JP2018519588A - 付加的製造プロセスに関連するデータを生成し表示するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

付加的製造プロセスで使用するためのスキャンデータおよび／またはスライスデータを生成する装置および方法では、エネルギービームが流動性材料の層を横切って走査して、材料を層ごとに固めてパーツを構築する。この装置は、ディスプレイおよびプロセッサを備える。プロセッサは、付加的製造プロセスにおいて構築されるべきパーツのスライスおよび／またはスライスのスキャンデータを決定し、ディスプレイに決定されたスキャンデータおよび／またはスライスを表示し、その間に、他のスライスおよび／またはスライスの他のものを幾何学的データから抽出する。

Description

本発明は、付加的製造プロセスに関するデータを生成して表示するための装置および方法に関する。本発明は、製造されるパーツのスライスを生成して表示するための装置および方法、並びに、付加的製造プロセスにおけるレーザおよび／または電子ビームの走査を規定する走査パラメータおよび走査パラメータに特に適用される。

パーツを製造するための付加的製造またはラピッドプロトタイピング法は、レーザービームのようなエネルギービームを使用して、金属粉末材料のような流動性材料の層ごとの固化を含む。粉末層は、構築チャンバ内の粉末床上に堆積され、レーザービームは、構築されるパーツの断面（スライス）に対応する粉末層の部分にわたって走査される。レーザービームは粉末を溶融または焼結して固化層を形成する。層を選択的に固化させた後、粉末床を新しく固化した層の厚さだけ下げ、必要に応じてさらなる粉末層を表面上に広げて固化させる。単一の構築では、複数のパーツを構築することができ、パーツはパウダーベッド内に離間して配置される。

通常、パーツは構築プレート上に直接作られるのではなく、一連のサポート構造によって構築プレート上に支持される。例えば、支持構造は、構築プレートからパーツの下面まで延びる一連の円錐であってもよい。これらの支持構造は、固化した材料をベースプレートに固定するのを助け、構築中にパーツの反りを防止し、構築完了時にパーツを構築プレートからより容易に分離させる。

装置を制御するために、ＳＴＬファイルフォーマットのＣＡＤのような幾何学的データから命令のセットが生成され、その部分を定義する。命令の生成は、各粉末層内で溶融または焼結される領域に対応する部分の断面（スライス）を決定すること、およびエネルギービームを粉末層にわたって走査して粉末を溶融または焼結させてスライスすることを含む。Ｍａｇｉｃｓ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｉｚｅ ＮＶのようなソフトウェアは、粉末層に組み込まれるパーツのスライスを特定し、レーザービームの走査経路および走査パラメータを定義するために、ＳｔｅｒｅｏＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ／Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｓｅｌｌａｔｉｏｎ言語（ＳＴＬ）ファイルフォーマットで定義されたパーツをスライスする操作を含む。

エネルギービームを走査するために使用されるストラテジは、構築中に生成される熱負荷および材料が固化する精度に影響を及ぼし得る。構築中に過度の負荷がかかっていて、歪みが発生したり、パーツのカールが発生したりする。

特許文献１は、パーツ断面の輪郭（境界線）を走査し、続いてパーツ断面の内部（コア）を走査することを含む走査方法を記載している。パーツの境界線を走査することにより、パーツの表面の解像度、定義および平滑化を改善することができる。

特許文献１および特許文献２は、複数の平行な走査経路（ハッチ）内の領域を走査することを記載している。（本明細書では「蛇行スキャン」と呼ぶ）。走査経路の方向は、層の間で回転され、構築中に生成される張力を均質化する。特許文献２は、この概念を一連の平行ストライプの走査に拡張し、各ストライプは、ストライプの長手方向に垂直に走る複数の平行な走査経路（ハッチ）からなる。（本明細書では「ストライプスキャン」と呼ぶ。）特許文献２はまた、固化される領域の部分領域（一般に正方形）を覆うストライプを開示しており、隣接する部分領域のハッチは互いに９０度である。（本明細書では「チェッカーボードスキャン」と呼ぶ。）
特許文献３には、個々の領域の平均直径よりも大きいか、または少なくとも等しい距離にある層の個々の領域を連続的に照射することを含む、熱負荷を低減するスキャンストラテジが開示されている。個々の領域は、一連の平行な走査経路（ハッチング）で照射される。

許容スライス、走査経路および走査パラメータを決定するには、スライス、走査経路および走査パラメータの自動決定とユーザ入力の組み合わせが必要なことがよくある。ユーザは、構築中に起こり得る潜在的な問題を識別するために、決定されたスライスおよび走査経路を見直すことを望むかもしれない。例えば、ユーザは、スライスを見直して、オーバーハング領域などの領域が適切にサポートされているかどうかを判断し、エラーのための走査経路またはフィルスキャンとボーダースキャンとの間の距離を見直して、ボーダースキャンが十分か、多すぎるかまたは少なすぎるかを決定する。ユーザは、細かい構造を含む部分のような、パーツの重要な部分で見直しを実行することを望むかもしれない。

米国特許第５１５５３２４号明細書 米国特許出願公開第２００８／０２４１３９２号明細書 米国特許出願公開第２００５／０１４２０２４号明細書 欧州特許第１９９３８１２号明細書 欧州出願公開第２０１０／００７３９６号明細書

現在のソフトウェアの問題は、スライス／走査経路を自動的に決定するプロセスに時間がかかることがあり、スライス／走査経路を確認する前にプロセスの終了まで待つ必要があることである。

本発明の第１の態様によれば、エネルギービームが流動性材料の層を横切って走査されて該材料を層ごとに固結させてパーツを構築する付加的製造プロセスにおける使用のためにスキャンデータを生成する装置が提供され、該装置はディスプレイおよびプロセッサを備え、該プロセッサが、前記付加的製造プロセスにおいて構築される前記パーツのスライスのスキャンデータを決定するように、および、前記スライスのうち少なくとも１つについて決定された前記スキャンデータを、前記スライスのうち他のスライスについて前記スキャンデータが決定されている間に、前記ディスプレイに表示するように構成されている。

このようにして、ユーザは、前記スライスの全部についてス前記キャンデータが決定される前に、スライスについての前記スキャンデータを検討することができる。これにより、ユーザは、該装置の助けを借りて、前記構築に許容できるスキャンデータを決定するのにかかる時間を短縮できる。

該装置はユーザ入力も備えることができ、前記プロセッサは、前記ユーザ入力から少なくとも１つのスライスの選択を受信するように構成されており、該選択の受信に応答して、前記プロセッサは、前記スライスについての前記スキャンデータを、前記スライスのうち他のスライスについて前記スキャンデータが決定されている間に、少なくとも１つの選択されたスライスのスキャンデータが前記ディスプレイ上に表示されるような順序で決定する。

結果として、ユーザは検討したいスライスを選択することができ、前記プロセッサは、前記選択されたスライスのスキャンデータを優先的に決定するなど、適切な順序を決定し、その結果、ユーザは、前記選択されたスライスにいての前記スキャンデータを、前記 スライスのうち他のスライスの前記スキャンデータが決定されている間に、決定する。

前記少なくとも１つのスライスの前記選択を受信することに応答して、スキャンデータが決定されるスライスの所定のシーケンスを前記少なくとも１つのスライスの前記選択に基づいて修正するように、前記プロセッサを構成することができる。所定のシーケンスにより、パーツの最上部のスライスからパーツの最下部のスライスまで順番に、またはその逆に、前記スライスのスキャンデータを決定することができる。前記所定のシーケンスを前記少なくとも１つのスライスの前記選択に基づいて修正することは、前記少なくとも１つの選択されたスライスについて前記スキャンデータを決定することを助けるために前記シーケンスを中断することであってよい。前記所定のシーケンスは、前記少なくとも１つのスライスについてスキャンデータが決定されると再開されてもよく、または、さらなる（異なる）シーケンスが前記少なくとも１つの選択されたスライスに基づいて開始されてもよい。例えば、後者の場合、前記さらなるシーケンスは、前記スライスについてスキャンデータを前記少なくとも１つの選択されたスライスからの順序で、例えば、前記少なくとも１つの選択されたスライスから下側への順序で、前記少なくとも１つの選択されたスライスから上側への順序で、すなわち、前記少なくとも１つの選択されたスライスに最も近いスライスで始まる前記少なくとも１つの選択されたスライスのいずれかの側（上側または下側）のスライスについて交互に決定することであってよい。前記所定のシーケンスが再開された場合、前記少なくとも１つの選択されたスライスに対するスキャンデータの順序がずれていると判断されることを考慮して、前記所定のシーケンスが再開されてスライスに関するスキャンデータが決定されることを理解できよう。さらなる（異なる）シーケンスは、前記スキャンデータをシーケンスからの少なくとも１つの選択されたスライスについて決定する必要がある該シーケンスに対する変更を無視するときに、前記所定のシーケンスのシーケンスとは異なる順序で、選択されていないスライスに対する前記スキャンデータを決定するシーケンスである。

