特許 7471060 付加製造のシステム及び方法

(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】2024-04-11

(45)【発行日】2024-04-19

(54)【発明の名称】付加製造のシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/194 20170101AFI20240412BHJP

   B29C 64/232 20170101ALI20240412BHJP

   B29C 64/268 20170101ALI20240412BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20240412BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20240412BHJP

   B29C 64/153 20170101ALI20240412BHJP

【ＦＩ】

B29C64/194

B29C64/232

B29C64/268

B33Y10/00

B33Y30/00

B29C64/153

【請求項の数】 13

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2019130794

(22)【出願日】2019-07-16

(65)【公開番号】P2020037255

(43)【公開日】2020-03-12

【審査請求日】2022-07-14

(31)【優先権主張番号】16/035,795

(32)【優先日】2018-07-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500520743

【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】スラッテリー， ケヴィン ティー．

【審査官】神田 和輝

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１８９０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０３８２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０７３１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２５２８６０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１２６６３４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｆ １０／００－１２／９０

Ｂ２９Ｃ ６４／００－６４／４０

Ｂ３３Ｙ １０／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉末床（１１０、１３６）と、
構成要素（１１４）の少なくとも１つの層（１２８、１３０）を形成するために前記粉末床（１１０、１３６）内に第１のエネルギー（１５１、１５４）を放射するように構成された付加製造用ヘッド（１１６）と、
部分露出機構（１１２）であって、第１の時間には前記構成要素（１１４）が前記粉末床（１１０、１３６）内で第１の位置にあり、第２の時間には前記構成要素（１１４）の一部分（１３２）が前記粉末床（１１０、１３６）の外部に露出する第２の位置にあるように動作するように構成された部分露出機構（１１２）と、
前記第２の位置にある前記構成要素（１１４）の前記一部分（１３２）に対して第２のエネルギー（１５１、１５４）を放射し、前記構成要素（１１４）の前記一部分（１３２）を平滑化するように構成された表面平滑化ヘッド（１２０）と
を含み、
前記部分露出機構（１１２）が、閉位置と開位置との間を選択的に動くように構成された排出アセンブリ（１４４）を備え、第２の位置にある前記構成要素（１１４）の前記一部分（１３２）を露出させるため、前記開位置において、前記粉末床（１１０、１３６）の粉末の少なくとも一部分が、前記排出アセンブリ（１４４）を通って排出される、付加製造システム（１００）。

【請求項2】

形成チャンバ（１０８）を規定する容器（１０２）をさらに備え、前記部分露出機構（１１２）が前記容器（１０２）上または前記容器（１０２）内にある、請求項１に記載の付加製造システム（１００）。

【請求項3】

前記付加製造用ヘッド（１１６）が１つ以上のレーザビームとして前記第１のエネルギー（１５１、１５４）を放射するように構成されている、請求項１または２に記載の付加製造システム（１００）。

【請求項4】

前記表面平滑化ヘッド（１２０）が１つ以上のレーザビームとして前記第２のエネルギー（１５１、１５４）を放射するように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の付加製造システム（１００）。

【請求項5】

前記第１のエネルギー（１５１、１５４）と前記第２のエネルギー（１５１、１５４）とが同じタイプのエネルギー（１５１、１５４）であるか、または前記第１のエネルギー（１５１、１５４）が前記第２のエネルギー（１５１、１５４）とは異なるタイプのエネルギー（１５１、１５４）である、請求項１から４のいずれか一項に記載の付加製造システム（１００）。

【請求項6】

前記表面平滑化ヘッド（１２０）が、前記付加製造用ヘッド（１１６）に連結されているか、または可動式に連結されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の付加製造システム（１００）。

【請求項7】

前記付加製造用ヘッド（１１６）、前記部分露出機構（１１２）、及び前記表面平滑化ヘッド（１２０）と通信する形成制御ユニット（１２４）をさらに備え、前記形成制御ユニット（１２４）が、前記付加製造用ヘッド（１１６）、前記部分露出機構（１１２）、及び前記表面平滑化ヘッド（１２０）を操作するように構成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の付加製造システム（１００）。

【請求項8】

前記部分露出機構（１１２）が、前記構成要素（１１４）を前記第２の位置へと上向きに動かし、それによって前記構成要素（１１４）の前記一部分（１３２）が前記粉末床（１１０、１３６）の頂表面（１３４、１４２）を超えて上向きに延びるように構成された作動アセンブリ（１３５）を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の付加製造システム（１００）。

【請求項9】

前記作動アセンブリ（１３５）が、前記構成要素（１１４）を支持する形成床（１３６）と、前記形成床（１３６）に動作可能に連結されたアクチュエータ（１３８、１５０）とを備える、請求項８に記載の付加製造システム（１００）。

【請求項10】

前記排出アセンブリ（１４４）が、前記粉末床（１１０、１３６）を保持する容器（１０２）を通って形成された出口（１４８）の近傍にある可動式カバー（１４６）を備え、前記可動式カバー（１４６）が、閉位置においては前記出口（１４８）を閉鎖し、開位置においては前記出口（１４８）から遠ざかって前記出口（１４８）を開放するように構成されており、前記可動式カバー（１４６）が前記開位置にあるときに、前記粉末床（１１０）（１３６）のうちの少なくとも一部が前記出口（１４８）から排出される、請求項９に記載の付加製造システム（１００）。

【請求項11】

構成要素（１１４）の少なくとも１つの層（１２８、１３０）を形成するために、付加製造用ヘッド（１１６）から粉末床（１１０）（１３６）内へと第１のエネルギー（１５１、１５４）を放射することと、
前記構成要素（１１４）が、第１の時間には前記粉末床（１１０、１３６）内で第１の位置にあり、第２の時間には第２の位置にあって前記構成要素（１１４）の一部分（１３２）が前記粉末床（１１０、１３６）の外部に露出しているように、部分露出機構（１１２）を操作することと、
前記第２の位置にある前記構成要素（１１４）の前記一部分（１３２）に対して、表面平滑化ヘッド（１２０）から第２のエネルギー（１５１、１５４）を放射し、前記構成要素（１１４）の前記一部分（１３２）を平滑化することと
を含み、
前記操作することが、閉位置と開位置との間で排出アセンブリ（１４４）を選択的に動かすことを含み、前記開位置では、前記粉末床（１１０、１３６）の粉末の少なくとも一部分が前記排出アセンブリ（１４４）を通って排出されて、前記第２の位置にある前記構成要素（１１４）の前記一部分（１３２）が露出され、前記操作することが、
前記粉末床（１１０）（１３６）を保持する容器（１０２）を通る出口（１４８）を、可動式カバー（１４６）を前記閉位置にして閉鎖することと、
前記開位置では前記出口（１４８）を開放するため、前記可動式カバー（１４６）を前記出口（１４８）から動かして離すこととをさらに含み、前記可動式カバー（１４６）が前記開位置にあるときには粉末の少なくとも一部分が前記出口（１４８）から排出される、付加製造方法。

【請求項12】

前記操作することが、前記構成要素（１１４）を前記第２の位置へと上向きに動かし、それによって前記構成要素（１１４）の前記一部分（１３２）が前記粉末床（１１０、１３６）の頂表面（１３４、１４２）を超えて上向きに延びるようにして、作動アセンブリ（１３５）を使用すること含む、請求項１１に記載の付加製造方法。

