JP6710713B2 - 少なくとも1つのレーザ装置を用いて部品を製造するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
[実施態様1]
少なくとも1つのレーザ装置(174)を含む積層造形システム(100)で使用するためのコントローラ(126)であって、前記少なくとも1つのレーザ装置(174)は、粉末材料層内に少なくとも1つの溶融プール(110)を生成するように構成され、前記コントローラ(126)は、処理装置(150)と、前記処理装置(150)に結合されたメモリ装置(148)とを含み、前記コントローラ(126)は、
前記粉末材料層を横切る前記少なくとも1つのレーザ装置(174)の少なくとも1つの走査経路(180)全体を通して出力を制御するための少なくとも1つの制御信号(176)を生成し、前記少なくとも1つの走査経路(180)は、生成経路(168)の複数の点と前記少なくとも1つの走査経路(180)の複数の点の各点との間の関数関係(166)に少なくとも部分的に基づいて生成され、
前記少なくとも1つのレーザ装置(174)の前記少なくとも1つの走査経路(180)について不均一エネルギー強度プロファイル(186)を生成し、前記不均一エネルギー強度プロファイル(186)は、少なくとも1つの所定の特性を有する前記少なくとも1つの溶融プール(110)を生成することを容易にし、
前記少なくとも1つのレーザ装置(174)に前記少なくとも1つの制御信号(176)を送信して、少なくとも1つのレーザビーム(164)を放射し、前記少なくとも1つの溶融プール(110)を生成する
ように構成される、コントローラ(126)。
[実施態様2]
前記コントローラ(126)は、
前記部品(114)を横切る前記生成経路(168)の少なくとも一部を規定する前記複数の点を受信し、
前記生成経路(168)の前記複数の点と前記少なくとも1つのレーザ装置(174)の前記少なくとも1つの走査経路(180)の前記複数の点の各点との間の前記関数関係(166)を定義する少なくとも1つのアルゴリズムを受信し、
前記関数関係(166)を用いて前記少なくとも1つのレーザ装置(174)の前記少なくとも1つの走査経路(180)を生成する
ようにさらに構成される、実施態様1に記載のコントローラ(126)。
[実施態様3]
前記関数関係(166)は、前記生成経路(168)の前記複数の点と前記少なくとも1つの走査経路(180)の前記複数の点の各点との間の代数的関係、幾何学的関係、材料的関係、および熱的関係のうちの少なくとも1つを通して定義される、実施態様1に記載のコントローラ(126)。
[実施態様4]
前記少なくとも1つのレーザ装置(174)は、レーザアレイ(188)を含む、実施態様1に記載のコントローラ(126)。
[実施態様5]
前記生成経路点(170)のすべては、前記生成経路(168)上にある、実施態様1に記載のコントローラ(126)。
[実施態様6]
前記生成経路点(170)の少なくとも1つは、前記生成経路(168)上にある、実施態様1に記載のコントローラ(126)。
[実施態様7]
少なくとも2つのレーザ装置(174)を含み、前記コントローラ(126)は、
生成された第1の走査経路(180)に沿って第1の出力を生成するために、前記少なくとも2つのレーザ装置(174)のうちの第1のレーザ装置(174)に前記少なくとも1つの制御信号(176)を送信し、
生成された第2の走査経路(180)に沿って第2の出力を生成するために、前記少なくとも2つのレーザ装置(174)のうちの第2のレーザ装置(174)に前記少なくとも1つの制御信号(176)を実質的に同時に送信する
ようにさらに構成される、実施態様2に記載のコントローラ(126)。
[実施態様8]
積層造形システム(100)であって、粉末材料層内に少なくとも1つの溶融プール(110)を生成するように構成された少なくとも1つのレーザ装置(174)と、
前記粉末材料層を横切って前記少なくとも1つのレーザ装置(174)を移動させるように構成されたアクチュエータシステムと、
コントローラ(126)とを含み、前記コントローラ(126)は、
