JP2022184906A5 - - Google Patents

Description

第１の態様によると、未溶融の粉末材料からなる層状の未溶融の材料層を形成し、エネルギー線の照射により前記未溶融の材料層の少なくとも一部が固化した固化層からなる三次元造形物を造形する造形システムは、前記未溶融の材料層からの光を受光する受光部と、前記受光部での受光結果に基づいて求められる前記未溶融の材料層の形状に関する状態に基づいて設定された造形条件で前記三次元造形物を造形する造形部と、を備える。前記造形条件は、前記エネルギー線の条件と、前記エネルギー線を走査するための走査条件と、前記エネルギー線の照射により前記未溶融の材料層の少なくとも一部の溶融を行う筐体の内部の雰囲気に関連する条件と、前記未溶融の材料層を形成する材料層形成条件と、前記未溶融の材料層および前記固化層を支持する支持部に関連する支持部条件と、前記固化層または前記三次元造形物の形状に関連する設計データと、前記粉末材料に関連する条件との少なくとも一つを含む。前記エネルギー線の条件は、前記エネルギー線の発振モードと、前記エネルギー線の波長と、前記エネルギー線の偏光状態と、前記エネルギー線の強度分布との少なくとも１つの条件を含む。前記走査条件は、前記エネルギー線の走査ピッチと、前記エネルギー線の走査経路との少なくとも一方の条件を含む。
第２の態様によると、未溶融の粉末材料からなる層状の未溶融の材料層を形成し、エネルギー線の照射により前記未溶融の材料層の少なくとも一部が固化した固化層からなる三次元造形物を造形する造形システムは、前記未溶融の材料層からの光を受光することと、受光結果に基づいて求められる前記未溶融の材料層の形状に関する状態に基づいて設定された造形条件で前記三次元造形物を造形することと、を含む。前記造形条件は、前記エネルギー線の条件と、前記エネルギー線を走査するための走査条件と、前記エネルギー線の照射により前記未溶融の材料層の少なくとも一部の溶融を行う筐体の内部の雰囲気に関連する条件と、前記未溶融の材料層を形成する材料層形成条件と、前記未溶融の材料層および前記固化層を支持する支持部に関連する支持部条件と、前記固化層または前記三次元造形物の形状に関連する設計データと、前記粉末材料に関連する条件との少なくとも一つを含む。前記エネルギー線の条件は、前記エネルギー線の発振モードと、前記エネルギー線の波長と、前記エネルギー線の偏光状態と、前記エネルギー線の強度分布との少なくとも１つの条件を含む。前記走査条件は、前記エネルギー線の走査ピッチと、前記エネルギー線の走査経路との少なくとも一方の条件を含む。
第３の態様によると、未溶融の粉末材料からなる層状の未溶融の材料層を形成し、エネルギー線の照射により前記未溶融の材料層の少なくとも一部が固化した固化層からなる三次元造形物の造形条件の設定に用いられる情報取得装置は、前記未溶融の材料層からの光を受光する受光部と、前記受光部での受光結果を出力する出力部と、を備える。前記出力部から出力された前記受光結果に基づいて求められる前記未溶融の材料層の形状に関する状態に基づいて設定された造形条件で前記三次元造形物が造形される。前記造形条件は、前記エネルギー線の条件と、前記エネルギー線を走査するための走査条件と、前記エネルギー線の照射により前記未溶融の材料層の少なくとも一部の溶融を行う筐体の内部の雰囲気に関連する条件と、前記未溶融の材料層を形成する材料層形成条件と、前記未溶融の材料層および前記固化層を支持する支持部に関連する支持部条件と、前記固化層または前記三次元造形物の形状に関連する設計データと、前記粉末材料に関連する条件と、の少なくとも一つを含む。前記エネルギー線の条件は、前記エネルギー線の発振モードと、前記エネルギー線の波長と、前記エネルギー線の偏光状態と、前記エネルギー線の強度分布と、の少なくとも１つの条件を含む。前記走査条件は、前記エネルギー線の走査ピッチと、前記エネルギー線の走査経路と、の少なくとも一方の条件を含む。