少なくとも１つのスライスの選択は複数の連続するスライスの選択を含むことができる。例えば、ユーザは、プライマリスライスを選択すること、および、該プライマリスライスの片側または両側のスライス数を選択することができ、前記プロセッサは、前記所定のシーケンスを再開するか、または前記さらなるシーケンスを開始する前に、複数の選択されたスライスのスキャンデータを決定するように構成されている。スライスの数は、予め定められた数であってもよく、または前記プライマリスライスのアイデンティティと共にユーザによって入力されてもよい。

前記プロセッサは、前記スライスについてスキャンデータを前記スライスが付加的製造プロセスにおいて構築された順序で決定するように、および、前記ディスプレイが、前記スライスのうち少なくとも１つについて決定されたスキャンデータを、前記少なくとも１つのスライスの上の前記他のスライスについての前記スキャンデータが決定されている間に、表示するように構成することができる。前記プロセッサは、付加的製造装置のエネルギービームによって現在実行されている走査に対応するスキャンデータを、前記走査によって形成された前記スライス上の前記他のスライスのスキャンデータを決定する間に表示するように構成することができる。

決定された前記スキャンデータは、単一の連続的な経路、複数の離散的な経路、またはレーザまたは電子ビームなどのエネルギービームに特定の順序で曝される一連の離散的な点に関するものであってもよい。前記スキャンデータは、走査経路および走査パラメータのような、スライスを横切るエネルギービームの走査を規定するデータを含むことができる。前記走査パラメータは、走査速度、スポット直径、スポット形状、離散点の点距離、点露出時間、走査パターン（チェッカーボード、ストライプおよび曲がりくねったパターンのようなハッチ距離およびパターンを含む）、および／または、エネルギービームのパワーであってもよい。複数の走査パラメータセットが予め決定されてもよく、および、前記プロセッサが、各スライスの各領域にどの走査パラメータセットを使用するかを識別するように構成されていてもよい。例えば、前記プロセッサは、前のスライスをオーバーハングする前記スライスの領域を識別し、前記スライスのオーバーハングしていない領域と比較してオーバーハング領域に対して異なるパラメータセットを使用するように構成することができる。前記プロセッサは、各スライスの前記走査経路を前記走査パラメータに基づいて決定するように構成されていてよい。前記走査経路は前記走査パラメータに基づいて決定されてもよい。

前記スキャンデータは、決定された前記走査経路および前記走査パラメータにしたがった、前記エネルギービームのスキャンの影響に関する予測値を含むことができる。例えば、前記予測値は、前記スライスの異なる領域に入力される予測されるエネルギー、および／または、前記スライスを形成するための前記走査によって固化された材料の予測される多孔度を含むことができる。

前記予測値は、前記選択されたスライスを形成するための前記エネルギービームによる材料の固化中の前記選択されたスライスの温度プロファイルを含むことができる。前記プロセッサは、前記選択されたスライスおよび既知の材料特性について決定された前記走査経路および前記走査パラメータからの構築の間に、熱モデルを解析してスライスの温度を予測するように構成することができる。前記選択されたスライスに対する熱モデルは、前記選択されたスライスの下の前記スライスの、所定数の全部ではない前記決定されたスライスおよび走査経路について決定された走査経路および走査パラメータに基づいて解析される。したがって、前記プロセッサは、前記選択されたスライスの予測温度を決定するために、前記選択されたスライスの下のいくつかのスライスの走査パラメータを決定するように構成することもできる。

前記選択されたスライスで達成された温度に対する、より低いスライス間の温度差の影響は、前記選択されたスライスからより低いスライスであるほど、減少する。したがって、前記選択されたスライスの下のすべてのスライスよりも少ないスライスの走査パラメータに基づいて、前記選択されたスライス全体の温度を正確にモデル化することが可能である。前記プロセッサは、他のスライスのスキャンデータが決定されている間に、前記少なくとも１つの選択されたスライスの温度プロファイルをユーザに表示するように構成することができる。

前記予測値は、時間依存値、例えば、前記選択されたスライスの温度プロファイルが時間とともにどのように変化するかの予測値であってもよい。

前記プロセッサは、前記スライスのためスキャンデータを決定する間に、修正された走査命令を前記ユーザ入力から受け取るように、および、前記スライスの少なくとも１つのスキャンデータを前記修正された走査命令に基づいて再決定するように構成することができる。前記修正された走査命令は、前記走査パラメータの変更を含むことができる。例えば、ユーザは、前記選択されたスライスの前記スキャンデータを見直したときに走査パターンを変更することを決定することができる。前記走査パターンの変更は、ボーダースキャンの数、チェッカーボードパターンの正方形のサイズ、またはストライプパターンのストライプおよび／またはハッチ距離の変更を含むことができる。

本発明の第２の態様によれば、エネルギービームが流動性材料の層を横切って走査されて該材料を層ごとに固結させてパーツを構築する付加的製造プロセスにおける使用のためにスキャンデータを生成する方法が提供され、該方法は、前記付加的製造プロセスにおいて構築される前記パーツのスライスのスキャンデータを決定すること、および、前記スライスのうち少なくとも１つについての前記スキャンデータを、前記スライスのうち他のスライスについてスキャンデータを決定する間に、ディスプレイに表示することを含む。

該方法は、少なくとも１つのスライスの選択を受け取ること、および、前記選択に基づいて、前記少なくとも１つの選択されたスライスのスキャンデータが表示されるような順序で、前記スライスについての前記スキャンデータを、前記スライスのうち他のスライスについて前記スキャンデータが決定されている間に、表示することを含むことができる。

該方法は、前記スライスについてスキャンデータを前記スライスが付加的製造プロセスにおいて構築された順序で決定すること、および、前記ディスプレイが、前記スライスのうち少なくとも１つについて決定されたスキャンデータを、構築中に後で構築される、前記少なくとも１つのスライスの上の前記他のスライスについての前記スキャンデータが決定されている間に、表示することを含むことができる。

該方法は、前記付加的製造プロセスを使用し、前記決定されたスキャンデータに基づいてパーツを構築すること、および、前記付加的製造プロセスにおいて現在エネルギービームによって実行されている走査に対応するスキャンデータを、前記付加的製造プロセスにおいて後で構築する他のスライスについてのスキャンデータを決定している間に、表示することを含むことができる。

本発明の第３の態様によれば、プロセッサによって実行されると、本発明の第２の態様の方法を該プロセッサに実行させる命令が格納されたデータキャリアが提供される。

本発明の第４の態様によれば、付加的製造プロセスにおいて構築されるバーツのスライスを規定するスライスデータを生成する装置であって、該付加的製造プロセスにおいてエネルギービームが流動性材料の層を横切って走査されて該材料を固結させて層ごとに前記パーツが形成される装置が提供され、該装置はディスプレイおよびプロセッサを備えており、該プロセッサは、パーツを定義する幾何学的データから前記スライスを決定するように、および、前記スライスのうち少なくとも１つを、前記スライスのうち他のスライスが前記幾何学的データから決定されている間に、前記ディスプレイに表示するように構成されている。

このようにして、ユーザは、前記スライスを、すべてのスライスが決定される前に見直しすることができる。これにより、ユーザは、該装置の助けを借りて、前記構築に許容できるスライスを決定するのにかかる時間を短縮できる。

該装置はユーザ入力も備えることができ、前記プロセッサは前記パーツ上の位置の選択を前記ユーザ入力から受信するように構成することができ、前記選択の受信に応答して、前記プロセッサは、前記スライスのうち前記他のスライスが決定されている間に、前記選択された位置と一致する少なくとも１つのスライスが前記ディスプレイ上に表示されるような順序で、前記スライスを決定する。前記選択された位置は、前記パーツ上の高さ、前記パーツを含む前記構築内の高さ、前記パーツの位置／領域、および／または、前記パーツを含む前記構築内の位置／領域であってもよい。前記選択された領域に複数のスライスが包含されてもよく、一致してもよい。

結果として、ユーザは、見直したいう部分の位置を選択することができ、プロセッサは、前記選択された位置と一致するスライスを優先的に決定するなど、適切な順序を決定し、ユーザは、前記スライスのうち他のスライスが決定されている期間の間、それらのスライスを見直しすることができる。。

