(57)【要約】【課題】それぞれのスパッタの非常に効率的且つ総合的な除去を可能にする造形材料塗布デバイスを提供する。【解決手段】少なくとも１つのエネルギービーム（４）によって固化することができる造形材料（３）の層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって少なくとも１つの３次元の物体（２）を付加製造する装置（１）向けの造形材料塗布デバイス（５）が提供され、この造形材料塗布デバイス（５）は、−  少なくとも１つの３次元の物体（２）を付加製造するそれぞれの装置（１）の造形平面（Ｅ）内に或る量の造形材料（３）を塗布するように構成された少なくとも１つの造形材料塗布要素（８）と、−  ３次元の物体（２）を付加製造するそれぞれの装置（１）の造形材料（３）の層内に存在するスパッタ（１０）を除去し、特に造形材料（３）のそれぞれの層の選択的な照射から生じるスパッタ（１０）を除去するように構成された少なくとも１つのスパッタ除去要素（９）とを備える。【選択図】図２
2019127651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのエネルギービーム（４）によって固化することができる造形材料（３）の層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって少なくとも１つの３次元の物体（２）を付加製造する装置（１）向けの造形材料塗布デバイス（５）であって、この造形材料塗布デバイス（５）は、
−  少なくとも１つの３次元の物体（２）を付加製造するそれぞれの装置（１）の造形平面（Ｅ）内に或る量の造形材料（３）を塗布するように構成された少なくとも１つの造形材料塗布要素（８）と、
−  ３次元の物体（２）を付加製造するそれぞれの装置（１）の造形材料（３）の層内に存在するスパッタ（１０）を除去し、特に前記造形材料（３）のそれぞれの層の選択的な照射から生じるスパッタ（１０）を除去するように構成された少なくとも１つのスパッタ除去要素（９）と、を備える造形材料塗布デバイス。
【請求項２】
前記少なくとも１つの造形材料塗布要素（８）は、再被覆要素、特に再被覆ブレード要素として構築されるか、又は再被覆要素、特に再被覆ブレード要素を備える、請求項１に記載の造形材料塗布デバイス。
【請求項３】
前記少なくとも１つのスパッタ除去要素（９）は、スパッタ除去ブレード要素（２２）、特に可撓性のスパッタ除去ブレード要素として構築されるか、又はスパッタ除去ブレード要素（２２）、特に可撓性のスパッタ除去ブレード要素を備える、請求項１又は２に記載の造形材料塗布デバイス。
【請求項４】
前記少なくとも１つのスパッタ除去要素（９）は、スパッタ除去ドクターブレード又はワイパ要素として構築されるか、或いはスパッタ除去ドクターブレード又はワイパ要素を備える、請求項１〜３のいずれか一つに記載の造形材料塗布デバイス。
【請求項５】
前記少なくとも１つのスパッタ除去要素（９）は、画定された空間配置内に複数のブラシ又はレーキ要素（２１）を備えるスパッタ除去ブラシ又はレーキ要素（２０）として構築されるか、或いは前記スパッタ除去ブラシ又はレーキ要素（２０）を備える、請求項１〜４のいずれか一つに記載の造形材料塗布デバイス。
【請求項６】
前記少なくとも１つのスパッタ除去要素（９）は、スパッタ除去吹き込み又は吸い込み要素（１７）、特に吹き込み又は吸い込みノズル要素として構築されるか、或いはスパッタ除去吹き込み又は吸い込み要素（１７）、特に吹き込み又は吸い込みノズル要素を備える、請求項１〜５のいずれか一つに記載の造形材料塗布デバイス。
【請求項７】
前記少なくとも１つのスパッタ除去要素（９）は、スパッタ除去振動要素（２３）、特に超音波振動要素として構築されるか、又はスパッタ除去振動要素（２３）、特に超音波振動要素を備える、請求項１〜６のいずれか一つに記載の造形材料塗布デバイス。
【請求項８】
支持構造（１１）をさらに備え、前記支持構造（１１）は、前記少なくとも１つの造形材料塗布要素（８）を支持する少なくとも１つの支持部（１２）と、前記少なくとも１つのスパッタ除去要素（９）を支持する少なくとも１つの支持部（１３）とを備える、請求項１〜７のいずれか一つに記載の造形材料塗布デバイス。
【請求項９】
前記支持構造（１１）は、特に前記造形材料塗布デバイス（５）が割り当てられた前記装置（１）の前記造形平面（Ｅ）に対して、少なくとも１運動自由度で可動に支持される、請求項８に記載の造形材料塗布デバイス。
【請求項１０】
基体（１４）と、前記基体（１４）に対して画定された関係で前記基体（１４）から延びる第１の特にアーム状の延長部（１６）と、前記基体（１４）に対して画定された関係で前記基体（１４）から延びる少なくとも１つの第２の特にアーム状の延長部（１５）とを備える支持構造（１１）を備え、それによって前記少なくとも１つの造形材料塗布要素（８）を支持する前記支持部（１２）は、前記第１の延長部（１５）を備え、前記少なくとも１つのスパッタ除去要素（９）を支持する前記支持部（１３）は、前記少なくとも１つの第２の延長部（１６）を備える、請求項８又は９に記載の造形材料塗布デバイス。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの第２の延長部（１６）は、造形材料塗布の運動経路に沿って前記支持構造（１１）の所与の運動に対して前記第１の延長部（１５）の前に配置される、請求項１０に記載の造形材料塗布デバイス。
【請求項１２】