第４の態様によると、未溶融の粉末材料からなる層状の未溶融の材料層を形成し、エネルギー線の照射により前記未溶融の材料層の少なくとも一部が固化した固化層からなる三次元造形物の造形条件の設定に用いられる情報処理方法は、前記未溶融の材料層からの光を受光することと、前記受光部での受光結果を出力することと、を含む。出力された前記受光結果に基づいて求められる 前記未溶融の材料層の形状に関する状態に基づいて設定された造形条件で前記三次元造形物が造形される。前記造形条件は、前記エネルギー線の条件と、前記エネルギー線を走査するための走査条件と、前記エネルギー線の照射により前記未溶融の材料層の少なくとも一部の溶融を行う筐体の内部の雰囲気に関連する条件と、前記未溶融の材料層を形成する材料層形成条件と、前記未溶融の材料層および前記固化層を支持する支持部に関連する支持部条件と、前記固化層または前記三次元造形物の形状に関連する設計データと、前記粉末材料に関連する条件と、の少なくとも一つを含む。前記エネルギー線の条件は、前記エネルギー線の発振モードと、前記エネルギー線の波長と、前記エネルギー線の偏光状態と、前記エネルギー線の強度分布との少なくとも１つの条件を含む。前記走査条件は、前記エネルギー線の走査ピッチと、前記エネルギー線の走査経路との少なくとも一方の条件を含む。

Claims (45)

1. 未溶融の粉末材料からなる層状の未溶融の材料層を形成し、エネルギー線の照射により前記未溶融の材料層の少なくとも一部が固化した固化層からなる三次元造形物を造形する造形システムであって、
   前記未溶融の材料層からの光を受光する受光部と、
   前記受光部での受光結果に基づいて求められる前記未溶融の材料層の形状に関する状態に基づいて設定された造形条件で前記三次元造形物を造形する造形部と、
   を備え、
   前記造形条件は、
   前記エネルギー線の条件と、
   前記エネルギー線を走査するための走査条件と、
   前記エネルギー線の照射により前記未溶融の材料層の少なくとも一部の溶融を行う筐体の内部の雰囲気に関連する条件と、
   前記未溶融の材料層を形成する材料層形成条件と、
   前記未溶融の材料層および前記固化層を支持する支持部に関連する支持部条件と、
   前記固化層または前記三次元造形物の形状に関連する設計データと、
   前記粉末材料に関連する条件との少なくとも一つを含み、
   前記エネルギー線の条件は、
   前記エネルギー線の発振モードと、
   前記エネルギー線の波長と、
   前記エネルギー線の偏光状態と、
   前記エネルギー線の強度分布との少なくとも１つの条件を含み、
   前記走査条件は、
   前記エネルギー線の走査ピッチと、
   前記エネルギー線の走査経路との少なくとも一方の条件を含む
   造形システム。
2. 請求項１に記載の造形システムにおいて、
   前記造形部は、前記受光結果に基づいて求められる前記未溶融の材料層を形成する前記粉末材料の流動性に関する状態に基づいて設定された造形条件で前記三次元造形物を造形する造形システム。
3. 請求項１または２に記載の造形システムにおいて、
   前記未溶融の材料層の形状に関する状態は、前記未溶融の材料層の平面度と、密度と、積層厚との少なくとも１つを含む造形システム。
4. 請求項１から３までのいずれか一項に記載の造形システムにおいて、
   前記受光結果に基づいて求められた前記未溶融の材料層の形状に関する状態に基づいて前記造形条件 を生成する演算部をさらに備え、
   前記造形部は、前記生成された前記造形条件で前記三次元造形物を造形する造形システム。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の造形システムにおいて、
   前記材料層形成条件は、 前記未溶融の材料層を形成する材料層形成部材の形状と、前記材料層形成部材の材質との少なくとも一方を含む造形システム。
6. 請求項１から５までのいずれか一項に記載の造形システムにおいて、
   前記造形部は、設定された前記造形条件で、前記未溶融の材料層の形状に関する状態が求められた未溶融の材料層の少なくとも一部をエネルギー線によって溶融して固化した固化層の上部に供給される前記粉末材料からなる前記未溶融の材料層または前記固化層の上部に供給された前記粉末材料からなる前記未溶融の材料層に対する造形を行う造形システム。
7. 請求項１から６までのいずれか一項に記載の造形システムにおいて、
   前記造形部は、前記三次元造形物の造形が終了した後、設定された前記造形条件で、新たに造形する三次元造形物に対する造形を行う造形システム。
