JP6224707B2 - 積層を利用して三次元立体物を製造する装置及び製造方法 - Google Patents

積層を利用して三次元立体物を製造する装置及び製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6224707B2
JP6224707B2 JP2015523561A JP2015523561A JP6224707B2 JP 6224707 B2 JP6224707 B2 JP 6224707B2 JP 2015523561 A JP2015523561 A JP 2015523561A JP 2015523561 A JP2015523561 A JP 2015523561A JP 6224707 B2 JP6224707 B2 JP 6224707B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sintering
effective
zone
laser beam
sintering zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015523561A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015530285A (ja
Inventor
テューレ パトリック
テューレ パトリック
Original Assignee
フェニックス システム
フェニックス システム
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by フェニックス システム, フェニックス システム filed Critical フェニックス システム
Publication of JP2015530285A publication Critical patent/JP2015530285A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6224707B2 publication Critical patent/JP6224707B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20Direct sintering or melting
    • B22F10/28Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30Process control
    • B22F10/36Process control of energy beam parameters
    • B22F10/366Scanning parameters, e.g. hatch distance or scanning strategy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40Radiation means
    • B22F12/49Scanners
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34Laser welding for purposes other than joining
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • B29C64/129Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
    • B29C64/135Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40Radiation means
    • B22F12/44Radiation means characterised by the configuration of the radiation means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40Radiation means
    • B22F12/44Radiation means characterised by the configuration of the radiation means
    • B22F12/45Two or more
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

