(57)【要約】      （修正有）【課題】流体流を最適化可能な通流装置を含む、３次元対象物を生成的に作製するための装置の提供。【解決手段】少なくとも１つのレーザビーム（５）を用いて硬化可能な部材材料（３）から成る部材材料層を連続的に、層ごとに選択的に硬化することにより３次元対象物（２）を生成的に作製するための装置（１）が、硬化可能な部材材料（３）から成る個々の部材材料層を層ごとに選択的に硬化するための少なくとも１つのレーザビーム（５）を形成するための少なくとも１つの機器（４）と、当該装置（１）のプロセスチャンバ（８）を少なくとも部分的に通流する流体流（１０）を形成するための通流装置（９）と、流体流（１０）の少なくとも１つの物理的パラメータおよび／または少なくとも１つの化学的パラメータを記述する通流情報を検出するための検出装置（１２）とを含み、通流情報により流体流の通流パラメータを制御する。【選択図】図１
2020001404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのレーザビーム（５）を用いて硬化可能な部材材料（３）から成る部材材料層を、連続的に、層ごとに選択的に硬化することにより３次元対象物（２）を生成的に作製するための装置（１）であって、硬化可能な部材材料（３）から成る個々の部材材料層を層ごとに選択的に硬化するための少なくとも１つのレーザビーム（５）を形成するための少なくとも１つの機器（４）と、前記装置（１）のプロセスチャンバ（８）を少なくとも部分的に通流する流体流（１０）を形成するための通流装置（９）と、を含む装置において、
前記流体流（１０）の少なくとも１つの物理的パラメータおよび／または少なくとも１つの化学的パラメータを示す通流情報を検出するための検出装置（１２）が設けられていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記検出装置（１２）は、少なくとも１つの、とりわけ別個の、検出エレメント（１２ａ）を含み、前記検出エレメント（１２ａ）は、前記プロセスチャンバ（８）内に配置可能であるか、または配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
少なくとも１つの前記検出エレメント（１２ａ）は、少なくとも１の運動自由度で、とりわけ前記プロセスチャンバ（８）内の第１の位置と、前記プロセスチャンバ（８）の内部の少なくとも１つの別の位置および／または前記プロセスチャンバ（８）の外部の別の位置との間で可動に支承されていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
少なくとも１つの可動に支承された前記検出エレメント（１２ａ）は、少なくとも１の運動自由度で可動に支承された前記装置（１）の少なくとも１つの別の機能コンポーネント、とりわけ被覆装置（７）と共に可動であることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記通流装置（９）に割り当て可能であるか、または割り当てられており、通流流体が通流可能である複数の通流開口部（１６）を有しており、かつ前記流体流（１０）の均等な、とりわけ層状の、通流プロフィールを形成するための少なくとも１つの拡散エレメント（１５）が設けられており、前記通流開口部（１６）はハニカム状に形成および／または配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の装置。
【請求項６】
前記通流装置（９）に割り当て可能であるか、または割り当てられており、通流流体が通流可能である複数の通流開口部（１６）を有しており、かつ前記流体流（１０）の均等な、とりわけ層状の、通流プロフィールを形成するための少なくとも１つの拡散エレメント（１５）が設けられており、少なくとも１つの前記拡散エレメント（１５）は、少なくとも１の運動自由度で可動に支承されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の装置。
【請求項７】
少なくとも１つの前記拡散エレメント（１５）は、前記プロセスチャンバ（８）内の位置であって、前記拡散エレメント（１５）によって前記流体流（１０）の均等化が可能である動作位置である位置と、前記プロセスチャンバ（８）の外部または内部にある位置であって、前記拡散エレメント（１５）による前記流体流（１０）の均等化が不可能である非動作位置である位置との間で可動に支承されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
通流流体が通流可能な複数の通流開口部（１６）を有しており、かつ前記流体流（１０）の一様または均等な、とりわけ層状の、通流プロフィールを形成するための拡散エレメント（１５）が設けられており、前記拡散エレメント（１５）は、順次接続されて配置されており、直接隣接して配置された拡散エレメント（１５）の間には通流空間（１７）が形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の装置。
【請求項９】
少なくとも１つの拡散エレメント（１５）は、少なくとも１の運動自由度で少なくとも１つの別の拡散エレメント（１５）に対して相対的に可動に支承されており、これにより直接隣接して配置された拡散エレメント（１５）の間に形成される前記通流空間（１７）の容積が可変であることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記通流空間（１７）は、直接隣接して配置された２つの拡散エレメント（１５）の間で延在する壁エレメント（２０）によって画定されており、前記壁エレメント（２０）は、少なくとも１の運動自由度で互いに相対的に、および／または少なくとも１つの拡散エレメント（１５）に対して相対的に可動に支承されていることを特徴とする請求項８または９に記載の装置。
【請求項１１】
