特許 6409079 積層造形法のための方法及びキー溝支持体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6409079

(24)【登録日】2018年9月28日

(45)【発行日】2018年10月17日

(54)【発明の名称】積層造形法のための方法及びキー溝支持体

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/153 20170101AFI20181004BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20181004BHJP

   B29C 64/40 20170101ALI20181004BHJP

   B22F 3/105 20060101ALI20181004BHJP

   B22F 3/16 20060101ALI20181004BHJP

   B28B 1/30 20060101ALI20181004BHJP

【ＦＩ】

   B29C64/153

   B33Y10/00

   B29C64/40

   B22F3/105

   B22F3/16

   B28B1/30

【請求項の数】14

【外国語出願】

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-11741(P2017-11741)

(22)【出願日】2017年1月26日

(65)【公開番号】特開2017-196889(P2017-196889A)

(43)【公開日】2017年11月2日

【審査請求日】2017年4月4日

(31)【優先権主張番号】15/042,010

(32)【優先日】2016年2月11日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390041542

【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ

(74)【代理人】

【識別番号】100137545

【弁理士】

【氏名又は名称】荒川 聡志

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(74)【代理人】

【識別番号】100113974

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 拓人

(72)【発明者】

【氏名】ザッカリー・デイヴィッド・フィールドマン

(72)【発明者】

【氏名】ダニエル・ジョージャー

(72)【発明者】

【氏名】ニール・ダンハム

【審査官】 越本 秀幸

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１５／０１９０７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 英国特許出願公開第０２４７９６１６（ＧＢ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２１６２９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０３０７１９３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ６４／００−６４／４０

Ｂ２２Ｆ ３／１０５

Ｂ２２Ｆ ３／１６

Ｂ２８Ｂ １／３０

Ｂ３３Ｙ １０／００

Ｂ３３Ｙ ８０／００

(57)【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）前記粉末ベッドの第１の側から前記粉末ベッドの上にリコータアームを通過させることによって、前記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以上の支持構造体が前記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、前記１以上の支持構造体及び物体は第１の向きを有し、物体は出口を含む、ステップと、
（ｄ）前記支持構造体を第２の向きに回転させるステップと、
（ｅ）前記支持構造体を、物体の出口を通過させることにより、物体から前記支持構造体を除去するステップと、
を含み、
前記支持構造体は、突出部を有し、
前記突出部が、前記第１の向きで前記支持構造体の除去を阻止する、
方法。

【請求項2】

前記支持構造体が、取り外し可能な前記支持構造体を前記第２の向きに回転させる前に、前記第１の向きで出口を通過することができない、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記支持構造体が、物体の幾何学的形状の一部に対応する幾何学的形状を有する、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記突出部が、物体の凹部内に延在する、請求項１から３のいずれかに記載の方法。

【請求項5】

前記支持構造体が、出口の外へ前記突出部から延在する脚部を含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記突出部が、前記第１の向きでは、物体から第１の側への方向に延在する、請求項４または５に記載の方法。

【請求項7】

前記突出部が、物体の末広がりの表面に沿って延在する、請求項１から３のいずれかに記載の方法。

【請求項8】

物体が４以上のアスペクト比を有する、請求項１から７のいずれかに記載の方法。

【請求項9】

前記支持構造体を回転させるステップが、前記支持構造体の長手方向軸の周りに前記支持構造体を回転させるステップを含む、請求項１から８のいずれかに記載の方法。

【請求項10】

前記支持構造体が、長手方向軸に直交する平面内の丸みのある縁部を含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記支持構造体を回転させるステップが、前記支持構造体を約９０度回転させるステップを含む、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。

【請求項12】

物体が内側構造及び外側構造を含み、内側構造及び外側構造が出口を画成する、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。

【請求項13】

物体の外側構造が円筒形状を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記支持構造体が物体の内側構造と外側構造との間に配置される、請求項１２または１３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、方向１３４に移動するリコータアーム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方向１３８に部品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、ブロー又は真空引きにより過剰な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、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、上述した積層造形プロセスは、複雑な形状を有する物体について困難な点を示す場合があることを発見した。特に、内面の製造は、横方向の力（例えば、リコータ１１６によって生成される）による表面の損傷を防ぐための横方向支持体から利益を得ることができる。しかし、このような内面から支持体を除去することは困難である場合がある。

