"基板上の材料の蓄積を自動的に制御するシステムにおいて、基板の局所的領域にビームを指向して溶融プールを形成する制御可能なレーザと、溶融プールに材料を供給して、物理的な属性を有する付着物を形成するための手段と、オプトエレクトリックセンサに接続されて、物理的属性の関数として電気信号を出力するように動作する光学的検出手段と、電気信号の関数として材料付着率を調整するように動作するフィードバックコントローラとを備えたことを特徴とするシステム。上記物理的属性は、付着物のサイズである請求項1に記載のシステム。上記物理的属性は、付着物の材料組成である請求項1に記載のシステム。製造されるべき物品の記述を含むコンピュータ援用設計CADシステムへのインターフェイスを更に備え、上記フィードバックコントローラは、更に、上記物理的属性を上記記述と比較して、それに応じて材料付着率を調整するように動作する請求項1に記載のシステム。上記光学的検出手段は、穴付きマスクを備え、付着物からの光がそれを通過してオプトエレクトリックセンサへ到達し、上記フィードバックコントローラは、更に、付着物からの光の有無を検出するための回路を含む請求項1に記載のシステム。上記光学検出手段は、付着物の材料組成を決定するための検出器に光学的に接続された分散素子を含む請求項1に記載のシステム。基板上の材料の量を変更するのに使用するための自動レーザクラッディングシステムにおいて、ビームを出力するレーザであって、基板の局所的領域にビームを収束する手段を含み、少なくとも上記局所的領域内で基板を溶融するに充分な電力のエネルギーを有するレーザと、ビーム及び基板を互いに相対的に移動する手段と、上記局所的領域に蓄積されるべき材料を供給する手段と、上記材料の物理的特性を感知し、そしてその物理的特性に基づいて材料付着率を調整するように動作するフィードバック制御手段とを備えたことを特徴とするシステム。上記フィードバック制御手段は、ビームの電力を調整して、材料付着率を調整する請求項7に記載のシステム。上記フィードバック制御手段は、ビームのスポットサイズを調整して、材料付着率を調整する請求項7に記載のシステム。上記フィードバック制御手段は、材料供給率を調整して、材料付着率を調整する請求項7に記載のシステム。上記フィードバック制御手段は、ビームと基板との間の移動速度を調整して、材料付着率を調整する請求項7に記載のシステム。材料の物理的特性は、基板上の材料の高さである請求項7に記載のシステム。材料の物理的特性は、溶融プールの化学的組成である請求項7に記載のシステム。製造されるべき部品の記述を含むコンピュータ援用設計CADシステムへのインターフェイスを更に備え、上記フィードバック制御手段は、更に、上記物理的特性を上記記述と比較して、それに応じて材料付着率を調整するように動作する請求項7に記載のシステム。物品を自動的に製造するシステムにおいて、製造されるべき物品の記述を含むコンピュータ援用設計データベースと、基板を支持するためのワークテーブルと、基板の局所的領域にビームを指向して溶融プールを形成する制御可能なレーザと、上記レーザに接続され、溶融プールに材料を供給して、物理的寸法を有する付着物を形成するための手段と、上記レーザ及び供給手段に対して基板を移動するための並進移動手段と、付着物が形成されるときにその物理的寸法を表す電気信号を出力するよう動作する光学的検出手段と、上記並進移動手段及びレーザに作動的にインターフェイスされ、上記コンピュータ援用設計データベースにある製造されるべき物品の記述に基づいて付着物の物理的寸法を調整するフィードバックコントローラとを備えたことを特徴とするシステム。上記並進移動手段は、レーザ及び供給手段が固定されたままである間にワークテーブルを移動する請求項15に記載のシステム。上記並進移動手段は、ワークテーブルが固定されたままである間にレーザ及び供給手段を移動する請求項15に記載のシステム。上記基板及び粉末が金属性である請求項15に記載のシステム。