特許 7230045 複数の凝固デバイスを用いて積層造形によって物体を製造する方法、当該方法を実行するように構成されたデータ処理ユニットおよび装置

(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】

(24)【登録日】2023-02-17

(45)【発行日】2023-02-28

(54)【発明の名称】複数の凝固デバイスを用いて積層造形によって物体を製造する方法、当該方法を実行するように構成されたデータ処理ユニットおよび装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/393 20170101AFI20230220BHJP

   B22F 10/28 20210101ALI20230220BHJP

   B22F 10/85 20210101ALI20230220BHJP

   B22F 12/45 20210101ALI20230220BHJP

   B29C 64/153 20170101ALI20230220BHJP

   B29C 64/277 20170101ALI20230220BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20230220BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20230220BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20230220BHJP

【ＦＩ】

B29C64/393

B22F10/28

B22F10/85

B22F12/45

B29C64/153

B29C64/277

B33Y10/00

B33Y30/00

B33Y50/02

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020544319

(86)(22)【出願日】2018-11-02

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-01-28

(86)【国際出願番号】 NL2018050733

(87)【国際公開番号】W WO2019093883

(87)【国際公開日】2019-05-16

【審査請求日】2021-09-17

(31)【優先権主張番号】2019900

(32)【優先日】2017-11-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】NL

(73)【特許権者】

【識別番号】517182527

【氏名又は名称】アディティブ インダストリーズ ビー．ブイ．

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】ラマエカース、ミヒル、ダニエル

(72)【発明者】

【氏名】オフェルデース、フランク、エウゲニウス、バーバラ

(72)【発明者】

【氏名】プールスマ、サンドラ、スーザン

(72)【発明者】

【氏名】ヴェース、マーク ヘルマン エルス

【審査官】▲高▼村 憲司

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１６－５２７１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０７７９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９９１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０２００８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２６５５２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ６４／００－６４／４０

Ｂ２２Ｆ １／００－１２／９０

Ｂ２８Ｂ １／３０

Ｂ３３Ｙ １０／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁放射を使って積層内で材料を凝固するための複数の凝固デバイスを用いて、積層造形によって材料から物体を製造する方法であって、
－データ処理ユニットにより、少なくとも２つの凝固デバイス配分を定義するステップを備え、
前記凝固デバイス配分の各々において、前記複数の凝固デバイスは層のそれぞれのパートに配分され、これにより前記パートが前記層をカバーし、
前記少なくとも２つの凝固デバイス配分は互いに異なっており、
－前記データ処理ユニットにより、前記少なくとも２つの凝固デバイス配分の各々に関し、それぞれの配分されたパートの製造時間を計算するステップを備え、
前記配分されたパートの製造時間は、前記複数の凝固デバイスの各々に関し、配分された前記層のそれぞれのパートを凝固するための時間を表し、
前記配分されたパートの製造時間を計算するステップは、前記複数の凝固デバイスの１つを用いて前記材料を凝固するときの障害となる予想障害領域を考慮に入れ、
前記障害領域は、少なくとも予想される煙および／または前記層上の煙の飛散に関し、
－前記データ処理ユニットにより、前記少なくとも２つの凝固デバイス配分の各々に関し、それぞれの層の製造スループット時間を決定するステップを備え、
前記層の製造スループット時間のそれぞれは、前記層に関し配分されたパートの製造時間の最長時間に一致し、
－前記データ処理ユニットにより、前記決定された層の製造スループット時間に基づいて、前記複数の凝固デバイスの確定配分を選択するステップと、前記複数の凝固デバイスで前記層を製造するために、前記確定配分を使用するステップと
を備えることを特徴とする方法。

