JP2018536091A5

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Publication number: JP2018536091A5
Application number: JP2018524796A
Authority: JP
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2019-12-19
Anticipated expiration: 2036-11-08

Description

上記のシステムおよび方法の多くのバリエーションが可能であること、および上記の実施形態からの逸脱が可能であるが、依然として請求項の範囲内にあることが理解されよう。本明細書に述べられ、先の記載および関連する図面に提示された教示の利益を享受する、本発明の多くの修正および他の実施形態がこれらの発明に関係する分野における当業者に想起されるであろう。かかる修正は、例えば、互いに重なるアクセラレータ電圧範囲を有する第１および第２のプロセス・ステップを含んでよい。範囲は、部分的に互いに重なるが、依然としてそれぞれ第１および第２のプロセス・ステップのための第１および第２のアクセラレータ電圧が互いにアクセラレータ電圧の所定の値より大きく異なるように選ばれてよい。それゆえに、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されないこと、ならびに修正および他の実施形態が添付された請求項の範囲内に含まれるように意図されることを理解すべきである。本明細書では特定の用語が採用されるが、それらの用語は、一般的かつ説明的な意味で用いられるに過ぎず、限定を目的とするものではない。
以上の開示から以下の付記が提案される。
（付記１）
３次元物品を形成するために共に溶融される粉末材料の個々の層を継続的に積層することを通じて前記物品を形成するための方法であって、前記方法は、
前記粉末材料の加熱または溶融のうちの少なくとも１つのために電子ビームを放射する少なくとも１つの電子ビーム源を設けるステップであって、前記電子ビーム源が陰極および陽極を備える、ステップと、
前記３次元物品の前記形成中に前記陰極と前記陽極との間のアクセラレータ電圧を少なくとも第１および第２の所定の値の間で変化させるステップと、
前記３次元物品の前記形成が第１の段階にあるときに前記アクセラレータ電圧の前記第１の所定の値を前記陰極と前記陽極との間に印加するステップと、
前記３次元物品の前記形成が第２の段階にあるときに前記アクセラレータ電圧の前記第２の所定の値を前記陰極と前記陽極との間に印加するステップであって、前記アクセラレータ電圧の前記第１の所定の値が前記アクセラレータ電圧の前記第２の所定の値とは少なくとも１０ｋＶ異なる、ステップと
を備える、方法。
（付記２）
前記第１の段階は、溶融されていない粉末の予備加熱に用いられる第１のプロセス・ステップであり、前記第２の段階は、前記粉末の溶融に用いられる第２のプロセス・ステップである、
前記第１の段階は、前記粉末の溶融に用いられる第１のプロセス・ステップであり、前記第２の段階は、すでに溶融された粉末の後熱処理に用いられる第２のプロセス・ステップである、
前記第１の段階は、前記粉末の溶融に用いられる第１のプロセス・ステップであり、前記第２の段階は、すでに溶融された粉末の再融解に用いられる第２のプロセス・ステップである、
前記第１の段階は、前記３次元物品の内側領域の溶融に用いられる第１のプロセス・ステップであり、前記第２の段階は、前記３次元物品のコンターの溶融に用いられる第２のプロセス・ステップである、
前記第１の段階は、ソリッド構造を形成するために用いられる第１のプロセス・ステップであり、前記第２の段階は、ネット構造に用いられる第２のプロセス・ステップである、
前記第１の段階は、第１のタイプのマイクロ構造に用いられる第１のプロセス・ステップであり、前記第２の段階は、第２のタイプのマイクロ構造に用いられる第２のプロセス・ステップである、
前記第１の段階は、前記３次元物品のための支持構造を形成するために用いられる第１のプロセス・ステップであり、前記第２の段階は、前記３次元物品を形成するために用いられる第２のプロセス・ステップである、
前記第１の段階は、中心融解スポットに用いられる第１のプロセス・ステップであり、前記第２の段階は、少なくとも１つの周辺加熱スポットに用いられる第２のプロセス・ステップである、
