(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
・粒子層を設けてバインダを添加するステップと、
・成形体を硬化するステップと
を有する、成形体の製造方法であって、前記製造方法は、
・金属またはセラミックの材料から成形体を形成するステップであって、
・作業容積内において、金属粒子またはセラミック粒子を懸濁液中に分散させたものから成る懸濁物の層を設けるステップ、および、
・前記作業容積内に設けられた前記層から水分を除去し、製造される前記成形体の層モデルに従い、乾燥させた前記層上にバインダを局所的に塗布して硬化させることにより、乾燥させた前記層内の粒子が相互に結合され、かつ選択的にさらに、乾燥させた前記層の下方にある少なくとも１つの層の粒子と局所的に付着接合されるようにするステップ、
を繰り返し行うことにより、金属またはセラミックの材料から成形体を形成するステップと、
・前記バインダによって相互に結合された粒子から、バインダ剤を有さない他の材料を除去することにより、前記成形体を取り出すステップと
を有し、
出口開口を有し、当該出口開口から前記懸濁物が供給される中空ドクターブレードを用いて前記層を生成する、
製造方法。
【請求項２】
印刷装置を用いて前記バインダを局所的に塗布する、
請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記水分を除去する際に、設けた前記層を加熱する、
請求項１または２記載の製造方法。
【請求項４】
前記バインダの硬化時に、空気乾燥工程、熱供給工程および紫外光照射工程の群のうち１つまたは複数の工程を実施する、
請求項１から３までのいずれか１項記載の製造方法。
【請求項５】
前記取り出しの少なくとも一部を、液槽内で行う、
請求項１から４までのいずれか１項記載の製造方法。
【請求項６】
硬化すると有機溶剤に溶けないおよび／または水不溶性になる有機バインダを使用する、または、無機バインダを使用する、
請求項１から５までのいずれか１項記載の製造方法。
【請求項７】
取り出した前記成形体を焼結する、
請求項１から６までのいずれか１項記載の製造方法。
【請求項８】
さらに、
・前記成形体の可溶性が均質になり、かつ、周囲の粒子材料の可溶性と異なるようにするため、製造される前記成形体の層モデルに従い、前記成形体の可溶性を変化させるバインダ液を局所的に塗布するステップ
を有する、
請求項１から７までのいずれか１項記載の製造方法。
【請求項９】
金属またはセラミックの成形体の製造装置であって、
・金属粒子またはセラミック粒子を懸濁液中に分散させたものから成る懸濁物を入れるように構成された貯蔵容積と、
・前記貯蔵容積から懸濁物量を取り出して作業容積内へ移し、当該作業容積内で当該懸濁物量を層として形成することを繰り返し行うように構成された層形成装置と、
・前記作業容積内において形成された前記層の水分を除去するように構成された水分除去装置と、
・水分除去された前記層中の粒子が相互に結合するように、かつ選択的にさらに、水分除去された前記層の下方にある少なくとも１つの層の粒子とも局所的に付着結合するように、製造される前記成形体の層モデルに従い、水分除去された前記層上にバインダを局所的に塗布するように構成されたバインダ塗布装置と、
・前記バインダにより相互に結合された粒子から、バインダを有さない他の材料を除去することにより、前記成形体を取り出すように構成された取出装置と、
・均質な層を形成するための、出口開口を有し、当該出口開口から前記懸濁物が供給される中空ドクターブレードと、
を有する
ことを特徴とする製造装置。
【請求項１０】
請求項１から８までのいずれか１項記載の成形体の製造方法であって、
前記成形体はグリーン体であり、
前記製造方法は、
（ａ）レーザ硬化可能および／またはレーザ架橋可能なバインダを含む懸濁物から成る層を生成するステップと、
（ｂ）局所的なレーザ露光により前記バインダを硬化および／または架橋するステップと、
前記ステップ（ａ）および（ｂ）を繰り返し、硬化および／または架橋した前記層上にさらに層を追加して形成するオプションのステップと、
（ｃ）液体の媒質中において未硬化および／または未架橋の成分を分離および／または溶解することによりグリーン体を形成するステップと、
（ｄ）出口開口を有し、当該出口開口から前記懸濁物が供給される中空ドクターブレードを用いて前記層を生成するステップと、
を有することを特徴とする製造方法。
【請求項１１】
硬化および／または架橋した前記バインダは、液体の前記媒質中に溶けない、
請求項１０記載の製造方法。
【請求項１２】
前記媒質は水および／または有機溶剤を含み、
前記有機溶剤は、アセトン、シクロヘキサン、ジオキサン、ｎ‐ヘキサン、ｎ‐オクタン、トルエン、トリクロロエタノール、ジメチルエチルケトン、イソプロパノール、エチルアルコール、メチルエチルケトン、または、これらから得られる混合物から選択されたものである、
請求項１０または１１記載の製造方法。
【請求項１３】
前記層の生成は、バインダを含有する懸濁物を用いて行われる、
請求項１−８，１０−１２のいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１４】
前記層の生成は、バインダを含まない懸濁物の乾燥した層にバインダを少なくとも部分的に侵入させることを含む、
請求項１−８，１０−１２のいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１５】
乾燥した前記層に前記バインダを噴霧することにより、および／または、乾燥した前記層を前記バインダ中に、または、当該バインダを含む液体中に浸漬させることにより、前記バインダを侵入させる、
請求項１−８，１０−１４のいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１６】
前記懸濁物の固体成分は、ポリマー、金属またはセラミック材料から選択されたものであるか、または、少なくとも１つのポリマー、金属またはセラミック材料を含む混合物である、
請求項１−８，１０−１５のいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１７】
各層の寸法は、積層造形モデルの各層の寸法に相当する、
請求項１−８，１０−１６のいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１８】
前記層モデルはＣＡＤ／ＣＡＭモデルである、
請求項１−８，１０−１７のいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１９】
・請求項１−８，１０−１８までのいずれか１項記載の成形体を製造するステップと、
・前記成形体を焼結するステップと