【請求項2】

前記データ処理ユニットにより、前記配分を定義するステップと、前記配分されたパートの製造時間を計算するステップと、前記製造スループット時間を決定するステップとを少なくとも１回繰り返すことにより、前記層の製造スループット時間を最適化するステップを備え、
繰り返された前記配分を定義するステップにおいて、前記製造スループット時間を決定するステップで取得された情報が使われることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記層の製造スループット時間を最適化するステップは、製造スループット時間を短縮するために、少なくとも２つの決定された層の最短製造スループット時間に関する情報同士を組み合わせるステップを備えることを特徴とする請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記情報は、少なくとも１つの層の最短製造スループット時間に関する情報を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。

【請求項5】

前記決定された層の製造スループット時間を少なくとも２つのグループに割り当てるステップと、
計算回数を減らすため、前記少なくとも２つのグループのうちの１つの中にある少なくとも１つの層の最短製造スループット時間に関する情報と、前記少なくとも２つのグループのうちの別の１つの中にある少なくとも１つの層の最短製造スループット時間に関する情報とを組み合わせるステップと
を備えることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の方法。

【請求項6】

前記情報は、少なくともそれぞれの凝固デバイス配分に関する情報を含むことを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の方法。

【請求項7】

前記複数の凝固デバイスは電磁放射のビームを放射するように構成され、
前記配分されたパートの製造時間を計算するステップの実行において、前記配分されたパートの製造時間を計算するステップは、
－前記電磁放射のビームの波長
－前記層の電磁放射のビームの形状
－前記電磁放射のビームのパワーレベル
－前記電磁放射のビームの前述の層に沿った速度
の少なくとも１つを考慮に入れることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の方法。

【請求項8】

前記配分を定義するステップの実行において、前記層の前記パートは少なくとも部分的には重なっていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の方法。

【請求項9】

前記配分を定義するステップの実行において、前記層は、製造される物体の外部層に相当する前記層の輪郭を含む輪郭パートと、充填パートとに分割されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の方法。

【請求項10】

前記配分を定義するステップ、前記配分されたパートの製造時間を計算するステップ、前記製造スループット時間を決定するステップおよび確定配分を選択するステップは、前記積層の少なくとも２つの層に関して実行されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の方法。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれかに記載の方法を実行するように構成されたデータ処理ユニット。

【請求項12】

請求項１から１０のいずれかに記載の方法を用いて、積層造形によって材料から物体を製造する装置であって、
－ビルドプレートのビルド表面上で前記材料の槽を受けるプロセスチェンバと、
－前記ビルドプレートを、前記プロセスチェンバ内で前記材料の槽の表面レベルに関連付けて位置づける支持具と、
－前記材料を凝固するために電磁放射の複数のビームを伝えるように構成された複数の凝固デバイスと、
－請求項１１に記載のデータ処理ユニットと
を備えることを特徴とする装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積層造形を用いて物体を製造する方法に関し、特に、電磁放射への露出によって凝固可能な材料の槽を受けるプロセスチェンバと、物体を材料の槽の表面レベルに関係付けて配置する支持具と、電磁放射を用いて、材料の層を表面レベルで凝固させる凝固デバイスと、を備える装置に関する。

【背景技術】

【0002】

３Ｄプリンティングまたは積層造形とは、３次元物体をプリントするための任意の様々な処理のことをいう。射出成形などの従来技術は、例えば大量のポリマー製品を廉価に製造することができる。しかしながら３次元物体を比較的少量生産する場合は、３Ｄプリンティングまたは積層造形を用いることにより、より高速、柔軟、安価で製造することができる。

【0003】

積層造形は、将来さらに重要となると考えられる。なぜなら製造会社は、一定の高品質を保ちながら製品製造の経済化を実現することのみならず、製品開発の分野における時間とコストの節約に関しても、一層強い圧力を競争相手から受けるからである。また製品の寿命は常に短縮化されている。製品の成功には、品質とコストに加えて、市場導入のタイミングがますます重要になってきている。

【0004】

３Ｄ物体を製造する目的で粉末又は液体の材料を選択的に凝固するために向き付けられたエネルギービームを用いて、３次元物体を製造することができる。特に、所望のデザインを層ごとに形成するためにコンピュータ制御された積層造形装置を用いて、複数の層を連続的に凝固することができる。主にコンピュータ制御の下で積層処理が使われ、材料の連続層が積層される。これらの物体は、３Ｄモデルその他の電子データのソースから製造され、ほぼ任意の形または形状にすることができる。

