(57)【要約】      （修正有）【課題】各チェンバのクリーニング方式を改善した、三次元物体を付加的に製造する装置の提供。【解決手段】本装置１は、本装置１の動作中に造形材料の付着物３’が内部に造成される少なくとも一つのチェンバ８と、この少なくとも一つのチェンバ８内において少なくとも一つの運動自由度に関して移動可能な形で支持された少なくとも一つの運搬部品１２ｂを有する運搬機器１２である、少なくとも一つの運搬機器１２と、この少なくとも一つのチェンバ８に割当可能であるか、或いは割り当てられたクリーニング機器とを備え、このクリーニング機器が、この少なくとも一つのチェンバ８からそれぞれ望ましくない造形材料の付着物３’を除去するように構成され、このクリーニング機器が、運搬部品１２ｂと接続可能であるか、或いは接続された少なくとも一つのクリーニング部品を有する。【選択図】図１
2019098733.tif 000002
【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造形材料（３）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（２）を付加的に製造する装置（１）であって、
本装置（１）の動作中に造形材料の付着物（３’）が内部に造成される少なくとも一つのチェンバ（８）と、
この少なくとも一つのチェンバ（８）内において少なくとも一つの運動自由度に関して移動可能な形で支持された少なくとも一つの運搬部品（１２ｂ）を有する運搬機器（１２）である、少なくとも一つの運搬機器（１２）と、
を備えた装置（１）において、
この少なくとも一つのチェンバ（８）に割当可能であるか、或いは割り当てられたクリーニング機器（１４）を備え、このクリーニング機器（１４）が、この少なくとも一つのチェンバ（８）からそれぞれ望ましくない造形材料の付着物（３’）を除去するように構成され、このクリーニング機器（１４）が、運搬部品（１２ｂ）と接続可能であるか、或いは接続された少なくとも一つのクリーニング部品（１４ａ）を有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記のクリーニング機器（１４）が、チェンバ（８）の少なくとも一部を通って流れる、特に、本装置（１）の動作中に造形材料（３）が付着するチェンバ（８）の部分、例えば、チェンバの壁部分の表面に沿って流れる少なくとも一つのクリーニングストリーム（ＣＳ）を発生するように構成されたストリーム発生ユニット（１５）を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記のストリーム発生ユニット（１５）が、本装置（１）の動作中に造形材料（３）が付着するチェンバ（８）の各部分から、付着した造形材料（３）を吹き飛ばすように形成された少なくとも一つの噴射ストリームを発生するように構成されている請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記のストリーム発生ユニット（１５）が、本装置（１）の動作中に造形材料（３）が付着するチェンバ（８）の各部分から、付着した造形材料（３）を吹き飛ばすように形成された少なくとも一つの噴射ストリームを発生するように構成されており、この噴射ストリームが、造形材料収容室、特に、本装置（１）の動作中に硬化されなかった造形材料（３）を収容するように構成された造形材料収容室又はオーバーフローモジュールの入口の方向に向けられる請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記又は一つのストリーム発生ユニット（１５）が、本装置（１）の動作中に造形材料（３）が付着するチェンバ（８）の各部分から、付着した造形材料（３）を吸い出すように形成された少なくとも一つの吸引ストリーム及び／又はチェンバ（８）から渦巻く造形材料を吸い出すように形成された少なくとも一つの吸引ストリームを発生するように構成されている請求項２から４までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項６】
前記のクリーニング部品（１４ａ）が、ストリームチャネル入口（１６ｂ）と少なくとも一つのストリームチャネル出口（１６ｃ）の間に延びる少なくとも一つのストリームチャネル（１６ａ）を有するストリームチャネル構造（１６）を配設されている請求項２から５までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項７】
前記のストリームチャネル構造（１６）が、第一のクリーニングストリーム（ＣＳ１）用の少なくとも一つの第一のストリームチャネル（１６ａ）と、第二のクリーニングストリーム（ＣＳ２）用の少なくとも一つの第二のストリームチャネル（１６ａ）とを有する請求項６に記載の装置。
【請求項８】
