JP2017140837A - 積層造形法のための方法及び前縁支持体 - Google Patents

Abstract

【課題】粉末ベッドで物体を製造するための方法を提供する。
【解決手段】本開示は、一般に、物体（２００）を造形するプロセスで前縁支持構造体（２１０）を利用する積層造形法（ＡＭ）のための方法、並びにこれらのＡＭプロセス内で使用される新規の前縁支持構造体に関する。支持構造体は、物体と粉末ベッドの第１の側との間に物体に隣接して配置される。支持構造体は、第１の側から物体の方向に外側に向かって先細りとなる形状を有する。
【選択図】図２

Description

本開示は、一般に、物体を造形するプロセスで支持構造体を利用する積層造形法（ＡＭ）のための方法、並びにこれらのＡＭプロセス内で使用される新規の支持構造体に関する。

ＡＭプロセスは、サブトラクティブ製造方法とは対照的に、一般にネット又はニアネットシェイプ（ＮＮＳ）物体を製造するために１以上の材料の堆積を伴う。「積層造形法」は業界標準用語（ＡＳＴＭ Ｆ２７９２）であるが、ＡＭは、自由製造、３Ｄ印刷、ラピッドプロトタイピング／ツーリングなどを含む、様々な名称で知られている様々な製造及びプロトタイピング技術を包含する。ＡＭ技術は、多種多様な材料から複雑な構成要素を製造することができる。一般に、自立物体は、コンピューター支援設計（ＣＡＤ）モデルから製造され得る。特定のタイプのＡＭプロセスは、エネルギービーム、例えば電子ビーム又はレーザービームなどの電磁放射を使用して粉末材料を焼結又は溶融して、粉末材料の粒子が互いに結合する固体三次元物体を作成する。異なる材料系、例えば、エンジニアリングプラスチック、熱可塑性エラストマー、金属、及びセラミックが使用されている。レーザー焼結又は溶融は、機能的なプロトタイプ及びツールの迅速な製造のための注目すべきＡＭプロセスである。用途としては、複雑なワークの直接製造、インベストメント鋳造のためのパターン、射出成形及びダイカストのための金属金型、砂型鋳造のための金型及びコアが挙げられる。設計サイクル中にコンセプトのコミュニケーション及び試験を促すためのプロトタイプ物体の製造は、ＡＭプロセスの他の一般的な用法である。

選択的レーザー焼結、直接レーザー焼結、選択的レーザー溶融、及び直接レーザー溶融は、レーザービームを使用して微細粉末を焼結又は溶融することによって三次元（３Ｄ）物体を生成することを意味するために使用される共通の業界用語である。例えば、米国特許第４８６３５３８号及び米国特許第５４６０７５８号には、従来のレーザー焼結技術が記載されている。より正確には、焼結は、粉末材料の融点を下回る温度で粉末の粒子を溶解すること（凝集すること）を伴い、一方、溶融は、固体の均質な塊を形成するために粉末の粒子を十分に溶融することを伴う。レーザー焼結又はレーザー溶融に関連する物理的プロセスは、粉末材料への熱伝達、及び、その後の粉末材料の焼結又は溶融を含む。レーザー焼結及び溶融プロセスは広範囲の粉末材料に適用することができるが、生成経路の科学的及び技術的態様、例えば、焼結又は溶融速度や層製造プロセス中の微細構造発現に対する処理パラメータの影響は、十分に理解されてこなかった。この製造方法は、熱、質量及び運動量移動の複数の態様と、プロセスを非常に複雑にする化学反応とによって達成される。

