JP2023524861A - 粉体層から物体を付加製造する方法 - Google Patents
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Abstract
粉体層から物体の付加製造するための方法であって、本方法は、粉体を溶融させるためのスポットを形成するために、粉体層の表面にエネルギービームを投射するステップ(200)と;エネルギービームが、表面の第1のゾーンを長手方向の走査方向及び往路方向に走査するステップであって、第1のゾーンの走査の間に、エネルギービームを、スポットが、第1のゾーンを長手方向の走査方向で互いにオフセットした第1のループで構成される軌道を進み、スポットが、第1の回転方向で第1のループの各々を進むように配向するステップ(202)と;エネルギービームが、表面の第2のゾーンを長手方向の走査方向及び往路方向とは逆の復路方向に走査するステップであって、第2のゾーンは、長手方向の走査方向と直交する横方向の走査方向で第1のゾーンに隣接し、第2のゾーンの走査の間に、エネルギービームを、スポットが、第2のゾーンを長手方向の走査方向において互いにオフセットした第2のループで構成される軌道を進み、スポットが、第1の回転方向とは反対の第2の回転方向で第2のループの各々を進むように配向する、ステップ(204)とを含む。【選択図】図4
Description
本発明は、粉体層から物体を付加製造するための方法、及びその種の方法を実行するように構成されている装置に関する。
付加製造は、互いに重ね合わせた粉体の層を溶融することで物体を製造する。これらの層は、製造される物体の異なるセクションに対応する。
粉体層を溶融させるために、供給源は粉体層の表面にエネルギービームを投射し、このような溶融が起こるスポットを形成する。その後、層の全表面に溶融を伝播させるために、表面を走査するようにエネルギービームを制御する。
粉体層を溶融させるために、供給源は粉体層の表面にエネルギービームを投射し、このような溶融が起こるスポットを形成する。その後、層の全表面に溶融を伝播させるために、表面を走査するようにエネルギービームを制御する。
従来、エネルギービームは、表面の異なるゾーンを長手方向に、往路(進行)方向(outward sense)と復路方向(return sense)に交互に走査していた。
特に、スポットが各ゾーンを長手方向に並進する完全な直線運動ではなく、長手方向の並進運動と振動運動(”wobbling”即ち「揺動」とも呼ばれる)からなる運動で進むように、エネルギー供給源を制御することが提案されている。振動運動は、特に溶融プールを広げるようにして横方向に振動する。
特に、スポットが各ゾーンを長手方向に並進する完全な直線運動ではなく、長手方向の並進運動と振動運動(”wobbling”即ち「揺動」とも呼ばれる)からなる運動で進むように、エネルギー供給源を制御することが提案されている。振動運動は、特に溶融プールを広げるようにして横方向に振動する。
様々な揺動運動が提案されている。
そのうちの1つは、一般に「円形モード」と呼ばれるもので、スポットが長手方向に互いにオフセットしたループからなる軌道をたどるような方式である。
そのうちの1つは、一般に「円形モード」と呼ばれるもので、スポットが長手方向に互いにオフセットしたループからなる軌道をたどるような方式である。
図1は、この種の円形モードを使用する方法の実行中にスポットがたどる軌道を示す。図1では、長手方向が水平であり、横方向が垂直である。往路方向は左から右へ、復路方向は右から左へ進む。図1には、4つのゾーンに位置する4つの一連のループが示されている。4つのゾーンのうち2つは往路方向で進み、残りの2つは復路方向で進むことが、4つの破線矢印で示されている。スポットは一定の回転方向(rotation sense)で各ループを進む。回転方向は4つのゾーンで同じであり、詳細には各ループで同じである。その結果、2つの隣接する一連のループは、頭-尾の関係にある。
本発明の目的は、付加製造中にエネルギービームによって粉体層に供給されるエネルギーを、これによって製造時間を短縮することなく、より均一に分布させることである。