前記検出装置（１２）を介して検出された前記通流情報を視覚化する少なくとも１つの視覚情報を、とりわけ光学的に出力するための出力装置（１４）が設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１２】
前記通流装置（９）を介して形成可能なまたは形成された前記流体流（１０）を制御するための制御装置（１３）が設けられており、前記制御装置（１３）は、検出された前記通流情報に依存して、前記通流装置（９）の運転、とりわけ前記流体流（１０）の少なくとも１つの通流パラメータおよび／もしくは成分量的な組成を制御するように、ならびに／または可動に支承された検出エレメント（１２ａ）の運動を制御するように、ならびに／または可動に支承された拡散エレメント（１５）の運動を制御するように、ならびに／または可動に支承された壁エレメント（２０）の運動を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１３】
エネルギービーム（５）を用いて硬化可能な部材材料（３）から成る個々の部材材料層を、連続的に、層ごとに選択的に硬化することにより少なくとも１つの３次元対象物（２）を生成的に作製するための方法において、
少なくとも１つの前記３次元対象物（２）を生成的に作製するために、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の少なくとも１つの３次元対象物（２）を生成的に作製するための装置（１）が使用されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのエネルギービームを用いて硬化可能な部材材料から成る部材材料層を、連続的に、層ごとに選択的に硬化することにより３次元対象物を生成的に作製するための装置に関するものである。この装置は、硬化可能な部材材料から成る個々の部材材料層を層ごとに選択的に硬化するための少なくとも１つのエネルギービームを形成するための少なくとも１つの機器と、当該装置のプロセスチャンバを少なくとも部分的に通流する流体流を形成するための通流装置とを含む。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置は、３次元対象物を生成的に作製するために公知である。対応する装置を用い、それぞれ作製すべき対象物のそれぞれの断面領域に対応する領域にある、１つの形成面に取り付けられた、エネルギービームまたはレーザビームを用いて硬化可能な部材材料から成る部材材料層を、連続的に、層ごとに選択的に硬化することによって３次元対象物が生成的に形成される。
【０００３】
さらに対応する装置に、当該装置のプロセスチャンバを少なくとも部分的に通流する流体流を形成するための通流装置を装備することが公知である。対応する通流装置を介して形成された流体流は、生成的形成プロセスの枠内で行われる、個々の部材材料層の選択的硬化の際に発生するプロセスガス、すなわち例えば煤煙または硝煙ガスをプロセスチャンバから排出するためにとりわけ用いられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこでは、対応する通流装置の運転を、対応する流体流の改善された、すなわちとりわけ必要に応じて適合可能な、形成に関連してさらに改善する必要性がある。
【０００５】
本発明の基礎とする課題は、３次元対象物を生成的に作製するための改善された装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１による装置によって解決される。従属請求項は、当該装置の特別の実施形態に関するものである。この課題はさらに、請求項１３による方法によって解決される。
【０００７】
本明細書に記載される装置は、一般的に、少なくとも１つの３次元対象物、すなわち例えば技術的構成部材または技術的構成部材群を、少なくとも１つのエネルギービーム形成機器により形成された少なくとも１つのエネルギービームを用いて硬化可能な部材材料から成る個々の部材材料層を連続的に、層ごとに選択的に硬化することによって追加的または生成的に作製するために用いられる。このエネルギービームはレーザビームとすることができ、対応してこの装置は、選択的レーザ溶融法（ＳＬＭ法）または選択的レーザ焼成法（ＳＬＳ法）を実施するための装置とすることができる。
【０００８】
それぞれ硬化すべき部材材料層の連続的に、層ごとの選択的な硬化は、対象物に関連する部材データに基づいて行われる。対応する部材データは、一般的に、生成的に作製すべき３次元対象物（以下、省略して「対象物」と称する）の幾何構造的形態を示す。対応する部材データは、例えば作製すべき対象物のＣＡＤデータとすることができ、またはそれらのＣＡＤデータを含むことができる。
【０００９】
この装置は、生成的形成プロセスを実施するために典型的に必要な機能コンポーネントを含む。すなわちとりわけ、硬化可能な部材材料、すなわちとりわけ粉体状の金属材料、プラスチック材料および／またはセラミック材料から成る個々の部材材料層を連続的に、層ごとに選択的に硬化するための少なくとも１つのエネルギービームを形成するように構成されたエネルギービーム形成機器と、１つの形成面に硬化すべき部材材料層を形成するように構成された被覆装置と、を含む。
【００１０】
形成面は、典型的には（垂直方向に）可動に支承された支持装置の支持体エレメントの表面、またはすでに選択的に硬化された部材材料層とすることができる。一般的に１つの形成面には、選択的に硬化すべきまたは選択的に硬化された部材材料層が形成されている。
【００１１】
この装置は通流装置を含み、この通流装置は、生成的形成プロセスが実施される、当該装置の形成チャンバまたはプロセスチャンバを少なくとも部分的に通流する流体流を形成するように構成されている。通流装置は、生成的形成プロセスの枠内で行われる部材材料層の選択的硬化の際に発生するプロセスガス、すなわちとりわけ煤煙または硝煙ガスを、対応する流体流で装置のプロセスチャンバから排出するためにとりわけ用いられる。通流装置は、対応する流体流を形成するために例えば送風装置として構成することができ、または少なくとも１つの送風装置を含むことができる。したがって通流装置により形成可能な流体流は、例えばブロワ流（Ｇｅｂｌａｅｓｅｓｔｒｏｅｍｕｎｇ）とすることができる。
