JP7078323B2

JP7078323B2 - ビーム走査フィールド較正方法

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Publication number: JP7078323B2
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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、付加製造におけるエネルギービームの位置合わせのための装置および方法に関する。

付加製造は、材料を層ごとに積み重ねて部品を形成するプロセスである。付加製造は、「積層製造」および「リバース機械加工」などの用語によっても言及され、そのような用語は、本発明の目的のために同義語として扱われる。

付加製造機械の１つのタイプは、「粉末床」または直接金属レーザ溶融（「ＤＭＬＭ」）機械と呼ばれ、放射エネルギービームによって選択的に溶融されてワークピースを形成する粉末の塊を封入するビルドチャンバを含む。このタイプの機械は、ビルドプロセスを高速化するために複数の放射エネルギービーム（例えばレーザ）を生成する複数の光学系またはビーム生成器を備えることができる。各ビームは、それ自身の独立した走査フィールドにわたって掃引されることが可能である。独立した走査フィールドの較正および相対的な位置合わせは、マルチビーム付加製造機械において良質な部品を達成するために重要である。

従来の較正プロセスに関する１つの問題は、それらが、複数の光学系の位置合わせの直接的な比較を可能にしないことである。

ビーム走査フィールド較正方法を提供することを目的とする。

この問題は、異なる光学系によって生成される測定アーチファクトを含む較正ビルドパターンの使用によって対処される。

本明細書に記載の技術の一態様によれば、２つ以上の放射エネルギービームを使用して材料を選択的に溶融させてワークピースを形成する付加製造プロセスのためのビーム走査フィールドを較正する方法が提供される。本方法は、基板上に較正ビルドパターンを生成するために、個々のビームステアリング機構を使用して２つ以上の放射エネルギービームを方向付け、較正ビルドパターンが、２つ以上の放射エネルギービームの各々によって生成される少なくとも１つの測定アーチファクトを含み、測定アーチファクトの位置を測定し、測定アーチファクトの位置を標準と比較して、位置合わせ誤差が存在するかどうかを識別し、位置合わせ誤差を補償するようにビームステアリング機構のうちの少なくとも１つを調整する。

ビーム走査フィールド較正方法を提供する。

ビルドチャンバを含む例示的な付加製造機械の概略的な部分断面正面図である。図１の機械の概略斜視図である。従来技術のビーム較正ビルドパターンの概略上面平面図である。本発明の態様による例示的なビーム較正ビルドパターンの概略上面図である。図４のビルド較正パターンの一部分の拡大図である。

本発明は、添付の図面と共に以下の説明を参照することによって最も良く理解することができる。

様々な図面を通して同一の参照符号は同一の要素を示す。当該図面を参照すると、図１は、付加製造方法を実施するのに適した付加製造機１０を概略的に示す。付加製造機１０とその動作は、「粉末床機械」の代表例である。

付加製造機１０は、単に、本発明の原理を説明するためのコンテキストを提供するための例として使用されることが理解されるであろう。本明細書に記載される原理は、粉末床機械の他の構成、ならびに他のタイプの付加製造機械および関連するプロセスに適用可能である。より一般的には、本明細書に記載される原理は、溶融プールが生成される任意の製造プロセスに適用可能である。そのようなプロセスの非限定的な例には、電子ビーム溶融（「ＥＢＭ」）、指向性エネルギー堆積（「ＤＥＤ」）、およびレーザ溶接が含まれ、「製造プロセス」という用語は、溶融プールを生成する技法を使用して構成要素が一緒にビルドまたは接合される修理プロセスも含むことができる。

付加製造機１０の基本構成要素は、テーブル１２と、粉末供給部１４と、リコータ１６と、オーバーフロー容器１８と、ビルドチャンバ２２によって囲まれたビルドプラットフォーム２０と、少なくとも１つのビーム発生器（一般に２４と表記される）とを含み、これらは全てハウジング２６によって囲まれている。これらの構成要素の各々は、以下でより詳細に説明される。

テーブル１２は、平面作業面２８を画定する剛性構造である。作業面２８は、仮想作業面と同一平面上にあり、仮想作業面を画定する。図示の例では、ビルドチャンバ２２と連通し、ビルドプラットフォーム２０を露出させるビルド開口３０と、粉末供給部１４と連通する供給開口３２と、オーバーフロー容器１８と連通するオーバーフロー開口３４とを含む。

