JP6880218B2 - 物体を製造する方法、物体を製造するシステム、及び非一時的コンピュータ可読媒体 - Google Patents

Description

本開示は、一般に、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）などの方法、及び複数の下位ファイルの並列処理を使用する積層造形または印刷システムに関し、それぞれ、物体全体の３Ｄモデルを含むマスタファイルから得られた、製造される物体の一部の３Ｄモデルを含む。本開示の方法及びシステムを使用して、金属、セラミック及び／またはプラスチックを含む様々な材料から様々な３Ｄ印刷物体を作製することができる。

積層造形（ＡＭ）または積層印刷プロセスは、一般に、サブトラクティブ製造法とは対照的に、ネットまたはニアネットシェイプ（ＮＮＳ）物体を作製するための１または複数の材料の構築を伴う。「積層造形」は業界標準の用語（ＡＳＴＭ Ｆ２７９２）であるが、ＡＭは、自由造形、３Ｄ印刷、ラピッドプロトタイピング／ツーリングなどを含む、様々な名前で知られている様々な製造及びプロトタイピング技術を網羅している。ＡＭ技術は、多種多様な材料から複雑な構成要素を製造できる。一般に、自立型物体は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルなどの３Ｄモデルから作製できる。特定のタイプのＡＭプロセスでは、レーザ光線などの電磁放射線を使用して液体フォトポリマーを固化または硬化させ、固体の３次元物体を作製する。

米国特許第５１８４５０７号明細書

直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）、デジタル光処理（ＤＬＰ）などのプロセスは、様々な産業の物体を生成するために使用されてきた。従来のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）支援積層印刷の概略図を図１に示す。単一のＣＡＤファイル１０１はコンピュータ１０２によって処理され、コンピュータ１０２は、印刷機１０３によるＣＡＤファイル１０１に画定された物体の印刷を指示または制御する。物体は、使用する特定の装置及び／または方法に応じて、トップダウンまたはボトムアップのいずれかの方法で、一度に１つの層を製造することができる。例えば、特許文献１に記載されているように、ステレオリソグラフィシステムは、通常、対応する物体表現に従って３次元部分を形成し、その表現はＣＡＤシステムなどで形成され得る。ただし、このような表現を使用する前に、複数の層表現にスライスする必要がある。その後、ステレオリソグラフィシステムは、物体を段階的に層ごとに構築する過程で、物体の層、したがって物体自体を形成するために、層表現に従って材料の非変換層を選択的に露出する。構築する物体が大きくなるほど、または複雑になるほど、一般にこのプロセスにかかる時間が長くなり、したがって、このようなプロセスは、大きな物体を製造するには許容できないほど長くなる可能性がある。したがって、積層造形を速めることが望ましい。

以下は、そのような態様の基本的な理解を提供するために、本開示の１または複数の態様の簡略化された要約を提示する。この概要は、考えられるすべての態様の包括的な概要ではなく、すべての態様の重要または不可欠な要素を特定したり、一部またはすべての態様の範囲を明確化したりするものではない。その目的は、後で説明するより詳細な説明の前置きとして、１または複数の態様の概念を簡略化した形で提示することである。

一態様では、本開示は、物体を製造する方法に関する。この方法は、製造される物体の３Ｄモデルを含むマスタファイルを下位ファイルに分割し、各下位ファイルを処理して物体の対応する部分を形成することを含む。一実施形態では、マスタファイルは、３Ｄモデルに対応する．ＳＴＬファイルであってもよい。この場合、ＳＴＬファイルは下位ＳＴＬファイルに分割される。別の実施形態では、マスタファイルはｇコード（ｇ−ｃｏｄｅ）であり、スライサプログラムを使用してＳＴＬファイルから生成される。ｇコードには、３Ｄプリンタを操作して３Ｄモデルに対応する物体を生成するための機械命令が含まれている。この場合、マスタファイルは、ｇコードを含み、物体の一部分の３Ｄモデルに対応するｇコードを含む下位ファイルに分割される。

各下位ファイルは、物体の対応する部分の３Ｄモデルを含む。処理は、各下位ファイルについて、対応する部分を製造するために少なくとも第１レーザを制御することを含み、各下位ファイルの処理は並行して実行される。いくつかの態様では、処理は、対応する部分を製造するために、第１下位ファイルを使用して、少なくとも２つのレーザを制御することを含む。いくつかの態様では、少なくとも２つのレーザは異なる波長の光を放出する。いくつかの態様において、少なくとも２つのレーザは異なる出力を放出する。いくつかの態様では、ビルド材料はコバルトクロムである。いくつかの態様では、マスタファイルは２つ以上の下位ファイルに分割される。いくつかの態様では、マスタファイルは４つ以上の下位ファイルに分割される。いくつかの態様では、マスタファイルは１０個以上の下位ファイルに分割される。

別の態様では、本開示は、物体の３Ｄモデルを含むマスタファイルに従って物体を製造するためのシステムに関する。システムは、メモリと、メモリに結合され、マスタファイルを対応する下位ファイルに分割するように構成された少なくとも１つのプロセッサと、を含む。各下位ファイルは、物体の対応する部分の３Ｄモデルを含む。プロセッサは、各下位ファイルを処理して、物体の対応する部分を形成するようにさらに構成されている。処理は、各下位ファイルについて、少なくとも第１レーザを制御して、対応する部分を製造することを含む。各下位ファイルの処理は並行して実行される。いくつかの態様では、処理は、対応する部分を製造するために、第１下位ファイルを使用して、少なくとも２つのレーザを制御することを含む。いくつかの態様では、少なくとも２つのレーザは異なる波長の光を放出する。いくつかの態様において、少なくとも２つのレーザは異なる出力で放出する。いくつかの態様では、システムは、１または複数のビルド材料を保持するための１または複数の容器をさらに含む。いくつかの態様では、ビルド材料はコバルトクロムである。いくつかの態様において、プロセッサは２つ以上の下位ファイルを処理してもよい。いくつかの態様において、プロセッサは４個以上の下位ファイルを処理してもよい。いくつかの態様では、プロセッサは１０個以上の下位ファイルを処理してもよい。

