JPWO2018229085A5 - - Google Patents

Download PDF

Info

Publication number
JPWO2018229085A5
JPWO2018229085A5 JP2020519842A JP2020519842A JPWO2018229085A5 JP WO2018229085 A5 JPWO2018229085 A5 JP WO2018229085A5 JP 2020519842 A JP2020519842 A JP 2020519842A JP 2020519842 A JP2020519842 A JP 2020519842A JP WO2018229085 A5 JPWO2018229085 A5 JP WO2018229085A5
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
volume
sources
particle
intersection
source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020519842A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020524105A (en
JP7186219B2 (en
Publication date
Priority claimed from SI201700168A external-priority patent/SI25442A/en
Application filed filed Critical
Publication of JP2020524105A publication Critical patent/JP2020524105A/en
Publication of JPWO2018229085A5 publication Critical patent/JPWO2018229085A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7186219B2 publication Critical patent/JP7186219B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

発明の詳細な説明Detailed description of the invention

本申請は以下番号に優先したものです。スロベニア特許申請番号:P-2017-00168(2017年6月13日提出)
[発明の分野]
本発明は 粉末材料を使用した三次元物(三次元印刷)の積層造形分野に属しています。特に本発明は質量のある粒子の運動エネルギーを使用して溶融される粉末材料を使用する三次元印刷分野に属しています。
[発明の背景]
Tadeja Muck(タデヤ・ムック)とIgor Kri▲z▼anovskij(イゴール・クリザノフスキー)による3D-Tiskという本(Zalo▲z▼ba Pasadena、2015年11月、ISBN:9789616661690)において、三次元印刷技術について詳細に記載されていて、以下の4つのグループに分割されています。(i)材料押出によって製造される物体における技術(ASTM-材料押出)、(ii)光源を使用し液体フォトポリマーの選択的凝固によって製造される物体における技術(ASTM-バット光重合、材料噴射)、(iii)バインダー材料又はいくつかの熱源を使用して粉末材料を溶融する事により使用される粉末材料における技術(ASTM-バインダー噴射、粉末床融合、直接エネルギー蓄積)、(iv)基本材料を板状に積層もしくは結合し、積み上げる事で製造される物体における技術 (ASTM-シート積層)。
This application has priority over the following numbers. Slovenian patent application number: P-2017-00168 (filed June 13, 2017)
[Field of Invention]
The present invention belongs to the field of additive manufacturing of three-dimensional objects (three-dimensional printing) using powder materials. In particular, the invention belongs to the field of three-dimensional printing using powder materials that are melted using the kinetic energy of particles with mass.
[Background of the Invention]
In the book 3D-Tisk by Tadeja Muck and Igor Kri▲z▼anovskij (Zalo▲z▼ba Pasadena, November 2015, ISBN: 9789616661690), three-dimensional printing technology are described in detail, divided into four groups: (i) Technology in objects manufactured by material extrusion (ASTM - Material Extrusion), (ii) Technology in objects manufactured by selective solidification of liquid photopolymers using a light source (ASTM - Vat Photopolymerization, Material Jetting). , (iii) technology in powder materials used by melting the powder material using a binder material or some heat source (ASTM - binder jetting, powder bed fusion, direct energy storage), (iv) base material Technology in objects that are manufactured by laminating or bonding in plates and stacking them up (ASTM - sheet lamination).

上記に記載した物体の三次元添加剤製造の全ての技術は、一つの定義された方向(大体の場合は高さ方向、Z座標)の上にある一つの層を特定の順序により徐々に積み上げた二次元層や個々の層から成る製造によるものです。定義された最小の厚みを持つ個別の二次元層や平らな層が積み上げられ、高さZの一方向において特定の順序によって溶融、照らされ、もしくは繋がれます。 All the techniques for three-dimensional additive manufacturing of objects described above involve progressively building up one layer over one defined direction (mostly the height direction, the Z coordinate) in a specific order. This is due to the manufacturing of two-dimensional layers and individual layers. Individual two-dimensional or flat layers with a defined minimum thickness are built up and fused, illuminated or connected in a specific order in one direction of height Z.

押出機の先端から押し出された材料によって製造される物体の三次元印刷の技術については、個々の物体層が点ごとに製造され、各点に個別の座標を有します。このような個別点の座標の印刷順序については、指定された層の押出機先端の数によって決定されます。このような三次元印刷方法は非常に時間がかかりますが、印刷機先端から指定の印刷点に材料が出る前に印刷機先端で材料を溶融する事によって、様々な材料を使用した製造が可能になります。 For the technique of three-dimensional printing of objects produced by material extruded from the extruder tip, individual object layers are produced point by point, with individual coordinates for each point. The printing order of the coordinates of such individual points is determined by the number of extruder tips for a given layer. Although such a 3D printing method is very time consuming, it is possible to manufacture using various materials by melting the material at the tip of the printing press before the material comes out from the tip of the printing press to the designated printing point. will be

また光を使用し液体ポリマーを凝固させる事によって製造する物体の三次元印刷技術は、感光性ポリマーの二次元層の一連の製造にも基づいています。これらの技術においては、各連続層が以前の固化した層に追加され、その後追加された液体フォトポリマー層の表面が照射され、この方法によって凝固化されます。この三次元印刷の方法だと感光性ポリマーを使用して印刷物が製造されなければならない為、かなり材料選択に制限がかかってしまいます。 The technology of three-dimensional printing of objects manufactured by solidifying liquid polymers using light is also based on the sequential fabrication of two-dimensional layers of photopolymers. In these techniques, each successive layer is added to the previous solidified layer and then the surface of the added liquid photopolymer layer is irradiated and solidified by this method. With this 3D printing method, the printed matter must be manufactured using a photosensitive polymer, which limits the material selection considerably.

また粉末材料を結合又は積み上げて製造する物体における三次元印刷技術は、高さZ方向の層毎でそれぞれが個々、平面、二次元層の連続二次元層の製作に基づいています。
[技術的問題]
材料の薄い二次元層の積層を使用している現存の三次元印刷技術には、印刷解像度もしくは外物体の外観に関しての制限が存在します。物体の外部表面に正確な高解像度印刷を施す場合、材料の薄い層を正確に積み重ねる事が必要となります。印刷方向における物体の印刷解像度又は高さZでの個別層の厚さにより、追加材料層の厚みが決定されます。三次元積層造形の良く知られている技術では、十分なバインダー材料やエネルギー溶融もしくは凝固が存在していたとしても、より厚みのある層を作成する事ができません。滑らかな外面の物体を製造する場合、できるだけ薄い層の製造が必要になります。
3D printing techniques for objects manufactured by combining or building up powder materials are also based on the fabrication of successive 2D layers, each individual, planar, 2D layer by layer in the height Z direction.
[Technical problem]
Existing 3D printing techniques, which use stacks of thin 2D layers of material, have limitations in terms of print resolution or external object appearance. Precise stacking of thin layers of material is required for accurate high-resolution printing on the exterior surface of an object. The print resolution of the object in the print direction or the individual layer thickness at height Z determines the thickness of the additional material layer. The well-known techniques of 3D additive manufacturing do not allow thicker layers to be produced even if sufficient binder material and energy melting or solidification are present. When manufacturing objects with smooth outer surfaces, it is necessary to manufacture as thin a layer as possible.

この発明によって解決する事の出来る最大の問題は、材料の二次元層の連続積層による三次元物体の積層造形の問題です。つまり一つの主な印刷方向(三次元、主に高さZ方向)に層が積み重なり、その積み重なった層の厚みがその表面の外端を決定する事になります。この方法により、その層の厚さが製造された物体の外観に影響を与える事ができるのです。
[最先端技術]
局所溶融を使用した粉末材料から物体を積層造形する技術的問題が多数の文献に記録されています。いくつかの特許や特許申請にも記載されているようなエネルギーを使用した電子ビームで粉末材料を溶融する技術に以下焦点を当てる事とします。三次元物体積層造形用の機械と方法が記載された特許申請EP 2 918 396 A1においては、電子ビームの運動エネルギーを使用した粉末材料の局所溶融に基づいています。機械はビーム発生器とその制御器、レンズ、粉末材料をきちんと広げられる補助台を兼ね備えています。ビーム発生器は粉末材料の薄い個別の層の方向にビームを発生させ、その粉末材料の層表面にビームがきちんと当たるようにレンズが使用されます。また補助要素に配置された粉末材料の薄い層の上の何か所かに電子ビームが当たるようにします。制御器を使用し、選択的に脈動あるいは連続した電子ビームを保てるようにコントロールする事ができます。粉末材料と電子の衝突により、連続した電子ビームは局所的に材料を溶融します。製造される物体の層の上を移動するビームによって二次元層は形成され、材料の追加と高さZ方向での印刷順序における次の層の製作が繰り返されます。高さZ上での二次元層を徐々に積み重ねる事によって徐々に物体が作られ、個別層の中にはその層より小さな二次元域の溶融が行われます。
The greatest problem that can be solved by this invention is that of additive manufacturing of three-dimensional objects by successive lamination of two-dimensional layers of material. This means that the layers are stacked in one major printing direction (three dimensions, mainly the height Z direction), and the thickness of the stacked layers determines the outer edge of the surface. This way the thickness of the layer can affect the appearance of the manufactured object.
[State-of-the-art technology]
A large number of documents document the technical problems of additively manufacturing objects from powder materials using localized melting. The following focus will be on the use of energetic electron beams to melt powder materials, as described in several patents and patent applications. In patent application EP 2 918 396 A1, which describes a machine and method for additive manufacturing of three-dimensional objects, it is based on localized melting of powder materials using the kinetic energy of an electron beam . The machine combines a beam generator with its controls, a lens, and an auxiliary stage on which the powder material can be neatly spread. A beam generator generates a beam in the direction of a thin discrete layer of powder material and a lens is used to ensure that the beam hits the surface of the powder material layer. Also, the electron beam hits somewhere on a thin layer of powdered material placed on the auxiliary element. A controller can be used to selectively pulsate or keep the electron beam continuous. A continuous electron beam locally melts the material by colliding the powder material with the electrons. Two-dimensional layers are formed by beams moving over the layers of the object to be manufactured, repeating the addition of material and the fabrication of the next layer in the printing order in the height Z direction. Objects are gradually built up by progressively stacking two-dimensional layers on height Z, with melting of smaller two-dimensional regions within individual layers.

特許番号EP2937163 B1に記載された積層造形の方法は二つの個別の電子銃使用に基づいたものであり、一番目の電子銃は粉末材料の溶融に使用され、二目は粉末材料の静電気を消す為に用いられています。二つの電子銃、真空室、粉末材料の薄い層が徐々に積み重なっている補助台、電子銃をコントロールする制御装置により、機械が構成されています。前述の特許において、粉末材料は薄く二次元層で補助台の上できちんと広げられています。一目の電子銃は材料を溶融する為にセットされ、粉末床に垂直に配置されます。一目の電子銃は、粉末材料を選択的に溶融する電子ビームを発生させます。二目の電子銃は静電気を除去する為の二目の電子ビームを発生させます。低エネルギーにセットされ、サンプルの表面に対し45度かそれ以下の角度に設定されるようにします。一目の電子ビームを使用して行った溶融によって材料内に集まった、二次電子を除去する為に二目の電子銃が使われます。層ごとの上部にある粉末材料の薄い二次元層の溶融と積み重なりによって作られる、三次元物体について前述の特許内で書かれています。粉末材料を溶融する目的において使用されるのは一番目の電子銃のみです。 The method of additive manufacturing described in patent number EP2937163 B1 is based on the use of two separate electron guns, the first one being used for melting the powder material and the second one for removing the static electricity of the powder material. used to extinguish. The machine consists of two electron guns, a vacuum chamber, an auxiliary stage on which thin layers of powdered material are gradually stacked, and a controller that controls the electron guns. In the aforementioned patent, the powder material is neatly spread on a support table in a thin, two-dimensional layer. The first electron gun is set to melt the material and is positioned perpendicular to the powder bed. The first electron gun produces an electron beam that selectively melts the powder material. A second electron gun generates a second electron beam to remove static electricity. Make sure it is set to a low energy and set at an angle of 45 degrees or less to the surface of the sample. A second electron gun is used to remove the secondary electrons collected in the material by the melting done using the first electron beam . The aforementioned patent describes a three-dimensional object made by melting and stacking thin two-dimensional layers of powder material on top of each other layer by layer. Only the first electron gun is used for the purpose of melting powdered materials.

特許申請WO2015/120168 A1において、光子や電子または粉末材料を溶融する事の出来るあらゆる粒子から構成される複数のエネルギービームを含む積層造形システムの電子銃について記載されています。粉末材料の層に二つのエネルギービームの焦点を合わせる為にレンズが使用されます。電子ビームのホットスポットは距離を置いて設定され、エネルギービームは管理された速度で一斉に移動し、基板上で好きな方向に向かえるように構築又は配置されます。一番目のエネルギービームは基盤からメルトプールを発生させ、二目のエネルギービームによって溶融する敷居より低い温度でメルトプールを温める事ができます。これによってメルトプールの凝固率を管理する為に二目のエネルギービームを使用する事ができます。電子銃の進行方向が反対の場合、二目の電子銃をメルトプール発生用として使用し、一目の電子銃をメルトプールの凝固率管理用の後加熱として使用します。この積層造形システムを使用する事によって、層ごとに三次元物体の製作を可能にします。粒子スプレッダーを使用し、テーブルの上に粉末材料をかけます。 Patent application WO2015/120168 A1 describes an electron gun for an additive manufacturing system containing multiple energy beams composed of photons, electrons or any particles capable of melting powder materials. A lens is used to focus the two energy beams onto the layer of powder material. The electron beam hotspots are spaced apart and the energy beams move in unison at controlled speeds and are constructed or arranged to point in any direction on the substrate. The first energy beam raises the melt pool from the substrate, and the second energy beam can heat the melt pool to a temperature below the melting threshold. This allows the use of a second energy beam to control the solidification rate of the melt pool. When the electron guns travel in opposite directions, the second electron gun is used to generate the melt pool and the first electron gun is used as post-heating to control the solidification rate of the melt pool. By using this additive manufacturing system, it is possible to fabricate three-dimensional objects layer by layer. Use a particle spreader to spread the powdered material on the table.

特許申請US 2016/0031156 A1においては、材料を空間に押し出す為、空間の異なる場所に多数の印刷機先端を配置した機械について記載しています。空間上に作られた部品の機能操作の為、機械は磁気浮上もしくは音声浮上を使用します。磁気浮上により、物質が理想的な反磁性として振る舞い、超伝導状態に印刷されている物質の相転移温度以下で物体(部品)を冷却させ、磁場中の物質に対する磁力を高くします。音声浮上は物体の一部として多数の音源と共に成り、空間内の定常波もしくは三次元定常波様式を作る適切な音響反射器として作用します。機械は空間上に配置された多数の印刷機先端を使用します。標準印刷機先端を使用して材料適用場所を定め、最終印刷点に材料を適用します。複数の印刷機先端の組み合わせと印刷された物体に対する印刷機先端の空間方向の変更、または磁気あるいは音声浮上を使用し物体を回転させたり操作する事で物体が作成されます。物体の印刷は、磁気力又は音声力を使用させ物体を浮上させながら印刷機先端から押し出された材料の追加量に基づきます。前述の特許申請による機械は、同時に複数の印刷方向から物体を作り出すという方法ですが、印刷機先端を通す材料使用に制限があります。この機械は点毎の方法での物体製作を可能にします。 Patent application US 2016/0031156 A1 describes a machine with multiple press tips positioned at different locations in space to push material into space. Machines use magnetic levitation or acoustic levitation for the functional manipulation of spatially constructed components. By magnetic levitation, the material behaves as an ideal diamagnetism, cooling the material (part) below the phase transition temperature of the material printed in the superconducting state, and increasing the magnetic force for the material in the magnetic field. Acoustic levitation consists of multiple sound sources as part of an object and acts as a suitable acoustic reflector to create a standing wave or three-dimensional standing wave pattern in space. The machine uses a large number of printing press tips arranged in space. Use the standard press tip to locate the material application and apply the material to the final print point. Objects are created by combining multiple press tips and changing the spatial orientation of the press tips relative to the printed object, or by rotating or manipulating the object using magnetic or acoustic levitation. Object printing is based on the additional amount of material extruded from the tip of the printing press using magnetic or sound forces to levitate the object. The machine according to the aforementioned patent application is a method of producing objects from multiple printing directions at the same time, but there is a limit to the use of materials that can be passed through the tip of the printing machine. This machine allows the fabrication of objects in a point-by-point manner.

本開示による発明は、粉末材料を事前に定義された曲線状の融解容積で融解するために使用される質量と2つ以上の電子ビームあるいはその他粒子のビームを含む方法といった面で、特許申請US 2016/0031156 A1とは異なっています。特許申請US 2016/0031156 A1に記載されている発明は、印刷された物体あるいはその組み合わせ部品を支える為に磁気浮上と音声浮上を使用していますが、本開示による発明において印刷された物体は既に機械的に支えられるような方法とその為に必要な機械を使用しています。また磁気浮上に関しては、粉末材料を事前に定義された融解容積に移動させ塗布する為に使用しています。
[技術的問題]
粒子ビームを使用し積層造形物の製作を可能にする機械は、点・域・層ごとに物体を製作する事ができます。
The invention according to the present disclosure is a method involving a mass and two or more electron beams or other beams of particles used to melt a powder material in a predefined curvilinear melting volume. It is different from 2016/0031156 A1. Although the invention described in patent application US 2016/0031156 A1 uses magnetic levitation and acoustic levitation to support a printed object or combination thereof, the printed object in the invention according to the present disclosure is already We use a method that can be mechanically supported and the necessary machines for that purpose. Magnetic levitation is used to move and apply powdered material to a pre-defined melting volume.
[Technical problem]
Machines that use particle beams to enable the fabrication of additive manufacturing can build objects by points, areas, and layers.

粒子源を使用し材料を溶融する目的の現存特許や特許申請、その他資料の概要においては、2つ以上の粒子源から発生した質量を持つ2つ以上の粒子クラスターの計を使用し、定義済みの湾曲した3次元質量(以下溶融質量)の為に事前に決めた時間と決められた三次元的空間(以下質量)でその計を発生させるという、本開示で述べられているような技術的解決策を述べたものは今までに存在しなかった。上記に記載した全ての技術(粒子ビーム使用)は、他の層の上にある一つの薄く平面な二次元層を積み重ね溶融させる事によって三次元的物体の製作を可能にさせます。また個別層の中では、溶融は点毎に行われるか、個別層の表面の連続域の溶融により行われます。 Summaries of existing patents, patent applications, and other materials for the purpose of melting materials using particle sources indicate that two or more particle clusters with mass originating from two or more particle sources are used and defined Technical technical as described in this disclosure to generate the mass at a predetermined time and in a predetermined three-dimensional space (hereafter mass) for a curved three-dimensional mass (hereafter melt mass) of No solution has ever been described. All the techniques described above (using particle beams ) allow the fabrication of three-dimensional objects by stacking and melting one thin planar two-dimensional layer on top of another. Also within an individual layer, the melting can be done point-by-point or by melting a continuous area on the surface of the individual layer.

本開示による発明は上記全ての技術と比較して、事前定義され湾曲した三次元融解質量と複数の粒子源から個別に発生した、2つ以上の粒子クラスターのエネルギー計を使用し溶融された粉末材料において異なります。つまり2つ以上の粒子クラスターが空間、時間上で重なり合うか、前記粒子クラスターを含むビームがそれぞれ重なり合う三次元的空間の体積部分においてのみ材料が溶融するという事です。 In contrast to all the above techniques, the invention according to the present disclosure uses an energy meter of two or more particle clusters, independently generated from a predefined curved three-dimensional melting mass and multiple particle sources, to produce a molten powder. They differ in materials. In other words, the material melts only in the three-dimensional spatial volume where two or more particle clusters overlap in space and time, or where beams containing said particle clusters overlap.

融解量において、2つ以上の粒子源から発生したエネルギーが合わされる事によって粉末材料の溶融に必要なエネルギーよりも高いエネルギーが発生します。電子(電子銃)を使用した例示的実施形態が示されていますが、衝突中に粒子の運動エネルギーを粉末材料に伝達することにより材料加熱に対して質量を持ったあらゆる粒子を使用する事ができるので、本発明は電子銃使用のみに限られたものではありません。各粒子源は複数の粒子クラスターを有するクラスター群を含むビームを放ちます。粒子源が1つまたは複数の質量で空間的に交差する事で発生するビーム内において、2つ以上の粒子源が空間的に配置されます。粒子ビームの交点は、所定の瞬間に1つまたは複数の湾曲した交点質量を形成します。磁気浮上、電気力、静電気力を使用し、粉末材料を粒子クラスターの空間交差点に移動させることができます。融解体積が交点体積内にあり、粒子クラスターがタイムリーに(適時に)空間的重なり合っている場合にのみ、粉末材料がそのような三次元的空間において溶融するので、密度と利用可能な運動エネルギーは、粉末材料の融解に必要なエネルギー敷居値よりも高くなります。異なる空間的位置にある少なくとも2つの粒子源から発生する粒子クラスターの到着と粒子源の他のパラメータによって管理されるものの間に生じる時間差を事前に定義づける事によって、融解体積の形と位置が変わり、また融解された粉末材料の体積量と形も変更されます。 In melting quantities, the combined energies generated by two or more particle sources generate more energy than is required to melt the powder material. Although an exemplary embodiment using electrons (electron guns) is shown, any particle with mass can be used to heat the material by transferring the kinetic energy of the particles to the powder material during impact. The invention is not limited to the use of electron guns only, as it can be done. Each particle source emits a beam containing clusters with multiple particle clusters. Two or more particle sources are spatially arranged within a beam generated by spatially intersecting the sources at one or more masses. The intersection points of the particle beams form one or more curved intersection masses at any given moment. Magnetic levitation, electric forces, and electrostatic forces can be used to move powder materials to the spatial intersections of particle clusters. Since the powder material will melt in such three-dimensional space only if the melting volume is within the intersection volume and the particle clusters are timely spatially overlapping, density and available motion The energy is higher than the energy threshold required to melt the powder material. By predefining the time difference that occurs between the arrival of particle clusters originating from at least two sources at different spatial locations and governed by other parameters of the sources, the shape and position of the molten volume can be altered. , and also the volume and shape of the melted powder material.