上記光学検出手段は、穴付きマスクを備え、付着物からの光がそこを通過してオプトエレクトリックセンサへ到達する請求項15に記載のシステム。物品を製造する方法において、a製造されるべき物品の記述を用意し、b物品を製造すべき基板を用意し、c基板の局所的領域を加熱して、溶融プールを形成し、d溶融プールに材料を供給して、ある物理的寸法を有する付着物を形成し、e付着物の物理的寸法を光学的に監視し、f製造されるべき物品の記述に基づいて物理的寸法を制御し、g基板の異なる局所的領域へ進み、そしてh物品の製造が完了するまで上記段階cないしdを繰り返すことを特徴とする方法。上記段階gは、レーザ及び供給手段が固定のままである間にワークテーブルを移動することを含む請求項20に記載の方法。上記段階gは、ワークテーブルが固定のままである間にレーザ及び供給手段を移動することを含む請求項20に記載の方法。基板及び粉末は金属性である請求項20に記載の方法。従来のレーザクラッディング技術は、治具や部品取扱具等の使用によりレーザ焦点に対して金属物品を移動するというものである。それ故、レーザビームの焦点は、粉末供給点と同様に、空間内に固定されたままである。金属物品を均一に移動するには、通常、製造が困難で非常に高価な治具が必要となり、特に込み入った形状のものは、あまりうまくいかない。このような理由で、比較的フラットな形状をもつもの以外の金属部品のレーザクラッディングは、一貫した均一性で達成することがほぼ不可能である。今日まで、付着物の寸法及び特性を制御できるものはない。厳密な公差、受け入れられるマイクロ構造及び特性をもち、且つ適度な期間内に適度なコストで製造できる部品の製造に基本的なクラッディング技術を適用するには、厳密な寸法制御が必要となる。本発明は、基板上の材料の蓄積を自動的に制御するのに有用であり、そして少量の製造、プロートタイプ運転等に必要とされる繰り返しクラッディング作業を通して金属部品を製造するのに特に有用である。広くそして一般的には、レーザを使用して基板上の一点を局部的に加熱し、溶融プールを形成して、そこに粉末を供給し、ある物理的寸法をもつ付着物を形成する。オプトエレクトリックセンサに接続された光学検出手段を使用して、付着物の物理的寸法が監視されると共に、フィードバックコントローラが電気信号に基づいてレーザを調整するように動作して、材料の付着率を制御する。好ましい実施形態では、物理的寸法が付着物の高さであり、システムは、更に、製造されるべき物品の記述を含むコンピュータ援用設計CADシステムへのインターフェイスを含み、フィードバックコントローラが付着物の物理的寸法をその記述と比較して、それに基づいてレーザのエネルギーを調整できるようにする。特定の装置については、光学検出手段は、好ましくは、穴付きマスクを備え、付着物からの光がそれを通してオプトエレクトリックセンサへ到達し、そしてフィードバックコントローラは、付着物からの光の有無に基づいてレーザを調整する回路を備えている。本発明の独特の特徴に基づいて物品を自動的に製造するシステムは、製造されるべき物品の記述を含むコンピュータ援用設計データベースと、基板を支持するためのワークテーブルと、レーザ及び供給手段に対して基板を移動する並進移動手段とを備えている。1つの構成においては、並進移動手段は、レーザ及び供給手段が固定に保たれる間にワークテーブルを移動し、一方、異なる構成では、並進移動手段は、ワークテーブルが固定に保たれる間にレーザ及び供給手段を移動する。更に別の形態として、レーザ/材料供給手段及びワークテーブル/基板を好ましくはフィードバック制御のもとで同時に移動することができる。本発明の方法による物品の製造プロセスは、製造されるべき物品の記述を用意し、物品を製造すべき基板を用意し、基板の局所的領域を加熱して、溶融プールを形成し、溶融プールに材料を供給して、ある物理的寸法を有する付着物を形成し、付着物の物理的寸法を光学的に監視し、製造されるべき物品の記述に基づいて物理的寸法を制御し、そして物品の製造が完了するまで基板の異なる局所的領域へ進むという段階を含む。