を有することを特徴とするラピッドプロトタイピング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製またはセラミック製の成形体の製造技術に関する。本発明はジェネレーティブ製造手法の分野に、とりわけラピッドプロトタイピングの分野に属し、小型の成形体の積層造形法に関する。
【０００２】
発明の背景
近年、特に開発および試作品製造の分野の製造業に課される要求が大きく変わってきている。製品の種類の数が増加し、かつ複雑性が高くなると、試作品の需要がますます高まってくる。「ラピッドプロトタイピング」または「ラピッドマニファクチャリング」との広い用語は、よりフレキシブルな製造の要求を実現することができる、数多くの新規の技術を指す。
【０００３】
これらの手法の重要な特徴は、ＣＡＤ幾何学的データからプロセス制御データを作成し、その後に加工装置を制御することである。上述の手法すべてに共通する特徴は、以下の通りである。成形は材料除去によってのみ行われるのではなく、材料を付加することによって、または、材料を液相から固相へ相転移させることによっても行われ、ないしは、粉体状の初期材料の成形が行われる。さらに、上記手法はいずれも、ＣＡＤデータから直接、スライス処理により形成される有限の厚さの複数の層から成る複数の一部ジオメトリに基づいて造形する。
【０００４】
今日存在する手法の相違点は、積層時ないしは造形工程時の材料の初期状態である。すなわち、固体であるかまたは液体であるかまたは気体であるかが異なっている。以下、種々の手法を説明する。
【０００５】
選択的レーザ焼結法（ＳＬＳ）は元々、ナイロン、ポリカーボネートおよび蝋の粉末のために開発されたものであり、その後に金属粉体にも用いられるようになった。反応器内にて、ＣＯ２レーザを用いて融点まで上昇して、グリーン体上に粉末層を焼結する。
【０００６】
多相ジェット凝固法（ＭＪＳ）では、金属粉末‐バインダ混合物を射出成形法と同様、コンピュータ制御により移動可能なノズルによって積層処理し、その後、この積層体が部品を構成する。
【０００７】
ステレオリソグラフィは、ＵＶ感応性の液状ポリマーを初期材料として使用し、これを積層してレーザ照射により硬化させ、基板上に堆積させていく。樹脂槽内の各層を硬化完了するごとにプラットフォームを適切な層高さだけ下降させて、プラットフォーム上に順次、ワークピースを造形していく。
【０００８】
初期材料としての液状ポリマーは、固体グラウンド硬化法（ＳＧＣ）でも用いられる。所望の場所において紫外線を照射することにより複数の薄いポリマー層を硬化させ、このポリマー層が部品を積層方式で構成していく。
【０００９】
同時ショットピーニング法（ＳＳＰ）と称される手法では、液体金属を噴霧することにより適切な形状の表面を形成する。このようにして形成されたものはたとえば、射出成形工具またはプレス型の一部とすることができる。
【００１０】
ＭＪＳ法に非常に似たものとして、熱溶解積層法（ＦＤＭ）がある。この手法でも、高さ調整可能な造形すべきワークピース上においてノズルをＮＣ制御して移動させる。溶融状態の材料を積層方式で堆積させ、プラットフォームを適切に下降させることにより、部品を形成する。
【００１１】
ラミネートオブジェクト製造法（ＬＯＭ）は元々、紙またはプラスチックから部品を製造するために開発されたものである。レーザが各層から適切な部品層を切り出し、接着材を用いてこの複数の部品層をラミネートして１つのワークピースを構成する。
【００１２】
ＥＰ１２６６８７８Ａ１に、いわゆるＬＳＤ法と、同方法を実施するための装置とが記載されており、ここでは複数の未焼結のセラミックグリーンシートを、フィルムキャスト法を利用した手法によって積層していく。その後、選択的レーザ焼結法（Selective Laser Sintering）と同じように、レーザを用いてセラミックグリーンシートの局所的な固化／焼結を行う。セラミック材料の選択された一部箇所をレーザビームにより焼結することによって、成形体を積層方式で造形する。この公知の手法では、懸濁液またはプラスチック材料の層を繰り返し設け、その後に乾燥させる。その際には、この層を乾燥させるごとに当該層の選択された一部箇所をレーザビームによって焼結していくことにより、成形体を形成する。この公知の手法では、乾燥させたグリーンシートに焼結工程によって層情報を書き込むためにレーザを用いる。レーザ照射によってグリーンシートは局所的に焼結され、後で溶液として水を用いて、このグリーン体の照射された一部領域を取り出す際に剥離させることはできるが、レーザ照射されたこの一部領域は、従来の手法で焼結されたセラミックと異なる特性を示す。次に従来の焼結を行っても、前記焼結により形成された部品の特性が、従来の手法で焼結された部品に匹敵する特性を示すように、特性に影響を及ぼすことはできない。
【００１３】
さらに、たとえば国際出願公開ＷＯ９８／０９７９８等から、３Ｄバインダプリント法が公知である。この手法では、材料層を積層方式で結合する際、粉末層または粒体層を堆積させた後にバインダを適用する。このバインダは、段階的に堆積された各層を接着するために用いられる。そのために適した材料は、たとえば独国特許出願公開ＤＥ１０２００６０２９２９８Ａ１に記載されている。
【００１４】
発明の要約
本発明の課題は、所望の材料密度を有する成形体を高信頼性で製造でき、かつ、製造設備にかかる負荷を小さくする、金属成形体またはセラミック成形体の改善された製造技術を実現することである。
【００１５】
前記課題は本発明では、請求項２記載の金属成形体またはセラミック成形体の製造方法によって解決される。本発明ではさらに、請求項１４に記載の金属成形体またはセラミック成形体の製造装置を開示する。従属請求項に本発明の有利な実施形態が記載されている。
【００１６】
本発明は、金属成形体またはセラミック成形体の製造方法の発明を対象とし、前記製造方法は、
・作業容積内において、金属粒子またはセラミック粒子を懸濁液中に分散させたものから成る懸濁物の層を被着するステップと、
・前記作業容積内に被着された前記層から水分を除去するステップと、
・製造すべき前記成形体の層モデルに従い、乾燥させた前記層上にバインダを局所的に被着させて硬化させることにより、乾燥させた前記層内の粒子が相互に結合され、かつ選択的に、乾燥させた前記層の下方にある少なくとも１つの層の粒子と局所的に付着接合されるようにするステップと、
・前記バインダによって相互に結合された粒子から、バインダを有さない他の材料を剥離することにより、前記成形体を取り出すステップと
を繰り返し行うことにより、金属またはセラミックの材料から成形体を形成するステップ
を有する。
【００１７】