この目的のために、第1の態様において、粉体層から物体の付加製造するための方法であって、本方法は、
-粉体を溶融させるためのスポットを形成するために、粉体層の表面にエネルギービームを投射するステップと、
-エネルギービームが、表面の第1のゾーンを長手方向の走査方向及び往路方向に走査するステップであって、第1のゾーンの走査の間に、エネルギービームを、スポットが、第1のゾーンを長手方向の走査方向で互いにオフセットした第1のループで構成される軌道を進み、スポットが、第1の回転方向で第1のループの各々を進むように配向するステップと、
-エネルギービームが、表面の第2のゾーンを長手方向の走査方向及び往路方向とは逆の復路方向に走査するステップであって、第2のゾーンは、長手方向の走査方向と直交する横方向の走査方向で第1のゾーンに隣接し、第2のゾーンの走査の間に、エネルギービームを、スポットが、第2のゾーンを長手方向の走査方向において互いにオフセットした第2のループで構成される軌道を進み、スポットが、第1の回転方向とは反対の第2の回転方向で第2のループの各々を進むように配向する、ステップと、
を含む、ことが提案される。
-粉体を溶融させるためのスポットを形成するために、粉体層の表面にエネルギービームを投射するステップと、
-エネルギービームが、表面の第1のゾーンを長手方向の走査方向及び往路方向に走査するステップであって、第1のゾーンの走査の間に、エネルギービームを、スポットが、第1のゾーンを長手方向の走査方向で互いにオフセットした第1のループで構成される軌道を進み、スポットが、第1の回転方向で第1のループの各々を進むように配向するステップと、
-エネルギービームが、表面の第2のゾーンを長手方向の走査方向及び往路方向とは逆の復路方向に走査するステップであって、第2のゾーンは、長手方向の走査方向と直交する横方向の走査方向で第1のゾーンに隣接し、第2のゾーンの走査の間に、エネルギービームを、スポットが、第2のゾーンを長手方向の走査方向において互いにオフセットした第2のループで構成される軌道を進み、スポットが、第1の回転方向とは反対の第2の回転方向で第2のループの各々を進むように配向する、ステップと、
を含む、ことが提案される。
本発明者らは、スポットが進むループの形状が非対称であるため、ループの頂部よりも基部に多くのエネルギーが蓄積されることに気付いた。その結果、図1に示すように、隣接する2つの一連のループが頭-尾(head-to-tail)の関係にある場合に、層に蓄積されるエネルギーは横方向に大きく変動する。このエネルギーは、向かい合うループの基部付近で大きく、頂部付近では小さくなる。
第1のゾーンと第2のゾーンとの間でループが進む方向を変えると、一連の第1のループと一連の第2のループは、図1のように頭-尾の関係ではなく、横方向で同じ方向に向くことが可能になる。従って、第1のループの基部が第2のループの頂部に近接するか又は第1のループの頂部が第2のループの基部に近接し、いずれの場合も横方向のエネルギーの変動を小さくすることができる。そのため、エネルギーの蓄積がより均質化される。
さらに、第1のゾーンを往路方向に、第2のゾーンを復路方向に走査することで、これら2つのゾーンのすべてを高速に走査することが可能になる。このため、第1の態様による方法によって提供される均質性の向上は、その実行速度を損なわない。
第1の態様による方法は、それが技術的に可能である場合、以下の任意の特徴を、別々に又は組み合わせて有することができる。
好ましくは、第1のループのうちの少なくとも2つ及び/又は第2のループのうち少なくとも2つは、交差する。
好ましくは、第1のループのうちの少なくとも2つ及び/又は第2のループのうち少なくとも2つは、交差する。
好ましくは、第1のループのうちの少なくとも2つ及び/又は第2のループのうちの少なくとも2つは、同じ寸法を有する。
好ましくは、一連の第2のループは、一連の第1のループから横方向の走査方向で所定の距離だけ離れている。
好ましくは、ループのうちの少なくとも1つは、横方向の走査方向で測定される100マイクロメートルから2ミリメートルの間を含む振幅で広がる。
好ましくは、エネルギービームは、少なくとも1kHzの周波数で横方向の走査方向において振動する。