【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】

本開示は、一般的には、除去の前に支持構造体を第２の向きに操作することにより除去することができる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。物体を製造するための方法は、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、粉末ベッドの第１の側から粉末ベッドの上にリコータアームを通過させることによって、粉末ベッドの上に粉末の次の層を提供するステップと、物体及び１以上の支持構造体が粉末ベッド内に形成されるまで、照射するステップ及び提供するステップを繰り返すステップとを含む。支持構造体及び物体は第１の向きを有し、物体は出口を含む。本方法は、支持構造体を第２の向きに回転させるステップと、支持構造体を、物体の出口を通過させることにより、物体から支持構造体を除去するステップとをさらに含む。

【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】本発明の態様による積層造形法のための例示的な装置の断面を示す模式図である。

【図2】本発明の態様による例示的な物体及び例示的な支持構造体の斜視図である。

【図3】図２の例示的な物体及び例示的な支持構造体の簡略化した断面図である。

【図4】第２の向きにおける、図２の例示的な物体及び例示的な支持構造体の簡略化した断面図である。

【図5】図２の例示的な物体及び例示的な支持構造体の底面図である。

【図6】第２の向きにおける、図２の例示的な物体及び例示的な支持構造体の底面図である。

【図7】本発明の態様による例示的な物体及び例示的な支持構造体の側面模式図である。

【図8】図７の例示的な物体及び例示的な支持構造体の底面図である。

【図9】第２の向きにおける、図７の例示的な物体及び例示的な支持構造体の側面模式図である。

【図10】第２の向きにおける、図７の例示的な物体及び例示的な支持構造体の底面図である。

【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、物体２００の内部を支持する例示的な支持構造体２１０を示す。図３は、図２の簡略化した垂直断面図を示す。図４は、支持構造体２１０が第２の向きに回転した後の、図２の簡略化した垂直断面図を示す。図５は、図２の底面図を示す。図６は、支持構造体２１０が第２の向きに回転した後の、図２の底面図を示す。支持構造体２１０及び物体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２００を形成する領域において粉末を選択的に焼結又は溶融させることによって、物体２００を層ごとに構築する。支持構造体２１０は、支持構造体２１０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２００と同時に構築される。

【0014】

ＡＭ処理が完了すると、支持構造体２１０は、物体２００から取り除かれる。一態様では、支持構造体２１０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２１０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２００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２００及び支持構造体２１０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２００及び支持構造体２１０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。

【0015】

物体２００から支持構造体２１０を取り除くことは、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。

【0016】

本発明者らは、特定の物体は、物体の末広がりの表面に適合した１以上の突出部を含む、支持構造体２１０から利益を得ることができることを見出した。このような末広がりの表面は、物体が構築される際に横方向の支持から利益を得ることができる。しかし、支持構造体の突出部は、支持構造体を物体から直接除去することを妨げる場合がある。

【0017】

図２〜図５に示す例示的な態様では、支持構造体２１０は、突出部２１２を備えた細長い形状を有している。物体２００は、図３に最も良く示すように、対応する凹部２１４を含む。図２に示すように、物体２００と共に支持構造体２１０を形成すると、突出部２１２が末広がりの表面２３０含む凹部２１４に適合される。換言すれば、突出部２１２は、凹部２１４の表面に対応する縁部を有する。一態様では、支持構造体２１０は、粉末の薄い層により物体２００から分離された非接触支持体である。別の態様では、支持構造体２１０は、物体２００に接触する１以上の接触面を有する。支持構造体２１０は、脚部２１６の間に延在する背部２１５をさらに含む。脚部２１６は、物体２００の隣接する非凹部２１８である。

