(57)【要約】【課題】各構造材料層の個別に適合可能な調温の可能性に関して、三次元的な物体の付加的な製造のための改善された装置を提供すること。【解決手段】連続的で層ごとの選択的な露光と、これに伴う、エネルギービームを用いて凝固化可能な構造材料（３）から成る構造材料層の凝固化とによる、三次元的な物体（２）を付加的に製造するための装置（１）であって、構造平面内に形成された構造材料層の少なくとも部分的な調温のために設置されている少なくとも１つの調温装置（１１）を含む前記装置において、調温装置（１１）が、電磁的な調温ビームを発生されるために設置されている少なくとも１つの調温要素（１２）を含んでおり、該少なくとも１つの調温要素（１２）が、調温ダイオードとして形成されているか、又は調温ダイオードを含んでいる。【選択図】図１
2020073328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元物体を付加的に製造するための装置であって、
連続的で選択的な層毎の露光、およびこれに伴う構造材料層の凝固化を促すように構成されたエネルギービーム発生装置と、
前記連続的で選択的な層毎の露光、およびこれに伴う構造材料層の凝固化が実行されるプロセスチャンバと、
保持装置と、
前記保持装置上または前記保持装置内に配置された複数の温度制御ダイオードであって、前記複数の温度制御ダイオードのそれぞれは温度制御ビームを生成するように構成され、前記複数の温度制御ダイオードは積層装置によって形成された構造材料のそれぞれの層の温度を制御するように構成された複数の温度制御ビームを提供する、前記複数の温度制御ダイオードと、
を含む温制御装置と、
を含む装置。
【請求項２】
前記複数の温度制御ダイオードは、行状及び／又は列状に少なくとも１つの平面内に配置されている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記保持装置は、温度制御ダイオードがその上又はその中に配置されたフレームを含む、請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記複数の温度制御ダイオードは、複数の面発光ダイオードを含む、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記複数の温度制御ダイオードは、複数の垂直共振器面発光レーザダイオードを含む、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記複数の温度制御ダイオードは、１つ以上のビーム特性が変更可能な温度制御ビームをそれぞれ生成するように構成される、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記複数の温度制御ダイオードのそれぞれは、それぞれの温度制御ビームの１つ以上のビーム特性に関して個別に調整可能である請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記複数の温度制御ダイオードによって生成される温度制御ビームのそれぞれの１つ以上のビーム特性を制御するように構成される制御部を含む、
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
変更可能な１つ以上のビーム特性が、ビームプロファイル、出力、強度、および／または波長を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記複数の温度制御ダイオードのうちの少なくとも１つを作動させて１つ以上の温度制御ビームを生成するように構成され、前記温度制御ビームのそれぞれの１つ以上のビーム特性は位置および／または時間に関して変化する、請求項８または請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
温度制御されるべき構造材料層の温度を検出するように構成された検出装置を含み、
前記制御部は前記検出装置によって検出された構造材料層の温度を示す検出情報に少なくとも部分的に基づいて、前記複数の温度制御ダイオードのうちの１つ以上を制御するように構成されている請求項８〜請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記検出装置が高温計を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
三次元物体を付加的に製造する方法であって、
プロセスチャンバ内の構造平面内に、プロセスチャンバに対して少なくとも１つの運動自由度をもって移動するように構成された積層装置によって形成される構造材料の複数の層のそれぞれを形成し、
保持装置と、前記積層装置によって形成された構造材料のそれぞれの層の温度を制御するようにそれぞれ構成された複数の温度制御ビームを生成するように構成され、前記保持装置上または前記保持装置内に配置された複数の温度制御ダイオードと、を含む温度制御装置を用いて、前記積層装置によって形成された前記構造材料の複数の層のそれぞれの温度を制御し、
