(57)【要約】  付加製造のための分注システムは、対象物を形成するための粉末を収容する粉末源と、対象物が形成されるプラテンの上面の上の粉末源の基部に配置されたノズルのアレイとを含む。粉末は粉末源からノズルを通って上面に流れる。各ノズル内のそれぞれの粉末ホイールが粉末の流量を制御する。各ホイールは、ホイールの表面に複数の溝を有する。モータがホイールを回転させると、溝はノズルを通して粉末を運ぶ。ホイールの回転速度が流量を制御する。対象物の中実部分では、ホイールが回転し、上面に粉末を堆積させることができる。対象物の中空部分では、ホイールは静止したままで、粉末が表面に流れるのを防止する。【選択図】図６
2020536768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラテンの上面の上に分注される粉末を貯蔵するように構成された粉末源と、
前記粉末源に連結され、組み合わせにより、前記上面の幅の少なくとも一部に連続的に広がる配列で配置されたノズルのアレイであって、各ノズルが、前記粉末源から前記プラテンの前記上面へ前記粉末を流すための各経路を提供する、ノズルのアレイと、
粉末ホイールのアレイであって、各粉末ホイールはノズルの各経路内に配置されて各モータに接続され、各粉末ホイールは前記粉末ホイールの表面に複数の溝を有し、前記粉末ホイールが前記モータによって回転されるとき、前記溝は前記粉末源から前記各経路を経由して前記粉末を前記上面に供給するように構成されている、粉末ホイールのアレイと
を備える分注システムであって、前記プラテン上の前記粉末から対象物を形成するように構成された付加製造装置の構成要素である、分注システム。
【請求項２】
粉末源が、前記粉末源の幅に沿ってパドルホイールまたは攪拌器を含むホッパーであって、前記パドルホイールまたは攪拌器は、前記ノズルにわたって粉末を均一に分配するように構成される、請求項１に記載の分注システム。
【請求項３】
前記パドルホイールまたは攪拌器は、調節可能な回転速度を有する、請求項２に記載の分注システム。
【請求項４】
前記ノズルは、単一の列または複数の互い違いの列に配置され、前記粉末源の基部に配置される、請求項１に記載の分注システム。
【請求項５】
前記ノズルのアレイは、前記プラテンの前記上面の長さに沿って整列された複数のノズルのアレイのうちの１つのアレイである、請求項１に記載の分注システム。
【請求項６】
前記ノズルのアレイのピッチを調整するように構成されたピッチ調整器を備える、請求項１に記載の分注システム。
【請求項７】
前記ノズルの開口部から前記上面までの距離を調整するように構成された高さ調整器を備える、請求項１に記載の分注システム。
【請求項８】
各粉末供給ホイール上の各溝が該ホイールの軸に平行で、
前記ノズルの開口部は円形、長方形、三角形、または細長いスロットである、請求項１に記載の分注システム。
【請求項９】
各粉末ホイールが、各ノズルの注入口と排出口との間に配置される、請求項１に記載の分注システム。
【請求項１０】
各モータは、それぞれのステッパ駆動回路によって駆動されるステッパモータであり、各ステッパモータは、可変の回転速度を有し、前記回転速度を調整することは、前記粉末の流量を変化させる、請求項１に記載の分注システム。
【請求項１１】
前記粉末ホイールの各々は、機能低下状態を検出するように構成された回転速度計に連結される、請求項１に記載の分注システム。
【請求項１２】
粉末源および前記ノズルの基部上に取り付けられた冷却プレートを備え、前記冷却プレートは、一定の動作温度を維持するように構成される、請求項１に記載の分注システム。
【請求項１３】
前記粉末源、前記ノズル、および前記粉末ホイールを収容する筐体を備え、前記筐体は、循環する不活性ガスで満たされ、前記不活性ガスは、閾値レベル未満になるように酸素を排除する、請求項１に記載の分注システム。
【請求項１４】
付加製造装置で粉末を分注する方法であって、
粉末分注システムの粉末源内において、前記粉末源に連結されたノズルのアレイにわたって粉末を均一に分配することであって、前記ノズルはプラテン上面の幅の少なくとも一部に連続的に広がる配列で配置されている、粉末を分配することと、
前記粉末源から前記ノズルを経由して前記上面まで前記粉末を分注することであって、前記ノズルの各々を通過する前記粉末の各流量を、それぞれの粉末ホイールで制御することを含み、各粉末ホイールは、それぞれのノズルの注入口と排出口との間に配置され、各粉末ホイールは前記粉末ホイールの表面に複数の溝を有し、各粉末ホイールは各モータに連結される、粉末を分注することと、
前記上面に分注された前記粉末を水平化することと、
前記水平化された粉末を融合することによって対象物の層を形成することであって、前記層を形成することは、前記プラテンの前記上面の長さにわたって前記分注システムを移動することを含む、層を形成することと、
を含む方法。
【請求項１５】
前記粉末を分注することは、
前記粉末源から前記対象物の一部が中実な材料である前記上面まで、前記粉末を流すことができるように粉末ホイールを回転することと、
前記粉末源から前記対象物の一部が中空の空間である前記上面まで、前記粉末が流れることを防止するように粉末ホイールを停止することと、
を含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、３Ｄ印刷としても知られる付加製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体自由形状製造または３Ｄ印刷としても知られる付加製造（ＡＭ）は、原材料（例：粉末、液体、懸濁液、または融解固形物）を２次元の層に連続的に分注して３次元の対象物を作り上げる、製造プロセスを意味する。対照的に、従来の機械加工技術は、対象物がストック材料（例えば、木材、プラスチックまたは金属のブロック）から切り出されるサブトラクティブプロセスを含む。
【０００３】
様々な付加プロセスを付加製造に使用することができる。いくつかの方法、例えば、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）または直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、熱溶解積層法（ＦＤＭ）では、材料を溶融または軟化させて層を作るが、一方、他の方法では、ステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）などの異なる技術を用いて液体材料を硬化する。これらのプロセスは、完成物を作るために層が形成される方法、および、当該プロセスでの使用に適合する材料において異なることがある。
【０００４】
ＡＭシステムは、典型的には、粉末材料を焼結又は溶融するためのエネルギー源を使用する。第１の層において選択された位置がすべて焼結又は溶融され、再固化すると、完成した層の上に粉末材料の新しい層が堆積し、所望の対象物が作成されるまでこのプロセスが層ごとに繰り返される。
【発明の概要】
【０００５】
