(57)【要約】  粉末ベースの積層造形装置が記載されている。装置の造形ユニットは、粉末送出機構、粉末再コーティング機構、及び照射ビーム誘導機構を含む。造形ユニットは、少なくとも２次元の独立した動きを造形ユニットに提供する位置決め機構に取り付けられている。装置の造形プラットフォームは、回転しており、好ましくは垂直に静止している。ガス流機構をさらに含む造形ユニット及び動的成長壁を有する造形プラットフォームの実施形態も記載される。装置を使用する積層造形方法は、造形プラットフォームを回転させること、及び造形ユニットを半径方向に移動させて粉末の少なくとも１つの層を堆積し、粉末の選択された部分を照射して融合した積層を形成する繰り返しサイクルを含む。
2020524614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末送出機構、粉末再コーティング機構、及び照射ビーム誘導機構を備える少なくとも１つの造形ユニット、
回転式造形プラットフォーム、並びに
前記回転式造形プラットフォームに略平行な少なくとも２次元で前記少なくとも１つの造形ユニットの独立した動きを提供するように構成された位置決め機構
を備える、積層造形装置。
【請求項２】
前記位置決め機構が、さらに、前記回転式造形プラットフォームに対して略垂直な第３の次元で少なくとも前記１つの造形ユニットの独立した動きを提供するように構成される、請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項３】
前記位置決め機構が、さらに、少なくとも１つの回転軸の周りの前記少なくとも１つの造形ユニットの独立した動きを提供するように構成される、請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項４】
前記回転式造形プラットフォームが垂直に静止している、請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの造形ユニットが、さらに、造形プラットフォーム内の少なくとも１つの造形領域に略層状のガス流を供給するように構成されたガス流機構を備える、請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項６】
前記照射ビーム誘導機構が、さらに、レーザー源又は電子源を備える、請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項７】
前記照射ビーム誘導機構が、造形プラットフォーム内の造形領域に対して略垂直な角度でレーザービームを放射及び誘導する、請求項６に記載の積層造形装置。
【請求項８】
前記照射ビーム誘導機構が、造形プラットフォーム内の造形領域に対して略垂直な角度で電子ビームを放射及び誘導する、請求項６に記載の積層造形装置。
【請求項９】
前記粉末送出機構が粉末ディスペンサを備え、
前記粉末ディスペンサが、少なくとも１つの粉末貯蔵区画、並びに少なくとも第１のゲート及び第２のゲートを備え、
前記第１のゲートが、前記第１のゲートの開閉を可能にするために第１のアクチュエータによって動作可能であり、
前記第２のゲートが、前記第２のゲートの開閉を可能にするために第２のアクチュエータによって動作可能であり、
前記第１のゲート及び前記第２のゲートのそれぞれが、前記少なくとも１つの貯蔵区画から造形プラットフォーム内の造形面上への粉末の分配を制御するように構成されている、請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項１０】
前記回転式造形プラットフォームが環状構成を有する、請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの物体を製造する方法であって、
（ａ）造形プラットフォームを回転させること、
（ｂ）少なくとも１つの造形ユニットからの粉末を堆積させること、
（ｃ）前記粉末の少なくとも１つの選択された部分を照射して少なくとも１つの融合層を形成すること、及び
（ｄ）少なくとも工程（ｄ）を繰り返して前記物体を形成すること
を含み、
前記造形ユニットが、前記少なくとも１つの物体の製造中に半径方向に移動する、方法。
【請求項１２】
前記粉末の少なくとも１つの選択された部分を均すことをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記造形ユニットが、粉末送出機構、粉末再コーティング機構、及び照射ビーム誘導機構を備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記照射ビーム誘導機構が、レーザー源又は電子源を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１つの物体を製造する方法であって、
