JP3037489B2 - 溶射による３次元物品の製作方法及び装置 - Google Patents

溶射による３次元物品の製作方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属、セラミック、プラ
スチック或は複合材料を溶射して３次元物品を創出する
ための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来技術】材料の薄い層を徐々に積み上げて３次元物
品を創出するための幾つかの方法が提案され使用されて
きている。これらのプロセスには、積層、選択的レーザ
ー焼結、衝撃（ｂａｌｌｉｓｔｉｃ）粉末冶金、３次元
印刷、ステレオリトグラフィー、そしてニアネット溶射
が含まれる。積層法には、選択された金属層をカッティ
ングし、次いでこれらの金属層を互いに接着する簡単な
プロセスが含まれる。金属層は創出するべき物品の断面
と対応する形状に予備カッティングし得る。別様には、
材料の標準形状を相互に積み重ねそして接着させ、次い
で組み合わせ構造体をカッティングし或は加工して所望
の形状を創生し得る。米国特許第４７５２３５２号に
は、積層物品を形成するためのコンピューター制御方法
及び装置が提案される。該米国特許では、供給ステーシ
ョンと、材料を積層して複数層状に形成するためのワー
クステーションと、材料層を順次積み重ねて３次元物品
とするためのアセンブリーステーションと、材料層を積
み重ねた積層体を接着して３次元物品形状を完成させる
ためのステーションと、制御ステーションとが含まれ
る。前記米国特許ではまた、上方の材料のロールから材
料層をカッティングし、コンピューター制御された方向
で積み重ねそして接着する方法が記載される。材料層は
接着材或はろう付けによって互いに接着される。これら
及びその他の積層法には幾つかの欠点がある。先ず第１
に、材料層間の結合が臨界的でありそれによって物品の
長さが限定されることであり、第２には、積層体の各材
料層を創出することによって著しい廃棄材料が生じるこ
とであり、そして第３には、完成した物品にはサンディ
ング或はグラインディングによって除去しなければなら
ない層状の或は鋸歯状の縁部が残ることである。結局、
積層法は相互に結合させ得る薄い層状に形成し得る材料
だけに対して好適である。レーザー焼結法ではレーザー
が、出発材料をその適用態様に従って特定形状に硬化さ
せるために使用される。ステレオリトグラフィー法はよ
り最近のしかし類似の方法であって、液体の光硬化性ポ
リマーにレーザービームを走査してこれを選択的に固化
させることにより、プラスチック製の試作モデルがその
容器から直接的に創出される。この方法の具体例は欧州
特許第３２２２５７号に記載される。これら２つの方法
では有意量の硬化性原材料が必要である。何れの方法に
於ても、所望の形状を得るためにはレーザーを注意深く
制御する必要がある。幾つかの適用例では代表的にはレ
ーザーは各断面を完全には硬化しない。レーザーはむし
ろ、セクションの境界部分を硬化させ次いで未硬化の流
体を捕捉する硬化されたハニカム構造状の内側構造を創
出させる。そして後、物品を、紫外線処理或は熱処理を
別個に行いつつ最終的に硬化させなければならない。そ
の後の追加的プロセス処理、例えば注意深いグラインデ
ィング及びサンディングが、円滑で正確な表面を形成す
るために必要である。衝撃粉末冶金法では粒状物から成
るビームが、３次元座標系内の３次元物品の座標に差し
向けられる。粒状物を引き寄せる物理的種源が必要とさ
れる。このプロセスでは前記物理的種源に差し向けた粒
状物のビームが使用され得る。このビームが物理的種源
から上方に向けて粒状物を付着させる。別様には環境中
にすでにある粒状物を物理的種源或は別の座標に引き寄
せるエネルギービームを使用し得る。そうしたシステム
は米国特許第４６６５４９２号に開示される。この方法
は、アンダーカットを有する物品はそれを支持する構造
体を同時に作製することなしには作製出来ない。通常、
そうした支持構造体は物品の創出中に粒状物ビームを使
用して創出される。そうした支持構造体はカッティン
グ、グラインディング或は機械的加工によって除去され
ねばならない。３次元印刷法は衝撃粉末冶金法と類似の
別の技法である。この技法の１バリエーションによれ
ば、インクジェットプリンターが２次元的イメージを創
