(57)【要約】      （修正有）【課題】２部品からなる構造体、特に超伝導線の半完成品の製造方法の提供。【解決手段】少なくとも２部品からなる構造体、特に超伝導線の半完成品を生成するための方法であって、第１の構造体（２ａ）および第２の構造体（２ｂ）が別々に生成され、第１の構造体（２ａ）および第２の構造体（２ｂ）は次いで互いに挿入され、第１の構造体（２ａ）および第２の構造体（２ｂ）は、それぞれ粉末の選択的レーザー溶解または選択的電子ビーム溶解により複数の層を成して生成される、方法である。本発明は、２部品からなる構造体、特に超伝導線の半完成品の生成を簡単にする。【選択図】図４ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２部品からなる構造体（４３）、特に超伝導線の半完成品を生成するための方法であって、
第１の構造体（２ａ）および第２の構造体（２ｂ）が別々に生成され、前記第１の構造体（２ａ）および前記第２の構造体（２ｂ）は次いで互いに挿入され、
前記第１の構造体（２ａ）および前記第２の構造体（２ｂ）は、それぞれ粉末（６）の選択的レーザー溶解または選択的電子ビーム溶解により複数の層を成して生成される方法。
【請求項２】
前記第１の構造体（２ａ）および前記第２の構造体（２ｂ）は、異なる材料から生成される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の構造体（２ａ）は、複数の軸方向穴（２３）を伴って生成され、前記第２の構造体（２ｂ）は、複数の正反対の軸方向延長部（２１）を伴って生成される請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の構造体（２ａ）は、少なくとも７個の、好ましくは少なくとも１９個の、軸方向穴（２３）を伴って生成され、前記第２の構造体（２ｂ）は、少なくとも７個の、好ましくは少なくとも１９個の、正反対の軸方向延長部（２１）を伴って生成される請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の構造体（２ｂ）の前記軸方向延長部（２１）は、少なくとも２０の延長部アスペクト比ＦＡＶを有する請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記軸方向穴（２３）が構成される前記第１の構造体（２ａ）の軸方向投影領域（２５）が、少なくとも２０の投影部アスペクト比ＳＡＶを有する請求項３〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の構造体（２ａ）および前記第２の構造体（２ｂ）は、前記軸方向穴（２３）および前記軸方向延長部（２１）の軸方向延長方向（ＡＲ）と垂直な方向（ＦＲ）に積層生成される請求項３〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の構造体（２ａ）および前記第２の構造体（２ｂ）は、生成された前記軸方向穴（２３）および前記軸方向延長部（２１）の前記軸方向延長方向（ＡＲ）に沿って積層生成される請求項３〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の構造体（２ｂ）は、超伝導材料、特にＮｂＴｉから完全にまたは主に生成される請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の構造体（２ｂ）は、アルミニウムまたは銅から完全にまたは主に生成される請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の構造体（２ａ）は、アルミニウムまたは銅から完全にまたは主に生成されるか、あるいはアルミニウムまたは銅を含有する合金から完全にまたは主に生成される請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記２部品からなる構造体（４３）は、前記２つの構造体が互いに挿入された後に、断面を小さくする変形処理、特に１または複数の冷間および／または熱間変形処理が施される請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の構造体（２ａ）および／または前記第２の構造体（２ｂ）は、選択的レーザー溶解または電子ビーム溶解により積層生成された後に、表面処理、特に粗度低減表面処理、好ましくは電解研磨を施される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法で生成された、少なくとも２部品からなる構造体（４３）、特に超伝導線の半完成品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２部品からなる構造体、特に超伝導線の半完成品を生成するための方法であって、