リコータ１６は、作業面２８上に位置する剛性の横方向に細長い構造である。これは、平面作業面２８に沿ってリコータ１６を選択的に移動させるように動作可能なアクチュエータ３６に接続されている。アクチュエータ３６は、図１に概略的に示されており、この目的のために、空気圧または油圧シリンダ、ボールスクリューまたはリニア電気アクチュエータ等のような装置が使用されてもよいことが理解される。

粉末供給部１４は、供給開口部３２の下にあり、これと連通する供給容器３８と、エレベータ４０とを備える。エレベータ４０は、供給容器３８内で垂直に摺動可能な板状構造である。それは、エレベータ４０を選択的に上下に動かすように作動可能なアクチュエータ４２に接続されている。アクチュエータ４２は、図１に概略的に示されており、この目的のために、空気圧または油圧シリンダ、ボールスクリューまたはリニア電気アクチュエータ等のような装置が使用されてもよいことが理解される。エレベータ４０を下降させると、所望の組成の粉末４４（例えば、金属、ポリマー、セラミック、及び／又は有機粉末）の供給物を供給容器３８内に装填することができる。エレベータ４０が上昇すると、粉末４４を作業面２８の上方に露出させる。他のタイプの粉末供給源を使用することができ、例えば、粉末をオーバーヘッド装置（図示せず）によってビルドチャンバ２２内に落下させることができる。

ビルドプラットフォーム２０は、ビルド開口３０の下方で垂直に摺動可能な板状構造である。ビルドプラットフォーム２０を選択的に上下に動かすように作動可能なアクチュエータ４６に接続されている。アクチュエータ４６は、図１に概略的に示されており、この目的のために、空気圧または油圧シリンダ、ボールスクリューまたはリニア電気アクチュエータ等のような装置が使用されてもよいことが理解される。ビルドプラットフォーム２０がビルドプロセス中にビルドチャンバ２２内に下降されると、ビルドチャンバ２２およびビルドプラットフォーム２０は、ビルドされる構成要素とともに粉末４４の塊を一括して取り囲み支持する。この粉末の塊は、一般に「粉末床」と呼ばれ、この特定のカテゴリーの付加製造プロセスは、「粉末床プロセス」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３４の下にあり、それと連通し、過剰な粉末４４のための貯蔵所として役立つ。

付加製造機１０は、エネルギービームを発生させ、必要に応じて誘導するように作動可能な２つ以上のビーム発生器を組み込んでいる。以下により詳細に説明するように、付加製造機１０の生産速度を上げるために、任意の数のビーム発生器２４を設け、同時に使用することができる。図示の例では、２つのビーム発生器２４Ａ、２４Ｂが示されている。

各ビーム発生器２４Ａ、２４Ｂは、有向エネルギー源４８及びビームステアリング機構（一般に５０で参照される）を含む。個々のビームステアリング機構は、各々５０Ａ、５０Ｂと表記される。指向されたエネルギー源４８は、以下により詳細に説明されるビルドプロセス中に粉末４４を溶融し溶着させるために、適切な電力のビームおよび他の動作特性を生成するように作動可能な任意の装置を備えることができる。例えば、指向されたエネルギー源４８はレーザであってもよい。電子ビーム銃のような他の有向エネルギー源は、レーザの適切な代替手段である。

各ビームステアリング機構５０Ａ、５０Ｂは、１つまたは複数のミラー、プリズム、および／またはレンズを含んでもよく、適切なアクチュエータを備え、指向されたエネルギー源４８からのビームが所望のスポットサイズに集束され、作業面２８と一致する平面内の所望の位置に操縦され得るように配置されてもよい。便宜的な説明のために、この平面は、Ｘ－Ｙ平面と称されることがあり、Ｘ－Ｙ平面に垂直な方向は、Ｚ方向（Ｘ、Ｙ、およびＺは、互いに垂直な３つの方向である）と称される。ビームは、本明細書では「ビルドビーム」と呼ぶことができる。

