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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024028691
(43)【公開日】2024-03-05
(54)【発明の名称】エネルギビーム方向付け装置
(51)【国際特許分類】
B23K 26/08 20140101AFI20240227BHJP
B22F 10/20 20210101ALI20240227BHJP
B22F 12/40 20210101ALI20240227BHJP
B23K 26/34 20140101ALI20240227BHJP
B23K 26/21 20140101ALI20240227BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20240227BHJP
B29C 64/268 20170101ALI20240227BHJP
B29C 64/153 20170101ALI20240227BHJP
【ＦＩ】
B23K26/08 Z
B22F10/20
B22F12/40
B23K26/34
B23K26/21 Z
B33Y30/00
B29C64/268
B29C64/153
【審査請求】有
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023132248
(22)【出願日】2023-08-15
(31)【優先権主張番号】17/887,567
(32)【優先日】2022-08-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【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】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ロバート ジョン フィルキンス
(72)【発明者】
【氏名】トーマス チャールズ アドコック
(57)【要約】 （修正有）
【課題】サイズ及びパッケージングを低減し、改善された又は制限されたフィールド歪み及び焦点光学の改善された有効性を可能にし得るような、エネルギビームを方向付けるためのシステムを提供する。
【解決手段】付加製造機と、第１方向（Ａ）に沿って第１光学素子（５１４）を通してエネルギビーム（５１２）を出力するように構成されたエネルギビームジェネレータ（５１０）を含むエネルギビームシステム（５００）と、を提供する。エネルギビームシステム（５００）は、ステアリング光学素子を通して前記エネルギビーム（５１２）を受信するように配置された光並進システム（５２０）を含む。前記ステアリング光学素子は並進装置に配置される。前記並進装置は、前記第１方向（Ａ）に垂直な平面に沿って前記ステアリング光学素子を並進させるように構成されている。
【選択図】図１
【解決手段】付加製造機と、第１方向（Ａ）に沿って第１光学素子（５１４）を通してエネルギビーム（５１２）を出力するように構成されたエネルギビームジェネレータ（５１０）を含むエネルギビームシステム（５００）と、を提供する。エネルギビームシステム（５００）は、ステアリング光学素子を通して前記エネルギビーム（５１２）を受信するように配置された光並進システム（５２０）を含む。前記ステアリング光学素子は並進装置に配置される。前記並進装置は、前記第１方向（Ａ）に垂直な平面に沿って前記ステアリング光学素子を並進させるように構成されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１方向（Ａ）に沿って第１光学素子（５１４）を通してエネルギビーム（５１２）を出力するように構成されたエネルギビームジェネレータ（５１０）と、
ステアリング光学素子（５２４）と並進装置（５２５）とを含む光並進システム（５２０）と、
を含み、
前記光並進システム（５２０）は、前記ステアリング光学素子（５２４）を通して前記エネルギビーム（５１２）を受信するように配置され、
前記並進装置（５２５）は前記エネルギビーム（５１２）に角度シフトを誘起するために、前記第１方向（Ａ）に平行でない平面に沿って前記ステアリング光学素子（５２４）を並進させるように構成されている、
エネルギビームシステム（５００）。
ステアリング光学素子（５２４）と並進装置（５２５）とを含む光並進システム（５２０）と、
を含み、
前記光並進システム（５２０）は、前記ステアリング光学素子（５２４）を通して前記エネルギビーム（５１２）を受信するように配置され、
前記並進装置（５２５）は前記エネルギビーム（５１２）に角度シフトを誘起するために、前記第１方向（Ａ）に平行でない平面に沿って前記ステアリング光学素子（５２４）を並進させるように構成されている、
エネルギビームシステム（５００）。
【請求項2】
前記平面は、前記第１方向（Ａ）に対して実質的に直交する、
請求項１に記載のエネルギビームシステム（５００）。
請求項１に記載のエネルギビームシステム（５００）。
【請求項3】
前記並進装置（５２５）が、
前記平面内で第１ステアリング方向（Ｈ）に沿って前記ステアリング光学素子（５２４）を並進させるように構成された第１並進デバイス（５２６）と、
前記平面内で第２ステアリング方向（Ｔ）に沿って前記ステアリング光学素子（５２４）を並進させるように構成された第２並進デバイス（５２８）と、
を含み、
前記第２ステアリング方向（Ｔ）が前記第１ステアリング方向（Ｈ）に実質的に直交する、
請求項１に記載のエネルギビームシステム（５００）。
前記平面内で第１ステアリング方向（Ｈ）に沿って前記ステアリング光学素子（５２４）を並進させるように構成された第１並進デバイス（５２６）と、
前記平面内で第２ステアリング方向（Ｔ）に沿って前記ステアリング光学素子（５２４）を並進させるように構成された第２並進デバイス（５２８）と、
を含み、
前記第２ステアリング方向（Ｔ）が前記第１ステアリング方向（Ｈ）に実質的に直交する、
請求項１に記載のエネルギビームシステム（５００）。
【請求項4】
前記並進装置（５２５）は前記第１ステアリング方向（Ｈ）および前記第２ステアリング方向（Ｔ）に沿って延在するレールを含み、
前記並進装置（５２５）は前記平面に沿って並進するように構成されている、
請求項３に記載のエネルギビームシステム（５００）。
前記並進装置（５２５）は前記平面に沿って並進するように構成されている、
請求項３に記載のエネルギビームシステム（５００）。
【請求項5】
作動デバイスが並進装置（５２５）に動作可能に結合され、
前記作動デバイスが前記並進装置（５２５）を介して前記平面に沿って前記ステアリング光学素子（５２４）を並進させるように構成されている、
請求項１に記載のエネルギビームシステム（５００）。
前記作動デバイスが前記並進装置（５２５）を介して前記平面に沿って前記ステアリング光学素子（５２４）を並進させるように構成されている、
請求項１に記載のエネルギビームシステム（５００）。
【請求項6】
前記作動デバイスは、直線運動作動システムである、
請求項５に記載のエネルギビームシステム（５００）。
請求項５に記載のエネルギビームシステム（５００）。
【請求項7】
前記作動デバイスが、圧電トランスデューサ、ソレノイドアクチュエータ、ボイスコイルアクチュエータ、プーリベースシステム、ねじベースシステム、または他の適切なリニアアクチュエータのうちの１つまたは複数である、
請求項５に記載のエネルギビームシステム（５００）。
請求項５に記載のエネルギビームシステム（５００）。
【請求項8】
前記並進装置（５２５）は、第１作動デバイス（５３６）に作動可能に連結された第１並進デバイス（５２６）を含み、
前記第１作動デバイス（５３６）は、前記平面内の第１ステアリング方向（Ｈ）に沿って前記ステアリング光学素子（５２４）に連結された前記第１並進デバイス（５２６）を並進させるように構成され、
前記並進装置（５２５）は、第２作動デバイス（５３８）に作動可能に連結された第２並進デバイス（５２８）を含み、
前記第２作動デバイス（５３８）は、前記平面内の第２ステアリング方向（Ｔ）に沿って前記ステアリング光学素子（５２４）に連結された第２並進デバイス（５２８）を移動させるように構成され、
前記第２ステアリング方向（Ｔ）は前記第１ステアリング方向（Ｈ）に実質的に直交する、
請求項１に記載のエネルギビームシステム（５００）。
前記第１作動デバイス（５３６）は、前記平面内の第１ステアリング方向（Ｈ）に沿って前記ステアリング光学素子（５２４）に連結された前記第１並進デバイス（５２６）を並進させるように構成され、
前記並進装置（５２５）は、第２作動デバイス（５３８）に作動可能に連結された第２並進デバイス（５２８）を含み、
前記第２作動デバイス（５３８）は、前記平面内の第２ステアリング方向（Ｔ）に沿って前記ステアリング光学素子（５２４）に連結された第２並進デバイス（５２８）を移動させるように構成され、
前記第２ステアリング方向（Ｔ）は前記第１ステアリング方向（Ｈ）に実質的に直交する、
請求項１に記載のエネルギビームシステム（５００）。
【請求項9】
前記第１光学素子（５１４）がコリメートレンズである、
請求項１に記載のエネルギビームシステム（５００）。
請求項１に記載のエネルギビームシステム（５００）。
【請求項10】
前記第１光学素子（５１４）が凹レンズであり、前記ステアリング光学素子（５２４）が凸レンズである、
請求項１に記載のエネルギビームシステム（５００）。
請求項１に記載のエネルギビームシステム（５００）。
【請求項11】
実質的に前記第１方向（Ａ）に沿って延在する部材（５３０）をさらに含み、
前記部材（５３０）が、前記エネルギビームジェネレータ（５１０）および前記光並進システム（５２０）に接続される、
請求項１に記載のエネルギビームシステム（５００）。
前記部材（５３０）が、前記エネルギビームジェネレータ（５１０）および前記光並進システム（５２０）に接続される、
請求項１に記載のエネルギビームシステム（５００）。
【請求項12】
前記部材（５３０）が、前記第１方向（Ａ）に沿って延在する軸に対してある角度で前記ステアリング光学素子（５２４）を傾斜させるように長さに沿って延在するように構成される、直線運動作動システムである、
請求項１１に記載のエネルギビームシステム（５００）。
請求項１１に記載のエネルギビームシステム（５００）。
【請求項13】
前記第１光学素子（５１４）が厚さを有し、
前記部材（５３０）が、前記第１光学素子（５１４）の厚さの最大０．５倍の範囲内で、前記ステアリング光学素子（５２４）から前記第１方向（Ａ）に沿って前記第１光学素子（５１４）を位置決めするように構成される、
請求項１２に記載のエネルギビームシステム（５００）。
