JP2020025984A - レーザ堆積の方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】付加製造される物体のためのより効率的で、より時間がかからず、より費用がかからない、かつ／またはより正確なショットピーニングプロセスの必要性が存在する。【解決手段】レーザ堆積装置は、基板を保持する密閉筐体と粉末材料を保持する粉末供給源とショットピーン媒体を保持するピーン供給源と粉末供給源およびピーン供給源に流体接続された堆積システムとを含む。堆積システムはレーザビームを生成するレーザを含む。堆積システムは、粉末材料の流れをレーザビーム中に注入することにより基板上に１つまたは複数の層を堆積させるように構成されている。堆積システムは、ショットピーン媒体を１つまたは複数の層の外面上に推進させることにより１つまたは複数の層にショットピーニングするように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ堆積の方法および装置に関する。

多種多様な３次元（３Ｄ）物体を生産するために付加製造プロセス（ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）が現在使用されている。付加製造は、例えば、物体を製作するために、既存物体を被覆するために、または物体の既存構造を修繕するために、１つまたは複数の材料層を堆積させることを含む。付加製造プロセスの一例がレーザ堆積技術（ｌａｓｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）（ＬＤＴ）であり、粉末材料がレーザビーム中に噴霧され、それによって粉末を融解させ層を堆積させるものである。ＬＤＴプロセスは、基板上に複数の層を連続的に堆積させ、それによって物体を構築するように繰り返すことができるので、レーザフリーフォーム製造技術（ｌａｓｅｒ ｆｒｅｅｆｏｒｍ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）（ＬＦＭＴ）と呼ばれることがある。ＬＤＴプロセスを使用する他の例としては、既存物体が１つまたは複数のクラッディング層で被覆されるレーザクラッディング技術（ｌａｓｅｒ ｃｌａｄｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）（ＬＣＴ）、および物体の構造を修繕するために既存物体上に１つまたは複数の層を堆積させることを含むレーザリペア技術（ｌａｓｅｒ ｒｅｐａｉｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）（ＬＲＴ）がある。

付加製造された物体は、他のプロセスを使用して製造された物体に比べると、例えば、粒径、微細構造、結晶学的集合組織、表面仕上げ、などのために低い疲労強度を有することがある。したがって、レーザ堆積などのプロセスを使用して付加製造されている物体は、疲労強度を高めるためにショットピーニングプロセス（ｓｈｏｔ ｐｅｅｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）（または他のプロセス）で表面処理されることがある。しかし、現行のショットピーニングプロセス（および他のプロセス）は、付加製造プロセスが完了した後で２次ステーションで実行されるので、非効率で、時間がかかり、かつ／または費用がかかることがある。さらに、特に複雑な形状をもつ物体の場合、付加製造プロセスが完了した後で露出が限られているまたは露出していない物体の表面に達するのは困難なことがある。

付加製造される物体のためのより効率的で、より時間がかからず、より費用がかからない、かつ／またはより正確なショットピーニングプロセスの必要性が存在する。

そうした必要性を考慮して、本開示のいくつかの実施形態は、基板を保持する密閉筐体と、粉末材料を保持する粉末供給源と、ショットピーン媒体（ｓｈｏｔ ｐｅｅｎ ｍｅｄｉａ）を保持するピーン供給源と、粉末供給源およびピーン供給源に流体接続された堆積システムと、を含むレーザ堆積装置を提供する。堆積システムはレーザビームを生成するレーザを含む。堆積システムは、粉末材料の流れをレーザビーム中に注入することにより基板上に１つまたは複数の層を堆積させるように構成されている。堆積システムは、ショットピーン媒体を１つまたは複数の層の外面上に推進させることにより１つまたは複数の層にショットピーニングするようにも構成されている。

少なくとも１つの実施形態では、堆積システムは、粉末供給源およびピーン供給源に流体接続された堆積ヘッドをさらに含む。堆積ヘッドは粉末材料の流れをレーザビーム中に噴霧するように構成されている。堆積ヘッドはショットピーン媒体を１つまたは複数の層の外面に吹き付けるように構成されている。

１つまたは複数の実施形態では、堆積システムは第１の堆積ヘッドおよび第２の堆積ヘッドをさらに含む。第１の堆積ヘッドは粉末供給源に流体接続され、粉末材料の流れをレーザビーム中に噴霧するように構成されている。第２の堆積ヘッドはピーン供給源に流体接続され、ショットピーン媒体を１つまたは複数の層の外面に吹き付けるように構成されている。

１つまたは複数の実施形態では、堆積システムは、粉末供給源およびピーン供給源に流体接続された堆積ヘッドをさらに含む。堆積ヘッドは第１のノズルおよび第２のノズルを含む。第１のノズルは粉末供給源に流体接続され、粉末材料の流れをレーザビーム中に噴霧するように構成されている。第２のノズルはピーン供給源に流体接続され、ショットピーン媒体を１つまたは複数の層の外面に吹き付けるように構成されている。

本開示のいくつかの実施形態は、粉末供給源に接続されかつピーン供給源に接続されている堆積システムを使用して粉末材料の流れを粉末供給源からレーザビーム中に注入することにより基板上に１つまたは複数の材料層を堆積させるステップを含むレーザ堆積の方法を提供する。この方法は、堆積システムを使用してショットピーン媒体をピーン供給源から１つまたは複数の層の外面上に推進させることにより１つまたは複数の層にショットピーニングするステップも含む。

本開示のいくつかの実施形態は、レーザビームを生成するレーザと粉末材料を収容する粉末供給源およびショットピーン媒体を収容するピーン供給源に流体接続される少なくとも１つの堆積ヘッドと含む堆積システムも提供する。少なくとも１つの堆積ヘッドは、粉末材料の流れを粉末供給源からレーザビーム中に注入することにより１つまたは複数の材料層を堆積させるように構成されている。少なくとも１つの堆積ヘッドは、ショットピーン媒体をピーン供給源から１つまたは複数の層の外面上に推進させることにより１つまたは複数の層にショットピーニングするようにも構成されている。

本開示のこれらまたはその他の形態、態様、および利点は、同じ数字が図面を通じて同じ部分を表している添付図面を参照して下記の詳細な説明を読んだときにより良く理解されるようになるであろう。

本開示の一実施形態によるレーザ堆積装置の概略図である。 本開示の一実施形態による図１に示されているレーザ堆積装置の堆積システムの拡大概略図である。 本開示の一実施形態による堆積動作を示す図２に示されている堆積システムの拡大概略図である。 本開示の一実施形態によるショットピーニング動作を示す図２に示されている堆積システムの拡大概略図である。 本開示の一実施形態による中間ショットピーニングプロセスを示す図２に示されている堆積システムの拡大概略図である。 本開示の別の実施形態によるレーザ堆積装置の拡大概略図である。 本開示の一実施形態によるレーザ堆積の方法を示す流れ図である。 航空機の生産および保守点検方法体系のブロック図である。 航空機の概略斜視図である。