前記粉末材料層を横切る前記少なくとも1つのレーザ装置(174)の少なくとも1つの走査経路(180)全体を通して出力を制御するための少なくとも1つの制御信号(176)を生成し、前記少なくとも1つの走査経路(180)は、生成経路(168)の複数の点と前記少なくとも1つの走査経路(180)の複数の点の各点との間の関数関係(166)に少なくとも部分的に基づいて生成され、
前記少なくとも1つのレーザ装置(174)の前記少なくとも1つの走査経路(180)について不均一エネルギー強度プロファイル(186)を生成し、前記不均一エネルギー強度プロファイル(186)は、少なくとも1つの所定の特性を有する前記少なくとも1つの溶融プール(110)を生成することを容易にし、
前記少なくとも1つのレーザ装置(174)に前記少なくとも1つの制御信号(176)を送信して、少なくとも1つのレーザビーム(164)を放射し、前記少なくとも1つの溶融プール(110)を生成する
ように構成される、積層造形システム(100)。
[実施態様9]
前記コントローラ(126)は、
前記部品(114)を横切る前記生成経路(168)の少なくとも一部を規定する前記複数の点を受信し、
前記生成経路(168)の前記複数の点と前記少なくとも1つのレーザ装置(174)の前記少なくとも1つの走査経路(180)の前記複数の点の各点との間の前記関数関係(166)を定義する少なくとも1つのアルゴリズムを受信し、
前記関数関係(166)を用いて前記少なくとも1つのレーザ装置(174)の前記少なくとも1つの走査経路(180)を生成する
ようにさらに構成される、実施態様8に記載の積層造形システム(100)。
[実施態様10]
前記関数関係(166)は、前記生成経路(168)の前記複数の点と前記少なくとも1つの走査経路(180)の前記複数の点の各点との間の代数的関係、幾何学的関係、材料的関係、および熱的関係のうちの少なくとも1つを通して定義される、実施態様8に記載の積層造形システム(100)。
[実施態様11]
前記少なくとも1つのレーザ装置(174)は、レーザアレイ(188)を含む、実施態様9に記載の積層造形システム(100)。
[実施態様12]
前記生成経路点(170)のすべては、前記生成経路(168)上にある、実施態様8に記載の積層造形システム(100)。
[実施態様13]
前記生成経路点(170)の少なくとも1つは、前記生成経路(168)上にある、実施態様8に記載の積層造形システム(100)。
[実施態様14]
少なくとも2つのレーザ装置(174)を含み、前記コントローラ(126)は、
生成された第1の走査経路(180)に沿って第1の出力を生成するために、前記少なくとも2つのレーザ装置(174)のうちの第1のレーザ装置(174)に第1の制御信号(176)を送信し、
生成された第2の走査経路(180)に沿って第2の出力を生成するために、前記少なくとも2つのレーザ装置(174)のうちの第2のレーザ装置(174)に第2の制御信号(176)を実質的に同時に送信する
ようにさらに構成される、実施態様8に記載の積層造形システム(100)。
[実施態様15]
粉末床(104)内で部品(114)を製造する方法であって、
少なくとも1つのレーザ装置(174)について少なくとも1つの走査経路(180)を生成するステップであって、前記少なくとも1つの走査経路(180)は、前記少なくとも1つの走査経路(180)の複数の点の各点と生成経路(168)の複数の点との間の関数関係(166)に少なくとも部分的に基づいて生成される、ステップと、
少なくとも1つのレーザ装置(174)の少なくとも1つの走査経路(180)について不均一エネルギー強度プロファイル(186)を生成するステップであって、前記不均一エネルギー強度プロファイル(186)は、少なくとも1つの所定の特性を有する少なくとも1つの溶融プール(110)を生成することを容易にする、ステップと、
前記粉末床(104)を横切って少なくとも1つのレーザ装置(174)を移動させるステップと、
前記少なくとも1つのレーザ装置(174)の走査経路(180)を制御するステップと、
前記少なくとも1つのレーザ装置(174)の出力を制御するステップと、
前記少なくとも1つのレーザ装置(174)から少なくとも1つのエネルギービーム(108)を放射して、少なくとも1つの溶融プール(110)を生成するステップと
