(57)【要約】  本明細書は、物体構築領域の上方に配置されてもされなくても良く、光ビーム、好ましくは、ファイバーレーザやダイオードレーザを焼結か融解されるべき粉末層の上に放射し、粉末を物体構築のために凝固させる光ビーム放射部と、三次元空間に光ビームを向け直させ収束させる走査機構と、光ビームの操作部と一体的に移動し、光ビーム放射帯を取り囲む物体構築領域よりも小さい粉末層の領域の上方の空間を含み、入口ノズルおよび排気マニホールドが設置されて、処理に必要な不活性雰囲気を確実にし、したがって処理が開放チャンバ内で行われることを可能にするカバーと、物体構築領域上に、粉末を供給する粉末運搬部と、粉末運搬部から運搬された粉末をレベリングして粉末層を形成する粉末レベリング装置と、前記運搬部のための材料を貯蔵し、計量する役割を果たし、システムから独立したモジュールを構成する粉末供給部と、を備え、前記粉末運搬部と前記前記粉末レベリング装置は前記光ビーム放射部とは独立して移動する三次元印刷システムに関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビーム放射部と、光ビームを三次元空間に向け直し、集束させる走査機構と、前記光ビームの前記走査部と一体的に移動し、かつ、光ビーム放射帯を取り囲む物体構築領域よりも小さい粉末層の領域の上方の空間を含み、入口ノズルおよび排気マニホールドが設置されるカバーと、前記物体構築領域上に粉末を供給する粉末運搬部と、粉末レベリング装置と、前記粉末運搬部のための材料を保管および計量する役割を果たす粉末供給部と、を備え、前記粉末運搬部と前記粉末レベリング装置は前記光ビーム放射部とは独立して移動することを特徴とする三次元印刷システム。
【請求項２】
Ｘ、Ｙ、およびＺ方向に移動する物体構築領域を備えることを特徴とする、請求項１に記載の三次元印刷システム。
【請求項３】
粉末貯蔵構造、電動送出部材、電動式計量部材、及び他のすべての部材を含むシャーシから成る交換可能なモジュラーシステムを備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の三次元印刷システム。
【請求項４】
前記物体構築領域とは独立した動作を有するスクレーパガントリを備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の三次元印刷システム。
【請求項５】
集束部を備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の三次元印刷システム。
【請求項６】
前記光ビーム放射部がファイバレーザであることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の三次元印刷システム。
【請求項７】
前記光ビーム放射部は、ダイオードレーザであることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の三次元印刷システム。
【請求項８】
前記走査機構が検流計を備えることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の三次元印刷システム。
【請求項９】
少なくとも１つの酸素センサを備えることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の三次元印刷システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元印刷システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、生成される部分の大きさを明記していないため、明らかに小さいサイズの３Ｄ印刷を可能にする装置を開示している。当該文献において、チャンバがスクレーパおよび粉末タンクを運ぶという事実は、大きさが小さいことを示している。一方、本明細書で提示される技術は、Ｚ方向に垂直に移動して層の堆積を可能にする印刷テーブルと、ＸおよびＹ方向にテーブルの上を移動して、段（「タイル」）で大きな連続した部分を印刷することを可能にする開放チャンバに基づく方法により、拡張性に関する非常に大きな潜在能力を持つ。対照的に、前記特許文献１に記載された技術は、テーブルを垂直に移動させることなく、処理全体にわたってチャンバを上昇させることからなり、粉末運搬および貯蔵に関連するすべての周辺機器が、チャンバに接続されている。このように、モジュール式供給部または独立して移動する粉末運搬およびレベリング部は設けられていない。