好ましくは、エネルギービームは、レーザービーム又は電子ビームである。
また、第2の態様において、粉体層から物体を付加製造するための装置であって、この装置は、エネルギー供給源を備え、このエネルギー供給源は、
-粉体を溶融するようにスポットの形態で層の表面にエネルギービームを投射し、
-エネルギービームによって表面の第1のゾーンを長手方向の走査方向及び往路方向に走査し、第1のゾーンの走査の間に、エネルギービームを、スポットが、第1のゾーンを長手方向の走査方向で互いにオフセットした第1のループで構成される軌道を進み、スポットが第1の回転方向で第1のループの各々を進むように配向するように命令し、
-エネルギービームによって表面の第2のゾーンを長手方向の走査方向及び往路方向とは逆の復路方向に走査し、第2のゾーンは、長手方向の走査方向と直交する横方向の走査方向で第1のゾーンと隣接し、第2のゾーンの走査の間に、エネルギービームを、スポットが、第2のゾーンを長手方向の走査方向で互いにオフセットした第2のループで構成される軌道で進み、エネルギービームが第1の回転方向とは反対の第2の回転方向で第2のループの各々を進むように配向するように命令する、
ように構成された装置が提案される。
-粉体を溶融するようにスポットの形態で層の表面にエネルギービームを投射し、
-エネルギービームによって表面の第1のゾーンを長手方向の走査方向及び往路方向に走査し、第1のゾーンの走査の間に、エネルギービームを、スポットが、第1のゾーンを長手方向の走査方向で互いにオフセットした第1のループで構成される軌道を進み、スポットが第1の回転方向で第1のループの各々を進むように配向するように命令し、
-エネルギービームによって表面の第2のゾーンを長手方向の走査方向及び往路方向とは逆の復路方向に走査し、第2のゾーンは、長手方向の走査方向と直交する横方向の走査方向で第1のゾーンと隣接し、第2のゾーンの走査の間に、エネルギービームを、スポットが、第2のゾーンを長手方向の走査方向で互いにオフセットした第2のループで構成される軌道で進み、エネルギービームが第1の回転方向とは反対の第2の回転方向で第2のループの各々を進むように配向するように命令する、
ように構成された装置が提案される。
本発明の他の特徴、目的及び利点は、添付図面を参照して読む必要がある以下の単に例示的かつ非限定的な説明から明らかになるであろう。
全ての図面において、類似の要素には同一の参照符号が付与されている。
付加製造装置
図2及び図3を参照すると、付加製造装置は、第1の実施形態におけるエネルギー供給源1と、支持体140とを備える。
支持体140は、長手方向と、長手方向に垂直な横方向との2方向に広がる、典型的には平面の自由表面を有する。以下、慣例により、Xは長手方向を示し、Yは横方向を示す。
付加製造装置
図2及び図3を参照すると、付加製造装置は、第1の実施形態におけるエネルギー供給源1と、支持体140とを備える。
支持体140は、長手方向と、長手方向に垂直な横方向との2方向に広がる、典型的には平面の自由表面を有する。以下、慣例により、Xは長手方向を示し、Yは横方向を示す。
支持体140の自由表面の機能は、粉体層150又は互いに積層された複数の層150のための支持面140としての機能を果たすことである。
原則として、エネルギー供給源1は、支持体140に向かってエネルギービームを投射するようになっている。粉体層150が支持体140上に堆積されると、このエネルギービームは、スポットを形成するためにその層150の上面に投射される。
原則として、エネルギー供給源1は、支持体140に向かってエネルギービームを投射するようになっている。粉体層150が支持体140上に堆積されると、このエネルギービームは、スポットを形成するためにその層150の上面に投射される。
エネルギー供給源1は、詳細には、エネルギービームを発生させるように構成された発生器110を備える。発生器110は、例えばレーザー光源であり、発生したビームは、光子からなるレーザービーム、換言すると光ビームである。あるいは、発生器110は、EBM(電子ビーム溶融)タイプ、すなわち、電子ビームを発生させるようになったタイプである。以下、非限定的な状況は、レーザービームのものである。