【００１２】
流体流は少なくとも１つの通流流体によって形成される。この流体流を形成する通流流体は、典型的には例えばアルゴン、窒素、二酸化炭素等をベースにする不活性ガス（混合）である。したがって対応する流体流は、典型的には不活性ガス流である。
【００１３】
この装置がさらに吸引装置を含み、この吸引装置は、プロセスチャンバから排出すべき流体流をプロセスチャンバから吸引するように構成されていることが考えられる。したがって吸引装置は、吸引流を形成するように構成することができる。
【００１４】
さらにこの装置は検出装置を含み、この検出装置は、流体流の少なくとも１つの物理的パラメータおよび／または少なくとも１つの化学的パラメータを報告または示す通流情報を検出するように構成されている。かくて検出装置を用いて検出された通流情報に基づき、流体流に関する種々の物理的および／または化学的情報が得られ得る。
【００１５】
すでに述べたように通流情報は、流体流の種々の物理的および／または化学的パラメータを示す。通流情報は、流体流または通流流体の物理的パラメータとして、流体流のとりわけ密度、圧力、温度、および種々の通流パラメータ、すなわちとりわけ流れの形態（層流または乱流が存在しているかという問いを判断するために）、流速、および特定の通流（横断）面に関連する通流プロフィールを示すことができる。物理的パラメータは通流情報により直接または間接的に、すなわちそれぞれ記述すべき量に変換可能な中間量を介して示すことができる。物理的パラメータを介して、例えば生成的形成プロセスの枠内で発生するプロセスガスが装置のプロセスチャンバから排出される効率を推定することができる。プロセスガスの通流経過において流体流または通流流体の密度または温度が上昇することは、例えば通流流体に対応するプロセスガスが集まっていることを、したがってプロセスチャンバからのプロセスガスの効率的な排出を示唆することができる。
【００１６】
通流情報は、流体流または通流流体の化学的パラメータとして、流体流または通流流体のとりわけ成分量的な化学的組成を示すことができる。化学的パラメータは、通流情報を直接または間接的に、すなわちそれぞれ記述すべき量に変換可能な中間量を介して示すことができる。化学的パラメータを介して、同様に生成的形成プロセスの枠内で発生するプロセスガスが装置のプロセスチャンバから排出される効率を推定することができる。プロセスガスの通流経過において流体流または通流流体の可変の成分量的な化学組成が、対応するプロセスガス構成成分の割合の上昇の形で変化することは、例えば流体流または通流流体に対応するプロセスガスが集まっていることを、したがってプロセスチャンバからのプロセスガスの効率的な排出を示唆することができる。
【００１７】
いずれの場合も、通流情報の検出により、プロセスチャンバからの対応するプロセスガスの排出を量的および／または質的に判断することができる。以下で明らかになるように、この判断に基づき必要な場合には、流体流の種々のパラメータの手動での、半自動もしくは完全自動での適合を、または通流装置の運転の適合を行うことができ、場合により存在する場合には吸引装置の運転の適合も行うことができる。とりわけ調整回路または制御回路を実現することができ、これを介してプロセスチャンバからの対応するプロセスガスの排出が、設定可能なまたは設定された調整量または制御量に関連して調整または制御される。
【００１８】
この装置は、視覚情報を出力するための出力装置を含むことができる。この視覚情報は、検出装置を介して検出された通流情報を視覚化する。かくて検出された通流情報は、対応する出力装置を介して出力され、装置のユーザに表示され得る。この出力装置は、例えばディスプレイとして構成されており、または少なくともディスプレイを含む。視覚情報は、検出された個々の、複数のまたは全ての物理的および／または化学的パラメータのグラフィック画像、とりわけカラー画像を含むことができる。検出された個々の、複数のまたは全ての物理的および／または化学的パラメータの変化は、グラフィックに、とりわけカラーで表示することができる。検出された物理的および／または化学的パラメータの変化の表示は、天気予報から公知の「雨雲レーダー」のように実現することができる。視覚化は、例えばプロセスチャンバを通る流体流（の流れ）を、場合により可変のプロセスガス成分をグラフィックに強調して表示するようにして行うことができる。
【００１９】
検出装置には、これを介してそれぞれ検出すべき流体流の物理的および／または化学的パラメータに関して適切な、とりわけ（測定）センサ的な検出エレメントが装備されている。検出可能なまたは検出すべきパラメータに関して、対応する検出エレメントは、基本的にそれ自体公知の測定エレメントまたは測定エレメント群もしくは測定エレメント・アセンブリである。通流流体の温度の検出は、例えばそれ自体公知の温度測定エレメントを用いて、通流流体の流速の検出は、例えばそれ自体公知の、例えば流量測定装置、レーザー・ドップラー流体速度計、レーダー装置、超音波装置等の構成部分としての機械的または光学的または電磁的に作用する検出エレメントを用いて行うことができる。
【００２０】
それぞれの検出エレメントを介して検出されたパラメータは、これらを対応する調整回路または制御回路に供給し、そこで使用できるようにするため、検出装置に所属するデータ処理装置または制御装置にデータ的に伝送し、そこで例えばデータ的に処理することができる。
【００２１】
対応する検出エレメントは、典型的にはプロセスチャンバ内に配置されている。機能的または構造的構成に応じて、検出エレメントは少なくとも部分的に流体流に直接的に挿入することができ、したがって流体流は検出エレメントの周囲を少なくとも部分的に直接流れる。
【００２２】
