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技術 積層造形のための方法および多目的粉末除去機構

出願人 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
発明者 マンテイガ,ジョン・アランウィルソン,グレッグ・ハントウェイメイヤー,スティーブン・ジョセフ
出願日 2017年6月23日 (2年8ヶ月経過) 出願番号 2018-567688
公開日 2019年9月5日 (6ヶ月経過) 公開番号 2019-524483
状態 未査定
技術分野 プラスチック等のその他の成形、複合成形(変更なし)
主要キーワード 張り出し縁 同心円弧 要素特性 環状構成要素 中空カラム 円弧状セグメント 剛性パラメータ 同心円弧状
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年9月5日)のものです。
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図面 (10)

課題・解決手段

本開示は、一般に、多壁構造を作製するための積層造形方法に関する。多壁構造は、第1の方向において第1の表面と第2の表面との間の幅(432)を有する通路(430)を画定するように、第1の表面を有する第1の壁(410)と、第1の表面に対向する第2の表面を有する第2の壁(420)とを含む。多壁構造はまた、第1の壁と第2の壁とを接続する拡大された粉末除去機構(440)を含む。拡大された粉末除去機構は、第1の方向の幅よりも大きな内寸(442)と、第1の幅と交差する方向の少なくとも1つの開放端とを有する。

概要

背景

AMプロセスは、切削加工法とは対照的に、一般にネットまたはニアネットシェイプNNS)物体を作製するために1つまたは複数の材料の堆積を伴う。「積層造形」は業界標準用語(ASTMF2792)であるが、AMは、フリーフォーム作製、3D印刷ラピッドプロトタイピングツーリングなどを含む、様々な名称で知られている様々な作製およびプロトタイピング技術を包含する。AM技術は、多種多様な材料から複雑な構成要素を作製することができる。一般に、自立する物体は、コンピュータ支援設計CADモデルから作製することができる。特定のタイプのAMプロセスは、エネルギービーム、例えば電子ビームまたはレーザビームなどの電磁放射を用いて粉末材料焼結または溶融して、粉末材料の粒子が互いに結合した中実の3次元物体を作製する。異なる材料系、例えば、エンジニアリングプラスチック熱可塑性エラストマ、金属、および、セラミックが使用されている。レーザ焼結または溶融は、機能的なプロトタイプおよびツールの迅速な作製のための注目すべきAMプロセスである。用途としては、複雑な加工片直接製造インベストメント鋳造のためのパターン射出成形およびダイカストのための金属型砂型鋳造のための型およびコアが挙げられる。設計サイクル中にコンセプトコミュニケーションおよび試験を促すためのプロトタイプ物体の作製は、AMプロセスの他の一般的な用法である。

選択的レーザ焼結、直接レーザ焼結、選択的レーザ溶融、および直接レーザ溶融は、レーザビームを使用して微細粉末を焼結または溶融することによって三次元(3D)物体を製造することを示すために使用される、共通の業界用語である。例えば、米国特許第4,863,538号および米国特許第5,460,758号には、従来のレーザ焼結技術が記載されている。より正確には、焼結は、粉末材料の融点を下回る温度で粉末の粒子を融合させること(凝集すること)を伴い、一方、溶融は、固体均質な塊を形成するために粉末の粒子を十分に溶融することを伴う。レーザ焼結またはレーザ溶融に関連する物理的プロセスは、粉末材料への熱伝達、およびその後の粉末材料の焼結または溶融を含む。レーザ焼結および溶融プロセス広範囲の粉末材料に適用することができるが、製造経路の科学的および技術的態様、例えば、焼結または溶融速度や層製造プロセス中の微細構造発現に対する処理パラメータの影響は、十分に理解されてこなかった。この作製方法は、熱、質量および運動量移動の複数の態様と、プロセスを非常に複雑にする化学反応とによって達成される。