（ａ）造形プラットフォームを回転させること、
（ｂ）少なくとも１つの造形ユニットからの粉末を堆積させること、
（ｃ）前記粉末の少なくとも１つの選択された部分を照射して少なくとも１つの融合層を形成すること、及び
（ｄ）少なくとも工程（ｄ）を繰り返して物体を形成すること
を含み、
前記造形ユニットが、前記少なくとも１つの物体の製造中に半径方向に移動され、造形壁が前記少なくとも１つの物体の周りに未融合粉末を保持する、方法。
【請求項１６】
前記粉末の少なくとも１つの選択された部分を均すことをさらに備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記造形ユニットが、粉末送出機構、粉末再コーティング機構、及び照射ビーム誘導機構を備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
照射ビーム誘導機構が、レーザー源又は電子源を備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記物体が環状物体である、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記物体が、タービン又はベーンシュラウド、中央エンジンシャフト、ケーシング、圧縮機ライナー、燃焼器ライナー、及びダクトからなる群から選択される、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、積層造形装置及び方法に関する。より具体的には、本開示は、大規模フォーマットでの積層造形を可能にする、又は放射状の物体を造形するのに必要な粉末の量を減らす装置並びに方法に関する。これらの装置及び方法は有用であるが、航空機エンジンの構成要素の積層造形に限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
積層造形（ＡＭ）は、積層した層毎方式で構成要素を生産するための様々な技術を網羅している。最も一般的なＡＭ技術の１つである粉末床融合では、集束エネルギービームを使用して、粉末粒子を層毎に一体に融合する。エネルギービームは、電子ビーム又はレーザーのいずれかとすることができる。レーザー粉末床融合プロセスは、業界では多くの異なる名称で呼ばれるが、その最も一般的なものは、粉末融合プロセスの性質に応じて、選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）及び選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）である。融合する粉末が金属である場合、直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）及び直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）という用語が一般的に使用される。
【０００３】
図１を参照すると、システム１００などのレーザー粉末床融合システムは、固定されて密閉された造形チャンバ１０１を含む。造形チャンバ１０１の内部には、造形プレート１０２と、一端に隣接供給粉末リザーバ１０３と、他端に余剰粉末容器１０４とがある。製造中、供給粉末リザーバ１０３内のエレベータ１０５は、リコータブレード１０６を使用して、造形プレート１０２によって画定された造形面にわたって広がるように、所定用量の粉末を持ち上げる。粉末オーバーフローは、粉末容器１０４に収集され、所望により、再使用前に粗粒子をふるいにかけるように処理される。
【０００４】
粉末層の選択された部分１０７は、例えばレーザービーム１０８を使用して各層で照射される。照射後、造形プレート１０２は、造形されている物体１０９における１層の厚さに等しい距離だけ下降される。次いで、粉末の次の層が最後の層の上にコーティングされ、物体１０９が完成するまでプロセスが繰り返される。レーザービーム１０８の移動は、ガルボスキャナ１１０を使用して制御される。レーザー光源（図示せず）は、光ファイバーケーブルを使用して、あるレーザー光源（図示せず）から伝達されることができる。選択的照射は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）データにしたがって物体１０９を造形する方法で行われる。
