JP7032018B2 - 積層造形部品をトポグラフィに基づいて検査し、プロセス制御するための方法およびシステム - Google Patents
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Description
ここで、h(x,y)は特定のx、y位置における粉体深さであり、zp(x,y)は特定のx、y位置における粉体高さであり、zlast(x,y)は特定のx、y位置における最終溶接/融着層の高さである。
[実施態様1]
3D造形された構造体(140)の検査のため、または3D造形装置(100)のプロセス制御のための方法(500)であって、
前記3D造形装置(100)によって少なくとも1つの構造体(140)が構築される、3D造形の構築プロセス中に、前記少なくとも1つの構造体(140)が構築される、構築プラットフォーム(112)の領域のトポグラフィ走査をリアルタイムに取得するステップ(510)と、
粉体(130)の再分配後に、粉体深さまたは層深さを判定するために、前記トポグラフィ走査をプロセッサ(902)によって評価するステップ(520)と、
前記評価するステップ(520)に基づいて、前記粉体深さまたは前記層深さが、所定の範囲内にあるか、それとも範囲外にあるかを判定するステップ(530)と、
前記判定するステップ(530)に基づいて、前記3D造形装置(100)の動作特性を変更するステップ(540)とを含む、方法(500)。
[実施態様2]
前記取得するステップ(510)が、
レーザ走査、青色光走査、共焦点走査、または多焦点面顕微鏡走査のうちの1つによって、前記トポグラフィ走査を取得することをさらに含む、実施態様1に記載の方法(500)。
[実施態様3]
前記取得するステップ(510)が、
前記少なくとも1つの構造体(140)の表面の第1のトポグラフィ走査を取得することと、
粉体再分配が完了するまで待機することと、
前記構築プラットフォーム(112)の第2のトポグラフィ走査を取得することとをさらに含む、実施態様2に記載の方法(500)。
[実施態様4]
前記判定するステップ(530)が、
前記第2のトポグラフィ走査の値から前記第1のトポグラフィ走査の値を差し引くことによって、前記粉体深さを判定することと、
前記構築プラットフォーム(112)の複数の位置に対して、前記粉体深さまたは前記層深さを判定する前記ステップ(530)を繰り返すこととを含む、実施態様3に記載の方法(500)。
[実施態様5]
単一の層の、前記構築プラットフォーム(112)の複数のX-Y位置に対する、複数の粉体深さまたは層深さの値を記憶するステップ(610)をさらに含む、
実施態様4に記載の方法(600)。
[実施態様6]
前記記憶するステップ(610)が、複数の層に対して繰り返される、実施態様5に記載の方法(600)。
[実施態様7]
複数の層の、複数のX-Y位置における複数の粉体深さの値に対応するデータが、組み合わされてデータベース(701)に記憶される、実施態様6に記載の方法(700)。
[実施態様8]
前記3D造形装置(100)によって構築された複数の構造体(140)からのデータが、前記データベース(701)に追加される、実施態様7に記載の方法(700)。
[実施態様9]
前記少なくとも1つの構造体(140)の欠陥を検査するステップと、
見つかった欠陥の位置を特定するステップ(632)と、
欠陥の位置を粉体深さの値と相関させるステップ(634)、および相関結果を相関データベースに記憶するステップとをさらに含む、
実施態様1に記載の方法(600)。
[実施態様10]
前記検査するステップ、前記特定するステップ(632)、および前記相関させるステップ(634)が、複数の構造体(140)について実行され、前記相関結果が、前記相関データベースに追加される、実施態様9に記載の方法(600)。
[実施態様11]
前記検査が、非破壊検査法によって実施され、前記非破壊検査法が、
超音波検査、磁粉探傷検査、コンピュータ断層撮影検査、放射線透過検査、または渦電流探傷検査のうちの1つを含む、実施態様9に記載の方法(600)。
[実施態様12]
前記動作特性が、
レーザ出力、レーザ速度、粉体サイズ、粉体材料、チャンバ温度、レーザスポットサイズ、または粉体深さのうちの少なくとも1つを含む、実施態様1に記載の方法(500)。
[実施態様13]
3D造形された構造体(140)を検査するため、または3D造形装置(100)のプロセスを制御するためのシステム(900)であって、
メモリ(904)と、
前記メモリ(904)と通信するプロセッサ(902)とを備え、