前述の概要、ならびにいくつかの実施形態の以下の詳細な説明は、添付図面に関連して読んだときによりよく理解されるであろう。本明細書では、単数形で記載され、「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」という語が前に付く要素またはステップは、複数形の要素またはステップを必ずしも除外するものではないと理解されるべきである。さらに、「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」への言及は、記載された形態も取り入れた追加の実施形態の存在を除外すると解釈されることを意図したものではない。さらに、そうでないことが明確に述べられない限り、特定の性質を有する１つの要素または複数の要素を「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、その性質を有していない追加の要素を含むことができる。

「上部（ｔｏｐ）」、「下部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「上方の（ｕｐｐｅｒ）」、「下方の（ｌｏｗｅｒ）」、「垂直の（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」などの様々な空間および方向を示す用語は、本開示の諸実施形態を説明するために用いられるが、このような用語は、図面に示されている向きに関して用いられているにすぎないことが理解されよう。向きは、構造が１８０度反転されると上部側が下部側になり、構造が９０度枢動されると左側が右側になる、などとなるように、逆にする、回転させる、またはその他の方法で変えることができる。

本開示のいくつかの実施形態は、粉末材料の流れをレーザビーム中に注入することにより基板上に１つまたは複数の層を堆積させるレーザ堆積装置を含む。堆積システムは、ショットピーン媒体を１つまたは複数の層の外面上に推進させることにより１つまたは複数の層にショットピーニングするようにさらに構成されている。１つまたは複数の層（またはこの層から形成された物体）がピーニング動作を行うために別の装置まで移動させられる必要がない結果として、レーザ堆積プロセスは、より効率的であり、より時間がかからず、かつ／またはより費用がかからない。さらに、その結果、付加製造される物体のためのより正確なショットピーニングプロセスとなり得る。

図１は、本開示の一実施形態によるレーザ堆積装置１００のブロック図である。レーザ堆積装置１００は、基板または既存物体上に１つまたは複数の材料層を堆積させることにより物体を付加製造するように構成されている。例えば、レーザ堆積装置１００は物体を製作するために使用することができる。一例では、レーザ堆積装置１００は粉末供給式レーザ堆積装置であるが、他の例（例えば、液体供給式レーザ堆積装置など）では他のレーザ堆積プロセスが使用される。レーザ堆積装置の例示的な実施形態は、物体を製作することに関して本明細書に記載され図示されるので、レーザフリーフォーム製造（ＬＦＭ）と呼ばれることがある。しかし、レーザ堆積装置１００は、既存物体をクラッディング材料で被覆するために、既存物体の構造を修繕するために、かつ／または同種のことをするために使用することもできる。

レーザ堆積装置１００は、密閉筐体１０２と密閉筐体１０２内に保持されたテーブル１０４とを含む。密閉筐体１０２は気密密閉され、不活性気体、例えばアルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）などを収容する。いくつかの例では、密閉筐体１０２内の酸素レベルは最低レベル未満（例えば、百万分の５（５ ｐｐｍ）未満など）に保たれる。随意に、密閉筐体１０２は、密閉筐体１０２へ行き来する物体を通すための副室（図示せず）を含む。

テーブル１０４は、基板１０６上に１つまたは複数の材料層を堆積させ、それによって基板１０６上に物体を構築する（すなわち製作する）ために、基板１０６を保持するように構成されている。加えてまたは別法として、テーブル１０４は、上述したように被覆する、修繕する、かつ／または同種のことをするための既存物体（図示せず）を保持するように構成されている。随意に、テーブル１０４は、テーブル１０４が例えば物体にショットピーニングするのを容易にするために基板１０６（またはテーブル１０４上に保持された既存物体）の向きを変えるように構成されているように可動である。

以下でより詳細に説明するように、本開示のレーザ堆積装置１００は、基板１０６上に１つまたは複数の材料層を堆積し、それによって物体を製作する（または他の例では被覆する、修繕する、かつ／または同種のことをする）ように構成されている堆積システム１０８を含む。堆積システム１０８は、堆積層の外面にショットピーニングし、それによって堆積層から構築された物体に表面処理を施すようにも構成されている。本明細書では、「基板（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）」（例えば基板１０６）は、例えば、１つまたは複数の層が物体を製作するために堆積される表面または材料であり、１つまたは複数の層が被覆する、修繕する、かつ／または同種のことをするために堆積される既存物体を参照するために使用されることもある。

レーザ堆積装置１００は堆積供給源を含み、堆積供給源は、図示の実施形態では、物体を構築するために基板１０６上に堆積される粉末堆積材料（すなわち得られる物体を構成する材料）を保持する粉末供給源１１０である。一例における粉末供給源１１０によって保持される材料は粉末材料であるが、他の材料が使用され得ることに留意すべきである。例えば、使用され得る他の堆積供給源は、１つまたは複数の材料層が堆積されることを可能にする他の形の材料（例えば液体など）を保持する。物体を製作する（または他の実施形態では物体を被覆や修繕などをする）ために使用され得る材料の例には、金属、複合金属、別の複合材料、プラスチック、エポキシ、および／または同種のものが含まれるが、これらに限定されるものではない。堆積供給源は１つしか図示されていないが、レーザ堆積装置１００は任意の数の堆積供給源を含むことができる。

レーザ堆積装置１００は、物体の外面上に推進され、それによって物体に表面処理を施すショットピーン媒体を保持するピーン供給源１１２を含む。物体を表面処理するために使用されるショットピーン媒体の例には、金属、複合金属、別の複合材料、鋳鋼、プラスチック、砂、ガラス、および／または同種のものが含まれるが、これらに限定されるものではない。ピーン供給源１１２によって保持されるショットピーン媒体は、堆積システム１０８が物体を表面処理することを可能にする任意のサイズ、例えば、ＡＭＳ２４３０の表１に準拠する媒体サイズ９３０、ＡＭＳ２４３１／２に準拠する媒体サイズ９３０ＡＳＨ、および／または同種の媒体サイズを有するが、これらの媒体サイズに限定されるものではない。一例では、フィレット面上に使用されるショットピーン媒体の公称寸法は、ショットピーニングされている領域内に生じる最小フィレット半径の２分の１以下である。別の例では、ＣＷ−３２または鋳造２８０以下のサイズが、拡張半径０．０４インチ以上の鍛造フラッシュおよび／または鋳造型割線のショットピーニングに使用される。ショットピーン媒体が物体の凹所および／または開口部を通過する一例では、ショットピーン媒体の公称直径は、凹所および／または開口部の幅の２５％以下である。ショットピーン供給源は１つしか図示されていないが、レーザ堆積装置１００は任意の数のショットピーン供給源１１２を含むことができる。