第１の構造体および第２の構造体が別々に生成され、第１の構造体および第２の構造体は、次いで互いに挿入される方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような方法は、例えば独国特許出願第２０２０１２１０２３３４Ｕ１号明細書から知られている。
【０００３】
ＮｂＴｉ超伝導線などの超伝導線は、例えば、特に、強力な磁界を発生させる超伝導磁気コイルにおいて、誘電損失を実質的に伴わずに高電流を伝導するために用いられる。この場合、ＮｂＴｉは優れた延性という利点を有し、特に、優れた塑性変形が可能であり、材料の加工を容易にする。
【０００４】
ＮｂＴｉなどの超伝導材料は、臨界温度（転移温度とも呼ばれる）未満でのみ超伝導であり、したがって作用中に、例えば液体ヘリウムで冷却される必要がある。多くの用途では、銅で構成されることが多い通常導電性のマトリクス内に配置される、超伝導材料からなるフィラメントが提供される。マトリクス材料は、超伝導フィラメントを確実に冷却するように優れた熱伝導性を示すべきであり、超伝導性の局所損失（クエンチ）の場合に、超伝導線を断線から保護するために代わりの電流経路が利用可能となるように（転移温度で）優れた導電性を示すべきである。
【０００５】
超伝導フィラメントをマトリクス内に導入するために、ＮｂＴｉで構成される（またはＮｂＴｉを含有する）１または複数の棒状要素を、深穴が穿孔されたマトリクス材料（例えば銅）からなるブロックに導入する方法が知られている（例えば独国特許出願第２０２０１２１０２３３４Ｕ１号明細書を参照）。充填されたマトリクスブロックは、半完成品と呼ばれることもあり、普通はさらなる組立（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）および１または複数の中間束線（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  ｂｕｎｄｌｉｎｇ）工程の後に、最終的に１本の線に伸ばされる。
【０００６】
深穴の穿孔は、穿孔が小さく長くなるほど益々困難になる。したがって、超伝導線に所望の数および所望の直径で超伝導フィラメントを配置するためには、一般的に束線（ｂｕｎｄｌｉｎｇ）および伸線（ｄｒａｗｉｎｇ）を繰り返し行う必要がある。これにより、生成に相当な費用が生じる。
【０００７】
ＮｂＴｉ含有要素の生成における別の特殊要因は、望ましくないα相の形成を防止するために、ＮｂＴｉ含有要素の生成において急速な冷却が必要となることである。クエンチによって、より優れた延性を持つβ相を凍結させることが可能になるが、ＮｂＴｉ含有要素が高価になる。
【０００８】
金属製構成要素をＣＡＤデータに基づいて生成するために、レーザービームまたは電子ビームを用いた金属粉末の局所溶解により、複数の層を成す構成要素を生成する方法が知られるようになっている（「選択的レーザー溶解」または「選択的電子ビーム溶解」）（例えば、２０１６年７月６日にアクセスしたウェブページｈｔｔｐ：／／ｎｅｔｚｋｏｎｓｔｒｕｋｔｅｕｒ．ｄｅ／ｆｅｒｔｉｇｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｋ／３ｄ−ｄｒｕｃｋ／ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｓ−ｌａｓｅｒｓｃｈｍｅｌｚｅｎ／、または２０１６年１１月２２日にアクセスしたウェブページｈｔｔｐ：／／ｎｅｔｚｋｏｎｓｔｒｕｋｔｅｕｒ．ｄｅ／ｆｅｒｔｉｇｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｋ／３ｄ−ｄｒｕｃｋ／ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｓ−ｅｌｅｋｔｒｏｎｅｎｓｔｒａｈｌｓｃｈｍｅｌｚｅｎ／を参照）。この生成方法により、ネガ型を必要とすることなく、アンダーカット（ｕｎｄｅｒｃｕｔｓ）が可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、２部品からなる構造体、特に超伝導線の半完成品の生成を簡単にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、上記した種類の方法であって、
第１の構造体および第２の構造体が、粉末の選択的レーザー溶解または選択的電子ビーム溶解によって複数の層を成して別々に生成される方法によって達成される。
【００１１】
選択的レーザー溶解または選択的電子ビーム溶解による２つの（部分）構造体のそれぞれを積層生成することによって、深穴穿孔または方向転換（ｔｕｒｎｉｎｇｏｆｆ）などの機械的方法では達成するのが不可能または極めて困難である高アスペクト比を、一方または好ましくは両方の構造体に用いることが可能になる。
【００１２】
加えて、少なくとも２つの構造体は、個々に生成された後でのみ１つに組み立てられるため、個々の構造体のそれぞれの生成プロセス中は、一度に１つの粉末材料のみが必要とされ、または加工される。したがって、第１および第２の構造体の材料の相互汚染が防止される。ただし、この場合、組み立てられた全体構造体としては、複数の各種材料、つまり第１および第２の構造体および必要に応じてさらなる（部分）構造体の材料を問題なく組み合わせることができる。これにより、導電線、特に超伝導線の半完成品に必要な構造体などの全体構造体を容易に生成することが可能である。
【００１３】
特に、（第２の構造体または第２の構造体の一部としての）ＮｂＴｉ要素が（第１の構造体としての）Ｃｕブロックに導入され、高アスペクト比によって（および第２の構造体のＮｂＴｉ要素の数が十分に多いことによって）、ＮｂＴｉ含有超伝導線が完成するまでの中間束線工程の数を低減することができる。第１および第２の構造体を別々に生成することによって、ＣｕブロックへのＮｂＴｉの導入（汚染）を概して問題なく避けることができ、よってＣｕ相の高い残留抵抗比（ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｒａｔｉｏ、ＲＲＲ）が確保される。加えて、レーザー溶解または電子ビーム溶解による積層生成には、一般的に比較的急速な材料冷却が伴うため、ＮｂＴｉ材料系中の望ましくないα相の形成が本質的に（つまり、追加の努力またはコストを伴わずに）防止される。
【００１４】
本発明を他の材料系、特に非超伝導複合材系（Ａｌ／Ｃｕなど）に用いることもできることに留意されたい。
【００１５】
一般的に、第１の構造体は、（第１の装置の）第１の３Ｄプリンターで生成され、第２の構造体は、所望により互いに並行して（同時に）、（第２の装置の）第２の３Ｄプリンターで生成される。代わりに、第１の構造体および第２の構造体は、同じ３Ｄプリンター（装置）で連続して生成することもできる。第１の構造体を選択的レーザー溶解により生成し、第２の構造体を選択的電子ビーム溶解により生成すること、またはその逆も可能である。
【００１６】
第１の構造体および第２の構造体は、一般的に互いに対してポジおよびネガの構成要素として作用するため、組立後には内部に空洞が（構造体の相互挿入に必要な隙間を除いて）残らない。代わりに、一般的に、この場合もやはり空洞が残らないような方法で、（第１および第２の構造体に加えて）さらなる部分構造体を全体構造体に組み込むこともできる。構造体は、一般的に軸方向に沿って互いに摺動させることにより、互いに挿入される。
【００１７】