図1は、直接金属レーザ焼結(DMLS)または直接金属レーザ溶融(DMLM)のための例示的な従来システム100の断面図を示す概略図である。装置100は、レーザ120のような光源によって生成されたエネルギービーム136を使用して、粉末材料(図示せず)を焼結または溶融することによって1層ずつ物体を、例えば、部品122を構築する。エネルギービームによって溶融される粉末は、リザーバ126により供給され、方向134に移動するリコータアーム116を用いてビルドプレート114上に均等に分散し、粉末をレベル118に維持して、粉末レベル118の上方に延伸する過剰の粉末材料を廃棄物容器128に取り除く。エネルギービーム136は、ガルボスキャナ132の制御の下で構築中の物体の断面層を焼結または溶融する。ビルドプレート114は下げられ、別の粉末層がビルドプレートおよび構築中の物体上に分散され、次いでレーザ120によって引き続き粉末の溶融/焼結が行われる。溶融/焼結された粉末材料から部品122が完全に構築されるまで、処理が繰り返される。レーザ120は、プロセッサおよびメモリを含むコンピュータシステムによって制御することができる。コンピュータシステムは、層ごとに走査パターンを決定し、走査パターンに従って粉末材料に照射するようにレーザ120を制御することができる。部品122の作製が完了した後に、様々な後処理手順が部品122に適用されてもよい。後処理手順は、例えば、吹き飛ばしまたは吸引による余分な粉末の除去を含む。他の後処理手順は、応力解放処理を含む。さらに、熱的および化学的後処理手順を、部品122を仕上げるために使用することができる。

本発明者らは、積層造形技法を用いて、様々な目的に役立つ多壁構造を作製することができることを発見した。例えば、多壁構造は、空気流を可能にするために壁の間にダクトを設けながら構造的強度を提供することができる。しかしながら、造形中に、多壁構造は、粉末を保持する場合がある部分的に密閉された空間を作り出すことがある。例えば、2つの壁の間の狭い空間から粉末を除去することは困難であり得る。場合によっては、保持された粉末が後処理工程中に焼結されて、保持された粉末を除去することがより困難になる可能性がある。

上記に鑑みて、AM技法に関連する問題、欠点または不利益があり、多壁構造を製造し、そこから粉末を除去する改善された方法が利用可能であることが望ましいことが理解されよう。

概要

本開示は、一般に、多壁構造を作製するための積層造形方法に関する。多壁構造は、第1の方向において第1の表面と第2の表面との間の幅(432)を有する通路(430)を画定するように、第1の表面を有する第1の壁(410)と、第1の表面に対向する第2の表面を有する第2の壁(420)とを含む。多壁構造はまた、第1の壁と第2の壁とを接続する拡大された粉末除去機構(440)を含む。拡大された粉末除去機構は、第1の方向の幅よりも大きな内寸(442)と、第1の幅と交差する方向の少なくとも1つの開放端とを有する。

目的

例えば、多壁構造は、空気流を可能にするために壁の間にダクトを設けながら構造的強度を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

物体を作製するための方法であって、(a)融合領域を形成するために、粉末床内の粉末層エネルギービーム一連走査線において照射するステップと、(b)粉末床の上で粉末床の第1の面から粉末床の第2の面へとリコータアームを通過させることにより、後続の粉末層を提供するステップと、(c)物体が粉末床内に形成されるまで、ステップ(a)および(b)を繰り返すステップとを含み、物体は、第1の方向において第1の表面(412)と第2の表面(422)との間の幅(432)を有する通路(430)を画定するように、第1の表面(412)を有する第1の壁(410)および第1の表面(412)に面する第2の表面(422)を有する第2の壁(420)と第1の壁(410)と第2の壁(420)とを接続する拡大された粉末除去機構(440)であり、拡大された粉末除去機構(440)は、第1の方向の幅(432)よりも大きな内寸(442)と、第1の幅(432)と交差する方向の少なくとも1つの開放端とを有する、拡大された粉末除去機構(440)とを含む、方法。

請求項2

(d)少なくとも1つの開放端部を介して通路(430)から未融合粉末を除去するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。

