特許 7527479 ３次元ワークピースを造形するための照射システムを動作させる方法、照射システムおよび装置

(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】2024-07-25

(45)【発行日】2024-08-02

(54)【発明の名称】３次元ワークピースを造形するための照射システムを動作させる方法、照射システムおよび装置

(51)【国際特許分類】

   B22F 10/85 20210101AFI20240726BHJP

   B22F 10/28 20210101ALI20240726BHJP

   B22F 10/322 20210101ALI20240726BHJP

   B22F 10/36 20210101ALI20240726BHJP

   B22F 10/366 20210101ALI20240726BHJP

   B22F 12/90 20210101ALI20240726BHJP

   B28B 1/30 20060101ALI20240726BHJP

   B29C 64/153 20170101ALI20240726BHJP

   B29C 64/364 20170101ALI20240726BHJP

   B29C 64/393 20170101ALI20240726BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20240726BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20240726BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20240726BHJP

【ＦＩ】

B22F10/85

B22F10/28

B22F10/322

B22F10/36

B22F10/366

B22F12/90

B28B1/30

B29C64/153

B29C64/364

B29C64/393

B33Y10/00

B33Y30/00

B33Y50/02

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2023516593

(86)(22)【出願日】2021-10-06

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-03

(86)【国際出願番号】 EP2021077495

(87)【国際公開番号】W WO2022074029

(87)【国際公開日】2022-04-14

【審査請求日】2023-03-13

(31)【優先権主張番号】102020126074.1

(32)【優先日】2020-10-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】523394734

【氏名又は名称】ニコン エスエルエム ソルーションズ アクチェンゲゼルシャフト

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100153729

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 有一

(74)【代理人】

【識別番号】100211177

【弁理士】

【氏名又は名称】赤木 啓二

(72)【発明者】

【氏名】ダニエル ブリュック

(72)【発明者】

【氏名】クヌート クラウセ

(72)【発明者】

【氏名】アンドレ シェーベル

【審査官】坂本 薫昭

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－２０１０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２２２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０３５８７００６（ＥＰ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１７８２８７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｆ １０／２８，１０／３２２，１０／３６，１０／３６６，

１０／８５，１２／９０

Ｂ２８Ｂ １／３０

Ｂ２９Ｃ ６４／１５３，６４／３６４，６４／３９３

Ｂ３３Ｙ １０／００，３０／００，５０／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

３次元ワークピース（１１０）を造形する目的で電磁または粒子放射線を原料粉末の層に照射するために照射システム（１０）を動作させる方法において、
－ 造形すべきワークピース（１１０）の対応する層の幾何形状にしたがって電磁または粒子放射線を選択的に照射すべき原料粉末層（１１）を複数の領域に細分するステップと；
－ 前記領域に電磁または粒子放射線を選択的に照射する前に少なくとも１つの領域について、前記領域が微粒子不純物による影響を受けているかまたは受けていないかを決定するステップと；
－ 前記原料粉末層（１１）の前記領域に電磁または粒子放射線を選択的に照射する際に、放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）により原料粉末層（１１）の前記領域に対して適用されるエネルギ密度を制御して、前記原料粉末層（１１）の前記領域が微粒子不純物による影響を受けていないことが決定された場合よりも、前記原料粉末層（１１）の前記領域が微粒子不純物による影響を受けていると決定された場合の方が、前記エネルギ密度がより高くなるようにするステップと；
を含む方法。

【請求項2】

前記原料粉末層（１１）の前記領域に対して適用される前記エネルギ密度が、前記原料粉末層（１１）の前記領域を横断して導かれる放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）の出力、焦点径および焦点形状のうちの少なくとも１つ、および／または前記放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）が原料粉末層（１１）の前記領域を横断して導かれるときにしたがう走査パターンおよび走査速度のうちの少なくとも１つ、を好適な形で適応させることによって制御される、
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記原料粉末層（１１）の領域が微粒子不純物による影響を受けているかまたは受けていないかの前記決定が、前記原料粉末層（１１）を横断して導かれるガス流の流れ方向（Ｆ）に応じて、および／または、原料粉末層（１１）を横断して導かれるガス流の流速、原料粉末層（１１）を横断して導かれるガス流のガス流量プロファイルおよび／または微粒子不純物の粒子量に基づいて決定されるスパッタ軌跡に応じて行なわれる、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記原料粉末層（１１）を横断して導かれる前記ガス流の前記流れ方向（Ｆ）において前記原料粉末層（１１）の上流側縁部（３０）から予め定められた距離にわたって延在し、かつ／または前記原料粉末層（１１）を横断して導かれる前記ガス流の前記流れ方向（Ｆ）において上流側照射開始位置（３２）から予め定められた距離にわたって延在する、前記原料粉末層（１１）の領域が、微粒子不純物による影響を受けていない原料粉末層（１１）の領域とみなされる、
請求項３に記載の方法。

【請求項5】

－ 前記３次元ワークピース（１１０）の前記造形を開始する前にかつ／または前記３次元ワークピース（１１０）の造形中その場で、電磁または粒子放射線を選択的に照射すべき前記原料粉末層（１１）が、複数の領域に細分され；かつ／または
－ 前記原料粉末層（１１）の領域が微粒子不純物による影響を受けているか受けていないかの決定が、前記３次元ワークピース（１１０）の造形開始前にかつ／または前記３次元ワークピース（１１０）の造形中にその場で行なわれる、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記原料粉末層（１１）の領域が微粒子不純物による影響を受けているか受けていないかの前記決定が、電磁または粒子放射線を前記原料粉末層（１１）に照射することによって生成されるワークピース層の幾何形状に応じて、および／または電磁または粒子放射線を先行原料粉末層（１１）に照射することによって生成されるワークピース層の幾何形状に応じて行なわれる、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

前記原料粉末層（１１）の領域が微粒子不純物による影響を受けているかまたは微粒子不純物による影響を受けていないかの前記決定が、前記照射システム（１０）によって前記原料粉末層（１１）に対し適用されるように意図されているエネルギ密度の値の範囲、前記原料粉末層（１１）の周囲環境内で支配的な圧力、前記原料粉末層（１１）を横断して導かれる前記ガス流を形成するガスのタイプ、前記原料粉末層（１１）の厚み、前記原料粉末層（１１）を横断して導かれる前記ガス流の流量率、前記原料粉末層（１１）に含まれる材料、放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）が前記原料粉末層（１１）に衝突する角度、特に、導かれた前記ガス流の前記流れ方向（Ｆ）との関係における前記原料粉末層（１１）を横断した前記放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）の移動方向、および前記原料粉末層（１１）の上流側縁部および／またはガス流量入口からの距離、のうちの少なくとも１つに応じて行なわれる、
請求項３又は４に記載の方法。

【請求項8】

前記原料粉末層（１１）の領域が微粒子不純物による影響を受けているか受けていないかの前記決定が、複数の放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）の互いとの関係における照射位置（１４ｂａ、１４ａａ～１４ａｇ）に応じて行なわれる、
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項9】

微粒子不純物による影響を受けていることが決定された前記原料粉末層（１１）の領域を選択的に照射する際に、放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）により前記原料粉末層（１１）の前記領域に適用される前記エネルギ密度が、微粒子不純物による前記領域の干渉度に応じて変動させられる、
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項10】

放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）を前記原料粉末層（１１）の領域に選択的に照射する際に、この領域が別の放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）によって生成された微粒子不純物による影響を受けていることが決定されている場合、前記放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）により前記領域に対して適用される前記エネルギ密度が、前記別の放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）により前記原料粉末層（１１）に適用される前記エネルギ密度と比べて増大させられる、
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項11】

微粒子不純物による影響を受けていることが決定された前記原料粉末層（１１）の領域を選択的に照射する際に、放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）により前記原料粉末層（１１）の前記領域に適用される前記エネルギ密度が、離散的な増分でかつ／または微粒子不純物による前記領域の干渉度の増加に伴って連続的に増大させられる、
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。

【請求項12】

３次元ワークピース（１１０）を造形する目的で電磁または粒子放射線を原料粉末の層に照射するための照射システム（１０）において、
－ 造形すべきワークピース（１１０）の対応する層の幾何形状にしたがって電磁または粒子放射線を選択的に照射すべき原料粉末層（１１）を複数の領域に細分し；
－ 前記領域に電磁または粒子放射線を選択的に照射する前の少なくとも１つの領域について、前記領域が微粒子不純物による影響を受けているかまたは受けていないかを標示する決定入力を受信し；
－ 前記原料粉末層（１１）の前記領域に電磁または粒子放射線を選択的に照射する際に、放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）により原料粉末層（１１）の前記領域に対して適用されるエネルギ密度を制御して、前記原料粉末層（１１）の前記領域が微粒子不純物による影響を受けていないことが決定された場合よりも、前記原料粉末層（１１）の前記領域が微粒子不純物による影響を受けていると決定された場合の方が、前記エネルギ密度がより高くなるようにする；
ように構成されている制御デバイス（１８）を含む照射システム。