別の態様では、本開示は、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）を使用して物体を製造する方法に関する。この方法は、製造される物体の３Ｄモデルを含むマスタファイルを対応する下位ファイルに分割し、各下位ファイルを処理して物体の対応する部分を形成することを含む。各下位ファイルは、物体の対応する部分の３Ｄモデルを含む。各下位ファイルを処理することは、各下位ファイルについて、対応する部分を製造するために、少なくとも第１レーザを制御することを含む。各下位ファイルの処理は並行して実行される。いくつかの態様では、処理は、対応する部分を製造するために、第１下位ファイルを使用して、少なくとも２つのレーザを制御することを含む。いくつかの態様では、少なくとも２つのレーザは異なる波長の光を放出する。いくつかの態様において、少なくとも２つのレーザは異なる出力で放出する。

別の態様では、本開示は、無線通信用の実行可能なコードを格納する非一時的コンピュータ可読記憶媒体に関し、構築される物体の３Ｄモデルを含むマスタファイルのコードを含み、マスタファイルを下位ファイルに分割し、物体の対応する部分を形成するために各下位ファイルを処理し、各下位ファイルは、物体の対応する部分を画定する３Ｄモデルを含む。処理は、各下位ファイルについて、少なくとも第１レーザを制御して、対応する部分を製造することを含む。各下位ファイルの処理は並行して実行される。いくつかの態様では、処理は、対応する部分を製造するために、下位ファイルを使用して、少なくとも２つのレーザを制御することを含む。

本開示によれば、積層造形または印刷の速度を向上させることができる。

図１は、従来の方法による積層印刷用のシステムの概略ブロック図である。 図２は、本開示による積層印刷用のシステムの概略ブロック図である。 図３は、下位ファイルに構築される物体の３Ｄモデルを含むマスタファイルを分割し、各下位ファイルに対応する部分の並列処理及び印刷のために、それぞれが物体の一部の３Ｄモデルを含む概略ブロック図である。 図４は、本開示によるマスタファイルを分割する概略ブロック図である。 図５Ａは、本開示の方法を実行するためのコンピュータ含有システムの例の図である。 図５Ｂは、本開示のいくつかの態様を実行するための装置の例の図である。 図５Ｃは、本開示のいくつかの態様を実行するための装置の代替例の図である。 図６は、本開示による物体を製造する例示的な方法を示すフローチャートの図である。 図７は、本開示の態様と共に使用するための例示的なコンピュータシステムの様々な特徴を示す図である。 図８は、本開示の態様に従って使用するための様々なハードウェア構成要素及び他の特徴の例示的なシステム図である。

本発明のこれら及び他の態様は、以下の詳細な説明を検討することにより、より完全に理解されるであろう。

添付の図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、様々な構成の説明として意図されており、本明細書で説明される概念が実施され得る唯一の構成を表すことを意図していない。詳細な説明は、様々な概念の完全な理解を提供する目的のための具体的な詳細を含む。しかしながら、これらの概念がこれらの具体的な詳細なしに実施されてもよいことは当業者には明らかであろう。場合によっては、このような概念を不明瞭にしないために、よく知られている構成要素はブロック図形式で示されている。

本出願は、３Ｄモデル支援積層印刷を使用して物体を製造することを対象とし、製造される物体の３Ｄモデルを含むマスタファイルは、それぞれが物体の対応する部分の３Ｄモデルを含む下位ファイルに分割することができ、各下位ファイルについて少なくとも第１エネルギー源を使用して、物体の対応する部分を並列に構築するために並列処理できる。一実施形態では、マスタファイルは、３Ｄモデルに対応する．ＳＴＬファイルであってもよい。この場合、ＳＴＬファイルは下位ＳＴＬファイルに分割される。別の実施形態では、マスタファイルはｇコードであり、スライサプログラムを使用してＳＴＬファイルから生成される。ｇコードには、３Ｄプリンタを操作して３Ｄモデルに対応する物体を生成するための機械命令が含まれている。この場合、マスタファイルは、ｇコードを含み、物体の一部の３Ｄモデルに対応するｇコードを含む下位ファイルに分割される。

このような方法は、マスタファイルを下位ファイルに分割し、下位ファイルを並列処理し、下位ファイルごとに少なくとも１つのレーザを使用して物体の１または複数の部分を形成するという点で、従来のＣＡＤ支援の積層印刷方法とは異なる。その結果、このような方法は、特に大きな物体の場合、製造速度及びデータ編成を向上させる可能性を提供する。例えば、物体のサイズが大きくなると、データ入力の数が増え、整理する必要がある。さらに、ＡＭの焦点が完成品の製造に移行するにつれて、完成品の品質を最適化するために追加の情報入力を利用してもよい。例えば、参照により本明細書に組み込まれる「Ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｌａｓｅｒ Ｐｏｗｄｅｒ Ｂｅｄ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」と題する２０１６年２月２５日に出願された米国特許出願第１５／０５３，８８１号は、プロセスパラメータの２つ以上のプロセスパラメータの信号を記録することと、記録されたプロセスパラメータのために、２つ以上の記録された信号を縮小された可変信号に変換することと、縮小された可変信号がプロセスの管理限界内にあるか否かを判断することと、縮小された可変信号が管理限界を超えたときにアラート信号を生成することとを開示する。プロセスパラメータには、例えば、レーザ出力、レーザ出力信号、ビルド表面上のレーザフォーカスのｘ／ｙ位置、レーザスキャン速度、レーザスキャン方向、メルトプールからの軸上の電磁放射、プラズマからの軸上の電磁放射、メルトプールサイズ、メルトプールからの軸外電磁放射、プラズマからの軸外電磁放射、ビルド表面に対するレーザの入射角、加工物に対するレーザの入射角、ガス流速、粉体層温度、粉末層厚さ、または所与の層／位置より低い加工物の熱伝導特性が含まれる。