レーザ堆積装置１００の一例では、堆積システム１０８は、導管１１６および１１８を介してそれぞれ粉末供給源１１０およびピーン供給源１１２に流体接続された単一堆積ヘッド１１４を含む。堆積ヘッド１１４を供給源１１０に流体接続することにより、堆積ヘッド１１４が粉末材料を使用して物体を構築すること可能になり、堆積ヘッド１１４を供給源１１２に流体接続することにより、堆積ヘッド１１４がショットピーン媒体を使用して物体にショットピーニングすることが可能になる。堆積ヘッド１１４について、図２を参照して以下でより詳細に説明する。

堆積システム１０８は１つまたは複数の圧縮気体供給源１２０を含む（単一圧縮気体供給源１２０が示されている）。圧縮気体供給源１２０は堆積ヘッド１１４の動作を駆動する。例えば、圧縮気体供給源１２０は、圧縮気体供給源１２０が粉末材料を粉末供給源１１０から堆積ヘッド１１４まで移動させて堆積ヘッド１１４が粉末材料を噴霧することを可能にするように構成されているように、導管１１６に流体接続される。同様に、圧縮気体供給源１２０は、圧縮気体供給源１２０がショットピーン媒体をピーン供給源１１２から堆積ヘッド１１４まで移動させて堆積ヘッド１１４がショットピーン媒体を噴霧することを可能にするように構成されているように、導管１１８に流体接続される。

堆積システム１０８は、圧縮気体供給源１２０から導管１１６および１１８の中へ放出される気体の圧力を調節し、それによって堆積ヘッド１１４からの噴霧の強度を調節するように構成されている１つまたは複数の調節器組立体１２２（１つの調節器組立体１２２が示されている）を含む。調節器組立体１２２は、堆積システム１０８と粉末供給源１１０の流体接続状態と堆積システム１０８とピーン供給源１１２の流体接続状態とを選択的に切り替える１つまたは複数の弁１２４も含む。例えば、弁１２４は、堆積ヘッド１１４が粉末供給源１１０に流体接続され、対応する導管１１６が圧縮気体供給源１２０に流体接続されて、堆積ヘッド１１４が粉末供給源１１０から粉末材料を噴霧するように構成されているようにする位置を含む。弁１２４は、堆積ヘッド１１４がピーン供給源１１２に流体接続され、対応する導管１１８が圧縮気体供給源１２０に流体接続されて、堆積ヘッド１１４がピーン供給源１１２からショットピーン媒体を噴霧するように構成されているようにする別の位置を含む。

空気、不活性気体、および／または同種の気体などの任意の圧縮性気体が圧縮気体供給源１２０によって保持され、堆積ヘッド１１４の動作を駆動するために使用され得るが、これらの気体に限定されるものではない。堆積ヘッド１１４が粉末供給源１１０からの粉末材料とピーン供給源１１２からのショットピーン媒体の両方を噴霧することを可能にするために単一の圧縮気体供給源１２０しか有していないものとして図示され説明されているが、堆積システム１０８は任意の数の圧縮気体供給源１２０を含むことができる。他の一例では、堆積システム１０８は、２つの圧縮気体供給源１２０、すなわち、堆積ヘッド１１４が粉末供給源１１０から粉末材料を噴霧することを可能にするための粉末供給源１１０専用の圧縮気体供給源と、堆積ヘッド１１４がピーン供給源１１２からショットピーン媒体を噴霧することを可能にするためのピーン供給源１１２専用の圧縮気体供給源と、を含む。

ここで図２を参照すると、堆積ヘッド１１４は１つまたは複数のノズル１２６を含む。各ノズル１２６は、ノズル１２６から粉末材料の流れ（例えば、図３に示されている粉末材料の流れ１３２）および／またはショットピーン媒体の流れ（例えば、図４に示されているショットピーン媒体の流れ１３４）を噴霧するように構成されている出口１３０を有する流路１２８を含む。各ノズル１２６の出口１３０は、レーザ堆積装置が本明細書に記載されかつ／または図示されているように機能することを可能にする噴霧パターンをノズル１２６が生成することを可能にする任意の形状を有する。各ノズル１２６の流路１２８は、粉末供給源１１０（図１に示されている）から粉末材料を噴霧するためにかつ／またはピーン供給源１１２（図１に示されている）からショットピーン媒体を噴霧するために導管１１６および１１８（図１に示されている）の一方または両方に流体接続される。堆積ヘッド１１４の図示の例では、各ノズル１２６の流路１２８は、各ノズル１２６が粉末供給源１１０から粉末材料の流れを選択的に噴霧し、ピーン供給源１１２からショットピーン媒体の流れを選択的に噴霧するように構成されているように、両導管１１６および１１８に流体接続される。他の例では、１つまたは複数のノズル１２６が粉末供給源１１０から粉末材料を噴霧することに専用であり、かつ／または、１つまたは複数のノズル１２６がピーン供給源１１２からショットピーン媒体を噴霧することに専用である。例えば、１つまたは複数のノズル１２６は、そのノズル１２６が粉末材料だけを噴霧するように構成されているように粉末供給源１１０の導管１１６にのみ流体接続されるのに対して、１つまたは複数のノズル１２６は、そのノズル１２６がショットピーン媒体だけを噴霧するように構成されているようにピーン供給源１１２の導管１１８にのみ流体接続される。２つのノズル１２６が示されているが、堆積ヘッド１１４は任意の数のノズル１２６を含むことができる。各ノズル１２６は、本明細書では様々な例で「第１の（ｆｉｒｓｔ）」ノズルおよび／または「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」ノズルと称される。

堆積システム１０８の図示の例では、堆積ヘッド１１４は、レーザビーム（例えば図３に示されているレーザビーム１３８）を生成するように構成されているレーザ１３６を含む。いくつかの例では、レーザ１３６によって生成されるレーザビームは集光レーザビームである。図３を参照して以下で説明するように、粉末供給源１１０から粉末材料を噴霧するように構成されているノズル１２６のいずれかの出口１３０は、ノズル１２６が粉末材料の流れをレーザビーム中に噴霧し、それによって粉末材料を融解させ、そして基板１０６上に材料層を堆積させるように、レーザビームに対して配置される。レーザ１３６は、堆積システム１０８が本明細書に記載されかつ／または図示されているように機能することを可能にする任意の出力および／または強度を有するレーザビームを生成する。