本発明は、積層を利用して三次元立体物を製造する装置であって、製造対象の各層に対して焼結フィールドに置かれた粉末状の材料又は液体材料の層をレーザービームで凝固させることが可能な装置と、製造する方法と、に関する。
本発明は、レーザー処理、特に、レーザー焼結、により三次元立体物を製造する技術分野に属する。
レーザー焼結により、層ごとに積み上げる製造工程を利用して、任意の形状の三次元立体物を製造することが知られている。このような製造方法は、基板の上に、粉末状の材料又は液体材料の層を堆積させる工程を含み、この材料の層は、製造対象の立体物の、前もって凝固させた層であってもよい。粉末状の材料又は液体材料の層は、製造対象の立体物の二次元断面によって定義されるゾーンにおいて、レーザービームを照射することにより徐々に凝固され、レージングとも呼ばれる。このように、三次元立体物は、複数の層を積み重ねることにより製造され、各層は、製造対象の立体物の二次元断面に対応している。
既知の方法においては、積層を利用するレーザー処理によって製造するための設備は、レーザービームを照射できる電磁放射源又はレーザー源と、レーザー源から来るレーザービームを整形して焼結フィールドに導くことができる、ガルバノメータヘッドと、を備え、焼結フィールドは、平面XYに位置付けられ、焼結フィールドには、レーザーにより凝固される液体材料又は粉末状の材料の層が位置づけられている。
ガルバノメータヘッドは、特に、レーザービームを整形する手段と、レーザービームを焼結面において偏向させる手段と、を備え、これらの手段は、焼結フィールドおいて種々の経路をたどるために、中央ユニットにより制御され、これにより、製造対象の立体物の任意の二次元断面を形成することができる。
ガルバノメータヘッドはまた、焼結面においてレーザービームの焦点合わせを可能にする装置を備え、この装置は、例えば、ビームの偏向手段の下流に置かれるフラットフィールドレンズであってよく、及び/又は、ビーム偏向手段の上流に置かれる、焦点距離を修正する装置であってよい。
従来から、ビーム偏向手段は、例えば、ガルバノメータモーター上に搭載されているミラー、例えば、軸が直交している2つのミラー、を備えている。ミラーの角度方向の移動距離は制限されており、焼結フィールドの最大焼結ゾーンもまた、ガルバノメータヘッドと焼結フィールド間の所定の距離に制限されている。最大焼結ゾーンのサイズもまた、レーザービームを焼結フィールドにおいて焦点合わせすることができる装置のタイプに依存し、フラットフィールドレンズの場合は、更に限定される。これが、積層のレーザー処理を利用する既知の製造設備の、第1の制限である。
更に、ミラーの反射係数は、レーザービームの入射角に依存して変化するということが、わかっている。45°より小さい入射角に対しては、電磁波の99%が反射されるが、この角度値を超えると、入射面において偏光された波は、相当に減衰される。このため、最大焼結ゾーンの中心と最大焼結ゾーンの縁部の間の反射強度には、大きなバラツキがある。
更に、最大焼結ゾーンの中心、従って、入射角ゼロにおける円形ビームは、最大焼結ゾーンの縁部上では、楕円形となることが指摘されている。この現象は、最大焼結ゾーンの縁部上で遮断されたビームの「楕円化」と呼ばれる。焼結ゾーン上で遮断されたビームの表面のバラツキは、電磁放射強度のバラツキを引き起こす。このため、レーザービーム処理は、最大焼結ゾーンの中心と、最大焼結ゾーンの縁部上では、均一ではなくなる。
焼結フィールドにおいてレーザービームの焦点合わせを可能にする装置がフラットフィールドレンズの場合、焼結フィールドにおける位置に基づいて、焼結フィールド上で遮断されたビームの半径におけるバラツキがあることも、観察されており、このバラツキは、放射される表面のバラツキ、従って、電磁放射強度のバラツキ、を引き起こす。
このため、積層のレーザー処理を利用する既知の製造設備は、最大焼結ゾーンの全体にまたがる層の均一な処理をすることができず、最大焼結ゾーンのサイズもまた制限されることになる。
従って、そのような設備の焼結処理の品質と能力を改善する必要がある。
この目的のために、本発明は、積層を利用して三次元立体物を製造する装置であって、製造対象の各層に対して、焼結フィールドに置かれた粉末状の材料又は液体材料の層にレーザービーム処理を適用することが可能な装置を提案し、この装置は、ガルバノメータヘッドを備え、このガルバノメータヘッドは、所定の位置に位置付けられたときに、レーザービームを、焼結フィールドの最大焼結ゾーンの各点に向けて制御可能なガルバノメータヘッドである。
この装置は、更に
レーザービームの制御を、最大焼結ゾーン内部に位置する有効焼結ゾーンに制限することができる、制限手段と、
ガルバノメータヘッドを焼結フィールドの面に平行な面に移動し、ガルバノメータヘッドを、有効焼結ゾーンがガルバノメータヘッドの位置と関連付けられている、少なくとも2箇所の異なる位置に位置付けることを可能にする、移動手段と、
を備えることにおいて、注目に値する。
都合の良いことに、有効焼結ゾーンの総計である全体焼結ゾーンは、各有効焼結ゾーンが最大焼結ゾーンの内部に含まれている限り、均一な処理を確実にしながら拡張される。
積層を利用して三次元立体物を製造する装置は、
1つの有効焼結ゾーンは、最大焼結ゾーンにおいて、焼結フィールドへのレーザービームの垂直入射に対応する点の近くに、中心を置かれるという特徴と、
この装置は、レーザービームを偏向させる手段と、レーザービームを、この偏向手段の上流に置かれている焼結フィールドにおいて焦点合わせ可能な装置を更に備え、有効焼結ゾーンは、最大焼結ゾーンに対して中心をずらされているという特徴と、
装置は、移動手段を制御する手段であって、ガルバノメータヘッドを、複数の有効焼結ゾーンを有している全体焼結ゾーンをカバーするように複数の位置に位置付けることを制御可能な手段を更に備えているという特徴と、
全体焼結ゾーンをカバーする有効焼結ゾーンは隣接しているという特徴と、
全体焼結ゾーンをカバーする有効焼結ゾーンは、重なり合うゾーンを備えているという特徴と、
全体焼結ゾーンは、製造対象の三次元立体物の二次元断面であるという特徴と、
の1つ以上の特徴を有することも可能である。
第2の形態によれば、本発明は、積層を利用して三次元立体物を製造する方法に関し、この方法は、製造対象の各層に対して、焼結フィールドに置かれた粉末状の材料又は液体材料の層のレーザービーム処理のステップであって、所定の位置に位置しているガルバノメータヘッドにより、焼結フィールドの最大焼結ゾーンにおいて少なくとも1つのレーザービームを制御することにより実現されるステップを備えている。この方法は、1つの処理しようとする層の処理に対して、
有効焼結ゾーンを、ガルバノメータヘッドの所定の位置と関連付けて決定するステップであって、有効焼結ゾーンが、最大焼結ゾーンの内部に位置付けされる、ステップと、
少なくとも1つの全体焼結ゾーンを得るステップと、
少なくとも1つの全体焼結ゾーンをカバーするのに適している複数の有効焼結ゾーンと、各有効焼結ゾーンと関連付けられているガルバノメータヘッドの位置を決定するステップと、
ガルバノメータヘッドの、少なくとも1つの所定の位置への移動を制御し、ガルバノメータヘッドの位置と関連付けられている有効焼結ゾーンにおいてレーザービーム処理を適用するステップと、を備えているという点において、注目に値する。
積層を利用して三次元立体物を製造する方法は、本発明に係る積層を利用して三次元立体物を製造する装置の利点と類似している利点を有している。
1つの特徴によれば、複数の焼結ゾーンの少なくとも2つの有効ゾーンは、重なり合うゾーンを備え、この方法は、各有効ゾーンに対して、レーザービームによる走査経路であって、重なり合うゾーンを有している2つの有効ゾーンにおいて、重なり合うゾーンで互い違いに配置される経路を決定するステップを更に備えている。
1つの特徴によれば、複数の有効焼結ゾーンを決定するステップにおいて、各有効焼結ゾーンの位置付けは、処理しようとする層に先行する層に対して決定された有効焼結ゾーンの位置付けを考慮している。
第3の形態によれば、本発明は、積層を利用して三次元立体物を製造する設備に関し、この設備は、上記に簡単に記述したような、積層を利用して三次元立体物を製造する少なくとも2つの装置を備えており、この装置はそれぞれ、この装置と関連付けられている電磁放射源から来るレーザービームを、共有焼結フィールドに向けて制御可能である。