【０００５】
粉末床技術は、全ての既知の金属積層造形技術の中で最高の分解能を実証している。しかしながら、造形は、粉末床で行う必要があるため、造形する物体のサイズは、機械の粉末床のサイズによって制限される。粉末床のサイズを大きくすることは、スキャン品質を低下させる可能性がある必要な大きな入射角と、造形プラットフォームを下降させるために使用されるステッパーの能力を超える可能性がある粉末床の重量とに起因して制限を有する。上記に鑑みて、原材料の浪費を最小限に抑えつつ、時間及び費用効率の高い方法で精度が向上した大型物体の生産を処理することができる造形装置及び方法の必要性が残っている。
【発明の概要】
【０００６】
第１の態様では、本発明は、粉末送出機構、粉末再コーティング機構、及び照射ビーム誘導機構を備える少なくとも１つの造形ユニット、回転式造形プラットフォーム、並びに回転式造形プラットフォームに略平行な少なくとも２次元で少なくとも１つの造形ユニットの独立した動きを提供するように構成された位置決め機構を含む積層造形装置に関する。好ましくは、回転式造形プラットフォームは、垂直方向に静止している。好ましくは、回転式造形プラットフォームは、環状構成を有する。
【０００７】
いくつかの実施形態では、位置決め機構は、さらに、回転式造形プラットフォームに対して略垂直な第３の次元で少なくとも１つの造形ユニットの独立した動きを提供するように構成される。一実施形態では、位置決め機構は、さらに、少なくとも１つの回転軸の周りの少なくとも１つの造形ユニットの独立した動きを提供するように構成される。
【０００８】
いくつかの実施形態では、造形ユニットは、さらに、造形プラットフォーム内の少なくとも１つの造形領域に略層状のガス流を供給するように構成されたガス流機構を含む。
【０００９】
いくつかの実施形態では、照射ビーム誘導機構は、さらに、レーザー源又は電子源を備える。したがって、照射ビーム誘導機構は、造形プラットフォーム内の造形領域に対して略垂直な角度でレーザービームを放射及び誘導する。あるいは、照射ビーム誘導機構は、造形プラットフォーム内の造形領域に対して略垂直な角度で電子ビームを放射及び誘導する。
【００１０】
特定の実施形態では、粉末送出機構は、粉末ディスペンサを含む。粉末ディスペンサは、少なくとも１つの粉末貯蔵区画、並びに少なくとも第１のゲート及び第２のゲートを含む。第１のゲートは、第１のゲートの開閉を可能にするように第１のアクチュエータによって動作可能である。第２のゲートは、第２ゲートの開閉を可能にするように第２のアクチュエータによって動作可能である。第１のゲート及び第２のゲートのそれぞれは、少なくとも１つの貯蔵区画から造形プラットフォーム内の造形面への粉末の分配を制御するように構成される。
【００１１】
第２の態様では、本発明は、少なくとも１つの物体を製造する方法に関する。本方法は、（ａ）造形プラットフォームを回転させる工程、（ｂ）少なくとも１つの造形ユニットからの粉末を堆積させる工程、（ｃ）粉末の少なくとも１つの選択された部分を照射して、少なくとも１つの融合層を形成する工程、及び（ｄ）少なくとも工程（ｄ）を繰り返して物体を形成する工程を含む。造形ユニットは、少なくとも１つの物体の製造中に半径方向に動かされる。いくつかの実施形態では、本方法は、さらに、粉末の少なくとも１つの選択された部分を均す工程を含む。
【００１２】
第３の態様では、本発明は、少なくとも１つの物体を製造する方法に関する。本方法は、（ａ）造形プラットフォームを回転させる工程、（ｂ）少なくとも１つの造形ユニットからの粉末を堆積させる工程、（ｃ）粉末の少なくとも１つの選択された部分を照射して、少なくとも１つの融合層を形成する工程、及び（ｄ）少なくとも工程（ｄ）を繰り返して物体を形成する工程を含む。造形ユニットは、少なくとも１つの物体の製造中に半径方向に動かされ、造形壁は、少なくとも１つの物体の周りの未融合粉末を保持する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、積層造形のための例示的な従来技術の粉末床ベースのシステムを示している。
【図２】図２は、本発明の実施形態にかかる積層造形印刷戦略を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態にかかる積層造形装置の断面を示す正面図を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態にかかる積層造形装置の斜視図である。