１つの公知のタイプのビームステアリング機構は、ビルドビームを順次受け取り、所望の焦点に向け直す２つのミラーを組み込んでいる。各ミラーは、一般に「ガルボ」と呼ばれる自身のガルバノメーターに接続され、それによって選択的に旋回する。このタイプのビームステアリング機構は、互いに垂直な２つの平面を指すビーム掃引又はビームのための独立した入力又は駆動信号（例えば、可変電圧信号）を受け取る。例えば、１つのガルボがＸ－Ｚ平面内でビームを旋回させ、その結果、ビーム焦点スポットが作業面２８上でＸ方向に移動する。他方のガルボは、ビームをＹ－Ｚ平面内で旋回させ、その結果、ビーム焦点スポットが作業面２８上でＹ方向に移動することができる。２つの運動の合計は、平面作業面２８上の任意のＸ－Ｙ位置へのビーム焦点スポットの所望の移動を生成する。ビームステアリング機構５０Ａ、５０Ｂおよびそれらの動作は、以下により詳細に議論される。

ハウジング２６は、付加製造機１０の他の構成要素を隔離し、保護する役割を果たす。ビルドプロセスの間、ハウジング２６には、他の機能の中でもビルド環境から酸素を排除する適切なシールドガスの流れが提供される。使用されるガスの組成は、従来の溶接作業のためのシールドガスとして使用されるものと類似してもよい。例えば、窒素、アルゴン、またはそれらの混合物などのガスを使用することができる。窒素発生器またはより加圧されたガスシリンダーのような、任意の好都合なガス源を使用することができる。

付加製造機１０の動作は、例えば、プログラマブル論理コントローラ（「ＰＬＣ」）またはマイクロコンピュータ（図示せず）などの「コントローラ」と呼ばれる１つまたは複数のデバイスで実施される１つまたは複数のプロセッサ上で実行されるソフトウェアによって制御することができる。そのようなプロセッサは、例えば、有線または無線接続を介して、センサおよび動作構成要素に結合され得る。同じ１つまたは複数のプロセッサを使用して、センサデータを取り出し、分析し、統計分析し、フィードバック制御することができる。

上述の装置を使用するワークピース２５のための例示的な基本的なビルドプロセスは、以下の通りである。ビルドプラットフォーム２０は、選択された層増分だけ作業面２８の下に配置される。層の増分は、付加製造プロセスの速度及びワークピース２５の分解能に影響を及ぼす。一例として、層の増分は、約１０～５０マイクロメートル（０．０００３～０．００２インチ）とすることができる。次に、粉末４４をビルドプラットフォーム２０上に堆積させる。例えば、供給容器３８のエレベータ４０を上昇させて、粉末を供給開口３２を通して押し出し、粉末を作業面２８の上方に露出させることができる。リコータ１６は作業面２８を横切って移動し、上昇した粉末４４をビルドプラットフォーム２０上に水平に広げる。過剰な粉末４４は、リコータ１６が左から右に通過するとき、オーバーフロー開口３４を通ってオーバーフロー容器１８内に落下する。その後、リコータ１６は、開始位置に戻されてもよい。平坦化された粉末４４は「ビルド層」と呼ぶことができ、その露出した上面は「ビルド表面」４５と呼ぶことができる。

ビーム発生器２４Ａ、２４Ｂは、ビルド中のワークピース２５の二次元断面又は層を溶融するために使用される。各ビーム発生器２４Ａ、２４Ｂ内で、指向されたエネルギー源４８はビームを放射し、各々のビームステアリング機構５０Ａ、５０Ｂは、適切なパターンで露出された粉末表面上の対応するビルドビーム５４、５６の焦点スポットを操縦するために使用される。ここでは「溶融プール」と呼ばれる、焦点スポットを囲む粉末４４の露出した層の小さな部分は、ビルドビームによって加熱され、焼結または溶融、フロー、および固化を可能にする温度になる。このステップは、粉末４４を「溶融」するステップと呼ばれることがある。一例として、溶融プールは、１００マイクロメートル（０．００４インチ）程度の幅であってもよい。２つのビーム発生器２４Ａ、２４Ｂを使用する図示の例では、第１のビルドビーム５４は第１の溶融プール５８を生成し、第２のビルドビーム５６は第２の溶融プール６０を生成する。

次いで、ビルドプラットフォーム２０を層の増分だけ垂直に下方に移動させ、粉末４４の別の層を同様の厚さで塗布する。ビーム発生器２４Ａ、２４Ｂは再びビルドビーム５４、５６を放射し、ビームステアリング機構５０Ａ、５０Ｂはビルドビーム５４、５６の焦点スポットを適切なパターンで露出した粉末表面上に操縦するために使用される。粉末４４の露出した層は、ビルドビーム５４、５６によって上述したように溶融できる温度まで加熱され、トップ層内および下部の、前もって固化された層の両方で固結される。

