JP6450731B2 - 付加製造プロセスのための非接触音響検査方法 - Google Patents

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Description

本発明は、一般に、付加製造に関し、より詳細には、付加製造の検査及びプロセス制御のための機器及び方法に関する。
付加製造は、材料を１層ずつビルドアップして、部品を形成するプロセスである。鋳造プロセスとは異なり、付加製造は、機械の位置分解能によってのみ制限され、鋳造で要求されるような、抜き勾配を与えるための要件、オーバーハングを回避するための要件等によって制限されない。付加製造は、「積層造形」、「リバースマシニング」、「直接金属レーザ溶融」（ＤＭＬＭ）、及び「３Ｄ印刷」等の用語でも呼ばれる。このような用語は、本発明に関しては同義語として扱われる。
先行技術の付加製造プロセスは、典型的には、ビルド（build；積層造形物）の健全性を検証するために、コンピュータ断層撮影（「ＣＴ」）等のポストビルド検査プロセスを必要とする。このプロセスは効果的ではあるが、望ましくない余分な時間及びコストが必要とされる。
したがって、付加製造のリアルタイム検査プロセスが求められている。
米国特許第９０５６３６８号明細書
この需要は、非接触音響現場検査方法によって対処される。
本明細書で説明される技術の一態様によると、指向性エネルギー源を使用して、粉末材料塊の露出ビルド表面に溶融池を形成し、粉末材料を選択的に融合させて、ワークを形成する付加製造プロセスを検査する方法が提供される。この方法は、ビルド表面に音波を発生させるために、非接触方法を使用する工程と、音波に応じてビルド表面の変位を測定するために、非接触方法を使用する工程と、ビルド表面の変位を分析することにより、ワークの１以上の表面下の材料特性を判定する工程とを含む。
本明細書で説明される技術の別の態様によると、ワークの製造方法は、ビルド表面を画成するために、粉末材料を堆積させる工程と、ビルド表面における溶融池の形成、及びワークの断面層に対応するパターンでの粉末材料の選択的な融合のために、指向性エネルギー源からの構築ビームを指向させる工程と、ビルド表面に音波を発生させるために、非接触方法を使用する工程と、音波に応じてビルド表面の変位を測定するために、非接触方法を使用する工程と、ビルド表面の変位を分析することにより、ワークの１以上の表面下の材料特性を判定する工程とを含む。
本明細書で説明される技術の別の態様によると、指向性エネルギー源を使用して、粉末材料塊の露出ビルド表面に溶融池を形成し、粉末材料を選択的に融合させて、ワークを形成する付加製造プロセスを検査する機器が提供される。機器は、ビルド表面に音波を発生させるように構成されている非接触装置と、音波に応じてビルド表面の変位を測定するように構成されている非接触装置とを含む。
本発明は、下記の説明及び添付図面の参照により、最も良く理解され得る。
例示的な付加製造機器の概略断面図である。 図１の一部の拡大図である。 代替の付加製造機器の概略断面図である。 検査データを表すセルのマトリックスを示す概略図である。 ワークのモデルを表すセルのマトリックスを示す概略図である。
図面では、様々な図面全体にわたって、同一の参照番号は同じ要素を示す。図面を参照すると、図１は、付加製造方法を実施するための機器１０を概略的に示す。基本的な部品は、テーブル１２、粉末供給部１４、スクレーパ又はリコータ１６、オーバーフロー容器１８、構築チャンバ２２によって囲まれている構築台２０、指向性エネルギー源２４、及びビーム操向機器２６であり、これらは全て、筐体２８によって囲まれている。これらの部品のそれぞれを、以下でより詳細に説明する。
テーブル１２は、平らな作業表面３０を画成する剛性構造物である。作業表面３０は、仮想作業面と同一平面上にあり、仮想作業面を画成する。図示される例では、作業表面３０は、構築開口部３２を備え、構築開口部３２は、構築チャンバ２２と連通し、構築台２０を露出する。また、作業表面３０は、粉末供給部１４と連通する供給開口部３４、及びオーバーフロー容器１８と連通するオーバーフロー開口部３６も備える。