前記プロセッサは、前記選択された位置の受信に応答して少なくとも２つの隣接するスライスを決定するように構成することができ、前記２つの隣接するスライスのうち少なくとも１つは前記選択された位置と一致する。このようにして、ユーザは、隣接するレイヤ間の差異を比較して、例えば、上部スライスの領域をオーバーハングするためにサポートが必要であるかどうかを決定することができる。前記プロセッサは、前記位置の前記選択を受信することに応答して、スライスを前記選択された位置に基づいて決定する所定のシーケンスを修正するように構成することができる。

前記選択された位置に基づいて前記所定のシーケンスを修正することは、前記シーケンスを中断して前記選択された位置と一致するスライスを決定することを優先することを含むことができる。前記所定のシーケンスは、選択された位置と一致するスライスが決定されるか、または少なくとも１つの選択された位置に基づいてさらなる（異なる）シーケンスが開始されることができると、再開され得る。例えば、後者の場合、前記さらなるシーケンスは、少なくとも１つの選択された位置から順番に、例えば、前記少なくとも１つの選択された位置から下側への順番で、前記少なくとも１つの選択された位置から側への順番で、すなわち、前記選択された位置に最も近い位置で始まる前記選択された位置のいずれかの側（上側または下側）のスライスについて交互に決定することであってよい。前記所定のシーケンスが再開された場合には、前記所定のシーケンスが再開されて、シーケンスから外れていることが決定されたスライスを考慮してスライスを決定することが理解できよう。さらなる（異なる）シーケンスは、シーケンス外れの前記スライスを決定する必要がある該シーケンスに対する変更を無視するときに、前記所定のシーケンスのシーケンスとは異なる順序で、前記スライスタを決定するシーケンスである。

前記プロセッサは、決定されたスライスの輪郭を、前記スライスのうち他のスライスを決定している間に治癒（固定）する手段を提供するように構成することができる。特に、前記幾何学的データが、前記スライスの決定のために前記パーツの表面を不十分に規定する可能性がある。例えば、これにより輪郭が開いたスライスになることがある。前記プロセッサは、治癒を必要とするスライスを自動的に識別するように、および、前記スライスのうち他のスライスを決定する間に、前記治癒を必要とするスライスを前記ディスプレイに表示するように構成することができる。前記プロセッサは、前記スライスを治癒する方法を示す修復入力を前記ユーザから受信するように構成されてもよく、および、前記プロセッサは、前記スライス前記修復入力に基づいて治癒するように構成されてもよい。例えば、前記修復入力は、前記スライスの輪郭をどのように固定するかを示すことができる。前記プロセッサは、前記修復入力を受け取るために構成することができ、オプションで、前記スライスのうち他のスライスを決定する間に前記スライスを治癒するために構成することができる。

前記プロセッサは、スライスを該スライスが付加的製造プロセスにおいて構築される順序で決定するように、および、前記スライスの少なくとも１つを、前記少なくとも１つのスライスの上の前記他のスライスの前記スキャンデータが決定されている間に、前記ディスプレイに表示するように構成することができる。前記プロセッサは、付加的製造装置のエネルギービームによって現在実行されている走査に対応するスライスを、該走査によって形成されている前記スライスの上のスライスを決定している間に、表示するように構成することができる。

本発明の第５の態様によれば、付加的製造プロセスにおいて構築されるパーツのスライスを規定するスライスデータを生成する方法であって、該付加的製造プロセスにおいてエネルギービームが流動性材料の層を横切って走査されて該材料を層ごとに固結させて前記パーツが形成される方法が提供され、該方法は、パーツを定義する幾何学的データから前記スライスを決定すること、および、前記スライスの少なくとも１つを、前記幾何学的データから前記スライスのうち他のスライスを決定する間にディスプレイに表示することを含む。

該方法は、前記パーツ上の位置の選択を受信すること、および、前記選択された位置と一致するスライスが、前記スライスのうち他のスライスが決定される間に表示されるように、前記選択された位置に基づいて前記スライスを決定することを含むことができる。

該方法は、スライスを前記追加製造プロセスにおいて前記スライスが構築された順序で決定すること、および、前記構築中に後で構築される前記他のスライスが決定される間に決定されたスライスを前記ディスプレイに表示することを含むことができる。

該方法は、前記決定されたスライスに基づいて前記付加的製造プロセスを使用してパーツを構築すること、および、前記付加的製造プロセスにおいてエネルギービームによって現在実行されているスキャンに対応するスライスを前記付加的製造プロセスにおいて後で構築される他のスライスを決定する間に表示することを含むことができる。

本発明の第６の態様によれば、プロセッサによって実行されると、本発明の第５の態様の方法を該プロセッサに実行させる命令が格納されたデータキャリアが提供される。

本発明の第７の態様によれば、エネルギービームが流動性材料の層を横切って走査されて該材料を層ごとに固結させてパーツを構築する付加的製造プロセスにおける使用のためにスキャンデータを表示する装置が提供され、該装置は、ユーザ入力、ディスプレイおよびプロセッサを備えており、該プロセッサは、選択されたスライスおよび選択された時間のユーザ入力を受信するように、前記選択されたスライスについて、前記走査の効果に関する時間依存値を含むスキャンデータを取得するように、および、前記選択されたスライスおよび前記選択された時間に対応する値のグラフック表現を前記ディスプレイに表示するように構成されている。

装置は、異なる時間に選択されたスライスを見る方法をユーザに提供し、その結果、ユーザは、構築が進むにつれて温度および／または応力などの時間依存値がどのように変化するかを分析することができる。

プロセッサは、スライスおよび／または時間を選択するために、ポインティングデバイスを用いてユーザによって操作され得る少なくとも１つのグラフィック制御要素の表示を引き起こさせるように構成することもでき。少なくとも１つのグラフィック制御要素は、異なるスライスおよび／または時間を選択するために異なる位置にスライドさせることができるスライダーなどの少なくとも１つのグラフィック要素を備えることができる。異なる位置は、ディスプレイ上にグラフィックに描かれた経路に沿った異なる位置であってよい。経路はスライドバーとして図式的に表すことができる。

好ましくは、少なくとも１つのグラフィック制御要素は、スライスを選択するための第１のグラフィック制御要素および時間を選択するための第２のグラフィック制御要素の２つのグラフィック制御要素を含む。第１および第２のグラフィック制御要素は、２つのスライダーを含んでいてもよく、そのうちの１つはスライスを選択するために経路に沿ってスライド可能であり、もう１つは時間を選択するために経路に沿ってスライド可能である。

本発明の第８の態様によれば、エネルギービームが流動性材料の層を横切って走査されて該材料を層ごとに固結させてパーツを構築する付加的製造プロセスにおける使用のためにスキャンデータを表示するコンピュータ実装方法が提供され、該方法は、選択されたスライスおよび選択された時間の入力を受け取ること、前記選択されたスライスのスキャンデータであって、前記走査の効果の時間依存値を含むスキャンデータを取得すること、および、前記選択されたスライスおよび前記選択された時間に対応する前記値についてのグラフィック表現をディスプレイに表示することを含む。

本発明の第９の態様によれば、プロセッサによって実行されると、本発明の第５の態様の方法を該プロセッサに実行させる命令が格納されたデータキャリアが提供される。

本発明の第１０の態様によれば、付加的製造プロセスにおける走査の効果を決定する装置であって、該付加的製造プロセスにおいてエネルギービームが流動性材料の層を横切って走査されて該材料を層ごとに固結させてパーツを構築する装置が提供され、該装置はプロセッサを備えており、該プロセッサが、選択されたスライスのユーザ入力を受信するように、前記選択されたスライスの各々のスキャンデータであって前記スライスを形成する前記エネルギービームの前記走査のための走査経路および走査パラメータを規定するデータを含むスキャンデータ、および、前記選択されたスライスの下のセット数であって前記選択されたスライスの、スライスの総数よりも少ないスライスのセット数を取得するように、並びに、前記選択されたスライスの予測される温度および／または応力を、前記選択されたスライスおよび前記スライスのセット数について取得したスキャンデータに基づいて前記走査中に決定するように構成されている。

選択されたスライスの下のスライスのセット数に対して考慮されたスキャンデータを制限することは、熱および／または応力モデルを解決するのにかかる時間を、予測される温度および／または応力の精度に影響を与えることなく短縮する。特に、選択されたスライスの下のスライスについてのスキャンデータの温度および／または応力への影響は、スライスが選択されたスライスから遠ざかるほど減少する。スライスが最初に形成されたときに生成された温度／応力の変動をなくすために、各スライスは選択されたスライスより下の一定数のスライスが冷却するのに十分な時間があったと仮定することは合理的であり得る。したがって、このような離れたスライスにわたる温度は均質であるとみなすことができ、その結果、選択されたスライスの予測される温度および／または応力を決定する際に離れたスライスのスキャンデータを考慮する必要がない。