分注システムは、付加製造プロセスで粉末を分注する。分注システムは、対象物を形成するための粉末を収容する粉末源を含む。分注システムは、粉末源の基部に配置されたノズルのアレイをさらに含む。ノズルは、組み合わされて、対象物が形成されるプラテンの上面の幅に広がる一または複数の列に配置される。粉末は粉末源からノズルを通って上面に流れる。各ノズル内のそれぞれの粉末ホイールが、ノズルを通る粉末の流量を制御する。各ホイールは、ホイールの表面に複数の溝を有する。モータがホイールを回転させると、溝はノズルを通して粉末を運ぶ。ホイールの回転速度は流量を制御する。対象物の中実部分では、ホイールが回転し、上面に粉末を堆積させることができる。対象物の中空部分では、ホイールが停止し、粉末が表面に流れないようにする。
【０００６】
一態様では、分注システムは、粉末源、ノズルのアレイ、および粉末ホイールのアレイを含む。分注システムは、粉末からプラテン上に対象物を形成するように構成された付加製造装置の構成要素である。粉末源は、プラテンの上面の上に分注される粉末を保持するように構成されている。ノズルのアレイは、粉末源に連結されている。ノズルのアレイは、上面の幅の少なくとも一部に連続的に広がる配置で位置決めされる。各ノズルは、粉末が粉末源からプラテンの上面に流れるためのそれぞれの経路を提供する。各粉末ホイールは、ノズルのそれぞれの経路内に位置決めされ、それぞれのモータに接続される。各粉末ホイールは、ホイールの表面に複数の溝を有し、溝は、粉末ホイールがモータによって回転されるときに、粉末源からそれぞれの経路を通って上面に粉末を送出するように構成されている。対象物の中実部分では、粉末ホイールは、粉末が粉末源から上面に流れることが可能になるように回転する。対象物の中空部分では、粉末ホイールは、粉末が粉末源から上面に流れるのを防止するように静止したままである。
【０００７】
開示される技術は、以下の特徴のうちの一または複数を含みうる。粉末源は、パドルホイールまたは粉末源の幅に沿った攪拌器を含むホッパーとすることができる。パドルホイールまたは攪拌器は、ホッパー内の粉末をノズル全体に均一に分散させるように構成することができる。パドルホイールまたは攪拌器は、調整可能な回転速度を有することができる。パドルホイールまたは撹拌器の回転速度および幾何学的形状は、ノズル全体にわたる粉末の分布を均一に制御することができる。粉末源は、粉末源内の粉末レベルを検出し、粉末レベルを表示装置または制御装置に提供するように構成されたロードセルを含むことができる。
【０００８】
ノズルは、単一の列又は複数の互い違いの列に配置することができる。ノズルは、粉末源の下部、例えば基部に配置することができる。ノズルのアレイは、プラテンの上面の長さに沿って整列されたノズルの複数のアレイの１つのアレイであってよい。
【０００９】
分注システムは、ノズルのアレイのピッチを調整するように構成されたピッチ調整器を含むことができる。ピッチを調整すると、対象物の空間分解能を変更することができる。分注システムは、ノズルの開口部間の上面までの距離を調節するように構成された高さ調節器を含むことができる。ピッチを調整するのと同様に、距離を調整することにより、対象物の空間分解能を変化させることができる。
【００１０】
各粉末ホイールは、それぞれのノズルの注入口と排出口との間に配置することができる。各粉末供給ホイール上の各溝は、ホイールの軸に対して実質的に平行であってよい。ノズルの開口は、様々な実装において様々な幾何学的形状を有しうる。幾何学的形状は、例えば、円形、長方形、三角形、または細長いスロットを含むことができる。
【００１１】
粉末ホイールを駆動する各モータは、それぞれのステッパ駆動回路によって制御されるステッパモータとすることができる。各ステッパモータは、可変の回転速度を有しうる。回転数を調整することで粉末の流量は変化する。例えば、回転速度がゼロの場合、流量はゼロである。一般的に、回転速度の増大は、流量の増大に対応している。粉末ホイールの各々は、機能低下（ｓｔａｌｌ）状態を検出するように構成された回転速度計に連結することができる。
【００１２】
分注システムは、粉末源およびノズルの基部に取り付けられた冷却プレートを含むことができる。冷却プレートは、ノズルについての一定の動作温度を維持するように構成されている。分注システムは、ブレードを使用して粉末をプラテンの上面に水平化し、ローラを使用して粉末を上面に成形するように構成された、ローラおよびブレードアセンブリを含むことができる。分注システムは、筐体を含むことができる。筐体には、粉末源、ノズル、および粉末ホイールが収納されている。筐体は、循環する不活性ガス、例えば、窒素、ヘリウムまたはアルゴンで満たすことができる。不活性ガスは、酸素を閾値レベル未満に排除することができる。
【００１３】
前述の利点は、以下を含みうるが、これらに限定されるものではない。従来の粉末分注システムと比較して、開示された技術は、より効率的である。従来の乾燥粉末上塗り（ｒｅｃｏａｔｉｎｇ）は、空間選択的な分注および層化を提供しないため、金属３Ｄ印刷システムでは、粉末ベッド上に均一な領域を形成しない。従来の３Ｄプリンタでは、粉末溜まり（ｐｏｏｌ  ｏｆ  ｐｏｗｄｅｒｓ）は、分散に先立ってブレード上塗り器またはローラの前に設けられている。従来の上塗り装置の欠点は、上塗り工程毎に粉末を過剰に使用することにある。過度に使用すると、その後回収される粉末がスパッタ、金属凝縮、焼結現象、酸素汚染、結晶学的性質の潜在的変化などに曝される可能性が高まる。これらの効果は、粉末の流動性、融合挙動、および最終部品の品質に直接的な影響を及ぼす。
【００１４】
開示された選択的な粉末分注法は、分散および／または圧縮を伴い、必要に応じて粉末の分注を可能にする。開示された「オンデマンド分注」法は、必要に応じた分注のみを行い、粉末ベッド上に所望の積層領域を形成する。
【００１５】
したがって、対象物を形成する効率および付加製造の全体的なスループットを高めることができる。開示された分注システムは、付加製造装置のプラットフォーム上に並行して粉末を分注することができるいくつかの経路を含むことができる。これらの複数の利用可能な経路は、積層プラットフォーム上への粉末の配置が制御されうるように、独立して制御可能である。したがって、分注システムは、粉末が必要とされる場所にのみ、粉末を分注することができる。開示された技術は、そのため、付加製造に使用される金属粉末などの高価な材料の浪費を低減または回避し、結果的にコストを節約することができる。加えて、開示された技術は、高品質の上塗り層を確保することができ、したがって、より均一な粉末層の厚さおよび圧縮をもたらす。開示された技術は、様々なレージング条件（ｌａｓｉｎｇ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ）下で、より予測可能な粉末融合を可能にし、より良好な品質の最終製品を提供することができる。
【００１６】