【請求項13】

前記操作することが、アクチュエータ（１３８、１５０）に動作可能に連結された形成床（１３６）上で前記構成要素（１１４）を支持することをさらに含む、請求項１１または１２に記載の付加製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施例は、概して付加製造のシステム及び方法に関し、具体的には、粉末床溶融結合で付加製造された構成要素を平滑化するシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

付加製造のシステム及び方法は、材料の複数の層を通じて（部品または製品といった）構成要素を製造するために用いられる。例えば、既知の付加製造のシステム及び方法は、材料の層の上に層を付加することによって、構成要素を形成する。付加製造のシステム及び方法は、三次元（３Ｄ）モデリング（例えば、コンピュータ支援設計即ちＣＡＤ）ソフトウェア、コンピュータ制御された付加製造機器、及び粉体または液体形状の原材料を含み得るか、または別様に使用し得る。

【0003】

付加製造は、幅広い種類の技術を包含しており、例えば非限定的に、レーザ自由造形製造（ＬＦＭ）、レーザ堆積（ＬＤ）、直接金属堆積（ＤＭＤ）、レーザ金属堆積、レーザによる付加製造、レーザ生成ネット成形（ＬＥＮＳ）、ステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、溶融堆積モデリング（ＦＤＭ）、多重ジェットモデリング（ＭＪＭ）、３Ｄ印刷、高速プロトタイピング、直接デジタル製造、積層製造、及び積層造形などといった、幅広い種類の技法を組み込んでいる。さらに、様々な原材料を付加製造に使用して、製品を作ることができる。こうした材料の例は、プラスチック、金属、コンクリート、及びガラスを含む。

【0004】

付加製造システムの一例は、レーザによる付加製造システムである。レーザによる付加製造は、制御された大気条件下で、高出力レーザの集束ビームまたは複数の高出力レーザの集合体（ｎｅｘｕｓ）の中に、粉体または液体を噴霧または別様に噴射し、それによって溶融池を作ることを含む。次に、この結果得られた堆積物を、幅広い種類の用途の物品の製造または修理に使用することができる。高出力レーザビームの中に噴射される粉体は、金属、プラスチックなどといった、幅広い種類の材料を含んでいてよい。

【0005】

付加製造によって形成される物品には、より望ましい製品を提供するために、表面処理が必要な場合がある。表面処理の一例は、製品表面の粗さを、平滑化するかまたは別様に低減させることを含む。既知の付加製造のシステム及び方法によって生成された表面は、例えば約６００－１０００マイクロインチＲａのオーダーの、粗い表面仕上げを有し得る。こうした粗い表面は、いくつかの望ましくない影響を有し得る。例えば、粗い表面仕上げを有する構成要素は、通常、表面粗さが大きいことに関連付けられる応力集中部のせいで、繰り返し荷重環境における用途が制限される。その上、粗い表面は、コストの安い非破壊検査システムの使用を妨げる可能性がある。なぜならば、こうしたシステムでは、粗い表面仕上げによって高レベルのノイズが発生するからである。非破壊検査法は、比較的平滑な表面を有する部品に使われる場合、こうした部品内の構造欠陥を特定するための、コスト効率が高く正確なツールとして広く認識されている。

【0006】

付加製造機器で製造された構成要素の表面仕上げを改善するためには、典型的には、処理の場所において、従来の表面仕上げの機器及び技法を用いて、個別の後処理工程が行われる。しかしながら、いくつかの部品が複雑であるせいで、表面の後処理は、面倒で、費用と時間のかかるものになり得る。加えて、従来の後処理表面仕上げ法は、いくつかの複雑な部品の内表面の表面粗さを低減するのに効果がなく、その結果、所望の特性を満たさない製品に至り得る。

【0007】

ある付加製造法は、金属、プラスチックなどといった材料の粉末床で、構成要素を形成することを含む。典型的には、構成要素は、粉末床内で形成される。そのため、平滑化のための既知のシステム及び方法の、あるものは使用することができない。なぜならば、粉末床を取り囲む材料が、表面処理デバイスの稼働領域をブロックするからである。即ち、平滑化レーザが平滑化すべき一部分が、粉末床に埋め込まれているかまたは別様に覆われているため、この一部分にエネルギーを放射することが不可能になっているのである。

【発明の概要】

【0008】

構成要素の一部分の効率的な平滑化を可能にする付加製造のシステム及び方法に対する、必要性が存在している。さらに、平滑化すべき構成要素の少なくとも一部分を露出させるように構成された付加製造のシステム及び方法に対する、必要性が存在している。

【0009】

これらの必要性を念頭に置いて、本開示の特定の実施例は、粉末床と、構成要素の少なくとも１つの層を形成するために粉末床内に第１のエネルギーを放射するように構成された付加製造用ヘッドと、部分露出機構であって、当該構成要素が、１回目には粉末床内で第１の位置にあり、２回目には構成要素の一部分が粉末床の外部に露出する第２の位置にあるように動作するように構成された部分露出機構と、第２の位置にある構成要素の一部分に対して第２のエネルギーを放射し、構成要素の当該一部分を平滑化するように構成された表面平滑化ヘッドとを含む、付加製造システムを提供する。

【0010】

少なくとも１つの実施例では、容器が形成チャンバを規定している。部分露出機構は、容器上にあるか、または容器内にあってよい。

【0011】

付加製造用ヘッドは、所定の位置に固定されていてよい。オプションで、付加製造用ヘッドが可動式であってもよい。少なくとも１つの実施例では、付加製造用ヘッドは、１つ以上のレーザビームとして第１のエネルギーを放射するように構成されている。

【0012】

表面平滑化ヘッドは、所定の位置に固定されていてよい。オプションで、表面平滑化ヘッドが可動式であってもよい。少なくとも１つの実施例では、表面平滑化ヘッドは、１つ以上のレーザビームとして第２のエネルギーを放射するように構成されている。

【0013】

第１のエネルギーと第２のエネルギーは、（レーザビームといった）同じタイプのエネルギーであってよい。代わりに、第１のエネルギーが、第２のエネルギーとは異なるタイプのエネルギーであってもよい。

【0014】

表面平滑化ヘッドは、付加製造用ヘッドに連結されていてよい。少なくとも１つの実施例では、表面平滑化ヘッドは、付加製造用ヘッドに可動式に連結されていてよい。

【0015】

形成制御ユニットが、付加製造用ヘッド、部分露出機構、及び表面平滑化ヘッドと通信し得る。形成制御ユニットは、付加製造用ヘッド、部分露出機構、及び表面平滑化ヘッドを制御するように構成されていてよい。

【0016】

少なくとも１つの実施例では、部分露出機構は、構成要素を第２の位置へと上向きに動かし、それによって構成要素の一部分が粉末床の頂表面を超えて上向きに延びるように構成された、作動アセンブリを含んでいる。作動アセンブリは、構成要素を支持する形成床と、形成床に動作可能に連結されたアクチュエータとを含んでいてよい。作動アセンブリは、アクチュエータに動作可能に連結されたモータもまた、含んでいてよい。

【0017】

少なくとも１つの実施例では、部分露出機構は、閉位置と開位置との間を選択的に動くように構成された、排出アセンブリを含む。開位置では、粉末の少なくとも第１の部分が排出アセンブリを通って排出され、第２の位置にある構成要素の一部分が露出される。排出アセンブリは、粉末床を保持している容器を通って形成された出口の近傍の、可動式カバーを含み得る。閉位置では、可動式カバーによって出口が閉鎖され、開位置では、可動式カバーが出口から離れて出口を開放する。可動式カバーが開位置にあるときには、粉末床の少なくとも一部が、出口から排出される。