リコータ１６は、作業表面３０に位置し、剛性で横方向に細長い構造物である。リコータ１６は、リコータ１６を作業表面３０に沿って選択的に動かすように動作できるアクチュエータ３８に接続されている。アクチュエータ３８は、この目的のために、空気圧シリンダ又は液圧シリンダ、ボールねじ又は直線電動アクチュエータ等の装置を使用してもよいという理解の下で、図１で概略的に描写されている。
粉末供給部１４は、供給容器４０、及びエレベータ４２を備え、供給容器４０は、供給開口部３４の下にあり、供給開口部３４と連通している。エレベータ４２は、供給容器４０内で鉛直に摺動可能な板状構造である。エレベータ４２は、エレベータ４２を上下に選択的に動かすように動作できるアクチュエータ４４に接続されている。アクチュエータ４４は、この目的のために、空気圧シリンダ又は液圧シリンダ、ボールねじ又は直線電動アクチュエータ等の装置を、使用してもよいという理解の下で、図１で概略的に描写されている。エレベータ４２を下降させるとき、望ましい組成の粉末「Ｐ」（例えば、金属、セラミック、及び／又は有機粉末）を、供給容器４０内に充填することができる。エレベータ４２を上昇させるとき、エレベータ４２は、粉末Ｐを作業表面３０よりも上に露出する。
構築台２０は、構築開口部３２の下で鉛直に摺動可能な板状構造である。構築台２０は、構築台２０を上下に選択的に動かすように動作できるアクチュエータ４６に接続されている。空気圧シリンダ又は液圧シリンダ、ボールねじ又は直線電動アクチュエータ等の装置を、この目的のために使用してもよいという理解の下、アクチュエータ４６は、図１で概略的に描写されている。構築プロセス中に、構築台２０を構築チャンバ２２内に下降させるとき、構築チャンバ２２及び構築台２０は、全体として、粉末Ｐの塊及び構築中の任意の部品を囲み、支持する。この粉末塊は、一般に、「粉末層」と呼ばれ、付加製造プロセスの、この特定のカテゴリーは、「粉末層プロセス」と呼ばれることがある。
オーバーフロー容器１８は、オーバーフロー開口部３６の下にあり、オーバーフロー開口部３６と連通しており、過剰の粉末Ｐの収容部として機能する。
指向性エネルギー源２４は、構築プロセス中に、金属粉末を溶融させ、融合させるのに適切なパワー及び他の動作特性を有するビームを生成するように動作できる任意の既知の装置を備えてもよく、以下でより詳細に説明される。例えば、指向性エネルギー源２４は、レーザであってもよい。電子ビーム銃等の他の指向性エネルギー源は、レーザの適切な代替物である。
ビーム操向機器２６は、１以上の鏡、プリズム、磁場及び／又はレンズを含んでもよく、適切なアクチュエータを備え、指向性エネルギー源２４からのビーム「Ｂ」を望ましいスポットサイズに集束でき、作業表面３０と一致する平面の望ましい位置に向けることができるように配置されている。簡便に説明するために、この平面をＸ−Ｙ平面と称することがあり、Ｘ−Ｙ平面に垂直な方向をＺ方向と表示する（Ｘ、Ｙ、及びＺは、３つの相互に垂直な方向である）。ビームＢを、本明細書において、「構築ビーム」と称することがある。
筐体２８は、機器１０の他の部品を隔離し、保護するように機能する。筐体２８には、適切なシールドガス「Ｇ」、例えば窒素、アルゴン、又は他のガス又はガス混合物の流れが供給されてもよい。ガスＧは、静圧ボリューム、又は動的流れとして供給されてもよい。筐体２８は、この目的のために、入口４８及び出口５０をそれぞれ備えてもよい。
上記機器を使用する、ワークＷの基本的な構築プロセスは、以下の通りである。構築台２０を初期の高い位置に動かす。構築台２０を、選択された層の増加量だけ、作業表面３０の下に下降させる。層の増加量は、付加製造プロセスの速度、及びワークＷの分解能に影響する。例として、層の増加量は、１０〜５０マイクロメートル（０．０００３〜０．００２インチ）であってもよい。その後、粉末「Ｐ」を、構築台２０の上に堆積させる。例えば、供給容器４０のエレベータ４２を上昇させて、供給開口部３４から粉末を押し出して、作業表面３０よりも上に露出してもよい。リコータ１６を作業表面を横切って動かし、上昇した粉末Ｐを、構築台２０上に水平に広げる。リコータ１６が左から右に通過するとき、任意の過剰の粉末Ｐは、オーバーフロー開口部３６を通じて、オーバーフロー容器１８内に落下する。続いて、リコータ１６を開始位置に戻してもよい。平坦にした粉末Ｐは、「構築層」５２と呼ばれることがあり、構築層の露出した上側表面は、「ビルド表面」５４と呼ばれることがある（図２参照）。