【0005】

３次元物体をプリントするためには、コンピュータデザインパッケージや３Ｄスキャナーなどにより、プリント可能なモデルを作成する必要がある。通常入力は、ＳＴＬファイル、ＳＴＥＰファイルまたはＩＧＳファイルなどの３Ｄ－ＣＡＤファイルである。ＣＡＤファイルから物体をプリントする前に、ファイルはソフトウェアで処理される必要がある。このソフトウェアは、モデルを一連の薄い層に変換する。さらにこれらの層の各々の作成を制御するための装置の設定とベクトルが生成される。

【0006】

連続断面から３Ｄ物体を形成することを目的に、液体状、粉末状またはシート状の材料の連続層を積層するために、コンピュータ制御の積層造形装置に備えられるレーザが、これらの装置の設定とベクトルに続く。最終的な３Ｄ物体を製造するために、このプロセス中、ＣＡＤモデルからの仮想的な断面に相当するこれらの層が同時に結合または融合される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

３次元物体、特に積層造形を用いて金属物体を製造するときの課題の１つは、いかに効率的にＣＡＤファイルを薄い連続層に処理するかと、積層造形処理において複数の凝固デバイスが使われる場合、この連続層の形成を制御するための機器とベクターの設定をいかに効率的に行うかにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この目的のために本発明は、電磁放射を使って積層内で材料を凝固するための複数の凝固デバイスを用いて、積層造形によって材料から物体を製造するための改良された方法を与える。

【0009】

本発明によれば、この方法は、
－データ処理ユニットにより、少なくとも２つの凝固デバイス配分を定義するステップを備え、
凝固デバイス配分の各々において、複数の凝固デバイスは層のそれぞれのパートに配分され、これによりパートが層をカバーし、
少なくとも２つの凝固デバイス配分は互いに異なっており、
－データ処理ユニットにより、少なくとも２つの凝固デバイス配分の各々に関し、それぞれの配分されたパートの製造時間を計算するステップを備え、
配分されたパートの製造時間は、複数の凝固デバイスの各々に関し、配分された層のそれぞれのパートを凝固するための時間を表し、
配分されたパートの製造時間を計算するステップは、複数の凝固デバイスの１つを用いて材料を凝固するときの障害となる予想障害領域を考慮に入れ、
障害領域は、少なくとも予想される煙および／または層上の煙の飛散に関し、
－データ処理ユニットにより、少なくとも２つの凝固デバイス配分の各々に関し、それぞれの層の製造スループット時間を決定するステップを備え、
層の製造スループット時間のそれぞれは、層に関し配分されたパートの製造時間の最長時間に一致し、
－データ処理ユニットにより、決定された層の製造スループット時間に基づいて、複数の凝固デバイスの確定配分を選択するステップと、複数の凝固デバイスで層を製造するために、確定配分を使用するステップと
を備える。

【0010】

従って本発明によれば、本方法は、少なくとも２つの互いに異なる凝固配分を定義する。第１の凝固配分では、複数の凝固デバイスはそれぞれ、層を製造するために層のパートに割り当てられる。第２の凝固配分では、複数の凝固デバイスはまたそれぞれ、層を製造するために層のパートに割り当てられる。しかしながら、第１の凝固配分のパートの割り当ては、第２の凝固配分のパートの割り当てと異なる。