本発明の他の特徴と利点は、付随する図を参照して、情報のためであり非制限的な下記に提供される記述から明らかとなろう。
複数の層を利用するレーザー焼結により三次元立体物を製造する設備の模式図である。 本発明に係る、複数の層を利用するレーザー焼結により三次元立体物を製造する装置のブロック図である。 本発明の1つの実施形態に係る有効焼結ゾーンを示している。 本発明の第1の実施形態に係る、全体焼結ゾーンの有効焼結ゾーンへの分割を示している。 本発明の第2の実施形態に係る、幾つかの有効焼結ゾーンから構成されている全体焼結ゾーンを示している。 本発明の他の実施形態に係る有効焼結ゾーンを示している。 製造対象の三次元立体物の二次元断面のカバー範囲を示している。 本発明の1つの実施形態に係る、幾つかの有効焼結ゾーン間のガルバノメータヘッドの経路を示している。 連続する層を利用してガルバノメータヘッドを位置づけることを図示している。 2つの異なる照射源から来るレーザービームによりそれぞれ処理される、凝固対象の1つの層の、複数の二次元断面を図示している。 2つの有効焼結ゾーン間のレーザービーム経路の例の詳細図を示している。 2つのガルバノメータヘッドより共有される有効焼結ゾーンを示している。 本発明の1つの実施形態に係る、層を利用するレーザー焼結により三次元立体物を製造する方法のフローチャートである。
図1は、積層のレーザー処理を使用する製造設備1を示している。設備1は、レーザービーム11を照射できる電磁放射源又はレーザー源10と、レーザー源10から来るレーザービーム11を整形可能であり、焼結フィールド14においてレーザービーム11の方向を制御可能なガルバノメータヘッド12と、を備えており、焼結フィールド14は空間における面XYに位置しており、焼結フィールド14の直交するXYZの表示は図に示されており、焼結フィールド14上に、レーザーにより凝固される液体材料又は粉末状の材料の層が位置している。
ガルバノメータヘッド12は特に、レーザービーム11を整形する手段16と、レーザービームを焼結フィールド14において偏向させる手段18と、を備えている。レーザービームを偏向させる手段18は、中央ユニット20により方向を制御されて、焼結フィールド14における種々の経路をたどり、これにより、製造対象の立体物の任意の形状を有している二次元断面を、徐々に凝固させることが可能になる。
1つの実施形態において、レーザービームを偏向させる手段18は、ガルバノメータモーター上に搭載されている2つのミラーを備えており、この2つのミラーの軸は直交している。図1においては、1つのミラーのみが示されており、ガルバノメータモーターは、ミラーの動きを示している矢印により図示されている。
ガルバノメータヘッド12はまた、レーザービームを焼結フィールド14において焦点合わせすることを可能にする装置もまた備えており、第1の実施形態によれば、この装置はF‐シータ(Theta)レンズとして知られているフラットフィールドレンズであり、ビーム偏向手段18の下流に置かれている。
第2の実施形態によれば、焼結フィールド14でのレーザービームの焦点合わせを可能にする装置は、いわゆる「第3の軸」装置24であって、焦点距離を変更し、ビーム偏向手段18の上流に置かれている。1つに実施形態において、装置24は、ビーム11の軸に沿ってモーター駆動されるレンズである。代替として、装置24は、可変焦点レンズである。中央ユニット20はまた、焦点距離を調整するために装置24を制御可能である。
第3の実施形態によれば、焼結フィールド14でレーザービームの焦点合わせを可能にする装置は、「第3の軸」タイプの装置とフラットフィールド焦点合わせレンズの組み合わせから構成されている。
ガルバノメータヘッド12から来るビーム25は、焼結フィールド14と交差する。焼結フィールドにおけるビーム25の移動の物理的限界、特に、偏向手段18を構成しているミラーの角度方向の移動距離による物理的限界は、焼結フィールドにおける最大焼結ゾーンを画定する。例えば、±20度に制限されているミラーの角度方向の移動距離に対して、及び、焼結フィールドからガルバノメータヘッドのジオプトリを作業距離と呼ばれている500mm離している距離に対して、最大焼結ゾーンは、フラットフィールドレンズ22を有する第1の実施形態においては、一辺が290mmの正方形であり、いわゆる「第3の軸」装置24を有している第2の実施形態に対しては、一辺が418mmの正方形である。
ガルバノメータヘッド12とレーザー電磁エネルギー源10とは、光学処理チェーンを形成している。
層を利用するレーザー焼結により立体物を製造する装置28は、図2に示されているが、図1を参照して上述した要素に加えて、ガルバノメータヘッドを、焼結フィールドの面に平行な面において平行移動させる手段30を備えており、これにより、ガルバノメータヘッドを少なくとも2箇所の異なる位置に位置付けることと、レーザー処理を行うことが可能な全体焼結ゾーンを潜在的に拡張することと、が可能になる。手段30は、任意の既知の機械的手段により実現される。これらの動きに対して実現されるシステムとしては、例えば、「ブラシレス」モーター又はリニアモーターにより駆動される、精密ボールを有する機械的なねじとナットのシステムがあり、精密レールとボールにより位置決めされ、案内される。
このため、任意のサイズ、例えば、1,000mm×2,000mmの全体焼結ゾーンが達成可能である。
中央ユニット20は手段32を備え、手段32は、例えば、ソフトウェアモジュールにより実現され、ガルバノメータヘッドを移動させる手段30に対して方向制御命令を供給可能であり、そのため、ガルバノメータヘッドを、焼結フィールド14に平行な面において所定の空間的位置に位置付けることが可能である。
更に、中央ユニット20は、制限又は限定手段34を有しており、手段34は、例えば、ソフトウェアモジュールで実現され、ガルバノメータヘッド12のレーザービームを偏向させる手段18へ命令を送ることが可能であり、これにより、ビームをいわゆる有効焼結ゾーン(例えば、下記に詳細に記述する図3において36で参照されるゾーン)に制限することを可能にし、有効焼結ゾーンは、最大焼結ゾーン(図3の40)の内部に位置しており、ガルバノメータヘッドが所定の位置のときは、レーザービームにより全体を照射可能である。特に、ミラーの動きは、所定の角度方向の移動の間隔、例えば、6°から7°の最大振幅に制限されており、その間隔に対しては、ミラーの反射率は最適である。有効焼結ゾーンは、最大焼結ゾーンの内部に位置しており、好ましくは、反射強度と電磁放射強度の、より良好な均一性を確実にし、その有効焼結ゾーンにおいて焼結フィールドを遮断するレーザービームの如何なる楕円化効果をも削減するように置かれる。
図3は、焼結フィールドの上面図において、第1の実施形態を例示しており、有効焼結ゾーン36は、光軸38、すなわち、ガルバノメータヘッド12から来るビーム25に直交する入射点、を中心とする縮小ゾーンである。例えば、有効焼結ゾーンの面36は、最大焼結面40の約1/9の面積を有している(すなわち、最大正方形の一辺の1/3の辺を有する正方形)。
例えば、有効焼結ゾーンが、500mmの作業距離に対して100×100mmに制限されている場合、有効焼結ゾーンの縁部上では、反射損失は1.2%に制限されることが観測されている。タイプf420のフラットフィールドレンズ22を有する第1の実施形態においては、有効焼結ゾーンにおいて遮断されるビームの直径は、55μmと57μmの間でのみ変動するため、わずか3.6%の差であり、従って、放射表面の変動、従って、電磁放射強度の変動もまた、その場合は制限される。
図4は、隣接する有効焼結ゾーンZ1、Z2、Z3、...、Znを追加することにより全体焼結ゾーン42を得ることを例示している。それぞれ44、46、48と表記されている例示された有効焼結ゾーンは隣接しており、全体焼結ゾーンの1部分を形成している。各有効焼結ゾーンは、移動手段を用いて、焼結ヘッドを位置付けることにより得られる。図4の例においては、各有効焼結ゾーンは、焼結ヘッドの対応する位置と関連付けられている光軸上を中心としている。例えば、有効ゾーン44と関連付けられているガルバノメータヘッドの位置は、図4において点線で例示されている。
