(57)【要約】  可動プラットフォームを含む付加製造装置が開示されている。可動プラットフォームは、複数のファスナー及び上面、ならびに少なくとも１つのインデックス特徴部を有する。可動プラットフォームの上面は、インデックスデバイスと連結し、それにより、いずれか一方の動作が、他方の動作に対応するようになっている。インデックスデバイスは、製造デバイスから互換性のあるインデックスデバイスを受けることができる。
2016517470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の製造方法であって、
可動プラットフォームを付加製造装置に取り付けることと、
前記可動プラットフォームの相対位置を前記付加製造装置にインデックスすることと、
前記付加製造装置を使用して、前記可動プラットフォーム上で支持構造体を付加的に製造することと、
前記付加製造装置を使用して、前記支持構造体上に物体を付加的に製造することと、
前記可動プラットフォーム、前記支持構造体、及び前記物体を、減法的製造装置に移送することと、
前記可動プラットフォームの前記相対位置を前記減法的製造装置にインデックスすることと、
前記物体を減法的に製造することと、
前記物体を前記可動プラットフォームから分離することと、
を備えた、方法。
【請求項２】
前記付加製造装置が、
直接金属レーザー焼結装置、
選択的レーザー焼結装置、
ネットシェイプ化レーザー設計装置、及び
電子ビーム融解装置からなる群のうちの１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記支持構造体がハニカムメッシュである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記物体を前記可動プラットフォームから分離することが、前記物体を前記支持構造体から切断すること、及び前記支持構造体を前記可動プラットフォームから切断することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記可動プラットフォームの前記相対位置を前記付加製造装置にインデックスすることが、前記物体がその上で製造されることになる前記可動プラットフォームの表面をインデックスすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記可動プラットフォームの前記相対位置を前記付加製造装置にインデックスすることが、前記可動プラットフォーム上に設置されたブッシング内に、前記付加製造装置上に設置されたピンを位置合わせすることを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記可動プラットフォームの前記相対位置を前記付加製造装置にインデックスすることが、前記付加製造装置に設置されたブッシング内に、前記可動プラットフォーム上に設置されたピンを位置合わせすることを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記可動プラットフォームの前記相対位置を前記減法的製造装置にインデックスすることが、前記物体をインデックスすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記可動プラットフォームに設置された第２のブッシング内に、前記減法的製造装置に設置された第２のピンを位置合わせすることをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
減法的に製造する前のインデックスが、前記物体をタッチインデックスすることなく行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
上面と、
前記上面と機械的に連結する複数のファスナーと、
前記ファスナー及び前記上面と連結するインデックス装置と、
を備え、
前記上面の動作が必然的に前記インデックス装置の動作に対応し、前記インデックス装置が、製造装置から互換性のあるインデックス特徴部を受けることができる、可動プラットフォーム。
【請求項１２】
前記インデックス装置が、付加または減法的製造装置からピンを受けるように構成される一対のブッシングを含む、請求項１１に記載の可動プラットフォーム。
【請求項１３】
前記可動プラットフォームが、付加製造装置と係合するように構成され、前記付加製造装置が、硬化性材料をステージに送達することができる硬化性材料送達システムを含む、請求項１１に記載の可動プラットフォーム。
【請求項１４】
前記可動プラットフォームが、減法的製造装置と係合するようにさらに構成される、請求項１３に記載の可動プラットフォーム。