【図５】図５は、図３の積層造形装置の造形ユニット及び回転式造形プラットフォームの一部の拡大断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態にかかる選択的再コーティング機構を有する積層造形装置の平面図である。
【図７】図７は、２つの造形ユニットを有する本発明の実施形態にかかる積層造形装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
添付の図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、様々な構成の説明として意図されており、本明細書で説明される概念が実施されることができる唯一の構成を表すことを意図するものではない。詳細な説明は、様々な概念の完全な理解を提供するための特定の詳細を含む。しかしながら、これらの概念がこれらの特定の詳細なしで実施されることができることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、本発明は、金属物体の特定の構成要素を積層造形する好ましい方法を提供し、これらの構成要素及びこれらの物体は、ジェット航空機エンジンの製造に使用されることが好ましい。特に、本発明によれば、ジェット航空機エンジンの大型の環状構成要素が有利に製造されることができる。しかしながら、航空機の他の構成要素は、本明細書で説明される装置及び方法を使用して準備されてもよい。
【００１５】
本発明は、大きな物体の粉末ベースの積層造形を実行するために使用されることができる装置及び装置の実施形態を提供する。粉末ベースの積層造形の例は、これらに限定されるものではないが、選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）、直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）及び電子ビーム溶融（ＥＢＭ）プロセスを含む。
【００１６】
本明細書で提供される積層造形装置は、高精度で大規模な物体を積層造形するために不可欠ないくつかの構成要素を含むように構成された可動式造形ユニットアセンブリを含む。これらの造形構成要素は、例えば、粉末再コーティング機構及び照射ビーム誘導機構を含む。造形ユニットは、有利には、造形環境全体で（ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に沿った）２次元又は３次元の動きだけでなく、所望の任意の方向における粉末の均しを可能にするように造形ユニットを回転させることを可能にする位置決め機構に取り付けられている。位置決め機構は、ガントリ、デルタロボット、ケーブルロボット、ロボットアーム、ベルトドライブなどとすることができる。
【００１７】
可動式造形ユニットとは別に、本発明の積層造形装置はまた、回転式造形プラットフォームも含む。好ましくは、この造形プラットフォームは、略円形の構成を有するが、そのように限定されない。装置の造形ユニットは、可動式であるため、従来の粉末床システムのように、粉末の連続層が造形されるときに造形プラットフォームを下降させる必要をなくす。したがって、本発明の回転式プラットフォームは、好ましくは垂直方向に静止している。
【００１８】
重要なことに、本発明の積層造形装置には２つの可動構成要素、すなわち造形ユニット及び造形プラットフォームがあるため、例えば、照射ビーム誘導機構の速度及び／又は方向を造形プラットフォームの回転速度及び／又は回転方向と調整することが重要である。図２は、可動式造形ユニット２０２及び回転式造形プラットフォーム２１０を有する装置２００の平面図を示している。造形プラットフォーム２１０の回転方向は、曲線矢印「ｒ」を参照して示されている。照射ビーム誘導機構（図示せず）を含む造形ユニット２０２は、直線矢印によって示されるように、ｘ軸、ｙ軸又はｚ軸に沿って平行移動することができる。図２はまた、外側成長造形エンベロープ２２４と、多くの場合、内側造形エンベロープ２２６との間で、粉末床２１４に形成された造形物体２３０を示している。内側成長造形エンベロープ２２６は、外側成長造形物体２３４とともに成長させることができるが、物体２３０は、内側成長造形エンベロープ２２６と外側成長造形エンベロープ２３４との間の粉末床２１４内で成長させられる。
【００１９】