本発明は、通常金属である基板上の材料の付着を監視しそして制御する方法及び装置に関する。より詳細には、本発明は、局所的なレーザ加熱により溶融プールを形成/持続し、そして通常金属である粉末を同時に注入することをベースとするプロセスに適用できる。基板及び注入された流れの材料が結合されて付着物を形成する。本発明の独特のシステムでは、付着物の少なくとも1つの寸法が監視及び制御されて、厳密な公差内で所望の輪郭及び寸法をもつ完成被加工片が形成される。より詳細には、付着物のサイズは、溶融プールに注入される第2材料の量に比例する。本発明の独特の監視及び制御組立体は、付着物の寸法を感知して、その検出された寸法に基づいてレーザビームのパルス巾を変更するフィードバックコントローラを備えている。好ましくは、付着物の高さが感知され、そしてレーザビームの電力が付着物の高さとは逆に制御される。本発明は、直接金属付着技術を自動的な直接フィードバック制御と組合せて、受け入れられる冶金学的特性を有する最終製品を厳密な公差内で得ることができる。本発明は、直接金属付着DMD技術を有効な制御と結合して、複雑な幾何学形状及び優れた冶金学的特性を有する部品、プロートタイプ、型及びダイを厳密な公差で形成することができる。又、本発明は、CADデータベースを直接金属付着と結び付けることができ、これにより、人間の介在が限定された自動システムにおいて短い時間内に所望の特性を有する完全な部品を製造することができる。以下、添付図面を参照して、本発明を説明する。図1は、直接金属付着システム102の概略図であり、このシステムは、本発明の新規なフィードバックコントローラ104と、自動部品製造のためのCAD/CAMシステム106とを備えている。材料付着物の寸法に影響すると考えられるファクタは、レーザ電力、ビーム直径、ビームの時間的及び空間的分布、相互作用時間、及び粉末の流量を含む。これらのファクタの中で、レーザ電力の充分な監視及び制御が、制御裕度内で完全な部品を製造する能力に重要な作用を及ぼす。従って、本発明のフィードバックコントローラ104は、好ましくは、数値コントローラNC108と直接協働し、このNCコントローラ自体が、レーザ電力を含むシステムの全ての機能を制御する。図1を更に参照すれば、このシステムは、適当なビーム収束手段112を有するレーザソース110を備えている。このレーザソースは、基板即ち被加工片の上に取り付けられ、そこにビームを収束させる。被加工片である基板は、ワークテーブルに支持されるが、いかなる数の様々な構成を使用して、被加工片基板とレーザスプレーノズルとの間に相対的な移動を生じさせてもよい。又、システムは、ワークテーブル114、電源116、及びレーザを冷却する冷却装置118を備えている。レーザソースは、付着されるべき材料を溶融するに充分な電力密度を有する連続波又はパルスCO2、YAG又は他の波長レーザであるのが好ましい。典型的に、RF励起レーザ又は高電力CO2レーザが使用される。好ましくは、レーザビームは、基板被加工片の表面にほぼ垂直に向けられる。図2及び3に示すように、システムは、金属粉末をビームに注入することによりクラッディング層を付与するように被加工片に対して動作するノズル組立体202を備えている。この種のレーザ及びノズル組立体は、米国特許第5,241,419号プラット氏等、第5,453,329号エベレット氏等及び第5,477,026号ブオンジオモ氏に開示されている。適当なレーザスプレーノズルは、ジョージア州、ノルクロスのクオンタムレーザコーポレーションから入手でき、米国特許第4,724,299号に開示されている。このスプレーノズルは、ビーム及び粉末に対して共通の出口を備え、それらが被加工片基板上の同じポイントに一貫して向けられるようにする。