図5に例示されている第2の実施形態によれば、全体焼結ゾーン50を、それぞれが52、54、56と表記されている有効焼結ゾーンZ1、Z2、Z3から形成することが考えられ、有効焼結ゾーンZ1、Z2、Z3は、ガルバノメータヘッドの位置に対応する2つの連続する有効焼結ゾーンの間の縁部でのレーザーの相互作用をうまく連続させるために、それぞれの部分58と60の上で重なり合い、これにより、製造対象の層の複数のゾーンの縁部で、対応する部分が目立つようになることを減少させることができる。
図6に例示されている他の実施形態によれば、製造装置が、上記の第2の実施形態に従って製造され、そのため、フラットフィールドレンズ22ではなく、いわゆる「第3の軸」装置24を備えている場合は、ガルバノメータヘッドの現在の位置に対応する最大焼結ゾーン66の内部に位置しながら、光軸64に対して中心をずらした有効焼結ゾーン62を位置付けることは利点である。
実際、このように中心をずらすことは、ミラーの反射レベルを最大化することを可能にし、レーザービームの特性における変動を最小にすることができる。例えば、M1はミラー1を示すものとし、M2はミラー2を示すものとすると、ミラー1は、レーザービームが焼結面の法線に位置しているとき、すなわち、図6における参照番号64の上に位置しているときは、アルファ1=45°のレーザービームの入射角を有しており、ミラー2は、レーザービームが図6の参照番号64における焼結面の法線に位置しているときは、アルファ2=38.5°のレーザービームの入射角を有している。前述したように、各ミラーの最適振幅は約6°から7°であり、理想的には、M1の移動角は、39°から45°であり、M2の移動角は、31.2°から38.2°であり、これにより、図6のように焼結ゾーンを中心からずらして位置付ける。
図7において例示されている1つの実施形態によれば、立体物の二次元断面70の処理を行うために、ガルバノメータヘッドを、Z1、Z2、Z3、及びZ4と表記されている重なり合うゾーンに対応する連続する位置に位置付け、全体焼結ゾーン72全体をカバーすることなく、焼結対象の表面を適切にカバーすることが提供される。このため、本実施形態においては、複数の有効焼結ゾーンと、複数の有効焼結ゾーンに関係付けられたガルバノメータヘッドの複数の位置付けは、処理対象の二次元断面に基づいて達成される。
同様に、製造対象の立体物が、処理しようとする層において幾つかの二次元断面を備えている場合は、立体物の製造を最適化するために、達成可能な全体焼結ゾーン全体を照射することなく、ゾーンを有効ゾーンに分割して、ガルバノメータヘッドを位置付けるという同じ方法が、各ゾーンに対して適用される。
図8は、全体焼結ゾーン80の上面図を示しており、全体焼結ゾーン80においては、4つの有効焼結ゾーン82、84、86、及び88のみが処理される。この場合、ガルバノメータヘッドは空間の4箇所の位置に連続して置かれ、各位置において有効焼結ゾーンを作ることを可能にする。矢印90は、ガルバノメータヘッドの動きを示している。この代替の実施形態によれば、レーザービームの照射は、ガルバノメータヘッドの移動中も含めて連続して行われ、電磁放射源の停止と再スタートを行うことを回避する。
上記に説明した種々の実施形態に対して、製造対象の立体物の二次元断面は、層ごとに処理され、各層に対しては、レーザービームの照射は、幾つかの有効焼結ゾーンにおいて行われ、同時に、各有効焼結ゾーンに対して適切なようにガルバノメータヘッドが位置される。
他の実施形態によれば、有効焼結ゾーン間の非連続効果が、連続する層を使用する処理により強くなることを防止するため、図9に示されているように、2つの連続する層間の有効焼結ゾーンの位置をずらすことが提案されている。
図9は、幾つかの連続する層上の有効焼結ゾーンの位置の例を断面において図示している。
この例においては、5つの有効焼結ゾーンを1つの層において想定し、これらのゾーンの間にはわずかな隙間がある。断面においては、層jの各ゾーンiは、ゾーン開始点Sjiとゾーン終了点Ejiによりゾーンが区切られている。図では、幾つかのゾーン開始及び終了点を示しており、それぞれが、S11、E11、S12、E12、S21、E21、及びS81、E81と表記されている。この実施形態においては、例えば、それぞれが層1と層2の第1の有効ゾーンの開始点である点S11とS21のように、ゾーン開始点、従ってゾーン終了点も、連続する2つの層の間ではずれている。
図9のイラストにおいては、ある有効ゾーンの終了点と、これに続く焼結ゾーンの開始点の間の空間はずれているが、代替として繋がっていてもよい。1つの層から次の層までの間のずれは、この場合でも有効であり、有効焼結ゾーンの境界上の表面の影響を回避する。
同様に、2つの連続する層間の有効焼結ゾーンの間に隙間を位置付けることは、有効焼結ゾーンが重なっている場合にも適用される。
品質を損なうことなく、層を利用して三次元立体物を製造する装置の生産性を増大するために、装置に、幾つかの光学処理チェーンを装備することが考えられ、各光学処理チェーンは、電磁放射源とガルバノメータヘッドを備えており、同時に幾つかのレーザービームを焼結フィールド上に向けることを可能にする。
図10は、第1のガルバノメータヘッドから来る第1のレーザービームにより処理されるゾーン102と、第2のガルバノメータヘッドから来る第2のレーザービームにより処理されるゾーン104、106、108、110を備えている焼結フィールド100の上面図を示している。この例は、処理対象の幾つかの二次元断面を示している。この図から分かるように、二次元断面は、2つの光学処理チェーンの1つのみからくるレーザービームによって全体を処理されても、又は第1のガルバノメータヘッドから来る第1のレーザービームによって一部を、第2のガルバノメータヘッドから来る第2のレーザービームによって一部を処理されてもよい。
2つの光学処理チェーンが使用される場合は、全体焼結ゾーンは2つの等しい、又は等しくない部分に分割可能であり、各部分は、光学処理チェーンの1つに割り当てられる。各光学処理チェーンに対して、カバーされる焼結ゾーンは、複数の有効焼結ゾーンに分割され、ガルバノメータヘッドの関連付けられている位置は、上記の種々の代替例に従って決定される。
2つの光学処理チェーンは互いに独立しているので、ガルバノメータヘッドと、ガルバノメータヘッドと関連付けられている有効焼結ゾーンを位置付けるパラメータの何れも、製造対象の立体物の各層に対して独立して、最適に決められる。
好ましくは、光学処理チェーンに割り当てられる部分への分割は、2つのチェーンが、製造対象の立体物の層の処理を同時に完了するように行われる。このため、処理時間、従って製造装置の生産性は最適化される。
使用される2つの光学処理チェーンが、それぞれが、焼結フィールド上へレーザービームを向けることが可能なガルバノメータヘッドを備えている場合は、如何なる境界効果をも回避するため、特に、製造中の立体物の機械的又は冶金的特性が部分的に弱まることを回避するために、図11に示されているように、特に重なったゾーンを処理することが推奨される。
既に上記で説明したように、ガルバノメータヘッドの所定の位置に対しては、レーザービームは、一連の経路、例えば、直線経路に沿って向けられて、有効焼結ゾーンに位置している製造対象の立体物の二次元断面を移動し、これにより、製造中の層の材料の凝固を次々と進めることができる。
図11は、有効焼結ゾーン122を有している第1のガルバノメータヘッドA(図示されてない)と、関連付けられている有効焼結ゾーン124を有している第2のガルバノメータヘッドB(図示されてない)の2つのガルバノメータヘッドから来るレーザービームにより処理される、製造対象の立体物の二次元断面120の上面図を示している。有効ゾーン122と124は、重なりゾーン126上で重なっており、重なりゾーン126は、有効焼結ゾーン124の縁部128と、有効焼結ゾーン122の縁部130により範囲が定められている。
第1のガルバノメータヘッドは、経路132をたどることが可能であり、経路132は、水平な直線経路であり、各経路は2つの点により定義され、そのうちの1つの点は処理対象の二次元断面の幾何学的輪郭に属しており、他方の点は、重なりゾーン126の縁部128又は130の何れかの上に位置している。