本明細書で説明される主題の一または複数の実装形態の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載される。他の潜在的な特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】付加製造装置の概略側面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの付加製造装置の概略上面図である。
【図２】付加製造装置の例示的な分注システムを示す。
【図３】例示的な分注システムの上面図である。
【図４Ａ】例示的な分注システムの例示的なホッパーホイールアセンブリの前方斜視断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの分注システムの側方斜視断面図である。
【図５】例示的な粉末ホイールを示す。
【図５Ａ】代替的な粉末ホイールを示す。
【図５Ｂ】代替的な粉末ホイールを示す。
【図６】ノズルにおける粉末ホイールの例示的な配置を示す。
【図７】例示的な分注システムの構成要素を示す。
【図８】粉末源とノズルアレイとを一体化した例示的なアセンブリを示す。
【図９Ａ】例示的な粉末源アセンブリの断面図である。
【図９Ｂ】例示的なパドルホイール、ギアボックス、および駆動機構を示す。
【図９Ｃ】例示的なパドルホイール、ギアボックス、および駆動機構を示す。
【図１０Ａ】例示的なローラおよびブレードアセンブリの上面図である。
【図１０Ｂ】例示的なローラおよびブレードアセンブリの底面図である。
【図１１】選択的な粉末供給を用いた付加製造の例示的な工程の流れ図である。様々な図面における同様の参照番号および名称は、同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
付加製造（ＡＭ）装置は、積層プラットフォーム上に粉末の連続層を分注し、融合させることによって、対象物を形成することができる。粉末が分注される積層ステージ上の領域の制御が望ましい。制御可能な分注器は、対象物の幾何学的形状を制御すること、或いは、積層プラットフォーム上で対象物を支持しない領域には粉末を分注しないように使用することが可能で、その結果、粉末の消費を減らすことができる。
【００１９】
本明細書に記載の分注システムは、装置がプラテンとも称される積層プラットフォーム上に粉末を選択的に分注することができる、制御可能かつ可動な構造を含みうる。任意選択的に、分注システムの制御可能かつ可動な構造は、粉末分注速度の制御も可能にする。これにより、局所的かつ正確な分注のために低くなるように選択すること、或いは、高スループット分注のために高くなるように選択することが可能になる。
【００２０】
付加製造装置
図１Ａは、積層工程中に対象物を形成するための粉末を分注するための分注システムを含む、例示的な付加製造（ＡＭ）装置１００の概略側面図を示す。装置１００は、プリントヘッド１０２および積層プラットフォーム１０４（例えば、積層ステージ）を含む。プリントヘッド１０２は、粉末１０６を分注し、任意選択的に、プラットフォーム１０４上で分注された粉末１０６を融合させる。以下で説明されるように、任意選択的に、プリントヘッド１０２はまた、プラットフォーム１０４上に第２の粉末１０８を分注および／または融合することができる。
【００２１】
図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、プリントヘッド１０２は、プラットフォーム１０４を横切るように構成された支持体１１０上に支持されている。支持体１１０は、プリントヘッドが取り付けられる水平に延びたプラットフォームを含むことができる。例えば、支持体１１０は、長さ方向と称される前方方向１０９に平行な第１の軸に沿ってプラットフォーム１０４を横切って移動するように、リニアアクチュエータおよび／またはモータによって、一または複数のレール１１９に沿って駆動されうる。支持体１１０は、図１Ｂに示すように、例えば２つのレール１１９によって、２つの対向する側面上に支持されたガントリとすることができる。代替的には、支持体１１０は、単一のレール上にカンチレバー配置で保持することができる。
【００２２】
いくつかの実施態様では、プリントヘッド１０２は、幅方向と称される、第１の軸に垂直な水平な第２の軸１１５に沿った支持体１１０に沿って移動することができる。第１および第２の軸の両方に沿った移動は、プリントヘッド１０２およびそのシステムが、支持体１１０の下のプラットフォーム１０４の異なる部分に到達することを可能にする。支持体１１０に沿ったプリントヘッド１０２の移動およびレール１１９に沿った支持体１１０の移動は、プリントヘッド１０２のための複数の自由度を提供する。プリントヘッド１０２は、プリントヘッド１０２が積層プラットフォーム１０４の使用可能な領域（例えば、粉末が分注され、融合されうる領域）の上方に選択的に配置されうるように、積層プラットフォーム１０４の上方かつそれに平行な平面に沿って移動することができる。
【００２３】
プリントヘッド１０２および支持体１１０は、協働して、積層プラットフォーム１０４の使用可能な領域を走査することができ、必要に応じて、プリントヘッド１０２が積層プラットフォーム１０４に沿って粉末を分配して対象物を形成することを可能にする。図１Ｂに示す例では、プリントヘッド１０２は、積層プラットフォーム１０４に沿って順方向１０９に走査することができる。プリントヘッド１０２が積層プラットフォーム１０４を横切って積層プラットフォーム１０４の第１の端部１１１から第２の端部１１３まで移動してはじめて、粉末層の第１のストライプが堆積される。次に、プリントヘッド１０２は、第１の端部１１１に戻り、水平な第２の軸１１５に沿って横方向に移動し、第１のストライプに平行な第２のストライプを積層プラットフォーム１０４上に堆積させるために、再び前方方向１０９に積層プラットフォーム１０４を横切って２回目の移動を開始することができる。プリントヘッド１０２が２つ以上の異なるサイズの粉末を分注する場合、プリントヘッド１０２は、プラットフォーム１０４を横切る単一のパスの間に２つ以上の異なる粉末を分注することができる。
【００２４】
代替的に、支持体１１０は、プラットフォーム１０４の幅にわたる２つ以上のプリントヘッドを含むことができる。この場合、水平な第２の軸１１５に沿った横方向へのプリントヘッド１０２の動きは不要となりうる。
【００２５】
プリントヘッド１０２は、積層プラットフォーム１０４上に粉末１０６を選択的に分注するための少なくとも第１の分注システム１１６を含む。
【００２６】
装置１００はまた、積層プラットフォーム１０４上の粉末の層にエネルギーを選択的に加えるためのエネルギー源１１４を含む。エネルギー源１１４は、プリントヘッド１０２に組み込むことができ、支持体１１０に取り付けることができ、または別個に、例えば、積層プラットフォーム１０４を支持するフレーム上に、または積層プラットフォーム１０４を取り囲むチャンバ壁上に取り付けることができる。
【００２７】
いくつかの実装では、エネルギー源１１４は、粉末の層の小さな領域の温度を上昇させる集束エネルギーのビームを生成する走査レーザを含むことができる。エネルギー源１１４は、例えば、焼結プロセス、溶融プロセス、または他のプロセスを使用して粉末を融合させ、粉末に材料の固体塊を形成させることができる。場合によっては、エネルギー源１１４は、イオンビームまたは電子ビームを含むことができる。