好ましい構成では、レーザスプレーノズル組立体は、米国特許第4,724,299号に開示されたように、第1及び第2の離間された端部をもつノズル本体を備えている。端部と端部との間にはビーム通路が延び、そこにレーザビームを通すことができる。第2端部を取り巻くハウジングは、環状通路を形成するように第2端部から離間される。このハウジングは、ビーム通路と同軸的な開口を有し、そこにレーザビームを通すことができる。クラッディング粉末供給システムは、この通路に作動的に関連されて、そこにクラッディング粉末を供給し、粉末はビームと同軸的に開口を出る。本発明のレーザスプレーノズルは、ビームがクラッディング粉末とほぼ同軸的にノズルを出、その両方が同じ焦点を有するので、均一なクラッド組成を達成する。ノズルは、ビーム及び粉末に対して共通の出口を備え、その両方が物品の同じポイントに一貫して向けられる。このように、共通の焦点が達成され、均一なクラッド組成を確保する。側部注入ノズルでも同様の結果を得ることができるが、側部注入ノズルは、クラッドの移動方向を制限し、一方、同心的ノズルは、いつでも付着方向を変えられる。従来のレーザクラッディング技術は、治具や部品取扱具等を使用することによりビームの焦点に対して金属物品を移動する。それ故、ビーム焦点は、注入される金属粉末流の位置と同様に、空間内で固定に保たれる。金属物品を均一に移動するには、通常、複雑な治具を必要とし、これは、製造が困難で、しばしば高価で、且つ特に非常に込み入った幾何学形状の場合はうまくいかないことが多い。このため、込み入った幾何学形状をもつ金属部品のレーザクラッディングは、一貫した均一性で達成することが困難であった。ロボットは、多数の金属加工プラントにおいて操作装置の標準的断片となった。典型的なロボットは、一定速度で各々動き得る5つの自由度をもつ手首を有する。ロボットは、電気的、液圧式、空気圧式、又はこれら手段の幾つかの組合せによって付勢される。レーザクラッディングシステムに関連してロボットを使用することは、均一なクラッドを達成する手段へ向かう上で助けとなる。物品は空間内に固定保持され、それ故、ノズルが、ロボットアームの移動と協働して物品に対して移動される。或いは又、ノズルが固定保持され、物品がロボットによって移動されてもよい。数値コントローラ108は、好ましくは、レーザの動作条件や、物品、部品又は被加工片を形成するためのCAD/CAMコンピュータ106からの指令の受け入れを含む図1の組立体の全動作要素を制御する。又、このNCコントローラは、フィードバックコントローラからのフィードバック制御信号を受け取ってレーザ電力出力を調整すると共に、ワークテーブルとレーザスプレーノズル組立体との相対的な位置も制御する。図1に使用されるような数値コントローラは、FANUC、アレンブラッドリー、IGM等を含む多数の売主から入手できる。CAD/CAMシステムは、従来形式のものであり、サンマイクロシステムズ、シリコングラフィックス、又はヒューレットパッカードのような商業売主によって供給されるワークステーションを含む。CAD/CAMソフトウェアに必要とされる特徴の中には、とりわけ、材料付着のために基板を横切って経路を形成する能力がある。これは、迅速なプロートタイプ形成を実行できると共に、レーザスプレーノズルを用いて直接金属プロートタイプを製造することも含めてCAD寸法から直接的に内実の三次元物体を形成できるようにする。図2及び3から明らかなように、レーザスプレーノズル202は、基板物品206に溶融プール204を形成する。粉末は、レーザビーム204の周りのノズル208を経て注入されるのが好ましい。基板表面におけるレーザビーム投影はガウスプロファイルでないのが好ましい。レーザビーム投影は、比較的一般的なドーナツ形状で、最大強度が周囲に生じるのが好ましい。従って、ガウスプロファイルとは対照的に、ビームプロファイルの中間点は低い強度をもつ。これは、比較的均一な温度分布の溶融プールを与える。