レーザ１３６は堆積ヘッド１１４の構成要素であるものとして示されているが、他の例では、レーザ１３６は、レーザ１３６によって生成されたレーザビームが堆積ヘッド１１４から粉末材料の流れを受け入れるように構成されているように、堆積ヘッド１１４に対して配置された堆積システム１０８の別個の構成要素である。

いくつかの例では、堆積システム１０８は、図１および図２に示されているように制御気体サブシステム１４０を含む。制御気体サブシステム１４０は、例えば、粉末の流れおよびレーザビームが交差する領域に対する反応を含むことにより、粉末材料とレーザビームとの間の反応を保護するのを容易にする。制御気体サブシステム１４０は、圧縮気体供給源１４２（図２には示されていない）と調節器組立体１４４（図２には示されていない）と１つまたは複数のノズル１４６とを含む。ノズル１４６は、粉末材料の流れを少なくとも部分的に取り囲み、それによって粉末材料とレーザビームとの間の反応を保護するのを容易にする制御気体の流れ（例えば、図３に示されている制御気体の流れ１４８）を噴霧するように配置される。制御気体サブシステム１４０によって放出される制御気体の流れは、いくつかの例では、得られる物体に所定のサイズ、形状、幾何形状、および／または同種のものを与える形で基板１０６上に材料層を堆積させるのを容易にするために、粉末材料の流れのサイズ、形状、方向、幾何形状、および／または同種のものを制御するのにも役立つ。随意に、制御気体サブシステムは、物体のショットピーニング中に、ショットピーン媒体の流れのサイズ、形状、方向、幾何形状、および／または同種のものを制御するのを容易にするために使用される。制御気体サブシステム１４０によって生成される制御気体の流れは、任意の不活性気体、例えばアルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）などである。

堆積システム１０８の例示的な実施形態では、制御気体サブシステム１４０のノズル１４６は堆積ヘッド１１４の構成要素であるものとして示されている。しかし、他の例では、ノズル１４６の一方または両方は、制御気体サブシステム１４０が本明細書に記載されかつ／または図示されているように機能することを可能にするように堆積ヘッド１１４に対して配置される堆積システム１０８の別個の構成要素である。

動作中、ここで図３を参照すると、レーザ堆積プロセスが示されており、レーザ１３６はレーザビーム１３８を基板１０６に向かって放出している。堆積ヘッド１１４のノズル１２６は、粉末材料の流れ１３２がレーザビーム１３８中に注入されるように、粉末供給源１１０（図１に示されている）から粉末材料の流れ１３２を噴霧する。レーザビーム１３８は、材料層が基板１０６上に堆積されるように粉末材料を融解させる。この堆積プロセスは、基板１０６上に物体１５０を構築するために層ごとに繰り返される。堆積プロセス中、制御気体サブシステム１４０のノズル１４６は、粉末材料とレーザビーム１３８との間の反応を保護するのを容易にするために粉末材料の流れ１３２を少なくとも部分的に取り囲む制御気体の流れ１４８を噴霧する。図３は堆積プロセスの中間段階を示し、この段階では物体１５０の構築は部分的にしか完了していない。

ここで図４を参照すると、物体１５０の構造は、図３に示されている堆積プロセスから完全に構築されているものとして示されている。本明細書に示されている物体１５０は一例にすぎないことを意味している。物体１５０は、本明細書に示されている以外の任意のサイズ、形状、幾何形状、および／または同種のものを有することができる。図４は、レーザ堆積装置１００によって完成物体１５０に対して実行されるショットピーニング動作を示す。堆積ヘッド１１４のノズル１２６は、ショットピーン媒体の流れ１３４をピーン供給源１１２（図１に示されている）から物体１５０の外面に吹き付け（例えば推進させ）、それによって物体１５０を表面処理する。ショットピーン媒体１３４は、レーザ堆積装置１００が物体１５０を表面処理することを可能にする任意の強度で物体１５０の外面に吹き付けられる。

随意に、テーブル１０４および／または堆積ヘッド１１４は、物体１５０の向きを変え、それによってショットピーン媒体の有効範囲を増大させるように動かされる。例えば、物体１５０の向きを変えることにより、ショットピーン媒体は、物体１５０の構造がレーザ堆積プロセスによって完成された後で露出が限られている物体１５０の外面（例えば、隙間、凹所、下の開口部、下の張出しなどの表面）に影響を及ぼすことが可能になる。

いくつかの例では、ここで図５を参照すると、図４に示されているショットピーニングプロセスは、図３に示されているレーザ堆積プロセスが完了する前に使用される。例えば、物体１５０の構造が完全に生産されると露出されないまたは露出が限られている物体１５０の外面は、物体の構造がレーザ堆積プロセスによって完成される前にレーザ堆積装置１００によってショットピーニングされる。言い換えると、レーザ堆積プロセスは、物体１５０の構造が一部だけ完成した後で停止される。次いで、レーザ堆積プロセスが完了すると露出されないまたは露出が限られている外面は、レーザ堆積プロセスが物体１５０の構造を完成するために再開される前にレーザ堆積装置１００によってショットピーニングされる。このようにして、レーザ堆積装置１００は、物体１５０の構造が完成するとショットピーニングするのが困難または不可能であり得る物体１５０の外面を表面処理するために構築中に必要に応じてショットピーニングプロセスとレーザ堆積プロセスを交互にする。図５は中間ショットピーニングプロセスを示し、このプロセスでは、堆積ヘッド１１４のノズル１２６は、レーザ堆積プロセスを使用して隣接する２つの層の堆積の間に図３に示されている物体１５０の部分完成構造の外面にショットピーン媒体１３４の流れを吹き付ける。

上述したように、レーザ堆積装置１００の図示の実施形態は、レーザ堆積装置１００のレーザ堆積プロセスとショットピーニングプロセスをともに実行する単一堆積ヘッド１１４を含むが、１つまたは複数の堆積ヘッドがレーザ堆積プロセスを実行するのに専用であり、１つまたは複数の堆積ヘッドがショットピーニングプロセスを実行するのに専用である例が本開示によって検討される。すなわち、レーザ堆積装置１００は任意の数の堆積ヘッド１１４を含むことができる。例えば、図６は、２つの堆積ヘッド２１４ａおよび２１４ｂを有する堆積システム２０８を含むレーザ堆積装置２００の別の実施形態を示す。堆積ヘッド２１４ａは、堆積ヘッド２１４ａが粉末材料の流れをレーザ２３６によって生成されたレーザビーム中に噴霧し、それによってレーザ堆積プロセスを実行するように構成されているように堆積供給源２１０に流体接続されたレーザ２３６と１つまたは複数のノズル２２６ａとを含む。いくつかの例では、レーザ２３６によって生成されるレーザビームは集光レーザビームである。堆積ヘッド２１４ｂは、堆積ヘッド２１４ｂがショットピーン媒体の流れを噴霧し、それによってショットピーニングプロセスを実行するように構成されているようにピーン供給源２１２に流体接続された１つまたは複数のノズル２２６ｂを含む。