エネルギー供給源1は、光ビームの集束を調整するように構成された集束装置をさらに備える。従って、この集束装置により、ビームが支持体140上に堆積された粉体層150の上面に投射される形式のスポットのサイズを変えることができる。
集束装置は、例えば集束素子1102と、集束素子に対してレンズの光軸と平行に並進移動可能な集束レンズ1101とを備える。集束レンズ1101は、ビーム発生器110の下流に配置される。以下、用語「上流」及び「下流」は、発生器110から支持体140までの光学経路上のエネルギービームの伝搬方向を暗示的に指す。
集束装置は、集束レンズ1101を集束素子1102に対して移動させるためのアクチュエータを備える。
集束装置は、集束レンズ1101を集束素子1102に対して移動させるためのアクチュエータを備える。
エネルギー供給源1は、そのビームが投射されるスポットが、層150の表面上で、長手方向及び横方向に、支持体140に対して移動するように、エネルギービームを配向するように構成された走査装置130をさらに備える。
走査装置130は、集束装置の下流に配置される。
走査装置130は、集束装置の下流に配置される。
走査装置130は、例えば、第1の回転軸133の周りで支持体140に対して回転移動可能な第1の走査ミラー131と、第1の回転軸とは異なる第2の回転軸134の周りで支持体140に対して回転移動可能な第2の走査ミラー132とを備える。例えば、第1の回転軸133は長手方向であり、第2の回転軸134は横方向である。2つの走査ミラー131、132のうちの一方は、他方の走査ミラーの下流に配置され、発生器110からのエネルギービームは、支持体140に向かって方向転換される前に、2つの走査ミラーで順次反射されるようになっている。
あるいは、走査装置130は、第1の回転軸133及び第2の回転軸134の周りで支持体140に対して回転移動可能な単一の走査ミラーを備える。
この場合、この単一の走査ミラーは、発生器110からのエネルギービームが、支持体140に向かって方向転換される前に、この走査ミラーで反射されるようになっている。
この場合、この単一の走査ミラーは、発生器110からのエネルギービームが、支持体140に向かって方向転換される前に、この走査ミラーで反射されるようになっている。
さらに、走査装置130は、少なくとも1つのアクチュエータ(使用される各走査ミラーに対して1つ)を備える。各アクチュエータの機能は、走査ミラーを走査角の範囲にわたって回転移動させることである。走査角の範囲は、例えば、スポットが層150の全表面、又は少なくともその大部分をカバーすることを可能にするようになっている。
走査装置の所定の構成に関して、発生器110から生じるビームの中心軸は、特定の点で支持体140の表面と交差する。従って、その点の座標(x、y)と走査ミラー131、132の角度位置との間には、数学的関係が存在する。
走査装置130は、詳細には、粉体層150の表面に投射されたスポットの長手方向の走査方向である往路方向、及び往路方向とは反対の復路方向の並進移動を引き起こし、これを交互に行うように構成され、長手方向の走査方向は、支持体140の長手方向及び横方向から独立して選択される。
第1の実施形態では、エネルギー供給源1は、発生器110から生じるエネルギービームの振動を引き起こし、その結果として、エネルギービームが支持体140上に堆積した粉体層150の表面上の少なくとも1つの振動方向に投射されるスポットの振動も引き起こすように構成された振動装置120をさらに備える。
振動装置120は、例えば、2つの異なる振動軸122、123の周りで支持体140に対して回転移動可能な振動ミラーを備える。
振動装置120は、所定の固定又は可変周波数で振動ミラーの振動を引き起こすように構成されたアクチュエータをさらに備える。
振動装置120は、所定の固定又は可変周波数で振動ミラーの振動を引き起こすように構成されたアクチュエータをさらに備える。
振動装置120のアクチュエータは、各走査ミラー131、132が軸133、134の周りで回転移動する走査角の範囲よりも小さい2つの振動角の範囲にわたって、振動軸122、123の周りで振動ミラーを振動させるように構成されている。振動装置120によって使用される振動角の範囲は、投影スポットが100マイクロメートルから2ミリメートルの間を含む振幅にわたって振動することを可能にするようになっている。