個々の、複数のまたは全ての検出エレメントは、少なくとも１の運動自由度で可動に支承することができる。個々の、複数のまたは全ての検出エレメントは、例えばプロセスチャンバ内の第１の位置であって、流体流の対応するパラメータの検出が可能である動作位置とすることのできる第１の位置と、プロセスチャンバ内の少なくとも１つの別の位置であって、流体流の対応するパラメータの検出が可能である（同様に）動作位置とすることのできる別の位置、または流体流の対応するパラメータの検出が不可能である非動作位置とすることのできる別の位置との間で可動に支承することができる。択一的にまたは追加的に、個々の、複数のまたは全ての検出エレメントが、プロセスチャンバ内の第１の位置であって、流体流の対応するパラメータの検出が可能である動作位置とすることのできる第１の位置と、プロセスチャンバの外部の別の位置であって、流体流の対応するパラメータの検出が不可能である非動作位置とすることのできる別の位置との間で可動に支承されていることも考えられる。対応する検出エレメントを可動に支承することにより、流体流または通流流体の対応するパラメータをプロセスチャンバ内の種々の箇所で検出することが可能である。このようにして、対応するパラメータの例えば位置分解的および／もしくは時間分解的検出または位置分解的および／もしくは時間分解的判断が表示され得る。すなわちとりわけ、それぞれ検出されたパラメータの位置分解的および／または時間分解的な変化も表示され得る。
【００２３】
検出エレメントの運動は、並進的運動自由度と回転的運動自由度の両方を含むことができる。もちろん種々の運動自由度を組み合わせた運動が可能である。所定の運動経路に沿って案内される検出エレメントの運動を実現するために、適切な、すなわち例えばローラ式および／またはレール式の案内エレメントを含む案内装置を設けることができる。検出エレメントの可動の支承は、例えば（電気）モーター式の運動駆動部により実現することができ、これを用いて検出エレメントは少なくとも１の運動自由度で可動である。
【００２４】
合目的的には、少なくとも１つの可動に支承された検出エレメントは、少なくとも１の運動自由度で可動に支承された、当該装置の少なくとも１つの別の機能コンポーネントと共に可動である。可動に支承された検出エレメントと、当該装置の可動に支承された機能コンポーネントとの間には、直接的または間接的な、すなわち少なくとも１つの別の構成部材を中間接続して実現された運動連結部が存在する。この運動連結部は、典型的にはそれぞれの検出エレメントおよび機能コンポーネントの同形の運動を生じさせる。対応する機能コンポーネントは、例えば、被覆すべき形成面に対して相対的に可動に支承された被覆装置とすることができる。
【００２５】
通流装置には、流体流の一様または均等の、とりわけ層状の、通流プロフィールを形成するために少なくとも１つの拡散エレメントが割り当て可能でありまたは割り当てることができる。対応する拡散エレメントは、通流流体が通流可能な複数の通流開口部を有する。個々の、複数のまたは全ての通流開口部は、ハニカム状に構成および／または配置することができる。対応する通流開口部をハニカム状に構成および／または配置することは、流体流の一様または均等な、とりわけ層状の、通流プロフィールの形成にポジティブに作用する。
【００２６】
拡散エレメントの具体的な構造的構成に関係なく、拡散エレメントは少なくとも１の運動自由度で可動に支承することができる。拡散エレメントの運動は、並進的運動自由度と回転的運動自由度の両方を含むことができる。もちろん種々の運動自由度を組み合わせた運動が可能である。所定の運動経路に沿って案内される拡散エレメントの運動を実現するために、適切な、すなわち例えばローラ式および／またはレール式の案内エレメントを含む案内装置を設けることができる。拡散エレメントの可動の支承は、例えば（電気）モーター式の運動駆動部により実現することができ、これを用いて拡散エレメントは少なくとも１の運動自由度で可動である。
【００２７】
可動に支承された拡散エレメントは、とりわけプロセスチャンバ内の位置であって、拡散エレメントによって流体流の均等化が可能である動作位置である位置と、プロセスチャンバの外部にある位置であって、拡散エレメントによる流体流の均等化が不可能である非動作位置である位置との間で可動に支承することができる。プロセスチャンバ内の対応する動作位置と、プロセスチャンバの外部の対応する非動作位置との間の運動は、拡散エレメントを例えばスライド可能に支承することにより実現することができる。拡散エレメントは、プロセスチャンバに挿入またはプロセスチャンバから引き出すことにより、動作位置と非動作位置との間で可動である。
【００２８】
当該装置が複数の拡散エレメントを含む場合、これらの拡散エレメントは、順次接続して列に配置することができる。直接隣接して配置された２つの拡散エレメントの間には通流空間が形成される。それぞれの通流エレメントを適切に離間することにより、種々に寸法設定された通流空間が形成され得る。対応する通流空間の寸法設定を介して、流体流の種々の通流パラメータに、すなわちとりわけ流れの形態に影響を与えることができる。
【００２９】
少なくとも１つの拡散エレメントは、少なくとも１の運動自由度で少なくとも１つの別の拡散エレメントに対して可動に支承することができる。これにより、直接隣接して配置された拡散エレメント間に形成される通流空間の寸法、とりわけその容積が可変である。すでに述べたように、対応する通流空間の寸法設定を介して、流体流の種々の通流パラメータ、すなわちとりわけ流れの形態に影響を与えることができる。
【００３０】