細かい特徴の詳細を生成するために、３Ｄ印刷プロセスを最適化する手段として、追加のデータ処理が必要になる場合がある。例えば、参照により本明細書に組み込まれる「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｆｉｎｅ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｄｅｔａｉｌ ｆｏｒ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」と題する米国特許出願第１５／２３６，１０２号明細書は、３Ｄ印刷構成要素の３Ｄモデルに対する忠実度を高める方法を開示している。プロセスは、積層造形装置のビルド層の厚さを決定することと、モデル内の構成要素の特徴を特定することと、ビルド層の厚さに基づいて、特徴がｚ軸に沿って整列していないと判断することと、特徴がｚ軸に沿って整列するように、特徴オフセットによってモデル内の特徴をｚ軸に沿って移動することとを含む。本発明は、３Ｄ印刷に使用される本明細書に記載されているようなデータ処理ステップの使用を支援することができる。

マスタファイルは、製造される物体の３Ｄモデルを含み、本開示によれば、マスタファイルは下位ファイルに分割される。例えば、第１下位ファイルは物体の第１部分の３Ｄモデルを含み、第２下位ファイルは物体の第２部分の３Ｄモデルを含む。次に、物体の各部分を製造するために、各下位ファイルが並行して処理される。１または複数の態様では、マスタファイルは複数の下位ファイルに分割され、複数の下位ファイルは２つ以上の下位ファイルである。本発明は、任意の積層造形プロセスで実施することができる。一実施形態では、積層プロセスは、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）または直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）である。ＤＭＬＭの場合、材料はコバルトクロムまたはＤＭＬＭプロセスでの使用に適した任意の材料である。

本明細書で使用する場合、下位ファイルの「並列」処理とは、１つ１つ順番に処理されるのと比較して、複数の下位ファイルが別々にほぼ同時に処理されることを意味する。

本明細書で使用する「異なるレーザ」とは、２つ以上の別個の異なるレーザ装置及びそれらに対応するレーザビームを指す。いくつかの態様では、異なるレーザは、所望により、放出されるエネルギーの波長、出力、強度、及び／または他の特性が異なっていてもよい。いくつかの態様において、異なるレーザは、放出されるエネルギーの波長、出力、強度、及び／または他の特性が同じであってもよい。

本明細書で使用する場合、構築または製造される「物体の３Ｄモデル」またはその一部は、物体またはその一部を空間的に画定するデジタル化された３Ｄ情報を指す。本発明での使用に適した３Ｄモデルには、ＣＡＤファイル及びＳＴＬファイルが含まれるが、これらに限定されない。３Ｄモデルはベクトル形式であるか、スライスされていてもよい。

図２は、本開示による積層印刷の概略ブロック図を示している。コンピュータ２０２は、製造される物体の３Ｄモデルを含むマスタファイル２０１を受信する。コンピュータ２０２は、レーザコントローラ構成要素２０４及びプロセッサ２０５を備えてもよい。コンピュータ２０２、レーザコントローラ構成要素２０４、及び／またはプロセッサ２０５は、マスタファイル２０１を複数の下位ファイルに分割し、各下位ファイルは、製造される物体の対応する部分の３Ｄモデルを含む。各下位ファイルは、並行して処理及び印刷するために、別個の印刷機２０３に送信される。いくつかの実施形態では、マスタファイル２０１は、コンピュータ２０２によって受信される前に下位ファイルに分割されてもよい。いくつかの実施形態では、同じ下位ファイルが複数のプリンタに送信されてもよい。

図３及び図４は、本開示によるマスタファイルを分割する概略ブロック図を示す。図３に示すように、ファイル分割構成要素３０５は、ファイルを２つ以上のファイルに分割することができる。例えば、物体の３Ｄモデルを含むマスタファイル３０１は、物体の３０３ａ、３０３ｂ、…、３０３ｎとしてそれぞれ示される部分１、２、…、ｎの３Ｄモデルを含む下位ファイルに分割され、ここでｎは２以上である。部分１〜ｎ（３０３ａ〜３０３ｎ）は、少なくともｎ個のレーザ３０７ａ、３０７ｂ、…、３０７ｎを制御するプロセッサ３０６によって並行して処理される。いくつかの実施形態では、プロセッサ３０６はすべての処理を行う。いくつかの実施形態において、単一のプロセッサ３０６は、下位ファイルを並行して処理する複数のコアを有し得る。いくつかの実施形態において、メインプロセッサは、１または複数のプリンタ内の他の複数のプロセッサを制御し、各プロセッサは、対応するレーザを制御するレーザコントローラと相互作用する。いくつかの実施形態では、レーザコントローラは別個のものである。いくつかの実施形態では、１つのレーザコントローラが複数のレーザを制御する。図３は、下位ファイル３０３ａを使用して部分３１０ａを製造するようにレーザ３０７ａを制御し、下位ファイル３０３ｂを使用して部分３１０ｂを製造するようにレーザ３０７ｂを制御し、下位ファイル３０３ｎを使用して部分３１０ｎを製造するようにレーザ３０７ｎを制御する、プロセッサ３０６を示す。いくつかの実施形態では、２つ以上のレーザを使用して、製造される物体の所与の部分を製造する。

図４において、マスタファイル４０１は、下位構成要素Ｌ１〜Ｌ５（集合的に４０４として示される）を画定する５つの下位ファイル１〜５（集合的に４０３として示される）に分割される。下位ファイル１のサイズは４０２として示されている。いくつかの実施形態では、下位ファイルはそれぞれ、等しい及び／または異なるサイズのものであり得る。

いくつかの実施形態では、下位ファイル１のサイズ４０２は、従来の積層印刷方法及び／または装置で処理され得る最大サイズに等しくてもよい。いくつかの実施形態では、下位ファイル１のサイズ４０２は、従来の積層印刷方法及び／または装置で処理され得る最大サイズより小さくてもよい。