【0018】

本開示の特定の実施例は、構成要素の少なくとも１つの層を形成するために、付加製造用ヘッドから粉末床内へと第１のエネルギーを放射することと、構成要素が、１回目には粉末床内で第１の位置にあり、２回目には構成要素の一部分が粉末床の外部に露出する第２の位置にあるように、部分露出機構を動作させることと、第２の位置にある構成要素の一部分に対して、表面平滑化ヘッドから第２のエネルギーを放射し、構成要素の当該一部分を平滑化することとを含む、付加製造方法を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本開示の一実施例による、付加製造システムの概略図を示す。

【図2】本開示の一実施例による、部分露出機構の概略図を示す。

【図3】本開示の一実施例による、部分露出機構の概略図を示す。

【図4】本開示の一実施例による、層形成状態にある、付加製造システムの概略図を示す。

【図5】本開示の一実施例による、構成要素平滑化状態にある、付加製造システムの概略図を示す。

【図6】本開示の一実施例による、層形成状態にある、付加製造システムの概略図を示す。

【図7】本開示の一実施例による、構成要素平滑化状態にある、付加製造システムの概略図を示す。

【図8】本開示の一実施例による、構造物に固定された付加製造用ヘッドの概略図を示す。

【図9】本開示の一実施例による、取り付け用アセンブリに固着された付加製造用ヘッドの概略図を示す。

【図10】本開示の一実施例による、軌道に固着された付加製造用ヘッドの概略図を示す。

【図11】本開示の一実施例による、関節式アームに固着された付加製造用ヘッドの概略図を示す。

【図12】本開示の一実施例による、構造物に固定された表面処理用ヘッドの概略図を示す。

【図13】本開示の一実施例による、取り付け用アセンブリに固着された表面処理用ヘッドの概略図を示す。

【図14】本開示の一実施例による、軌道に固着された表面処理用ヘッドの概略図を示す。

【図15】本開示の一実施例による、関節式アームに固着された表面処理用ヘッドの概略図を示す。

【図16】本開示の一実施例による、付加製造用ヘッドに連結された表面処理用ヘッドの概略図を示す。

【図17】本開示の一実施例による、付加製造方法のフロー図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0020】

上記の概要、及びある実施例の下記の詳細な説明は、添付の図面を参照して読むことによってより良く理解されるであろう。本書で使用される場合、「１つの（ａ）または（ａｎ）」に続く単数形の要素またはステップは、複数の要素またはステップを必ずしも除外しないものとして理解されるべきである。なお、「一実施例」に言及する際には、同様に本書に記載の特徴が組み込まれている、さらなる実施例の存在が除外されるという解釈は、意図していない。さらに、明示的に反対の記載がされていない限り、特定の条件を有する１つ以上の要素を「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、かかる条件を有していないさらなる要素を含み得る。

【0021】

本開示の特定の実施例は、付加製造を通じて粉末床内に形成された構成要素の一部を露出するように構成された部分露出機構を含む、付加製造のシステム及び方法を提供する。少なくとも１つの実施例では、部分露出機構は、付加製造用ヘッドが構成要素の少なくとも１つの層を形成した後に構成要素の少なくとも一部を粉末床の外に動かす、作動アセンブリを含む。少なくとも１つの実施例では、部分露出機構は、粉末床の少なくとも一部を形成チャンバの外に排出し、それによって構成要素の少なくとも一部分を露出させるように構成された、排出アセンブリを含む。構成要素の一部分が粉末床の表面の上方で露出しているときに、当該一部分の粗い表面を溶融するといったようにしてこの一部分を平滑化するために、表面処理用ヘッドが操作される。

【0022】

本開示の特定の実施例は、（既存の材料層上の新しい材料層を選択的にレーザ焼結するための装置といった）付加製造用ヘッドと、この選択的レーザ焼結のために付加製造用ヘッドに連結されてよい表面処理用ヘッドとを含む、付加製造システムを提供する。表面処理装置は、少なくとも１つの新しい材料層及び既存の材料層の近傍の表面を平滑化するレーザビームを放射するように構成された、レーザ放射装置を含む。

【0023】

本開示の特定の例は、構成要素を付加製造する方法を提供する。この方法は、粉末の第１の層を溶融してビルド部及び金属粉末を生成することと、ビルド部を未使用の粉末から分離することと、ビルド部を平滑化することで平滑化済みビルド部を生成するために、（レーザ放射装置から放射されたエネルギーといった）レーザビームを放射することと、平滑化済みビルド部を未使用の粉末内に配置することと、金属粉末の第２の層を、平滑化済みビルド部上に焼結することとを含む。

【0024】

図１は、本開示の一実施例による、付加製造システム１００の概略図を示す。付加製造システム１００は、基部１０４及び、基部１０４から直立している壁１０６（複数）を含む、容器１０２を含む。基部１０４と壁１０６は、形成チャンバ１０８を規定する。形成チャンバ１０８は、金属、ポリマー、または他のこうした材料から形成されたものといった、粉末床１１０を保持している。

【0025】

部分露出機構１１２は、形成チャンバ１０８内といったように、容器１０２上、及び／または容器１０２内に配置されている。部分露出機構１１２は、構成要素１１４の１つ以上の層を形成する付加製造処理中に構成要素１１４の少なくとも一部分を露出させるように構成された、粉末床管理システムを提供する。

【0026】

付加製造用ヘッド１１６は、形成チャンバ１０８に対して所定の位置に固定されているか、または可動である。付加製造用ヘッド１１６は、エネルギー放射器１１８を含む。少なくとも１つの実施例では、付加製造用ヘッド１１６は、レーザ出力やレーザアレイなどであってよいエネルギー放射器１１８から１つ以上のレーザビームを放射する、レーザスキャナである。オプションで、付加製造用ヘッド１１６は、電子ビーム出力や電子ビームアレイなどであってよいエネルギー放射器１１８を通じて１つ以上の電子ビームを放射する、電子ビームスキャナであってよい。別の実施例では、付加製造用ヘッド１１６は、アーク放電出力やアーク放電アレイなどであってよいエネルギー放射器１１８を通じて１つ以上の電気的なアーク放電エネルギーを放射する、アーク放電スキャナであってよい。「付加製造のシステム、機器、及び方法」と題する米国特許第９，７５１，２６０号（以下「２６０号特許」）は、付加製造用ヘッドの実施例を開示している。２６０号特許は、その全体が参照によって本願に援用される。

【0027】

付加製造用ヘッド１１６は、構成要素１１４の層を形成するために、１つ以上のレーザビームといったエネルギーを、粉末床１１０内に放射するように構成されている。例えば、付加製造用ヘッド１１６は、粉末床１１０の材料層を既存の材料層上に選択的にレーザ焼結して、構成要素１１４を形成するように構成されている。