請求項3

(e)細長い物体を粉末除去機構(440)に通すステップをさらに含む、請求項2に記載の方法。

請求項4

粉末除去機構(440)が、第1の壁(410)の第1の端部を第2の壁(420)の第1の端部に接続する、請求項1に記載の方法。

請求項5

物体が、第1の壁(410)の第2の端部を第2の壁(420)の第2の端部に接続する第2の拡大粉末除去機構(440)をさらに含む、請求項4に記載の方法。

請求項6

幅(432)が、第1の表面(412)および第2の表面(422)にわたって実質的に一定である、請求項1に記載の方法。

請求項7

物体が、規則的に離間された複数の粉末除去機構(440)を含む、請求項1に記載の方法。

請求項8

粉末除去機構(440)が、半環状壁(444)によって画定された中空カラムであり、中空カラムが通路(430)と流体連通している、請求項1に記載の方法。

請求項9

少なくとも1つの開放端が、中空カラムの長手方向端部に位置する、請求項1に記載の方法。

請求項10

エンジン構成要素であって、第1の方向において第1の表面(412)と第2の表面(422)との間の幅(432)を有する通路(430)を画定するように、第1の表面(412)を有する第1の壁(410)と、第1の表面(412)に対向する第2の表面(422)を有する第2の壁(420)と、第1の壁(410)と第2の壁(420)とを接続する拡大された粉末除去機構(440)であり、拡大された粉末除去機構(440)は、第1の方向の幅(432)よりも大きな内寸(442)と、第1の幅(432)と交差する方向の少なくとも1つの開放端とを有する、拡大された粉末除去機構(440)とを備える、エンジン構成要素。

請求項11

粉末除去機構(440)が、第1の壁(410)の第1の端部を第2の壁(420)の第1の端部に接続する、請求項10に記載のエンジン構成要素。

請求項12

第1の壁(410)の第2の端部を第2の壁(420)の第2の端部に接続する第2の拡大された粉末除去機構(440)をさらに備える、請求項11に記載のエンジン構成要素。

請求項13

エンジン構成要素が、規則的に離間された複数の粉末除去機構(440)を含む、請求項10に記載のエンジン構成要素。

請求項14

エンジン構成要素が環状であり、第1の壁(410)がエンジン構成要素の円弧状部分外壁であり、第2の壁(420)がエンジン構成要素の円弧状部分の内壁である、請求項10に記載のエンジン構成要素。

請求項15

粉末除去機構(440)が、第1の壁(410)および第2の壁(420)に接続された半環状壁(444)によって画定される非線形の管である、請求項10に記載のエンジン構成要素。

技術分野

0001

本開示は、概して、積層造形(AM)を使用して粉末除去機構を製造する方法、およびこれらのAMプロセスによって製造される新規強化構造に関する。

背景技術

0002

AMプロセスは、切削加工法とは対照的に、一般にネットまたはニアネットシェイプNNS)物体を作製するために1つまたは複数の材料の堆積を伴う。「積層造形」は業界標準用語(ASTMF2792)であるが、AMは、フリーフォーム作製、3D印刷ラピッドプロトタイピングツーリングなどを含む、様々な名称で知られている様々な作製およびプロトタイピング技術を包含する。AM技術は、多種多様な材料から複雑な構成要素を作製することができる。一般に、自立する物体は、コンピュータ支援設計CADモデルから作製することができる。特定のタイプのAMプロセスは、エネルギービーム、例えば電子ビームまたはレーザビームなどの電磁放射を用いて粉末材料焼結または溶融して、粉末材料の粒子が互いに結合した中実の3次元物体を作製する。異なる材料系、例えば、エンジニアリングプラスチック熱可塑性エラストマ、金属、および、セラミックが使用されている。レーザ焼結または溶融は、機能的なプロトタイプおよびツールの迅速な作製のための注目すべきAMプロセスである。用途としては、複雑な加工片直接製造インベストメント鋳造のためのパターン射出成形およびダイカストのための金属型砂型鋳造のための型およびコアが挙げられる。設計サイクル中にコンセプトコミュニケーションおよび試験を促すためのプロトタイプ物体の作製は、AMプロセスの他の一般的な用法である。

0003

選択的レーザ焼結、直接レーザ焼結、選択的レーザ溶融、および直接レーザ溶融は、レーザビームを使用して微細粉末を焼結または溶融することによって三次元(3D)物体を製造することを示すために使用される、共通の業界用語である。例えば、米国特許第4,863,538号および米国特許第5,460,758号には、従来のレーザ焼結技術が記載されている。より正確には、焼結は、粉末材料の融点を下回る温度で粉末の粒子を融合させること(凝集すること)を伴い、一方、溶融は、固体均質な塊を形成するために粉末の粒子を十分に溶融することを伴う。レーザ焼結またはレーザ溶融に関連する物理的プロセスは、粉末材料への熱伝達、およびその後の粉末材料の焼結または溶融を含む。レーザ焼結および溶融プロセス広範囲の粉末材料に適用することができるが、製造経路の科学的および技術的態様、例えば、焼結または溶融速度や層製造プロセス中の微細構造発現に対する処理パラメータの影響は、十分に理解されてこなかった。この作製方法は、熱、質量および運動量移動の複数の態様と、プロセスを非常に複雑にする化学反応とによって達成される。

