(57)【要約】      （修正有）【課題】付加的製造プロセスの間にエネルギービームを選択的に照射された粉末状造形材料の層の冷却形態の信頼できる、特に、高度に統合可能な決定を可能にする、三次元物体の付加的製造装置を提供する。【解決手段】少なくとも第一と第二のエネルギービーム４，９を発生して、所定の場所的オフセット及び／又は時間的オフセットを有する形で第一のエネルギービーム４の進路に第二のエネルギービーム９を追従させるように構成された照射機器８と、粉末状造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を選択的に照射された部分から放出される放射線１２を検出するように構成された検出機器１１と、粉末状造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を選択的に照射された部分の冷却形態に関して、検出された放射線１２を評価するように構成された評価機器１４とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギービーム（４）を用いて硬化させることが可能な粉末状造形材料（３）の層（２）を層毎に順次選択的に照射して硬化させることによって、三次元物体を付加的に製造する装置（１）において、
少なくとも第一と第二のエネルギービーム（４，９）を発生して、所定の場所的オフセット及び／又は時間的オフセットを有する形で第一のエネルギービーム（４）の進路に第二のエネルギービーム（９）を追従させるように構成された照射機器（８）と、
粉末状造形材料（３）の層（２）の第一のエネルギービーム（４）を選択的に照射された部分から放出される放射線（１２）を検出するように構成された検出機器（１１）と、
粉末状造形材料（３）の層（２）の第一のエネルギービーム（４）を選択的に照射された部分の冷却形態に関して、粉末状造形材料（３）の層（２）の第一のエネルギービーム（４）を選択的に照射された部分から放出されて検出された放射線（１２）を評価するように構成された評価機器（１４）と、
を備えた装置。
【請求項２】
前記の照射機器（８）が、第二のエネルギービーム（９）と比べて異なるビーム特性を有する、特に、より高いビームパワーを有する第一のエネルギービーム（４）を発生するように構成されている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記の照射機器（８）が、特に、ビーム発生ユニット（１６）とビーム偏向ユニット（１８）の間において、第二のエネルギービーム（９）を案内するように構成されたビーム案内ユニット（２０）を備えており、前記の検出機器（１１）が、このビーム案内ユニット（２０）に割り当てられている請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記の検出機器（１１）が同軸配置形態に配置されている請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記のビーム案内ユニット（２０）が、粉末状造形材料（３）の層（２）の第一のエネルギービーム（４）を選択的に照射された部分から放出される放射線（１２）を前記の検出機器（１１）に案内するように構成された少なくとも一つの光学部品（２１）を備えている、例えば、半反射ミラー部品を備えている請求項３又は４に記載の装置。
【請求項６】
前記の評価機器（１４）が、粉末状造形材料（３）の層（２）の第一のエネルギービーム（４）を選択的に照射された部分から放出されて検出された放射線（１２）から求められる、粉末状造形材料（３）の層（２）の第一のエネルギービーム（４）を選択的に照射された部分の冷却形態を表す評価情報を発生するように構成されている請求項１から５までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項７】
前記の照射機器（８）の動作を制御するように構成された制御機器（２３）を更に備え、この制御機器（２３）が、前記の評価機器（１４）により決定される評価情報に基づき、前記の照射機器（８）の動作を制御するように構成されている請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記の検出機器（１１）又は少なくとも一つの別の検出機器が、粉末状造形材料（３）の層（２）の第一のエネルギービーム（４）を実際に選択的に照射されている部分から放出される放射線を検出するように構成されている請求項１から７までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一つに記載の装置（１）のための評価機器（１４）であって、この評価機器（１４）は、粉末状造形材料（３）の層（２）の第一のエネルギービーム（４）を選択的に照射された部分の冷却形態に関して、この装置（１）の照射機器（８）が発生する第一のエネルギービーム（４）を選択的に照射された、粉末状造形材料（３）の層（２）の部分から放出されて検出された放射線（１２）を評価するように構成されている評価機器。
【請求項１０】
エネルギービーム（４）を用いて硬化させることが可能な粉末状造形材料（３）の層（２）を層毎に順次選択的に照射して硬化させることによって、三次元物体を付加的に製造する方法において、
所定の場所的オフセット及び／又は時間的オフセットを有する形で第一のエネルギービーム（４）の進路に第二のエネルギービーム（９）を追従させるように、少なくとも二つのエネルギービーム（４，９）を発生する工程と、
