JP7466504B2 - 複数の加工戦略を用いてコンポーネントを付加的に製造するシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本主題は、一般に、付加製造に関する。

伝統的に、コンポーネントは、単一の加工戦略を使用して付加的に製造されてきた。言い換えれば、所与のコンポーネントに対して、コンポーネントの各層を構築するために、同じ加工戦略が使用される。単一の加工戦略は、比較的容易にコンポーネントをビルドアップするために使用され得るが、そのような単一の加工戦略は、材料の堆積/溶融に関して遅くかつ浪費的であり得る。その上、コンポーネントの特定の形体は、達成されなければならない重要品質特性(critical-to-quality)メトリックを必要とする場合がある。そのような例では、単一の加工戦略に対するビルドパラメータセットが、形体が品質メトリックを満足することを確実にするために選択される。しかしながら、コンポーネントの他の形体は、単一の加工戦略に対して選択されたビルドパラメータを用いて達成されない他のメトリックまたは設計仕様を有する場合がある。それに応じて、他の形体の設計意図またはメトリックは、単一の加工戦略を用いて達成されない場合がある。

それゆえ、上記の課題のうちの1つまたは複数に対処するシステムおよび方法が有用である。特に、モノリシックコンポーネントの単一のビルドアップ内で複数の加工戦略を実施するように動作可能なシステムおよび方法が有益である。

本発明の態様および利点は、以下の明細書の中である程度説明されるか、本明細書から明らかとなり得るか、または本発明の実践を通して学習され得る。

一態様では、方法が提供される。方法は、コンポーネントを表すモデルを、各々がコンポーネントのサブコンポーネントに対応するサブモデルに分解するステップであって、サブコンポーネントの各々は、それに関連する事前選択されたメトリックを有し、モデルは、事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいてサブモデルに分解される、ステップを含む。方法は、サブコンポーネントに関連する事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいてサブモデルの各々に対するビルドパラメータのセットを選択するステップも含む。さらに、方法は、コンポーネントのサブコンポーネントをそれらのそれぞれの選択されたビルドパラメータのセットを使用してビルドアップすることによって単一のビルド内にコンポーネントを付加的に製造するステップを含む。

別の態様では、システムが提供される。システムは、付加製造機械を含む。システムは、1つまたは複数のプロセッサおよび1つまたは複数のメモリデバイスも含む。1つまたは複数のメモリデバイスは、1つまたは複数のプロセッサによって実行されるとき、1つまたは複数のプロセッサに動作を実行させるコンピュータ可読命令を記憶する。動作の実行において、1つまたは複数のプロセッサは、コンポーネントを表すモデルを、各々がコンポーネントのサブコンポーネントに対応するサブモデルに分解することであって、サブコンポーネントの各々は、それに関連する事前選択されたメトリックを有し、モデルは、事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいてサブモデルに分解される、ことと、サブコンポーネントに関連する事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいてサブモデルの各々に対するビルドパラメータのセットを選択することと、付加製造機械に、コンポーネントのサブコンポーネントをそれらのそれぞれの選択されたビルドパラメータのセットを使用してビルドアップすることによって単一のビルド内にコンポーネントを付加的に製造させることとを行うように構成される。

さらに別の態様では、非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。非一時的コンピュータ可読媒体は、コンピュータ実行可能命令を含み、コンピュータ実行可能命令は、コントローラの1つまたは複数のプロセッサによって実行されるとき、コントローラに、コンポーネントを表すモデルを、各々がコンポーネントのサブコンポーネントに対応するサブモデルに分解することであって、サブコンポーネントの各々は、それに関連する事前選択されたメトリックを有し、モデルは、事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいてサブモデルに分解される、ことと、サブコンポーネントに関連する事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいてサブモデルの各々に対するビルドパラメータのセットを選択することと、付加製造機械に、選択されたビルドパラメータのセットを使用して単一のビルド内にコンポーネントを付加的に製造させることとを行わせる。

本発明のこれらのおよび他の特徴、態様および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照することで、より良く理解されよう。本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示し、説明とともに、本開示の原理を説明する役目を果たす。

当業者を対象とする、本開示の最良のモードを含む、完全で可能な本発明の本開示が、添付図面を参照する本明細書の中で説明される。

本主題の例示的な一実施形態による付加製造機械の概略図である。 図1の付加製造機械のビルドプラットフォームの拡大概略図である。 図1の付加製造機械のコントローラのいくつかのコンポーネントのブロック図である。 本主題の例示的な一実施形態による、コンポーネントを付加的に製造する方法の流れ図である。 図4の方法の実装態様を概略的に示すブロック図である。 本主題の例示的な一実施形態による、付加的に製造され得るコンポーネントの斜視図である。 図6のコンポーネントの断面斜視図である。 図6のコンポーネントの第1のサブコンポーネントの斜視図である。 図6のコンポーネントの第2のサブコンポーネントの斜視図である。 図6のコンポーネントの第3のサブコンポーネントの図である。 本主題の例示的な一実施形態によるコンポーネントの一部の断面図である。 図7のコンポーネントのセクション12の拡大図である。 本主題の例示的な一実施形態による、混合されたパラメータのセットを形成するために、2つのビルドパラメータのセットが混合され得る方法を示すグラフである。

次に、本発明の実施形態を詳細に参照して、実施形態のうちの1つまたは複数の例が、添付図面に示される。各例は、本発明の例として提供され、本発明を限定するものではない。実際、修正形態および変更形態が、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく、本発明の中で作成され得ることは、当業者には明らかであろう。たとえば、一実施形態の一部として図示または説明される形体は、さらなる実施形態を得るために別の実施形態を用いて使用され得る。したがって、本発明は、任意の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲に入るような修正形態および変更形態をカバーすることが意図されている。

詳細な説明は、図中の形体を指すために、数字および文字の名称を使用する。図および説明の中の類似のまたは同様の名称は、本発明の類似のまたは同様の部分を指すために使用されており、同一の数字は、図を通して同じ要素を示す。本明細書で使用する「第1の」、「第2の」および「第3の」という用語は、1つのコンポーネントを別のものと区別するために交換可能に使用されてよく、個別のコンポーネントのロケーションまたは相対的重要性を表すことを意図されていない。

本開示の態様は、コンポーネントが複数の加工戦略を用いて単一のビルド内に付加的に製造されることを可能にするシステム、方法および非一時的コンピュータ可読媒体を対象とする。例示的な一態様では、コンポーネントを表すモデルは、各々がコンポーネントのサブコンポーネントに対応するサブモデルに分解または解体される。モデルは、たとえば、3D CADモデルであり得る。コンポーネントは、付加的に製造されるべきモノリシックコンポーネントであり得、サブコンポーネントは、コンポーネントのいくつかの部分として画定され得る。サブコンポーネントの各々は、それに関連する事前選択されたメトリックを有することができる。たとえば、事前選択されたメトリックは、コンポーネントが付加機械を介してビルドアップされるとき、満足されなければならない品質メトリックであり得る。事前選択されたメトリックは、強度メトリック、耐久性メトリック、重量メトリック、表面仕上げメトリック、解像度メトリックなどであり得る。モデルは、事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいて、サブコンポーネントの意図された機能に少なくとも部分的に基づいて、および/またはビルド速度カスタマイズ指示(build speed customization directive)に少なくとも部分的に基づいて、サブモデルに分解され得る。

ビルドパラメータのセットは、サブコンポーネントに関連する事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいてサブモデルの各々に対して選択されるかまたは割り当てられる。例示的なビルドパラメータは、エネルギーソース電力と、スキャン速度と、ビーム焦点スポットサイズ設定とを含む。さらに、ハイブリッド付加機械に対して、エネルギーソースタイプが選択され得る。ビルドパラメータは、形状(geometry)に基づいて、および事前選択されたメトリックがデータストアの事前規定されたメトリックとどれほど厳密に一致するかに基づいて、サブモデルの各々に対して自動的に選択され得る。操作者は、同じく、必要に応じて、選択されたビルドパラメータを手動で設定または変更し得る。

サブコンポーネントの各々に対するビルドパラメータセットを用いて、重複領域が、隣接するサブコンポーネント間の各接触面において規定され得る。隣接するサブコンポーネントに対して選択されたビルドパラメータは、サブコンポーネントがそれらの異なるビルドパラメータにもかかわらず構築されたコンポーネント内で一緒に適切に溶融されるようにパラメータを混合するために使用され得る。サブモデルおよび混合されたビルドパラメータは、統合モデルにコンパイルされ得る。次いで、コンポーネントは、統合モデルに少なくとも部分的に基づいて付加的に製造され得る。特に、コンポーネントは、コンポーネントのサブコンポーネントをそれらのそれぞれの選択されたビルドパラメータのセットを使用してビルドアップすることによって単一のビルド内に付加的に製造され得る。さらに、コンポーネントは、混合されたビルドパラメータのセットを使用して接触しているサブコンポーネント(interfacing subcomponents)間の重複領域をビルドアップすることによって単一のビルド内に付加的に製造され得る。異なるビルドパラメータを同じコンポーネントの異なるサブコンポーネントおよび重複領域に適用することで、所与のコンポーネントの各サブコンポーネントの最適化およびその設計を満足することが容易になる。

一般に、本明細書で説明するコンポーネントは、3D印刷プロセスなどの付加製造プロセスを使用して製造または形成され得る。そのようなプロセスの使用は、コンポーネントが、単一のモノリシックコンポーネントとして一体的に形成されることを可能にし得る。特に、製造プロセスは、これらのコンポーネントが一体的に形成されることを可能にし、以前の製造方法を使用するときには不可能な様々な形体を含み得る。たとえば、本明細書で説明する付加製造方法は、以前の製造方法を使用しては不可能な、様々な形体、構成、厚さ、材料、密度、表面変化、および識別形体(identifying features)を有するコンポーネントの製造を可能にする。

本明細書で使用する「付加的に製造される」または「付加製造技法またはプロセス」という用語は、一般に、連続する材料の層が、3次元コンポーネントを層ごとに「ビルドアップする」ために、互いの上に設けられる製造プロセスを指す。連続する層は、一般に、一緒に溶融して、多様な一体型サブコンポーネントを有するモノリシックコンポーネントを形成する。

付加製造技術は、一般的に垂直方向に、点ごと、層ごとに物体を構築することによって複雑な物体を製作することを可能にすることとして本明細書で説明されるが、他の製作方法が可能であり、本主題の範囲内にある。たとえば、本明細書の説明は、連続層を形成するために材料を追加することを指すが、本明細書で開示する方法および構造は、任意の付加製造技法または製造技術を用いて実行され得ることは、当業者には諒解されよう。たとえば、本発明の実施形態は、層付加プロセス、層削減プロセス(layer-subtractive process)、またはハイブリッドプロセスを使用し得る。

本開示による好適な付加製造技法は、限定はしないが、熱溶解積層方式(FDM:Fused Deposition Modeling)、選択的レーザ焼結法(SLS:Selective Laser Sintering)、インクジェットおよびレーザジェットなどによる3D印刷、ステレオリソグラフィ(SLA:Stereolithography)、直接選択レーザ焼結法(DSLS:Direct Selective Laser Sintering)、電子ビーム焼結法(EBS:Electron Beam Sintering)、電子ビーム溶解法(EBM:Electron Beam Melting)、レーザ直接積層法(LENS:Laser Engineered Net Shaping)、レーザネット形状製造法(LNSM:Laser Net Shape Manufacturing)、直接金属積層法(DMD:Direct Metal Deposition)、デジタルライトプロセッシング(DLP:Digital Light Processing)、直接選択レーザ融解法(DSLM:Direct Selective Laser Melting)、選択的レーザ溶融法(SLM:Selective Laser Melting)、直接金属レーザ溶融法(DMLM:Direct Metal Laser Melting)、および他の知られているプロセスを含む。