【0011】

次のステップでデータ処理ユニットは、前述の少なくとも２つの凝固デバイス配分の各々に関し、それぞれの配分されたパートの製造時間を計算する。配分されたパートの製造時間は、複数の凝固デバイスの各々に関し、配分された層のそれぞれのパートを凝固するための時間を表す。従って層を製造するのに必要な時間が、凝固デバイス配分の各々に関して計算される。配分されたパートの製造時間を計算するステップは、複数の凝固デバイスの１つを用いて材料を凝固するときの障害となる予想障害領域を考慮に入れる。この障害領域は、少なくとも予想される煙および／または層上の煙の飛散に関する。煙は例えば、積層造形において使われる材料の気化に関する。飛散は例えば、材料のスパッタおよび電磁放射と粉末化された材料との相互作用領域で飛び散った粉末に関する。
最終製造物に飛散が含まれることは望ましくない。なぜなら物体の欠陥につながるからである。これらの飛散は電磁放射から遠く離れたところに落ちることはなく、これらの飛散が飛ぶ方向はコンピュータモデルによって予測可能であり、データ処理ユニットで考慮できることが分かった。

【0012】

次のステップでデータ処理ユニットは、少なくとも２つの凝固デバイス配分の各々に関し、それぞれの層の製造スループット時間を決定する。これは、複数の凝固デバイスの１つがジョブを完了するのに必要な最長時間に相当する。また凝固デバイスの各々がジョブを完了するのに必要な最長時間は、アクティブな時間（凝固を実行している時間）とアクティブでない時間（待ち時間）を含むことを意味する。この最長時間は、それぞれの層を完了するのに要する時間を決定する。

【0013】

最後に本発明に係る方法は、データ処理ユニットが、決定された層の製造スループット時間に基づいて、複数の凝固デバイスの確定配分を選択し、複数の凝固デバイスで層を製造するために、確定配分を使用することを必要とする。これは通常は、連続する層の製造スループット時間が互いに比較され、確定配分として最短時間が選択されることを意味する。しかしながら前述の選択は、他のおよび／またはさらなる基準に基づく選択を含んでもよい。例えば選択は、製造時間、煙の相互作用および／または飛散の相互作用を含む最適化に基づいてもよい。究極的に積層造形プロセスにおいてすべての境界条件を満足することは難しい。これは最適化が原因で、ある望まれない効果（例えば煙および／または飛散）を防止したとき、別のマイナス効果（たとえば製造時間の増加）が発生することを意味する。これは確定配分として、必ずしも最短製造スループット時間が選択されるとは限らないことを意味する。

【0014】

本発明に係る方法で、処理および製造の装置設定および複数の凝固デバイスを用いて連続する層の生成を制御するためのベクターは、改善され最適化される。これは、複数の配分の生成に起因し、また積層造形中の煙の生成が考慮されるという事実に起因する。これにより、製造プロセスの効率とスピードとが改善される。これにより本発明の目的が達成される。

【0015】

本方法の利点を以下で説明する。

【0016】

ある実施の形態では本方法は、データ処理ユニットにより、配分を定義するステップと、配分されたパートの製造時間を計算するステップと、製造スループット時間を決定するステップとを少なくとも１回繰り返すことにより、層の製造スループット時間を最適化するステップを備える。繰り返された配分を定義するステップにおいて、製造スループット時間を決定するステップで取得された情報が使われる。従ってさらなる凝固デバイス配分を定義するために、第１の定義に関する情報およびその結果計算されたスループット時間が使われてよい。このように製造スループット時間をさらに短縮する目的で、新たな凝固デバイス配分を定義するために、相対的に短い製造スループット時間を持つ凝固デバイス配分に関する情報が使われてよい。

【0017】

層の製造スループット時間を最適化するステップは、少なくとも２つの決定された層の製造スループット時間に関する情報を組み合わせるステップを備えてよい。これは例えば、第１の凝固デバイス配分が第２の凝固デバイス配分からの情報と組み合わされてよいことを意味する。ある実施の形態では、新たな凝固デバイス配分を定義するために、前述の２つの製造スループット時間に関する凝固デバイスの配分が組み合わされてよい。その後、それぞれの製造スループット時間が計算され決定されてよい。これにより製造スループット時間が改善される場合は、さらなる最適化ステップが実行されてよい。そうでない場合は、異なる情報を組み合わせることにより新たな最適化ステップが実行されてよい。