破線ＡＢ、ＥＦ、及びＩＪは、造形プラットフォーム２１０が回転していない場合、外側成長造形エンベロープ２２４、造形物体２３０及び内側成長造形エンベロープ２２６上のそれぞれの仮想共線融合層を表している一方で、実線ＣＤ、ＧＨ及びＫＬは、実際の対応する共線融合層が形成されたことを表している。図２は、破線の矢印ＢＤ、ＦＨ及びＪＬによって示されるように、照射ビーム誘導機構の照射方向を示している。共線融合層ＣＤ（外側成長造形エンベロープ２２４上）、ＧＨ（造形物体２３０）及びＫＬ（内側成長造形エンベロープ２０６）を生成するために、照射ビーム誘導機構は、矢印ＢＤ、ＦＨ及びＪＬによってそれぞれ示された方向に照射し、ここで、角度ａ＞ｂ＞ｃである。照射方向２０６Ａ、２０６Ｂ及び２０６Ｃは、「ｒ」の方向における造形プラットフォーム２１０の回転運動を相殺又は補償するように設計されている。
【００２０】
補償スキームは、一般に、角速度は一定であるが、粉末床の表面速度は回転中心から離れる方向に増加するという事実を考慮に入れている。補償はまた、回転方向に書き込むときビームを遅くし、進行方向に反して書き込むときビームを高速化することができる。造形プラットフォーム２１０の回転運動を補償するために、代替又は追加のスキームを利用することができることを理解すべきである。
【００２１】
図３は、本発明の実施形態の積層造形装置３００の概略図を示している。装置３００は、装置３００全体及び造形される物体３３０を収容する造形筐体３０１を含むことができる。装置３００は、造形ユニット３０２及び回転式造形プラットフォーム３１０を含む。動作中、装置は、外側成長造形エンベロープ３２４と、多くの場合、内側造形エンベロープ３２６との間に形成された粉末床３１４に物体３３０を造形する。好ましくは、物体３３０は、これらに限定されるものではないが、タービン又はベーンシュラウド、中央エンジンシャフト、ケーシング、圧縮機ライナー、燃焼器ライナー、ダクトなどの大きな環状物体である。
【００２２】
造形ユニット３０２は、高精度で大規模な物体又は複数のより小さな物体を積層造形するためのいくつかの構成要素を含むように構成されることができる。可動式造形ユニットは、例えば、粉末送出機構、粉末再コーティング機構、ガス流ゾーンを有するガス流機構、及び照射ビーム誘導機構を含むことができる。図５及び図６は、本発明にしたがって使用される例示的な可動式造形ユニットの追加の詳細を含む。
【００２３】
位置決め機構３２５は、造形ユニット３０２をｘ軸（すなわち、左又は右）に沿って独立して動かす１又は複数のｘクロスビーム３２５Ｘ（図３に１つが示される）、及び造形ユニット３０２をそれぞれｙ軸に沿って（すなわち、内又は外）動かす１又は複数のｙクロスビーム３２５Ｙ（図３に１つが示される）を有するＸ−Ｙ−Ｚガントリとすることができる。ｘ−ｙ平面を横切るそのような２次元運動は、造形プラットフォーム２０６又はその中の造形領域に略平行である。さらに、位置決め機構３２５は、造形ユニット３０２をｚ軸に沿って（すなわち、造形プラットフォーム３１０又はその中の造形領域に対して上下又は略垂直に）動かす１又は複数のｚクロスビーム３２５Ｚ（図３に２つが示される）を有する。位置決め機構３２５は、さらに、造形ユニット３０２をｃ軸の周り及びｂ軸の周りにも回転させるように動作可能である。
【００２４】
回転式造形プラットフォーム３１０は、回転中心Ｗの周りを３６０°回転するように構成された剛性及びリング状又は環状構造（すなわち、内側中央孔を有する）とすることができる。回転式造形プラットフォーム３１０は、造形プラットフォーム３１０が円形経路で動くように回転式造形プラットフォーム３１０を回転中心Ｗの周りで選択的に回転させるように動作可能であるモータ３１６のエンドマウントに固定されることができる。モータ３１６は、さらに、静止支持構造３２８に固定されることができる。モータはまた、装置の近くの他の場所に配置され、モータの運動を造形プラットフォームに変換するためのベルトを介して造形プラットフォームに機械的に接続されてもよい。
【００２５】
図４は、本発明の他の態様にかかる積層造形装置４００を示している。造形ユニット４０２は、「ｚ」クロスビーム４２５Ｙ、「ｘ」クロスビーム４２５Ｘ、及び「ｙ」クロスビーム４２５Ｙ（部分的に示される）を有するガントリに取り付けられる。造形ユニット４０２は、図４の曲線矢印によって示されるように、ｘ−ｙ平面及びｚ平面において回転させることができる。回転式造形プラットフォーム４１０上に造形されている物体４３０は、外側造形壁４２４及び内側造形壁４２６によって拘束された粉末床４１４に示されている。回転式造形プラットフォーム４１０は、さらに、静止支持構造４２８に固定されることができる。
【００２６】