【請求項13】

前記制御デバイス（１８）が、前記原料粉末層（１１）の前記領域に対して適用される前記エネルギ密度を、前記原料粉末層（１１）の前記領域を横断して導かれる放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）の出力、焦点径および焦点形状のうちの少なくとも１つおよび／または、前記放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）が原料粉末層（１１）の前記領域を横断して導かれるときにしたがう走査パターンおよび走査速度のうちの少なくとも１つを好適な形で適応させることによって制御するように構成されている、
請求項１２に記載の照射システム。

【請求項14】

－ 決定デバイス（２０）は、前記原料粉末層（１１）の領域が微粒子不純物による影響を受けているかまたは受けていないかを、前記原料粉末層（１１）を横断して導かれるガス流の流れ方向（Ｆ）に応じて、および／または原料粉末層（１１）を横断して導かれるガス流の流速、原料粉末層（１１）を横断して導かれるガス流のガス流量プロファイルおよび／または微粒子不純物の粒子量に基づいて決定されるスパッタ軌跡に応じて決定するように構成されており；かつ／または
－ 前記原料粉末層（１１）を横断して導かれる前記ガス流の前記流れ方向（Ｆ）において前記原料粉末層（１１）の上流側縁部（３０）から予め定められた距離にわたって延在し、かつ／または前記原料粉末層（１１）を横断して導かれる前記ガス流の前記流れ方向（Ｆ）において上流側照射開始位置（ｐ）から予め定められた距離にわたって延在する、前記原料粉末層（１１）の領域が、微粒子不純物による影響を受けていない原料粉末層（１１）の領域とみなされる；かつ／または
－ 前記制御デバイス（１８）が、前記３次元ワークピース（１１０）の前記造形を開始する前に、かつ／または前記３次元ワークピース（１１０）の造形中その場で、電磁または粒子放射線を選択的に照射すべき前記原料粉末層（１１）を複数の領域に細分するように構成されており；かつ／または
－ 前記決定デバイス（２０）は、前記原料粉末層（１１）の領域が微粒子不純物による影響を受けているか受けていないかを、前記３次元ワークピース（１１０）の造形開始前に、かつ／または前記３次元ワークピース（１１０）の造形中にその場で決定するように構成されており；かつ／または
－ 前記決定デバイス（２０）は、前記原料粉末層（１１）の領域が微粒子不純物による影響を受けているか受けていないかを、電磁または粒子放射線を前記原料粉末層（１１）に照射することによって生成されるワークピース層の幾何形状に応じて、および／または電磁または粒子放射線を先行原料粉末層（１１）に照射することによって生成されるワークピース層の幾何形状に応じて決定するように構成されており；かつ／または
－ 前記決定デバイス（２０）は、前記原料粉末層（１１）の領域が微粒子不純物による影響を受けているかまたは微粒子不純物による影響を受けていないかを、前記照射システム（１０）によって前記原料粉末層（１１）に対し適用されるように意図されているエネルギ密度の値の範囲、前記原料粉末層（１１）の周囲環境内で支配的な圧力、前記原料粉末層（１１）を横断して導かれる前記ガス流を形成するガスのタイプ、前記原料粉末層（１１）の厚み、前記原料粉末層（１１）を横断して導かれる前記ガス流の流量率、前記原料粉末層（１１）に含まれる材料、放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）が前記原料粉末層（１１）に衝突する角度、特に、導かれた前記ガス流の前記流れ方向（Ｆ）との関係における前記原料粉末層（１１）を横断した前記放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）の移動方向、および前記原料粉末層（１１）の上流側縁部および／またはガス流量入口からの距離、のうちの少なくとも１つに応じて決定するように構成されており；かつ／または
－ 前記決定デバイス（２０）は、前記原料粉末層（１１）の領域が微粒子不純物による影響を受けているか受けていないかを、複数の放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）の互いとの関係における照射位置（１４ｂａ、１４ａａ～１４ａｇ）に応じて決定するように構成されている；
請求項１２または１３のいずれか１項に記載の照射システム。

【請求項15】

－ 微粒子不純物による影響を受けていることが決定された前記原料粉末層（１１）の領域を選択的に照射する際に、前記制御デバイス（１８）は、放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）により前記原料粉末層（１１）の前記領域に適用される前記エネルギ密度を、微粒子不純物による前記領域の干渉度に応じて変動させるように構成されており；かつ／または
－ 放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）を前記原料粉末層（１１）の領域に選択的に照射する際に、この領域が別の放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）によって生成された微粒子不純物による影響を受けていることが決定されている場合、前記制御デバイス（１８）は、前記放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）により前記領域に対して適用される前記エネルギ密度を、前記別の放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）により前記原料粉末層（１１）に適用される前記エネルギ密度と比べて増大させるように構成されており；かつ／または、
－ 微粒子不純物による影響を受けていることが決定された前記原料粉末層（１１）の領域を選択的に照射する際に、前記制御デバイス（１８）は、放射線ビーム（１４ａ、１４ｂ）により前記原料粉末層（１１）の前記領域に適用される前記エネルギ密度を、離散的な増分でかつ／または微粒子不純物による前記領域の干渉度の増加に伴って連続的に増大させるように構成されている；
請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載の照射システム。

【請求項16】

請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の照射システムが装備された３次元ワークピース（１１０）を造形するための装置（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、３次元ワークピースを造形する目的で電磁または粒子放射線を原料粉末の層に照射するために照射システムを動作させる方法に向けられている。さらに、本発明は、この種の照射システムに向けられている。最後に、本発明は、３次元ワークピースを造形するための装置に向けられている。

【背景技術】

【0002】

粉末床溶融結合は、粉体の、特に金属および／またはセラミック原料を複雑な形状の３次元ワークピースへと加工することのできる付加積層プロセスである。このために、原料粉末層がキャリアに適用され、造形すべきワークピースの所望される幾何形状に応じて部位選択的な形でレーザ放射線に付される。粉末層内に浸透するレーザ放射線は、原料粉末粒子の加熱そして結果としての融解または焼結をひき起こす。その後、ワークピースが所望の形状およびサイズを有するまで、すでにレーザ処理に付されたキャリア上の層に対して、さらなる原料粉末層が連続して適用される。粉末床溶融結合は、プロトタイプ、工具、交換部品、高価値コンポーネントまたは医療用プロテーゼ、例えば歯科用または整形外科用プロテーゼを、ＣＡＤデータに基づいて造形または修復するために利用可能である。

【0003】

特許文献１（欧州特許第３，３２１，００３号明細書）に記載の粉末床溶融結合により３次元ワークピースを造形するための例示的装置は、原料粉末を受入れるためのキャリアを収容するプロセスチャンバを含む。ワークピースを造形する目的でキャリア上の原料粉末に電磁または粒子放射線を選択的に照射するために、照射デバイスが提供される。プロセスチャンバ内部に所望の雰囲気を確立し、プロセスチャンバから不純物を放出するためにプロセスチャンバを通って保護ガスが導かれる。

【0004】

粉末床溶融結合装置のキャリア上に３次元ワークピースを構築する際に、原料粉末内に導入された放射線エネルギは、原料粉末を融解および／または焼結させる。具体的には、放射線ビームが原料粉末に衝突する領域内で、融解した原料の融液プールが生成される。原料粉末の融解中に、溶接煙が生成され、これが典型的には、軽量の微粒子不純物を含有する煙プリューム、例えば煙粒子、分散原料粉末粒子および煤粒子を形成する。軽い溶接煙粒子の大部分は、プロセスチャンバを通って誘導されたガス流に同伴されることによってプロセスチャンバから放出されるものの、軽量の微粒子不純物の煙プリュームはなおも、放射線ビームを所望されない形で遮蔽しかつ／または散乱させ、この放射線ビームは、照射すべき原料粉末に衝突する前に、煙プリュームを通って導かれる。

【0005】

さらに、融液プールからの原料の蒸発は、スプラッシュ粒子を融液プールから噴霧させ得る。しかしながら、融解した形で融液プールから噴霧しその後凝固するスプラッシュ粒子は、典型的に重すぎて、プロセスチャンバを通って誘導されるガス流に同伴され得ず、したがって、選択的に照射されたばかりの原料粉末層の照射されていない原料粉末の表面上か、または生成されたばかりのワークピース層上のいずれかに被着する。したがって、これらの凝固したスプラッシュ粒子は、ワークピース内に欠陥および／または不規則性を生成させる可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】欧州特許第３，３２１，００３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、３次元ワークピースを造形する目的で電磁または粒子放射線を原料粉末の層に照射するために照射システムを動作させる方法、および高品質のワークピースの造形を可能にするこの種の照射システムを提供することにある。さらに、本発明は、高品質のワークピースの造形を可能にする３次元ワークピースを造形するための装置に向けられている。