このサイクルは、ビルドプラットフォーム２０を移動させ、粉末４４を塗布し、次いで、方向付けられたエネルギーが粉末４４を溶融することが、ワークピース２５全体が完了するまで繰り返される。

上述したように、付加製造機１０およびその動作は、「粉末床機械」の代表例である。ここに記載された原理は、他のタイプの付加製造機械だけでなく、粉末床機械の他の構成にも適用可能であることが理解されるであろう。さらに、本明細書に記載される原理は、互いに対して位置合わせされなければならない走査フィールドを有する２つ以上の独立して操縦可能な有向エネルギービームを有する任意の機械またはデバイスに適用可能である。

より詳細には、ビーム発生器２４Ａ、２４Ｂを考慮すると、各ビーム発生器２４Ａ、２４Ｂが明確な物理的容積を占有し、第１および第２のビルドビーム５４、５６が独立して操縦可能であるために、独立したビームステアリング機構が設けられなければならないことが理解されるであろう。これは、ビルドビーム５４及び５６が必ず平面作業面２８の上の異なる物理的位置から生じるという結果を有する。図２に示す例では、第１ビームステアリング機構５０Ａ及び第２ビームステアリング機構５０Ｂは、Ｙ方向の共通線に沿って位置しており、互いに離間している。

上述のプロセスを使用してワークピース２５をビルドするための付加製造機１０の動作に先立って、ビーム発生器２４Ａ、２４Ｂの走査フィールドを較正し、位置合わせする必要がある。典型的には、各軸における各ビームステアリング機構５０Ａ、５０Ｂの物理的な可動範囲は、ビルドビームが作業面２８のサイズよりも大きい範囲を掃引できるのに十分である。したがって、個々のガルボの「較正」または「調整」は、典型的には、各ガルボに送達される駆動信号の値を決定するソフトウェア伝達関数の少なくとも１つのパラメータを変更することによって達成され得る。ソフトウェア調整に加えて、またはその代わりに、機械的調整が提供されてもよい。

従来技術では、最初に測定アーチファクトを生成することによって（例えば、ビルドビームを使用して紙または同様の基板上にパターンを焼くことによって、またはビーム発生器２４を使用して陽極酸化金属プレート上に溶接ビードのパターンを生成することによって、または溶融粉末の単層試験ビルドを生成することによって）、マルチビームマシンの走査フィールドを較正し、位置合わせすることが典型的である。各ビーム発生器２４によって、１つのテストパターン又は測定アーチファクトのセットが生成される。図３は、平行線６４のグリッドを含む従来のテストパターン６２の一例を示す。

次いで、個々のテストパターン６２の各々を、光学座標測定機のような適切な装置で走査して、一組の測定値を生成する。一組の測定値は、例えば、グリッドパターン６２内のグリッド線６４間の距離を測定することによって、ビーム発生器２４Ａ、２４Ｂの位置精度を決定するために評価され得る。グリッド線６４はまた、位置および回転におけるそれらの精度を決定するために測定されてもよい。次いで、対応するビーム発生器２４Ａ、２４Ｂを調整して、位置および回転の誤差を補償する。このプロセスでは、総走査フィールド位置が測定され、単一のエンティティとして調整される。例えば、走査フィールド位置が所望の位置の左側０．１ｍｍであるとして測定される場合、対応するビーム発生器２４Ａ、２４Ｂは、走査フィールド全体を右側０．１ｍｍにするように調整されるであろう。

意図された結果は、複数のビーム発生器２４Ａ、２４Ｂの各々が公称位置又は所望位置に位置合わせされると、複数の走査フィールドが相互に位置合わせ又は較正されることである。

位置合わせプロセスの品質は、複数のビーム発生器２４Ａ、２４Ｂによって生成されるアーチファクトを含む較正ビルドジョブを使用することによって、上述した従来技術のプロセスよりも改善され得ることが判明した。

図４は、各々が２つ以上の測定アーチファクトを含む１つ以上の測定アーチファクト群６８を含む代表的な較正ビルドジョブ又は較正ビルドパターン６６を示す。測定アーチファクト群６８内では、少なくとも１つの測定アーチファクトが、ビーム発生器２４Ａ、２４Ｂの各１つによって生成される。較正ビルドパターン６６は、境界６９によって囲まれた中央領域６７を有するものとして説明することができる。