【００２８】
エネルギー源１１４は、プリントヘッド１０２が前方方向１０９に進むにつれて、エネルギー源が、分注システム１１６によって分注される粉末のラインを覆うことができるように、プリントヘッド１０２上に配置することができる。装置１００が複数の分注システムを含む場合、プリントヘッド１０２は、任意選択的に、分注システムのそれぞれのためのエネルギー源を含むこともできる。装置が複数の熱源を含む場合、各エネルギー源は、熱源の１つの直前に配置することができる。
【００２９】
任意選択的に、装置は、堆積した粉末の温度を上昇させるように熱を導くための熱源１１２を含むことができる。熱源１１２は、堆積した粉末をその焼結温度または融解温度より低い温度まで加熱することができる。熱源１１２は、例えば、加熱ランプアレイであってよい。エネルギー源１１４は、プリントヘッド１０２に組み込むことができ、支持体１１０に取り付けることができ、または別個に、例えば、積層プラットフォーム１０４を支持するフレーム上に、または積層プラットフォーム１０４を取り囲むチャンバ壁上に取り付けることができる。熱源１１２は、プリントヘッド１０２の前方方向１０９に対して、第１の分注システム１１６の後方に配置することができる。プリントヘッド１０２が前方方向１０９に移動すると、熱源１１２は、第１の分注システム１１６があらかじめ配置されていた領域を横切って移動する。
【００３０】
いくつかの実装では、熱源１１２は、個別に制御可能な光源のアレイの形態にあり、デジタル的にアドレス指定可能な熱源である。このアレイは、例えば、プラットフォーム１０４の上方に配置された垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）チップを含む。アレイは、プリントヘッド１０２内にあってよく、プリントヘッド１０２から分離されていてもよい。制御可能な光源のアレイは、プラットフォーム１０４を横切って走査するために駆動システムのアクチュエータによって駆動される直線アレイとすることができる。場合によっては、アレイは、個々に制御可能な光源の一部を起動することによって層の領域を選択的に加熱する完全な二次元アレイになる。代替的に、または追加的に、熱源は、粉末の層全体を同時に加熱するためのランプアレイを含む。ランプアレイは、プリントヘッド１０２の一部であってよく、装置１００の一部であるが、プリントヘッド１０２とは別個の独立した熱源ユニットであってもよい。
【００３１】
いくつかの実装では、積層プラットフォーム１０４は、積層プラットフォーム１０４上に分注された粉末を加熱することができるヒータを含みうる。ヒータは、プリントヘッド１０２の熱源１１２に代わるものであっても、それに追加するものであってもよい。
【００３２】
任意選択的に、プリントヘッド１０２および／または支持体１１０は、分注システム１１６によって分注される粉末を圧縮し広げるために、第１の分注システム１１６と協働する、第１のスプレッダ１１８、例えば、圧縮ローラまたは水平化ブレードを含みうる。スプレッダ１１８は、実質的に均一な厚さを有する層を提供することができる。場合によっては、第１のスプレッダ１１８は、粉末の層を押圧して粉末を圧縮することができる。
プリントヘッド１０２および／または支持体１１０はまた、装置１００の特性ならびに分注システム１１６によって分注された粉末を検出するために、第１の感知システム１２０および／または第２の感知システム１２２を任意選択的に含むことができる。
【００３３】
いくつかの実装では、プリントヘッド１０２は、第２の粉末１０８を分注するための第２の分注システム１２４を含む。第２のスプレッダ１２６は、第２の分注システム１２４と共に動作して、第２の粉末１０８を広げて圧縮することができる。装置１００、例えば、プリントヘッド１０２または支持体１１０は、第１の熱源１１２と同様に、熱を積層プラットフォーム１０４の広い領域の粉末に向ける第２の熱源１２５も含むことができる。
【００３４】
コントローラ１２８は、エネルギー源１１４、熱源１１２（存在する場合）、および分注システム１１６の工程を連係させることができる。コントローラ１２８は、分注システム１１６を作動させて粉末１０６を分注することができ、エネルギー源１１４および熱源１１２を作動させて粉末１０６を融合させ、被形成物となるワークピース１３０を形成することができる。
【００３５】
コントローラ１２８は、第１の分注システム１１６を作動させて、例えば、積層プラットフォーム１０４上に分注される粉末１０６の厚さおよび分布を制御することができる。各層の厚さは、例えば、層の高さに積層される粉末粒子１０６の数、または粉末粒子１０６の平均直径に依存する。いくつかの実装では、粉末粒子１０６の各層は、単一粒子厚である。場合によっては、各層は、互いの上に複数の粉末粒子１０６を積み重ねることから生じる厚さを有する。
【００３６】
いくつかの実装では、層の高さは、粉末粒子１０６の分布密度、例えば、粉末粒子１０６がどれほど密に充填されているかにも依存する。粉末１０６の圧縮レベルは、分注される各層の厚さに影響を及ぼしうる。粉末１０６のより高い圧縮レベルは、より低い圧縮レベルで同数の粒子で形成された層と比較して、分注される層の厚さを減少させることができる。より高いレベルの圧縮は、層全体にわたる厚さの均一性をさらに高め、層を溶融させるのに必要なレーザ滞留時間を短縮することができる。各層の厚さおよび粉末の圧縮は、その層に形成される対象物の部分の幾何学的形状について所望の分解能を制御するように選択することができる。
【００３７】
各層に分注される粉末の分布、例えば、各層内の粉末の位置は、付加製造装置の実装に基づいて変えることができる。場合によっては、第１の分注システム１１６は、ある部分が粉末を含み、別の部分が粉末を含まないように、積層ステージにわたって粉末の層を選択的に分注することができる。いくつかの実装では、第１の分注システム１１６は、作業面上に材料の均一な層を分注することができる。
【００３８】
分注システム
図２は、付加製造装置の例示的な分注システムを示す。例示的な分注システムは、図１の分注システム１１６（および／または、例えば、第２の分注システム１２４）とすることができる。分注システム１１６は、付加製造のために粉末を分注するための様々な構成要素を収容する筐体２０２を含む。図２に見られる構成要素の１つは、粉末源１３１である。図示した例では、粉末源１３１は、付加製造のための原材料、例えば粉末、例えば金属粉末、例えばチタン粉末を収容することができるリザーバである。粉末源１３１のリザーバは、例えば、その底部に向かって先細りになっており、例えば、重力の影響下でその内容物を底部で排出するように構成されたホッパーとすることができる。
【００３９】