本装置（１）の動作中に造形材料（３）が付着するチェンバ（８）の各部分から、付着した造形材料（３）を吹き飛ばすように形成された噴射ストリームから造形材料（３）を分離することと、本装置（１）の動作中に造形材料（３）が付着するチェンバ（８）の各部分から、付着した造形材料（３）を吸い出すように形成された吸引ストリーム及び／又はチェンバ（８）から渦巻く造形材料を吸い出すように形成された吸引ストリームから造形材料（３）を分離することとの中の一つ以上を行なうように構成された少なくとも一つの造形材料分離ユニット（１７）を備えている請求項２から７までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項９】
前記の造形材料分離ユニット（１７）がフィルターユニット及び／又はサイクロンユニットとして構成されるか、或いは少なくとも一つのフィルターユニット及び／又は少なくとも一つのサイクロンユニットを備える請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記のクリーニング機器（１４）が、本装置（１）の動作中に造形材料（３）が付着するチェンバ（８）の部分、例えば、チェンバの壁部分の表面から、付着した造形材料（３）を機械的に除去するように構成された機械式造形材料除去ユニット（１９）を備えている請求項１から９までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１１】
前記のクリーニング機器（１４）が、本装置（１）の動作中に造形材料（３）が付着するチェンバ（８）の部分、例えば、チェンバの壁部分の表面から、付着した造形材料（３）を振動により除去するように構成された振動式造形材料除去ユニット（２１）を備えている請求項１から１０までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１２】
前記のクリーニング機器（１４）が、本装置（１）の動作中に造形材料（３）が付着するチェンバ（８）の部分、例えば、チェンバの壁部分の表面から、付着した磁化可能な造形材料又は磁性を有する造形材料（３）を磁気的に除去するように構成された磁気式造形材料除去ユニット（２３）を備えている請求項１から１１までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１３】
エネルギービーム（４）を用いて硬化させることが可能な造形材料（３）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（２）を付加的に製造する装置（１）のためのクリーニング機器（１４）において、
このクリーニング機器（１４）が、各装置（１）の少なくとも一つのチェンバ（８）から望ましくない造形材料の付着物（３’）を除去するように構成され、このクリーニング機器（１４）が、各装置（１）の運搬機器（１２）の運搬部品（１２ｂ）と接続可能な少なくとも一つのクリーニング部品（１４ａ）を有し、この運搬部品（１２ｂ）が、この少なくとも一つのチェンバ（８）内において少なくとも一つの運動自由度に関して移動可能な形で支持されているクリーニング機器。
【請求項１４】
エネルギービーム（４）を用いて硬化させることが可能な造形材料（３）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（２）を付加的に製造する装置（１）の少なくとも一つのチェンバ（８）をクリーニングする方法において、
このチェンバ（８）内では、この装置（１）の動作中に造形材料の付着物（３’）が造成され、この少なくとも一つのチェンバ（８）をクリーニングするために、請求項１３に記載の少なくとも一つのクリーニング機器（１４）を使用する方法。
【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】
各装置のチェンバ、例えば、プロセス室の部分に硬化されなかった造形材料の望ましくない付着がその装置の動作中に起こる場合が有ることが知られている。各造形材料の付着物は、典型的には、その装置の各チェンバの壁、即ち、典型的には、三次元物体の付加的造形が行なわれる、その装置のプロセス室の壁に造成されて付着する。
【０００４】
造形作業の完了後に、各造形材料の付着物を除去する必要が有る。従って、造形作業の完了後に、プロセス室をクリーニングする必要が有る。それは、特に、異なる造形材料が異なる造形作業において使用される場合に当てはまる。
【０００５】
これまで、プロセス室のクリーニングは、清掃員が造形材料と（直に）接触しないことを保証する安全手段を必要とする手動による面倒な処理である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、装置の動作中に硬化されなかった造形材料が付着する、装置の各チェンバの改善されたクリーニング方式を実現することが可能である、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】
【０００７】
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。