しかしながら、レーザビームの他の空間的分布をプロセスに適用することもできる。図3は、フィードバック制御装置302を含む直接金属付着システムの概略図である。レーザから供給されるエネルギーは、大きな矢印で示されており、そして小さな矢印は、粉末供給システムに付与される粉末を示す。冷却水306が、レーザスプレーノズルの出口に供給されるように示されている。フィードバックユニット302は、レーザ及び粉末が被加工片310の表面に入射する点のすぐ近くに配置されるのが好ましい。図4は、フィードバック制御システムの基礎物理構成を示す光学監視システムの概略図である。広い意味で、レーザクラッド溶融プールの高さのような寸法が光学的に監視されそして電子的に制御される。溶融プールの高温度の溶融面は、赤外線領域の輝度で光を放出する。図4の棒線画は、溶融プールを概略的に表す。好ましくは赤外線領域の狭帯域通過フィルタ410が、カメラレンズ412の前面に配置される。一例として示すカメラは、焦点距離が135mmであり、溶融プールを適当に拡大することだけが必要とされる。像は胴体エクステンダー416を通過した後、像の一部分約10がTVカメラ420のアクティブな焦点面へ反射される。このカメラは、本発明により厳密に必要とされるものではなく、操作者が監視を行えるようにするものであることに注意されたい。反射された像は、反射器とTVカメラのアクティブな焦点面との間に配置された中性密度フィルタ422に通されるのが好ましい。光学像の透過部分は反射器を通過し、そして拡大像が焦点面においてマスクされ、空間的な解像度が与えられる。マスク426から出る像はレンズ428を通り、そしてホトトランジスタ430のような光感知装置へ送られる。重要なことに、光学軸440の角度及びこの光学装置の倍率は、クラッドの高さの小さな変化をホトトランジスタ430で区別できるように構成される。図5及び6に示すシステムの向きでは、形成された溶融プールの高さからの光がホトトランジスタからマスクされるか又はホトトランジスタへの通過が許されるかのいずれかである。これら2つの状態間の感度は、0.010インチ10/1000インチ未満であるのが好ましい。即ち、2つの状態間のスレッシュホールド感度は、-0.010インチであり、即ち非マスク状態のウインドウは、マスク状態に戻るまでに-0.100インチである。又、図4は、ビームスプリッター又は部分透過ミラー450の使用により分光分析を本発明に組み込むことも示しており、ミラー450は、物体から受け取った光の一部分を回折格子のような分散素子460へ指向し、そこから光はレンズ462によりコリメートされて検出器464へ送られ、スペクトル含有情報をライン466に出力する。このようなスペクトル含有情報は、溶融プール又はクラッディング層が発生するときにその材料組成に関するデータを受動的に監視及び/又は記録するのに使用されてもよいし、或いは材料組成に基づいてシステムの動作を変更するようにフィードバックループに組み込まれてもよい。例えば、粉末供給の成分を設計基準に基づいて変更しそしてスペクトル分析特徴によりチェックして、適切な合金又は材料組成の変化が生じるように確保してもよい。又、レーザ電力は記憶されたプログラムに基づいて変更される変数であるのが好ましいが、他の変数を個別に使用してもよいしレーザ電力に関連して使用してもよいことに注意されたい。例えば、レーザスポットの進行又はレーザスポットのサイズを、設計基準を満足するように変更してもよいし、或いは材料の供給を調整してもよい。実際に、パラメータの適当なセットを適切に制御することにより、本発明によって材料の蓄積と共に材料の除去を行うこともでき、誤り又は不完全さをオンザフライで修正することもできるし、或いは又既存の部品を新たな設計基準に対して変更することもできる。ホトトランジスタの信号は、レーザ電力を制御する回路によって処理される。ほとんどのレーザは、単一のアナログ電圧信号で制御することができ、例えば、0ボルト及び12ボルトは、各々、無電力及び全電力に対応する。