同様に、第2のガルバノメータヘッドは、経路134をたどることが可能であり、経路134は水平な直線経路であり、各経路は2つの点により定義され、そのうちの1つの点は処理対象の二次元断面の幾何学的輪郭に属しており、他方の点は、重なりゾーン126の縁部128又は130の何れかの上に位置している。
好ましくは、図に示されているように、経路は重なりゾーン126において互い違いに配置されており、従って、1つおきの経路は同じガルバノメータヘッドがたどることになる。このため、例えば、経路132に対しては、1つおきの経路は、縁部128上に終了点を有し、次の経路は、縁部130上に終了点を有している。同様に、経路134もまた縁部128まで、又は縁部130までたどられる。2つのガルバノメータヘッドにより同時にレーザーが照射されると、重なりゾーンを含む断面120の全体は、平行に処理される。
重なりゾーン126における経路のそのような互い違いの配置は、ゾーン122と124が、単一光学処理チェーンのガルバノメータヘッドの2箇所の異なる位置に対応する2つの有効焼結ゾーンの場合にも行うことが可能である。この場合、各有効焼結ゾーンにおいてたどられる経路は、互い違いに配置する方法を用いて定義すれば十分である(例えば、上記のような1つおきの経路)。そして、ガルバノメータヘッドが、関連付けられている焼結ゾーンとして有効焼結ゾーン122を有している第1の位置に位置しているときは、レーザービームがすべての経路132に沿って照射され、次に、ガルバノメータヘッドが、関連付けられている焼結ゾーンとして有効焼結ゾーン124を有している第2の位置に位置しているときは、レーザービームがすべての経路134に沿って照射される。
このため、二段階で、そして2つの光学処理チェーンが使用される場合のようにほぼ同時でなく、レーザーが照射されることにより、上記と同様な結果が得られる。
図12は、2つの光学処理チェーンを使用する本発明の代替の実施形態を示しており、各光学処理チェーンのガルバノメータヘッドが、処理の質と均一性を損なうことなく、中心からずれた有効焼結ゾーンが考慮されている、いわゆる「第3の軸」装置を備えているときに適している実施形態である。
図12は、第1のガルバノメータヘッド140が、有効焼結ゾーン142に対してずれた中心を有している上面図を示している。ガルバノメータヘッド144もまた関連付けられている有効焼結ゾーンとしてゾーン142を有している。各ガルバノメータヘッドの光軸は、図において、+印146と148で印が付けられている。このため、2つのガルバノメータヘッドは、同一の有効焼結ゾーンに作用し、その焼結ゾーン142における立体物の層の同時処理が可能となる。このため、製造生産性は最適化される。「第3の軸」装置を有するこの実施形態は、単一且つ同一の立体物上の、所定の焼結ゾーン全体におけるレーザービームの品質を最適化することを可能にする。
図13は、本発明の1つの実施形態に係る、層ごとの焼結を利用して三次元立体物を製造する方法のフローチャートである。
このような方法は、好ましい実施形態においては、中央ユニット20のソフトウェア手段32と34により実現され、ソフトウェア手段32と34は、層を利用する焼結により立体物を製造する装置のガルバノメータヘッドを制御することができる。
レーザー焼結により製造される三次元立体物の、処理しようとする層に対しては、方法の第1のステップ160は、装置のガルバノメータヘッドの所定の位置と関連付けられている有効焼結ゾーンを決定することから構成されている。有効ゾーンの決定は、ガルバノメータヘッドの所定の位置と関連付けられている最大焼結ゾーンに対して、有効ゾーンの面積と、有効ゾーンの位置と、を決定することから構成されている。このため、ガルバノメータヘッドの位置を知ることで、焼結フィールドにおける関連付けられている有効焼結ゾーンの位置を導出可能であり、逆に、焼結フィールドにおける関連付けられている有効焼結ゾーンの位置を知ることで、その位置から、ガルバノメータヘッドの関連付けられている位置を導出可能である。
上記の種々の代替例、特に、最大焼結ゾーンにおいて中心に位置付けること、又は中心からずれて位置付けることを考える。
1つの代替例によれば、このステップ160は、処理対象の各層に対して1度行われるのではなく、製造対象の立体物の層の組の処理の前に1度行われる。
次に、全体焼結ゾーンを形成する処理対象の1つ以上のゾーンが、ステップ162において得られる。
第1の代替例によれば、全体焼結ゾーンは、所定のサイズの長方形又は正方形ゾーンである。
第2の代替例によれば、全体焼結ゾーンは、製造対象の立体物の処理しようとする層に対応する二次元断面として決定される。
次に、ステップ164は、複数の有効ゾーンを決定することを可能にし、これにより、処理対象の全体焼結ゾーンのすべてのゾーンをカバーすることを可能にする。有効焼結ゾーンは、ステップ160で得られる一定のサイズを有しているので、ステップ164では、カバー範囲を設定する方法を用いて、全体焼結ゾーンのカバー範囲を得るために、焼結フィールドにおける各有効焼結ゾーンに対する複数の空間位置を決定する必要がある。上記に説明したように、カバー範囲は隣接する有効ゾーン又は重なりを有している有効ゾーンにより得られる。
更に、各有効ゾーンを位置付けることは、図9において上記に例示した代替例によれば、以前に処理された層が存在するのであれば、以前に処理された層の有効ゾーンの位置付けに依存してもよい。この代替例を実現するために、例えば、処理済みの層における各有効ゾーンの左上隅の位置を格納し、これらの位置を利用して、次の層における有効ゾーンの位置を選択することは有用である。ほぼゾーンの半分であってよい所定の値の隙間がその後に適用される。
全体焼結ゾーンの全体をカバーすることを可能にする複数の有効焼結ゾーンのゾーンは、所定の順序、例えば、左から右へ、上から下へという焼結フィールドの移動順に並べられる。
各有効焼結ゾーンZiは、ステップ160を参照して上記に説明したように、ガルバノメータヘッドPiの関連付けられている位置を有している。
次に、選択された順序で有効焼結ゾーンを指定するように設計されているカウンタiがステップ166で初期化される。
ステップ168において、位置付けるコマンド(指示)が、ゾーンZiに対応する位置Piに、ガルバノメータヘッドを位置付ける。実際は、図2を参照して説明したように、ガルバノメータヘッドを平行移動させる手段が作動されて、所定の空間における位置に到達する。
製造対象の立体物の二次元断面に基づいて、有効焼結ゾーンZiにおいてレーザービームにより照射される経路を決定するステップ170が行われる。各有効焼結ゾーンZiに対する経路の決定は前もって、例えば、ステップ164の後に予め行っておくことも可能であるということに留意されたい。
1つの代替の実施形態においては、ステップ170において、経路の定義の際は、図11を参照して上記に説明したように、2つの連続するゾーン間の重なりゾーンの存在を考慮し、経路は、重なりゾーンにおいて互い違いになるように定義される。
有効焼結は、ステップ172においてガルバノメータヘッドを使用して、レーザービームを、ゾーンZiにおいて定義された経路に沿って照射することによって行われる。例えば、経路の移動順序や経路の開始点のような焼結のオプションは、既知の方法を使用して行われる。
次に、ステップ174において指標iが1だけ増加され、指標iの処理対象の有効ゾーンが残っているかどうかが検証される。
処理対象の有効ゾーンが残っている場合は、方法はステップ168に戻り、ガルバノメータヘッドの移動を命令する。上記の代替の実施形態によれば、レーザー焼結は、平行移動の間は連続していても、していなくてもよい。
処理対象の有効ゾーンが残っていない場合は、方法はステップ176で終了する。
代替として、図8を参照して上記に説明したように、製造時間を最適化するために、レーザー焼結は、幾つかの有効焼結ゾーンに対応する所定の経路に沿って行われ、これにより、ガルバノメータヘッドは、所定の有効焼結ゾーンによって定義されるすべての経路を終了する前に移動される。
種々の実施形態が上記に記述されたが、本発明はこれらの実施形態に制限されず、当業者により想到される代替例も本発明に含まれる。特に、2つの光学処理チェーンを有する上記に記述した実施形態は、任意の数の光学処理チェーンにも等しく適用され、その適用が2つの光学処理チェーンの使用のみに制限されることは決してない。