を含む方法。
[実施態様16]
前記粉末床(104)を横切って前記少なくとも1つのレーザ装置(174)を移動させるステップは、前記粉末床(104)に対して前記少なくとも1つのレーザ装置(174)を移動させるステップを含む、実施態様15に記載の方法。
[実施態様17]
前記粉末床(104)を横切って前記少なくとも1つのレーザ装置(174)を移動させるステップは、前記少なくとも1つのレーザ装置(174)に対して前記粉末床(104)を移動させるステップを含む、実施態様15に記載の方法。
[実施態様18]
関数関係(166)を定義するアルゴリズムを用いて前記少なくとも1つのレーザ装置(174)について前記少なくとも1つの走査経路(180)を生成するステップをさらに含み、前記関数関係(166)は、前記生成経路(168)の前記複数の点と前記少なくとも1つの走査経路(180)の前記複数の点の各点との間の代数的関係、幾何学的関係、材料的関係、および熱的関係のうちの少なくとも1つを通して定義される、実施態様15に記載の方法。
[実施態様19]
前記少なくとも1つのレーザ装置(174)は、レーザアレイ(188)を含む、実施態様15に記載の方法。
[実施態様20]
少なくとも2つのレーザ装置(174)を含み、
生成された第1の走査経路(180)に沿って第1の出力を生成するために、前記少なくとも2つのレーザ装置(174)のうちの第1のレーザ装置(174)に第1の制御信号(176)を送信するステップと、
生成された第2の走査経路(180)に沿って第2の出力を生成するために、前記少なくとも2つのレーザ装置(174)のうちの第2のレーザ装置(174)に第2の制御信号(176)を実質的に同時に送信するステップと
をさらに含む、実施態様15に記載の方法。
102 構築プラットフォーム
103 長手方向軸
104 粉末床
105 横軸
106 エネルギー源
107 垂直軸
108 エネルギービーム
110 溶融プール
112 構築層
114 部品
116 再コーティング装置
117 ハウジング
118 第1の走査装置
120 光学系
124 微粒子供給システム
126 コントローラ
128 微粒子
130 光学素子
132 ビームコリメータ
134 レンズ
136 ミラー
138 ガルバノメータ制御モータ、アクチュエータ
140 第1のミラー
142 第1のガルバノメータ制御モータ
144 第2のミラー
146 第2のガルバノメータ制御モータ
148 メモリ装置
150 プロセッサ
152 提示インターフェース
154 ユーザ入力インターフェース
156 通信インターフェース
158 第2の走査装置
160 微粒子ディスペンサ
162 微粒子供給部
164 レーザビーム
166 関数関係
168 生成経路
170 生成経路点
172 生成経路点経路
174 レーザ装置
176 制御信号
178 レーザ群
180 走査経路
182 走査経路点
184 ユーザ
186 不均一エネルギー強度プロファイル
188 レーザアレイ
204 粉末床
400 不均一エネルギー強度プロファイル
402 レーザ装置の走査経路
404 レーザ装置の走査経路
406 レーザ装置の走査経路
408 レーザ装置の走査経路
410 レーザ装置の走査経路
412 レーザ装置の走査経路
414 レーザ装置の走査経路
416 レーザ装置の走査経路
418 レーザ装置の走査経路
420 レーザ装置の走査経路
422 レーザ装置の走査経路
424 レーザ装置の走査経路
500 不均一エネルギー強度プロファイル
500 不均一出力強度プロファイル
502 レーザ装置の走査経路
504 レーザ装置の走査経路
506 レーザ装置の走査経路
508 レーザ装置の走査経路
510 レーザ装置の走査経路
512 レーザ装置の走査経路
514 レーザ装置の走査経路
516 レーザ装置の走査経路
518 レーザ装置の走査経路
520 レーザ装置の走査経路
522 レーザ装置の走査経路
524 レーザ装置の走査経路
600 不均一エネルギー強度プロファイル
600 不均一出力強度プロファイル
602 レーザ装置の走査経路
604 レーザ装置の走査経路
606 レーザ装置の走査経路
608 レーザ装置の走査経路
610 レーザ装置の走査経路