前記構造材料の複数の層毎の露光、およびこれに伴う凝固化を行うよう構成されたエネルギービームを放出するエネルギービーム発生装置を使用して前記構造材料の複数の層毎の選択的な凝固化を行う
ことを含む方法。
【請求項１４】
前記複数の温度制御ダイオードの１つ以上を制御して、対応する複数の温度制御ビームの１つ以上を生成することを含み、前記制御することは、位置および／または時間に関して前記温度制御ビームのそれぞれの１つ以上のビーム特性を変更することを含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数の温度制御ビームのそれぞれの１つ以上のビーム特性を変更することを含み、前記１つ以上のビーム特性は、ビームプロファイル、出力、強度、および／または波長を含む、
請求項１３または請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
温度制御されるべき構造材料層の温度を検出装置で検出し、
前記検出装置によって検出された構造材料層の温度を示す検出情報に少なくとも部分的に基づいて、前記複数の温度制御ダイオードの１つ以上を制御することを含む、請求項１３〜請求項１５のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続的で層ごとの選択的な露光と、これに伴う、エネルギービームを用いて凝固化可能な構造材料から成る構造材料層の凝固化とによる、三次元的な物体を付加的に製造するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
三次元的な物体を付加的に製造するための適当な装置は、それ自体又はそれ自体について知られている。適当な装置を用いて、三次元的な物体が、連続的で層ごとの選択的な露光と、これに伴う、エネルギービームを用いて凝固化可能な構造材料から成る構造材料層の凝固化とによって付加的に構成される。
【０００３】
各構造材料層の調温が合目的である場合があり、場合によっては必要でさえあり得る。調温は、特に熱的に生じる各物体（部分）内部の応力を低減させることに寄与し、その結果、特定の調温によって付加的に製造されるべき、あるいは製造された物体の構造上の特性に影響を及ぼすことが可能である。これに対応して、冒頭に挙げた種類の装置は、構造平面内に形成された構造材料層の少なくとも部分的な調温のために設置された調温装置を規則的に備えている。
【０００４】
公知の調温装置により、通常、各構造材料層の１つの静的な調温のみが可能となる。このような公知の調温装置により、比較的大きな手間のみによって可能である以上は、例えば異なる構造材料の異なる熱的な特性に関して個別に適合可能な各構造材料層の調温を実現することが可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の基礎をなす課題は、特に各構造材料層の個別に適合可能な調温の可能性に関して、三次元的な物体の付加的な製造のための改善された装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は、請求項１による、三次元的な物体を付加的に製造するための装置によって解決される。従属請求項は、装置の可能な実施形態に関するものである。
【０００７】
これに記載された装置（「装置」）は、連続的で層ごとの選択的な露光と、これに伴う、エネルギービーム、特にレーザビームを用いて凝固化可能な構造材料から成る構造材料層の凝固化とによる、三次元的な物体、すなわち例えば技術的な部材あるいは技術的な部材群を付加的に製造するために設置されている。構造材料は、粒子状あるいは粉体状の金属材料、合成樹脂材料及び／又はセラミック材料であり得る。選択的に凝固化されるべき各構造材料層の選択的な凝固化は、物体に関する構造データに基づいて行われる。適当な構造データは、それぞれ付加的に製造されるべき物体の幾何学的−構造上の形状を記述していることともに、例えばそれぞれ付加的に製造されるべき物体の「スライスされた」ＣＡＤデータを含むことが可能である。
【０００８】
装置は、ＳＬＭ装置、すなわち選択的レーザ溶融法（ＳＬＭ法）の実行のための装置、特にＬａｓｅｒＣＵＳＩＮＧ（登録商標）−方法であり得るか、又は選択的レーザ焼結法（ＳＬＳ法）を実行する装置であり得る。
【０００９】
装置は、付加的な構造過程の実行に典型的に必要な機能構成要素、すなわち特に連続的で層ごとの選択的な露光及びこれに伴う構造材料層の凝固化のためのエネルギービームすなわち特にレーザビームを発生させるためのエネルギー発生装置と、選択的に露光されるべき、あるいは選択的に凝固化されるべき構造材料層を形成するための積層装置とを構造平面内に含んでいる。したがって、実際の選択的な露光あるいは選択的に凝固化されるべき各構造材料層の実際の選択的な凝固化が構造平面内で行われる；一般的に、構造平面内には、少なくとも１つの、選択的に凝固化されるべき、あるいは選択的に凝固化された構造材料層が形成されている。装置を用いて実行される付加的な構造過程は、装置に対応する不活性化可能なプロセスチャンバ内で行われる。プロセスチャンバは装置の（外部の）ハウジング構造部の一部を形成することができ、このハウジング構造部には、又はこのハウジング構造部内には、装置側の機能構成要素が配置又は形成されている。