指向性エネルギー源２４を使用して、構築中のワークＷの２次元断面、すなわち層を溶融する。指向性エネルギー源２４は、ビーム「Ｂ」を発する。ビーム操向機器２６を使用して、露出粉末表面で、構築ビームＢの焦点「Ｓ」を適切なパターンに操向する。焦点Ｓを囲む粉末Ｐの露出層の小さな部分を、本明細書では「溶融池」５６と称する（図２に最も良く示す）。溶融池５６を、構築ビームＢにより、焼結、溶融、及び／又は流動し、その結果固化することを可能にする温度に加熱する。例として、溶融池５６は、おおよそ１００マイクロメートル（０．００４インチ）幅であってもよい。このステップは、粉末Ｐを融合することと呼ばれることがある。
構築台２０を、層の増加量だけ、鉛直下方に動かし、粉末Ｐの別の層を同様の厚みで塗布する。指向性エネルギー源２４は再度、構築ビームＢを発する。ビーム操向機器２６を使用して、露出粉末表面上において、構築ビームＢの焦点Ｓを適切なパターンに操向する。粉末Ｐの露出層を、構築ビームＢにより、上部層及び下方にある、先に凝固した層の両方で、溶融、流動及び固化することを可能にする温度に加熱する。
構築台２０を動かし、粉末Ｐを塗布した後、粉末Ｐを指向性エネルギーで溶融させるこのサイクルを、ワークＷ全体が完成するまで繰り返す。
図２は、上記種類の粉末層で構成されているワークＷを、より詳細に示す。例示的なワークＷは、水平壁６２によって相互接続されており、離間配置された鉛直壁５８，６０の対を含む。鉛直壁５８，６０の間に空洞６４が存在し、空洞６４は、粉末Ｐで満たされている。追加の粉末Ｐが、鉛直壁５８，６０と構築チャンバ２２の側壁との間に存在している。ワークＷは、ワークＷ内に位置する例示的な欠陥６６（具体的には空隙）を有するように示されている。この方法を使用して検出できる欠陥の種類の非限定的な例として、孔、亀裂、及び密度の変動が挙げられる。この具体的な欠陥６６は、ビルド表面５４の下に位置しているので、表面検査方法では検出できないであろう。
非接触音響検査プロセスを、上記構築プロセスに導入できる。一般的に記述したように、検査プロセスは、ビルド表面５４に音波を発生させるために、非接触方法を使用する工程と、リターン信号をモニタリングするために、非接触方法を使用する工程とを含む。一般に、この種類の検査プロセスは、「レーザ超音波検査」と呼ばれることがある。
構築層５２に音波を発生させる任意の非接触手段を使用してもよい。例えば、溶融池５６を形成する際の構築ビームＢの作用は、本質的に、溶融池５６から放射される音波を発生させる。この音波からのリターン信号をモニタリングしてもよい。
リターン信号をモニタリングするための手段が設けられている。図１及び図２に示される例では、モニタリングビームＭをビルド表面５４に指向させることができるように、低パワー連続波（「ＣＷ」）もしくはパルスモニタリングレーザ６８又は他の適切な装置を配置する。構築ビームＢと同じビーム操向機器２６によって、モニタリングビームＭを指向させてもよい。（リターン信号がビルド表面５４に到達することにより引き起こされる）ビルド表面５４のたわみが、今度は、ビルド表面５４の上のガス「Ｇ」の屈折率を変化させる。このことは、最終的に、モニタリングビームＭの経路に影響する。モニタリングビームの経路の変動は、光検出器７０によって感知できる。この種の音響検出は、通常、ガス結合レーザ音響検出、又は「ＧＣＬＡＤ」と呼ばれる。多数の他の種類の干渉計が知られており、このような干渉計を、モニタリングレーザ６８及び光検出器７０の代わりに使用できる。この例では、モニタリングビームＭのリターン信号を、ビームスプリッタ７２によって光検出器７０に指向させるが、モニタリングビームＭを集束及び／又は指向させるために使用される具体的なハードウェアは、本発明では重要ではない。