【0018】

前述の情報は、少なくとも１つの層の最短製造スループット時間に関する情報を備えてよい。層の最短製造スループット時間に関する情報を組み合わせることにより、さらなる製造スループット時間の改善（すなわち短縮化）が実現できることが分かる。しかしながら積層造形の複雑さや積層造形に含まれるパラメータなどのため、これは必ずしもあてはまらない。

【0019】

最適化は、所望の閾値が得られるまで実行されてよい。しかしながら、最適化ステップが収束解となるとは限らない。実際最適化ステップは、製造スループット時間より悪い（すなわち製造スループット時間が長くなる）解となることもある。もちろん定義と計算を無限に繰り返すことにより最適解が得られるが、これは有益ではない。

【0020】

計算回数をさらに減らし、最適化プロセスをさらに増やすため、以下のステップが実行されてよい。すなわち本方法は、決定された層の製造スループット時間を少なくとも２つのグループに割り当てるステップと、 少なくとも２つのグループのうちの１つの中にある少なくとも１つの層の最短製造スループット時間に関する情報と、少なくとも２つのグループのうちの別の１つの中にある少なくとも１つの層の最短製造スループット時間に関する情報とを組み合わせるステップとを備えてよい。少なくとも２つのグループへの割り当ては、ランダムに実行されてよい。すなわちこの場合、グループは、決定された製造スループット時間をグループの１つにランダムに割り当てることにより形成される。その後、製造スループット時間が各グループに関して分類され、最短の製造スループット時間（またはその１つ）が選択される。その後、選択された第１のグループの製造スループット時間に関する情報が、選択された第２のグループの製造スループット時間に関する情報と組み合わされる。こうした情報は特に、異なるパートへの凝固デバイスの配分を含む。

【0021】

ある実施の形態では情報は、少なくともそれぞれの凝固デバイス配分、すなわち各凝固デバイスに関するそれぞれのパートの配分に関する情報を含んでよい。

【0022】

前述の複数の凝固デバイスは電磁放射のビームを放射するように構成される。配分されたパートの製造時間を計算するステップの実行において、配分されたパートの製造時間を計算するステップは、以下の少なくとも１つを考慮に入れる。
－電磁放射のビームの波長
－層の電磁放射のビームのジオメトリ
－電磁放射のビームのパワーレベル
－電磁放射のビームの前述の層に沿った速度

【0023】

ある実施の形態では、配分を定義するステップの実行において、層のパートは少なくとも部分的には重なっている。製造される物体の重なったパートを凝固するために、異なる凝固デバイスが使われてもよい。

【0024】

配分を定義するステップの実行において、層は、製造される物体の外部層に相当する層の輪郭を含む輪郭パートと、充填パートとに分割される。

【0025】

本方法の配分を定義するステップ、配分されたパートの製造時間を計算するステップ、製造スループット時間を決定するステップおよび確定配分を選択するステップは、積層の少なくとも２つの層に関して実行されてよい。

【0026】

ある態様によれば本発明は、前述の本発明に係る方法の１つ以上の実施の形態を実行するように構成されたデータ処理ユニットを与える。

【0027】

ある態様によれば本発明は、前述の本発明に係る方法を用いて、積層造形によって物体を製造する装置を与える。この装置は以下を備える。
－ビルドプレートのビルド表面上で材料の槽を受けるプロセスチェンバ
－ビルドプレートを、プロセスチェンバ内で材料の槽の表面レベルに関連付けて位置づける支持具
－材料を凝固するために電磁放射の複数のビームを伝えるように構成された複数の凝固デバイス
－上記のデータ処理ユニット。