図１は、直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）又は直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）の例示的な従来のシステム１００の断面図を示す概略図である。装置１００は、レーザー１２０のような光源によって生成されたエネルギービーム１３６を使用して、粉末材料（図示せず）を焼結又は溶融することによって１層ずつ物体を、例えば、部品１２２を造形する。エネルギービームによって溶融される粉末は、リザーバ１２６によって供給され、リコータアーム１１６を使用して造形プレート１１４上に均一に分散されて粉末をレベル１１８で維持し、粉末レベル１１８より上にある余分な粉末材料を排気容器１２８に除去する。エネルギービーム１３６は、ガルボスキャナ１３２の制御の下で造形中の物体の断面層を焼結又は溶融する。造形プレート１１４は下げられ、別の粉末層が造形プレート及び造形中の物体上に分散され、次いでレーザー１２０によって引き続き粉末の溶融／焼結が行われる。プロセスは、部品１２２が溶融／焼結した粉末材料から完全に造形されるまで繰り返される。レーザー１２０は、プロセッサと、メモリとを含むコンピューターシステムによって制御することができる。コンピューターシステムは、各層の走査パターンを決定してレーザー１２０を制御し、走査パターンに従って粉末材料を照射することができる。部品１２２の製造が完了した後、様々な後処理手順を部品１２２に適用することができる。後処理手順は、例えば、吹き飛ばし又は吸引による余分な粉末の除去を含む。他の後処理手順には、応力緩和プロセスが挙げられる。さらに、熱的及び化学的後処理手順を使用して、部品１２２を仕上げることができる。

米国特許出願公開第２０１４／０３３５３１３Ａ１号

レーザー焼結／溶融プロセス中、三次元物体は、物体が造形される際の別の粉末層のリコートにより多くの応力を受ける。本発明者らは、特定のＡＭ構造が物体の前縁の変形を起こす傾向があることを発見した。場合によっては、変形は、造形中の物体を通過する際のリコータアームの移動に関連することがある。上記に鑑み、ＡＭ技術に関連する問題、短所又は欠点が存在し、物体を支持する改良された方法及び支持構造体が利用可能であることが望ましいことが理解されよう。

下記は、そのような態様の基本的な理解を提供するために、１以上の態様の簡略化された要約を提示する。この要約は、すべての熟考された態様の広範囲の概要ではなく、すべての態様のキー又は重要な要素を特定せずまた、任意又はすべての態様の範囲を描画しないことが意図される。その目的は、後に表されるより詳細な説明への前置きのような簡略化された型において、１以上の態様のいくつかの概念を表すことになっている。

一態様において、本発明は、粉末ベッドで物体を製造するための方法に関し、方法は、（ａ）粉末ベッドで粉末層を照射して溶解領域を形成するステップと、（ｂ）粉末ベッドの第１の側から粉末ベッド上にリコータアームを通過させることによって粉末ベッド上に次の粉末層を供給するステップと、（ｃ）物体及び１以上の支持構造体が粉末ベッドで形成されるまでステップ（ａ）及び（ｂ）を繰り返すステップとを含み、支持構造体は、物体に隣接して粉末ベッドの第１の側に向かって配置され、物体の方向に外側に向かって先細りとなる形状を有する。好ましくは、溶解領域は、溶融した粉末の固化又は粉末の焼結により生じることができる。

別の態様において、本発明は、粉末ベッドで物体を製造するための方法に関し、方法は、（ａ）粉末ベッドで粉末層を照射して溶解領域を形成するステップと、（ｂ）粉末ベッドの第１の側から粉末ベッド上にリコータアームを通過させることによって粉末ベッド上に次の粉末層を供給するステップと、（ｃ）物体及び１以上の支持構造体が粉末ベッドで形成されるまでステップ（ａ）及び（ｂ）を繰り返すステップとを含み、支持構造体は、物体の側部に隣接して粉末ベッドの第１の側に向かって、物体の側方部の上に配置され、１以上の粉末層は、支持構造体と物体の側方部を分離する。

本発明の支持構造体は、それらからの恩恵を受ける任意の物体と共に使用することができる。しかし、本発明者らは、円筒形物体が本明細書に開示の支持構造体から特別な利点を得ることを見出した。物体はまた、同心状円筒形領域、望ましくは異なる寸法を有する第１の円筒形領域及び第２の円筒形部を含むことができる。一態様において、物体は、垂直方向に外側に向かって先細りとなる円筒形部を含み、支持構造体は、物体の側方表面と支持構造体との間に所定量の粉末を維持するために、対応する先細り部を含む円筒形部に隣接する部分を含む。