さらに、本明細書で提示されている技術は、２つのタイル間の結合の前処理および後処理のためのソフトウェアも含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１２５６４３号公報（２０１６年７月７日公開）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書は、光ビーム放射部と、光ビームを三次元空間に向け直し、集束させる走査機構と、光ビームの前記走査部と一体的に移動し、かつ、光ビーム放射帯を取り囲む、物体構築領域よりも小さい粉末層の領域の上方の空間を含み、入口ノズルおよび排気マニホールドが設置されるカバーと、物体構築領域上に粉末を供給する粉末運搬部と、粉末レベリング装置および粉末供給部と、運搬部のための材料を貯蔵および計量する役割を果たす粉末供給部とを備え、前記粉末供給部および前記粉末レベリング装置は、前記光ビーム放射部とは独立して移動する、三次元印刷システムに関する。
【０００５】
一実施形態では、三次元印刷システムは、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向に移動する物体構築領域を備える。
【０００６】
別の実施形態では、三次元印刷システムは、粉体貯蔵構造、電動送達部材、電動計量部材、および他のすべての部材を含むシャーシからなる交換可能な組み立てシステムを備える。
【０００７】
さらに別の実施形態では、三次元印刷システムは、物体構築領域の動作とは独立した動作をするスクレーパガントリを備える。
【０００８】
一実施形態では、三次元印刷システムは、集束部を備える。
【０００９】
別の実施形態では、三次元印刷システムの光ビーム放射部は、ファイバレーザである。
【００１０】
さらに別の実施形態では、三次元印刷システムの光ビーム放射部は、ダイオードレーザである。
【００１１】
一実施形態では、三次元印刷システムの走査機構は検流計を含む。
【００１２】
別の実施形態では、三次元印刷システムは、少なくとも１つの酸素センサを含む。
【００１３】
〔より一般的な説明〕
本明細書は、三次元印刷システムに関する。
【００１４】
本明細書で提示するシステムは、その処理が充分に拡張可能であるから、大寸法での三次元印刷を可能にする。本明細書全体を通して、少なくとも長さが１メートル、幅が１メートルであり、幅および長さが数メートルに達し、高さが約１メートルにまで達することができるすべての要素は、大寸法の要素と考えられる。
【００１５】
本システムは、また、処理全体を大寸法に適合させることを可能にする。システムが開放チャンバを備えるという事実は、従来の概念全体および最新技術の知識を覆す。密閉チャンバの概念では、処理されるべき領域全体がチャンバ自身の内部にある。本技術の場合、処理されるべき領域はチャンバの外部にあり、後に処理条件を保証する。この−チャンバのサイズとは無関係の処理されるべき領域−に基づいて、この技術は、非常に高い拡張性がある。
【００１６】
本システムは、チャンバのいくつかの点に配置された少なくとも１つの酸素センサのセットによって提供される大気の質をリアルタイムで制御するための方法を含む。この方法は、不活性雰囲気中であるが、開放チャンバを有する印刷を可能にする。
【００１７】
本システムは、従来技術に反して、開放チャンバで動作し、処理されるべき領域が防水の目的のためにチャンバ内にあることを必要としない。この特徴は、この種の機械において、システムに前例のない拡張性を提供する。本システムは、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向（処理中はＸおよびＹのみ）に移動し、テーブル領域全体を覆うチャンバを備える。各タイルは、チャンバの移動に対応し、物体は、いくつかのタイルから作られる。チャンバは、この目的のために設計されたガス循環システムを介して不活性雰囲気を維持する。粉末層への接線方向の流れを可能にするように注意深く設計されたノズルがある。ノズルの設計は、流れに乱流を誘発しないように行われ、したがって、粉末層の乱れを回避するための流れの最適化が行われる。ガス循環のための構成要素は、乱流の発生を防止する。したがって、この流れは、粉末層を乱すことなく不活性雰囲気を保証する。
【００１８】
拡張性は、次に、モジュール構造を可能にし、その結果、製造される幾何学的形状に従って作業領域を再構成することが可能になり、また、カスタマイズされた機械を製造することも可能になる。
【００１９】
開放チャンバおよびチャンバ自体よりも上方の作業領域の原理に固有なのは、タイリング原理であり、すなわち、部品は、層ごとに（Ｚ軸に従って）製造されるが、タイルごとにも（ＸＹ軸に従って）製造される。ここで、チャンバの大きさよりも大きな部品を製造することが可能である。
【００２０】