粒子ビームを使用し積層造形物の製作を可能にする機械は、点・域・層ごとの原理によって物体を製作する事ができます。本開示による発明は、事前に定義づけられ管理された方法によって、時間と空間内に重なる質量を持った個別の粒子クラスターを発生させる2つ以上の粒子源の使用と一方的な体積毎の方法において、三次元物体の積層造形を可能にします。本開示による発明の三次元物体の製作は、薄い二次元層の徐々な積み重ねや物体の外観を定義づけるような層の厚さのみによって制限されるものではありません。ここで記載されている発明は2つ以上の粒子ビームが複数の交点量を作るので、空間上の異なる位置にある複数の融解体積を同時に溶融する事が可能になる為、同時に印刷できる量によって制限されるものでもありません。本開示による発明は空間的に独立した印刷を行う事が可能であり、つまりは物体内に大量の印刷をする事ができるので印刷過程を短縮する事ができます。少ない量での印刷は印刷された物体の表面で行う事ができます。このようにして物体表面の高解像度印刷も可能になるので、物体の外観もより美しくなります。融解体積を拡げる事によって物体内部品の大量印刷を素早くする事も可能です。本発明による機械と方法は、粉末材料の適用に磁気力や静電気力が使われるという点でも上記のあらゆる機械や方法とも異なります。物体の印刷量の作成が発生する三次元的空間の事前定義された体積部分に粉末材料を移動もしくは塗布する事が可能になるので、本発明による方法と機械は第三方向Zにおける平らな二次元層の積み重ねに制限されるものでもありません。 Machines that use particle beams to enable the fabrication of additive manufacturing can fabricate objects on a point-area-layer-by-layer basis. The invention according to the present disclosure uses two or more particle sources and a unilateral volume-by-volume method to generate discrete particle clusters with overlapping masses in time and space in a pre-defined and controlled manner. enables the additive manufacturing of three-dimensional objects in Fabrication of inventive three-dimensional objects according to this disclosure is not limited solely by the gradual stacking of thin two-dimensional layers or the thickness of the layers that define the appearance of the object. In the invention described here, two or more particle beams create multiple intersection volumes, so it is possible to melt multiple melting volumes at different positions in space at the same time, so depending on the amount that can be printed at the same time It's not limited either. The invention according to the present disclosure is capable of spatially independent printing, which means that a large amount of printing can be done within the object, thus shortening the printing process. Printing in small quantities can be done on the surface of the printed object. In this way, high-resolution printing of the surface of the object is also possible, so the appearance of the object is also more beautiful. By expanding the melting volume, it is also possible to quickly print a large amount of parts inside the object. The machine and method according to the present invention also differs from any of the machines and methods described above in that magnetic and electrostatic forces are used to apply the powder material. The method and machine according to the present invention allow the movement or application of the powder material to a predefined volume portion of the three-dimensional space in which the creation of the printout of the object occurs, so that the method and the machine according to the present invention are capable of forming a flat two-dimensional object in the third direction Z. Nor is it restricted to stacking dimensional layers.

以下「質量を持つ粒子」という言葉は「粒子」として省略する事とします。ここに記載されている発明は他の良く知られている発明とは異なるので、ここで使われている用語も真新しい用語になるかと思います。そこで以下に用語の定義について記載いたします。本発明の説明の為に使用される用語は、用語の明確な定義を目的として以下具体的に説明される事とします。 In the following, the term "particles with mass" will be abbreviated as "particles". Because the invention described here is different from other well-known inventions, the terminology used here is also brand new. Therefore, the definitions of terms are described below. The terms used to describe the present invention will be specifically explained below for the purpose of clear definition of the terms.

「体積」とは制限または外面を備えた特定の三次元的空間とします。 "Volume" means a specific three-dimensional space with a limit or outer surface.

「湾曲した体積」とは、湾曲した外面を有する三次元的体積であり、その大きさは無限とします(つまり湾曲した体積自体は制限されていますが、製造中に様々な大きさにすることができるという事)。その為、湾曲した体積は特定の高さを有する二次元層でも恒久的に決められた大きさを有する小さな点でもないという事になります。「湾曲した体積」という単語は任意の大量の点を指す為に使用し、三次元的空間における任意の大きさの囲まれた曲面の内部分を指す事にします。 A "curved volume" is a three-dimensional volume with a curved outer surface, the size of which is infinite (i.e., the curved volume itself is limited, but can be variably sized during manufacture). can be done). Therefore, a curved volume is neither a two-dimensional layer with a specific height nor a small point with a permanently fixed size. The term "curved volume" is used to refer to an arbitrary mass of points, the interior portion of an arbitrarily large enclosed curved surface in three-dimensional space.

「印刷体積」とは印刷過程の全ての点が通る湾曲した体積であり、必要であれば機械化110あるいは114の多方向的サポートシステムを使用し前述対象部品1000の動きを必然化し、コンテナ101上のストッパ103を通って粉末材料102の出口から既に印刷された対象部品1000を放電するまでの過程となります。「印刷体積」という用語は、以下を象徴する為に使用されています。a)シュミレーター8で作成されたバーチャル印刷体積、もしくはb)物体3のような製造された実物の物体内の本物の印刷体積。(図14)、
「融解体積」とは少なくとも2つの粒子源11と12から成る運動量の密度における湾曲した体積が、本発明による方法と機械1を使用して製造される物体3のような物体製造に使用される粉末材料102の融解閾値を超えたものになります。
A "printing volume" is a curved volume through which all points of the printing process pass and, if necessary, using a multi-directional support system of mechanization 110 or 114 to entail movement of the aforementioned target part 1000, onto the container 101. from the outlet of the powder material 102 through the stopper 103 to discharge the target part 1000 already printed. The term "print volume" is used to symbolize: a) a virtual printing volume created in simulator 8 or b) a real printing volume within a manufactured physical object such as object 3. (Fig. 14),
A "melting volume" is a curved volume at a momentum density consisting of at least two particle sources 11 and 12 used to produce objects such as object 3 produced using the method and machine 1 according to the invention. It will be above the melting threshold of the powder material 102.

「交点体積」とは少なくとも2つの粒子源11と12から放たれる、最低2つのビームE1, E2における湾曲した体積が交わり、融解体積280が形成されたものを指します。 "Intersection volume" refers to the intersection of curved volumes in at least two beams E1, E2 emanating from at least two sources 11 and 12 to form a melt volume 280.

「または」という用語は別段の指示がない限り、代替を示す意味および両方の組み合わせの意味で使用されます。 The term "or" is used in the sense of indicating alternatives and combinations of both unless otherwise indicated.

「a」「an」「the」などの用語は、単一の実体のみを指すものではなく、具体例の説明に使用される一般的な表現として使用されます。本書の用語は本発明における特定の実施形態を説明するために使用されますが、それらの使用は特許申請の範囲で概説される場合を除き、本発明を制限するものではありません。
[図についての説明]
このように本発明を一般的な用語で説明しましたが、必ずしも縮尺通りに描かれていない添付図面も参照してください。
Terms such as "a,""an," and "the" are used as general expressions used to describe specific examples, rather than referring to a single entity only. Terms herein are used to describe particular embodiments of the invention, but their use does not limit the invention except as outlined in the patent application.
[Description of the figure]
Having thus described the invention in general terms, please also refer to the accompanying drawings, which are not necessarily drawn to scale.

[図1]では、粒子クラスターの幾何学的軸の交点周辺に同時に現れ、特定の交点体積
を作成する粒子クラスターを放つ2つの粒子源を含む機械操作と方法の基本原理の実施例を表しています。
[Fig. 1] represents an embodiment of the basic principles of mechanical operation and methods involving two particle sources that simultaneously emit particle clusters appearing around the intersection of the geometric axes of the particle clusters and creating a specific intersection volume. increase.

[図2]では、交点体積の粒子密度の合計と形における一番目に発生した粒子クラスターと二番目の粒子源の間に生じる時間の遅れに対する影響を表しています。 Figure 2 shows the effect of the time delay between the first particle cluster and the second particle source on the total particle density and shape of the intersection volume.

[図3]では、パルスの持続時間を延長しダイバージェンス(発散角)を大きくする事で、交点体積の大きさにおいて発生する個別粒子クラスターの拡大影響を示しています。 [Fig.3] shows the expansion effect of individual particle clusters on the size of the intersection volume by extending the duration of the pulse and increasing the divergence (angle of divergence) .

[図4]では、粒子源のダイバージェンス変化と本例で挙げられている複数の小さな交点体積から組み合わされた交点体積における粒子源の幾何学軸間の角度変化の影響を表しています。 [Fig. 4] shows the effect of the source divergence change and the angle change between the source geometric axes on the intersection volume combined from the multiple small intersection volumes given in this example.

[図5]では、一方向に動き粒子クラスターの幾何学軸間の角度が180度である粒子クラスターを放つ、2つの粒子源を含む機械操作と方法の基本原理の実施例を表しています。 [Fig. 5] represents an example of the basic principle of mechanical operation and method involving two particle sources that emit particle clusters moving in one direction with an angle of 180 degrees between the geometric axes of the particle clusters.

[図6]では、対で配置された6つの粒子源を含む機械操作と方法の基本原理の実施例を表しています。対で配置されているので、個別の対である粒子源内で発生した粒子が双方向に移動し、個別の対である粒子源の幾何学軸間の角度が180度になります。個別の対として配置されているので、前述の粒子源に対する全ての幾何学軸は一点で交差する事になります。 [Fig. 6] represents an example of the basic principle of machine operation and method involving six particle sources arranged in pairs. Arranged in pairs, the particles originating in the individual pair sources move in both directions and the angle between the geometric axes of the individual pair sources is 180 degrees. Arranged as discrete pairs, all geometric axes for the aforementioned particle sources will intersect at one point.

[図7]では、2つの粒子源、粉末材料の磁気浮上システムと静電気力システム、物体製造のサポートシステムを含む機械の例示実施形態を示しています。 [Fig. 7] shows an exemplary embodiment of a machine that includes two particle sources, a magnetic levitation system and an electrostatic force system for powder materials, and a support system for object manufacturing.

[図8]では、2つの粒子源と粉末材料の磁気浮上システムを含み、その中で粒子源が配置されているので、巻線の幾何学軸と垂直にビーム(beam ray)の軸が平面上にあるような機械の例示実施形態を示しています。 [Fig. 8] contains two particle sources and a powder material magnetic levitation system in which the particle sources are arranged so that the axis of the beam ray is perpendicular to the geometric axis of the winding. It shows an example embodiment of the machine as if it were on a plane.

[図9]では、3つの独立した脈動粒子源、粉末材料の磁気浮上システム、粒子源用の3つの独立した線形機械化を含む、三次元物体の積層造形機械の例示実施形態を示しています。 [Fig. 9] shows an exemplary embodiment of an additive manufacturing machine for three-dimensional objects, including three independent pulsating particle sources, a magnetic levitation system for powder materials, and three independent linear machining for the particle sources.

[図10]では、3つの独立した脈動粒子源、粉末材料の磁気浮上システム、粒子源の1つの為の円形機械化を含む、物体の積層造形機械の例示実施形態を示しています。 [Fig. 10] shows an exemplary embodiment of an additive manufacturing machine for an object, including three independent pulsating particle sources, a magnetic levitation system for powder materials, and circular machining for one of the particle sources.

[図11]では、4つの独立した脈動粒子源、粉末材料の磁気浮上システム、四面体の幾何学を表す機械の例示実施形態を示した粉末材料の投与システムを含む、物体の積層造形機械の例示実施形態を示しています。 FIG. 11 shows an additive manufacturing machine for an object, including four independent pulsating particle sources, a powder material magnetic levitation system, and a powder material dosing system showing an exemplary embodiment of the machine representing the geometry of a tetrahedron. It shows an example embodiment.

[図12]では、6つの独立した脈動粒子源、粉末材料の磁気浮上システム、立方体の幾何学を表す機械の例示実施形態を示した粉末材料の投与システムを含む、物体の積層造形機械の例示実施形態を示しています。 [Fig. 12] illustrates an additive manufacturing machine for an object, including six independent pulsating particle sources, a powder material magnetic levitation system, and a powder material dosing system showing an exemplary embodiment of the machine representing the geometry of a cube. It shows an embodiment.

[図13]では、本発明による積層造形方法のフローチャート概略図を表しています。 [Fig. 13] shows a schematic flow chart of the additive manufacturing method according to the present invention.

[図14]では、本例においては球体と殻である一連の個別の印刷体積のような空間的分割と製造される模範的物体の断面の概略図を表しています。例のような空間的分割は、6つの粒子源を含む機械の例示実施形態を使用しながら行う事ができます。描かれた例においては、融解体積は球体もしくは殻のような形をしています。また後発印刷体積も描かれています。 [Fig. 14] presents a schematic representation of the spatial division and cross-section of an exemplary object to be produced, such as a series of discrete printed volumes, in this example a sphere and a shell. Spatial partitioning as in the example can be done using an exemplary embodiment of the machine that includes six particle sources. In the example depicted, the molten volume is shaped like a sphere or shell. The subsequent print volume is also drawn.

[図15]では、主な印刷同時方向の模式図と一連の印刷体積に模範的物体を空間的分割した例を描いています。 [Fig.15] shows a schematic diagram of the main simultaneous printing directions and an example of spatially dividing an exemplary object into a series of printing volumes.

[図16]では、2つの粒子ビームと静電気力システムを使用し一部印刷済の物体に粉末材料を追加する原理を表しています。
[発明についての詳細説明]
本発明におけるいくつかの実施形態について、下記図を交えながらより詳しく説明します。実際、本発明はあらゆる形式によって具現化する事ができ、ここで記述されている実施形態のみに限られたものだとは考えないようにしてください。また適用される法的要件をクリアする為にも以下のような実施形態を記述しています。
[Fig.16] shows the principle of adding powder material to a partially printed object using two particle beams and an electrostatic force system.
[Detailed description of the invention]
Some embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the following figures. Indeed, this invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In addition, the following embodiments are described to clear applicable legal requirements.

図1では、三次元物体を製造する目的で材料を溶融する為に電子である粒子を使用する例示実施形態における本発明による機械操作と方法の基本原理を表しています。図1では、本発明による機械の一部を表しています。一番目の粒子源11と二番目の粒子源12は両方とも電子を放っている為、本例における粒子源11と12は電子形成銃と考える事ができます。粒子源11は粒子ビームE1を粒子源11の幾何学軸13の方向に放っています。粒子源12は粒子ビームE2を粒子源12の幾何学軸14の方向に放っています。粒子源11は、半径r1を形成する為に磁気レンズシステム18、ダイバージェンスα、幾何学軸13方向に関するビームE1の偏向が装備されています。粒子源12は、半径r2を形成する為に磁気レンズシステム19、ダイバージェンスβ、幾何学軸14方向に関するビームE2の偏向が装備されています。粒子源11の幾何学軸13と粒子源12の幾何学軸14はそれぞれに関してΩ1の角度、交差点15で交わるように空間的に配置されています。粒子源11は機械が管理信号CTRL1を送信する制御装置CT1により管理され、粒子源12は機械が管理信号CTRL2を送信する制御装置CT2により管理されています。 FIG. 1 represents the basic principles of the mechanical operation and method according to the invention in an exemplary embodiment using particles that are electrons to melt materials for the purpose of manufacturing three-dimensional objects. In figure 1 a part of the machine according to the invention is represented. Since both the first particle source 11 and the second particle source 12 emit electrons, the particle sources 11 and 12 in this example can be considered electron forming guns. The particle source 11 emits a particle beam E1 in the direction of the geometric axis 13 of the particle source 11. The particle source 12 emits a particle beam E2 in the direction of the geometric axis 14 of the particle source 12. The particle source 11 is equipped with a magnetic lens system 18, a divergence α, a deflection of the beam E 1 about the geometrical axis 13 to form a radius r1. The particle source 12 is equipped with a magnetic lens system 19, a divergence β, a deflection of the beam E 2 about the geometrical axis 14 to form a radius r 2 . The geometric axis 13 of the particle source 11 and the geometric axis 14 of the particle source 12 are spatially arranged to intersect at an angle of Ω 1 with respect to each other at an intersection point 15 . The particle source 11 is managed by the control device CT1, to which the machine sends a control signal CTRL1, and the particle source 12 is managed by the control device CT2, to which the machine sends a control signal CTRL2.

粒子源11と12をコントロールする管理信号CTRL1と2は適時に同期されており、この例示実施形態では一番目の粒子源11から発生するクラスターと二番目の粒子源12から発生するクラスターの間には時間的遅れが生じていない事を示しています。粒子源11は粒子源11の脈動によって発生するクラスター群16を時間内に作っています。粒子源12は粒子源12の脈動によって発生するクラスター群17を時間内に作っています。クラスター群16の強度または時間単位(すなわちフラックス)での仮想面Sを通る粒子の数は、時間的に一定であるか時間とともに変化するものです。図1では、0値(j=0)から粒子の強度g1と移動速度v1によって定められた特定の任意値(j)まで、粒子のフラックスは時間とともに変化している例示実施形態を表しています。粒子のフラックスの変化は、定期的なものあるいは事前定義された時間依存性を持つものであります。この方法によって、事前定義された時間間隔で互いに従い合いながら、複数の個別粒子クラスターを含むクラスター群16と17にある粒子源11と12から、パルスまたは(言い換えるならば)クラスター群16と17が放出される事となります。クラスター群16内の個別の粒子クラスターは速度v1、長さL1で移動し、粒子無しの体積部の長さである距離D1を保ち互いを追いかけます。クラスター群17内の個別の粒子クラスターは速度v2、長さL2で移動し、粒子無しの体積部の長さである距離D2を保ち互いを追いかけます。クラスター群16内の個別粒子クラスターの長さL1は、粒子源からの粒子放出時間と粒子移動速度v1によって定められます。クラスター群17内の個別粒子クラスターの長さL2は、粒子源12からの粒子放出時間と粒子移動速度v2によって定められます。粒子源11と12操作における全ての組付け部品とパラメータには、以下が含まれていますが、それに制限されたものではありません。脈動、長さL1, L2と距離D1, D2の作成。粒子源11と12における粒子加速電圧U1, U2の操作による粒子移動速度v1, v2の定義づけ。粒子フラックスj1, j2の定義づけ。ダイバージェンスα, βコントロール、磁気レンズ18と19のシステムを使用したビームE1, E2の偏向。 The control signals CTRL1 and CTRL2 controlling the sources 11 and 12 are synchronized in time, and in this exemplary embodiment between the clusters originating from the first particle source 11 and the clusters originating from the second particle source 12. indicates that there is no time delay. The particle source 11 creates cluster groups 16 generated by the pulsation of the particle source 11 in time. The particle source 12 creates cluster groups 17 generated by the pulsation of the particle source 12 in time. The intensity or number of particles passing through the imaginary surface S per time unit (ie, flux) of the cluster group 16 can be constant or time-varying. FIG. 1 represents an exemplary embodiment in which the flux of particles varies over time from a zero value (j=0) to some arbitrary value (j) defined by the particle strength g1 and the velocity of movement v1 . I'm here. Changes in particle flux can be periodic or have a predefined time dependence. By this method, pulses or (in other words) cluster groups 16 and 17 are generated from particle sources 11 and 12 in cluster groups 16 and 17 containing a plurality of individual particle clusters while following each other at predefined time intervals. It will be released. The individual particle clusters within cluster group 16 move with velocity v 1 and length L 1 , and chase each other maintaining distance D 1 , the length of the particle-free volume. The individual particle clusters within cluster group 17 move with velocity v 2 and length L 2 , and chase each other maintaining distance D 2 , the length of the particle-free volume. The length L 1 of individual particle clusters in the cluster group 16 is determined by the particle emission time from the particle source and the particle movement velocity v1. The length L2 of the individual particle clusters within the cluster group 17 is determined by the particle emission time from the particle source 12 and the particle movement velocity v2 . All assembly parts and parameters for source 11 and 12 operation include, but are not limited to: Creation of pulsations, lengths L 1 , L 2 and distances D 1 , D 2 . Definition of particle transport velocities v 1 , v 2 by manipulation of particle acceleration voltages U 1 , U 2 in particle sources 11 and 12 . Definition of particle flux j 1 , j 2 . Control of divergence α, β, deflection of beams E 1 , E 2 using a system of magnetic lenses 18 and 19.