【0018】

別の態様では、物体２００は、内側構造２２０及び外側構造２２２を含む。内側構造２２０は、凹部２１４及び非凹部２１８を含む。外側構造２２２は、内側構造２２０を囲み、例えば、この円筒の形態を有してもよい。外側構造２２２は、内側構造２２０から離間して配置され、出口２２４を有するキャビティ２３２を画成する。例えば、キャビティ２３２はほぼ円筒形である。図５で最も良く分かるように、出口２２４は、内側構造２２０と外側構造２２２との間のリング状の開口部である。一態様では、物体２００が構築される際に、支持構造体２１０は、キャビティの一部を充填して物体２００を支持する。例えば、図５で最も良く分かるように、支持構造体２１０は、リコータ方向１３４に平行な方向に長い寸法を有する第１の向きに形成され、物体２００を横方向に支持する。

【0019】

図２に示すように、支持構造体２１０の脚部２１６は、出口２２４を通って延在する。しかし、支持構造体２１０の幾何学的形状及び物体２００の幾何学的形状により、より具体的には凹部２１４内に延在する突出部２１２及び支持構造体２１０の背部２１５に隣接する外側構造２２２により、支持構造体２１０を図示する向きに開口部２２４を通って下方に除去することができない。例えば、支持構造体２１０を回転させずに開口部２２４を通って下方に引こうとすると、突出部２１２が凹部２１４の末広がりの表面２３０に接触して下方への移動を妨げるであろう。図５に示すように、突出部２１２は、第１の向きに内側構造２２０によって遮断される。しかし、図４及び図６に示す向きに支持構造体２１０を操作することにより、背部２１５及び突出部２１２が出口２２４に位置合わせされる。例えば、支持構造体２１０を操作することは、支持構造体２１０を長手方向軸２２６の周りに約９０度回転させることを含んでもよい。一態様では、開口部がリング状である場合には、回転の角度は支持構造体２１０の幅及びリングの直径に依存するが、回転の角度は一般的に９０度より小さく、例えば、７５度〜９０度とすることができる。例えば、図６に示すように、突出部２１２の長辺が外側構造２２２の内面上の２点間で翼弦を形成するように、支持構造体２１０を回転させることができる。さらに、支持構造体２１０を操作することは、それに加えて又はその代わりに、支持構造体を並進させる（例えば、除去前に支持構造体２１０を水平にスライドさせる）ことを含むことができる。このようにして、オペレータは、支持構造体２１０を第２の向きに操作した後に、出口２２４を通して支持構造体２１０を除去することができる。

【0020】

図７〜図１０は、物体７００及び支持構造体７１０の別の実施形態を示し、支持構造体７１０を回転させた後にのみ、支持構造体７１０を取り外すことができる。図７は、第１の向きにおける物体７００及び支持構造体７１０の垂直断面図である。図８は、第１の向きにおける物体７００及び支持構造体７１０の底面図である。図９は、第２の向きにおける物体７００及び支持構造体７１０の垂直断面図である。図１０は、第２の向きにおける物体７００及び支持構造体７１０の底面図である。図７〜図１０では、リコータ方向１３４は右から左である。図７及び図９では、構築方向１３８は下から上であり、図８及び図１０では、構築方向は紙面手前から奥である。

【0021】

物体７００は、物体７００の２つの部分の間のキャビティ７０６を含む。キャビティは、完成した物体７００内の開空間であってもよい。物体７００の製造中に、支持構造体７１０を使用せずに、キャビティ７０６を未溶融粉末で充填する。物体７００は、キャビティ７０６への開口部７０４をさらに含む。一態様では、物体７００はまた、末広がり部分７０２を含む。末広がり部分７０２は、開口部７０４から離れるように延在する。例えば、末広がり部分７０２は、開口部７０４の軸を横切る方向に延在する。

【0022】

支持構造体７１０は、突出部７１４とハンドル７１６との間に延在する背部７１２を含む。突出部７１４は、物体７００の一部の幾何学的形状に対応した幾何学的形状を有する。具体的には、突出部７１４は、末広がり部分７０２の表面に対応する。製造中に、リコータ１１６（図１）がリコータ方向１３４に移動する際に、突出部７１４は末広がり部分７０２を支持することができる。すなわち、突出部７１４は、粉末の薄い層のみによって分離された末広がり部分７０２に対して非接触支持を提供する。図７に示すように、突出部７１４は、末広がり部分７０２の表面に対応するように、背部７１２及び開口部７０４から離れる方向に突出する。ハンドル７１６は、物体７００の下面の下方に延在し、除去工程中にトルクを提供するためのハンドルとして使用することができる。