【0008】

３次元ワークピースを造形する目的で電磁または粒子放射線を原料粉末の層に照射するために照射システムを動作させる方法においては、造形すべきワークピースの対応する層の幾何形状にしたがって電磁または粒子放射線を選択的に照射すべき原料粉末層が、複数の領域へと細分される。例えば、原料粉末層は、複数のストライプへと細分され得る。ストライプは互いに実質的に平行に延在し得る。さらに、ストライプは、微粒子不純物を除去するために原料粉末層を横断して導かれるガス流の流れ方向に実質的に直交して延在し得る。付加的にまたは代替的には、原料粉末層を横断して導かれるガス流の流れ方向に対し実質的に平行に延在し得る複数のストライプへと、原料粉末層を細分することも同様に構想可能である。原料粉末層の領域は、ワークピースを造形する際に照射すべき全ての原料粉末層について固定された状態のままであってよく、あるいは、原料粉末層のそれぞれ１つに選択的に照射することによって造形すべきワークピースのサイズ、形状および／または位置に応じて変動してよい。

【0009】

少なくとも１つの領域について、前記領域に電磁または粒子放射線を選択的に照射する前に、前記領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかが決定される。本出願に関連して「微粒子不純物による影響を受けている」なる用語は、原料粉末層の領域を選択的に照射することにより造形されるワークピース層部分の品質を損なう可能性のある原料粉末層領域の状態を標示するものとして理解されるべきである。したがって、本出願に関連して「微粒子不純物による影響を実質的に受けていない」なる用語は、微粒子不純物によってひき起こされる欠陥および不規則性を実質的に含まない原料粉末層領域を選択的に照射することによるワークピース層部分の造形を可能にする原料粉末層領域の状態を標示するものとして理解されるべきである。

【0010】

原料粉末層上に電磁または粒子放射線を選択的に照射するための照射システムは、放射線ビーム源、詳細にはレーザビーム源を含むことができ、付加的には、放射線ビーム源が発出する少なくとも１つの放射線ビームを分割し、誘導しかつ／または処理するための少なくとも１つの光学ユニットを含むことができる。光学ユニットは、対物レンズおよびスキャナユニットなどの光学素子を含んでいてよく、スキャナユニットは好ましくは回析光学素子および偏向ミラーを含む。照射システムは、単一の放射線ビームを原料粉末層に照射することができる。しかしながら、照射システムが原料粉末層上に２つ以上の放射線ビームを照射することも同様に構想可能である。

【0011】

原料粉末層は、原料粉末を分布させるためにキャリアを横断して移動させられる粉末適用デバイスを用いてキャリアの表面上に適用され得る。キャリアは、堅く固定されたキャリアであってよい。しかしながら、好ましくは、キャリアは、垂直方向に変位可能であるように設計されており、こうして、キャリアが原料粉末から層状に構築されるにつれて、ワークピースの構造的高さの増加に伴ってキャリアが垂直方向に下向きに移動できるようになっている。さらに、キャリアを冷却および／または加熱するように構成されている冷却デバイスおよび／または加熱デバイスがキャリアに具備されていてよい。キャリアおよび粉末適用デバイスは、周囲雰囲気に対して封止可能であるプロセスチャンバ内部に収容され得る。ガス入口を介してプロセスチャンバ内にガス流を導入することによってプロセスチャンバ内部に、不活性ガス雰囲気を確立することができる。プロセスチャンバを通りかつキャリア上に適用された原料粉末層を横断して導かれた後、ガス流は、ガス出口を介してプロセスチャンバから放出され得る。プロセスチャンバ内部でキャリア上に適用される原料粉末は、好ましくは金属粉末、詳細には金属合金粉末であるが、同様に、セラミック粉末または異なる材料を含有する粉末であってもよい。粉末は、任意の好適な粒度または粒度分布を有し得る。しかしながら、１００μｍ未満の粒度の粉末を処理することが好ましい。

【0012】

直近のまたは後続する層内の原料粉末層領域に影響を及ぼし得る微粒子不純物は、プロセスチャンバを通って誘導されるガス流に同伴させてプロセスチャンバから除去するには重過ぎかつ／または大き過ぎることから、選択的に照射されたばかりの原料粉末層の（なおも）照射されていない原料粉末の表面上または前記原料粉末層に選択的に照射することによって生成されたばかりのワークピース層の表面上のいずれかに被着している粒子、例えば凝固したスプラッシュ粒子であり得る。原料粉末層に照射する際に生成される微粒子不純物が、さらに照射すべき原料粉末層の一部分内に被着している場合、これらの微粒子不純物は、前記原料粉末層部分に選択的に照射することによって生成されるワークピース層部分の品質にすでに影響を及ぼし得る。しかしながら、前記原料粉末層部分に選択的に照射することによって生成されるワークピース層部分の品質は、先行する原料粉末層に照射する際に生成されかつ前記原料粉末層部分の原料粉末で覆われかつ／またはこの原料粉末内に取込まれている微粒子不純物による影響を受ける可能性もある。

【0013】

それに代替的にまたは付加的に、原料粉末層の領域に影響を及ぼすものと予期される微粒子不純物は、より軽い粒子、例えば、放射線ビームが原料粉末上に衝突する領域内で生成される融解した原料粉末の融液プールに由来する煙プリュームを典型的に形成する、溶接煙粒子、分散した原料粉末粒子、および煤粒子であり得る。軽量の微粒子不純物の煙プリュームは、照射すべき原料粉末層上に衝突する前に煙プリュームを通って誘導される放射線ビームを遮蔽しかつ／または散乱させ得る。これも同様に、原料粉末層の領域に選択的に照射することによって生成されるワークピース層部分の品質に影響を及ぼし得る。

【0014】

領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかの決定がすでに行なわれている原料粉末層の少なくとも１つの領域に電磁または粒子放射線を選択的に照射する際に、放射線ビームにより原料粉末層の領域に適用されたエネルギ密度が制御される。より詳細には、エネルギ密度は、原料粉末層の領域が微粒子不純物による影響を実質的に受けていないことが決定された場合よりも、原料粉末層が微粒子不純物による影響を受けている場合の方が、エネルギ密度がより高くなるような形で制御される。

【0015】

微粒子不純物による影響を受けている場合の原料粉末層領域に適用される高いエネルギ密度に起因して、原料粉末粒子のみならず、原料粉末層の表面上に被着しているかまたは原料粉末層内に埋込まれている凝固したスプラッシュ粒子も同様に、放射線ビームが原料粉末層の領域を横断して誘導された場合に融解する。さらに、軽量の微粒子不純物の煙プリュームによってひき起こされる、例えば別のレーザビームまたは妨害を受けたビーム自体の融液プールによりひき起こされる遮蔽および／または散乱効果を補償することができる。その結果として、原料粉末粒子および／または微粒子不純物の不完全な融解の結果としてもたらされるワークピース層内の不規則性または欠陥を、最小限に抑えるか、さらには回避することさえ可能になる。

【0016】

同時に、微粒子不純物による影響を受けていない場合に原料粉末層領域に対しより低いエネルギ密度を適用することによって、例えば、望ましくないほどに大きい融液プールの形成および過度の蒸発によりひき起こされる融液プールからの融解した原料のスプラッシングの増加などの、過剰なエネルギの適用の望ましくない効果が回避される。最後に、原料粉末層領域は、領域の照射が開始される前に微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないものとして特定され、領域に対し適用されるエネルギ密度は、極めて高い信頼性で正確に調整可能である。要するに、原料粉末層を選択的に照射することによって生成されるワークピース層の全体的品質を改善することが可能である。

【0017】

原料粉末層の領域に対して適用されるエネルギ密度は、原料粉末層を横断して導かれる放射線ビームの出力、焦点径および焦点形状のうちの少なくとも１つを好適な形で適応させることによって制御され得る。具体的には、原料粉末層領域に対して適用されるエネルギ密度は、放射線ビームの出力を増大させることによって、放射線ビームの焦点径を減少させることによって、および／または放射線ビームの焦点面積が削減されるような形で放射線ビームの焦点形状を変更することによって増大させることができる。本出願の意味合いにおける「放射線ビームの焦点形状」なる表現は、丸形、環状または矩形といった原料粉末上に入射する放射線ビームスポットの外側形状または輪郭としてのみならず、ガウス分布、トップハット分布またはドーナツ分布における内部強度プロファイルとしても理解され得る。

【0018】

これに対して代替的にまたは付加的に、原料粉末層の領域に対して適用されるエネルギ密度は、放射線ビームが原料粉末層を横断して導かれるときにしたがう走査パターンおよび走査速度のうちの少なくとも１つを好適な形で適応させることによって制御され得る。詳細には、原料粉末層領域に対して適用されるエネルギ密度は、走査速度を減速させることによって、および／または走査パターンを定義する隣接する走査ベクトル間の距離が削減されるような形で走査パターンを修正することによって、増大させることができる。

【0019】

原料粉末層の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかの決定は、原料粉末層を横断して導かれるガス流の流れ方向に応じて、すなわち、プロセスチャンバ内部に所望の雰囲気を確立する目的でかつプロセスチャンバから微粒子不純物を除去する目的でプロセスチャンバを通って導かれるガス流の流れ方向に応じて行なわれる。

【0020】

原料粉末の材料、使用されるシールドガス、照射ビームの入射角などの、スパッタおよび／またはプリュームの生成に影響を及ぼし得るさらなるプロセスパラメータを、決定のために考慮することができる。したがって、原料粉末層の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかの決定は同様に、原料粉末層を横断して導かれるガス流の流速、原料粉末層を横断して導かれるガス流のガス流量プロファイルおよび／または微粒子不純物の粒子量に基づいて決定されたスパッタ軌跡に応じて行なわれる。