一態様において、支持構造体及び物体は、互いに接続されない。一態様において、支持構造体は、支持プレートに取り付けることができる。別の態様において、支持構造体は、粉末ベッド内の自由浮遊物体として形成される。代替的又は追加的に、支持構造体は、１以上の分離構造体を介して物体に取り付けることができる。

本発明のこれら及び他の態様は、以下の詳細な説明を検討することにより、より十分に理解されるであろう。

積層造形法のための従来の装置の例を示す概略図である。 本発明の態様による例示的な物体及び例示的な支持構造体の斜視図である。 図２の物体及び支持構造体の平面図である。 本発明の態様による物体及び支持体の平面図である。 図４の線５−５に沿った断面図である。

添付の図面に関連して以下に示される詳細な説明は、様々な構成の説明を意図したものであり、本明細書で説明される概念が実施され得る唯一の構成しか表さないことを意図したものではない。詳細な説明は、様々な概念の完全な理解を提供するために、具体的な詳細を含む。しかし、これらの概念がこれらの具体的な詳細なしに実施され得ることは当業者にとって明らかであろう。

図２及び図３は、物体２００と並んで造形することができる例示的な支持構造体２１０を示している。図２は、斜視図を示しており、図３は、平面図を示している。支持構造体２１０及び物体２００は、ＡＭプロセスに従って製造することができる。例えば、上述した図１の装置１００及び方法を使用することができる。このタイプのＡＭプロセスでは、物体２００は、物体２００を形成する領域の粉末の領域を選択的に焼結又は溶融することによって、１層ずつ造形される。支持構造体２１０は、支持構造体２１０の位置でさらに粉末の領域を溶融又は焼結することによって、物体２００と同時に造形される。図２及び図３の矢印２０４は、物体の造形の各段階で新たな粉末層を供給するリコータアームの方向を示す。好ましくは、支持構造体２１０は、リコータアームの方向に対して物体２００の前縁に設けられる。

ＡＭプロセスが完了すると、支持構造体２１０は、物体２００から除去される。一態様において、支持構造体２１０は、物体と共に造形プレートに取り付けられ、造形プレートから取り外して廃棄することができる。支持構造体２１０は、代替的に、粉末ベッド内の自立物体として造形プレートに取り付けることなく形成することができる。加えて、支持構造体は、ＡＭプロセスが完了すると容易に分離することができる物体２００への取り付け点を含むことができる。これは、物体２００と支持構造体２１０を接合する小さな金属のタブである分離構造体を設けることによって達成することができる。分離構造体はまた、物体２００と支持構造体２１０を接合するいくつかの金属部分を有するミシン目と同様とすることもできる。

物体２００からの支持構造体２１０の除去は、粉末ベッドからの物体の除去の直後又は間に行うことができる。或いは、支持構造体は、後処置ステップのいずれかの後に除去してもよい。例えば、物体２００及び支持構造体２１０は、後アニール処置及び／又は化学的処置を行った後、続いて物体２００及び／又は造形プレートから除去することができる。

本発明者らは、物体２００に隣接する縁部が物体２００に対して遠位の縁部よりも大きい寸法を有するようにリコータアームの方向に広がる支持構造体２１０から、特定の物体が恩恵を受けることができることを見出した。図２及び図３に示す例示的な態様において、支持構造体２１０は、くさび形状、例えば、三角形の断面を有する細長い三角形形状を有する。しかし、任意の形状が適切であり得、形成される特定の物体に応じて変化する。例えば、支持構造体は、矩形形状、卵形形状、長円形（例えば、スタジアム）形状、楕円形状、三日月形状、涙滴形状、円錐形状などを有してもよい。一般に、三角形形状は、物体の改良された構造支持体となる。三角形形状の縁部は、荷重が一度に全体に加えられずに表面全体に徐々に広がるようにすることができる。