走査装置130及び振動装置120は、走査装置130によって引き起こされる並進運動と振動装置120によって引き起こされる振動運動とからなる運動で、スポットが支持体140上に堆積した粉体層150の表面上を動くことができるように協働するように構成されている。換言すると、振動運動は、走査装置130によって引き起こされる並進運動を変調する。
振動装置120は、走査装置130の上流に配置される。換言すると、発生器110からのエネルギービームは、走査装置130に到達する前に、振動ミラーで反射される。
振動装置120は、例えば、集束装置の下流に配置される。
振動装置120は、例えば、集束装置の下流に配置される。
レーザー光源110、振動装置120及び走査装置130は、例えば、表面溶融速度、すなわち単位時間当たりにレーザースポットによってカバーされる粉体層150の表面積が、1000cm2/minより大きく、例えば2000cm2/minより大きく、例えば4000cm2/minより大きく、例えば15000cm2/minより小さく、例えば10000cm2/minより小さく、例えば6000cm2/minの程度にできるよう配置されている。
振動装置120及び走査装置130は、例えば、0.5から10m/sの間を含む、例えば1から5m/sの間を含む、例えば1又は2m/sに等しいスポットの移動速度を可能にするよう構成されている。
エネルギー供給源1は、集束装置、走査装置130及び振動装置120を制御するように構成された制御ユニット(図示せず)をさらに備える。この制御ユニットは、詳細には、これらの様々な装置のそれぞれのアクチュエータを制御するように構成されている。
制御ユニットは、支持体140の自由表面の平面における座標(x、y)の異なるペアに対して事前に計算された集束パラメータ値のテーブルを記憶するメモリを備えること、又はそれに接続することができる。従って、制御ユニットは、スポットが支持体の表面上の座標(x、y)の点に中心を置く場合、事前に計算された値のテーブル内のそのペアに関連する集束パラメータ値を用いて集束装置を制御するように構成されている。
図4には、エネルギー供給源1の第2の実施形態が示されている。この第2の実施形態は、振動装置120を備えていない点で第1の実施形態とは異なる。一方、第2の実施形態では、走査装置130は、それ自体で、スポットが、走査装置130によって引き起こされる並進運動と、この第2の実施形態に振動装置120が存在する場合に引き起こされることになる振動運動とからなる運動で、支持体140上に堆積した粉体層150の表面上を動くことができるように構成されている。これは、走査ミラー又はミラーを振動させることによって可能となる。
付加製造方法
図4を参照すると、上記の装置を用いる付加製造方法は、以下のステップを含む。
図1に示すように、少なくとも1つの粉体層150を支持体140上に堆積する。粉体層150は、支持体140の長手方向及び横方向に広がる自由表面を有する。
粉体の粒子は、例えば10から100μmを含む、例えば20から60μm、例えば40μmに等しい粒径を有する。
図4を参照すると、上記の装置を用いる付加製造方法は、以下のステップを含む。
図1に示すように、少なくとも1つの粉体層150を支持体140上に堆積する。粉体層150は、支持体140の長手方向及び横方向に広がる自由表面を有する。
粉体の粒子は、例えば10から100μmを含む、例えば20から60μm、例えば40μmに等しい粒径を有する。
各粉体層150の材料は、例えば0.5から10J/mm2の間を含む、例えば1から5J/mm2の間を含む、例えば2J/mm2に等しいフルエンスを有する。
粉体層150の又はその各々の材料は、チタン及び/又はアルミニウム及び/又はインコネル及び/又はステンレス鋼及び/又はマルエージング鋼を含むことができる。発生器110は、エネルギービームを放射するように作動される。そのエネルギービームは、集束装置、振動装置120(エネルギー供給源1に存在する場合)及び走査装置130を通過し、スポットの形で粉体層150の自由表面上に投影される(ステップ200)。