生するのとほぼ同じ態様で、３次元的イメージを創生す
るための粒状物の層が創出される。この技法は、熱的衝
撃或は要求時落下といった材料送達技法に依存する。熱
的衝撃による材料送達はノズルのすぐ背後の小部分を揮
発させそれによって粒状物が形成される。要求時落下を
使用する材料送達手段、即ち要求時落下ノズルには、キ
ャビティを圧縮しそれにより液滴をしてノズルプレート
を通過せしめるための圧電要素が含まれる。何れの材料
送達技法でも、材料はワーク面に物品を付着するための
態様に於て差し向けられる。この技術は特定種類の材料
のためだけに対して使用可能である。３次元印刷法の他
のバリエーションでは、工作物表面の上部に粉末の層を
追加することによって一連の２次元層が創出される。粉
末の層は、バインダー材料のインクジェット印刷によっ
て形成される部分に選択的に連接される。次いで、工作
物表面が降下され、別の粉末層が形成されそして選択的
に連接され、この層形成プロセスがその部分の印刷が完
了するまで反復される。熱処理に引き続き未結合粉末が
除去され、作製された部分が残される。この技術は金
属、セラミック及びプラスチック材料のために提案され
たものであるが、信頼性を有するバインダーを適用し得
る材料に限定される。以上に説明したような作製技術は
何れも、鋼製部品を作製するためには成功裡には使用さ
れていない。先に説明したプロセスの内、レーザー焼結
法及び衝撃粉末冶金法だけが鋼製部品作製のために提案
されてきた。しかしながら、レーザー焼結法によって作
製された物品は多孔質である。多孔質は大抵の鋼製部品
のためには受容されざるものである。衝撃粉末冶金法で
は粒状物ビームが使用されるが、これはその精度を受容
し得る水準に制御することが困難である。基材上に金属
の層を噴霧することによって物品を作製しようとする場
合は、金属の層が傾斜し、基材から剥れる恐れが生じる
という問題が発生する。従って、釈放エージェント或は
両立性の基材を用意する必要がある。材料を増分的に付
着させることにより良質な金属部品を製造するための方
法及び装置に対する需要がある。そうした方法及び装置
はアンダーカット及び不規則形状を有する物品を製造し
得るべきである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】材料を増分的に付着さ
せることにより良質な金属部品を製造するための方法及
び装置を提供することであり、アンダーカット及び不規
則形状を有する物品を製造可能なそうした方法及び装置
を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、薄い層
を増分的に付着させることによって３次元物品を製造す
るための方法及び装置が提供される。各層は２つの部分
から構成される。第１部分の形状は付着される３次元物
品の断面薄層を表し、また所望の付着材料から成り立っ
ている。第２部分は第１部分の物品形状に相補する形状
を為し、成長する物品形状を支持する構造体としてまた
自己係止式基材として作用する。両部分には２本の溶射
ガンを好ましく使用して溶射が為される。一方の溶射ガ
ンが、第１の組のマスクから選択されたマスクを覆って
一次材料をスプレーする。第２の溶射ガンが、第２の組
のマスクから選択されたマスクを覆って支持体のための
材料をスプレーする。第１の組のマスクには物品を通る
各断面に対応する少なくとも１つのマスクが含まれる。
従って、物品を通る中心線と直交する全平行断面のため
の少なくとも１つのマスクが存在する。第２の組のマス
クには、第１の組のマスクの各々と対応し且つこの対応
するマスクによって画定された断面の相補形状を画定す
る少なくとも１つのマスクが含まれる。各マスクがワー
ク面上に交互に配置され、付着材料或は相補形状形成材
料が溶射され次いで除去される。マスクは、相補形状形
成材料によって取り巻かれた付着材料から成る物品を含
む層状構造体が肉盛りされるよう、予備決定されたシー
ケンスに従って配置され、溶射され、そして除去され
る。次いで相補形状形成材料が除去され、創出された物
品が残される。付着材料よりも融点の低い相補形状形成
材料を使用するのが好ましい。従って、相補形状形成材
料は加熱することによって容易に除去可能である。各層
を通して材料が確実に一様に分与されるよう両材料を予
備決定された溶射パターンで溶射するのが更に好まし