本発明者らは、支持構造体２１０が円筒形状を有する物体２００の形成に特に望ましいことを見出した。支持構造体２１０をリコータアームの方向に対して円筒の前縁に配置することによって、円筒の変形を低減し、最も好ましくは変形をなくすことができる。円筒形状は、物体の高さに沿って外側に向かって（造形プレートに垂直な方向に）先細りとなるため、広い口部を有することができる。この場合、円筒に隣接する支持構造体の縁部は、円筒の形状に適合するように同様に先細り形状を有することになる。好ましくは、支持構造体の遠位縁は、円筒に隣接する縁部の先細り部とは別の形状を有しており、造形中の物体の他の部分の影響を受け得る。

図２に示すように、支持構造体２１０は、一般に、その幅の数倍の長さ／高さを有することができる。例えば、長さ／高さ対幅のアスペクト比は、一態様において約１５：１〜約２：１、別の態様において約１２：１〜約４：１、別の態様において約１０：１〜約６：１とすることができる。すなわち、支持構造体の長さ／高さは、幅より何倍も大きくてよい。図２に示すように、物体２００は、中空の中心２０２を有する円筒形状を有することができる。さらに、物体は、薄壁を有してもよく、すなわち、内側寸法が外側寸法にほぼ等しくなるようにしてもよい。例えば、図示の円筒形状の場合、円筒の内径２１６対円筒の外径２１８の比は、約１：１．０１〜約１：１．２、約１：１．０５〜約１：１．１５、又は約１：１．１とすることができる。同様に、物体が正方形又は長方形の形状を有する場合、内幅対外幅の比（及び内側長さ対外側長さの比）は、上記で提供されるのと同じ比を有することができる。さらに、図２に示すように、物体は、開口頂部及び／又は開口底部を有してもよい。

物体が高アスペクト比及び１以上の開口端部を有する薄壁を有するので、物体は、リコートステップにおいて変形する可能性がある。特に、リコータアームは、矢印２０４の方向に移動する。リコータが前縁２０６から後縁２０８へと物体を横切って粉末ベッドの粉末層頂部をそろえる／平坦にするため、リコータアームは物体の前縁に変形力を与える可能性がある。したがって、薄壁、高アスペクト比、及び開口端部を有する中空の物体は、物体の前縁に配置された支持構造体による恩恵を特に受ける。したがって、図２及び図３に示すように、支持構造体２１０は、物体２００の前縁２０６に配置される。

支持構造体２１０は、物体２００の高さの大部分に沿って、物体２００の全高まで延在することができる。例えば、物体２００の高さ対支持構造体２１０の高さの比は、約１：０．５〜約１：１、又は１：０．８〜１：１とすることができる。好ましくは、比は、約１：１である。物体２００の厚さ対支持構造体２１０の長さ／幅２１２（例えば、三角形の断面の底辺から三角形の断面の先端までの距離）の比は、約１：８〜約１：３、約１：７〜約１：３．５、約１：６〜約１：４、又は約１：５．５〜約１：４．５とすることができる。物体の形状が異なる場合、リコータの移動に対応する矢印２０４の方向に平行な任意の寸法（例えば、長方形又は正方形の長さ又は幅）に、同じ比が適用され得る。

図３に最もよく見られるように、支持構造体２１０と物体２００との間に隙間２１４が存在する場合がある。隙間は、未溶融粉末で埋めることができる。未溶融粉末の存在はさらに、支持構造体と物体との直接接続を必要とせずに物体を支持するための支持構造体の機構となる。

図示していないが、支持構造体２１０はさらに、物体２００と一体的に接続された１以上の接続リブを含んでもよい。接続リブは、三角形形状の底辺から物体２００の外側表面に延在する。接続リブは、支持構造体２１０の高さに沿って漸増的に形成することができる。接続リブは、必要に応じて物体２００からの支持構造体２１０の除去を可能にする分離構造体を形成してもよい。

図４及び図５は、物体４００を支持する別の例示的な支持構造体４１０を示している。図４は、平面図を示しており、図５は、図４の線５−５に沿った断面図を示している。支持構造体４１０及び物体４００は、図１の装置１００を使用して上述したのと同じ方法で製造することができる。このタイプのＡＭプロセスでは、物体４００は、物体４００を形成する領域の粉末の領域を選択的に焼結又は溶融することによって、１層ずつ造形される。支持構造体４１０は、支持構造体４１０の位置でさらに粉末の領域を溶融又は焼結することによって、物体４００と同時に造形される。図４及び図５の矢印２０４は、物体の造形の各段階で新たな粉末層を供給するリコータアームの方向を示す。好ましくは、支持構造体４１０は、リコータアームの方向に対して物体４００の前縁に設けられる。