本システムは、作業領域に応じて使用される粉末の量を最適化するための調節可能なモジュール構成を可能にする、物体構築領域の動作とは独立した動作を有するスクレーパガントリと、を備える。このようにして、材料が処理されるべきテーブルの粉末領域を迅速に覆うことが可能である。また、テーブルのサイズが大きいために必然的に大きい余剰物の処理も最適化され、粉末が回収され、サービス領域に集中される。
【００２１】
本システムは、粉体貯蔵構造、電動送達部材、電動計量部材、および他のすべての部材を含むシャーシから構成される交換可能なモジュールシステムをさらに備え、粉体を交換しなければならない場合に粉体の貯蔵および供給、ならびに急速な充填を可能にする。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、いくつかの実施形態をより詳細に説明するが、これらは、本出願の範囲を限定することを意図するものではない。
【００２３】
本明細書は、物体構築領域の上方に配置されてもされなくてもよく、焼結または溶融されるべき粉末層上に光ビームを放射し、物体の構築のために粉末を凝固させる光ビーム放射部と、光ビームを三次元空間に向け直しおよび集束させる走査機構と、光ビームの走査部と一体的に移動し、光ビーム放射帯を取り囲む物体構築領域よりも小さい粉末層の領域の上方の空間を含み、入口ノズルおよび排気マニホールドが設置されて、処理に必要な不活性雰囲気を確実にし、したがって処理が開放チャンバ内で行われることを可能にするカバーと、物体構築領域上にこの材料を供給する粉末運搬部と、粉末運搬部から運搬された粉末をレベリングして粉末層を形成する粉末レベリング装置と、前記運搬部のための材料を貯蔵し、計量する役割を果たし、システムから独立したモジュールを構成する粉末供給部とを備え、前記粉末運搬部と前記前記粉末レベリング装置は前記光ビーム放射部とは独立して移動する、三次元印刷システムに関する。
【００２４】
一実施形態では、物体構築領域の上方に配置され、光ビームを放射する光ビーム放射部は、好ましくは、ファイバレーザまたはダイオードレーザである。
【００２５】
別の実施形態では、走査機構は、高速で移動する２つの鏡を有する検流計を備える。
【００２６】
一実施形態では、印刷システムは、レーザビームの焦点面の調整および三次元加工を可能にする集束部を有する。
【００２７】
本システムは、従来の概念全体および従来技術の知識を覆す開放チャンバを備える。したがって、処理されるべき領域はチャンバの外部にあり、後に処理条件を保証する。これに基づいて、この技術は、チャンバのサイズとは無関係に処理されるべき領域であり、非常に高い拡張性を有する。
【００２８】
本システムは、開放チャンバであるが、不活性雰囲気中で、印刷することを可能にし、チャンバのいくつかの点に配置された少なくとも１つの酸素センサのセットによって提供される大気の質をリアルタイムで制御するための方法を備える。
【００２９】
本システムは、従来技術とは異なり、処理されるべき領域が防水の目的のためにチャンバ内にあることを必要としない開放チャンバで動作する。この特徴は、この種の機械において、システムに前例のない拡張性を提供する。このシステムは、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向（処理中はＸおよびＹのみ）に移動し、テーブル領域全体を覆うチャンバを備える。各タイルは、チャンバの移動に対応し、物体は、いくつかのタイルから作られる。チャンバは、この目的のために設計された、大気循環システムを介して不活性雰囲気を維持する。
【００３０】
本システムは、粉末貯蔵構造、電動送達部材、電動計量部材、および他のすべての部材を含むシャーシから構成される交換可能なモジュールシステムをさらに備え、粉末を交換しなければならない場合に、粉末の貯蔵、供給、および急速な載荷を可能にする。
【００３１】
本システムは、作業領域に応じて使用される粉末の量を最適化するために、調節可能なモジュール構成を可能にする、物体構築領域の動作とは独立した動作をするスクレーパガントリを備える。また、テーブルのサイズが大きいために必然的に大きい余剰物の処理も最適化され、粉末が回収され、サービス領域に集中される。
【００３２】
本技術は、当然、本明細書に記載される実施形態に決して限定されず、当業者は、請求項の範囲に規定される本発明の一般的な概念から逸脱することなく、多くの変更可能性を提供することができる。
【００３３】
上述した全ての実施形態は、明らかに互いを組み合わせることができる。以下の請求項は、好ましい実施形態をさらに規定する。
【国際調査報告】
2019532857.tif 000002
2019532857.tif 000003
2019532857.tif 000004
2019532857.tif 000005