それらの間の電圧は、それに対応する出力電力を発生する。ほとんどのレーザは、このアナログ電圧に1ミリ秒以内に応答することができる。ホトトランジスタは、光の有無を検出することができ、その導電率が変化する。光に曝されると、ホトトランジスタの導電率が増加し、それ故、ホトトランジスタにまたがる電圧降下が減少する。図7に示すように、R1の値は、VPTVout=5ボルトとなるように適当な感度を調整するよう選択できる。この特定例では、全電力が10ボルト信号で得られる場合、5ボルトは全電力の50を与える。図5は、溶融付着物502の概略図であり、付着物とホトトランジスタ506との間にマスク504が配置されている。システムの他の要素は、明瞭化のために取り去られている。明らかなように、マスクは、平坦な形態で、内実であり、光が通過する穴を有する。クラッドの高さが所定のレベルに到達すると、付着物の材料からの選択された波長の光が、図示されたように、マスクを通過してホトトランジスタに入射する。逆に、付着物のレベルがマスクの穴より低い限り、光は、ホトトランジスタに入射しない。光が入射するときとしないときのこの状態を使用して、レーザの動作を制御及び調整することができる。逆の状態が図6に示されており、ここでは、光がマスクを透過する限り、クラッド付着物の高さが受け入れられ、そして光がマスクを透過するのが防止されるや否や、ホトトランジスタに光が入射しないために、受け入れられない状態が感知される。溶融プールの高さが変化するにつれて、像が低くなり、やがて、光がホトトランジスタに当たり始める。ある一貫した高さにおいて、電圧Voutが、ビームオンからビームオフへ切り換わる大きさに到達する。図8は、レーザ動作を制御する信号の関係、光がある状態/ない状態に対する電圧降下の形態のホトトランジスタ応答、及びホトトランジスタの信号がレーザ電力をいかに制御するかを示す一連の曲線である。全ての場合において、横軸は時間を表し、そして縦軸は電圧を表す。図8aの第1の曲線は、本発明のフィードバックシステムによってコンディショニング及び制御される前のレーザに対するアナログ電圧信号を示す。図8bの第2の曲線は、ホトトランジスタの抵抗にまたがる電圧降下を示す。第1の曲線から明らかなように、レーザに対するアナログ電圧は、フィードバックシステムにより制御される前は、一貫したものであって、時間と共に調整されない。図8bの第2の曲線は、クラッディング動作中の図7のホトトランジスタ抵抗にまたがる電圧降下を示す。動作サイクルの始めに、ホトトランジスタのインピーダンスは高く、これは、溶融面から放射されて選択的な狭帯域通過フィルタを経て伝達される光を感知しないことを意味する。その結果、ホトトランジスタ抵抗にまたがる電圧降下は、比較的低い。光が検出される状態においては、ホトトランジスタのインピーダンスが比較的低く、そしてホトトランジスタ抵抗にまたがる電圧降下が比較的高いことを指示するピークが示される。図8cの第3の曲線では、ホトトランジスタにまたがるピーク電圧降下が信号を発生し、これはデジタル化される。図8dの第4の曲線は、デジタル化された信号が、ここで、レーザへ送られる実際の信号を変更し、レーザのパルス巾及びそれにより生じる電力に作用することを示す。図8dの第4の曲線に示されたように、時間に伴うレーザの電圧は、ここでは、ホトトランジスタの電圧降下と、監視される光入射波長の送信とに対応して調整されている。本発明のフィードバック特徴において、ホトトランジスタは、図1の数値コントローラに信号を送信し、数値コントローラは、次いで、レーザへの供給電圧を調整し、レーザ電力を制御し、そして最終的に、被加工片基板に入射するレーザの時間巾を調整する。アナログ信号の電圧は、レーザ電力に対応する。これは、直接金属付着を行えるようにすると共に、クラッディング層が次々に蓄積されるときに各パスの高さを制御できるようにする。従って、フィードバックシステムは、被加工片の累積寸法を制御する。