ＡＭプロセスが完了すると、支持構造体４１０は、物体４００から除去される。図５に示されるように、支持構造体４１０は、粉末ベッド内の自立物体として形成される。支持構造体４１０は、物体４００の一部と支持構造体４１０との間の未溶融／未焼結粉末層４１８の上に形成される。支持構造体は、ＡＭプロセスが完了すると容易に分離することができる物体４００への取り付け点を含むことができる。これは、物体４００と支持構造体４１０を接合する小さな金属のタブである分離構造体を設けることによって達成することができる。分離構造体はまた、物体４００と支持構造体４１０を接合するいくつかの金属部分を有するミシン目と同様とすることもできる。

物体４００からの支持構造体４１０の除去は、粉末ベッドからの物体の除去の直後又は間に行うことができる。或いは、支持構造体は、後処置ステップのいずれかの後に除去してもよい。例えば、物体４００及び支持構造体４１０は、後アニール処置及び／又は化学的処置を行った後、続いて物体４００及び／又は造形プレートから除去することができる。

本発明者らは、物体４００に隣接する縁部が物体４００に対して遠位の縁部よりも大きい寸法を有するようにリコータアームの方向に広がる支持構造体４１０から、特定の物体が恩恵を受けることができることを見出した。図４及び図５に示す例示的な態様において、支持構造体４１０は、円筒形状の同心状円筒、例えば、内側円筒４０２及び外側円筒４０４を有することができる。内側円筒４０２及び外側円筒４０４は、隙間／空間４０６を形成するために離間していてもよい。図５に示すように、支持構造体４１０は、一般に、その幅の数倍の長さ／高さを有することができる。例えば、長さ／高さ対幅のアスペクト比は、支持構造体４１０に関して上述したものと同じであってもよい。同心状内側及び外側円筒４０２／４０４の各々は、上述したものと同じ相対寸法を有してもよい。さらに、物体４００は、内側円筒４０２と外側円筒４０４を接続する閉鎖底部４１２を含むことができる。図４及び図５に示すように、支持構造体４１０は、物体４００の前縁４１４に配置される。例えば、支持構造体４１０は、内側円筒４０２と外側円筒４０４との間の空間４０６に配置することができる。

本発明者らは、支持構造体４１０が円筒形状を有する物体４００の形成に特に望ましいことを見出した。支持構造体４１０をリコータアームの方向に対して円筒の前縁に配置することによって、円筒の変形を低減し、最も好ましくは変形をなくすことができる。円筒形状は、物体の高さに沿って外側に向かって（造形プレートに垂直な方向に）先細りとなるため、広い口部を有することができる。この場合、円筒に隣接する支持構造体の縁部は、円筒の形状に適合するように同様に先細り形状を有することになる。好ましくは、支持構造体の遠位縁は、円筒に隣接する縁部の先細り部とは別の形状を有しており、造形中の物体の他の部分の影響を受け得る。

支持構造体４１０は、物体４００の高さの大部分に沿って、物体４００の全高まで延在することができる。例えば、物体４００の高さ対支持構造体４１０の高さの比は、約１：０．３〜約１：０．９、１：０．４〜約１：０．８、又は約１：０．５〜約１：０．７とすることができる。物体４００の内側円筒４０２及び外側円筒４０４の各々の厚さ対支持構造体４１０の長さ／幅３１６の比は、約１：８〜約１：３、約１：７〜約１：３．５、約１：６〜約１：４、又は約１：５．５〜約１：４．５とすることができる。物体の形状が異なる場合、リコータの移動に対応する矢印２０４の方向に平行な任意の寸法に、同じ比が適用される。支持構造体４１０は、矩形、三角形、円筒形、卵形、長円形などを含む任意の様々な形状を有してもよい。支持構造体４１０はまた、物体４００の曲面と一致する曲面を有するような、不均一な形状を含むことができる。