前記部材（５３０）が、前記第１光学素子（５１４）の厚さの最大０．５倍の範囲内で、前記ステアリング光学素子（５２４）から前記第１方向（Ａ）に沿って前記第１光学素子（５１４）を位置決めするように構成される、
請求項１２に記載のエネルギビームシステム（５００）。
【請求項14】
プロセッサ（６０６）とメモリデバイスとを含むコントローラ（６００）をさらに含み、
前記メモリデバイスは、前記プロセッサ（６０６）によって実行されたときに、前記エネルギビームシステム（５００）に動作を実行させる命令を記憶し、
前記動作は、前記平面に沿って前記ステアリング光学素子（５２４）を並進させるように前記並進装置（５２５）を関節運動させることを含む、
請求項１に記載のエネルギビームシステム（５００）。
前記メモリデバイスは、前記プロセッサ（６０６）によって実行されたときに、前記エネルギビームシステム（５００）に動作を実行させる命令を記憶し、
前記動作は、前記平面に沿って前記ステアリング光学素子（５２４）を並進させるように前記並進装置（５２５）を関節運動させることを含む、
請求項１に記載のエネルギビームシステム（５００）。
【請求項15】
前記動作は、前記第１方向（Ａ）に沿った軸に対する角度を生成するように前記ステアリング光学素子（５２４）を傾斜させることを含む、
請求項１４に記載のエネルギビームシステム（５００）。
請求項１４に記載のエネルギビームシステム（５００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、概して、レーザシステムなどのエネルギビームのための方向付けデバイスに関する。本発明はさらに、付加製造機のためのエネルギビームのための方向付け装置に関する。
【背景技術】
【0002】
付加製造は、付加的に、層状の様式で構成要素を製造するための様々なテクノロジーを包含する。ＡＭ装置は一般に、材料に向けられた集束エネルギビームまたはレーザシステムを含む。例えば、粉末床融合では、集束エネルギビームが移動され、層ごとに粉末粒子を融合させるように方向付けられる。エネルギビームは、電子ビームまたはレーザのいずれかであってもよい。レーザ粉末床溶融法は多くの異なる名称で業界において言及されており、その最も一般的なものは、粉末溶融法の性質に応じて、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）および選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）である。溶融される粉末が金属である場合、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）および直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）という用語が一般に使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、例えば、サイズ及びパッケージングを低減し、改善された又は制限されたフィールド歪み及び焦点光学の改善された有効性を可能にし得るような、エネルギビームを方向付けるための改善されたシステムが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【0004】
一態様は、第１方向に沿って第１光学素子を通してエネルギビームを出力するように構成されたエネルギビームジェネレータと、ステアリング光学素子と並進装置とを含む光並進システムと、を含み、前記光並進システムは、前記ステアリング光学素子を通して前記エネルギビームを受信するように配置され、前記並進装置は前記エネルギビームに角度シフトを誘起するために、前記第１方向に平行でない平面に沿って前記ステアリング光学素子を並進させるように構成される、エネルギビームシステムである。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【発明を実施するための形態】
【0006】
当業者に向けられた、その最良の形態を含む本開示の完全かつ可能な開示が、添付の図面を参照して、本明細書に記載される。
【0007】
本明細書および図面における参照符号の繰り返しの使用は、本開示の同じまたは類似の特徴または要素を表すことが意図される。
【0008】
ここで、本開示の実施形態を詳細に参照し、その１つまたは複数の例を図面に示す。各実施例は、本開示の説明のために提供され、本開示を限定するものではない。実際に、本開示の範囲または趣旨から逸脱することなく、本開示において様々な修正および変更を行うことができることが当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として図示または説明される特徴は、別の実施形態とともに使用されて、さらに別の実施形態をもたらすことができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内に入るような修正および変形を包含することが意図される。
【0009】
本明細書に記載されるように、本明細書に開示される主題は、付加製造の機械または装置の使用を含む。本明細書で使用するとき、「付加製造」という語は、概して、構成要素が層ごとに製造される製造テクノロジーを指す。例示的な付加製造機は、任意の所望の付加製造テクノロジーを利用するように構成され得る。付加製造機は、ダイレクトメタルレーザ溶融（ＤＭＬＭ）技術、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）技術、ダイレクトメタルレーザ焼結（ＤＭＬＳ）技術、または選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）技術などの粉末床溶融（ＰＢＦ）技術を含む付加製造技術を利用することができる。例示的なＰＢＦテクノロジーでは、粉末材料の薄層がビルド平面に連続的に適用され、次いで、１つまたは複数の３次元物体を形成するために、層ごとに互いに選択的に溶融または融着される。付加的に製造された物体は一般に、本質的にモノリシックであり、様々な一体のサブコンポーネントを有することができる。
【0010】
追加的または代替的に、好適な付加製造テクノロジーとしては、例えば、融合堆積モデリング（ＦＤＭ）テクノロジー、直接エネルギ堆積（ＤＥＤ）テクノロジー、レーザエンジニアードネットシェーピング（ＬＥＮＳ）テクノロジー、レーザネットシェイプマニュファクチャリング（ＬＮＳＭ）テクノロジー、直接金属堆積（ＤＭＤ）テクノロジー、デジタルライトプロセシング（ＤＬＰ）テクノロジー、バットポリマー化（ＶＰ）テクノロジー、ステレオリソグラフィー（ＳＬＡ）テクノロジー、およびエネルギビームを利用する他の付加製造テクノロジーが挙げられる。
【0011】
付加製造テクノロジーは一般に、オブジェクトを点ごと、層ごとに、典型的には縦方向にビルドすることによるオブジェクトの製作として説明することができる。他の製造方法も考えられ、本開示の範囲内である。例えば、本明細書での議論は連続する層を形成するための物質の追加に言及しているが、本開示の主題は層付加プロセス、層減法プロセス、または混成プロセスを含む、任意の付加製造テクノロジーまたは他の製造テクノロジーを用いて実施することができる。
【0012】
本明細書に記載の付加製造方法は、任意の好適な物質を使用して構成要素を形成するために使用することができる。例えば、材料は、金属、セラミック、ポリマー、エポキシ、フォトポリマー樹脂、プラスチック、コンクリート、または固体、液体、粉末、シート材料、ワイヤ、または任意の他の適切な形態であり得る任意の他の適切な材料であり得る。各連続層は例えば、約１０μｍ～約２００μｍであり得るが、厚さは任意の数のパラメータに基づいて決定され得、任意の適切なサイズであり得る。
【0013】
本明細書で使用するとき、「ビルド平面」という語は、付加製造処理中にエネルギビームが衝突する面によって画定される平面を指す。一般に、粉末床の表面は、ビルド平面を画定する。粉末床のそれぞれの層の照射中、それぞれの層の以前に照射された部分はビルド平面の一部を画定し得、および／またはビルドモジュールにわたって粉末材料を分配する前に、粉末床を支持するビルドプレートは、概してビルド平面を画定する。
【0014】
「上部」、「底部」、「外側」、「内側」などの用語は便宜上の用語であり、限定的な用語として解釈されるべきではないことを理解されたい。本明細書で使用される場合、用語「第１」、「第２」、および「第３」は、１つの構成要素を別の構成要素から区別するために互換的に使用され得、個々の構成要素の位置または重要性を示すことを意図しない。用語「１つの」などは、量の限定を示すものではなく、むしろ、参照される項目の少なくとも１つの存在を示す。
【0015】
本願の明細書及び特許請求の範囲の全体にわたって使用される、近似用語はいかなる定量的な表現を修飾するためにも使うことができ、その用語が関連する基本的な機能に変化をもたらさない許容範囲内で可変であってよい。したがって、「約」、「実質的に」、および「およそ」などの用語によって修飾された値は、指定された正確な値に限定されるべきではない。少なくともいくつかの事例では、近似言語が値を測定するための機器の精度、または構成要素および／もしくはシステムをビルドもしくは製造するための方法もしくは機械の精度に対応し得る。例えば、近似言語は、１０パーセントのマージン内にあることを指し得る。
【0016】
本明細書および本明細書および特許請求の範囲の全体にわたって、範囲の限定は組み合わされ、交換され、そのような範囲は文脈または言語が別段の指示をしない限り、その中に含まれるすべての部分範囲を含み、特定される。例えば、本明細書に開示されるすべての範囲は終点を含み、終点は、互いに独立して組み合わせ可能である。
【0017】
レーザ装置用のガルバノメータは一般に、レーザ光線を所望の面又は位置に向けて導き、集束させるためのミラー及びモータアセンブリを含む。そのようなシステムは比較的大きく、かさばり、一般に、付加製造機械、レーザ切断もしくは溶着機械、または方向付けエネルギシステムなどのレーザを利用し得るますます小型のシステムにとって望ましくない。ガルバノメータシステムは一般に、単一の点を中心に旋回しないことがあり、これは、場の歪みをもたらし、焦点光学系の有効性を制限することがある。
【0018】