粉末状造形材料（３）の層（２）の第一のエネルギービーム（４）を選択的に照射された部分から放出される放射線（１２）を検出する工程と、
粉末状造形材料（３）の層（２）の第一のエネルギービーム（４）を選択的に照射された部分の冷却形態に関して、粉末状造形材料（３）の層（２）の第一のエネルギービーム（４）を選択的に照射された部分から放出されて検出された放射線（１２）を評価する工程と、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギービームを用いて硬化させることが可能な造形材料の層を層毎に順次選択的に照射して硬化させることによって三次元物体を付加的に製造する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元物体、例えば、技術的な部品を付加的に製造する各装置は広く知られており、例えば、選択的レーザー焼結装置、選択的レーザー溶解装置又は選択的電子ビーム溶解装置として実現することができる。
【０００３】
付加的に製造された三次元物体の構造的な特性、即ち、特に、機械的な特性が、付加的製造プロセスの間にそれぞれエネルギービームを選択的に照射されて、選択的に硬化された、粉末状造形材料の層の部分の冷却形態によって大きく影響されることが知られている。付加的に製造された三次元物体の構造的な特性に対する粉末状造形材料の層の選択的に硬化される部分の冷却形態の大きな影響は、その冷却形態が付加的に製造された三次元物体の微細構造を主に決定するとの事実に基づいている。一つの例として、その冷却形態は、付加的に製造された三次元物体の構造的な特性を損なう場合が有る、付加的に製造された三次元物体内の（微細）クラック形成のベースを形成する内部応力の増大に影響を与える可能性が有る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記に鑑みて、本発明の課題は、付加的製造プロセスの間にエネルギービームを選択的に照射された粉末状造形材料の層の冷却形態の信頼できる、特に、高度に統合可能な決定を可能にする、三次元物体の付加的製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１に基づく三次元物体の付加的製造装置によって達成される。請求項１に従属する請求項は、請求項１に基づく装置の実現可能な実施形態に関する。
【０００６】
ここで述べる装置は、エネルギービームを用いて硬化させることが可能な粉末状造形材料（「造形材料」と称する）の層を層毎に順次選択的に照射して硬化させることによって、三次元物体、例えば、技術的な部品を付加的に製造する装置である。各造形材料は、金属粉末、セラミック粉末又はポリマー粉末の中の少なくとも一つから構成することができる。各エネルギービームは、レーザービーム又は電子ビームとすることができる。各装置は、例えば、選択的レーザー焼結装置、選択的レーザー溶解装置又は選択的電子ビーム溶解装置とすることができる。
【０００７】
本装置は、その動作中に動作させることが可能な一定数の機能機器を備えている。各機能機器は、一定数の機能ユニットを備えることができる。機能機器の例は、例えば、本装置のプロセス室の造形面に、選択的に照射して硬化させるべき造形材料の層を塗布するように構成された造形材料塗布機器、例えば、コーティング機器や、少なくとも一つのエネルギービームを造形材料の層の部分に選択的に照射して硬化させるように構成された照射機器である。
【０００８】
ここで述べる装置は、少なくとも第一と第二のエネルギービームを発生して、所定の場所的オフセット及び／又は時間的オフセットを有する形で第一のエネルギービームの進路／軌道に第二のエネルギービームを追従させるように構成された照射機器を備えている。従って、この照射機器は、少なくとも第一と第二のエネルギービームを造形材料の層に選択的に照射するように構成されている。そのため、この照射機器は、所定の場所的オフセット及び／又は時間的オフセットを有する形で第一のエネルギービームの進路／軌道に第二のエネルギービームを（直に）追従させる手法により、第一及び第二のエネルギービームの動きを制御するように構成されている。
【０００９】
この照射機器は、第二のエネルギービームと比べて異なるビーム特性を、特に、より高いビームパワー、より小さいビームサイズなどを有する第一のエネルギービームを発生するように構成することができる。
【００１０】
第一のエネルギービームは、第一のエネルギービームを選択的に照射している間に造形材料を溶かす、即ち、特に、溶解させるのに十分な大きさのビームパワーを有することができる。従って、造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された部分に投入されるエネルギーは、造形材料の層の選択的に照射された部分を溶かす、特に、溶解させるのに十分である。そのため、第一のエネルギービームは、造形材料を溶解させる役割を果たす。
【００１１】
第二のエネルギービームは、第二のエネルギービームを選択的に照射している間に造形材料を溶かす、即ち、溶解させるのに十分でない大きさのビームパワーを有することができる。従って、造形材料の層の第二のエネルギービームを選択的に照射された部分に投入されるエネルギーは、造形材料の層の選択的に照射された部分を選択的に溶かす、特に、溶解させるのに十分ではない。しかしながら、造形材料の層の第二のエネルギービームを選択的に照射された部分に投入されるエネルギーは、第一のエネルギービームを選択的に照射した後に造形材料の層の部分を調温させるのに十分である。そのため、第二のエネルギービームは、造形材料の層の選択的に照射された部分を調温させる役割を果たす。調温は、第一のエネルギービームを選択的に照射した後における造形材料の層の部分の温度を、従って、その部分の冷却形態を制御することを可能にする。