【0028】

表面平滑化ヘッド１２０は、形成チャンバ１０８に対して所定の位置に固定されているか、または可動である。表面平滑化ヘッド１２０は、付加製造用ヘッド１１６の操作によって構成要素１１４の１つ以上の層が形成された後に、構成要素１１４の一部分を平滑化するように構成された、グレーズ（ｇｌａｚｅ）装置を提供する。表面平滑化ヘッド１２０は、エネルギー放射器１２２を含む。表面平滑化ヘッド１２０は、付加製造用ヘッド１１６と同じタイプのエネルギーを放射するように構成されていてよい。例えば、付加製造用ヘッド１１６が、構成要素１１４の層を形成するために粉末床１１０内に第１のエネルギーを放射するように構成されていてよい一方、表面平滑化ヘッド１２０は、構成要素１１４の露出した一部分を平滑化するために、その露出した一部分に対して第２のエネルギーを放射するように構成されていてよい。第１のエネルギーと第２のエネルギーは、同じタイプのエネルギーであってよい。少なくとも１つの他の実施例では、第１のエネルギーと第２のエネルギーは、異なるタイプのエネルギーであってよい。例えば、第１のエネルギーがレーザビームであってよい一方、第２のエネルギーは電子ビームであってよい。

【0029】

少なくとも１つの実施例では、表面平滑化ヘッド１２０は、エネルギー放射器１２２を通じて１つ以上のレーザビームを放射する、レーザ放射器である。オプションで、表面平滑化ヘッド１２０は、エネルギー放射器１２２を通じて１つ以上の電子ビームを放射する、電子ビームスキャナであってよい。別の例として、表面平滑化ヘッド１２０は、エネルギー放射器１２２を通じて電気的なアーク放電エネルギーを放射するように構成されていてよい。少なくとも１つの実施例では、表面平滑化ヘッド１２０は、２６０号特許に記載されている表面処理装置と同一であるか、または同様であってよい。

【0030】

付加製造用ヘッド１１６は、表面平滑化ヘッド１２０に連結されていてよい。例えば、表面平滑化ヘッド１２０は、関節式アーム、台車、ガントリー、軌道、ブラケットなどを通じてといったようにして、付加製造用ヘッド１１６に可動式に連結されていてよい。少なくとも１つの他の実施例では、表面平滑化ヘッド１２０は、付加製造用ヘッド１１６に直接連結されていない。

【0031】

少なくとも１つの実施例では、付加製造システム１００は、付加製造システム１００を制御（例えば操作）するように構成されていてよい、形成制御ユニット１２４を含んでいる。形成制御ユニット１２４は、１つ以上の有線接続または無線接続を通じてといったようにして、部分露出機構１１２、付加製造用ヘッド１１６、及び表面平滑化ヘッド１２０と通信し得る。形成制御ユニット１２４は、メモリに保存されているあらかじめプログラムされた命令を通じて、付加製造システム１００を操作するように構成されていてよい。

【0032】

付加製造用ヘッド１１６は、稼働中に、構成要素１１４の層１２８を形成するために、（１つ以上のレーザビームといった）エネルギーを粉末床１１０内に放射する。例えば、付加製造用ヘッド１１６は、粉末床１１０内の材料から、構成要素１１４の既存の層１３０上に、層１２８を選択的にレーザ焼結する。形成制御ユニット１２４は、形成処理中、付加製造用ヘッド１１６を制御し得る。

【0033】

粉末床１１０内にエネルギーを放射する付加製造用ヘッド１１６によって構成要素１１４の層１２８が形成された後、構成要素１１４の少なくとも一部分１３２を粉末床１１０の外部に露出させるために、部分露出機構１１２が操作される。一部分１３２は、構成要素１１４の端部であってよい。一部分１３２は、構成要素１１４のうちの半分以上であってよい。少なくとも１つの他の実施例では、一部分１３２は、構成要素の全体であってよい。少なくとも１つの実施例では、形成制御ユニット１２４は、構成要素１１４の一部分１３２を粉末床１１０の外部に露出させるために、部分露出機構１１２を操作する。一部分１３２は、粉末床１１０内にエネルギーを放射する付加製造用ヘッド１１６によって先に形成されていた層１２８（またはその少なくとも一部分）であってよい。

【0034】

一部分１３２が粉末床１１０の外部に露出された後、表面平滑化ヘッド１２０が、一部分１３２のうちの粗い表面部分を溶融するように操作されてよい。この粗い表面部分は、層１２８の一部分、既存層１３０の一部分、及び／または構成要素１１４の様々な他の部分を含んでいてよい。例えば、形成制御ユニット１２４は、粉末床１１０の外部の一部分１３２を平滑化するために、表面平滑化ヘッド１２０の動作を制御して（レーザビームといった）エネルギーを放射し得る。一部分１３２が表面平滑化ヘッド１２０によって平滑化された後、部分露出機構１１２は、構成要素１１４を粉末床１１０内に戻し、それによって構成要素１１４が粉末床１１０内に潜り込むか、または粉末床１１０によって別様に覆われるように、操作される。少なくとも１つの実施例では、構成要素１１４を粉末床１１０内に潜り込ませるために、粉末床１１０に対してさらなる材料が追加されてよい。構成要素１１４が粉末床１１０内に潜り込んでいるか、または粉末床１１０によって別様に覆われているときには、付加製造用ヘッド１１６が粉末床１１０内にエネルギーを放射して層１２８上に別の層を形成するように、この処理が繰り返されてよい。その後、部分露出機構１１２は、表面平滑化ヘッド１２０によって平滑化するため、構成要素１１４の少なくとも一部分を露出させるように操作される。この処理は、構成要素１１４の全ての層が形成されるまで、及び表面平滑化ヘッド１２０によって平滑化されるべき全ての部分が平滑化されるまで、繰り返され続ける。

【0035】

上記のように、本開示の特定の実施例は、粉末床１１０と、構成要素１１４の少なくとも１つの層１２８を形成するために粉末床１１０内に（１つ以上のレーザビームといった）第１のエネルギーを放射するように構成された付加製造用ヘッド１１６と、部分露出機構１１２であって、当該構成要素１１４が、１回目には粉末床内で（覆われた位置または潜り込んだ位置といった）第１の位置にあり、（１回目の後といった）２回目には、構成要素１１４の一部分１３２が粉末床１１０の外部に露出する第２の位置にあるように動作するように構成された部分露出機構１１２と、第２の位置にある構成要素１１４の一部分１３２に対して（１つ以上のレーザビームといった）第２のエネルギーを放射して、構成要素１１４の当該一部分１３２を平滑化するように構成された表面平滑化ヘッド１２０とを含む、付加製造システム１００を提供する。

【0036】

少なくとも１つの実施例では、部分露出機構１１２は、構成要素１１４を形成チャンバ１０８内で上向きに動かし、それによって一部分１３２が粉末床１１０の頂表面１３４を超えて露出されるようにする作動アセンブリであるか、または別様にこの作動アセンブリを含んでいる。少なくとも１つの他の実施例では、部分露出機構１１２は、選択的に開閉されるように構成された、排出アセンブリであるか、または別様にこの排出アセンブリを含んでいる。開位置においては、粉末床１１０の一部が形成チャンバ１０８から外部に排出される。これは、一部分１３２が頂表面１３４を超えて露出されるまで続く。

【0037】

本明細書で使用する場合、「制御ユニット」、「中央処理ユニット」、「ユニット」、「ＣＰＵ」、「コンピュータ」などの用語は、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、及び、本明細書に記載の機能を実行可能なハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせを含む、他の任意の回路またはプロセッサを使用するシステムを含む、プロセッサベースまたはマイクロプロセッサベースの任意のシステムを含み得る。上記の例は例示的なものにすぎず、従って、上記用語の定義及び／または意味を、いかなる形で限定することも意図されていない。例えば、成形制御装置１２４は、本明細書に記載の付加製造システム１００の動作を制御するように構成された１つ以上のプロセッサであり得るか、またはそれらを含み得る。