本明細書では、エネルギビームシステムの実施形態が提供される。エネルギビームシステムは、回転検流計モータ及びミラーの必要性又は所望を除去又は低減することができる光並進システムを含む。システムは並進システムを介して並進システムを平面に沿って並進させることによってビーム偏向を生成し、ステアリング光学素子からのエネルギビームに角度シフトを誘起する。本明細書で使用するとき、エネルギビームに角度シフトを誘起すること、及びその導出は、エネルギビームの元の方向に対してエネルギビームの方向に角度変化を誘起することを指す。並進システムは、望ましくはエネルギビームジェネレータから受け取ったエネルギビームに対して、ステアリング光学素子をセンタリングおよびオフセンタリングする。ステアリング光学素子に対する中心から外れたエネルギビームは、ステアリング光学素子で受信されたエネルギビームからエネルギビームの角度をシフトさせる。ステアリング光学素子の移動または並進は、所望の速度、精度、およびコストに応じた直線運動作動のための１つまたは複数の構造または方法を介する。そのような直線運動作動構造は、圧電トランスデューサ、ソレノイド、ボイスコイル、プーリベースのシステム、ねじベースのシステム、または線形アクチュエータ、概して、またはそれらの組合せを含む。本明細書で提供される実施形態は、エネルギビームジェネレータおよび光学素子の同軸または同直線配置を可能にする。そのような構成は従来のガルバノメータシステム、ミラーベースのシステム、またはプリズムベースのシステムとは対照的に、より小さいまたはより厳しいパッケージング、改善された精度、改善された正確さ、およびエネルギビームの低減された歪みを可能にし得る。
【0019】
回転モータまたはミラーを含む従来のガルバノメータは一般に、単一の点の周りを旋回し、これは、場の歪みを引き起こすか、さもなければ、Ｆθ焦点光学系の有効性を制限し得る。ガルバノメータは一般に、約９０度のビーム経路方向転換、または追加的にビームオフセットを必要とする。ガルバノメータは一般に、比較的かさばることがある。ガルバノメータの相対的なサイズまたはバルクは少なくとも部分的にはビーム経路の方向転換を必要とすることによって誘発され得、一般に、レーザシステムのサイズ、スケーラビリティ、動作、または精度に有害である。
【0020】
ここで図１を参照すると、本開示の態様によるエネルギビームシステム５００（以下、「システム」）の実施形態が提供される。システム５００は、レーザビームまたは他の光放射などのエネルギビーム５１２を出力するように構成されたエネルギビームジェネレータ５１０を含む。システム５００は第１方向Ａに沿ってエネルギビームジェネレータ５１０からエネルギビーム５１２を受け取るように配置された光並進システム５２０をさらに含む。エネルギビームジェネレータ５１０の様々な実施形態がエネルギビーム５１２が第１方向Ａに沿って放出される第１光学素子５１４を含む。光学素子５１４は、詳細には、エネルギビーム５１２を介して示されるように、入力エネルギビーム５１２をより小さい直径に狭める、および／または第１方向Ａに沿って整列させるように構成されているコリメータまたはコリメートレンズを形成してもよい。他の実施形態では、光学素子５１４がエネルギビーム５１２がコリメートされない（例えば、無限ではないビーム作動距離を有する）ように、異なるタイプのレンズ（例えば、凹レンズまたは凸レンズ）である。
【0021】
システム５００の様々な実施形態は、実質的に第１方向Ａに沿って延在する部材５３０を含む。部材５３０がエネルギビームジェネレータ５１０および光並進システム５２０に接続される。特定の実施形態では、部材５３０が図２および３に示されるハウジング５２１の内部図の例示的な実施形態に示されるように、エネルギビームジェネレータ５１０を、ステアリング光学素子５２４および並進装置５２５が収容されるハウジング５２１に固定する。ハウジング５２１は本明細書に記載されるように、ステアリング光学素子５２４を並進させるか、さもなければ移動させるように構成された作動デバイスを取り付けるか、または固定することができる。図９に関して以下でさらに提供されるような他の実施形態では、部材５３０が第１方向Ａに沿った直線運動作動を可能にする作動部材である。
【0022】
図２を参照すると、光並進システム５２０の例示的な実施形態の内部図が提供されている。光並進システム５２０は、エネルギビーム５１２が通過するステアリング光学素子５２４を含む。いくつかの実施形態では、第１光学素子５１４およびステアリング光学素子５２４がコリメートされた配置にある。図３に示されるような特定の実施形態では、ハウジング５２１が第１光学素子５１４およびステアリング光学素子５２４と平行に配置された第３光学素子５３４を含む。ステアリング光学素子５２４の１つまたは複数の部分は以下でさらに説明するように、並進装置５２５に動作可能に接続される。
【0023】
図２を参照すると、システム５００は、エネルギビームジェネレータ５１０およびビーム直径５５６を有する第１光学素子５１４からエネルギビーム５１２を出力することができる。ビーム直径５５６は、ステアリング光学素子５２４におけるレンズ直径５５８よりも小さい。様々な実施形態において、ステアリング光学素子５２４に提供されるエネルギビーム５１２のビーム直径５５６は、以下の通りである：
【0024】
ビーム直径 ≦ （レンズ直径）／ｎ
【0025】
特定の実施形態では、ｎは８～２０である。特定の実施形態では、本明細書で提供される特定の範囲がエネルギビームジェネレータ５１０、第１光学素子５１４、およびステアリング光学素子５２４の共線形配置を可能にする。さらに特定の構成では、本明細書で提供される特定の範囲がエネルギビームジェネレータ５１０、第１光学素子５１４、ステアリング光学素子５２４、および第３光学素子５３４の共線形構成を可能にする。そのような構成は従来のガルバノメータシステム、ミラーベースのシステム、またはプリズムベースのシステムとは対照的に、ステアリング光学素子５２４および／または第３光学素子５３４から出力される出力エネルギビーム５２２のより小さいまたはより厳しいパッケージング、改善された精度、改善された正確さ、および低減された歪みを可能にする。そのような構成は図１１～図１２に関して示されるように、表面５４０上へのエネルギビーム５２２の所望の並進をさらに可能にし得る。
【0026】
システム５００の様々な実施形態は、屈折を介してエネルギビーム５１２を集束または分散させるように構成された、レンズなどの１つまたは複数の透過光学デバイスを画定するものとして、第１光学素子５１４、ステアリング光学素子５２４、または第３光学素子５３４を含む。一実施形態では、光学素子５１４、５２４、５３４は集束レンズ、凸レンズ、または二重凸レンズ、またはエネルギビームを受け取り、それを通してエネルギビームを単一点で交差するように出力するように構成された他の適切なタイプの透過光学デバイスを含む。さらに様々な実施形態では光学素子５１４、５２４、５３４は屈折後にエネルギビーム５１２を発散させるように構成された発散レンズまたは他の適切なタイプの透過光学デバイスを含む。
【0027】
ここで図４を参照すると、並進装置５２５の例示的な実施形態の図が提供される。図４に示される並進装置５２５の特定の実施形態は、図２に示される光並進システム５２０内に動作可能に配置される。並進装置５２５は、図４に示される第１ステアリング方向Ｈおよび第２ステアリング方向Ｔに沿って形成されるような、平面Ｐ（図１～図３）に沿ってステアリング光学素子５２４を並進させるように構成される。並進装置５２５は、ステアリング光学素子５２４が平面Ｐ（図１～３）に沿って関節運動して、ステアリング光学素子５２４から屈折されたエネルギビーム５２２の出力角度５０２を調整することを可能にする。
【0028】
図３に示す実施形態では並進装置５２５が第１方向Ａに対して非平行（例えば、実質的に垂直）である第１ステアリング方向Ｈに沿ってステアリング光学素子５２４を並進させるように構成された第１並進デバイス５２６を含む。並進装置５２５は第１方向Ａおよび第２方向Ｈに対して非平行（例えば、実質的に垂直）である第２ステアリング方向Ｔに沿ってステアリング光学素子５２４を並進させるように構成された第２並進デバイス５２８をさらに含む。様々な実施形態では並進装置５２５が第１方向Ａに対して非平行（例えば、垂直）である平面Ｐ（図１～３）に沿ってステアリング光学素子５２４を並進させるように構成される。
【0029】
システム５００の動作中、エネルギビームジェネレータ５１０は、第１方向Ａに沿って、光並進システム５２０においてステアリング光学素子５２４に向かってエネルギビーム５１２を放出する。システム５００は望ましくは図７～１２にエネルギビーム５２２で概略的に示すように、エネルギビームジェネレータ５１０から受け取ったエネルギビーム５１２を偏向する。並進装置５２５およびステアリング光学素子５２４を含む光並進システム５２０は、第１ステアリング方向Ｈおよび／または第２ステアリング方向Ｔに沿ってステアリング光学素子５２４を並進させることによってエネルギビーム５２２を偏向させ、軸５０１に対して角度５０２で示されるような、ステアリング光学素子５２４からのエネルギビーム５２２の角度シフトを誘導する。軸５０１は、エネルギビームジェネレータ５１０から第１方向Ａに沿って第１光学素子５１４を通って放出されるエネルギビーム５１２に対応する。角度５０２のシフトのさらなる描写および説明が以下でさらに説明される図７～図１２に関して以下に提供される。並進システム５２０は、望ましくはエネルギビームジェネレータ５１０から受信されたエネルギビーム５１２に対して、ステアリング光学素子５２４をセンタリングおよびオフセンタリングする。エネルギビーム５１２は説明の目的のみのために平行として示されており、エネルギビーム５１２は、実施形態に応じて発散または収束し得ることに留意されたい。図７および図８を参照すると、中間ビーム５１２が発散している場合、第２光学素子５２４の外側部分に当たるビームのセクション（図７では上側、図８では下側）は、第２光学素子５２４の中心により近い中間ビーム５１２のセクションよりも偏向される。第２光学系を横切る偏向の差は、５１０、５１１、および５１２が１つのユニットとして動かされるときにステアリング効果を提供するものである。代替的に、中間ビーム５１２はパッケージングの制約によって長さＡが特に長くなる場合に、それ自体を横断することができる。
【0030】
本明細書で提供されるシステム５００の実施形態はエネルギビームジェネレータ５１０、第１光学素子５１４、およびステアリング光学素子５２４の共方向配置（すなわち、第１方向Ａに沿って隣接する配置に配置される）を可能にする。システム５００の特定の実施形態は、第１方向Ａに沿った、エネルギビームジェネレータ５１０における第１光学素子５１４と、ステアリング光学素子５２４と、第３光学素子５３４との共方向配置を含む。
【0031】
図４を参照すると、並進装置５２５はそれぞれのステアリング方向Ｈ、Ｔに沿って延在するレールとして構成された並進装置５２６、５２８を含むことができ、それに沿ってステアリング光学素子５２４が移動する。図１～図３を参照し、さらに図４に関連して、並進システム５２０は、第１並進デバイス５２６に動作可能に結合された第１作動デバイス５３６と、第２並進デバイス５２８に動作可能に結合された第２作動デバイス５３８とをさらに含み得る。作動デバイス５３６、５３８は、概して、１つまたは複数の直線運動作動システムを画定し得る。特定の実施形態では、直線運動作動システムを形成する並進装置５２５が圧電トランスデューサ、ソレノイドアクチュエータ、ボイスコイルアクチュエータ、プーリベースのシステム、ねじベースのシステム、または他の適切な線形アクチュエータ、またはそれらの組合せを含む。