拡散エレメントの運動が、並進的運動自由度と回転的運動自由度の両方を含むことができることはすでに述べた。もちろん種々の運動自由度を組み合わせた運動が可能である。拡散エレメントの可動の支承は、すでに述べたように、例えば（電気）モーター式の運動駆動部により実現することができ、これを用いて拡散エレメントは少なくとも１の運動自由度で可動である。所定の運動経路に沿って案内される拡散エレメントの運動を実現するために、すでに述べたように、適切な、すなわち例えばローラ式および／またはレール式の案内エレメントを含む案内装置を設けることができる。とりわけ拡散エレメントがプレート状またはプレート形の幾何学的基本形状を有する場合に対しては、拡散エレメントを垂直軸を中心に回転可能または旋回可能に支承することが考えられる。これにより拡散エレメントは、対応する通流開口部が流体流の通流方向に配向されており、流体流の均等化が可能である動作位置と、対応する通流開口部が流体流の通流方向に配向されておらず、流体流の均等化が不可能である非動作位置との間で回転可能または旋回可能である。
【００３１】
直接隣接して配置された２つの拡散エレメントの間に形成される通流空間は、基本的に任意の（空間的）幾何学的形態を有することができる。それぞれの通流空間の（空間的）幾何学的形態は、流体流の種々の通流パラメータに影響する別のパラメータ量である。
【００３２】
それぞれの通流空間は、（対応する直接隣接して配置された拡散エレメントの他にさらに）直接隣接して配置された２つの拡散エレメントの間で延在する少なくとも１つの壁エレメントにより画定することができる。それぞれの通流空間をさらに空間的に画定するために、それぞれの拡散エレメントの間で延在するように配置または形成された壁エレメントを設けることができる。対応する壁エレメントは、少なくとも１の運動自由度で互いに相対的に、および／または少なくとも１つ拡散エレメントに対して相対的に可動に支承することができる。
【００３３】
壁エレメントの運動は、並進的運動自由度と回転的運動自由度の両方を含むことができる。もちろん種々の運動自由度を組み合わせた運動が可能である。壁エレメントの可動の支承は、例えば（電気）モーター式の運動駆動部により実現することができ、これを用いて壁エレメントは少なくとも１の運動自由度で可動である。所定の運動経路に沿って案内される壁エレメントの運動を実現するために、適切な、すなわち例えばローラ式および／またはレール式の案内エレメントを含む案内装置を設けることができる。
【００３４】
水平の傾動軸または旋回軸を中心にする壁エレメントの傾動または旋回運動が特に合目的的であり得る。なぜならこのようにして、漏斗形に延在する通流空間を形成することができるからである。漏斗形に拡張可能なもしくは拡張する、または縮小可能なもしくは縮小する通流空間を介して、目的どおりの影響が、流体流の種々の通流パラメータに、とりわけ流れの形態および流速に与えられ得る。
【００３５】
この装置は、合目的的には、調整装置および／または制御装置を含み、この調整装置および／または制御装置は、通流装置を介して形成可能なまたは形成された流体流を調整または制御するように構成されている。制御装置は、とりわけ検出された通流情報に依存して、通流装置の運転を調整もしくは制御するように、すなわちとりわけ通流流体の少なくとも１つの通流パラメータおよび／もしくは成分量的な組成を調整もしくは制御するように、ならびに／または可動に支承された拡散エレメントの運動を調整もしくは制御するように、ならびに／または可動に支承された壁エレメントの運動を制御するように構成されている。もちろん制御装置は、存在する場合には対応する吸引装置の運転を制御するようにも構成することができる。
【００３６】
本発明はさらに、エネルギービームを用いて硬化可能な部材材料から成る個々の部材材料層を、連続的に、層ごとに選択的に硬化することにより少なくとも１つの３次元対象物を生成的に作製するための方法に関する。この方法は、少なくとも１つの対象物を生成的に作製するために、記載したような装置が使用されることを特徴とする。方法的には、対応する検出装置を用いて対応する通流情報が検出される。当該装置と関連する全ての形態は、本方法に対して同じように当てはまる。
【００３７】
本発明を、図面に示された実施例に基づいてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施例による装置の原理図である。
【図２】本発明の一実施例による装置の原理図である。
【図３】本発明の一実施例による装置の原理図である。
【図４】本発明の一実施例による装置の原理図である。
【図５】本発明の一実施例による装置の原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１は、一実施例による装置１の原理図を示す。この装置１は、３次元対象物２、すなわち例えば技術的構成部材または技術的構成部材群を、硬化可能な部材材料３、すなわち例えば金属粉末から成る部材材料層をエネルギービーム形成機器４によって形成された少なくとも１つのエネルギービーム５を用いて連続的に、層ごとに選択的に硬化することにより生成的に作製するために用いられる。それぞれ硬化すべき部材材料層を連続的に、層ごとに選択的に硬化することは、エネルギービーム形成機器４によって形成されたエネルギービーム５を、作製すべき対象物２の層に関連するそれぞれの断面幾何形状に対応する、それぞれの部材材料層のそれぞれ硬化すべき領域に選択的に指向することによって行われる。
【００４０】
この装置１は、電気的レーザ溶融装置として、または選択的レーザ焼成装置として構成することができる。対応してエネルギービーム形成機器４はレーザビーム形成機器とすることができ、エネルギービーム５は対応してレーザビームとすることができる。レーザビーム形成機器は、１つまたは複数のレーザダイオードを、レーザビームをそれぞれ形成するために含むことができる。レーザダイオードは、当該装置１のプロセスチャンバ８の内部または外部に配置することができる。プロセスチャンバ８の外部に配置されたレーザダイオードは、とりわけ集束光学系の形態の適切な光学エレメントと、プロセスチャンバ８内で例えば光導体を介して光学的に結合すべきである。
【００４１】
それぞれ硬化すべき部材材料層は、水平の二重矢印６により示されるように可動に支承された被覆装置７を用いて当該装置１のプロセスチャンバ８内で形成される。
【００４２】