【０００８】
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、粉末状の造形材料とすることができ、この粉末状の造形材料は、例えば、金属粉末、セラミック粉末及び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、例えば、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。
【０００９】
本装置は、本装置の動作中に望ましくない造形材料の付着物が内部に造成される少なくとも一つのチェンバを備えている。各チェンバは、チェンバの内部容積を規定する一定数の壁を有する。各チェンバの例は、本装置のプロセス室、即ち、三次元物体の付加的造形が内部で行なわれるチェンバである。簡単に言うと、本装置は、造形作業の完了後にクリーニングする必要の有る少なくとも一つのチェンバを備えている。
【００１０】
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順次塗布するように構成された造形材料塗布機器（この造形材料塗布機器は少なくとも一つの造形材料塗布ユニット、例えば、コーティングユニットを備えている）、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各層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（この照射機器は少なくとも一つの照射ユニット、例えば、ビーム発生ユニットを備えている）や、少なくとも一つの機能機器又は各機能機器の少なくとも一つの機能ユニットを運搬するように構成された運搬機器（この運搬機器は少なくとも一つの運搬ユニットを備えている）である。
【００１１】
この運搬ユニットは、少なくとも一つの運搬部品を有する。この運搬部品は、基礎本体部を有する。この基礎本体部は、縦長の幾何学的形態を有することができ、そのため、運搬アームとして考えることができる。この基礎本体部には、本装置の構成部品、特に、機能機器又は機能ユニットを取替可能な形で運搬するように構成された一定数の運搬インタフェースを配設することができる。言い換えると、この運搬インタフェースは、運搬部品を本装置の構成部品、特に、少なくとも一つの機能機器又は機能ユニットと取外し可能な形で、例えば、機械的に、例えば、ボルトにより接続することを可能にする。一つの例として、この運搬部品は、本装置のコーティング機器又はコーティングユニットを運搬することができる。
【００１２】
この運搬部品は、本装置の前記の少なくとも一つのチェンバ内において少なくとも一つの運動自由度に関して移動可能な形で支持されている。各運動自由度は、本装置の少なくとも一つの並進軸、例えば、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の中の一つ以上に沿った運搬部品の並進運動、及び／又は少なくとも一つの回転軸の周りの運搬部品の回転運動から成る。この運搬部品は、一つのチェンバ内だけでなく、複数のチェンバ内においても移動可能な形で支持することも可能であり、従って、この運搬部品は、複数のチェンバの間を移動可能な形で支持することができる。何れの場合でも、この運搬部品が、少なくとも一つの予め定義可能な運動軌道又は予め定義された運動軌道に沿って少なくとも一つの第一の位置と少なくとも一つの第二の位置の間を少なくとも移動できるように、少なくとも一つの第一の位置と少なくとも一つの第二の位置の間を少なくとも移動可能な形で、この運搬部品を支持することができる。運動軌道は、それぞれ異なる空間軸及び異なる空間方向における運動から構成することができる。運搬部品をそれぞれ動かすための駆動力を発生するように構成された駆動ユニット、例えば、モータは、それぞれ運搬部品又は運搬ユニットと連結することができる。この運搬部品の運動軌道の実現形態は、それぞれ運搬部品又は運搬ユニットと連結された、ハードウェア及び／又はソフトウェアにより実現された制御ユニットによって制御することができる。
【００１３】
本装置は、更に、本装置の動作中に望ましくない造形材料の付着物が内部に造成される少なくとも一つのチェンバに割当可能な、或いは割り当てられたクリーニング機器を備えている。このクリーニング機器は、各チェンバからそれぞれ望ましくない造形材料の付着物を除去するように構成される。このクリーニング機器は、運搬部品と接続可能な、或いは接続された少なくとも一つのクリーニング部品を有する。そのため、このクリーニング部品は、運搬部品と接続された場合、前記の少なくとも一つのチェンバ内において少なくとも一つの運動自由度に関して動かすことができる。各チェンバから望ましくない造形材料の付着物を除去するために運搬部品が動かされる運動軌道は、本装置の動作中に望ましくない造形材料の付着物がそれぞれ内部に造成されるチェンバの全ての部分を包含することができる。一つの例として、クリーニング機器は、本装置の動作中に造形材料の付着物が造成されるかもしれない部分及び／又は造成される部分である、チェンバの壁部分、例えば、底の壁部分、側方の壁部分及び上方の壁部分の中の一つ以上に沿って動かすことができる。