選択的レーザー溶解または選択的電子ビーム溶解による構造体の積層生成は、付加生成（付加製造）または３Ｄ印刷において知られるようになっている。このプロセスでは、レーザービームまたは電子ビームが通過することによって局所的に溶解して粉末粒が互いに結合する領域（「レーザー照射領域」または「電子ビーム照射領域」、単に「照射領域」としても知られる）が各層に設けられる。ここで、レーザー照射領域または電子ビーム照射領域は、複数の個別部分領域を含むこともある。また、それぞれの層の別の領域には概してレーザービームまたは電子ビームが通過しないため、当該領域の粉末粒は互いに結合しない（「非照射領域」）。非照射領域は、複数の個別部分領域を含むこともある。概して、複数の層が１層ずつ上下に通常１００層以上生成され、各層では、それぞれのレーザー照射領域または電子ビーム照射領域が固化する。層の全てを生成した後、残りの粉末は除去され、完成した構造体が得られる。
【００１８】
一般的な第１または第２の構造体は、一般的に３０ｃｍと１．５０ｍの間、好ましくは５０ｃｍと１ｍの間の軸方向全長を有し、さらに一般的に５ｃｍと５０ｃｍの間、好ましくは１０ｃｍと２５ｃｍの間の全径を有する。一般的な第１または第２の構造体は、一般的に軸方向に沿って（必要に応じて、一般的に２つの構造体を互いに摺動させた後に除去される端板を除いて）一定の外径を有する。
【００１９】
本発明の好適な変形例
本発明による方法の好適な変形例では、第１の構造体および第２の構造体は異なる材料から生成される。これにより、レーザー溶解または電子ビーム溶解による積層生成によって生成されるとともに、当該処理で異なる材料を組み合わせる、全体構造体を簡単に得ることが可能である。別々に生成された後に２つの構造体を組み立てることによって、単一の構造体上に積層法で２つの粉末材料を同時に加工する必要なしに、２つの材料を組み合わせることが可能である。本実施形態では、第１および第２の構造体を生成する粉末は、対応する異なる組成物を有し、一般的に、粉末の一方が超伝導材料（この材料のために溶解される成分で構成される）を含み、粉末の他方が通常導電性の材料（この材料のために溶解される成分で構成される）を含む。
【００２０】
さらなる生成された変形例では、第１の構造体は複数の軸方向穴を伴って生成され、第２の構造体は複数の正反対の軸方向延長部を伴って生成される。この変形例によって、周囲マトリクスとは異なる特性、特に高アスペクト比を有する、軸方向に延在する区間（部分構造体）を生成することが可能である。特に、軸方向延長部は、通常導電性のマトリクス内の超伝導フィラメントとして用いることができる。穴または延長部は、一般的に、必要に応じて端板を除き、それぞれの構造体の軸方向全長にわたり延在する。
【００２１】
この変形例の有利な改良では、第１の構造体は、少なくとも７個の、好ましくは少なくとも１９個の軸方向穴を伴って生成され、第２の構造体は、少なくとも７個の、好ましくは少なくとも１９個の正反対の軸方向延長部を伴って生成される。別の変形例では、少なくとも６個の穴または延長部を設けることができる。多数の穴または延長部によって、生成が特に効率的となり、穴または延長部の数は、それぞれの層の生成継続時間に影響を及ぼさないか、または僅かな影響のみを及ぼす。一般的に、軸方向穴は互いに同一であり、軸方向延長部も互いに同一である。
【００２２】
第２の構造体の軸方向延長部が、少なくとも２０の延長部アスペクト比ＦＡＶを有する改良が特に好適である。第２の構造体の延長部アスペクト比は、軸方向長さを延長部の（軸方向を横切る）外径で割った商によって表される。これらのアスペクト比は、機械的な方法とは対照的に、本発明による方法によって容易に生成される。
【００２３】
第１の構造体のうち軸方向穴が形成される軸方向投影領域が、少なくとも２０の投影部アスペクト比ＳＡＶを有する改良も特に好適である。投影部アスペクト比は、投影領域の軸方向長さを、投影領域における隣り合う穴の対向する境界同士の間で測定される、当該穴の間の（軸方向を横切る）最短距離（「投影幅」）で割った商によって表される。これらのアスペクト比も、機械的な方法とは対照的に、本発明による方法によって容易に生成される。
【００２４】
好適な改良では、第１の構造体および第２の構造体が軸方向穴および軸方向延長部の軸方向延長方向と垂直な方向に積層生成されることが規定される。これにより、２つの層間に生成された平面欠陥（非超伝導領域など）が長手方向に、よって導電線の通常の電流方向と平行に向けられるため、通電性能に軽微な影響のみを及ぼす。したがって、当該処理によって、完成したＮｂＴｉ超伝導線の高い通電性能が可能となる。本改良の場合、粉末状材料およびレーザービームまたは電子ビームは、比較的長い距離または広い生成領域にわたり分散または案内される必要があるが、構造プラットフォームの最小揚高のみが必要であることに留意されたい。軸方向延長部および穴とは関係なく、第１および第２の構造体が軸方向延長方向と垂直に積層生成されることを規定することも可能である。