0004

図1は、直接金属レーザ焼結(DMLS)または直接金属レーザ溶融(DMLM)のための例示的な従来システム100の断面図を示す概略図である。装置100は、レーザ120のような光源によって生成されたエネルギービーム136を使用して、粉末材料(図示せず)を焼結または溶融することによって1層ずつ物体を、例えば、部品122を構築する。エネルギービームによって溶融される粉末は、リザーバ126により供給され、方向134に移動するリコータアーム116を用いてビルドプレート114上に均等に分散し、粉末をレベル118に維持して、粉末レベル118の上方に延伸する過剰の粉末材料を廃棄物容器128に取り除く。エネルギービーム136は、ガルボスキャナ132の制御の下で構築中の物体の断面層を焼結または溶融する。ビルドプレート114は下げられ、別の粉末層がビルドプレートおよび構築中の物体上に分散され、次いでレーザ120によって引き続き粉末の溶融/焼結が行われる。溶融/焼結された粉末材料から部品122が完全に構築されるまで、処理が繰り返される。レーザ120は、プロセッサおよびメモリを含むコンピュータシステムによって制御することができる。コンピュータシステムは、層ごとに走査パターンを決定し、走査パターンに従って粉末材料に照射するようにレーザ120を制御することができる。部品122の作製が完了した後に、様々な後処理手順が部品122に適用されてもよい。後処理手順は、例えば、吹き飛ばしまたは吸引による余分な粉末の除去を含む。他の後処理手順は、応力解放処理を含む。さらに、熱的および化学的後処理手順を、部品122を仕上げるために使用することができる。

0005

本発明者らは、積層造形技法を用いて、様々な目的に役立つ多壁構造を作製することができることを発見した。例えば、多壁構造は、空気流を可能にするために壁の間にダクトを設けながら構造的強度を提供することができる。しかしながら、造形中に、多壁構造は、粉末を保持する場合がある部分的に密閉された空間を作り出すことがある。例えば、2つの壁の間の狭い空間から粉末を除去することは困難であり得る。場合によっては、保持された粉末が後処理工程中に焼結されて、保持された粉末を除去することがより困難になる可能性がある。

0006

上記に鑑みて、AM技法に関連する問題、欠点または不利益があり、多壁構造を製造し、そこから粉末を除去する改善された方法が利用可能であることが望ましいことが理解されよう。

先行技術

0007

欧州特許出願公開第3015189号明細書

0008

このような態様の基本的な理解を提供するために、以下に本発明の1つまたは複数の態様の簡略化した概要提示する。本概要は、すべての熟考された態様の広範囲の概要ではなく、すべての態様のキーまたは重要な要素を特定するものでもなく、また一部またはすべての態様の範囲を詳しく説明するものでもない。その目的は、後に提示されるより詳細な説明の前置きとして、簡略化された形で1つまたは複数の態様のうちのいくつかの概念を提示することである。

0009

一態様では、本開示は、物体を作製するための方法を提供する。この方法は、(a)融合領域を形成するために、粉末床内の粉末層にエネルギービームを一連走査線において照射するステップと、(b)粉末床の上で粉末床の第1の面から粉末床の第2の面へとリコータアームを通過させることにより、後続の粉末層を提供するステップと、(c)物体が粉末床内に形成されるまで、ステップ(a)および(b)を繰り返すステップとを含む。物体は、第1の方向において第1の表面と第2の表面との間の幅を有する通路画定するように、第1の表面を有する第1の壁と、第1の表面に面する第2の表面を有する第2の壁とを含む。物体はまた、第1の壁と第2の壁とを接続する拡大された粉末除去機構をも含む。拡大された粉末除去機構は、第1の方向の幅よりも大きな内寸と、第1の幅と交差する方向の少なくとも1つの開放端とを有する。

0010

別の態様では、本開示は、エンジン構成要素を提供する。エンジン構成要素は、第1の方向において第1の表面と第2の表面との間の幅を有する通路を画定するように、第1の表面を有する第1の壁と、第1の表面に対向する第2の表面を有する第2の壁とを含む。エンジン構成要素はまた、第1の壁と第2の壁とを接続する拡大された粉末除去機構を含む。拡大された粉末除去機構は、第1の方向の幅よりも大きな内寸と、第1の幅と交差する方向の少なくとも1つの開放端とを有する。