【００１４】
各チェンバから望ましくない造形材料の付着物を除去するために運搬部品が動かされる運動軌道は、例えば、造形材料の層を塗布するために運搬部品が動かされる運動軌道と異なるようにすることができる。そのため、運搬部品は、異なる動作モードで異なる運動軌道を動かされ、それ故、一つの動作モードは、各チェンバから望ましくない造形材料の付着物を除去するクリーニングモードである。運搬部品の異なる運動軌道及び動作モードをそれぞれ実現する形態は、前記の制御ユニットによって制御することができる。
【００１５】
運搬部品及びその部品と接続されたクリーニング部品の全ての動きは、半自動形態又は全自動形態で実現できるので、本装置の各チェンバの効率的なクリーニングを実現することができる。
【００１６】
このクリーニング機器は、ストリーム発生ユニットを備えることができる。このストリーム発生ユニットは、特に、本装置の動作中に造形材料が付着するチェンバの部分、例えば、チェンバの壁部分の表面に沿って、チェンバの少なくとも一部を通って流れる少なくとも一つのクリーニングストリームを発生するように構成することができる。このクリーニングストリームは、各チェンバを通って流れる間に、造形材料が付着しているチェンバの各部分から、造形材料の付着物を除去することができる。このクリーニングストリームは、流体ストリーム、特に、ガスストリームとすることができる。ストリーム特性、例えば、ストリーム方向、ストリーム速度、ストリーム輪郭を適切に調整することによって、即ち、乱流又は層流のストリーム輪郭などに調整することによって、造形材料の頑固な付着物でさえ除去することができる。そのため、本装置の各チェンバからの造形材料の付着物の空気圧式除去が実現可能である。
【００１７】
このストリーム発生ユニットは、本装置の動作中に造形材料が付着するチェンバの各部分から、付着した造形材料を吹き飛ばすように形成された少なくとも一つの噴射ストリームを発生するように構成することができる。従って、各造形材料の付着物の除去は、噴射ストリームによって実現することができる。この場合、ストリーム発生ユニットは、各噴射ストリームを発生するように形成されたポンプ作用ユニットとして構成するか、或いはそのようなポンプ作用ユニットを備えることができる。
【００１８】
ストリーム発生ユニットが、本装置の動作中に造形材料が付着するチェンバの各部分から、付着した造形材料を吹き飛ばすように形成された少なくとも一つの噴射ストリームを発生するように構成されている場合、この噴射ストリームは、造形材料収容室の入口の方向に、特に、本装置の動作中に硬化されなかった造形材料を収容するように構成された造形材料収容室又はオーバーフローモジュールの入口の方向に転回／誘導することができる。そのため、各噴射ストリームを用いることによって、造形材料が付着した箇所から造形材料を除去するだけでなく、造形材料（除去した造形材料）を造形材料収容室の入口の方向に転回／誘導して、その収容室に、付着していない硬化されなかった造形材料を収容するすることもできる。
【００１９】
前記に追加して、或いは前記に代わって、このストリーム発生ユニットは、本装置の動作中に造形材料が付着するチェンバの各部分から、付着した造形材料を吸い出すように形成された少なくとも一つの吸引ストリーム及び／又はチェンバから渦巻く造形材料を吸い出すように形成された少なくとも一つの吸引ストリームを発生するように構成することができる。従って、前記に追加して、或いは前記に代わって、この吸引ストリームにより、各造形材料の付着物の除去を実現することができる。この場合、ストリーム発生ユニットは、各吸引ストリームを発生するように形成されたポンプ作用ユニットとして構成するか、或いはそのようなポンプ作用ユニットを備えることができる。
【００２０】
このクリーニング部品には、クリーニング部品の少なくとも一つのストリームチャネル入口とクリーニング部品の少なくとも一つのストリームチャネル出口の間に延びる少なくとも一つのストリームチャネルを有するストリームチャネル構造を配設することができる。ストリームチャネル入口は、クリーニングストリームが所望の形態でストリームチャネル構造に入ることを可能にする好適なストリーム入口インタフェースを有することができる。各ストリームチャネル入口は、特に、ストリーム発生ユニットとストリームチャネルの間の空気圧接続、従って、クリーニングストリームをストリームチャネルに導入できるように、ストリーム発生ユニットをストリームチャネルと接続する空気圧接続を可能にする。好適なストリームインタフェースは、空気圧コネクタ部品として構成するか、或いは空気圧コネクタ部品を備えることができる。ストリームチャネル出口は、クリーニングストリームが所望の形態でストリームチャネルから出ることを可能にする好適なストリーム出口インタフェースを有することができる。各ストリームチャネル出口は、特に、穴状又はスリット状の少なくとも一つの開口部として構成するか、或いはそのような開口部を備えることができる。各開口部の幾何学的形態は、ストリームチャネル構造から出るクリーニングストリームのストリーム特性に影響を与えるように選択することができ、そのようなものとして、各開口部は、ノズルとして構成するか、或いはノズルを備えることができる。勿論、ストリームチャネル出口は、特定の空間配置形態による複数の開口部を備えることができる。