【0021】

例えば、原料粉末層を横断して導かれるガス流の流れ方向との関係において原料粉末層の下流側領域内に、すなわちプロセスチャンバのガス入口から遠位に、かつプロセスチャンバのガス出口の近傍に配設されている原料粉末層領域は、典型的に、原料粉末層を横断して導かれるガス流の流れ方向との関係において、原料粉末層の上流側領域内すなわちプロセスチャンバのガス入口の近傍でかつプロセスチャンバのガス出口から遠位に配設されている原料粉末層領域を放射線ビームが照射するときに融液プールから発出される軽量の微粒子不純物の煙プリュームおよびスプラッシュ粒子の両方による影響を受ける。その結果として、原料粉末層の下流側領域内に配設された原料粉末層領域は、微粒子不純物による影響を受けておりかつ選択的に照射される際に高いエネルギ密度にさらされているものとして決定される可能性がある。

【0022】

原料粉末層を横断して導かれるガス流の流れ方向において原料粉末層の上流側縁部から予め決定された距離にわたって延在する原料粉末層の領域が、微粒子不純物による影響を実質的に受けていない原料粉末層の領域とみなされ得る。本出願に関連して「上流側縁部」なる用語は、原料粉末層を横断して導かれるべきガス流がプロセスチャンバ内に導入されるときに経由するガス入口と対面している原料粉末層の縁部を表わす。

【0023】

これに対して代替的にまたは付加的に、原料粉末層を横断して導かれるガス流の流れ方向において上流側照射開始位置から予め決定された距離にわたって延在する原料粉末層の領域が、微粒子不純物による影響を実質的に受けていない原料粉末層の領域とみなされ得る。本出願に関連して「上流側照射開始位置」なる用語は、原料粉末層を横断して導かれるガス流がプロセスチャンバ内に導入されるときに経由するガス入口の方向で最も遠くに位置する照射位置、すなわち原料粉末層上で放射線ビームが衝突する場所を表わす。予め決定された距離は、プロセスチャンバを通って導かれるガス流の「浄化効果」の推定に基づいて決定され、好ましくは、原料粉末層領域が微粒子不純物による影響を実質的に受けていない状態にとどまることが保証されるような形で選択される。

【0024】

電磁または粒子放射線を選択的に照射すべき原料粉末層は、３次元ワークピースの造形を開始する前に複数の領域へと細分されてよい。例えば、原料粉末層は、ワークピースを生成するための造形プロセスが開始される前に、複数のストライプ、複数の正方形または矩形または他の形で整形された領域へと細分され得る。上述のように、原料粉末層を選択的に照射することによって造形すべきワークピースの形状および／または位置は、原料粉末層を個別の領域へと細分する際に考慮され得る。特にワークピース層のパラメータを考慮しなければならない場合、細分を行なうためにコンピュータ支援シミュレーションを使用することができる。

【0025】

しかしながら、電磁または粒子放射線を選択的に照射すべき原料粉末層を、３次元ワークピースの造形中にその場で複数の領域へと細分することも同様に構想可能である。例えば、先行する原料粉末層または（同じ）原料粉末層の別の領域のいずれかを照射する際に発生するスプラッシュ粒子および／または煙プリュームが、好適なセンサデバイスを用いて監視され、その後、領域の形状およびサイズが、センサデバイスの出力に基づいて画定される。例えば、画定すべき領域の縁部は、微粒子不純物によるこの領域の汚染についての閾値に達した時点で直ちに設定され得る。しかしながら、３次元ワークピースの造形開始に先立って領域を画定する際に閾値汚染値を考慮することもできる。

【0026】

例えば、センサデバイスは、原料粉末層の照射中に生成された煙プリュームおよび／またはスプラッシュ粒子の発生を直接監視するカメラを含み得る。しかしながら、カメラを使用して、次の原料粉末層が適用される前に原料粉末層の表面上に被着した凝固したスプラッシュ粒子を直接検出することもできる。したがって、原料粉末層領域が微粒子不純物による影響を実質的に受けていないかまたは受けているかを決定する際に、先行する原料粉末層を監視する際にカメラが捕捉した監視結果を考慮に入れられることができる。カメラを用いて監視する際に、原料粉末層を異なる角度から検分しかつ／または照明することができ、かつ／または異なる波長の光で照明することができる。これに対して代替的または付加的に、融液プール監視システムを用いて、融液プールからの近赤外放射線の発出を検出しかつ／または例えば毛管変動を検出するために、蒸気毛管を監視することができる。検出された発出から、スプラッシュ粒子および／または煙プリュームの量および方向を決定することができる。同様に、信号から、粉末上の別の放射線ビームの相互作用によって生成された微粒子不純物上の放射線の散乱を決定することも可能であり得る。

【0027】

原料粉末層を細分する際に画定された領域のサイズおよび／または形状は、個別の原料粉末層の間および／または（同じ）原料粉末層の内部で変動し得る。さらに、３次元ワークピースの造形開始に先立って原料粉末層を複数の領域へと細分することができ、必要に応じて領域のサイズおよび／または形状をその場で適応させることができる。

【0028】

原料粉末層の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかの決定は、３次元ワークピースの造形開始に先立って行なわれ得る。例えば、原料粉末層の領域を、原料粉末層内の領域の場所に基づいて、微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないものとして定義することができる。前記定義のためには、コンピュータ支援シミュレーションを使用することができる。

【0029】

これに対して代替的または付加的に、原料粉末層の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかの決定は、３次元ワークピースの造形中にその場で行なうことができる。例えば、先行する原料粉末層または（同じ）原料粉末層の別の領域のいずれかに照射する際に発生する煙プリュームおよび／またはスプラッシュ粒子の発生を、好適なセンサデバイスを用いて監視することができ、その後、センサデバイスの出力に基づいて、原料粉末層の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかの決定を行なうことができる。

【0030】

複数の原料粉末層から３次元ワークピースを造形する際に、原料粉末層の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかの決定を、影響を受けていないおよび／または受けている領域がいくつかのまたは全ての層内で一致するような形で、行なわれる。しかしながら、好ましくは、原料粉末層の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかの決定は、層毎に変動するように行なわれる。

【0031】

照射システムを動作させる方法の極めて好ましい実施形態において、原料粉末層の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかの決定は、電磁または粒子放射線を原料粉末層に照射することによって生成されるワークピース層の幾何形状に応じて行なわれる。原料粉末層領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかを決定する際に、生成すべきワークピース層の幾何形状が考慮される場合、ワークピース層と一致せずしたがって照射を受けていない原料粉末層の部分を無視することができる。一方で、ワークピース層と一致する原料粉末層部分は、原料粉末層の一部の部分内で微粒子不純物が生成される傾向に対するワークピースの幾何形状の効果を考慮することが可能であるために、それらの部分が微粒子不純物による影響を受けていないかまたは受けているかを決定する目的でより正確に検討され得る。

【0032】

これに対して代替的または付加的に、原料粉末層の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかの決定は、先行する原料粉末層に電磁または粒子放射線を照射することによって生成されるワークピース層の幾何形状に応じて行なわれ得る。原料粉末層領域が微粒子不純物による影響を受けていないか受けているかを決定する際に、先に生成されたワークピース層の幾何形状を考慮することによって、先行する原料粉末層に照射した際に被着された埋込まれた凝固スプラッシュ粒子による影響を受け得る現在の原料粉末層の部分を識別し、微粒子不純物による影響を受けている原料粉末層領域と結び付けることができる。

【0033】

原料粉末層の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかの決定は、照射システムによって原料粉末層に対し適用されるように意図されているエネルギ密度の値の範囲、原料粉末層を横断して導かれるガス流を形成するガスのタイプ、原料粉末層を横断して導かれるガス流の流量率、原料粉末層の周囲環境内で支配的な圧力、原料粉末層の厚み、原料粉末層に含まれる材料、放射線ビームが原料粉末層に衝突する角度、特にガス流の流れ方向（Ｆ）との関係における原料粉末層を横断した放射線ビームの移動方向、および原料粉末層の上流側縁部および／またはガス流量入口からの距離、のうちの少なくとも１つに応じて行なわれてよい。

【0034】

照射システムにより原料粉末層に適用される原料粉末層への照射の際に微粒子不純物が形成される傾向は、原料粉末層に対し適用されるエネルギ密度の増加に伴って、かつ、プロセスチャンバ内ひいては原料粉末層の周囲環境内の圧力の減少に伴って、増大する。同様に、プロセスチャンバ内部に制御された雰囲気を確立する目的で、およびプロセスチャンバから微粒子不純物を除去する目的でプロセスチャンバに供給されるガスのタイプは、原料粉末層に選択的に照射される際のスプラッシュ粒子の形成傾向に影響を及ぼす。例えば、プロセスチャンバ内部のヘリウムガス雰囲気は、窒素ガス雰囲気に比べてスプラッシュ粒子の形成傾向を削減する。原料粉末層の厚みは、原料粉末層を照射する際に形成される蒸気毛管の長さ、ひいては融液プールからスプラッシュ粒子が発出される傾向を直接決定する。さらに、原料粉末層が厚くなればなるほど、原料粉末層への照射時に適用すべきエネルギ密度は高くなる。その結果として、原料粉末層が微粒子不純物による影響を受けていないかまたは受けているかを決定する際に、これらのプロセスパラメータのうちの少なくとも１つを考慮することが有利である。