基体（１４）と、前記基体（１４）に対して画定された関係で前記基体（１４）から延びる第１の特にアーム状の延長部（１５）と、前記基体（１４）に対して画定された関係で前記基体（１４）から延びる第２の特にアーム状の延長部（１６）と、前記基体（１４）に対して画定された空間関係で前記基体（１４）から延びる第３の特にアーム状の延長部（２４）とを備える支持構造（１１）を備え、それによって前記少なくとも１つの造形材料塗布要素（８）を支持する前記支持部（１２）は、前記第２の延長部（１５）を備え、第１のスパッタ除去要素（９）を支持する第１の支持部（１３）は、前記第１の延長部（１６）を備え、第２のスパッタ除去要素（９）を支持する第２の支持部（２５）は、前記第３の延長部（２４）を備える、請求項１〜９のいずれか一つに記載の造形材料塗布デバイス。
【請求項１３】
スパッタ除去要素（９）を支持する前記支持部（１２、１３）を備える前記延長部（１５、１６、２４）はそれぞれ、前記それぞれのスパッタ除去要素（９）を介してスパッタ（１０）の除去が可能である動作位置と、前記それぞれのスパッタ除去要素（９）を介してスパッタ（１０）の除去が可能でない非動作位置との間を少なくとも１運動自由度で、前記基体（１４）に対して且つ／又は互いに対して可動に支持される、請求項１２に記載の造形材料塗布デバイス。
【請求項１４】
少なくとも１つのエネルギービーム（４）によって固化することができる造形材料（３）の層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって少なくとも１つの３次元の物体（２）を付加製造する付加製造装置（１）であって、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の少なくとも１つの造形材料塗布デバイス（５）を備える付加製造装置。
【請求項１５】
３次元の物体（２）を付加製造する装置（１）の造形平面（Ｅ）内の造形材料の層からのスパッタ（１０）、特に造形材料（３）の層の選択的な照射から生じるスパッタ（１０）を除去し、造形材料（３）の層を塗布する方法であって、スパッタ（１０）の除去及び造形材料（３）の層の塗布が、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の造形材料塗布デバイス（５）によって同時に実行される、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によって固化することができる造形材料の層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって少なくとも１つの３次元の物体を付加製造（積層造形）する装置向けの造形材料塗布デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元の物体を付加製造するそれぞれの装置向けの造形材料塗布デバイスは、通常、付加製造の技術分野で知られている。それぞれの造形材料塗布デバイスは、３次元の物体を付加製造するそれぞれの装置の造形平面内に或る量の造形材料を塗布するように構成される。
【０００３】
塗布された造形材料層の品質は、それ以前の造形材料層（以下、「前の造形材料層」という。）内のスパッタの存在に大きく依存する。スパッタ（溶接スパッタと呼ばれることもある）は、典型的には、前の造形材料層の照射から生じる固化されていない造形材料の集塊、残留物などによって構築される。スパッタは、典型的には、造形平面内に塗布すべき当初の造形材料より粗い。いくつかの場合、スパッタはまた、当初の造形材料と比較して異なる化学的特性を有することがある。
【０００４】
スパッタは、造形材料層の塗布中に不均質性をもたらしたり及び／又は塗布された造形材料層内に不均質性をもたらす可能性があり、それによりそれぞれの造形材料層の溶融及び固化挙動を損なう可能性があるため、スパッタの存在は問題である。その結果、スパッタは、付加製造プロセスの品質、特に造形材料の固化の品質、及びこのプロセスによって製造される物体の品質をそれぞれ損なう可能性がある。
【０００５】
スパッタの形成を避けることはほとんどできないため、それぞれのスパッタの非常に効率的且つ総合的な除去を可能にする適当な手法を提供することが非常に重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、それぞれのスパッタの非常に効率的且つ総合的な除去を可能にする造形材料塗布デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１に記載の造形材料塗布デバイスによって実現される。請求項１に従属する請求項は、請求項１に記載の造形材料塗布デバイスの可能な実施形態に関する。
【０００８】
本明細書に記載の造形材料塗布デバイスは、少なくとも１つのエネルギービームによって固化することができる造形材料の層を連続して層ごとに選択的に照射し、その結果固化することによって３次元の物体を付加製造する装置（以下、「装置」と略す。）の造形平面内に或る量、特に特有の量の造形材料を塗布するように構成される。したがって、造形材料塗布デバイスは、典型的には、それぞれの装置に割り当てられる。それぞれの装置の造形平面内に或る量の造形材料（粉末、特に金属粉末とすることができる）を塗布することによって、装置の動作中に選択的に照射及び固化すべき造形材料層が形成される。したがって、造形材料塗布デバイスは、装置の動作中に選択的に照射及び固化すべき造形材料層を形成するために、装置の造形平面内に或る量の造形材料を塗布するように構成される。この造形材料塗布プロセスは、装置の動作中に数回繰り返される。
【０００９】
造形材料塗布デバイスは、少なくとも１つの造形材料塗布要素を備える。造形材料塗布要素は、それぞれの装置の造形平面内に或る量の造形材料を塗布するように構成される。
【００１０】