或いは、構築ビームＢを、粉末Ｐを融合させるために使用されるパワーレベルよりも低いパワーレベルに調節し、ビルド表面５４に指向させて、音波を発生させてもよい。例えば、層の構築中に、構築ビームＢのパワーレベルを、高レベルと低レベルとの間で交互に切り替えてもよい。或いは、粉末Ｐの完成している層を融合させた後、粉末Ｐの次の層の増加量を塗布する前に、構築ビームＢを低いパワーレベルでビルド表面５４上に再走査して、音波を発生させてもよい。
或いは、図３に示されるように、（別個のプローブレーザ７４又は他の適切な放射エネルギー装置によって発生する）プローブビームＰＢを、特にこの目的のために使用してもよい。図４に示されるように、プローブビームＰＢは任意に、構築ビームＢと同じビーム操向機器２６によって指向させてもよい。
検査装置（例えば、プローブレーザ７４、モニタリングレーザ６８、及び／又は光検出器７０）を含む機器１０の動作を、図１で制御装置７５によって一般的に表される、１以上のコンピュータで具現化される１以上のプロセッサで実行されるソフトウェアによって制御してもよい。統計分析、統計的プロセス制御、及びフィードバック制御のために、同じ制御装置７５を使用して、センサデータを読み出し、分析してもよい。
上記方法は、ビルド表面５４から表面下の構造まで、及びビルド表面５４に戻る音波の往復時間に関する情報を生成する。問題の材料の音速は既知であるので、上記情報を使用して、ビルド表面５４の下にある材料の、厚さ及び／又は密度等の１以上の表面下の材料特性を判定できる。
検査プロセス中、音波が誘起される表面の位置（例えばプローブビーム焦点）により、ビルド表面５４の厚さ測定及び／又は密度測定のＸ−Ｙ位置が判定される。モニタリングビームＭの焦点位置は、重要ではない。言い換えると、音波の進行経路は、ビルド表面５４に対して、まさに垂直でなくてもよい。モニタリングビーム焦点がプローブビームＰＢ（又は他の源）の焦点から離れている場合、適切な演算を使用して、音響リターンデータに基づいて、実際の厚さを判定してもよい。例えば、既知の組成及び厚さの板を、プローブビームＰＢ及びモニタリングビームＭの異なる相対位置で測定してもよい。
プローブビームＰＢは、ビルド表面５４をＸ−Ｙ方向に、又はラスタパターンで走査して、ワークＷに関する情報をビルドアップしてもよい。例えば、図４は、セル７６の格子として表される、ビルド表面５４の小さな部分を示す。各セル７６には、測定された材料の厚さを表すハッチパターンが記載されており、より高密度のハッチパターンは、より材料の厚さがより大きいことを示す。鉛直壁５８のうちの１つに対応するセルの第１のグループ７８と、水平壁６２に対応するセルの第２のグループ８０と、第２の鉛直壁６０に対応するセルの第３のグループ８２と、が存在している。セルの第４のグループ８４は、欠陥６６の位置に対応する。
図４に見られるハッチパターンは、単に説明のためのものである。使用時には、異なるパターン、色、又は輝度レベル等の任意の種類の便利な表現を使用して、厚さデータを提供してもよい。また、数値又は文字データによって、データを表してもよい。更に、セル７６のサイズ、種類、及び配置は、具体的な用途に適するように、変化してもよい。
この検査方法は、表面の下にある材料の厚さに関する情報を生成する。材料の厚さの明瞭な変化は、欠陥６６の存在の指標であり得る。しかし、部品も、明瞭な厚さの変化を含み得る。ワークＷの例では、鉛直壁５８，６０と水平壁６２との間の移行部において、明瞭な厚さの変化がある。ワークＷの幾何学的形状及び欠陥によっては、検査方法は、このような意図的な特徴を欠陥と区別できないことがある。