【0032】
作動デバイスは平面Ｐに沿って並進装置５２５を移動、関節運動、または他の方法で移動するように構成される。第１作動デバイス５３６は第２方向Ｈに沿って、ステアリング光学装置５２４の１つまたは複数の部分を連接、並進、または他の方法で移動するように作動可能に連結される。特定の実施形態では第１作動デバイス５３６が第１並進デバイス５２６に作動可能に連結されて、第２方向Ｈに沿って、ステアリング光学装置５２４を移動する。第２作動デバイス５３８は第３方向Ｔに沿って、ステアリング光学装置５２４の１つまたは複数の部分を連接、並進、または他の方法で移動するように作動可能に連結される。特定の実施形態では第２作動デバイス５３８が第２移動装置５２８に作動可能に連結されて、第３方向Ｔに沿って、ステアリング光学装置５２４を移動する。
【0033】
ここで図５～６を参照すると、並進システム５２０の一実施形態が提供されている。実施形態を図５～６に示す。図１～４に示すシステム５００の実施形態で利用することができる。図５に提供される実施形態は、第１並進デバイス５２６に動作可能に接続された第１作動デバイス５３６を含む、並進装置５２５の一部分を含む。第１作動デバイス５３６は、第１作動デバイス５３６および第１並進デバイス５２６においてねじ山付きインターフェース５３７で示されるような、ねじベースシステムとして構成され得る。特定の実施形態では、ねじベースシステムとして構成された第１作動デバイス５３６がねじ山付きインターフェース５３７におけるねじ山の係合および係合解除に基づいて、ステアリング光学素子５２４が第１ステアリング方向Ｈに沿って並進することを可能にする。特定の実施形態では、ステアリング光学素子５２４が第１光学素子５１４に対して並進移動される。
【0034】
ここで図６を参照すると、第２作動デバイス５３８を含む並進装置の一部分は、第２並進デバイス５２８に動作可能に接続される。第２作動デバイス５３８は、第２作動デバイス５３８および第２並進デバイス５２８においてねじ山付きインターフェース５３７に示されるようなねじベースシステムとして構成され得る。特定の実施形態では、ねじベースシステムとして構成された第２作動デバイス５３８がねじ山付きインターフェース５３７におけるねじ山の係合および係合解除に基づいて、ステアリング光学素子５２４が第２ステアリング方向Ｔに沿って並進することを可能にする。特定の実施形態では、ステアリング光学素子５２４が第１光学素子５１４に対して並進移動される。
【0035】
ここで図７～８を参照すると、第１光学素子５１４に対するステアリング光学素子５２４の移動の例示的な描写が提供されている。図７～８は、軸５０１に対するステアリング光学素子５２４から出力されるエネルギビーム５２２の角度５０２の変化を示す。図７～８の描写は、図１～６のシステムの実施形態によって許容される動きに対応する。例えば、図５～６は、ステアリング光学素子５２４が第１光学素子５１４および軸５０１に対して並進することを可能にする並進システム５２０を示し、説明する。
【0036】
ここで図９を参照すると、システム５００は、軸５０１に対して角度５０２に沿ってステアリング光学素子５２４の１つまたは複数の部分を傾斜させるようにさらに構成され得る。並進装置５２５は、第１光学素子５１４をステアリング光学素子５２４に結合する作動部材５３０を含む。作動部材５３０の様々な実施形態は圧電トランスデューサ、ソレノイドアクチュエータ、またはボイスコイルアクチュエータを含むが、これらに限定されない、上記のような直線運動作動システムを含む。特定の構成では、作動部材５３０が平面Ｐに沿って各々分離され、長さ５０３に沿って伸長可能な第１作動部材５３０ａおよび第２作動部材５３０ｂを含む。例示的な公称条件において、作動部材５３０は各々、長さ５０３に沿って伸長され、第１方向Ａに沿って第１光学素子５１４と同方向に配置されるように、ステアリング光学部材５２４を位置決めする。システム５００は軸５０１に対して傾くようにステアリング光学部材５２４を強制するように、別の作動部材５３０ａ、５３０ｂを固定するか、または別の方向に伸長もしくは収縮させながら、作動部材５３０ａ、５３０ｂの１つ以上を伸長または収縮させることができる。特定の実施形態では、作動部材５３０が本明細書に記載されるような並進システム５２０に動作可能に結合される。軸５０１に沿って第１光学素子５１４から出力され、ステアリング光学素子５２４によって受信されたエネルギビーム５１２（図１～３）は次いで、図１０～１２に様々な実施形態で示されるように、エネルギビーム５２２がステアリング光学素子５２４を通過するときに、角度５０２に沿って軸外に並進される。
【0037】
ここで図１０～図１２を参照すると、図１～９に描写され、説明されるシステム５００の動作中のステアリング光学素子５２４の変化および位置の描写が、提供される。特定の構成では第１光学素子５１４は正の凹レンズであり、ステアリング光学素子５２４は第１光学素子５１４と第３光学素子５３４との間に配置された負の凸レンズであり、第３光学素子５３４は正の対物レンズである。他の実施形態は、第１光学素子５１４、ステアリング光学素子５２４、または第３光学素子５３４のうちの複数の１つまたは複数を含み得ることを諒解されたい。
【0038】
図１０は、図１～５に描写される並進システム５２０の様々な実施形態を介して、中立位置にステアリング光学素子５２４を位置決めするシステム５００を描写する。例えば、エネルギビーム５２２がステアリング光学素子５２４を通過し、表面５４０で受光されることを可能にする。図１０に示されるステアリング光学素子５２４の中立位置は、エネルギビーム５２２がエネルギビームジェネレータ５１０および第１光学素子５１４から（例えば、軸５０１に沿って）受信されるのと実質的に同じ方向に沿って、表面５４０において受信されることを可能にする。
【0039】
図１１を参照すると、ステアリング光学素子５２４は、図１～図９に関して図示され説明された並進システム５２０によって並進される。具体的には、ステアリング光学素子５２４が図４～図８に関して説明したように、軸５０１から軸外の平面Ｐに沿ってシフトまたは並進される。したがって、エネルギビーム５２２は、軸５０１から第１大きさだけ表面５４０に出力される。
【0040】
図１２を参照すると、特定の実施形態では、並進システム５２０がステアリング光学素子５２４を軸５０１に対して角度５０２で傾斜させるように構成される。さらに特定の実施形態では、ステアリング光学素子５２４が図９に関して図示および説明されるように、作動部材５３０によって傾斜される。さらに、ステアリング光学素子５２４は図４～８に関して図示および説明されるように、軸５０１から並進される。したがって、エネルギビーム５２２は、図１１に示される第１大きさよりも大きい軸５０１から第２大きさだけ表面５４０に出力される。したがって、本明細書で提供されるシステム５００の実施形態は従来のガルバノメータシステム、ミラーベースのシステム、またはプリズムベースのシステムとは対照的に、エネルギビームのより小さいまたはより厳しいパッケージング、改善された精度、改善された正確さ、および低減された歪みを可能にしながら、表面５４０上に出力されるエネルギビーム５２２の移動および比較的より大きい移動を可能にする。
【0041】
例示的な実施形態では、システム５００が７５ミリメートル（ｍｍ）の正の凹レンズを形成する第１光学素子５１４と、７５ｍｍの負の凸レンズを形成するステアリング光学素子５２４と、４００ｍｍの正の対物レンズを形成する第３光学素子５３４とを含むことができる。システム５００は図１１に示されるように、平面Ｐに沿って、第１光学素子５１４に対して４．５ｍｍだけステアリング光学素子５２４をシフトさせることができる。並進システム５２０は図１２に示されるように、真円度を維持し、かつ／または非点収差を補償するために、ステアリング光学素子５２４をさらに傾斜させてもよい。提供されるような構成は、エネルギビーム５２２が軸５０１に対して１００ｍｍの直径の走査フィールドにわたって表面５４０に接触することを可能にし得る。
【0042】
ここで図１３～１４を参照すると、システム５００の一部の追加の実施形態が提供される。実施形態を図１３～１４に示す。図１３～１４は、図１～図１２に関して説明したのと実質的に同様に構成される。図１３では、作動部材５３０が互いに非平行配置でステアリング光学素子５２４に接続される。非平行配置は、ステアリング光学素子５２４が比較的迅速な座標運動で平面Ｐおよび角度５０２に沿って並進することを可能にし得る。作動部材５３０の非平行配置は、第１光学素子の前方または後方に位置付けられた基準旋回点５５０に対して旋回する。平行でない並進可能な作動部材５３０は、収差補正を可能にする。特定の実施形態では、ステアリング光学素子５２４が第１光学素子５１４とステアリング光学素子５２４との焦点強度比が０．５～３である。
【0043】
図１４（および図２に示す）を参照すると、第１光学素子５１４とステアリング光学素子５２４との間に間隙５５４が形成される。第１光学素子５１４は、厚さ５５２を有する。本明細書で提供されるシステム５００の動作中、部材５３０は、第１光学素子５１４の厚さ５５２の０．５倍（０．５ｘ）までの範囲内で、ステアリング光学素子５２４から第１光学素子５１４を位置決めするように構成される。作動部材を含む部材５３０に関して説明したような特定の実施形態では、部材５３０が厚さ５５２の最大０．５倍の範囲内で、第１光学素子５１４とステアリング光学素子５２４との間の間隙５５４を作動、並進、または関節運動させることができる。様々な実施形態において、範囲はゼロより大きい。間隙５５４は概して、第１光学素子５１４およびステアリング光学素子５２４が非接触であり、第１光学素子５１４の厚さ５５２の半分までの距離だけ、第１方向Ａに対して間隙５５４に沿って分離されるようなものである。
【0044】
ここで図１５を参照すると、システム５００の様々な実施形態が含まれる例示的な付加製造システム１００の概略図が提供される。付加製造装置１００は、１つまたは複数の付加製造機１０２を含むことができる。１つまたは複数の付加製造機１０２は、制御装置１０４を含むことができる。制御システム１０４は付加製造機１０２の一部として含まれてもよく、または制御システム１０４は付加製造機１０２に関連付けられてもよい。制御システム１０４は、付加製造機１０２の一部として一体化された構成要素及び／又は付加製造機１０２とは別に設けられた構成要素を含むことができる。制御システム１０４の様々な構成要素は、付加製造機１０２の様々な構成要素に通信可能に結合され得る。