造形材料塗布デバイスは、少なくとも１つのスパッタ除去要素をさらに備える。スパッタ除去要素は、それぞれの装置の造形材料の少なくとも１つの層内に存在するスパッタを除去するように構成される。それぞれのスパッタは、典型的には、造形材料のそれぞれの層の選択的な照射から生じる。スパッタ（溶接スパッタと呼ばれることもある）は、典型的には、それぞれの造形材料層の照射から生じる固化されていない造形材料の集塊、残留物などによって構築される。
【００１１】
造形材料塗布デバイスは、それぞれの造形材料塗布要素とそれぞれのスパッタ除去要素との両方を備えるため、造形材料塗布デバイスは、造形材料塗布機能とスパッタ除去機能との両方を備える。したがって、造形材料塗布デバイスは、造形材料の塗布とスパッタの除去との両方を可能にする。したがって、造形材料塗布デバイスは、それぞれのスパッタの非常に効率的且つ総合的な除去を可能にする。
【００１２】
以下からより明らかになるように、造形材料塗布デバイスの動作中に、前に選択的に照射及び固化された造形材料層からまず最初にそれぞれのスパッタをスパッタ除去要素が除去した後、この造形材料層にある量の（新しい）造形材料を塗布して、前に選択的に照射及び固化された造形材料層上に選択的に照射及び固化すべき新しい造形材料層を形成するように、造形材料塗布要素及びスパッタ除去要素は互いに対して配置される。
【００１３】
造形材料塗布デバイスは、典型的には、造形材料塗布デバイスが割り当てられた装置の造形平面に対して、すなわち特に造形材料塗布デバイスが割り当てられた装置の造形平面にわたって、少なくとも１つの運動経路内で可動に支持される。少なくとも１つの運動経路は、たとえば、並進運動経路とすることができる。造形材料塗布デバイスが少なくとも１つの運動経路内で動かされるとき、スパッタ除去要素は、典型的には、造形材料塗布デバイスが割り当てられた装置の造形平面にわたって動かされる。したがって、少なくとも１つの運動経路内で造形材料塗布デバイスを動かすとき、スパッタ除去要素は、典型的には、前に選択的に照射及び固化された造形材料層からスパッタを除去することが可能になるように、造形平面にわたって動かされる。同様に、造形材料塗布デバイスが少なくとも１つの運動経路内で動かされるとき、造形材料塗布要素は、典型的には、造形材料塗布デバイスが割り当てられた装置の造形平面にわたって動かされる。したがって、少なくとも１つの運動経路内で造形材料塗布デバイスを動かすとき、造形材料塗布要素は、典型的には、造形平面内に或る量の造形材料を塗布することが可能になり、前に選択的に照射及び固化された造形材料層上に選択的に照射及び固化すべき新しい造形材料層を形成することが可能になるように、造形平面にわたって動かされる。したがって、少なくとも１つの運動経路は、スパッタ除去及び造形材料塗布を組み合わせた経路として考え又は示すことができ、この経路内で、前に選択的に照射及び固化された造形材料層からスパッタを除去し、前に選択的に照射及び固化された造形材料層上に（新しい）造形材料を塗布して、前に選択的に照射及び固化された造形材料層上に選択的に照射及び固化すべき新しい造形材料層を形成する。
【００１４】
例示的な実施形態によれば、造形材料塗布要素は、再被覆要素、たとえば再被覆ブレードとして構築することができるか、又は再被覆要素、たとえば再被覆ブレードを備えることができる。したがって、造形材料塗布デバイスは、再被覆要素、特に再被覆ブレードとして構築されるか又は再被覆要素、特に再被覆ブレードを備える少なくとも１つの造形材料塗布要素を備える再被覆デバイスとして構築することができる。しかし、少なくとも１つの造形材料塗布要素の他の実施形態も考えられる。したがって、造形材料塗布要素は、少なくとも１つの特にゲート状の開口を有する造形材料収納容器又は貯蔵器として構築することができるか、或いはそのような造形材料収納容器又は貯蔵器を備えることができる。造形材料は、この開口を通って収納容器又は貯蔵器から出て、それぞれの装置の造形平面内に或る量の造形材料を塗布することができ、少なくとも１つの開口は、少なくとも１つの開口に割り当てられた少なくとも１つの閉鎖要素によって閉鎖可能であり、閉鎖要素は、少なくとも１つの開口を通って装置の造形平面内に或る量の造形材料を塗布することが可能である開放位置と、少なくとも１つの開口を通って装置の造形平面内に或る量の造形材料を塗布することができない閉鎖位置との間で可動に支持される。
【００１５】
例示的な実施形態によれば、スパッタ除去要素は、少なくとも１つのスパッタ除去ブレード要素、特に可撓性のスパッタ除去ブレード要素として構築することができるか、又は少なくとも１つのスパッタ除去ブレード要素、特に可撓性のスパッタ除去ブレード要素を備えることができる。スパッタ除去ブレード要素は、造形材料層からスパッタを除去することを可能にするように設計される。したがって、それぞれのスパッタ除去ブレード要素の具体的な幾何学的寸法及び配置は、それぞれのスパッタ除去ブレード要素によるそれぞれのスパッタの効率的な除去が実行可能になるように、除去すべきスパッタの典型的なサイズに適合させることができる。スパッタ除去ブレード要素が、たとえば前に選択的に照射及び固化された造形材料層の表面に負の影響を及ぼすことによって、新しい造形材料層の形成に負の影響を及ぼす可能性があることを避けるために、スパッタ除去ブレード要素は、可撓性材料、たとえばエラストマ材料から形成することができる。
【００１６】