したがって、最良の結果を得るために、リアルタイム測定データを、既知の良好な部品のモデルと比較してもよい。例えば、モデルは、各層内の各Ｘ−Ｙ位置での予想される材料の厚さに関する情報を含んでもよい。図５は、セル８６の格子として表される、ビルド表面５４の小さな部分を図示する。各セル８６には、測定された材料の厚さを表すハッチパターンが記載されており、より高密度のハッチパターンは、材料の厚さがより大きいことを示す。鉛直壁５８のうちの１つに対応するセルの第１のグループ８８と、水平壁６２に対応するセルの第２のグループ９０と、第２の鉛直壁６０に対応するセルの第３のグループ９２と、が存在している。図５を図４と比較することにより、図４に示されるセル７６の第４のグループ８４は予想されておらず、最も欠陥の可能性が高いことが明らかに示される。
上記検査方法は、付加製造プロセスの様々な目的のために実施されてもよい。例えば、検査は、各構築層５２の融合中、又は各構築層５２が完成した直後、又は複数の構築層５２が完成した後に行ってもよい。これにより、各層又は層のグループが正しく構築されており、欠陥が無いことを確認できる。
ワークが欠陥を有することが見付かった場合、構築プロセスを中止してもよい。或いは、欠陥が見付かった場合、機器１０を使用して欠陥を補修してもよい。補修は、構築ビームＢを欠陥の上のワークＷに指向させて、材料を再溶融させ、材料が欠陥内に流れ込み、欠陥を満たすことを可能にする溶融池を形成することにより行われる。
上記検査プロセスを使用して、付加構築プロセスを修正するために使用できるリアルタイムフィードバックを提供してもよい。例えば、ビルドが欠陥を形成していると検査プロセスが判定した場合、レーザパワー、走査速度、ガス流等の１以上のプロセスパラメータを変更して、性能を公称に戻し、又は欠陥の原因を排除してもよい。
また、上記検査プロセスを、統計的プロセス制御の一部として使用してもよい。具体的には、検査プロセスを使用して、プロセスの変動の原因を特定してもよい。その後、続く構築におけるプロセスパラメータを変更して、変動の原因を低減又は排除してもよい。
音響検査機器からのデータを、フォトダイオード、高温計、音響センサ、カメラ、又は分光計等の１以上の他のプロセスセンサと共に使用してもよい。プロセスセンサからの情報を、上記のような統計的プロセス制御又はプロセスフィードバック制御のための追加のデータ源として使用してもよい。図１では、一般的なセンサ９４を概略的に示す。
本明細書で説明されるプロセスは、先行技術を超える複数の利点を有する。具体的には、プロセスは、付加構造におけるオーバーハング層の厚さをマッピングすること、及び公称からの変動を高精度に検出することを可能にする。これは、先行技術で現在使用されているＣＴスキャン等の、構築後の品質管理プロセスを排除する可能性を有する。
以上において、付加製造プロセスの非接触音響検査のための機器及び方法を説明した。本明細書（任意の添付の特許請求の範囲、要約及び図面を含む）に開示される特徴の全て、及び／又は開示される任意の方法もしくはプロセスのステップの全てを、任意の組合せで組合せてもよい。ただし、当該特徴及び／又はステップの少なくとも一部が、相互に排他的である組合せを除く。
本明細書（任意の添付の特許請求の範囲、要約及び図面を含む）に開示される各特徴は、特に明示的に記述されない限り、同じ、等価の、又は同様の目的にかなう代替の特徴に置き替えられてもよい。したがって、特に明示的に記述されない限り、開示される各特徴は、包括的な一連の等価又は同様の特徴の一例にすぎない。
本発明は、前述の実施形態の詳細に限定されない。本発明は、本明細書（任意の添付の新規性の見込まれる点、要約及び図面を含む）に開示される特徴のうち、任意の新規な１つの特徴、もしくは任意の新規な組合せに及び、又は開示される任意の方法もしくはプロセスのステップのうち、任意の新規な１つのステップ、もしくは任意の新規な組合せにおよぶ。
［実施態様１］
指向性エネルギー源（２４）を使用して、粉末材料塊の露出ビルド表面（５４）に溶融池（５６）を形成し、粉末材料を選択的に融合させて、ワーク（Ｗ）を形成する付加製造プロセスを検査する方法であって、
ビルド表面（５４）に音波を発生させるために、非接触方法を使用する工程と、