前記3D造形装置(100)によって少なくとも1つの構造体(140)が構築される、3D造形の構築プロセス中に、前記少なくとも1つの構造体(140)が構築される、構築プラットフォーム(112)の領域のトポグラフィ走査を、リアルタイムにトポグラフィスキャナ(160)で取得するステップ(510)と、
粉体(130)の再分配後に、粉体深さまたは層深さを判定するために、前記トポグラフィ走査を前記プロセッサによって評価するステップ(520)と、
前記評価するステップ(520)に基づいて、前記粉体深さまたは前記層深さが、所定の範囲内にあるか、それとも範囲外にあるかを判定するステップ(530)と、
前記判定するステップ(530)に基づいて、前記3D造形装置(100)の動作特性を変更するステップ(540)とを実行するように構成される、システム(900)。
[実施態様14]
前記トポグラフィスキャナ(160)が、前記3D造形装置(100)のリコートブレード(150)に取り付けられている、実施態様13に記載のシステム(900)。
[実施態様15]
前記トポグラフィスキャナ(160)が、
レーザスキャナ、青色光スキャナ、共焦点スキャナ、または多焦点面顕微鏡スキャナを含む、実施態様12に記載のシステム(900)。
[実施態様16]
前記動作特性が、
レーザ出力、レーザ速度、粉体サイズ、粉体材料、チャンバ温度、レーザスポットサイズ、または粉体深さのうちの少なくとも1つを含む、実施態様12に記載のシステム(900)。
[実施態様17]
構造体(140)の位置と相関する、粉体深さの値を記憶するように構成された、相関データベース(701)をさらに含む、実施態様12に記載のシステム(900)。
[実施態様18]
構造体(140)の位置と相関する、粉体深さの値、または構造体(140)の形状を記憶するように構成された、物理モデル(702)をさらに含む、実施態様12に記載のシステム(900)。
[実施態様19]
構造体(140)の位置と相関する、粉体深さの値の統計分布を記憶するように構成された、統計モデル(703)をさらに含む、実施態様12に記載のシステム(900)。
[実施態様20]
3D造形された構造体(140)を検査するため、または3D造形装置(100)のプロセスを制御するためのコンピュータプログラム製品(1000)であって、
プロセッサ(902)によって読み取り可能であり、方法(500)を行う前記プロセスによって実行するための命令を記憶する、非一時的コンピュータ可読記憶媒体(1002)を備え、前記方法(500)は、
前記3D造形装置(100)によって少なくとも1つの構造体(140)が構築される3D造形の構築プロセス中に、前記少なくとも1つの構造体(140)が構築される、構築プラットフォーム(112)の領域のトポグラフィ走査をリアルタイムに取得するステップ(510)と、
粉体(130)の再分配後に、粉体深さまたは層深さを判定するために、前記トポグラフィ走査をプロセッサ(902)によって評価するステップ(520)と、
前記評価するステップ(520)に基づいて、前記粉体深さまたは前記層深さが、所定の範囲内にあるか、それとも範囲外にあるかを判定するステップ(530)と、
前記判定するステップ(530)に基づいて、前記3D造形装置(100)の動作特性を変更するステップ(540)とを含む、コンピュータプログラム製品(1000)。
102 レーザ
104 レンズ
110 構築部
112 構築プラットフォーム
113 支持体
114 壁
116 壁
120 分配部
122 分配プラットフォーム
123 壁
124 支持体
130 粉体
140 構造体/部品
150 リコートブレード
160 トポグラフィスキャナ
170 較正ブロック
201 ノッチ
202 孔
203 空隙
204 空隙
205 層間剥離
206 包含物
207 リッジ
401 最終溶接層
402 層
403 層
404 層
420 粉体深さ
500 方法
510 取得するステップ
520 評価するステップ
530 判定するステップ
540 変更するステップ
600 方法
610 記憶するステップ
620 組み合わせるステップ
630 相関させるステップ
632 特定するステップ
634 相関させるステップ
636 モデルを生成/更新するステップ
640 繰り返すステップ
700 方法
701 相関データベース
702 物理モデル
703 統計モデル
710 制御するステップ
720 異常値を特定するステップ
722 受容/拒絶するステップ
730 モデル/データベースを更新するステップ
740 検査するステップ
800 コントローラ
900 データ処理システム
902 プロセッサ
904 メモリ
905 オペレーティングシステム
906 コンピュータプログラム
908 ネットワークアダプタ