前記プロセッサを、前記スライスのセット数のユーザ選択を受信するように構成してもよい。代替的に、プロセッサは、スライスのセット数を、処理される材料、付加的製造装置内で提供される加熱、材料の予想冷却速度および／または予測される平均温度のような、利用可能にされた他の情報に基づいて選択することもできる。

本発明の第１１の態様によれば、付加的製造プロセスにおける走査の効果を決定する方法であって、該付加的製造プロセスにおいてエネルギービームが流動性材料の層を横切って走査されて該材料を層ごとに固結させてパーツを構築する方法が提供され、該方法は、選択されたスライスのユーザ入力を受け取ること、前記選択されたスライスの各々のスキャンデータであって前記スライスを形成する前記エネルギービームの前記走査のための走査経路および走査パラメータを規定するデータを含むスキャンデータ、および、前記選択されたスライスの下のセット数であって前記選択されたスライスの、スライスの総数よりも少ないスライスのセット数を取得すること、並びに、前記選択されたスライス温度および／または応力を、前記選択されたスライスおよび前記スライスのセット数について取得したスキャンデータに基づいて前記走査中に予測することを含む。

本発明の第１２の態様によれば、プロセッサによって実行されると、本発明の第９の態様の方法を該プロセッサに実行させる命令が格納されたデータキャリアが提供される。

本発明の上記態様のデータキャリアは、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ（−Ｒ／−ＲＷおよび＋Ｒ／＋ＲＷを含む）、ＨＤ ＤＶＤ、ＢｌｕＲａｙ（登録商標）ディスク、メモリ（Ｍｅｍｏｒｙ Ｓｔｉｃｋ（登録商標）、ＳＤカード、コンパクトフラッシュカードなど）、ディスクドライブ（例えば、ハードディスクドライブ）、テープ、任意の光磁気記憶装置、またはワイヤまたは光ファイバまたは無線信号上の信号、例えば、有線または無線ネットワークを介して送信される信号（例えば、インターネットのダウンロード、ＦＴＰ転送など）などの非過渡データキャリアのような命令をマシンに提供するのに適した媒体であってもよい。

本発明の一実施形態による付加的製造装置を示す図である。 図１に示す付加的製造装置を異なる側から見た図である。 付加的製造プロセスで構築される支持体を有するパーツの図形表示を含むユーザーインターフェイスを示す図である。 スライスの決定のための、パーツ上の位置のユーザ選択のためのグラフィックユーザーインターフェイスを示す図である。 スキャンデータの見直しのためのスライスのユーザ選択のためのグラフィックユーザーインターフェイスを示す図である。 パーツの異なるスライスについて決定された走査経路を示す図である。 パーツの異なるスライスについて決定された走査経路を示す図である。 本発明によるスライスの走査経路の表示の実施形態を示す図である。 本発明によるスライスの走査経路の表示の実施形態を示す図である。 スライスに入力されたエネルギーを表すディスプレイの実施形態を示す図である。 スライスに入力されたエネルギーを表すディスプレイの実施形態を示す図である。 図７ｂに示された走査のための多孔度確率マップを表すディスプレイの実施形態を示す図である。 図７ｂに示された走査のための多孔度確率マップを表すディスプレイの実施形態を示す図である。 特定の時刻ｔにおけるスライスの温度を示す表示を示す図である。

本発明の実施形態を、添付の図面を参照して、単なる例示として以下に説明する。

図１および図２を参照すると、この実施形態のレーザ固化装置における付加的製造装置は、構築チャンバ１１７を規定する隔壁１１５および１１６と、粉末を堆積させることができる表面を有する主チャンバ１０１を備える。構築プラットフォーム１０２が、選択的レーザ溶融粉末１０４によって構築されたパーツ１０３を支持するために設けられている。プラットフォーム１０２は、パーツ１０３の連続する層が形成されるときに、構築チャンバ１１７内で降下することができる。利用可能な構築容積は、構築プラットフォーム１０２を構築チャンバ１１７で降下させることができる程度によって定義される。粉末１０４の層は、パーツ１０３が分配装置１０８およびワイパー１０９によって構築されるときに形成される。例えば、分配装置１０９は、特許文献５に記載されているような装置であってもよい。レーザーモジュール１０５は、コンピュータ１３０の制御下で光モジュール１０６によって要求されるように向けられた粉末１０４を溶融するためのレーザを生成する。レーザは窓１０７を介してチャンバ１０１に入る。

この装置は、構築中に作業面（最上層の粉末層）の赤外線画像を取り込むための赤外線カメラ１１３を備える。

コンピュータ１３０は、プロセッサ１３１、メモリ１３２、ディスプレイ１３３、キーボード、タッチスクリーンなどのユーザ入力デバイス１３４、および、光モジュール１０６およびレーザーモジュール１０５などのレーザ溶融ユニットのモジュールへのデータ接続を備える。メモリ１３２には、以下に説明する方法を処理ユニットに実行するよう指示するコンピュータプログラムが格納される。

一般に、構築されるパーツはＣＡＤなどの適切なソフトウェアで設計される。このようなソフトウェア設計パッケージでは、パーツは、通常、付加的製造プロセス中に形成されるスライスの決定、および、スライスを形成するために粉末層を走査するときのレーザのための走査経路および走査パラメータの決定には不適当な方法で定義される。走査経路を決定するには、パーツの境界を考慮し、パーツを定義するのに適した形式のＳＴＬファイルなどの、パーツのサーフェスジオメトリを定義する形式を作成するだけでよい場合がある。したがって、最初のステップとして、ＣＡＤデータはＳＴＬフォーマットに変換される。適切な変換プログラムがコンピュータ１３０上に提供されてもよく、またはそのような変換をシステムから離れて実行してもよい。ＣＡＤファイルをＳＴＬファイルに変換するには、セクションと走査経路の決定に使用する特定の要件を確実に満たすためにデータを修正する必要がある。例えば、表面の不定領域を固定しなければならない場合がある。データの固定は、従来のソフトウェアを使用して行うことができる。ＳＴＬファイルに定義された部分は、コンピュータ１３０に格納されたコンピュータプログラムにインポートされる。

付加的製造機械の単一構築の場合、複数のパーツを一緒に構築することが一般的である。このような構築を設計するために、複数のパーツをＳＴＬファイルの形式で、コンピュータ１３０上で実行されるアプリケーションプログラムにインポートしてもよいし、単一のパーツをインポートして、アプリケーションプログラムで作られたパーツのコピーをインポートしてもよい。いずれの場合も、複数のパーツの表面形状を規定するデータが提供される。

図３に、アプリケーションプログラムのユーザーインターフェイスを示す。そのようなユーザーインターフェイスをディスプレイ１３３上に表示してもよい。ユーザーインターフェイスは、構築プラットフォーム２０４と利用可能な構築ボリューム２１７とのグラフィックな描写を含む。パーツ２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃ、２１８ｄおよび２１８ｅは、アプリケーションプログラムにインポートされる。ユーザは、入力デバイス１３４を介してコンピュータ１３０と対話して、構築ボリューム２１７内の各パーツ２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃ、２１８ｄ、２１８ｅおよび２１９を方向付けして配置する。

構築を制御するためのデータの出力には４つの段階、構築プロセス、設計、セクショニング、走査経路／走査パラメータの決定がある。ユーザは、パーツを選択し、ポインティングデバイスでアイコン／グラフィックボタン２２２，２２３，２２４，２２５を選択することによって、またはタッチスクリーンに触れることによって、各パーツの各段階間の切り替えるすることができる。したがって、異なる部分は、設計プロセスの異なる段階にある可能性がある。ボタン２２２〜２２５は、色を変えたり外観を変えたりして、特定の部分に対して選択されたプロセスの段階をユーザに示すことができる。