本発明の他の１つの実施形態では、前記成形体の生成では、粒子材料堆積物の可溶性を変化させるバインダ液を限局的に塗布する。この粒子材料堆積物とは、粒子の成膜された層、ないしは、粒子材料を指す。上述のように、‐製造すべき成形体の層モデルに従って‐粒子材料の可溶性を変化させるバインダ液を限局的に塗布することにより、層の粒子材料の可溶性が、バインダが加えられていない粒子の可溶性に対して変化するか、ないしは、層の可溶性に関する成分が変化する。このことにより、粒子層のうち成形体の形成のための部分の可溶性が変化する。このようにして、周辺の粒子材料を取り出すと成形体が形成される。本発明はさらに、金属成形体またはセラミック成形体の製造装置も対象とし、当該製造装置は以下の構成を有する：
・金属粒子またはセラミック粒子を懸濁液中に分散させたものから成る懸濁物を入れるように構成された貯蔵容積。
・前記貯蔵容積から懸濁物量を取り出して作業容積内へ移し、当該作業容積内で当該懸濁物量を層として成膜することを繰り返すように構成された成膜装置。
・前記作業容積内において被着された前記層の水分を除去するように構成された水分除去装置。
・水分除去された前記層中の粒子が相互に結合するように、かつ選択的に、水分除去された前記層の下方にある少なくとも１つの層の粒子とも局所的に付着結合するように、製造される前記成形体の層モデルに従い、水分除去された前記層上にバインダを局所的に塗布するように構成されたバインダ塗布装置。
・前記バインダにより相互に結合された粒子から、バインダを有さない他の材料を剥離することにより、前記成形体を取り出すように構成された取出装置。
【００１８】
本発明の方法では、金属またはセラミックの粉末粒子を懸濁液中に分散させたものから成る懸濁物の複数の層を順次被着させることにより、製造すべき成形体の外形に関して自由形状の作業容積内で金属成形体またはセラミック成形体を生成する。このような被着を完了させるごとに、被着した層の乾燥を行い、その後、製造すべき成形体の層モデルに従い、乾燥した層中の粒子が相互に結合するように、乾燥した当該層にバインダを局所的に塗布する。このバインダが、乾燥した前記層の該当の領域においてのみ拡がるのではなく、その下方にある１つまたは複数の層においても拡がって、現時点で被着した層が下方の層に結合するように、前記バインダの塗布を選択的に行う。バインダの分布はたとえば、乾燥した前記層にバインダを被着させるときの圧力により調整することができる。バインダの局所的な被着は、製造すべき成形体の層モデルの電子データセットにしたがって制御される。この層モデルでは、製造すべき成形体が予め複数の層に分割されており、この複数の層から、製造工程に適した、前記方法の制御のためのデータセットが導出される。そのようなデータセットとしての層モデルの生成は公知であるから、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１９】
順次成膜される各懸濁物層の厚さは、有利には約１μｍ〜約２００μｍである。
【００２０】
本発明の方法はラピッドプロトタイピング法である。ラピッドマニュファクチャリング法との呼称を用いることもある。
【００２１】
懸濁物層を繰り返し被着してその処理を終了させた後、成形体を取り出す。このことは、バインダにより相互に結合された、成形体を構成する粒子が、作業容積内のバインダを有さない他の材料から分離されることを意味する。この作業容積自体は、製造すべき成形体自体のフォーミングを行うものではない。成形体の外形はむしろ、硬化すると粒子を相互に結合させるバインダを局所的に塗布することにより実現される。
【００２２】
本発明の１つの有利な実施形態では、印刷装置を用いてバインダを局所的に塗布する。印刷装置を用いる場合、好適には、適切な印刷ヘッドを用いてバインダの塗布を行う。印刷装置により、成形体を製造する３次元印刷を実現することができる。
【００２３】
本発明の１つの好適な実施形態では、水分除去を行う際に、被着された層を加熱することができる。
【００２４】
本発明の１つの有利な実施形態では、前記成形体を多孔質の成形体として製造する。
【００２５】
本発明の１実施形態では有利には、バインダの硬化時に、以下のステップ群のうち１つまたは複数のステップを実施する：空気乾燥ステップ、熱供給ステップ、紫外光照射ステップ。バインダの硬化は、空気乾燥だけで実現することもできる。これに対して補足的に、または択一的に、バインダを塗布した後に熱供給および／または紫外光照射を行って硬化させることもできる。
【００２６】
本発明の１実施形態では、前記取り出しの少なくとも一部を液槽中で行うことができる。この液槽は、たとえば水槽とすることができる。この液槽により、バインダによって結合されていない粒子が成形体から剥離される。
【００２７】
本発明の１つの有利な実施形態では、前記成形体は少なくとも６０Vol.-%の密度で製造され、有利には少なくとも６５Vol.-%の密度で製造され、さらに有利には少なくとも７０Vol.-%の密度で製造される。
【００２８】
典型的な実施形態では、成形体ないしはグリーン体を製造ないしは生成する方法を開示する。この方法では、前記グリーン体の質量と、当該グリーン体の外形に基づいて計算される体積との商として、前記グリーン体の密度を定義すると、グリーン体の密度は懸濁物のセラミック成分の平均材料密度の少なくとも６０％である。このことは、理論的な密度が３．９４ｇ・ｃｍ−３である酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の場合、スラリー堆積によって積層方式で造形されたＡｌ２Ｏ３グリーン体の密度が２．３６ｇ・ｃｍ−３を上回ることを意味する。
【００２９】
本発明の他の１つの実施形態は、中空のドクターブレードを用いて層の生成を行うことにより、成形体ないしはグリーン体の製造ないしは生成を行う方法である。その際には、この中空のドクターブレードにより、層を形成するための懸濁物を送る。このことにより、前記中空のドクターブレードに供給されたスラリーを、当該中空ドクターブレードのスリット形の出口開口から均質かつ同形で出すことにより、所定の厚さの各層を塗布できるという利点が得られる。
【００３０】
本発明の１つの好適な実施形態では、層の成膜時に、セラミック粒子を含む懸濁物を塗布することによりグリーンシートを形成することができる。セラミック粒子を含むこの懸濁物はスラリーとも称される。このようにして作製されたセラミック成形体をグリーン体と称する。
【００３１】
本発明の１つの有利な実施形態では、硬化後に水不溶性および／または有機溶剤不溶性となる有機バインダを用いる。これにより、その次に取り外す際に、結合された層から粒子が意図せずに剥離してしまうのが防止される。
【００３２】
有利には本発明の１実施形態では、無機バインダを用いる。有機バインダとしては、たとえばＳｉＯ２ゾルベースのバインダを用いることができる。
【００３３】
本発明の１つの有利な実施形態では、取り出した後の成形体を焼結することができる。１実施形態では、この成形体の焼結時に前記有機バインダを熱分解させる。この実施形態または他の実施形態では、成形体を焼結によりさらに濃縮化することにより、取り出し後の成形体の材料密度より高い材料密度で成形体が製造されるようにすることができる。