【００２５】
代替的な改良では、第１の構造体および第２の構造体は、軸方向穴および軸方向延長部の軸方向延長方向に積層生成される。この場合、比較的小さな構造プラットフォームを用いることができる。軸方向延長部および穴とは関係なく、第１および第２の構造体が軸方向延長方向に積層生成されることを規定することも可能である。
【００２６】
第２の構造体が超伝導材料、特にＮｂＴｉから完全にまたは主に生成される変形例も好適である。超伝導材料は、高度に制御された状況で溶解され、成長させることができ、特にフィラメント（延長部）として高い通電性能が可能となる。適切な超伝導材料は、主に金属製超伝導体または低温超伝導体である。
【００２７】
代替的な変形例では、第２の構造体は、アルミニウムまたは銅から完全にまたは主に生成される。本変形例では、高純度の通常導電性の導体構造を、特にフィラメント（延長部）として生成することができる。
【００２８】
第１の構造体がアルミニウムまたは銅から完全にまたは主に生成されるか、あるいはアルミニウムまたは銅を含有する合金から完全にまたは主に生成される変形方法がさらに好適である。この場合、第１の構造体は、超伝導線または別の導体構造の安定化用の（通常導電性の）マトリクスとして機能することができる。
【００２９】
さらに有利な変形例では、２つの構造体が互いに挿入されて２部品からなる構造体を形成した後に、当該構造体には、断面を小さくする変形処理、特に１または複数の冷間および／または熱間変形処理が施される。特に、適切な変形技術としては、押出、圧延、または伸線が挙げられる。断面を小さく（低減）する変形処理によって、必要に応じて複数の中間束線工程を伴って、特に多数の微細な部分構造体、特に超伝導フィラメントを構成することが可能である。加えて、この変形処理によって材料を圧縮することも可能になる。
【００３０】
第１の構造体および／または第２の構造体が、選択的レーザー溶解または選択的電子ビーム溶解によって積層生成された後に、表面処理、特に粗度低減表面処理、好ましくは電解研磨を施される変形例が、特に好適である。粗度低減表面処理によって、互いに挿入された後の第１および第２の構造体は、より良好に相互接触させることが可能となる。適用可能であれば、第１および第２の構造体の間の空洞を抑制または防止することができる。電解研磨によって、材料ピークを簡単な方法で大幅に除去することができる。特に、第１および第２の構造体が同じ材料で構成される場合には、表面処理として、例えば電気メッキ（亜鉛メッキ）によるコーティングを行うことも可能である。所望により、レーザー溶解または電子ビーム溶解の後の第１および／または第２の構造体を大き目にすることができ、次いで、構造体の相互挿入に備えるためにまたは相互挿入を可能にするために、この余分なサイズを材料除去表面処理によって取り除くことができる。このことは、材料被覆（第１および第２の構造体の間の余分な隙間を低減または取り除き、第１および第２の構造体の相互挿入に備えるための表面処理）によっても可能である。
【００３１】
本発明による上記の方法によって生成された少なくとも２部品からなる構造体、特に超伝導線の半完成品も本発明の範囲内に属する。少なくとも２部品からなる構造体は、得られた部分構造体の高アスペクト比を伴って生成することができ、各種材料を簡単に組み合わせることもできる。このために、少なくとも２部品からなる構造体は、導電線（超伝導線を含む）または半完成品として構成することができる。
【００３２】
本発明のさらなる利点については、明細書および図面から理解することができる。本発明によれば、上述し、以下でさらに詳細に説明する特徴を個々にまたは所望の組合せで用いることもできる。図示および記述される実施形態は、網羅的な列挙を構成すると理解されるべきではなく、本質的に本発明を説明するための例示である。
【００３３】