別の例示的な実施形態によれば、スパッタ除去要素は、スパッタ除去ドクターブレード又はワイパ要素として構築することができるか、或いはスパッタ除去ドクターブレード又はワイパ要素を備えることができる。スパッタ除去ドクターブレード又はワイパ要素は、造形材料層からスパッタを除去することを可能にするように設計される。したがって、それぞれのスパッタ除去ドクターブレード又はワイパ要素の具体的な幾何学的寸法及び配置は、それぞれのスパッタ除去ドクターブレード又はワイパ要素によるそれぞれのスパッタの効率的な除去が実行可能になるように、除去すべきスパッタの典型的なサイズに適合させることができる。スパッタ除去ドクターブレード又はワイパ要素は、可撓性材料、たとえばエラストマ材料から形成することができる。スパッタ除去ブレード要素の例示的な実施形態について上記の注釈も同様に当てはまる。
【００１７】
別の例示的な実施形態によれば、スパッタ除去要素は、画定された空間配置内に複数のブラシ又はレーキ（ｒａｋｅ）要素を備えるスパッタ除去ブラシ又はレーキ要素として構築することができるか、或いはそのようなスパッタ除去ブラシ又はレーキ要素を備えることができる。スパッタ除去ブラシ又はレーキ要素は、造形材料層からスパッタを除去することを可能にするように設計される。したがって、それぞれのスパッタ除去ブラシ又はレーキ要素、特にそれぞれのブラシ又はレーキ要素の具体的な幾何学的寸法及び配置は、それぞれのスパッタ除去ブラシ又はレーキ要素によるそれぞれのスパッタの効率的な除去が実行可能になるように、除去すべきスパッタの典型的なサイズに適合させることができる。ブラシ又はレーキ要素は、可撓性材料、たとえばエラストマ材料から形成することができる。スパッタ除去ブレード要素の例示的な実施形態について上記の注釈も同様に当てはまる。
【００１８】
別の例示的な実施形態によれば、スパッタ除去要素は、スパッタ除去吹き込み又は吸い込み要素、特に吹き込み又は吸い込みノズル要素として構築することができるか、或いはスパッタ除去吹き込み又は吸い込み要素、特に吹き込み又は吸い込みノズル要素を備えることができる。したがって、スパッタ除去吹き込み又は吸い込み要素は、それぞれのスパッタに作用してスパッタの除去を可能にする吹き込み流又は吸い込み流をもたらすように構成することができる。それぞれの吹き込み流又は吸い込み流を一体としてスパッタの方へ誘導するために、スパッタ除去吹き込み又は吸い込み要素は、ノズル要素を備えることができ、ノズル要素は、それぞれのスパッタを除去すべきそれぞれの造形材料層の方へ向けることができる。したがって、スパッタ除去吹き込み又は吸い込み要素は、それぞれの吹き込み流又は吸い込み流を生成するように構成された流れ生成ユニット、たとえば吹き込み又は吸い込みポンピングユニットを備えることができ、或いはそのような流れ生成ユニット、たとえば吹き込み又は吸い込みポンピングユニットに連結することができる。それぞれの吹き込み流又は吸い込み流は、（不活性）ガス流とすることができる。
【００１９】
別の例示的な実施形態によれば、スパッタ除去要素は、スパッタ除去振動要素、特に超音波振動要素、たとえば超音波トランスデューサとして構築することができるか、又はスパッタ除去振動要素、特に超音波振動要素、たとえば超音波トランスデューサを備えることができる。したがって、スパッタ除去要素は、造形材料層からスパッタを除去する前に、それぞれの造形材料層から付加製造すべき３次元の物体の一部分に、又は互いに機械的に相互連結されている可能性のあるそれぞれのスパッタに作用してスパッタの弛緩を可能にする（機械的）振動をもたらすように構成することができる。したがって、スパッタ除去要素は、それぞれの（機械的）振動を生成するように構成された振動生成ユニット、たとえば超音波生成ユニットを備えることができたり、又はそのような振動生成ユニット、たとえば超音波生成ユニットに連結することができる。
【００２０】
当然ながら、スパッタ除去要素のそれぞれの例示的な実施形態の任意の組合せも考えられる。一例として、スパッタ除去ブレード要素の形状のスパッタ除去要素を、スパッタ除去振動要素の形状のスパッタ除去要素に組み合わせることができる。
【００２１】
造形材料塗布デバイスは、支持構造又は支持構造体をそれぞれ備えることができる。支持構造又は支持構造体はそれぞれ、たとえば支持フレームとして構築することができるか、又は支持フレームを備えることができる。支持構造は、少なくとも１つの造形材料塗布要素を支持する少なくとも１つの支持部と、少なくとも１つのスパッタ除去要素を支持する少なくとも１つの支持部とを備えることができる。したがって、支持構造は、造形材料塗布要素及びスパッタ除去要素に連結して（機械的に）結合する１つの構造要素又は１群の構造要素として考えるべきである。それぞれの支持部と造形材料塗布要素又はスパッタ除去要素それぞれとの間の連結は、機械的連結とすることができる。それぞれの支持部は、支持構造と造形材料塗布要素又はスパッタ除去要素それぞれとの間の着脱可能な連結を可能にすることができる。一例として、それぞれの造形材料塗布要素又はスパッタ除去要素は、ボルト連結を介してそれぞれの支持部にそれぞれ連結することができる。したがって、それぞれの支持部は、ボルト、ねじなどを受け取るための孔として構築することができ、又はそのような孔を備えることができる。しかし、ラッチ連結などの他の連結タイプも同様に考えられる。
【００２２】
第１の例示的な構成によれば、支持構造は、基体と、基体に対して画定された関係で、特に直交する角度で、基体から延びる第１の特にアーム状の延長部と、基体に対して画定された関係で、特に直交する角度で、基体から延びる少なくとも１つの第２の特にアーム状の延長部とを備えることができる。この例示的な構成では、少なくとも１つの造形材料塗布要素を支持する支持部は、典型的には、第１の延長部を備え、少なくとも１つのスパッタ除去要素を支持する支持部は、典型的には、少なくとも１つの第２の延長部を備える。
