、このような概念を不明瞭にしないために、周知の構成要素はブロック図の形で示す。
【００１３】
図２は、例示的な粉末除去ポート２００の斜視図を示す。粉末除去ポート２００は、管部分２１０及び支持部分２２０を含む。粉末除去ポート２００は、ＡＭ処理により製造することができる。例えば、図１の装置１００及び上述した方法を用いることができる。この種のＡＭ処理では、粉末除去ポート２００を形成する領域において、粉末の領域を選択的に焼結又は溶融させることによって、粉末除去ポート２００を層ごとに構築する。管部分２１０は、各端部の開口部２１２、２１４及び開口部の間の通路を含む。一態様では、開口部２１２、２１４及び通路は、約０．０５０インチ以上で、好ましくは少なくとも０．０６０インチの内径を有することができる。図示するように、管部分２１０は直線状の管である。別の態様では、管部分２１０は湾曲している。さらに、例示的な管部分２１０は、円筒状の管として示されている。管部分は、任意の閉断面を有してもよく、積層造形法を用いて製造することができることを理解されたい。
【００１４】
支持部分２２０は、積層造形プロセス中に管部分２１０を支持する。一態様では、支持部分２２０は、管部分２１０の下の中実支持体である。例えば、支持部分２２０は、管部分２１０の極小値から下方に延在する。
【００１５】
図３は、粉末除去ポート２００を含む例示的な物体３００及び例示的な支持構造体３１０の垂直方向の断面図を示す。図４は、粉末除去ポート２００を含む例示的な物体３００及び例示的な支持構造体３１０の水平方向の断面図を示す。物体３００は、例えば、頂部３０６及び壁３０８を含む。支持構造体３１０は、頂部３０６を支持する。粉末除去ポート２００は、壁３０８に隣接して配置される。
【００１６】
物体３００、支持構造体３１０、及び粉末除去ポート２００は、ＡＭ処理により製造することができる。例えば、図１の装置１００及び上述した方法を用いることができる。この種のＡＭ処理では、物体３００を形成する領域において粉末の領域を選択的に焼結又は溶融させることによって、物体３００を層ごとに構築する。支持構造体３１０は、支持構造体３１０の位置において粉末の追加領域を溶融又は焼結させることによって、物体３００と同時に構築される。
【００１７】
ＡＭ処理が完了すると、物体３００は、粉末ベッドから除去することができる。次に未溶融粉末が物体３００から除去される。一態様では、支持構造体３１０が物体３００から除去される。一態様では、支持構造体３１０は、物体と共に造形プレートに取り付けられ、造形プレートから取り外して廃棄することができる。支持構造体３１０は、代替的に、粉末ベッド内の自立する物体として造形プレートに取り付けることなく形成することができる。さらに、支持構造体は、ＡＭ処理が完了すると容易に分離することができる物体３００への取り付け点を含んでもよい。これは、分離構造、すなわち物体３００及び支持構造体３１０を接合する金属の小さなタブを提供することによって達成することができる。分離構造はまた、物体３００及び支持構造体３１０を接合する金属のいくつかの部分を有する穿孔に類似してもよい。
【００１８】
物体２００から支持構造体２１０を除去することは、粉末ベッドから物体が除去されるとすぐに、又はその間に行うことができる。或いは、支持構造体は、後処理工程のいずれかの後に除去されてもよい。例えば、物体２００及び支持構造体２１０は、ポストアニール処理及び／又は化学的処理を行うことができ、その後に続いて物体２００及び／又は造形プレートから除去することができる。
【００１９】
本発明者らは、特定の物体から未溶融粉末を除去することについて問題があり得ることを見出した。例えば、いくつかの物体は、粉末を保持する密閉空間を含む。図３及び図４の物体３００並びに図５及び図６の物体５００は、そのような物体の例である。粉末除去ポート２００は、未溶融粉末の除去を容易にする。
【００２０】
図３及び図４に示すように、壁３０８は、未溶融粉末３０２の領域を取り囲んでいる。積層造形プロセス中に、壁３０８は、未溶融粉末３０２の領域の周りでプラットフォーム１１４から構築され、最終的に未溶融粉末３０２の領域を取り囲む。物体３０２は、物体３００の１以上の壁を貫通する開口部３０４、３２４を含む。例えば、開口部３０４は、第１の高さで物体３００の一方の側に位置することができ、開口部３２４は、異なる高さで物体３００の反対側に位置することができる。開口部３０４、３２４は、物体３００の流体が流れるための経路（例えば、入口又は出口）であってもよい。別の態様では、開口部３０４、３２４は、例えば、スポット溶接により後処理工程中に充填される一時的な開口部であってもよい。
【００２１】