本発明は、図面に示されており、例を用いてより詳細に説明される。図は、縮尺にしたがっておらず、以下のものを示している。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の範囲において粉末の選択的レーザー溶解により第１および／または第２の構造体を積層生成するための装置の概略図である。
【図２】本発明の範囲において、ここでは６個の軸方向延長部を伴って生成された第２の構造体の例の概略斜視図である。
【図３】本発明の範囲内において、図２の第２の構造体と相補的な、ここでは６個の軸方向穴を伴って生成された第１の構造体の例の概略斜視図である。
【図４ａ】本発明による２部品からなる構造体の生成の流れを概略的に示す図であり、選択的レーザー溶解または電子ビーム溶解により積層生成された後の第１および第２の構造体を示している。
【図４ｂ】本発明による２部品からなる構造体の生成の流れを概略的に示す図であり、第１および第２の構造体の電解研磨を示している。
【図４ｃ】本発明による２部品からなる構造体の生成の流れを概略的に示す図であり、第１および第２の構造体の相互挿入を示している。
【図４ｄ】本発明による２部品からなる構造体の生成の流れを概略的に示す図であり、この挿入後の２部品からなる構造体を示している。
【図４ｅ】本発明による２部品からなる構造体の生成の流れを概略的に示す図であり、端板を切り離した後の２部品からなる構造体を示している。
【図４ｆ】本発明による２部品からなる構造体の生成の流れを概略的に示す図であり、断面を小さくするための、２部品からなる構造体の変形処理を示している。
【図５ａ】軸方向延長方向に沿う、第１および第２の構造体の生成方向の概略図である。
【図５ｂ】軸方向延長方向と垂直な、第１および第２の構造体の生成方向の概略図である。
【図６】本発明の範囲内において粉末の選択的電子ビーム溶解により第１および／または第２の構造体を積層生成するための装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、本発明の範囲内において、ここでは選択的レーザー溶解によって、第１の（部分）構造体２ａおよび／または第２の（部分）構造体２ｂを積層生成するための装置１の部分断面図である。特に、装置１により第１の構造体２ａおよび第２の構造体２ｂを連続して生成することができ、次いでそれらを少なくとも２部品からなる（全体）構造体に組み立てることができる。代わりに、２つの装置１を用いることもでき、その場合、装置１の一方が第１の構造体２ａ（または複数の第１の構造体２ａ）を生成し、装置１の他方が第２の構造体２ｂ（または複数の第２の構造体２ｂ）を生成する。
【００３６】
装置１は、ガイド４内を垂直に移動可能な構造プラットフォーム３を備える。部分的に生成された、すなわち、いくつかの層５が既に生成された構造体２ａ、２ｂが構造プラットフォーム３上に配置されている。
【００３７】
粉末（粉末状材料）６を有するタンク９がさらに設けられており、粉末底板７がガイド８内を垂直に移動可能である。粉末底板７を上昇させることによって、少量の粉末状材料６が装置底板１０の高さよりも上方に上昇し、それにより、この粉末状材料６を水平に移動可能なスライダ１１によって構造プラットフォーム３に運ぶことができる。図示した例では、粉末状材料６は、チタン元素およびニオブ元素の混合物またはＣｕ粉末である。
【００３８】
レーザー１２がさらに設けられており、枢動可能および／または移動可能なミラー系１４によって、レーザービーム１３を構造プラットフォーム３の表面全体に向けることができる。
【００３９】
レーザー１２（および好ましくはその出力）、ミラー系１４、スライダ１１、構造プラットフォーム３および粉末底板７を電子制御デバイス１５によって自動制御することができる。当該制御は、生成される構造体２ａ、２ｂに関するＣＡＤデータを含む。
【００４０】
構造体２ａ、２ｂの新たな最上層５ａを生成するために、構造プラットフォーム３は１層分の厚さ（通常凡そ２５μｍ〜１００μｍ）だけ降下され、粉末底板７は若干上側に移動され、スライダ１１を用いて、粉末状材料６が構造プラットフォーム３および部分的に生成された構造体２ａ、２ｂの上方に装置底板１０の高さまで満たされ、一様に平らにされる。レーザービーム１３またはその基準点は、次いで、この層５ａに設けられた領域（照射領域）２０を通過する。粉末状材料６は、この領域で溶解し、固化する。通常、高温または溶解した材料の酸化プロセスを防止するために、保護ガス雰囲気（Ｎ２またはＡｒまたは真空等）が少なくとも最上層５ａの周りに存在する。非照射領域１６の粉末状材料６は、ばらばらのままである。