設計段階では、ユーザは、構築ボリューム２１７内のパーツを見つけて配向させることができる。これは、ポインティングデバイス／タッチを使用してパーツを選択し、ボタン／キー操作とポインター／指の動きの適切な組み合わせを使用して、パーツを方向付けして位置決めすることによって達成することができる。ユーザが構築ボリューム内のパーツの向きおよび位置に満足すると、ユーザはパーツを選択し、次に「セクション」ボタン２２３を選択することができ、これにより、処理ユニット１３１はパーツおよび任意の支持体を、層ごとの選択的レーザ溶融プロセスで構築されるスライスへとスライスする。この段階に切り替えることによって、選択されたパーツの向きおよび場合によっては位置も固定され、ユーザは「設計」段階に戻って向きおよび位置を変更する必要がある。パーツの向きを変更するには、パーツを再スライスする必要があり、従来の卓上コンピュータでパーツをスライスするのにかかる時間（一般的に数十秒であるが、形状やサイズによって異なる）は、パーツの再配置にリアルタイムで再スライスシングが実行された場合、ユーザフレンドリーなエクスペリエンスを提供するには時間がかかりすぎるであろう。しかし、適切に高速なコンピュータは、許容可能な時間内にパーツをリアルタイムで再スライスすることができ、向きの変化による「リアルタイム」のパーツの再スライスが許容可能なユーザ経験を提供することができる。このようなシナリオでは、ユーザが切断段階に切り替えるときに、パーツの向きをロックする必要はない。ｚ軸周りのパーツの回転方向とパーツの位置は、パーツの切断に影響しない。したがって、一実施形態では、ユーザはスライスシング操作後にこれらの属性を変更することができる。

ユーザは、「セクション」段階にある１つ以上のパーツを選択し、ボタン２２４を使用して走査経路段階に切り替えることができる。この段階の間、処理ユニット１３１は、選択されたパーツおよび支持体の各セクションを形成するときに、レーザの走査経路および場合によっては走査パラメータも決定する。走査パラメータは、ユーザが予め選択しもよく、材料に基づいて選択してもよく、または、処理ユニット１３１は、パーツの形状または走査経路のタイプの解析に基づいて複数の所定のパラメータセットからパラメータセットを選択してもよい。例えば、非オーバーハング領域と比較してスライスをオーバーハングするスライスの領域、または境界（外殻）およびコアスキャンに対して、異なるパラメータセットを使用することができる。

最終段階では、パーツの構造を制御するために、走査経路および他の幾何学的データがレーザ固化装置に出力される。ユーザは、ボタン２２５を選択することによってこの動作を起動する。

設計、切断および走査経路段階の間、ユーザは、構築中にパーツを支持するためのサポート２３０を生成することができる。アイコン／グラフィックボタン２２７，２２８，２２９は、ユーザがサポートを作成するために提供される。

図４ａは、ユーザが、ＳＴＬデータで定義されたようにパーツの表面を定義する幾何学的データから、スライスの生成のためにパーツの高さを選択することを可能にするグラフィックユーザーインターフェイスの表示を示す。グラフィックユーザーインターフェイスは、スライスの決定前およびスライスの決定中にユーザに表示してもよい。ユーザは、スライダー３４１をスライドバー３４３に沿ってスライドさせて、この実施形態ではパーツ３１８上の高さｈを選択することができる。それに応答して、プロセッサ１３１は、ディスプレイにその選択された高さの２次元スライスを表示させる。セクション段階２３３が、付加的製造プロセスで構築されるパーツのスライダーを決定するために開始された場合、ユーザは、すべてのスライスが決定される前にスライスを見直しすることを選択することができる。スライスが決定される順序が、ユーザが見直すことを望む、選択された高さのスライスがまだ決定されていないことを意味する場合、所定の順序が中断され、その高さにおけるスライスが決定される。この実施形態では、選択された高さの上のパーツの部分が表示され、ユーザは選択された高さのスライスを見ることができる。次に、選択された高さについて決定されたスライスに隣接するスライスが決定され、次に最も近いスライスなどが決定される。

パーツ３１８のグラフィック表現は、スライスが決定されたパーツ３１８の領域の指示を提供することができる。図４ａでは、スライスが決定されたパーツ３１８の領域が実線で示され、スライスがまだ決定されていないパーツの領域が破線で示されている。

ユーザは、スライダー３４１を動かすことによって、見えているスライスを変えることができる。

表示されたスライスは、ＳＴＬファイル内のパーツの表面の不適切な定義の結果として、（ギャップ３４４によって示されるように閉じた輪郭ではないなどの）不公平な輪郭３４２を有することがあ。グラフィックインターフェイスは、不明瞭な輪郭３４２をどのように固定すべきかを示すためのユーザ用のツール（図示せず）を提供することができる。代替的にまたは追加的に、プロセッサ１３１は、十分に定義されていない輪郭３４２に対する修正を自動的に決定するように構成することができる。この修正は、ユーザが修正を見直しし、構築がこのように等高線で固定されていることに満足していることを確認できるように、ユーザに表示することができる。

ユーザは、スライスを見直して、サポートが必要な３４５などの張り出し領域を特定することを望むこともできる。このシステムは、オーバーハング３４５を含むスライスおよび設計サポートを見直しすることを可能にし、プロセッサはパーツの他の領域についてスライスを決定する。

図４ｂは、ユーザがスキャンデータの見直しのためにスライス１〜Ｎを選択することを可能にするグラフィックユーザーインターフェイスのディスプレイを示す。グラフィックユーザーインターフェイスは、プロセッサ１３１がスライスを決定するとすぐに、スライスについて走査経路などのスキャンデータが決定される走査経路段階の間に、ユーザに表示してもよい。

この実施形態では、グラフィックユーザーインターフェイスは、構築の選択されたパーツ２１８の描写と、グラフィック制御要素、この実施形態では、スライドバー２４３とスライダー２４１とを含み、ユーザは、ポインティングデバイスを使用して、見直しのためにスライスを選択する。スライドバー２４３に沿ってスライダー２４１を動かすことによって、ユーザは見直しのために層ｎを選択することができる。ユーザがスライダー２４１を動かすと、スライダー２４３に隣接するパーツ２１８の描写を、レイヤｎを示すように更新してもよい。

走査経路段階が開始されている場合、ユーザは選択されたスライスについて決定されたスキャンデータを見直ししてから、すべてのスライス１〜Ｎについてスキャンデータが決定される前に選択することができる。スライダー２４１がスライスｎの位置に配置されているときに、ポインティングデバイスと共に、ボタン２４２を押す。スライスのスキャンデータを検討する選択は、図５ａに示されているようなスキャンデータのグラフィック描写にユーザを連れて行く。

ユーザによる走査経路プロセスの開始は、プロセッサ１３１に所定の順序でスライスのスキャンデータを決定させる。この実施形態では、所定のシーケンスは、最上位のスライスＮのスキャンデータの決定を開始し、スライスごとに下方向に進むことである。しかし、スキャンデータを決定するための他の所定のシーケンスを使用することができることを理解できるであろう。

レーザービームが粉末層を横切って走査されてパーツのスライスを形成する方法は、走査ストラテジ、スポットサイズ、レーザパワー、ポイント距離およびポイント露光時間を含む走査パラメータに依存する。プロセッサ１３１は、走査パラメータおよびスライスの形状に基づいて粉末層内にスライスを形成する際にレーザービームが走査する経路を決定する。走査経路の方向は、例えば特許文献１および特許文献４に記載されているように、層の間で回転させることができる。

スライスのスキャンデータを決定するためにシーケンスの実行中に見直しするスライスｎの選択は、プロセッサ１３１に、スキャンデータがまだ決定されていない場合でも、選択されたレイヤｎのスキャンデータを決定させ、これは所定のシーケンスの中断を必要とする。

スキャンデータが決定されると、スキャンデータがユーザに表示される。選択されたスライスのスキャンデータが表示され、処理ユニット１３１は、他のスライスのスキャンデータを決定する。この実施形態では、選択されたスライスｎのスキャンデータを決定した後、プロセッサ１３１は、隣接するスライスｎ―１またはｎ＋１のスキャンデータを決定する。この後、プロセッサ１３１が、選択されたスライスｎに隣接する他のスライスｎ＋１またはｎ―１のスキャンデータを決定する。次に、プロセッサ１３１は、すべてのスライスについてスキャンデータが決定されるまで、または、ユーザがどのスキャンデータがまだ決定されていないかを検討するためにさらなるスライスを選択するまで、次の最も近いスライスなどのスキャンデータを決定する。ユーザがそのようなさらなるスライスを見ることを選択した場合、スキャンデータが決定され、新たに選択されたスライスに対して表示され、新たに選択されたスライスが、スライスについてスキャンデータが決定される順序をスケジューリングするための基礎として、選択されたスライスｎに関して上述したように、スキャンデータが既に決定されているスライスを考慮に入れて選択される。

図５ａは、スライスｎについてのスキャンデータの表示を示す。この実施形態では、走査ストラテジは、「外殻およびコア」走査ストラテジを含み、固化されるべき領域のコアは、蛇行またはラスタスキャン２３７ａを使用して走査され、領域の外板は、２つの平行な外周（ボーダー）スキャン２３８ａおよび２３９ａを使用して走査される。ユーザは、選択された走査経路のパラメータを表示するダイアログボックス（図示せず）を表示させる走査経路を選択することができる。