8. 請求項１から７までのいずれか一項に記載の造形システムにおいて、
   前記エネルギー線の条件は、前記エネルギー線の出力と、前記未溶融の材料層を照射する前記エネルギー線のスポットサイズとの少なくとも１つの条件をさらに含む造形システム。
9. 請求項１から８に記載の造形システムにおいて、
   前記走査条件は、さらに、前記エネルギー線の走査速度を含む造形システム。
10. 請求項１から９までのいずれか一項に記載の造形システムにおいて、
    前記筐体の内部の前記雰囲気に関連する条件は、前記筐体内に導入される不活性ガスの種類と、前記筐体内に導入される前記不活性ガスの流量と、前記筐体内に導入される前記不活性ガスの流速と、前記筐体内の酸素濃度と、前記筐体内の圧力と、前記筐体内の温度との少なくとも１つの条件を含む造形システム。
11. 請求項１から１０までのいずれか一項に記載の造形システムにおいて、
    前記材料層形成条件は、前記未溶融の材料層を形成する材料層形成部材の形状と、前記材料層形成部材の材質と、前記材料層形成部材の移動速度と、前記材料層形成部材により前記粉末材料に加える圧力と、前記固化層の上部に材料層の形成を開始するまでの待機時間と、前記材料層の積層厚との少なくとも１つの条件を含む造形システム。
12. 請求項１から１１までのいずれか一項に記載の造形システムにおいて、
    前記支持部条件は、前記支持部の温度と、前記支持部の種類との少なくとも１つの条件を含む造形システム。
13. 請求項１から１２までのいずれか一項に記載の造形システムにおいて、
    前記設計データは、造形される前記固化層の形状データと、造形姿勢データと、前記固化層または前記三次元造形物を支持するサポート部の形状データと、前記三次元造形物の形状データとの少なくとも１つのデータを含む造形システム。
14. 請求項１から１３までのいずれか一項に記載の造形システムにおいて、
    前記粉末材料に関連する前記条件は、前記粉末材料の粒度分布と、前記粉末材料の吸湿度と、前記粉末材料の酸素濃度と、前記粉末材料の材質との少なくとも１つの条件を含む造形システム。
15. 請求項１から１４までのいずれか一項に記載の造形システムにおいて、
    前記受光結果に基づいて求められた前記未溶融の材料層の形状に関する状態に基づいて、形成された前記材料層の補修の要否を判定する判定部をさらに備える造形システム。
16. 請求項２に記載の造形システムにおいて、
    前記受光結果に基づいて求められた前記粉末材料の流動性に関する状態に基づいて、粉末材料の加熱処理の要否を判定する判定部をさらに備える造形システム。
17. 請求項１から１６までのいずれか一項に記載の造形システムにおいて、
    前記受光結果に基づいて求められた前記未溶融の材料層の形状に関する状態に基づいて、設定された前記造形条件を変更するための変更情報の生成の要否を判定する判定部をさらに備える造形システム。
18. 請求項１５または１７に記載の造形システムにおいて、
    前記判定部は、前記受光結果に基づいて求められた前記未溶融の材料層の形状に関する状態が第１の基準値を満たす場合は、設定された前記造形条件を変更するための変更情報の生成が必要と判定し、前記受光結果に基づいて求められた前記未溶融の材料層の形状に関する状態が前記第１の基準値を満たさない場合には、前記未溶融の材料層の補修が必要と判定する造形システム。
19. 請求項１５、１７または１８のいずれか一項に記載の造形システムにおいて、
    前記判定部は、前記受光結果に基づいて求められた前記未溶融の材料層の形状に関する状態が第２の基準値を満たす場合には前記未溶融の材料層の補修が必要と判定し、前記受光結果に基づいて求められた前記未溶融の材料層の形状に関する状態が前記第２の基準値を満たさない場合には、前記三次元造形物の造形停止が必要と判定する造形システム。
20. 請求項１５または１７から１９のいずれか一項に記載の造形システムにおいて、
    前記判定部により前記未溶融の材料層の補修が必要と判定されると、形成された前記未溶融の材料層を除去し、新たに未溶融の材料層を形成する造形システム。
21. 請求項１６に記載の造形システムにおいて、
    前記受光結果に基づいて求められた前記粉末材料の流動性に関する状態に基づいて、前記判定部が前記粉末材料への加熱処理が必要と判定すると、前記粉末材料に加熱処理を行う造形システム。