前記第１の段階は、中心融解スポットに用いられる第１のプロセス・ステップであり、前記第２の段階は、同心円状加熱スポットに用いられる第２のプロセス・ステップである、
前記第１の段階は、中心融解スポットに用いられる第１のプロセス・ステップであり、前記第２の段階は、少なくとも部分的に重なる加熱スポットに用いられる第２のプロセス・ステップである、あるいは、
前記第１の段階は、溶融されていない粉末の予備加熱に用いられる第１のプロセス・ステップの少なくとも１つの部分であり、前記第２の段階は、溶融されていない粉末の予備加熱に用いられる第１のプロセス・ステップの少なくとも１つの他の部分である、
付記１に記載の方法。
（付記３）
前記アクセラレータ電圧の前記第１の所定の値は、前記アクセラレータ電圧の前記第２の所定の値とは少なくとも２５ｋＶ異なる、付記１に記載の方法。
（付記４）
前記アクセラレータ電圧の前記第１の所定の値は、前記アクセラレータ電圧の前記第２の所定の値とは少なくとも５０ｋＶ異なる、付記１に記載の方法。
（付記５）
前記陰極と前記陽極との間の前記第１または前記第２のアクセラレータ電圧の少なくとも一方は、前記電子ビームの偏向角の関数として変化する、付記１に記載の方法。
（付記６）
前記陰極と前記陽極との間の前記第１または前記第２のアクセラレータ電圧の少なくとも一方は、すでに溶融された３次元物品の厚さの関数として変化する、付記１に記載の方法。
（付記７）
前記すでに溶融された３次元物品の前記厚さは、粉末の層上の前記電子ビームのスポットの直下の厚さである、付記６に記載の方法。
（付記８）
前記厚さは、溶融された粉末層の総数の前記厚さである、付記６に記載の方法。
（付記９）
前記厚さは、均質に共に溶融された粉末層の途切れない全体の厚さである、付記６に記載の方法。
（付記１０）
前記関数は、線形関数、多項式関数、または指数関数からなる群の少なくとも１つである、付記５に記載の方法。
（付記１１）
少なくとも１つの走査線は、前記第１および第２の所定のアクセラレータ電圧を備える、付記１に記載の方法。
（付記１２）
第１の位置において前記第１の所定のアクセラレータ電圧および第２の位置において前記第２の所定のアクセラレータ電圧を供給するステップであって、前記第１および第２の位置は、前記３次元物品の単一の層において互いに側方に分離される、ステップと、
前記第１および第２の位置において前記電子ビームを少なくとも一度スイッチオンおよびオフするステップと
をさらに備える、付記１に記載の方法。
（付記１３）
前記電子ビームのスイッチングオンおよびオフの周波数は、一定であるかまたは変化するのいずれかである、付記１２に記載の方法。
（付記１４）
前記少なくとも１つの電子ビーム源は、第１の電子ビーム源および第２の電子ビーム源を備え、
前記第１のアクセラレータ電圧は、前記第１の電子ビーム源から発し、前記第２のアクセラレータ電圧は、前記第２の電子ビーム源から発する、
付記１に記載の方法。
（付記１５）
前記第１のアクセラレータ電圧は、第１の所定の期間にわたって前記第１の電子ビーム源から発し、
前記第２のアクセラレータ電圧は、第２の所定の期間にわたって前記第２の電子ビーム源から発し、
前記第１および第２の所定の期間は、重ならない、
付記１４に記載の方法。
（付記１６）
前記第１の所定の期間中に第１の位置において前記第１の所定のアクセラレータ電圧を供給するステップと、
前記第２の所定の期間中に第２の位置において前記第２の所定のアクセラレータ電圧を供給するステップと、
前記第１および第２の位置の各々において少なくとも一度前記電子ビームをスイッチオンおよびオフするステップと
をさらに備える、付記１５に記載の方法。
（付記１７）
前記第１および第２の位置は、前記３次元物品の単一の層において互いに側方に分離される、付記１６に記載の方法。
（付記１８）
前記電子ビームのスイッチイングオンおよびオフの周波数は、一定であるかまたは変化するのいずれかである、付記１６に記載の方法。
（付記１９）
前記陰極と前記陽極との間の前記第１または前記第２のアクセラレータ電圧の一方は、前記電子ビームの偏向角の関数として変化し、
前記陰極と前記陽極との間の前記第１または前記第２のアクセラレータ電圧の他方は、すでに溶融された３次元物品の厚さの関数として変化する、