612 レーザ装置の走査経路
614 レーザ装置の走査経路
616 レーザ装置の走査経路
618 レーザ装置の走査経路
620 レーザ装置の走査経路
622 レーザ装置の走査経路
624 レーザ装置の走査経路
Claims (13)
- 少なくとも2つのレーザ装置(174)を含むレーザアレイを含む積層造形システム(100)で使用するためのコントローラ(126)であって、前記少なくとも2つのレーザ装置(174)は、粉末材料層内に少なくとも1つの溶融プール(110)を生成するように構成され、前記コントローラ(126)は、処理装置(150)と、前記処理装置(150)に結合されたメモリ装置(148)とを含み、前記コントローラ(126)は、
前記粉末材料層を横切る前記少なくとも2つのレーザ装置(174)の各々の少なくとも1つの走査経路(180)全体を通して出力を制御するための、前記少なくとも2つのレーザ装置の各々に対する少なくとも1つの制御信号(176)を生成し、前記少なくとも1つの走査経路(180)の各々を、生成経路(168)の複数の点と前記少なくとも1つの走査経路(180)の複数の点の各点との間の関数関係(166)を定義する少なくとも1つのアルゴリズムに少なくとも部分的に基づいて生成することで、前記少なくとも1つの走査経路(180)の各々は特定のタイプの経路に走査経路を制約することなく迅速かつ効率的に生成され、
前記レーザアレイの前記走査経路(180)の各々の間の不均一エネルギー強度プロファイル(186)を生成し、前記不均一エネルギー強度プロファイル(186)は、少なくとも1つの所定の特性を有する前記少なくとも1つの溶融プール(110)を生成することを容易にし、
前記少なくとも2つのレーザ装置(174)に前記少なくとも1つの制御信号(176)の各々を送信して、前記少なくとも2つのレーザ装置の各々から少なくとも1つのレーザビーム(164)を放射し、前記少なくとも1つの溶融プール(110)を生成する、
ように構成される、コントローラ(126)。 - 前記コントローラ(126)は、
部品(114)を横切る前記生成経路(168)の少なくとも一部を規定する前記複数の点を受信し、
前記生成経路(168)の前記複数の点と前記少なくとも2つのレーザ装置(174)の前記少なくとも1つの走査経路(180)の前記複数の点の各点との間の前記少なくとも1つの関数関係(166)を受信する、
ようにさらに構成される、請求項1に記載のコントローラ(126)。 - 前記関数関係(166)は、前記生成経路(168)の前記複数の点と前記少なくとも1つの走査経路(180)の前記複数の点の各点との間の代数的関係、幾何学的関係、材料的関係、および熱的関係のうちの少なくとも1つを通して定義される、請求項1に記載のコントローラ(126)。
- 生成経路点(170)のすべては、前記生成経路(168)上にある、請求項1に記載のコントローラ(126)。
- 生成経路点(170)の少なくとも1つは、前記生成経路(168)上にある、請求項1に記載のコントローラ(126)。
- 前記コントローラ(126)は、
生成された第1の走査経路(180)に沿って第1の出力を生成するために、前記少なくとも2つのレーザ装置(174)のうちの第1のレーザ装置(174)に前記少なくとも1つの制御信号(176)を送信し、
生成された第2の走査経路(180)に沿って第2の出力を生成するために、前記少なくとも2つのレーザ装置(174)のうちの第2のレーザ装置(174)に前記少なくとも1つの制御信号(176)を同時に送信する、
ようにさらに構成される、請求項2に記載のコントローラ(126)。 - 積層造形システム(100)であって、粉末材料層内に少なくとも1つの溶融プール(110)を生成するように構成された少なくとも2つのレーザ装置(174)を含むレーザアレイと、
前記粉末材料層を横切って前記少なくとも2つのレーザ装置(174)を移動させるように構成されたアクチュエータシステムと、
コントローラ(126)と、を含み、
前記コントローラ(126)は、