図５Ａは、本開示の一態様による例示的な積層造形システム５００の構成要素を示す概念図である。一態様では、積層造形システム５００は、積層造形装置５３０の様々な構成要素を含むＤＭＬＭシステムであり得る。本発明によれば、積層造形システム５００は、２つ以上の装置５３０（５３０ａ、５３０ｂ、…５３０ｎとして示される）を含む。

積層造形システム５００はまた、コンピュータ５１０を含む。コンピュータ５１０は、別個のコンピュータであってもよいし、積層造形システム５００の上記の構成要素と一体化されていてもよい。コンピュータ５１０は、ランダムアクセスメモリ及び／またはハードドライブなどの、コンピュータ可読媒体に通信可能に結合されたデジタルプロセッサを含み得る。コンピュータ可読媒体は、積層造形システム５００を制御するために、プロセッサによって実行されるコンピュータ実行可能命令を格納してもよい。一態様では、コンピュータ実行可能命令は、積層造形システム５００を制御するためのファームウェアである。別の態様では、コンピュータ実行可能命令は、本明細書で開示される技術を実行するための、３Ｄモデル読み取りプログラム及び／またはスタンドアロンプログラムを含む。

コンピュータ５１０は、位置合わせ構成要素５２０を含む。一態様では、位置合わせ構成要素５２０は、コンピュータ可読記憶媒体に格納されたコンピュータ実行可能命令を実行するように構成されたプロセッサである。位置合わせ構成要素５２０は、物体の３Ｄモデルを含むマスタファイル及び／またはそれぞれが物体の一部の３Ｄモデルを含む１または複数の対応する下位ファイルに従って、物体及びその部分を形成するための１または複数のレーザを制御するように構成されるレーザ制御構成要素５２２を含む。位置合わせ構成要素５２０はまた、マスタファイルを処理し、それを下位ファイルに分割するように構成され得るプロセッサ５２３を含む。位置合わせ構成要素５２０はまた、スライスアルゴリズムに従って物体またはその一部の層表現を生成するように構成されたスライス構成要素（図示せず）も含む。例えば、スライスアルゴリズムは、トップスライス及びボトムスライス内の物体の部分を平均して、スライス間の層表現の境界を決定してもよい。位置合わせ構成要素はまた、物体またはその一部の受信した３Ｄモデルを分析し、ｚ次元の１または複数の特徴の位置を調整して特徴を整列させるように構成されてもよい調整構成要素（図示せず）を含む。位置合わせ構成要素５２０は、ビルド層の厚さ、スケーリング係数、物体の３Ｄモデルを含むマスタファイル、及びマスタファイルを、それぞれが物体の対応する部分の３Ｄモデルを含む下位ファイルに分割するための命令を格納するメモリ５２４を含み得る。

いくつかの態様では、１または複数の積層造形装置５３０（図５Ａに５３０ａ、５３０ｂ、…、５３０ｎとして示される）は、図５Ｂに示されるような装置５４０を備えてもよい。装置５４０は、エネルギー源５５０によって生成されるエネルギービーム５７０を使用して粉末材料（図示せず）を焼結または溶融することにより、例えば部分５５２などの物体の部分を層ごとに構築し、エネルギー源は例えば、レーザビームを生成するレーザ、または電流が流れると電子を放出するフィラメントであり得る。エネルギービームによって溶融される粉末は、リザーバ５５６によって供給され、方向５６４に移動するリコータアーム５４６を使用して粉体層５４２上に均一に広がり、粉末をレベル５４８に維持し、粉末レベル５４８を超える余分な粉末材料をコンテナ５５８に除去する。エネルギービーム５７０は、検流計スキャナ５６２などの照射放出方向決め装置の制御下で、構築される物体の部分の断面層を焼結または溶融する。検流計スキャナ５６２は、例えば、複数の可動ミラーまたはスキャンレンズを備えていてもよい。レーザがスキャンされる速度は、制御可能な重要なプロセスパラメータであり、レーザ出力が特定のスポットに適用される時間に影響を与える。一般的なレーザスキャン速度は、１秒あたり約１０〜１００ミリメートルである。ビルドプラットフォーム５４４が下げられ、別の粉末層が粉体層及び構築されている物体部分上に広げられ、続いてレーザ５５０による粉末の連続的な溶融／焼結が続く。粉末層は、典型的には、例えば、厚さが１０〜１００ミクロンである。このプロセスは、部分５５２が溶融／焼結粉末材料から完全に構築されるまで繰り返される。レーザ５５０は、プロセッサ及びメモリを含むコンピュータシステム（例えば、コンピュータ５１０及び／または制御構成要素５２２）によって制御されてもよい。コンピュータシステムは、各層のスキャンパターンを決定し、スキャンパターンに従って粉末材料を照射するようにレーザ５５０を制御してもよい。物体部分５５２の製造が完了した後、様々な後処理手順が物体部分５５２に適用され得る。後処理手順には、例えば、吹き付けまたは吸引による余分な粉末の除去が含まれる。他の後処理手順には、応力除去プロセスが含まれる。さらに、熱的及び化学的後処理手順を使用して、物体部分５５２を仕上げることができる。