【請求項１５】
前記可動プラットフォームが、前記インデックスシステムを介して、前記付加製造装置及び前記減法的製造装置に接続するように構成される、請求項１４に記載の可動プラットフォーム。
【請求項１６】
前記インデックスシステムが、前記可動プラットフォーム上に配置された一対のブッシングを含む、請求項１５に記載の可動プラットフォーム。
【請求項１７】
前記付加製造装置及び前記減法的製造装置が、前記ブッシングと互換性のあるピンを介して、前記可動プラットフォームの前記インデックスシステムと接続する、請求項１６に記載の可動プラットフォーム。
【請求項１８】
複数のプラットフォームを同時に使用することを可能にする製造システムであって、
インデックス可能な種類の可動プラットフォームと係合するように構成される付加製造デバイスと、
前記インデックス可能な種類の可動プラットフォームと係合するように構成される減法的製造デバイスと、を備え、
前記減法的製造デバイスが、前記付加製造デバイスと同時に動作するようにさらに構成される、製造システム。
【請求項１９】
複数の前記インデックス可能な種類の可動プラットフォームをさらに備えた、請求項１８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、付加製造の分野に関する。特に、本発明は、付加製造及びその後の部品の減法的製造を容易にする物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
付加製造とは、複数の薄い板状の材料の層の構成により完成部品が作成される事によって特徴付けられる製造方法の範疇を指す。付加製造には、液体または粉末材料をワークステージに適用し、次いで焼結、硬化、融解、及び／または切断の何らかの組み合わせを行って、層を作成することが伴い得る。この工程が最大数千回繰り返され、所望の完成構成要素または物品を構成する。
【０００３】
様々な種類の付加製造が知られている。例えば、光造形法（硬化した感光液の層から付加的に物体を製造すること）、電子ビーム融解（工業用原料として粉状材料を使用し、電子ビームを用いて粉状材料を選択的に融解すること）、レーザー付加製造（粉状材料を工業用原料として使用し、レーザーを用いて粉状材料を選択的に融解すること）、及びレーザー物体製造（薄い固体の板状の材料をワークステージ全体に適用し、レーザーを使用して不要な部分を切断すること）が知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
用途に応じて、付加的に製造された構成要素の表面は許容し難い程に粗くなる場合がある。したがって、付加的に製造された構成要素の多くは、研削、フライス加工、または研磨等の減法的（subtractive）製造工程に供される。これらの減法的製造工程によって、表面の粗さが除去され、完成部品が所望の寸法を有することが確実になる。これらの減法的製造工程では、付加的に製造された部品がインデックスされて減法的製造前の寸法が決定され、その後、熟練機械工による機械加工を要することが多い。部品のインデックスでは、「タッチ」インデックスによって、またはプローブを使用して、付加的に製造した部品の減法的製造前の寸法を測定することを伴う場合が多い。タッチインデックスは、時間を要する工程であり、機械工が要する技術のレベルを考慮すると、費用もかかり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
製造システムは、付加製造装置及び可動プラットフォームを含む。可動プラットフォームは、複数のファスナー、上面、及びインデックスシステムを含む。可動プラットフォームは付加製造装置と接続可能である。
【０００６】
製造方法は、インデックス特徴部を用いて、物体を支持構造体上に付加的に製造することを含む。物体は、支持構造体上に構築される。可動プラットフォームは、減法的製造装置に移送され、そこで、物体が、材料が取り外される位置を決定するためのインデックス特徴部を用いて、減法的に製造される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明を使用するための方法のフローチャートである。
【図２】インデックスシステムを示す可動プラットフォームの斜視図である。