頂部３０６は、支持構造体３１０によって支持される。例えば、支持構造体３１０は、壁３０８を越えて延在する頂部３０６の部分を支持する。図４に最も良く示すように、支持構造体３１０は、壁３０８を囲むことができる。支持構造体３１０は、プラットフォーム１１４及び粉末除去ポート２００から頂部３０６まで構築される。支持構造体３１０は、積層造形法において底面を支持するための種々の公知の支持体を含むことができる。一態様では、支持構造体３１０は、例えば、重なり合わない隣接するクロスハッチング（走査線）を含むマトリックス支持体を含む。例えば、プラットフォーム１１４と頂部３０６との間の領域は、このようなマトリックス支持体で充填することができ、それは構築される際に頂部３０６を支持するための低密度構造を提供することができる。一態様では、マトリックス支持体は、プラットフォーム１１４に接続されていない物体３０６の任意の底面を支持するために物体に自動的に生成することができる。例えば、Ｍａｔｅｒｉａｌｉｓｅ  ＮＶ社のＭＡＧＩＣＳ（商標）ソフトウェアは、マトリックス支持体を生成することができる。別の態様では、支持構造体３１０は、中実の支持体又は中実の壁である。別の態様では、支持構造体３１０は、複数の支持体の間に開空間又は未溶融粉末を有する複数の支持体を含む。一態様では、支持構造体３１０は、プラットフォーム１１４に接続されていない物体３０６の任意の底面を支持するために物体に自動的に生成することができる。支持構造体３１０は、支持構造体３１０が壁３０８に融着することを防止するために、分離３１２によって壁３０８から分離されている。分離３１２は、製造中に未溶融粉末の領域を含むが、ポスト処理手順中にそれを除去することができる。
【００２２】
未溶融粉末３０２の領域は、密閉空間とみなすことができる。一態様では、密閉空間は、１以上の物体、支持構造体、プラットフォーム、又はこれらの一部によって囲まれる任意の空間であってもよい。例えば、未溶融粉末３０２の領域は、壁３０８及び頂部３０６により囲まれている。密閉空間は、未溶融粉末又は空気を収容してもよい。一態様では、物体３００が完成した時に密閉空間内に残留する粉末は、密閉空間から除去することが困難又は不可能である。例えば、完全に密閉された空間は、粉末が完全に密閉された空間から出るための経路を含まない場合がある。部分的に密閉された空間は、部分的に密閉された空間からの粉末の移動を制限することができる。
【００２３】
一態様では、物体３００は、未溶融粉末３０２の領域への開口部３０４、３２４を含む場合であっても、開口部３０４、３２４は、例えば、支持構造体３１０によって遮断されることがある。例えば、支持構造体３１０は、圧縮ガス又は真空の供給源などのツールが開口部３０４に配置されることを妨げる場合がある。支持構造体３１０が中実である場合には、支持構造体３１０は、開口部３０４への空気流も遮断することができる。支持構造体３１０が開空間を含む場合には、開口部３０４への空気流路は、開口部３０４、３２４を通って十分な空気流を提供するためには入り組みすぎたり、又は開放されすぎたりする場合がある。例えば、空気圧又は真空は、複数の支持体の間の開空間によって散逸される場合がある。
【００２４】
粉末除去ポート２００は、開口部３０４へ空気流又は真空を導くために、支持構造体３１０の一部として含めることができる。粉末除去ポート２００は、プラットフォーム１１４から構築される。管部分２１０は、開口部３０４に位置合わせされる。例えば、未溶融粉末３０２の領域から開口部３０４及び管部分２１０を通って支持構造体３１０の外部の位置まで、連続した経路３３０が形成される。一態様では、未溶融粉末３０２の領域から未溶融粉末を除去するために、空気圧又は真空の供給源が管部分２１０に取り付けられる。一実施形態では、支持構造体３１０は、２以上の粉末除去ポート２００を含む。空気圧の供給源は、第１の粉末除去ポート２００に取り付けられ、真空の供給源は、第２の粉末除去ポート２００に取り付けられる。
【００２５】
一態様では、粉末除去ポート２００は、分離３１４により物体３００から分離されている。分離３１４は、粉末除去管２００が壁３０８と融着することを防止する。製造中に、分離３１４は未溶融粉末を含む。したがって、粉末除去管２００は、物体３００から容易に除去することができる。一態様では、分離３１４は、粉末除去管２００が壁３０８に融着するのを防止するのに十分な最小の分離であることが好ましい。例えば、分離３１４は、用いられる粉末及びエネルギービームに応じて、少なくとも約０．００４インチである。分離３１４は、管部分２１０から分離３１２内への空気圧又は真空の漏れを最小にすることができる。粉末除去管２００が支持構造体３１０よりも壁３０８により近づくように、分離３１４は一般に分離３１２よりも小さい。例えば、分離３１４は、分離３１２の約半分であってもよい。