分注システム１１６は、１つまたは複数のヨー（ｙａｗ）および／または高さ調整器２０６を含むことができる。ヨーおよび／または高さ調整器２０６はそれぞれ、粉末が分注されるプラテン上面からの分注システム１１６の高さを調整するため、並びに、上面に対して分注システム１１６を水平化するためのものである。例えば、分注システム１１６は、プラテンの上面に対して分注システム１１６のコーナーの高さを調節するように動作可能な各コーナーに対する高さ調節器２０６を含むことができる。高さ調節器２０６は、分注器アセンブリの底部、例えば、後述する開口がプラテンの上面と平行になるように、コーナーの相対的な高さを調節するために個々に操作することができる。
【００４０】
分注システム１１６は、支持体と係合して分注システム１１６を支持体上に保持するクランプまたはブラケット２０８を含んでもよい。ヨーおよび／または高さ調整を提供するために、クランプまたはブラケットは、直線ガイド、例えば、ねじおよびガイド機構によって筐体２０２に取り付けられる。筐体２０２のコーナーの高さを調節するように、制御部材、例えば、ノブを使用してねじを回すことができる。但し、多数の他の機構も可能である。
【００４１】
分注システム１１６は、窒素ガスなどの不活性ガス源のシリンダまたはポンプに接続するための一または複数のガスポート２１０を含むことができる。工程中、分注システム１１６は、不活性ガスでフラッシュされて、筐体２０２内の酸素レベルを閾値未満のレベルに維持することができる。分注システム１１６は、分注システム１１６の温度を閾値温度未満に保つ、冷却剤源、例えば、水ポンプに接続するための一または複数の冷却剤ポート２１２を含んでもよい。
【００４２】
図３は、例示的な分注システム１１６の上面図である。この図では、粉末源１３１の底部にあるノズルアレイ３０２の上面が見える。ノズルアレイ３０２は、粉末が粉末源１３１からプラテンの上面まで流れ出ることを可能にする複数のノズルを含み、対象物はプラテンの上面で粉末から印刷される。ノズルは、例えば、ノズル３０４およびノズル３０６を含むことができる。図３では、ノズル３０４およびノズル３０６の注入口を見ることができる。図示した例では、注入口は正方形であるが、他の適切な形状、例えば、円形、六角形、長方形などが使用可能である。注入口は、１０ミクロンから１ｍｍの幅とすることができる。アレイ３０２内のノズルの注入口は、均一なサイズを有することができる。
【００４３】
ノズルは、一または複数の列を有する配列で位置決めされうる。図示した例では、ノズルは２列で配列されている。セパレータ３０８は、リザーバ内に突出して、列を分離することができる。列内のノズルは、互い違いの配置で位置決めされ、組み合わせにより、すべてのノズルは、プラテンの上面の幅の少なくとも一部（例えば、全幅）を連続的に覆う。したがって、分注システム１１６がプラテンの上面の長さに沿って掃引するとき、ノズルアレイ３０２は、上面の全領域を掃引することができる。
【００４４】
ノズルアレイ３０２内の各ノズルは、分注システム１１６が長さに沿って掃引するとき、粉末の流れを制御することができるように、個別に制御することができる。制御された流れは、分注システム１１６が、固体である印刷される対象物の一部分にのみ粉末を分注することを可能にする。
【００４５】
図４Ａは、例示的な分注システム１１６のホッパーホイールアセンブリの正面斜視断面図である。図３に示すように、ノズル４０１および３０６は、この例ではホッパーである粉末源１３１の底部に配置される。粉末ホイール４０２および４０４は、それぞれ、ノズル４０１および３０６によって提供される経路内に配置される。粉末ホイール４０２および４０４は、それぞれモータ４０６および４０８に連結される。モータ４０６および４０８は、個別に制御可能なブラシレスモータ、例えばステッパモータとすることができる。粉末ホイール４０２および４０４は、モータ４０６および４０８によって回転されると、粉末がノズル４０１および３０６を通って流れることができる。粉末ホイール４０２および４０４の回転速度は流量に対応し、限界に達するまで、より速い回転速度は、より多い流量に対応している。粉末ホイール４０２および４０４は、回転していないときには、粉末がノズル４０１および３０６を通って流れないように防止する。
【００４６】
図４Ｂは、図４Ａの分注システムの側面斜視断面図である。粉末ホイール４０４は、モータ４０８によって駆動される。各ノズルは、ノズルの注入口とノズルの排出口との間で、ノズルの内側に粉末ホイールを有する。ノズルアレイ内でのノズルの近接および粉末ホイールを駆動するモータの大きさにより、モータは、互いに並んで配置されるのではなく、例えばペアまたはトリプレットのようなグループとして、互いの上に積み重ねられる。さらに、異なる列のノズルを駆動するモータを粉末源１３１の反対側に配置することもできる。
【００４７】
図示した例では、粉末ホイール４０４は、ダイレクトドライブでモータ４０８によって駆動される。（図４Ｂには示していないが、図４Ａの）粉末ホイール４０２は、例えばベルト、ギア、またはウォーム駆動などの伝動機構を介して、モータ４０６によって駆動される。ノズルアレイの別の列の粉末ホイールは、モータ４０６および４０８から粉末源１３１の反対側のモータ４１０および４１２によって同様の方法で駆動される。
【００４８】
図５は、粉末ホイール４０４の一例を示す。分注システムの他の粉末ホイール、例えば、図４Ａの粉末ホイール４０２および図６の粉末ホイール６０２は、同様の構造を有しうる。
【００４９】
粉末ホイール４０４は、駆動モータに連結される車軸５０２を有しうる。粉末ホイール４０４は、車軸５０２の軸の周りを回転することができる。粉末ホイール４０４の動的な部分、すなわち粉末と接触する部分は、一または複数の溝５０４を有する円筒面５０６を含みうる。円筒面５０６は、車軸５０２よりも大きな直径を有しうる。各溝５０４は、車軸５０２と実質的に平行であってよい。各溝５０４の長さは、ノズル（例えば図３のノズル３０６）の幅または直径に対応しうる。各溝５０４の幅は、少なくとも１つの粉末粒子が溝５０４の幅に適合することができるように、分注される粉末のサイズに基づいて選択可能である。同様に、各溝５０４の深さは、少なくとも１つの粉末粒子が粉末ホイール４０４の表面５０６から突出することなく溝５０４の深さに適合することができるように、分注される粉末に基づいて選択可能である。溝と溝の間隔は、印刷の所望の空間分解能および駆動モータの速度に対応しうる。
【００５０】
上述のように、図５は、回転軸に平行に延びる、したがって車軸５０２に平行に延びる、溝５０４を示している。しかしながら、図５Ａおよび図５Ｂに示したように、溝５０４は、回転軸に対して角度がついた円筒面５０６内に形成され、回転軸の周りに部分的なまたは完全な螺旋を形成しうる。回転軸に平行な軸と溝との間の円筒面５０６に接する平面内の角度は、１５o〜４５oになりうる。粉末ホイール４０４が回転すると、粉末は、例えば重力下で溝５０４内にシフトする。一または複数の溝５０４は、円筒面５０６とノズルの側壁との間のギャップを通して粉末を運ぶことができる。したがって、粉末ホイール４０４の回転によって、粉末はノズルの注入口からノズルの排出口に流れ、結果的に、粉末源からプラテンの上面に流れる。一般的に、回転が速いほど流量は増大する。粉末ホイール４０４が静止しているとき、粉末ホイール４０４は粉末の経路を遮断する。したがって、粉末ホイール４０４の回転数を制御することで、粉末の流量は制御される。