【0038】

成形制御装置１２４は、データを処理するため、１つ以上のデータ記憶ユニットまたは（１つ以上のメモリといった）要素に保存されている、一式の命令を実行するように構成されている。例えば、成形制御ユニット１２４は、１つ以上のメモリを含んでいてよいか、または１つ以上のメモリに連結されていてよい。データ記憶ユニットはまた、所望または必要に応じて、データまたは他の情報を記憶してもよい。データ記憶ユニットは、情報源、または処理マシン内部の物理的メモリ要素という形態であってよい。

【0039】

一式の命令は、成形制御装置１２４に対して、処理マシンとして、本明細書記載の主題の様々な実施例の方法及びプロセスといった特定の操作を実行するように指示するための、様々なコマンドを含んでいてよい。一式の命令は、ソフトウェアプログラムの形態であってよい。ソフトウェアは、システムソフトウェアまたはアプリケーションソフトウェアといった、様々な形態であり得る。さらに、ソフトウェアは、別々のプログラムからなる集合体、より大きなプログラム内のプログラムサブセット、またはプログラムの一部分という形態であり得る。ソフトウェアは、オブジェクト指向プログラミングの形態のモジュラープログラミングもまた含んでいてよい。処理マシンによる入力データの処理は、ユーザのコマンドに応答したものか、前の処理の結果に応答したものか、または、別の処理マシンによってなされた要求に応答したものであってよい。

【0040】

本明細書に記載の実施例の図面は、成形制御装置１２４といった、１つ以上の制御ユニットまたは処理ユニットを示していてよい。処理ユニットまたは制御ユニットが、本明細書に記載の動作を実行する、（例えば、コンピュータハードドライブ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどといった、有形且つ非一過性のコンピュータ可読記憶媒体に記憶されたソフトウェアなどの）関連する命令を含むハードウェアとして実装され得る、回路またはその一部を表していてよいことは、理解されるべきである。ハードウェアは、本明細書に記載の機能を実行するように配線接続された（ｈａｒｄｗｉｒｅｄ）、ステートマシン回路を含み得る。オプションで、ハードウェアは、マイクロプロセッサ、プロセッサ、コントローラなどといった１つ以上の論理ベースの装置を含み且つ／またはそれらに接続された、電子回路を含んでいてもよい。オプションで、成形制御ユニット１２４は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、マイクロプロセッサ（単数または複数）などのうちの１つ以上といった、処理回路を表していてよい。様々な実施例中の回路は、本明細書に記載の機能を実施するために、１つ以上のアルゴリズムを実行するように構成されていてよい。そうした１つ以上のアルゴリズムは、フロー図または方法で明示的に特定されているか否かに関わらず、本明細書に記載の実施例の態様を含んでいてよい。

【0041】

本明細書で使用される場合、「ソフトウェア」及び「ファームウェア」という語は入れ替え可能であり、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、及び非揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリを含む、データ記憶ユニット（例えば１つ以上のメモリ）に記憶されている、コンピュータ実行用の任意のコンピュータプログラムを含む。上記のデータ記憶ユニットの種類は例示に過ぎず、ゆえに、コンピュータプログラムを記憶するのに使用可能なメモリの種類について限定するものではない。

【0042】

図２に、本開示の一実施例による、部分露出機構１１２の概略図を示す。この実施例では、部分露出機構１１２は、形成床１３６及び、形成床１３６に動作可能に連結されたアクチュエータ１３８を含む、作動アセンブリ１３５である。アクチュエータ１３８には、モータ１４０が動作可能に連結されている。

【0043】

図１及び図２を参照すると、構成要素１１４は、形成床１３６の頂表面１４２上で支持されている。アクチュエータ１３８は、モータ１４０によって動かされる、１つ以上の電気式、空気圧式、油圧式などのピストン、カム、リフトブラケットなどであるか、またはそれらを含んでいてよい。モータ１４０は、アクチュエータ１３８を動かして、形成床１３６を、したがって構成要素１１４を、粉末床１１０に対して上向きに及び下向きに、選択的に上下するように作動する。オプションで、アクチュエータ１３８は、分離した別個のモータに連結されているのではなく、内蔵モータまたは他の形態の動力付き作動を含んでいてよい。形成制御ユニット１２４は、部分露出機構１１２の動作を制御するために、１つ以上の有線接続または無線接続を通じてといったようにして、モータ１４０と通信し得る。少なくとも１つの他の実施例では、作動アセンブリは、粉末床の材料を構成要素１１４から振り払う（ｓｈａｋｅ ｏｆｆ）ように構成された、振動装置などを含んでいてよい。

【0044】

図３に、本開示の一実施例による、部分露出機構１１２の概略図を示す。この実施例では、部分露出機構１１２は、容器１０２の一部分に連結された排出アセンブリ１４４である。例えば、排出アセンブリ１４４は、容器１０２の基部１０４に固着されていてよい。少なくとも１つの他の実施例では、排出アセンブリ１４４は、粉末床１１０の頂表面１３４よりも下方で、容器１０２の壁１０６（図１に記載）に固着されていてよい。

【0045】

排出アセンブリ１４４は、容器１０２を通って形成された（開口といった）出口１４８の近傍にある、可動式カバー１４６を含む。カバー１４６は、（可動式のヒンジ、ポストなどといった）アクチュエータ１５０と可動式に連結されている。閉位置では、カバー１４６は出口１４８を閉鎖する。例えば、閉位置では、カバー１４６は出口１４８の下方、上方、または内部にあって、材料が出口１４８から排出されるのを防止していてよい。開位置では、アクチュエータ１５０がカバー１４６を出口１４８から動かして離し、それによって材料の出口１４８からの排出を可能にする。形成制御ユニット１２４は、部分露出機構１１２の動作を制御するために、１つ以上の有線接続または無線接続を通じてといったようにして、アクチュエータ１５０と通信し得る。

【0046】

図４に、本発明の一実施例による、層形成状態にある付加製造システム１００の概略図を示す。示されるように、構成要素１１４は、形成チャンバ１０８内で（プレートといった）形成床１３６上で支持されている。層形成状態においては、部分露出機構１１２は第１の位置にあり、このときアクチュエータ１３８は収縮している。層形成状態においては、構成要素１１４は、粉末床１１０内に潜り込んでいるか、または粉末床１１０によって別様に覆われている。層形成ステージ中は、構成要素１１４の部分のうちのいかなる部分も、頂表面１３４を超えて露出していなくてよい。

【0047】

本明細書に記載のとおり、層形成状態にある間、付加製造用ヘッド１１６は、構成要素１１４の層１２８を形成するために（１つ以上のレーザビームといった）エネルギー１５１を粉末床１１０内に放射する。表面平滑化ヘッド１２０は、層形成状態にある間、付加製造用ヘッド１１６のエネルギー放射エンベロープ１５２の外部にある。粉末床１１０内にエネルギー１５１を放射する付加製造用ヘッド１１６によって構成要素１１４の所望の層が形成された後、構成要素１１４の少なくとも一部分１３２を粉末床１１０の頂表面１３４を超えて動かすために、部分露出機構１１２が操作される。