レーザ１３６は堆積ヘッド２１４ａの構成要素であるものとして示されているが、レーザ２３６は、いくつかの例ではレーザ２３６によって生成されたレーザビームがノズル２２６ａから粉末材料の流れを受け入れるように構成されているように堆積ヘッド２１４ａに対して配置されたレーザ堆積装置２００の別個の構成要素である。堆積ヘッド２１４ａは本明細書では「第１の」堆積ヘッドと称されるのに対して、堆積ヘッド２１４ｂは本明細書では「第２の」堆積ヘッドと称される。

いくつかの他の例では、堆積ヘッド２１４ａおよび２１４ｂはそれぞれ、レーザ堆積プロセスとショットピーニングプロセスとを選択的に切り替えるために堆積システム２０８に交換可能に取り付けられるように構成されている。

図７は、一実施形態によるレーザ堆積の方法３００を示す流れ図である。ステップ３０２で、方法３００は、粉末供給源とピーン供給源の両方に接続された堆積システムを使用して粉末材料の流れを粉末供給源からレーザビーム中に注入することにより基板上に１つまたは複数の材料層を堆積させる。随意に、ステップ３０２での粉末材料の流れをレーザビーム中に注入することは、ステップ３０２ａで、粉末材料の流れを堆積ヘッドからレーザビーム中に噴霧することを含む。

ステップ３０４で、方法３００は、堆積システムの堆積ヘッドと粉末供給源の流体接続状態と堆積ヘッドとピーン供給源の流体接続状態とを切り替える。

ステップ３０６で、方法３００は、堆積システムを使用してショットピーン媒体をピーン供給源から１つまたは複数の層の外面上に推進させることにより１つまたは複数の層にショットピーニングする。随意に、ステップ３０４でのショットピーン媒体を１つまたは複数の層の外面上に推進させることは、ステップ３０６ａで、ショットピーン媒体を堆積ヘッドから外面に吹き付けることを含む。いくつかの例では、ステップ３０６での１つまたは複数の材料層にショットピーニングすることは、ステップ３０６ｂで、ステップ３０２ａでの粉末材料の流れをレーザビーム中に噴霧するために使用されるものとは異なる堆積ヘッドからショットピーン媒体を外面に吹き付けることを含む。随意に、ステップ３０６での１つまたは複数の層にショットピーニングすることは、ステップ３０６ｃで、ステップ３０２での粉末材料の流れをレーザビーム中に注入するために使用される堆積システムの第１の堆積ヘッドを、ステップ３０６でのショットピーン媒体を少なくとも１つの層の外面上に推進させるために使用される第２の堆積ヘッドに置き換えることを含む。一例では、ステップ３０６での１つまたは複数の材料層にショットピーニングすることは、ステップ３０６ｄで、ステップ３０２ａでの粉末材料の流れをレーザビーム中に噴霧するために使用されるものと同じ堆積ヘッドの別のノズルからショットピーン媒体を外面に吹き付けることを含む。随意に、ステップ３０６での１つまたは複数の層にショットピーニングすることは、ステップ３０６ｅで、基板の向きを変えることを含む。

ステップ３０８で、方法３００は、ステップ３０６での堆積システムを使用して１つまたは複数の層の外面の少なくとも一部にショットピーニングした後で堆積システムを使用して少なくとも１つの追加層を堆積させることを含む。

本明細書で開示される例示的な実施形態は、ショットピーニング動作を実行することができる粉末供給式レーザ堆積装置を対象としているが、本開示は粉末供給式レーザ堆積装置に限定されるものではない。むしろ、他の付加製造装置は、ショットピーニング動作を実行することを可能にすることができ、例えば、粉末ベッド溶融装置（例えば、粉末ベッド装置やワイヤ供給装置など）、金属噴流装置、指向性エネルギー堆積装置、などである。

本開示の諸例は、図８に示されている航空機の製造および保守点検方法４００ならびに図９に示されている航空機５００の状況で説明され得る。プレ生産中、例示的な方法４００は、航空機５００の仕様および設計４０２ならびに材料調達４０４を含むことができる。生産中、航空機５００の構成要素および部分組立品の製造４０６ならびにシステム統合４０８が行われる。その後、航空機５００は、就航中４１２に置かれるために認証および搬送４１０を経ることがある。顧客による就航中、航空機５００は、日常整備および保守点検４１４（変更、再構成、改修なども含み得る）が予定される。

例示的な方法４００のプロセスはそれぞれ、システム統合者、第三者、および／またはオペレータ（例えば顧客）によって実行または実施されてもよい。この説明のために、システム統合者は、制限なく、任意の数の航空機製造業者および主要システム下請業者を含むことができ、第三者は、制限なく、任意の数の売主、下請業者、および供給業者を含むことができ、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、保守点検組織などとすることができる。

図９に示すように、例示的な方法４００で生産される航空機５００は、複数の高レベルシステム５０４および内部５０６と共に機体５０２を含むことができる。高レベルシステム５０４の例は、推進システム５０８、電気システム５１０、油圧システム５１２、および環境システム５１４のうちの１つまたは複数を含む。任意の数の他のシステムが含まれていてもよい。航空宇宙の例が示されているが、原理は、自動車産業などの他の産業に適用されてもよい。

本明細書に示されるまたは説明される装置および方法は、製造および保守点検方法４００の段階のうちのいずれか１つまたは複数の段階で用いられてもよい。例えば、構成要素および部分組立品の製造４０６に対応する構成要素または部分組立品は、航空機５００が就航中である間に生産される構成要素または部分組立品と同様の方法で製作または製造することができる。さらに、装置、方法、またはそれらを組み合わせたもの１つまたは複数の態様が、例えば、実質的に航空機５００の組立を促進するまたは航空機５００のコストを節減することにより、生産段階４０６および４０８で利用されてもよい。同様に、装置または方法の実現物の１つまたは複数の態様、あるいはそれらを組み合わせたものは、例えば制限なく、航空機５００が就航中である間に、例えば整備および保守点検４１４の間に利用することができる。

したがって、様々な実施形態が、粉末材料を保持する粉末供給源とショットピーン媒体を保持するピーン供給源とを粉末供給源およびピーン供給源に流体接続された堆積システムで選択的にアクセスするレーザ堆積装置および方法を含む。レーザ堆積装置および方法は、層堆積およびピーニングを実行するために異なる装置の間で物体を移動させる必要なしに層を堆積させて物体を形成することおよび物体にピーニングすることを選択的に可能にする。