【００４１】
図６は、本発明の範囲内において、ここでは選択的電子ビーム溶解によって、第１の（部分）構造体２ａおよび／または第２の（部分）構造体２ｂを積層生成するための代替装置１を示している。この装置１は図１の装置にほぼ相当するので、ここでは実質的な相違点についてのみ議論する。
【００４２】
電子銃１２ａによって、レンズ系１４ａにより屈折される電子ビーム１３ａが生成される。電子ビーム１３ａは、構造プラットフォーム３上の粉末６の最上層５ａに設けられた領域を走査する。このために、電子銃１２ａ（および好ましくはその出力も）およびレンズ系１４ａは、対応する方法で制御デバイス１５により自動制御される。電子ビーム１３ａ中の電子のエネルギーによって、照射領域２０の粉末６が溶解し、固化する。電子ビーム１３ａは真空中を伝播する。
【００４３】
図２は、例えば、図１または図６による装置上で、本発明により生成された第２の構造体２ｂの例を示している。
【００４４】
第２の構造体２ｂは、軸方向（長手方向、延長方向）ＡＲに延在する複数の（ここでは６個の）軸方向延長部２１を備える。延長部２１は、一般的に積層生成中に構造板（基板）として機能するとともに延長部２１を機械的に結合する端板２２に載っている。延長部２１は、軸方向長さＬＦを有し、軸方向長さＬＦ全体にわたって不変の、ここでは円形の、断面を示している。延長部２１の（最大）直径ＤＦは、この場合に長さＬＦの凡そ１／１０であり、これにより、ＬＦ／ＤＦ＝１０の延長部アスペクト比ＦＡＶとなる。多くの用途では２０以上のＦＡＶも設定されることに留意されたい。
【００４５】
図３は、例えば、再び図１または図６による装置上で、本発明により生成された第１の構造体２ａの例を示している。
【００４６】
この場合、第１の構造体２ａは、実質的に円柱として構成されており、複数の（ここでは６個の）軸方向穴２３が第１の構造体２ａに形成されている。第１の構造体２ａは、一般的に積層生成中に構造板（基板）として機能する端板２４に載っている。穴２３は、この場合には円形断面を有し、互いに隔てられており、つまり、穴２３同士の間に残った軸方向投影領域２５がある。隣り合う２つの穴２３の間の空間は、投影部２５ａと呼ばれることもある。投影部２５ａは、軸方向長さＬＳおよび（最小）幅ＢＳを有し、投影部２５ａの（最小）幅ＢＳは、軸方向ＡＲ（長手方向、延長方向）を横切る方向における穴２３同士の間の（最小）距離と呼ばれることもある。この場合、ＢＳは、ＬＳの凡そ１／８であり、ＬＳ／ＢＳ＝８の投影部アスペクト比ＳＡＶをもたらす。多くの用途では２０以上のＳＡＶも設定されることに留意されたい。
【００４７】
第１の構造体２ａは、第２の構造体２ｂと相補的に構成され、それにより、第２の構造体２ｂの延長部２１は、特に、挿入に必要な隙間を超える顕著な残りの空洞なしに、特に、端板２２、２４を取り外す必要なしに、第１の構造体２ａの穴２３に挿入することができる。軸方向延長部２１の長さＬＦは、軸方向穴２３の長さまたは投影部２５ａの長さＬＳに実質的に相当する。
【００４８】
図４ａから図４ｆは、本発明による２部品からなる（全体）構造体の生成をさらに詳細に示している。
【００４９】
初めに、図４ａは、例えば、図１または図６の装置で、レーザー溶解または電子ビーム溶解によってそれぞれ積層法で別々に生成された後の、第１の構造体２ａおよび相補的な第２の構造体２ｂの例を示している。
【００５０】
第１の構造体２ａおよび第２の構造体２ｂの表面粗度を最小化するために、２つの構造体２ａ、２ｂには、次いで表面処理、この場合には電解研磨が施される（図４ｂを参照）。このために、それぞれの構造体２ａ、２ｂと周囲の電解液容器４０との間で電圧が加えられ、構造体２ａ、２ｂは、アノードとして結合される。電解液容器４０には、電解液４１（例えば、リン酸および／または硫酸の水溶液）が配置される。粗度のピークでは電界強度が特に高く、それらの場所では構造体２ａ、２ｂの材料を特に急速に溶解させ、粗度を低減させる。第１および第２の構造体２ａ、２ｂの材料に応じて、構造体２ａ、２ｂには異なる電解液４１を用いることができ、または用いるべきでもあり、その場合、前記プロセスは、一般的に別個の電解液容器内で生じる（さらに詳細には示さない）ことに留意されたい。必要に応じて、図４ｂに示す工程では、別のおよび／または異なる表面処理、例えば、電気メッキまたはスプレーコーティングなどの表面コーティングなどの表面処理を行うことができる（さらに詳細には示さない）。