【0023】

図８及び図１０で最も良く分かるように、支持構造体７１０は、丸みのある縁部を含む。具体的には、背部７１２、突出部７１４、及びハンドル７１６の縁部は、長手方向軸７４６に直交する平面内で丸みを有している。丸みのある縁部は、長手方向軸７４６において中心を有してもよい。丸みのある縁部は、支持構造体７１０がキャビティ７０６内にある間に、軸７４６の周りで支持構造体７１０が回転することを容易にする。例えば、背部７１２の丸みのある縁部は、背部が物体７００の表面に係合することなく回転することを可能にする。例えば、丸みのある縁部は、支持構造体７１０が回転する際に、物体７００の表面に接触するが、表面を横切って摺動することができる。同様に、突出部７１４の丸みのある縁部は、突出部７１４が末広がり部分７０２の表面に係合することなく回転することを可能にする。図２〜図６について上述した例示的な支持構造体２１０もまた、丸みのある縁部を含んでもよい。

【0024】

支持構造体２１０と同様に、突出部７１４が開口部７０４を通って下方へ移動することを阻止するので、支持構造体７１０を第１の向きに物体７００から除去することができない。例えば、図７に示すように、突出部７１４は、末広がり部分７０２によって阻止されている。さらに、上方への移動もまた、物体７００の頂部によって阻止されている。しかし、支持構造体７１０が長手方向軸７４６の周りで約９０度回転すると、支持構造体７１０は開口部７０４を通過することができる。

【0025】

図９及び図１０は、第２の向きに長手方向軸７４６の周りで約９０度回転した後の支持構造体７１０を示す。第２の向きでは、突出部７１４は、開口部７０４の長い方の寸法に位置合わせされている。回転すると、支持構造体７１０が開口部７０４を通過するまで、オペレータは支持構造体７１０を下方に移動させることができる。

【0026】

一態様では、本明細書に開示する支持構造体は、支持構造体を物体に直接連結する１以上の連結支持体又は接触面を含むことができる。このような連結支持体又は接触面は、支持構造体が回転する際には破壊される。それに加えて、粉末が物体と支持構造体との間に残っていて、回転に対する抵抗を大きくする場合があり得る。したがって、ハンドル７１６などの特徴は、支持構造体７１０を回転させるための付加的な、てこの作用又はトルクを提供するのに有用である。

【0027】

図２〜図１０は、支持構造体を回転させた後に支持体が物体の出口を通過することができる例示的な幾何学的形状を示しているが、支持構造体及び物体について任意の多様な幾何学的形状を選択することができる。一般的に、支持構造体及び物体は、対応する幾何学的形状を有する。例えば、支持構造体は、わずかな距離だけ物体の表面から分離されているが、その距離は製造中に粉末で充填される。支持構造体は、横方向の力に影響される粉末の体積を減少させることによって非接触支持を提供する。支持構造体が第２の向きに回転する前に、粉末を物体と支持構造体との間から除去することができる。一態様では、支持構造体は、末広がりの表面を有する物体を支持することができる。支持構造体は、構築される物体が４以上のアスペクト比（例えば幅に対する長さ／高さの比）を有する場合に特に有用である。支持構造体は、リコータ１１６の移動に起因する横方向の力に対する機械的支持を提供する。したがって、支持構造体は、比較的高い又は長い物体が横方向の力によって倒される又は折り曲げられるのを防止する。