22. 請求項１から２１のいずれか一項に記載の造形システムにおいて、
    前記受光部は、前記未溶融の材料層からの光を受光することによって、前記受光結果としての前記未溶融の材料層の画像データを取得する画像取得部を備え、
    前記造形部は、前記画像取得部が取得した前記画像データに基づいて求められる前記未溶融の材料層の形状に関する状態に基づいて設定された造形条件で前記三次元造形物を造形する造形システム。
23. 請求項２２に記載の造形システムにおいて、
    前記未溶融の材料層へ所定の強度分布の光を投影する光投影部を更に備え、
    前記画像取得部は、前記未溶融の材料層において前記光が投影された少なくとも一部の領域の画像データを前記受光結果として取得し、
    前記造形システムの前記造形部は、前記画像取得部が取得した前記画像データに基づいて求められる前記未溶融の材料層の形状に関する状態に基づいて設定された造形条件で前記三次元造形物を造形する造形システム。
24. 請求項１から２３のいずれか一項に記載の造形システムにおいて、
    前記受光部での前記受光結果に基づいて、前記未溶融の材料層の形状に関する状態を求める検出部をさらに備え、
    前記造形部は、前記検出部で求められた前記未溶融の材料層の形状に関する状態に基づいて設定された前記造形条件で前記三次元造形物を造形する造形システム。
25. 未溶融の粉末材料からなる層状の未溶融の材料層を形成し、エネルギー線の照射により前記未溶融の材料層の少なくとも一部が固化した固化層からなる三次元造形物を造形する造形システムに用いられる造形方法であって、
    前記未溶融の材料層からの光を受光することと、
    受光結果に基づいて求められる前記未溶融の材料層の形状に関する状態に基づいて設定された造形条件で前記三次元造形物を造形することと、を含み、
    前記造形条件は、
    前記エネルギー線の条件と、
    前記エネルギー線を走査するための走査条件と、
    前記エネルギー線の照射により前記未溶融の材料層の少なくとも一部の溶融を行う筐体の内部の雰囲気に関連する条件と、
    前記未溶融の材料層を形成する材料層形成条件と、
    前記未溶融の材料層および前記固化層を支持する支持部に関連する支持部条件と、
    前記固化層または前記三次元造形物の形状に関連する設計データと、
    前記粉末材料に関連する条件との少なくとも一つを含み、
    前記エネルギー線の条件は、
    前記エネルギー線の発振モードと、
    前記エネルギー線の波長と、
    前記エネルギー線の偏光状態と、
    前記エネルギー線の強度分布との少なくとも１つの条件を含み、
    前記走査条件は、
    前記エネルギー線の走査ピッチと、
    前記エネルギー線の走査経路との少なくとも一方の条件を含む造形方法。
26. 請求項２５に記載の造形方法において、
    前記受光結果に基づいて求められる前記未溶融の材料層を形成する前記粉末材料の流動性に関する状態に基づいて設定された造形条件で前記三次元造形物を造形する造形方法。
27. 請求項２５または２６に記載の造形方法において、
    前記未溶融の材料層の形状に関する状態は、前記未溶融の材料層の平面度と、密度と、積層厚との少なくとも１つを含む造形方法。
28. 請求項２５から２７のいずれか一項に記載の造形方法において、
    前記受光結果に基づいて前記未溶融の材料層の形状に関する状態を求めることをさらに含み、
    前記三次元造形物を造形することは、前記求められた前記未溶融の材料層の形状に関する状態に基づいて設定された前記造形条件で前記三次元造形物を造形する造形方法。
29. 請求項２５から２８のいずれか一項に記載の造形方法において、
    前記材料層形成条件は、前記未溶融の材料層を形成する材料層形成部材の形状と、前記材料層形成部材の材質との少なくとも一方を含む造形方法。
30. 請求項２５から２９のいずれか一項に記載の造形方法において、
    前記三次元造形物を造形することは、設定された前記造形条件で、前記未溶融の材料層の形状に関する状態が求められた前記未溶融の材料層の少なくとも一部をエネルギー線によって溶融して固化した固化層の上部に供給される前記粉末材料からなる前記未溶融の材料層または前記固化層の上部に供給された前記粉末材料からなる前記未溶融の材料層に対する造形を行うことを含む造形方法。