【0028】

本発明に係る方法を実行するためのデータ処理ユニットを含むこうした装置の利点は、上記で説明した。

【図面の簡単な説明】

【0029】

次に以下の添付図面を用いて、本発明を説明する。

【図1】本発明に係る、積層造形を用いて物体を製造するように構成された本発明に係る装置の模式図である。

【図2】２つの凝固デバイスを用いた製造プロセスの上面図である。

【図3】本方法に従って定義された２つの互いに異なる凝固デバイス配分の例を示す図である。

【図4】本発明に係る方法のステップを示す模式図である。

【図5】本方法の拡張されたプロセスを示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

図１に、積層造形を用いて物体２を製造する装置１の概観を示す。装置１は、いくつかのフレーム部品１１、１２、１３から形成される。この装置は、凝固可能な材料４の槽を受けるプロセスチェンバ３を備える。フレーム部品１１内には、シャフトが形成される。このとき物体２を材料の槽４の表面レベルＬに関連付けて配置するために、ビルドプレートを備えた支持具５が与えられる。支持具５は、シャフト５０内に動作可能に与えられる。これにより、ある層が凝固された後、支持具５が下げられ、さらなる材料の層が、すでに形成された物体２の頂部で凝固されることができる。装置１の頂部１３の内部に、材料の選択された部分をそれぞれ凝固させるために、複数の凝固デバイス７、７’が与えられる。図示された実施形態では、凝固デバイス７、７’はレーザデバイスである。このレーザデバイスは、支持具に与えられた粉末材料を溶解させる目的で、レーザ光の形で電磁放射を生成するように配置される。その後この粉末材料は冷却され、製造される物体の凝固部分を形成する。図示されるように、レーザデバイス７、７’から照射される電磁放射７１、７１’は、屈折ユニット７４を用いて屈折される。この屈折ユニット７４は、照射された放射７１、７１’を、材料４の層の表面Ｌに向けて導くために、回転可能な光学要素７５、７５’を使用する。

【0031】

装置１は、材料の槽４の表面にレベル付けるために、槽４の表面Ｌに沿って置き換えることのできるリコート装置（図示せず）をさらに備える。このようなリコート装置自体は、当業者に既知である。

【0032】

要約すると図１に示されるように、積層造形を用いて物体２を製造する装置１は、材料の選択された部分を電磁放射を用いて凝固するために与えられる第１の凝固デバイスを備える。装置１の頂部１３はまた、材料の選択された部分を電磁放射を用いて凝固するために、さらなる凝固デバイス７’を備える。このさらなる凝固デバイス７’によって放射される電磁放射７１’は、放射７１’を材料４の層の表面Ｌに導くためのさらなる回転可能な屈折ユニット７５’を用いて屈折される。

【0033】

さらに図１よりこの実施の形態では、複数の屈折手段７５、７５’は、物体作業領域Ｌで定義される面に垂直なラインＣの近くに配置されることが分かる。このラインＣは、物体作業領域Ｌの幾何学的中心を通る。言い換えれば屈折手段７５、７５’は実質的に、物体作業領域Ｌの中心部の上に与えられる。これにより複数の凝固デバイスの各々は、実質的に物体作業領域の全領域に容易に到達することができる。従って、例えば１つの物体の異なる部分を同時に凝固することができる。

【0034】

本発明に係る装置１はまた、データ処理ユニット８を備える。このデータ処理ユニット８は、装置１に接続される（または接続可能である）。データ処理ユニット８の機能は、本発明に係る方法に関連して後述する。一般的にこのデータ処理ユニット８は、例えばスタンドアロンコンピュータであってよい。このデータ処理ユニット８から得られた製造データは、例えばＵＳＢ記憶デバイスや無線接続を用いて装置１に伝えられてよい。従ってデータ処理ユニット８から得られた情報が装置１に伝えられる限り、データ処理ユニット８は装置１に直接接続される必要はない。

【0035】

最初に図２を参照して、材料を凝固するための複数の凝固デバイスを用いて積層造形によって材料から物体を製造するプロセス中に発生する課題の１つを説明する。

【0036】

図２は、ビルドプレート５の頂部の材料４の上面を示す。ここでは１つの層の中に別個の物体２ａ、２ｂを製造するために、（例えば凝固デバイス７、７’からの）電磁放射の２つのスポット７８、７９が同時に使われる。層は２つのサブパートＩ、ＩＩに分離される。ここで凝固デバイスの各々が、サブパートＩ、ＩＩに割り当てられる。