【0045】
制御システム１０４は、マネジメントシステム１０６および／またはユーザインターフェース１０８と通信可能に結合され得る。マネジメントシステム１０６は、付加製造システム１００に関するエンタープライズレベルの動作に関連して、制御システム１０４と対話するように構成され得る。そのようなエンタープライズレベルの動作は、管理システム１０６から制御システム１０４にデータを送信すること、および／または制御システム１０４から管理システム１０６にデータを送信することを含み得る。ユーザインターフェース１０８は、ユーザが付加製造装置１００と対話することを可能にする１つ以上のユーザ入力／出力装置を含むことができる。
【0046】
図示のように、付加製造機１０２はビルドチャンバ１１２を含むビルドモジュール１１０を含むことができ、その中で、１つまたは複数の物体１１４を付加製造することができる。付加製造機１０２は、粉末モジュール１１６および／またはオーバーフローモジュール１１８を含むことができる。ビルドモジュール１１０、粉末モジュール１１６、および／またはオーバーフローモジュール１１８は、アセンブリライン処理などで付加製造機１０２に取り付けられ、そこから取り外されるように構成されたモジュール式容器の形態で提供されてもよい。加えて、または代替として、ビルドモジュール１１０、粉末モジュール１１６、および／またはオーバーフローモジュール１１８は、付加製造機１０２の固定構成要素を画定し得る。
【0047】
粉末モジュール１１６は、供給チャンバ１２２内に収容された粉末材料１２０の供給を含む。粉末モジュール１１６は、付加製造機１０２の動作中に粉末床１２６を上昇させる粉末ピストン１２４を含む。粉末床１２６が上昇すると、粉末材料１２０の一部が粉末モジュール１１６から押し出される。ブレードまたはローラなどのリコータ１２８は、ビルドモジュール１１０のビルドのビルド平面１３０にわたって粉末材料１２０の薄層を順次分配する。ビルドプラットフォーム１３２は、ビルド平面１３０にわたって分散された粉末材料１２０の連続層を支持する。ビルドプラットフォーム１３２は、そこに固定され、その上に物体１１４が付加製造され得るビルドプレート（図示せず）を含み得る。
【0048】
図１～図３および図１５に関して、付加製造機１０２はレーザビームなどのエネルギビームのうちの１つまたは複数を生成し、それぞれのエネルギビームをビルド平面１３０上に向けてビルド平面１３０を画定する粉末床１３８のそれぞれの一部を選択的に凝固させるように構成された１つまたは複数のエネルギビームシステム５００を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、エネルギビームシステム５００が複数のエネルギビームを直接出力するように、または元の単一エネルギビームを複数のエネルギビームに分割することによって、構成された１つまたは複数のエネルギビームジェネレータ５１０を備え得る。複数のエネルギビームの各々は、同じ初期方向、異なる初期方向、またはそれらの組合せに整列され得る。エネルギビームシステムは複数の光並進システム５２０をさらに備えることができ、複数の光並進システム５２０の各々は１つまたは複数のエネルギビームジェネレータ５１０から複数のエネルギビームのうちの１つを受け取るように配置されたステアリング光学素子５２４と、ステアリング光学素子５２４によって受け取られた複数のエネルギビームのうちの１つに角度シフトを誘起するために、平面Ｐに沿ってステアリング光学素子５２４を並進するように構成された並進装置５２５とを備えることができる。
【0049】
並進装置５２５はステアリング光学素子によって受信された複数のエネルギビームのうちの１つの初期方向に対して非平行（例えば、実質的に直交）である平面方向にステアリング光学素子を並進させることができる。光並進システム５２０は、それによって、複数のエネルギビーム上に同じ角度シフトを誘起し得、複数のエネルギビーム上に異なる角度シフトを誘起し得、またはそれらの組合せを誘起し得る。例えば、各光並進システムはそれぞれのエネルギビームに特定の角度シフトを独立して誘起することができるように、独立して制御することができる。
【0050】
それぞれのエネルギビームが、粉末床１３８を画定する粉末材料１２０の連続層を選択的に溶融または融合すると、物体１１４は形状をとり始める。１つまたは複数のエネルギビームまたはレーザビームは、赤外光、可視光、および／または紫外光に対応する波長または波長範囲など、任意の適切な波長または波長範囲を有する電磁放射を含み得る。粉末床１３８または物体１１４は、図１０～図１２に関して図示および説明した表面５４０を画定することができることを理解されたい。
【0051】
典型的にはＤＭＬＭ、ＥＢＭ、またはＳＬＭシステムでは粉末材料１２０は完全に溶融され、それぞれの層はエネルギビームのそれぞれのパスで溶融または再溶融される。ＤＭＬＳまたはＳＬＳシステムでは、典型的には粉末材料１２０の層は焼結され、一般に粉末材料１２０の融点に達することなく、粉末材料１２０の粒子を互いに融合する。エネルギビームシステム５００は、付加製造機１０２の一部として一体化された構成要素及び／又は付加製造機１０２とは別に設けられた構成要素を含むことができる。
【0052】
付加製造機１０２は複数のエネルギビーム５２２を生成し、図１～図１４に関して図示および説明したように、ビルド面１３０上にエネルギビームを方向付けるように構成された複数のエネルギビームシステム５００を含むことができる。照射装置は、図１～図１４のエネルギビームジェネレータ５１０をそれぞれ有する可能性がある。各エネルギビームシステム５００に関連する複数の光学素子はステアリング光学素子５２４の並進を最小限に抑えながら、接触及び角度の変化を可能にする。さらに、複数のシステム５００は、各それぞれのステアリング光学素子５２４の並進および所望のエネルギビームジェネレータ５１０からのエネルギビーム５１２の選択的放出を介して、より速い調整を可能にする。
【0053】
第３光学素子５３４（図３）はエネルギビームシステム５００の１つ以上の構成要素を処理チャンバ１４０から分離し、その内部で粉末材料が１つ以上のエネルギビーム５２２によって照射されて３次元物体１１４を付加製造する、保護ガラスなどのウィンドウを形成することができる。窓ガラスまたは保護ガラスは、ステアリング光学素子５２４などのエネルギビームシステム５００の１つまたは複数の構成要素を、付加製造機１０２の処理チャンバ１４０内に存在する状態から分離することができる。このようなウィンドウ又は保護グラスは、粉体物質、埃、煤、煙又は蒸気からの残留物等の付加製造工程に関連する汚染物質がエネルギビームシステム５００の敏感な構成要素と接することを防止することができる。エネルギビームシステム５００の様々な光学素子への汚染物質の蓄積は、エネルギビームシステム５００の動作及び／又はエネルギビームシステム５００に関連する品質メトリックに悪影響を及ぼす可能性がある。加えて、または代替として、そのような汚染物質は、エネルギビームジェネレータ５１０などのエネルギビームシステム５００の様々な光学素子に損傷を引き起こし得る。
【0054】
図１５に示されるように、エネルギビームシステム５００は、照射デバイスまたはエネルギビームジェネレータ５１０と、１つまたは複数の光学素子５１４、５２４、５３４（図１０～図１２）とを含む。加えて、または代替として、付加製造機１０２は２、３、４、６、８、１０、またはそれ以上のエネルギビームシステム５００を含むことができ、そのようなシステム５００は、それぞれの光学素子５１４、５２４を含むことができる。各エネルギビームシステム５００は、ビルド平面１３０の少なくとも一部分に入射する走査フィールド内でそれぞれ走査可能な１つ以上のエネルギビーム５２２をそれぞれ生成するように構成されてもよい。例えば、複数のエネルギビームシステム５００はステアリング光学素子５２４を介して第１走査フィールド１４６ａ内で走査可能であり、少なくとも第１ビルド平面領域１４８ａに入射する第１エネルギビーム５２２ａを生成することができる。別のエネルギビームシステム５００はステアリング光学素子５２４を介して第２走査フィールド１４６ｂ内で走査可能であり、少なくとも第２ビルド平面領域１４８ｂに入射する第２エネルギビーム５２２ｂを生成することができる。第１走査フィールド１４６ａおよび第２走査フィールド１４６ｂは、第１エネルギビーム５２２ａによって走査可能な第１ビルド平面領域１４８ａが第２エネルギビーム５２２ｂによって走査可能な第２ビルド平面領域１４８ｂと重複するように、重複し得る。第１ビルド平面領域１４８ａと第２ビルド平面領域１４８ｂとの重複部分は、インターレース領域１５０と呼ばれることがある。インターレース領域１５０内で照射される粉末床１３８の部分は、本開示によるエネルギビーム第１エネルギビーム５２２ａおよび／または第２エネルギビーム５２２ｂによって照射されてもよい。
【0055】
粉末床１３８の層を照射するために、エネルギビームジェネレータ５１０はビルド平面１３０のそれぞれの部分（例えば、第１ビルド平面領域１４８ａおよび第２ビルド平面領域１４８ｂ）を横切ってエネルギビーム５２２を方向付けて、物体１１４の一部となる粉末材料１２０の部分を溶融または融合させる。粉末床１３８の第１層または一連の層は、典型的にはビルドプラットフォーム１３２に溶融または融合され、次いで、粉末床１３８の連続層が互いに溶融または融合されて、物体１１４を付加製造する。粉末床１３８の連続層が互いに溶融または融合されると、ビルドピストン１５２は、ビルドプラットフォーム１３２を徐々に下げて、リコータ１２８が粉末材料１２０の連続層を分配するための余地を作る。粉末床１３８の連続層を形成するためのビルド平面１３０にわたる粉末材料１２０の分布、および／または粉末床１３８に与えられる照射は、粉末材料、埃、煤、煙または蒸気からの残留物などの汚染物質を処理チャンバ１４０の環境に導入することができる。そのような汚染物質は、エネルギビームシステム５００に関連する様々な光学素子上に蓄積し得る。
【0056】
ビルドピストン１５２が徐々に下降し、粉末材料１２０の連続層がビルド平面１３０にわたって適用されると、粉末材料１２０の次の連続層は、ビルド平面１３０と一致する粉末床１３８の表面を画定する。粉末床１３８の連続層は、完成した物体１１４が付加製造されるまで、選択的に溶融または融合されてもよい。付加製造機は、オーバーフローモジュール１１８を利用して、オーバーフローチャンバ１５４内の余分な粉末材料１２０を捕捉することができる。オーバーフローモジュール１１８はオーバーフローピストン１５６を含むことができ、これは、追加の過剰な粉末材料１２０のためのオーバーフローチャンバ１５４内の余地を作るために徐々に低下する。