【００１０】
装置は、別の機能構成要素として調温装置を含んでいる。この調温装置は、エネルギービーム発生装置に対して個別の装置の機能構成要素である。調温装置は、構造平面内に形成された、特に（まだ）選択的に凝固化されるべき、又は（既に）凝固化された構造材料層の少なくとも部分的な調温のために設置されている。後述のように、調温装置は、調温されるべき構造材料層の１つ又は複数の関連した、若しくは関連していない範囲の局所的に限定された調温のために設置されている。構造材料層の調温は、構造材料層の少なくとも１つの範囲の、所定の加熱温度あるいは所定の加熱温度範囲への（コントロールされた）加熱、及び／又はある加熱温度あるいは加熱温度範囲における加熱された範囲の保持、並びに構造材料層の少なくとも１つの範囲の、所定の冷却温度あるいは所定の冷却温度範囲への（コントロールされた）冷却及び／又はある冷却温度あるいは冷却温度範囲における冷却された範囲の保持と理解され得る。
【００１１】
調温装置は、少なくとも１つの調温要素を含んでいる。この調温要素は、特に電磁的な調温ビームを発生させるために設置されている。したがって、調温装置を用いて実現可能な調温は、少なくとも１つの電磁的な調温ビームと、したがって調温されるべき、選択的に凝固化されるべき、又は選択的に凝固化された構造材料層の少なくとも１つの範囲への後述するレーザビームのような電磁的なビームの特定の提供によって行われる。
【００１２】
調温要素は、調温ダイオードとして形成されているか、あるいはこのような調温ダイオードを含んでいる。調温ダイオードは、レーザビームである調温ビームを発生させるために設置された半導体要素と理解されるべきである。調温ダイオードによって発生可能な調温ビームの光学的な特性、すなわち例えば波長は、とりわけ用いられる１つ又は複数の半導体材料に依存している。具体的な構成に応じて、調温ダイオードは、例えば、６５０〜２０００ｎｍ、特に８００〜１００ｎｍの波長と、０．１〜１０ワットの範囲のレーザ出力とを発生させることが可能である。当然、これより大きな、及び／又はこれより小さな例外も考えられる。
【００１３】
典型的には、調温ダイオードは、実際の調温ダイオードを形成する半導体要素の平面から垂直にレーザビームを発出するように設置された面発光ダイオード（Ｏｂｅｒｆｌａｅｃｈｅｎｅｍｉｔｔｅｒｄｉｏｄｅ）、短くは面発光レーザ（Ｏｂｅｒｆｌａｅｃｈｅｎｅｍｉｔｔｅｒ）である。対応する半導体要素の発出面は、調温装置の取付状態において、典型的には調温されるべき各構造材料層に対向するように整向されている。対応する面発光ダイオードは、ＶＣＳＥＬ（英語：ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｃａｖｉｔｙ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒ（垂直共振器面発光レーザ））とも呼ばれ、他のダイオード構造形態に対して、すなわち特にエッジエミッタダイオード（Ｋａｎｔｅｎｅｍｉｔｔｅｒｄｉｏｄｅｎ）に対して、特に変更可能なビーム特性、すなわち特にビームプロファイル、これにより発生可能なレーザビームの強度において優れている。したがって、適当な面発光ダイオードを用いて、異なるビーム特性の異なる調温ビームを発生させることが可能である。このようにして、個別に適合可能な同様に均等な構造材料層の調温が可能である。
【００１４】
装置の特別な利点は、調温装置の上述の形態によって、すなわち特に調温ダイオードの使用によって、調温されるべき構造材料層における、したがって付加的に星座凹されるべき、あるいは製造された１つ又は複数の物体における熱応力を低減させることが可能であることにあり、これは、構造上の特性、すなわち例えば物体の機械的な安定性及び寸法安定性にポジティブな影響を及ぼすものである。また、とりわけ構造材料の温度に依存した吸収特性が特定して影響され得る。
【００１５】
全体として、特に各構造材料層の個別に適合可能な調温の可能性に関して改善された装置が存在する。
【００１６】
上述の構成から、調温ダイオードが典型的には調温ビームによって発生可能な調温ビームのビーム特性に関連する少なくとも１つの調温パラメータ、特にその初期出力、強度、波長などについて変更可能であることが得られる。合目的には、装置は、調温装置に付設可能な、あるいは付設されたハードウェア及び／又はソフトウェアにより実行される制御装置を含んでいる。この制御装置は、動作の制御のために、すなわち特に各調温ダイオードによって発生可能な調温ビームのビーム特性に関連する１つ又は複数の調温ダイオードの少なくとも１つの調温パラメータの制御のために設置されている。制御装置を用いて、各調温ダイオードの個別の作動と、したがってそれぞれ調温されるべき構造材料層の個別に適合可能な調温とが可能である。例えば、適当な調温ビームプロファイルの幾何形状は、１つ又は複数の調温ダイオードの適当な作動によって（ほぼ）適宜に適合されることが可能である。適合な調温ビームプロファイルは、例えばストライプ状（ｓｔｒｅｉｆｅｎｆｏｅｒｍｉｇ）であることが可能であり、その結果、調温されるべき構造材料層の局所的に制限されたストライプ状の範囲を調温可能である。同様のことは、当然、他の調温ビームプロファイルにも当てはまる。
