JP7545579B2 - 大面積金属溶融システムのためのパルス伝達 - Google Patents
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Description
本発明は、米国陸軍研究所(U.S.Army Research Laboratory)によって授与された許可番号W911NF-18-9-000.3および国立製造科学センター(National Center for Manufacturing Sciences)(NCMS)によって授与されたAMMPコンソーシアムメンバー許可番号201935の下で政府の支援を受けて行われた。政府は本発明に一定の権利を有する。
本非仮特許出願は、米国特許出願第119(e)号の利益の下で参照により本明細書に組み込まれる、2020年10月2日に出願されたByron Hazlewoodらによる「Pulse Transfer for Large Area Metal Fusion System」と題された米国仮特許出願第63/087,105号に対する優先権の利益を主張する。
Claims (20)
- 3次元(3D)プリントシステムであって、
プリントエンジン;
粉末ディスペンサ;および
コントローラ
を備え、
前記プリントエンジンは、
ドッキングチャンバおよびプロセスチャンバを含む内側チャンバを画定するシャーシであって、前記ドッキングチャンバは、前記内側チャンバの側壁を介して前記プロセスチャンバに取り付けられる、シャーシ;
横方向に造形平面を含む上面を有し前記プロセスチャンバの内側に配置される造形プレートを含む、造形ボックス;
前記造形平面を横方向に画定する作製のための最大横方向範囲を有する、エネルギービームシステム;
粉末トラックコータ(PTC);および
前記PTCに連結されたガントリ
を含み、
前記粉末ディスペンサは、貯蔵された粉末を前記内側チャンバの外側に保持するように構成され、かつ前記ドッキングチャンバ内に延在し、
前記コントローラは、以下:
前記ガントリを動作させ、前記PTCを前記ドッキングチャンバから前記造形プレートの上面上に搬送する;
前記PTCを前記造形プレートの上面上に搬送するのと同時に、前記PTCを動作させ、前記造形プレート上に粉末のトラックを選択的に分配する;
前記ガントリを動作させ、前記PTCを前記ドッキングチャンバに戻すように搬送する;
前記エネルギービームシステムを動作させ、前記粉末のトラックを選択的に溶融する;および
前記エネルギービームを動作させるのと同時に、
前記PTC内の粉末のレベルを測定し、
前記PTC内の粉末のレベルが所定の閾値を下回る場合、前記粉末ディスペンサを動作させ、制御体積の粉末をPTCに移送する
ように構成される、
ことを特徴とする、3次元(3D)プリントシステム。 - 前記粉末ディスペンサが、前記ドッキングチャンバの上に物理的に配置されたサイロを含み、該サイロは貯蔵された粉末を保持することを特徴とする、請求項1に記載の3次元(3D)プリントシステム。
- 前記粉末ディスペンサが、前記サイロの下に下側バルブを含み、前記サイロと前記下側バルブとの間に投与チャンバを画定し、前記粉末ディスペンサを動作させて前記制御体積の粉末を前記PTCに移送する工程が、前記下側バルブを開放し、前記制御体積の粉末を前記投与チャンバから前記PTC内に落下させる工程を含むことを特徴とする、請求項2に記載の3次元(3D)プリントシステム。
- 前記下側バルブがボールバルブであることを特徴とする、請求項3に記載の3次元(3D)プリントシステム。
- 前記粉末ディスペンサが、前記サイロと前記投与チャンバとの間に上側バルブを含み、前記コントローラは、前記上側バルブを動作させることによって前記制御体積の粉末を交換するように構成されることを特徴とする、請求項3に記載の3次元(3D)プリントシステム。
- 前記上側バルブがロータリーバルブであることを特徴とする、請求項5に記載の3次元(3D)プリントシステム。
- 前記投与チャンバに連結されたガス処理システムをさらに含み、前記コントローラは、前記投与チャンバから酸素を排出し、前記下側バルブを開放する前に、中間チャンバを非酸化性ガスで再充填し、前記内側チャンバに導入する酸素を最小限にするように構成されることを特徴とする、請求項5に記載の3次元(3D)プリントシステム。
- 前記制御体積の粉末が、0.5リットル未満の体積を有することを特徴とする、請求項1に記載の3次元(3D)プリントシステム。