図５は、造形プラットフォームの遠い方の側に描かれた造形ユニット３０２の詳細を含む造形装置３００の側面図を示している。可動式造形ユニット３０２は、照射ビーム誘導機構５０６、ガス流ゾーン５３８へのガス流を供給するガス入口５３４、及びガス出口５３６を有するガス流機構５３２、並びに粉末再コーティング機構５０４を含む。ガス流ゾーン５３８の上方には、不活性環境５４２を含む筐体５４０がある。リコータプレート５４４に取り付けられた粉末再コーティング機構５０４は、背面プレート５４６及び前面プレート５４８を含む粉末ディスペンサ５１２を有する。粉末再コーティング機構５０４はまた、少なくとも１つの作動要素５５２、少なくとも１つのゲートプレート５１６、リコータブレード５５０、アクチュエータ５１８、及びリコータアーム５０８を含む。この実施形態では、アクチュエータ５１８は、図５に示すように、作動要素５５２を作動させて、ゲートプレート５１６を前面プレート５４８から引き離す。前面プレート５４８とゲートプレート５１６との間にはまた、ゲートプレート５１６が作動要素５５２によって前面プレート５４８から引き離されると粉末が回転式造形プラットフォーム３１０上に流れることを可能にするギャップ５６４がある。
【００２７】
図５は、ゲートプレート５１６が開放位置にある造形ユニット３０２を示している。粉末ディスペンサ５１２内の粉末５１５は、粉末５５４の新しい層を作るために堆積され、これは、リコータブレード５１０によって回転式造形プラットフォーム３１０の上面（すなわち、造形又は作業面）の一部にわたって滑らかにされて、略均一な粉末層５５６を構成し、次いでこれは照射ビーム５５８によって印刷物３３０の一部である溶融層に照射される。いくつかの実施形態では、造形ユニット３０２が移動するのと同時に均一な粉末層５５６を照射することができ、造形ユニット３０２の連続動作を可能にし、したがって、印刷又は成長される物体３３０のより時効率のよい生産を可能にする。回転式造形プラットフォーム３１０上に造形される物体３３０は、外側造形壁３２４及び内側造形壁３２６によって拘束された粉末床３１４に示されている。
【００２８】
図６は、本発明の実施形態にかかる選択的粉末再コーティング機構６０４及び対応する回転式造形プラットフォーム６１０の一部の平面図を示している。選択的粉末再コーティング機構６０４は、原材料粉末６１５を含む単一区画のみを備えた粉末ディスペンサ６１２を有するが、複数の異なる材料粉末を含む複数の区画も可能である。アクチュエータ６１８Ａ、６１８Ｂ、６１８Ｃによってそれぞれ独立して制御されるゲートプレートが存在する。図５は、ゲートプレート６１６Ａ、６１６Ｂ、６１６Ｃの全てが開放位置に保持されて粉末６１５を造形領域６２０に分配し、堆積した粉末がリコータブレード（この図には示されていない）によって平滑化又は均されることを示している。選択的粉末再コーティング機構６０４はまた、リコータアーム６０８も有することができる。この特定の実施形態では、回転式造形プラットフォーム６１０は、外側造形壁６２４及び内側造形壁６２６を有するものとして示されている。
【００２９】
有利なことに、本発明の実施形態にかかる選択的再コーティング機構は、例えば図６（ゲートプレート６１６Ａ、６１６Ｂ及び６１６Ｃ）に示すように、独立して制御可能な粉末ゲートプレートを有する粉末堆積装置（例えば、ホッパー）を使用して粉末堆積の正確な制御を可能にする。粉末ゲートプレートは、例えば双方向バルブ又はスプリングとすることができる少なくとも１つの作動要素によって制御される。各粉末ゲートは、粉末堆積の位置及び量を細かく制御するために、特定の期間、特定のパターンで開閉することができる。粉末ディスペンサ６１２は、各チャンバが粉末ゲートに対応し且つ各チャンバが特定の粉末材料を含む複数のチャンバを含むように隔壁を含んでもよい。別個のチャンバ内の粉末材料は、同じであっても、異なっていてもよい。有利には、各粉末ゲートは、粉末堆積の制御が可能な限り細かくなるように比較的小さくすることができる。各粉末ゲートは、例えば、約２インチ（ｉｎ）以下、より好ましくは約１／４ｉｎ以下とすることができる幅を有する。一般に、粉末ゲートが小さいほど、粉末堆積の解像度が高くなり、粉末ゲートの幅に特定の下限はない。全ての粉末ゲートの幅の合計は、物体の最大幅よりも小さくすることができ、パワーゲートの幅の合計に対する物体の幅の上限は特にない。有利には、本発明の実施形態にかかる単純なオン／オフ粉末ゲート機構は、より単純であり、したがって、誤動作を起こしにくい。また、有利には、粉末がより少ない部品と接触することを可能にし、汚染の可能性を減らす。
【００３０】