【００２３】
別の例示的な構成によれば、支持構造は、基体と、基体に対して画定された関係で、特に直交する角度で、基体から延びる第１の特にアーム状の延長部と、基体に対して画定された関係で、特に直交する角度で、基体から延びる第２の特にアーム状の延長部と、基体に対して画定された空間関係で、特に直交する角度で、基体から延びる第３の特にアーム状の延長部とを備える。この例示的な構成では、少なくとも１つの造形材料塗布要素を支持する支持部は、典型的には、第２の延長部を備え、第１のスパッタ除去要素を支持する第１の支持部は、典型的には、第１の延長部を備え、第２のスパッタ除去要素を支持する第２の支持部は、典型的には、第３の延長部を備える。
【００２４】
スパッタ除去要素を支持する支持部を備える延長部はそれぞれ、少なくとも１運動自由度で基体に対して且つ／又は互いに対して可動に支持することができ、運動自由度は、たとえば、それぞれのスパッタ除去要素を介してスパッタの除去が可能である動作位置と、それぞれのスパッタ除去要素を介してスパッタの除去が可能でない非動作位置との間の並進及び／又は回転（旋回）運動自由度とすることができる。これは特に、他方のスパッタ除去が非動作位置にある間に、一方のスパッタ除去要素が動作位置に位置することができることを可能にする。
【００２５】
上記から明らかなように、それぞれの延長部は、造形材料塗布要素及び／又はスパッタ除去要素それぞれの一部を形成することができる。同様に、造形材料塗布要素及び／又はスパッタ除去要素は、それぞれの延長部の一部を形成することができる。
【００２６】
いずれの場合も、基体及び延長部はそれぞれ、長手方向の幾何学的形状を有することができる。基体は、造形材料塗布デバイスが割り当てられた装置の造形平面に対して平行な配置で配置することができる。延長部は、造形材料塗布デバイスが割り当てられた装置の造形平面に対して角度をなす配置で、特に直交する配置で配置することができる。これらの延長部は、平行又は本質的に平行な配置で配置することができる。
【００２７】
少なくとも、１つだけのスパッタ除去要素の第１の例示的な構成の場合、少なくとも１つの第２の延長部は、典型的には、新しい造形材料層を形成するためにある量の造形材料を塗布する造形材料塗布デバイスが割り当てられた装置の造形平面に対して、すなわち特に造形材料塗布デバイスが割り当てられた装置の造形平面にわたって、支持構造のそれぞれの運動経路内で支持構造の所与の運動に対して、第１の延長部の前に配置される。
【００２８】
上述したように、造形材料塗布デバイスは、典型的には、造形材料塗布デバイスが割り当てられた装置の造形平面に対して、すなわち特に造形材料塗布デバイスが割り当てられた装置の造形平面にわたって、少なくとも１つの運動経路内で可動に支持される。したがって、支持構造は、造形材料塗布デバイスが割り当てられた装置の造形平面に対して、すなわち特に造形材料塗布デバイスが割り当てられた装置の造形平面にわたって、少なくとも１運動自由度で可動に支持することができる。造形材料塗布デバイスは、それぞれの運動経路内で支持構造を動かす駆動力を生成することを可能にする駆動ユニット、たとえばモータを備えることができる。
【００２９】
本発明はさらに、少なくとも１つのエネルギービームによって固化することができる造形材料の層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって少なくとも１つの３次元の物体、たとえば技術的構成要素を付加製造する付加製造装置に関する。造形材料は、たとえば、金属粉末、セラミック粉末、又はポリマーの粉末の少なくとも１つを含むことができる。エネルギービームは、たとえば、電子ビーム又はレーザビームとすることができる。装置は、たとえば、選択的レーザ焼結装置、選択的レーザ溶融装置、又は選択的電子ビーム溶融装置とすることができる。しかし、装置は、たとえば接着剤噴射装置、特に金属接着剤噴射装置とすることも考えられる。
【００３０】
この装置は、その動作中に動作可能であり又は動作される複数の機能デバイス及び／又は構造デバイスを備える。各機能及び／又は構造デバイスは、複数の機能及び／又は構造ユニットを備えることができる。例示的な機能及び／又は構造デバイスは、装置の造形平面内に選択的に照射及び固化すべきある量の造形材料を塗布するように構成された造形材料塗布デバイス、並びに造形材料層の部分を少なくとも１つのエネルギービームによって選択的に照射し、それによって固化するように構成された照射デバイスである。この装置は、本明細書に指定する少なくとも１つの造形材料塗布デバイスを備えるため、造形材料塗布デバイスに関するすべての注釈が、この装置にも当てはまる。
【００３１】
本発明はまた、３次元の物体を付加製造する装置の造形平面内の造形材料の層からのスパッタ、特に造形材料の層の選択的な照射から生じるスパッタを除去し、造形材料の層を塗布する方法に関する。この方法によれば、スパッタの除去及び造形材料の層の塗布は、本明細書に指定する造形材料塗布デバイスによって（本質的に）同時に実行される。言い換えれば、本明細書に指定する造形材料塗布デバイスが、この方法を実施するために使用される。この方法は、本明細書に指定する少なくとも１つの造形材料塗布デバイスによって実施されるため、造形材料塗布デバイスに関するすべての注釈が、この方法にも当てはまる。
【００３２】
本発明の例示的な実施形態について、図を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】例示的な実施形態による３次元の物体を付加製造する装置の原理図である。
【図２】例示的な実施形態による造形材料塗布デバイスの原理図である。