【0037】

プロセスガスのフロー１８が使われる。その目的は、酸化を防止することと、金属凝縮と飛散をレーザ／粉末相互作用領域から除去することの２つである。

【0038】

図２に示される通り、スポット７８、７９のスキャン領域の調整によっては、上流システム（サブパートＩＩ）が、下流システム（サブパートＩ）の品質に影響する（例えばスポット７９に起因する煙１９が、スポット７８に直接流れ込むといったように）。これは望ましくない。

【0039】

こうした煙その他の障害の存在は、必要な品質を確保するために重視すべき様々な境界条件とともに、異なる部分にレーザデバイスを割り当てる方針を決定する上で主要な課題となる。さらに、特に多数の凝固デバイスが使われる場合、製造プロセスを最適化することは難しい。凝固デバイスは比較的高価である。従って装置のコスト効果を改善するためには、ために、凝固デバイスのアイドル時間を最小化する必要がある。

【0040】

この目的のために、本発明は、材料４を凝固させるための複数の凝固デバイス７、７’を用いた積層造形を用いて、積層内で電磁放射７３、７３’を使って材料４から物体２を製造する方法を与える。図３および図４を参照すると、この方法は以下のステップを備えることが分かる。
－データ処理ユニット８により、少なくとも２つの凝固デバイス配分１０１、１０２（図３）を定義するステップ２０１。
これら凝固デバイス配分１０１、１０２の各々において、前述の複数の凝固デバイスは、層１０４のそれぞれのパート１７１、１７２に配分される。その結果これらのパートは、物体１０２を製造するための層１０４をカバーする。図３（左側）から、第１の配分１０１が与えられることが分かる。ここで物体１０２の左下の部分は、第１の凝固デバイスに割り当てられる。そして物体１０２の右上の部分は、第２の凝固デバイスに割り当てられる。図３（右側）から、配分１７１’、１７２’が違った仕方で選ばれることが分かる。すなわち左上の部分は、第１の凝固デバイスに割り当てられる。そして右下の部分は、第２の凝固デバイスに割り当てられる。

【0041】

少なくとも最初は、各パートはランダムに割り当てられる。最初の割り当てでは、経験に基づく推測が使われてもよい。以下で説明するように、反復的処理が使われてもよい。図３には示されないが（しかし本発明の一部である）、割り当てではまた、前述の層１０４のパート１７１、１７２が少なくとも部分的には重なってもよい。やはり図示されないが（しかし本発明の一部である）、前述の層１０４は、製造される物体１０２の外部層に相当する前述の層１０４の輪郭を含む輪郭パートと、充填パートとに分割されてもよい。

【0042】

いずれの場合も本方法は、割り当て１０１、１０２を定義するステップを備える。ここで前述の少なくとも２つの凝固デバイス１０１、１０２は、実質的に互いに異なる。

【0043】

本方法によれば前述のデータ処理ユニット８は、少なくとも２つの凝固デバイス配分１０１、１０２の各々に関して、それぞれの配分されたパートの製造時間を計算する（ステップ２０２）。この製造時間は、前述の複数の凝固デバイス７、７’の各々に関し、前述の層のそれぞれの割り当てパート１７１、１７２；１７１’、１７２’を凝固する時間を表す。ここでこの計算は予想障害領域１９（これは、前述の複数の凝固デバイス７、７’の１つを用いて前述の材料を凝固するときの障害となる）を考慮に入れる（図２参照）。ここでこの障害領域は、少なくとも層１０４上の予想される煙１９に関する。

【0044】

従って割り当て１０１に関し（図３の左部分）、物体部分１７１を製造するのに掛かる時間が計算される。そして物体部分１７２を製造するのに掛かる時間が計算される（ステップ２０２）。さらに配分１０２（図３の右部分）、物体部分１７１’を製造するのに掛かる時間が計算される。そして物体部分１７２’を製造するのに掛かる時間が計算される。