【００１７】
また、１つ又は複数の調温ダイオードの適当な作動によって、（ほぼ）適宜の場所的に及び／時間的に変化する、特に調温されるべき構造材料層について局所的に制限された、各調温ダイオードによって発生される調温ビームで構成される調温ビームプロファイルを発生させることが可能である。このようにして、調温されるべき構造材料層の加熱に関連して、所定の加熱温度への適宜の場所的に及び／又は時間的に変化する温度勾配も実現され得る。同様に、調温されるべき構造材料層の冷却に関連して、所定の冷却温度への適宜の場所的に及び／又は時間的に変化する温度勾配も実現され得る。
【００１８】
装置は、調温されるべき構造材料層の温度を検出するために設置されている検出装置を含むことができる。この検出装置は、例えば高温計の形態の温度センサとして形成されることが可能であるか、又はこのような温度センサを含むことができる。前記又は１つの別の装置側の制御装置は、これが存在する限り、１つ又は複数の調温ダイオードの動作の制御を、検出装置によって発生される、選択的に凝固化されるか、又は選択的に凝固化された構造材料層の検出された温度を描写する検出情報に基づいて所定の加熱温度又は所定の冷却温度に関して個別に制御するように設置されることが可能である。したがって、調温ダイオードの動作の制御、すなわち一般的に調温されるべき構造材料層の調温は、調温されるべき構造材料層の調温監視を伴うことが可能である。
【００１９】
典型的には、調温装置は、１つのみならず複数の調温ダイオードを含んでいる。調温ダイオードは、基本的に、構造平面に対して相対的な適宜の空間的な配置で配置可能あるいは配置されており、この空間的な配置内では、それぞれ調温されるべき構造材料層が形成されているか、形成される。例示的な配置は、調温ダイオードあるいは複数の調温ダイオードが、調温装置に関連した全体的に存在する調温ダイオードの数の部分量のために少なくとも１つの共通の、特に構造平面に対して平行に位置する平面内に行状及び／又は列状に配置されているように設定されている。行及び列に関連した調温ダイオードの配置は、マトリクス状の配置、短くマトリクスと呼ぶことができる。したがって、適当なマトリクスは、（それぞれ）少なくとも２つの調温ダイオードから成る少なくとも１つの行、典型的には平行に配置された複数の行と、（それぞれ）少なくとも２つの調温ダイオードから成る少なくとも１つの列、典型的には平行に配置された複数の列とを含んでいる。調温ダイオードについての適当な行は、角度をもって、特に調温ダイオードについての適当な列に対して垂直に延在し、またその逆でもある。
【００２０】
共通の平面における適当な調温ダイオードの上述の配置のほかに、調温ダイオードあるいは複数の調温ダイオードは、調温装置に関連した全体的に存在する調温ダイオードの数の部分量のために複数の、特に構造平面に対して平行に位置する平面内に互いに重なり合って配置されることが可能である。複数の平面内での互いに重なり合った調温ダイオードの配置により、特にコンパクトな、場合によっては互いの中へ重なり合った、適当な調温ダイオードの配置が得られる。それぞれ互いに重なり合って位置する平面内に配置された調温ダイオードは、互いに対して相対的な所定の空間的なずれをもって配置されることが可能である。したがって、上側の平面内に配置された調温ダイオードによって発生される調温ビームは、下側の平面内に配置された調温ダイオードへ入射せず、孔又はその他の開口部の、例えば隙間の形態の自由空間を通って、下側の平面において直接隣接して配置された調温ダイオードの間へ入射する。複数の平面内における互いに重なり合った配置は、いずれにしても、調温ビームが調温されるべき各構造材料層へ向けられることができるように選択されている。
【００２１】
調温ダイオードは、その互いに対する具体的な配置にかかわらず、特にハウジング状の保持装置に、又はこの保持装置内に配置されることが可能である。保持装置は、装置側のプロセスチャンバの外部又は内部に配置又は形成されることが可能である。保持装置は、プロセスチャンバのプロセスチャンバ壁部にも配置されることが可能である。装置側のプロセスチャンバの外部における調温装置の配置は、調温ダイオードによって発生可能あるいは発生される調温ビームの適切な入射可能性が前提となっており、この入射可能性は、例えばプロセスチャンバ壁部に配置又は形成された、プロセスチャンバへの各調温ビームの通過を可能とする通過窓によって実現され得る。
【００２２】
プロセスチャンバの外側又は内側での配置にかかわらず、保持装置は、特にフレーム式又はフレーム状の保持構造部を含むことができ、この保持構造部には、又はこの保持構造部内には、調温ダイオードが配置されている。保持構造部は、典型的にはいくつかのあらかじめ決定可能な、又はあらかじめ決定された配置位置を含んでおり、この配置位置には、又はこの配置位置内には、少なくとも１つの調温ダイオードが配置可能であるか、又は配置されている。保持構造部での、又は保持構造部内での調温ダイオードの配置は、（損傷することなく、あるいは破壊することなく）取り外し可能であり得る。これは、例えば、保守点検及び／又は修理の場合に必要な交換を容易にするものである。