粉体層150の又はその各々の材料は、チタン及び/又はアルミニウム及び/又はインコネル及び/又はステンレス鋼及び/又はマルエージング鋼を含むことができる。発生器110は、エネルギービームを放射するように作動される。そのエネルギービームは、集束装置、振動装置120(エネルギー供給源1に存在する場合)及び走査装置130を通過し、スポットの形で粉体層150の自由表面上に投影される(ステップ200)。
従って、粉体層150は、このスポットのレベルで、その粒子の溶融点まで加熱される。
さらに、集束装置は、このスポットのサイズを小さくし、従ってエネルギービームによって伝達されるエネルギーをより集中させるように、ビームの焦点を調整する。
さらに、集束装置は、このスポットのサイズを小さくし、従ってエネルギービームによって伝達されるエネルギーをより集中させるように、ビームの焦点を調整する。
走査装置130は、スポットが、表面の第1のゾーンにわたって、往路方向で、長手方向の走査方向に並進移動するように、ビームを配向する。この並進移動は、図6において破線の矢印で表されている(ステップ202)。
ステップ202の間、走査装置130又は振動装置120は、この並進移動が振動運動によって変調されるようにビームを振動させる。この振動運動は、長手方向の走査方向と直交する横方向の走査方向の横方向振動成分と、長手方向の走査方向の長手方向振動成分からなる。換言すると、この振動運動は、横方向の走査方向だけでなく、長手方向の走査方向においても、粉体層150の表面上にこのスポットの振動を発生させる。
供給源1が第1の実施形態に適合する場合、振動運動は、振動装置120によって引き起こされる。供給源1が第2の実施形態に適合する場合、振動運動は、走査装置130によって引き起こされる。
2つの振動成分は、好ましくは、同じ周波数で振動する。そのとき、2つの成分が正弦波の形態である場合、振動運動は楕円形になることができる。
2つの振動成分は、好ましくは、同じ周波数で振動する。そのとき、2つの成分が正弦波の形態である場合、振動運動は楕円形になることができる。
この振動運動と往路方向の並進運動の成分に起因して、第1のゾーンにおいて、スポットは、長手方向の走査方向に互いにオフセットした一連の第1のループで構成される軌道をたどる。
各ループはノードが有し、このノードは、スポットが2回通過する点である。さらに、各ループは、上流部分、ヘアピン形状の中間部分、及び下流部分で構成される。スポットは、上流部分、ノード、ヘアピン形状の中間部分、再びノード、及び最後に下流部分の順にループの各部分を進む。この下流部分は、次のループの上流部分に接続する。ループを移動する際に、スポットはループの中心点を中心に、常に同じ回転方向(第1の回転方向)で回転する。
各ループは、その上流部分、その下流部分、及びノードによって形成される基部を備える。各ループは、その中間部分で構成される頂部を備える。非対称形状に起因して、ループの基部(特にノードの近く)でビームによって蓄積されるエネルギー量は、そのループの頂部で蓄積されるエネルギー量より大きい。
図5では、長手方向の走査方向は水平であり、往路方向は左から右へ進み、最初の回転方向は反時計回りの回転方向である。その結果として、第1のループのそれぞれの基部は、それらの第1のループの頂部よりも下にあることになる。
振動運動の2つの成分が同じ振幅を有する場合、振動運動は円形になる。その結果、各第1のループは、より円形に近い形状を有する。
振動運動の2つの成分が同じ振幅を有する場合、振動運動は円形になる。その結果、各第1のループは、より円形に近い形状を有する。
少なくとも1つの第1のループは、好ましくは、100マイクロメートルから2ミリメートルの間を含む横方向の走査方向で測定される高さに広がる。この高さは、振動運動の横方向成分の振幅に対応する。
さらに、走査装置130(エネルギー供給源1の第2の実施形態における)又は振動装置120(エネルギー供給源1の第1の実施形態における)は、少なくとも1kHzの周波数でスポットを横方向に振動させることが好ましい。この周波数は、典型的には、エネルギービームがレーザービームである場合には1kHzから10kHzの間を含み、エネルギービームが電子ビームである場合には1kHzから100kHzの間を含む。