いくつかの態様では、１または複数の積層造形装置５３０（図５Ａに５３０ａ、５３０ｂ、…、５３０ｎとして示される）は、図５Ｃに示されるような装置５８０を備えてもよい。装置５８０は、位置決めシステム５８１と、照射放出方向決め装置５８３を含むビルドユニット５８２と、ガス層流ゾーン５８７と、構築中の物体部分５８９の下の構築プレート（この図には示されていない）とを備える。最大ビルド領域は、従来のシステムのように粉体層の代わりに位置決めシステム５８１によって画定され、特定のビルドのビルド領域は、物体と共に動的に構築できるビルドエンベロープ５８８に制限できる。本発明の一実施形態のこの図では、位置決めシステム５８１はガントリであるが、本発明はガントリの使用に限定されない。一般に、本発明で使用される位置決めシステム５８１は、デルタロボット、ケーブルロボット、ロボットアームなどの任意の多次元位置決めシステムであり得る。ガントリ５８１は、ビルドユニット５８２をｘ方向に移動させるｘ梁５８４を有する。ビルドユニット５８２及びｘ梁５８４をｚ方向に移動させる２つのｚ梁５８５Ａ及び５８５Ｂが存在する。ｘ梁５８４及びビルドユニット５８２は、ビルドユニット５８２をｙ方向に移動させる機構５８６によって取り付けられている。照射放出方向決め装置５８３は、第２位置決めシステム（図示せず）によってビルドユニット５８２の内部で独立して移動させることができる。特に、ビルド領域をビルドエンベロープ５８８に閉じ込めることができる装置５８０の使用により、粉体層５４２を備えた装置５４０で実行可能な場合よりも大きなビルド領域の使用が可能になる。

レーザは、当業者に知られているように、積層印刷法での使用に適した任意の波長で放射線を発してもよい。いくつかの実施形態では、少なくとも２つのレーザは、異なる波長の光を放出する。いくつかの実施形態では、少なくとも２つのレーザは異なる出力の光を放出する。いくつかの実施形態では、少なくとも２つのレーザは同じ波長の光を放出する。いくつかの実施形態では、少なくとも２つのレーザは同じ出力の光を放出する。３Ｄモデルは、少なくとも２つのレーザのそれぞれの光の波長及び／または出力を決定し、コンピュータ及び／または制御構成要素は各レーザの波長及び／または出力を制御する。いくつかの実施形態では、光の第１波長及び／または出力から光の第２波長及び／または出力への切り替えは、第１レーザから第２レーザへの切り替えを含む。

図６は、一連の部分で物体を製造する例示的な方法６００を示すフローチャートである。方法６００は、位置合わせ構成要素５２０を含む特別にプログラムされたコンピュータ（例えば、コンピュータ５１０）によって実行される。特別にプログラムされたコンピュータは、方法６００を実行する３Ｄモデル（ＣＡＤファイルなど）プログラムの拡張、またはコンピュータを制御して方法６００を実行させる別のプログラムをさらに含むことができる。コンピュータプログラムは、コンピュータ５１０及び／または装置５４０及び／または装置５８０を制御するためのコンピュータ実行可能コードとして、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に格納されてもよい。一態様では、コンピュータ５１０は、装置５４０または装置５８０などのＡＭ装置に通信可能に結合される。積層造形システム５００は、第１スケール、すなわちモデルスケールを有する物体の三次元モデルに基づいて動作する。物体のモデルは、パーツの層の方向に対応するｘ−ｙビルド平面と、パーツの各層の順序を規定するｘ−ｙビルド平面に直交するｚ軸に従って方向付けられる。

ブロック６１０において、方法６００は、マスタファイルを受信することを含む。例えば、コンピュータ５１０は、製造される物体の３Ｄモデルを含むマスタファイル２０１を受信する。

ブロック６２０において、方法６００は、マスタファイルを、物体の対応する部分を画定する対応する下位ファイルに分割することを含む。例えば、物体の３Ｄモデルを含むマスタファイル３０１は、それぞれが物体の対応する部分の３Ｄモデルを含む２つ以上の下位ファイル３０３ａ〜３０３ｎに分割されてもよい。いくつかの態様では、マスタファイル３０１は、４つ以上の下位ファイル３０３ａ〜３０３ｎに分割される。いくつかの態様では、マスタファイル３０１は、１０個以上の下位ファイル３０３ａ〜３０３ｎに分割される。

ブロック６３０で、方法６００は、各下位ファイルをプリンタに割り当てることを含む。一態様では、各下位ファイル３０３ａ〜３０３ｎは、別個のプリンタ２０３に割り当てられる。各プリンタ２０３は、少なくとも１つのエネルギー源（例えば、エネルギー源５５０）を備えている。いくつかの態様では、エネルギー源５５０はレーザビーム３０７ａ〜３０７ｎである。いくつかの態様では、各下位ファイル３０３ａ〜３０３ｎは、少なくとも２つのレーザ３０７ａ〜３０７ｎに割り当てられる。いくつかの態様では、少なくとも２つのレーザ３０７ａ〜３０７ｎは異なるレーザである。いくつかの態様では、少なくとも２つのレーザ３０７ａ〜３０７ｎは、異なる波長の光を放出する。いくつかの態様では、少なくとも２つのレーザ３０７ａ〜３０７ｎは異なる出力を放出する。いくつかの態様では、少なくとも２つのレーザ３０７ａ〜３０７ｎは同じ波長の光を放出する。いくつかの態様では、少なくとも２つのレーザ３０７ａ〜３０７ｎは同じ出力を放出する。マスタファイル３０１は、少なくとも２つのレーザ３０７ａ〜３０７ｎのそれぞれの波長及び／または出力を決定し、コンピュータ５１０及び／または制御構成要素５２２は各レーザ３０７ａ〜３０７ｎの波長及び／または出力を制御する。

ブロック６４０において、方法６００は、対応する下位ファイルに従ってプリンタを制御することを含む。一態様では、プリンタ２０３の制御は、各下位ファイル３０３ａ〜３０３ｎについて、少なくとも第１レーザ３０７ａを制御して、製造される物体の対応する部分３１０ａを製造することを含む。一部の態様では、プリンタ２０３の制御は、各下位ファイル３０３ａ〜３０３ｎについて、第１下位ファイル３０３ａを使用して少なくとも２つのレーザ３０７ａ〜３０７ｎを制御し、対応する部分３１０ａを製造することを含む。

本発明の態様は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせを使用して実施されてもよく、１または複数のコンピュータシステムまたは他の処理システムで実施されてもよい。本発明の一態様では、特徴は、本明細書で説明される特徴を実行することができる１または複数のコンピュータシステムに向けられている。そのようなコンピュータシステム７００の例を図７に示す。