【図３】例示的な実施形態による造形材料塗布デバイスの原理図である。
【図４】例示的な実施形態による造形材料塗布デバイスの原理図である。
【図５】例示的な実施形態による造形材料塗布デバイスの原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、例示的な実施形態による少なくとも１つのエネルギービーム４によって固化することができる粉末状の造形材料３、たとえば金属粉末の層を連続して層ごとに選択的に照射し、それに伴って固化することによって３次元の物体２、たとえば技術的構成要素を付加製造（積層造形）する装置１の例示的な実施形態の原理図を示す。エネルギービーム４は、たとえば、電子ビーム又はレーザビームとすることができる。したがって、装置１は、たとえば、選択的電子ビーム溶融装置又は選択的レーザ溶融装置として実施することができる。
【００３５】
装置１は、その動作中に動作可能であり且つ動作される複数の機能及び／又は構造・デバイスを備える。各機能及び／又は構造デバイスは、複数の機能及び／又は構造ユニットを備えることができる。機能及び／又は構造デバイス並びに装置１の動作は、（中央）制御デバイス（図示せず）によってそれぞれ制御される。
【００３６】
装置１の例示的な機能及び／又は構造デバイスは、照射デバイス６及び造形材料塗布デバイス５である。
【００３７】
照射デバイス６は、物体２の付加造形中に造形材料３の層の部分を少なくとも１つのエネルギービーム４によって選択的に照射及び固化するように構成される。照射デバイス６は、少なくとも１つのエネルギービーム４を生成するように構成されたビーム生成ユニット（図示せず）と、エネルギービーム４を装置１の造形平面Ｅ内の様々な位置へ偏向させるように構成されたビーム偏向ユニット（図示せず）、たとえば走査ユニットとを備えることができる。
【００３８】
造形材料塗布デバイス５は、たとえば装置１の造形平面Ｅ内に或る量、特に特有の量の造形材料３を塗布するように構成される。造形材料３は、投与モジュールなどの造形材料供給デバイス（図示せず）から供給することができる。装置１の造形平面Ｅ内に或る量の造形材料３を塗布することによって、装置１の動作中に選択的に照射及び固化すべき造形材料層が形成される。したがって、造形材料塗布デバイス５は、装置１の動作中に選択的に照射及び固化すべき造形材料層を形成するために、装置１の造形平面Ｅ内に或る量の造形材料３を塗布するように構成される。この造形材料塗布プロセスは、装置１の動作中に数回繰り返される。
【００３９】
両方向の矢印Ｐ１によって示すように、造形材料塗布デバイス５は、装置１の処理チャンバ７内で可動に支持される。
【００４０】
図２〜４はそれぞれ、造形材料塗布デバイス５の例示的な実施形態を示す。いずれの場合も、造形材料塗布デバイス５は、少なくとも１つの造形材料塗布要素８及び少なくとも１つのスパッタ除去要素９を備える。造形材料塗布要素８は、装置１の造形平面Ｅ内に或る量の造形材料３を塗布するように構成される。スパッタ除去要素９は、造形材料３のそれぞれの層内に存在するスパッタ１０を除去するように構成される。それぞれのスパッタ１０は、典型的には、造形材料３のそれぞれの層の選択的な照射から生じる。スパッタ１０（溶接スパッタと呼ばれることもある）は、典型的には、それぞれの造形材料層の照射から生じる固化されていない造形材料の集塊、残留物などによって構築される。
【００４１】
造形材料塗布デバイス５は、造形材料塗布要素８とスパッタ除去要素９との両方を備えるため、造形材料塗布デバイス５は、造形材料塗布機能とスパッタ除去機能との両方を備える。したがって、造形材料塗布デバイス５は、造形材料の塗布とスパッタ１０の除去との両方を可能にする。したがって、造形材料塗布デバイス５は、それぞれのスパッタ１０の非常に効率的且つ総合的な除去を可能にする。
【００４２】
図１に両方向の矢印Ｐ１によって示すように、造形材料塗布デバイス５は、装置１の造形平面Ｅに対して、すなわち装置１の造形平面Ｅにわたって、少なくとも１つの運動経路内で可動に支持される。少なくとも１つの運動経路は、たとえば、並進運動経路とすることができる。造形材料塗布デバイス５が少なくとも１つの運動経路内で動かされるとき、スパッタ除去要素９は、装置１の造形平面Ｅにわたって動かされる。したがって、少なくとも１つの運動経路内で造形材料塗布デバイス５を動かすとき、スパッタ除去要素９は、（前に選択的に照射及び固化された）造形材料層からスパッタ１０を除去することが可能になるように、造形平面Ｅにわたって動かされる。同様に、造形材料塗布デバイス５が少なくとも１つの運動経路内で動かされるとき、造形材料塗布要素８は、装置１の造形平面Ｅにわたって動かされる。したがって、少なくとも１つの運動経路内で造形材料塗布デバイス５を動かすとき、造形材料塗布要素８は、造形平面Ｅ内に或る量の造形材料３を塗布することが可能になり、前に選択的に照射及び固化された造形材料層上に選択的に照射及び固化すべき新しい造形材料層を形成することが可能になるように、造形平面Ｅにわたって動かされる。したがって、少なくとも１つの運動経路は、スパッタ除去及び造形材料塗布を組み合わせた経路として考え又は示すことができ、この経路内で、前に選択的に照射及び固化された造形材料層からスパッタ１０を除去し、前に選択的に照射及び固化された造形材料層上に（新しい）造形材料３を塗布して、前に選択的に照射及び固化された造形材料層上に選択的に照射及び固化すべき新しい造形材料層を形成する。
【００４３】
被覆方向、すなわち前に選択的に照射及び固化された造形材料層上に選択的に照射及び固化すべき新しい造形材料層を形成するために、ある量の造形材料３を塗布するように造形材料塗布デバイス５が動かされる方向を、図２〜４に矢印ＣＤで示す。