図５に最もよく見られるように、支持構造体４１０と物体４００との間に隙間４１８が存在する場合がある。例えば、隙間４１８は、支持構造体４１０の真下に位置することができる。隙間４１８は、未固化粉末で埋めることができる。さらなる隙間４２０が、支持構造体４１０の側面に沿って存在してもよい。これらの隙間４２０はさらに、未固化粉末で埋めることができる。未固化粉末の存在はさらに、支持構造体と物体との直接接続を必要とせずに物体を支持するための支持構造体の機構となる。

図示していないが、支持構造体４１０はさらに、物体４００と一体的に接続された１以上の接続リブを含んでもよい。接続リブは、支持物体４１０の外側表面から延在して内側円筒４０２及び外側円筒４０４の表面に接続することができる。接続リブは、支持構造体４１０の高さに沿って漸増的に形成することができる。

物体２００／４００から支持構造体２１０／４１０を除去する必要が生じた場合、オペレータは、接続リブが存在する場合に力を加えて支持構造体を自由に破断することができる。支持構造体は、ねじり、破断、切断、研削、やすり掛け、又は研磨などの機械的手順によって除去することができる。さらに、熱的及び化学的後処理手順を使用して、物体を仕上げることができる。製造中に物体と支持構造体との間に接続部材が存在しておらず、代わりに粉末が配置されている場合、粉末は、例えば加圧空気を使用して吹き飛ばすことによって簡単に除去することができる。物体４００からの支持構造体４１０の除去は、粉末ベッドからの物体の除去の直後又は間に行うことができる。或いは、支持構造体は、後処置ステップのいずれかの後に除去してもよい。例えば、物体４００及び支持構造体４１０は、後アニール処置及び／又は化学的処置を行った後、続いて物体４００及び／又は造形プレートから除去することができる。

支持構造体及び物体のいくつかの例が提供されているが、他の物体を本開示に従って造形することができることは明らかである。例えば、高アスペクト比及び薄壁を有する任意の物体が、開示された支持構造体の１以上によって支持することができる。一態様において、開示された支持構造体は、航空機の部品を製造するために使用される。例えば、米国特許第９１８８３４１号に開示されたものと同様の燃料ノズルは、本明細書に開示の支持構造体を使用して製造することができる。

一態様において、上述した複数の支持体は、物体の製造の援助、物体の移動の防止、及び／又は物体の熱的特性の制御のために組合せて使用することができる。すなわち、積層造形法を使用して物体を製造することは、足場、固定用支持体、分離支持体、側方支持体、コンフォーマル支持体、接続支持体、周囲支持体、キー溝支持体、破断可能な支持体、前縁支持体、又は粉末除去ポートの１以上の使用を含み得る。以下の特許出願には、これらの支持体の開示及びその使用方法が含まれる。

米国特許出願第［］号、名称「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＣＯＮＦＯＲＭＡＬ ＳＵＰＰＯＲＴＳ ＦＯＲ ＡＤＤＩＴＩＶＥ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ」、代理人整理番号０３７２１６．００００８、２０１６年２月１１日出願。

米国特許出願第［］号、名称「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＣＯＮＮＥＣＴＩＮＧ ＳＵＰＰＯＲＴＳ ＦＯＲ ＡＤＤＩＴＩＶＥ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ」、代理人整理番号０３７２１６．００００９、２０１６年２月１１日出願。

米国特許出願第［］号、名称「ＭＥＴＨＯＤＳ ＡＮＤ ＳＵＲＲＯＵＮＤＩＮＧ ＳＵＰＰＯＲＴＳ ＦＯＲ ＡＤＤＩＴＩＶＥ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ」、代理人整理番号０３７２１６．０００１０、２０１６年２月１１日出願。

米国特許出願第［］号、名称「ＭＥＴＨＯＤＳ ＡＮＤ ＫＥＹＷＡＹ ＳＵＰＰＯＲＴＳ ＦＯＲ ＡＤＤＩＴＩＶＥ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ」、代理人整理番号０３７２１６．０００１１、２０１６年２月１１日出願。