さらに図1では、クラスター群16と17内にある粒子源11と12の幾何学軸13と14方向にクラスター群16と17を放出する、2つの粒子源11と12の瞬時的描写を表しています。それらはタイムリーに、かつ、空間に相互配置されているので、異なる粒子源11と12から放出される2つの事前定義されたクラスターは、幾何学軸13と14の交差点15に囲まれた体積部内で同時に重なるようになります。クラスター群16と17内を移動するクラスターが、具体的に事前定義された時間間隔、つまりビームE1, E2を組み合わせた粒子クラスターの密度g1, g2が重なり合った際、ビームE1, E2の交点体積28において粒子密度の合計gの作成を可能にしている事は明らかです。図1では、交点体積28にある粒子密度g1, g2の合計が最大値である場合の機械と方法の基本原理の例示実施形態を表しています。交点体積28における粒子の追加は時間内に続き、それらの間にある長さL1, L2と距離D1, D2を持つ一連の2つの粒子クラスターが重なる事によって繰り返されます。時間内に押し出される空間的に配置された粒子フラックスj=j1+j2の合計は、このような方法で作り出されます。クラスター群16の個別クラスターは速度ベクトル下記(1)式を表し、クラスター群17の個別クラスターは速度ベクトル下記(2)式を示します。その結果、交点体積28は速度ベクトル下記(1)式と下記(2)式の合計ベクトルと同等の速度ベクトル下記(1)式を示す事になります。この場合、前述の速度ベクトル下記(1)式と下記(2)式は同等の速度であり、クラスター群16と17の両方からの個別クラスターは、同じ粒子フラックス(j1=j2)を有していて、交点体積28作成の方向はビームE1とE2の間の対称線方向になります。 Further, FIG. 1 represents an instantaneous depiction of two sources 11 and 12 emitting clusters 16 and 17 along the geometric axes 13 and 14 of the sources 11 and 12 within the clusters 16 and 17. increase. Two predefined clusters emitted from different particle sources 11 and 12 are bounded by the intersection point 15 of the geometric axes 13 and 14 so that they are timely and spatially positioned relative to each other. become overlapping at the same time within the same volume. When the clusters moving within the cluster groups 16 and 17 overlap a specific predefined time interval , i.e. the combined particle cluster densities g1, g2 of the beams E1, E2, the beams E1, E2 allows the production of the total particle density g at the intersection volume 28 of . FIG. 1 represents an exemplary embodiment of the basic principle of the machine and method when the sum of the particle densities g 1 , g 2 in the intersection volume 28 is maximum. The addition of particles in the intersection volume 28 continues in time and is repeated by overlapping sequences of two particle clusters with lengths L 1 , L 2 and distances D 1 , D 2 between them. The sum of spatially arranged particle fluxes j=j 1 +j 2 pushed in time is produced in this way. The individual clusters of cluster group 16 express the velocity vectors of formula (1) below, and the individual clusters of cluster group 17 express the velocity vectors of formula (2) below. As a result, the intersection volume 28 shows the velocity vector of the following equation (1), which is equivalent to the total vector of the velocity vectors of the following equations (1) and (2). In this case, the velocity vectors (1) and (2) above are equivalent velocities, and the individual clusters from both cluster groups 16 and 17 have the same particle flux (j 1 =j 2 ). , the direction of intersection volume 28 creation is along the line of symmetry between beams E1 and E2.

Figure 2018229085000001
Figure 2018229085000001

Figure 2018229085000002
Figure 2018229085000002

以下に記載されている図1では、機械1と粉末材料102(図7)を使用した印刷プロセス100(図13)について説明しています。その粉末材料を溶融してから加え、交点体積28にある空間的に配置された粒子密度g1, g2の合計gを引き起こしながら(図1参照)、粒子源11と12が粒子を放ち始めます。粒子源11と12より放たれた両方のビーム(g1+g2)の密度(g1+g2)の計gにより、電子クラスターの積み重なる時間間隔に融解体積280にある粉末材料を溶融する為に必要なだけのエネルギー閾値を交点体積28における運動エネルギー密度が上回るほど高くなります。粉末材料102を有する粒子源11と12から発生した粒子の衝突中、粒子は運動エネルギーを熱に変える事で粉末材料を溶融させ、融解体積280とされている交点体積28の一部に変える事ができます。 Figure 1, described below, describes a printing process 100 (Figure 13) using a machine 1 and a powder material 102 (Figure 7). Particle sources 11 and 12 begin to emit particles while the powder material is melted and then added, causing a sum g of spatially arranged particle densities g 1 , g 2 in the intersection volume 28 (see FIG. 1). increase. The sum of the densities (g 1 +g 2 ) of both beams (g 1 +g 2 ) emitted by the particle sources 11 and 12, g, melts the powder material in the melting volume 280 during the stacking time intervals of the electron clusters. The higher the kinetic energy density at the intersection volume 28 exceeds the energy threshold required for During collision of particles generated from particle sources 11 and 12 with powdered material 102, the particles convert their kinetic energy into heat, causing the powdered material to melt and transform into a portion of intersection volume 28, designated melting volume 280. I can.

機械と方法の基本原理作業の例示実施形態は図で示している通りです。図2では、粒子源11から発生したクラスター群16と粒子源12から発生したクラスター群17の間に生じる時間差tfの影響を表しています。図2では、それぞれが磁気レンズ18, 19システムを装備し、粒子源11と12の幾何学軸13と14の方向に正確な形の粒子ビームE1, E2を放つことのできる粒子源11と12が空間的に配置されている様子を表しています。粒子源11と12の幾何学軸13と14は交差点15で交わります。粒子源11は時間内に押し出され、その間の距離D1と個別クラスター160、161、162、163、164を含む、粒子クラスター16を有する粒子ビームE1を発します。粒子源12は時間内に押し出され、その間の距離D2と個別クラスター170、171、172、173、174を含む、粒子クラスター17を有する粒子ビームE2を発します。この例においては長さL1は長さL2と同等であり、粒子移動速度v1もv2と同等となります。粒子源12から発生したクラスター群17と比べ、粒子源11から放たれたクラスター群16には時間差が生じている為、粒子源12から発生した粒子クラスター170,171,172,173,174と比較して、個別クラスター160,161,162,163,164は時間遅れtf(位相シフト)で交差点15に到着する事となります。やがてこの時間遅れtfが空間オフセットΔDを引き起こします。クラスター群17に対するクラスター群16の時間遅れtfは、粒子ビームE1, E2の交点体積における粒子密度の計gに大きく影響します。以下に示されている図2は、特定の時間で重なり合ったクラスター群16と17の瞬時的画像です。現在の交点体積がマークされています。 Exemplary embodiments of the basic principle work of the machine and method are shown in the figures. FIG. 2 shows the influence of the time difference t f generated between the cluster group 16 generated from the particle source 11 and the cluster group 17 generated from the particle source 12 . In FIG. 2, particle sources 11 each equipped with a system of magnetic lenses 18, 19, capable of projecting particle beams E 1 , E 2 of the correct shape in the direction of the geometric axes 13, 14 of the sources 11, 12. and 12 are spatially arranged. The geometric axes 13 and 14 of the particle sources 11 and 12 meet at the intersection 15. A particle source 11 is extruded in time to emit a particle beam E1 having particle clusters 16 with a distance D1 between them and individual clusters 160, 161, 162, 163, 164 included. A particle source 12 is extruded in time to emit a particle beam E2 having particle clusters 17 with a distance D2 between them and individual clusters 170, 171, 172, 173, 174 included. In this example the length L 1 is equal to the length L 2 and the particle velocity v 1 is also equal to v 2 . Compared to the cluster group 17 generated from the particle source 12, the cluster group 16 emitted from the particle source 11 has a time lag. It will arrive at intersection 15 with a delay of t f (phase shift). This time delay t f eventually causes a spatial offset ΔD. The time delay t f of cluster group 16 with respect to cluster group 17 greatly affects the total particle density g in the intersection volume of particle beams E 1 and E 2 . Figure 2, shown below, is an instantaneous image of clusters 16 and 17 overlapping at a specific time. The current intersection volume is marked.

クラスター群16に関するクラスター群17の空間的オフセットは、時間遅れtfを使用する事で達成でき、移動経路の差異を生む事が可能になります。それがビームE1, E2の交点体積の形と位置に影響を及ぼし、交差点15から外方向での空間的オフセットを交点体積28が引き起こす事ができるようになるのです。 Spatial offset of clusters 17 with respect to clusters 16 can be achieved using a time delay t f , allowing for migration path differences. It affects the shape and position of the intersection volume of beams E 1 , E 2 , allowing intersection volume 28 to cause an outward spatial offset from intersection point 15 .

また群16や17における160や170のような個別クラスターの間に生じる時間遅れとコントロールされたビームE1, E2ダイバージェンスα, βを使用する事で、交点体積28の移動方向は操作可能だと言われています。以下に示されている図1は、交点体積28における局所粒子最大密度gの移動方向と速度が、群16と17における個別クラスターの移動速度ベクトル下記(3)式の計と同等である事を示しています。 Also, by using the time delays occurring between individual clusters such as 160 and 170 in groups 16 and 17 and the divergence α, β of the controlled beams E 1 and E 2 , the direction of movement of the intersection volume 28 can be manipulated. It is said that Figure 1, shown below, shows that the moving direction and velocity of the local maximum particle density g in the intersection volume 28 is equivalent to the sum of the moving velocity vectors of the individual clusters in groups 16 and 17. is showing.

Figure 2018229085000003
Figure 2018229085000003

交点体積28の形や位置は、粒子源11と12の磁気レンズ18と19システムによって追加で操作する事も可能です。磁気レンズ18と19システムは、ビームE1, E2の偏向とダイバージェンスα, βをコントロールする為に使用する事ができます。本発明によると偏向は機械と方法の構成部分となっていますが、ビームE1, E2の偏向についてはその複雑さゆえ、どの図においても分割して表されてはいません。 The shape and position of the intersection volume 28 can additionally be manipulated by the magnetic lens 18 and 19 systems of the particle sources 11 and 12. A magnetic lens 18 and 19 system can be used to control the deflection and divergence α, β of the beams E 1 , E 2 . Although according to the invention the deflection is a component part of the machine and method, the deflection of the beams E 1 , E 2 is not represented separately in any of the figures due to its complexity.

図3においては、図1と図2で示されているよりも長く幅広な粒子源11と12から発生する、組み合わされた群16と17の個別粒子クラスターにおける、機械と方法の基本原理作業の例示実施形態を表しています。この例示実施形態では以下を考慮しています。群16の個別クラスターの長さL3は、図1に示されている長さL1よりも長い。ダイバージェンスα1は図1で示されているダイバージェンスαよりも幅広い。ビームE1の直径r3(図3)は図1で示されている半径r1よりも幅広い。 群17のクラスターの長さL4(図4)は図1で示されている長さL2よりも長い。ダイバージェンスβ1は図1で示されているダイバージェンスβよりも幅広い。ビームE2の直径r4(図3)は図1(L3>L1, L4>L1, α 1> α, β 1> β, r3>r1 and r4>r2.)で示されている半径r2よりも幅広い。 In FIG. 3, the basic principles of the machine and method work on combined groups 16 and 17 of individual particle clusters generated from longer and wider sources 11 and 12 than shown in FIGS. Represents an example embodiment. This example embodiment considers the following: The length L 3 of the individual clusters of group 16 is longer than the length L 1 shown in FIG. The divergence α 1 is wider than the divergence α shown in FIG. The diameter r 3 (FIG. 3) of beam E 1 is wider than the radius r 1 shown in FIG. Group 17 cluster length L4 (FIG. 4) is longer than length L2 shown in FIG. Divergence β 1 is wider than divergence β shown in FIG. The diameter r 4 (Fig. 3) of beam E 2 is given by Fig. 1 (L 3 >L 1 , L 4 >L 1 , α 1 > α, β 1 > β, r 3 >r 1 and r 4 >r 2 .) wider than the indicated radius r2.

加速電圧U1,U2(図3)をコントロールする管理信号CTRL1とCTRL2を発し、粒子源11と12から発生したクラスター群16と17内の特定の長さLを持つ個別クラスターの放出を生み出すようになっています。図3において、管理信号CTRL1とCTRL2の押し出された一部分は、図1で示されている例示実施形態よりも長いパルスを使用しながら実行されなければなりません。 図1で示されているダイバージェンスα, βよりも図3の例で示されているダイバージェンスα, βが大きく、それを決定する為、ダイバージェンスα1, β1は管理信号CTRL1とCTRL2の他の定められた一部により管理されています。のようにして、この例示実施形態においてはクラスター群16と17の間には時間差tfが生じない為、粒子クラスターの交点体積28は空間的に拡大しますが、それでも中心(交差点15と一致する中心点という意味)に留まります。 Issue control signals CTRL1 and CTRL2 that control the accelerating voltages U 1 , U 2 (Fig. 3) to produce the emission of individual clusters with a specific length L within the cluster groups 16 and 17 originating from the particle sources 11 and 12. It looks like In FIG. 3, the pushed portion of the control signals CTRL1 and CTRL2 must be performed using longer pulses than the exemplary embodiment shown in FIG. The divergence α, β shown in the example of FIG. 3 is larger than the divergence α, β shown in FIG . It is managed by a designated part. Thus , since there is no time difference t f between clusters 16 and 17 in this exemplary embodiment, the particle cluster intersection volume 28 is spatially expanded, but still centered (intersection 15 and (meaning the coincident center point).

幾何学軸13と14の方向における交点体積28の長さは、加速電力U1, U2を管理したり長さL1, L2のクラスターを含む群16と17を発生させる際に、管理信号CTRL1とCTRL2の定められた一部において、個別パルス(パルスの頻度を下げながら)の時間の延長を使用する事で増幅させる事ができます。ダイバージェンスα, βの緩やかな増加を使用する事で、融解体積280を幾何学軸13と14に対して垂直方向にする事ができます。融解体積280は交点体積28の三次元体の一部であり、運動エネルギーが適用、材料融解の為にエネルギー閾値が必要とされ、そのエネルギーによって粉末材料102(図7)の溶融が引き起こされる体積部として定義されています。7)、交点体積28の全ての体積部が粉末材料102(図7)を溶融できる十分なエネルギー条件を満たせない可能性がある為、融解体積280と交点体積28は別記されています。しかし本発明の記述目的の為、交点体積28という用語は融解体積280を指す目的で使用される事にします。以下に示されている図3では、交点体積28と同じ大きさを有する融解体積280を表してます。長さLが大きくなった際、交点体積28内に適用される合計エネルギーである複数の粒子源11と12から発生したクラスター群16と17内の個別クラスターの長さは、同時期に増加されるものとします。融解体積280(指定域280)の大きさは、クラスター群16と17の個別クラスターの長さLを適切にしたり、粒子ビームE1, E2ダイバージェンスα, βを当てたりするような管理された方法によって正確に設定されます。コントロールユニットCT 1とCT 2を通す管理信号CTRL1とCTRL2の定められた部分によって管理される磁気レンズ18と19のシステムを使用し、粒子ビームE1, E2ダイバージェンスα, βが管理されます。管理信号の様々な部分から組み合わされる管理信号CTRL1とCTRL2は、時間関数として表される同期制御を個別に含み、印刷過程において好きな時間に粒子源11と12の全ての構成部分を管理する為に使用されます。管理信号CTRL1とCTRL2の一部には、粒子クラスター作成の為に使用されるダイバージェンスα, β、偏向、粒子ベクター速度上記式(1)、上記式(2)、粒子密度g1, g2、粒子加速電力U1, U2を管理する為の時間調整も含まれます。 The length of the intersection volume 28 in the direction of the geometric axes 13 and 14 is controlled in controlling the acceleration powers U1 , U2 and generating groups 16 and 17 containing clusters of length L1, L2. In defined parts of the signals CTRL1 and CTRL2 can be amplified by using a time extension of the individual pulses (reducing the frequency of the pulses). By using gradual increases in divergence α, β, the melting volume 280 can be oriented perpendicular to the geometric axes 13 and 14. Melting volume 280 is the portion of the three-dimensional body of intersection volume 28, the volume to which kinetic energy is applied, an energy threshold is required for material melting, and that energy causes melting of powdered material 102 (FIG. 7). defined as part. 7), Melting Volume 280 and Intersecting Volume 28 are noted separately because not all parts of Intersecting Volume 28 may satisfy sufficient energy conditions to melt powder material 102 (Fig. 7). However, for purposes of describing the present invention, the term intersection volume 28 will be used to refer to melt volume 280 . In Figure 3, shown below, a melting volume 280 having the same size as the intersection volume 28 is represented. As the length L increases, the length of the individual clusters within the clusters 16 and 17 generated from the multiple particle sources 11 and 12, which is the total energy applied within the intersection volume 28, increases contemporaneously. You and shall. The size of the melting volume 280 (designated area 280) is managed by adjusting the length L of individual clusters of cluster groups 16 and 17 and by applying the divergence α, β of particle beams E 1 and E 2 . is set accurately by Using a system of magnetic lenses 18 and 19 managed by defined parts of the control signals CTRL1 and CTRL2 through the control units CT 1 and CT 2, the divergence α, β of the particle beams E 1 , E 2 is controlled. . The control signals CTRL1 and CTRL2, which are combined from the various parts of the control signal, individually contain synchronous control expressed as a function of time, to control all components of the particle sources 11 and 12 at desired times during the printing process. used for Some of the control signals CTRL1 and CTRL2 include divergence α, β, deflection, particle vector velocity, equations (1) and (2) above, particle densities g 1 , g 2 , It also includes time adjustments to manage particle acceleration powers U 1 and U 2 .

どのように2つの粒子源11と12の幾何学軸13と14の間の角度Ω1が、時間通りに交点体積28の移動方向や形の発達、形に影響を与えるのかについて、以下説明します。明確にする為、図4では、この例においては粒子源11と12の幾何学軸13と14の間の角度Ω1がΩ1 < 90度であり、共通の平面(図の平面)に配置された2つのパルス粒子源を含む、機械と方法の基本原理の例示実施形態を示しています。 It is explained below how the angle Ω 1 between the geometric axes 13 and 14 of the two particle sources 11 and 12 influences the direction of movement and the evolution of the shape of the intersection volume 28 over time. increase. For clarity, in FIG. 4, in this example the angle Ω 1 between the geometric axes 13 and 14 of the particle sources 11 and 12 is Ω 1 <90 degrees and lies in a common plane (the plane of the drawing). 1 shows an exemplary embodiment of the basic principles of the machine and method, including two pulsed particle sources.

図4では、両方の間にいかなる時間差tfも生じていない同期されているクラスター群16と17を放つ2つの粒子源11と12を示しています。両方のビームE1, E2は磁気レンズ18と19のシステムを使用し、一定の量によって発散させられているので、交差点15周辺の体積部において大きくなります。図4を見ると分かるように、粒子ビームE1, E2の交点体積28は、この例だと45,46,47,48,49,410という連続した番号を持つ複数の小さな交点体積に分割されています。クラスター群16と17は速度ベクトル上記式(1)、上記式(2)と共に移動し、幾何学軸13と14の間の角度Ω1が現在あるようなものなので、図4に示されている交点体積28とその小さな構成交点体積45,46,47,48,49,410が 速度下記式(4)ベクトルを持ちながら、幾何学軸13と14の間の対称線方向に移動するのは明らかです。いつでも下記式(4)個別速度ベクトルの合計値上記式(1)であるベクトル方向に移動する、複数の小さな構成交点体積45,46,47,48,49,410を上記式(2)達成する事は可能です。 FIG. 4 shows two particle sources 11 and 12 emitting synchronized clusters 16 and 17 without any time difference t f between them. Both beams E 1 , E 2 are diverged by a certain amount using a system of magnetic lenses 18 and 19 so that they become larger in the volume around the intersection point 15 . As can be seen in FIG. 4, the intersection volume 28 of the particle beams E 1 , E 2 is divided into a number of smaller intersection volumes numbered consecutively 45, 46, 47, 48, 49, 410 in this example. increase. The cluster groups 16 and 17 move with the velocity vectors Eqs. (1) and (2) above, such that the angle Ω 1 between the geometric axes 13 and 14 is now such that it is shown in FIG. It is clear that the intersection volume 28 and its smaller constituent intersection volumes 45, 46, 47, 48, 49 and 410 move along the line of symmetry between the geometric axes 13 and 14 with velocity (4) vectors. At any time, the sum of the individual velocity vectors expressed by the following equation (4): A plurality of small constituent intersection volumes 45, 46, 47, 48, 49, 410 moving in the direction of the vector expressed by the above equation (1). Is possible.

Figure 2018229085000004
Figure 2018229085000004

少なくとも同じパルス頻度(長さL1が長さL2と同等であり、距離D1が距離D2と同等であるという意味)を有する2つの適切なパルス粒子ビームE1, E2間に生じる時間差tfがある場合、小さな構成交点体積45,46,47,48,49,410の速度ベクトル上記式(4)は、幾何学軸13と14間の対称線から外向きの任意の方向において変更する事ができます。また小さな構成交点体積45,46,47,48,49,410の速度ベクトル上記式(4)の方向は、粒子源11と12から発生する粒子フラックスj1とj2を変更する事によって操作が可能です。 occurs between two suitable pulsed particle beams E1 , E2 with at least the same pulse frequency ( meaning that length L1 is equal to length L2 and distance D1 is equal to distance D2) Given the time difference tf , the velocity vectors of the small constituent intersection volumes 45, 46, 47, 48, 49, 410 (4) above change in any direction outward from the line of symmetry between the geometric axes 13 and 14. can do things Also, the direction of the velocity vectors in equation (4) above for the small constituent intersection volumes 45, 46, 47, 48, 49, and 410 can be manipulated by changing the particle fluxes j1 and j2 originating from particle sources 11 and 12 . .

図4で示されている個別の小さな構成交点体積45,46,47,48,49,410は、細長い平らな三軸楕円体の形を表しています。小さな構成交点体積48の最大長さAは、本例では角度Ω1によって重なっている個別粒子クラスター160と170の長さL1, L2によって定められています。小さな構成交点体積48の最大幅Bは、角度Ω1で2つの粒子源11と12から発生したビームE1, E2の横方向の重なりによって定められています。最大幅Bは特定の時間tに角度下Ω1において重なり合う粒子クラスター160と170の最大半径r1, r2を定めるダイバージェンスα, β量に依存し、このようにして前述の構成交点体積48が作られる事になります。楕円48のような高さや第三軸はここでは可視化されている訳ではなく、画像の深い部分に向けられており、また角度Ω1ダイバージェンスα, β、長さL1, L2によって決定されています。 The individual small constituent intersection volumes 45,46,47,48,49,410 shown in Fig. 4 represent elongated flattened triaxial ellipsoidal shapes. The maximum length A of the small constituent intersection volume 48 is defined by the lengths L 1 , L 2 of the individual particle clusters 160 and 170, which in this example overlap by an angle Ω 1 . The maximum width B of the small constructed intersection volume 48 is defined by the lateral overlap of the beams E 1 , E 2 originating from the two sources 11 and 12 at an angle Ω 1 . The maximum width B depends on the amount of divergence α, β which defines the maximum radii r 1 , r 2 of the overlapping particle clusters 160 and 170 at the angle Ω 1 under the angle t at a particular time t, and thus the aforementioned constituent intersection volume 48 will be created. The height and third axis like ellipse 48 are not visible here, but are directed deep into the image and are determined by angle Ω 1 , divergence α, β and length L 1 , L 2 . It has been.