音波に応じてビルド表面（５４）の変位を測定するために、非接触方法を使用する工程と、
ビルド表面（５４）の変位を分析することにより、ワーク（Ｗ）の１以上の表面下の材料特性を判定する工程と
を含む方法。
［実施態様２］
音波が、指向性エネルギー源（２４）によって発生する、実施態様１に記載の方法。
［実施態様３］
音波が、溶融池（５６）の形成によって本質的に発生する、実施態様１に記載の方法。
［実施態様４］
指向性エネルギー源（２４）とは別個のプローブレーザ（７４）が、音波を発生させるために使用される、実施態様１に記載の方法。
［実施態様５］
付加製造プロセス中、１以上の層（５２）の完成後に、音波が発生し、変位が測定される、実施態様１に記載の方法。
［実施態様６］
ビルド表面（５４）の変位が、指向性エネルギー源（２４）とは別個のモニタリングレーザ（６８）を使用して測定される、実施態様１に記載の方法。
［実施態様７］
単一ビーム操向機器（２６）を使用して、指向性エネルギー源（２４）からの構築ビームと、プローブレーザ（７４）からのプローブビーム（ＰＢ）及びモニタリングレーザ（６８）からのモニタリングビーム（Ｍ）のうちの少なくとも１つとを操向する、実施態様１に記載の方法。
［実施態様８］
表面下の特性が、ワーク（Ｗ）の１以上の欠陥（６６）を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様９］
ワーク（Ｗ）の判定された表面下の特性に応じて、１以上の構築プロセスパラメータを制御することを更に含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１０］
ビルド表面（５４）の変位を分析することにより、ワーク（Ｗ）の欠陥（６６）を特定する工程と、
指向性エネルギー源（２４）を使用して、溶融池（５６）を欠陥（６６）に形成し、先に融合した材料が流入して欠陥（６６）を満たすことを可能にすることにより、欠陥（６６）を補修する工程と
を更に含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１１］
ワーク（Ｗ）の判定された表面下の特性と、１以上の他のプロセスセンサ（９４）からのデータとの組合せに応じて、１以上の構築プロセスパラメータを制御することを更に含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１２］
ワーク（Ｗ）の製造方法であって、
ビルド表面（５４）を画成するために、粉末材料を堆積させる工程と、
ビルド表面（５４）における溶融池（５６）の形成、及びワーク（Ｗ）の断面層に対応するパターンでの粉末材料の選択的な融合のために、指向性エネルギー源（２４）からの構築ビームを指向させる工程と、
ビルド表面（５４）に音波を発生させるために、非接触方法を使用する工程と、
音波に応じてビルド表面（５４）の変位を測定するために、非接触方法を使用する工程と、
ビルド表面（５４）の変位を分析することにより、ワーク（Ｗ）の１以上の表面下の材料特性を判定する工程と
を含む方法。
［実施態様１３］
ワーク（Ｗ）を１層ずつ構築するために、サイクルで、堆積させるステップ及び融合させるステップを繰り返すことを更に含む、実施態様１２に記載の方法。
［実施態様１４］
音波が、指向性エネルギー源（２４）によって発生する、実施態様１２に記載の方法。
［実施態様１５］
音波が、溶融池（５６）の形成中に本質的に発生する、実施態様１２に記載の方法。
［実施態様１６］
指向性エネルギー源（２４）とは別個のプローブレーザ（７４）が、音波を発生させるために使用される、実施態様１２に記載の方法。
［実施態様１７］
付加製造プロセス中、１以上の層（５２）の完成後に、音波が発生し、変位が測定される、実施態様１２に記載の方法。
［実施態様１８］
ビルド表面の変位が、指向性エネルギー源（２４）とは別個のモニタリングレーザ（６８）を使用して測定される、実施態様１２に記載の方法。
［実施態様１９］