【００１２】
本装置の実現可能な実施形態の以下における記述から明らかになる通り、この照射機器は、一定数の機能ユニット、例えば、少なくとも一つのエネルギービーム、即ち、特に、少なくとも第一と第二のエネルギービームを発生するように構成された少なくとも一つのビーム発生ユニットと、造形材料の層の異なる部分にエネルギービームを偏向させるように構成された少なくとも一つのビーム偏向ユニット（走査ユニット）とを備えることができる。
【００１３】
本装置は、更に、造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された部分又は造形材料の層の一部から放出又は反射される（電磁）放射線を検出するように構成された検出機器を備えている。この検出機器は、造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された部分又は造形材料の層の一部から放出又は反射される（電磁）放射線を検出するように構成された少なくとも一つの検出部品を備えることができる。この検出機器は、センサー機器、例えば、光学センサー機器又はサーモグラフィセンサー機器、例えば、光学カメラ又はサーモグラフィカメラ、フォトダイオードなどとすることができる。この検出部品は、センサー部品、例えば、光学センサー部品又はサーモグラフィセンサー部品、例えば、光学カメラ部品又はサーモグラフィカメラ部品、フォトダイオード部品などとすることができる。
【００１４】
本装置は、更に、造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された各部分の冷却形態に関して、造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された部分から放出されて検出された放射線を評価するように構成された評価機器を備えている。この評価は、造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された部分から放出される放射線が、造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された各部分の温度に関する、従って、冷却形態に関する直接的又は間接的な尺度であるとの知見に基づいている。この評価機器は、造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された各部分の冷却形態に関して、造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された部分から放出されて検出された放射線を評価するように構成された少なくとも一つの評価アルゴリズムを有することができる。この評価機器は、ハードウェア及び／又はソフトウェアにより実現することができる。
【００１５】
造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された部分又は造形材料の層の一部から放出又は反射される放射線を検出して、その造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された部分から放出されて検出された放射線を造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された各部分の冷却形態に関して評価することによって、付加的製造プロセスの間にそれぞれエネルギービームを選択的に照射されて、選択的に硬化された、造形材料の層の部分の冷却形態の信頼できる、特に、高度に統合可能な決定を可能にする三次元物体の付加的製造装置が得られる。
【００１６】
この照射機器が少なくとも第一及び第二のエネルギービームを発生することを可能にする一定数の機能ユニットを備えることができることを述べた。一つの実施形態では、この照射機器は、第一のエネルギービームを発生するように構成された第一のビーム発生ユニットと、第二のエネルギービームを発生するように構成された第二のビーム発生ユニットとを備えることができる。別の実施形態では、この照射機器は、（第一と第二のエネルギービームを発生するために分割される）一つのエネルギービームを発生するように構成された唯一つのビーム発生ユニットと、それと関連して第一と第二のエネルギービームを発生するために、このビーム発生ユニットが発生したエネルギービームを分割するように構成されたビーム分割ユニットとを備えることができる。この照射機器は、造形材料の層の異なる位置にエネルギービームを偏向させるように構成された少なくとも一つのビーム偏向ユニットを備えることもできる。このビーム偏向ユニットは、特に、可動形態で支持された、一定数のビーム偏向部品、例えば、偏向ミラーを備えることができる。この照射機器が少なくとも第一と第二のビーム偏向ユニットを備え、その際、造形材料の層の異なる位置に第一のエネルギービームを偏向させるために、第一のエネルギービームに第一のビーム偏向ユニットを割り当て、造形材料の層の異なる位置に第二のエネルギービームを偏向させるために、第二のエネルギービームに第二のビーム偏向ユニットを割り当てることが可能である。