【0057】
付加製造機は、粉末モジュール１１６および／またはオーバーフローモジュール１１８を利用しなくてもよく、様々な粉末供給システムおよび／または余分な粉末再捕捉システムを含む、粉末材料１２０を取り扱うための他のシステムが提供されてもよいことが理解されよう。本発明の主題は、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の好適な付加製造機を用いて実施することができる。
【0058】
さらに図１５を参照すると、付加製造機１０２は、付加製造機１０２の１つまたは複数の動作パラメータ、エネルギビームシステム５００の１つまたは複数のパラメータ、および／または付加製造処理の１つまたは複数の動作パラメータを監視するように構成された撮像システム１５８を含むことができる。撮像システムは、付加製造機１０２および／または付加製造処理の１つまたは複数の動作パラメータを較正するように構成された較正システムであってもよい。撮像システム１５８は、溶融プール監視システムであってもよい。付加製造処理の１つまたは複数の動作パラメータは、３次元物体１１４を付加製造することに関連する動作パラメータを含むことができる。撮像システム１５８はレーザダイオードからの赤外線ビームおよび／またはエネルギビームの反射部分（例えば、第１エネルギビーム５２２ａおよび／または第２エネルギビーム５２２ｂ）などの撮像ビームを検出するように構成され得る。
【0059】
エネルギビームシステム５００および／または撮像システム１５８は、１つまたは複数の検出デバイスを含むことができる。１つまたは複数の検出デバイスは、撮像システム１５８によって検出された評価ビームに少なくとも部分的に基づいて、粉末床１３８の連続層を照射することに関連する１つまたは複数のパラメータなど、エネルギビームシステム５００の１つまたは複数のパラメータを決定するように構成され得る。粉末床１３８の連続層を照射することに関連する１つまたは複数のパラメータは、照射パラメータおよび／または溶融プール監視パラメータなどの物体パラメータを含むことができる。撮像システム１５８によって決定される１つまたは複数のパラメータは例えば、制御システム１０４によって、付加製造機１０２および／または付加製造システム１００の１つまたは複数の動作を制御するために利用され得る。１つまたは複数の検出デバイスは、それぞれの評価ビームからビルド平面１３０の評価データを取得するように構成され得る。例示的な検知装置は、カメラ、イメージセンサ、フォトダイオードアセンブリなどを含むことができる。たとえば、検出デバイスは電荷結合デバイス（たとえば、ＣＣＤセンサ）、アクティブピクセルセンサ（たとえば、ＣＭＯＳセンサ）、量子画像デバイス（たとえば、ＱＩＳセンサ）などを含み得る。検出装置は、検出装置へのビーム経路に沿って評価ビームを集束させるように構成されたレンズアセンブリをさらに含むことができる。撮像システム１５８は、評価ビームを対応する検出デバイスに向けるように構成された、ミラー、ビームスプリッタ、レンズなどの１つまたは複数の撮像光学素子（図示せず）を含むことができる。
【0060】
加えて、または代替として、粉末床１３８の連続層に関連するパラメータを決定することに関し、撮像システム１５８は、エネルギビームシステム５００、または特にエネルギビームジェネレータ５１０に関連する較正動作、様々な光学素子５１４、５２４、５３４、並進システム５２０、またはその他の構成要素のうちの１つまたは複数、および／または撮像システム１５８もしくはその構成要素など、付加製造機１０２に関連する１つまたは複数の較正動作を実行するように構成され得る。撮像システム１５８は評価ビームを投影し、ビルド平面１３０から反射された評価ビームの一部を検出するように構成され得る。評価ビームは、エネルギビームジェネレータ５１０および／または撮像システム１５８に関連する別個のビーム源によって投影されてもよい。加えて、および／または代替として、撮像システム１５８はビルド平面１３０から放出される放射線、例えば、粉末床１３８から反射されるエネルギビーム５２２からの放射線、および／またはエネルギビーム５２２によって生成される粉末床１３８内の溶融プールから放出される放射線、および／または溶融プールに隣接する粉末床１３８の一部から放出される放射線を含む評価ビームを検出するように構成され得る。撮像システム１５８は、付加製造機１０２の一部として一体化された構成要素及び／又は付加製造機１０２とは別に設けられた構成要素を含むことができる。例えば、撮像システム１５８は、エネルギビームシステム５００の一部として一体化された構成要素を含むことができる。加えて、または代替として、撮像システム１５８は、エネルギビームシステム５００の一部として、および／または付加製造機１０２の一部として設置され得る、アセンブリの形態などの別個の構成要素を含み得る。
【0061】
本明細書に示され、説明される装置の実施形態に適した粉末材料の代表的な例は、金属合金、ポリマー、また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、およびコバルト基超合金である。加えて、適切な合金としては、ガスタービンエンジンにおける高温動作で許容可能な強度を有する、良好な耐酸化性を有するように設計されたもの、公知の「超合金」、例えば、ハステロイ、インコネル合金（例えば、ＩＮ７３８、ＩＮ７９２、ＩＮ９３９）、レン合金（例えば、レンＮ４、レンＮ５、レン８０、レン１４２、レン１９５）、ハイン合金、Ｍａｒ Ｍ、ＣＭ２４７、ＣＭ２４７ＬＣ、Ｃ２６３、７１８、Ｘ－８５０、ＥＣＹ７６８、２８２、Ｘ４５、ＰＷＡ１４８３およびＣＭＳＸ(例えば、ＣＭＳＸ－４）単結晶合金が挙げられ得る。本開示の製造された物体は、方向性凝固（「ＤＳ」）または単結晶（「ＳＸ」）などの１つまたは複数の選択された結晶微細構造を用いて形成され得る。
【0062】
ここで図１６を参照して、例示的な制御システム１０４を説明する。制御システム１０４は、付加製造システム１００、付加製造機１０２、および／またはエネルギビームシステム５００に関連する１つまたは複数の制御動作を実行するように構成され得る。制御動作は、エネルギビームシステム５００の動作を制御するように構成された１つ以上の制御コマンドを含むことができる。
【0063】
図１６に示すように、例示的な制御システム１０４は、コントローラ６００を含む。コントローラ６００は、コントローラ６００に１つまたは複数の制御動作を実行させるように構成された１つまたは複数の制御モジュール６０２を含み得る。１つまたは複数の制御モジュール６０２は、エネルギビームシステム５００および／または撮像システム１５８に関連する制御可能な構成要素など、付加製造機１０２に関連する１つまたは複数の制御可能な構成要素を制御するように構成された制御命令を提供するように実行可能な制御ロジックを含むことができる。例えば、制御モジュール６０２は、エネルギビームジェネレータ５１０、光並進システム５２０、もしくは部材５３０などのエネルギビームシステム５００の１つ以上の構成要素、または固体光変調器、ビーム変調器、電源、および／もしくは温度制御要素、ならびに／もしくはそれらの任意の１つ以上の他の構成要素の動作を制御するために実行可能な１つ以上の制御コマンドを提供するように構成され得る。様々な実施形態では、コントローラ６００が望ましくはステアリング光学素子５２４を並進、移動、または他の方法で位置決めすることに対応する１つまたは複数の信号を受信、取得、測定、決定、または送信することによって、またはステアリング光学素子５２４の所望の位置に従って並進システム５２０または部材５３０を作動させることによって、システム５００を動作させるように構成される。コントローラ６００の様々な実施形態は特に、ステアリング光学素子５２４の位置を示す並進システム５２０および／または部材５３０の位置または動きに対応する信号を受信する。信号は特に、本明細書に記載されるように、平面Ｐ、角度５０２、および／または長さ５０３に沿った第１ステアリング方向Ｈおよび第２ステアリング方向Ｔに対応する信号を提供および受信するように、第１並進デバイス５２６および第２並進デバイス５２８および／または部材５３０に対応し得る。信号は依然として、特に、本明細書に記載されるようなステアリング光学素子５２４の移動および位置決めに対応する、作動デバイス５３６、５３８または部材５３０の移動、コマンド、伸長、関節運動、作動、並進、または他の移動に対応し得る。
【0064】
コントローラ６００は、付加製造機１０２と通信可能に結合され得る。コントローラ６００は、エネルギビームジェネレータ５１０、変調ビーム発生装置、固体光変調器、ビーム変調器、電源、及び／又は温調要素、及び／又はそれらの任意の１つ以上の他の要素のような、エネルギビームシステム５００及び／又は照射装置１４２の１つ以上の構成要素のような、付加製造機１０２の１つ以上の構成要素と通信可能に接続されてもよい。コントローラ６００はまた、マネジメントシステム１０６及び／又はユーザインターフェース１０８と通信可能に結合されてもよい。
【0065】
コントローラ６００は１つ以上のコンピューティングデバイス６０４を含むことができ、これは、付加製造機１０２および／または装置５００に対してローカルまたはリモートに配置することができる。１つまたは複数のコンピューティングデバイス６０４は、１つまたは複数のプロセッサ６０６と、１つまたは複数のメモリ装置６０８とを含み得る。１つまたは複数のプロセッサ６０６は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、集積回路、論理デバイス、および／または他の適切な処理デバイスなど、任意の適切な処理デバイスを含み得る。１つまたは複数のメモリ装置６０８は、限定はしないが、非一時的コンピュータ可読媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードドライブ、フラッシュドライブ、および／または他のメモリ装置６０８を含む、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体を含み得る。
【0066】