【0048】

図５に、本発明の一実施例による、構成要素平滑化状態にある付加製造用システム１００の概略図を示す。示されるように、構成要素平滑化状態においては、部分露出機構１１２は第２の位置にあり、この位置では、粉末床１１０を通って構成要素１１４を上向きに動かすために、アクチュエータ１３８が拡張されている。構成要素平滑化状態では、付加製造用ヘッド１１６が停止されており、一部分１３２に粉末床１１０の頂表面１３４を超えさせるために、アクチュエータ１３８が動かされている。その結果、表面円滑化ヘッド１２０は次に、（集束レーザビームといった）集束エネルギー１５４を、構成要素１１４の一部分１３２に対して放射して溶融し、それによって一部分１３２を平滑化するために、所望の位置に移動してよい。部分露出機構１１２が形成チャンバ１０８内で構成要素１１４を上向きに動かす際、余剰の粉末１５６が形成チャンバ１０８からあふれてよい。余剰の粉末１５６は、形成チャンバ１０８内へと戻して堆積されてよい。

【0049】

図６に、本発明の一実施例による、層形成状態にある付加製造システム１００の概略図を示す。層形成状態においては、排出アセンブリ１４４は、閉位置といった第１の位置にあり、それによって粉末床１１０内の材料が形成チャンバ内に残ることを確実にしている。

【0050】

図７に、本発明の一実施例による、構成要素平滑化状態にある付加製造用システム１００の概略図を示す。構成要素平滑化状態においては、排出アセンブリ１４４は、開位置といった第２の位置に動かされており、それによって粉末床１１０の未使用部分１６０が形成チャンバ１０８から排出されることが可能になる。未使用部分１６０が形成チャンバ１０８から排出される際、構成要素１１４の一部分１３２は、形成チャンバ１０８内で粉末床１１０の頂表面１３４を超えて露出する。このとき一部分１３２は、本明細書に記載のとおり、表面平滑化ヘッド１２０によって平滑化され得る。

【0051】

オプションで、図４－図７に示す実施例は、組み合わされて単一の実施例になってよい。例えば、付加製造システム１００は、図４及び図５に示すアクチュエータ１３８、並びに図６及び図７に示す排出アセンブリを含んでいてよい、作動システムを含み得る。

【0052】

図８は、本開示の一実施例による、構造物１７０に固定された付加製造用ヘッド１１６の概略図を示す。図１及び図８を参照すると、付加製造用ヘッド１１６は、粉末床１１０の上方で固定位置にあってよい。例えば、付加製造用ヘッド１１６は、ファスナや１つ以上の中間構造物、接着剤などを通じてといったようにして、構造物１７０に堅固に取り付けられていてよい。構造物１７０は、壁、天井などであってよい。

【0053】

図９は、本開示の一実施例による、取り付け用アセンブリ１７２に固着された付加製造用ヘッド１１６の概略図を示す。取り付け用アセンブリ１７２は、基部１７４及び、基部から延びる取り付け用アーム１７６を含む。基部１７４は、床１７８上で支持されていてよい。付加製造用ヘッド１１６は、取り付け用アーム１７６の遠位端１８０に固着されている。取り付け用アセンブリ１７２は、（図１に示すとおり）付加製造用ヘッド１１６を粉末床１１０の上方に固定するように構成されていてよい。オプションで、取り付け用アセンブリ１７２は、付加製造用ヘッド１１６を可動式に位置決めするように構成されていてよい。

【0054】

図１０は、本開示の一実施例による、軌道１８２に固着された付加製造用ヘッド１１６の概略図を示す。軌道１８２は、壁、天井、床などに固着されていてよい。軌道１８２は、付加製造用ヘッド１１６の可動部分を保持する、レール１８４を含んでいる。例えば、付加製造用ヘッド１１６は、レール１８４内に保持されているローラを含み得る。このように、付加製造用ヘッド１１６は、粉末床１１０（図１に示す）に対して可動であってよい。軌道１８２は、図示されているよりも多いかまたは少ないレールを含んでいてもよい。付加製造用ヘッド１１６は、（壁、床、天井などといった）構造物に、関節式部材や伸縮式部材、車輪付きアセンブリなどといった他のインターフェースを通じて、可動式に連結されていてよい。

【0055】

図１１は、本開示の一実施例による、関節式アーム１８８に固着された付加製造用ヘッド１１６の概略図を示す。関節式アーム１８８は、付加製造用ヘッド１１６が様々な自由度で動くのを可能にする、１つ以上の可動式セグメント１９０を含む。関節式アーム１８８は、図示されているよりも多いかまたは少ない可動式セグメント１９０を含んでいてよい。

【0056】

図１２は、本開示の一実施例による、構造物１９２に固着された表面平滑化ヘッド１２０の概略図を示す。図１及び図１２を参照すると、表面平滑化ヘッド１２０は、粉末床１１０の上方で固定位置にあってよい。例えば、表面平滑化ヘッド１２０は、ファスナや１つ以上の中間構造物、接着剤などを通じてといったようにして、構造物１９２に堅固に取り付けられていてよい。構造物１９２は、壁、天井などであってよい。

【0057】

図１３は、本開示の一実施例による、取り付け用アセンブリ１９４に固着された表面平滑化ヘッド１２０の概略図を示す。取り付け用アセンブリ１９４は、基部１９６及び、基部から延びる取り付け用アーム１９８を含む。基部１９６は、床１９９上で支持されていてよい。表面平滑化ヘッド１２０は、取り付け用アーム１９８の遠位端２００に固着されている。取り付け用アセンブリ１９４は、（図１に示すとおり）表面平滑化ヘッド１２０を粉末床１１０の上方に固定するように構成されていてよい。オプションで、取り付け用アセンブリ１９４は、表面平滑化ヘッド１２０を可動式に位置決めするように構成されていてもよい。

【0058】

図１４は、本開示の一実施例による、軌道２０２に固着された表面平滑化ヘッド１２０の概略図を示す。軌道２０２は、壁、天井、床などに固着されていてよい。軌道２０２は、表面平滑化ヘッド１２０の可動部分を保持する、レール２０４を含んでいる。例えば、表面平滑化ヘッド１２０はレール２０４内に保持されているローラを含み得る。このように、表面平滑化ヘッド１２０は、粉末床１１０（図１に示す）に対して可動であってよい。軌道２０２は、図示されているよりも多いかまたは少ないレールを含んでいてもよい。表面平滑化ヘッド１２０は、（壁、床、天井などといった）構造物に、関節式部材や伸縮式部材、車輪付きアセンブリなどといった他のインターフェースを通じて、可動式に連結されていてよい。

【0059】

図１５は、本開示の一実施例による、関節式アーム２０６に固定された表面平滑化ヘッド１２０の概略図を示す。関節式アーム２０６は、表面平滑化ヘッド１２０が様々な自由度で動くのを可能にする、１つ以上の可動式セグメント２０８を含む。関節式アーム２０６は、図示されているよりも多いかまたは少ない可動式セグメント２０８を含んでいてもよい。

【0060】

図１６は、本開示の一実施例による、付加製造用ヘッド１１６に連結された表面平滑化ヘッド１２０の概略図を示す。取り付け用連結器２１０が、表面平滑化ヘッド１２０を付加製造用ヘッド１１６に接続している。例えば、取り付け用連結器２１０は、関節式アームセグメント、可動式台車、軌道などを通じてといったようにして、表面平滑化ヘッド１２０を付加製造用ヘッド１１６に可動式に連結していてよい。少なくとも１つの実施例では、表面平滑化ヘッド１２０は、固定された関係で、付加製造用ヘッド１１６に連結されていてよい。