31. 請求項２５から３０のいずれか一項に記載の造形方法において、
    前記三次元造形物を造形することは、１つの三次元造形物の造形が終了した後、設定された前記造形条件で、新たに造形する三次元造形物に対する造形を行うことを含む造形方法。
32. 請求項２５から３１のいずれか一項に記載の造形方法において、
    前記エネルギー線の条件は、前記エネルギー線の出力と、前記未溶融の材料層を照射する前記エネルギー線のスポットサイズとの少なくとも１つの条件をさらに含み、
    前記走査条件は、さらに 前記エネルギー線の走査速度を含み、
    前記筐体の内部の前記雰囲気に関連する条件は、前記筐体内に導入される不活性ガスの種類と、前記筐体内に導入される前記不活性ガスの流量と、前記筐体内に導入される前記不活性ガスの流速と、前記筐体内の酸素濃度と、前記筐体内の圧力と、前記筐体内の温度との少なくとも１つの条件を含み、
    前記材料層形成条件は、前記材料層形成部材の移動速度と、前記材料層形成部材により前記粉末材料に加える圧力と、前記固化層の上部に材料層の形成を開始するまでの待機時間と、前記材料層の積層厚と、前記未溶融の材料層を形成する材料層形成部材の形状と、前記材料層形成部材の材質との少なくとも一方を含み、
    前記支持部条件は、前記支持部の温度と、前記支持部の種類との少なくとも１つの条件を含み、
    前記設計データは、造形される前記固化層の形状データと、造形姿勢データと、前記固化層または前記三次元造形物を支持するサポート部の形状データと、前記三次元造形物の形状データとの少なくとも１つのデータを含み、
    前記粉末材料に関連する前記条件は、前記粉末材料の粒度分布と、前記粉末材料の吸湿度と、前記粉末材料の酸素濃度と、前記粉末材料の材質との少なくとも１つの条件を含む造形方法。
33. 請求項２５から３２のいずれか一項に記載の造形方法において、
    前記受光結果に基づいて求められた前記未溶融の材料層の形状に関する状態に基づいて、形成された前記未溶融の材料層の補修の要否を判定することをさらに含む造形方法。
34. 請求項２６に記載の造形方法において、
    前記受光結果に基づいて求められた前記粉末材料の流動性に関する状態に基づいて、粉末材料の加熱処理の要否を判定することをさらに含む造形方法。
35. 請求項２５から３４のいずれか一項に記載の造形方法において、
    前記受光結果に基づいて求められた前記未溶融の材料層の形状に関する状態に基づいて、設定された前記造形条件を変更するための変更情報の生成の要否を判定することをさらに含む造形方法。
36. 請求項３３または３５に記載の造形方法において、
    前記補修の要否を判定することは、変前記受光結果に基づいて求められた前記未溶融の材料層の形状に関する状態が第１の基準値を満たす場合は、設定された前記造形条件を変更するための変更情報の生成が必要と判定し、前記受光結果に基づいて求められた前記未溶融の材料層の形状に関する状態が前記第１の基準値を満たさない場合には前記未溶融の材料層の補修が必要と判定することを含む造形方法。
37. 請求項３３、３５または３６のいずれか一項に記載の造形方法において、
    前記補修の要否を判定することは、前記受光結果に基づいて求められた前記未溶融の材料層の形状に関する状態が第２の基準値を満たす場合には前記未溶融の材料層の補修が必要と判定し、前記受光結果に基づいて求められた前記未溶融の材料層の形状に関する状態が前記第２の基準値を満たさない場合には、前記三次元造形物の造形停止が必要と判定することを含む造形方法。
38. 請求項３３または３５から３７のいずれか一項に記載の造形方法において、
    前記未溶融の材料層の補修が必要と判定されると、形成された前記未溶融の材料層を除去し、新たに未溶融の材料層を形成する造形方法。
39. 請求項３４に記載の造形方法において、
    前記受光結果に基づいて求められた前記粉末材料の流動性に関する状態に基づいて、前記粉末材料への加熱処理が必要と判定すると、前記粉末材料に加熱処理を行う造形方法。
40. 請求項２５から３９のいずれか一項に記載の造形方法において、