エネルギーソースが粉末の層の部分を選択的に焼結または溶解するために使用される直接金属レーザ焼結法(DMLS:direct metal laser sintering)または直接金属レーザ溶融法(DMLM)プロセスを使用することに加えて、代替実施形態によれば、付加製造プロセスは、「バインダージェッティング」プロセスであり得ることを諒解されたい。この関連で、バインダージェッティングは、上記で説明したものと同様の方法で、付加粉末の層を連続的に堆積させることを伴う。しかしながら、エネルギーソースを使用して付加粉末を選択的に溶解または溶融するためのエネルギービームを生成する代わりに、バインダージェッティングは、液体結合剤を、たとえば光硬化性重合体または別の液体接着剤を粉末の各層の上に選択的に堆積させることを伴う。他の好適な付加製造方法および変異形態は、本主題の範囲内にあることが意図されている。

本明細書で説明する付加製造プロセスは、任意の好適な材料を使用してコンポーネントを形成するために使用され得る。たとえば、材料は、プラスチック、金属、コンクリート、セラミック、重合体、エポキシ、光重合体樹脂、または固体、液体、粉末、シート材料、ワイヤ、もしくは任意の他の好適な形であり得る任意の他の好適な材料であり得る。より具体的には、本主題の例示的な実施形態によれば、本明細書で説明する付加的に製造されるコンポーネントは、限定はしないが、純金属、ニッケル合金、クロム合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、ステンレス鋼、およびニッケルもしくはコバルトベースの(たとえば、特殊鋼株式会社(Special Metals Corporation)から入手可能なInconel(登録商標)という名称のもとで入手可能な)超合金を含む材料の一部、全部、または何らかの組合せで形成され得る。これらの材料は、本明細書で説明する付加製造プロセスにおける使用に好適な材料の例であり、一般に、「付加材料」と呼ばれる場合がある。

加えて、それらの材料を接着するための様々な材料および方法が使用されてよく、本開示の範囲内にあるものと見なされることは、当業者には諒解されよう。本明細書で使用するように、「溶融する」に対する言及は、上記の材料のうちのいずれかの接着層を生成するための任意の好適なプロセスを指す場合がある。たとえば、ある物体が重合体から作られる場合、溶融することは、重合体材料間に熱硬化性接着(thermoset bond)を生成することを指す場合がある。物体がエポキシである場合、接着は、架橋プロセスによって形成され得る。材料がセラミックである場合、接着は、焼結プロセスによって形成され得る。材料が粉末金属である場合、接着は、溶解または焼結プロセスによって形成され得る。付加製造によってコンポーネントを作るために材料を溶融する他の方法が可能であり、本開示の主題が、それらの方法を用いて実行され得ることは、当業者には諒解されよう。

加えて、本明細書で開示する付加製造プロセスは、単一のコンポーネントが複数の材料から形成されることを可能にする。したがって、本明細書で説明するコンポーネントは、上記の材料のうちの任意の好適な混合物から形成され得る。たとえば、コンポーネントは、種々の材料、プロセスを使用して、および/または種々の付加製造機械上で形成される複数の層、セグメント、または部分を含み得る。このようにして、任意の特定のアプリケーションの要求を満足するために種々の材料または材料特性を有するコンポーネントが、構築され得る。加えて、本明細書で説明するコンポーネントは、全体的に付加製造プロセスによって構築されるが、代替実施形態では、これらのコンポーネントの全部または一部は、鋳造、機械加工、および/または任意の他の好適な製造プロセスを介して形成され得ることを諒解されたい。実際、材料および製造方法の任意の好適な組合せが、これらのコンポーネントを形成するために使用され得る。

次に、例示的な付加製造プロセスについて説明する。付加製造プロセスは、コンポーネントの3次元(3D)情報、たとえば3次元コンピュータモデルを使用してコンポーネントを製作する。それに応じて、コンポーネントの3次元設計モデルが、製造前に規定され得る。この関連で、コンポーネントのモデルまたはプロトタイプが、コンポーネントの3次元情報を決定するためにスキャンされ得る。別の例として、コンポーネントのモデルは、コンポーネントの3次元設計モデルを規定するために、好適なコンピュータ支援設計(CAD)プログラムを使用して構築され得る。

設計モデルは、コンポーネントの外面と内面の両方を含むコンポーネントの全体構成の3D数値座標を含み得る。たとえば、設計モデルは、ボディ、表面、および/または開口、支持構造などの内部通路を規定し得る。例示的な一実施形態では、3次元設計モデルは、たとえば、コンポーネントの中心(たとえば、垂直)軸または任意の他の好適な軸に沿って、複数のスライスまたはセグメントに変換される。各スライスは、スライスの所定の高さに対してコンポーネントの薄い断面を画定し得る。複数の連続する断面スライスは、一緒に3Dコンポーネントを形成する。次いで、コンポーネントは、最後までスライスごとまたは層ごとにビルドアップされる。

このようにして、本明細書で説明するコンポーネントは、付加プロセスを使用して製作され得るか、またはより具体的には、各層は、材料を溶融することによって、たとえば、レーザエネルギーもしくは熱を使用してプラスチックを重合することによって、または金属粉末を焼結もしくは溶解することによって、連続的に形成される。たとえば、特定のタイプの付加製造プロセスは、粉末材料を焼結または溶解するために、電子ビームまたはレーザビームなどの電磁放射のようなエネルギービームを使用し得る。電力、レーザビームスポットサイズ、およびスキャン速度に関する考慮を含む、任意の好適なレーザおよびレーザパラメータが使用され得る。ビルド材料は、特に高温における、強化された強度、耐久性、および耐用年数に対して選択された任意の好適な粉末または材料によって形成され得る。

各連続層は、たとえば、約10μmと200μmとの間であり得るが、厚さは、パラメータの任意の数に基づいて選択されてもよく、代替実施形態による任意の好適なサイズであってもよい。それゆえ、上記で説明した付加形成方法を利用して、本明細書で説明するコンポーネントは、付加形成プロセスの間に利用される、関連する粉末層の1つの厚さ、たとえば10μmほどの薄い断面を有し得る。

加えて、付加プロセスを利用して、コンポーネントの表面の仕上げおよび形体は、アプリケーションに従って必要に応じて変化し得る。たとえば、表面仕上げは、特に部分表面に対応する断面層の周辺において、付加プロセスの間、適切なレーザスキャンパラメータ(たとえば、レーザ電力、スキャン速度、レーザ焦点スポットサイズなど)を選択することによって調整され得る(たとえば、より滑らかにまたは粗くされ得る)。たとえば、より粗い仕上げは、レーザスキャン速度を上げることまたは形成される溶融プールのサイズを減少することによって達成され、より滑らかな仕上げは、レーザスキャン速度を下げることまたは形成される溶融プールのサイズを増加することによって達成され得る。スキャンパターンおよび/またはレーザ電力も、選択されたエリア内の表面仕上げを変えるために変更され得る。

コンポーネントの製作が完了した後、様々な後処理手順が、コンポーネントに適用され得る。たとえば、後処理手順は、たとえば、ブローイングまたはバキューミングによって余分な粉末を除去することを含み得る。他の後処理手順は、応力緩和プロセスを含み得る。加えて、熱的、機械的および/または化学的後処理手順が、所望の強度、表面仕上げおよび他のコンポーネント特性または形体を達成するために部分を仕上げるために使用され得る。

とりわけ、例示的な実施形態では、本主題のいくつかの態様および特徴は、以前は、製造制約のために不可能であった。しかしながら、本発明者らは、様々なコンポーネントおよびそのようなコンポーネントを付加的に製造する方法を改良するために、付加製造技法における最近の進歩を有利に利用した。本開示は、これらのコンポーネントを一般的に形成するために付加製造を使用することに限定されず、付加製造は、製造の容易さ、低減されるコスト、より高い正確さなどを含む、多様な製造上の利点を提供する。

同じく、上記で説明した付加製造方法は、本明細書で説明するコンポーネントのきわめて複雑で入り組んだ形状および輪郭が、非常に高レベルの正確さで形成されることを可能にする。たとえば、そのようなコンポーネントは、薄い付加的に製造された層、断面形体、およびコンポーネントの輪郭を含み得る。加えて、付加製造プロセスは、コンポーネントの異なる部分が異なる性能特性を示し得るように、単一のコンポーネントの製品(manufacture)が異なる材料を有することを可能にする。製造プロセスの連続的な付加の性質は、これらの新規な形体の構築を可能にする。その結果、本明細書で説明する方法を使用して形成されたコンポーネントは、改良された性能および信頼性を示し得る。

図1は、本開示の例示的な一実施形態による、付加製造システム100(または、AMシステム100)の概略図を提供する。図1に示すAMシステム100は、DMLSまたはDMLMシステムなどの、粉末床レーザ融解の付加製造の機械またはシステムである。AMシステム100は、本明細書では、1つまたは複数のコンポーネントの全部または一部を構築するために使用されるものとして説明される。本明細書で説明するコンポーネントは、構築される例示的なコンポーネントにすぎず、AMシステム100の動作の説明を容易にするために主として使用されることを諒解されたい。本主題は、説明したコンポーネントの形成の件に限定されることは意図されておらず、AMシステム100は、コンポーネント300などのコンポーネントまたはコンポーネントの形体の、任意の好適な数、タイプおよび構成を印刷するために使用され得る。

図示のように、AMシステム100は、一般に、垂直方向VまたはZ方向、横方向LまたはX方向、および横断方向TまたはY方向(図1に示さず)を規定し、それらの各々は、直交座標系が規定されるように、互いに直角である。図示のように、AMシステム100は、付加製造プロセスを実行するために汚染のない制御された環境を提供する固定された筐体102またはビルドエリアを含む。筐体102は、AMシステム100のコンポーネントを隔離して保護する役割を果たす。加えて、筐体102は、窒素、アルゴン、または別の好適なガスもしくはガス混合物など、適切なシールドガスの流れを供給され得る。これに関連して、筐体102は、静的な加圧容積または動的なガスの流れを生成するために、ガスの流れを受けるためのガス入口ポート104およびガス出口ポート106を画定し得る。

筐体102は、AMシステム100の一部または全部のコンポーネントを含むことができる。この実施形態に対して、AMシステム100は、筐体102内に設置されたテーブル110、粉末供給112、スクレーパまたはリコーター機構114、オーバーフロー容器もしくはタンク116、およびビルドプラットフォーム118を含む。加えて、エネルギーソース120はエネルギービーム122を生成し、ビーム操向装置124は、以下でより詳細に説明するように、AMプロセスを容易にするためにエネルギービーム122を方向づける。