【００５１】
対象物の中実部分では、粉末ホイールは、粉末が粉末源から上面に流れることが可能になるように回転する。対象物の中空部分では、粉末ホイールは静止したままで、粉末が粉末源から上面に流れるのを防止する。
【００５２】
図６は、ノズル内の粉末ホイールの配置例を示している。粉末ホイール４０２、４０４および６０２は、それぞれ、ノズル４０１、３０６および６０４に配置される。粉末ホイール４０２、４０４および６０２の直径は、ノズル４０１、３０６および６０４の幅または直径に対応する。示した例では、粉末ホイール４０２、４０４および６０２は、上部のノズル４０１、３０６および６０４の注入口と、底部のノズル４０１、３０６および６０４の排出口との間に配置される。粉末ホイール４０２、４０４および６０２が回転していないときには、粉末ホイール４０２、４０４および６０２は、粉末が注入口から排出口へ流れることができないように、ノズル４０１、３０６および６０４内の経路を遮断する。ノズル４０１、３０６、および６０４が回転すると、粉末は溝によって、注入口から排出口へ運ばれる。
【００５３】
図示した例では、注入口および排出口は正方形である。様々な実装では、注入口および排出口は、様々な幾何学的形状、例えば、正方形、長方形、円形、楕円形、細長いスロットなどを有することができる。粉末ホイール４０２、４０４、６０２と各ノズル４０１、３０６、６０４の壁との間隔の許容誤差は、粉末粒子の直径よりも小さくなるように構成される。したがって、粉末は、粉末ホイール４０２、４０４、および６０２が回転しているときにのみ、溝内で注入口から排出口に移動することができる。間隔の許容誤差の限界は、粉末が粉末ホイール４０２、４０４および６０２と壁との間の空間を通って漏れるのを防止する。
【００５４】
図７は、例示的な分注システム１１６の構成要素を示す。分注システム１１６は、粉末源アセンブリ７０２と、ノズルアセンブリ７０４と、筐体２０２とを含む。粉末源アセンブリ６０２は、粉末源１３１と、撹拌器ユニット７０６と、制御および粉末分配回路７０８とを含む。
【００５５】
ノズルアセンブリ７０４は、粉末源アセンブリ７０２の基部に取り付けられている。ノズルアセンブリ７０４は、ノズルアレイ３０２、ノズルアレイ３０２のノズル内の粉末ホイール（図示せず）、および粉末ホイールを駆動するためのモータ７１０のバンクを含む。ノズルアセンブリ７０４が基部に取り付けられた粉末源アセンブリ７０２は、筐体２０２内に収容される。
【００５６】
図８は、粉末源とノズルアレイとを一体化した例示的なアセンブリ８００を示している。ノズルアセンブリ６０４は、粉末源アセンブリ７０２の基部に取り付けられている。モータ７１０のバンクは、制御および粉末分配回路７０８に結合され、制御および粉末分配回路７０８は、モータに電力を供給し、各モータの回転を個別に制御する。幾つかの実装では、制御および粉末分配回路７０８は、粉末ホイールの機能低下を検出するように構成されたセンサを含む。例えば、各粉末ホイールを回転速度計に連結することができる。回転速度計は、回転速度を、例えば、ｒｐｍで測定することができる。例えば、粉末内の不均一なサイズまたは塊が原因で、粉末ホイールが機能低下した（例えば、完全な機能低下または速度低下のいずれかの）場合には、対応するセンサが機能低下を検出することができる。制御および粉末分配回路７０８は、印刷を停止する制御装置に、あるいは、ユーザに異常を知らせる表示装置に、機能低下の情報を提示することができる。代替的に又は追加的に、システムは、隣接する粉末ホイールの回転速度を上げて、隣接する領域での粉末供給を増やし、機能低下した粉末ホイールからの粉末供給の減少を補償することができる。
【００５７】
図９Ａは、例示的な粉末源アセンブリ８００の断面図である。粉末源アセンブリ８００は、分注システム１１６の少なくとも一部分を提供することができる。側面からみると、粉末源１３１（例えば、ホッパー）は、漏斗に似た形状を有し、漏斗の壁が粉末をノズルアレイに向かって下方に誘導しうる。特に、粉末源は、漏斗の狭くなる部分を提供する上部９３０と、均一な幅の下部９３２とを含むことができる。
【００５８】
側面からみたとき三角形の形状を有するセパレータ３０８が、粉末源１３１の幅にわたって延びている。セパレータ３０８は、粉末源１３１の基部に取り付けられ、ホッパーの下部９３２内に上向きに突出する。セパレータは、粉末をノズルの列の間で分割するように誘導することができる。セパレータ３０８は、三角形の断面を有しうる。
【００５９】
制御および粉末分配回路７０８およびモータ７１０のバンクは、漏斗のネックの両側に位置し、幅方向に沿って粉末源１３１と整列している。
【００６０】
粉末源１３１は、攪拌器９０２を有することができる。攪拌器９０２は、粉末の流動性を維持するために振動する（例えば、長軸を中心に前後に回転する）パドルホイールまたはオーガスクリュー（ａｕｇｕｒ  ｓｃｒｅｗ）であってよい。攪拌器９０２は、漏斗のネック部分の内側に配置することができ、粉末源１３１の幅に沿って延びる。攪拌器９０２は、アクティブノズルを通る粉末の流れが妨げられないように、粉末が粉末源１３１の幅に沿って均一に、かつセパレータ３０８の側面間に均一に広がるのを助ける。
【００６１】
図９Ｂは、例示的なパドルホイール、ギアボックス、および駆動機構を示している。パドルホイール、ギアボックスおよび駆動機構は、粉末源１３１に取り付けることができる。図９Ｂに示したように、撹拌器９０２は、粉末源１３１の幅全体にわたって位置する。パドルホイールとして、攪拌器９０２は、回転可能な車軸９０５から外向きに突出する一または複数のパドル９０４を有する。これは、粉末がノズルに均等に分配されるように、粉末源１３１内の粉末を撹拌する。
【００６２】
攪拌器９０２はギアボックス９０８に連結されている。ギアボックス９０８は、攪拌器９０２を回転させるように構成された一または複数のギア、ベルト、ウォームドライブ、または他の駆動機構を含む。攪拌器モータ９１０は、ギアボックス９０８を経由して攪拌器９０２に動力を供給する。
【００６３】
図９Ａに戻ると、冷却プレート１０００は、アセンブリ８００の基部に、または筐体２０２の基部に取り付けることができる。図示した例では、冷却プレート１０００は、アセンブリ８００の底面に取り付けられている。冷却プレート１０００は、熱交換素子１００２を含む。熱交換素子１００２は、分注システムから熱を取り去る空気冷却または液体冷却チューブを含んでもよい。図示した例では、熱交換素子１００２は、ノズルアレイを貫通する水冷熱伝導チューブである。冷却プレート１０００は、粉末ベッドまたは作業部分からの熱から分注システムを保護するのを補助する。代替的に、または追加的に、アセンブリ８００は、分注システムを保護するための熱シールドを含んでもよい。
【００６４】
図１０Ａは、例示的なローラおよびブレードアセンブリ１１００の上面図である。ローラおよびブレードアセンブリ１１００は、図２の分注システム１１６の基部に取り付けることができる。
【００６５】