【００４４】
それぞれ造形材料塗布デバイス５の例示的な実施形態を示している図２〜４から明らかなように、造形材料塗布要素８及びスパッタ除去要素９は、造形材料塗布デバイス５の動作中に、前に選択的に照射及び固化された造形材料層からまず最初にそれぞれのスパッタ１０をスパッタ除去要素９が除去した後、この造形材料層にある量の（新しい）造形材料３を塗布して、前に選択的に照射及び固化された造形材料層上に選択的に照射及び固化すべき新しい造形材料層を形成するように、互いに対して配置される。
【００４５】
図２〜４に与える例示的な実施形態によれば、造形材料塗布要素８は、再被覆要素、たとえば再被覆ブレードとして構築される。したがって、造形材料塗布デバイス５は、再被覆要素、特に再被覆ブレードとして構築された少なくとも１つの造形材料塗布要素８を備える再被覆デバイスとして構築される。しかし、図示しない場合でも、造形材料塗布要素８の他の実施形態が考えられる。したがって、造形材料塗布要素８は、少なくとも１つの特にゲート状の開口を有する造形材料収納容器又は貯蔵器として構築することができ、造形材料３は、この開口を通って収納容器又は貯蔵器から出て、装置１の造形平面Ｅ内に或る量の造形材料３を塗布することができる。それぞれの開口は、少なくとも１つの開口に割り当てられた閉鎖要素によって閉鎖可能とすることができる。それぞれの閉鎖要素は、開口を通って装置１の造形平面Ｅ内に或る量の造形材料３を塗布することが可能である開放位置と、開口を通って装置１の造形平面Ｅ内に或る量の造形材料３を塗布することができない閉鎖位置との間で可動に支持することができる。
【００４６】
図２の例示的な実施形態によれば、スパッタ除去要素９は、画定された空間配置内に複数のブラシ又はレーキ（ｒａｋｅ）要素２１を備えるスパッタ除去ブラシ又はレーキ要素２０として構築される。スパッタ除去ブラシ又はレーキ要素２０は、造形材料層からスパッタ１０を除去することを可能にするように設計される。したがって、スパッタ除去ブラシ又はレーキ要素２０、特にそれぞれのブラシ又はレーキ要素２１の具体的な幾何学的寸法及び配置は、スパッタ除去ブラシ又はレーキ要素２０によるそれぞれのスパッタ１０の効率的な除去が実行可能になるように、除去すべきスパッタ１０の典型的なサイズに適合される。ブラシ又はレーキ要素２１は、剛性材料（たとえば金属）及び／又は可撓性材料（たとえばエラストマ材料）から形成することができる。
【００４７】
図２は、造形材料塗布デバイス５が支持構造１１を備えることができることをさらに示す。支持構造１１は、支持フレームとして構築することができるか、又は支持フレームを備えることができる。支持構造１１は、造形材料塗布要素８を支持する少なくとも１つの支持部と、スパッタ除去要素９を支持する支持部とを備える。したがって、支持構造１１は、造形材料塗布要素８及びスパッタ除去要素９に連結して（機械的に）結合する１つの構造要素又は１群の構造要素として考えるべきである。それぞれの支持部１２、１３と造形材料塗布要素８又はスパッタ除去要素９それぞれとの間の連結は、機械的連結とすることができる。それぞれの支持部１２、１３は、支持構造１１と造形材料塗布要素８又はスパッタ除去要素９それぞれとの間の着脱可能な連結を可能にすることができる。一例として、それぞれの造形材料塗布要素８又はスパッタ除去要素９は、ボルト連結を介してそれぞれの支持部１２、１３にそれぞれ連結することができる。したがって、それぞれの支持部１２、１３は、ボルト、ねじなどを受け取るための孔（図示せず）として構築することができ、又はそのような孔を備えることができる。しかし、ラッチ連結などの他の連結タイプも同様に考えられる。
【００４８】
上述したように、造形材料塗布デバイス５は、装置１の造形平面Ｅに対して、すなわち特に装置１の造形平面Ｅにわたって、少なくとも１つの運動経路内で可動に支持される。したがって、支持構造１１は、装置１の造形平面Ｅに対して、すなわち特に装置１の造形平面Ｅにわたって、少なくとも１運動自由度で可動に支持することができる。造形材料塗布デバイス５は、それぞれの運動経路内で支持構造１１を動かす駆動力を生成することを可能にする駆動ユニット（図示せず）、たとえばモータを備えることができる。
【００４９】
図２の例示的な実施形態の構成によれば、支持構造１１は、基体１４と、基体１４に対して画定された関係で、特に直交する角度で、基体１４から延びる第１のアーム状の延長部１５と、基体１４に対して画定された関係で、特に直交する角度で、基体１４から延びる第２のアーム状の延長部１６と、を備える。この例示的な構成では、造形材料塗布要素８を支持する支持部１２は、典型的には、第１の延長部１５を備え、スパッタ除去要素９を支持する支持部１３は、典型的には、第２の延長部１６を備える。
【００５０】
図２の例示的な構成では、第２の延長部１６は、新しい造形材料層を形成するために或る量の造形材料３を塗布する装置１の造形平面Ｅに対して、すなわち特に装置１の造形平面Ｅにわたって、それぞれの運動経路内で支持構造１１の所与の運動（矢印ＣＤ参照）に対して、第１の延長部１５の前に配置される。
【００５１】
図３の例示的な実施形態によれば、スパッタ除去要素９は、スパッタ除去ブレード要素２２として構築される。スパッタ除去ブレード要素２２は、造形材料層からスパッタ１０を除去することを可能にするように設計される。したがって、スパッタ除去ブレード要素２２の具体的な幾何学的寸法及び配置は、スパッタ除去ブレード要素２２によるそれぞれのスパッタ１０の効率的な除去が実行可能になるように、除去すべきスパッタ１０の典型的なサイズに適合される。スパッタ除去ブレード要素２２は、可撓性材料、たとえばエラストマ材料から形成することができる。