全ての第1のループは、スポットが第1の回転方向で進む。
全ての第1のループは、好ましくは、同じ寸法である(横方向に測定した場合、それらの基部と頂部との間で同じ高さである、及び/又は、長手方向に測定した場合、同じ幅である)。
全ての第1のループは、好ましくは、同じ寸法である(横方向に測定した場合、それらの基部と頂部との間で同じ高さである、及び/又は、長手方向に測定した場合、同じ幅である)。
第1のループのうちの少なくとも2つは交差する、すなわち、最新の第1のループは、少なくとも2つの交差点で先行するループと交差する。全ての第1のループは、好ましくは、2つずつ交差する。
一連の第1のループは、長手方向の走査方向に所定の長さに広がり、横方向の走査方向に所定の幅に広がる。
一連の第1のループは、長手方向の走査方向に所定の長さに広がり、横方向の走査方向に所定の幅に広がる。
次に、走査装置130は、スポットが第1のゾーンに隣接する第2のゾーンに到達するように(例えば図5に示される状況では第1のゾーンの上方に)、スポットを横方向の走査方向に、例えば並進的に移動させるように、エネルギービームを配向する。
次に、走査装置130は、スポットが長手方向の走査方向に第2のゾーン上を並進移動するようにビームを配向するが、今回は、往路方向とは反対の復路方向に移動する(ステップ204)。
次に、走査装置130は、スポットが長手方向の走査方向に第2のゾーン上を並進移動するようにビームを配向するが、今回は、往路方向とは反対の復路方向に移動する(ステップ204)。
ステップ204の間、走査装置130又は振動装置120は、第2のゾーンにおいて、スポットが長手方向の走査方向に互いにオフセットした一連の第2のループで構成される軌道をたどるように、この並進移動が振動運動によって変調されるようにビームを振動させる。今回は、全ての第1のループは、スポットが第2の回転方向で進む。
ステップ202に関して、振動運動は、供給源1が第1の実施形態に適合する場合には振動装置120によって、供給源1が第2の実施形態に適合する場合には走査装置130によって引き起こされる。第2の回転方向は、第1の回転方向と逆である。このループが進む方向の変更は、典型的には、ビームを振動させるために使用される振動パラメータに作用することによって得られる。
図5では、復路方向は右から左へ進み、第2のループ上でのスポットの第2の回転方向は時計回りの回転方向である。その結果として、上述の第1のループの場合と同様に、第2のループのそれぞれの基部は、それらの第2のループの頂部よりも下にあることになる。その結果、エネルギービームによって粉体層150上に運ばれるエネルギーは、第1のゾーン及び第2のゾーンの組み合わせによってより均質な方法で分配される。
少なくとも1つの第2ループは、好ましくは、横方向の走査方向で測定した場合、100マイクロメートルから2ミリメートルの間を含む高さに広がる。この高さは、振動運動の横方向成分の振幅に対応する。
さらに、供給源1は、第2のゾーンにおいて、スポットを少なくとも1kHzの周波数で横方向の走査方向に振動させることが好ましい。この周波数は、典型的には、エネルギービームがレーザービームである場合には1kHzから10kHzの間を含み、エネルギービームが電子ビームである場合には1kHzから100kHzの間を含む。
全ての第2のループは、好ましくは、同じ寸法である(横方向の走査方向で測定した場合、それらの基部と頂部との間で同じ高さである、及び/又は長手方向の走査方向で測定した場合、同じ幅である)。
第2のループの少なくとも2つは交差する。好ましくは、全ての第2のループは2つずつ交差する。
第2のループの少なくとも2つは交差する。好ましくは、全ての第2のループは2つずつ交差する。
一連の第2のループは、一連の第1のループから離れている(図5に示されるように)。あるいは、少なくとも1つの第2のループは、第1のループを横切る。
上述のステップ、特にステップ202及び204は、横方向の走査方向で互いに隣接する、より多くのゾーンをカバーするような方法で(図5では4つのゾーンが示されている)、交互に繰り返される。