【００２３】
保持装置は、装置側のプロセスチャンバあるいは構造平面に対して少なくとも１つの運動自由度をもって運動可能に支持されることが可能である。保持装置の運動は、これに結合可能な、又は結合された、特に（電気）モータによる駆動装置及び／又はガイド装置によって行われる。保持装置の運動によって、調温ダイオードを例えば具体的な調温状況について、調温されるべき構造材料層に対して相対的に運動させることが可能である。保持装置の運動は、少なくとも１つの並進軸線に沿った並進的な運動自由度及び／又は少なくとも１つの回転軸線周りの回転的な運動自由度を含むことができる。保持装置の運動は、例えば、線形運動、回転運動、傾動運動又は旋回運動であり得る。当然、複数の異なる運動自由度において組み合わされた運動が可能である。
【００２４】
プロセスチャンバ内での保持装置の配置について、特に、適当な駆動装置及び／又はガイド装置が装置側のプロセスチャンバ内で少なくとも１つの運動自由度で運動可能に支持されて配置された装置側の機能構成要素によって提供され得ることが当てはまる。したがって、保持装置は、装置側のプロセスチャンバ内で少なくとも１つの運動自由度で運動可能に支持されて配置された装置側の機能構成要素に運動結合されることが可能である。装置側の機能構成要素は、例えば、選択的に露光されるべき、あるいは選択的に凝固化されるべき構造材料層の形成のために構造平面内に設置されている積層装置であり得る。積層装置は、典型的には、並進的な運動自由度をもって構造平面に対して相対的に運動可能に支持されている。したがて、保持装置は積層装置に運動結合されることができ、これは、例えば、保持装置が直接的に、又は間接的に、すなわち少なくとも１つの部材あるいは部材群を介在しつつ積層装置に配置されているように実現されることが可能である。
【００２５】
上述のように、保持装置は特にフレーム式又はフレーム状の保持構造部を含むことができ、この保持構造部には、又はこの保持構造部内には、調温ダイオードが配置されている。例えば具体的な調温状況についての、調温されるべき構造材料層に対する相対的な調温ダイオードの運動は、少なくとも１つの調温ダイオードが保持構造部に対して相対的に、したがって調温されるべき構造材料層に対して相対的にも少なくとも１つの運動自由度をもって保持構造部において、又は保持構造部内で運動可能に支持されているようにも実現されることが可能である。このために、保持構造部側には、調温ダイオードの運動を実現可能な適切な駆動装置及び／又はガイド装置が設けられている。構造平面に対して相対的な保持装置の運動に関連した上述の構成は、保持構造部に対して相対的な調温ダイオードの運動についても同様に当てはまる。
【００２６】
本発明は、装置のほかに、連続的で層ごとの選択的な露光と、これに伴う、エネルギービームを用いて凝固化可能な構造材料から成る、構造平面内における構造材料層の凝固化とによる、三次元的な物体を付加的に製造するための方法に関するものでもある。この方法は、その実行のために上述のような装置が用いられることを特徴としている。したがって、装置に関する構造全体が同様に方法にもあてはまる。
【００２７】
本発明を、図面における実施例に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】一実施例による装置の原理図である。
【図２】一実施例による装置の原理図である。
【図３】一実施例による調温装置の原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１には、一実施例による装置１の原理図が示されている。装置１は、三次元的な物体２、すなわち例えば技術的な部材あるいは技術的な部材群を連続的な層ごとの選択的な露光と、これに伴う、エネルギービーム発生装置４によって発生されるエネルギービーム５を用いて凝固化可能な粉体状の材料３、すなわち例えば金属粉体から成る構造材料層の凝固化とによる付加的に製造するための方法に用いられる。選択的な露光と、これに伴う、それぞれ凝固化されるべき構造材料層の選択的な凝固化とが、物体に関する構造データに基づいて行われる。適当な構造データは、それぞれ付加的に製造すべき物体２の幾何学的あるいは幾何学的−構造上の構成を記述するものである。適当な構造データは、例えば、製造されるべき物体２の「スライスされた」ＣＡＤデータを含むことができる。
【００３０】
装置１は不活性化可能なプロセスチャンバ６を含んでおり、このプロセスチャンバ内では、各物体２の実際の付加的な製造が行われる。プロセスチャンバ６は、装置１のハウジング構造（不図示）の一部を形成することができる。プロセスチャンバ６内には、付加的な構造過程を実行するために必要な装置１の機能構成要素、すなわち特に水平に向けられた二重矢印Ｐ１で示唆されているように運動可能に支持された、構造平面において凝固化されるべき構造材料層を形成するために設置されている積層装置７が配置あるいは形成されている。機能モジュール、すなわち具体的には粉体状の構造材料３を提供するための粉体モジュール８と、物体２の実際の付加的な構成が行われる構造モジュール９と、凝固化されていない構造材料３を収容するためのオーバーフローモジュール１０とがプロセスチャンバ６に、あるいはプロセスチャンバ６内に配置されていることが見て取れる。機能モジュールは、交換可能容器に関して取り外し可能にプロセスチャンバ６に結合可能であるか、結合されていることが可能である。