0011

本発明のこれらおよび他の態様は、以下の詳細な説明を検討することにより、より十分に理解されるであろう。

図面の簡単な説明

0012

従来の積層造形装置の一例を示す概略図である。
粉末除去機構を備えていない多壁構造の例を示す図である。
粉末除去孔を備える多壁構造の例を示す図である。
本開示の一態様による粉末除去機構を備えた多壁構造の一例の平面図である。
図4の多壁構造の断面図である。
本開示の一態様による粉末除去機構を備えた多壁構造の別の例を示す図である。
本開示の一態様による粉末除去機構を備えた環状多壁構造の一例を示す図である。
本開示の一態様による非線形粉末除去機構を備えた環状多壁構造の一例を示す図である。
図8の環状多壁構造の断面図である。

実施例

0013

添付図面に関連して以下に記載する詳細な説明は、様々な構成の説明として意図されたものであって、本明細書で説明される概念を実施することができる唯一の構成を提示するものではない。詳細な説明は、様々な概念の徹底的な理解を提供する目的で特定の詳細を含んでいる。しかし、これらの具体的な詳細がなくてもこれらの概念を実施することができることは、当業者には明らかであろう。いくつかの例では、周知の構成要素は、そのような概念を不明瞭にすることを避けるためにブロック図の形で示している。

0014

図2は、第1の壁210と第2の壁220との間に通路230を画定する第1の壁210および第2の壁220を含む多壁構造200を示す。複数の壁は、単一の中実壁にまさる様々な利点を提供する。一般に、多壁構造200は、同様の強度および剛性特性を有しながら、壁210,220間の通路230に起因して類似の中実構造よりも軽量である。さらに、通路230は、壁210,220のうちの1つに加えられる熱および振動からのある程度の絶縁を提供する。さらに、通路230は、一部の構成要素において流体流路として使用することができる。

0015

多壁構造200は、積層造形を使用する作製についていくつかの問題を提起することがある。通路230は、除去することが困難であり得る未融合粉末を保持する場合がある。場合によっては、通路230が完全に密閉されて、未融合粉末の除去が妨げられる可能性がある。他の場合では、通路230の比較的狭い形状は、未融合粉末が抽出技術(例えば、加圧空気真空溶媒など)に抵抗することを可能にする可能性がある。

0016

図3は、粉末除去孔340を含む多壁構造300を示す。多壁構造300は、多壁構造200と同様であり得、壁210に対応する壁310、壁220に対応する壁320、および通路230に対応する通路330を有する。粉末除去孔340は、壁310,320の一方の表面に配置することができる。粉末除去孔340は、通路330から粉末を除去する1つのアプローチを提供する。粉末除去孔340は、積層造形プロセス中に多壁構造300に組み込むことができ、または切削造形プロセス(例えば、穿孔)を使用して機械加工することができる。粉末除去孔340は、例えば、未融合粉末が通路330から出るための通路を提供することによって、未融合粉末の除去を可能にする。粉末除去孔340はまた、未融合粉末の除去を容易にするために、加圧空気または溶媒を注入する点を提供する。しかしながら、粉末除去孔340はまた望ましくない効果をもたらすこともある。例えば、粉末除去孔340は、壁320の表面に配置され得る。粉末除去孔340は、壁320の構造を脆弱化する可能性がある。粉末除去孔340は、(例えば、粉末除去孔340内へのプラグ溶接充填または溶接を使用して)充填することができる。しかしながら、そのような技術は、時間がかかり、または望ましくない構成要素特性(例えば、不均一な仕上げ)をもたらす可能性がある。さらに、ある場合には、粉末除去孔340は、通路330に直接アクセスすることができない多壁構造の場合には有効でない場合がある。

0017

図4および図5は、本開示の一態様による多壁構造400を示す。図4は、多壁構造400の端面図を示す。図5は、線A−Aに沿った多壁構造400の断面を示す。多壁構造400は、例えば、エンジン構成要素、車両の構造部材医療デバイス、または別の用途のための中実構造であってもよい。多壁構造400は、壁410,420の間の通路430を画定する壁410および壁420を含む。一態様では、多壁構造400は環状構造であり、壁410および壁420は実質的に同心円弧形状の壁である。壁410は、表面412を含む。壁420は、表面422を含む。図示のように、表面412は、壁410の半径方向内側の表面であり、表面422は、壁420の半径方向外側の表面である。通路430は、表面412と表面422との間に延伸する。通路430は、実質的に一定の幅432を有する。すなわち、表面412,422に垂直な任意の線に沿って測定される幅432が表面412,422の大部分について実質的に(例えば、10%以内で)同じになるように、表面412は表面422に一致する。