【0061】

図１７は、本開示の実施例による、付加製造方法のフロー図を示す。図１及び図１７を参照すると、形成制御ユニット１２４は、本明細書に図示され記載されている方法に従って動作するように、プログラムされていてよい。

【0062】

３００で、構成要素１１４の層１２８を形成するため、付加製造用ヘッド１１６から粉末床１１０に、（１つ以上のレーザビームといった）エネルギーが放射される。３０２で、層１２８が完全に形成されているかどうかが判定される。そうでない場合、工程は３００に戻る。単数または複数の層が、所望の深さや高さなどに形成されるまで、処理は３００と３０２の間をループし続けてよい。しかし、もし３０２において層１２８が完全に形成されてしまうと、方法は３０４に進む。３０４では、付加製造用ヘッド１１６が停止される。

【0063】

３０６では、平滑化すべき構成要素１１４の少なくとも一部分１３２を露出させるため、部分露出機構１１２が操作される。３０８で、一部分１３２が粉末床１１０の頂表面１３４を超えて露出しているかどうかが判定される。そうでない場合、方法は３０６に戻る。３０６では、一部分３０２を露出させるため、部分露出機構が操作され続ける。

【0064】

しかし、もし３０８において一部分１３２が粉末床１１０の頂表面１３４を超えて露出した場合、方法は３１０へと進む。３１０では、一部分１３２を溶融して平滑化するため、表面平滑化ヘッド１２０から一部分１３２に対して（集束レーザビームといった）エネルギーが放射される。３１２で、一部分１３２が所望の平滑さになっているかどうかが判定される。なっていない場合、方法は３１０に戻る。３１０では、この一部分１３２に対して、表面平滑化ヘッド１２０からエネルギーが放射され続ける。

【0065】

しかし、もし３１２において一部分１３２が所望の平滑さになっていたら、方法は、３１４へと進む。３１４では、構成要素１１４が完全に形成されているかどうかが判定される。構成要素１１４が完全に形成されている場合、構成要素１１４は形成チャンバ１０８から取り外され、３１５で方法は終了する。しかし、もし３１４において構成要素１１４が完全には形成されていない場合、方法は３１６へと進む。３１６では、部分露出機構１１２が、構成要素１１４を元のように粉末床１１０内に潜り込ませることに従事する。ここで、方法は３００に戻る。

【0066】

本明細書に記載のとおり、本開示の特定の実施例は、（粉末を含む）粉末床を保持する形成チャンバを規定する容器と、構成要素の少なくとも１つの層を形成するために、粉末床内に第１のエネルギーを放射するように構成された付加製造用ヘッドと、容器上または容器内にある部分露出機構とを含む、付加製造システムを提供する。部分露出機構は、１回目には構成要素が粉末床内で第１の位置にあり、２回目には構成要素の一部が粉末床の外部に露出する第２の位置にあるように、動作するように構成されている。表面平滑化ヘッドは、第２の位置にある構成要素の一部分に対して、その部分を平滑化するためにエネルギーを放射するように構成されている。形成制御ユニットが、付加製造用ヘッド、部分露出機構、及び表面平滑化ヘッドと通信する。形成制御ユニットは、付加製造用ヘッド、部分露出機構、及び表面平滑化ヘッドを制御する（例えば、操作する）ように構成されている。少なくとも１つの実施例では、表面平滑化ヘッドは、付加製造用ヘッドに連結されている。

【0067】

部分露出機構は、構成要素を第２の位置へと上向きに動かし、それによって構成要素の一部分が粉末床の頂表面を超えて上向きに延びるように構成された、作動アセンブリを含んでいてよい。作動アセンブリは、構成要素を支持する形成床と、形成床に動作可能に連結されたアクチュエータとを含んでいてよい。

【0068】

部分露出機構は、閉位置と開位置との間を選択的に動くように構成された、排出アセンブリを含んでいてよい。開位置では、少なくとも粉末の第１の部分が排出アセンブリを通って排出され、第２の位置にある構成要素の一部が露出される。排出アセンブリは、粉末床を保持している容器を通って形成された出口の近傍の、可動式カバーを含み得る。閉位置では、可動式カバーによって出口が閉鎖され、開位置では、可動式カバーが出口から離れて出口を開放する。可動式カバーが開位置にあるときには、粉末の少なくとも第１の一部が、出口から排出される。

【0069】

上記のように、本開示の実施例は、構成要素の一部分の効率的な平滑化を可能にする、付加製造のシステム及び方法を提供する。さらに、付加製造のシステム及び方法は、構成要素の、少なくとも平滑化すべき形成済みの一部分を、露出させるように構成されている。

【0070】

本開示の実施例の説明のために、頂部、底部、下方、中央、横方向、水平、垂直、前方などの空間及び方向に関する様々な語が用いられる場合があるが、そのような語は図面中で示す方向に関するものとして用いられているにすぎないことは、理解される。上部を下部にする、あるいは逆、あるいは水平を垂直にするといったように、配向を反転、回転、または別様に変化させてよい。

【0071】

本書で使用する場合、タスクまたは工程を実施する「ように構成されている」構造物、制限、または要素は、具体的には、これらのタスクまたは工程に対応するように、構造的に形成、構築、または適合されている。明確にするため、及び疑念を避けるために言うと、これらのタスクまたは工程を実施するように変更可能であるに過ぎない物体は、本書で使用されている意味では、これらのタスクまたは工程を実施する「ように構成され」てはいない。

【0072】

上記の説明が、限定ではなく、例示を意図するものであることは、理解されるべきである。例えば、上記の実施例（及び／またはその諸態様）は、互いに組み合わせて使用されてよい。加えて、本開示の様々な実施形態の範囲から逸脱せずに特定の状況または材料に適応させるため、本開示の様々な実施例の教示に、多数の改変を加えてよい。本明細書に記載の材料の形状寸法及び種類は、本開示の様々な実施例のパラメータを規定することを意図しているが、これらの実施例は決して限定するためのものではなく、例示的な実施例である。上記の説明を精査することによって、当業者には他の多くの実施例が明らかになるであろう。したがって、本開示の様々な実施例の範囲は、添付の特許請求の範囲、並びに、こうした特許請求の範囲が認められる均等物の全範囲に関連して決定されるべきである。添付の特許請求の範囲において、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「そこにおいて（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」という語は、それぞれ、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及び「そこで（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という語の、明白な同義語として使用される。また、「第１」「第２」及び「第３」などの語は単に符号として使用されており、それらの対象物に数的要件を課すことを意図するものではない。さらに、以下の特許請求の範囲の限定は、ミーンズ・プラス・ファンクション形式では記述されておらず、かかる特許請求の範囲の限定が、さらなる構造のない機能の記述が後続する「のための手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」という文言を明示的に使用しない限り、米国特許法第１１２条（ｆ）に基づいて解釈されるべきではない。

【0073】

さらに、本開示は、下記の条項による実施例を含む。

【0074】

条項１．粉末床（１１０、１３６）と、
構成要素（１１４）の少なくとも１つの層（１２８、１３０）を形成するために粉末床（１１０、１３６）内に第１のエネルギー（１５１、１５４）を放射するように構成された付加製造用ヘッド（１１６）と、
部分露出機構（１１２）であって、当該構成要素が、１回目には粉末床（１１０、１３６）内で第１の位置にあり、２回目には構成要素（１１４）の一部分（１３２）が粉末床（１１０、１３６）の外部に露出する第２の位置にあるように動作するように構成された部分露出機構（１１２）と、
第２の位置にある構成要素（１１４）の一部分（１３２）に対して第２のエネルギー（１５１、１５４）を放射し、構成要素（１１４）の当該一部分（１３２）を平滑化するように構成された表面平滑化ヘッド（１２０）と
を含む、付加製造システム（１００）。