この装置１は通流装置９を含み、該通流装置９は、プロセスチャンバ８を通流する流体流（矢印１０参照）を形成するように構成されている。通流装置９は、生成的形成プロセスの枠内で行われる部材材料層の選択的硬化の際に発生するプロセスガス、すなわちとりわけ煤煙または硝煙ガスを、対応する流体流１０でプロセスチャンバ８から排出するためにとりわけ用いられる。流体流１０を形成する通流流体は典型的には不活性ガス（混合）であるから、通流装置９はとりわけ、プロセスチャンバ８内で不活性雰囲気を形成または維持するためにも用いられる。
【００４３】
通流装置９は、対応する流体流１０を形成するために、例えば送風装置として構成することができ、または少なくとも１つの送風装置を含むことができる。したがって通流装置９により形成可能な流体流１０は、例えばブロワ流とすることができる。
【００４４】
通流装置１０には、流体流１０の一様または均等な、とりわけ層状の、通流プロフィールを形成するために１つの拡散エレメント１５が割り当てられている。拡散エレメント１５は、複数の通流開口部１６を有する。図には分かり易くするため全てが示されていないが、各拡散エレメント１５には対応する通流開口部１６が設けられている。通流開口部１６は、ハニカム状に配置および／または形成することができる（図４参照）。
【００４５】
拡散エレメント１５は、少なくとも１の運動自由度で可動に支承することができる。拡散エレメント１５の運動は、並進的運動自由度と回転的運動自由度の両方を含むことができる。種々の運動自由度を組み合わせた運動が可能である。所定の運動経路に沿って案内される拡散エレメント１５の運動を実現するために、適切な、すなわち例えばローラ式および／またはレール式の案内エレメント（図示せず）を含む案内装置（図示せず）を設けることができる。拡散エレメント１５の可動の支承は、例えば（電気）モーター式の運動駆動部（図示せず）により実現することができ、これを用いて拡散エレメント１５は少なくとも１の運動自由度で可動である。
【００４６】
可動に支承された拡散エレメント１５は、プロセスチャンバ８内の位置であって、拡散エレメント１５によって流体流１０の均等化が可能である動作位置である位置と、プロセスチャンバ８の内部または外部にある位置であって、拡散エレメント１５による流体流１０の均等化が不可能である非動作位置である位置との間で可動に支承することができる。プロセスチャンバ８の内部の動作位置と、プロセスチャンバ８の外部の非動作位置との間の運動は、拡散エレメント１５を例えばスライド可能に支承することにより実現することができる。拡散エレメント１５は、プロセスチャンバ８に挿入またはプロセスチャンバ８から引き出すことにより、動作位置と非動作位置との間で可動である。このためにプロセスチャンバ８には密閉可能な開口部（図示せず）を設けることができ、この開口部を介して拡散エレメント１５はプロセスチャンバ８に入り、そしてプロセスチャンバ８から出るように運動することができる。
【００４７】
可動に支承された拡散エレメント１５は、少なくとも１の運動自由度で可動に支承された、当該装置１の少なくとも１つの別の機能コンポーネント、例えば被覆装置７と共に可動である。可動に支承された拡散エレメント１５と、可動に支承された機能コンポーネントとの間には、この場合、直接的または間接的な、すなわち少なくとも１つの別の構成部材を中間接続して実現された運動連結部が存在する。
【００４８】
水平平面において通流装置９に対向するようにオプションの吸引装置１１を配置することができる。この吸引装置１１は、プロセスチャンバ８から排出すべき流体流１０をプロセスチャンバ８から吸引するように構成されている。したがって吸引装置１１は、吸引流を形成するように構成されている。
【００４９】
図に示した実施例では、通流装置９またはオプションの吸引装置１１がプロセスチャンバ８の外部に配置されている。通流装置９は、適切な案内エレメント（図示せず）を介してプロセスチャンバ８と接続されており、これによりプロセスチャンバ８内に、このプロセスチャンバ８を少なくとも部分的に通流する流体流１０が形成される。吸引装置１１も同様に適切な案内エレメント（図示せず）を介してプロセスチャンバ８と接続されており、これにより吸引流を形成する。通流装置９および／または吸引装置１１は、基本的にプロセスチャンバ８の内部にも配置することができる。
【００５０】
さらにこの装置１は検出装置１２を含み、この検出装置１２は、流体流１０の少なくとも１つの物理的パラメータおよび／または少なくとも１つの化学的パラメータを報告または示す通流情報を検出するように構成されている。このようにして検出された通流情報に基づき、流体流１０についての種々の物理的および／または化学的情報が得られ得る。
【００５１】
通流情報は、流体流１０または通流流体の物理的パラメータとして、とりわけ流体流１０または通流流体の密度、圧力、温度、および種々の通流パラメータ、すなわちとりわけ流れの形態（層流または乱流が存在しているかという問いを判断するために）、流速、および特定の通流（横断）面に関連する通流プロフィールを示すことができる。物理的パラメータを介して、生成的形成プロセスの枠内で発生するプロセスガスがプロセスチャンバ８から排出される効率を推定することができる。プロセスガスの通流経過において流体流１０または通流流体の密度または温度が上昇することは、例えば通流流体に対応するプロセスガスが集まっていることを、したがってプロセスチャンバ８からのプロセスガスの効率的な排出を示唆することができる。
【００５２】
通流情報は、流体流１０または通流流体の化学的パラメータとして、とりわけ流体流１０または通流流体の成分量的な化学的組成を示すことができる。化学的パラメータを介して、同様に生成的形成プロセスの枠内で発生するプロセスガスがプロセスチャンバ８から排出される効率を推定することができる。プロセスガスの通流経過において流体流１０または通流流体の可変の成分量的な化学組成が、対応するプロセスガス構成成分の割合の上昇の形で変化することは、例えば流体流１０または通流流体に対応するプロセスガスが集まっていることを、したがってプロセスチャンバ８からのプロセスガスの効率的な排出を示唆することができる。