【００３１】
装置１は、別の機能構成要素として調温装置１１を含んでいる。調温装置１１は、レーザビーム発生装置４に対して別個の装置１の機能構成要素である。調温装置１１は、構造平面において形成された特に（まだ）選択的に凝固化されるべき、又は（既に）選択的に凝固化された構造材料層の少なくとも部分的な調温のために設置されている。構造材料層の調温は、所定の加熱温度あるいは所定の加熱温度範囲への構造材料層の少なくとも１つの範囲の（コントロールされた）加熱及び／又は加熱された範囲の加熱温度あるいは加熱温度範囲での保持並びに所定の冷却温度あるいは所定の冷却温度範囲への構造材料層の少なくとも１つの範囲の（コントロールされた）冷却及び／又は冷却された範囲の冷却温度あるいは冷却温度範囲での保持と理解されるべきである。
【００３２】
調温装置１１は、複数の調温要素１２（図３参照）を含んでいる。これら調温要素１２は、それぞれ、特に電磁的な調温ビームを発生させるために設置されている。各調温要素１２によって発生する調温ビームは、調温ビームプロファイル１３へ合成される。したがって、調温装置１１を用いて実現可能な調温は、電磁的な調温ビームと、したがって電磁的なビームを調温されるべき構造材料層の少なくとも１つの範囲へ特定して提供することとによって行われる。
【００３３】
調温要素１２は、それぞれ調温ダイオードとして、すなわち具体的には面発光ダイオードとして形成されている。調温ダイオードは、レーザビームである調温ビームを発生させるために設置された半導体要素と理解されるべきである。調温ダイオードによって発生可能な調温ビームの光学的な特性、すなわち例えば強度及び波長は、とりわけ用いられる１つ又は複数の半導体材料に依存している。具体的な構成に応じて、調温ダイオードは、例えば８００〜１０００ｎｍの波長と、０．１〜１０ワットの範囲のレーザ出力を発生させることが可能である。調温ダイオードとして使用される面発光ダイオードは、この面発光ダイオードにより発生可能なレーザビームの変更可能なビーム特性によって傑出している。したがって、面発光ダイオードを用いることで、この成るビーム特性の異なる調温ビームを発生させることが可能である。このようにして、個々に適合可能な、同様に均等な構造材料層の調温が可能である。
【００３４】
したがって、典型的には、調温ダイオードは、これら調温ダイオードによって発生可能な調温ビームのビーム特性に関係する調温ビームパラメータ、特にその初期出力、強度、波長などにおいて変更可能である。装置１は、調温装置１１に割り当てられた、ハードウェアにより、及び／又はソフトウェアにより実行される制御装置１４を含んでいる。制御装置１４は、動作の制御、すなわち特に各調温ダイオードによって発生可能な調温ビームのビーム特性に関係する１つ又は複数の調温ダイオードの少なくとも１つの調温ビームパラメータの制御のために設置されている。制御装置１４を用いて、各調温ダイオードの個別の作動と、したがって調温されるべき各構造材料層の個別に適合可能な調温とが可能である。例えば、適当な調温ビームプロファイル１３の幾何形状は、１つ又は複数の調温ダイオードの適当な作動によって（ほぼ）適宜適合されることが可能である。適当な調温ビームプロファイル１３は例えばストライプ状であることが可能であり、その結果、調温されるべき構造材料層の局所的に制限されたストライプ状の範囲を調温可能である。同様のことは、当然、他の調温ビームプロファイルにも当てはまる。
【００３５】
また、１つ又は複数の調温ダイオードの適当な作動によって、（ほぼ）適宜の場所的に及び／時間的に変化する調温ビームプロファイルを発生させることが可能である。このようにして、調温されるべき構造材料層の加熱に関連して、所定の加熱温度への適宜の場所的に及び／又は時間的に変化する温度勾配も実現され得る。同様に、調温されるべき構造材料層の冷却に関連して、所定の冷却温度への適宜の場所的に及び／又は時間的に変化する温度勾配も実現され得る。
【００３６】
装置１は、調温されるべき構造材料層の温度を検出するために設置されている検出装置（選択的であるため不図示）を含むことができる。検出装置は、例えば高温計の形態の温度センサとして形成されることが可能である。制御装置１４は、１つ又は複数の調温ダイオードの動作の制御を、検出装置によって発生される、選択的に凝固化されるか、又は選択的に凝固化された構造材料層の検出された温度を描写する検出情報に基づいて所定の加熱温度又は所定の冷却温度に関して個別に制御するように設置されることが可能である。したがって、調温ダイオードの動作の制御、すなわち一般的に調温されるべき構造材料層の調温は、調温されるべき構造材料層の調温監視を伴うことが可能である。
【００３７】