【００２６】
図３で最も良く分かるように、粉末除去ポート３２８は、底角部（すなわち、壁３０８と底面との交点）に位置している。一態様では、重力は、未溶融粉末を粉末除去ポート３２８に向かって引っ張ることができる。図４で最も良く分かるように、一態様では、開口部３０４は、物体３００の２つの内面の交点に位置する。粉末除去手順中に、粉末除去ポート２００を含む物体３００及び支持構造体３１０は、振動テーブル上に載置されて、振動される。振動は、圧縮された粉末をほぐして、粉末除去ポート２００を介して除去することを容易にする。重力が未溶融粉末を開口部３０４、３２４のうちの１つに向かって引っ張るように、振動中に物体３００を回転させることもできる。２つの内面の交点の開口部３０４、３２４の位置は、未溶融粉末を粉末除去ポート２００に導くのに役立つ。
【００２７】
図５は、粉末除去ポート５２２を介してアクセス可能な１以上の密閉空間を画成する物体５００及び支持構造体５２０の別の例を示す。図６は、物体５００及び支持構造体５２０の垂直方向の断面図である。物体５００、支持構造体５２０、及び粉末除去ポート５２２は、ＡＭ処理により製造することができる。例えば、図１の装置１００及び上述した方法を用いることができる。一態様では、物体５００は外側部分５１０を含む。支持構造体５２０は、外側部分５１０を支持し、またほぼ円筒形状を有する。例えば、支持構造体５２０は、外側部分５１０の円形の底面を支持する円形の上面を含む。物体５００は、内側部分５１２をさらに含む。円筒状の外側部分５１０及び支持構造体５２０は、物体５００の外側部分５１０と内側部分５１２との間に密閉空間５３０を画成する。
【００２８】
一態様では、内側部分５１２は、物体５００内の密閉空間５１４を取り囲んでいる。例えば、流体を収容又は移動するための様々な物体は、物体（例えば、タンク、リザーバ、パイプ、又はチャンバ）内に密閉空間を画成する。一態様では、物体５００は、密閉空間５３０から内側部分５１２を通って密閉空間５１４まで延在する通路５１６をさらに有する。通路５１６は、延長された開口部と考えることができる。完成した物体５００が流体を収容又は移動している場合には、通路５１６は、物体５００内の密閉空間５１４との間で流体が出入りするための出口又は入口であってもよい。しかし、製造中には、密閉空間５１４は、未溶融粉末で充填されていてもよい。通路５１６は、密閉空間５１４から出る唯一の経路を提供する。しかし、通路５１６へのアクセスは、支持構造体５２０及び外側部分５１０によって遮断されている。
【００２９】
支持構造体５２０は、粉末除去ポート５２２を含む。ポート５２２は、管部分５２４及び支持体５２８を含む。ポート５２２は、支持構造体５２０の外面から密閉空間５３０を通って通路５１６まで延在する。一態様では、管部分５２４は、管部分５２４と支持構造体５２０との間のフランジ５２６によって一端で支持されている。支持体５２８は、管部分５２４の水平部分を支持するための中実垂直支持体である。管部分５２４は、密閉空間５３０からポート５２２を分離して、密閉空間５１４と支持構造体５２０の外部の領域との間に連続した経路を製造する。管部分５２４は、物体５００に接触してもよいし、或いは粉末除去ポート２００及び物体３００に対して上述したように分離してもよい。後処理中に、密閉空間５１４内の粉末は、例えば、通路５１６及びポート５２２を通して真空引き用管を挿入することにより、或いはポート５２２から吸引することにより、通路５１６及びポート５２２を介して除去される。
【００３０】
物体３００／５００から支持構造体３１０／５１０を除去することが必要になった時は、接触面が存在する場合には、オペレータが力を加えて支持構造体を取り外すことができる。支持構造体は、ねじり、破断、切断、研削、やすり掛け、又は研磨などの機械的処理によって除去することができる。さらに、熱的及び化学的後処理手順を、物体を仕上げるために使用することができる。接触面が存在せず、代わりに製造中の物体と支持構造体との間に粉末が配置されている場合には、例えば圧縮空気を用いてブローイングにより粉末を単純に除去することができる。物体３００／５００から支持構造体３１０／５１０を除去することは、粉末ベッドから物体が除去されるとすぐに、又はその間に行うことができる。或いは、支持構造体は、後処理工程のいずれかの後に除去されてもよい。例えば、物体３００／５００及び支持構造体３１０／５１０は、ポストアニール処理及び／又は化学的処理を行うことができ、その後に続いて物体３００／５００及び／又は造形プレートから除去することができる。