上述のステップ、特にステップ202及び204は、横方向の走査方向で互いに隣接する、より多くのゾーンをカバーするような方法で(図5では4つのゾーンが示されている)、交互に繰り返される。
Claims (8)
- 粉体層から物体を付加製造するための方法であって、
-粉体を溶融させるためのスポットを形成するために、前記粉体層の表面にエネルギービームを投射するステップ(200)と、
-前記エネルギービームが、前記表面の第1のゾーンを長手方向の走査方向及び往路方向に走査するステップ(202)であって、前記第1のゾーンの走査の間に、前記エネルギービームを、前記スポットが前記第1のゾーンを前記長手方向の走査方向で互いにオフセットした第1のループで構成される軌道を進み、前記スポットが第1の回転方向で前記第1のループの各々を進むように、配向するステップ(202)と、
-前記エネルギービームが、前記表面の第2のゾーンを前記長手方向の走査方向及び前記往路方向とは逆の復路方向に走査するステップ(204)であって、前記第2のゾーンは、前記長手方向の走査方向と直交する横方向の走査方向で前記第1のゾーンに隣接し、前記第2のゾーンの走査の間に、前記エネルギービームを、前記スポットが、前記第2のゾーンを前記長手方向の走査方向において互いにオフセットした第2のループで構成される軌道を進み、前記スポットが、前記第1の回転方向とは反対の第2の回転方向で前記第2のループの各々を進むように配向する、ステップ(204)と、を含む
ことを特徴とする方法。 - 前記第1のループのうちの少なくとも2つ及び/又は前記第2のループのいちの少なくとも2つは、交差する、
請求項1に記載の方法。 - 前記第1のループのうちの少なくとも2つ及び/又は前記第2のループのうちの少なくとも2つは、同じ寸法である、
請求項1又は2に記載の方法。 - 一連の前記第2のループは、一連の前記第1のループから前記横方向の走査方向で所定の距離だけ離れている、
請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。 - 前記ループのうちの少なくとも1つは、前記横方向の走査方向で測定される100マイクロメートルから2ミリメートルの間を含む振幅で広がる、
請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。 - 前記エネルギービームは、少なくとも1kHzの周波数で前記横方向の走査方向において振動する、
請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。 - 前記エネルギービームは、レーザービーム又は電子ビームである、
請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。 - 粉体層から物体を付加製造するための装置であって、前記装置は、粉体を溶融するようにスポットの形態で前記粉体層の表面にエネルギービームを投射するように構成されたエネルギー供給源を備え、前記エネルギー供給源は、
-前記エネルギービームによって前記表面の第1のゾーンを長手方向の走査方向及び往路方向に走査し、前記第1のゾーンの走査の間に、前記エネルギービームを、前記スポットが、前記第1のゾーンを前記長手方向の走査方向で互いにオフセットした第1のループで構成される軌道を進み、前記スポットが第1の回転方向で前記第1のループの各々を進むように配向するように命令し、
-前記エネルギービームによって前記表面の第2のゾーンを前記長手方向の走査方向及び前記往路方向とは逆の復路方向に走査し、前記第2のゾーンは、前記長手方向の走査方向と直交する横方向の走査方向で前記第1のゾーンと隣接し、前記第2のゾーンの走査の間に、前記エネルギービームを、前記スポットが、前記第2のゾーンを前記長手方向の走査方向で互いにオフセットした第2のループで構成される軌道で進み、前記エネルギービームが前記第1の回転方向とは反対の第2の回転方向で前記第2のループの各々を進むように配向するように命令する、ように構成された制御ユニットを備える、
ことを特徴とする装置。
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