テーブル110は、平らなビルド表面130を画定する剛性構造である。加えて、平らなビルド表面130は、ビルド室134がそこを通してアクセスされ得るビルド開口132を画定する。より具体的には、図示の実施形態によれば、ビルド室134は、垂直壁136およびビルドプラットフォーム118によって少なくとも部分的に画定される。とりわけ、ビルドプラットフォーム118は、ビルド表面130に対してビルド方向138に沿って移動可能である。より具体的には、ビルド方向138は、ビルドプラットフォーム118が下方に移動すると、印刷されている部分の高さおよびビルド室134が増加するように、垂直方向Vに対応し得る。加えて、ビルド表面130は、付加粉末142がそこを通して粉末供給112から供給され得る供給開口140と、余分の付加粉末142がそこを通してオーバーフロータンク116に入り得るタンク開口144とを画定する。収集された付加粉末は、随意に、再使用の前に、ばらばらの塊の粒子をふるいにかけて除くように処理され得る。

粉末供給112は、一般に、特定の1つまたは複数の部分に対する付加製造プロセスの一部または全部に対して十分な付加粉末142の体積を一般的に含有する付加粉末供給容器150を含む。加えて、粉末供給112は、粉末供給容器150内で垂直方向に沿って移動可能なプレート状の構造である供給プラットフォーム152を含む。より具体的には、供給アクチュエータ154は、供給プラットフォーム152を垂直方向に支持し、付加製造プロセスの間に供給プラットフォーム152を選択的に昇降させる。

AMシステム100は、ビルド表面130に近接して存在する、剛性の、横方向に延ばされる構造であるリコーター機構114をさらに含む。リコーター機構114は、たとえば、硬いスクレーパ、柔らかいスクイージー、またはローラーであり得る。リコーター機構114は、ビルド表面130に沿ってリコーター機構114を選択的に移動させるように動作可能なリコーターアクチュエータ160に動作可能に結合される。加えて、プラットフォームアクチュエータ164は、ビルドプラットフォーム118に動作可能に結合され、一般的にビルドプロセスの間に垂直方向に沿ってビルドプラットフォーム118を移動させるように動作可能である。アクチュエータ154、160および164は、液圧アクチュエータとして示されているが、空圧アクチュエータ、液圧アクチュエータ、ボールねじ線形電動アクチュエータ、または任意の他の好適な垂直支持手段など、任意の他のタイプおよび構成のアクチュエータが、代替実施形態に従って使用されてよいことを諒解されたい。他の構成が可能であり、本主題の範囲内にある。

本明細書で使用する「エネルギーソース」は、ビルドプロセスの間に付加粉末の層の一部を焼結、溶解または場合によっては溶融するために付加粉末のその層に向けて好適な電力のエネルギービームおよび他の動作特性を方向づけるように構成された任意のデバイスまたはデバイスのシステムを指すために使用され得る。たとえば、エネルギーソース120は、レーザ、または任意の他の好適な照射放出(irradiation emission)案内デバイス(directing device)もしくは照射デバイスであり得る。これに関連して、照射ソースまたはレーザソースは、照射放出案内デバイスまたはビーム操向装置によって方向づけられる光子またはレーザのビーム照射を生じさせ得る。

ビーム操向装置124は、好適なアクチュエータと動作可能に結合され、エネルギービーム122を案内して焦点を合わせるように配置された、1つまたは複数のミラー、プリズム、レンズ、および/または電磁石を含む。これに関連して、たとえば、ビーム操向装置124は、レーザ溶解および焼結プロセスの間にビルド表面130にわたってエネルギーソース120によって放出されるレーザビーム122の焦点を移動またはスキャンさせるガルバノスキャナであり得る。これに関連して、エネルギービーム122は、所望のスポットサイズに合焦され、ビルド表面130と一致する平面内の望ましい位置に操向され得る。粉末床溶融技術におけるガルバノスキャナは、一般的に、固定位置のものであるが、その中に含有される可動ミラー/レンズは、レーザビームの様々な特性が制御されて調整されることを可能にする。いくつかの実施形態では、ビーム操向装置124は、以下の、光学レンズ、偏向器、ミラー、ビームスプリッタ、テレセントリックレンズなどのうちの1つまたは複数をさらに含み得る。

代替のビーム操向装置124を使用し得る、他のタイプのエネルギーソース120が使用され得ることを諒解されたい。たとえば、電子ビームガンまたは他の電子ソースが、電子のビーム(たとえば、「eビーム」)を生じさせるために使用され得る。eビームは、望ましくは真空内で任意の好適な照射放出案内デバイスによって方向づけられ得る。照射ソースが電子ソースであるとき、照射放出案内デバイスは、たとえば偏向器コイル、合焦コイル、または同様の要素を含み得る、たとえば電子制御ユニットであり得る。いくつかの実施形態では、エネルギーソース120は、レーザ、電子ビーム、プラズマアーク、電気アークなどのうちの1つまたは複数を含み得る。いくつかの実施形態では、AMシステム100は、複数のエネルギーソースを含むことができる。複数のエネルギーソースは、本明細書で示したエネルギーソースのうちのいずれかなど、種々のタイプのエネルギーソースであり得る。

付加製造プロセスの前に、リコーターアクチュエータ160が、所望の組成の粉末142(たとえば、金属、セラミックおよび/または有機の粉末)の供給容器150への供給をもたらすために下げられ得る。加えて、プラットフォームアクチュエータ164は、たとえば、ビルドプラットフォーム118がビルド表面130と実質的に平坦になるかまたは同一平面上になるように、ビルドプラットフォーム118を初期高さ位置まで移動させ得る。次いで、ビルドプラットフォーム118は、選択された層の増分(layer increment)だけビルド表面130の下に下げられる。層の増分は、付加製造プロセスの速度と、製造されている部分またはコンポーネントの解像度とに影響を及ぼす。一例として、層の増分は、約10～100ミクロン(0.0004～0.004インチ(0.001016～0.01016cm))であり得る。

次いで、付加粉末は、エネルギーソース120によって溶融される前にビルドプラットフォーム118上に堆積される。具体的には、供給アクチュエータ154は、供給プラットフォーム152を持ち上げ、供給開口140を通して粉末を押し、粉末をビルド表面130の上に露出させる。次いで、リコーター機構114は、リコーターアクチュエータ160によってビルド表面130にわたって移動され、持ち上げられた付加粉末142をビルドプラットフォーム118上に(たとえば、選択された層の増分または厚さに)水平に広げる。余分な付加粉末142は、リコーター機構114が(図1に示すように)左から右に進むにつれてタンク開口144を通ってオーバーフロータンク116の中に落下する。続いて、リコーター機構114は、スタート位置に戻され得る。

それゆえ、本明細書で説明し、図1に示すように、リコーター機構114、リコーターアクチュエータ160、供給プラットフォーム152、および供給アクチュエータ154は、一般に、付加粉末142または他の付加材料の層を逐次堆積させて印刷プロセスを促進するように動作し得る。そのようなものとして、これらのコンポーネントは、本明細書では、粉末分配装置、システム、またはアセンブリと総称され得る。平らにされた付加粉末142は、「ビルド層」172(図2参照)と呼ばれ、ビルド層172の露出された上面は、ビルド表面130と呼ばれ得る。ビルドプラットフォーム118が、ビルドプロセスの間にビルド室134の中に下げられるとき、ビルド室134およびビルドプラットフォーム118は、共同で、付加粉末142の集まりを、構築されている任意のコンポーネントとともに取り囲んで支持する。粉末のこの集まりは、一般に、「粉末床」と呼ばれ、付加製造プロセスのこの特定のカテゴリーは、「粉末床プロセス」と呼ばれ得る。

付加製造プロセスの間、方向づけられたエネルギーソース120が、構築されているコンポーネント300の2次元断面または層を溶解するために使用される。より具体的には、エネルギービーム122は、エネルギーソース120から放出され、ビーム操向装置124は、露出された粉末表面の上でエネルギービーム122の焦点174を、適切なパターン(本明細書では「ツールパス」と呼ばれる)に操向するために使用される。本明細書では「溶融プール」または「溶解プール」または「熱影響部」176(図2に最もよく示される)と呼ばれる、焦点174を取り囲む付加粉末142の露出された層の小さい部分が、付加粉末142を焼結もしくは溶解、流動、および統合することを可能にする温度まで、エネルギービーム122によって加熱される。一例として、溶解プール176は、100ミクロン(0.004インチ(0.01016cm))程の幅であり得る。このステップは、付加粉末142を溶融するステップと呼ばれる場合がある。

ビルドプラットフォーム118は、層の増分だけ垂直方向に下げられ、付加粉末142の別の層が、同様の厚さに塗布される。方向づけられたエネルギーソース120は、再び、エネルギービーム122を放出し、ビーム操向装置124は、露出された粉末表面の上でエネルギービーム122の焦点174を、適切なパターンに操向するために使用される。付加粉末142の露出された層は、上部層と下部の前に固化された層の両方の中で、付加粉末142を焼結もしくは溶解、流動、および統合することを可能にする温度まで、エネルギービーム122によって加熱される。ビルドプラットフォーム118を移動させるステップ、付加粉末142を適用するステップ、および次いで、付加粉末142を溶解するためにエネルギービーム122を方向づけるステップのこのサイクルは、コンポーネント300全体が完了するまで繰り返される。付加的に製造されるコンポーネントは、モノリシックコンポーネントであり得る。

再び図1を参照すると、AMシステム100は、AMシステム100の一部もしくは全部と、またはシステム動作を促進するための外部制御システムと通信可能に結合され得るコントローラ180を含む。たとえば、コントローラ180は、操作者に、AMシステム100と通信すること、たとえば、コマンドを入力すること、印刷ツールパスまたはCADモデルをアップロードすること、動作サイクルを起動すること、または場合によっては、AMシステム100の様々なコンポーネントの動作を制御することを可能にするために、ユーザインターフェースパネル182と通信可能に結合され得る。一般に、コントローラ180は、AMシステム100内のすべてのシステムおよびサブシステムの間での通信およびデータ転送を可能にするために、それらと通信可能に結合され得る。このようにして、コントローラ180は、一般に、AMシステム100を動作させるように、および/または本明細書で説明する方法のうちの1つまたは複数を実行するように構成され得る。

図3は、AMシステム100のコントローラ180のいくつかのコンポーネントのブロック図を提供する。コントローラ180は、本明細書で説明する方法およびコンピュータ可読命令を実装するために使用され得る1つまたは複数のコンピューティングデバイス180Aを含むことができる。コンピューティングデバイス180Aは、1つまたは複数のプロセッサ180Bと1つまたは複数のメモリデバイス180Cとを含むことができる。1つまたは複数のプロセッサ180Bは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、集積回路、特定用途向け集積回路(ASIC)、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、論理デバイス、1つまたは複数の中央処理装置(CPU)、(たとえば、効率的レンダリング画像に専用の)グラフィックス処理装置(GPU)、他の特定の計算を実行する処理ユニットなど、任意の好適な処理デバイスを含むことができる。メモリデバイス180Cは、RAM、ROM、EEPROM、EPROM、フラッシュメモリデバイス、磁気ディスクなど、および/またはそれらの組合せなど、1つまたは複数の非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含むことができる。