【0035】

原料粉末層を横断して導かれるガス流の流量率は、ガス流に同伴されることによって原料粉末層を横断してどれほど遠くにスプラッシュ粒子が輸送されるかを決定する。原料粉末層の材料は、スプラッシュ粒子の形成傾向およびスプラッシュ粒子のサイズに影響を及ぼす。放射線ビームが原料粉末層に衝突する角度は、スプラッシュ粒子の形成の傾向およびスプラッシュ粒子が発出される方向に影響を及ぼす。放射線ビームの移動方向、詳細には、原料粉末層を横断して導かれるガス流の流れ方向との関係における放射線ビームの移動方向は、スプラッシュ粒子が発出される方向、そして、ガス流に同伴されることによって原料粉末層を横断してどの方向にスプラッシュ粒子が輸送されるか、に影響を及ぼす。したがって、これらのパラメータを考慮することで、或る原料粉末層領域が微粒子不純物による影響を受けていないかまたは受けているかのより正確な決定を可能にすることもできる。

【0036】

原料粉末層が複数の放射線ビームによる照射を同時に受ける場合、別の放射線ビームの照射位置の周囲環境内で１つの放射線ビームによる照射を受ける原料粉末層の領域が、原料粉末層と他方の放射線ビームの相互作用に起因して生成された微粒子不純物による影響を受ける可能性がある。実際、原料粉末層の前記領域は、他方の放射線ビームが原料粉末層を照射したときに生成される煙プリュームとスプラッシュ粒子の両方による影響を受ける可能性がある。例えば、原料粉末層を横断して導かれるガス流の流れ方向との関係において、他方の放射線ビームの照射位置の下流側に配設されている原料粉末層の領域が、放射線ビームによる前記領域の照射と干渉する微粒子不純物による影響を受ける可能性がある。

【0037】

したがって、原料粉末層の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかの決定は、複数の放射線ビームの互いとの関係における照射位置に応じて行なわれ得る。詳細には、原料粉末層の前記領域が原料粉末層と別の放射線ビームとの相互作用に起因して生成される微粒子不純物による影響を受けていることが決定された場合、放射線ビームにより原料粉末層の領域に対して適用されるエネルギ密度を増大させることができる。

【0038】

微粒子不純物による影響を受けている領域内で原料粉末層に対して適用される増大したエネルギ密度を、影響を受けた領域全体において一定に維持することが構想可能である。しかしながら、微粒子不純物による領域の干渉は、原料粉末層内部の場所、ワークピースの幾何形状および上述のプロセスパラメータに応じて、領域を横断して変動し得る。その結果として、領域の異なる部分が、異なる度合で微粒子不純物による影響を受ける可能性がある。したがって、微粒子不純物による影響を受けていると決定された原料粉末層の領域を選択的に照射する際に、放射線ビームにより原料粉末層の領域に対して適用されるエネルギ密度を、微粒子不純物による領域の干渉度に応じて変動させることが好ましい。

【0039】

例えば、放射線ビームによる原料粉末層の領域の照射の際に、原料粉末層と別の放射線ビーム（さらには妨害を受けた放射線ビーム自体）の相互作用に起因して生成される軽量の微粒子不純物の煙プリュームが、他方の放射線ビームの近傍で原料粉末層を照射する放射線ビームを遮蔽しかつ／または散乱させる可能性がある。したがって、放射線ビームにより原料粉末層の領域を選択的に照射する際に、この領域は、別の放射線ビームにより生成される微粒子不純物による影響を受けていることが決定されており、放射線ビームによってこの領域に適用されるエネルギ密度は、前記別の放射線ビームによって原料粉末層に対し適用されるエネルギ密度と比べて、増大させられる。

【0040】

放射線ビームが他方の放射線ビームによって生成される煙プリュームの影響を受ける度合は、放射線ビームが実質的に円錐形の煙プリュームに衝突する位置に応じて変動する。特に、頂部粉末層を混乱させることなく微粒子不純物を同時に捕捉する上で最も有効である、ガスの量および速度によって与えられる正規ガス流量パラメータが適用される場合が、これに該当する。例えば、放射線ビームが煙プリュームの中央領域において煙プリュームに衝突する場合、放射線ビームが他方の放射線ビームの照射位置の先端部領域内または他方の放射線ビームの照射位置から遠位の煙プリュームの縁部領域内で煙プリュームに衝突する場合に比べて、放射線ビームに影響を及ぼす遮蔽および／または散乱効果はより重大なものとなる。したがって、別の放射線ビームにより生成される煙プリュームの影響を受けている原料粉末層の領域に対して放射線ビームが適用するエネルギ密度は、前記別の放射線ビームによって生成される煙プリュームとの関係における放射線ビームの照射位置に応じて変動させられる可能性がある。

【0041】

煙プリュームの中央領域は典型的に、煙プリュームを通って延在しかつ第１の放射線ビームの照射位置からおおよそ６０ｍｍの距離のところに位置設定されている平面から、煙プリュームを通って延在しかつ第１の放射線ビームの照射位置からおおよそ４００ｍｍの距離のところに位置設定されている平面まで延在する。しかしながら、煙プリュームの形状および中央領域の位置は、特に、原料粉末層を横断して導かれるガス流の流れ方向および流量率との関係における他方の放射線ビームの位置および移動方向に応じて変動し得る。プリュームの生成が概して、公知の影響要因、例えば原料粉末の材料、放射線ビームの入射角、使用されるシールドガスなどにもさらに依存し得る、ということは明白である。

【0042】

微粒子不純物による影響を受けていることが決定されている原料粉末層の領域を選択的に照射する際に、放射線ビームにより原料粉末層の領域に適用されるエネルギ密度を、微粒子不純物による領域の干渉度の増加と共に、離散的増分で増大させることができる。しかしながら、放射線ビームにより原料粉末層の領域に適用されるエネルギ密度を、微粒子不純物による領域の干渉度の増加に伴って連続的に増大させることも同様に構想可能である。最後に、領域のいくつかの部分においては、微粒子不純物による領域の干渉度の増加に伴って離散的増分でエネルギ密度を増大させ、その一方で、領域の他の部分においては、微粒子不純物による領域の干渉度の増加に伴って連続的にエネルギ密度を増大させることが構想可能である。例えば、微粒子不純物による影響を受けているものと決定されている原料粉末層の領域に対して適用されるエネルギ密度の増大は、＋１％から＋１００％まで、詳細には＋５％から＋５０％まで変動し得る。

【0043】

３次元ワークピースを造形する目的で電磁または粒子放射線を原料粉末の層に照射するための照射システムは、造形すべきワークピースの対応する層の幾何形状にしたがって電磁または粒子放射線を選択的に照射すべき原料粉末層を複数の領域に細分するように構成された制御デバイスを含む。該制御デバイスはさらに、前記領域に電磁または粒子放射線を選択的に照射する前の少なくとも１つの領域について、前記領域が微粒子不純物による影響を受けているかまたは実質的に受けていないかを標示する決定入力を受信するように構成されている。選択的に照射すべき原料粉末層の領域が影響を受けているか実質的に受けていないかの決定は、適切な決定デバイスを用いて行われ、かつ／または制御デバイス内へのユーザ入力によっても同様に達成され得る。

【0044】

制御デバイスはさらに、原料粉末層の前記領域に電磁または粒子放射線を選択的に照射する際に、放射線ビームにより原料粉末層の領域に対して適用されるエネルギ密度を制御して、原料粉末層の領域が微粒子不純物による影響を実質的に受けていないことが決定された場合よりも、原料粉末層の領域が微粒子不純物による影響を受けていると決定された場合の方が、エネルギ密度をより高くするように構成されている。

【0045】

制御デバイスは、原料粉末層の領域に対して適用されるエネルギ密度を、原料粉末層の領域を横断して導かれる放射線ビームの出力、焦点径および焦点形状のうちの少なくとも１つを好適な形で適応させることによって制御するように構成され得る。代替的又は付加的に、制御デバイスは、放射線ビームが原料粉末層の領域を横断して導かれるときにしたがう走査パターンおよび走査速度のうちの少なくとも１つを好適な形で適応させることによって、原料粉末層の領域に対して適用されるエネルギ密度を制御するように構成され得る。

【0046】

決定デバイスは、原料粉末層の領域が微粒子不純物による影響を受けているかまたは実質的に受けていないかを、原料粉末層を横断して導かれるガス流の流れ方向に応じて、および／または原料粉末層を横断して導かれるガス流の流速、原料粉末層を横断して導かれるガス流のガス流量プロファイルおよび／または微粒子不純物の粒子量に基づいて決定されるスパッタ軌跡に応じて決定するように構成され得る。