コンピュータシステム７００は、プロセッサ７０４などの１または複数のプロセッサを含む。プロセッサ７０４は、通信インフラストラクチャ７０６（例えば、通信バス、クロスオーバーバー、またはネットワーク）に接続されている。この例示的なコンピュータシステムに関して、様々なソフトウェアの態様が説明されている。この説明を読んだ後、他のコンピュータシステム及び／またはアーキテクチャを使用して本発明の態様を実施する方法が関連技術の当業者に明らかになるであろう。

コンピュータシステム７００は、ディスプレイユニット７３０上に表示するために、通信インフラストラクチャ７０６（または図示しないフレームバッファ）からグラフィックス、テキスト、及び他のデータを転送するディスプレイインタフェース７０２を含むことができる。コンピュータシステム７００はまた、メインメモリ７０８、好ましくはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含み、さらに二次メモリ７１０も含み得る。二次メモリ７１０は、例えば、ハードディスクドライブ７１２、及び／またはフロッピー（登録商標）ディスクドライブ、磁気テープドライブ、光ディスクドライブ、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）フラッシュドライブなどを表す取り外し可能ストレージドライブ７１４を含んでもよい。取り外し可能ストレージドライブ７１４は、周知の方法で取り外し可能ストレージユニット７１８から読み取り及び／または取り外し可能ストレージユニット７１８に書き込む。取り外し可能ストレージユニット７１８は、フロッピーディスク、磁気テープ、光ディスク、ＵＳＢフラッシュドライブなどを表し、これらは取り外し可能ストレージドライブ７１４によって読み書きされる。理解されるように、取り外し可能ストレージユニット７１８は、コンピュータソフトウェア及び／またはデータを記憶したコンピュータ使用可能記憶媒体を含む。

本発明の代替態様は、二次メモリ７１０を含むことができ、コンピュータプログラムまたは他の命令をコンピュータシステム７００にロードできるようにする他の同様の装置を含むことができる。そのような装置は、例えば、取り外し可能ストレージユニット７２２及びインタフェース７２０を含み得る。そのような例には、プログラムカートリッジ及びカートリッジインタフェース（ビデオゲーム装置に見られるものなど）、リムーバブルメモリチップ（消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、またはプログラマブル読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）など）及び関連するソケット、並びに、ソフトウェア及びデータが取り外し可能ストレージユニット７２２からコンピュータシステム７００に転送されることを可能にする他の取り外し可能ストレージユニット７２２及びインタフェース７２０、が含まれてもよい。

コンピュータシステム７００はまた、通信インタフェース７２４も含み得る。通信インタフェース７２４により、ソフトウェア及びデータをコンピュータシステム７００と外部装置との間で転送することが可能になる。通信インタフェース７２４の例には、モデム、ネットワークインタフェース（イーサネット（登録商標）カードなど）、通信ポート、Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｍｅｍｏｒｙ Ｃａｒｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＰＣＭＣＩＡ）スロット及びカードなどが含まれ得る。通信インタフェース７２４を介して転送されるソフトウェア及びデータは、信号７２８の形式であり、これは、通信インタフェース７２４によって受信可能な電子、電磁、光学、または他の信号であり得る。これらの信号７２８は、通信経路７２６（例えば、チャネル）を介して通信インタフェース７２４に提供される。この経路７２６は信号７２８を搬送し、ワイヤまたはケーブル、光ファイバー、電話回線、セルラーリンク、無線周波数（ＲＦ）リンク及び／または他の通信チャネルを使用して実施され得る。この文書では、「コンピュータプログラム媒体」及び「コンピュータ使用可能媒体」という用語は、取り外し可能ストレージドライブ７１８、ハードディスクドライブ７１２にインストールされたハードディスク、及び信号７２８などの媒体を一般的に指すために使用される。これらのコンピュータプログラム製品は、ソフトウェアをコンピュータシステム７００に提供する。本発明の態様は、そのようなコンピュータプログラム製品に関する。

コンピュータプログラム（コンピュータ制御ロジックとも呼ばれる）は、メインメモリ７０８及び／または二次メモリ７１０に格納される。コンピュータプログラムは、通信インタフェース７２４を介して受信されてもよい。そのようなコンピュータプログラムは、実行されると、本明細書で説明するように、コンピュータシステム７００が本発明の態様による特徴を実行できるようにする。特に、コンピュータプログラムは、実行されると、プロセッサ７０４が本発明の態様による特徴を実行できるようにする。したがって、そのようなコンピュータプログラムは、コンピュータシステム７００のコントローラを表す。

本発明がソフトウェアを使用して実施される本発明の一態様では、ソフトウェアは、コンピュータプログラム製品に格納されてもよく、取り外し可能ストレージドライブ７１４、ハードドライブ７１２、または通信インタフェース７２０を使用してコンピュータシステム７００にロードされてもよい。制御ロジック（ソフトウェア）は、プロセッサ７０４によって実行されると、プロセッサ７０４に本明細書で説明される機能を実行させる。本発明の別の態様では、システムは、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などのハードウェア構成要素を使用して、主にハードウェアで実施される。本明細書に記載の機能を実行するためのハードウェア状態マシンの実施は、関連技術の当業者には明らかであろう。

本発明のさらに別の態様では、本発明は、ハードウェアとソフトウェアとの両方の組み合わせを使用して実施することができる。

図８は、本発明の態様に従って使用可能な通信システム８００を示す。通信システム８００は、１または複数のアクセッサ８６０、８６２（本明細書では交換可能に１または複数の「ユーザ」とも呼ばれる）と、１または複数の端末８４２、８６６とを含む。本発明の一態様では、使用するデータは、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、マイクロコンピュータ、電話装置、または、ＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、マイクロコンピュータ、または、例えばインターネットまたはイントラネットなどのネットワーク８４４、及び／または無線ネットワーク、及びカップリング８４５、８４６、８６４を介した、プロセッサ及びデータ用のリポジトリ、及び／またはデータ用のリポジトリへの接続を有する他の装置などのサーバ８４３に接続された、無線装置、携帯情報端末（ＰＤＡ）若しくは携帯無線装置（無線電話など）などの、端末８４２、８６６を介して、アクセッサ８６０、８６２によって入力及び／またはアクセスされる。カップリング８４５、８４６、８６４は、例えば、有線、無線、または光ファイバリンクを含む。本発明の別の態様では、本発明の方法及びシステムは、単一の端末などのスタンドアロン環境で動作する１または複数の特徴を含んでもよい。