【図３】本発明を組み込む付加製造デバイスの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、減法的製造の前に付加的に製造された部品を再インデックスする必要がない、付加的に製造された構成要素を作成する工程のフローチャートを示す。図１は、上面１２、ファスナー穴１４、及びインデックスシステム１６を含む可動プラットフォーム１０を示す。図１はまた、ＣＡＤ２０及びＳＴＬファイル２２、ならびに付加製造デバイス３０及び減法的（subtractive）製造デバイス４０を含む。また、図１は、付加的に製造された構成要素３２Ａ及び３２Ｂを示す。
【０００９】
可動プラットフォーム１０は、付加製造デバイス３０及び減法的製造デバイス４０に取り付け可能であり、その上に付加的に製造された構成要素が構築され得る、任意の物体である。例えば、可動プラットフォーム１０は金属のプラットフォームであってよい。上面１２は、付加製造が行われ得る上面である。一般に、上面１２は平らである。可動プラットフォーム１０のファスナー穴１４は、ファスナー（図示せず）が、可動プラットフォーム１０を、例えば、付加製造デバイス３０または減法的製造デバイス４０等の他の物体に接続させるために通り得る穴である。例えば、ファスナー穴１４は、ねじまたはボルトが通る、ねじまたはねじなし穴であってよい。代替の実施形態では、ファスナー穴１４は不要であり得る。例えば、可動プラットフォーム１０は、付加製造デバイス３０及び／または減法的製造デバイス４０に、磁気的に固定することができ、あるいは、可動プラットフォーム１０は、付加製造デバイス３０及び／または減法的製造デバイス４０に固定することができる。
【００１０】
インデックスシステム１６は、一対のピンを受けるように構成される一対のブッシングである。代替の実施形態では、インデックスシステム１６は、付加製造デバイス３０及び減法的製造デバイス４０上で相補デバイスと協働する、任意のデバイスであり得る。
【００１１】
三次元画像ファイル２０及び二次元画像ファイル２２は、部品の生成時に使用するファイルである。図１に示す実施形態では、三次元画像ファイル２０は、コンピューター支援設計（ＣＡＤ）ファイルで、二次元画像ファイル２２は光造形法（ＳＴＬ）ファイルである。ＳＴＬファイルは一般に、製造されている物体の１つの層を作成するための付加製造デバイスについての指示を含む。したがって、複数の二次元画像ファイル２２を、三次元画像ファイル２０から形成することができる。
【００１２】
付加的に製造された構成要素３２Ａ及び３２Ｂ、ならびに犠牲層３４は、付加製造によって形成された部分である。３２Ａ及び３２Ｂは羽部である。代替の実施形態では、付加的に製造された構成要素３２Ａ及び３２Ｂは、付加的に製造された任意の構成要素であってよい。犠牲層３４は、付加的に製造された構成要素３２Ａ及び３２Ｂの表面下で、付加製造によって成長する付加的に製造された部分であるが、完成部品として使用されることは意図されない。例えば、犠牲層３４は、付加的に製造された完成部品から切断されるように設計した固体層であってよい、または、犠牲層３４は、付加的に製造された完成部品から切断されるように設計したハニカム種類の犠牲層であってよい。また、付加的に製造された構成要素３２Ａ及び３２Ｂは、減法的製造デバイス４０での減法的製造を経た後に示される。
【００１３】
図１に示すサイクルは、付加製造デバイス３０におけるインデックスシステム１６及び協働するインデックス特徴部（図示せず）を用いて、付加製造デバイス３０において可動プラットフォーム１０をインデックスすることを伴う。三次元画像ファイル２０は、付加製造デバイス３０に送信される、二次元画像ファイル２２を生成するために使用される。付加製造デバイス３０は、可動プラットフォーム１０をインデックスし、二次元ファイル２２の指示に従って、犠牲層３４、及び可動プラットフォーム１０の表面１２上で付加的に製造された部品３２Ａ及び３２Ｂを生成する。可動プラットフォーム１０は次いで、付加製造デバイス３０から取り外され、減法的製造デバイス４０に移送される。可動プラットフォーム１０は、減法的製造デバイス４０におけるインデックスシステム１６及び協働するインデックス特徴部（図示せず）を用いて、減法的製造デバイス４０においてインデックスされる。三次元画像ファイル２０は、減法的製造デバイス４０に送信され、そこで、付加的に製造された部品３２Ａ及び３２Ｂに対して、例えば、フライス加工、研削、及び／または切断等の所望の減法的製造が行われる。減法的製造デバイス４０はまた、可動プラットフォーム１０を犠牲層３４から分離し、犠牲層３４を付加的に製造された部品３２Ａ及び３２Ｂから分離する。減法的製造が終了した際、可動プラットフォームは再使用の準備が整っており、完成部品３２Ａ及び３２Ｂが完成する。
【００１４】