【0047】

原料粉末層を横断して導かれるガス流の流れ方向において原料粉末層の上流側縁部から予め定められた距離にわたって延在しかつ／または、原料粉末層を横断して導かれるガス流の流れ方向において上流側照射開始位置から予め定められた距離にわたって延在する原料粉末層の領域が、微粒子不純物による影響を実質的に受けていない原料粉末層の領域とみなされ得る。

【0048】

制御デバイスは、３次元ワークピースの造形を開始する前にかつ／または３次元ワークピースの造形中その場で、電磁または粒子放射線を選択的に照射すべき原料粉末層を、複数の領域に細分するように構成され得る。

【0049】

決定デバイスは、原料粉末層の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかを、３次元ワークピースの造形開始前に（例えばシミュレーションの形で）、かつ／または３次元ワークピースの造形中にその場で決定するように構成され得る。

【0050】

決定デバイスは、原料粉末層の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかを、電磁または粒子放射線を原料粉末層に照射することによって生成されるワークピース層の幾何形状に応じて、および／または、電磁または粒子放射線を先行原料粉末層に照射することによって生成されるワークピース層の幾何形状に応じて決定するように構成され得る。

【0051】

決定デバイスは、原料粉末層の領域が微粒子不純物による影響を受けているかまたは微粒子不純物による影響を実質的に受けていないかを、照射システム（１０）によって原料粉末層に対し適用されるように意図されているエネルギ密度の値の範囲、原料粉末層の周囲環境内で支配的な圧力、原料粉末層を横断して導かれるガス流を形成するガスのタイプ、原料粉末層の厚み、原料粉末層を横断して導かれるガス流の流量率、原料粉末層に含まれる材料、放射線ビームが原料粉末層に衝突する角度、特に、導かれたガス流の流れ方向との関係における原料粉末層を横断した放射線ビームの移動方向、および原料粉末層の上流側縁部および／またはガス流量入口からの距離、のうちの少なくとも１つに応じて決定するように構成され得る。

【0052】

決定デバイスは、原料粉末層の領域が、微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかを、複数の放射線ビームの互いとの関係における照射位置に応じて決定するように構成され得る。

【0053】

微粒子不純物による影響を受けていることが決定された原料粉末層の領域を選択的に照射する際に、制御デバイスは、放射線ビームにより原料粉末層の領域に適用されるエネルギ密度を、微粒子不純物による領域の干渉度に応じて変動させるように構成され得る。

【0054】

放射線ビームを原料粉末層の領域に選択的に照射する際に、この領域が別の放射線ビームによって生成された微粒子不純物による影響を受けていることが決定されている場合、制御デバイスは、放射線ビームにより領域に対して適用されるエネルギ密度を、前記別の放射線ビームにより原料粉末層に適用されるエネルギ密度と比べて増大させるように構成され得る。

【0055】

微粒子不純物による影響を受けていることが決定された原料粉末層の領域を選択的に照射する際に、制御デバイスは、放射線ビームにより原料粉末層の領域に適用されるエネルギ密度を、離散的な増分でかつ／または微粒子不純物による領域の干渉度の増加に伴って連続的に増大させるように構成され得る。

【0056】

３次元ワークピースを造形するための装置には、上述の照射システムが装備されている。

【0057】

本発明の好ましい実施形態について、添付の概略的図面に関連して以下でさらに詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0058】

【図1】図１は、電磁または粒子放射線を原料粉末層に照射することによって、３次元ワークピースを造形するための装置を示す。

【図2】図２は、原料粉末層の側縁部の領域内に配設されたガス入口から原料粉末層を横断して向けられたガス流がオーバーフローしている原料粉末層の異なる領域に対する微粒子不純物の影響を示す。

【図3】図３は、原料粉末層の中央領域内に配設されたガス入口から原料粉末層を横断して向けられたガス流がオーバーフローしている原料粉末層の異なる領域に対する微粒子不純物の影響を示す。

【図4】図４は、複数の放射線ビームによって照射されている間の原料粉末層を示し、ここで１つの放射線ビームは、他方の放射線ビームの照射位置との関係における放射線ビームの照射位置に応じた異なる度合で別の放射線ビームによって生成された微粒子不純物による影響を受けている。

【発明を実施するための形態】

【0059】

図１は、付加積層プロセスによって３次元ワークピースを造形するための装置１００を示す。装置１００は、キャリア１０２およびキャリア１０２上に原料粉末を適用するための粉末適用デバイス１０４を含む。キャリア１０２および粉末適用デバイス１０４は、好ましくは周囲雰囲気に対し封止可能であるプロセスチャンバ１０６の内部に収容される。キャリア１０２は、キャリア１２上の原料粉末から層状に構築されるにつれて、ワークピース１１０の構造高さの増大に伴ってキャリア１０２を下向きに移動させることができるような形で、構築済みシリンダ１０８内へと垂直方向に変位可能である。キャリア１０２は、加熱器および／または冷却器を含んでいてよい。

【0060】

装置１００はさらに、キャリア１０２上に適用された原料粉末層１１上に電磁または粒子放射線を選択的に照射するための照射システム１０をさらに含む。図１に示された装置１００の実施形態において、照射システム１０は、各々レーザビーム１４ａ、１４ｂを発出するように構成されている２つの放射線ビーム源１２ａ、１２ｂを含む。放射線ビーム源１２ａ、１２ｂによって発出される放射線ビーム１４ａ、１４ｂを誘導し処理するための光学ユニット１６ａ、１６ｂが、放射線ビーム源１２ａ、１２ｂの各々に結び付けられている。しかしながら、照射システム１０には、２つ以上または１つのみの放射線ビーム源および１つのみの光学ユニットが装備されていて、その結果として単一の放射線ビームしか発出しないことも同様に構想可能である。照射システム１０および装置１００のさらなるコンポーネント、例えば粉末適用デバイス１０４の動作を制御するために、制御デバイス１８が具備される。

【0061】

プロセスガス入口１１２を介してプロセスチャンバ１０６へシールドガスを供給することによって、プロセスチャンバ１０６内に制御されたガス雰囲気、好ましくは不活性ガス雰囲気が確立される。プロセスチャンバ１０６を通り、キャリア１０２上に適用された原料粉末層１１を横断して導かれた後、ガスは、プロセスガス出口１１４を介してプロセスチャンバ１０６から放出される。プロセスガスは、プロセスガス出口１１４からプロセスガス入口１１２まで再循環され得、その時点で冷却または加熱され得る。プロセスチャンバ１０６の側壁内のガス入口１１２の図示された配設は、単なる一例であり、限定的なものではない。特に原料粉末層１１全体にわたる、例えばプロセスチャンバ１０６の床または天井からといったプロセスチャンバ１０６内のガス流を利用できると考えられるあらゆる配設が実現可能である、ということは明白である。同様に、複数のガス入口１１２が存在してもよい。

【0062】

３次元ワークピースを造形するための装置１００の動作中、粉末適用デバイス１０４を用いてキャリア１０２上に原料粉末の層１１が適用される。原料粉末層１１を適用する目的で、粉末適用デバイス１０４は、制御ユニット１８の制御下で、キャリア１０２を横断して移動させられる。その後、再び制御ユニット１８の制御下で、原料粉末の層１１には、照射デバイス１０を用いて造形すべきワークピース１１０の対応する層の幾何形状にしたがって、電磁または粒子放射線が選択的に照射される。キャリア１０２上に原料粉末の層１１を適用するステップおよび、造形すべきワークピース１１０の対応する層の幾何形状にしたがって原料粉末の層１１に電磁または粒子放射線を選択的に照射するステップは、ワークピース１１０が所望の形状およびサイズに達するまで繰返される。

【0063】

原料粉末層１１に衝突する放射線ビーム１４ａ、１４ｂにより原料粉末内に導入される放射線エネルギは、原料粉末を融解および／または焼結させる。具体的には、放射線ビーム１４ａ、１４ｂが原料粉末に衝突する領域内で、融解した原料の融液プールが、生成される。原料粉末の融解中に、溶接煙が生成され、これが、軽量の微粒子不純物を含有する煙プリューム１２４、例えば煙粒子、分散原料粉末粒子および煤粒子を形成する。軽い溶接煙粒子の大部分は、プロセスチャンバ１０６を通って誘導されたガス流に同伴されることによってプロセスチャンバ１０６から放出されるものの、放射線ビーム１４ｂの相互作用に起因して生成される軽量の微粒子不純物の煙プリューム１２４はなおも、放射線ビーム１４ａを所望されない形で遮蔽しかつ／または散乱させ得、この放射線ビーム１４ａは、照射すべき原料粉末に衝突する前に、放射線ビーム１４ｂによって引き起こされた煙プリューム１２４を通って導かれる。

【0064】

さらに、融液プールからの原料の蒸発は、スプラッシュ粒子１２６を融液プールから噴霧させる。融解した形で融液プールから噴霧しその後凝固するスプラッシュ粒子１２６は、典型的に重すぎて、プロセスチャンバ１０６を通って誘導されるガス流に同伴され得ず、したがって、選択的に照射されたばかりの原料粉末層１１の照射されていない原料粉末の表面上か、または生成されたばかりのワークピース層上のいずれかに被着する。スプラッシュ粒子１２６が、放射線ビーム１４ａまたは１４ｂのいずれかによる照射をなおも受けるべき原料粉末層１１の部分の中に被着している場合、これらの微粒子不純物はすでに、原料粉末層１１の前記部分を選択的に照射することによって生成されるワークピース層部分の品質に影響を及ぼし得る。