本発明のフィードバックコントローラは、本質的に、被加工片が寸法を外れようとする場合に、各パルスのビームオン時間巾を減少すべきであることをレーザに通知する。ビームがオンであるときに、付着が生じる。特定の位置が高過ぎる場合には、フィードバックループが、レーザ電力をカットオフし、付着を著しく減少させる。本発明の自動制御及び調整は、手動調整が有効でないために重要である。使用中に、システムは、材料をピクセルごとに付着するように使用される。フィードバック制御がないと、数分後又は数枚の層が蓄積された後に、被加工片が歪んだ状態になることがあり、その後、条件が更に悪化すると、歪みや破壊を招くことになる。本発明のフィードバック制御システムの効果は、歪みが生じ得る前に、ホトトランジスタが被加工片材料の独特の波長で放出される光の有無状態を感知し、そしてフィードバックコントローラが受け入れられる状態を感知するまで付着を減少し、その際に、パルスをその全量に延長し得るようにコンピュータを予めプログラムできることである。例1:この調査に対し、クロミウム-モリブデンの高温加工ダイスチールH13を、加工されたH13基板上に直接付着した。ダイキャスティングに通常使用されるこの合金は、ダイキャストツールを迅速に製造する上で潜在的に著しく有用であることから分析した。DMD及び加工品H13の両方に対する熱処理の比較を次の領域で行った。1クラッドとしての硬度、延性及びマイクロ構造、2初期の焼戻し応答、及び3オーステナイト処理された1010°Cでオイル焼入れ材料に対する焼戻し応答。商業用システムを複製するために、2つのクラッディング付着モードについて分析した。低電力、低金属付着率は、この処理が細部及び縁に使用されるパラメータに対応することから選択された。高電力、高金属付着率の動作モードは、これが多量の材料を追加するのに使用される方法に対応することから使用された。これら2つの形式の処理は、各々、微細なクラッディング及び大まかなクラッディングと称する。フィードバックシステムは、微細なクラッディングに使用した。大まかなクラッディングに使用された運転条件は、厚い1-D垂直壁を形成するために1.1mmの焦点が3.5mmにラスター化されたものであった。レーザ電力は、4500ワットであり、そして粉末の供給率は、16グラム/分であった。粉末は、ラスター方向に垂直に供給された。ビーム及び粉末流は、各パスの終わりにオフにされ、そしてその後の層は、同じ方向2750mm/分で並進移動しながら蓄積された。次々の層が付着されて、巾3.5mm、高さ70mmそして長さ120mmの蓄積物が低炭素鋼基板に形成された。この処理中に、クラッドの温度は測定しなかったが、最初の5ないし10層を付着した後に目に見える放射が観察された。クラッド方向に垂直な向きの張力性バーが、図9に示すように、このクラッドとしての試料から加工された。張力テスト中に、伸縮計は、ゲージ区分において歪を測定した。微細なクラッディングについては、金属粉末及びシュラウドガスが同心的に供給された。0.6mm直径のスポットにより溶融プールが形成された。両形式のクラッディングプロセスに対する試料速度は、750mm/分であった。レーザ電力及び粉末供給率は、微細な処理の場合、1000ワット及び5グラム/分であった。フィードバックシステムは、試料が図10に示すステッチパターンで横断されるときに溶融プールの高さを監視した。各付着層の厚みは250ミクロンであった。このパターンは、高さ90mmのスラブを形成するように繰り返された。基板及びクラッドの両方にH13を使用し、次々の熱処理実験においてレーザクラッド材料と加工材料とを直接比較できるようにした。クラッド被加工片及び加工品H13の硬度及びマイクロ構造の分析は、熱処理状態において、非常に良く似たものであった。両方とも、焼戻ししたマーテンサイトを含み、そしてあるものはオーステナイトを含むものであった。