部品を１つ以上の減法的製造デバイス４０を介して処理しながら、可動プラットフォーム１０に関連する付加的に製造された部品３２Ａ及び３２Ｂの位置を維持することできる。これによって、各動作のために部品を設置及びインデックスする必要がなくなり、部品のより精巧な機械加工が提供される。さらに、図１に示すサイクルが実現する単一の要素のフローによって、複数のプラットフォームを、付加製造デバイス３０及び／または減法的製造デバイス４０内で、同時に使用することが可能になる。複数のプラットフォームを使用することによって、３２Ａ及び３２Ｂ等の、より多くの付加的に製造された部品を形成するこができ、次いで、減法的製造デバイス４０がそれらにアクセスして、生産性を向上させることができる。
【００１５】
図２は可動プラットフォーム１０の斜視図である。図１に関して上述のように、図２の可動プラットフォーム１０は、上面１２、ファスナー穴１４、及びインデックスシステム１６を含む。インデックスシステム１６は、例えば、付加製造デバイス３０（図１）及び／または減法的製造デバイス４０（図１）等の特定のデバイス内で一対のピンを補完するように構成される一対のブッシングを含む。インデックスシステム１６は、上面１２及びその上に構築された任意の特徴の位置を推測するために、付加的または減法的製造デバイスで、互換性のあるインデックス機器とともに使用され得る。図２に示すように、ブッシングを使用してプラットフォーム１０を、互換性のあるピンを含む互換性のあるデバイスに取り付ける際、ピンをプラットフォームに挿入することによって、互換性のあるデバイスが上面１２に沿った輪郭の位置を推測することが可能にある。
【００１６】
図３は、可動プラットフォーム１０での付加製造中の付加製造デバイス３０の斜視図である。付加製造デバイス３０は、粉状材料３６、散布機３７、筐体３８、及び光学系３９を含む。粉状材料３６は、付加製造装置に好適な、例えば、粉状金属またはポリマー等の、任意の材料であってよい。散布機３７は、粉状材料３６の薄い層を、付加的に部品を製造する領域に移送するために使用される。例えば、散布機３７は、ナイフブレードの散布機またはローラーであってよい。筐体３８は、粉状材料３６を含むために使用され、可動プラットフォーム１０でインデックスシステム１６と協働する、インデックス特徴部を含む。光学系３９は、放射線源３９Ａ、鏡３９Ｂ、可動光学ヘッド３９Ｃ、及び放射線ビーム３９Ｄを含む。図３に示すように、放射線源３９Ａはレーザーである。しかしながら、代替の実施形態では、放射線源３９Ａは、粉状材料３６を焼結または融解するように機能する、任意の放射線源であってよい。例えば、放射線源３９Ａは、他の実施形態では、電子ビームであってよい。
【００１７】
図３に示す実施形態では、インデックスシステム１６は、付加製造デバイス３０の筐体３８に接続されている。したがって、付加製造デバイス３０は、付加的に製造された部品３２Ａ及び３２Ｂを、インデックスシステム１６に対するそれらの位置に基づいて、付加的に製造することができる。同様に、可動プラットフォーム１０が付加製造デバイス３０から減法的製造デバイス４０に移送される際、減法的製造デバイス４０は、犠牲層３４及び付加的に製造された部品３２Ａならびに３２Ｂを、それらのインデックスシステム１６に対する位置に基づいて、機械加工することができる。部品を１つ以上の減法的製造デバイス４０を介して処理しながら、可動プラットフォーム１０に関連する付加的に製造された部品３２Ａ及び３２Ｂの位置を維持することができる。これによって、各動作のために部品を設置及びインデックスする必要がなくなり、部品のより精巧な機械加工が提供される。
【００１８】
（可能な実施形態）
以下は、本発明の可能な実施形態の包括的な記載である。
【００１９】
製造システムは、硬化性材料をステージに送達することができる硬化性材料送達システムを含む付加製造装置、及び付加製造装置に接続することができる可動プラットフォームを含む。ステージは、複数のファスナー、上面、及び少なくとも１つのインデックスシステムを含む。
【００２０】
前段落の製造システムは、付加的に及び／または代替として、以下の任意の１つ以上の構成及び／または追加の構成要素を任意に含む。
【００２１】
また、製造システムは、可動プラットフォームに接続することができる減法的製造装置を含み得る。この可動プラットフォームは、インデックスシステムを介して、付加製造装置及び減法的製造装置に接続することができる。このインデックスシステムでは、可動プラットフォーム上に設置された一対のブッシングを含むことができ、これによって、付加製造装置及び減法的製造装置を、ブッシングと互換性のあるピンを介して、可動プラットフォームのインデックスシステムに接続することができる。この製造システムは、追加の１つ以上の可動プラットフォームをさらに含んでもよい。