【００３１】
支持構造体及び物体のいくつかの例が提示されているが、本開示に従って他の物体を構築することができることは明らかである。例えば、下方に面した凸面を有する任意の物体を、１以上の開示された支持構造体によって支持することができる。一態様では、開示された支持構造体は、航空機の部品を製造するのに使用される。例えば、米国特許第９１８８３４１号に開示されているものと同様の燃料ノズルを、本明細書に開示された支持構造体を用いて製造することができる。
【００３２】
一態様では、上記の複数の支持体は、物体の製造を支持し、物体の移動を防止し、及び／又は物体の熱特性を制御するために組合せて用いてもよい。すなわち、積層造形法を用いて物体を製造することは、足場、固定用支持体、分離型支持体、横方向支持体、コンフォーマル支持体、連結支持体、周囲の支持体、キー溝支持体、破断可能な支持体、先端支持体、又は粉末除去ポートのうちの１以上の使用を含むことができる。以下の特許出願は、これらの支持体及びそれらの使用の方法の開示を含む。
【００３３】
発明者［  ］による２０１６年２月１１日出願の米国特許出願番号［  ］、代理人整理番号０３７２１６．００００８の名称「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＣＯＮＦＯＲＭＡＬ  ＳＵＰＰＯＲＴＳ  ＦＯＲ  ＡＤＤＩＴＩＶＥ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ」、
２０１６年２月１１日出願の米国特許出願番号［  ］、代理人整理番号０３７２１６．００００９の名称「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＣＯＮＮＥＣＴＩＮＧ  ＳＵＰＰＯＲＴＳ  ＦＯＲ  ＡＤＤＩＴＩＶＥ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ」、
２０１６年２月１１日出願の米国特許出願番号［  ］、代理人整理番号０３７２１６．０００１０の名称「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＳＵＲＲＯＵＮＤＩＮＧ  ＳＵＰＰＯＲＴＳ  ＦＯＲ  ＡＤＤＩＴＩＶＥ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ」、
２０１６年２月１１日出願の米国特許出願番号［  ］、代理人整理番号０３７２１６．０００１１の名称「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＫＥＹＷＡＹ  ＳＵＰＰＯＲＴＳ  ＦＯＲ  ＡＤＤＩＴＩＶＥ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ」、
２０１６年２月１１日出願の米国特許出願番号［  ］、代理人整理番号０３７２１６．０００１２の名称「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＢＲＥＡＫＡＢＬＥ  ＳＵＰＰＯＲＴＳ  ＦＯＲ  ＡＤＤＩＴＩＶＥ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ」、及び、
２０１６年２月１１日出願の米国特許出願番号［  ］、代理人整理番号０３７２１６．０００１４の名称「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＬＥＡＤＩＮＧ  ＥＤＧＥ  ＳＵＰＰＯＲＴＳ  ＦＯＲ  ＡＤＤＩＴＩＶＥ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ」。
【００３４】
これらの出願の各々の開示内容は、他の物体を製造するために、本明細書に開示された支持構造体と併せて使用することができる追加の支持構造体をそれらが開示する程度に、全体として本明細書に組み込まれる。
【００３５】
さらに、足場は、物体に垂直方向の支持を提供するための、物体の下に構築された支持体を含んでいる。足場は、例えば、ハニカムパターンの相互連結された支持体で形成することができる。一態様では、足場は、中実であるか、或いは中実部分を含むことができる。足場は、様々な場所で物体に接触して、足場上に構築される物体に耐荷重支持を提供する。支持構造体と物体との接触はまた、物体の横方向の移動を防止する。
【００３６】