【００３４】
金属製またはセラミック製の成形体の製造装置に関しては、前記バインダ塗布装置は、インクジェット印刷と同様に、乾燥した前記層にバインダを局所的に塗布するためのプリンタ装置とすることができる。
【００３５】
前記成形体を取り出すための取出装置の一部を液槽とすることができ、この液槽内において、バインダにより相互に結合された粒子から、バインダを有さない残りの粒子を剥離させることができる。
【００３６】
積層堆積装置は、層形成に必要な懸濁物量を貯蔵容積から作業容積へ送るための圧送装置を含むことができる。この層形成を支援するためにドクターブレード装置を設けることができる。
【００３７】
このドクターブレード装置はとりわけ、中空のドクターブレードを含むことができ、この中空のドクターブレードには、スラリー供給用のホース継手と、スラリーを出すためのスリット形の出口開口とである２つの開口を有する容積が設けられている。この容積は、ホース継手により供給されたスラリーを前記スリット形の出口開口から均等かつ等速で出せるように構成されている。このスリット形の出口開口は実質的に、前記ドクターブレードの幅全体にわたって延在している。このスリットから出てきたスラリーはドクターブレードにより、所定の厚さの１層になるように塗布される。
【００３８】
本発明の方法の有利な実施形態では、上述のようにして形成された所定の厚さの層は、一定の厚さを有する。上述の工程により形成された所定の厚さの層の重要な特徴は、被着された各層が、各層の面積全体にわたって一定の高さを有し、これにより、起伏の無い平坦かつ平面状の表面を有することである。このようにして、本発明の方法により中空ドクターブレードを用いて形成された各層は、有利には起伏の無い平坦な表面を有することを特徴とする。
【００３９】
上記方法により形成される成形体はこのようにして、一貫して、それぞれ自身が平面状である複数の層から構成され、起伏を有さない。というのも、各スラリー層は必ず、平面状の表面に塗布されることになるからである。このことは特に、均質な乾燥を実現するのに有利であり、ひいては、この均質な乾燥により実現可能となる、次に積層される層の均質な付着の実現に有利である。この均質な付着はもちろん、積層造形体を特徴付けるものである。
【００４０】
ドクターブレードの１実施例は、相互に所定の間隔を置いて平行に配置された２つの方形プレートから成る。これら２つの方形プレートは３面で相互に封止されていることにより、１面が開放された空洞が形成されるようにする。中空ドクターブレードのこの開放された面ないしは片側の開口は、ホース継手を介して両プレートのうち１つに供給されたスラリーを出すためのスリット形の出口開口として使用される。
【００４１】
その際には、両プレートのうち１つは、この開口を有する空洞の方を向いた貫通開口を有し、この貫通開口は当該プレートの外側面においてホース取っ手に移行していくか、または、スラリーを供給するホースに対する異なる種類の管継手に移行していくようにホース継手を構成することができる。
【００４２】
１実施形態では、前記水分除去装置は加熱装置により構成されており、この加熱装置は、被着された懸濁物層を乾燥させるため、当該懸濁物層へ熱を供給するように構成されている。
【００４３】
有利な実施例の説明
以下、有利な実施例を参照して本発明を詳細に説明する。ここでは、少なくとも一部がラピッドプロトタイピングまたはラピッドマニュファクチャリングに対応可能である、金属製またはセラミック製の成形体の製造方法の複数の実施形態を説明する。
【００４４】
この方法ではまず最初に、通常はコンピュータプログラムを用いて、製造すべき部品を複数の層に適切に切り分けて設計し、データセットとしてエクスポートする。複数の層に分割することにより、製造すべき成形体の層モデルが形成される。前記データセットは、この製造すべき成形体の層情報を含む。
【００４５】
この層データは製造装置のコンピュータにより翻訳処理され、この層データから、製造装置を制御して、とりわけまず最初に複数の薄い懸濁物層を形成するように制御するための制御データが導出される。セラミック材料の場合、前記懸濁物層はグリーンシートとも称される。ここで使用可能なセラミック粉末材料には、たとえば磁器、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４が含まれる。
【００４６】
上記製造プロセスの生成物は、型無しで製造された試作品であり、たとえば半製品である。
【００４７】
懸濁物層を形成するためには、特別に調整された懸濁物を使用する。セラミック材料の懸濁物の場合には、この懸濁物をスラリーとも称する。ここでは、懸濁物は通常、従来のキャスト用スラリーと比較して高い粘性かつ低い水分含有量を有さなければならない。本方法の１つの可能な実施形態では量産用のスラリーが土台を成し、このスラリーは、固体成分を増加させて濃縮化しなければならないものか、または、直接そのまま使用できるスラリーである。このことにより、スラリーの製造工程を非常に低コスト化することができる。
【００４８】
粉末を使用する従来技術に対し、懸濁液を用いることの利点は、材料密度が上昇することである。セラミック材料の場合、この材料密度はグリーン密度とも称する。粉末状態では粉末粒子は静電帯電しており、相互に反発するので、かさ密度は低くなり、かつ、層厚が厚くなる。これら２つの現象により、造形精度は不十分なものとなる。
【００４９】
本発明の方法では、成形体を製造するために準備された懸濁物は、圧送装置を用いて蓄積容器または貯蔵容器から、たとえば５００μｍのギャップ幅を有する中空ドクターブレードにより押し出される。マニピュレータがこのドクターブレードを、加熱されているセラミックプレートから垂直方向に上方に約１〜約１００μｍ離した状態で動かすことにより、作業容積内において懸濁物を塗布して所定の厚さの薄層を成膜する。最初、このプレートの表面の温度は１００℃未満である。これは、最初の第１層の被着中に水ベースのスラリーを使用するときに懸濁物中の水成分が沸騰するのを防ぐためである。既に被着された層の吸収力は非常に高く、新しい層の水分を１秒も経たないうちに吸収してしまうので、層数の増加とともに温度を格段に上昇させることができる。このようにして新しい層は安定化され、水分は３０秒未満のうちに蒸発する。
【００５０】
プレートを加熱して下方から乾燥させる他に択一的または追加的に、ファンを併用して放射加熱を行うこともできる。生じた破片が絶縁作用を示し、これにより、積層体の厚さが増大して最上位の層の温度が過度に低くなり、十分に迅速な乾燥を行えない場合に、さらに上方から乾燥させなければならない場合がある。この方法により製造された層は、従来の手法で製造された、約６５Vol.-%のグリーン体に匹敵する厚さを有する。