【００２２】
別の実施形態によると、物体の製造方法は、可動プラットフォームを付加製造装置に取り付けるステップ、可動プラットフォームの相対位置を付加製造装置にインデックスするステップ、付加製造装置を用いて、可動プラットフォーム上に支持構造体を付加的に製造するステップ、付加製造装置を用いて、支持構造体上に物体を付加的に製造するステップ、可動プラットフォーム、支持構造体、及び物体を減法的製造装置に移送するステップ、可動プラットフォームの相対位置を減法的製造装置にインデックスするステップ、物体を減法的に製造するステップ、及び可動プラットフォームから物体を分離するステップを含む。
【００２３】
前段落に記載の方法は、付加的に及び／または代替として、以下の任意の１つ以上の特徴、構成、ステップ、及び／または構成要素を任意に含み得る。
【００２４】
付加製造装置は、直接金属レーザー焼結装置、選択的レーザー焼結装置、ネットシェイプ化レーザー設計（laser engineered net shaping）装置、または電子ビーム融解装置からなる群のいずれか１つであってよい。支持構造体はハニカムメッシュであってよい。
【００２５】
物体を可動プラットフォームから分離することは、物体を支持構造体から切断すること、及び支持構造体を可動プラットフォームから切断することを含み得る。
【００２６】
可動プラットフォームの相対位置を付加製造装置にインデックスすることは、物体がその上で製造されることになる可動プラットフォームの表面をインデックスすることを含み得る。可動プラットフォームの相対位置を付加製造装置にインデックスすることは、可動プラットフォームに設置されたブッシング内で、付加製造装置に設置されたピンを位置合わせすることを含み得る。可動プラットフォームの相対位置を付加製造装置にインデックスすることは、付加製造装置に設置されたブッシング内で、可動プラットフォームに設置されたピンを位置合わせすることを含み得る。可動プラットフォームの相対位置を減法的製造装置にインデックスすることは、物体をインデックスすることを含み得る。可動プラットフォームの相対位置を減法的製造装置にインデックスすることは、可動プラットフォームに設置されたブッシング内で、減法的製造装置に設置されたピンを位置合わせすることを含み得る。また、本方法は、可動プラットフォームに設置された第２のブッシング内で、減法的製造装置に設置された第２のピンを位置合わせすることも含み得る。減法的に製造する前のインデックスは、物体をタッチインデックスすることなく行われ得る。
【００２７】
別の実施形態によると、可動プラットフォームは、作業面、作業面と機械的に連結したファスナー、及びファスナーならびに作業面と連結したインデックスデバイスを含み、作業面の動作がインデックスデバイスの動作に必然的に対応し、インデックスデバイスは、製造デバイスから互換性のあるインデックス特徴部を受けることができる。
【００２８】
前段落の可動プラットフォームは、付加的に及び／または代替的に、以下の任意の１つ以上の特徴、構成及び／または追加の構成要素を任意に含み得る。
【００２９】
インデックスデバイスは、付加または減法的製造デバイスからピンを受けるように構成される一対のブッシングを含み得る。
【００３０】
追加の実施形態によると、製造システムによって、複数のプラットフォームを同時に使用することができる。このシステムは、インデックス可能な種類の可動プラットフォームと係合するように構成される付加製造デバイスを含む。このシステムは、インデックス可能な種類の可動プラットフォームと係合するように構成される減法的製造デバイスをさらに含む。この減法的製造デバイスは、付加製造デバイスと同時に動作するように構成される。
【００３１】
前段落の製造システムは、付加的に及び／または代替として、以下の任意の１つ以上の特徴、構成、及び／または構成要素を任意に含み得る。
【００３２】
また、このシステムは、インデックス可能な種類の複数の可動プラットフォームも含み得る。
【００３３】
本発明は好ましい実施形態に関して記載したが、当業者であれば、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態及び細部において変更が成され得ることを認識するであろう。
【図１】
2016517470.tif 000003
【図２】
2016517470.tif 000004
【図３】
2016517470.tif 000005
【国際調査報告】
2016517470.tif 000006
2016517470.tif 000007
2016517470.tif 000008