【００５３】
検出装置１２には、これを介してそれぞれ検出すべき流体流の物理的および／または化学的パラメータに関して、適切な、とりわけ（測定）センサ的な検出エレメント１２ａが装備されている。検出可能なまたは検出されたパラメータに関連して対応する検出エレメント１２ａは、基本的にそれ自体公知の測定エレメントまたは測定エレメント群もしくは測定エレメント・アセンブリである。流体流１０または通流流体の温度の検出は、例えばそれ自体公知の温度測定エレメントを用いて、流体流１０または通流流体の流速の検出は、例えばそれ自体公知の、例えば流量測定装置、レーザー・ドップラー流体速度計、レーダー装置、超音波装置等の構成部分としての機械的または光学的検出エレメント１２ａを用いて行うことができる。
【００５４】
図に示した実施例では、検出エレメント１２ａがプロセスチャンバ８内に配置されている。機能的または構造的構成に応じて、検出エレメント１２ａは少なくとも部分的に流体流１０に直接挿入することができ、したがって流体流１０は検出エレメント１２ａの周囲を少なくとも部分的に直接流れる。
【００５５】
検出エレメント１２ａは、少なくとも１の運動自由度で可動に支承することができる。検出エレメント１２ａは、例えばプロセスチャンバ８内の第１の位置であって、流体流１０の対応するパラメータの検出が可能である動作位置とすることのできる第１の位置と、プロセスチャンバ８内の少なくとも１つの別の位置であって、流体流１０の対応するパラメータの検出が可能である（同様に）動作位置とすることのできる別の位置または流体流１０の対応するパラメータの検出が不可能である非動作位置とすることのできる別の位置との間で可動に支承することができる。択一的にまたは追加的に、検出エレメント１２ａが、プロセスチャンバ８内の第１の位置であって、流体流１０の対応するパラメータの検出が可能である動作位置とすることのできる第１の位置と、プロセスチャンバ８の外部の別の位置であって、流体流１０の対応するパラメータの検出が不可能である非動作位置とすることのできる別の位置との間で可動に支承されていることも考えられる。検出エレメント１２ａを可動に支承することにより、流体流１０または通流流体の対応するパラメータをプロセスチャンバ内の種々の箇所で検出することが可能である。このようにして、例えば対応するパラメータの位置分解的および／もしくは時間分解的検出または位置分解的および／もしくは時間分解的判断が表示され得る。すなわちとりわけ、それぞれ検出されたパラメータの位置分解的および／または時間分解的な変化も表示され得る。
【００５６】
可動に支承された拡散エレメント１５と同じように、可動に支承された検出エレメント１２ａも、少なくとも１の運動自由度で可動に支承された、当該装置１の少なくとも１つの別の機能コンポーネント、例えば被覆装置７と共に可動である。可動に支承された検出エレメント１２ａと、可動に支承された機能コンポーネントとの間には、この場合、直接的または間接的な、すなわち少なくとも１つの別の構成部材を中間接続して実現された運動連結部が存在する。
【００５７】
いずれの場合も、検出装置１２により、プロセスチャンバ８からの対応するプロセスガスの排出を量的および／または質的に判断することができる。通流情報に基づき必要な場合には、流体流１０の種々のパラメータの手動での、半自動もしくは完全自動での適合を、または通流装置９の運転の適合を、場合により存在する場合には吸引装置１１の運転の適合も行うことができる。とりわけ調整回路または制御回路を実現することができ、これを介してプロセスチャンバ８からの対応するプロセスガスの排出が、設定可能なまたは設定された調整量または制御量に関連して調整または制御される。
【００５８】
対応する調整回路または制御回路の実現は、検出装置１２と通信する制御装置１３を介して行われる。制御装置１３は、適切なハードウエア的および／またはソフトウエア的に実現された制御手段（図示せず）、すなわち例えば制御アルゴリズムを含んでおり、これらを用いて通流情報の相応の処理および対応する制御情報の形成が可能であり、これらに基づいてプロセスチャンバ８からの対応するプロセスガスの排出が、設定可能なまたは設定された調整量または制御量に関連して調整または制御される。
【００５９】
制御装置１３は、視覚情報を出力するための出力装置１４とデータ的に接続されており、この視覚情報は検出された通流情報を視覚化する。対応する視覚情報の形成は制御装置１３または出力装置１４で行うことができ、これらの装置にはこのためにそれぞれ適切なハードウエア的および／またはソフトウエア的な手段が装備されている。検出された通流情報は、出力装置１４を介して出力され、当該装置１のユーザに表示することができる。この出力装置は、例えばディスプレイとして構成されており、またはディスプレイを含む。視覚情報は、検出された物理的および／または化学的パラメータのグラフィック画像、とりわけカラー画像を含むことができる。検出された物理的および／または化学的パラメータの変化は、グラフィックに、とりわけカラーで表示することができる。検出された物理的および／または化学的パラメータの変化の表示は、天気予報から公知の「雨雲レーダーまたは天気レーダー」と同じように実現することができる。視覚化は、基本的に例えばプロセスチャンバ８を通る流体流１０（の流れ）を、場合により可変のプロセスガス成分をグラフィックに強調して表示するようにして行うことができる。
【００６０】
図２は、別の一実施例による装置１の原理図を示す。図１に示した実施例とは異なり、図２に示した実施例では複数の拡散エレメント１５が設けられている。これらの拡散エレメント１５は、順次接続されて列に配置されている。直接隣接して配置された２つの拡散エレメント１５の間には通流空間１７が形成されている。これらの拡散エレメント１５を適切に離間することにより、種々に寸法設定された通流空間１７が形成され得る。通流空間１７の寸法設定を介して、流体流１０の種々の通流パラメータに、すなわちとりわけ流れの形態に影響を与えることができる。