付記１に記載の方法。
（付記２０）
前記電子ビーム源は、グリッドをさらに備え、
グリッド電圧は、前記３次元物品の前記形成中に前記陰極と前記陽極との間の前記アクセラレータ電圧が少なくとも前記第１および前記第２の所定の値の間で変化するにつれて、それと同期して変化する、
付記１に記載の方法。
（付記２１）
前記第１の段階は、中心融解スポットに用いられる第１のプロセス・ステップであり、前記第２の段階は、同心円状加熱スポットに用いられる第２のプロセス・ステップであり、
前記アクセラレータ電圧の前記第１の所定の値は、２ｋＶ未満である、
付記１に記載の方法。
（付記２２）
前記第１の段階は、中心融解スポットに用いられる第１のプロセス・ステップであり、前記第２の段階は、少なくとも部分的に重なる加熱スポットに用いられる第２のプロセス・ステップであり、
前記アクセラレータ電圧の前記第１の所定の値は、２ｋＶ未満である、
付記１に記載の方法。
（付記２３）
前記第１の段階は、溶融されていない粉末の予備加熱に用いられる第１のプロセス・ステップの少なくとも１つの部分であり、前記第２の段階は、溶融されていない粉末の予備加熱に用いられる前記第１のプロセス・ステップの少なくとも１つの他の部分であり、
前記アクセラレータ電圧の前記第１の所定の値は、２ｋＶ未満である、
付記１に記載の方法。
（付記２４）
前記アクセラレータ電圧の前記第１および前記第２の所定の値の間のスイッチング周波数は、走査速度の関数として可変である、付記２３に記載の方法。
（付記２５）
３次元物品を形成するために粉末材料の個々の層を継続的に積層して溶融させることを
通じて前記物品を形成するための装置であって、前記装置は、
前記粉末材料の加熱または溶融のうちの少なくとも１つのために電子ビームを放射する少なくとも１つの電子ビーム源であって、陰極および陽極を備える、前記少なくとも１つの電子ビーム源と、および
少なくとも１つの制御ユニットと、を備え、前記少なくとも１つの制御ユニットは、
前記３次元物品の前記形成中に前記陰極と前記陽極との間のアクセラレータ電圧を少なくとも第１および第２の所定の値の間で変化させ、
前記３次元物品の前記形成が第１の段階にあるときに前記アクセラレータ電圧の前記第１の所定の値を前記陰極と前記陽極との間に印加し、
前記３次元物品の前記形成が第２の段階にあるときに前記アクセラレータ電圧の前記第２の所定の値を前記陰極と前記陽極との間に印加し、前記アクセラレータ電圧の前記第１の所定の値が前記アクセラレータ電圧の前記第２の所定の値とは少なくとも１０ｋＶ異なる、
ように構成される、装置。
（付記２６）
前記電子ビーム源は、グリッドをさらに備え、
グリッド電圧は、前記３次元物品の前記形成中に前記陰極と前記陽極との間の前記アクセラレータ電圧が少なくとも前記第１および前記第２の所定の値の間で変化するにつれて、それと同期して変化する、
付記２５に記載の装置。
（付記２７）
前記少なくとも１つの電子ビーム源は、第１の電子ビーム源および第２の電子ビーム源を備え、
前記第１のアクセラレータ電圧は、前記第１の電子ビーム源から発し、前記第２のアクセラレータ電圧は、前記第２の電子ビーム源から発する、
付記２５に記載の装置。
（付記２８）
前記第１のアクセラレータ電圧は、第１の所定の期間にわたって前記第１の電子ビーム源から発し、
前記第２のアクセラレータ電圧は、第２の所定の期間にわたって前記第２の電子ビーム源から発し、
前記第１および第２の所定の期間は、重ならない、
付記２７に記載の装置。
（付記２９）
前記第１の所定のアクセラレータ電圧は、前記第１の所定の期間中に第１の位置において供給され、
前記第２の所定のアクセラレータ電圧は、前記第２の所定の期間中に第２の位置において供給され、
前記電子ビームは、前記第１および第２の位置の各々において少なくとも一度スイッチオンおよびオフしている、付記２８に記載の装置。
（付記３０）
前記アクセラレータ電圧の前記第１の所定の値は、前記アクセラレータ電圧の前記第２の所定の値とは少なくとも２５ｋＶ異なる、付記２５に記載の装置。
（付記３１）
前記第１の段階は、第１のプロセス・ステップであり、前記第２の段階は、第２のプロセス・ステップである、付記２５に記載の装置。
（付記３２）
前記第１の段階は、溶融されていない粉末の予備加熱に用いられる第１のプロセス・ステップの少なくとも１つの部分であり、前記第２の段階は、溶融されていない粉末の予備加熱に用いられる前記第１のプロセス・ステップの少なくとも１つの他の部分である、請