図示の例では、図５に最もよく見られるように、測定アーチファクト群６８の各々は、第１ビーム発生器２４Ａによって形成された第１測定アーチファクト７０と、第２ビーム発生器２４Ｂによって形成された第２測定アーチファクト７２とを含む。

測定アーチファクト７０、７２は、平面作業面２８のような特定の領域にわたる位置誤差の測定及び評価を可能にする所定のパターンで配置される。

図示の例では、この所定のパターンは、同心円対の２次元アレイを含む。測定のために容易に識別できる限り、点、線、ハッシュマーク、多角形、または開曲線または閉曲線を含むが、これらに限定されない、多数の他の形状およびサイズの測定アーチファクトを使用することができる。

較正ビルドパターン６６は、最初に測定アーチファクト７０、７２を生成することによって（例えば、ビルドビーム５４、５６を使用して紙または同様の基板上にパターンを焼き付けることによって、またはビルドビーム５４、５６を使用して陽極酸化金属プレート上に溶接ビードのパターンを走らせることによって、または溶融粉末の単層試験構築物を生成することによって）使用される。較正ビルドパターン６６内で、第１ビーム発生器２４Ａは第１測定アーチファクト７０を形成するために使用され、第２ビーム発生器２４Ｂは第２測定アーチファクト７２を形成するために使用される。

次いで、単一の較正ビルドパターン６６を、光学座標測定機のような適切な装置で走査して、一組の測定値を生成する。可能な一組の測定の一例は、第１の測定アーチファクト７０上に存在する第１の点７４と、第２の測定アーチファクト７２上に存在する第２の点７６とを含む一組の点（図５）であろう。一組の測定値は、ビームステアリング機構５０Ａ、５０Ｂの位置精度を決定するために評価されてもよい。

例えば、点の集合は、局所制御点８０に対する各ビームステアリング機構５０Ａ、５０Ｂの位置又は距離誤差、並びに各制御点８０におけるビームステアリング機構５０Ａ、５０Ｂ同士の相対的な位置合わせを決定するために評価することができる。

較正ビルドパターン６６は、ビーム発生器２４の特定の物理的および動作特性、または付加製造機１０の他の態様に適応するように構成することができる。

例えば、それは、各ビームステアリング機構５０Ａ、５０Ｂの特徴であり、その走査フィールドの中心付近でより高い精度を有し、いずれの軸においてもその走査フィールドの限界付近で誤差が増加する。これは、図４に見られるように、測定アーチファクト群６８の可変間隔を使用することによって調節することができ、ここで、間隔「Ｓ」は、走査フィールドマージンのような誤差がより高い領域でより近い。例えば、間隔Ｓは、中央領域６７よりも境界６９の近くで近くすることができる。この特徴は、テスト構造６６全体を走査するのに必要な時間を不必要に増加させることなく、測定分解能を改善する。

さらに、ビームステアリング機構５０Ａ、５０Ｂは同一位置にないので、それらの走査フィールドは部分的に重なり合い、それらの個々の走査フィールド中心（各々８２、８４）は作業面２８の物理的中心８６と一致しない。較正ビルドパターン６６は、例えば、個々のビームステアリング機構５０Ａ、５０Ｂの走査フィールドの境界を表す領域に測定アーチファクト群６８のより密なまたはより近い間隔を含めることによって、この事実を調節するように修正されてもよい。

複数の制御点８０の使用は、ビームステアリング機構較正の最適化を可能にして、走査フィールドにわたる平均誤差を最小化するか、又は選択された制御点８０又は平面作業面２８内の選択された位置における制御点のセットにおける誤差を最小化する。例えば、平面作業面２８内の所定の領域は、より高い位置精度を必要とするワークピース２５の一部分と一致し得る。較正ビルドパターン６６は、その所定の領域（図示せず）内で相対的に近い間隔を含むことによって修正することができる。