【００１７】
何れの場合も、照射機器は、光路に沿って第一及び／又は第二のエネルギービームを案内するように構成された少なくとも一つのビーム案内ユニットを備えることができる。このビーム案内ユニットは、光路を構成する一定数の光学部品、例えば、ファイバー、レンズ、ミラーなどを備えることができる。このビーム案内ユニットは、各ビーム発生ユニットから各ビーム偏向ユニットに延びる光路に沿ってエネルギービームを案内するために、典型的には、ビーム発生ユニットとビーム偏向ユニットの間に配置されている。
【００１８】
特に、この照射機器は、特に、第二のエネルギービームを発生するように構成されたビーム発生ユニットと造形材料の層の異なる位置に少なくとも第二のエネルギービームを偏向させるように構成されたビーム偏向ユニットの間において、少なくとも第二のエネルギービームを案内するように構成されたビーム案内ユニットを備えることができる。
【００１９】
検出機器は、少なくとも第二のエネルギービームを案内するように構成されたビーム案内ユニットに割り当てることができる。特に、この検出機器は、少なくとも第二のエネルギービームを偏向するように構成されたビーム偏向ユニットに対して同軸配置形態に配置することができる。この検出機器の各同軸配置形態は、構造及び機能の両方に関して、検出機器の高度に統合された配置形態を可能にする。この検出機器の各同軸配置形態は、更に、造形材料の各層の検出部分の非常に動的で高分解能の検出情報を、例えば、非常に動的で高解像度の検出画像を得ることを可能にする。この検出機器の各同軸配置形態は、各検出情報の座標値などを得ることも可能にする。
【００２０】
このビーム案内ユニットは、造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された部分から放出される放射線を検出機器に案内するように構成された少なくとも一つの光学部品、例えば、半反射ミラー部品を備えることができる。従って、エネルギービームと造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された部分から放出される放射線に対して、同じ光路を使用することができる。造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された部分から放出される放射線が各ビーム案内ユニットにより形成される光路を通って延びる方向は、少なくとも部分的に、そのエネルギービームがその光路を通って延びる方向と逆の方向である。
【００２１】
この評価機器は、造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された部分から放出されて検出された放射線から求められる、造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された部分の冷却形態を記述／提示する評価情報を生成するように構成することができる。この評価情報は、造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された部分の冷却形態と直接的又は間接的に関係する様々な化学的パラメータ及び／又は物理的パラメータを記述／提示することができる。各パラメータの例は、雰囲気の組成、放射線パワー、温度などである。この評価情報は、本装置の様々な機能機器の間の通信リンクを介して、それらの機能機器に送ることができる。この評価情報は、本装置のユーザーインタフェース機器、例えば、スクリーンに送ることができ、従って、ユーザーに出力することができる。
【００２２】
本装置は、本装置の様々な機能機器に割り当てられ、本装置の様々な機能機器の動作を制御するように構成された制御機器を備えている。一つの例として、この制御機器は、照射機器の動作を制御するように構成することができる。特に、この制御機器は、評価機器により決定された評価情報に基づき照射機器の動作を制御するように構成することができる。従って、各評価情報に基づき照射機器の動作を制御することによって、造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された部分の所望の冷却形態を、そのため、付加的に造形すべき物体内の所望の微細構造を実現するように、第一及び／又は第二のエネルギービームを制御することができる。この照射機器の動作、従って、冷却形態の制御は、付加的に製造される物体の品質に影響する冷却形態とそれ以外の要因のリアルタイムによる制御を可能にする制御ループとして実現することができる。
【００２３】
この検出機器は、更に、造形材料の層の第一のエネルギービームを実際に選択的に照射されている部分から放出される放射線を検出するように構成することができる。そのようにして、造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された部分の冷却形態だけでなく、造形材料の層の第一のエネルギービームを実際に選択的に照射されている部分の溶解形態をも検出することができる。勿論、本装置は、造形材料の層の第一のエネルギービームを実際に選択的に照射されている部分から放出される放射線を検出するように構成された少なくとも一つの別の検出機器を備えることもできる。
【００２４】