本明細書では、タスクまたはオペレーションを実行する「ように構成されている（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｔｏ）」構造、制限、または要素は、そのタスクまたはオペレーションに対応する態様で、特に構造的に形成、構築、または適合される。明瞭にするとともに、疑念を避けるために、タスクまたはオペレーションを実行するために修正することができるにすぎない対象物は、本明細書ではタスクまたはオペレーションを実行する「ように構成される」ものではない。

本明細書に与えられるいかなる範囲または値も、当業者には明らかであるように、求められる効果を失うことなく拡張または変更されることがある。

主題は構造的形態および／または方法論的行為に固有の言葉で記述されてきたが、添付の特許請求の範囲に定義されている主題は、上述した特定の形態または行為に必ずしも限定されないことを理解すべきである。むしろ、上述した特定の形態および行為は、特許請求の範囲を実施する形態例として開示される。

上述した便益および利点は、１つの実施形態に関連することができる、または複数の実施形態に関連することができる。これらの実施形態は、定まった問題のいずれかまたはすべてを解決するもの、あるいは定まった便益および利点のいずれかまたはすべてを有するものに限定されるものではない。「１つの（ａｎ）」項目への言及はそうした項目のうちの１つまたは複数を意味することがさらに理解されよう。

本明細書に図示され説明されている実施形態ならびに本明細書に詳細には記載されていないが特許請求の範囲の諸態様の範囲内にある実施形態はレーザ堆積およびピーニングに対する例示的な意味となる。

「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書ではその後に続く１つまたは複数の形態または行為を、１つまたは複数の追加の形態または行為の存在を除外することなく含むことを意味するように使用される。

本明細書に図示され説明されている本開示の例における動作の実行または実施の順序は、特に指定されない限り必須ではない。すなわち、動作は、特に指定されない限り任意の順序で実施することができ、本開示の例は、本明細書で開示されるものより多いまたは少ない動作を含むことができる。例えば、別の動作（例えば、異なるステップ）の前に、別の動作と同時に、または別の動作の後で特定の動作を実行または実施することは、本開示の諸態様の範囲内にあると考えられる。

本開示の諸態様の要素またはその例を紹介する場合、冠詞の「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」および「ｓａｉｄ」は、要素が１つまたは複数あることを意味することを意図している。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包含的であり、リストに記載された要素以外の追加の要素があり得ることを意味することを意図している。「例示的な（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）」という用語は「〜の一例（ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ）」を意味することを意図している。「次のＡ、Ｂ、およびＣの１つまたは複数」という言い回しは、「少なくとも１つのＡおよび／または少なくとも１つのＢおよび／または少なくとも１つのＣ」を意味する。

本開示の諸態様について詳細に説明してきたので、添付の特許請求の範囲に定義されているように修正および変更が本開示の諸態様の範囲から逸脱することなく可能であることが明らかであろう。本開示の諸態様の範囲から逸脱することなく上記の構成、生産物、および方法に様々な変更を加えることができるので、上記説明に含まれておりかつ添付図面に示されているすべての事柄が例示と解釈されるべきであり、限定的な意味に解釈されるべきではない。

上記の説明は例示するためのものであり、限定するものではないことを理解すべきである。例えば、上述した諸実施形態（および／またはそれら実施形態の態様）は互いに組み合わせて使用することができる。加えて、特定の状況または材料を本開示の様々な実施形態の教示に、それらの実施形態の範囲から逸脱することなく適合させるために多くの修正を行うことができる。本明細書に記載されている材料の寸法およびタイプは、本開示の様々な実施形態のパラメータを定義するためのものであり、それらの実施形態は決して限定するものではなく、実施形態例である。他の多くの実施形態が、当業者には上記の説明を再検討したときに明らかになるであろう。したがって、本開示の様々な実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲を、かかる特許請求の範囲が権利を付与されている同等物の全範囲と共に参照して決定されるべきである。添付の特許請求の範囲において、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「ｉｎ ｗｈｉｃｈ」という用語は、それぞれ「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「ｗｈｅｒｅｉｎ」という用語に相当する平易な英語として用いられる。さらに、「第１の（ｆｉｒｓｔ）」、「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」、および「第３の（ｔｈｉｒｄ）」などの用語は単にラベルとして用いられ、それらの用語の対象物に数値的要件を課すためのものではない。さらに、下記の特許請求の範囲の制限は、ミーンズプラスファンクション形式（ｍｅａｎｓ−ｐｌｕｓ−ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｆｏｒｍａｔ）で記載されず、このような特許請求の範囲の制限が、「〜ための手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」という言い回しに続いてさらなる構造のない機能の表明を明確に用いていない限り、米国特許法第１１２条（ｆ）に基づいて解釈されるものではない。

本明細書は、最良の形態を含む本開示の様々な実施形態を開示するために、それにまた、任意の装置もしくはシステムを製作し使用すること、および任意の組み入れられた方法を実行することを含む本開示の様々な実施形態を当業者が実施できるようにするためにも、複数の例を使用している。本開示の様々な実施形態の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想起する他の例を含むことがある。そのような他の例は、それらの例が特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらの例が特許請求の範囲の文言との非実質的な差異を有する同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。

以下の条項はさらなる態様を説明する。

条項組Ａ
Ａ１．レーザ堆積装置であって、
基板を保持する密閉筐体と、
粉末材料を保持する粉末供給源と、
ショットピーン媒体を保持するピーン供給源と、
粉末供給源およびピーン供給源に流体接続された堆積システムであって、レーザビームを生成するレーザを備える堆積システムと、を備え、堆積システムが、粉末材料の流れをレーザビーム中に注入することにより基板上に１つまたは複数の層を堆積させるように構成され、堆積システムは、ショットピーン媒体を１つまたは複数の層の外面上に推進させることにより１つまたは複数の層にショットピーニングするようにさらに構成されている、レーザ堆積装置。

Ａ２．堆積システムが、粉末供給源およびピーン供給源に流体接続された堆積ヘッドをさらに備え、堆積ヘッドは粉末材料の流れをレーザビーム中に噴霧するように構成され、堆積ヘッドはショットピーン媒体を１つまたは複数の層の外面に吹き付けるように構成されている、Ａ１項に記載のレーザ堆積装置。

Ａ３．堆積システムが第１の堆積ヘッドおよび第２の堆積ヘッドをさらに備え、第１の堆積ヘッドは粉末供給源に流体接続され、粉末材料の流れをレーザビーム中に噴霧するように構成され、第２の堆積ヘッドはピーン供給源に流体接続され、ショットピーン媒体を１つまたは複数の層の外面に吹き付けるように構成されている、Ａ１項に記載のレーザ堆積装置。