- 前記制御体積の粉末が、0.3リットル未満の体積を有することを特徴とする、請求項1に記載の3次元(3D)プリントシステム。
- 前記ガントリが、前記エネルギービームシステムの動作中に前記内側チャンバの残りの部分から前記ドッキングチャンバを分離するように構成された壁を支持することを特徴とする、請求項1に記載の3次元(3D)プリントシステム。
- 3次元(3D)物品を製造する方法であって、
以下を含むプリントエンジン:
ドッキングチャンバおよびプロセスチャンバを含む内側チャンバを画定するシャーシであって、前記ドッキングチャンバは、前記内側チャンバの側壁を介して前記プロセスチャンバに取り付けられる、シャーシ;
横方向に造形平面を含む上面を有し前記プロセスチャンバの内側に配置される造形プレートを含む、造形ボックス;
前記造形平面を横方向に画定する作製のための最大横方向範囲を有する、エネルギービームシステム;
粉末トラックコータ(PTC);および
前記PTCに連結されたガントリ、および
貯蔵された粉末を前記内側チャンバの外側に保持するように構成され、かつ前記ドッキングチャンバ内に延在する、粉末ディスペンサ
を含む3次元(3D)プリントシステムを提供する工程;
前記ガントリを動作させ、前記PTCを前記ドッキングチャンバから前記造形プレートの上面上に搬送する工程;
前記PTCを前記造形プレートの上面上に搬送するのと同時に、前記PTCを動作させ、前記造形プレート上に粉末のトラックを選択的に分配する工程;
前記ガントリを動作させ、前記PTCを前記ドッキングチャンバに戻すように搬送する工程;
前記エネルギービームシステムを動作させ、前記粉末のトラックを選択的に溶融する工程;および
前記エネルギービームを動作させるのと同時に、
前記PTC内の粉末のレベルを測定し、
前記PTC内の粉末のレベルが所定の閾値を下回る場合、前記粉末ディスペンサを動作させ、制御体積の粉末をPTCに移送する工程
を含むことを特徴とする、方法。 - 前記粉末ディスペンサが、前記ドッキングチャンバの物理的に上方に位置付けられるサイロを含み、前記制御体積の粉末を移送する工程が、垂直にかつ外側から、前記ドッキングチャンバの制御された気体環境内に行われることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
- 前記粉末ディスペンサが、前記サイロの下に下側バルブを含み、前記サイロと前記下側バルブとの間に投与チャンバを画定し、前記粉末ディスペンサを動作させて前記制御体積の粉末を前記PTCに移送する工程が、前記下側バルブを開放し、前記制御体積の粉末を前記投与チャンバから前記PTC内に落下させる工程を含むことを特徴とする、請求項12に記載の方法。
- 前記下側バルブがボールバルブであり、前記下側バルブを開放する工程は、前記ボールバルブを開放する工程を含むことを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- 前記粉末ディスペンサが前記サイロと中間チャンバとの間に上側バルブを含み、該上側バルブを動作させることによって前記制御体積の粉末を交換する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- 前記上側バルブがロータリーバルブであり、前記上側バルブを動作させる工程は前記ロータリーバルブを動作させる工程を含むことを特徴とする、請求項15に記載の方法。
- 前記中間チャンバに連結されたガス処理システムをさらに含み、該ガス処理システムを動作させ、前記中間チャンバから酸素を排出し、前記下側バルブを開放する前に、前記中間チャンバを非酸化性ガスで再充填し、前記中間チャンバに導入する酸素を最小限にする工程をさらに含むことを特徴とする、請求項15に記載の方法。
- 前記制御体積の粉末が、0.5リットル未満の体積を有することを特徴とする、請求項11に記載の方法。
- 前記制御体積の粉末が、0.3リットル未満の体積を有することを特徴とする、請求項11に記載の方法。
- 前記ガントリが壁部分を支持し、ドッキング中の前記壁部分の位置決めを介して、前記エネルギービームシステムの動作中に前記内側チャンバの残りの部分から前記ドッキングチャンバを分離する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項11に記載の方法。
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