い。マスクを島状（アイランド）パターンの発生を回避
する態様で創作するのが好ましい。そのために、物品或
は支持材料の各断面のための少なくとも２つのマスクが
画定される。これらのマスクは、溶射された材料の継ぎ
目が整列ではなく交差するよう位置決めするのが更に好
ましい。
【０００５】
【実施例】図１を参照するに、本発明の方法及び装置に
従って作製され得る物品１が示される。この物品は、カ
ラー材料４によって分割された上方管状部分２及び下方
管状部分５から成り立っている。前記物品は通路３によ
って示される如く中空である。図１の物品を作製するた
めに使用されるデバイスが図２に概略例示される。ここ
では供給ロール１１上にロール形態のマスキング材料１
０が配設され、これが装置を通して巻き取りロール１２
へと送通される。ステーション１３の位置でワックス或
は接着材料をマスキング材料の下面に塗布し得或は感圧
紙を使用し得る。マスキング材料は金属箔、紙、強化紙
その他好適な材料で良い。低融点合金を相補形状形成材
料として使用してステンレス鋼製の物品を作製するため
のマスキング材料として、紙を使用し得ることが見出さ
れた。マスキング材料がレーザー１４の下方を通過する
際にレーザーによってマスクがカッティングされる。マ
スキング材料１０からマスクがカッティングされた残り
の部分１５は移動するマスキング材料からの廃棄のため
の表面１７上に落下する。マスキング材料はワーク面１
６を越える位置へと連続されそこで停止する。好ましく
はワーク面は矢印ｘ、ｙ、ｚによって示されるような３
つの方向に移動可能である。マスキング材料がワーク面
１６の上方の所望の位置に達するとヘッド２０が溶射ガ
ン２４からの鋼の如き基材の送達を、或は溶射ガン２２
からのＣｅｒｒｏメタルの如き相補形状形成材料（”
Ｃ．ＭＡＴＬ．”）の送達を差し向ける態様で移動され
る。そうした移動の１つの好ましいパターンが図６に示
される。その幾つかが図４に示されるところの一連のマ
スクがワーク面を覆って移動される。付着材料の層７及
び相補形状形成材料がワーク面上に付着される。各々の
層が完成するとワーク面１６が降下されそれによって次
の層を付着させることが可能となる。付着作業中に溶射
ガンを移動させるのが好ましいが、固定式の溶射ガンを
使用しワーク面１６を移動しても良い。
【０００６】幾つかの金属溶射プロセスに於て、従来、
溶射された金属層に残留応力が発現し、それが層を傾か
せ剥落を引き起こす恐れのあることが観察された。この
残留応力を除去するために、従来そうした層はショット
ピーニングされた。この方法はショットが層を覆って一
様に加えられた場合にだけ有効に作用した。本発明によ
る層は平坦であることから本発明ではこの技法を使用出
来る。従って、各層をショットピーニングするためのシ
ョットピーナー２５を設けるのが好ましい。誘導加熱に
よって残留応力を除去することも可能である。従って、
本発明では別様には誘導加熱体２７が設けられ各層がそ
の表面を選択的に加熱するために前記誘導加熱体２７を
覆って移動される。こうした加熱は湾曲面及び不規則面
よりはむしろ平坦な層に於てより容易に達成される。
【０００７】プロセスが完了すると、その断面が図３に
示される材料ブロック８が創出される。付着材料と共に
相補形状形成材料６を付着させたことから、複雑な形状
及びアンダーカット部分を有する部品を創出可能であ
る。図１に示される特定物品に対しては相補形状形成材
料６が、付着されたカラー材料４を支持する。相補形状
形成材料の融点は物品形成のために使用される材料のそ
れよりも低いことが好ましい。そうすることにより、図
３に示される材料ブロック８を、相補形状形成材料６が
加熱され物品１から溶出され得るような温度に加熱する
ことが出来る。物品を鋼或は亜鉛で製作する場合は融点
温度が華氏約１５０から３４０度（約８３．３℃から１
８８．８℃）である金属合金或はポリマーが好適な相補
形状形成材料であることが分かった。そうした合金はペ
ンシルバニア州ベラフォンテのＣｅｒｒｏ Ｍｅｔａｌ
社によって製造され、Ｃｅｒｒｏの商標のもとに販売さ
れる。
【０００８】本発明のために使用されるマスクは個別に
作製し得るが、単一の装置を使用してマスクの製造及び
層への溶射を実施するのが好ましい。結局、図示された
具体例ではロール巻きされたマスキング材料１０が、レ