米国特許出願第［］号、名称「ＭＥＴＨＯＤＳ ＡＮＤ ＢＲＥＡＫＡＢＬＥ ＳＵＰＰＯＲＴＳ ＦＯＲ ＡＤＤＩＴＩＶＥ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ」、代理人整理番号０３７２１６．０００１２、２０１６年２月１１日出願。

米国特許出願第［］号、名称「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＳＵＰＰＯＲＴＳ ＷＩＴＨ ＰＯＷＤＥＲ ＲＥＭＯＶＡＬ ＰＯＲＴＳ ＦＯＲ ＡＤＤＩＴＩＶＥ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ」、代理人整理番号０３７２１６．０００１５、２０１６年２月１１日出願。

これらの出願の各々の開示は、本明細書に開示の支持構造体と関連して使用され、他の目的を達成することができる付加的な支持構造体を開示する範囲で、その全体が本明細書に組み込まれる。

さらに、足場は、物体の真下に造形されて物体を垂直方向に支持する支持体を含む。足場は、相互接続された支持体、例えばハニカムパターンで形成することができる。一態様において、足場は、強固であってもよいし、強固な部分を含んでもよい。足場は、様々な位置で物体に接触して足場の上に構築される物体を耐荷重支持する。支持構造体と物体との接触はまた、物体の側方移動を防止する。

固定用支持体は、比較的薄い平坦な物体、又は物体の少なくとも第１の部分（例えば、第１の層）が造形プロセス中に移動することを防止する。比較的薄い物体は、反りや剥離が生じやすい。例えば、放熱によって、薄い物体は冷却されるにつれて反ることがある。別の例として、リコータは、物体に側方の力を加え、場合によっては物体の縁部を持ち上げることがある。一態様において、固定用支持体は、物体の下に造形されて物体をアンカー面に固定する。例えば、固定用支持体は、プラットフォームなどのアンカー面から物体に垂直に延在することができる。固定用支持体は、物体の下で各層の特定の位置で粉末を溶融することによって造形される。固定用支持体は、プラットフォームと物体（例えば、物体の縁部）の両方に接続され、物体の反りや剥離を防止することができる。固定用支持体は、後処理手順で物体から除去することができる。

分離支持構造体は、支持構造体と物体との間の接触面積を低減する。例えば、分離支持構造体は、各々が空間によって分離した別個の部分を含むことができる。空間は、分離支持構造体の全体のサイズ、及び分離支持構造体の製造で消費される粉末の量を低減することができる。さらに、１以上の部分は、低減した物体との接触面を有することができる。例えば、支持構造体の一部は、後処理中に物体から除去しやすい尖った接触面を有してもよい。例えば、尖った接触面を有する部分は、尖った接触面で物体から分離する。尖った接触面はさらに、耐荷重支持を行い、物体を固定して反りや剥離を防止する機能を提供する。

側方支持構造体は、垂直の物体を支持するために使用される。物体は、比較的高い高さ対幅のアスペクト比（例えば、１超）を有することができる。すなわち、物体の高さは、その幅より何倍も大きい。側方支持構造体は、物体の側部に位置する。例えば、物体及び側方支持構造体は、物体の一部及び側方支持構造体の一部を含む各層の走査パターンで同じ層に造形される。側方支持構造体は、物体から分離される（例えば、各層の未溶融粉末の一部によって）か、又は分離支持構造体によって接続される。したがって、側方支持構造体は、後処理中に物体から容易に除去することができる。一態様において、側方支持構造体は、さらに粉末を加える場合にリコータによって加えられる力に対する支持を行う。一般に、リコータによって加えられる力は、追加の粉末層を水平にする際のリコータの移動方向である。したがって、側方支持構造体は、物体からのリコータの移動方向に造形される。また、側方支持構造体は、頂部より底部を広くすることができる。広い底部は、側方支持構造体がリコータによって生成される力に耐えるための安定性を提供する。