何れの場合も、この評価機器又は別の評価機器は、造形材料の層の第一のエネルギービームを実際に選択的に照射されている部分の溶解形態に関して、造形材料の層の第一のエネルギービームを実際に選択的に照射されている部分から放出されて検出された放射線を評価するように構成することができる。この（別の）評価機器は、造形材料の層の第一のエネルギービームを実際に選択的に照射されている部分の溶解形態に関して、造形材料の層の第一のエネルギービームを実際に選択的に照射されている部分から放出されて検出された放射線を評価するように構成された少なくとも一つの評価アルゴリズムを有することができる。この評価機器は、ハードウェア及び／又はソフトウェアにより実現することができる。
【００２５】
また、本発明は、上記の通り特定した装置のための評価機器に関する。この評価機器は、造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された部分の冷却形態に関して、本装置の照射機器が発生する第一のエネルギービームを選択的に照射された、造形材料の層の部分から放出されて検出された放射線を少なくとも評価するように構成されている。本装置に関する注釈は、この評価機器にも同様に適用される。
【００２６】
更に、本発明は、エネルギービームを用いて硬化することが可能な造形材料の層を層毎に順次選択的に照射して硬化させることによって三次元物体を付加的に製造する方法にも関する。本方法は、所定の場所的オフセット及び／又は時間的オフセットを有する形で第一のエネルギービームの進路に第二のエネルギービームを追従させるように、少なくとも二つのエネルギービームを発生する工程と、造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された部分から放出される放射線を検出する工程と、造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された部分の冷却形態に関して、造形材料の層の第一のエネルギービームを選択的に照射された部分から放出されて検出された放射線を評価する工程とを有する。本方法は、例えば、選択的レーザー焼結方法、選択的レーザー溶解方法又は選択的電子ビーム溶解方法として実現することができる。本装置に関する注釈は、本方法にも同様に適用される。
【００２７】
図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】一つの実施例による三次元物体の付加的製造装置の基本断面図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、エネルギービーム４、例えば、レーザービームを用いて硬化させることが可能な粉末状の造形材料３、例えば、金属粉末の層２を層毎に順次選択的に照射し、それに伴い硬化させることによって、三次元物体、例えば、技術的な部品を付加的に製造する装置１の基本断面図を図示している。
【００３０】
本装置１は、その動作中に動作させることが可能な一定数の機能機器を備えている。各機能機器は、一定数の機能ユニットを備えることができる。本装置１は、本装置１の機能機器に割り当てられ、それらの機能機器の動作を制御するように構成された制御機器２３を備えている。
【００３１】
機能ユニットの例は、選択的に照射して硬化させるべき造形材料３の層２を本装置１のプロセス室７の造形面Ｅに塗布するように構成された造形材料塗布機器５、例えば、コーティング機器や、少なくとも一つのエネルギービーム４を造形材料３の層２の部分に選択的に照射して硬化させるように構成された照射機器８である。
【００３２】
この照射機器８は、少なくとも第一のエネルギービーム４と第二のエネルギービーム９を発生して、所定のオフセットΔを有する形で第一のエネルギービーム４の進路／軌道に第二のエネルギービーム９を追従させるように構成されている。従って、この照射機器８は、少なくとも第一及び第二のエネルギービーム４，９を造形材料３の層２に選択的に照射するように構成されている。そのため、この照射機器８は、所定の場所的オフセットΔを有する形で第一のエネルギービーム４の（矢印１０で表された）進路／軌道に第二のエネルギービーム９を（直に）追従させる手法により、第一及び第二のエネルギービーム４，９の動きを制御するように構成されている。
【００３３】
この照射機器８は、第二のエネルギービーム９と比べて異なるビーム特性を有する第一のエネルギービーム４を発生するように構成されている。この第一のエネルギービーム４は、第一のエネルギービーム４を選択的に照射している間に造形材料３を溶かす、特に、溶解させるのに十分な大きさのビームパワーを有する。従って、造形材料３の各層２の第一のエネルギービーム４を選択的に照射された部分に投入されるエネルギーは、造形材料３を溶かす、特に、溶解させるのに十分である。従って、第一のエネルギービーム４は造形材料３を溶かす役割を果たす。
【００３４】
第二のエネルギービーム９は、第二のエネルギービーム９を選択的に照射している間に造形材料３を溶かす、即ち、特に、溶解させるには十分でない大きさのビームパワーを有する。従って、造形材料３の各層２の第二のエネルギービーム９を選択的に照射された部分に投入されるエネルギーは、造形材料３を選択的に溶かす、特に、溶解させるには十分でない。しかしながら、造形材料３の各層２の第二のエネルギービーム９を選択的に照射された部分に投入されるエネルギーは、第一のエネルギービーム４を選択的に照射された後の造形材料３の層２の部分を調温させるには十分である。従って、第二のエネルギービーム９は、造形材料３を調温させる役割を果たす。調温は、第一のエネルギービーム４を選択的に照射された後の造形材料３の各層２の部分の温度を、従って、その部分の冷却形態を制御することを可能にしている。