【００５１】
２つの表面処理された構造体２ａ、２ｂは、次いで、図４ｃに示すように互いに挿入される。この時点では、２つの構造体２ａ、２ｂは、一般的にそれらの端板２２、２４を依然として有する。
【００５２】
組立後に、全体構造体とも呼ばれる、（ここでは）２部品からなる構造体４３がある（図４ｄを参照）。一般的に、端板２２、２４は、一般的に、全体構造体４３のさらなる材料の可能な限り小さな部分で切り離される（切断面４４を参照）。この切断は、例えばソー切断により行うことができる。
【００５３】
残りの全体構造体４３は、第２の構造体の材料からなる棒状部分構造体４５（フィラメント）を備え、さらに、第１の構造体の材料からなる周囲マトリクス４６を有する（図４ｅを参照）。
【００５４】
概して、全体構造体４３には、次いで、押出加工など、断面を低減させる変形処理が施される（図４ｆを参照）。
【００５５】
このようにして得られた全体構造体は、一般的に、ＮｂＴｉなどの超伝導材料からなる棒状部分構造体およびＣｕなどの通常導電性の金属製材料からなるマトリクスを有する、例えば超伝導線の半完成品として機能することができる。
【００５６】
図５ａは、軸方向（延長方向）ＡＲの積層生成における層５の向き（生成方向ＦＲを参照）を示す、第１の構造体２ａおよび第２の構造体２ｂを示している。この生成方向ＦＲでは、連続して生成された層５は、軸方向ＡＲと垂直である。この生成方向ＦＲは、従来の構造プラットフォームを用いることができるので、特に比較的長い軸方向構造体２ａ、２ｂの場合に適しており、経済的である。
【００５７】
図５ｂは、軸方向（延長方向）ＡＲと垂直な積層生成における層５の向き（生成方向ＦＲを再び参照）を示す、第１の構造体２ａおよび第２の構造体２ｂを示している。この生成方向ＦＲでは、連続して生成された層５は、軸方向ＡＲと並行に置かれている。この生成方向によって、大きな構造プラットフォームが必要となるが、特に、例えば超伝導線内において、軸方向ＡＲの高い通電性能が可能となる。
【符号の説明】
【００５８】
１  装置
２ａ  第１の構造体（部分構造体）
２ｂ  第２の構造体（部分構造体）
３  構造プラットフォーム
４  ガイド
５  層
５ａ  最上層
６  粉末／粉末状材料
７  粉末底板
８  ガイド
９  タンク
１０  装置底板
１１  スライダ
１２  レーザー（レーザー源）
１２ａ  電子銃
１３  レーザービーム
１３ａ  電子ビーム
１４  ミラー系
１４ａ  レンズ系
１５  電子コントローラ
１６  非照射領域
２０  照射領域
２１  軸方向延長部
２２  第２の構造体の端板
２３  軸方向穴
２４  第１の構造体の端板
２５  投影領域
２５ａ  投影部
４０  電解液容器
４１  電解液
４３  少なくとも２部品からなる構造体（全体構造体）
４４  切断面
４５  部分構造体（フィラメント）
４６  マトリクス
ＡＲ  軸方向（長手方向、延長方向）
ＢＳ  幅投影
ＤＦ  軸方向延長部の直径
ＦＡＶ  延長部アスペクト比
ＦＲ  製造方向
ＬＦ  延長部の軸方向長さ
ＬＳ  投影部／投影領域の軸方向長さ
ＳＡＶ  投影部アスペクト比
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
2018150618.tif 000010
【図４ｆ】
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【図５ａ】
2018150618.tif 000012
【図５ｂ】
2018150618.tif 000013
【図６】
2018150618.tif 000014
【外国語明細書】
2018150618000001.pdf
2018150618000002.pdf
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