0018

多壁構造400はまた、粉末除去機構440をも含む。粉末除去機構440は、拡張された内寸442を有する、壁410,420に隣接する領域である。粉末除去機構440は、通路430と流体連通している。図4に示すように、粉末除去機構440の半環状壁444は、未融合粉末で充填された中空円筒カラムを画定する。内寸442は、半環状壁444の内径である。半環状壁444は、壁410と壁420とを接続する。半環状として図示されているが、壁410と壁420とを接続するために異なる形状を使用することができることを理解されたい。図5に最もよく見られるように、内寸442は幅432より大きい。例えば、内寸442は、幅432の2倍であってもよい。内寸442はまた、多壁構造400の後処理または動作中に粉末除去機構440を通過する工具チューブワイヤまたはケーブルのような細長い物体を収容するような大きさにすることもできる。半環状壁444は、壁420を越えて延伸する膨出部446を形成する。膨出部446は、粉末除去機構440の外径を増大させることによって、多壁構造400に追加の構造的支持および剛性を提供する。図4に示すように、膨出部446は、壁420から半径方向内向きに延伸する。

0019

一態様では、積層造形の使用は、多壁構造400が、従来技術の造形方法(例えば、鋳造)よりも比較的高い精度で作製されることを可能にする。例えば、壁410,420は、0.050インチ未満の厚さ、さらには約0.020インチの厚さとすることができる。幅432は、多壁構造400に対する設計需要に基づいて選択することができる。幅432は、0.005インチ程度に小さくすることができる。一般に、幅432が小さいほど、通路430からの粉末除去を可能にするために、粉末除去機構440のより大きい内径が選択される。粉末除去機構440は、長手方向軸を有する。作製中に、長手方向軸は、縁部が張り出すことなく、粉末除去機構が粉末除去機構の下側の層によって支持されるように、構築方向(例えば、上向き)に整列され得る。多壁構造が、粉末除去機構が真っ直ぐな長手方向軸を有しないような形状である場合、多壁構造は、張り出し縁部を最小にするように配向することができ、または支持構造を追加することができる。

0020

図6は、別の多壁構造600を示す。多壁構造600は、環状構成要素の一部である。多壁構造600は、環状構成要素をいくつかの円弧状セグメント602に分割する複数の粉末除去機構640を含む。各円弧状セグメント602は、一対の粉末除去機構640が円弧状セグメント602の間に互いに隣接して配置されるように、各端部に粉末除去機構640を有する。一態様では、粉末除去機構の数、間隔および寸法は、粉末除去を容易にし、強度および剛性パラメータを満たすように選択される。複数の粉末除去機構640の使用は、粉末除去機構640を介して粉末を除去できるように、通路630の長さを制限する。さらに、図6に示すように、膨出部646は、図4の半径方向内向きの膨出部446とは対照的に、壁610から半径方向外向きに突出する。内壁620は、円弧状セグメントのいくつかにわたって延伸し、一方、各円弧状セグメントは、別個外壁610を有する。膨出部はまた、壁610,620の両方から突出していてもよい。

0021

図7は、別の多壁構造700を示す。多壁構造700は、同心円弧状の壁710,720,および730を含む。第1の空間740が、壁710と壁720との間に位置する。第2の空間750が、壁720と730との間に位置する。粉末除去機構760が、第1の空間740の端部に位置する。粉末除去機構760は、壁710を壁720に接続する。粉末除去機構760は、壁710を越えて半径方向外側に延伸する。粉末除去機構770が、第2の空間750の端部に位置する。粉末除去機構770は、壁720を壁730に接続する。粉末除去機構770は、壁730を越えて半径方向外側に延伸する。粉末除去機構770は、粉末除去機構760からオフセットされている。