Claims (7)

  1. 積層を利用して三次元立体物を製造する装置であって、製造対象の各層に対して、焼結フィールドに置かれた粉末状の材料又は液体材料の層にレーザービーム処理をすることができ、前記装置が、
    ガルバノメータヘッド(12)であって、所定の場所に位置しているときに、レーザービームを、前記焼結フィールド(14)の最大焼結ゾーンの各点に向けて制御することができる、ガルバノメータヘッド(12)を備え、
    更に、前記レーザービームの制御を、前記最大焼結ゾーンの内部に位置する有効焼結ゾーンに制限することができる、制限手段(34)と、
    前記ガルバノメータヘッド(12)を、前記焼結フィールド(14)の面に平行な面に移動させる移動手段(30)であって、前記ガルバノメータヘッド(12)を、有効焼結ゾーンを前記ガルバノメータヘッドの位置に関連付ける、少なくとも2箇所の異なる位置に位置付けることを可能にする、移動手段(30)と、
    を備え
    更に、前記移動手段(30)を制御する手段(32)であって、複数の有効焼結ゾーンを有する全体焼結ゾーンをカバーするために、複数の位置において前記ガルバノメータヘッドの位置付けの制御を行うことができる手段(32)を備え、
    前記全体焼結ゾーンをカバーしている前記複数の有効焼結ゾーンが、重なり合うゾーンを備え、
    前記ガルバノメータヘッドの経路は、前記重なり合うゾーンにおいて互い違いに配置されてい
    ことを特徴とする、装置。
  2. 1つの前記有効焼結ゾーンは、前記最大焼結ゾーンにおいて、前記レーザービームの前記焼結フィールド上への垂直入射に対応する点の近くに、中心を置かれていることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
  3. 前記レーザービームを偏向させる手段と、前記偏向させる手段の上流に置かれ、前記レーザービームを前記焼結フィールドで焦点合わせすることが可能な装置と、を更に備え、
    前記有効焼結ゾーンが、前記最大焼結ゾーンに対して中心をずらされていることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
  4. 前記全体焼結ゾーンが、製造対象の三次元立体物の二次元断面(70)であることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
  5. 積層を利用して三次元立体物を製造する方法であって、前記方法が、
    製造対象の各層に対して、焼結フィールドに置かれた粉末状の材料又は液体材料の層のレーザービーム処理のステップを備え、前記レーザービーム処理が、少なくとも1つのレーザービームを、所定の位置に位置付けされているガルバノメータヘッドによって、前記焼結フィールドの最大焼結ゾーンにおいて制御することによって行われ、
    前記方法が、1つの処理しようとする層の前記レーザービーム処理に対して、
    有効焼結ゾーンを、前記ガルバノメータヘッドの所定の位置と関連付けて決定するステップ(160)であって、前記有効焼結ゾーンが前記最大焼結ゾーンの内部に位置付けされている、ステップと、
    少なくとも1つの全体焼結ゾーンを得るステップ(162)と、
    前記少なくとも1つの全体焼結ゾーンをカバーするのに適している複数の有効焼結ゾーンと、各有効焼結ゾーンに関連付けられた前記ガルバノメータヘッドの位置と、を決定するステップ(164)と、
    前記ガルバノメータヘッドの、少なくとも1つの所定の位置への移動を制御し、前記ガルバノメータヘッドの前記位置と関連付けられた前記有効焼結ゾーンにおいてレーザービーム処理を行うステップ(168)と、
    を備え
    前記複数の焼結ゾーンのうちの少なくとも2つの有効ゾーンが、重なり合うゾーンを備え、
    前記有効ゾーンの各々に対して、前記レーザービームによる走査経路を決定するステップ(170)であって、前記走査経路が、重なり合うゾーンを有する2つの有効ゾーンにおいて、前記重なり合うゾーンで互い違いに配置されている経路であるステップを、更に備え
    ことを特徴とする、方法。
  6. 複数の有効焼結ゾーンを決定する前記ステップにおいて、各有効焼結ゾーンの位置付けが、前記処理しようとする層に先行する層に対して決定された有効焼結ゾーンの位置付けを考慮することを特徴とする、請求項に記載の方法。
  7. 積層を利用して三次元立体物を製造する設備であって、請求項1からのいずれか1項に記載の、積層を利用して三次元立体物を製造する装置を、少なくとも2つ備え、前記装置が、それぞれ、前記装置と関連付けられている電磁放射源から来るレーザービームを、共有されている焼結フィールドに向けて制御することができることを特徴とする、設備。
JP2015523561A 2012-07-27 2013-07-26 積層を利用して三次元立体物を製造する装置及び製造方法 Active JP6224707B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1257327A FR2993805B1 (fr) 2012-07-27 2012-07-27 Dispositif de fabrication d'objets tridimensionnels par couches superposees et procede de fabrication associe
FR1257327 2012-07-27
PCT/EP2013/065783 WO2014016402A1 (fr) 2012-07-27 2013-07-26 Dispositif de fabrication d'objets tridimensionnels par couches superposées et procédé de fabrication associé