Ａ４．堆積システムが、粉末供給源およびピーン供給源に流体接続された堆積ヘッドをさらに備え、堆積ヘッドは第１のノズルおよび第２のノズルを備え、第１のノズルは粉末供給源に流体接続され、粉末材料の流れをレーザビーム中に噴霧するように構成され、第２のノズルはピーン供給源に流体接続され、ショットピーン媒体を１つまたは複数の層の外面に吹き付けるように構成されている、Ａ１項に記載のレーザ堆積装置。

Ａ５．堆積システムが、堆積システムと粉末供給源の流体接続状態と堆積システムとピーン供給源の流体接続状態とを選択的に切り替える１つまたは複数の弁をさらに備える、Ａ１項に記載のレーザ堆積装置。

Ａ６．堆積システムが、粉末材料の流れを不活性気体で少なくとも部分的に取り囲む制御気体サブシステムをさらに備える、Ａ１項に記載のレーザ堆積装置。

Ａ７．密閉筐体内に保持されたテーブルをさらに備え、テーブルは、テーブルが基板の向きを変えるように構成されているように可動である、Ａ１項に記載のレーザ堆積装置。

条項組Ｂ
Ｂ１．レーザ堆積の方法であって、
粉末供給源に接続されかつピーン供給源に接続されている堆積システムを使用して粉末材料の流れを粉末供給源からレーザビーム中に注入することにより基板上に１つまたは複数の材料層を堆積させるステップと、
堆積システムを使用してショットピーン媒体をピーン供給源から１つまたは複数の層の外面上に推進させることにより１つまたは複数の層にショットピーニングするステップと、
を含む方法。

Ｂ２．堆積システムが堆積ヘッドを備え、
粉末材料の流れをレーザビーム中に注入することが、粉末材料の流れを堆積ヘッドからレーザビーム中に噴霧するステップを含み、
ショットピーン媒体を１つまたは複数の層の外面上に推進させることが、ショットピーン媒体を堆積ヘッドから外面に吹き付けるステップを含む、
Ｂ１項に記載の方法。

Ｂ３．粉末材料の流れをレーザビーム中に注入することが、粉末材料の流れを堆積ヘッドからレーザビーム中に噴霧するステップを含み、１つまたは複数の層にショットピーニングすることが、ショットピーン媒体を別の堆積ヘッドから外面に吹き付けるステップを含む、Ｂ１項に記載の方法。

Ｂ４．堆積システムを使用して１つまたは複数の層の外面にショットピーニングした後で堆積システムを使用して少なくとも１つの追加層を堆積させることをさらに含む、Ｂ１項に記載の方法。

Ｂ５．１つまたは複数の層にショットピーニングするステップが、粉末材料の流れをレーザビーム中に注入するために使用される堆積システムの第１の堆積ヘッドを、ショットピーン媒体を少なくとも１つの層の外面上に推進させるために使用される第２の堆積ヘッドに置き換えるステップを含む、Ｂ１項に記載の方法。

Ｂ６．粉末材料の流れをレーザビーム中に注入することが、粉末材料の流れを堆積ヘッドのノズルからレーザビーム中に噴霧するステップを含み、１つまたは複数の層にショットピーニングするステップが、ショットピーン媒体を堆積ヘッドの別のノズルから１つまたは複数の層の外面に吹き付けるステップを含む、Ｂ１項に記載の方法。

Ｂ７．堆積システムの堆積ヘッドと粉末供給源の流体接続状態と堆積システムの堆積ヘッドとピーン供給源の流体接続状態とを切り替えるステップをさらに含む、Ｂ１項に記載の方法。

Ｂ８．１つまたは複数の層にショットピーニングするステップが基板の向きを変えることを含む、Ｂ１項に記載の方法。

条項組Ｃ
Ｃ１．堆積システムであって、
レーザビームを生成するレーザと、
粉末材料を収容する粉末供給源およびショットピーン媒体を収容するピーン供給源に流体接続される少なくとも１つの堆積ヘッドと、を備え、少なくとも１つの堆積ヘッドが、粉末材料の流れを粉末供給源からレーザビーム中に注入することにより１つまたは複数の材料層を堆積させるように構成され、少なくとも１つの堆積ヘッドは、ショットピーン媒体をピーン供給源から１つまたは複数の層の外面上に推進させることにより１つまたは複数の層にショットピーニングするように構成されている、堆積システム。

Ｃ２．堆積ヘッドが第１のノズルおよび第２のノズルを備え、第１のノズルは、粉末供給源に流体接続され、粉末材料の流れをレーザビーム中に噴霧するように構成され、第２のノズルは、ピーン供給源に流体接続され、ショットピーン媒体を１つまたは複数の層の外面に吹き付けるように構成されている、Ｃ１項に記載の堆積システム。

Ｃ３．少なくとも１つの堆積ヘッドと粉末供給源の流体接続状態と少なくとも１つの堆積ヘッドとピーン供給源の流体接続状態とを選択的に切り替える１つまたは複数の弁をさらに備える、Ｃ１項に記載の堆積システム。

Ｃ４．粉末材料の流れおよびレーザビームを、レーザビーム中への粉末材料の流れの注入を制御するための不活性気体で取り囲む制御気体サブシステムをさらに備える、Ｃ１項に記載の堆積システム。

Ｃ５．少なくとも１つの堆積ヘッドがレーザを備える、Ｃ１項に記載の堆積システム。

１００ レーザ堆積装置
１０２ 密閉筐体
１０４ テーブル
１０６ 基板
１０８ 堆積システム
１１０ 粉末供給源
１１２ ピーン供給源
１１４ 単一堆積ヘッド
１１６ 導管
１１８ 導管
１２０ 圧縮気体供給源
１２２ 調節器組立体
１２４ 弁
１２６ ノズル
１２８ 流路
１３０ 出口
１３２ 粉末材料の流れ
１３４ ショットピーン媒体の流れ
１３６ レーザ
１３８ レーザビーム
１４０ 制御気体サブシステム
１４２ 圧縮気体供給源
１４４ 調節器組立体
１４６ ノズル
１４８ 制御気体の流れ
１５０ 物体
２００ レーザ堆積装置
２０８ 堆積システム
２１０ 堆積供給源、粉末供給源
２１２ ピーン供給源
２１４ａ 堆積ヘッド
２１４ｂ 堆積ヘッド
２２６ａ ノズル
２２６ｂ ノズル
２３６ レーザ
３００ レーザ堆積の方法
４００ 航空機の製造および保守点検方法
４０２ 仕様および設計
４０４ 材料調達
４０６ 構成要素および部分組立品の製造
４０８ システム統合
４１０ 認証および搬送
４１２ 就航中
４１４ 日常整備および保守点検
５００ 航空機
５０２ 機体
５０４ 高レベルシステム
５０６ 内部
５０８ 推進システム
５１０ 電気システム
５１２ 油圧システム
５１４ 環境システム