ユーザは、図４ｂに示すディスプレイに戻ることなく、スライスをスクロールすることができる。図５ｂは、図５ｂに示されているスライスに隣接するスライスを示し、コアは異なる方向に向けられたラスタ走査で走査される。

ユーザは、スライスｎの領域を拡大して、走査経路をより詳細に見ることができる。そのような画像の例を図６ａおよび図６ｂに示す。図６ａは、走査経路２３７ｃ、２３８ｃ、２３９ｃ、２４０ｃを示しており、すべての走査経路は連続走査である。図６ｂは、走査経路２３７ｄ、２３８ｄおよび２３９ｄが離散点露光を含む走査であり、走査経路２４０ｄが連続走査であることを示している。ハッチ間隔は矢印Ｈで示され、点間隔は矢印Ｐで示されている。

このようにして、ユーザは、他のスライスのスキャンデータをプロセッサが決定する間、関心のあるスライスのスキャンデータを見直すことができる。さらに、処理ユニット１３１は、選択されたスライスのスキャンデータを優先的に判定し、ユーザがスライスの スキャンデータを見直したいことを示す遅延、および、スキャンデータの表示を低減する。

プロセッサ１３１は、各スライスを形成するときの走査の影響の値を予測するように構成されている。予測された値は、単一のスライスについて決定された走査経路および走査パラメータ、または複数のスライスについて決定されたそのようなスキャンデータなどのスキャンデータから決定可能である。後者の場合、ユーザは、選択されたスライスの値を決定する際に、そのようなスキャンデータを考慮すべきスライスの数を指定することができる。選択されたスライスの予測値が表示され、プロセッサは他のスライスの対応する値を予測する。他のスライスについて値が決定される順序は、走査経路および走査パラメータを決定することに関して上述したような最近傍アプローチを使用してもよい。

一実施形態では、予測値はスライスに入力されるエネルギーである。図６ｂに示すように、走査が一連の離散点の露光を含む走査経路の場合、各露光のためのエネルギー入力は、ポイント露光時間およびレーザ出力の既知の分布から計算することができ、一般にガウスレーザースポット（スポットサイズによって変化する）を横切って分布する。エネルギー入力は、図７ａに示すように、適切な色／勾配の勾配によって表すことができる。このようなディスプレイから、ユーザは、指定されたレベルを超えるエネルギー入力を受けないスライスの領域があるかどうかを判定することができる。

図７ｂは、連続走査のための対応するエネルギー入力マップを示す。そのような走査では、エネルギー入力は、走査速度およびレーザスポット（スポットサイズによって変化する）にわたるレーザ出力の既知の分布から計算することができる。

さらなる実施形態では、スライスへのエネルギー入力に加えて、プロセッサ１３１は、スライスを形成するように固化した材料の多孔度を予測するように構成される。理論密度の１００％である密度を有する走査によって形成された固化した材料の確率は、各点露光／ライン走査のエネルギー入力と、他の点露光／ライン走査と重なる程度から予測することができる。マップは、露光間の時間を考慮せずに計算することができ、これは、チェッカーボードまたはストライプスキャンでハッチスキャンを見るときに許容できる単純化であり、隣接するハッチに沿ったポイントの露光間の時間はほぼ等しい。図８ａは、予測された気孔率が連続スキャンのディスプレイにどのようにグラフィック表示されるかを示し、図８ｂは、予測された気孔率が離散点スキャンのディスプレイにどのようにグラフィックに表示されるかを示す。

プロセッサ１３１はまた、スライスが形成されるときに選択されたスライスの熱履歴を予測し、場合によっては、選択されたスライスの上にさらなるスライスが形成されるときに、その熱履歴を予測するように構成される。プロセッサ１３１は、（上述のように計算された）スライスへのエネルギー入力、既知の材料特性、および重なり合う露光間の既知の時間から、選択されたスライスの領域の温度を予測する。これらのパラメータから、時間の関数としての領域の予測温度（以下、「モデル化熱履歴」と呼ぶ）を計算することができる。モデル化された熱履歴は、基礎となるスライスが熱的に均質であるという仮定に基づいてスライスについて計算することもできる。しかし、好ましくは、選択されたスライスのモデル化された熱履歴は、選択された数の基礎スライスの予測温度を考慮して計算される。

この実施形態では、ユーザーインターフェイスは、熱履歴をモデリングするときに考慮すべき、選択されたスライスの下のスライスの数をユーザが選択できるように構成される。プロセッサ１３１は、ユーザが選択すると、選択されたスライスの熱履歴を見るように構成され、選択されたスライスおよび選択されたスライスの下の選択されたスライス数に対する走査パラメータおよび走査経路の決定を優先する。このスキャンデータから、選択されたスライスが固化する際の、選択されたスライス上の点の予測温度が算出される。選択されたスライスの下の選択された数のスライスのスキャンデータ上の予測された温度を基礎にすることは、選択されたスライスのスキャンデータのみを考慮することと比較して、選択されたスライス上のポイントの温度のより良い予測をもたらす。例えば、選択されたスライス上の点が冷却される速度は、その点の下に固化された幾何学的形状が存在するかどうか、および、その固化された幾何学的形状の温度によって決まり、スライス点の下の固化した幾何学的形状が既に固化している選択された層の他の点に熱的に接続されている場合、そのような点からの熱伝導は固化している点の下の固化した幾何学的形状の温度に影響を及ぼし得る。

選択されたスライス上の点の温度に対する以前に固化した下部スライスの影響は、選択されたスライスからスライスをさらに遠ざけるほど減少する。ある数のスライスを越えて、固化した幾何形状が均質な温度にあると仮定することが可能である。したがって、スライスのスキャンデータを考慮しないと、選択されたスライスよりも低いスライス数が、モデル化された熱履歴の精度に大きな影響を与えないことがある。熱モデルで考慮されるスキャンデータを、選択されたスライスより下の選択されたスライス数に制限することは、モデルの精度に影響を与えることなく熱モデルを解決するのにかかる時間を短縮することができる。

図９は、モデル化された熱履歴がどのようにディスプレイにグラフィックに表されているかを示す。一度に選択されたスライス上の点の温度ｔは、色合いなどの陰影で表される。現時点におけるレーザービームの位置ｔは、グラフィック２５０によって表される。スライドバー２５１に沿ったスライダー２５２の操作は、選択された時間ｔにおいて決定されたポイントの温度をコンピュータに表示させる。

選択可能な時間を、選択されたスライスがレーザを用いて固化される時間に限定してもよい。しかしながら、さらなる実施形態では、熱モデルは、選択されたスライス上のスライスが構築されている時間中のポイントの温度を決定するために解決される。そのような時間のための温度の計算は、選択されたスライスの上のスライスについて決定されたスキャンデータに基づいてもよい。

選択されたスライスの予測熱履歴を計算した後、プロセッサ１３１は、選択されたスライスに隣接するスライスの予測熱履歴を計算し、次に最も近いスライスなどを計算し、またはユーザが見直しのためにさらなるスライスを選択する。さらなるスライドバー２５４およびスライダー２５５を表示してもよく、これにより、ユーザは、選択されたスライスから離れて、近くのスライスの予測された熱履歴を見ることができる。ディスプレイは、予測された熱履歴が計算されたスライスの表示を、例えばスライドバー２５４を拡大することによって、および／または、スライドバー２５４の適切な着色を通して計算することができる。

プロセッサ１３１を、計算された温度に基づいて応力モジュールを解決するように構成してもよい。例えば、応力は、スライスの幾何学的形状および材料が冷却されると予測される速度（すなわち、予測される温度から決定可能な時間による予測温度の変化率から熱モデルを使用して決定される固化した材料の収縮速度）に基づいて計算することもできる。このような応力は、温度と同様の方法で提示することができ、ユーザは、異なるスライスについて時間とともに応力の変化を見ることができる。上述のスキャンデータと同様に、スライスについての応力が決定される順序は、上述のようにユーザによるスライスの選択に基づく。

選択されたスライス／スライスのスキャンデータを検討した後、ユーザが、走査経路（コア走査経路と境界走査経路との間のような）の間の大きすぎる間隙、スライスの領域の過熱または特定の大きさを超える応力を受けた場合、ユーザは、走査経路および走査パラメータが基づいている命令を変更することを選択できる。例えば、ユーザは、ボーダースキャンの数、ハッチ間隔、レーザ出力、ポイント露出時間および／またはポイント距離を増減すること、および／または、付加的なサポートを提供することを選択することができる。スライスのスキャンデータを、変更された命令に基づいて再計算してもよい。スキャンデータの再計算は、命令の変更によって影響されるスライスに限定してもよく、スライスの全てよりも少なくてもよい。