【0045】

一旦製造時間計算されると（ステップ２０２）、データ処理ユニット８は、前述の少なくとも２つの凝固デバイス配分１０１、１０２の各々に関し、層１０４のそれぞれの層の製造スループット時間を決定する（ステップ２０３）。ここで層の製造スループット時間のそれぞれは、計算された層１０４に関し、配分されたパートの製造時間の最長時間に一致する。

【0046】

例えば図３（左側）には、部分１７２は相対的に大きく、部分１７１は相対的に小さいことが示される。従って、配分１７２のパートの製造時間は配分１７１のパートの製造時間より長いことが予想される。これは、配分１７１の部分に関する凝固デバイスのアイドル時間がより長いことを意味する。図３（右側）では、配分１７１’および１７２’はサイズの点では互いに比較的等しい。従って配分１７１’および１７２’のパートの製造時間は、概ね互いに等しい（この例では、予想される煙のような障害とは関係なく）。図３から、（配分１７２のサイズが大きいことに起因して）配分１０１には最も時間が掛かることが予想される。従って配分１０２を製造するのに掛かる時間は最も短い。

【0047】

一旦製造スループット時間が決定されると（ステップ２０３）、前述のデータ処理ユニット８は、前述の決定された層の製造スループット時間に基づいて前述の複数の凝固デバイス７、７’の確定配分１０２を選択してよい。その後この確定配分１０２は、前述の複数の凝固デバイス７、７’で前述の層１０４を製造するために、装置１によって使用される。

【0048】

図５に示される通り、最適化するステップが実行される。これは、前述の定義するステップ２０１、計算するステップ２０２、決定するステップ２０３を繰り返すことによって（少なくとも１回）行われる。繰り返された定義するステップ２０１では、前述の決定するステップ２０３で取得された情報が使われる。

【0049】

図５では、全部で２４個の配分ｒ_ａ１－ｒ_ａ４が定義され（ステップ２０１）、結果としてのスループット時間が計算される（ステップ２０２）。その後２４個の配分ｒ_ａ１－ｒ_ａ４は、４つの特別なグループＡ１－Ａ４もグループ化される。これはランダムに行われてもよいし、任意の方法で行われてもよい。その後各グループＡ１－Ａ４に関し、最良の（すなわち製造時間が最短の）３つの配分ｒ_ａ１－ｒ_ａ４が選択される。その後１つのグループからのこうした３つの配分に関する情報は、他のグループからのこうした配分に関する情報と組み合わされる。図５では、グループＢ１内でさらなる配分を定義するために、グループＡ１からの情報とグループＡ２からの情報とが組み合わされることが見られる。同様に、グループＢ２内でさらなる配分を定義するために、グループＡ３からの情報とグループＡ４からの情報とが組み合わされる。従ってこの最適化するステップは、少なくとも２つの決定された製造スループット時間に関する情報（特に、少なくとも１つの層の最短製造スループット時間に関する情報）を組み合わせるステップを備える。

【0050】

その後、配分のさらなるグループＣ１を定義するために、前述のプロセスがグループＢ１およびＢ２で繰り返される。最後に装置で使われるために、最良の製造スループット時間ｒ_Ｆが決定され（ステップ２０３）、選択される（ステップ２０４）。

【0051】

前述の配分されたパートの製造時間を計算するステップ２０２の間、この計算は以下の少なくとも１つを考慮に入れる。
－前述の電磁放射のビームの波長
－前述の層の電磁放射のビームのジオメトリ
－前述の電磁放射のビームのパワーレベル
－前述の電磁放射のビームの前述の層に沿った速度

【0052】

前述の方法は、少なくとも部分的には、各層に関して繰り返される。この場合本方法の配分を定義するステップ、計算するステップ、決定するステップおよび選択するステップは、前述の積層の少なくとも２つの層に関して（好ましくは前述の積層の各層に関して）実行される。

【0053】

望まれる保護の範囲は添付の請求項によって定められる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】