910 I/Oコントローラ
912 入力装置
914 入力装置
916 記憶装置
920 バス
1000 コンピュータプログラム製品
1002 コンピュータ可読媒体
1004 ロジック
Claims (12)
- 3D造形された構造体(140)の検査又は3D造形装置(100)のプロセス制御のための方法(500)であって、当該方法が、
前記3D造形装置(100)によって少なくとも1つの構造体(140)を構築する3D造形の構築プロセス中に、前記少なくとも1つの構造体(140)が構築される構築プラットフォーム(112)の領域のトポグラフィ走査をリアルタイムに取得する取得ステップ(510)と、
粉体(130)の再分配後の粉体深さを判定するために、前記トポグラフィ走査をプロセッサ(902)によって評価する評価ステップ(520)と、
前記評価ステップ(520)に基づいて、前記粉体深さが、所定の範囲内にあるか否かを判定する判定ステップ(530)と、
前記判定ステップ(530)に基づいて、前記3D造形装置(100)の動作特性を変更する変更ステップ(540)と
を含んでおり、前記所定の範囲が、
前記少なくとも1つの構造体(140)の欠陥を検査する検査ステップと、
見つかった欠陥の位置を特定する特定ステップと、
欠陥の位置を粉体深さの値と相関させて相関結果を相関データベースに記憶する相関ステップと、
前記相関結果に基づいて、統計モデルを生成するステップと、
前記統計モデルから前記所定の範囲を生成するステップと
によって得られる、方法(600)。 - 前記取得ステップ(510)が、レーザ走査、青色光走査、共焦点走査又は多焦点面顕微鏡走査のうちの1つによって、前記トポグラフィ走査を取得することをさらに含む、請求項1に記載の方法(500)。
- 前記取得ステップ(510)が、
前記少なくとも1つの構造体(140)の表面の第1のトポグラフィ走査を取得することと、
粉体再分配が完了するまで待機することと、
前記構築プラットフォーム(112)の第2のトポグラフィ走査を取得することと
をさらに含む、請求項2に記載の方法(500)。 - 前記判定ステップ(530)が、
第2のトポグラフィ走査の値から第1のトポグラフィ走査の値を差し引くことによって、前記粉体深さを判定することと、
前記構築プラットフォーム(112)の複数の位置に対して、前記粉体深さを判定する前記ステップ(530)を繰り返すことと
を含む、請求項3に記載の方法(500)。 - 単一の層に対して前記構築プラットフォーム(112)の複数のX-Y位置に関する複数の粉体深さの値を記憶する記憶ステップ(610)をさらに含む、請求項4に記載の方法(600)。
- 前記記憶ステップ(610)を複数の層に対して繰り返す、請求項5に記載の方法(600)。
- 複数の層に対する複数のX-Y位置における複数の粉体深さの値に対応するデータを組み合わせてデータベース(701)に記憶する、請求項6に記載の方法(700)。
- 前記3D造形装置(100)によって構築された複数の構造体(140)からのデータを、前記データベース(701)に追加する、請求項7に記載の方法(700)。
- 前記検査ステップ、前記特定ステップ及び前記相関ステップが、複数の構造体(140)に対して実行され、前記統計モデルを更新するために前記相関結果が前記相関データベースに追加される、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の方法(600)。
- 前記検査が、非破壊検査法によって実施され、前記非破壊検査法が、超音波検査、磁粉探傷検査、コンピュータ断層撮影検査、放射線透過検査又は渦電流探傷検査のうちの1つを含む、請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の方法(600)。
- 前記動作特性が、レーザ出力、レーザ速度、粉体サイズ、粉体材料、チャンバ温度、レーザスポットサイズ又は粉体深さのうちの少なくとも1つを含む、請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の方法(500)。
- 3D造形された構造体(140)を検査又は3D造形装置(100)のプロセスを制御するためのシステム(900)であって、当該システム(900)が、
メモリ(904)と、
前記メモリ(904)と通信するプロセッサ(902)と
を備えており、請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の方法を実行するように構成される、システム(900)。
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