    前記未溶融の材料層からの光を受光することは、前記粉末材料から形成された前記未溶融の材料層の画像データを取得することを含み、
    前記三次元造形物を造形することは、取得された前記画像データに基づいて求められる前記未溶融の材料層の形状に関する状態に基づいて、設定された造形条件で前記三次元造形物を造形することである造形方法。
41. 請求項４０に記載の造形方法において、
    更に、前記未溶融の材料層へ所定の強度分布の光を投影することを含み、
    前記未溶融の材料層からの光を受光することは、前記材料層において前記光が投影された少なくとも一部の領域の画像データを取得することを含み、
    前記三次元造形物を造形することは、取得された前記画像データに基づいて求められる前記未溶融の材料層の形状に関する状態に基づいて、設定された造形条件で前記三次元造形物を造形することである造形方法。
42. 請求項２５から４１のいずれか一項に記載の造形方法における処理をコンピュータに実行させる造形プログラム。
43. 未溶融の粉末材料からなる層状の未溶融の材料層を形成し、エネルギー線の照射により前記未溶融の材料層の少なくとも一部が固化した固化層からなる三次元造形物の造形条件の設定に用いられる情報取得装置であって、
    前記未溶融の材料層からの光を受光する受光部と、
    前記受光部での受光結果を出力する出力部と、を備え、
    前記出力部から出力された前記受光結果に基づいて 求められる前記未溶融の材料層の形状に関する状態に基づいて設定された造形条件で前記三次元造形物が造形され、
    前記造形条件は、
    前記エネルギー線の条件と、
    前記エネルギー線を走査するための走査条件と、
    前記エネルギー線の照射により前記未溶融の材料層の少なくとも一部の溶融を行う筐体の内部の雰囲気に関連する条件と、
    前記未溶融の材料層を形成する材料層形成条件と、
    前記未溶融の材料層および前記固化層を支持する支持部に関連する支持部条件と、
    前記固化層または前記三次元造形物の形状に関連する設計データと、
    前記粉末材料に関連する条件と、の少なくとも一つを含み、
    前記エネルギー線の条件は、
    前記エネルギー線の発振モードと、
    前記エネルギー線の波長と、
    前記エネルギー線の偏光状態と、
    前記エネルギー線の強度分布と、の少なくとも１つの条件を含み、
    前記走査条件は、
    前記エネルギー線の走査ピッチと、
    前記エネルギー線の走査経路と、の少なくとも一方の条件を含む情報取得装置。
44. 未溶融の粉末材料からなる層状の未溶融の材料層を形成し、エネルギー線の照射により前記未溶融の材料層の少なくとも一部が固化した固化層からなる三次元造形物の造形条件の設定に用いられる情報処理方法であって、
    前記未溶融の材料層からの光を受光することと、
    前記受光部での受光結果を出力することと、を含み、
    出力された前記受光結果に基づいて求められる 前記未溶融の材料層の形状に関する状態に基づいて設定された造形条件で前記三次元造形物が造形され、
    前記造形条件は、
    前記エネルギー線の条件と、
    前記エネルギー線を走査するための走査条件と、
    前記エネルギー線の照射により前記未溶融の材料層の少なくとも一部の溶融を行う筐体の内部の雰囲気に関連する条件と、
    前記未溶融の材料層を形成する材料層形成条件と、
    前記未溶融の材料層および前記固化層を支持する支持部に関連する支持部条件と、
    前記固化層または前記三次元造形物の形状に関連する設計データと、
    前記粉末材料に関連する条件と、
    の少なくとも一つを含み、
    前記エネルギー線の条件は、
    前記エネルギー線の発振モードと、
    前記エネルギー線の波長と、
    前記エネルギー線の偏光状態と、
    前記エネルギー線の強度分布との少なくとも１つの条件を含み、
    前記走査条件は、
    前記エネルギー線の走査ピッチと、
    前記エネルギー線の走査経路との少なくとも一方の条件を含む情報処理方法。
45. 請求項４４に記載の情報処理方法における処理をコンピュータに実行させる情報処理プログラム。