一実施例による調温装置１１の原理図を示す図３に基づき、調温装置１１が複数の調温要素１２あるいは複数の調温ダイオードを含んでいることが明確に見て取れる。図３に示された実施例によれば、調温ダイオードは、行状及び列状に共通の、特に構造平面に対して平行に位置する平面内に配置されている。調温ダイオードのこの配置は、マトリクス状の配置、単にマトリクスと呼ぶことができる。
【００３８】
図３に示された、共通の平面内における適当な調温ダイオードの配置のほかに、調温ダイオードは、特に構造平面に対して平行に位置する複数の平面内にも重なり合って配置されることが可能である。このとき、重なり合って位置する各平面内に配置された調温ダイオードは、互いに対して所定の空間的なずれをもって互いに相対的に配置されることが可能である。したがって、上側の平面内に配置された調温ダイオードによって発生される調温ビームは、下側の平面内に配置された調温ダイオードへ入射するわけではなく、例えば隙間の形態の、孔又はその他の開口部の自由空間を通って、下側の平面内で直接隣接して配置された調温ダイオードの間へ入射する。
【００３９】
また、図３に基づき、調温ダイオードがハウジング状の保持装置１５に、又はこの保持装置１５内に配置されていることが見て取れる。保持装置１５は、フレーム式あるいはフレーム状の保持構造部１６を含んでおり、この保持構造部には、あるいはこの保持構造部内には、調温ダイオードが配置されている。保持構造部１６は、あらかじめ設定可能又はあらかじめ設定されたいくつかの配置位置（不図示）を含んでおり、これら配置位置には、あるいはこれら配置位置内には、少なくとも１つの調温ダイオードが配置可能であるか、あるいは配置されている。保持構造部１６における、あるいは保持構造部１６内での調温ダイオードの配置は、（損傷することなく、あるいは破壊することなく）取り外し可能であり得る。
【００４０】
図１に戻って、保持装置１５と、したがって調温装置１１とがプロセスチャンバ６の外部に配置あるいは形成され得ることが見て取れる。具体的には、保持装置１５は、プロセスチャンバ６のカバー範囲を形成するプロセスチャンバ壁部の範囲に配置あるいは形成されている。前記保持装置１５あるいは別の保持装置１５の代替的な配置可能性が破線で示されており、この保持装置は、プロセスチャンバの側方範囲を形成する、例えば傾斜して延びるプロセスチャンバ壁部の範囲に配置あるいは形成されている。装置側のプロセスチャンバの外部における調温装置１１の上述の配置可能性は、調温ダイオードによって発生可能あるいは発生される調温ビームの適切な入射可能性が前提となっており、この入射可能性は、例えば、プロセスチャンバ壁部に配置あるいは形成された、プロセスチャンバ６への各調温ビームの通過を可能にする通過窓によって実現可能である。
【００４１】
保持装置１５は、プロセスチャンバ６のプロセスチャンバ壁部内にも統合して配置されることが可能である。
【００４２】
図１には示されていないが、保持装置１５あるいは調温装置１１がある運動自由度でプロセスチャンバ６あるいは構造平面に対して相対的に運動可能に支持されていることが可能である。保持装置１５の運動は、これに接続可能又は接続された、特に（電気）モータによる駆動装置及び／又はガイド装置によって行われることが可能である。保持装置１５の運動によって、例えば躯体的な調温状況に関して、調温ダイオードを調温されるべき構造材料層に対して相対的に運動させることが可能である。保持装置１５の運動は、少なくとも１つの並進軸線に沿った並進的な運動自由度及び／又は少なくとも１つの回転軸線周りの回転的な運動自由度を含むことができる。保持装置１５の運動は、例えば線形運動、回転運動、傾動運動又は旋回運動であり得る。
【００４３】
図２には、別の実施例による装置１の原理図が示されている。図１に示された実施例とは異なり、保持装置１５あるいは調温装置１１は、プロセスチャンバ６内に配置されている。このとき、保持装置１５は、ある運動自由度をもってプロセスチャンバ６あるいは構造平面に対して相対的に運動可能に支持されている。このことは、保持装置１５がプロセスチャンバ６内において少なくとも１つの運動自由度をもって運動可能に支持された装置１の機能構成要素に配置されているように実現されている。機能構成要素は、矢印Ｐ１で示唆されているように並進的な運動自由度をもって構造平面に対して相対的に運動可能に支持されている積層装置７である。当然、プロセスチャンバ６内での保持装置１５あるいは調温装置１１の静的な配置も同様に考えられる。
【００４４】
調温されるべき構造材料層に対して相対的な調温ダイオードの運動が、代替的に、又は補足的に、１つ又は複数の調温ダイオードが保持構造部１６に対して相対的に、及びしたがって調温されるべき構造材料層に対して相対的に少なくとも１つの運動自由度をもって保持構造部１６において又はこの保持構造部１６内で運動可能に支持されているように実現されていることが全ての実施例に当てはまる。保持構造部１６の側から、これに適切な駆動装置及び／又はガイド装置（不図示）が設けられており、この駆動装置及び／又はガイド装置によって、調温ダイオードの運動を実現可能である。
【００４５】
図１及び図２に示された装置１によって、三次元的な物体２を、連続的な層ごとの選択的な露光と、これに伴う、エネルギービーム５を用いて凝固化可能な材料３から成る、構造平面内に形成された構造材料層の凝固化とによって付加的に製造するための方法が実行される。