メモリデバイス180Cは、1つまたは複数のコンピュータ可読媒体を含むことができ、1つまたは複数のプロセッサ180Bによって実行され得る命令180Dを含む1つまたは複数のプロセッサ180Bによってアクセス可能な情報を記憶することができる。たとえば、メモリデバイス180Cは、1つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行すること、ユーザインターフェースを表示すること、ユーザ入力を受信すること、ユーザ入力を処理することなどのための命令180Dを記憶することができる。いくつかの実装形態では、命令180Dは、たとえば本明細書で説明する方法の1つまたは複数の部分などの動作を1つまたは複数のプロセッサ180Bに実行させるために、1つまたは複数のプロセッサ180Bによって実行され得る。命令180Dは、任意の好適なプログラム言語で書かれるソフトウェアであり得るか、またはハードウェアで実装され得る。加えて、および/または代替的に、命令180Dは、プロセッサ180B上で論理的におよび/またはバーチャルに個別のスレッドにおいて実行され得る。

1つまたは複数のメモリデバイス180Cも、1つまたは複数のプロセッサ180Bによって検索、処理、生成、または記憶され得るデータ180Eを記憶することができる。データ180Eは、たとえば、本明細書で説明する方法の性能を促進するためのデータを含むことができる。データ180Eは、1つまたは複数のデータベースまたはデータストアに記憶され得る。1つまたは複数のデータベースまたはデータストアは、高帯域幅LANまたはWANによってコントローラ180に接続され得るか、または同じく、1つまたは複数のネットワーク(図示せず)を通してコントローラに接続され得る。1つまたは複数のデータベースまたはデータストアは、それらが複数の局所に位置するように分割され得るか、またはそれらは、すべて同じロケーションに位置することができる。いくつかの実装形態では、データ180Eは、別のデバイスから受信され得る。

コンピューティングデバイス180Aは、ネットワーク上で、コントローラ180またはAMシステム100の1つまたは複数の他のコンポーネントと通信するために使用される通信モジュールまたはインターフェース180Fも含むことができる。通信インターフェース180Fは、たとえば、送信機、受信機、ポート、コントローラ、アンテナ、または他の好適なコンポーネントを含む、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のに好適な任意のコンポーネントを含むことができる。

図4は、本主題の例示的な一実施形態による、コンポーネントを付加的に製造する方法(200)の流れ図を提供する。たとえば、方法(200)は、上記で説明され、図1に示されたAMシステム100を使用してコンポーネントを形成するために使用され得る。このようにして、AMシステム100およびそれらのコントローラ180は、方法(200)の一部または全部の態様を実装するように構成され得る。しかしながら、方法(200)は、他の好適な付加製造システムを使用して実装され得ることが諒解されよう。様々な図1のAMシステム100のコンポーネントおよび図3のコントローラ180が、方法(200)の実装形態に対する状況(context)を提供するために、以下で紹介される。

(202)において、方法(200)は、コンポーネントの1つのモデルを、各々がコンポーネントのサブコンポーネントに対応するサブモデルに分解するステップを含む。言い換えれば、モデルは、コンポーネントの構成部分を表すサブモデルに分解される。コントローラ180の1つまたは複数のプロセッサ180Bは、付加的に製造されるべきコンポーネントのモデルを分解するように、より詳細には、モデルを、各々がコンポーネントのサブコンポーネントに対応するサブモデルに分解するように構成され得る。コンポーネントのモデルは、コンポーネントに関連する3D情報を決定するためにコンポーネントをスキャンすることによって構築される、3D CADモデルまたはポイントクラウドモデルなど、任意の好適なタイプのモデルであり得る。モデルは、コンポーネントの座標または全体形状(overall geometry)を示す3Dデータを含むことができる。モデルは、限定はしないが、有限要素法解析データ、プロダクトライフサイクルデータ、製造データ、材料データなどの他のデータも含むことができる。コンポーネントは、ユニタリボディ(unitary body)またはモノリシックコンポーネントであり得る。サブコンポーネントは、モノリシックコンポーネントの部分またはサブ要素であり得る。

例として、図5は、方法(200)の実装態様を概略的に示すブロック図を提供する。図5に示すように、モデル400は、たとえばAMシステム100によって付加的に製造されるコンポーネント300を表す。モデル400は、たとえば、3D CADモデルであり得る。図示のように、モデル400は、構成部分またはサブモデルに分解される。特に、この例示的な実施形態に対して、モデル400は、第1のサブモデル410、第2のサブモデル420、および第3のサブモデル430に分解される。他の実施形態では、モデルは、2つ以下または4つ以上のサブモデルに分解または解体され得る。各サブモデル410、420、430は、コンポーネント300のサブ要素またはサブコンポーネントに対応する。具体的には、第1のサブモデル410は第1のサブコンポーネント310に対応し、第2のサブモデル420は第2のサブコンポーネント320に対応し、第3のサブモデル430は第3のサブコンポーネント330に対応する。

各サブモデル410、420、430は、その関連するサブコンポーネントに関連するデータを含む。詳細には、第1のサブモデル410は、第1のサブコンポーネント310に関連するデータ416を含み、第2のサブモデル420は、第2のサブコンポーネント320に関連するデータ426を含み、第3のサブモデル430は、第3のサブコンポーネント330に関連するデータ436を含む。データ416、426、436は、それぞれのサブコンポーネントに関連する3Dデータを含むことができる。3Dデータは、空間内のサブコンポーネントを定義または記述することができる。

図6～図10は、コンポーネント300およびその構成サブコンポーネント310、320、330の様々な斜視図を提供する。図6～図10に示され、添付のテキストで説明されるコンポーネント300は、方法に従っておよび/または本明細書で開示されるシステムによってビルドアップされ得るコンポーネントの1つの非限定的な例であり、異なるサイズ、構成、形状、サブコンポーネントなどを有する他のコンポーネントは、同じく、方法に従っておよび/または本明細書で開示されるシステムによってビルドアップされ得ることが諒解されよう。参照までに、コンポーネント300は、軸方向A、半径方向R、および円周方向Cを規定する。コンポーネント300は、軸方向Aに沿って延びる、長手方向の中心線LCも規定する。この例示的な実施形態に対して、コンポーネント300は、ユニタリボディを有する。言い換えれば、コンポーネント300は、モノリシックコンポーネントである。様々なサブコンポーネント310、320、330について、以下で説明する。

図6、図7および図8に最もよく示されるように、コンポーネント300の第1のサブコンポーネント310は、第1の環状部材312と、たとえば軸方向Aに沿って第1の環状部材312から離隔された第2の環状部材314とを含む構造要素である。第1の環状部材312は、複数の円周方向に離隔された受け部材316を含み、第2の環状部材314は、複数の円周方向に離隔された受け部材318を含む。第1のサブコンポーネント310は、複数の円周方向に離隔されかつ半径方向に延びる接続部材317によって第2の環状部材314に接続された中心ハブ315も含む。

図6、図7および図9に最もよく示されるように、コンポーネント300の第2のサブコンポーネント320は、空気荷重(aero loading)要素である。第2のサブコンポーネント320は、一般に、軸方向Aに沿って長手方向に延びる中空円筒ボディであるメインボディ322を含む。メインボディ322の上端の直径は、メインボディ322の下端の直径より小さい。第2のサブコンポーネント320は、一般に、軸方向Aに沿って長手方向に延びる中空円筒ボディである複数の二次ボディ324も含む。二次ボディ324は、円周方向Cに沿って互いに離隔され、半径方向Rに沿ってメインボディ322から離隔される。

図6および図7に示すように、メインボディ322は、軸方向Aに沿って第1のサブコンポーネント310の中心ハブ315から延びるかまたは突出する。メインボディ322の上端は、第1の環状部材312によって画定された開口を通して受けられる。二次ボディ324は、第1の環状部材312と第2の環状部材314との間に延びて、それらを接続する。特に、各二次ボディ324は、第1の環状部材312の受け部材316のうちの1つと、第2の環状部材314のそれぞれの受け部材318との間に延びる。

図6および図10に示すように、第3のサブコンポーネント330は、部分ラベルまたは部分識別子である。部分識別子は、その名称からわかるように、コンポーネント300を識別する。部分識別子は、シリアルナンバー、コンポーネント300の製造の日付および場所、モデル番号などを含むことができる。コンポーネント300の任意の好適な識別情報が、部分識別子の中に含まれ得る。第3のサブコンポーネント330は、コンポーネント300上の任意の好適なロケーションに設置され得る。

再び図5を参照すると、上記のように、コンポーネント300を表すモデル400は、コンポーネント300のそれらのそれぞれのまたは対応するサブコンポーネント310、320、330と一致するサブモデル410、420、430に分解される。とりわけ、サブコンポーネント310、320、330の各々は、それに関連する事前選択されたメトリックを有する。たとえば、この例示的な実施形態に対して、第1のサブコンポーネント310は、それに関連する第1の事前選択されたメトリック412を有し、第2のサブコンポーネント320は、それに関連する第2の事前選択されたメトリック422を有し、第3のサブコンポーネント330は、それに関連する第3の事前選択されたメトリック432を有する。

いくつかの実施形態では、サブコンポーネントに関連する事前選択されたメトリックは、品質メトリックまたは測定可能な重要品質特性メトリックであり得る。一例として、サブコンポーネントは、コンポーネントの意図されるアプリケーションに対して特定の強度および耐久性を必要とすることが、(たとえば、エンジニアリング解析を介して)決定され得る。別の例として、サブコンポーネントは、特定の表面仕上げ、たとえば、特定の滑らかさまたは粗さを必要とすることが決定され得る。さらに、別の例として、サブコンポーネントは、特定の熱伝達能力を必要とすることが決定され得る。別の例として、サブコンポーネントは、たとえばラベルが判読可能であるように、特定の解像度を必要とする場合がある。さらなる例として、サブコンポーネントは、特定の重量要件を有することができる。コンポーネントのサブコンポーネントは、それらに関連する他のアプリケーション特有のメトリックまたは重要品質特性メトリックを有することができる。提供する例は、限定されることを意図されていない。

モデル400は、事前選択されたメトリック421、422、432に少なくとも部分的に基づいてサブモデルに分解され得る。特に、この例示的な実施形態に対して、第1のサブコンポーネント310に関連する第1の事前選択されたメトリック412は、強度および耐久性メトリックである。第1のサブコンポーネント310に関連する強度および耐久性メトリックは、コンポーネント300が付加製造機械によってビルドアップされるとき、第1のサブコンポーネント310が満足しなければならない強度および耐久性要件である。第2のサブコンポーネント320に関連する第2の事前選択されたメトリック422は、表面仕上げメトリックである。第2のサブコンポーネント320に関連する表面仕上げメトリックは、コンポーネント300が付加製造機械によってビルドアップされるとき、第2のサブコンポーネント320が満足しなければならない表面仕上げ要件である。第3のサブコンポーネント330に関連する第3の事前選択されたメトリック432は、解像度メトリックである。第3のサブコンポーネント330に関連する解像度メトリックは、コンポーネント300が付加製造機械によってビルドアップされるとき、第3のサブコンポーネント330が満足しなければならない解像度要件である。いくつかの実施形態では、サブコンポーネントは、それに関連する複数の事前選択されたメトリックを有することができる。そのような実施形態では、事前選択されたメトリックは、階層的に、たとえば重要性または緊急性(criticality)の順にランクづけられ得る。メトリックが互いに矛盾する場合、より重要なまたは緊急のメトリックが制御する。