Claims (12)

1. レーザ堆積装置（１００、２００）であって、
   基板（１０６）を保持する密閉筐体（１０２）と、
   粉末材料を保持する粉末供給源（１１０、２１０）と、
   ショットピーン媒体を保持するピーン供給源（１１２、２１２）と、
   前記粉末供給源（１１０、２１０）および前記ピーン供給源（１１２、２１２）に流体接続された堆積システム（１０８、２０８）であって、レーザビーム（１３８）を生成するレーザ（１３６、２３６）を備える堆積システム（１０８、２０８）と、を備え、前記堆積システム（１０８、２０８）が、前記粉末材料の流れ（１３２）を前記レーザビーム（１３８）中に注入することにより前記基板（１０６）上に１つまたは複数の層を堆積させるように構成され、前記堆積システム（１０８、２０８）は、前記ショットピーン媒体を前記１つまたは複数の層の外面上に推進させることにより前記１つまたは複数の層にショットピーニングするようにさらに構成されている、レーザ堆積装置（１００、２００）。
2. 前記堆積システム（１０８）が、前記粉末供給源（１１０）および前記ピーン供給源（１１２）に流体接続された堆積ヘッド（１１４）をさらに備え、前記堆積ヘッド（１１４）は前記粉末材料の前記流れ（１３２）を前記レーザビーム（１３８）中に噴霧するように構成され、前記堆積ヘッド（１１４）は前記ショットピーン媒体を前記１つまたは複数の層の前記外面に吹き付けるように構成されている、請求項１に記載のレーザ堆積装置（１００）。
3. 前記堆積システム（２０８）が第１の堆積ヘッド（２１４ａ）および第２の堆積ヘッド（２１４ｂ）をさらに備え、前記第１の堆積ヘッド（２１４ａ）は前記粉末供給源（２１０）に流体接続され、前記粉末材料の前記流れ（１３２）を前記レーザビーム中に噴霧するように構成され、前記第２の堆積ヘッド（２１４ｂ）は前記ピーン供給源（２１２）に流体接続され、前記ショットピーン媒体を前記１つまたは複数の層の前記外面に吹き付けるように構成されている、請求項１に記載のレーザ堆積装置（２００）。
4. 前記堆積システム（１０８）が、前記粉末供給源（１１０）および前記ピーン供給源（１１２）に流体接続された堆積ヘッド（１１４）をさらに備え、前記堆積ヘッドは第１のノズル（１２６）および第２のノズル（１２６）を備え、前記第１のノズル（１２６）は前記粉末供給源（１１０）に流体接続され、前記粉末材料の前記流れ（１３２）を前記レーザビーム中に噴霧するように構成され、前記第２のノズル（１２６）は前記ピーン供給源（１１２）に流体接続され、前記ショットピーン媒体を前記１つまたは複数の層の前記外面に吹き付けるように構成されている、請求項１に記載のレーザ堆積装置（１００）。
5. 前記堆積システム（１０８、２０８）が、前記堆積システム（１０８、２０８）と前記粉末供給源（１１０、２１０）の流体接続状態と前記堆積システム（１０８、２０８）と前記ピーン供給源（１１２、２１２）の流体接続状態とを選択的に切り替える１つまたは複数の弁（１２４）をさらに備える、請求項１から４にいずれか一項に記載のレーザ堆積装置（１００、２００）。
6. 前記堆積システム（１０８、２０８）が、前記粉末材料の前記流れを不活性気体で少なくとも部分的に取り囲む制御気体サブシステム（１４０）をさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のレーザ堆積装置（１００、２００）。
7. 前記密閉筐体（１０２）内に保持されたテーブル（１０４）をさらに備え、前記テーブル（１０４）は、前記テーブル（１０４）が前記基板（１０６）の向きを変えるように構成されているように可動である、請求項１から６のいずれか一項に記載のレーザ堆積装置（１００、２００）。
8. レーザ堆積の方法（３００）であって、
   粉末供給源に接続されかつピーン供給源に接続されている堆積システムを使用して粉末材料の流れを前記粉末供給源からレーザビーム中に注入することにより基板上に１つまたは複数の材料層を堆積させるステップ（３０２）と、
   前記堆積システムを使用してショットピーン媒体を前記ピーン供給源から前記１つまたは複数の材料層の外面上に推進させることにより前記１つまたは複数の材料層にショットピーニングするステップ（３０６）と、
   を含む方法（３００）。
9. 前記堆積システムが堆積ヘッドを備え、
   前記粉末材料の前記流れを前記レーザビーム中に注入することが、前記粉末材料の前記流れを前記堆積ヘッドから前記レーザビーム中に噴霧するステップ（３０２ａ、３０６ａ）を含み、
   前記ショットピーン媒体を前記１つまたは複数の材料層の前記外面上に推進させることが、前記ショットピーン媒体を前記堆積ヘッドから前記外面に吹き付けるステップ（３０６ｂ）を含む、
   請求項８に記載の方法（３００）。
10. 前記粉末材料の前記流れを前記レーザビーム中に注入することが、前記粉末材料の前記流れを堆積ヘッドから前記レーザビーム中に噴霧するステップ（３０６ａ）を含み、前記１つまたは複数の材料層にショットピーニングすることが、前記ショットピーン媒体を別の堆積ヘッドから前記外面に吹き付けるステップ（３０６ｂ）を含む、請求項８に記載の方法（３００）。
11. 前記１つまたは複数の材料層にショットピーニングするステップ（３０６）が、前記粉末材料の前記流れを前記レーザビーム中に注入するために使用される前記堆積システムの第１の堆積ヘッドを、前記ショットピーン媒体を前記少なくとも１つの材料層の前記外面上に推進させるために使用される第２の堆積ヘッドに置き換えるステップ（３０６ｃ）を含む、請求項８に記載の方法（３００）。
12. 前記粉末材料の前記流れを前記レーザビーム中に注入することが、前記粉末材料の前記流れを堆積ヘッドのノズルから前記レーザビーム中に噴霧するステップ（３０２ａ）を含み、前記１つまたは複数の層にショットピーニングするステップ（３０６）が、前記ショットピーン媒体を前記堆積ヘッドの別のノズルから前記１つまたは複数の材料層の前記外面に吹き付けるステップ（３０６ｄ）を含む、請求項８に記載の方法（３００）。

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