【0065】

しかしながら、前記原料粉末層１１を選択的に照射することによって生成されるワークピース層の品質は、同様に、先行する原料粉末層の照射の際に生成されかつ原料粉末層１１の原料粉末で覆われかつ／またはこの原料粉末層１１内に取込まれている微粒子不純物による影響も受ける可能性がある。原料粉末層１１の表面上に存在しかつ／または原料粉末層１１の照射の際に原料粉末層１１内に埋込まれる凝固したスプラッシュ粒子は、ワークピース１１０内の欠陥および／または不規則性を生み出す可能性がある。

【0066】

装置１００には、複数のセンサデバイス１１６、１１８、１２０が装備されている。センサデバイス１１６、１１８は、さまざまなプロセスパラメータ、例えばプロセスチャンバ１０６内部のガス雰囲気の温度、キャリア１０６の温度および放射線ビーム１４ａ、１４ｂの焦点においておよび／またはこの焦点周りの部域内で融液プールから発出された放射線を監視するために適応されている。センサデバイス１１６、１１８は、例えば、融液プール監視システムの一コンポーネントを構成することができ、原料粉末の層上の複数の場所に対し分解された赤外放射線を検出しかつ／または例えば毛管変動を検出する目的で蒸気毛管を監視するように適応されている好適なカメラまたはパイロメータを含み得る。検知された放射線は、光学ユニット１６ａ、１６ｂを通ってセンサデバイス１１６、１１８に誘導される。

【0067】

センサデバイス１２０は、電磁または粒子放射線の照射を受けている間およびその後の原料粉末／ワークピース層の温度を検出するように適応されている。センサデバイス１２０は、例えば、融液プール監視システムまたは層制御システムの一コンポーネントを構成していてよく、適用された粉末層の均一性を監視するように適応されている好適なカメラを含むことができる。センサデバイス１２０は同様に、原料粉末層１１の照射中に生成される煙プリューム１２４および／またはスプラッシュ粒子１２６の発生を直接監視するためにも適応されていてよい。しかしながら、センサデバイス１２０は、次の原料粉末層が適用される前に、原料粉末層１１の表面上に被着させられた凝固したスプラッシュ粒子を直接検出するためにも使用可能である。センサデバイス１２０を用いて監視される際には、原料粉末層１１は、異なる角度から検分されかつ／または照明され得、かつ／または照明デバイス１２２を用いて異なる波長の光で照明されてもよい。

【0068】

別の例示的実施形態においては、センサデバイス１１６、１１８、１２０のうちの少なくとも１つが、例えば原料粉末層上といった、プロセスチャンバ１０６の内部の特定の点における温度、または例えば原料粉末層上といった、プロセスチャンバ１０６の内部の部域全体にわたる平均温度を検出することのできるパイロメータデバイスであり得る。装置１００は、例えばプロセスガス入口１１２または別の場所におけるプロセスガスの温度を測定するため、またはプロセスチャンバ１０６の内部のプロセスガスの組成を測定するためのさらなるセンサデバイスを含み得る。この例は限定的なものではなく、本発明に係る装置１００が、名前を挙げたセンサのうちの幾つかのみまたはそれらの全てを含むことができ、さらなるセンサを含むこともできる、ということが理解される。

【0069】

照射システム１０を動作させる際に、造形すべきワークピースの対応する層の幾何形状にしたがって電磁または粒子放射線を選択的に照射する対象である原料粉末層１１が、３次元ワークピースの造形開始に先立ってまたは３次元ワークピースの造形中にその場で、複数の領域へと細分される。

【0070】

さらに、前記領域に電磁または粒子放射線を照射する前に、領域の各々について、前記領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかが決定される。原料粉末層１１の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかの決定は、決定デバイス２０によって行なわれる。決定デバイス２０は、制御デバイス１８と結び付けられていてよく、あるいは制御デバイス１８と一体化して形成されてもよい。

【0071】

原料粉末層１１の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかの決定デバイス２０を用いた決定は、例えば好ましくはコンピュータ支援型のシミュレーションに基づいて、３次元ワークピース１１０の造形に先立って行なわれ得る。これに対して代替的または付加的に、決定デバイス２０は、センサデバイス１１６、１１８、１２０のうちの少なくとも１つの出力に基づいて、３次元ワークピース１１０の造形中にその場で、原料粉末層１１の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかの決定を実施することができる。

【0072】

例えば、原料粉末層１１の特定の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかを決定するために、先行する原料粉末層または（同じ）原料粉末層１１の異なる領域の照射の際のスプラッシュ粒子１２６および／または煙プリューム１２４の発生を、照明デバイス１２２を援用してセンサデバイス１２０を用いて監視することができ、その後、センサデバイス１２０の出力に基づいて、原料粉末層１１の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかの決定を行なうことができる。

【0073】

原料粉末層１１を横断して導かれるガス流の流れ方向Ｆとの関係において、原料粉末層１１の下流側部域内、すなわちプロセスチャンバ１０６のガス入口１１２から遠位に、そしてプロセスチャンバ１０６のガス出口１１４の近傍に配設されている原料粉末層領域は、典型的に、原料粉末層１１を横断して導かれるガス流の流れ方向Ｆとの関係において原料粉末層１１の上流側部域内、すなわちプロセスチャンバ１０６のガス入口１１２の近傍でかつプロセスチャンバ１０６のガス出口１１４から遠位に配設されている原料粉末層領域を放射線ビーム１４ａ、１４ｂが照射したときに融液プールから発出される軽量微粒子不純物の煙プリュームおよびスプラッシュ粒子の両方による影響を受ける。

【0074】

図２は、プロセスチャンバ１０６の側壁内ひいては原料粉末層１１の側縁部の領域内に配設されたガス入口１１２から流れ方向Ｆで原料粉末層１１を横断して、かつプロセスチャンバ１０６を通って導かれたガス流がオーバーフローしている原料粉末層１１の上面図を示す。図２中の破線は、現在の原料粉末層１１の下の先行する原料粉末層を照射することによって生成されるワークピース層２２の横断面を標示しており、生成されるべきワークピース層２２の横断面の標示として理解されてもよい。図３に示されている原料粉末層１１は、プロセスチャンバ１０６内へそして原料粉末層１１を横断してガスを導くためのガス入口１１２が、原料粉末層１１の側縁部の領域内ではなく原料粉末層１１の中央領域内に配設されているという点でのみ、図２の原料粉末層１１と異なっている。図３中のガス出口（図示せず）は、相応して、原料粉末層１１の周りに配設される。

【0075】

図２および３に示されている原料粉末層１１の各々は、微粒子不純物による影響を実質的に受けていない第１の領域２４、微粒子不純物による影響を適度に受けている第２の領域２６、および微粒子不純物による影響を激しく受けている第３の領域２８を含む。図２および図３にしたがった例示的原料粉末層１１において、原料粉末層１１の第２および第３の領域２６、２８に影響を及ぼす微粒子不純物は、先行する原料粉末層を照射した際に生成されたものであり、今は、第２および第３の領域２６、２８において原料粉末層１１の原料粉末で覆われておりかつ／またはこの原料粉末内に埋込まれている。

【0076】

しかしながら、図２および３は、原料粉末層１１の下流側領域内に配設された原料粉末層領域２６、２８が、原料粉末層１１の上流側領域内に配設されている原料粉末層領域２４よりも激しく微粒子不純物による影響を受けているということを明確に標示している。したがって、原料粉末層１１の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかを決定する際に、決定デバイス２０は、プロセスチャンバ１０６内部に所望の雰囲気を確立する目的で、かつプロセスチャンバ１０６から微粒子不純物を除去する目的でプロセスチャンバ１０６を通ってかつ原料粉末層１１を横断して導かれるガス流の流れ方向Ｆを考慮する。

【0077】

例えば、決定デバイス２０は、原料粉末層１１の上流側縁部３０から予め決定された距離にわたって原料粉末層１１を横断して導かれるガス流の流れ方向Ｆに延在する原料粉末層の領域を、微粒子不純物による影響を実質的に受けていない原料粉末層１１の領域として考慮することができる。これに対して代替的または付加的に、決定デバイス２０は、上流側照射開始位置３２から予め決定された距離にわたって原料粉末層１１を横断して導かれるガス流の流れ方向Ｆに延在する原料粉末層１１の領域を、微粒子不純物による影響を実質的に受けていない原料粉末層の領域として考慮することができる。予め決定された距離は、プロセスチャンバ１０６を通って導かれるガス流の「浄化効果」（微粒子不純物を捕捉し放出するガス流の効率を表わす）の推定に基づいて決定デバイス２０を用いて決定され得る。

【0078】

複数の原料粉末層から３次元ワークピース１１０を造形する際に、決定デバイス２０は、影響を受けていない領域および／または影響を受けている領域がいくつかの層または全ての層において一致するような形で、原料粉末層の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかを決定することができる。しかしながら、好ましくは、原料粉末層の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかの決定は、層毎に変動するように行なわれる。