一般に、較正ビルドパターン６６は、上述の測定値のセットを取得し、測定値のセットを所定の標準と比較し、測定値と標準との間の差に基づいてビームステアリング機構５０Ａ、５０Ｂのうちの少なくとも１つの位置合わせ誤差を識別し、次いで、ビームステアリング機構５０Ａ、５０Ｂのうちの１つまたは複数を調整することによって誤差を補正することによって使用される。ビームステアリング機構５０Ａ、５０Ｂの調整は、各ビームステアリング機構５０Ａ、５０Ｂの物理的運動範囲内で変化する調整を含むことができることに留意されたい。別の方法で述べると、ビーム走査フィールド全体に対して単一のキャリブレーションを行う必要はない。例えば、伝達関数パラメータは、各ビームステアリング機構５０Ａ、５０Ｂの移動の各軸について異なる位置で異なる調整（すなわち、異なる調整値）を提供するように選択することができる。この能力は、平面作業面２８の全体にわたって所望のまたは最適な較正を得る際に特に有用である。

比較のための標準は、上述の選択された制御点における最小化された平均誤差または最小化された誤差のような、特定の用途および意図された結果に依存して変化し得る。標準の一例は、作業面２８の中心８６に対する走査フィールドの位置及び／又は回転であろう。また、位置合わせ標準は、絶対的であっても相対的であってもよいことにも留意されたい。すなわち、別々の走査フィールドは、互いに完全に位置合わせされていてもよいが、必ずしも作業面２８の中心８６と完全に位置合わせされていなくてもよい。

上述の較正ビルドパターン６６は、付加製造機１０を較正するために様々な方法で使用される。

一例では、付加製造機１０の製造使用前に、較正ビルドパターン６６を完成して測定し、補正を決定し、補正を適用し、次いで付加製造機１０を使用して製造構成要素をビルドすることができる。

別の例では、補正を適用した後に別の較正ビルドパターン６６を実行して、補正が十分であったことを確認してもよい。

別の例では、較正ビルドパターン６６は、所定の数の構成要素がビルドされた後、又は一定の数の層が１つの構成要素についてビルドされた後など、一定の間隔で実行されてもよい。

本明細書に記載される方法は、従来技術を超えるいくつかの利点を有する。特に、別個のビームステアリング機構が共通のデータ構造に対して測定され、走査フィールドにわたる全てのシステムの最大精度を達成することができる。さらに、可変アーチファクト間隔は、全体的な検査時間を妥協することなく、特定の領域における誤差を最小限に抑えることを可能にする。

以上、ビーム走査フィールドの較正のための装置および方法を記載している。本明細書に開示されたすべての特徴（添付の特許請求の範囲、要約および図面を含む）、および／またはそのように開示された任意の方法またはプロセスのすべてのステップは、そのような特徴および／またはステップの少なくとも一部が相互に排他的である場合を除き、任意の組み合わせで組み合わせることができる。

本明細書に開示される各特徴（添付の特許請求の範囲、要約および図面を含む）は、明示的に別段の記載がない限り、同一の、同等の、または類似の目的を果たす代替的特徴に置き換えることができる。したがって、特に断らない限り、開示される各特徴は、同等または類似の特徴の一般的なシリーズの一例にすぎない。

本発明は、前述の実施形態の詳細に限定されるものではない。本発明は、本明細書（特許請求の範囲、要約書、および図面を含む）に開示された特徴の任意の新規なもの、または任意の新規な組み合わせ、またはそのように開示された任意の方法またはプロセスのステップの任意の新規なもの、または任意の新規な組み合わせに及ぶ。

（付記１）
ワークピースを形成するために材料を選択的に溶融させるために２つ以上の放射エネルギービームが使用される、付加製造プロセスのためのビーム走査フィールドを較正する方法であって、
基板上に較正ビルドパターンを生成するために、個々のビームステアリング機構を使用して２つ以上の前記放射エネルギービームを導き、前記較正ビルドパターンは、２つ以上の前記放射エネルギービームの各々によって生成される少なくとも１つの測定アーチファクトを含み、
前記測定アーチファクトの位置を測定し、
位置合わせ誤差を識別するために、前記測定アーチファクトの測定位置を標準と比較し、
前記位置合わせ誤差を補償するために前記ビームステアリング機構の少なくとも１つを調整する、
ビーム走査フィールド較正方法。

（付記２）
前記ビームステアリング機構の各々は別個の走査フィールドに関連し、
前記ビームステアリング機構は、別個の前記走査フィールドが部分的に互いに重なるように位置決めされている、
付記１に記載のビーム走査フィールド較正方法。