合計交点体積28においてまとめられている個別の小さな構成交点体積45,46,47,48,49,410のような形は、図4でも示されているように、楕円に似たような形を有しており、粒子ビームE1, E2ダイバージェンスα, β、粒子源11と12の幾何学軸13と14間の角度Ω1、 時間内tの粒子源11と12の加速電力U1, U2を通したパルスビームE1, E2を定める管理信号CTRL1とCTRL2のコントロールの形によって独自に定められています。また決められた長さL1, L2を有するクラスター群16と17の個別クラスター160と170を作ります。管理信号CTRL1とCTRL2の前述部分は、異なる時間機能の形(正弦波、方形波またはその他の形状)を表しています。図1, 2,3では、粒子源11と12のパルスを定める管理信号CTRL1とCTRL2の前述部における例示実施形態を表しています。また図4では正弦波を表していますが、こちらの図では時間機能の方形波の形を示しています。 Shapes such as the individual smaller constituent intersection volumes 45, 46, 47, 48, 49, 410 that are grouped together in the total intersection volume 28 have a shape resembling an ellipse, also shown in FIG. , the divergence α, β of the particle beams E 1 , E 2 , the angle Ω 1 between the geometric axes 13 and 14 of the sources 11 and 12, the acceleration power U 1 , U of the sources 11 and 12 in time t It is uniquely defined by the shape of the control signals CTRL1 and CTRL2 that define the pulsed beams E 1 , E 2 through 2 . Also create individual clusters 160 and 170 of cluster groups 16 and 17 with fixed lengths L 1 and L 2 . The aforementioned portions of the control signals CTRL1 and CTRL2 represent different time function shapes (sine wave, square wave or other shape). FIGS. 1, 2 and 3 represent exemplary embodiments in the foregoing part of the control signals CTRL1 and CTRL2 that define the pulses of the particle sources 11 and 12. FIG. Also, while Figure 4 shows a sine wave, this figure shows the square wave shape of the time function.

図5で表されているように以下では例示実施形態を示します。図5では、配置されている2つの粒子源11と12から発生した2つのクラスター群16と17の瞬時画像を表しています。そのようにして互いの方向に同じ長さ(L1=L2)の個別クラスター160と170を放ち、粒子源11と12の幾何学軸13と14の間の角度は180度となります。クラスター群16と17は両者の間において同期していて、その間に時間差tfはないので、粒子源11から発生したクラスター群16の個別粒子クラスター160と粒子源12から発生したクラスター群17の個別粒子クラスター170が交差点15周辺の体積部に到着する時間は同じだという事になります。距離20は粒子源11から交差点15までの距離を表していて、距離21は粒子源12から交差点15までの距離を表しています。もし距離20が距離21と同じではない場合、個別クラスター160と170の同期到着はv1とv2の移動速度間の差異、もしくは距離20と21間の差異により補われる適切な時間差が生じる事になります。このような例示実施形態は、以下図5に見られるように、重なり合う個別クラスター160と170が円筒の形を有している場合、長い間クラスターが重なり合い、交点体積28の形は円筒の形になっています。円筒の形をしている交点体積28のような長さは、交点体積28を作る個別クラスター160と170の長さL1, L2と同じように、交点体積28の最大長さがクラスターと重なり合う時間に変化していきます。個別クラスター160と170の断面は本例示実施形態においては円形です。その為、示されている交点体積28は半径r1の円筒です。フラックス強度もしくはダイバージェンスの適切な変調を使用する事で、個別クラスター160と170があらゆる形になり得ります。クラスター160と170の円筒体積の代わりに、個別クラスター160と170が正弦波の半分として形成されるようになります。(図4で示されているように、あらゆる方法によって)更に明確にする為、交点体積28を示した図1-3と図5では、パルス中にダイバージェンスα, βを変化させずに方形波関数として形付けられたパルス用の管理信号の一部を使用しています。これによって粒子の高低密度の間の制限をより簡単に示す事ができます。しかしこの例だと正弦関数として形付けられたパルス用の管理信号の一部が使用され、正弦として形成され互いに移動している2つの粒子の交点体積28がタクトイドの形で回転的な対称物として形成されます。タクトイドのような物の断面は円形です。正弦関数が個別クラスター160と170よりもダイバージェンスα, βの変調にも同じ時間において使用された際、球形となるので複数のクラスターの交点体積28もまた球形となります。 An example embodiment is shown below as represented in FIG. Fig. 5 shows instantaneous images of two cluster groups 16 and 17 generated from two arranged particle sources 11 and 12. It thus shoots individual clusters 160 and 170 of the same length (L 1 =L 2 ) in the direction of each other so that the angle between the geometric axes 13 and 14 of the sources 11 and 12 is 180 degrees. Since the cluster groups 16 and 17 are synchronized between them and there is no time difference t f between them, the individual particle cluster 160 of the cluster group 16 generated from the particle source 11 and the individual particle cluster 17 generated from the particle source 12 It follows that the arrival time of particle cluster 170 in the volume around intersection 15 is the same. Distance 20 represents the distance from particle source 11 to intersection 15, and distance 21 represents the distance from particle source 12 to intersection 15. If the distance 20 is not the same as the distance 21, then the synchronous arrival of the individual clusters 160 and 170 will occur with an appropriate time difference compensated by the difference between the movement speeds of v1 and v2 , or the difference between the distances 20 and 21. will be Such an exemplary embodiment, as seen below in FIG. 5, is such that if the overlapping individual clusters 160 and 170 have cylindrical shapes, the clusters will overlap for a long time and the shape of the intersection volume 28 will be cylindrical. It is The length of the intersection volume 28, which has the shape of a cylinder, is such that the maximum length of the intersection volume 28 is the cluster and It will change as time overlaps. The cross-sections of individual clusters 160 and 170 are circular in this exemplary embodiment. So the indicated intersection volume 28 is a cylinder of radius r1. By using appropriate modulation of flux intensity or divergence , individual clusters 160 and 170 can take any shape. Instead of cylindrical volumes of clusters 160 and 170, individual clusters 160 and 170 are now formed as halves of a sine wave. For further clarity (by any means, as shown in FIG. 4), FIGS. 1-3 and 5, which show the intersection volume 28, show a square wave I am using some of the control signals for pulses shaped as functions. This makes it easier to show the limit between high and low particle densities. In this example, however, a portion of the control signal for the pulse shaped as a sinusoidal function is used so that the intersection volume 28 of two particles shaped as a sinusoid and moving relative to each other is a rotational symmetry in the form of a tactoid. is formed as A tactoid-like object has a circular cross-section. When the sinusoidal function is used to modulate the divergence α, β at the same time as the individual clusters 160 and 170 is spherical, the intersection volume 28 of the clusters is also spherical.

図5を見ていただければ、交点体積28(図1-3)の場所が容易に想像できると思います。この場合、粒子源11と12から発生した個別クラスター160と170のある場所と交点体積28が重なり合う場所に時間差が生じます。もし粒子源11から発生したクラスター群16が粒子源12から発生したクラスター群17の前を移動している場合、また交差点15までの粒子源11の距離20が粒子源12の距離21と同等である場合、粒子群16と17は体積部において重なり合い、粒子源12により近くなります。クラスター群17の個別クラスター170が交差点15に未だ到達していない間に、クラスター群16の個別クラスター160が前の方を移動し、既に交差点15を通り過ぎます。交点体積28の位置は、2つの分かれた粒子源11と12から発生するクラスター群16と17の個別クラスター160と170の間に生じる事前に定められた時間差の使用によって決定されます。 If you look at Fig. 5, you can easily imagine the location of intersection volume 28 (Fig. 1-3). In this case, there is a time difference between the location where the individual clusters 160 and 170 generated from the particle sources 11 and 12 are and the location where the intersection volume 28 overlaps. If the cluster group 16 generated from the particle source 11 is moving in front of the cluster group 17 generated from the particle source 12, and the distance 20 of the particle source 11 to the crossing point 15 is equal to the distance 21 of the particle source 12. In some cases, particles 16 and 17 overlap in volume and are closer to particle source 12 . While individual clusters 170 of cluster group 17 have not yet reached intersection 15 , individual clusters 160 of cluster group 16 have moved forward and have already passed intersection 15 . The location of the intersection volume 28 is determined by use of a predetermined time difference between individual clusters 160 and 170 of the clusters 16 and 17 originating from the two separate particle sources 11 and 12.

図6では、空間的に配置され粒子源の3つの対を作ることのできる、6つの粒子源11,12,61,62,63,64を含む例示実施形態を示しています。粒子源が構成する各対は、それぞれの方向を向いており(向かい合っている状態)、以下のような対になっています。粒子源11と12を含む一番目の対、粒子源61と62を含む二番目の対、粒子源63と64を含む三番目の対。前述の粒子源はコントロールユニットCT 1, CT 2, CT 3, CT 4, CT 5, CT 6を通して、管理信号CTRL 1, CTRL 2, CTRL 3, CTRL 4, CTRL 5, CTRL 6によって管理されています。コントロールユニットCT 1, CT 2, CT 3, CT 4, CT 5, CT 6は、管理信号によって粒子源11,12,61,62,63,64を管理しているので、粒子の個別クラスターの長さL1, L2, L3, L4, L5, L6、時間差tfダイバージェンスα1- α6、加速電力U1, U2, U3, U4, U5, U6により定められるエネルギー、速度ベクトル下記式(5)、密度gのようなパラメータも管理しています。 FIG. 6 shows an exemplary embodiment comprising six particle sources 11, 12, 61, 62, 63, 64 that can be spatially arranged to create three pairs of particle sources. Each pair of particle sources faces in its own direction (facing each other) and is paired as follows. A first pair comprising sources 11 and 12, a second pair comprising sources 61 and 62, and a third pair comprising sources 63 and 64. The aforementioned particle sources are controlled by control signals CTRL 1, CTRL 2, CTRL 3, CTRL 4, CTRL 5, CTRL 6 through control units CT 1, CT 2, CT 3, CT 4, CT 5, CT 6 . The control units CT 1, CT 2, CT 3, CT 4, CT 5, CT 6 control the particle sources 11, 12, 61, 62, 63, 64 by control signals so that the length of the individual clusters of particles are L 1 , L 2 , L 3 , L 4 , L 5 , L 6 , time difference t f , divergence α 1 - α 6 , acceleration power U 1 , U 2 , U 3 , U 4 , U 5 , U 6 It also manages parameters such as energy to be determined, velocity vector Equation (5) below, and density g.

Figure 2018229085000005
Figure 2018229085000005

以下に示されている図6では、互いに配置された粒子源の3つの対が描かれており、その粒子源の幾何学軸の全てが1つの交差点15で交わり、粒子源の対の幾何学軸は角度Ω1, Ω2, Ω3で交わります。全ての粒子源11, 12, 61, 62, 63, 64は、個別に磁気レンズ18,19, 69,70,71,72のシステムが装備されていて、互いに同期されています。また速度ベクトル方向において同時にクラスター群16, 17, 65, 66, 67, 68を発生させるので、粒子源の各対で他の粒子源に向かってクラスター群を放ちます。その為、粒子源11の一番目の対は粒子源12の反対方向に向かってクラスター群16を放ち、粒子源12は粒子源11の方へクラスター群17を放ちます。つまり互いの方向に移動するクラスター群16と17が引き起こされます。同じように粒子源61の二番目の対は粒子源62の方向に向かってクラスター群65を放ち、粒子源62は粒子源61の方へクラスター群66を放ちます。つまり互いの方向に移動するクラスター群65と66が引き起こされます。同じように粒子源63の三番目の対は粒子源63の方向に向かってクラスター群68を放ち、粒子源64は粒子源63の方へクラスター群67を放ちます。つまり互いの方向に移動するクラスター群67と68が引き起こされます。クラスター群16, 17, 65, 66, 67, 68 の事前に定められた粒子クラスターは、全ての6つの粒子源11, 12, 61, 62, 63, 64から等しく分離されている交差点15周辺の体積部に同時に到着します。図6に示されている例示実施形態においては、粒子源11, 12, 61, 62, 63, 64から発生するビームダイバージェンスは等しく、またダイバージェンスが異なる場合もあります。また偏向が異なる場合もあり、粒子源11, 12, 61, 62, 63, 64から発生する様々なビームの一つである偏向は、磁気レンズ18, 19, 69, 70, 71, 72のシステムにより引き起こされます。 In Figure 6, shown below, three pairs of mutually positioned sources are depicted, the geometric axes of the sources all intersecting at one point of intersection 15, and the geometry of the pair of sources The axes intersect at angles Ω 1 , Ω 2 , Ω 3 . All particle sources 11, 12, 61, 62, 63, 64 are individually equipped with a system of magnetic lenses 18, 19, 69, 70, 71, 72 and synchronized with each other. It also generates clusters 16, 17, 65, 66, 67, 68 at the same time in the direction of the velocity vector, so that each pair of sources emits clusters towards the other source. Thus, the first pair of sources 11 emit clusters 16 towards the opposite direction of the source 12, which in turn emits clusters 17 towards the source 11. This causes clusters 16 and 17 to move toward each other. Similarly, the second pair of particle sources 61 emit clusters 65 toward source 62 , which in turn emits clusters 66 toward source 61 . This causes clusters 65 and 66 to move toward each other. Similarly, the third pair of sources 63 emit clusters 68 toward source 63 and source 64 emits clusters 67 toward source 63 . This causes clusters 67 and 68 to move toward each other. Groups of clusters 16, 17, 65, 66, 67, 68 pre-determined particle clusters are equally separated from all six particle sources 11, 12, 61, 62, 63, 64 around intersection points 15. arrive at the volume at the same time. In the exemplary embodiment shown in FIG. 6, the beam divergences emanating from the particle sources 11, 12, 61, 62, 63, 64 are equal and may differ. The deflection can also be different, and the deflection of one of the various beams emanating from the particle source 11, 12, 61, 62, 63, 64 is applied by the system of magnetic lenses 18, 19, 69, 70, 71, 72. caused by

例示実施形態において正確に形成された管理信号が使用されている場合、全てのクラスター群16, 17, 65, 66, 67, 68の交点体積28は直径2Rを持つ球体であり、交差点15の中心にあるものとします。交点体積28の直径2Rはダイバージェンスα1- α6と粒子源11, 12, 61, 62, 63, 64から発生する個別のビームパルスの形と管理信号CTRL 1-6の一部操作によって変更する事ができます。図6に示されている例示実施形態においては、前述のビームを脈動させる為に方形波が使用され、球体に似た球体と立方体の間の辺りに交点体積28が形成されています。 If precisely formed supervisory signals are used in the exemplary embodiment, the intersection volume 28 of all clusters 16, 17, 65, 66, 67, 68 is a sphere with diameter 2R and the center of intersection 15 is shall be in The diameter 2R of the intersection volume 28 is modified by the divergence α 16 and the shape of the individual beam pulses emanating from the particle sources 11, 12, 61, 62, 63, 64 and some manipulation of the control signals CTRL 1-6. can do things In the exemplary embodiment shown in FIG. 6, a square wave is used to pulsate the aforementioned beam , forming an intersection volume 28 about between a sphere-like sphere and a cube.

更に以下に示されている例示実施形態の図6においては、交差点15から外の全ての速度ベクトル上記式(5) の方向の交点体積28の空間対称性が明確に描かれています。 Further, in FIG. 6 of the exemplary embodiment shown below, the spatial symmetry of the intersection volume 28 for all velocity vectors out of the intersection point 15 in the direction of equation (5) above is clearly depicted.

また作業における機械と方法の基本原理の例示実施形態は、複数の粒子源の幾何学軸内で可能となります。例えば粒子源11, 12, 61, 62, 63, 64は空間内の複数の交差点において交わります。また作業における機械と方法の基本原理の例示実施形態は、11, 12, 61, 62, 63, 64のような複数の粒子源の幾何学軸内Ωで様々な角度において交わり、印刷過程において変更も可能です。
[実施形態についての説明]
以下は図7,8,9,10,11,12に基づき、三次元物体の積層造形向け機械の例示実施形態について詳細に表したものになります。
[図7]では、2つの粒子源11と12を含む三次元物体の積層造形向け機械の例示実施形態
を示しています。幾何学軸13と14は交差点15で交わります。この機会は2つの巻線105と106によって装備されていて、それぞれが磁場Bの作成に使用される電流Iを有しています。巻線105と106は、共通の幾何学軸107を有しています。巻線105と106はそれぞれ管理信号CTRL B1, CTRL B2によって管理されているコントロールユニットCT B1, CT B2に接続されています。印刷空間機械2においては、時変および空間的に不均一な磁場Bは巻線105,106を使用する事で成す事ができるので、粉末材料102の移動と磁気浮上は、物体3のような事前に定義された三次元物体を製造する為に使用される印刷過程100(図13)の間、粉末材料102が溶融する交点体積28内の事前に定められた場所で磁力を使用する事によって達成されます。機械1の印刷空間2は、機械1の中でも一番大きなエリアであり、粉末材料102を移動させ溶融する事ができます。また製造を可能にする真空室116内の全ての空間をマークする事も可能です。
Exemplary embodiments of basic principles of machines and methods of operation are also possible within the geometric axes of multiple particle sources. For example, particle sources 11, 12, 61, 62, 63, 64 intersect at multiple points of intersection in space. Also an exemplary embodiment of the basic principle of the machine and method of operation is that multiple particle sources such as 11, 12, 61, 62, 63, 64 intersect at various angles within the geometric axis Ω and change in the printing process. is also possible.
[Description of the embodiment]
Based on Figures 7, 8, 9, 10, 11 and 12, the following is a detailed representation of an exemplary embodiment of a machine for additive manufacturing of three-dimensional objects.
[Fig. 7] shows an exemplary embodiment of a machine for additive manufacturing of three-dimensional objects comprising two particle sources 11 and 12. Geometric axes 13 and 14 meet at intersection 15. This opportunity is provided by two windings 105 and 106, each with a current I used to create the magnetic field B. Windings 105 and 106 have a common geometric axis 107. Windings 105 and 106 are connected to control units CT B1 and CT B2 managed by control signals CTRL B1 and CTRL B2 respectively. In the printing space machine 2, a time-varying and spatially inhomogeneous magnetic field B can be achieved using the windings 105, 106 so that the movement and magnetic levitation of the powder material 102 can be achieved in advance such as the object 3. This is accomplished by using magnetic forces at predetermined locations within the intersection volume 28 where the powder material 102 melts during the printing process 100 (FIG. 13) used to manufacture the defined three-dimensional object. increase. The printing space 2 of machine 1 is the largest area in machine 1 and can move and melt the powder material 102 . It is also possible to mark all the spaces within the vacuum chamber 116 that allow manufacturing.

管理信号CTRL1とCTRL2によって管理されるコントロールユニットCT 1とCT 2は、粒子源11と12から放たれるビームE1, E2のパラメータを管理する為に使用されます。コントロールユニットCT B1を通した管理信号CTRL B1とコントロールユニットCT B2を通した管理信号CTRL B2は、印刷過程100(図13)の間、巻線105,106を通して電流I経路の方向と振幅を定めます。それには粉末材料102を融解体積280(図3)に移動させる目的があります。巻線105,106を通して電流I経路の位相もしくは振幅を変調、あるいは方向を変更させることで、粉末材料102を交点体積28内の希望の場所へと移動させる事の出来る適切な磁場Bを成り立たせる事ができます。 Control units CT 1 and CT 2 managed by control signals CTRL1 and CTRL2 are used to control the parameters of the beams E 1 , E 2 emitted from the particle sources 11 and 12 . A control signal CTRL B1 through control unit CT B1 and a control signal CTRL B2 through control unit CT B2 define the direction and amplitude of the current I path through windings 105, 106 during the printing process 100 (FIG. 13). Its purpose is to move the powdered material 102 into the melting volume 280 (Fig. 3). By modulating the phase or amplitude or changing the direction of the current I path through the windings 105, 106, a suitable magnetic field B can be established that can move the powder material 102 to desired locations within the intersection volume 28. I can do it.