ーザーベースのパターンカッター１４の如きカッティン
グユニットへと送給された。基材を覆ってマスキング材
料１０を精密に整合させるために基準マーカー９もまた
切り抜きし得る。基材がサーボ制御される１組のｘ−ｙ
−ｚ（及びおそらくは回転する）ステージ上に座置され
る。ｘ−ｙステージを光学的検知システムと一体化させ
得る。光学的検知システムが基準マーカーを検出し、基
材を覆ってマスキング材料を正確に整列させる。ｚステ
ージは連続する各層間で各層の肉厚を減少させる。マス
キング材料は紙、プラスチック或は金属とし得る。金属
或はプラスチックが使用される場合は、溶射によってマ
スキング材料の多くの部分が溶射による乱流下に揺れ動
く状態が引き起こされる。従って、マスキング材料を基
材に対する然るべき位置に保持するためにロールの背面
に例えば、ワクサー（ｗａｘｅｒ）１３を有する”粘着
性”表面を付設し得る。別様にはマスキング材料のため
に感圧紙を使用し得る。
【０００９】各層が２つの材料から成り立つことから、
一層当り少なくとも一つのマスクは、物理的には実現し
得ない”アイランド”部分（即ち主ロールと結合されな
い部分）を必要とする。例えば、仮に鋼の断面が円形で
あれば支持構造体としてのマスクは円形のアイランド部
分を具備するフレームを必要とする。このステーション
を取り扱うために２つのマスクが、従って２つの溶射シ
ーケンスが前記”アイランド”部分（図４参照）形成の
ために必要である。かくして、主たる形状を為す特定の
層に孔がある場合には、少なくとも４つのマスク３２が
必要である。即ち、支持構造材料（例えばＣｅｒｒｏ金
属、以下セロメタルと称する）を形成するための２つの
マスク及び主材料（例えば鋼）を形成するための２つの
マスクである。先に述べた方策を使用して形成される連
続セクションの境界間の溶射部分には２つのマスクによ
る継ぎ目が発生し得る。これは物品全体の強度並びにそ
の疲労特性にとって有害である。この問題を最小とする
ために、マスキング作業は連続する層間の継ぎ目が整列
ではなく交差するように計画されるべきである。例えば
図４には円筒状の２つの層のためのマスクが示される。
ここでは２対のマスクに対応する縁部３３及び３４が、
縁部３３が縁部３４と直交するよう位置決めされてい
る。
【００１０】図１に示される物品を作製するための別態
様の装置が図５に示されている。この具体例は”アイラ
ンド”部分によって生じる問題を、先ずカッティングさ
れないマスキング材料１０を、肉盛りされた材料ブロッ
ク８或はワーク面１６から成る基材上に前進させ、次い
で材料ブロック８上にマスクを直にカッティングするこ
とによって回避している。レーザーカッティングによる
切込深さは材料ブロック８を歪ませないよう注意深く制
御されるべきである。マスキング材料１０の下面側
は、”アイランド”を材料ブロック８に粘着させるため
の”粘着性”を有し得る。この具体例では、溶射プロセ
ス以前にマスキング材料１０の切抜部分を除去しまた、
各々のセクションが溶射された後に、マスキング材料の
ロールと結合されない部分を除去するための、サクショ
ンデバイス２６或はグリッパー（図示せず）の如き追加
的機構が必要とされる。同一のマスキング材料１０が供
給ロール１１から巻き取りロール１２へと移動される。
ここでもワックス或は粘着材がマスキング材料の下面に
塗布される。物品がその相補形状形成材料と共に作製さ
れるところの、付着材料の層７がワーク面１６上に付着
される。しかしながらこの配列構成に於ては、取付け用
ヘッド２０は溶射ガン２２及び２４だけでなく、マスキ
ング材料をカッティングするために使用するレーザー１
４をも収容する。図５に示される装置ではマスキング材
料１０がワーク面１６を覆って送給される。
【００１１】取付け用ヘッド２０は、レーザー１４がワ
ーク面１６の上方に位置決めされるよう移動される。次
いで取付け用ヘッドがレーザーを移動させ、マスキング
材料の溶射するべき断面領域に対応する部分が切り抜か
れる。次に取付け用ヘッドは付着材料か或は相補形状形
成材料がマスキング材料１０を覆ってワーク面上に溶射
されるよう、溶射ガン２２或は２４を適宜移動させる。
更には、ワーク面１６及び溶射ガン２２及び２４を共通
の作業範囲の内外に移動させるための適宜の機構（図示
せず）が必要である。しかしながら、基材下部の精密な
ｘ−ｙ整列装置はこの第２の具体例では不要である。こ