本発明にしたがって使用することができる造形ユニットのさらなる詳細は、代理人整理番号０３７２１６．０００６１を有する「動的成長造形エンベロープを使用する積層造形」と題された２０１７年１月１３日出願の米国特許出願第１５／４０６，４４４号、代理人整理番号０３７２１６．０００５９を有する「可動式造形ボリュームを使用した積層造形」と題された２０１７年１月１３日出願の米国特許出願第１５／４０６，４６７号、代理人整理番号０３７２１６．０００６０を有する「可動式走査領域を使用する積層造形」と題された２０１７年１月１３日出願の米国特許出願第１５／４０６，４５４号、代理人整理番号０３７２１６．０００６２を有する「選択的リコータを使用する積層造形」と題された２０１７年１月１３日出願の米国特許出願第１５／４０６，４６１号、代理人整理番号０３７２１６．０００７１を有する「大規模積層機」と題された２０１７年１月１３日出願の米国特許出願第１５／４０６，４７１号に見出すことができ、それらの開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００３１】
図７は、位置決め機構７２５に取り付けられた２つの造形ユニット７０２Ａ及び７０２Ｂを有する積層造形装置７００の見下ろす平面図を示している。図７に示される位置決め機構７２５は、「ｘ」クロスビーム７２５Ｘ及び２つの「ｚ」クロスビーム７２５Ｚを有する。造形プラットフォーム７１０の回転方向は、曲線矢印「ｒ」を参照して示されている。造形ユニット７０２Ａ及び７０２Ｂは、ｘクロスビーム７２５Ｘに沿った異なる半径方向位置に沿った動きを示す破線のボックスによって示されるように、「ｘ」軸に沿って平行移動されることができる。一態様では、造形ユニットは、円形造形プラットフォーム７１０の中心と交差する固定位置に保持されながら、「ｘ」軸に沿って移動されてもよい。このようにして、造形プラットフォームの回転運動は、造形プラットフォーム７１０及び物体７３０が下方で回転する際に、造形ユニット７０２が円形造形経路に沿って動作することを可能にする。場合によっては、「ｙ」軸に沿った動きも望ましいことがある。例えば、ある場合には、造形プラットフォーム７１０が回転するのを防止しながら、「ｘ」及び「ｙ」軸に沿った動きを使用して物体７３０の一部を造形する。図７はまた、外側成長造形エンベロープ７２４と内側造形エンベロープ７２６との間の粉末床７１４に形成された造形物体７３０も示している。
【００３２】
適切な粉末材料の代表例は、金属合金、ポリマー、又はセラミック粉末を含むことができる。例示的な金属粉末材料は、ステンレス鋼合金、コバルトクロム、アルミニウム合金、チタン合金、ニッケル基超合金、及びコバルト基超合金である。さらに、適切な合金は、良好な耐酸化性を有するように設計されたもの、例えば、ハステロイ、インコネル合金（例えば、ＩＮ  ７３８、ＩＮ  ７９２、ＩＮ  ９３９）、レネ合金（例えば、Ｒｅｎｅ  Ｎ４、Ｒｅｎｅ  Ｎ５、Ｒｅｎｅ  ８０、Ｒｅｎｅ  １４２、Ｒｅｎｅ  １９５）、ヘインズ合金、Ｍａｒ  Ｍ、ＣＭ  ２４７、ＣＭ  ２４７  ＬＣ、Ｃ２６３、７１８、Ｘ−７５０、ＥＣＹ  ７６８、２８２、Ｘ４５、ＰＷＡ  １４８３及びＣＭＳＸ（例えば、ＣＭＳＸ−４）単結晶合金など、ガスタービンエンジンにおける動作の高温で許容可能な強度を有する既知の「超合金」を含むことができる。本発明の製造された物体は、一方向凝固（「ＤＳ」）又は単結晶（「ＳＸ」）などの１又は複数の選択された結晶微細構造によって形成されることができる。
【００３３】
この明細書は、例を使用して好ましい実施形態を含む本発明を開示し、また、任意の装置又はシステムを作製及び使用して任意の組み込まれた方法を実行するなど、当業者が本発明を実施することを可能にする。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が思い付く他の例を含むことができる。そのような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の文言と実質的な差異を有しない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。記載された様々な実施形態の態様、並びにそのような各態様の他の既知の均等物は、本願の原理にしたがって追加の実施形態及び技術を構築するために当業者によって混合及び適合されことができる。
【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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【手続補正書】
【提出日】令和1年11月28日(2019.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末送出機構、粉末再コーティング機構、及び照射ビーム誘導機構を備える少なくとも１つの造形ユニット、