ローラおよびブレードアセンブリ１１００は、キャリッジ１１０２を含んでもよい。キャリッジ１１０２の上部には、水平化ブレード１１０６を収容し制御する水平化ブレード機構１１０４が取り付けられている。ブレード１１０６は、スプレッダ１１８または１２６（図１Ａ参照）を提供することができる。さらに、圧縮ローラアセンブリ１１０８が、キャリッジ１１０２の上部に取り付けられる。圧縮ローラアセンブリ１１０８は、圧縮ローラ１１１０を収容し制御するように構成されている。
【００６６】
図１０Ｂは、例示的なローラおよびブレードアセンブリの底面図である。水平化ブレード１１０６および圧縮ローラ１１１０は、図１０Ｂで見ることができる。水平化ブレード１１０６および圧縮ローラ１１１０の各々は、図１Ａのスプレッダ１１８の工程を実行することができる。
【００６７】
分注システムの工程
本書に記載の分注システムは、装置の積層プラットフォーム上への粉末の分注および圧縮を容易にする。図１１は、選択的粉末供給を使用する付加製造の例示的プロセス１２００のフロー図である。プロセス１２００は、分注システムを含むＡＭ装置、例えば、図１Ａおよび図１Ｂの分注システム１１６を含む装置１００によって実行することができる。
【００６８】
粉末分注システム、例えばホッパーの粉末源は、対象物を印刷するための粉末を受け取る。粉末源内の攪拌器は、粉末を流動可能な状態に維持するために粉末を攪拌する（１２０２）。これにより、粉末がノズルのアレイ全体にわたって均一に分布することができる。ノズルのアレイは、粉末源の基部で粉末源に連結される。ノズルは、例えば、一または複数の列の配列で配置される。組み合わせると、ノズルは、対象物が印刷されるプラテンの上面の幅の少なくとも一部に連続的に広がる。
【００６９】
ノズルは、粉末源から上面に粉末を分注する（１２０４）。分注の間、各ノズルの各粉末ホイールは、ノズルに対して粉末のそれぞれの流量を制御する。装置は、プラテンの上面の長さにわたって分注システムを移動させることによって層を形成する。
【００７０】
各粉末ホイールは、ホイールが回転するときに粉末を運ぶための複数の溝をホイールの表面に有しうる。各粉末ホイールは、それぞれのモータに連結されている。各粉末ホイールの回転数と溝の幾何学的形状がそれぞれの流量を制御する。例えば、粉末ホイールを回転させることにより、粉末は、粉末源から、対象物の一部が固体材料を含むことを必要とする上面に流れることができる。回転しない静止した粉末ホイールは、粉末が粉末源から上面に流れるのを防ぎ、その部分では、対象物は製造されない。
【００７１】
分注システムを冷却するため、分注システムには冷却プレートが取り付け可能である。
【００７２】
任意選択的に、スプレッダ（例えば、ブレード、ローラ、またはその両方）は、上面に分注された粉末を水平化および／または圧縮する（１２０６）。
【００７３】
この装置は、水平化された粉末を融合させることによって対象物の層を形成する（１２０８）。例えば、エネルギービーム（例えば、制御可能な強度を有するレーザービーム）は層粉末を全体にわたって走査して、製造される対象物の固体領域に対応する粉末の部分を選択的に融合させることができる。
【００７４】
いくつかの実装では、装置は複数の分注システムを有する。分注システムの各々は、異なる粉末を分注することができる。少なくとも１つの粉末は、金属粉末であってよい。
【００７５】
より一般的には、図１Ａ、図１Ｂを参照すると、コントローラ１２８は、装置１００を、具体的には、分注システム１１６を操作して、分注および圧縮工程を制御することができる。コントローラ１２８は、例えば、装置のユーザインターフェース上のユーザ入力、または装置１００のセンサからの信号を感知することで、信号を受信することができる。ユーザ入力は、形成されるオブジェクトを示すＣＡＤデータを得ることができる。コントローラ１２８は、そのＣＡＤデータを使用して、付加的な製造プロセス中に形成される構造の特性を決定することができる。ＣＡＤデータに基づいて、コントローラ１２８は、コントローラ１２８と共に動作可能なシステムの各々が、例えば、粉末を分注し、粉末を融合し、装置１００の様々なシステムを移動させ、システム、粉末、および／またはワークピース１３０の特性を感知するために使用可能な命令を生成することができる。
【００７６】
粉末を分配し、圧縮する例示的なプロセスにおいて、粉末粒子は、最初に、図２の粉末源１３１を経由して充填される。粉末源１３１は、粉末のためのリザーバとして働くホッパーであってもよい。粉末粒子は、粉末源１３１を経由してノズルのアレイに向かって移動する。ノズルのアレイ内の粉末ホイールは、プラテンの上面のどこに粉末が分注されるかを制御する。
【００７７】
コントローラは、ＣＡＤデータに含まれるこれらのパラメータの各々についての所望のレベルに基づいて、圧縮のレベル、粉末分注の位置、および粉末分注の速度を制御することができる。この点に関して、コントローラは、これらの所望のパラメータを達成するために、粉末ホイール（例えば、図６の粉末ホイール４０２、４０４、および６０２）を制御することができる。さらに、コントローラは、形成される対象物の幾何学的形状を指定することができるＣＡＤデータを使用して、粉末がどこに分注されるべきかを制御することができる。コントローラは、粉末がどこに分注されるかを制御するために、積層プラットフォームの上方の分注システムの位置を制御することができるが、コントローラはまた、分注システムに沿って粉末がどこに分注されるかを制御することもできる。
【００７８】
図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、コントローラは、他のシステムを制御して、オブジェクトを形成する工程を実行することができる。これらのシステムは、プリントヘッド１０２と、熱源１１２と、分注システム１１６によって分注された粉末を融合するためのエネルギー源１１４とを含む。分注システム１１６が粉末の層を分注した後、制御装置は、熱源１１２およびエネルギー源１１４を制御し、協働して層内の粉末を加熱および融合させることができる。次いで、コントローラは、分注システム１１６を制御して、粉末の別の層を分注することができる。
【００７９】
コントローラおよびコンピューティングデバイスは、これらの工程、ならびに本書に記載の他のプロセスおよび工程を実装することができる。上述のように、装置１００のコントローラ１２８は、装置１００の様々な構成要素、例えば、アクチュエータ、バルブ、および電圧源に接続され、それらの構成要素のための制御信号を生成する一または複数の処理装置を含むことができる。コントローラは、工程を連係させ、装置１００に、上述の様々な機能的な工程または一連のステップを実行させることができる。コントローラは、プリントヘッド１０２のシステムの移動および工程を制御することができる。コントローラ１２８は、例えば、第１および第２の粉末粒子を含む供給材料の位置を制御する。コントローラ１２８はまた、一度に融合されるべき層群内の層の数に基づいて、エネルギー源の強度を制御する。コントローラ１２８はまた、例えば、エネルギー源またはプリントヘッドを移動させることによって、エネルギーが加えられる位置を制御する。