コンポーネントのそれぞれのサブコンポーネントに関連する事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいてモデル400をサブモデルに分解することに加えて、いくつかの実装形態では、モデル400は、コンポーネントの形体またはサブコンポーネントの意図される機能に少なくとも部分的に基づいてサブモデルに分解され得る。たとえば、コンポーネントが付加製造機械を介してビルドアップされた後、コンポーネントの一部を機械加工すること、または場合によっては、除去することが意図される場合がある。コンポーネントから除去されることを意図されるコンポーネントの部分は、サブコンポーネントとして規定され得る。モデルは、サブモデルのうちの1つが、除去されるべきコンポーネントに指定された部分を表すように分解され得る。

さらに、いくつかの実装形態では、モデル400は、ビルド速度カスタマイズに少なくとも部分的に基づいてサブモデルに分解され得る。たとえば、図11は、コンポーネント500の一部の断面図を提供する。コンポーネント500は、それに関連する事前選択されたメトリックを有する。たとえば、事前選択されたメトリックは、強度および耐久性メトリックであり得る。コンポーネント500が強度および耐久性メトリックを有するにもかかわらず、コンポーネント500のモデルは、ビルド速度カスタマイズに少なくとも部分的に基づいてコンポーネント500の対応するサブコンポーネントを表すサブモデルに分解され得る。

特に、コンポーネント500は、コンポーネント500の外壁を形成する第1のサブコンポーネント510を有するとして規定され得、第1のサブコンポーネント510は、第1の外壁510Aおよび第2の外壁510Bを含む。コンポーネント500は、同じく、第1のサブコンポーネント510の第1の外壁510Aと第2の外壁510Bとの間に規定される第2のサブコンポーネント520を有するとして規定され得る。コンポーネント500に対する強度および耐久性メトリック要件にもかかわらず、外壁間のコンポーネント500の部分は、より速いビルド速度でビルドアップされながら、依然として強度および耐久性メトリック要件を満足することができることが、決定され得る。そのような例では、外壁間に配置された中間部分は、別個のサブコンポーネント、たとえばサブコンポーネント510、520として規定され得る。コンポーネント500のモデルは、サブコンポーネント510、520、530に対応するサブモデルに分解され得る。有利なことに、これは、ビルド時間を低減しながら、依然として事前選択されたメトリックを満足するかまたは達成することができる。

いくつかの実装形態では、サブモデル410、420、430と一致する各サブコンポーネント310、320、330が、隣接するサブコンポーネントの層厚さの最小公倍数である層厚さにおいてスライスされるかまたは規定されるように、モデル400が、サブモデル410、420、430に分解される。たとえば、第1のサブコンポーネント310の層厚さが30μmに設定され、第2のサブコンポーネント320の層厚さが50μmに設定されると仮定する。そのような例では、層厚さの最小公倍数は10μmである。それに応じて、この例では、それらのサブモデル410、420によって表される第1および第2のサブコンポーネント310、320は、10μmの厚さの層において分解されるかまたはスライスされることになる。これは、モデル400をサブモデル410、420、430に分解することを容易にし、いくつかの実装形態では、本明細書で説明するように、サブモデル410、420、430を統合モデルに統合することを容易にする。

(204)において、図4に戻って参照すると、方法(200)は、サブコンポーネントに関連する事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいてサブモデルの各々に対するビルドパラメータのセットを選択するステップを含む。たとえば、コントローラ180の1つまたは複数のプロセッサ180Bは、サブコンポーネントに関連する事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいてサブモデルの各々に対するビルドパラメータのセットを選択するように構成され得る。図5に示すように、第1のビルドパラメータのセット414は、第1のサブモデル410に対して選択され得、第2のビルドパラメータのセット424は、第2のサブモデル420に対して選択され得、第3のビルドパラメータのセット434は、第3のサブモデル430に対して選択され得る。それぞれのサブモデルに対して選択されたビルドパラメータは、互いに異なることができる。いくつかの例では、1つのセットのうちのビルドパラメータのいくつかのは、別のセットのビルドパラメータと同じであり得る。

例示的なビルドパラメータは、限定はしないが、エネルギーソース電力と、スキャン速度と、ビーム焦点スポットサイズとを含む。これらのパラメータは、コンポーネントがビルドアップされるとき、サブコンポーネントが、コンポーネントのそのサブコンポーネントに関連する設計意図または事前選択されたメトリックを満足または達成するように、設定または選択され得る。いくつかの実装形態では、ビルドパラメータの各セットは、エネルギーソース電力と、スキャン速度と、ビーム焦点スポットサイズとを含む。いくつかの実装形態では、他のビルドパラメータが可能である。

たとえば、いくつかの実装形態では、コンポーネントをビルドアップするために指定される付加製造機械は、複数のエネルギーソースタイプを有するハイブリッド付加機械であり得る。ハイブリッド付加機械は、本明細書で説明するエネルギーソースのいずれかのうちの少なくとも2つなど、少なくとも2つエネルギーソースを有することができる。たとえば、ハイブリッド付加機械は、ビーム操向装置(たとえば、AMシステム100のビーム操向装置124)、電子ビームガンもしくはソース、レーザ、プラズマアーク、電気アーク、プロジェクタ、および光学機器(optic)などのうちの少なくとも2つを含むことができる。それに応じて、いくつかの実装形態では、サブモデルに対するビルドパラメータのセットを選択することは、サブコンポーネントに関連する事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいてサブモデルの各々に対するエネルギーソースタイプを選択することを含むことができる。そのような実装形態では、サブコンポーネントは、それらのそれぞれの選択されたエネルギーソースタイプを使用してビルドアップされ得る。

いくつかの実装形態では、コントローラ180の1つまたは複数のプロセッサ180Bは、サブモデルに対するビルドパラメータのセットを自動的に選択することができる。一例として、1つまたは複数のプロセッサ180Bは、サブコンポーネントに関連する事前選択されたメトリックを、事前規定されたメトリックをビルドパラメータのセットと関連づけるテーブルの事前規定されたメトリックと一致させることによって、サブモデルに対するビルドパラメータのセットを決定することができる。言い換えれば、1つまたは複数のプロセッサ180Bは、事前選択されたメトリックをルックアップテーブル内の事前規定されたメトリックと一致させるかまたは最もよく一致させることができ、事前選択されたメトリックと一致するかまたは最もよく一致する事前規定されたメトリックに関連するビルドパラメータのセットが、ビルドパラメータのセットとして選択される。テーブルは、データストア440に記憶され得る。データストア440は、コントローラ180のメモリデバイス180C、データベース、またはいくつかの他のデータ記憶媒体であり得る。いくつかの実装形態では、1つまたは複数のプロセッサ180Bは、事前選択されたメトリックをテーブルの事前規定されたメトリックと一致させるために、1つまたは複数の機械学習技法を実施または実行することができる。他の実装形態では、1つまたは複数のプロセッサ180Bは、サブコンポーネント、(サブモデルに関連するデータから決定された)サブコンポーネントの形状に関連する事前選択されたメトリックのうちの1つまたは複数に少なくとも部分的に基づいてサブコンポーネントのうちの1つに対するビルドパラメータのセットを決定するために、1つまたは複数の機械学習技法を実施または実行することができる。

それぞれの事前規定されたメトリックに相関するビルドパラメータは、たとえば、エンジニアリング解析に基づいて設定され得る。たとえば、エンジニアリング解析に基づいて、一定のエネルギーソース電力およびスキャン速度が、コンポーネントの関連するサブコンポーネントにおける所望のメトリックを満足するコンポーネントを作り出すことができることが決定され得る。ビルドパラメータのセットは、表面仕上げメトリック、解像度メトリック、強度および耐久性メトリックなど、それぞれのタイプの事前規定されたメトリックに相関することができ、データベースに記憶される。

いくつかの実装形態では、サブモデルに対して選択されたビルドパラメータのセットのうちの1つまたは複数は、コンポーネントの形体またはサブコンポーネントの意図される機能に少なくとも部分的に基づいて選択され得る。1つまたは複数のプロセッサ180Bは、コンポーネントの形体またはサブコンポーネントの意図される機能に少なくとも部分的に基づいてサブモデルの各々に対するビルドパラメータのセットを選択するように構成され得る。一例として、ビルドパラメータのセットは、(コンポーネントがビルドアップされた後)コンポーネントからの除去を指定されている少なくとも1つのサブコンポーネントに基づいて選択され得る。

いくつかの実装形態では、サブモデルに対して選択されたビルドパラメータのセットのうちの1つまたは複数は、ビルド速度カスタマイズに少なくとも部分的に基づいて選択され得る。たとえば、ビルドパラメータのセットは、コンポーネントの一部のビルド時間を低減するように選択され得る。1つまたは複数のプロセッサ180Bは、サブコンポーネントのうちの1つまたは複数に対して指定されたビルド速度カスタマイズに少なくとも部分的に基づいてサブモデルの各々に対するビルドパラメータのセットを選択するように構成され得る。

さらに他の実装形態では、ビルドパラメータのセットのうちの1つ、一部または全部が、サブコンポーネントに関連する事前選択されたメトリック、コンポーネントの形体またはサブコンポーネントの意図された機能に少なくとも部分的に基づいて、および/またはセットのうちのビルドパラメータに対して操作者がマニュアルで入力する値によってサブコンポーネントのうちの1つまたは複数に指定されたビルド速度カスタマイズに少なくとも部分的に基づいて選択され得る。マニュアル入力450は、図5に概略的に示される。いくつかの例では、操作者は、たとえば、エンジニアリング観察に基づいて、1つまたは複数のプロセッサ180Bによって自動的に決定されたビルドパラメータの値をマニュアルで変えることができる。

(206)において、再び図4を参照すると、方法(200)は、随意に、コンポーネントの各重複領域に対して、混合されたビルドパラメータのセットを決定するステップを含む。重複領域の各々は、コンポーネントの隣接するサブコンポーネント間の接触面において画定される。重複領域の各々に対する混合されたビルドパラメータのセットは、隣接するサブコンポーネントに対応するサブモデルに関連するビルドパラメータのセットに少なくとも部分的に基づいて決定され得る。コントローラ180の1つまたは複数のプロセッサ180Bは、混合されたビルドパラメータのセットを決定することができる。接しているサブコンポーネント間の重複領域におけるビルドパラメータを混合することによって、サブコンポーネント間の適切な溶融が達成され得る。

例として、図12は、図7のコンポーネント300のセクション12の拡大図を提供する。図12に示すように、第2のサブコンポーネント320のメインボディ322は、第1のサブコンポーネント310の中心ハブ315と接触する(同じく図7参照)。重複領域350は、第1のサブコンポーネント310と第2のサブコンポーネント320との間の接触面において、より詳細には図12のコンポーネント300の図示の部分に対して画定され、重複領域350は、第2のサブコンポーネント320のメインボディ322と第1のサブコンポーネント310の中心ハブ315との間の接触面において画定される。重複領域350は、軸方向Aに沿って延びる厚さTまたは高さを有する。重複領域350は、第1の端部352と第2の端部354との間に延びる。重複領域350の厚さTは、隣接するサブコンポーネント間の接触面の向きに応じて、他の方向に沿っても延びることができることが諒解されよう。いくつかの実装形態では、重複領域350は、単一の層内に全体的に画定される。他の実装形態では、重複領域350は、重複領域350が複数の層にまたがるように画定される。