【0079】

詳細には、決定デバイス１２２は、原料粉末層１１の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかの決定を、電磁または粒子放射線を原料粉末層１１に照射することによって生成されるワークピース層２２の幾何形状に応じて実施することができる。これに対して代替的または付加的に、決定デバイス１２２は、原料粉末層１１の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかを、電磁または粒子放射線を先行原料粉末層１１に照射することによって生成されるワークピース層の幾何形状に応じて決定することができる。

【0080】

さらに、決定デバイス２０は、原料粉末層１１の領域が微粒子不純物による影響を受けているか実質的に受けていないかを決定する際に、照射システム１０によって原料粉末層１１に対し適用されるように意図されているエネルギ密度の値の範囲、原料粉末層１１を横断して導かれるガス流を形成するガスのタイプ、原料粉末層１１を横断して導かれるガス流の流量率、原料粉末層１１の周囲環境内で支配的な圧力、原料粉末層１１の厚み、原料粉末層１１に含まれる材料、放射線ビーム１４ａ、１４ｂが原料粉末層１１に衝突する角度、そして特にガス流の流れ方向Ｆとの関係における原料粉末層１１を横断した放射線ビーム１４ａ、１４ｂの移動方向、のうちの少なくとも１つを考慮することができる。

【0081】

図２および３に示されている原料粉末層１１の例示的実施形態において、決定デバイス２０は、先行する粉末層内で生成されたワークピース層２２の幾何形状を考慮する際に、ガス入口１１２に直接隣接して配設されている領域を無視する。ガス流の流れ方向Ｆに原料粉末層１１の上流側縁部３０から予め決定された距離にわたって延在しかつ同様にガス流の流れ方向Ｆで上流側照射開始位置３２から予め決定された距離にわたって延在する原料粉末層１１の領域Ｉについて、決定デバイス２０は、前記領域Ｉが微粒子不純物による影響を実質的に受けていないことを決定する。

【0082】

ガス流の流れ方向Ｆとの関係において影響を受けていない領域Ｉの下流側に配設されている領域ＩＩが、決定デバイス２０によって、微粒子不純物による影響を適度に受けている原料粉末層１１の領域を構成するものと決定される。最後に、ガス流の流れ方向Ｆとの関係において適度に影響を受けている領域ＩＩの下流側に配設されている領域ＩＩＩが、決定デバイス２０によって、微粒子不純物による影響を激しく受けている原料粉末層１１の領域を構成するものとして決定される。図２および３は、決定デバイス２０により識別された領域ＩＩおよびＩＩＩが、領域２６、２８と完全には一致しないが、領域２６、２８とかなりの程度まで重複していることを標示している。

【0083】

図４は、複数の放射線ビーム１４ａ、１４ｂによる照射を受けている間の原料粉末層１１を示す。図４中の破線は、それぞれ放射線ビーム１４ａおよび１４ｂの照射対象である照射区分３４、３６を標示している。重複区分３８は、放射線ビーム１４ａおよび１４ｂの両方の照射受ける可能性がある。図４の原料粉末層１１は、第１の領域２４において、先行する原料粉末層の照射の際に生成される微粒子不純物による影響を実質的に受けていない。第２の領域２６において、原料粉末層１１は、先行する原料粉末層の照射の際に生成されかつ現在は原料粉末層１１の中に埋込まれている微粒子不純物による影響を受けている。第３の領域２８では、原料粉末層１１は、先行する原料粉末層の照射の際および現在の原料粉末層１１の照射の際に生成される微粒子不純物、詳細にはスプラッシュ粒子による影響を受けている。

【0084】

さらに、放射線ビーム１４ｂは、原料粉末層１１に衝突する際に、実質的に円錐形状の煙プリューム１２４を生成する。前記煙プリューム１２４は、放射線ビーム１４ａが、照射すべき原料粉末に衝突する前に煙プリューム１２４を通って導かれる場合、放射線ビーム１４ａを望ましくないほどに遮蔽しかつ／または散乱させ得る。放射線ビーム１４ａが放射線ビーム１４ｂによって生成される煙プリューム１２４による影響を受ける度合は、放射線ビーム１４ａが実質的に円錐形の煙プリューム１２４に衝突する位置に応じて変動する。放射線ビーム１４ａが、煙プリューム１２４の中央領域で煙プリューム１２４に衝突する場合、放射線ビーム１４ａに影響を及ぼす遮蔽および／または散乱効果は、放射線ビーム１４ａが、放射線ビーム１４ｂの照射位置の近傍で煙プリューム１２４の先端部領域においてかまたは放射線ビーム１４ｂの照射位置から遠位の煙プリューム１２４の縁部領域において煙プリューム１２４に衝突する場合に比べて、より重大なものである。

【0085】

したがって、決定デバイス２０は、同様に、複数の放射線ビーム１４ａ、１４ｂの互いとの関係における照射位置に応じて、原料粉末層１１の領域が影響を受けているか実質的に受けていないかの決定を実施する。図４では、放射線ビーム１４ｂの照射位置１４ｂａとの関係における放射線ビーム１４ａの異なる照射位置１４ａａ～１４ａｇが示されている。

【0086】

原料粉末層１１に電磁または粒子放射線を選択的に照射する際に、制御デバイス１８を用いて、原料粉末層１１の領域が微粒子不純物による影響を実質的に受けていないことが決定されている場合に比べて原料粉末層１１の領域が微粒子不純物による影響を受けていることが決定されている場合の方が、エネルギ密度が高くなるような形で、放射線ビーム１４ａ、１４ｂによって原料粉末層１１の領域に適用されるエネルギ密度が制御される。微粒子不純物による影響を受けている場合に原料粉末層領域に対して適用されるエネルギ密度の増大に起因して、原料粉末粒子のみならず、原料粉末層１１の表面上に被着されるかまたは原料粉末層１１内に埋込まれている凝固したスプラッシュ粒子も同様に、原料粉末層１１の領域を横断して放射線ビーム１４ａ、１４ｂが誘導された場合に融解する。さらに、軽量の微粒子不純物の煙プリューム１２４によってひき起こされる遮蔽および／または散乱効果を補償することが可能である。

【0087】

原料粉末層１１の領域に対して適用されるエネルギ密度は、原料粉末層１１を横断して導かれる放射線ビーム１４ａ、１４ｂの出力、焦点径および焦点形状のうちの少なくとも１つを好適に適応させることによって制御され得る。これに対して代替的または付加的に、原料粉末層１１の領域に適用されるエネルギ密度は、放射線ビーム１４ａ、１４ｂが原料粉末層１１を横断して導かれるときにしたがう走査速度および走査パターンのうちの少なくとも１つを好適に適応させることによって制御され得る。

【0088】

さらに、微粒子不純物による影響を受けていることが決定されている原料粉末層１１の領域を選択的に照射する際に、制御デバイス１８の制御下で、放射線ビーム１４ａ、１４ｂによって原料粉末層１１の領域に適用されるエネルギ密度は、微粒子不純物による領域の干渉度に応じて変動させられる。

【0089】

図２および３の実施例において、微粒子不純物による影響を実質的に受けていない領域Ｉ内で、照射の際に前記領域Ｉに適用されるエネルギ密度を増大させることは求められず、したがって０％に設定されている。微粒子不純物による影響を適度に受けている領域ＩＩにおいては、前記領域ＩＩに適用されるエネルギ密度の増大が＋５％に設定される。最後に、微粒子不純物による影響を激しく受けている領域ＩＩＩでは、前記領域ＩＩＩに対して適用されるエネルギ密度の増大は、＋１５％に設定される。

【0090】

図４の例において、先行する原料粉末層の照射の際に生成される微粒子不純物の影響、現在の原料粉末層１１の照射の際に生成される微粒子不純物の影響および煙プリューム１２４の影響は、下表に示されているように、放射線ビーム１４ａ、１４ｂによって適用されるエネルギ密度を設定する際に考慮される。

【0091】

【表1】

【0092】

この表から明らかになるように、放射線ビーム１４ａにより原料粉末層１１の領域に適用されるエネルギ密度は、この領域が放射線ビーム１４ｂにより生成された煙プリューム１２４の影響を受けている場合、放射線ビーム１４ｂにより生成される煙プリューム１２４との関係における放射線ビーム１４ａの照射位置に応じて変動させられる。さらに、放射線ビーム１４ａにより原料粉末層１１の領域を選択的に照射する際に、この領域が放射線ビーム１４ｂによって生成された微粒子不純物による影響を受けているものと決定されている場合、放射線ビーム１４ａにより領域に適用されるエネルギ密度は、放射線ビーム１４ｂにより原料粉末層１１に適用されるエネルギ密度と比べて増大させられる。

【0093】

上表において、放射線ビーム１４ａ、１４ｂによって原料粉末層１１の領域に適用されるエネルギ密度は、微粒子不純物による領域の干渉度の増加に伴って、離散的増分で増大した。しかしながら、微粒子不純物による領域の干渉度の増加に伴って連続的に放射線ビーム１４ａ、１４ｂによって、原料粉末層１１の領域に適用されるエネルギ密度を増大させることも同様に構想可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】