【００５１】
印刷装置の印刷ヘッドを用いて、３次元プリントのように、乾燥させた前記層にバインダを局所的に噴霧する。このバインダはセラミックまたは金属の粒子に付着して層に侵入していく。このように層に侵入していくことは、層断面において所望の粒子を相互に結合し、上方の層をその下の層に局所的に結合するために必要である。噴霧されるバインダの量は、複数の層から構成された立体物の所望の深さまで侵入するように調整される。バインダのこの侵入深さは、被着される各層の層厚と、その下の層におけるバインダの所望の侵入の程度とに応じて調整される。バインダは、噴霧後に、たとえば空気接触、熱、紫外光および／または２相スプレー等により硬化し、硬化後は、バインダを用いないときの造形後の成形体を溶解する媒質に全く溶けないか、またはほとんど溶けないという特性を有する。
【００５２】
印刷工程の終了後、約１μｍ〜約１００μｍの厚さを有する新たな層を成膜して乾燥させ、再び最初から前記印刷工程を行う。このようにして、層モデルに従って１層ごとに順次、成形体を構成していく。この造形段階を終えた後、多数の層から成る成形体を水槽内に入れるか、または、バインダを用いない場合この造形された成形体を溶解する他の媒質中に入れる。すると、バインダを有さない領域が溶解する。このようにして成形体は部品を成す。
【００５３】
レーザビームを用いた熱硬化／架橋の終了後、１〜５００μｍの厚さ、有利には５〜３００μｍの厚さ、とりわけ２５〜１５０μｍの厚さの新たな層を被着して乾燥させ、その後に再びバインダを塗布し、硬化／架橋させる。このようにして１層ごとに順次、部品を造形していく。造形段階の終了後、多数の層から成るグリーン体を水槽内に入れるか、または、グリーン体の、バインダによって硬化／架橋されていない部分を溶解および／または分離する他の媒質の中に入れる。グリーン体のうちバインダを有さない領域は完全に溶解し、グリーン体は部品を成す。
【００５４】
このようにして生成された部品の特性は、細孔容積の一部にバインダが充填された従来のグリーン体の特性に相当する。有機バインダを使用する場合、このバインダを造形体の焼結時に追い出すのが容易になる。たとえばＳｉＯ２ゾル系の無機バインダの場合、作製後のグリーン体の密度は、従来の手法で作製されたセラミック、ポリマーないしは金属のグリーン体の密度より格段に高くなることがある。
【００５５】
セラミック粒子材料を用いる場合、上述のようにして製造された成形体の特性は、細孔の一部にバインダが充填された従来のグリーン体断片の特性に相当する。この未焼結状態のセラミックグリーン体の密度は、公知のどのジェネレーティブ手法よりも高い。
【００５６】
有機バインダの場合、このバインダを焼結時に追い出すのが容易になる。たとえばＳｉＯ２ゾル系の無機バインダの場合、造形体の密度は、従来の手法で製造されたセラミックグリーン体の密度より格段に高くなることがある。
【００５７】
たとえばラピッドプロトタイピング等のジェネレーティブ製造法では初めて、とりわけセラミック材料を用いた場合に、従来の手法で製造されたグリーン体の密度に匹敵するかまたはこれを超える密度を有するセラミックまたは金属の成形体を生成することができる。
【００５８】
従来技術では、３次元プリントにおいて粉末層を成層するために懸濁物（セラミックの場合にはスラリーとも称される）を使用するが、所定の層厚では成層されない。本発明のように懸濁物を使用すると、粉末粒子があちこち飛び回ることにより印刷ヘッドが汚染されるという問題が無くなる。従来技術のように粉末層上に印刷工程を施すと、遊離したセラミック粒子が常に印刷ヘッドに当たって、この印刷ヘッドにおいて印刷ノズルに付着してしまう。
【００５９】
本発明の方法ではさらに、乾燥した状態の非常に微細な粒子の流動性が僅かとなるので、所定の最小サイズになると、成膜に適さなくなってしまうという問題や、非常に微細な粉末の層を均質に生成するためには技術的に著しく大きな手間をかけなければならないという問題も解消される。まさにこれらの問題は、懸濁物の成膜により回避される。微細な粒子はたとえば、試作品の表面品質、試作品の焼結性、または、セラミック部品において所定の超微細結晶構造に調整する際に有利である。
【００６０】
本発明の方法で作成された材料床（グリーン床）は、グリーン密度の上昇を実現する他に、粉末床と異なって、焼結された試作品をサポートすることができる。これにより、所要時間が長い従来のモデリングと、その後に行われるサポート構造の除去とを省略することができる。
【００６１】
また、本発明によって初めて、密度および強度に関する特性が従来の製法のグリーン体に匹敵するグリーン体を、ラピッドプロトタイピングにより生成することができる。このことにより、後続の焼結工程において、従来の手法で製造されたセラミックに匹敵する特性を有するセラミックを形成することができる。
【００６２】
一実施形態では従来のスラリーを試作品の造形に用いることが可能であることにより、本発明は特に低コストとなる。
【００６３】
上記の説明と特許請求の範囲とに開示した本発明の各特徴は、単独でも、また任意の組み合わせでも、様々な実施形態で本発明を実施するのに重要となる。
【００６４】
公知の「ラピッドプロトタイピング」手法または「ラピッドマニュファクチャリング」手法は、ＣＡＤジオメトリデータからプロセス制御データを作成し、その後に処理装置を制御することをベースとした手法である。「選択的レーザ焼結」（ＳＬＳ）法では、反応器内において、ＣＯ２レーザにより粉末を局所的に融点まで加熱して、グリーン体上に粉末層を焼結して成膜する。「多相ジェット凝固」（ＭＪＳ）法では、コンピュータ制御により移動可能なノズルを用いて金属粉末‐バインダ混合物から積層方式で部品を造形する。「熱溶解積層法」（ＦＤＭ）では上記手法と同様に、ＮＣ制御されるノズルを用いて、溶解した材料を積層方式で堆積させ、プラットフォームを適切に下降させることにより部品を造形する。ステレオリソグラフィでは、１層ごとに下降される基板上に液状のＵＶ感応性ポリマーを積層方式で設け、レーザ照射によって硬化させる。レーザの代わりにＵＶ照明灯を用いる場合には、「固体グラウンド硬化法」（ＳＧＣ）と称する。「同時ショットピーニング法」（ＳＳＰ）の場合、液体金属を散布することにより、適切なネガ型の表面を形成する。「積層オブジェクト製造法」（ＬＯＭ）では、レーザ切断された材料層から部品の各層を形成し、その後、接着材を用いてこれらの層をラミネートして被加工品を構成する。また、成膜された複数のＡｌ２Ｏ３膜を切り出してラミネートすることも可能である。
【００６５】
ＤＥ１０１２８６６４では、セラミック材料のうち選択された一部箇所をレーザビームによって焼結することによりセラミック成形体を形成することが記載されている。この手法は、
・懸濁液またはプラスチック材の層を堆積するステップと、