1010°Cで1時間オーステナイト処理した後、クラッドにおける樹枝状凝固構造のほとんどの形跡が拡散により除去された。しかしながら、合金分離により生じたバンディングは、加工基板において明白であった。この分析結果として、クラッディングによって多数の層を蓄積して、従来の加工対応部品と同等の特性をもつ被加工片を形成できることが実証された。例2:三次元コンポーネントを製造する能力を実証するためのこのプロセスの成功にとって、残留ストレス及びそれにより生じる歪を管理することが重要なファクタである。残留ストレスの蓄積は、工具鋼コンポーネントの製造中にクラックを生じる最大の原因である。ストレスの発生を理解するために、層当たりのストレス蓄積を推定するためのサンプルを設計した。これは、残留ストレスの蓄積によりクラックを生じ得る前に多数の層を蓄積するための戦略となった。所定数の層を付着した後、それ以上の層を付着する前にストレスの緩和を実行した。この戦略は、図11に示すような全サイズのIMS-T1コンポーネントの製造を成功に至らせた。これは、直接金属付着によりH13工具鋼でこのIMS-T1テスト設計を初めて製造したものであると考えられる。例2のプロセスパラメータを以下に示す。NSFT1サンプル材料:H13粉末レーザ電力:~100W付着率:~5グラム/分スライス厚み:0.01インチ実際のレーザ作動処理時間:50時間全処理時間:~100時間ストレス緩和時間:~24時間6x4時間合計時間:~124時間製造されたサンプルを、残留ストレス測定のために独立した研究所へ送った。図11は、ストレスを測定したポイントも示す。位置2、6及び5は、テスト運転中に付着され、従って、残留圧縮ストレスを示す。というのは、ストレス緩和されていないからである。それ以前の運転中に付着されそしてその後にストレス緩和された他の位置は、無視できる程度の残留ストレスを示し、一方、ストレス緩和されない位置の最大ストレスは、49.4KSIである。銅の冷却ブロック及び水冷チャンネルを埋設した注入モールドダイを準備し、そしてトリミングダイも製造した。これらのコンポーネントは、非常に厳密な寸法精度を有し、全て寸法公差が数千分の1インチであった。これらの例は、H13合金で三次元コンポーネントを首尾良く製造するためのDMDプロセスの実現性を示している。このプロセスは、プロセスパラメータを入念に制御することによりマイクロ構造、ひいては、特性を制御することができる。レーザ付着されたコンポーネント及び加工されたH13スチールコンポーネントの熱処理応答は、同じである。実際に、熱処理されたレーザクラッドH13は、加工されたH13より構造的に均質である。本発明の方法及び装置は、コンピュータデータベースから形成できるほとんど全ての幾何学形状のコンポーネントを確立しそして洗練されたものとすることができる。多数の重要なアプリケーションが存在する。その1つは、迅速なプロートタイプ形成/製造であり、これは、プロートタイプ又は製造ツールの総処理時間を著しく高速化することができる。別のアプリケーションは、コスト効率の良いやり方で少量を製造できるユーザ特有の少量部品生産である。これは、個人用の人工補綴部品のような医療用器具の製造に特に効果的である。他の潜在的なアプリケーションは、ポリマー注入/製造のための型や、総処理時間を著しく短縮したA1ダイキャスティング型用のインサートや、レーザグレージングを含む。本発明は、組成、マイクロ構造、残留ストレス及び機械的特性を制御する機能を提供する。本発明のシステムは、プロセス制御のためにフィードバックループを使用しそして自動運転のためにフィードバック制御ループにハードウェア及びソフトウェアを一体化して製造をライトオフすることができる。プロセスに使用される種々の材料に対して数学的モデルが容易に開発される。残留ストレスの蓄積、歪及びストレス誘起歪を測定し、そしてクラックの発生を監視するための圧電及び電気センサを含む他の特徴をシステムに容易に一体化することができる。"