本明細書で使用される場合、「プロセッサ」および「コンピュータ」という用語、ならびに「処理装置」および「コンピューティングデバイス」などの関連する用語は当技術分野でコンピュータと呼ばれる集積回路だけに限定されず、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、特定用途向け集積回路、および他のプログラマブル回路を広く指し、これらの用語は本明細書では互換的に使用される。メモリ装置６０８は、限定はしないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの非一時的コンピュータ可読媒体と、ハードドライブ、フラッシュメモリ、および他のメモリ装置などのコンピュータ可読不揮発性媒体とを含み得る。また、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（ｃｏｍｐａｃｔ ｄｉｓｃ－ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、ＭＯＤ（ｍａｇｎｅｔｏ－ｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｋ）、ＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｄｉｓｃ）も使用され得る。
【0067】
本明細書で使用される場合、用語「非一時的コンピュータ可読媒体」は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールおよびサブモジュール、または任意のデバイス中の他のデータなど、情報の短期および長期記憶のための任意の方法または技術において実装される任意の有形のコンピュータベースのデバイスを表すことが意図される。本明細書で説明される方法は記憶デバイスおよび／またはメモリデバイスを含むがこれらに限定されない、有形の非一時的なコンピュータ可読媒体において具現化される実行可能命令として符号化され得る。そのような命令はプロセッサによって実行されると、プロセッサに、本明細書で説明する方法の少なくとも一部を実行させる。さらに、本明細書で使用される場合、「非一時的コンピュータ可読媒体」という用語は、限定はしないが、揮発性および不揮発性媒体を含む非一時的コンピュータ記憶デバイス、ならびにファームウェア、物理および仮想記憶装置、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、およびネットワークまたはインターネットなどの任意の他のデジタルソースなどの取り外し可能および非取り外し可能媒体を含む、すべての有形のコンピュータ可読媒体、ならびにまだ開発されていないデジタル手段を含み、唯一の例外は一時的な伝搬信号である。
【0068】
１つまたは複数のメモリ装置６０８は、１つまたは複数のプロセッサ６０６によって実行され得るコンピュータ実行可能命令６１０を含む、１つまたは複数のプロセッサ６０６によってアクセス可能な情報を記憶し得る。命令６１０は１つまたは複数のプロセッサ６０６によって実行されたときに、１つまたは複数のプロセッサ６０６に、光学素子監視動作、保守動作、清掃動作、較正動作、および／または付加製造動作を含む動作を実行させる、任意の組の命令を含み得る。特定の実施形態では、命令６１０が角度５０２、長さ５０３、ステアリング光学素子５２４の位置、ステアリング光学素子５２４および／または第３光学素子５３４に対する第１光学素子５１４の相対位置、または本明細書に図示および説明される他の関節運動可能な要素を設定、調整、または変調するための命令を含み得る。命令は、それぞれの並進システムを介して１つまたは複数の光学素子を関節運動させること、並進システムに動作可能に結合された１つまたは複数の関節運動装置を関節運動させること、平面Ｐに沿って光学素子を移動または並進運動させること、または表面５４０に対して角度５０２を生成するように１つまたは複数の光学素子を傾斜させることを含み得る。
【0069】
メモリ装置６０８は、１つまたは複数のプロセッサ６０６によってアクセス可能なデータ６１２を記憶することができる。データ６１２は、現在またはリアルタイムデータ６１２、過去データ６１２、またはそれらの組合せを含むことができる。データ６１２は、データライブラリ６１４に記憶され得る。例えば、データ６１２は、コントローラ６００、付加製造装置１０２、エネルギビームシステム５００、撮像システム１５８、マネジメントシステム１０６、ユーザインターフェース１０８、及び／又はそれに関連する動作データ６１２及び／又は較正データ６１２のようなコンピューティングデバイス６０４に関連する又はそれによって生成されるデータ６１２を含む、付加製造装置１００及び／又は付加製造装置１０２によって生成されるデータ６１２を含むことができる。データ６１２は、付加製造装置１００及び／又は付加製造装置１０２に関連する他のデータセット、パラメータ、アウトプット、インフォメーションを含むこともできる。
【0070】
１つまたは複数のコンピューティングデバイス６０４はまた、有線またはワイヤレス通信回線６３０を介して通信ネットワーク６１８との通信のために使用され得る通信インターフェース６１６を含み得る。通信インターフェース６１６はたとえば、送信機、受信機、ポート、コントローラ、アンテナ、および／または他の適切な構成要素を含む、１つまたは複数のネットワークとインターフェースするための任意の適切な構成要素を含み得る。通信インターフェース６１６は、コンピューティングデバイス６０４が付加製造機１０２、エネルギビームシステム５００、撮像システム１５８、マネジメントシステム１０６、および／またはユーザインターフェース１０８に関連するノードなどの、通信ネットワーク６１８上の様々なノードと通信することを可能にし得る。通信ネットワーク６１８はたとえば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、ＳＡＴＣＯＭネットワーク、ＶＨＦネットワーク、ＨＦネットワーク、Ｗｉ－Ｆｉネットワーク、ＷｉＭＡＸネットワーク、ゲートリンクネットワーク、および／または通信線６２０を介してコントローラ６００との間でメッセージを送信するための任意の他の適切な通信ネットワーク６１８を含み得る。通信ネットワーク６１８の通信回線６２０は、データバス、または有線および／または無線通信リンクの組合せを含み得る。
【0071】
通信インターフェース６１６は、コンピューティングデバイス６０４が通信インターフェース６１６と通信可能に結合され、かつ／または互いに通信可能に結合された付加製造装置１００および／または付加製造機１０２の様々な構成要素と通信することを可能にし得る。通信インターフェース６１６は、コンピューティングデバイス６０４がマネジメントシステム１０６及び／又はユーザインターフェース１０８と通信することを追加的に又は代替的に可能にしてもよい。管理システム１０６は、サーバ６２２および／またはデータウェアハウス６２４を含むことができる。一例として、データ６１２の少なくとも一部はデータウェアハウス６２４に記憶されてもよく、サーバ６２２はデータウェアハウス６２４からコンピューティングデバイス６０４にデータ６１２を送信し、および／または、コンピューティングデバイス６０４からデータ６１２を受信し、さらに、受信されたデータ６１２をデータウェアハウス６２４に記憶するように構成されてもよい。サーバ６２２および／またはデータウェアハウス６２４は、制御システム１０４の一部として、および／または管理システム１０６の一部として実装され得る。
【0072】
本明細書に示され、説明されるシステム５００は一般に、よりコンパクトなパッケージングと、ビーム焦点、精度、正確さ、および強度を保持または改善しながら、より迅速な方向変更および移動とを可能にするような、電磁デバイス、エネルギビーム、またはレーザ装置に適用され得る。そのようなシステムは一般に、本明細書に記載されるような付加機械を含む製造装置、またはレーザ切断装置、エネルギビームシステム、方向付けエネルギシステム、または他の光、レーザ、もしくは電磁ビームシステムを含み得る。
【0073】
例えば、方法も一般的に記載されている。
【0074】
本明細書は最良の形態を含む好ましい実施形態を開示するために例を使用し、また、任意のデバイスまたはシステムを作製および使用すること、ならびに任意の組み込まれた方法を実施することを含む、当業者が本開示を実施することを可能にする。本開示の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者に想起される他の例を含み得る。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文字通りの言語と異ならない構造要素を含む場合、またはそれらが特許請求の範囲の文字通りの言語と実質的に異なら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が意図される。
【0075】
本開示のさらなる態様は、以下の主題によって提供される。
１.
第１方向に沿って第１光学素子を通してエネルギビームを出力するように構成されたエネルギビームジェネレータと、
ステアリング光学素子と並進装置とを含む光並進システムと、
を含み、
前記光並進システムは、前記ステアリング光学素子を通して前記エネルギビームを受信するように配置され、
前記並進装置は前記エネルギビームに角度シフトを誘起するために、前記第１方向に平行でない平面に沿って前記ステアリング光学素子を並進させるように構成される、
エネルギビームシステム。
２.
前記平面は、前記第１方向に対して実質的に直交する、上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
３.
前記並進装置が、
前記平面内で第１ステアリング方向に沿って前記ステアリング光学素子を並進させるように構成された第１並進デバイスと、
前記平面内で第２ステアリング方向に沿って前記ステアリング光学素子を並進させるように構成された第２並進デバイスと、
を含み、
前記第２ステアリング方向が前記第１ステアリング方向に実質的に直交する、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
４.
前記並進装置は前記第１ステアリング方向および前記第２ステアリング方向に沿って延在するレールを含み、
前記並進装置は前記平面に沿って並進するように構成される、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
５.
作動デバイスが並進装置に動作可能に結合され、
前記作動デバイスが前記並進装置を介して前記平面に沿って前記ステアリング光学素子を並進させるように構成されている、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
６.
前記作動デバイスは、直線運動作動システムである、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
７.
前記作動デバイスが、圧電トランスデューサ、ソレノイドアクチュエータ、ボイスコイルアクチュエータ、プーリベースシステム、ねじベースシステム、または他の適切なリニアアクチュエータのうちの１つまたは複数である、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
８.