【００４６】
（付記１）
連続的で層ごとの選択的な露光と、これに伴う、エネルギービームを用いて凝固化可能な構造材料（３）から成る構造材料層の凝固化とによる、三次元的な物体（２）を付加的に製造するための装置（１）であって、構造平面内に形成された構造材料層の少なくとも部分的な調温のために設置されている少なくとも１つの調温装置（１１）を含む前記装置において、
前記調温装置（１１）が、特に電磁的な調温ビームを発生されるために設置されている少なくとも１つの調温要素（１２）を含んでおり、該少なくとも１つの調温要素（１２）が、調温ダイオードとして形成されているか、又は調温ダイオードを含んでいることを特徴とする装置。
【００４７】
（付記２）
前記調温装置（１１）が複数の調温ダイオードを含んでおり、これら調温ダイオードが、行状及び／又は列状の配置で少なくとも１つの平面内に配置されていることを特徴とする付記１に記載の装置。
【００４８】
（付記３）
前記調温装置（１１）が複数の調温ダイオードを含んでおり、これら調温ダイオードが、特にハウジング状の保持装置（１５）に、又は該保持装置（１５）内に配置されており、該保持装置（１５）が、連続的で層ごとの選択的な露光と、これに伴う、構造平面内に形成された、エネルギービームを用いて凝固化可能な構造材料（３）から成る構造材料層の凝固化とがなされる装置側のプロセスチャンバ（６）のプロセスチャンバ壁部の外部又は内部に配置されていることを特徴とする付記１又は２に記載の装置。
【００４９】
（付記４）
前記保持装置（１５）が、少なくとも１つの運動自由度をもって前記装置側のプロセスチャンバ（６）に対して相対的に運動可能に支持されていることを特徴とする付記３に記載の装置。
【００５０】
（付記５）
前記保持装置（１５）が前記装置側のプロセスチャンバ（６）の内部に配置されており、前記保持装置が、前記装置側のプロセスチャンバ（６）内で少なくとも１つの運動自由度をもって運動可能に支持されて配置された、選択的に固化されるべき構造材料層を前記構造平面内で形成するために設置されている装置側の機能構成要素、特に積層装置（７）に運動結合されていることを特徴とする付記４に記載の装置。
【００５１】
（付記６）
前記保持装置（１５）が好ましくはフレーム式又はフレーム状の保持構造部（１６）を含んでおり、該保持構造部には、又は該保持構造部内には前記調温ダイオードが配置されており、少なくとも１つの調温ダイオードが、少なくとも１つの運動自由度をもって前記保持構造部（１６）に対して相対的に運動可能に支持されていることを特徴とする付記３〜５のいずれか１項に記載の装置。
【００５２】
（付記７）
少なくとも１つの調温ダイオードが、該調温ダイオードによって発生可能な調温ビームのビーム特性に関する調温ビームパラメータ、特にその初期出力、強度、波長について変更可能であることを特徴とする付記１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【００５３】
（付記８）
１つ又は複数の調温ダイオードの動作、特に、各調温ダイオードによって発生可能な調温ビームのビーム特性に関する調温ビームパラメータを制御するために設置されている制御装置（１４）が設けられていることを特徴とする付記１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【００５４】
（付記９）
１つ又は複数の調温ダイオードの適当な作動によって、１つ又は複数の、局所的に及び／又は時間的に変化する、特に調温されるべき構造材料層に関して局所的に限定された調温ビームプロファイル（１３）を発生させるために、前記制御装置（１４）が設置されていることを特徴とする付記８に記載の装置。
【００５５】
（付記１０）
調温されるべき構造材料層の調温を検出するために設置されている検出装置が設けられており、前記制御装置（１４）が、前記検出装置によって発生する、調温されるべき構造材料層の検出された温度を描写する検出情報に基づいて１つ又は複数の調温ダイオードの制御を制御するように設置されていることを特徴とする付記８又は９に記載の装置。
【００５６】
（付記１１）
前記少なくとも１つの調温ダイオードが、面発光ダイオードとして形成されていることを特徴とする付記１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【００５７】
（付記１２）
エネルギービームを用いて凝固化可能な構造材料（３）から成る、構造平面内に形成された構造材料層の連続的で層ごとの選択的な凝固化によって三次元的な物体（２）を付加的に製造するための方法において、
当該方法の実行のために、付記１〜１１のいずれか１項に記載の装置が用いられることを特徴とする方法。
【図１】
2020073328.tif 000003
【図２】
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【図３】
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