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015530285A JP2015530285A (ja) 2015-10-15
JP6224707B2 true JP6224707B2 (ja) 2017-11-01

Family

ID=46963933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015523561A Active JP6224707B2 (ja) 2012-07-27 2013-07-26 積層を利用して三次元立体物を製造する装置及び製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10201962B2 (ja)
EP (1) EP2877315B1 (ja)
JP (1) JP6224707B2 (ja)
FR (1) FR2993805B1 (ja)
WO (1) WO2014016402A1 (ja)

Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201310398D0 (en) 2013-06-11 2013-07-24 Renishaw Plc Additive manufacturing apparatus and method
WO2014199134A1 (en) * 2013-06-10 2014-12-18 Renishaw Plc Selective laser solidification apparatus and method
EP2875897B1 (en) * 2013-11-21 2016-01-20 SLM Solutions Group AG Method of and device for controlling an irradiation system for producing a three-dimensional workpiece
KR20150115596A (ko) * 2014-04-04 2015-10-14 가부시키가이샤 마쓰우라 기카이 세이사쿠쇼 3차원 조형 장치 및 3차원 형상 조형물의 제조 방법
JP6316991B2 (ja) 2014-06-20 2018-04-25 ヴェロ・スリー・ディー・インコーポレイテッド 3次元物体を生成するための方法
KR101914886B1 (ko) * 2014-07-30 2018-11-02 디더블유에스 에스.알.엘. 스테레오리소그라피 기계에 속한 적어도 두 개의 광 조사 소스의 동작을 제어하기 위한 개선된 방법
MX2017002240A (es) 2014-08-20 2017-05-09 Etxe-Tar S A Metodo y sistema para fabricacion aditiva usando un haz de luz.
DE102014016679A1 (de) 2014-11-12 2016-05-12 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Belichtungssteuerung einer selektiven Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung
US20180272611A1 (en) * 2015-01-07 2018-09-27 Eos Gmbh Electro Optical Systems Device and generative layer-building process for producing a three-dimensional object by multiple beams
AT516769B1 (de) * 2015-01-22 2017-12-15 Way To Production Gmbh Verfahren zur Belichtung eines dreidimensionalen Bereichs
GB201505458D0 (en) 2015-03-30 2015-05-13 Renishaw Plc Additive manufacturing apparatus and methods
EP3368279B1 (en) * 2015-10-30 2022-10-19 Seurat Technologies, Inc. Part manipulation using printed manipulation points
US9676145B2 (en) 2015-11-06 2017-06-13 Velo3D, Inc. Adept three-dimensional printing
US10688733B2 (en) * 2015-11-25 2020-06-23 The Boeing Company Method and apparatus for three-dimensional printing
US10183330B2 (en) * 2015-12-10 2019-01-22 Vel03D, Inc. Skillful three-dimensional printing
AT518101B1 (de) * 2015-12-17 2018-05-15 Stadlmann Klaus Verfahren zum Erzeugen eines dreidimensionalen Gegenstands
TWI616314B (zh) 2015-12-22 2018-03-01 財團法人工業技術研究院 立體物件的積層製造方法
CN108883575A (zh) 2016-02-18 2018-11-23 维洛3D公司 准确的三维打印
EP3263316B1 (en) 2016-06-29 2019-02-13 VELO3D, Inc. Three-dimensional printing and three-dimensional printers
US11691343B2 (en) 2016-06-29 2023-07-04 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing and three-dimensional printers
WO2018064349A1 (en) 2016-09-30 2018-04-05 Velo3D, Inc. Three-dimensional objects and their formation
US20180126462A1 (en) 2016-11-07 2018-05-10 Velo3D, Inc. Gas flow in three-dimensional printing
WO2018129089A1 (en) 2017-01-05 2018-07-12 Velo3D, Inc. Optics in three-dimensional printing
DE102017202843B3 (de) 2017-02-22 2018-07-19 SLM Solutions Group AG Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Bestrahlungssystems zur Werkstückherstellung
US10357829B2 (en) 2017-03-02 2019-07-23 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing of three-dimensional objects
DE102017205051A1 (de) * 2017-03-24 2018-09-27 Eos Gmbh Electro Optical Systems Überlappoptimierung
US20180281237A1 (en) 2017-03-28 2018-10-04 Velo3D, Inc. Material manipulation in three-dimensional printing
KR102012236B1 (ko) * 2017-10-18 2019-08-21 한국기계연구원 레이저와 금속 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법
WO2019094280A1 (en) * 2017-11-10 2019-05-16 General Electric Company Scan field variation for additive manufacturing
EP3706942A1 (en) * 2017-11-10 2020-09-16 General Electric Company Interlace scanning strategies and uses thereof
WO2019094284A1 (en) * 2017-11-10 2019-05-16 General Electric Company Scan field variation compensation
US10272525B1 (en) 2017-12-27 2019-04-30 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing systems and methods of their use
US10144176B1 (en) 2018-01-15 2018-12-04 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing systems and methods of their use
FR3080306B1 (fr) * 2018-04-19 2021-02-19 Michelin & Cie Procede de fabrication additive d'une piece metallique en trois dimensions
US10919115B2 (en) * 2018-06-13 2021-02-16 General Electric Company Systems and methods for finishing additive manufacturing faces with different orientations
US11072039B2 (en) * 2018-06-13 2021-07-27 General Electric Company Systems and methods for additive manufacturing
US11167375B2 (en) 2018-08-10 2021-11-09 The Research Foundation For The State University Of New York Additive manufacturing processes and additively manufactured products
US10926325B2 (en) 2018-09-28 2021-02-23 The Boeing Company Methods and apparatus for additively manufacturing a structure with in-situ reinforcement
US10926460B2 (en) 2018-09-28 2021-02-23 The Boeing Company Methods and apparatus for additively manufacturing a structure with in-situ reinforcement
US10926461B2 (en) 2018-09-28 2021-02-23 The Boeing Company Methods and apparatus for additively manufacturing a structure with in-situ reinforcement
DE102018217526A1 (de) 2018-10-12 2020-04-16 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren zum Ermitteln einer Kenngröße eines Bearbeitungsprozesses und Bearbeitungsmaschine
EP3902666B1 (en) 2018-12-27 2024-02-07 LayerWise NV Three-dimensional printing system optimizing contour formation for multiple energy beams
EP3750651A1 (en) * 2019-06-10 2020-12-16 Renishaw PLC Powder bed fusion additive manufacturing methods and apparatus
JP2022544339A (ja) 2019-07-26 2022-10-17 ヴェロ3ディー,インコーポレーテッド 三次元オブジェクトの形成における品質保証
US11904409B2 (en) * 2020-04-21 2024-02-20 The Boeing Company System and method for determining additive manufacturing beam parameters
US11752558B2 (en) 2021-04-16 2023-09-12 General Electric Company Detecting optical anomalies on optical elements used in an additive manufacturing machine
US11951679B2 (en) 2021-06-16 2024-04-09 General Electric Company Additive manufacturing system
US11731367B2 (en) 2021-06-23 2023-08-22 General Electric Company Drive system for additive manufacturing
US11958249B2 (en) 2021-06-24 2024-04-16 General Electric Company Reclamation system for additive manufacturing
US11958250B2 (en) 2021-06-24 2024-04-16 General Electric Company Reclamation system for additive manufacturing
US11826950B2 (en) 2021-07-09 2023-11-28 General Electric Company Resin management system for additive manufacturing
US11813799B2 (en) 2021-09-01 2023-11-14 General Electric Company Control systems and methods for additive manufacturing
US20240017482A1 (en) * 2022-07-15 2024-01-18 General Electric Company Additive manufacturing methods and systems