いくつかの実装形態では、1つまたは複数のプロセッサ180Bは、重複領域350の厚さTおよび全エリア、ならびにコンポーネント300の隣接するサブコンポーネント間の接触面において画定される重複領域を画定することができる。たとえば、サブモデル410、420のデータ416、426を使用して、1つまたは複数のプロセッサ180Bは、サブコンポーネント310、320の、空間における互いに対する形状および位置(positioning)を決定することができる。さらに、1つまたは複数のプロセッサは、隣接するサブコンポーネントに対して選択されたビルドパラメータがどれほど厳密に一致するかを示すマッチングスコアを決定することができる。たとえば、重複領域350の形状を決定するために、1つまたは複数のプロセッサ180Bは、第1のビルドパラメータのセット414を第2のビルドパラメータのセット424と比較することができ、その比較に基づいて、1つまたは複数のプロセッサ180Bは、マッチングスコアを決定することができる。中心ハブ315/メインボディ322接触面における第1および第2のサブコンポーネント310、320のマッチングスコアおよび形状に基づいて、1つまたは複数のプロセッサ180Bは、厚さTおよび重複領域350が延びる平面を含む、重複領域350のエリアを決定することができる。一般に、マッチングスコアが高いほど(すなわち、ビルドパラメータのセットがより厳密に一致するほど)、重複領域350に必要な厚さTは小さくなる。反対に、マッチングスコアが低いほど(すなわち、ビルドパラメータのセットがマッチングから離れるほど)、重複領域350に必要な厚さTは大きくなる。

画定された重複領域350によって、コントローラ180の1つまたは複数のプロセッサ180Bは、重複領域350をビルドアップするためにビルドパラメータをどれだけ混合するかを決定することができる。一例として、重複領域をビルドアップするためのビルドパラメータは、逐次的に混合され得る。重複領域をビルドアップするためのビルドパラメータは、層ごとにまたは事前規定された層の増分において、逐次的に混合され得る。重複領域をビルドアップするためのビルドパラメータは、他の好適な方式によっても混合され得る。

図13は、本主題の例示的な一実施形態による、混合されたパラメータのセットを形成するために、2つのビルドパラメータのセットが逐次的に混合され得る方式を示すグラフを提供する。特に、図13のグラフは、第1のサブモデルに関連する第1のビルドパラメータのセット414を重複領域の厚さの関数として示し、同じく、第2のサブモデルに関連する第2のビルドパラメータのセット424を重複領域の厚さの関数として示す。図示のように、第1のビルドパラメータのセット414は、重複領域350の厚さの第1の端部352から第2の端部354まで逐次的に逓減され、第2のビルドパラメータのセット424は、重複領域350の厚さの第1の端部352から第2の端部354まで逐次的に逓増される。ビルドパラメータ414、424は、重複領域350の厚さにわたって5回インクリメントされる。増分は均等でもよく、または異なってもよい。

第1の端部352に近接する第1の増分I-1において、80/20に混合された融合体を提供するために、第1のビルドパラメータのセットは100%から80%まで逓減され、第2のビルドパラメータのセット424は0%から20%まで逓増される。たとえば、第1のビルドパラメータのセット414に対するエネルギーソース電力に対して選択された値が、第2のビルドパラメータのセット424に対するエネルギーソース電力に対して選択された値より大きいと仮定する。第1の増分においてパラメータを混合するために、エネルギーソース電力に対する値は、エネルギーソース電力設定において意図される全変化(すなわち、第1のビルドパラメータのセット414に対するエネルギーソース電力に対して選択された値から、第2のビルドパラメータのセット424に対するエネルギーソース電力に対して選択された値を引いた値の絶対値)の20%だけ減少される。他のビルドパラメータは、同様の方式で混合され得る。重複領域350の厚さTにわたって、いくつかの値が増加されてよく、いくつかの値が減少されてよいことが諒解されよう。

第2の増分I-2において、60/40に混合された融合体を提供するために、第1のビルドパラメータのセットは80%から60%まで逓減され、第2のビルドパラメータのセット424は20%から40%まで逓増される。それに応じて、上記の例を継続して、エネルギーソース電力の値は、エネルギーソース電力設定において意図される全変化の別の20%だけ減少される。第3の増分I-3において、40/60に混合された融合体を提供するために、第1のビルドパラメータのセットは60%から40%まで逓減され、第2のビルドパラメータのセット424は40%から60%まで逓増される。したがって、上記の例を参照して、エネルギーソース電力の値は、エネルギーソース電力設定において意図される全変化の別の20%だけ減少される。さらに、第4の増分I-4において、20/80に混合された融合体を提供するために、第1のビルドパラメータのセットは40%から20%まで逓減され、第2のビルドパラメータのセット424は60%から80%まで逓増される。エネルギーソース電力の値は、エネルギーソース電力設定において意図される全変化のさらに別の20%だけ減少される。最後に、第5の増分I-5において、第1のビルドパラメータのセットは20%から0%まで逓減され、第2のビルドパラメータのセット424は80%から100%まで逓増される。エネルギーソース電力の値は、エネルギーソース電力設定において意図される全変化のさらに別の20%だけ減少され、したがって、エネルギーソース電力の値は、第2のビルドパラメータのセット424に対して選択された値において設定される。コンポーネント300は、決定された混合されたビルドパラメータのセットを使用して単一のビルド内に付加的に製造され得る。諒解されるように、重複領域350をビルドアップするために適用されるべきビルドパラメータの一部または全部は、上記で説明したように混合され得るか、または他の好適な方法で決定され得る。

さらに、重複領域は、隣接するサブコンポーネント間の各接触面において画定され得ること、および混合されたビルドパラメータは、それらが重複領域をビルドアップするために使用され得るように決定され得ることが諒解されよう。それに応じて、説明したように、方法(200)は、コンポーネントの各重複領域に対して、混合されたビルドパラメータのセットを決定するステップを含むことができる。重複領域の各々は、コンポーネントの隣接するサブコンポーネント間の接触面において画定される。重複領域の各々に対する混合されたビルドパラメータのセットは、隣接するサブコンポーネントに対応するサブモデルに関連するビルドパラメータのセットに少なくとも部分的に基づいて決定され得る。このようにして、コンポーネント(たとえば、コンポーネント300)は、決定された混合されたビルドパラメータのセットを使用して単一のビルド内に付加的に製造され得る。

(208)において、再び図4を参照すると、方法(200)は、サブモデルを統合モデルにコンパイルするステップを含む。たとえば、図5を参照すると、サブモデル410、420、430、およびそれらの関連するビルドパラメータのセット414、424、434およびデータ416、426、436、ならびに画定された重複領域の各々に対して決定された混合されたビルドパラメータ460が、1つまたは複数のプロセッサによって統合モデル470に統合され得る。データ416、426、436は、それらのそれぞれのサブモデル410、420、430によって表されるサブコンポーネント310、320、330を、完全なコンポーネント300またはコンポーネントを表す統合3Dモデルに戻して再配置するために使用され得る。いくつかの実装形態では、統合モデル470は、コントローラ180の1つまたは複数のプロセッサ180Bによって実行されるとき、付加製造機械(たとえば、図1のAMシステム100)に、ビルド命令に従ってコンポーネント300をビルドアップさせるビルド命令として機能する。他の実装形態では、1つまたは複数のプロセッサ180Bは、統合モデル470に少なくとも部分的に基づいてビルド命令を生成することができる。

いくつかの代替実装形態では、サブモデル410、420、430は、予備の統合モデル(図示せず)に統合され得、重複領域は、上記で説明したように画定され得、次いで、予備の統合モデルおよび決定された、重複領域に関連するビルドパラメータの混合されたセットは、統合モデル470にコンパイルされ得る。他の実装形態では、サブモデル410、420、430は、統合モデルに統合される必要はない。むしろ、コンポーネントの付加製造の間、1つまたは複数のプロセッサは、サブモデル410、420、430および決定された混合されたビルドパラメータ460から直接コンポーネント300を構築するために、情報/データのすべてを受信することができる。

(210)において、もう一度図4を参照すると、方法(200)は、それらのそれぞれの選択されたビルドパラメータのセットを使用してコンポーネントのサブコンポーネントをビルドアップすることによって単一のビルド内にコンポーネントを付加的に製造するステップを含む。このようにして、本明細書で提供されるユニタリボディまたはモノリシックコンポーネント300などのコンポーネントは、複数の加工戦略を使用して単一のビルド内に付加的に製造され得る。さらに、いくつかの実装形態では、コンポーネントは、決定された混合されたビルドパラメータのセットを使用してサブコンポーネント間の接触面において画定される重複領域をビルドアップすることによって、単一のビルド内に付加的に製造され得る。

コンポーネントは、1つまたは複数のプロセッサ180Bが、統合モデル470または統合モデル470に少なくとも部分的に基づいて生成されたビルド命令を実行することによって、単一のビルド内に付加的に製造され得る。代替的に、コンポーネントは、1つまたは複数のプロセッサ180Bが、サブモデル410、420、430から直接生成されたビルド命令および決定された混合されたビルドパラメータ460のセットを実行することによって、単一のビルド内に付加的に製造され得る。

さらに、本明細書の教示を考慮すると、複数の加工戦略が、コンポーネントの単一の層をビルドアップするために使用され得ることが諒解されよう。実際、コンポーネントの多くの層が、それぞれ、複数の加工戦略を使用して構築され得る。言い換えれば、ビルドアップされているコンポーネントの所与の軸方向または垂直方向の高さに対して、複数のビルドパラメータのセットが、コンポーネントの軸方向または垂直方向の部分をビルドアップするために使用され得る。図7に関連する一例として、図7に示す軸方向の高さにおける層Lに対して、第1のサブコンポーネント310の第1の環状部材312が、それに関連する第1のビルドパラメータのセット414を使用してビルドアップされ、第2のサブコンポーネント320のメインボディ322が、それに関連する第2のビルドパラメータのセット424を使用してビルドアップされる。それに応じて、いくつかの実装形態では、付加製造機械の1つまたは複数のエネルギーソースを使用することによってコンポーネントの層をビルドアップすることにおいて、少なくとも2つの選択されたビルドパラメータのセットが、層のうちの少なくとも1つをビルドアップするために使用される。いくつかの実装形態では、3つ以上の選択されたビルドパラメータのセットが、コンポーネントの単一の層をビルドアップするために使用され得る。

有利なことに、本明細書で説明する方法およびシステムによれば、コンポーネントは、複数の加工戦略を使用して単一のビルド内に付加的に製造され得る。特に、同じコンポーネントの異なるサブコンポーネントに異なるビルドパラメータを適用することで、各サブコンポーネントの最適化およびその設計意図を満足することが可能になる。たとえば、本明細書で説明する方法およびシステムは、付加的に製造されたコンポーネントが複数の重要品質特性メトリックを満足することを可能にし得、ハイブリッド部分手法(hybrid-parts approach)を可能にし得る。さらに、本明細書で説明する方法およびシステムは、スループットの最大化、設計実行能力の最適化を促進することができ、従来の付加製造ビルド戦略(additively manufacturing build strategy)に関連する廃棄物/コストを低減することができる。

本明細書は、実施例を使用して、最良モードを含む本発明を開示し、同じく、任意のデバイスまたはシステムを作製して使用することおよび任意の組み込まれた方法を実行することを含めて、本発明を当業者が実践することを可能にする。本発明の特許を受けられる範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、それらが本特許請求の範囲のリテラル言語と違わない構造要素を含む場合、またはそれらが本特許請求の範囲のリテラル言語とわずかな差異で同等の構造要素を含む場合、本特許請求の範囲の範囲に入ることが意図されている。