【0075】

条項２．形成チャンバ（１０８）を規定する容器（１０２）をさらに備える、条項１に記載の付加製造システム（１００）。

【0076】

条項３．部分露出機構（１１２）が、容器（１０２）上または容器（１０２）内にある、条項２に記載の付加製造システム（１００）。

【0077】

条項４．付加製造用ヘッド（１１６）が所定の位置に固定されているかまたは可動であるかのうちの１つである、条項１から３のいずれか一項に記載の付加製造システム（１００）。

【0078】

条項５．付加製造用ヘッド（１１６）が１つ以上のレーザビームとして第１のエネルギー（１５１、１５４）を放射するように構成されている、条項１から４のいずれか一項に記載の付加製造システム（１００）。

【0079】

条項６．表面平滑化ヘッド（１２０）が所定の位置に固定されているかまたは可動である、条項１から５のいずれか一項に記載の付加製造システム（１００）。

【0080】

条項７．表面平滑化ヘッド（１２０）が１つ以上のレーザビームとして第２のエネルギー（１５１、１５４）を放射するように構成されている、条項１から６のいずれか一項に記載の付加製造システム（１００）。

【0081】

条項８．第１のエネルギー（１５１、１５４）と第２のエネルギー（１５１、１５４）とが同じタイプのエネルギー（１５１、１５４）であるか、または第１のエネルギー（１５１、１５４）が第２のエネルギー（１５１、１５４）とは異なるタイプのエネルギー（１５１、１５４）である、条項１から７のいずれか一項に記載の付加製造システム（１００）。

【0082】

条項９．表面平滑化ヘッド（１２０）が、付加製造用ヘッド（１１６）に連結されている、条項１から８のいずれか一項に記載の付加製造システム（１００）。

【0083】

条項１０．表面平滑化ヘッド（１２０）が付加製造用ヘッド（１１６）に可動式に結合されている、条項９に記載の付加製造システム（１００）。

【0084】

条項１１．付加製造用ヘッド（１１６）、部分露出機構（１１２）、及び表面平滑化ヘッド（１２０）と通信する形成制御ユニット（１２４）をさらに備え、形成制御ユニット（１２４）が、付加製造用ヘッド（１１６）、部分露出機構（１１２）、及び表面平滑化ヘッド（１２０）を操作するように構成されている、条項１から１０のいずれか一項に記載の付加製造システム（１００）。

【0085】

条項１２．部分露出機構（１１２）が、作動アセンブリ（１３５）であって、構成要素（１１４）を第２の位置へと上向きに動かし、それによって構成要素（１１４）の一部分（１３２）が粉末床（１１０、１３６）の頂表面（１３４、１４２）を超えて上向きに延びるように構成された、作動アセンブリ（１３５）を含む、条項１から１１のいずれか一項に記載の付加製造システム（１００）。

【0086】

条項１３．作動アセンブリ（１３５）が、構成要素（１１４）を支持する形成床（１３６）と、形成床（１３６）に動作可能に連結されたアクチュエータ（１３８、１５０）とを備える、条項１２に記載の付加製造システム（１００）。

【0087】

条項１４．部分露出機構（１１２）が、閉位置と開位置との間を選択的に動くように構成された排出アセンブリ（１４４）を備え、第２の位置にある構成要素（１１４）の第１の部分（１３２）を露出させるため、開位置において、粉末の少なくとも第１の部分（１３２）が、排出アセンブリ（１４４）を通って排出される、条項１から１３のいずれか一項に記載の付加製造システム（１００）。

【0088】

条項１５．排出アセンブリ（１４４）が、粉末床（１１０、１３６）を保持する容器（１０２）を通って形成された出口（１４８）の近傍にある可動式カバー（１４６）（１４６）を備え、可動式カバー（１４６）が、閉位置においてはこの出口（１４８）を閉鎖し、開位置においてはこの出口（１４８）から遠ざかってこの出口（１４８）を開放するように構成されており、可動式カバー（１４６）が開位置にあるときに、粉末床（１１０）（１３６）のうちの少なくとも一部が出口（１４８）から排出される、条項１４に記載の付加製造システム（１００）。

【0089】

条項１６．構成要素（１１４）の少なくとも１つの層（１２８、１３０）を形成するために、付加製造用ヘッド（１１６）から粉末床（１１０）（１３６）内へと第１のエネルギー（１５１、１５４）を放射することと、
構成要素（１１４）が、１回目には粉末床（１１０、１３６）内で第１の位置にあり、２回目には構成要素（１１４）の一部分（１３２）が粉末床（１１０、１３６）の外部に露出する第２の位置にあるように、部分露出機構（１１２）を操作することと、
第２の位置にある構成要素（１１４）の一部分（１３２）に対して、表面平滑化ヘッド（１２０）から第２のエネルギー（１５１、１５４）を放射し、構成要素（１１４）の当該一部分（１３２）を平滑化することと
を含む、付加製造方法。

【0090】

条項１７．操作することが、構成要素（１１４）を第２の位置へと上向きに動かし、それによって構成要素（１１４）の部分（１３２）が粉末床（１１０、１３６）の頂表面（１３４、１４２）を超えて上向きに延びるようにして、作動アセンブリ（１３５）を使用することを含む、条項１６に記載の付加製造方法（１００）。

【0091】

条項１８．操作することが、アクチュエータ（１３８、１５０）に動作可能に連結された形成床（１３６）上で構成要素（１１４）を支持することをさらに含む、条項１６または１７に記載の付加製造方法。

【0092】

条項１９．操作することが、排出アセンブリ（１４４）を閉位置と開位置との間で選択的に動かすことを含み、第２の位置にある構成要素（１１４）の第１の部分（１３２）を露出させるため、開位置において、粉末床（１１０、１３６）の粉末の少なくとも第１の部分（１３２）が、排出アセンブリ（１４４）を通って排出される、条項１６から１８のいずれか一項に記載の付加製造方法。

【0093】

条項２０．動作することが、
粉末床（１１０）（１３６）を保持する容器（１０２）を通る出口（１４８）を、可動式カバー（１４６）を閉位置にして閉鎖することと、
開位置では出口（１４８）を開放するため
可動式カバー（１４６）を出口（１４８）から動かして離すこととを含み、可動式カバー（１４６）が開位置にあるときには粉末の少なくとも第１の部分（１３２）が出口（１４８）から排出される、条項１９に記載の付加製造方法。

【0094】

本明細書に記載した説明で実施例を使用しているのは、ベストモードを含む本開示の様々な実施例を開示するためと、当業者が任意のデバイスまたはシステムを作成及び使用すること、並びに組み込まれた任意の方法の実施することを含めて、本開示の様々な実施例を実施することとを可能にするためである。本開示の様々な実施例の特許性の範囲は、特許請求の範囲によって規定されるものであり、当業者が想起する他の実施例を含んでいてよい。こうした他の実施例は、実施例が特許請求の範囲の文言と相違しない構造要素を有する場合、または、実施例が、特許請求の範囲の文言とごくわずかな相違しかない均等な構造要素を含む場合、特許請求の範囲内であることが意図されている。

【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】

【図17】