・層を堆積させた後にその都度、乾燥させるステップと、
・層を乾燥させた後にその都度、当該層の選択された一部箇所をレーザビームによって焼結するステップと
を有し、前記手法は省略して、積層スラリー造形法（ＬＳＤ）と称される。
【００６６】
３Ｄプリントでは、ポリマーまたは金属またはセラミックの粉末の層を成膜し、インクジェット印刷と同様の技術を用いてバインダを局所的に噴射することにより前記粉末の層を位置選択的に固化させる。ＵＳ６５９６２２４には上記手法と同様の手法が記載されており、ただし各粉末層は、固定されていない粉末塊として生成されるのではなく、スラリーキャストにより成形粉末層として生成される。しかし、この成形粉末層は所定の厚さで生成されることはなく、起伏を有し平坦ではない。
【００６７】
‐グリーン体である‐成形体の製造方法の一実施形態では、前記製造方法は、
（ａ）レーザ硬化可能および／またはレーザ架橋可能なバインダを含む懸濁物から成る層を生成するステップと、
（ｂ）局所的なレーザ露光により前記バインダを硬化および／または架橋するステップと、
前記ステップ（ａ）および（ｂ）を繰り返し、硬化および／または架橋した層上にさらに層を追加して成膜するオプションのステップと、
（ｃ）媒液中において未硬化および／または未架橋の成分を分離および／または溶解することによりグリーン体を形成するステップと
を有する。
【００６８】
上記方法の利点は、当該方法が、バインダを散布され高度に固形化した種々の固体から成る粉末層を局所的に熱硬化または光硬化および／または熱架橋または光架橋することによりラピッドプロトタイピングを行うのに適していることである。有利には、この方法ではプリンタ技術は不要であるから、プリンタノズルを用いる必要がない。特に大きな利点は、上述のようにして形成されたグリーン体の密度および強度は、同じ組成の懸濁物から従来の手法で製造されたグリーン体の密度および強度に相当するか、またはそれよりも高いことである。
【００６９】
他の１つの実施形態では、バインダを含有する懸濁物を用いて層の生成を行う、成形体ないしはグリーン体の製造方法を提案する。このバインダの体積割合は１０％未満である。
【００７０】
他の１つの実施形態では、層の生成時に、バインダを含まない乾燥した懸濁物層に、バインダを少なくとも部分的に侵入させる、成形体ないしはグリーン体の製造方法ないしは生成方法を提供する。このことにより、懸濁物の組成に課される制限が緩和するという利点が奏される。というのも、バインダが懸濁物の分散安定性に影響を及ぼすことがないからである。さらに、より高い密度の乾燥した層を生成することも可能である。懸濁物を固定する間に分離することは完全に無くなる。
【００７１】
他の１つの実施形態では、乾燥した層にバインダを散布することにより、および／または、乾燥した層をバインダ中に、またはバインダを含有する液体中に浸漬することにより、バインダの侵入を生じさせる、成形体ないしはグリーン体の製造方法ないしは生成方法を提供する。このような実施形態では、使用可能なバインダの種類が増加し、乾燥した層にバインダが侵入する程度を、溶液中のバインダの濃度によって調整および制御できるので有利である。
【００７２】
成形体ないしはグリーン体の製造方法ないしは生成方法の他の１つの実施形態では、硬化後および／または架橋後のバインダは前記媒液に不溶性である。このことにより、バインダによって固化されなかった成分が選択的に分離される。
【００７３】
成形体ないしはグリーン体の製造方法ないしは生成方法の他の１つの実施形態では、前記媒質は水および／または有機溶剤を含み、前記有機溶剤は、アセトン、シクロヘキサン（Cycloheyan）、ジオキサン、ｎ‐ヘキサン、ｎ‐オクタン、トルエン、トリクロロエタノール、ジメチルエチルケトン、イソプロパノール、エチルアルコール、メチルエチルケトンのうちいずれかであるか、またはこれらから得られる混合物である。
【００７４】
成形体ないしはグリーン体を製造ないしは生成する方法の他の１つの実施形態では、前記グリーン体の質量を、当該グリーン体の外形に基づいて計算される体積によって割った商として、前記グリーン体の密度を定義すると、グリーン体の密度は懸濁物のセラミック成分の平均材料密度の少なくとも６０％である。このことは、理論的な密度が３．９４ｇ・ｃｍ−３である酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の場合、スラリー堆積によって積層方式で形成されたＡｌ２Ｏ３グリーン体の密度が２．３６ｇ・ｃｍ−３を上回ることを意味する。
【００７５】
本発明の他の１つの実施形態は、中空のドクターブレードを用いて層の生成を行うことにより、成形体ないしはグリーン体の製造ないしは生成を行う方法である。その際には、この中空のドクターブレードにより、層を形成するための懸濁物を圧送する。このことにより、前記中空のドクターブレードに供給されたスラリーを、当該中空ドクターブレードのスリット形の出口開口から均質かつ同形で出すことにより、所定の厚さの層を塗布できるという利点が得られる。
【００７６】
成形体ないしはグリーン体の製造方法ないしは生成方法の他の１つの実施形態では、前記懸濁物の固体成分は、ポリマー、金属またはセラミック材料のいずれかであるか、または、少なくとも１つのポリマーまたは１つの金属または１つのセラミック材料を含む混合物である。この実施形態の利点は、とりわけ導電性および／または誘電率に関するグリーン体の特性を調整および変化することができ、これにより、焼結後の部品のとりわけ電気伝導率および／または誘電率に関する特性も調整および変化できることである。
【００７７】
成形体ないしはグリーン体の生成方法の他の１つの実施形態では、層の寸法は、積層造形モデルの層の寸法表示に相当する。このことにより、所定の厚さの層を生成し、これにより、均等な層厚で処理する、造形に使用される仮想モデル内から直接、層情報を焼結セラミック部品ないしはグリーン体の造形工程に移行させることが可能であるという利点が奏される。このようにモデルから直接、試作品に移行できることにより、試作品の製造が簡略化し、プロセスパラメータの最適化が容易になる。
【００７８】
成形体ないしはグリーン体の生成方法の他の１つの実施形態では、モデルはＣＡＤモデルまたはＣＡＤ／ＣＡＭモデルである。
【００７９】
他の幾つかの実施例ではラピッドプロトタイピング方法を対象とし、
・上記実施例のうちいずれか１つの方法によりグリーン体を生成するステップと、
・グリーン体を焼結するステップと
を有する。
このようなラピッドプロトタイピング方法により、有利には、グリーン体からセラミックを製造する従来の手法では通常は実現できなかった密度を有するセラミック製品を製造することが可能になる。たとえば、バインダを無機成分とするか、またはバインダは、焼結時に無機成分に熱分解されることにより焼結後のセラミックの密度および強度を高くする有機成分を含むことができる。