【００３５】
本装置１は、更に、造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を選択的に照射された部分から放出又は反射される（電磁）放射線１２を検出するように構成された検出機器１１を備えている。この検出機器１１は、造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を選択的に照射された部分から放出又は反射される（電磁）放射線１２を検出するように構成された少なくとも一つの検出部品１３を備えている。この検出機器１１は、センサー機器、例えば、光学センサー機器又はサーモグラフィセンサー機器、例えば、光学カメラ又はサーモグラフィカメラ、フォトダイオードなどとすることができ、この検出部品は、センサー部品、例えば、光学センサー部品又はサーモグラフィセンサー部品、例えば、光学カメラ部品又はサーモグラフィカメラ部品、フォトダイオード部品などとすることができる。
【００３６】
本装置１は、更に、造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を選択的に照射された各部分の冷却形態に関して、検出された放射線１２を評価するように構成された評価機器１４を備えている。この評価は、造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を選択的に照射された部分から放出される放射線１２が、第一のエネルギービーム４を選択的に照射された造形材料３の層２の各部分の温度に関する、従って、その部分の冷却形態に関する尺度であるとの知見に基づいている。この評価機器１４は、検出された放射線１２を評価するように構成された少なくとも一つの評価アルゴリズムを有することができる。
【００３７】
この評価機器１４は、造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を選択的に照射された部分から放出される放射線１２から求められる、造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を選択的に照射された部分の冷却形態を記述／提示する評価情報を生成するように構成されている。この評価情報は、造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を選択的に照射された部分の冷却形態と直接的又は間接的に関係する様々な化学的パラメータ及び／又は物理的パラメータを記述／提示することができる。この評価情報は、本装置１の様々な機能機器の間の通信リンクを介して、それらの機能機器に送ることができる。この評価情報は、本装置１のユーザーインタフェース機器２２、例えば、スクリーンに送ることができ、従って、ユーザーに出力することができる。
【００３８】
この制御機器２３は、評価機器１４により決定された評価情報に基づき照射機器８の動作を制御するように構成することができる。従って、各評価情報に基づき照射機器８の動作を制御することによって、造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を選択的に照射された部分の所望の冷却形態を、そのため、付加的に造形すべき三次元物体内の所望の微細構造を実現するように、第一及び／又は第二のエネルギービーム４，９を制御することができる。この照射機器８の動作、従って、冷却形態の制御は、付加的に製造される物体の品質に影響する冷却形態とそれ以外の要因のリアルタイムによる制御を可能にする制御ループとして実現することができる。
【００３９】
造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を選択的に照射された部分から放出又は反射される放射線１２を検出して、造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を選択的に照射された各部分の冷却形態に関して、その検出された放射線１２を評価することによって、本装置１は、付加的製造プロセスの間にそれぞれ選択的に照射されて、選択的に硬化される造形材料３の層２の部分の冷却形態の信頼できる、特に、高度に統合可能な決定を可能にする。
【００４０】
図１に示された実施例では、照射機器８は、第一のエネルギービーム４を発生するように構成された第一のビーム発生ユニット１５と、第二のエネルギービーム９を発生するように構成された第二のビーム発生ユニット１６とを備えている。しかしながら、この照射機器８は、（第一と第二のエネルギービームを発生するために分割される）一つのエネルギービームを発生するように構成された唯一つのビーム発生ユニットと、それと関連して第一と第二のエネルギービーム４，９を発生するために、このビーム発生ユニットが発生したエネルギービームを分割するように構成された（図示されていない）ビーム分割ユニットとを備えることもできる。
【００４１】
図１に示された実施例では、照射機器８は、造形材料３の層２の異なる位置に第一エネルギービーム４を偏向させるために、第一のエネルギービーム４に割り当てられた第一のビーム偏向ユニット１７と、造形材料３の層２の異なる位置に第二のエネルギービーム９を偏向させるために、第二のエネルギービーム９に割り当てられた第二のビーム偏向ユニット１８とを備えている。
【００４２】