のプロセスは種々の層７の全てが工作物作製のために溶
射されるまでシーケンス的に継続される。そして後、材
料ブロック８が図２の装置を使用して為されると同一の
態様に於て取り扱われる。ここでは”アイランド”部分
は、マスクがサクションデバイス２６或はグリッパーに
よって除去され得ることから単一のマスクとしてカッテ
ィング可能である。
【００１２】図２及び４の具体例では溶射ガン２２、２
４及び２５が取付け用ヘッド２０に設けられる。各溶射
ガン或は選択された溶射ガンの組み合わせのための別個
の取付け用ヘッドを設け得ることを理解されたい。各層
に対し、一次付着材料（例えば鋼）の形状を画定するた
めの１連のマスクが必要であり、また支持のための構造
体を画定するための別の１連のマスクが必要である。溶
射は、一様な付着肉厚を達成するためにマスクの境界部
分内部に於て一様とされねばならない。
【００１３】従来からの溶射源は代表的にガウス分布を
創出する。一様な分布を得るための一つの方法は、適宜
に離間させた多数のガウス分布スプレーパターンを使用
することである。標準偏差１．５だけ離間された同一の
ガウス分布が集合することによって、図７に示されるよ
うな、最初と最後のガウス分布の中心を通り且つライン
２３ａを通る平面内に概略一様な分布が創生される。概
略一様な分布はまた、前記ライン２３ａを通る平面と平
行の類似長さの全ての平面内にも生じ得る。こうした一
様な分布は溶射源の数とは関係なく生じ得る。かくして
一様な分布を、図６に示されるような単一の溶射源でも
って多数のパスを溶射することにより実現可能である。
図６ではスプレーヘッド２３が同心円３０によって示さ
れるスプレーパターンを創出する。このスプレーパター
ンの標準偏差はσである。スプレーヘッドはパス３１に
沿って移動される。全てのパスは標準偏差はσだけ離間
した平行状態とすべきである。溶射源の境界部分はマス
ク３２を越えてマスキング材料１０上へと伸延されるべ
きである。別様には、一様な分布は図７に示される１組
の溶射源２３を使用し矢印３３で示される単一パスを溶
射することによって達成され得る。その場合、最大のマ
スクの境界部分の限界部分を覆うための十分な数の溶射
源２３が設けられる。多数の溶射源を使用する方法では
サイクル時間が早まり、また単一の溶射源を使用する場
合よりも精度が向上する。
【００１４】開示されたマスク製造及び或は溶射方法で
は、各層のために付着される材料の肉厚を確実に一様と
し、一定且つ反復性有るものとするために溶射を極めて
厳しく制御する必要がある。また、各層に対する相補的
な支持及び或は一次材料のマスクは、付着された支持材
料及び一次材料間における完璧な境界付けが確実に為さ
れるよう正確に整合されねばならない。図８及び図９に
示される別態様ではこれらの問題は、そこに組み込んだ
フライス工具或は研削工具５０によって付着後の各層の
肉厚を”平面処理”し正確な肉厚とすることによって軽
減されている。この方策では一次材料のマスク（例えば
鋼）だけが必要である。先ず一次材料２（例えば鋼）の
ためのマスクが、先に説明した任意の手段によってカッ
ティングされ、一次材料、即ち鋼２の層が溶射され、次
いでこの一次材料のためのマスクが除去される。セロメ
タル６が、セロメタルのためのマスクを必要とすること
なく、溶射された鋼２の層５７全体を覆って直接溶射さ
れ、鋼２の層に隣り合う領域を充填すると共に、鋼２の
層５７の上部５２を覆う。フライス工具或は研削工具５
０（或はそれらの組み合わせ）が前記層５７を覆って通
過され、鋼の層の上部５２を覆うセロメタルの層５６を
除去し、層５７を正確な肉厚にトリミングする。フライ
ス工具によって平面処理された表面はそこに付着される
次の層が確実に接着されるための十分な粗さを有するべ
きである。次いで材料ブロックが最終的に創生されるま
で各層に対する前記プロセスが反復される。次いでセロ
メタル６が除去され、物品が磨かれ或はそうでない場合
には必要に応じたプロセス処理が為される。幾つかの適
用例では、セロメタルを付設する以前に鋼をフライス加
工し次いでセロメタルを付着させた後に層全体をフライ
ス加工することが出来る。この手順が使用される場合は
鋼の層だけに対して荒いフライス加工が適用され得る。
【００１５】ここに説明される中実の自由形態物品作製
システムは、２つ以上の合致する部材を含む完全に機能