【００８０】
本書に記載のシステムのコントローラ１２８および他のコンピューティングデバイスは、デジタル電子回路、またはコンピュータソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェアで実装されうる。例えば、コントローラは、コンピュータプログラム製品（例えば、非一過性のマシン可読記憶媒体）に記憶されたコンピュータプログラムを実行するためのプロセッサを含むことができる。このようなコンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、またはコードとしても知られる）は、コンパイルされた、または解釈された言語を含む任意の形式のプログラミング言語で書くことができ、スタンドアロンプログラムとして、またはコンピューティング環境での使用に適したモジュール、コンポーネント、サブルーチン、または他のユニットとして含む任意の形式で展開することができる。
【００８１】
記載されるシステムの一部であるコントローラ１２８および他のコンピューティングデバイスは、データオブジェクト、例えば、各層について供給材料が堆積されるパターンを識別するコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）互換ファイルを記憶するための非一過性のコンピュータ可読媒体を含みうる。たとえば、ＳＴＬ形式のファイル、３Ｄ製造形式（３ＭＦ）ファイル、または付加製造ファイル形式（ＡＭＦ）ファイルなどがデータオブジェクトになりうる。例えば、コントローラは、遠隔コンピュータからデータオブジェクトを受信しうる。コントローラ１２８内のプロセッサは、例えば、ファームウェアまたはソフトウェアによって制御されるように、コンピュータから受信したデータオブジェクトを解釈して、各層について指定されたパターンを融合させるために装置１００の構成要素を制御するのに必要な信号の組を生成することができる。
【００８２】
本書は特定の実行形態の詳細を多数包含しているが、これらは本発明のいかなる範囲、または特許請求の範囲においても限定するものとして解釈すべきでなく、特定の発明の特定の実施形態に特有の特徴の説明として解釈すべきである。別々の実施形態に関連して本明細書に記載された特定の特徴を、単一の実施形態において組み合わせて実行することも可能である。反対に、単一の実施形態に関連して記載される様々な特徴を、複数の実施形態に別々に、またはいずれかの適切な組み合わせの一部において実行することもできる。さらに、特徴は特定の組み合わせにおいて作用するものとして上記され、またそのように特許請求さえされうるが、ある場合には特許請求された組み合わせの中の一または複数の特徴をその組み合わせから除外することもでき、特許請求された組み合わせが、組み合わせの一部または組み合わせの一部の変形を対象とする場合もある。
【００８３】
図１Ａのプリントヘッドは、装置１００が対象物を積層することを可能にするいくつかのシステムを含む。場合によっては、プリントヘッドの代わりに、ＡＭ装置は、独立して作動するエネルギー源、分注器、およびセンサを含む、独立して作動するシステムを含む。これらのシステムの各々は、独立して移動可能であり、モジュール式プリントヘッドの一部であってよく、あるいは一部でなくてもよい。いくつかの例では、プリントヘッドは、分注器のみを含み、装置は、融合工程を実行するために別個のエネルギー源を含む。したがって、これらの例におけるプリントヘッドは、コントローラと協働して分注工程を実行する。
【００８４】
単一サイズの粉末粒子を含む工程を説明したが、幾つかの実行形態では、これらの工程は、複数の異なるサイズの粉末粒子を用いて実行されうる。本書に記載のＡＭ装置のいくつかの実装は、２つのタイプの粒子（例えば、第１および第２の粉末粒子）を含むが、場合によっては、追加のタイプの粒子を使用することができる。上述のように、第１の粉末粒子は、第２の粉末粒子よりも大きなサイズを有する。いくつかの実装では、第２の粉末粒子を分注して層を形成する前に、装置は、第３の粉末粒子をプラテンまたは下方のあらかじめ分注された層上に分注する。
【００８５】
金属およびセラミックの付加製造のための加工条件は、プラスチック用のものとは著しく異なる。例えば、一般的に、金属およびセラミックは、かなり高い処理温度を必要とする。したがって、プラスチック用の３Ｄ印刷技術は、金属またはセラミックの処理には適用できず、機器も同等ではないことがある。しかしながら、本書に記載のいくつかの技術は、ポリマー粉末、例えば、ナイロン、ＡＢＳ、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）およびポリスチレンに適用可能であろう。
【００８６】
多数の実装について説明がなされている。しかしながら、様々な修正が加えられうることが理解されよう。たとえば、
・分注システム、スプレッダ、感知システム、熱源、および／またはエネルギー源などの、プリントヘッドの一部として上述されている様々な構成要素は、プリントヘッド内ではなくガントリ上に取り付けること、あるいはガントリを支持するフレーム上に取り付けることが可能である。
・分注システムは、各々、互い違いに配置された３列以上のノズルを含むことができる。
・粉末源は、異なる実装において異なる形状およびサイズを有することができる。電源は、漏斗形状の丸い容器であってもよい。いくつかの実装では、粉末源は、ノズルの列に粉末を供給するチューブを含むことができる。
幅全体にわたる連続的な広がりは、粉末がノズルを離れた後に上面に粉末を広げることによって部分的に達成することができる。したがって、ノズルは、互いに隣接して位置合わせされてもよく、されなくてもよい。
したがって、他の実装は、特許請求の範囲の範囲内である。
【図１Ａ】
2020536768.tif 000003
【図１Ｂ】
2020536768.tif 000004
【図２】
2020536768.tif 000005
【図３】
2020536768.tif 000006
【図４Ａ】
2020536768.tif 000007
【図４Ｂ】
2020536768.tif 000008
【図５】
2020536768.tif 000009
【図５Ａ】
2020536768.tif 000010
【図５Ｂ】
2020536768.tif 000011
【図６】
2020536768.tif 000012
【図７】
2020536768.tif 000013
【図８】
2020536768.tif 000014
【図９Ａ】
2020536768.tif 000015
【図９Ｂ】
2020536768.tif 000016
【図９Ｃ】
2020536768.tif 000017
【図１０Ａ】
2020536768.tif 000018
【図１０Ｂ】
2020536768.tif 000019
【図１１】
2020536768.tif 000020
【国際調査報告】
2020536768.tif 000021
2020536768.tif 000022