構築中、赤外線（ＩＲ）カメラ１１３は構築の画像を取り込み、これらはコンピュータ１３０に記憶される。構築中または構築後に、ユーザは、予測された熱履歴または予測された応力とともにＩＲ画像を見直しすることができ、これは構築が期待に合致しているかどうかを示すことができる。構築の失敗の場合、予測された温度および／または応力とＩＲ画像との比較は、構築が予想される温度および／または応力から発散し始めた時期についての洞察を提供し得る。

さらなる実施形態では、コンピュータは、付加的製造装置を用いて構築されたパーツに対してマイクロＣＴスキャンを実施することによって得られたスライスデータを受け取るように構成される。次いで、ＣＴ画像をスキャンデータと比較することができる。

さらに別の実施形態では、装置は、構築画像をキャプチャするグレースケールカメラなどのカメラを備える。コンピュータ１３０を、ユーザ分析のために上述のように決定されたスキャンデータと共に、カメラによって取得された画像を表示するように構成してもよい。例えば、パーツが故障した場合、画像は、構築中にパーツがカールアップし始めたときに、ユーザが応力モデルを使用して予測された応力を歪んだスライスの画像と比較することができる。

さらなる実施形態では、コンピュータ１３０は、レーザ固化装置に組み込まれるパーツと同期してスライスのスキャンデータを決定するように構成される。プロセッサ１３０は、スライスが構築される順序で、スライスのスキャンデータを決定することができる。レーザ固化装置によって構築されている現在のスライスのスキャンデータがディスプレイ１３０に表示される。

請求の範囲に定義された本発明の範囲から逸脱することなく、上述の実施形態に修正および変更を加えることができることは理解されよう。

Claims (54)