的なアセンブリーの作製をも、個別の組立作業を必要と
することなく１つのプロセスで可能とする。図１０に
は、間隙４６によって分離されたソケット４４内にボー
ルヘッド４２を具備するボールジョイント４０が示され
ている。ボールジョイント４０は、ボールヘッド４２を
第１の材料とし、ソケット４４を第２の材料として作製
し得る。作製中に相補形状形成材料が間隙４６内に、そ
してボールヘッド４２及びソケット４４を取り巻いて充
填される。例えばソケット４４を鋼製とし得、ボールヘ
ッド４２を複合物、そして相補形状形成材料をセロメタ
ル製とし得る。溶射が完了すると工作物が加熱されてセ
ロメタルが溶出されそれにより、図１０に示されるアセ
ンブリーが出現する。以上本発明を具体例を参照して説
明したが、本発明の内で多くの変更を成し得ることを理
解されたい。
【００１６】
【発明の効果】
１．材料を増分付着させることにより良質な金属部品を
製造するための方法及び装置が提供される。 ２．アンダーカット及び不規則形状を有する物品を製造
可能なそうした方法及び装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】創出されるべき物品の斜視図である。
【図２】図１に示されるような物品の如き３次元物体を
作製するための本発明の装置の現在好ましい具体例を示
すダイヤグラムである。
【図３】図１に示される物品を作製するための、溶射さ
れた材料のブロックの断面図である。
【図４】図１の物品を作製するためにカッティングされ
た異なるマスクにおけるマスク材料のストリップの平面
図である。
【図５】本発明の装置の第２の好ましい具体例のダイヤ
グラムである。
【図６】本発明の方法を実施するための単一のスプレー
ガンを使用しての溶射パターンを示すダイヤグラムであ
る。
【図７】複合スプレー源を使用しての複合溶射パターン
を示すダイヤグラムである。
【図８】本発明の装置の第３の好ましい具体例のダイヤ
グラムである。
【図９】図９の装置を使用して創生されたブロックの、
グラインディング状況を表す断面図である。
【図１０】本発明に従って作製され得るボールジョイン
トの断面図である。
【符号の説明】
１：物品 ４：カラー材料 ６：相補形状形成材料 ８：材料ブロック ９：基準マーカー １０：マスキング材料 １１：供給ロール １４：レーザー １６：ワーク面 ２０：取付け用ヘッド ２２：溶射ガン ２４：溶射ガン ２７：誘導加熱体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リー・イー・ワイス アメリカ合衆国15217ペンシルベニア州 ピツバーグ、ダーリントン・ロード6558 (72)発明者 フリツ・ビー・プリンツ アメリカ合衆国15217ペンシルベニア州 ピツバーグ、ノーサンバランド・ストリ ート5801 (72)発明者 イー・レベント・グルソズ アメリカ合衆国15217ペンシルベニア州 ピツバーグ、サリーン・ストリート4232 (56)参考文献 米国特許4666743（ＵＳ，Ａ) 国際公開87／7538（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 4/00

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】３次元物品を作製するための方法であっ
    て、 ａ）第１の１組のマスクにして、３次元物品を通る中心
    線に直交する平行な断面の各々に対しその少なくとも１
    つが対応する状態に於て、各マスクが物品を通る断面の
    少なくとも一部分と対応する前記第１の１組のマスクを
    創出する段階と、 ｂ）その各々が該第１の１組のマスクの少なくとも１つ
    のマスクと対応し且つ前記第１の１組のマスクの対応す
    るマスクによって画定される断面に対する相補形状を画
    定する第２の１組のマスクを創生する段階と、 ｃ）ワーク面上に前記第１の１組のマスクからの少なく
    とも１つのマスクを、次いで前記第２の１組のマスクの
    少なくとも１つのマスクを、予備決定シーケンスに従っ
    て交互に配置する段階と、 ｄ）第１の１組のマスクの各々のマスクと、ワーク面及
    び該ワーク面上の付着材料の一方とを覆って付着材料を
    スプレーする段階と、 ｅ）付着材料をスプレーした後、マスクを除去する段階