前記粉末材料層を横切る前記少なくとも2つのレーザ装置(174)の各々の少なくとも1つの走査経路(180)全体を通して出力を制御するための、前記少なくとも2つのレーザ装置の各々に対する少なくとも1つの制御信号(176)を生成し、前記少なくとも1つの走査経路(180)の各々を、生成経路(168)の複数の点と前記少なくとも1つの走査経路(180)の複数の点の各点との間の関数関係(166)を定義する少なくとも1つのアルゴリズムに少なくとも部分的に基づいて生成することで、前記少なくとも1つの走査経路(180)の各々は特定のタイプの経路に走査経路を制約することなく迅速かつ効率的に生成され、
前記レーザアレイの前記走査経路(180)の各々の間の不均一エネルギー強度プロファイル(186)を生成し、前記不均一エネルギー強度プロファイル(186)は、少なくとも1つの所定の特性を有する前記少なくとも1つの溶融プール(110)を生成することを容易にし、
前記少なくとも2つのレーザ装置(174)に前記少なくとも1つの制御信号(176)の各々を送信して、前記少なくとも2つのレーザ装置の各々から少なくとも1つのレーザビーム(164)を放射し、前記少なくとも1つの溶融プール(110)を生成する、
ように構成される、積層造形システム(100)。 - 前記コントローラ(126)は、
部品(114)を横切る前記生成経路(168)の少なくとも一部を規定する前記複数の点を受信し、
前記生成経路(168)の前記複数の点と前記少なくとも2つのレーザ装置(174)の前記少なくとも1つの走査経路(180)の前記複数の点の各点との間の前記少なくとも1つの関数関係(166)を受信する、
ようにさらに構成される、請求項7に記載の積層造形システム(100)。 - 前記関数関係(166)は、前記生成経路(168)の前記複数の点と前記少なくとも1つの走査経路(180)の前記複数の点の各点との間の代数的関係、幾何学的関係、材料的関係、および熱的関係のうちの少なくとも1つを通して定義される、請求項7に記載の積層造形システム(100)。
- 生成経路点(170)のすべては、前記生成経路(168)上にある、請求項7に記載の積層造形システム(100)。
- 生成経路点(170)の少なくとも1つは、前記生成経路(168)上にある、請求項7に記載の積層造形システム(100)。
- 前記コントローラ(126)は、
生成された第1の走査経路(180)に沿って第1の出力を生成するために、前記少なくとも2つのレーザ装置(174)のうちの第1のレーザ装置(174)に第1の制御信号(176)を送信し、
生成された第2の走査経路(180)に沿って第2の出力を生成するために、前記少なくとも2つのレーザ装置(174)のうちの第2のレーザ装置(174)に第2の制御信号(176)を同時に送信する、
ようにさらに構成される、請求項7に記載の積層造形システム(100)。 - 粉末床(104)内で部品(114)を製造する方法であって、
レーザアレイに含まれる少なくとも2つのレーザ装置(174)の各々の少なくとも1つの走査経路(180)を生成するステップであって、前記少なくとも1つの走査経路(180)の各々を、前記少なくとも1つの走査経路(180)の複数の点の各点と生成経路(168)の複数の点との間の関数関係(166)を定義する少なくとも1つのアルゴリズムに少なくとも部分的に基づいて生成することで、前記少なくとも1つの走査経路(180)の各々は特定のタイプの経路に走査経路を制約することなく迅速かつ効率的に生成される、ステップと、
前記レーザアレイの前記走査経路(180)の各々の間の不均一エネルギー強度プロファイル(186)を生成するステップであって、前記不均一エネルギー強度プロファイル(186)は、少なくとも1つの所定の特性を有する少なくとも1つの溶融プール(110)を生成することを容易にする、ステップと、
前記粉末床(104)を横切って少なくとも2つのレーザ装置(174)を移動させるステップと、
前記少なくとも2つのレーザ装置(174)の走査経路(180)を制御するステップと、
前記少なくとも2つのレーザ装置(174)の出力を制御するステップと、
前記少なくとも2つのレーザ装置(174)の各々から少なくとも1つのエネルギービーム(108)を放射して、少なくとも1つの溶融プール(110)を生成するステップと、
を含む方法。
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