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公開番号2025171982
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-20
出願番号2025069385
出願日2025-04-21
発明の名称積層造形のためのビルドプラットフォームおよび関連する方法
出願人ジーイー・ベルノバ・テクノロジー・ゲーエムベーハー,GE Vernova Technology GmbH
代理人個人,弁理士法人NIP&SBPJ国際特許事務所
主分類B22F 12/33 20210101AFI20251113BHJP(鋳造;粉末冶金)
要約【課題】積層造形のためのビルドプラットフォームおよび関連する方法を提供する。
【解決手段】金属積層造形プロセスのためのビルドプラットフォームおよび関連する方法が開示される。ビルドプラットフォームは、第1の金属と上面とを含むベースを含む。ビルドプラットフォームは、ベースの上面上に、第1の金属とは異なる第2の金属を含む表面層をも含む。表面層は、表面層の上面において最も密な領域を有し、表面層の下面において最も密でない領域を有する、段階的多孔度を有する。表面層の下面は、ベースの上面と接触する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
金属積層造形プロセスのためのビルドプラットフォーム（２２０）であって、前記ビルドプラットフォーム（２２０）は、
第１の金属と上面（３０２）とをベース（３００）と、
前記ベース（３００）の前記上面（３０２）上の表面層（３１２）であって、前記表面層（３１２）が、前記第１の金属とは異なる第２の金属を含む、表面層（３１２）と
を備え、
前記表面層（３１２）が、前記表面層（３１２）の上面（３１６）において最も密な領域（３１４）を有し、前記表面層（３１２）の下面（３２０）において最も密でない領域（３１８）を有する、段階的多孔度を有し、前記表面層（３１２）の前記下面（３２０）が、前記ベース（３００）の前記上面（３０２）に接触する、ビルドプラットフォーム（２２０）。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記表面層（３１２）が、少なくとも０．２ミリメートルの厚さを有する、請求項１に記載のビルドプラットフォーム（２２０）。
【請求項３】
前記表面層（３１２）が、前記表面層（３１２）を取り囲む前記上面（３１６）の露出部分（３０８）を除いて前記ベース（３００）の前記上面（３０２）を覆い、前記露出部分（３０８）が、１．２～１．８ミリメートルの範囲の幅（Ｗ１）を有する、請求項１または２に記載のビルドプラットフォーム（２２０）。
【請求項４】
前記最も密な領域（３１４）が、０％～４．９％の範囲の多孔度を有し、前記最も密でない領域（３１８）が、５％～２５％の範囲の多孔度を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のビルドプラットフォーム（２２０）。
【請求項５】
前記第１の金属が、単一の化学元素または合金を含み、前記第２の金属が、２つ以上の化学元素の異なる合金を含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のビルドプラットフォーム（２２０）。
【請求項６】
前記表面層（３１２）の前記上面（３１６）と前記表面層（３１２）の前記下面（３２０）との間の前記段階的多孔度が、前記表面層（３１２）の前記上面（３１６）から前記表面層（３１２）の前記下面（３２０）まで、１ミリメートル当たり１％～４％の範囲の一定の多孔度変化率を含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のビルドプラットフォーム（２２０）。
【請求項７】
前記表面層（３１２）の前記上面（３１６）と前記表面層（３１２）の前記下面（３２０）との間の前記段階的多孔度が、前記表面層（３１２）の前記上面（３１６）から前記表面層（３１２）の前記下面（３２０）まで階段状の異なる体積の細孔（３３２）を有する複数の階段状多孔度層（３３０Ａ～Ｆ）を含み、前記細孔（３３２）が、前記表面層（３１２）の前記上面（３１６）の下方で０．０２８～０．０３６ミリメートル（ｍｍ）の範囲の、および前記表面層（３１２）の前記下面（３２０）に隣接して１．８～２．２ｍｍの範囲の直径を有する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のビルドプラットフォーム（２２０）。
【請求項８】
前記表面層（３１２）の前記上面（３１６）と前記表面層（３１２）の前記下面（３２０）との間の前記段階的多孔度が、固体材料（３３６）中に複数の空洞柱（３３４）を含み、前記複数の空洞柱（３３４）が、前記表面層（３１２）の前記上面（３１６）から前記表面層（３１２）の前記下面（３２０）まで延び、各空洞柱（３３４）が、前記表面層（３１２）の前記上面（３１６）に隣接するがその下にあるより狭い上部（３４０）と、前記表面層（３１２）の前記下面（３２０）に隣接するより広い下部（３４２）とを有する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のビルドプラットフォーム（２２０）。