0022

図8および図9は、非線形の粉末除去機構840を有する多壁構造800を示す。図8は斜視図である。図9は、線B−Bに沿った半径方向断面図である。多壁構造800は、外壁810、内壁820、および外壁810と内壁820との間の空間830を含む。外壁810は、外壁810の残りの部分から半径方向外側に延伸する湾曲部分812を含む。内壁820は、湾曲部分812の形状に一致する同様の湾曲部分822を含む。非線形粉末除去機構840は、外壁810と内壁820とを接続する半環状壁844によって形成される管である。非線形粉末除去機構840は、直線部分および湾曲部分を含むことができる。非線形粉末除去機構840は、空間830の幅832よりも大きい実質的に一定の内寸842を有する。例えば、内寸(例えば、直径)は、粉末除去機構の長さに対して10%まで変動してもよい。

0023

AMプロセスが完了すると、多壁構造400/600/700/800を粉末床から取り除くことができる。次いで、未融合粉末が多壁構造400/600/700/800から除去される。一態様では、多壁構造400/600/700/800はビルドプレートに取り付けられ、粉末除去の前または後にビルドプレートから取り外すことができる。粉末除去機構440/640/760/770/840の少なくとも一端は露出されている。粉末除去機構440/640/760/770/840は、それぞれの多壁構造400/600/700/800からの未融合粉末の除去を容易にする。例えば、粉末除去手順の間に、多壁構造400/600/700/800は振動台に置かれ、振動させられる。振動は、粉末除去機構440/640/760/770/840による除去を容易にするために圧縮された粉末を緩ませる。多壁構造400/600/700はまた、重力が粉末除去機構440/640/760/770/840のうちの1つに向かって未融合粉末を引くように、振動中に回転させることもできる。例えば、未融合粉末が非線形粉末除去機構840の経路をたどるように、多壁構造800を回転させることができる。さらに、圧縮ガスおよび/または真空を用いて、緩んだ粉末を除去することができる。例えば、圧縮ガスは、通路430/630/740/750/830の一端において粉末除去機構440/640/760/770に供給されてもよく、真空は通路の他端に位置する粉末除去機構440/640/760/770/840において適用されてもよい。したがって、圧縮ガスと真空との組み合わせは、未融合粉末を粉末除去機構の1つに向けて押し出すことができる。

0024

さらに、粉末除去機構440/640/760/770/840は、動作中に多壁構造400/600/700/800を通る導管を提供する。例えば、多壁構造400が航空機構成要素である場合、粉末除去機構440および通路430は、空気流を別の構成要素に送るために使用されてもよい。さらに、粉末除去機構440を使用して、通路430内に収まらない細長い物体を送ることができる。例えば、ワイヤ、燃料ホース、またはケーブルを粉末除去機構440に通すことができる。