本明細書に記載の方法及びシステムは、当業者に知られているように、積層印刷での使用に適した任意の粉末ベースのビルド材料で使用されてもよい。いくつかの実施形態では、ビルド材料はコバルトクロムである。

本開示の方法及びシステムは、当技術分野で知られている粉末ベースの積層印刷方法と組み合わせて使用されてもよい。いくつかの実施形態では、本開示は、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）を使用して物体を製造する方法に関する。いくつかの態様では、本開示の方法及びシステムは、チャンバ壁の少なくとも１つの層を構築することと、リコータアームを粉末層上に通過させることによってチャンバ壁の少なくとも１つの層内に粉末の層を提供することと、粉末の層を照射して溶解領域を形成することと、物体がチャンバ壁内に形成されるまで繰り返すこととを含むＤＭＬＭ方法と併せて使用されてもよい。

一態様では、本発明は、他の粉体層積層造形方法及びシステムの特徴を組み込んだ、または組み合わせた、本発明の並列化された積層方法及びシステム、並びにそれに関連する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に関する。以下の特許出願は、これらの様々な態様及びそれらの使用の開示を含む。

２０１７年１月１３日に出願された、弁護士整理番号０３７２１６．０００５９の「Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｍｏｂｉｌｅ Ｇａｓｆｌｏｗ Ａｒｅａ」と題する米国特許出願第１５／４０６，４６７号明細書。

２０１７年１月１３日に出願された、弁護士整理番号０３７２１６．０００６０の「Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｃａｎ Ａｒｅａ」と題する米国特許出願第１５／４０６，４５４号明細書。

２０１７年１月１３日に出願された、弁護士整理番号０３７２１６．０００６１の「Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ Ｇｒｏｗｎ Ｗａｌｌ」と題する米国特許出願第１５／４０６，４４４号明細書。

２０１７年１月１３日に出願された、弁護士整理番号０３７２１６．０００６２の「Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｒｅｃｏａｔｅｒ」と題する米国特許出願第１５／４０６，４６１号明細書。

２０１７年１月１３日に出願された、弁護士整理番号０３７２１６．０００７１の「Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｃｈｉｎｅ」と題する米国特許出願第１５／４０６，４７１号明細書。

これらの出願の開示は、本明細書に開示されたものと併せて使用できる粉体層積層造形方法及びシステム並びにコンピュータ可読記憶媒体の追加の態様を開示する範囲で、その全体が本明細書に組み込まれる。

この書面の説明は、好適な実施形態を含む発明を開示し、また任意の装置またはシステムの製造及び使用並びに任意の組み込まれた方法の実行を含む発明を当業者が実施できるように例を使用する。本発明の特許性のある範囲は特許請求の範囲によって画定され、当業者に思い浮かぶ他の例を含み得る。そのような他の例は、それらが請求項の文言通りの表現と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらが請求項の文言通りの表現とはわずかに異なる同等の構造要素を含む場合、請求項の範囲内にあることが意図される。記載された様々な実施形態からの態様、並びにそのような各態様に対する他の既知の均等物は、本願の原理に従って追加の実施形態及び技術を構築するために当業者によって組み合わせ及び適合されることができる。

（付記１）
物体の３Ｄモデルを含むマスタファイルを対応する下位ファイルに分割し、各下位ファイルは前記物体の対応する部分の３Ｄモデルを含み、
前記下位ファイルのそれぞれを処理して前記物体の対応する部分を形成するために少なくとも第１レーザを制御することにより、対応する部分を製造し、
各下位ファイルの処理は並行して実行される、
物体を製造する方法。
（付記２）
処理は、対応する部分を製造するために、第１下位ファイルを使用して、少なくとも２つのレーザを制御することを含む、付記１の方法。
（付記３）
前記少なくとも２つのレーザが異なる波長の光を放出する、付記２の方法。
（付記４）
前記マスタファイルは、前記３Ｄモデルに対応する．ＳＴＬファイルである、付記１の方法。
（付記５）
前記マスタファイルは、前記３Ｄモデルに対応するｇコードである、付記１の方法。
（付記６）
前記マスタファイルを４個以上の下位ファイルに分割することを含む、付記１の方法。
（付記７）
前記マスタファイルを１０個以上の下位ファイルに分割することを含む、付記１の方法。
（付記８）
物体の３Ｄモデルを含むマスタファイルに従って物体を製造するシステムであって、
前記システムは、
メモリと、
前記メモリに接続された少なくとも１つのプロセッサと、
を含み、
前記少なくとも１つのプロセッサは、
前記マスタファイルを、各々が前記物体の対応する部分の３Ｄモデルを含む、対応する下位ファイルに分割し、
前記下位ファイルのそれぞれを処理して前記物体の対応する部分を形成するために少なくとも第１レーザを制御することにより、対応する部分を製造し、
各下位ファイルの前記処理は並行して実行される、
ように構成されている、
物体を製造するシステム。
（付記９）
処理は、対応する部分を製造するために、下位ファイルを使用して、少なくとも２つのレーザを制御することを含む、付記８のシステム。
（付記１０）
前記少なくとも２つのレーザが異なる波長の光を放出する、付記９のシステム。
（付記１１）
前記マスタファイルは、前記３Ｄモデルに対応する．ＳＴＬファイルである、付記８のシステム。
（付記１２）
前記マスタファイルは、前記３Ｄモデルに対応するｇコードである、付記８のシステム。
（付記１３）
ビルド材料がコバルトクロムである、付記８のシステム。
（付記１４）
前記プロセッサは、４個以上の下位ファイルを処理するためのものである、付記８のシステム。
（付記１５）
前記プロセッサは、１０個以上の下位ファイルを処理するためのものである、付記８のシステム。
（付記１６）
物体の３Ｄモデルを含むマスタファイルを対応する下位ファイルに分割し、
各下位ファイルは前記物体の対応する部分の３Ｄモデルを含み、
前記下位ファイルのそれぞれを処理して前記物体の対応する部分を形成するために少なくとも第１レーザを制御することにより、対応する部分を製造し、
各下位ファイルの前記処理は並行して実行される、
直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）を使用して物体を製造する方法。
（付記１７）
処理は、対応する部分を製造するために、下位ファイルを使用して、少なくとも２つのレーザを制御することを含む、付記１６の方法。
（付記１８）
前記マスタファイルは、前記３Ｄモデルに対応する．ＳＴＬファイルである、付記１６の方法。
（付記１９）
前記マスタファイルは、前記３Ｄモデルに対応するｇコードである、付記１６の方法。
（付記２０）
構築される物体の３Ｄモデルを含むマスタファイルを下位ファイルに分割し、
各下位ファイルは前記物体の対応する部分の３Ｄモデルを含み、
前記下位ファイルのそれぞれを処理して前記物体の対応する部分を形成するために少なくとも第１レーザを制御することにより、対応する部分を製造する、
ためのコードを含み、
各下位ファイルの前記処理は並行して実行される、
無線通信用のコンピュータ実行可能なコードを格納する非一時的コンピュータ可読媒体。