単一ビーム操向機器（２６）を使用して、指向性エネルギー源（２４）からの構築ビームと、プローブレーザ（７４）からのプローブビーム（ＰＢ）及びモニタリングレーザ（６８）からのモニタリングビーム（Ｍ）のうちの少なくとも１つとを操向する、実施態様１２に記載の方法。
［実施態様２０］
１以上の表面下の材料特性を、既知の良好なワーク（Ｗ）を表すモデルと比較することを更に含む、実施態様１に記載の方法。
１０ 機器
１２ テーブル
１４ 粉末供給部
１６ リコータ
１８ 容器
２０ 台
２２ チャンバ
２４ エネルギー源
２６ 操向機器
２８ 筐体
３０ 作業表面
３２ 構築開口部
３４ 供給開口部
３６ オーバーフロー開口部
３８ アクチュエータ
４０ 供給容器
４２ エレベータ
４４ アクチュエータ
４６ アクチュエータ
４８ 入口
５０ 出口
５２ 構築層
５４ ビルド表面
５６ 溶融池
５８ 鉛直壁
６０ 鉛直壁
６２ 水平壁
６４ 空洞
６６ 欠陥
６８ レーザ
７０ 光検出器
７２ ビームスプリッタ
７４ プローブレーザ
７５ 制御装置
７６ セル
７８ 第１のグループ
８０ 第２のグループ
８２ 第３のグループ
８４ 第４のグループ
８６ セル
８８ 第１のグループ
９０ 第２のグループ
９２ 第３のグループ
９４ センサ

Claims (8)

  1. 指向性エネルギー源（２４）を使用して、粉末材料塊の露出ビルド表面（５４）に溶融池（５６）を形成し、粉末材料を選択的に融合させて、ワーク（Ｗ）を形成する付加製造プロセスを検査する方法であって、
    前記指向性エネルギー源（２４）を用いて、該指向性エネルギー源（２４）を調節することによって溶融池（５６）を形成するパワーレベルより低いパワーレベルにビルド表面（５４）に音波を発生させる工程と、
    非接触方法を用いて、音波に応じてビルド表面（５４）の変位を測定する工程と、
    ビルド表面（５４）の変位を分析することにより、ワーク（Ｗ）の１以上の表面下の材料特性を判定する工程と
    を含む方法。
  2. 付加製造プロセス中、１以上の層（５２）の完成後に、音波を発生させ、変位を測定する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記指向性エネルギー源とは別個のモニタリングレーザ（６８）を使用してビルド表面の変位を測定する、請求項１に記載の方法。
  4. 単一ビーム操向機器（２６）を使用して、前記指向性エネルギー源からの構築ビームと、プローブレーザ（７４）からのプローブビーム（ＰＢ）及びモニタリングレーザ（６８）からのモニタリングビーム（Ｍ）のうちの少なくとも１つとを操向する、請求項１に記載の方法。
  5. 判定されたワーク（Ｗ）の表面下の特性に応じて、１以上の構築プロセスパラメータを制御することを更に含む、請求項１に記載の方法。
  6. ビルド表面（５４）の変位を分析することにより、ワーク（Ｗ）の欠陥を特定する工程と、
    前記指向性エネルギー源を使用して、溶融池（５６）を欠陥に形成し、先に融合した材料が流入して欠陥を満たすことができるようにすることにより、欠陥を補修する工程と
    を更に含む、請求項１に記載の方法。
  7. ワーク（Ｗ）の判定された表面下の特性と、１以上の他のプロセスセンサからのデータとの組合せに応じて、１以上の構築プロセスパラメータを制御することを更に含む、請求項１に記載の方法。
  8. 指向性エネルギー源（２４）を使用して、粉末材料塊の露出ビルド表面（５４）に溶融池（５６）を形成し、粉末材料を選択的に融合させて、ワーク（Ｗ）を形成する付加製造プロセスを検査するための機器であって、
    指向性エネルギー源（２４）であって、該指向性エネルギー源（２４）を調節することによって溶融池（５６）を形成するパワーレベルより低いパワーレベルにビルド表面（５４）に音波を発生させるように構成されている、指向性エネルギー源（２４）と、
    音波に応じてビルド表面（５４）の変位を測定するように構成されている非接触装置と
    を含む機器。
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