求項２５に記載の装置。
（付記３３）
前記アクセラレータ電圧の前記第１および前記第２の所定の値の間のスイッチング周波数は、走査速度の関数として可変である、付記３２に記載の装置。
（付記３４）
非一時的コンピュータ可読記憶媒体において具現化されたコンピュータ可読プログラムコード部分を有する少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読記憶媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータ可読プログラムコード部分は、
粉末材料の加熱または溶融のうちの少なくとも１つのために電子ビームを放射する少なくとも１つの電子ビーム源を制御し、前記電子ビーム源が陰極および陽極を備えることと、
３次元物品を形成するために共に溶融される粉末材料の個々の層を継続的に積層することによって形成される前記物品の形成中に前記陰極と前記陽極との間のアクセラレータ電圧を少なくとも第１および第２の所定の値の間で変化させ、前記アクセラレータ電圧の第１の値が前記アクセラレータ電圧の第２の値とは少なくとも１０ｋＶ異なることと
のために構成された、少なくとも１つの実行可能な部分を備える、コンピュータプログラム製品。
（付記３５）
前記少なくとも１つの実行可能な部分は、
前記３次元物品の前記形成が第１のプロセス・ステップにあるときに前記アクセラレータ電圧の前記第１の所定の値を前記陰極と前記陽極との間に印加することと、
前記３次元物品の前記形成が第２のプロセス・ステップにあるときに前記アクセラレータ電圧の前記第２の所定の値を前記陰極と前記陽極との間に印加し、前記アクセラレータ電圧の前記第１の所定の値が前記アクセラレータ電圧の前記第２の所定の値とは少なくとも１０ｋＶ異なることと
のためにさらに構成される、付記３４に記載のコンピュータプログラム製品。
（付記３６）
前記少なくとも１つの電子ビーム源は、第１の電子ビーム源および第２の電子ビーム源を備え、
前記少なくとも１つの実行可能な部分は、
前記第１のアクセラレータ電圧が第１の所定の期間にわたって第１の位置において前記第１の電子ビーム源から発することを確実にすることと、
前記第２のアクセラレータ電圧が第２の所定の期間にわたって第２の位置において前記第２の電子ビーム源から発することを確実にし、前記第１および第２の所定の期間が重ならないことと、
前記第１および第２の位置の各々において少なくとも一度前記電子ビームをスイッチオンおよびオフすることと
のためにさらに構成される、付記３５に記載のコンピュータプログラム製品。
（付記３７）
前記少なくとも１つの実行可能な部分は、
前記３次元物品の前記形成が溶融されていない粉末の予備加熱に用いられる第１のプロセス・ステップの少なくとも１つの部分にあるときに前記アクセラレータ電圧の前記第１の所定の値を前記陰極と前記陽極との間に印加することと、
前記３次元物品の前記形成が溶融されていない粉末の予備加熱に用いられる前記第１のプロセス・ステップの少なくとも１つの他の部分にあるときに前記アクセラレータ電圧の前記第２の所定の値を前記陰極と前記陽極との間に印加し、前記アクセラレータ電圧の前記第１の所定の値が前記アクセラレータ電圧の前記第２の所定の値とは少なくとも１０ｋＶ異なることと
のためにさらに構成される、
付記３４に記載のコンピュータプログラム製品。
（付記３８）
前記アクセラレータ電圧の前記第１および前記第２の所定の値の間のスイッチング周波数は、走査速度の関数として可変である、付記３７に記載のコンピュータプログラム製品。

Claims

３次元物品を形成するために共に溶融される粉末材料の個々の層を継続的に積層することを通じて前記３次元物品を形成するための方法であって、前記方法は、
前記粉末材料の加熱または溶融のうちの少なくとも１つのために電子ビームを放射する少なくとも１つの電子ビーム源を設けるステップであって、前記電子ビーム源が陰極および陽極を備える、ステップと、
前記３次元物品の前記形成中に前記陰極と前記陽極との間のアクセラレータ電圧を少なくとも第１の所定の値と第２の所定の値との間で変化させるステップと、
前記３次元物品の前記形成が第１の段階にあるときに前記アクセラレータ電圧の前記第１の所定の値を前記陰極と前記陽極との間に印加するステップと、