回転式造形プラットフォーム、並びに
前記回転式造形プラットフォームに略平行な少なくとも２次元で前記少なくとも１つの造形ユニットの独立した動きを提供するように構成された位置決め機構
を備える、積層造形装置。
【請求項２】
前記位置決め機構が、さらに、前記回転式造形プラットフォームに対して略垂直な第３の次元で少なくとも前記１つの造形ユニットの独立した動きを提供するように構成される、請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項３】
前記位置決め機構が、さらに、少なくとも１つの回転軸の周りの前記少なくとも１つの造形ユニットの独立した動きを提供するように構成される、請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項４】
前記回転式造形プラットフォームが垂直に静止している、請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの造形ユニットが、さらに、造形プラットフォーム内の少なくとも１つの造形領域に略層状のガス流を供給するように構成されたガス流機構を備える、請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項６】
前記照射ビーム誘導機構が、さらに、レーザー源又は電子源を備える、請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項７】
前記照射ビーム誘導機構が、造形プラットフォーム内の造形領域に対して略垂直な角度でレーザービームを放射及び誘導する、請求項６に記載の積層造形装置。
【請求項８】
前記照射ビーム誘導機構が、造形プラットフォーム内の造形領域に対して略垂直な角度で電子ビームを放射及び誘導する、請求項６に記載の積層造形装置。
【請求項９】
前記粉末送出機構が粉末ディスペンサを備え、
前記粉末ディスペンサが、少なくとも１つの粉末貯蔵区画、並びに少なくとも第１のゲート及び第２のゲートを備え、
前記第１のゲートが、前記第１のゲートの開閉を可能にするために第１のアクチュエータによって動作可能であり、
前記第２のゲートが、前記第２のゲートの開閉を可能にするために第２のアクチュエータによって動作可能であり、
前記第１のゲート及び前記第２のゲートのそれぞれが、前記少なくとも１つの貯蔵区画から造形プラットフォーム内の造形面上への粉末の分配を制御するように構成されている、請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項１０】
前記回転式造形プラットフォームが環状構成を有する、請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの物体を製造する方法であって、
（ａ）造形プラットフォームを回転させること、
（ｂ）少なくとも１つの造形ユニットからの粉末を堆積させること、
（ｃ）前記粉末の少なくとも１つの選択された部分を照射して少なくとも１つの融合層を形成すること、及び
（ｄ）少なくとも工程（ｄ）を繰り返して前記物体を形成すること
を含み、
前記造形ユニットが、前記少なくとも１つの物体の製造中に半径方向に移動する、方法。
【請求項１２】
前記粉末の少なくとも１つの選択された部分を均すことをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記造形ユニットが、粉末送出機構、粉末再コーティング機構、及び照射ビーム誘導機構を備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記照射ビーム誘導機構が、レーザー源又は電子源を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１つの物体を製造する方法であって、
（ａ）造形プラットフォームを回転させること、
（ｂ）少なくとも１つの造形ユニットからの粉末を堆積させること、
（ｃ）前記粉末の少なくとも１つの選択された部分を照射して少なくとも１つの融合層を形成すること、及び
（ｄ）少なくとも工程（ｄ）を繰り返して物体を形成すること
を含み、
前記造形ユニットが、前記少なくとも１つの物体の製造中に半径方向に移動され、造形壁が前記少なくとも１つの物体の周りに未融合粉末を保持する、方法。
【国際調査報告】
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