固定用支持体は、比較的薄い平坦な物体、又は物体の少なくとも第１の部分（例えば第１の層）が構築処理中に移動するのを防止する。比較的薄い物体は、反りや剥離が発生しやすい。例えば、薄い物体は、放熱によって冷却されると反りが生じる場合がある。別の例として、リコータによって物体に横方向の力が加えられることがあり、場合によっては、物体の縁部を持ち上げる。一態様では、固定用支持体は、物体をアンカー表面に固定するために、物体の下に構築される。例えば、固定用支持体は、プラットフォームなどのアンカー表面から物体まで垂直に延在することができる。固定用支持体は、物体の下の各層内の特定の位置で粉末を溶融させることにより構築される。固定用支持体は、プラットフォーム及び物体（例えば、物体の縁部）の両方に連結され、物体が反り又は剥離するのを防止する。固定用支持体は、ポスト処理手順において物体から除去することができる。
【００３７】
分離型支持構造体は、支持構造体と物体との間の接触面積を減少させる。例えば、分離型支持構造体は、各々が空間で分離された、分離部分を含むことができる。空間は、分離型支持構造体の全体サイズ、及び分離型支持構造体を製造する際に消費される粉末の量を低減することができる。さらに、その部分の１以上は、物体との接触面積が低減され得る。例えば、支持構造体の一部は、後処理中に物体からより容易に除去される尖った接触面を有してもよい。例えば、尖った接触面を有する部分は、尖った接触面において物体から分離する。尖った接触面は、耐荷重支持を提供し、反り又は剥離を防止するために物体を固定する機能を提供する。
【００３８】
横方向支持構造体は、垂直な物体を支持するために使用される。物体は、相対的に高い高さ対幅のアスペクト比（例えば、１超）を有することができる。すなわち、物体の高さは、その幅より何倍も大きい。横方向支持構造体は、物体の側面に配置される。例えば、物体及び横方向支持構造体は、物体の一部及び横方向支持構造体の一部を含む各層のスキャンパターンにより、同一層内に構築される。横方向支持構造体は、物体から分離され（例えば、各層の未溶融粉末の一部によって）、或いは分離型支持構造体によって連結されている。したがって、横方向支持構造体は、後処理中に物体から容易に除去することができる。一態様では、横方向支持構造体は、追加の粉末を適用する際にリコータによって加えられる力に対する支持を提供する。一般に、リコータによって加えられる力は、リコータが粉末の追加層を平らにする際のリコータの移動方向である。したがって、横方向支持構造体は、物体からリコータの移動方向に構築される。さらに、横方向支持構造体は、上部よりも底部の方を広くすることができる。より広い底部は、リコータによって生成される任意の力に抵抗するように、横方向支持構造体に安定性を提供する。
【００３９】
さらにまた、物体を製造する方法は、上述した複数の支持体の部分を形成するために、連続して、並行して、又は交互に粉末を溶融させるステップを含むことができる。加えて、複数の支持体を用いて製造された物体について、後処理手順は、支持体の各々を除去するステップを含むことができる。一態様では、支持構造体は、本明細書に記載の種々のタイプの複数の支持体を含むことができる。複数の支持体は、直接に又は物体を介して互いに連結されてもよい。特定の物体のための支持体の選択は、本明細書で説明した要因（例えば、形状、アスペクト比、向き、熱的性質など）に基づくことができる。
【００４０】
この明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、好ましい実施例を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイス又はシステムを製造し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許され得る範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が請求項の字義通りの文言と異ならない構造要素を有する場合、又は、それらが請求項の字義通りの文言と実質的な差異がない等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。記載した様々な実施形態、並びにこのような各態様の他の公知の均等物は、本出願の原理に従ってさらなる実施形態及び技術を構築するように、当業者によって混合し適合することができる。
［実施態様１］
物体（３００，５００）を製造するための方法であって、
（ａ）溶融領域を形成するために、粉末ベッド内の粉末の層に照射するステップと、
（ｂ）粉末ベッドの上に粉末の次の層を提供するステップと、