（付記３）
前記調整することは、前記ビームステアリング機構の各々の平均位置合わせ誤差を最小化することを含む、付記１に記載のビーム走査フィールド較正方法。

（付記４）
前記調整することは、前記較正ビルドパターンの所定の位置における前記位置合わせ誤差を最小化することを含む、付記１に記載のビーム走査フィールド較正方法。

（付記５）
前記ビームステアリング機構の各々は、入力信号に応答して放射エネルギービームを操縦するように動作可能な少なくとも１つのガルバノメーターを含む、付記１に記載のビーム走査フィールド較正方法。

（付記６）
前記調整することは、前記ビームステアリング機構に駆動信号を送信するために使用されるソフトウェア伝達関数の少なくとも１つのパラメータを変更することを含む、付記１に記載のビーム走査フィールド較正方法。

（付記７）
前記ビームステアリング機構の各々は、走査フィールドに関連付けられ、
前記調整するステップは、前記ビームステアリング機構の各々について、前記走査フィールドの異なる部分に異なる調整値を提供することを含む、
付記１に記載のビーム走査フィールド較正方法。

（付記８）
前記測定アーチファクトは、複数の測定アーチファクト群に配置され、
前記測定アーチファクト群の各々は、制御点を含み、前記放射エネルギービームの各々によって形成される少なくとも１つの測定アーチファクトを含む、
付記１に記載のビーム走査フィールド較正方法。

（付記９）
前記測定アーチファクトは、複数の測定アーチファクト群に配置され、
前記測定アーチファクト群は、前記較正ビルドパターン内で可変間隔を有する、
付記１に記載のビーム走査フィールド較正方法。

（付記１０）
前記較正ビルドパターンは、境界によって囲まれた中央領域を含み、
前記測定アーチファクトは、複数の測定アーチファクト群に配置され、
前記測定アーチファクト群は、前記中央領域内で相対的に大きな間隔を有し、前記境界付近で相対的に小さな間隔を有する、
付記１に記載のビーム走査フィールド較正方法。

（付記１１）
前記較正ビルドパターンは、境界によって囲まれた中央領域を含み、
前記測定アーチファクトは、複数の測定アーチファクト群に配置され、
前記測定アーチファクト群は、前記中央領域内の予め選択された領域内で相対的に小さな間隔を有する、
付記１に記載のビーム走査フィールド較正方法。

（付記１２）
前記測定することは、前記測定アーチファクトの各々の上にある少なくとも１つの点の位置を決定することを含む、付記１に記載のビーム走査フィールド較正方法。

（付記１３）
前記材料は、ビルドチャンバ内に含まれる粉末であり、
２つ以上の前記エネルギービームは、前記ワークピースを形成するために、層ごとのプロセスにおいて、前記ビルドチャンバ内の前記粉末を選択的に溶融させるために使用される、
付記１に記載のビーム走査フィールド較正方法。

（付記１４）
各々が２つ以上の層を含む１つ以上のワークピースをビルドするために、較正された付加製造プロセスを使用することをさらに含む、付記１に記載のビーム走査フィールド較正方法。

（付記１５）
較正ビルドパターンを生成し、
前記測定アーチファクトの前記位置を測定し、
前記測定アーチファクトの測定位置を標準と比較し、
１つのワークピースの所定数の層がビルドされた後に、前記ビームステアリング機構の少なくとも１つを調整する、
ことを繰り返す、
ことをさらに含む、付記１４に記載のビーム走査フィールド較正方法。

（付記１６）
較正ビルドパターンを生成し、
前記測定アーチファクトの前記位置を測定し、
前記測定アーチファクトの測定位置を標準と比較し、
所定数のワークピースがビルドされた後に、前記ビームステアリング機構のうちの少なくとも１つを調整する、
ことを繰り返す、
ことをさらに含む、付記１４に記載のビーム走査フィールド較正方法。

（付記１７）
較正ビルドパターンを生成し、
前記測定アーチファクトの前記位置を測定し、
前記ビームステアリング機構の少なくとも１つを調整した後、補正が十分であったことを確認するために前記測定アーチファクトの測定位置を標準と比較する、
ことを繰り返す、
ことをさらに含む、付記１に記載のビーム走査フィールド較正方法。