前記３次元物品の前記形成が第２の段階にあるときに前記アクセラレータ電圧の前記第２の所定の値を前記陰極と前記陽極との間に印加するステップであって、前記アクセラレータ電圧の前記第１の所定の値が前記アクセラレータ電圧の前記第２の所定の値とは少なくとも１０ｋＶ異なる、ステップと
を備え、
前記第１の段階は、中心融解スポットに用いられる第１のプロセス・ステップであり、前記第２の段階は、少なくとも１つの周辺加熱スポットに用いられる第２のプロセス・ステップである、
前記第１の段階は、中心融解スポットに用いられる第１のプロセス・ステップであり、前記第２の段階は、同心円状加熱スポットに用いられる第２のプロセス・ステップである、
前記第１の段階は、中心融解スポットに用いられる第１のプロセス・ステップであり、前記第２の段階は、少なくとも部分的に重なる加熱スポットに用いられる第２のプロセス・ステップである、あるいは、
前記第１の段階は、溶融されていない粉末の予備加熱に用いられる第１のプロセス・ステップの少なくとも１つの部分であり、前記第２の段階は、溶融されていない粉末の予備加熱に用いられる第１のプロセス・ステップの少なくとも１つの他の部分である、
方法。
前記アクセラレータ電圧の前記第１の所定の値は、前記アクセラレータ電圧の前記第２の所定の値とは少なくとも２５ｋＶ異なる、請求項１に記載の方法。
前記陰極と前記陽極との間の第１または第２のアクセラレータ電圧の少なくとも一方は、前記電子ビームの偏向角の関数として変化する、請求項１又は請求項２に記載の方法。
前記陰極と前記陽極との間の第１または第２のアクセラレータ電圧の少なくとも一方は、すでに溶融された３次元物品の厚さの関数として変化する、請求項１又は請求項２に記載の方法。
前記すでに溶融された３次元物品の前記厚さは、粉末の層上の前記電子ビームのスポットの直下の厚さ、溶融された粉末層の総数の前記厚さ又は、均質に共に溶融された粉末層の途切れない全体の厚さの１つである、請求項４に記載の方法。
前記関数は、線形関数、多項式関数、または指数関数からなる群の少なくとも１つである、請求項３に記載の方法。
第１の位置において前記第１の所定のアクセラレータ電圧および第２の位置において前記第２の所定のアクセラレータ電圧を供給するステップであって、前記第１および第２の位置は、前記３次元物品の単一の層において互いに側方に分離される、ステップと、
前記第１および第２の位置において前記電子ビームを少なくとも一度スイッチオンおよびオフするステップと
をさらに備える、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の方法。
前記少なくとも１つの電子ビーム源は、第１の電子ビーム源および第２の電子ビーム源を備え、
第１のアクセラレータ電圧は、前記第１の電子ビーム源から発し、第２のアクセラレータ電圧は、前記第２の電子ビーム源から発する、
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の方法。
第１のアクセラレータ電圧は、第１の所定の期間にわたって前記第１の電子ビーム源から発し、
第２のアクセラレータ電圧は、第２の所定の期間にわたって前記第２の電子ビーム源から発し、
前記第１の所定の期間および第２の所定の期間は、重ならない、
請求項８に記載の方法。
前記電子ビーム源は、グリッドをさらに備え、
グリッド電圧は、前記３次元物品の前記形成中に前記陰極と前記陽極との間の前記アクセラレータ電圧が少なくとも前記第１および前記第２の所定の値の間で変化するにつれて、それと同期して変化する、
請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の方法。
３次元物品を形成するために粉末材料の個々の層を継続的に積層して溶融させることを通じて前記３次元物品を形成するための装置であって、前記装置は、
前記粉末材料の加熱または溶融のうちの少なくとも１つのために電子ビームを放射する少なくとも１つの電子ビーム源であって、陰極および陽極を備える、前記少なくとも１つの電子ビーム源と、および
少なくとも１つの制御ユニットと、を備え、前記少なくとも１つの制御ユニットは、請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載の方法を実行するように構成される、
装置。