印刷過程100(図100)の間、物体3(図14)のような三次元物体の製造に使用される粉末材料102は、印刷過程100の前にはコンテナ101(図7)に保管されています。粉末材料102(図7)の投与は、コンテナ101の出口にあるストッパー 103によって管理されています。印刷過程100(図13)の間、ストッパー 103の開閉は、コントロールユニットCT C1を介した管理信号CTRL C1によって管理されます。その為、粉末材料102を事前に定められた量に従って投与する事ができます。磁場Bを成す巻線105,106は、真空室116の外あるいは内側に配置されます。1000(図16)のような印刷済の物体部分のサポートについては、融点が非常に高い材料、もしくは例示物体3(図14)のような物体製造に使用される粉末材料102(図7)の融点よりもかなり高い融点を有する材料を使用して作られた中空円筒もしくはサポート棒109を使用しながら行われます。導電針115はサポート棒109の中心に配置し、針の片側は交差点15(図7)まで到達するようにします。また導電針115の反対側は、コントロールユニットCT F1を介して管理信号CTRL F1で操作する事のできるスイッチ111,112,113に接続します。過度除去の間、スイッチ111は伝導針115と接地し粒子を充電し、スイッチ112は粒子源11と12の電位よりも高い電位W1(+)に伝導針115を接続し、スイッチ113は粒子源11と12の電位よりも低い電位W2 (-)に伝導針を接続します。伝導針115と粒子源11と12は、真空もしくは真空室116内の真空状態に近いような環境で接続される完全な電気回路を作成するので、物体の表面に蓄積され伝導針115にその電荷を移動させることのできる粒子のマイナス及びプラス電荷を伝導針115を使用する事で取り除く事ができます。サポート棒109の中心に配置された伝導針115は、粉末材料を追加している間、図16で示されている印刷済の物体部分1000のような物体の表面へ電子的に接続する事ができます。印刷過程100(図13)の間、印刷済の物体部分1000のような物体が拡大する場合、あるいは必要である場合、外側サポート棒109の機械化114(図17)が印刷済の物体部分1000のようなものから取り除き、そうする事でサポート棒109が機械的に印刷済の物体部分1000(図16)を支えられるようにします。図7で示されている機械化114は管理信号CTRL D1とコントロールユニットCT D1によって管理されています。印刷済の物体部分1000(図16)のような多方向機械化サポートシステム110はサポート棒109(図7)、伝導針115、また印刷済の物体部分110(図16)の移動を可能にさせ、粒子源11と12(図7)に関連する空間的位置の変更を印刷過程100(図13)の間、可能にさせます。図16で示されている印刷済の物体部分1000は印刷過程100(図13)の間、拡大していき、機械印刷空間2内の特定のエリアを作っていきます。 During the printing process 100 (Fig. 100), the powdered material 102 used to manufacture a three-dimensional object such as object 3 (Fig. 14) is stored in a container 101 (Fig. 7) prior to the printing process 100. increase. Dosing of powdered material 102 (FIG. 7) is controlled by stopper 103 at the exit of container 101 . During the printing process 100 (Fig. 13) the opening and closing of the stopper 103 is controlled by the control signal CTRL C1 via the control unit CT C1. As such, the powdered material 102 can be dosed according to a pre-determined amount. The windings 105 , 106 forming the magnetic field B are placed outside or inside the vacuum chamber 116 . For supports of printed object portions such as 1000 (Fig. 16), materials with very high melting points, or powder materials 102 (Fig. 7) used to manufacture objects such as Exemplary Object 3 (Fig. 14). This is done using a hollow cylinder or support rod 109 made using a material with a melting point well above its melting point. Conductive needle 115 is centered on support bar 109, with one side of the needle reaching intersection point 15 (Fig. 7). The other side of the conductive needle 115 is also connected to switches 111, 112, 113 that can be operated with the control signal CTRL F1 via the control unit CT F1. During excessive removal, switch 111 grounds conductive needle 115 to charge the particles, switch 112 connects conductive needle 115 to a potential W 1 (+) higher than the potentials of particle sources 11 and 12, and switch 113 charges the particles. Connect the conducting needle to a potential W 2 (-) that is lower than the potentials of sources 11 and 12. Conducting needle 115 and particle sources 11 and 12 form a complete electrical circuit that is connected in a vacuum or near-vacuum-like environment within vacuum chamber 116 so that no electrical charge builds up on the surface of the object and on conducting needle 115 . Negative and positive charges on particles that can move can be removed using conductive needles 115. A conducting needle 115 located in the center of the support rod 109 can be electronically connected to the surface of an object, such as the printed object portion 1000 shown in FIG. 16, while adding powder material. I can do it. During the printing process 100 (FIG. 13), if an object such as the printed object portion 1000 expands, or if necessary, the mechanization 114 (FIG. 17) of the outer support bars 109 is applied to the printed object portion 1000. such that the support bar 109 can mechanically support the printed object portion 1000 (FIG. 16). The mechanization 114 shown in Fig. 7 is managed by control signal CTRL D1 and control unit CT D1. A multi-directional mechanized support system 110, such as printed object portion 1000 (FIG. 16), allows movement of support rod 109 (FIG. 7), conducting needle 115, and printed object portion 110 (FIG. 16), Changes in spatial position relative to particle sources 11 and 12 (Fig. 7) are allowed during the printing process 100 (Fig. 13). The printed object portion 1000 shown in FIG. 16 expands during the printing process 100 (FIG. 13) to create a specific area within the machine printing space 2.

それはビームE1, E2をもっても到達させる事が難しく、ビームE1, E2によって作られた影の中に配置され、印刷済の物体部分1000(図16)の後ろ側にあります。図7で示されている多方向機械化サポートシステム110は、印刷済の物体1000、伝導針115、サポート棒109の移動を可能にさせる事で、印刷済の物体の影の面積を最小にする事ができます。印刷済の物体部分1000のような印刷済の物体部分の影内の到達できないエリアの問題については、希望する連続的印刷体積とあらゆる方向における印刷体積の製造を可能にする多方向機械化サポートシステム110(図7)によって解決する事ができます。また多方向機械化サポートシステム110は、図16で示されているような印刷済の物体部分1000をサポート棒109の軸周りで回転させる事が可能です。
[図8]では、2つの粒子11と12又は2つの巻線105,106を含む三次元物体の積層造形の為
の機械1の例示実施形態を表しています。粒子源11と12の幾何学軸13と14は、2つの巻線105,106の共通幾何学軸107に対して垂直になっています。その為、機械1(図7)の構成部分の幾何学軸13,14,107は、図7-図12で表されているような機械1の異なる例示実施形態における相互依存無しに空間的に独立して配置されるようになります。
[図9]では、3つの粒子源11,12,61(図9)、2つの巻線105,106、粒子源11,12,61の3つ
の独立した線形機械化を含む、機械1(図7)の例示実施形態を表しています。粒子源11,12,61の独立した線形機械化117は、中心から外側へ水平の印刷方向に追加する形で上下方向にも印刷を可能にさせます。コントロールユニットCT Hを介し、管理信号CTRL Hが線形機械化117を管理します。
It is difficult to reach even with beams E1, E2 and is located in the shadow created by beams E1, E2 behind the printed object portion 1000 ( Fig . 16 ). The multi-directional mechanized support system 110 shown in FIG. 7 allows movement of the printed object 1000, conductive needles 115, and support rods 109 to minimize the shadow area of the printed object. I can. For the problem of unreachable areas in the shadow of a printed object portion, such as printed object portion 1000, a multi-directional machining support system 110 that enables the production of desired continuous print volumes and print volumes in all directions. (Fig. 7). A multi-directional mechanized support system 110 is also capable of rotating a printed object portion 1000 as shown in FIG.
FIG. 8 represents an exemplary embodiment of a machine 1 for additive manufacturing of three-dimensional objects comprising two particles 11 and 12 or two windings 105,106. The geometric axes 13 and 14 of the sources 11 and 12 are perpendicular to the common geometric axis 107 of the two windings 105,106. As such, the geometric axes 13, 14, 107 of the components of machine 1 (Fig. 7) are spatially independent without interdependence in different exemplary embodiments of machine 1 as represented in Figs. 7-12. will be placed as follows.
In [Fig. 9], machine 1 (Fig. 7) includes three sources 11, 12, 61 (Fig. 9), two windings 105, 106, three independent linear mechanizations of the sources 11, 12, 61. Represents an example embodiment. The independent linear mechanization 117 of the particle sources 11, 12, 61 also allows printing vertically from the center outwards in addition to the horizontal printing direction. Via the control unit CT H, the control signal CTRL H controls the linear mechanization 117.

粉末材料102はストッパー103を通し管理されているコンテナ101に保管されています。細かく分散された粉末材料102は、巻線105,106によって作られた時変で空間的に不均一な磁場Bを使用し、ビームE1, E2, E3の交点体積28の希望する場所に移動させられます。粒子ビームE1, E2, E3ダイバージェンスを拡大させる事によって、広く発散させられたビームE1, E2, E3の重なり合う箇所の先端において、粒子源11,12,61(図9)の幾何学軸の交差点15から離れたところに粉末材料102が溶融されます。もし発散させられた粒子ビームが材料を溶融するのに弱すぎた場合、溶融時間が長くなるか、交差点15から離れた部分にビームE1, E2, E3を方向づける為の磁気レンズシステム内のデフレクターが使用されます。印刷過程100(図13)の前に管理信号CTRLを発生させる間、本原理が考慮されます。このようにして、交差点15から離れているビームE1, E2, E3の交差部における事前に定められた時間間隔の間、粉末 材料102(図9)の融解に必要な粒子の運動エネルギー量を集める事ができます。
[図10]では、3つの粒子源11,12,61(図9)、2つの巻線105,106、円形機械化118を含
む、機械1(図7)の例示実施形態を表しています。円形機械化118は、2つの粒子源12,61の軸に垂直な平面において、2つの粒子源12,61に関する一番目の粒子源11の回転を可能にさせます。機械1(図7)の例示実施形態は粒子源の1つの軸において可能であり、例えば粒子源11(図10)は他の粒子源に関して回転させる事ができ、印刷過程100(図13)の間、粒子源12と16にとっても同様です、円形機械化118はコントロールユニットCT Gを介した管理信号CTRL Gによって管理されています。
[図11]では、4つの粒子源11,12,61,62、4つの巻線105,106,205,206を含む、機械1の例示実施形態を表しています。機械1は四面体の対称性を有し、四面体の三重軸方向で個別の粒子源11,12,61,62の幾何学軸は方向づけ、四面体の中心部の共通交差点15で交わります。機械1には粉末材料102の移動を融解体積に引き起こす時変および空間的に不均一な磁場Bを作成する為の4つの巻線105,106,205,206を含みます。前述の通り、ストッパー103を有するコンテナ101に記載された例示実施形態と同じような方法によって、粉末材料102が投与・保管されます。物体3(図14)のような物体は、交差点15(図12)周辺部のビームが組み合わされているクラスターの最初の重なり合いによって徐々に製造され、伝導針115(図7)については物体の製造が始まる印刷過程100の位置、多方向機械化サポートシステム110の上部に配置されます。
A powdered material 102 is stored in a container 101 controlled through a stopper 103 . The finely dispersed powder material 102 is moved to a desired location in the intersection volume 28 of the beams E1 , E2, E3 using the time - varying, spatially inhomogeneous magnetic field B produced by the windings 105,106. I will let you. By increasing the divergence of the particle beams E1 , E2 , E3 , the particle sources 11 , 12 , 61 ( Fig . 9 ) is melted away from the intersection 15 of the geometric axes of the powder material 102 . If the diverged particle beam is too weak to melt the material, the melting time is lengthened or a magnetic lens system for directing the beams E1 , E2, E3 to portions away from the point of intersection 15. A deflector in is used. This principle is taken into account while generating the control signal CTRL before the printing process 100 (Fig. 13). Thus, during a predetermined time interval at the intersection of beams E 1 , E 2 , E 3 away from intersection point 15, the particle kinetic energy required to melt powder material 102 (FIG. 9) is You can collect quantity.
[Fig. 10] represents an exemplary embodiment of Machine 1 (Fig. 7), including three particle sources 11, 12, 61 (Fig. 9), two windings 105, 106 and a circular machining 118. A circular mechanization 118 allows rotation of the first source 11 with respect to the two sources 12,61 in a plane perpendicular to the axes of the two sources 12,61. The exemplary embodiment of the machine 1 (Fig. 7) is possible in one axis of the particle source, e.g. While, similarly for particle sources 12 and 16, circular mechanization 118 is controlled by control signal CTRL G via control unit CT G.
[Fig. 11] represents an exemplary embodiment of a machine 1 comprising four particle sources 11, 12, 61, 62 and four windings 105, 106, 205, 206. The machine 1 has tetrahedral symmetry, with the geometric axes of the individual particle sources 11, 12, 61, 62 oriented in the direction of the tetrahedron's three axes and meeting at a common intersection point 15 in the center of the tetrahedron. Machine 1 includes four windings 105, 106, 205, 206 for creating a time-varying and spatially inhomogeneous magnetic field B that causes movement of powdered material 102 into the melting volume. Powdered material 102 is dosed and stored in a manner similar to the exemplary embodiment described for container 101 with stopper 103, as previously described. Objects such as object 3 (Fig. 14) are produced gradually by the initial overlapping of clusters in which the beams around crossing point 15 (Fig. 12) are combined, and for conduction needle 115 (Fig. 7) the production of the object is located on top of the multi-directional mechanized support system 110, where the printing process 100 begins.

以下、本発明による三次元物体の積層造形方法について物体3の製造を例にとりながら説明します。以下、本発明による三次元物体の積層造形の全ての工程については、主に2つの工程に分割し、概略的に印刷準備5である図13と印刷過程100に表します。始めに、印刷用準備と名づけられたメインプロセスについて詳細に説明します。 Hereinafter, the additive manufacturing method for a three-dimensional object according to the present invention will be described by taking the production of the object 3 as an example. Hereinafter, all the processes of additive manufacturing of a three-dimensional object according to the present invention are mainly divided into two processes, which are schematically represented in FIG. First, let's take a closer look at the main process, named Preparing for Press.

三次元物体積層造形技術の大部分は、製造される3D物体のデジタルファイルの準備が必要になります。三次元物体のような形の記録が含まれているデジタルファイルは、現在ではステレオリソグラフィー(省略形.stl)、物体ファイル(省略形.obj)というような複数のフォーマットとして知られていて、CAD(コンピュータ支援設計)ソフトウェアを使用して作成されます。このような種類の三次元物体のデジタルファイルには、外層もしくは形の記述が含まれていて、3D印刷機が読み取る事のできる管理ファイルを作成するソフトウェアを使用し製造準備をします。その為、3D印刷機で変換できるようにプログラミング言語によって書かれています。またGコードのような幅広く使用されている管理ファイルフォーマットは、標準国内3D印刷機用に使用される事が多く、数値制御(数値制御プログラミング言語)を使用したプログラミング言語によって書かれます。 Most additive manufacturing techniques for 3D objects require the preparation of a digital file of the 3D object to be manufactured. Digital files containing records of three-dimensional object-like shapes are now known in multiple formats such as stereolithography (abbreviated .stl), object files (abbreviated .obj), and CAD (Computer Aided Design) is created using software. Digital files of these types of three-dimensional objects contain descriptions of their outer layers or shapes and are prepared for manufacture using software that creates a control file that can be read by a 3D printer. Therefore, it is written in a programming language so that it can be converted by a 3D printer. Also, widely used management file formats such as G-code are often used for standard domestic 3D printers and are written in programming languages using numerical control (numerical control programming language).

本発明によると印刷準備5と名づけられた過程においては、機械1の全てのコントロールユニットCT 1-CT Hを管理する管理信号CTRL 1-CTRL H(図7,8,9)の同期された全ての時間関数の記録を含む管理ファイル10が作られ、印刷過程100(図13)の間に機械1の全ての作業が行われます。機械を使用した印刷過程100を実行する為、本発明によると機械1(例7)は、まず管理ファイル10(図13)を印刷準備5において作成します。そのGコードに変換できる管理ファイル10は、本発明による機械1を使用した印刷過程100においてGコードとは大幅に異なり、湾曲した三次元印刷体積において実行されます。本発明による方法と機械は今までに知られているような全ての機械と方法とは異なり、特に個別の印刷体積が薄い平面ではなく二次元的でも 層でもないという事があります。 In the process named print preparation 5 according to the invention, all of the control signals CTRL 1-CTRL H (FIGS. 7, 8, 9) governing all control units CT 1-CTH of machine 1 are synchronized A management file 10 is created containing a record of the time functions of all the operations of the machine 1 during the printing process 100 (Fig. 13). To perform the printing process 100 using the machine, machine 1 (example 7) according to the invention first creates a management file 10 (Fig. 13) in print preparation 5. The management file 10, which can be converted to G-code, differs significantly from G-code in the printing process 100 using the machine 1 according to the invention and is performed in a curved three-dimensional printing volume. The method and machine according to the invention differ from all machines and methods known so far, in particular in that the individual printing volumes are neither thin planes nor two-dimensional or layers.

三次元物体の外側表面もしくは形の記録を含む三次元物体4のデジタルファイル4について、まず読み取りが行われ、本発明によると機械1の構成部分である印刷準備5用にシステム内にインポートされます。その後、印刷準備5用に印刷仕様6と機械仕様7がシステム内に定められます。印刷仕様6には、印刷過程100(図13)に影響を与える全ての情報が含まれています。例えば粉末材料(102)における情報、印刷物の所定の充満度(物体は100%の充満状態か内部が全て充満されていない三次元構造のどちらかになります)、外側の物体壁の所定の厚さ、外側印刷解像度、印刷方向、印刷開始点151(図14)、その他必要な情報を意味します。印刷仕様7には、機械1の個別例示実施形態と印刷過程100(図13)の間の違いにおいて重要となる機械1の全てのパラメータが含まれています。機械仕様7には以下のような情報が含まれています。粒子源の数ne、交差点15までの距離20,21(図5)を含む粒子源の相互空間配置、粒子源の幾何学軸の間の角度Ω、磁気浮上目的での電子巻線nbと交差点15までの距離を含めた巻線の相互空間配置、それぞれの幾何学軸間の角度、粉末材料102を含むコンテナ101(図7)のサイズ、粒子源機械化117,118(図9,10)のパラメータ操作、多方向機械化サポートシステム110(図7)、製造物を支えるサポート棒機械114。 A digital file 4 of the 3D object 4 containing a record of the outer surface or shape of the 3D object is first read and imported into the system for print preparation 5, which is a component of the machine 1 according to the invention. . After that, a press specification 6 and a machine specification 7 are defined in the system for print preparation 5. The printing specification 6 contains all the information that affects the printing process 100 (Figure 13). e.g. information in the powder material (102), the prescribed degree of filling of the print (the object can be either 100% filled or a three-dimensional structure with the interior completely unfilled), the prescribed thickness of the outer object wall outside print resolution, print orientation, print start point 151 (Fig. 14), and other necessary information. The print specification 7 contains all the parameters of machine 1 that are important in the difference between the individual example embodiment of machine 1 and the printing process 100 (Fig. 13). Machine specification 7 contains information such as: The number of sources n e , the mutual spatial arrangement of the sources including the distance 20,21 (Fig. 5) to the crossing point 15, the angle Ω between the geometric axes of the sources, the electron winding n b for magnetic levitation purposes. and the distance to intersection point 15, the angle between their respective geometric axes, the size of container 101 (Fig. 7) containing powder material 102, the size of particle source mechanization 117, 118 (Figs. 9, 10). Parameter manipulation, multi-directional machining support system 110 (FIG. 7), support bar machine 114 supporting the product.

次の工程では、三次元物体、印刷仕様6、機械仕様7の前述のデジタルファイル4(図13)が三次元物体のデジタルファイル4の空間的分割50が行われる印刷過程のシュミレーター8にインポートされ、機械1の例示実施形態による印刷過程100のシミュレーションを使用しながら実行されます。 In the next step, the aforementioned digital files 4 (Fig. 13) of the three-dimensional object, printing specifications 6 and mechanical specifications 7 are imported into a printing process simulator 8 where a spatial division 50 of the three-dimensional object digital file 4 is performed. , is performed using a simulation of the printing process 100 by the exemplary embodiment of Machine 1.

シュミレーター8(図13)の三次元物体のデジタルファイル4(図13)は空間的に配置されているので、印刷の開始点151(図14)がデジタルファイル内に埋め込まれた三次元物体内に配置されます。機械1のシュミレーター8の座標系において、印刷の開始点151(図14)は印刷過程100(図13)を実行する機械1(図7-12)の実際の空間内の交差点15と同じです。 機械1の個別例示実施形態の少なくとも2つの粒子源11,12の最低2つの幾何学軸13, 14が交わる図7-12で示されているような点を指しています。幾何学軸の複数の交差点15を
可能にするような機械1の例示実施形態を使用する場合、例えば図図9-12に示されているような場合、シュミレーター8(図13)内の座標系における印刷の開始点は、その複数の中の交差点の1つの中に配置される事になります。
The digital file 4 (Fig. 13) of the three-dimensional object in the simulator 8 (Fig. 13) is spatially arranged so that the starting point of printing 151 (Fig. 14) is within the three-dimensional object embedded within the digital file. placed. In the machine 1 simulator 8 coordinate system, the printing start point 151 (Fig. 14) is the same as the point of intersection 15 in the real space of machine 1 (Figs. 7-12) executing the printing process 100 (Fig. 13). It refers to the point as shown in FIGS. 7-12 where at least two geometric axes 13, 14 of at least two particle sources 11, 12 of individual exemplary embodiments of machine 1 meet. When using an exemplary embodiment of the machine 1 that allows multiple intersections 15 of the geometric axes, for example as shown in FIGS. 9-12, the coordinate system in the simulator 8 (FIG. 13) The starting point of printing in will be placed in one of the intersections in the plurality.

次の工程における個別の印刷体積1, 2, 3...Z(図13)のシーケンス51は、印刷過程をシュミレーションしながらシュミレーター8内の空間的分割50と共に発生します。個別の印刷体積のZ番号を含む印刷体積1, 2, 3..Zのシーケンス51を指します。図13と14で示されている個別の印刷体積は、個別の印刷体積152, 153, 154...2000です。機械1(図7-12)、三次元物体3(図14)を使用する印刷過程100の前述した例では、シーケンス51の連続した個別の印刷体積1, 2, 3...Z(図13)の製造によって徐々に作られていきます。三次元物体のデジタルファイル4の空間的分割50を個別の印刷体積1, 2, 3...Zシーケンス51に分割する間、シュミレーター8は各印刷体積1, 2, 3...Zを最大化させるので、その個別の印刷体積1, 2, 3...Zは、特定の時間において機械1によって融解され得る粉末材料102(図7)の量と融解エネルギー量によってのみ制限される事となります。交点体積28(図3)とその融解体積280は、本記述内で使用されている物体3(図14)の内側で大きく拡大するので、印刷過程100は仕上げの外観(表面の印刷解像度)に影響を与える事なく、物体3の内側の印刷体積の製造を可能にさせます。 A sequence 51 of individual printing volumes 1, 2, 3...Z (Fig. 13) in the next step occurs with spatial division 50 in the simulator 8 while simulating the printing process. Refers to the sequence 51 of print volumes 1, 2, 3..Z containing the Z numbers of the individual print volumes. The individual printing volumes shown in figures 13 and 14 are individual printing volumes 152, 153, 154...2000. In the previous example of the printing process 100 using the machine 1 (Figs. 7-12), the three-dimensional object 3 (Fig. 14), the sequence 51 of successive individual print volumes 1, 2, 3...Z (Fig. 13 ) will be produced gradually. While dividing the spatial division 50 of the digital file 4 of the three-dimensional object into individual print volumes 1, 2, 3...Z-sequence 51, the simulator 8 maximizes each print volume 1, 2, 3...Z. so that the individual printing volumes 1, 2, 3...Z will be limited only by the amount of powder material 102 (Fig. 7) that can be melted by the machine 1 at a particular time and the amount of melting energy. increase. Because the intersection volume 28 (Fig. 3) and its melt volume 280 are greatly expanded inside the object 3 (Fig. 14) used in this description, the printing process 100 is Allows the production of the print volume inside object 3 without affecting it.