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04113828A (ja) 1990-09-04 1992-04-15 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 大型立体樹脂モデルの製造方法及びその装置
JPH05315262A (ja) 1992-05-07 1993-11-26 Hitachi Ltd 半導体製造装置
DE19935274C1 (de) * 1999-07-27 2001-01-25 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus einer Werkstoffkombination
DE10053742C5 (de) 2000-10-30 2006-06-08 Concept Laser Gmbh Vorrichtung zum Sintern, Abtragen und/oder Beschriften mittels elektromagnetischer gebündelter Strahlung sowie Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung
WO2005037478A2 (en) * 2003-10-17 2005-04-28 Gsi Lumonics Corporation Flexible scan field
JP4957242B2 (ja) * 2006-12-28 2012-06-20 ソニー株式会社 光造形装置

Also Published As

Publication number Publication date
FR2993805B1 (fr) 2014-09-12
US20150210013A1 (en) 2015-07-30
EP2877315A1 (fr) 2015-06-03
EP2877315B1 (fr) 2020-03-04
WO2014016402A1 (fr) 2014-01-30
JP2015530285A (ja) 2015-10-15
US10201962B2 (en) 2019-02-12
FR2993805A1 (fr) 2014-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6224707B2 (ja) 積層を利用して三次元立体物を製造する装置及び製造方法
JP6359640B2 (ja) 選択的レーザー溶融システム
US11135680B2 (en) Irradiation devices, machines, and methods for producing three-dimensional components
KR101950534B1 (ko) 적층 조형 장치 및 적층 조형 방법
EP2926979B1 (en) Three-dimensional molding equipment
JP6030597B2 (ja) 三次元造形装置及び三次元形状造形物の製造方法
EP3217208B1 (en) Head device of three-dimensional modeling equipment having unidirectionally rotating polygon mirrors, scanning method for modeling plane using same, and three-dimensional modeling device using same
KR20150115596A (ko) 3차원 조형 장치 및 3차원 형상 조형물의 제조 방법
US20120267345A1 (en) Method of manufacturing a component
US9358635B2 (en) Rastered laser melting of a curved surface path with uniform power density distribution
CN114951974A (zh) 激光照射装置及方法
JP2010207879A (ja) レーザ加工方法およびレーザ加工装置
KR101697530B1 (ko) 단방향으로 회전하는 폴리곤미러를 구비하고 조형광선의 에너지밀도 조절기능을 갖는 입체조형장비의 헤드장치 및 이를 이용하는 조형평면의 스캐닝방법 및 이를 이용하는 입체조형장치.
JP5861494B2 (ja) レーザ加工装置およびレーザ加工方法
JP2013500867A (ja) 緯度方向等値線スクライビング加工、ステッチング、ならびに簡易化されたレーザ制御およびスキャナ制御
KR20140029516A (ko) 피가공물 가공, 특히 절삭공구 제조 방법 및 장치
KR20070117500A (ko) 복합 시트, 복합 시트의 가공 방법, 및 레이저 가공 장치
JP2010228332A (ja) 造形物の製造方法
JP5394172B2 (ja) 加工方法
JP2021151668A (ja) レーザー加工装置及びレーザー加工方法
JP2016131997A (ja) レーザ切断光学ユニット及びレーザ切断装置
JP7186898B2 (ja) 積層造形装置
JP2019181656A (ja) 切削ブレードの整形方法
JP2024502314A (ja) リズレープリズムビームステアリングを利用する付加製造システムおよび関連する方法
KR20180007228A (ko) 조형광원어레이 및 폴리곤미러를 구비하는 입체조형장비의 멀티헤드장치 및 이를 이용하는 멀티 조형평면 스캐닝 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160624

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170221

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20170519

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170821

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170905

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171005

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6224707

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250