1. エネルギービームが流動性材料の層を横切って走査されて該材料を層ごとに固結させてパーツを構築する付加的製造プロセスにおける使用のためにスキャンデータを生成する装置において、
   ディスプレイおよびプロセッサを備え、該プロセッサが、前記付加的製造プロセスにおいて構築される前記パーツのスライスのスキャンデータを決定するように、および、前記スライスのうち少なくとも１つについて決定された前記スキャンデータを、前記スライスのうち他のスライスについてスキャンデータを決定する間に、前記ディスプレイに表示するように構成されている装置。
2. ユーザ入力を備え、前記プロセッサは、前記ユーザ入力から少なくとも１つのスライスの選択を受信するように構成されており、該選択の受信に応答して、前記プロセッサは、前記スライスについての前記スキャンデータを、前記スライスのうち他のスライスについてスキャンデータが決定されている間に、少なくとも１つの選択されたスライスのスキャンデータが前記ディスプレイ上に表示されるような順序で決定する、請求項１に記載の装置。
3. 前記プロセッサは、前記少なくとも１つのスライスの前記選択を受信することに応答して、スキャンデータが決定されるスライスの所定のシーケンスを前記少なくとも１つのスライスの前記選択に基づいて修正するように構成されている、請求項２に記載の装置。
4. 前記所定のシーケンスを前記少なくとも１つのスライスの前記選択に基づいて修正することは、前記少なくとも１つの選択されたスライスについて前記スキャンデータを決定することを助けるために前記シーケンスを中断することである、請求項３に記載の装置。
5. 前記少なくとも１つのスライスについてスキャンデータが決定されると、さらなるシーケンスが前記少なくとも１つの選択されたスライスに基づいて開始される、請求項３または４に記載の装置。
6. 前記さらなるシーケンスは、前記スライスについてスキャンデータを前記少なくとも１つの選択されたスライスからの順序で決定することである、請求項５に記載の装置。
7. 前記少なくとも１つのスライスの選択は複数の連続するスライスの選択を含む、請求項２から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記プロセッサは、前記スライスについてスキャンデータを前記スライスが付加的製造プロセスにおいて構築された順序で決定するように、および、前記ディスプレイが、前記スライスのうち少なくとも１つについて決定されたスキャンデータを、前記少なくとも１つのスライスの上の前記他のスライスについての前記スキャンデータが決定されている間に、表示するように構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記プロセッサは、付加的製造装置のエネルギービームによって現在実行されている走査に対応するスキャンデータを、前記走査によって形成された前記スライス上の前記他のスライスのスキャンデータを決定する間に表示するように構成されている、請求項８に記載の装置。
10. 前記スキャンデータは、前記スライスを横切る前記エネルギービームの走査を規定するデータを含む、請求項１から９のいずれか一項に記載に記載の装置。
11. 前記スキャンデータは走査経路および走査パラメータを含む、請求項１０に記載の装置。
12. 前記走査パラメータは、走査速度、スポット直径、スポット形状、離散点の点距離、点露出時間に、走査パターン、および／または、エネルギービームのパワーを含む、請求項１１に記載の装置。
13. 複数の走査パラメータセットが予め決定され、および、前記プロセッサが、各スライスの各領域にどの走査パラメータセットを使用するかを識別するように構成されている、請求項１１または１２に記載の装置。
14. 前記プロセッサは、各スライスの前記走査経路を前記走査パラメータに基づいて決定するように構成されている、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記スキャンデータは、決定された前記走査経路および前記走査パラメータにしたがった、前記エネルギービームのスキャンの影響に関する予測値を含む、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記予測値は、前記スライスの異なる領域に入力される予測されるエネルギー、および／または、前記スライスを形成するための前記走査によって固化された材料の予測される多孔度を含む、請求項１５に記載の装置。
17. 前記予測値は、前記スライスを形成するための前記エネルギービームによる材料の固化中の前記スライスの温度プロファイルを含む、請求項１５または請求項１６に記載の装置。
18. 前記プロセッサは、前記スライスの前記走査経路および前記走査パラメータおよび既知の材料特性に基づいて、熱モデルを解析して前記温度プロファイルを取得するように構成されている、請求項１７に記載の装置。
19. 前記選択されたスライスに対する前記熱モデルは、前記選択されたスライスの下の前記スライスの、所定数の全部ではない前記選択されたスライスおよび走査経路についての走査経路および走査パラメータに基づいて解析される、請求項１８に記載の装置。
20. 前記プロセッサは、スライスのためスキャンデータを決定する間に、修正された走査命令を前記ユーザ入力から受け取るように、および、前記スライスの少なくとも１つのスキャンデータを前記修正された走査命令に基づいて再決定するように構成されている、請求項１から１９のいずれか一項に記載の装置。
21. エネルギービームが流動性材料の層を横切って走査されて該材料を層ごとに固結させてパーツを構築する付加的製造プロセスにおける使用のためにスキャンデータを生成する方法において、
    前記付加的製造プロセスにおいて構築される前記パーツのスライスのスキャンデータを決定すること、および、前記スライスのうち少なくとも１つについての前記スキャンデータを、前記スライスのうち他のスライスについてスキャンデータを決定する間に、ディスプレイに表示することを含む方法。
22. 少なくとも１つのスライスの選択を受け取ること、および、前記選択に基づいて、前記少なくとも１つの選択されたスライスのスキャンデータが表示されるような順序で、前記スライスについての前記スキャンデータを、前記スライスのうち他のスライスについて前記スキャンデータが決定されている間に、表示することを含む、請求項２１に記載の方法。
23. 前記スライスについてスキャンデータを前記スライスが付加的製造プロセスにおいて構築された順序で決定すること、および、前記ディスプレイが、前記スライスのうち少なくとも１つについて決定されたスキャンデータを、構築中に後で構築される、前記少なくとも１つのスライスの上の前記他のスライスについての前記スキャンデータが決定されている間に、表示することを含む、請求項２１に記載の方法。
24. 前記付加的製造プロセスを使用し、前記決定されたスキャンデータに基づいてパーツを構築すること、および、前記付加的製造プロセスにおいて現在エネルギービームによって実行されている走査に対応するスキャンデータを、前記付加的製造プロセスにおいて後で構築する他のスライスについてのスキャンデータを決定している間に、表示することを含む、請求項２３に記載の方法。
25. 命令を格納したデータキャリアであって、プロセッサによって実行されたときに、請求項２１から２４のいずれか一項に記載の方法を前記プロセッサに実行させる命令を格納したデータキャリア。
26. 付加的製造プロセスにおいて構築されるバーツのスライスを規定するスライスデータを生成する装置であって、該付加的製造プロセスにおいてエネルギービームが流動性材料の層を横切って走査されて該材料を固結させて層ごとに前記パーツが形成される装置において、
    ディスプレイおよびプロセッサを備えており、該プロセッサは、パーツを定義する幾何学的データから前記スライスを決定するように、および、前記スライスのうち少なくとも１つを、前記スライスのうち他のスライスが前記幾何学的データから決定されている間に、前記ディスプレイに表示するように構成されている装置。
27. ユーザ入力を備え、前記プロセッサは前記パーツ上の位置の選択を前記ユーザ入力から受信するように構成され、前記選択の受信に応答して、前記プロセッサは、前記スライスのうち前記他のスライスが決定されている間に、前記選択された位置と一致する少なくとも１つのスライスが前記ディスプレイ上に表示されるような順序で、前記スライスを決定する、請求項２６に記載の装置。
28. 前記プロセッサは、前記位置の前記選択を受信することに応答して、スライスを前記選択された位置に基づいて決定する所定のシーケンスを修正するように構成されている、請求項２７に記載の装置。
29. 前記選択された位置に基づいて前記所定のシーケンスを修正することは、前記シーケンスを中断して前記選択された位置と一致するスライスを決定することを含む、請求項２８に記載の装置。
30. 前記プロセッサは、決定されたスライスの輪郭を、前記スライスのうち他のスライスを決定している間に治癒する手段を提供するように構成されている、請求項２６から２９のいずれか一項に記載の装置。
31. 前記プロセッサは、治癒を必要とするスライスを自動的に識別するように、および、前記スライスのうち他のスライスを決定する間に、前記治癒を必要とするスライスを前記ディスプレイに表示するように構成されている、請求項３０に記載の装置。
32. 前記プロセッサは、前記スライスを治癒する方法を示す修復入力を前記ユーザから受信するように、および、前記スライスを前記修復入力に基づいて治癒するように構成されている、請求項３１に記載の装置。
33. 前記プロセッサは、前記スライスのうち他のスライスを決定する間に前記修復入力を受け取るために構成されている、請求項３２に記載の装置。
34. 前記プロセッサは、前記スライスを他のスライスを決定する間に前記スライスを治癒するために構成されている、請求項３３に記載の装置。
35. 前記プロセッサは、スライスを該スライスが付加的製造プロセスにおいて構築される順序で決定するように、および、前記スライスの少なくとも１つを、前記少なくとも１つのスライスの上の前記他のスライスの前記スキャンデータが決定されている間に、前記ディスプレイに表示するように構成されている、請求項２６に記載の装置。
36. 前記プロセッサは、付加的製造装置のエネルギービームによって現在実行されている走査に対応するスライスを、該走査によって形成されている前記スライスの上のスライスを決定している間に、表示するように構成されている、請求項３５に記載の装置。
37. 付加的製造プロセスにおいて構築されるパーツのスライスを規定するスライスデータを生成する方法であって、該付加的製造プロセスにおいてエネルギービームが流動性材料の層を横切って走査されて該材料を層ごとに固結させて前記パーツが形成される方法において、
    パーツを定義する幾何学的データから前記スライスを決定すること、および、前記スライスの少なくとも１つを、前記幾何学的データから前記スライスのうち他のスライスを決定する間にディスプレイに表示することを含む方法。
38. 前記パーツ上の位置の選択を受信すること、および、前記選択された位置と一致するスライスが、前記スライスのうち他のスライスが決定される間に表示されるように、前記選択された位置に基づいて前記スライスを決定することを含む、請求項３７に記載の方法。
39. スライスを前記追加製造プロセスにおいて前記スライスが構築された順序で決定すること、および、前記構築中に後で構築される前記他のスライスが決定される間に決定されたスライスを前記ディスプレイに表示することを含む、請求項３８に記載の方法。
40. 前記決定されたスライスに基づいて前記付加的製造プロセスを使用してパーツを構築すること、および、前記付加的製造プロセスにおいてエネルギービームによって現在実行されているスキャンに対応するスライスを前記付加的製造プロセスにおいて後で構築される他のスライスを決定する間に表示することを含む、請求項３9に記載の方法。
41. 命令を格納したデータキャリアであって、プロセッサによって実行されたときに、請求項３７から４０のいずれか一項に記載の方法を前記プロセッサに実行させる命令を格納したデータキャリア。
42. エネルギービームが流動性材料の層を横切って走査されて該材料を層ごとに固結させてパーツを構築する付加的製造プロセスにおける使用のためにスキャンデータを表示する装置において、
    ユーザ入力、ディスプレイおよびプロセッサを備えており、該プロセッサは、選択されたスライスおよび選択された時間のユーザ入力を受信するように、前記選択されたスライスについて、前記走査の効果に関する時間依存値を含むスキャンデータを取得するように、および、前記選択されたスライスおよび前記選択された時間に対応する値のグラフック表現を前記ディスプレイに表示するように構成されている装置。
43. 前記プロセッサは、ユーザが前記スライスおよび／または時間を選択するためのポインティングデバイスを用いて操作することのできる少なくとも１つのグラフィック制御要素を前記ディスプレイに表示するように構成されている、請求項４２に記載の装置。
44. 前記少なくとも１つのグラフィック制御要素は、異なるスライスおよび／または時間を選択するために異なる位置にスライドさせることができる少なくとも１つのグラフィック要素を含む、請求項４３に記載の装置。
45. 前記異なる位置は、前記ディスプレイ上にグラフィックに描かれた経路に沿った異なる位置を含む、請求項４４に記載の装置。
46. 前記経路はスライドバーとして図形的に表されている、請求項４５に記載の装置。
47. 前記少なくとも１つのグラフィック制御要素は、２つのグラフィック制御要素、スライスを選択するための第１のグラフィック制御要素および時間を選択するための第２のグラフィック制御要素を含む、請求項４２から４６のいずれか一項に記載の装置。
48. 前記第１および第２のグラフィック制御要素は２つのスライダーを含み、その１つはスライスを選択するために経路に沿ってスライド可能であり、および、もう１つは時間を選択するために経路に沿ってスライド可能である、請求項４７に記載の装置。
49. エネルギービームが流動性材料の層を横切って走査されて該材料を層ごとに固結させてパーツを構築する付加的製造プロセスにおける使用のためにスキャンデータを表示するコンピュータ実装方法であって、
    選択されたスライスおよび選択された時間の入力を受け取ること、前記選択されたスライスのスキャンデータであって、前記選択された時間に関連する予測される時間効果についてのデータを含むスキャンデータを取得すること、および、前記選択されたスライスおよび前記選択された時間の前記予測される時間効果についての前記データのグラフィック表現をディスプレイに表示することを含むコンピュータ実装方法。
50. 命令を格納したデータキャリアであって、プロセッサによって実行されると、請求項４９の方法を前記プロセッサに実行させる命令を格納したデータキャリア。
51. 付加的製造プロセスにおける走査の効果を決定する装置であって、該付加的製造プロセスにおいてエネルギービームが流動性材料の層を横切って走査されて該材料を層ごとに固結させてパーツを構築する装置において、
    プロセッサを備えており、該プロセッサが、選択されたスライスのユーザ入力を受信するように、前記選択されたスライスの各々のスキャンデータであって前記スライスを形成する前記エネルギービームの前記走査のための走査経路および走査パラメータを規定するデータを含むスキャンデータ、および、前記選択されたスライスの下のセット数であって前記選択されたスライスの、スライスの総数よりも少ないスライスのセット数を取得するように、並びに、前記選択されたスライスの予測される温度および／または応力を、前記選択されたスライスおよび前記スライスのセット数について取得したスキャンデータに基づいて前記走査中に決定するように構成されている装置。
52. 前記プロセッサは、前記スライスのセット数のユーザ選択を受信するように構成されている、請求項５１に記載の装置。
53. 付加的製造プロセスにおける走査の効果を決定する方法であって、該付加的製造プロセスにおいてエネルギービームが流動性材料の層を横切って走査されて該材料を層ごとに固結させてパーツを構築する方法において、
    選択されたスライスのユーザ入力を受け取ること、前記選択されたスライスの各々のスキャンデータであって前記スライスを形成する前記エネルギービームの前記走査のための走査経路および走査パラメータを規定するデータを含むスキャンデータ、および、前記選択されたスライスの下のセット数であって前記選択されたスライスの、スライスの総数よりも少ないスライスのセット数を取得すること、並びに、前記選択されたスライス温度および／または応力を、前記選択されたスライスおよび前記スライスのセット数について取得したスキャンデータに基づいて前記走査中に予測することを含むコンピュータ実装方法。
54. プロセッサによって実行されると、請求項５３の方法を前記プロセッサに実行させる命令を格納したデータキャリア。

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