本発明のさらなる態様が、以下の条項の主題によって提供される。

1. 方法は、コンポーネントを表すモデルを、各々がコンポーネントのサブコンポーネントに対応するサブモデルに分解するステップであって、サブコンポーネントの各々は、それに関連する事前選択されたメトリックを有し、モデルは、事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいてサブモデルに分解される、ステップと、サブコンポーネントに関連する事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいてサブモデルの各々に対するビルドパラメータのセットを選択するステップと、コンポーネントのサブコンポーネントをそれらのそれぞれの選択されたビルドパラメータのセットを使用してビルドアップすることによって単一のビルド内にコンポーネントを付加的に製造するステップとを含む。

2. 選択されたビルドパラメータのセットを使用してコンポーネントを付加的に製造するステップが、付加製造機械の1つまたは複数のエネルギーソースを使用することによって複数の層をビルドアップするステップを含み、複数の層のうちの少なくとも1つに対して、少なくとも2つの選択されたビルドパラメータのセットが、少なくとも1つの層をビルドアップするために使用される、任意の先行する条項の方法。

3. ビルドパラメータのセットが、それぞれ、エネルギーソース電力と、スキャン速度と、ビーム焦点スポットサイズとを含む、任意の先行する条項の方法。

4. サブコンポーネントに関連する事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいてサブモデルの各々に対するエネルギーソースタイプを選択するステップをさらに含み、サブコンポーネントは、それらのそれぞれの選択されたエネルギーソースタイプを使用してビルドアップされる、任意の先行する条項の方法。

5. サブモデルは、第1のサブモデルと第2のサブモデルとを含み、第1のサブモデルは第1のサブコンポーネントに対応しかつ第2のサブモデルはサブコンポーネントのうちの第2のサブコンポーネントに対応し、方法は、サブコンポーネントのうちの第1のサブコンポーネントと第2のサブコンポーネントとの間の接触面において重複領域を画定するステップと、第1のサブモデルに関連する第1のビルドパラメータのセットおよび第2のサブモデルに関連する第2のビルドパラメータのセットに少なくとも部分的に基づいて重複領域に対する混合されたビルドパラメータのセットを決定するステップとをさらに含み、コンポーネントは、決定された混合されたビルドパラメータのセットを使用して単一のビルド内に付加的に製造される、任意の先行する条項の方法。

6. 重複領域を画定するステップが、第1のビルドパラメータのセットが第2のビルドパラメータのセットとどれほど厳密に一致するかを示すマッチングスコアを決定するステップと、そのマッチングスコアに少なくとも部分的に基づいて重複領域のエリアを決定するステップとを含む、任意の先行する条項の方法。

7. コンポーネントの各重複領域に対して、混合されたビルドパラメータのセットを決定するステップであって、重複領域の各々は、コンポーネントの隣接するサブコンポーネント間の接触面において画定され、重複領域の各々に対する混合されたビルドパラメータのセットは、隣接するサブコンポーネントに対応するサブモデルに関連するビルドパラメータのセットに少なくとも部分的に基づいて決定される、ステップをさらに含み、コンポーネントは、決定された混合されたビルドパラメータのセットを使用して単一のビルド内に付加的に製造される、任意の先行する条項の方法。

8. モデルは、サブモデルと一致する各サブコンポーネントが、隣接するサブコンポーネントの層厚さの最小公倍数である層厚さにおいてスライスされるようにサブモデルに分解される、任意の先行する条項の方法。

9. モデルは、コンポーネントが単一のビルド内に付加的に製造された後、除去を指定されているサブコンポーネントのうちの少なくとも1つに少なくとも部分的に基づいてサブモデルに分解される、任意の先行する条項の方法。

10. モデルは、サブコンポーネントのうちの少なくとも1つに関連するビルド速度カスタマイズに少なくとも部分的に基づいてサブモデルに分解される、任意の先行する条項の方法。

11. システムは、付加製造機械と、1つまたは複数のプロセッサと、1つまたは複数のメモリデバイスとを含み、1つまたは複数のメモリデバイスは、1つまたは複数のプロセッサによって実行されるとき、1つまたは複数のプロセッサに動作を実行させるコンピュータ可読命令を記憶し、動作の実行において、1つまたは複数のプロセッサは、コンポーネントを表すモデルを、各々がコンポーネントのサブコンポーネントに対応するサブモデルに分解することであって、サブコンポーネントの各々は、それに関連する事前選択されたメトリックを有し、モデルは、事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいてサブモデルに分解される、ことと、サブコンポーネントに関連する事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいてサブモデルの各々に対するビルドパラメータのセットを選択することと、付加製造機械に、コンポーネントのサブコンポーネントをそれらのそれぞれの選択されたビルドパラメータのセットを使用してビルドアップすることによって単一のビルド内にコンポーネントを付加的に製造させることとを行うように構成される。

12. サブモデルは、第1のサブモデルと第2のサブモデルとを含み、第1のサブモデルは第1のサブコンポーネントに対応しかつ第2のサブモデルはサブコンポーネントのうちの第2のサブコンポーネントに対応し、1つまたは複数のプロセッサは、サブコンポーネントのうちの第1のサブコンポーネントと第2のサブコンポーネントとの間の接触面において重複領域を画定することと、第1のサブモデルに関連する第1のビルドパラメータのセットおよび第2のサブモデルに関連する第2のビルドパラメータのセットに少なくとも部分的に基づいて重複領域に対する混合されたビルドパラメータのセットを決定することとを行うようにさらに構成され、コンポーネントは、決定された混合されたビルドパラメータのセットを使用して単一のビルド内に付加的に製造される、任意の先行する条項のシステム。

13. 付加製造機械に、コンポーネントのサブコンポーネントをそれらのそれぞれの選択されたビルドパラメータのセットを使用してビルドアップすることによって単一のビルド内にコンポーネントを付加的に製造させることにおいて、1つまたは複数のプロセッサは、付加製造機械に、付加製造機械の1つまたは複数のエネルギーソースを使用して複数の層をビルドアップすることによってコンポーネントを付加的に製造させるように構成され、複数の層のうちの少なくとも1つに対して、少なくとも2つの選択されたビルドパラメータのセットが、少なくとも1つの層をビルドアップするために使用される、任意の先行する条項のシステム。

14. ビルドパラメータのセットが、それぞれ、エネルギーソース電力と、スキャン速度と、ビーム焦点スポットサイズとを含む、任意の先行する条項のシステム。

15. 1つまたは複数のプロセッサは、サブコンポーネントに関連する事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいてサブモデルの各々に対するエネルギーソースタイプを選択するように構成され、サブコンポーネントは、それらのそれぞれの選択されたエネルギーソースタイプを使用してビルドアップされる、任意の先行する条項のシステム。

16. 非一時的コンピュータ可読媒体は、コンピュータ実行可能命令を含み、コンピュータ実行可能命令は、コントローラの1つまたは複数のプロセッサによって実行されるとき、コントローラに、コンポーネントを表すモデルを、各々がコンポーネントのサブコンポーネントに対応するサブモデルに分解することであって、サブコンポーネントの各々は、それに関連する事前選択されたメトリックを有し、モデルは、事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいてサブモデルに分解される、ことと、サブコンポーネントに関連する事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいてサブモデルの各々に対するビルドパラメータのセットを選択することと、付加製造機械に、選択されたビルドパラメータのセットを使用して単一のビルド内にコンポーネントを付加的に製造させることとを行わせる。

17. サブモデルは、第1のサブモデルと第2のサブモデルとを含み、第1のサブモデルは第1のサブコンポーネントに対応しかつ第2のサブモデルはサブコンポーネントのうちの第2のサブコンポーネントに対応し、コンピュータ実行可能命令が実行されるとき、コントローラは、サブコンポーネントのうちの第1のサブコンポーネントと第2のサブコンポーネントとの間の接触面において重複領域を画定することと、第1のサブモデルに関連する第1のビルドパラメータのセットおよび第2のサブモデルに関連する第2のビルドパラメータのセットに少なくとも部分的に基づいて重複領域に対する混合されたビルドパラメータのセットを決定することとを行わされ、コンポーネントは、決定された混合されたビルドパラメータのセットを使用して単一のビルド内に付加的に製造される、任意の先行する条項の非一時的コンピュータ可読媒体。

18. コンピュータ実行可能命令が実行されるとき、コントローラは、コンポーネントが単一のビルド内に付加的に製造された後、除去を指定されているサブコンポーネントのうちの少なくとも1つに少なくとも部分的に基づいてモデルをサブモデルに分解させられる、任意の先行する条項の非一時的コンピュータ可読媒体。

19. ビルドパラメータのセットのうちの少なくとも1つが、エネルギーソース電力と、スキャン速度と、ビーム焦点スポットサイズとを含む、任意の先行する条項の非一時的コンピュータ可読媒体。

20. コンピュータ実行可能命令が実行されるとき、コントローラは、サブコンポーネントに関連する事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいてサブモデルの各々に対するエネルギーソースタイプを選択させられ、コントローラが、付加製造機械に、選択されたビルドパラメータのセットを使用して単一のビルド内にコンポーネントを付加的に製造させるとき、サブコンポーネントは、それらのそれぞれの選択されたエネルギーソースタイプを使用してビルドアップされる、任意の先行する条項の非一時的コンピュータ可読媒体。

12 セクション
100 付加製造システム、AMシステム
102 筐体
104 ガス入口ポート
106 ガス出口ポート
110 テーブル
112 粉末供給
114 スクレーパ、リコーター機構
116 オーバーフロー容器、オーバーフロータンク
118 ビルドプラットフォーム
120 エネルギーソース
122 エネルギービーム
124 ビーム操向装置
130 ビルド表面
132 ビルド開口
134 ビルド室
136 垂直壁
138 ビルド方向
140 供給開口
142 付加粉末
144 タンク開口
150 付加粉末供給容器
152 供給プラットフォーム
154 供給アクチュエータ
160 リコーターアクチュエータ
164 プラットフォームアクチュエータ
172 ビルド層
174 エネルギービームの焦点
176 溶解プール、熱影響部
180 コントローラ
180A コンピューティングデバイス
180B プロセッサ
180C メモリデバイス
180D 命令
180E データ
180F 通信モジュール、通信インターフェース
182 ユーザインターフェースパネル
300 コンポーネント
310 第1のサブコンポーネント
312 第1の環状部材
314 第2の環状部材
315 中心ハブ
316 受け部材
317 接続部材
318 受け部材
320 第2のサブコンポーネント
322 メインボディ
324 二次ボディ
330 第3のサブコンポーネント
350 重複領域
352 第1の端部
354 第2の端部
400 モデル
410 第1のサブモデル
412 第1の事前選択されたメトリック
414 第1のビルドパラメータのセット
416 データ
420 第2のサブモデル
422 第2の事前選択されたメトリック
424 第2のビルドパラメータのセット
426 データ
430 第3のサブモデル
432 第3の事前選択されたメトリック
434 第3のビルドパラメータのセット
436 データ
440 データストア
450 マニュアル入力
460 混合されたビルドパラメータ
470 統合モデル
500 コンポーネント
510 第1のサブコンポーネント
510A 第1の外壁
510B 第2の外壁
520 第2のサブコンポーネント
530 サブコンポーネント