前記並進装置は、第１作動デバイスに作動可能に連結された第１並進デバイスを含み、
前記第１作動デバイスは、前記平面内の第１ステアリング方向に沿って前記ステアリング光学素子に連結された前記第１並進デバイスを並進させるように構成され、
前記並進装置は、第２作動デバイスに作動可能に連結された第２並進デバイスを含み、
前記第２作動デバイスは、前記平面内の第２ステアリング方向に沿って前記ステアリング光学素子に連結された前記第２並進デバイスを移動させるように構成され、
前記第２ステアリング方向は前記第１ステアリング方向に実質的に直交する、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
９.
前記第１光学素子がコリメートレンズである、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
１０.
前記第１光学素子が凹レンズであり、前記ステアリング光学素子が凸レンズである、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
１１.
実質的に前記第１方向に沿って延在する部材をさらに含み、
前記部材が、前記エネルギビームジェネレータおよび前記光並進システムに接続される、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
１２.
前記部材が、前記第１方向に沿って延在する軸に対してある角度で前記ステアリング光学素子を傾斜させるように長さに沿って延在するように構成される、直線運動作動システムである、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
１３.
前記第１光学素子が厚さを有し、
前記部材が、前記第１光学素子の厚さの最大０．５倍の範囲内で、前記ステアリング光学素子から前記第１方向に沿って前記第１光学素子を位置決めするように構成される、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
１４.
プロセッサとメモリデバイスとを含むコントローラをさらに含み、
前記メモリデバイスは、前記プロセッサによって実行されたときに、前記エネルギビームシステムに動作を実行させる命令を記憶し、
前記動作は、前記平面に沿って前記ステアリング光学素子を並進させるように前記並進装置を関節運動させることを含む、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
１５.
前記動作は、前記第１方向に沿った軸に対する角度を生成するように前記ステアリング光学素子を傾斜させることを含む、上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
１６.
複数のエネルギビームを出力するように構成された１つ以上のエネルギビームジェネレータと、
複数の光並進システムと、
を含み、
前記複数の光並進システムの各々は、
前記１つ以上のエネルギビームジェネレータから前記複数のエネルギビームのうちの１つを受信するように配置されたステアリング光学素子と、
前記ステアリング光学素子によって受信された前記複数のエネルギビームのうちの前記１つに角度シフトを誘起するように、前記ステアリング光学素子を平面に沿って並進させるように構成された並進装置と、
を含む、
エネルギビームシステム。
１７.
前記並進装置が、前記ステアリング光学素子によって受信された前記複数のエネルギビームのうちの前記１つの初期方向に実質的に直交する平面方向に前記ステアリング光学素子を並進させる、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
１８.
前記複数の光並進システムは、前記複数のエネルギビームに複数の異なる角度シフトを独立して誘起することができる、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
１９.
物体が付加製造されるビルドチャンバを形成するビルドモジュールと、
ビルドプラットフォームに粉末材料を供給するように構成された粉末モジュールと、
第１方向に沿って第１光学素子を介してエネルギビームを出力するように構成されたエネルギビームジェネレータを含むエネルギビームシステムと、
を含み、
前記エネルギビームシステムはステアリング光学素子を介して前記エネルギビームを受け取るように配置された光並進システムを含み、
前記ステアリング光学素子は並進装置内に配置され、
前記並進装置は前記第１方向に非平行な平面に沿って前記ステアリング光学素子を並進させて、前記エネルギビームに角度シフトを誘起するように構成されている、
付加製造機。
２０.
前記付加製造機は、プロセッサと、メモリデバイスとを含むコントローラを含み、
前記メモリデバイスは、前記プロセッサによって実行されたときに、前記エネルギビームシステムに動作を実行させる命令を記憶し、
前記動作は、前記平面に沿って前記ステアリング光学素子を並進させるように前記並進装置を関節運動させることを含む、
上記いずれかに記載の付加製造装置。
２１.
第１方向に沿って第１光学素子を通して光並進システムのステアリング光学素子にエネルギビームを出力し、
前記ステアリング光学素子を並進装置で調整して、前記第１方向に平行でない平面に沿って前記ステアリング光学素子を並進し、前記エネルギビームに角度シフトを誘起する、
方法。
１.
第１方向に沿って第１光学素子を通してエネルギビームを出力するように構成されたエネルギビームジェネレータと、
ステアリング光学素子と並進装置とを含む光並進システムと、
を含み、
前記光並進システムは、前記ステアリング光学素子を通して前記エネルギビームを受信するように配置され、
前記並進装置は前記エネルギビームに角度シフトを誘起するために、前記第１方向に平行でない平面に沿って前記ステアリング光学素子を並進させるように構成される、
エネルギビームシステム。
２.
前記平面は、前記第１方向に対して実質的に直交する、上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
３.
前記並進装置が、
前記平面内で第１ステアリング方向に沿って前記ステアリング光学素子を並進させるように構成された第１並進デバイスと、
前記平面内で第２ステアリング方向に沿って前記ステアリング光学素子を並進させるように構成された第２並進デバイスと、
を含み、
前記第２ステアリング方向が前記第１ステアリング方向に実質的に直交する、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
４.
前記並進装置は前記第１ステアリング方向および前記第２ステアリング方向に沿って延在するレールを含み、
前記並進装置は前記平面に沿って並進するように構成される、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
５.
作動デバイスが並進装置に動作可能に結合され、
前記作動デバイスが前記並進装置を介して前記平面に沿って前記ステアリング光学素子を並進させるように構成されている、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
６.
前記作動デバイスは、直線運動作動システムである、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
７.
前記作動デバイスが、圧電トランスデューサ、ソレノイドアクチュエータ、ボイスコイルアクチュエータ、プーリベースシステム、ねじベースシステム、または他の適切なリニアアクチュエータのうちの１つまたは複数である、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
８.
前記並進装置は、第１作動デバイスに作動可能に連結された第１並進デバイスを含み、
前記第１作動デバイスは、前記平面内の第１ステアリング方向に沿って前記ステアリング光学素子に連結された前記第１並進デバイスを並進させるように構成され、
前記並進装置は、第２作動デバイスに作動可能に連結された第２並進デバイスを含み、
前記第２作動デバイスは、前記平面内の第２ステアリング方向に沿って前記ステアリング光学素子に連結された前記第２並進デバイスを移動させるように構成され、
前記第２ステアリング方向は前記第１ステアリング方向に実質的に直交する、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
９.
前記第１光学素子がコリメートレンズである、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
１０.
前記第１光学素子が凹レンズであり、前記ステアリング光学素子が凸レンズである、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
１１.
実質的に前記第１方向に沿って延在する部材をさらに含み、
前記部材が、前記エネルギビームジェネレータおよび前記光並進システムに接続される、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
１２.
前記部材が、前記第１方向に沿って延在する軸に対してある角度で前記ステアリング光学素子を傾斜させるように長さに沿って延在するように構成される、直線運動作動システムである、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
１３.
前記第１光学素子が厚さを有し、
前記部材が、前記第１光学素子の厚さの最大０．５倍の範囲内で、前記ステアリング光学素子から前記第１方向に沿って前記第１光学素子を位置決めするように構成される、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
１４.
プロセッサとメモリデバイスとを含むコントローラをさらに含み、
前記メモリデバイスは、前記プロセッサによって実行されたときに、前記エネルギビームシステムに動作を実行させる命令を記憶し、
前記動作は、前記平面に沿って前記ステアリング光学素子を並進させるように前記並進装置を関節運動させることを含む、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
１５.
前記動作は、前記第１方向に沿った軸に対する角度を生成するように前記ステアリング光学素子を傾斜させることを含む、上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
１６.
複数のエネルギビームを出力するように構成された１つ以上のエネルギビームジェネレータと、
複数の光並進システムと、
を含み、
前記複数の光並進システムの各々は、
前記１つ以上のエネルギビームジェネレータから前記複数のエネルギビームのうちの１つを受信するように配置されたステアリング光学素子と、
前記ステアリング光学素子によって受信された前記複数のエネルギビームのうちの前記１つに角度シフトを誘起するように、前記ステアリング光学素子を平面に沿って並進させるように構成された並進装置と、
を含む、
エネルギビームシステム。
１７.
前記並進装置が、前記ステアリング光学素子によって受信された前記複数のエネルギビームのうちの前記１つの初期方向に実質的に直交する平面方向に前記ステアリング光学素子を並進させる、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
１８.
前記複数の光並進システムは、前記複数のエネルギビームに複数の異なる角度シフトを独立して誘起することができる、
上記いずれかに記載のエネルギビームシステム。
１９.
物体が付加製造されるビルドチャンバを形成するビルドモジュールと、
ビルドプラットフォームに粉末材料を供給するように構成された粉末モジュールと、
第１方向に沿って第１光学素子を介してエネルギビームを出力するように構成されたエネルギビームジェネレータを含むエネルギビームシステムと、
を含み、
前記エネルギビームシステムはステアリング光学素子を介して前記エネルギビームを受け取るように配置された光並進システムを含み、
前記ステアリング光学素子は並進装置内に配置され、
前記並進装置は前記第１方向に非平行な平面に沿って前記ステアリング光学素子を並進させて、前記エネルギビームに角度シフトを誘起するように構成されている、
付加製造機。
２０.
前記付加製造機は、プロセッサと、メモリデバイスとを含むコントローラを含み、
前記メモリデバイスは、前記プロセッサによって実行されたときに、前記エネルギビームシステムに動作を実行させる命令を記憶し、
前記動作は、前記平面に沿って前記ステアリング光学素子を並進させるように前記並進装置を関節運動させることを含む、
上記いずれかに記載の付加製造装置。
２１.
第１方向に沿って第１光学素子を通して光並進システムのステアリング光学素子にエネルギビームを出力し、
前記ステアリング光学素子を並進装置で調整して、前記第１方向に平行でない平面に沿って前記ステアリング光学素子を並進し、前記エネルギビームに角度シフトを誘起する、
方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【外国語明細書】