シュミレーター8では、機械1(図7-12)のような機械の例示実施形態もしくは印刷過程100(図13)の工程に従って、シーケンス51内の各印刷体積1, 2, 3...Zが適切に特定の交点体積28もしくは複数の粒子源11,12の融解体積280と同等に調整されます。機械1を使用する事で多方向また同時に小さな複数の構成要素である交点体積45, 46, 47, 48, 49, 410において材料を溶融させる為、個別の印刷体積1, 2, 3..Zは、複数の交点体積28(図4)を使用し組み合わされながら製造されます。 In simulator 8, each print volume 1, 2, 3...Z in sequence 51 is appropriate according to an exemplary embodiment of a machine such as machine 1 (Figs. 7-12) or steps of printing process 100 (Fig. 13). is adjusted to a specific intersection volume 28 or equivalent melting volume 280 of multiple particle sources 11,12. Individual printing volumes 1, 2, 3..Z to melt material in multiple directions and at the same time small component intersection volumes 45, 46, 47, 48, 49, 410 using machine 1. is produced while being combined using multiple intersection volumes 28 (Fig. 4).

個別の印刷体積1, 2, 3...Z(図13)の製造シュミレーションを使用し、シュミレーター8は各個別の印刷体積1, 2, 3...Z の為に必要な粒子源数を定め、又、ダイバージェンス、偏向、脈動、その他全て必要な粒子源パラメータを調整します。このようにして印刷過程100(図13)の間、160,170(図2)のような粒子クラスターが形成され、このようなクラスター160, 170は特定の時間間隔において印刷体積1, 2, 3...Z の材料融解に必要となってきます。その為、シュミレーター8は連続して個別の印刷体積1, 2, 3...Zの印刷過程100の為の機械1における全ての必要なパラメータを定めるようになります。シュミレーター8(図13)においては、機械1のパラメータにおいて個別の印刷体積1, 2, 3...Zの為に必要な工程がそれぞれ繰り返されます。そのようにして印刷体積1, 2, 3...Zのシーケンス51は作られ、全ての必要な管理信号CTRL 1-CTRL Hが印刷過程100を使用する物体3(図14)のような物体を製造する為に生成されます。印刷体積1, 2, 3...Zのシーケンス51(図13)を発生させながら、シュミレーター8は印刷済の物体部分1000(図16)によって作られた影の体積部について、印刷過程100(図13)の間、考慮する事にします。個別の印刷体積1, 2, 3...Zのシーケンス51を発生させながら、印刷高解像度を使用しながら物体の表面を製造し、物体の内部に関しては低解像度を使用しながら製造するようにする事が可能です。図14で表されている物体3のような物体の表面では、小さな印刷体積であれば高解像度を使用する事ができ、大きな印刷体積については内側に製造する事ができます。 Using a production simulation of individual printing volumes 1, 2, 3...Z (Fig. 13), the simulator 8 calculates the number of particle sources required for each individual printing volume 1, 2, 3...Z. Define and adjust divergence , deflection, pulsation, and all other source parameters as required. Thus, during the printing process 100 (Fig. 13), particle clusters such as 160, 170 (Fig. 2) are formed, such clusters 160, 170 occupying printed volumes 1, 2, 3.. .Z will be required for material melting. The simulator 8 thus successively comes to define all the necessary parameters in the machine 1 for the printing process 100 of the individual printing volumes 1, 2, 3...Z. In simulator 8 (Fig. 13), the steps required for individual printing volumes 1, 2, 3...Z are repeated in the parameters of machine 1 respectively. In that way a sequence 51 of print volumes 1, 2, 3...Z is created and all the necessary control signals CTRL 1-CTRL H use the printing process 100 for an object such as object 3 (Fig. 14). produced for the production of While generating a sequence 51 (FIG. 13) of printing volumes 1, 2, 3...Z, the simulator 8 performs the printing process 100 ( 13) will be considered. Generating a sequence 51 of individual print volumes 1, 2, 3...Z so that the surface of the object is produced using the high print resolution and the interior of the object is produced using the low resolution. It is possible to On the surface of objects such as Object 3 depicted in Figure 14, high resolution can be used for small print volumes, and large print volumes can be manufactured inside.

シュミレーションを使用して獲得された印刷体積1, 2, 3...Zのシーケンス51に基づく発生器9において、管理信号CTRL 1-CTRL H(図7-10)のような必要とされる全ての管理信号を含み、この例において後に物体3(図14)のような物体の印刷過程100(図13)を使用し、機械1(図6,12)のコントロールユニットCT 1-CT Hを操作する管理ファイル10が作られます。前述の管理ファイル10(図13)は、異なる時間関数の記録であり、機械1と印刷過程100(図13)の間にコントロールユニットCT 1-CT Hを操作する同期した管理信号CTRL
1-CTRL H(図7-10)を含んでいます。最終の管理ファイル10(図13)を発生させている間、材料の融解点と使用されている機械1の例示実施形態の能力によって、全ての管理信号CTRL 1-CTRL Hの長さが定められます。
In the generator 9 based on the sequence 51 of printing volumes 1, 2, 3...Z obtained using a simulation all the required control signals CTRL 1-CTRL H (Fig. 7-10) to operate the control units CT 1-CTH of machine 1 (Figs. 6, 12) using the printing process 100 (Fig. 13) of an object later in this example, such as object 3 (Fig. 14) management file 10 is created. The aforementioned control file 10 (Fig. 13) is a record of different time functions and synchronized control signals CTRL operating the control units CT 1 -CTH during the machine 1 and the printing process 100 (Fig. 13).
Includes 1-CTRL H (Fig. 7-10). While generating the final control file 10 (FIG. 13), the melting point of the material and the capabilities of the exemplary embodiment of the machine 1 being used determine the length of all control signals CTRL 1-CTRL H. increase.

発生器9においては、あらゆる全ての管理信号の同期と作成が為され、例のコンテナ上のストッパー103を管理している管理信号CTRL C1(図7)とアクチュエータ104、伝導針115のアース接続を高電圧W1もしくは低電圧W2で管理している管理信号CTRL F1、サポート棒109の機械化114を管理している管理信号CTRL D1、多方向機械化サポートシステム110を管理している管理信号CTRL E1、線形機械化117を管理している管理信号CTRL H(図9)、円形機械化118を管理している管理信号(図10)と他の管理信号を必要とするものを指します。印刷準備5(図13)の工程が完了した際、図7-12の機械1の例示実施形態の1つで使用されている印刷過程100の実行のために管理ファイル10が使用されます。 In the generator 9 the synchronization and creation of all the control signals is done, the control signal CTRL C1 (Fig. 7) controlling the stopper 103 on the example container, the actuator 104, the ground connection of the conducting needle 115. Control signal CTRL F1 governing high voltage W1 or low voltage W2, control signal CTRL D1 governing mechanization 114 of support rods 109, control signal CTRL E1 governing multidirectional mechanization support system 110. , the control signal CTRL H governing the linear mechanization 117 (Fig. 9), the control signal governing the circular mechanization 118 (Fig. 10), and others requiring control signals. Upon completion of the Print Preparation 5 (Figure 13) step, the Control File 10 is used to perform the Print Process 100 used in one of the Machine 1 example embodiments of Figures 7-12.

以下、印刷過程100(図13)の詳細説明をします。図14で示されている三次元物体3の製造を例にとる事にします。また図6や図12で表されているような6つの粒子源(ne=6)と6つの巻線(nb=6)を含む機械1の例示実施形態を使用します。前述例では、実際の三次元物体3(図14)は機械1を使用する印刷過程100(図13)を使用し製造され、物体3(図14)は印刷準備5において定められたデジタルファイル4(図13)の1つであるものとし、猫の形をした例とします。 Below is a detailed description of the printing process 100 (Fig. 13). Take for example the production of the three-dimensional object 3 shown in Figure 14. We also use an exemplary embodiment of Machine 1 comprising 6 particle sources (n e =6) and 6 windings (n b =6) as represented in FIGS. In the example above, the actual three-dimensional object 3 (Fig. 14) was produced using the printing process 100 (Fig. 13) using the machine 1, and the object 3 (Fig. 14) is the digital file 4 defined in the print preparation 5. (Fig. 13) and take the shape of a cat as an example.

図14では、シュミレーター8における三次元物体4(図13)のデジタルファイルの空間的分割50の例 である断面を表しています。また同時に個別の印刷体積1, 2, 3...Zのシーケンス51を表し、実際の空間では印刷過程100(図13)の間の物体3(図14)の進歩的な製造になっています。 Figure 14 shows a cross-section that is an example of a spatial division 50 of a digital file of a three-dimensional object 4 (Figure 13) in a simulator 8. It also represents at the same time a sequence 51 of individual printing volumes 1, 2, 3...Z, which in real space is the progressive production of object 3 (Fig. 14) during the printing process 100 (Fig. 13). .

印刷準備5(図13)においては、三次元物体のデジタルファイル4を有する形は機械1(図12)のシュミレーター8の座標系に配置されているので、実際の空間における球体の形を有する印刷体積1 152(図14)は印刷過程100の間に製造される事になります。印刷体積1 152の中心は印刷の開始点151であり、また粒子源11,12,61,62,63,64の幾何学軸の交差点15と同じ点であり、図12で示されているような機械1の例示実施形態で使われているものと同様です。伝導針115の末端は印刷の開始点151(図14)にまで到達します。図6と図12で示されている機械1の例示実施形態で表しているように、定められた管理信号CTL 1-CTRL Hの使用は交点体積28を直径2Rの球体のような形にさせ、6つの全ての粒子源11,12,61, 62,63,64の交点体積28となります。作られた球体の直径2Rは、ビームダイバージェンスα1- α6とクラスター群16,17,65,66,67,68内の個別の粒子クラスターの長さL1, L2, L3, L4, L5, L6を個別に管理する事で任意に変更させる事ができます。 In the print preparation 5 (Fig. 13) the shape with the digital file 4 of the three-dimensional object is placed in the coordinate system of the simulator 8 of the machine 1 (Fig. 12), so that the print with the shape of the sphere in real space Volume 1 152 (Fig. 14) will be produced during the printing process 100. The center of print volume 1 152 is the starting point 151 of printing and also the same point of intersection 15 of the geometric axes of particle sources 11, 12, 61, 62, 63, 64, as shown in FIG. is similar to that used in the exemplary embodiment of Machine 1. The end of the conducting needle 115 reaches the print start point 151 (Fig. 14). As represented in the exemplary embodiment of machine 1 shown in FIGS. 6 and 12, use of defined control signals CTL 1-CTRL H causes intersection volume 28 to be shaped like a sphere of diameter 2R. , is the intersection volume 28 of all six sources 11,12,61,62,63,64. The diameter 2R of the created sphere is the beam divergence α 1 - α 6 and the individual particle cluster lengths L 1 , L 2 , L 3 , L 4 , L5 , and L6 can be changed arbitrarily by managing them individually.

以下、まずは印刷準備5における空間的分割50をシーケンス51内で発生させる個別の印刷体積1,2,3...Zを製造する為の印刷過程100(図13)について詳細に説明します。説明は物体3の製造を例にとって進める事とします。j本例示実施形態では球体の形をした印刷体積1 152を製造する印刷過程100の最初の工程内では、管理信号CTRL C1によって管理され、粉末材料102を保管しているコンテナ101上で開かれるストッパー103の定められた時間内に、粉末材料102(図7)が機械1の印刷空間2に追加されます。粉末材料102の管理された量は、このようにして機械1の印刷空間2に追加される事となります。印刷過程100(図13)のこの工程では、伝導針115(図7)が適切な場所に配置され、それが印刷の開始点151(図14)まで到達する事を確認します。必要であれば、伝導針115(図7)の移動とサポート棒109については多方向機械化サポートシステム110を使用して行う事もできます。必要であれば、コントロールユニットC1を介してCTRL C1によって管理されている、管理信号粉末材料102用の機械化アクチュエータ104(図7)はスイッチをオンにし、ストッパー103によって管理されている出口を通る印刷空間2を通っている間、粉末材料102がくっついていないかを確認してください。粉末材料102を印刷空間2に放つ為のストッパー103が閉められ、コントロールユニットCT B1-B6を介して管理信号CTRL B1-B6によって管理されている巻線105, 106, 205, 206, 207, 208と磁場Bを生産するシステムは、既往する融解体積に粉末材料102を運ぶ事ができます。(磁場Bが始まっているという意味)印刷過程100(図13)のこの工程では、細かく分散された粉末材料102(図7)は磁力を使用し、印刷の開始点151(図14)のエリア周辺の印刷体積1 152へ運ばれます。伝導針115(図7)は、既に印刷開始点151(図14)に配置され、印刷開始点151の周りにある球形の最初の印刷体積1 152が製造されます。粉末材料102(図7)が印刷開始点151の周りの定められた印刷体積1 152内に配置された場合、粒子源11,12,61,62,63,64(図12)は起動され(粒子クラスターが開始されるという意味)、巻線105,106,205,206,207,208がオフ(電場Bがゼロ値に設定されるという意味)にされます。この場合、磁場Bは印刷開始点151周辺の粒子源11,12,61,62,63,64から粒子移動に干渉される事はなく、粒子源11,12,61,62,63,64(図12)から印刷開始点151(図14)までの粒子移動に時間teが必要とされます。粒子源11,12,61,62,63, 64が起動されたte後、直ちに磁場Bはゼロ値に設定されるので、粒子源は印刷体積1 152(
図14)内もしくはその近くに到着する事になります。
In the following, the printing process 100 (Fig. 13) for producing the individual printing volumes 1, 2, 3...Z is first described in detail, in which the spatial division 50 in the printing preparation 5 occurs in the sequence 51. The explanation will proceed with the manufacture of object 3 as an example. j Within the first step of the printing process 100, which in this example embodiment produces a printing volume 1 152 in the shape of a sphere, the Powdered material 102 (Fig. 7) is added to the printing space 2 of machine 1 within the prescribed time of the stopper 103. A controlled amount of powdered material 102 is thus added to the printing space 2 of machine 1 . This step of the printing process 100 (Fig. 13) ensures that the conducting needle 115 (Fig. 7) is properly positioned so that it reaches the starting point 151 of the print (Fig. 14). If desired, movement of the conducting needle 115 (FIG. 7) and support rod 109 can also be accomplished using a multi-directional mechanized support system 110. If necessary, the mechanized actuator 104 (Fig. 7) for the control signal powder material 102, controlled by CTRL C1 via the control unit C1, switches on and prints through the exit controlled by the stopper 103. While passing through space 2, check to see if the powdered material 102 is stuck. Windings 105, 106, 205, 206, 207, 208 closed by stoppers 103 for releasing powder material 102 into printing space 2 and controlled by control signals CTRL B1-B6 via control units CT B1-B6. and the system producing the magnetic field B can convey the powdered material 102 into the pre-existing melting volume. (meaning that the magnetic field B is starting) In this step of the printing process 100 (Fig. 13), the finely dispersed powder material 102 (Fig. 7) uses a magnetic force to move the area of the starting point 151 (Fig. 14) of the printing. Carried to the peripheral print volume 1 152. The conducting needle 115 (Fig. 7) is already positioned at the print start point 151 (Fig. 14) and a spherical initial print volume 1 152 around the print start point 151 is produced. When powder material 102 (Fig. 7) is placed within a defined print volume 1 152 around print start point 151, particle sources 11, 12, 61, 62, 63, 64 (Fig. 12) are activated ( The windings 105, 106, 205, 206, 207, 208 are turned off (meaning that the electric field B is set to zero value). In this case, the magnetic field B does not interfere with particle movement from the particle sources 11, 12, 61, 62, 63, 64 around the printing start point 151, and the particle sources 11, 12, 61, 62, 63, 64 ( A time t e is required for the particle to move from the print start point 151 (Fig. 14) to the print start point 151 (Fig. 14). Immediately after the particle sources 11, 12, 61, 62, 63, 64 are activated t e the magnetic field B is set to a zero value, so that the particle sources are located in the printing volume 1 152 (
It will arrive in or near Fig. 14).

クラスター群16,17,65,66,67,68(図6,12)内の事前に定められた粒子クラスターは、同時に交点体積28(図6)でもあり、粒子源11,12,61,62,63,64(図6,12)の幾何学軸の交差点15周りの印刷体積1 152(図14)内で同期的に積み重なります。 Predefined particle clusters within cluster groups 16, 17, 65, 66, 67, 68 (Fig. 6, 12) are simultaneously also intersection volume 28 (Fig. 6) and particle sources 11, 12, 61, 62 ,63,64 (Figs. 6, 12) stack synchronously within the printing volume 1 152 (Fig. 14) around the intersection 15 of the geometric axes.

複数の粒子源11,12,61,62,63,64から粒子が放出される際、個別に定められた速度ベクトル上記式(5)を有した粒子が交点体積28に到着し、粉末材料を融解する為に必要な閾値を超える粒子の運動エネルギーの高密度を有する交点体積28内で溶融する粉末材料102を引き起こす粒子の運動エネルギーの高密度内で融解体積280が作成されます。粉末材料102は融解体積280内で溶解し、図16で示されているように融解した粉末材料102が生成されます。 When particles are emitted from a plurality of particle sources 11, 12, 61, 62, 63, 64, particles with individually defined velocity vectors (5) above arrive at the intersection volume 28 and disperse the powder material. A melting volume 280 is created within the particle kinetic energy density that causes the powder material 102 to melt within the intersection volume 28 having a particle kinetic energy density exceeding the threshold required to melt. The powdered material 102 melts within the melt volume 280 to produce the melted powdered material 102 as shown in FIG.

粉末材料を有する粒子衝突(弾性または非弾性)の間、総線形および角度運動量が保存されます。粒子源と粉末材料から放たれる粒子間の非弾性衝突の場合、粒子の全体の動力は粉末材料へ転送されるので、全体の動力 の保存のために融解された粉末材料1020は使用される押力によって使用され、粒子間の衝突後、特定の速度で粉末材料を移動させる事ができます。動力保存によって粒子源から放たれた粒子によって生み出された押力は、効率的に融解された粉末材料1020を印刷済の物体部分1000上の希望の最終場所に導く事ができます。 During particle collisions (elastic or inelastic) with powder materials, the total linear and angular momentum is conserved. In the case of inelastic collisions between particles emitted from the particle source and the powder material, the total power of the particles is transferred to the powder material, so the melted powder material 1020 is used for total power conservation. It can be used by pushing forces to move powder material at a certain speed after collision between particles. The pushing force produced by the particles emitted from the particle source by power conservation can effectively guide the fused powder material 1020 to the desired final location on the printed object portion 1000 .

16,17,65,66,67,68(図6)のような全てのクラスター群から個別の同期された粒子クラスターを伴い、粒子動力の転送を製造された物体の印刷済の物体部分1000上の融解された粉末材料1020(図16)の最終塗布箇所に方向づける事ができます。 製造された球の形である最初の印刷体積1 152(図14)における前述の例では、融解された材料滴1020は伝導針115上に塗布されます。衝突中の融解された粉末材料1020上の粒子の動力移動に加え、粒子と印刷済物体部分1000の間、もしくは最初の印刷体積1製造の場合は粒子と伝導針115(図16)の間に生じる電力が使用されます。電子的に印刷済物体部分1000を伝導針115と接続する為のスイッチ112を使用して行われるか、伝導針115(図16)を外側の電圧源から高電圧W1に接続する製造の最初の過程中に行われます。外からくる電圧W1が低い場合もあります。先程説明したパルスを管理する管理信号CTRL 1-6(図6)の生成と事前定義過程において、始めに管理信号の部分で粉末材料の目的を定め生成し、その後融解された粉末材料1020(図16)を希望する最終部分に塗布する目的で追加信号を使用しなければなりません。 16, 17, 65, 66, 67, 68 (Fig. 6), with individual synchronized particle clusters from all cluster groups, transfer particle power onto the printed object portion 1000 of the manufactured object. of molten powder material 1020 (Fig. 16). In the previous example of the initial printed volume 1 152 (FIG. 14), which is in the form of a manufactured sphere, a melted drop of material 1020 is applied onto the conducting needle 115 . In addition to the motive movement of the particles on the molten powder material 1020 during impact, between the particles and the printed object portion 1000, or in the case of initial print volume 1 production, between the particles and the conducting needle 115 (FIG. 16). The resulting power is used. Either by using a switch 112 to electronically connect the printed object portion 1000 with the conducting needle 115, or at the beginning of manufacture connecting the conducting needle 115 (FIG. 16) from an external voltage source to the high voltage W1. takes place during the process of The voltage W1 coming from outside may be low. In the process of generating and predefining the control signals CTRL 1-6 (Fig. 6) controlling the pulses just described, first the powder material is targeted and generated in the control signal part, and then the melted powder material 1020 (Fig. 16) shall be used for the purpose of applying to the desired final part.

印刷過程1000(図13)の工程では、印刷済物体部分1000に融解された粉末材料1020を塗布し、粒子源11,12,61,62,63,64をオフ(粒子放出を停止するという意味)にし、アーススイッチ111をオン(接続がされるという意味)にする事で、印刷済の物体部分1000の表面もしくは内部から過剰な粒子を取り除く事ができます。伝導針115(図16)の周りにあるサポート棒109は、常に印刷済物体部分1000まで到達していなければならず、このようにして追加で機械的サポートを提供する事が可能になります。印刷過程100(図13)の前述工程の後、融解された粉末材料1020は冷却され固まり、サポート棒109(図16)によって支えられ伝導針115をその中に有したソリッドボールが形成されます。物体3の印刷過程100(図13)の間、伝導針115が印刷済の物体部分1000(図14)の一部となり、幅広いサポート棒109(図16)は、印刷済の物体部分1000(図16)から徐々に遠ざかります。それは伝導針115は常に印刷済の物体部分1000の表面に接していなければならず、印刷済の物体部分1000をサポート棒109で機械的にサポートしなければならないからです。必要であれば、印刷過程1000(図13)の工程において印刷済の物体部分1000(図16)は多方向機械化サポートシステム110(図7)を使用しシーケンス51(図13)の次の印刷体積を製造する目的に対応する位置まで移動させられ、その後印刷体積1 152(図14)の製造を可能にする印刷過程100の上記説明工程がシーケンス51(図13)の次の印刷体積の製造の為に繰り返されます。図14で示された実施例においては、シーケンス51の次の印刷体積は、殻の形をした印刷体積2 153となります。 The steps in the printing process 1000 (Fig. 13) apply a molten powder material 1020 to the printed object portion 1000 and turn off the particle sources 11, 12, 61, 62, 63, 64 (meaning they stop emitting particles). ) and the ground switch 111 turned on (meaning that a connection is made) to remove excess particles from the surface or interior of the printed object portion 1000 . A support bar 109 around the conducting needle 115 (Fig. 16) must always reach the printed object portion 1000, thus making it possible to provide additional mechanical support. After the foregoing steps of the printing process 100 (Fig. 13), the molten powder material 1020 cools and solidifies to form a solid ball supported by the support rods 109 (Fig. 16) and having the conducting needles 115 therein. During the printing process 100 (Fig. 13) of object 3, the conducting needle 115 becomes part of the printed object portion 1000 (Fig. 14) and the wide support bar 109 (Fig. 16) becomes part of the printed object portion 1000 (Fig. 16) gradually move away from This is because the conductive needle 115 must always be in contact with the surface of the printed object portion 1000 and the printed object portion 1000 must be mechanically supported by the support rod 109 . If desired, the printed object portion 1000 (FIG. 16) in the step of the printing process 1000 (FIG. 13) uses the multidirectional mechanized support system 110 (FIG. 7) to print the next print volume in sequence 51 (FIG. 13). 1152 (FIG. 14), after which the above described steps of the printing process 100 enable the production of the next print volume in sequence 51 (FIG. 13). repeated for In the example shown in FIG. 14, the next print volume in sequence 51 is shell-shaped print volume 2 153 .