【００８０】
スラリー堆積により積層造形された成形体ないしはグリーン体は、典型的には、使用されるセラミックまたはセラミック混合物の理論上の密度の６０％を上回る密度を有する。このことは、理論的な密度が３．９４ｇ・ｃｍ−３である酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の場合、スラリー堆積によって積層方式で形成されたＡｌ２Ｏ３グリーン体の密度が２．３６ｇ・ｃｍ−３を上回ることを意味する。
【００８１】
上記実施形態は、任意に組み合わせることが可能である。
【００８２】
本発明の重要なステップは、局所的レーザ焼結と同等のレーザ手法を併用して、セラミックや金属および／またはポリマーのグリーンシートを製造するステップである。ここでは粉末粒子を焼結せず、たとえばレーザ硬化可能なバインダを、使用される懸濁物中に、たとえばセラミックスラリー中に既に含有させた状態でこれを使用するか、または、少なくとも一部乾燥した層中に、たとえば乾燥したセラミック層中に侵入または貫通するレーザ硬化可能なバインダを使用することにより、この粉末粒子を固化させる。
【００８３】
典型的な実施形態ではまず最初に、適切な圧送装置によって蓄積容器内から、たとえば５００μｍのギャップ幅を有する中空ドクターブレードにより、セラミックスラリーを押し出す。
【００８４】
この中空ドクターブレードは、閉じられた容積に、スラリー供給用のホース継手と、スラリーを送出するためのスリット形の出口開口とである２つの開口を設けたものから成る。この容積は、ホース継手により供給されたスラリーを前記スリット形の出口開口から均等かつ単調に出せるように構成されている。このスリット形の出口開口は実質的に、前記ドクターブレードの幅全体にわたって延在している。このスリットから出てきたスラリーはドクターブレードにより、所定の厚さの１層になるように塗布される。
【００８５】
本発明の方法の有利な実施形態では、上述のようにして形成された所定の厚さの層は、一定の厚さを有する。上述の工程により形成された所定の厚さの層の重要な特徴は、被着された各層が、各層の寸法全体にわたって一定の高さを有し、これにより、起伏の無い平坦かつ平面状の表面を有することである。このようにして、本発明の方法により中空ドクターブレードを用いて形成された各層は、有利には起伏の無い平坦な表面を有することを特徴とする。
【００８６】
上記方法により形成され最終的に完成した成形体は、一貫して、それぞれ自身が平面状である複数の層から構成され、起伏を有さない。というのも、スラリーは常に、平面状の表面に塗布されることになるからである。このことは、均等な乾燥を実現するのに特に有利であり、ひいては、このような乾燥により実現できる、次に積層される層の均質な付着を実現するのにも特に有利である。
【００８７】
ドクターブレードの１実施例は、相互に所定の間隔を置いて平行に配置された２つの方形プレートから成る。これら２つの方形プレートは３面で相互に封止されていることにより、１面が開放された空洞が形成されるようにする。中空ドクターブレードのこの開放された面ないしは片側の開口は、ホース継手を介して両プレートのうち１つに供給されたスラリーを出すためのスリット形の出口開口として使用される。
【００８８】
その際には、両プレートのうち１つは、この開口を有する空洞の方を向いた貫通開口を有し、この貫通開口は当該プレートの外側面においてホース取っ手に移行していくか、または、スラリーを供給するホースに対する異なる種類の管継手に移行していくようにホース継手を構成することができる。
【００８９】
マニピュレータがこのドクターブレードの出口開口を前記プレートに向けながら、加熱されているセラミックプレートから垂直方向に間隔を置いて、たとえば１〜３００μｍの間隔を置いて当該ドクターブレードを前記プレート上において移動させることにより、スラリーを塗布して薄層を形成する。最初は、最初の第１層の被着中にスラリー中の水分が沸騰して出て行くのを防止するため、前記プレートの表面温度を１００℃未満にする。その後は、既に被着された層の吸収力は非常に高く、新しい層の水分を１秒も経たないうちに吸収してしまうので、層数の増加とともに温度を格段に上昇させることができる。このようにして、新しい層が塗布されるごとに当該層は安定化され、水分は３０秒未満のうちに蒸発する。
【００９０】
プレートを加熱して使用し、下方から乾燥させる他にさらに、ファンを併用して放射加熱を行うことも可能である。生じる破片が絶縁作用を示し、これにより、積層体の厚さが増大して最上位の層の温度が過度に低くなり、十分に迅速な乾燥を行えないので、さらに上方からも乾燥を行わなければならない。このような方法により製造することができるグリーンシートの密度は約６５％であるから、従来の手法で製造されたグリーン体の密度に匹敵する。ここでグリーン体の密度とは、当該グリーン体の質量を、当該グリーン体の外形に基づいて計算される体積で割った商を指す。
【００９１】
これと同様に、セラミックスラリーに類似する、ポリマー粒子および／または金属粒子の分散体ないしは懸濁物を用いて積層体を構成することにより、グリーンシートから成る成形体を製造することもできる。その際には、ポリマー粒子を含む層を乾燥するのに使用される温度（加熱プレート、ファン）を、当該ポリマーのガラス転移温度に合わせて調整する。
【００９２】
次は、公知のＬＳＤと異なり、上述のようにして生成されたグリーンシートに噴霧技術を用いてバインダを噴霧する。このバインダはセラミック粒子に付着し、グリーンシートに侵入ないしは貫通する。このように層に貫通していくことは、層断面においてすべての粒子を相互に結合し、上方の層をその下の層に局所的に結合するために必要である。バインダの噴射量は、グリーンシートから形成された立体物内の所望の深さまでバインダが侵入するように調整される。バインダの選択される侵入深さは、被着される各層の層厚と、その下の層におけるバインダの所望の侵入の程度とに応じて調整される。
【００９３】
また、乾燥した層を液状バインダ中に浸漬させるか、バインダを溶解した状態で含む液体中に前記層を浸漬させるか、または、バインダの懸濁物中に前記層を浸漬させることにより、乾燥した層にバインダを侵入させることもできる。
【００９４】
上記実施形態に代えて択一的に、前記層を生成するのに使用される粒子懸濁物中にバインダを既に含有しておくことも可能であるが、ステレオリソグラフィに典型的に使用される濃度よりも格段に低い濃度で、すなわち１０％を格段に下回る濃度で含有しておく。
【００９５】
バインダは、噴霧後に熱または光により硬化および／または架橋することができるので、たとえばレーザ放射を用いて限局的に熱硬化ないしは熱架橋できるという特性を有する。その際には、積層に用いられる材料の粉末粒子を体積測定により硬化性／架橋性バインダにより接着する。
【００９６】