    と、 ｆ）第２の１組のマスクの各々のマスクと、ワーク面及
    びワーク面上の相補形状形成材料の一方とを覆って相補
    形状形成材料をスプレーする段階と、 ｇ）相補形状形成材料をスプレーした後マスクを除去す
    る段階と、 ｈ）スプレーされた付着材料から相補形状形成材料を除
    去する段階と、 を含む３次元物品を作製するための方法。
  2. 【請求項２】 第１の１組のマスクからのマスク対は物
    品を通る断面の少なくとも幾つかを画定し、その場合各
    マスク対が単一の断面を画定する請求項１の３次元物品
    を作製するための方法。
  3. 【請求項３】 ３次元物品を作製するための方法であっ
    て、 ａ）第１の１組のマスクにして、３次元物品を通る中心
    線に直交する平行な断面の各々に対しその少なくとも１
    つが対応する状態に於て、各マスクが物品を通る断面の
    少なくとも一部分と対応する前記第１の１組のマスクを
    創出する段階と、 ｂ）少なくとも１つのマスクをワーク面を覆って配置す
    る段階と、 ｃ）ワーク面及び該ワーク面を覆って配置されたマスク
    上に付着材料をスプレーする段階と、 ｄ）少なくとも１つのマスクを除去する段階と、 ｅ）ワーク面及びそこにスプレーされた付着材料を覆っ
    て相補形状形成材料をスプレーして付着材料及び相補形
    状形成材料の層を形成する段階と、 ｆ）該付着材料及び相補形状形成材料の層を選択された
    肉厚に加工しそれにより、付着材料の露呈された上面か
    ら全ての相補形状形成材料を除去する段階と、 ｇ）物品を肉盛りするための必要に応じて前記段階ｂ）
    からｆ）を反復する段階と、 ｈ）スプレーされた付着材料から相補形状形成材料を除
    去する段階と、 を含む３次元物品を作製するための方法。
  4. 【請求項４】 相補形状形成材料の融点は付着材料の融
    点よりも低い請求項１或は３の３次元物品を作製するた
    めの方法。
  5. 【請求項５】 少なくとも２つの異なる材料もまた付着
    材料として使用され得る請求項１或は３の３次元物品を
    作製するための方法。
  6. 【請求項６】 少なくとも１つの付着材料及び相補形状
    形成材料が、予備決定通路に従ってワーク面を覆って移
    動されるスプレー源を使用してい適用される請求項１或
    は３の３次元物品を作製するための方法。
  7. 【請求項７】 層を溶射することによって３次元物品を
    形成するための装置であって、 ａ）ワーク面と、 ｂ）物品を通る断面に対応するマスクを前記ワーク面に
    送給するための手段と、 ｃ）予備決定シーケンスに従い、ワーク面を覆って前記
    マスクを配置しそしてそこから除去するための手段と、 ｄ）前記マスク及びワーク面そして該ワーク面上に付着
    された付着材料を覆って付着材料を溶射するための手段
    と、 ｅ）前記マスク及びワーク面そして前記マスクを覆って
    付着された材料を覆って相補形状形成材料を溶射するた
    めの手段と、 によって構成される、 層 を溶射することによって３次元物品を形成するための
    装置。
  8. 【請求項８】 付着材料を溶射するための手段及び相補
    形状形成材料を溶射するための手段がそこに付設されて
    なる、ワーク面上方に位置決めされたヘッドを含む請求
    項７の３次元物品を形成するための装置。
  9. 【請求項９】 ヘッドに取りつけられてなる、マスクを
    形成するための手段を含む請求項８の３次元物品を形成
    するための装置。
  10. 【請求項１０】 ワーク面がｘ、ｙ、及びｚ平面を可動
    である請求項７の３次元物品を形成するための装置。
  11. 【請求項１１】 実質的に一様な肉厚の層を創出するた
    めに付着材料及び相補形状形成材料を除去するための手
    段を含む請求項７の３次元物品を形成するための装置。
  12. 【請求項１２】 ワーク面上の付着材料の少なくとも一
    部分を加熱するための、ワーク面上方に位置決めされた
    ヒーターを含む請求項７の３次元物品を形成するための
    装置。
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