印刷体積2 153の製造は、粒子源11,12,61,62,63,64を管理している管理信号CTR 1-6(図6)を使用し行われ、事前に定められたダイバージェンスα1, α2, α3, α4, α5, α6を使用するビームE1, E2, E3, E4, E5の直径を大きくし、交点体積28の場所はシステムの中心のままに保ちます。つまりその中心部は、この場合だと印刷開始点151(図14)となる交差点15となります。印刷過程100の本工程では、殻の形をした次の印刷体積2 153(図13,14)の製造を可能にし、大きな交点体積28(図3)において重なり合う粒子クラスターと融解体積28の両方がこの工程ではより大きな直径を有する事となります。これにより殻の形をした大きな印刷体積2 153(図13,14)内での粉末材料融解を引き起こし、球体をした最初に製造した印刷体積に関して同心となります。前述の印刷過程が繰り返され、拡大されたビームを使用する事で殻の形をした次の印刷体積3 154が製造されます。 The production of print volume 2 153 is carried out using control signals CTR 1-6 (Fig. 6) governing particle sources 11, 12, 61, 62, 63, 64 with a predetermined divergence α 1 , α 2 , α 3 , α 4 , α 5 , α 6 are used to increase the diameter of the beams E 1 , E 2 , E 3 , E 4 , E 5 and the location of the intersection volume 28 remains at the center of the system. to keep That is, its center is intersection 15, which in this case is print start point 151 (Fig. 14). This step of the printing process 100 allows the production of the next printed volume 2 153 (Figs. 13, 14) in the shape of a shell, with both overlapping particle clusters and fused volumes 28 at the large intersection volume 28 (Fig. 3). This process results in a larger diameter. This causes the powder material to melt within a large shell-shaped printing volume 2 153 (Figs. 13, 14), making the spheres concentric with respect to the initially produced printing volume. The previous printing process is repeated, using an expanded beam to produce the next printing volume 3 154 in the shape of a shell.

空間的分割50(図13)と印刷過程100を概略的に示した図14の例示実施形態では、機械1(図6,12)を使用し個別の印刷体積1, 2, 3...Zの製造を可能にする印刷過程100の上記説明工程がシーケンス51の個別の印刷体積1, 2, 3...Z(図13)において繰り返されます。印刷過程100の間、個別印刷体積1 152の製造を可能にする上記記載全ての工程が繰り返されます。全ての工程とは、コンテナ101にあるストッパー103(図7)を開く事によって粉末材料を放出する工程から機械1の印刷エリア2に入れる工程、印刷済の物体部分1000(図16)の排出までの工程を含んだものになります。印刷済の物体部分1000(図16)はスイッチ111を使用し、必要であれば印刷済の物体部品1000を多方向サポートシステム機械化110(図7)を使用して定められた場所に再配置する事も可能です。7)、
個別の印刷体積1,2,3...Z(図13)の連続的な製造は、本例示実施形態では殻のような形をしていて、印刷済の物体部分1000(図16)の表面まで続き、物体3(図14)の内部の連続した部分である、印刷済の物体部分1000内に製造された物体3の表面に近づく事になります。ここで説明されている例示実施形態と図14,15においては、典型的物体3(図14)の一番大きい内部の連続した部分は殻のような形をした一番大きな印刷体積155であり、印刷体積1 152、印刷体積2 153、印刷体積3 154の製造によって作られた球形を含む球を形成するので、典型的物体3の最初の近似に似ているものになります。この例において物体3の全ての内部体積は、猫のような形(図14)をした物体3の外観に影響を与えないような大きく厚みのある連続した印刷体積を使用し、製造されます。
In the exemplary embodiment of FIG. 14, which schematically illustrates the spatial division 50 (FIG. 13) and printing process 100, machine 1 (FIGS. 6, 12) is used to print individual printing volumes 1, 2, 3...Z The above described steps of the printing process 100 allowing the production of are repeated in the sequence 51 of the individual printing volumes 1, 2, 3...Z (Fig. 13). During the printing process 100 all the steps described above are repeated allowing the production of individual printing volumes 1 152 . The whole process is from releasing the powder material by opening the stopper 103 (Fig. 7) in the container 101 to entering the printing area 2 of the machine 1 to ejecting the printed object part 1000 (Fig. 16). It will include the process of Preprinted object parts 1000 (FIG. 16) use switches 111 to reposition printed object parts 1000 to defined locations using multidirectional support system mechanization 110 (FIG. 7) if necessary. things are also possible. 7),
The continuous production of the individual printing volumes 1,2,3...Z (Fig. 13), shaped like shells in this exemplary embodiment, produces the printed object parts 1000 (Fig. 16). Continuing to the surface, we approach the surface of the object 3 manufactured within the printed object portion 1000, which is a continuous portion of the interior of the object 3 (Fig. 14). 14 and 15, the largest internal continuous portion of exemplary object 3 (FIG. 14) is the largest shell-shaped printing volume 155. , print volume 1 152 , print volume 2 153 , and print volume 3 154 . In this example all internal volumes of Object 3 are produced using large, thick continuous printed volumes that do not affect the appearance of Object 3, which is shaped like a cat (Fig. 14).

前述の通り、シュミレーター8(図13)では、このような方法によって印刷体積1, 2, 3...Zの順序51が定められる為、順序51における個別の印刷体積1, 2, 3...Zの製造を可能にする印刷過程100の連続した工程や各工程や印刷済の物体部分(図16)によって作られた影は回避される事になります。例のように殻のような形をした印刷体積3 155(図14)の製造中、印刷体積2 152から作られた影は考慮されるものとします。 As mentioned above, in the simulator 8 (Fig. 13), in such a way an order 51 of the print volumes 1, 2, 3...Z is defined, so that the individual print volumes 1, 2, 3.. Consecutive steps of the printing process 100 that enable the production of .Z and shadows created by each step or printed object part (Fig. 16) will be avoided. During the manufacture of the shell-like shaped printing volume 3 155 (Fig. 14) as in the example, the shadow made from the printing volume 2 152 shall be taken into account.

個別の印刷体積1,2,3...Z(図13)の連続的な製造は、順序51の各製造又は個別の印刷体積1, 2, 3...Z(図13)の製造中に繰り返される前述の工程には、粉末材料102(図7)をコンテナ101のストッパー103を開く事によって機械1の印刷空間2に放出する最初の工程から、スイッチ111を使用し、必要であれば多方向サポートシステムメカニズム110を使用して物体の機械的移動を使用しながら、印刷済部分1000(図16)を排出する工程までを含みます。 Continuous production of the individual printing volumes 1,2,3...Z (Fig. 13) during each production of the order 51 or production of the individual printing volumes 1, 2, 3...Z (Fig. 13) from the first step of discharging the powder material 102 (Fig. 7) into the printing space 2 of the machine 1 by opening the stopper 103 of the container 101, using the switch 111 and if necessary Up to and including ejecting the printed part 1000 (Fig. 16) using mechanical movement of the object using the multi-directional support system mechanism 110.

印刷過程100の次の工程は、交点体積28(図1)の中心を2つの新たな点(図14の156、1560)に移動させることです。印刷過程100(図13)のこれらの工程では、順序51の連続した印刷体積の製造を可能にさせ、交点体積28で粉末材料102(図7)を溶融させる為、印刷体積157も1570も同時に作成する事が可能になります。印刷体積155の殻の表面上に印刷体積157及び1570が製造され、新たな印刷起点156、1560からできる限り同時に全ての方向に向けて製作される事になります。個別の印刷体積1, 2, 3...Z(図13)は、印刷過程100に使用される機械1の例示実施形態の能力により、本例では印刷体積157と1570(図14)のような印刷体積を含む複数の印刷体積から組み合わされます。印刷体積157と1570が製造された後、印刷体積158と1580の同時製造が行われ、最後に印刷体積159と1590の同時製造が行われます。最終印刷物3(図14)の大きくなる構成部分はこのような印刷過程100(図13)の連続する工程によって作られ、連続した個別の印刷体積の製造をも可能にします。印刷過程100の間、印刷体積158及び1580によって、異なる空間的場所に配置された複数の印刷体積を同時に製造する事が可能になります。製造に使用する機械1の例示実施形態の能力によって、様々な印刷方向による同時的製造を可能にします。以下に示されている図14の殻のような形をした印刷体積157においては、印刷体積155の印刷済の殻形の反対側に製造される印刷体積157と1570内の印刷体積1570と様々な粒子源を使用する事で同時に製造できます。 The next step in the printing process 100 is to move the center of the intersection volume 28 (Fig. 1) to two new points (156, 1560 in Fig. 14). These steps of the printing process 100 (Fig. 13) allow for the production of successive print volumes in sequence 51 and melt the powder material 102 (Fig. 7) at the intersection volume 28, so that both the print volumes 157 and 1570 are produced at the same time. it will be possible to create. Print volumes 157 and 1570 will be produced on the surface of the shell of print volume 155, and will be produced from new print origins 156, 1560 in all directions as simultaneously as possible. The individual print volumes 1, 2, 3...Z (Fig. 13) are, in this example, print volumes 157 and 1570 (Fig. 14) due to the capabilities of the exemplary embodiment of the machine 1 used in the printing process 100. is combined from multiple print volumes, including multiple print volumes. After print volumes 157 and 1570 are manufactured, print volumes 158 and 1580 are simultaneously manufactured, and finally print volumes 159 and 1590 are simultaneously manufactured. A growing component of the final print 3 (Fig. 14) is produced by successive steps of such a printing process 100 (Fig. 13), also allowing the production of successive individual print volumes. During the printing process 100, print volumes 158 and 1580 allow multiple print volumes located at different spatial locations to be produced simultaneously. The capabilities of the exemplary embodiment of the machine 1 used for manufacturing enable simultaneous manufacturing with various print orientations. In shell-like shaped printing volume 157 of FIG. 14 shown below, printing volume 157 is produced on the opposite side of the printed shell of printing volume 155 and printing volume 1570 in 1570 and various can be manufactured at the same time by using different particle sources.

図15では、時間通りに流れる概略的印刷過程100(図13)と個別の印刷体積のシーケンス51(図13)の概略図をを表しています。太線は印刷過程100の外側中央から可能性のある同時印刷方向を示しています。 Figure 15 represents a schematic diagram of a schematic printing process 100 (Figure 13) flowing in time and a sequence of individual printing volumes 51 (Figure 13). Bold lines indicate possible simultaneous print directions from the outside center of the print run 100.

上記の製造過程に基づき、印刷過程100(図13)の全ての工程がシーケンス51の各印刷体積1, 2, 3...Zの為に材料の追加、溶融、排出が連続的に行われる事になります。各印刷体積の製造を可能にする印刷過程100の工程は、シーケンス51の印刷体積によって繰り返されます。シーケンス51の次の印刷体積製造を可能にする印刷過程100の各工程の後、本例では1000(図16)のような印刷済の物体部分に新しく製造される部分が追加される事になります。印刷過程(図13)の連続的工程の間、印刷済の物体部分1000のような形が希望する形に似たようなものになっていきます。この例で話すと猫のような形に近づいていくという事になります。製造過程が希望する物体の表面や形に近づく際、印刷の解像度が良くなっていくという事になります。印刷の解像度は、ビームEの交点体積28の直径2R(図6)によって定められ、この例示実施形態においては粒子ビームが重なる事によって融解された粉末材料によって作られた殻と直径2Rの球体と同等になります。 Based on the manufacturing process described above, all the steps of the printing process 100 (Fig. 13) are continuously added, melted and ejected for each printing volume 1, 2, 3...Z of the sequence 51. It's going to happen. The steps of the printing process 100 that enable the production of each print volume are repeated by the sequence 51 print volumes. After each step of the printing process 100 that allows for the production of the next print volume in sequence 51, the newly produced portion will be added to the already printed object portion, such as 1000 (FIG. 16) in this example. increase. During successive steps of the printing process (Fig. 13), a shape such as the printed object portion 1000 becomes more like the desired shape. In this example, we are approaching the shape of a cat. As the manufacturing process approaches the desired surface and shape of the object, the resolution of the print will improve. The printing resolution is determined by the diameter 2R (FIG. 6) of the intersection volume 28 of the beam E, in this exemplary embodiment the particle beams overlap to form a shell made of molten powder material and a sphere of diameter 2R. be equivalent.

図16においては、2つの粒子ビームE1,E2を含む機械1(図7)の例示実施形態が、高さZの薄い二次元層の連続した積み重なりによる物体製造と比較して、個別の印刷体積1, 2, 3...Zを拡大させる事になります。図16では、伝導針115の先端で交わる幾何学軸の2つの粒子ビームE1, E2を表しています。この例において、交点体積28は印刷済の物体部分1000の周りを成す複雑な形です。融解された粉末材料1020は、電力を使用し印刷済の物体部分1000の表面に塗布されます。前述電力は特定の時間・長さにおいて、より高い電位W1をスイッチ112に使用した伝導針115を接続する事によって作られます。高い電位W1に伝導針115を接続する時間は、印刷済の物体部分1000の表面に集合する粉末材料102の量(厚み)によって決定されます。 In FIG. 16, an exemplary embodiment of machine 1 (FIG. 7) comprising two particle beams E1, E2 is shown compared to object fabrication by successive stacking of thin two-dimensional layers of height Z in discrete print volumes 1, 2, 3... will expand Z. FIG. 16 represents two particle beams E1, E2 whose geometric axes meet at the tip of the conducting needle 115. FIG. In this example, intersection volume 28 is a complex shape formed around printed object portion 1000 . A melted powder material 1020 is applied to the surface of the printed object portion 1000 using electrical power. Said power is produced by connecting the conductive needle 115 using a higher potential W1 to the switch 112 for a specific time/length. The time to connect the conducting needle 115 to the high potential W1 is determined by the amount (thickness) of the powder material 102 that collects on the surface of the printed object portion 1000.

粒子クラスターの幾何学的軸の交点周辺に同時に現れ、特定の交点体積を作成する粒子クラスターを放つ2つの粒子源を含む機械操作と方法の基本原理の実施例を表しています。It represents an example of the basic principles of mechanical operation and methods involving two particle sources that simultaneously emit particle clusters appearing around the intersection of the geometric axes of the particle clusters and creating a specific intersection volume. 交点体積の粒子密度の合計と形における一番目に発生した粒子クラスターと二番目の粒子源の間に生じる時間の遅れに対する影響を表しています。It represents the effect of the time delay between the first generated particle cluster and the second particle source on the total particle density and shape of the intersection volume. パルスの持続時間を延長しダイバージェンスを大きくする事で、交点体積の大きさにおいて発生する個別粒子クラスターの拡大影響を示しています。We demonstrate the expansion effect of individual particle clusters occurring on the size of the intersection volume by extending the pulse duration and increasing the divergence . 粒子源のダイバージェンス変化と本例で挙げられている複数の小さな交点体積から組み合わされた交点体積における粒子源の幾何学軸間の角度変化の影響を表しています。It represents the effects of source divergence variation and angular variation between the source geometric axes on the intersection volume combined from the multiple small intersection volumes given in this example. 一方向に動き粒子クラスターの幾何学軸間の角度が180度である粒子クラスターを放つ、2つの粒子源を含む機械操作と方法の基本原理の実施例を表しています。It represents an example of the basic principles of mechanical operation and methods involving two particle sources that emit particle clusters that move in one direction and the angle between the geometric axes of the particle clusters is 180 degrees. 対で配置された6つの粒子源を含む機械操作と方法の基本原理の実施例を表しています。対で配置されているので、個別の対である粒子源内で発生した粒子が双方向に移動し、個別の対である粒子源の幾何学軸間の角度が180度になります。個別の対として配置されているので、前述の粒子源に対する全ての幾何学軸は一点で交差する事になります。It represents an example of the basic principles of mechanical operation and methods involving six particle sources arranged in pairs. Arranged in pairs, the particles originating in the individual pair sources move in both directions and the angle between the geometric axes of the individual pair sources is 180 degrees. Arranged as discrete pairs, all geometric axes for the aforementioned particle sources will intersect at one point. 2つの粒子源、粉末材料の磁気浮上システムと静電気力システム、物体製造のサポートシステムを含む機械の例示実施形態を示しています。It shows an exemplary embodiment of a machine that includes two particle sources, a magnetic levitation system and an electrostatic force system for powder materials, and a support system for object manufacturing. 2つの粒子源と粉末材料の磁気浮上システムを含み、その中で粒子源が配置されているので、巻線の幾何学軸と垂直にビームの軸が平面上にあるような機械の例示実施形態を示しています。An exemplary embodiment of a machine comprising two particle sources and a powder material magnetic levitation system in which the particle sources are arranged so that the axis of the beam lies in a plane perpendicular to the geometric axis of the winding. is shown. 3つの独立した脈動粒子源、粉末材料の磁気浮上システム、粒子源用の3つの独立した線形機械化を含む、三次元物体の積層造形機械の例示実施形態を示しています。1 shows an exemplary embodiment of a three-dimensional object additive manufacturing machine including three independent pulsating particle sources, a magnetic levitation system for powder materials, and three independent linear machining for the particle sources. 3つの独立した脈動粒子源、粉末材料の磁気浮上システム、粒子源の1つの為の円形機械化を含む、物体の積層造形機械の例示実施形態を示しています。An exemplary embodiment of an additive manufacturing machine for an object is shown, including three independent pulsating particle sources, a magnetic levitation system for powder materials, and circular machining for one of the particle sources. 4つの独立した脈動粒子源、粉末材料の磁気浮上システム、四面体の幾何学を表す機械の例示実施形態を示した粉末材料の投与システムを含む、物体の積層造形機械の例示実施形態を示しています。An exemplary embodiment of an additive manufacturing machine for an object is shown including four independent pulsating particle sources, a powder material magnetic levitation system, and a powder material dosing system showing an exemplary embodiment of the machine representing the geometry of a tetrahedron. increase. 6つの独立した脈動粒子源、粉末材料の磁気浮上システム、立方体の幾何学を表す機械の例示実施形態を示した粉末材料の投与システムを含む、物体の積層造形機械の例示実施形態を示しています。Shows an example embodiment of an additive manufacturing machine for an object, including six independent pulsating particle sources, a powder material magnetic levitation system, and a powder material dosing system showing an example embodiment of the machine representing the geometry of a cube . 本発明による積層造形方法のフローチャート概略図を表しています。1 represents a flow chart schematic diagram of an additive manufacturing method according to the present invention. 本例においては球体と殻である一連の個別の印刷体積のような空間的分割と製造される模範的物体の断面の概略図を表しています。例のような空間的分割は、6つの粒子源を含む機械の例示実施形態を使用しながら行う事ができます。描かれた例においては、融解体積は球体もしくは殻のような形をしています。また後発印刷体積も描かれています。It represents a spatial division and cross-sectional schematic of an exemplary object to be manufactured, such as a series of discrete printed volumes, in this example a sphere and a shell. Spatial partitioning as in the example can be done using an exemplary embodiment of the machine that includes six particle sources. In the example depicted, the molten volume is shaped like a sphere or shell. The subsequent print volume is also drawn. 主な印刷同時方向の模式図と一連の印刷体積に模範的物体を空間的分割した例を描いています。A schematic diagram of the main simultaneous printing directions and an example spatial division of an exemplary object into a series of printing volumes are depicted. 2つの粒子ビームと静電気力システムを使用し一部印刷済の物体に粉末材料を追加する原理を表しています。It demonstrates the principle of adding powder material to a partially printed object using two particle beams and an electrostatic force system.