熱または光により硬化／架橋を行うステップを行わないと、バインダは粉末粒子の結合作用を発揮しないか、または、プロセスに寄与しないほど非常に小さい結合作用しか発揮しない。バインダを熱または光により硬化／架橋することにより、バインダは懸濁物の粉末粒子を持続的に接着させることができる。
【００９７】
レーザビームを用いた熱または光による硬化ないしは架橋の終了後、１〜５００μｍの厚さ、有利には５〜３００μｍの厚さ、とりわけ２５〜１５０μｍの厚さの新たな層を被着して乾燥させ、その後に再びバインダを添加し、硬化／架橋させる。このようにして１層ごとに順次、部品を造形していく。造形段階の終了後、多数の層から成るグリーン体を水槽内に入れるか、または、グリーン体の、バインダによって硬化／架橋されていない部分を溶解および／または分離する他の媒質の中に入れる。グリーン体のうちバインダを有さない領域は完全に溶解し、グリーン体は部品を成す。
【００９８】
このようにして生成された部品の特性は、細孔容積の一部にバインダが充填された従来のグリーン体の特性に相当する。有機バインダを使用する場合、このバインダを造形体の焼結時に追い出すのが容易になる。たとえばＳｉＯ２ゾル系の無機バインダの場合、作製後のグリーン体の密度は、従来の手法で作製されたセラミック、ポリマーないしは金属のグリーン体の密度より格段に高くなることがある。
【００９９】
さらに、たとえばラピッドプロトタイピング等のジェネレーティブ製造手法では初めて、３Ｄプリント等のプリンタ技術を使用する必要なく、従来の手法で製造されたグリーン体の密度に匹敵するかまたは当該密度より高い密度を有するセラミック／金属／ポリマーのグリーン体を製造することが可能になった。
【０１００】
通常、従来の手法で製造されたグリーン体の特性と異なる特性を有するグリーン体を用いて、従来の手法で製造されたセラミック部品の特性に匹敵する特性を有するセラミック部品を製造するためには、技術的に大きな手間をかけなければならないか、またはそのようなセラミック部品の製造は全く不可能である。その一例として、ステレオグラフィで製造されるセラミックグリーン体が挙げられる。このセラミックグリーン体は、最大６０体積％の有機体を有するものはむしろ、セラミック充填されたポリマーと称した方が良いだろう。この有機体を面倒な脱バインダ工程で追い出した後でないと、焼結プロセス自体を開始することができない。部品の形状および寸法次第では、この脱バインダによりグリーン体に欠陥が生じることがあり、通常は、この欠陥を次の焼結によって解消することはできない。
【０１０１】
セラミック粉末のかさ密度は低いので、３Ｄプリントを行うと低密度のグリーン体が形成される。焼結では、このグリーン体から高密度のセラミックを生成することは通常は不可能である。３Ｄプリントでは常に、結合されていない粉末層の粉末粒子があちこち浮遊することによってプリントヘッドが汚染され、この浮遊粉末粒子がプリントノズルに付着してしまう。たとえば、セラミック部品の焼結活性度を上昇させるため、または、特に微細な結晶構造を形成するために使用される非常に微細なセラミック粉末を用いるときには通常、上記の不都合な現象が一層増幅する。
【０１０２】
ＤＥ１０１２８６６４のＬＳＤ手法では、従来のグリーン体の密度に匹敵する密度のグリーンシートを、スラリー積層堆積により生成する。しかしレーザ焼結を行うと、その結果得られる試作品の特性の異方性が強くなり、場合によっては、局所的に温度が大きく過熱することにより、たとえば泡形成、ガラス相またはセラミック相の不所望の形成等の副次的現象が生じてしまう。したがってこのＬＳＤ手法では、従来の手法で製造されたグリーン体または高密度に焼結されたセラミックに匹敵する部品を実現することはできない。
【０１０３】
ＵＳ６５９６２２４Ｂ１に記載されている手法だけは、従来の手法で製造されたグリーン体の特性に匹敵する特性を有するグリーン体を生成するのに適している。しかしこの手法は、所定の厚さの層を生成することができないので、造形のために必要である、均等な層厚で処理を行う仮想モデルから直接、層情報を造形工程に移行させることが困難であるという欠点を有する。さらに、必要なバインダを添加するためにプリンタヘッドも使用されるが、現時点では付加製造手法のための特殊なプリントヘッド開発がなされておらず、現時点で入手可能なプリンタヘッドでは、プリントノズルへの付着や詰まりが起こることが多いので、入手可能なプリンタヘッドをラピッドプロトタイピング法で連続使用することができない。
【０１０４】
無機バインダを使用した場合、本発明のラピッドプロトタイピング方法により得られるグリーン体の密度は、従来技術により製造されたグリーン体の密度と同等であるか、等しいか、または、従来技術の密度を上回る。試作品の製造に使用されるスラリーないしは使用される分散系は、試作品により模造される最終製品の組成と同じ組成を有することができるので、本発明の方法ではたとえば、技術的に大きな手間をかけずに、従来技術により製造されたセラミック部品の重要な特性に相当する重要特性を有するセラミック部品を製造することができる。
【０１０５】
所定の厚さの層を生成できない、ＵＳ６５９６２２４に記載された手法と異なり、本発明のラピッドプロトタイピング方法では、すべての層の厚さを等しくすることが可能になる。このことにより、従来公知の手法と異なり、通常は均等な層厚で処理を行う仮想モデルから直接、層情報を造形工程に移行させることが可能になる。
【０１０６】
さらに、従来技術の相違点として、必要なバインダを添加するためにプリンタヘッドを用いることはなく、その代わりに噴霧技術を用いる。現時点では、付加製造法用に特別にプリントヘッド開発がなされておらず、入手可能なプリントヘッドは数多くの欠点を有し、これにより連続処理プロセスを行うことができなくなるが、本発明の方法では、プリントヘッド技術を全く用いなくてもよい。使用される噴霧技術は外乱から影響を受けにくく、噴射技術により、ラピッドプロトタイピング法を連続的に実施することができる。
【０１０７】
ここで開示した方法により、少量の割合のバインダでグリーン体を生成することができ、本発明の方法はその点で３Ｄプリントに匹敵する。
【０１０８】
製造されるグリーン体の密度が高いという点については、本発明の方法も、ＤＥ１０１２８６６４やＵＳ６５９６２２４Ｂ１に記載された手法も同じであるが、本発明の方法は、バインダを添加するためにプリントヘッドを使用することなく、かつ、粉末を局所的に焼結温度まで加熱することなく、高密度を実現することができる。このことにより本発明の方法では、印刷技術と焼結とを併用する場合に避けられない、グリーン体の特性の異方性を回避することができる。
【０１０９】
ここでは特定の実施形態を図示および記載したが、本発明の範囲内で、本発明の保護範囲を逸脱することなく、図中の実施形態を適切に変更することができる。特許請求の範囲にて、本発明の基本的思想を特定している。