Claims (15)

1. 物体の３Ｄモデルを含むマスタファイルを対応する下位ファイルに分割し、各下位ファイルは前記物体の対応する部分の３Ｄモデルを含み、
   前記下位ファイルのそれぞれを並列に処理して、前記下位ファイルのそれぞれに応じて複数の別個の印刷機のそれぞれを制御し、前記別個の印刷機のそれぞれは少なくとも第１のレーザを含み、前記物体の対応する部分のそれぞれを形成するために対応する少なくとも第１のレーザを使用して、前記別個の印刷機のそれぞれに、粉体層の粉末材料の部分のそれぞれを溶融または焼結させるように制御し、
   前記溶融または焼結は、前記物体が形成されるまで、前記粉体層上で、前記粉末材料をリコータアームが広げながら、層毎に行われる、
   物体を製造する方法。
2. 処理は、対応する部分を製造するために、第１下位ファイルを使用して、少なくとも２つのレーザを制御することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも２つのレーザが異なる波長の光を放出する、請求項２に記載の方法。
4. 前記マスタファイルは、前記３Ｄモデルに対応する．ＳＴＬファイルである、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の方法。
5. 前記マスタファイルは、前記３Ｄモデルに対応するｇコードである、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の方法。
6. 前記マスタファイルを４個以上の下位ファイルに分割することを含む、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の方法。
7. 前記マスタファイルを１０個以上の下位ファイルに分割することを含む、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の方法。
8. 直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）を使用して物体を生成する、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の方法。
9. 物体の３Ｄモデルを含むマスタファイルに従って物体を製造するシステムであって、
   前記システムは、
   メモリと、
   前記メモリに接続された少なくとも１つのプロセッサと、
   を含み、
   前記少なくとも１つのプロセッサは、
   前記マスタファイルを、各々が前記物体の対応する部分の３Ｄモデルを含む、対応する下位ファイルに分割し、
   前記下位ファイルのそれぞれを並列に処理して、前記下位ファイルのそれぞれに応じて複数の別個の印刷機のそれぞれを制御し、前記別個の印刷機のそれぞれは少なくとも第１のレーザを含み、前記物体の対応する部分のそれぞれを形成するために対応する少なくとも第１のレーザを使用して、前記別個の印刷機のそれぞれに、粉体層の粉末材料の部分のそれぞれを溶融または焼結させるように制御し、
   前記溶融または焼結は、前記物体が形成されるまで、前記粉体層上で、前記粉末材料をリコータアームが広げながら、層毎に行われる、
   ように構成されている、
   物体を製造するシステム。
10. 処理は、対応する部分を製造するために、下位ファイルを使用して、少なくとも２つのレーザを制御することを含み、
    前記少なくとも２つのレーザが異なる波長の光を放出する、
    請求項９に記載のシステム。
11. 前記マスタファイルは、
    前記３Ｄモデルに対応する．ＳＴＬファイルであるか、
    前記３Ｄモデルに対応するｇコードである、
    請求項９または請求項１０に記載のシステム。
12. ビルド材料がコバルトクロムである、請求項９〜請求項１１の何れか１項に記載のシステム。
13. 前記プロセッサは、４個以上の下位ファイルを処理するためのものである、請求項９〜請求項１２の何れか１項に記載のシステム。
14. 前記プロセッサは、１０個以上の下位ファイルを処理するためのものである、請求項９〜請求項１２の何れか１項に記載のシステム。
15. 構築される物体の３Ｄモデルを含むマスタファイルを下位ファイルに分割し、
    各下位ファイルは前記物体の対応する部分の３Ｄモデルを含み、
    前記下位ファイルのそれぞれを並列に処理して、前記下位ファイルのそれぞれに応じて複数の別個の印刷機のそれぞれを制御し、前記別個の印刷機のそれぞれは少なくとも第１のレーザを含み、前記物体の対応する部分のそれぞれを形成するために対応する少なくとも第１のレーザを使用して、前記別個の印刷機のそれぞれに、粉体層の粉末材料の部分のそれぞれを溶融または焼結させるように制御し、
    前記溶融または焼結は、前記物体が形成されるまで、前記粉体層上で、前記粉末材料をリコータアームが広げながら、層毎に行われる、
    ためのコードを含む、
    無線通信用のコンピュータ実行可能なコードを格納する非一時的コンピュータ可読媒体。

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