0025

本明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、好ましい実施形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有しており、あるいは特許請求の範囲の文言から実質的に相違しない同等な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。記載した様々な実施形態、ならびにこのような各態様の他の公知の均等物は、本出願の原理に従ってさらなる実施形態および技術を構築するように、当業者によって混合し適合することができる。
[実施態様1]
物体を作製するための方法であって、
(a)融合領域を形成するために、粉末床内の粉末層にエネルギービームを一連の走査線において照射するステップと、
(b)粉末床の上で粉末床の第1の面から粉末床の第2の面へとリコータアームを通過させることにより、後続の粉末層を提供するステップと、
(c)物体が粉末床内に形成されるまで、ステップ(a)および(b)を繰り返すステップと
を含み、物体は、
第1の方向において第1の表面(412)と第2の表面(422)との間の幅(432)を有する通路(430)を画定するように、第1の表面(412)を有する第1の壁(410)および第1の表面(412)に面する第2の表面(422)を有する第2の壁(420)と
第1の壁(410)と第2の壁(420)とを接続する拡大された粉末除去機構(440)であり、拡大された粉末除去機構(440)は、第1の方向の幅(432)よりも大きな内寸(442)と、第1の幅(432)と交差する方向の少なくとも1つの開放端とを有する、拡大された粉末除去機構(440)と
を含む、方法。
[実施態様2]
(d)少なくとも1つの開放端部を介して通路(430)から未融合粉末を除去するステップ
をさらに含む、実施態様1に記載の方法。
[実施態様3]
(e)細長い物体を粉末除去機構(440)に通すステップ
をさらに含む、実施態様2に記載の方法。
[実施態様4]
粉末除去機構(440)が、第1の壁(410)の第1の端部を第2の壁(420)の第1の端部に接続する、実施態様1に記載の方法。
[実施態様5]
物体が、第1の壁(410)の第2の端部を第2の壁(420)の第2の端部に接続する第2の拡大粉末除去機構(440)をさらに含む、実施態様4に記載の方法。
[実施態様6]
幅(432)が、第1の表面(412)および第2の表面(422)にわたって実質的に一定である、実施態様1に記載の方法。
[実施態様7]
物体が、規則的に離間された複数の粉末除去機構(440)を含む、実施態様1に記載の方法。
[実施態様8]
粉末除去機構(440)が、半環状壁(444)によって画定された中空カラムであり、中空カラムが通路(430)と流体連通している、実施態様1に記載の方法。
[実施態様9]
少なくとも1つの開放端が、中空カラムの長手方向端部に位置する、実施態様1に記載の方法。
[実施態様10]
物体が環状であり、第1の壁(410)が物体の円弧状部分の外壁であり、第2の壁(420)が物体の円弧状部分の内壁である、実施態様1に記載の方法。
[実施態様11]
粉末除去機構(440)が、第1の壁(410)および第2の壁(420)に接続された半環状壁(444)によって画定される非線形の管である、実施態様1に記載の方法。
[実施態様12]
エンジン構成要素であって、
第1の方向において第1の表面(412)と第2の表面(422)との間の幅(432)を有する通路(430)を画定するように、第1の表面(412)を有する第1の壁(410)と、第1の表面(412)に対向する第2の表面(422)を有する第2の壁(420)と、
第1の壁(410)と第2の壁(420)とを接続する拡大された粉末除去機構(440)であり、拡大された粉末除去機構(440)は、第1の方向の幅(432)よりも大きな内寸(442)と、第1の幅(432)と交差する方向の少なくとも1つの開放端とを有する、拡大された粉末除去機構(440)と
を備える、エンジン構成要素。
[実施態様13]
粉末除去機構(440)が、第1の壁(410)の第1の端部を第2の壁(420)の第1の端部に接続する、実施態様12に記載のエンジン構成要素。
[実施態様14]
第1の壁(410)の第2の端部を第2の壁(420)の第2の端部に接続する第2の拡大された粉末除去機構(440)をさらに備える、実施態様13に記載のエンジン構成要素。
[実施態様15]
幅(432)が、第1の表面(412)および第2の表面(422)にわたって実質的に一定である、実施態様12に記載のエンジン構成要素。
[実施態様16]
エンジン構成要素が、規則的に離間された複数の粉末除去機構(440)を含む、実施態様12に記載のエンジン構成要素。
[実施態様17]
粉末除去機構(440)が、半環状壁(444)によって画定された中空カラムであり、中空カラムが通路(430)と流体連通している、実施態様12に記載のエンジン構成要素。
[実施態様18]
少なくとも1つの開放端が、中空カラムの長手方向端部に位置する、実施態様12に記載のエンジン構成要素。
[実施態様19]
エンジン構成要素が環状であり、第1の壁(410)がエンジン構成要素の円弧状部分の外壁であり、第2の壁(420)がエンジン構成要素の円弧状部分の内壁である、実施態様12に記載のエンジン構成要素。
[実施態様20]
粉末除去機構(440)が、第1の壁(410)および第2の壁(420)に接続された半環状壁(444)によって画定される非線形の管である、実施態様12に記載のエンジン構成要素。

0026

100 従来のシステム、装置
114ビルドプレート
116リコータアーム
118粉末レベル
120レーザ
122部品
126リザーバ
128廃棄物容器
134 方向
136エネルギービーム
200 多壁構造
210 第1の壁
220 第2の壁
230通路
300 多壁構造
310 壁
320 壁
330 通路
340 粉末除去孔
400 多壁構造
410 壁
412 表面
420 壁
422 表面
430 通路
432 幅
440 粉末除去機構
442内寸
444 半環状壁
446膨出部
600 多壁構造
602円弧状セグメント
610外壁
620内壁
630 通路
640 粉末除去機構
646 膨出部
700 多壁構造
710 壁
720 壁
730 壁
740 第1の空間
750 第2の空間
760 粉末除去機構
770 粉末除去機構
800 多壁構造
810 外壁
812湾曲部分
820 内壁
822 湾曲部分
830 空間
840 粉末除去機構、非線形粉末除去機構
842 内寸
844 半環状壁

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