Claims (15)

三次元物体を積層造形するための機械であって、A machine for additively manufacturing a three-dimensional object, comprising:
質量を有する粒子の少なくとも2つの源が内部に配置されている真空室を備えており、comprising a vacuum chamber having at least two sources of particles having mass disposed therein;
各源は、1つのビームを放出し、each source emits one beam,
各源には、上記ビームのダイバージェンスと偏向とを調整する磁気レンズのシステムが設けられており、each source is provided with a system of magnetic lenses that adjust the divergence and deflection of the beam;
上記真空室の内部には、伝導針が配置されており、A conductive needle is arranged inside the vacuum chamber,
上記伝導針は、融解エリア内の印刷開始点に達しており、 the conducting needle has reached the starting point of printing in the melting area,
上記伝導針は、コントロールユニット(CT F1)を介して管理信号(CTRL F1)によって操作されるスイッチ(111)とスイッチ(112)とスイッチ(113)とに接続されており、 The conducting needles are connected to switches (111), (112) and (113) operated by control signals (CTRL F1) through a control unit (CT F1),
スイッチ(111)は、上記伝導針を接地させ、 A switch (111) grounds the conducting needle,
スイッチ(112)は、少なくとも2つの上記源よりも高い電位に接続されており、 a switch (112) connected to a higher potential than the at least two sources;
スイッチ(113)は、少なくとも2つの上記源よりも低い電位に接続されており、 the switch (113) is connected to a potential lower than the at least two sources;
上記物体を製造するための粉末材料は、 The powder material for manufacturing the above object comprises:
-少なくとも2つの巻線(105, 106, 205, 206, 207, 208)を使用して生じた磁場(B)による磁気浮上によって、- by magnetic levitation due to the magnetic field (B) generated using at least two windings (105, 106, 205, 206, 207, 208),
-上記伝導針と上記粉末材料との間の静電気力によって、または、- by electrostatic forces between the conducting needle and the powder material, or
-少なくとも2つの上記源から放出され、かつ、上記粉末材料への押力を生じさせる粒子の運動量の合計ベクトルを用いて、- with the sum vector of momentum of the particles emitted from at least two of said sources and producing a pushing force on said powder material,
上記融解エリアへと輸送され、transported to the melting area above,
少なくとも2つの上記源から放出される少なくとも2つのビームの交差部が、特定の高さを有する二次元層でもなく、恒久的に決められた大きさを有する小さな点でもない、湾曲した体積として定められる上記融解エリアとなるように、コントロールユニット(CT 1)およびコントロールユニット(CT 2)が、少なくとも2つの上記ビームのダイバージェンスと偏向とを制御する、機械。The intersection of at least two beams emanating from at least two of said sources is defined as a curved volume that is neither a two-dimensional layer with a specific height nor a small point with a permanently determined size. A machine, wherein a control unit (CT 1) and a control unit (CT 2) control the divergence and deflection of at least two of said beams so that said melting area is fused.
真空室(116)内に配置されている、
質量を有する粒子の一番目のビーム(E1)を放出する一番目の源(11)と、
一番目のビーム(E 1 )のダイバージェンス(α)と偏向を定める磁気レンズ(18)の一番目のシステムと、
コントロールユニット(CT 1)を介し一番目の源(11)を管理する一番目の管理信号(CTRL 1)と、
質量を有する粒子の二番目のビーム(E2)を放出す二番目の源(12)と、
二番目のビーム(E 2 )のダイバージェンス(β)偏向を定める磁気レンズ(19)の二番目のシステムと、
コントロールユニット(CT 2)を介し番目の源(12)を管理する二番目の管理信号(CTRL 2)と、を備えており、
異なる源(11, 12)から放出される2つ以上のクラスター(160, 170)は、機械(1)の印刷空間(2)の定められた体積部において重なり合うことにより、湾曲した三次元的な交点体積(28)を作成し、
体積(28)の外面は、湾曲しており、
体積(28)の内部では、少なくとも2つの源(11, 12)から放出された少なくとも2つの粒子のビーム(E 1 , E 2 )の交差部に対応する湾曲した体積として、融解体積(280)が定められており、
事前に定められた個別のクラスター(160, 170)のエネルギー合計量が融解体積(280)に配置された粉末材料(102)の融解に必要なエネルギー閾値を超え
粉末材料(102)は、
-少なくとも2つの巻線(105, 106, 205, 206, 207, 208)を使用して生じた磁場(B)による磁気浮上によって、
-伝導針(115)とより高い電位(W 1 )との間の電流を生じさせるスイッチ(112)または伝導針(115)とより低い電位(W 2 )との間の電流を生じさせるスイッチ(113)を管理する管理信号(CTRL F1)とコントロールユニット(CT F1)とを使用し、粉末材料(102)と印刷済の物体部分(1000)との間に生じる静電気力によって、または、
-離間して配置された2つ以上の源(11, 12)から放出され、かつ、粉末材料(102)への押力を生じさせる粒子の運動量の合計ベクトルを用いて、
融解体積(280)へと輸送され、
上記エネルギー合計量粉末材料(102)の融解を引き起こす、請求項1に記載の機械
located in the vacuum chamber (116);
a first source (11) emitting a first beam (E 1 ) of particles having mass ;
a first system of magnetic lenses (18) that defines the divergence (α) and deflection of the first beam (E 1 ) ;
a first control signal (CTRL 1) controlling a first source (11) via a control unit (CT 1) ;
a second source (12) emitting a second beam (E2) of particles having mass ;
a second system of magnetic lenses (19) that defines the divergence (β) and deflection of the second beam (E 2 ) ;
a second control signal (CTRL 2) which controls the second source (12) via the control unit (CT 2) ,
Two or more clusters (160, 170) emitted from different sources (11, 12) overlap in a defined volume of the printing space (2) of the machine (1) to form a curved three-dimensional Create the intersection volume (28),
The outer surface of the volume (28) is curved and
Inside volume (28) , melting volume (280) is defined as a curved volume corresponding to the intersection of at least two beams of particles (E1 , E2 ) emitted from at least two sources (11, 12) . is defined and
the total amount of energy of the individual predetermined clusters (160, 170) exceeds the energy threshold required to melt the powdered material (102) located in the melting volume (280) ;
The powdered material (102) is
- by magnetic levitation due to the magnetic field (B) generated using at least two windings (105, 106, 205, 206, 207, 208),
- a switch (112) that creates a current between the conducting needle (115) and a higher potential (W1 ) or a switch (115) that creates a current between the conducting needle (115) and a lower potential ( W2 ) 113) using a control signal (CTRL F1) and a control unit (CT F1) to manage the powder material (102) and the printed object part (1000) by means of electrostatic forces, or
- using the sum vector of the momentum of the particles emitted from two or more sources (11, 12) spaced apart and producing a pushing force on the powder material (102),
transported to the melting volume (280),
2. The machine of claim 1, wherein the total amount of energy causes melting of the powder material (102).
2つ以上の粒子源(11, 12, 61, 62, 63, 64)、2つ以上の管理信号(CTRL 1, CTRL 2, CTRL 3, CTRL 4, CTRL 5, CTRL 6)、および、2つ以上のコントロールユニット(CT 1, CT 2, CT 3, CT 4, CT 5, CT 6)を含む、請求項1または2に記載の機械。 2 or more particle sources (11, 12, 61, 62, 63, 64), 2 or more control signals (CTRL 1, CTRL 2, CTRL 3, CTRL 4, CTRL 5, CTRL 6) and 2 3. Machine according to claim 1 or 2, comprising the following control units (CT1, CT2, CT3, CT4, CT5, CT6). 一番目の源(11)の幾何学軸(13)と二番目の源(12)の幾何学軸(14)とが0-360度角度で交差点(15)において交わり、かつ、一番目の(11)から交差点(15)までの距離(20)と二番目の源(12)から交差点(15)までの距離(21)とが、10cmから20mまでの範囲内になるように、一番目の源(11)と二番目の粒子源(12)とが空間的に配置されている、
または、
複数の粒子源(11, 12, 61, 62, 63, 64)の幾何学軸が、0-360度の角度で、交差点(15)または複数の交差点において交わり、かつ、全ての源(11, 12, 61, 62, 63, 64)から交差点(15)または複数の交差点までの距離、10cmから20mまでの範囲内になるように、複数の粒子源(11, 12, 61, 62, 63, 64)空間的に配置されている、請求項1から3のいずれか1項に記載の機械。
The geometric axis (13) of the first source (11) and the geometric axis (14) of the second source (12) intersect at the intersection (15) at an angle of 0-360 degrees , and so that the distance (20) from (11) to the intersection (15) and the distance (21) from the second source (12) to the intersection (15) are within the range of 10 cm to 20 m , a first source (11) and a second particle source (12) are spatially arranged,
or,
The geometric axes of multiple particle sources (11, 12, 61, 62, 63, 64) meet at an intersection (15) or multiple intersections at an angle of 0-360 degrees , and all sources (11, Multiple particle sources (11, 12, 61, 62, 62, 61, 62, 63, 64) are arranged such that the distance from the intersection (15) or intersections is in the range of 10 cm to 20 m . 63 , 64) are spatially arranged.
(11, 12, 61, 62, 63, 64)から放出される、質量を有する粒子は電子である、請求項1から4のいずれか1項に記載の機械。 A machine as claimed in any one of the preceding claims , wherein the particles having mass emitted from the source (11, 12, 61, 62, 63, 64) are electrons. 一番目の源(11)を管理する管理信号(CTRL 1)と二番目の源(12)を管理する管理信号(CTRL 2)とは、互いにタイムリーに設定されており、
交点体積(28)の空間的位置は少なくとも2つの源(11, 12)から別々に放出される、少なくとも2つの個別クラスターの間に生じる時間差tfを使用して管理される、請求項1から5のいずれか1項に記載の機械。
The control signal (CTRL 1) controlling the first source (11) and the control signal (CTRL 2) controlling the second source (12) are timely set to each other,
4. The claim wherein the spatial position of the intersection volume (28) is managed using the time difference tf occurring between at least two distinct clusters separately emitted from at least two sources (11, 12). 6. Machine according to any one of claims 1 to 5 .
一番目の源(11)から放出されるビームダイバージェンス 1 )、二番目の源(12)から放出されるビームダイバージェンス2)、一番目の源(11)から放出される個別クラスター(160)の長さ(L1)、および、二番目の源(12)から放出される個別クラスター(170)の長さ(L2)を変化させることによって、交点体積の大きさ(28)が管理される、請求項1から6のいずれか1項に記載の機械。 The divergence 1 ) of the beam emitted from the first source (11), the divergence2 ) of the beam emitted from the second source (12), the individual emitted from the first source (11) By varying the length (L 1 ) of the cluster (160) of and the length (L2) of the individual cluster (170) emitted from the second source (12), the size of the intersection volume ( 28) is managed. 別の交点体積(28)は複数の小さな体積から成り、
粉末材料(102)は、印刷前には、ストッパー(103)を有するコンテナ(101)内に保管されており、
ンテナ(101)の出口には粉末材料(102)を分散させる為にアクチュエータ(104)が装備されており、
トッパー(103)は管理信号(CTRL C1)を介しコントロールユニット(CT C1)によって管理されており、
つ(11)の粒子源または複数の粒子源(12,61)は、当該源(11,12,61)の移動を可能にさせる線形機械化(117)、または、他の源(12,61)に対する当該源のうちの一つの源(11)の回転を可能にさせる円形機械化(118)と連動する、請求項1から7のいずれか1項に記載の機械。
The individual intersection volume (28) consists of multiple smaller volumes ,
The powder material (102) is stored in a container (101) with a stopper (103) prior to printing ,
The outlet of the container (101) is equipped with an actuator (104) to disperse the powder material (102) ,
The stopper (103) is managed by the control unit (CT C1) via a control signal (CTRL C1) ,
One (11) particle source or multiple particle sources (12, 61) may be linearly mechanized (117) to allow movement of the source (11, 12, 61) or other sources (12, 61). 8. Machine according to any one of claims 1 to 7, in conjunction with a circular mechanization (118) allowing rotation of one of said sources (11) relative to ).
刷済の物体部分の表面へ電気的に接続されており、かつ、コントロールユニット(CT F1)によって管理信号(CTRL F1)を介して管理されている伝導針(115)を通印刷済の物体部分から過剰電荷が取り除かれる、請求項1から8のいずれか1項に記載の機械。 through a conductive needle (115) electrically connected to the surface of the printed object part and managed by the control unit (CT F1) via a control signal (CTRL F1) ; 9. A machine according to any one of the preceding claims, wherein excess charge is removed from printed object portions. 三次元物体積層造形するための方法であって、
印刷準備(5)と
刷準備(5)中においてシュミレーター(8)を使用し印刷仕様(6)と機械仕様(7)に基づいている印刷過程(100)と、を含んでおり
発生器(9)を使用した管理ファイル(10)の作成に先立ち、三次元物体(4)のデジタルファイルの空間的分割(50)が実行され、
管理ファイル(10)は、三次元物体(3)製造するために、コントロールユニット(CT 1-H)を介して定められた管理信号(CTRL 1-H)を使用して、機械(1)の組立部全てを管理し
最終物体は、個別の構成部品を徐々に製造し、かつ、当該最終物体が製造されるまで特定のシーケンスによってそれらの構成部品を組み立てることによって製造され
最終的に製造される三次元物体の個別の構成部品は、特定の高さを有する二次元層でもなく、恒久的に決められた大きさを有する小さな点でもない、三次元的な湾曲した体積であり、
複数の粒子源(11,12)から放出されるビームの交点体積(28)の内側にある、定められた湾曲した融解体積(280)内において、粉末材料(102)が融解され、
定められた融解体積(280)内では、複数の粒子源(11,12)から放出される粒子の運動エネルギーの合計は、粉末材料(102)を融解するために必要な閾値を超え、
粉末材料(102)は、
-磁場(B)を生じさせる複数の巻線(105, 106)を用いた磁気浮上によって、または、
-スイッチ(112)を介して伝導針(115)へのより高い電位(W 1 )の電気接続を行うことによって、または、スイッチ(113)を介して伝導針(115)へのより低い電位(W 2 )の電気接続を行うことによって生じる、印刷済の物体部分(1000)の表面に電気的に接続されている伝導針(115)と粉末材料(102)との間の静電気力によって、
融解体積(280)へと輸送され、または、
粉末材料(102)は、離間して配置された2つ以上の源(11, 12)から放出され、かつ、粉末材料(102)への押力を生じさせる粒子の運動量の合計ベクトルを用いて、印刷済の物体部分(1000)の他の部分へと輸送される、方法。
A method for additively manufacturing a three-dimensional object , comprising:
print preparation (5); and
a printing process (100) using a simulator (8) during print preparation (5) and based on printing specifications (6) and machine specifications (7);
Spatial division ( 50 ) of the digital file of the three-dimensional object (4) is performed prior to the creation of the management file (10) using the generator (9),
The control file (10) uses control signals (CTRL 1-H) defined via the control unit (CT 1-H) to control the machine (1 ) of the assembly department ,
A final object is manufactured by progressively manufacturing individual component parts and assembling those component parts in a specific sequence until the final object is manufactured ;
The discrete components of the final manufactured three-dimensional object are neither two-dimensional layers with specific heights nor small points with permanently fixed dimensions, but rather three-dimensional curved volumes. and
a powder material (102) is melted within a defined curved melting volume (280) inside an intersection volume (28) of beams emitted from a plurality of particle sources (11, 12);
Within the defined melting volume (280), the sum of the kinetic energies of the particles emitted from the multiple particle sources (11, 12) exceeds the threshold required to melt the powder material (102),
The powdered material (102) is
- by magnetic levitation using a plurality of windings (105, 106) producing a magnetic field (B), or
- by making an electrical connection of a higher potential (W 1 ) to the conduction needle (115) via the switch (112) or a lower potential (W 1 ) to the conduction needle (115) via the switch (113) W 2 ), the electrostatic force between the conducting needle (115) electrically connected to the surface of the printed object portion (1000) and the powder material (102) caused by making the electrical connection of
transported to the melting volume (280), or
The powdered material (102) is emitted from two or more sources (11, 12) spaced apart and with a sum vector of particle momentum producing a pushing force on the powdered material (102). , transported to other parts of the printed object part (1000).
導針(115)または印刷済の物体部分(1000)とアース接続、より低い電位(W 2 )を有する点、または、より高い電位(W 1 ) を有する点と、の間の電気接続を生じさせるスイッチ(111)を介して印刷済の物体部分(1000)の表面から過剰荷が取り除かれる、請求項10に記載の方法。 Electrical connection between conducting needle (115) or printed body part (1000) and ground connection, point with lower potential ( W2) or higher potential (W1) 11. A method according to claim 10, wherein excess charge is removed from the surface of the printed object portion (1000) via a switch (111) that causes a . ーケンス(51)の個別の湾曲した印刷体積(1,2,3...Z)は複数の小さな印刷体積(157, 1570)から成る、請求項10または11に記載の方法。 12. Method according to claim 10 or 11, wherein the individual curved print volumes (1,2,3...Z) of the sequence (51) consist of a plurality of smaller print volumes (157, 1570). ーケンス(51)の個別の印刷体積(1,2,3...Z)を構成する湾曲した複数の小さな印刷体積(157, 1570)は、同時に複数の印刷方向製造される、請求項10から12のいずれか1項に記載の方法。 A plurality of curved small print volumes (157, 1570) constituting the individual print volumes (1, 2, 3...Z) of the sequence (51) are produced in multiple print directions at the same time. 13. The method of any one of 10-12. ーケンス(51)の個別の湾曲した印刷体積(152)は、シーケンス(51)の次の印刷体積(153)の内側にある、請求項10から13のいずれか1項に記載の方法。 14. A method according to any one of claims 10 to 13, wherein the individual curved print volume (152) of the sequence (51) is inside the next print volume (153) of the sequence (51). ーケンス(51)の個別の湾曲した印刷体積(155)の表面は、シーケンス(51)の次の個別の湾曲した印刷体積(1570)の表面と接触している、請求項10から14のいずれか1項に記載の方法。
15. Any of claims 10 to 14, wherein the surface of the individual curved printing volume (155) of the sequence (51) is in contact with the surface of the next individual curved printing volume (1570) of the sequence (51). or the method according to item 1 .
JP2020519842A 2017-06-13 2018-06-12 Machine and method for additive manufacturing of three-dimensional objects Active JP7186219B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SIP-201700168 2017-06-13
SI201700168A SI25442A (en) 2017-06-13 2017-06-13 Device and method for additive manufacturing of three-dimensional objects
PCT/EP2018/065565 WO2018229085A1 (en) 2017-06-13 2018-06-12 A machine and a method for additive manufacturing of three-dimensional objects

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2020524105A JP2020524105A (en) 2020-08-13
JPWO2018229085A5 true JPWO2018229085A5 (en) 2022-09-02
JP7186219B2 JP7186219B2 (en) 2022-12-08

Family

ID=63259480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020519842A Active JP7186219B2 (en) 2017-06-13 2018-06-12 Machine and method for additive manufacturing of three-dimensional objects

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11712850B2 (en)
EP (1) EP3638441B1 (en)
JP (1) JP7186219B2 (en)
CN (1) CN110997193B (en)
CA (1) CA3067096A1 (en)
SG (1) SG11201912018QA (en)
SI (1) SI25442A (en)
WO (1) WO2018229085A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10399373B2 (en) 2013-07-07 2019-09-03 Stik Out Cards, Llc Two-sided hinged repositionable note
CN112477121B (en) * 2020-10-27 2023-07-25 上海中航光电子有限公司 3D printing system and 3D printing method

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW234806B (en) * 1992-07-10 1994-11-21 Thomson Consumer Electronics
CN100349077C (en) * 2004-12-03 2007-11-14 清华大学 Synchronous sintering process for electronic beam selection zone and three dimension layered producing device
WO2006119495A2 (en) * 2005-05-03 2006-11-09 Hansen Medical, Inc. Robotic catheter system
FR2991208B1 (en) * 2012-06-01 2014-06-06 Michelin & Cie MACHINE AND PROCESS FOR ADDITIVE MANUFACTURE OF POWDER
US9468973B2 (en) * 2013-06-28 2016-10-18 Arcam Ab Method and apparatus for additive manufacturing
US20170008126A1 (en) 2014-02-06 2017-01-12 United Technologies Corporation An additive manufacturing system with a multi-energy beam gun and method of operation
JP2015168228A (en) 2014-03-10 2015-09-28 日本電子株式会社 Apparatus and method for molding three-dimensional laminate
JP2015175012A (en) 2014-03-13 2015-10-05 日本電子株式会社 Three-dimensional lamination molding device and method
JP6273578B2 (en) * 2014-03-31 2018-02-07 日本電子株式会社 Three-dimensional additive manufacturing apparatus and three-dimensional additive manufacturing method
US9908288B2 (en) 2014-07-29 2018-03-06 The Boeing Company Free-form spatial 3-D printing using part levitation
US20160228991A1 (en) * 2015-02-05 2016-08-11 Siemens Energy, Inc. Acoustic manipulation and laser processing of particles for repair and manufacture of metallic components
US10131095B2 (en) * 2015-08-05 2018-11-20 Formlabs, Inc. Techniques of additive fabrication using an aspheric lens and related systems and methods
CN109716480B (en) * 2017-01-12 2021-02-19 爱德万测试株式会社 Electron beam column for three-dimensional layered modeling apparatus, and three-dimensional layered modeling method
US10639847B2 (en) 2017-01-27 2020-05-05 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Method and apparatus for volumetric manufacture of composite objects

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7186219B2 (en) Machine and method for additive manufacturing of three-dimensional objects
JP3955563B2 (en) Three-dimensional object forming method
CN104066536B (en) For the method manufacturing porous three-dimensional article
JP6073087B2 (en) Method, apparatus and material mixture for direct digital production of fiber reinforced parts
EP3354377A1 (en) Method and device for the additive manufacturing of components
US20220266342A1 (en) Method of determining a tool path for controlling a printing tool
KR20210062705A (en) 3D additive manufacturing system and method for manufacturing 3D objects
EP3606732B1 (en) Three dimensional printer apparatus and method
KR20190118197A (en) Systems and Methods of Volumetric 3D Printing
JP2017507820A (en) Rapid prototyping equipment
TWI707769B (en) Additive deposition system
TWI708691B (en) Additive deposition method
JPWO2018229085A5 (en)
CN109774116A (en) A kind of 3D printing device and Method of printing
RU2777118C2 (en) Device and method for additive production of three-dimensional objects
CN108526653B (en) Metal three-dimensional printing forming method based on parallel pulse arc melting
CN108370102A (en) It is used to form the 3D printing technique of flat plate array antenna
KR20170112407A (en) Method of generating toolpath for manufacturing scaffold by using three dimensional-printing
KR101957981B1 (en) 3-dimensional printing apparatus and 3-dimensional printing method using spherical deposition model
Zhou et al. 3D printing technology and the latest application in the aviation area
CN113172236B (en) Additive manufacturing method and equipment based on high energy beam
KR20150067856A (en) Three dimensional printer
CN113665848B (en) Magnetic field force/moment action delivery system and ground testing device thereof
CN208180254U (en) A kind of coaxial powder feeding apparatus solving gravity segregation
RU98117289A (en) ENGINE-ROCKET, METHOD FOR MOVING MATERIALS, PARTS IN THE ROCKET, OUTSIDE IT, EXPLOSION EXPLOSION AND OTHER