【００６１】
図３、図４は、別の一実施例による装置１の原理図を示す。図３、図４に示された実施例には、少なくとも１つの拡散エレメント１５は、少なくとも１の運動自由度で少なくとも１つの別の拡散エレメント１５に対して相対的に可動に支承することができ、これにより直接隣接して配置された拡散エレメント１５の間に形成される通流空間１７の寸法、とりわけその容積が可変であることが示されている。すでに述べたように、通流空間１７の寸法設定を介して、流体流１０の種々の通流パラメータ、すなわちとりわけ流れの形態に影響を与えることができる。
【００６２】
図３に示した二重矢印１８、１９に基づき、拡散エレメント１５の運動は、並進的運動自由度と回転的運動自由度の両方を含むことができることが分かる。種々の運動自由度を組み合わせた運動が可能である。拡散エレメント１５の可動の支承は、すでに述べたように、例えば（電気）モーター式の運動駆動部により実現することができ、これを用いて拡散エレメント１５は少なくとも１の運動自由度で可動である。所定の運動経路に沿って案内される拡散エレメント１５の運動を実現するために、すでに述べたように、適切な、すなわち例えばローラ式および／またはレール式の案内エレメント（図示せず）を含む案内装置（図示せず）を設けることができる。とりわけ図３、図４に示した実施例において示したように拡散エレメント１５がプレート状またはプレート形の幾何学的基本形状を有する場合、拡散エレメント１５が垂直軸を中心に回転可能または旋回可能に支承されていることが考えられる。これにより拡散エレメント１５は、対応する通流開口部１６が流体流１０の通流方向に配向されており、流体流１０の均等化が可能である動作位置（図３参照）と、対応する通流開口部１６が流体流１０の通流方向に配向されておらず、流体流１０の均等化が不可能である非動作位置（図４参照）との間で回転可能または旋回可能である。図３、図４に示した実施例では、右の拡散エレメント１５が垂直軸を中心に回転可能または旋回可能に支承されている。
【００６３】
図５は、別の一実施例による装置１の原理図を示す。図５に示された実施例に基づき、通流空間１７は、対応する直接隣接して配置された拡散エレメント１５の他にさらに、直接隣接して配置された２つの拡散エレメント１５の間で（実質的に水平に）延在する壁エレメント２０により画定することができることが分かる。それぞれの拡散エレメント１５の間で延在するように配置または形成された対応する壁エレメント２０は、それぞれの通流空間１７の別の空間的画定に用いられる。
【００６４】
壁エレメント２０は、少なくとも１の運動自由度で互いに相対的に、および／または少なくとも１つ拡散エレメント１５に対して相対的に可動に支承することができる。図５に示された実施例では、壁エレメント２０が水平の傾斜軸または旋回軸を中心に傾動または旋回可能に支承されている。このために壁エレメント２０は、１つの、すなわち左の拡散エレメント１５の連結点２１に傾動または旋回可能に連結されている。壁エレメント２０は、この拡散エレメント１５に後置接続された拡散エレメント１５において垂直に案内することができる。破線で示されるように、壁エレメント２０の対応する傾動または旋回運動により、漏斗形に経過する通流空間１７を形成することができる。漏斗形に拡張または縮小する通流空間１７を介して、目的どおりの影響が、流体流１０の種々の通流パラメータに、とりわけ流れの形態および流速に与えられ得る。
【００６５】
全ての実施例に対して、制御装置１３は、とりわけ検出された通流情報に依存して、可動に支承された拡散エレメント１５の運動を調整もしくは制御するようにも、および／または可動に支承された検出エレメント１２ａの運動を制御するように、および／または可動に支承された壁エレメント２０の運動を制御するように構成され得ることが当てはまる。
【００６６】
図に示された装置１によって、エネルギービーム５により硬化可能な部材材料３の個々の部材材料層を連続的に、層ごとに選択的に硬化することによって少なくとも１つの対象物２を生成的に作製するための方法が実現され得る。この方法はとりわけ、検出装置１２を用いて対応する通流情報が検出されることを特徴とする。
【符号の説明】
【００６７】
１  装置
２  対象物
３  部材材料
４  エネルギービーム形成機器
５  エネルギービーム
６  二重矢印
７  被覆装置
８  プロセスチャンバ
９  通流装置
１０  矢印（流体流）
１１  吸引装置
１２  検出装置
１２ａ  検出エレメント
１３  制御装置
１４  出力装置
１５  拡散エレメント
１６  通流開口部
１７  通流空間
１８  二重矢印
１９  二重矢印
２０  壁エレメント
２１  連結点
【図１】
2020001404.tif 000003
【図２】
2020001404.tif 000004
【図３】
2020001404.tif 000005
【図４】
2020001404.tif 000006
【図５】
2020001404.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月11日(2019.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのレーザビーム（５）を用いて硬化可能な部材材料（３）から成る部材材料層を、連続的に、層ごとに選択的に硬化することにより３次元対象物（２）を生成的に作製するための装置（１）であって、硬化可能な部材材料（３）から成る個々の部材材料層を層ごとに選択的に硬化するための少なくとも１つのレーザビーム（５）を形成するための少なくとも１つの機器（４）と、前記装置（１）のプロセスチャンバ（８）を少なくとも部分的に通流する流体流（１０）を形成するための通流装置（９）と、を含む装置において、
前記流体流（１０）の少なくとも１つの物理的パラメータおよび／または少なくとも１つの化学的パラメータを示す通流情報を検出するための検出装置（１２）が設けられていることを特徴とする装置。