【0028】

物体２００／７００から支持構造体２１０／７１０を取り除く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２００／７００から支持構造体２１０／７１０を取り除くことは、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２００／７００及び支持構造体２１０／７１０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２００／７００及び／又は造形プレートから除去することができる。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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０３７２１６．０００１２の名称「ＭＥＴＨＯＤＳ ＡＮＤ ＢＲＥＡＫＡＢＬＥ 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０３７２１６．０００１４の名称「ＭＥＴＨＯＤＳ ＡＮＤ ＬＥＡＤＩＮＧ ＥＤＧＥ 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０３７２１６．０００１５の名称「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＳＵＰＰＯＲＴＳ ＷＩＴＨ ＰＯＷＤＥＲ ＲＥＭＯＶＡＬ ＰＯＲＴＳ ＦＯＲ ＡＤＤＩＴＩＶＥ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ」。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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、キー溝支持体、破断可能な支持体、先端支持体、又は粉末除去支持体のうちの１以上の使用を含むことができる。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（２００，７００）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）粉末ベッドの第１の側から粉末ベッドの上にリコータアーム（１１６）を通過させることによって、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（２００，７００）及び１以上の支持構造体（２１０，７１０）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、１以上の支持構造体（２１０，７１０）及び物体（２００，７００）は第１の向きを有し、物体（２００，７００）は出口（２２４）を含む、ステップと、
（ｄ）支持構造体（２１０，７１０）を第２の向きに回転させるステップと、
（ｅ）支持構造体（２１０，７１０）を、物体（２００，７００）の出口（２２４）を通過させることにより、物体（２００，７００）から支持構造体（２１０，７１０）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、支持構造体（２１０，７１０）は、取り外し可能な支持構造体を第２の向きに回転させる前に、第１の向きで出口（２２４）を通過することができない、方法。
［実施態様３］
実施態様１に記載の方法であって、支持構造体（２１０，７１０）は、物体（２００，７００）の幾何学的形状の一部に対応する幾何学的形状を有する、方法。
［実施態様４］
実施態様１に記載の方法であって、支持構造体（２１０，７１０）は、物体（２００，７００）の凹部（２１４）内に延在する突出部（２１２）を含む、方法。
［実施態様５］
実施態様４に記載の方法であって、支持構造体（２１０，７１０）は、出口（２２４）の外へ突出部（２１２）から延在する脚部（２１６）を含む、方法。
［実施態様６］
実施態様４に記載の方法であって、突出部（２１２）は、第１の向きでは、物体（２００，７００）から第１の側への方向に延在する、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（２１０，７１０）は、物体（２００，７００）の末広がりの表面（２３０）に沿って延在する突出部（２１２）を含む、方法。
［実施態様８］
実施態様１に記載の方法であって、物体（２００，７００）は、４以上のアスペクト比を有する、方法。
［実施態様９］
実施態様１に記載の方法であって、支持構造体（２１０，７１０）を回転させるステップは、支持構造体（２１０，７１０）の長手方向軸（２２６，７４６）の周りに支持構造体（２１０，７１０）を回転させるステップを含む、方法。
［実施態様１０］
実施態様９に記載の方法であって、支持構造体（２１０，７１０）は、長手方向軸（２２６，７４６）に直交する平面内の丸みのある縁部を含む、方法。
［実施態様１１］
実施態様１に記載の方法であって、支持構造体（２１０，７１０）を回転させるステップは、支持構造体（２１０，７１０）を約９０度回転させるステップを含む、方法。
［実施態様１２］
実施態様１に記載の方法であって、物体（２００，７００）は、内側構造（２２０）及び外側構造（２２２）を含み、内側構造（２２０）及び外側構造（２２２）は、出口（２２４）を画成する、方法。
［実施態様１３］
実施態様１２に記載の方法であって、物体（２００，７００）の外側構造（２２２）は、円筒形状を含む、方法。
［実施態様１４］
実施態様１２に記載の方法であって、支持構造体（２１０，７１０）は、物体（２００，７００）の内側構造（２２０）と外側構造（２２２）との間に配置される、方法。

【符号の説明】

【0041】

１００ 装置、従来システム
１１４ 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
１３４ リコータ方向
１３６ エネルギービーム
１３８ 構築方向
２００ 物体
２１０ 支持構造体
２１２ 突出部
２１４ 凹部
２１５ 背部
２１６ 脚部
２１８ 非凹部
２２０ 内側構造
２２２ 外側構造
２２４ 開口部、出口
２２６ 長手方向軸
２３０ 末広がりの表面
２３２ キャビティ
７００ 物体
７０２ 末広がり部分
７０４ 開口部
７０６ キャビティ
７１０ 支持構造体
７１２ 背部
７１４ 突出部
７１６ ハンドル
７４６ 長手方向軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】