（ｃ）物体（３００，５００）及び１以上の管（２１０，５２４）が粉末ベッド内に形成されるまで、ステップ（ａ）及び（ｂ）を繰り返すステップであって、物体（３００，５００）は、壁（３０８）及び物体（３００，５００）内の未溶融粉末（３０２）の領域及び未溶融粉末（３０２）の領域を露出する壁（３０８）の開口部（２１２，３０４，３２４）を含み、管（２１０，５２４）は壁（３０８）の開口部に位置合わせされている、ステップと、
（ｄ）管（２１０，５２４）を介して物体（３００，５００）内から未溶融粉末（３０２）を除去するステップとを含む方法。
［実施態様２］
実施態様１に記載の方法であって、管（２１０，５２４）は、未溶融粉末（３０２）の一部によって物体（３００，５００）から分離されている、方法。
［実施態様３］
実施態様２に記載の方法であって、未溶融粉末（３０２）の一部は、少なくとも０．００３インチである、方法。
［実施態様４］
実施態様１に記載の方法であって、管（２１０，５２４）は、支持構造体（２１０，３１０，５２０）と物体（３００，５００）との間の未溶融粉末（３０２）の領域を通って延在する、方法。
［実施態様５］
実施態様４に記載の方法であって、管（２１０，５２４）と物体（３００，５００）との間の分離は、支持構造体（２１０，３１０，５２０）と物体（３００，５００）との間の距離の１／２未満である、方法。
［実施態様６］
実施態様４に記載の方法であって、支持構造体（２１０，３１０，５２０）は第２の壁を含み、管（２１０，５２４）は、第２の壁を貫通して延在する、方法。
［実施態様７］
実施態様１に記載の方法であって、支持構造体（２１０，３１０，５２０）は、複数の支持体（５２８）の間に未溶融粉末（３０２）を有する複数の支持体（５２８）を含み、管（２１０，５２４）は、複数の支持体（５２８）の外部の位置から物体（３００，５００）に隣接する位置まで延在する、方法。
［実施態様８］
実施態様１に記載の方法であって、支持構造体（２１０，３１０，５２０）は、マトリックス支持体である、方法。
［実施態様９］
実施態様１に記載の方法であって、管（２１０，５２４）は、管（２１０，５２４）の下に中実垂直支持体を含む、方法。
［実施態様１０］
実施態様１に記載の方法であって、未溶融粉末（３０２）をほぐすために、支持構造体（２１０，３１０，５２０）及び物体（３００，５００）を振動させるステップをさらに含む方法。
［実施態様１１］
実施態様１に記載の方法であって、開口部は、未溶融粉末（３０２）の領域から物体（３００，５００）の外面まで延在する通路（５１６）を含む、方法。
［実施態様１２］
実施態様１１に記載の方法であって、管（２１０，５２４）は、未溶融粉末（３０２）の領域から支持構造体（２１０，３１０，５２０）の外部の位置まで連続した経路（３３０）を形成するように、通路に位置合わせされている、方法。
［実施態様１３］
実施態様１に記載の方法であって、未溶融粉末（３０２）を除去するステップは、管（２１０，５２４）を通してガスを吹き付けるステップを含む、方法。
［実施態様１４］
実施態様１に記載の方法であって、未溶融粉末（３０２）を除去するステップは、管（２１０，５２４）を通して未溶融粉末（３０２）を吸引するステップを含む、方法。
［実施態様１５］
実施態様１に記載の方法であって、支持構造体（２１０，３１０，５２０）は、第２の管を含み、未溶融粉末（３０２）を除去するステップは、第１の管を通してガスを吹き付けるステップ及び第２の管を通して未溶融粉末（３０２）を吸引するステップを含む、方法。
【符号の説明】
【００４１】
１００  装置、従来システム
１１４  プラットフォーム、造形プレート
１１６  リコータアーム
１１８  粉末レベル
１２０  レーザー
１２２  部品
１２６  リザーバ
１２８  廃棄物容器
１３２  ガルボスキャナ
１３６  エネルギービーム
２００  粉末除去ポート、粉末除去管、物体
２１０  管部分、支持構造体
２１２  開口部
２１４  開口部
２２０  支持部分
３００  物体
３０２  未溶融粉末、物体
３０４  開口部
３０６  頂部、物体
３０８  壁
３１０  支持構造体
３１２  分離
３１４  分離
３２４  開口部
３２８  粉末除去ポート
３３０  連続した経路
５００  物体
５１０  外側部分
５１２  内側部分
５１４  密閉空間
５１６  通路
５２０  支持構造体
５２２  粉末除去ポート
５２４  管部分
５２６  フランジ
５２８  支持体
５３０  密閉空間
【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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【外国語明細書】
2017149139000001.pdf