（付記１８）
前記標準は、作業面の中心に対する走査フィールドの位置または回転のうちの少なくとも一方を含む、付記１に記載のビーム走査フィールド較正方法。

（付記１９）
前記標準は、走査フィールドの絶対位置を含む、付記１に記載のビーム走査フィールド較正方法。

（付記２０）
前記標準は、２つ以上の走査フィールドの相対位置を含む、付記１に記載のビーム走査フィールド較正方法。

２５ワークピース
５０Ａ、５０Ｂビームステアリング機構
５４、５６ビルドビーム

Claims

ワークピースを形成するために材料を選択的に溶融させるために２つ以上の放射エネルギービームが使用される、付加製造プロセスのためのビーム走査フィールドを較正する方法であって、
基板上に較正ビルドパターンを生成するために、個々のビームステアリング機構を使用して２つ以上の前記放射エネルギービームを導き、前記較正ビルドパターンは、２つ以上の前記放射エネルギービームの各々によって生成される少なくとも１つの測定アーチファクトを含み、
前記測定アーチファクトの位置を測定し、
位置合わせ誤差を識別するために、前記測定アーチファクトの測定位置を標準と比較し、
前記位置合わせ誤差を補償するために前記ビームステアリング機構の少なくとも１つを調整し、
前記測定アーチファクトは、複数の測定アーチファクト群に配置され、
前記測定アーチファクト群は、前記較正ビルドパターン内で可変間隔を有する、
ビーム走査フィールド較正方法。
前記ビームステアリング機構の各々は別個の走査フィールドに関連し、
前記ビームステアリング機構は、別個の前記走査フィールドが部分的に互いに重なるように位置決めされている、
請求項１に記載のビーム走査フィールド較正方法。
前記調整することは、前記ビームステアリング機構の各々の平均位置合わせ誤差を最小化することを含む、請求項１または請求項２に記載のビーム走査フィールド較正方法。
前記調整することは、前記較正ビルドパターンの所定の位置における前記位置合わせ誤差を最小化することを含む、請求項１～請求項３の何れか１項に記載のビーム走査フィールド較正方法。
前記ビームステアリング機構の各々は、入力信号に応答して放射エネルギービームを操縦するように動作可能な少なくとも１つのガルバノメーターを含む、請求項１に記載のビーム走査フィールド較正方法。
前記調整することは、前記ビームステアリング機構に駆動信号を送信するために使用されるソフトウェア伝達関数の少なくとも１つのパラメータを変更することを含む、請求項１～請求項５の何れか１項に記載のビーム走査フィールド較正方法。
前記ビームステアリング機構の各々は、走査フィールドに関連付けられ、
前記調整するステップは、前記ビームステアリング機構の各々について、前記走査フィールドの異なる部分に異なる調整値を提供することを含む、
請求項１～請求項６の何れか１項に記載のビーム走査フィールド較正方法。
前記測定アーチファクトは、複数の測定アーチファクト群に配置され、
前記測定アーチファクト群の各々は、制御点を含み、前記放射エネルギービームの各々によって形成される少なくとも１つの測定アーチファクトを含む、
請求項１～請求項７の何れか１項に記載のビーム走査フィールド較正方法。
前記較正ビルドパターンは、境界によって囲まれた中央領域を含み、
前記測定アーチファクトは、複数の測定アーチファクト群に配置され、
前記測定アーチファクト群は、前記中央領域内で相対的に大きな間隔を有し、前記境界付近で相対的に小さな間隔を有する、
請求項１～請求項８の何れか１項に記載のビーム走査フィールド較正方法。
前記較正ビルドパターンは、境界によって囲まれた中央領域を含み、
前記測定アーチファクトは、複数の測定アーチファクト群に配置され、
前記測定アーチファクト群は、前記中央領域内の予め選択された領域内で相対的に小さな間隔を有する、
請求項１～請求項８の何れか１項に記載のビーム走査フィールド較正方法。
前記測定することは、前記測定アーチファクトの各々の上にある少なくとも１つの点の位置を決定することを含む、請求項１～請求項１０の何れか１項に記載のビーム走査フィールド較正方法。
前記標準は、作業面の中心に対する走査フィールドの位置を含む、請求項１～請求項１１の何れか１項に記載のビーム走査フィールド較正方法。
前記標準は、走査フィールドの絶対位置を含む、請求項１～請求項１１の何れか１項に記載のビーム走査フィールド較正方法。
前記標準は、２つ以上の走査フィールドの相対位置を含む、請求項１～請求項１１の何れか１項に記載のビーム走査フィールド較正方法。