【００５２】
図４の例示的な実施形態によれば、スパッタ除去要素９は、スパッタ除去吹き込み又は吸い込み要素１７として構築される。したがって、スパッタ除去要素９は、それぞれのスパッタ１０に作用してスパッタ１０の除去を可能にする吹き込み流又は吸い込み流をもたらすように構成される。それぞれの吹き込み流又は吸い込み流（矢印Ｓによって示す）を一体としてスパッタ１０の方へ誘導するために、スパッタ除去吹き込み又は吸い込み要素１７は、ノズル要素を備えることができ、ノズル要素は、それぞれのスパッタ１０を除去すべきそれぞれの造形材料層の方へ向けることができる。スパッタ除去吹き込み又は吸い込み要素１７は、それぞれの吹き込み流又は吸い込み流を生成するように構成された流れ生成ユニット１８、たとえば吹き込み又は吸い込みポンピングユニットを備えることができ、或いはそのような流れ生成ユニット１８、たとえば吹き込み又は吸い込みポンピングユニットに（流れチャネル構造体１９を介して）連結することができる。それぞれの吹き込み流又は吸い込み流は、（不活性）ガス流とすることができる。
【００５３】
別個の実施形態に図示されていないそれぞれのスパッタ除去要素９の他の可能な実施形態は、スパッタ除去振動要素２３（図３参照）、特に超音波振動要素、たとえば超音波トランスデューサである。したがって、スパッタ除去振動要素２３は、造形材料層からスパッタ１０を除去する前に、それぞれの造形材料層から付加製造すべき３次元の物体２の一部分に、又は互いに機械的に相互連結されている可能性のあるそれぞれのスパッタ１０に作用してスパッタ１０の弛緩を可能にする（機械的）振動をもたらすように構成される。したがって、スパッタ除去振動要素２３は、それぞれの（機械的）振動を生成するように構成された振動生成ユニット、たとえば超音波生成ユニットを備えることができたり、又はそのような振動生成ユニット、たとえば超音波生成ユニットに連結することができる。
【００５４】
当然ながら、スパッタ除去要素９のそれぞれの例示的な実施形態の任意の組合せが考えられる。図３に示すように、たとえば、スパッタ除去ブレード要素２２の形状のスパッタ除去要素９を、スパッタ除去振動要素２３の形状のスパッタ除去要素に組み合わせることができる。
【００５５】
図５の例示的な実施形態によれば、支持構造１１は、基体１４と、基体１４に対して画定された関係で、特に直交する角度で、基体１４から延びる第１のアーム状の延長部１６と、基体１４に対して画定された関係で、特に直交する角度で、基体１４から延びる第２の特にアーム状の延長部１５と、基体１４に対して画定された空間関係で、特に直交する角度で、基体１４から延びる第３のアーム状の延長部２４とを備える。この構成では、造形材料塗布要素８を支持する支持部１２は、第２の延長部１５を備え、第１のスパッタ除去要素９を支持する第１の支持部１３は、第１の延長部１６を備え、第２のスパッタ除去要素９を支持する第２の支持部２５は、第３の延長部２４を備える。
【００５６】
点線によって示すように、第２のスパッタ除去要素９を支持する支持部２５を備える延長部２４（同じことを延長部１６にも当てはめることができる）はそれぞれ、少なくとも１運動自由度で基体１４に対して且つ／又は互いに対して可動に支持することができ、運動自由度は、たとえば、それぞれのスパッタ除去要素９を介してスパッタ１０の除去が可能である動作位置（図５の左側参照）と、それぞれのスパッタ除去要素９を介してスパッタ１０の除去が可能でない非動作位置（図５の右側参照）との間の並進運動自由度（両方向の矢印Ｐ２によって示す）及び／又は回転（旋回）運動自由度（両方向の矢印Ｐ３によって示す）とすることができる。これは、他方のスパッタ除去が非動作位置にある間に、一方のスパッタ除去要素９が動作位置に位置することができることを可能にする。
【００５７】
図２〜５から明らかなように、基体１４及び延長部１５、１６、２４はそれぞれ、長手方向の幾何学的形状を有することができる。基体１４は、装置１の造形平面Ｅに対して平行な配置で配置することができる。延長部１５、１６、２４は、装置１の造形平面Ｅに対して角度をなす配置で、特に直交する配置で配置することができる。延長部１５、１６、２４は、平行な又は本質的に平行な配置で配置することができる。
【００５８】
装置１は、３次元の物体２を付加製造し、造形材料３の層を塗布する装置１の造形平面Ｅ内の造形材料３の層からスパッタ１０を除去する方法を実施することを可能にする。この方法によれば、スパッタ１０の除去及び造形材料３の（新しい）層の塗布は、それぞれの造形材料塗布デバイス５によって（本質的に）同時に実行される。
【符号の説明】
【００５９】
１  付加製造装置
２  ３次元の物体
３  造形材料
４  エネルギービーム
５  造形材料塗布デバイス
６  照射デバイス
７  処理チャンバ
８  造形材料塗布要素
９  スパッタ除去要素
１０  スパッタ
１１  支持構造
１２  支持部
１３  支持部
１４  基体
１５  第１のアーム状の延長部
１６  第２のアーム状の延長部
１７  スパッタ除去吹き込み又は吸い込み要素
１８  流れ生成ユニット
１９  流れチャネル構造体
２０  スパッタ除去ブラシ又はレーキ要素
２１  ブラシ又はレーキ要素
２２  スパッタ除去ブレード要素
２３  スパッタ除去振動要素
２４  第３のアーム状の延長部
２５  第２の支持部
Ｅ  造形平面
Ｓ  吹き込み流又は吸い込み流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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