この照射機器８は、更に、二つのビーム案内ユニット１９，２０を備えており、第一のビーム案内ユニット１９は、第一のエネルギービーム発生ユニット１５から第一のビーム偏向ユニット１７に延びる光路に沿って第一のエネルギービーム４を案内するように構成され、第二のビーム案内ユニット２０は、第二のエネルギービーム発生ユニット１６から第二のビーム偏向ユニット１８に延びる光路に沿って第二のエネルギービーム９を案内するように構成されている。
【００４３】
図１から分かる通り、この検出機器１１は、第二のビーム案内ユニット２０に割り当てられている。特に、この検出機器１１は、第二のビーム偏向ユニット１８に対して同軸配置形態に配置されている。この検出機器１１の各同軸配置形態は、構造及び機能の両方に関して、検出機器１１の高度に統合された配置形態を可能にする。この検出機器１１の各同軸配置形態は、更に、造形材料３の各層２の検出部分の非常に動的で高分解能の検出情報を、例えば、非常に動的で高解像度の検出画像を得ることを可能にする。この検出機器１１の各同軸配置形態は、各検出情報の座標値などを得ることも可能にする。
【００４４】
この第二のビーム案内ユニット１８は、造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を選択的に照射された部分から放出される放射線１２を検出機器１１に案内するように構成された少なくとも一つの光学部品２１、例えば、半反射ミラー部品を備えることができる。従って、エネルギービーム９と造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を選択的に照射された部分から放出される放射線１２とに対して、同じ光路を使用することができる。造形材料３の層２の部分から放出される放射線１２が第二のビーム案内ユニット１８により形成される光路を通って延びる方向は、少なくとも部分的に、そのエネルギービーム９がその光路を通って延びる方向と逆の方向である。
【００４５】
この検出機器１１又は（図示されていない）別の検出機器は、更に、造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を実際に選択的に照射されている部分から放出される放射線を検出するように構成することができる。そのようにして、造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を選択的に照射された部分の冷却形態だけでなく、造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を実際に選択的に照射されている部分の溶解形態をも検出することができる。
【００４６】
何れの場合も、この評価機器１４又は別の評価機器は、造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を実際に選択的に照射されている部分の溶解形態に関して、造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を実際に選択的に照射されている部分から放出されて検出された放射線を評価するように構成することができる。この（別の）評価機器１４は、造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を実際に選択的に照射されている部分の溶解形態に関して、造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を実際に選択的に照射されている部分から放出されて検出された放射線を評価するように構成された少なくとも一つの評価アルゴリズムを有することができる。
【００４７】
本装置１は、エネルギービーム４を用いて硬化することが可能な造形材料３の層２を層毎に順次選択的に照射して硬化させることによって三次元物体を付加的に製造する方法を実施するように構成されている。この方法は、所定のオフセットを有する形で第一のエネルギービーム４の進路に第二のエネルギービーム９を追従させるように、少なくとも二つのエネルギービーム４，９を発生する工程と、造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を選択的に照射された部分から放出される放射線１２を検出する工程と、造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を選択的に照射された部分の冷却形態に関して、造形材料３の層２の第一のエネルギービーム４を選択的に照射された部分から放出されて検出された放射線１２を評価する工程とを有する。
【符号の説明】
【００４８】
１    本装置
２    層
３    造形材料
４    第一のエネルギービーム
５    造形材料塗布機器
７    プロセス室
８    照射機器
９    第二のエネルギービーム
１０    進路／軌道
１１    検出機器
１２    放射線
１３    検出部品
１４    評価機器
１５    第一のビーム発生ユニット
１６    第二のビーム発生ユニット
１７    第一のビーム偏向ユニット
１８    第二のビーム偏向ユニット
１９    第一のビーム偏向ユニット
２０    第二のビーム偏向ユニット
２１    光学部品
２２    ユーザーインタフェース機器
２３    制御機器
Ｅ    造形面
Δ    オフセット
【図１】
2019034535.tif 000003