また、物体を製造する方法は、上述したように複数の支持体の部分を形成するために粉末を連続的に、同時に、又は交互に溶融することを含むことができる。さらに、複数の支持体を使用して製造された物体に対して、後処理手順は、支持体の各々を除去することを含むことができる。一態様において、支持構造体は、本明細書に記載されているような異なるタイプの複数の支持体を含んでもよい。複数の支持体は、互いに直接、又は物体を介して接続することができる。特定の物体のための支持体の選択は、本明細書に記載の要素（例えば、形状、アスペクト比、配向、熱的特性など）に基づき得る。

本明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、好ましい実施形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイス又はシステムを製造し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にある。記載された様々な実施形態からの態様、並びにそのような各態様の他の公知の均等物は、本出願の原理に従って付加的な実施形態及び技術を構築するために、当業者によって混合及び適合され得る。

１００ システム、装置
１１２ 粉末ベッド
１１４ 造形プレート
１１６ リコータアーム
１１８ レベル
１２０ レーザー
１２２ 部品
１２６ リザーバ
１２８ 排気容器
１３２ ガルボスキャナ
１３６ エネルギービーム
２００ 物体
２０２ 中心
２０４ 矢印
２０６ 前縁
２０８ 後縁
２１０ 支持構造体
２１２ 長さ／幅
２１４ 隙間
２１６ 内径
２１８ 外径
４００ 物体
４０２ 内側円筒
４０４ 外側円筒
４０６ 隙間／空間
４１０ 支持構造体
４１２ 閉鎖底部
４１４ 前縁
４１８ 粉末層、隙間
４２０ 隙間

Claims (15)

1. 粉末ベッドで物体を製造するための方法であって、
   （ａ）粉末ベッドで粉末層を照射して溶解領域を形成するステップと、
   （ｂ）粉末ベッドの第１の側から粉末ベッド上にリコータアームを通過させることによって粉末ベッド上に次の粉末層を供給するステップと、
   （ｃ）物体及び１以上の支持構造体が粉末ベッドで形成されるまでステップ（ａ）及び（ｂ）を繰り返すステップと
   を含み、支持構造体が、物体と粉末ベッドの第１の側との間に物体に隣接して配置され、第１の側から物体の方向に外側に向かって先細りとなる形状を有する、方法。
2. 物体が円筒形状を有する、請求項１に記載の方法。
3. 隙間が支持構造体と物体との間に形成される、請求項１に記載の方法。
4. 物体及び支持構造体が略同一の高さを有する、請求項１に記載の方法。
5. 物体が中空である、請求項１に記載の方法。
6. 支持構造体が三角形の断面を有する、請求項１に記載の方法。
7. 支持構造体が１以上の分離構造体を介して物体に取り付けられる、請求項１に記載の方法。
8. 粉末ベッドで物体を製造するための方法であって、
   （ａ）粉末ベッドで粉末層を照射して溶解領域を形成するステップと、
   （ｂ）粉末ベッドの第１の側から粉末ベッド上にリコータアームを通過させることによって粉末ベッド上に次の粉末層を供給するステップと、
   （ｃ）物体及び１以上の支持構造体が粉末ベッドで形成されるまでステップ（ａ）及び（ｂ）を繰り返すステップと
   を含み、支持構造体が、物体と粉末ベッドの第１の側との間に物体に隣接して、物体の側方部の上に配置され、１以上の粉末層が支持構造体と物体の側方部を分離する、方法。
9. 物体が複数の同心部と複数の同心部間の空間とを含む、請求項８に記載の方法。
10. 支持構造体が空間内に配置される、請求項９に記載の方法。
11. 物体の複数の同心部の１つの厚さと支持構造体の幅との比が、約１：８〜約１：３である、請求項９に記載の方法。
12. 物体が中空である、請求項８に記載の方法。
13. 物体から支持構造体を除去することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
14. 物体が垂直方向に外側に向かって先細りとなる円筒形部を含み、支持構造体が、物体の側方表面と支持構造体との間に所定量の粉末を維持するために、対応する先細り部を含む円筒形部に隣接する部分を含む、請求項８に記載の方法。
15. 支持構造体が、矩形、卵形、スタジアム形状、楕円形、三日月形、涙滴形又は円錐形状である断面を有する、請求項８に記載の方法。