Claims (9)

1. コンポーネントを表すモデルを、各々が前記コンポーネントのサブコンポーネントに対応する複数のサブモデルに分解するステップであって、前記サブコンポーネントの各々が、それに関連する事前選択されたメトリックを有し、前記モデルが、前記事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいて前記複数のサブモデルに分解され、前記複数のサブモデルが、第1のサブモデルと第2のサブモデルとを含み、前記第1のサブモデルが第1のサブコンポーネントに対応しかつ前記第2のサブモデルが前記サブコンポーネントのうちの第2のサブコンポーネントに対応し、前記事前選択されたメトリックは、強度メトリック、耐久性メトリック、重量メトリック、表面仕上げメトリック、及び解像度メトリックのうち少なくとも1つを含む、ステップと、
   前記サブコンポーネントに関連する前記事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいて前記複数のサブモデルの各々に対するビルドパラメータのセットを選択するステップであって、前記ビルドパラメータのセットが、前記第1のサブモデルのための第1のビルドパラメータのセットと、前記第2のサブモデルのための第2のビルドパラメータのセットと、を含むステップと、
   前記サブコンポーネントのうちの前記第1のサブコンポーネントと前記第2のサブコンポーネントとの間の接触面において重複領域を画定するステップと、
   前記第1のサブモデルに関連する第1のビルドパラメータのセットおよび前記第2のサブモデルに関連する第2のビルドパラメータのセットに少なくとも部分的に基づいて前記重複領域に対する混合されたビルドパラメータのセットを決定するステップであって、前記混合されたビルドパラメータのセットが事前規定された層の増分において逐次的に混合され、前記第1のビルドパラメータのセットが前記重複領域の厚さの第1の端部から第2の端部まで逐次的に逓減され、前記第2のビルドパラメータのセットが前記重複領域の前記厚さの前記第1の端部から前記第2の端部まで逐次的に逓増され、前記ビルドパラメータのセットを決定するステップが、前記第1のビルドパラメータのセットを前記第2のビルドパラメータのセットと比較するステップを含む前記重複領域の形状を決定するステップと、マッチングスコアを決定するステップと、前記マッチングスコア及び前記第1のサブモデル及び前記第2のサブモデルの形状に基づいて、厚さ及び前記重複領域が延びる平面を決定するステップを含む、前記混合されたビルドパラメータのセットを決定するステップと、
   前記コンポーネントの前記サブコンポーネントをそれらのそれぞれの選択されたビルドパラメータのセットを使用してビルドアップすることによって、単一のビルド内に前記コンポーネントを付加的に製造するステップと、
   を含む、方法。
2. 前記選択されたビルドパラメータのセットを使用して前記コンポーネントを付加的に製造するステップが、付加製造機械の1つまたは複数のエネルギーソースを使用することによって複数の層をビルドアップするステップを含み、前記複数の層のうちの少なくとも1つに対して、少なくとも2つの前記選択されたビルドパラメータのセットが、前記複数の層のうちの前記少なくとも1つをビルドアップするために使用される、請求項1に記載の方法。
3. 隣接するサブコンポーネントに対応する前記複数のサブモデルに関連する前記ビルドパラメータのセットに少なくとも部分的に基づいて決定される、混合されたビルドパラメータのセットを決定するステップをさらに含み、
   前記コンポーネントが、前記決定された混合されたビルドパラメータのセットを使用して前記単一のビルド内に付加的に製造される、請求項1に記載の方法。
4. 前記モデルが、
   前記複数のサブモデルと一致する各サブコンポーネントが、隣接するサブコンポーネントの層厚さの最小公倍数である層厚さにおいてスライスされるような前記複数のサブモデル、
   前記コンポーネントが前記単一のビルド内に付加的に製造された後、除去を指定されている前記サブコンポーネントのうちの少なくとも1つに少なくとも部分的に基づく前記複数のサブモデル、又は
   前記サブコンポーネントのうちの少なくとも1つに関連するビルド速度カスタマイズに少なくとも部分的に基づく前記複数のサブモデル
   のうちの少なくとも1つに分解される、請求項1に記載の方法。
5. 付加製造機械と、
   1つまたは複数のプロセッサと、
   1つまたは複数のメモリデバイスと、
   を含み、前記1つまたは複数のメモリデバイスが、前記1つまたは複数のプロセッサによって実行されるとき、前記1つまたは複数のプロセッサに動作を実行させるコンピュータ可読命令を記憶し、前記動作の実行において、前記1つまたは複数のプロセッサが、
   コンポーネントを表すモデルを、各々が前記コンポーネントのサブコンポーネントに対応する複数のサブモデルに分解することであって、前記サブコンポーネントの各々が、それに関連する事前選択されたメトリックを有し、前記モデルが、前記事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいて前記複数のサブモデルに分解され、前記複数のサブモデルが、第1のサブモデルと第2のサブモデルとを含み、前記第1のサブモデルが第1のサブコンポーネントに対応しかつ前記第2のサブモデルが前記サブコンポーネントのうちの第2のサブコンポーネントに対応し、前記事前選択されたメトリックは、強度メトリック、耐久性メトリック、重量メトリック、表面仕上げメトリック、及び解像度メトリックのうち少なくとも1つを含むことと、
   前記サブコンポーネントに関連する前記事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいて前記複数のサブモデルの各々に対するビルドパラメータのセットを選択し、前記ビルドパラメータのセットが、前記第1のサブモデルのための第1のビルドパラメータのセットと、前記第2のサブモデルのための第２のビルドパラメータのセットと、を含むことと、
   前記サブコンポーネントのうちの前記第1のサブコンポーネントと前記第2のサブコンポーネントとの間の接触面において重複領域を画定することと、
   前記第1のサブモデルに関連する第1のビルドパラメータのセットおよび前記第2のサブモデルに関連する第2のビルドパラメータのセットに少なくとも部分的に基づいて前記重複領域に対する混合されたビルドパラメータのセットを決定し、前記混合されたビルドパラメータのセットが事前規定された層の増分において逐次的に混合され、前記第1のビルドパラメータのセットが前記重複領域の厚さの第1の端部から第2の端部まで逐次的に逓減され、前記第2のビルドパラメータのセットが前記重複領域の前記厚さの前記第1の端部から前記第2の端部まで逐次的に逓増され、前記ビルドパラメータのセットを決定することが、前記第1のビルドパラメータのセットを前記第2のビルドパラメータのセットと比較することを含む前記重複領域の形状を決定することと、マッチングスコアを決定することと、前記マッチングスコア及び前記第1のサブモデル及び前記第2のサブモデルの形状に基づいて、厚さ及び前記重複領域が延びる平面を決定することを含むことと、
   前記付加製造機械に、前記コンポーネントの前記サブコンポーネントをそれらのそれぞれの選択されたビルドパラメータのセットを使用してビルドアップすることによって単一のビルド内に前記コンポーネントを付加的に製造させることと
   を行うように構成される、システム。
6. 前記付加製造機械に、前記コンポーネントの前記サブコンポーネントをそれらのそれぞれの選択されたビルドパラメータのセットを使用してビルドアップすることによって前記単一のビルド内に前記コンポーネントを付加的に製造させることにおいて、前記1つまたは複数のプロセッサが、
   前記付加製造機械に、前記付加製造機械の1つまたは複数のエネルギーソースを使用して複数の層をビルドアップすることによって前記コンポーネントを付加的に製造させるように構成され、前記複数の層のうちの少なくとも1つに対して、少なくとも2つの前記選択されたビルドパラメータのセットが、前記複数の層のうちの前記少なくとも1つをビルドアップするために使用される、請求項5に記載のシステム。
7. コンピュータ実行可能命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータ実行可能命令が、コントローラの1つまたは複数のプロセッサによって実行されるとき、前記コントローラに、
   コンポーネントを表すモデルを、各々が前記コンポーネントのサブコンポーネントに対応する複数のサブモデルに分解することであって、前記サブコンポーネントの各々が、それに関連する事前選択されたメトリックを有し、前記モデルが、前記事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいて前記複数のサブモデルに分解され、前記複数のサブモデルが、第1のサブモデルと第2のサブモデルとを含み、前記第1のサブモデルが第1のサブコンポーネントに対応しかつ前記第2のサブモデルが前記サブコンポーネントのうちの第2のサブコンポーネントに対応し、前記事前選択されたメトリックは、強度メトリック、耐久性メトリック、重量メトリック、表面仕上げメトリック、及び解像度メトリックのうち少なくとも1つを含むことと、
   前記サブコンポーネントに関連する前記事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいて前記複数のサブモデルの各々に対するビルドパラメータのセットを選択し、前記ビルドパラメータのセットが、前記第1のサブモデルのための第1のビルドパラメータのセットと、前記第2のサブモデルのための第２のビルドパラメータのセットと、を含むことと、
   前記サブコンポーネントのうちの前記第1のサブコンポーネントと前記第2のサブコンポーネントとの間の接触面において重複領域を画定することと、
   前記第1のサブモデルに関連する第1のビルドパラメータのセットおよび前記第2のサブモデルに関連する第2のビルドパラメータのセットに少なくとも部分的に基づいて前記重複領域に対する混合されたビルドパラメータのセットを決定し、前記混合されたビルドパラメータのセットが事前規定された層の増分において逐次的に混合され、前記第1のビルドパラメータのセットが前記重複領域の厚さの第1の端部から第2の端部まで逐次的に逓減され、前記第2のビルドパラメータのセットが前記重複領域の前記厚さの前記第1の端部から前記第2の端部まで逐次的に逓増され、前記ビルドパラメータのセットを決定することが、前記第1のビルドパラメータのセットを前記第2のビルドパラメータのセットと比較することを含む前記重複領域の形状を決定することと、マッチングスコアを決定することと、前記マッチングスコア及び前記第1のサブモデル及び前記第2のサブモデルの形状に基づいて、厚さ及び前記重複領域が延びる平面を決定することを含むことと、
   付加製造機械に、前記選択されたビルドパラメータのセットを使用して単一のビルド内に前記コンポーネントを付加的に製造させることと
   を行わせる、非一時的コンピュータ可読媒体。
8. 前記コンピュータ実行可能命令が実行されるとき、前記コントローラが、
   前記コンポーネントが前記単一のビルド内に付加的に製造された後、除去を指定されている前記サブコンポーネントのうちの少なくとも1つに少なくとも部分的に基づいて、前記モデルを前記複数のサブモデルに分解すること
   を行わされ、
   前記コンポーネントが、前記決定された混合されたビルドパラメータのセットを使用して前記単一のビルド内に付加的に製造される、請求項7に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
9. 前記ビルドパラメータのセットのうちの少なくとも1つが、エネルギーソース電力と、スキャン速度と、ビーム焦点スポットサイズとを含み、前記コンピュータ実行可能命令が実行されるとき、前記コントローラが、
   前記サブコンポーネントに関連する前記事前選択されたメトリックに少なくとも部分的に基づいて前記複数のサブモデルの各々に対するエネルギーソースタイプを選択させられ、
   前記コントローラが、前記付加製造機械に、前記選択されたビルドパラメータのセットを使用して前記単一のビルド内に前記コンポーネントを付加的に製造させるとき、前記サブコンポーネントが、それらのそれぞれの選択されたエネルギーソースタイプを使用してビルドアップされる、請求項7に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

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