【請求項９】
各空洞柱（３３４）が、前記表面層（３１２）の前記下面（３２０）において０．５～２．０ミリメートル（ｍｍ）の範囲の下側幅（Ｗ２）を有し、前記表面層（３１２）の前記上面（３１６）の下方で０．０５～０．３ｍｍの範囲の上側幅（Ｗ３）を有し、１～４°の範囲のテーパ角（α）を有する、請求項８に記載のビルドプラットフォーム（２２０）。
【請求項１０】
前記表面層（３１２）を前記ベース（３００）に結合するフィレット（３１３）をさらに備え、前記フィレット（３１３）が前記第２の金属を含む、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のビルドプラットフォーム（２２０）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、積層造形に関し、より具体的には、積層造形のためのビルドプラットフォームおよび関連する方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
三次元（３Ｄ）部品を製作するための信頼性の高い製造方法として、積層造形が出現した。特定の積層造形方法は、レーザまたは電子ビームを使用して金属層を連続的に焼結し、３Ｄ部品を形成する。レーザが使用される場合、プロセスは、例えば、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）または選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）として参照されてもよく、電子ビームが使用される場合、プロセスは、例えば、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）として参照されてもよい。いずれの積層造形プロセスも、３Ｄ印刷された部品のためのベースとしてビルドプラットフォーム上に金属粉末層を供給する金属粉末床を使用する。金属粉末層は、レーザまたは電子ビームによって一緒に焼結または溶融される。ビルドプラットフォームは、典型的には、印刷材料と呼ばれる、３Ｄ部品を形成するために使用されている粉末材料を収容するように構成された任意の形態で、鋼、ステンレス鋼またはニッケル基合金の一形態から作られる。ビルドプラットフォーム材料の選択は、印刷材料との適合性に依存する。特に、印刷材料が濡れ、ビルドプラットフォームに接着（溶接）する能力が有利である。印刷材料がビルドプラットフォームに良好に接着（溶接）しない場合、それは、界面における剥離／亀裂をもたらし、３Ｄ部品のビルド失敗をもたらす可能性がある。印刷材料に対するビルドプラットフォームの熱膨張係数（ＣＴＥ）適合性は、考慮されるべき別の特性である。ＣＴＥの著しい差は、印刷材料とビルドプラットフォームとの間の接着の分離をもたらし、ビルド失敗をもたらす可能性がある。ＣＴＥ問題は、比較的高温の積層造形環境、例えば、１５０℃（約３０２°Ｆ）よりも高い温度において特に困難である。
【０００３】
これらの課題に対処するために、ビルドプラットフォームは、印刷材料と適合する材料から完全に作られる。３Ｄ部品にステンレス鋼およびニッケル基合金を必要とする用途では、この手法は、かなりの初期コストおよび動作コストをもたらす。別の手法は、安価で機械加工が容易な、ビルドプラットフォームのための特定のタイプの鋼など、より低コストの材料を使用する。しかしながら、これらの材料は、多くの場合、上述した理由で、多くのより高度な印刷材料、例えば、ニッケル基合金、超合金などと適合しない。
【発明の概要】
【０００４】
以下に述べるすべての態様、例、および特徴は、任意の技術的に可能な方法で組み合わせることができる。
【０００５】
本開示の一態様は、金属積層造形プロセスのためのビルドプラットフォームを含み、ビルドプラットフォームは、第１の金属と上面とを含むベースと、ベースの上面上の表面層であって、表面層が、第１の金属とは異なる第２の金属を含む、表面層とを備え、表面層は、表面層の上面において最も密な領域を有し、表面層の下面において最も密でない領域を有する、段階的多孔度を有し、表面層の下面が、ベースの上面に接触する。
【０００６】
本開示の別の態様は、前述の態様のいずれかを含み、表面層は、少なくとも０．２ミリメートルの厚さを有する。
【０００７】
本開示の別の態様は、前述の態様のいずれかを含み、表面層は、表面層を取り囲む上面の露出部分を除いてベースの上面を覆い、露出部分が、１．２～１．８ミリメートルの範囲の幅を有する。
【０００８】
本開示の別の態様は、前述の態様のいずれかを含み、最も密な領域は、０％～４．９％の範囲の多孔度を有し、最も密でない領域は、５％～２５％の範囲の多孔度を有する。
【０００９】
本開示の別の態様は、前述の態様のいずれかを含み、第１の金属は、単一の化学元素または合金を含み、第２の金属は、２つ以上の化学元素の異なる合金を含む。
【００１０】
本開示の別の態様は、前述の態様のいずれかを含み、表面層の上面と表面層の下面との間の段階的多孔度は、表面層の上面から表面層の下面まで、１ミリメートル当たり０．５％～４％の範囲の一定の多孔度変化率を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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