【００２１】
このストリームチャネル構造は、少なくとも二つのストリームチャネルを有することができる。少なくとも二つのストリームチャネルの場合、これらの少なくとも二つのストリームチャネルは、互いに連通している、即ち、相互接続されているか、或いは互いに連通していない、即ち、相互接続されていないようにすることができる。
【００２２】
ストリームチャネルが連通していない、即ち、ストリームチャネルが切り離されている場合、ストリームチャネル構造は、第一のクリーニングストリーム、例えば、本装置の動作中に造形材料が付着するチェンバの各部分から、付着した造形材料を吹き飛ばすように形成された噴射ストリームのための少なくとも一つの第一のストリームチャネルと、第二のクリーニングストリーム、例えば、本装置の動作中に造形材料が付着するチェンバの各部分から、付着した造形材料を吸い出すように形成された吸引ストリーム及び／又はチェンバから渦巻く造形材料を吸い出すように形成された吸引ストリームのための少なくとも一つの第二のストリームチャネルとを有することができる。第一及び第二のクリーニングストリームは、それぞれ別個のストリーム発生ユニットによって発生することができる、即ち、第一のクリーニングストリームをそれぞれ発生するために第一のストリーム発生ユニットを配備し、第二のクリーニングストリームをそれぞれ発生するために第二のストリーム発生ユニットを配備することができる。
【００２３】
本装置は、クリーニングストリーム、例えば、噴射ストリーム又は吸引ストリームから造形材料を分離するように構成された少なくとも一つの造形材料分離ユニットを備えることができる。この造形材料分離ユニットは、各クリーニングストリーム、例えば、噴射ストリーム又は吸引ストリームがそれぞれ造形材料分離ユニットを通って流れることができ、それ故、造形材料が各ストリームから分離されるように、本装置のストリームチャネル構造と連通することができる、例えば、本装置の各ストリームチャネル構造内に配置することができる。各ストリームから分離された造形材料は、必要に応じて処理された後、例えば、濾過された後、付加的製造プロセスにおいて、少なくとも部分的に再利用することができる。各造形材料分離ユニットは、フィルターユニット及び／又はサイクロンユニットとして構成するか、或いは少なくとも一つのフィルターユニット及び／又は少なくとも一つのサイクロンユニットを備えることができる。
【００２４】
本装置の各チェンバから造形材料の付着物をそれぞれ空気圧により除去することに代わって、或いはそれに追加して、本装置の各チェンバから造形材料の付着物を機械的に除去することが可能である。従って、クリーニング機器は、本装置の動作中に造形材料が付着するチェンバの部分、例えば、チェンバの壁部分の表面から、付着した造形材料を機械的に除去するように構成された機械式造形材料除去ユニットを備えることができる。この機械式造形材料除去ユニットは、ブラシユニット又は箒ユニットとして構成するか、或いは少なくとも一つのブラシユニット及び／又は箒ユニットを備えることができる。
【００２５】
本装置の各チェンバから造形材料の付着物をそれぞれ空気圧により、或いは機械的に除去することに代わって、或いはそれに追加して、本装置の各チェンバから造形材料の付着物を振動により除去することが可能である。従って、クリーニング機器は、本装置の動作中に造形材料が付着するチェンバの部分、例えば、チェンバの壁部分の表面から、付着した造形材料を振動により除去するように構成された振動式造形材料除去ユニットを備えることができる。この振動式造形材料除去ユニットは、（機械的な）振動を発生して伝達するように構成された振動ユニット、例えば、超音波発生・伝達ユニットとして構成するか、或いはそのような少なくとも一つの振動ユニットを備えることができる。
【００２６】
本装置の各チェンバから造形材料の付着物をそれぞれ空気圧により、機械的に、或いは振動により除去することに代わって、或いはそれに追加して、本装置の各チェンバから（磁化可能な、或いは磁性を有する）造形材料の付着物を磁気的に除去することが可能である。従って、クリーニング機器は、本装置の動作中に造形材料が付着するチェンバの部分、例えば、チェンバの壁部分の表面から、付着した（磁化可能な、或いは磁性を有する）造形材料の付着物を磁気的に除去するように構成された磁気式造形材料除去ユニットを備えることができる。この磁気式造形材料除去ユニットは、造形材料の付着物を除去するために、除去すべき造形材料の付着物との磁気的な相互作用、特に、除去すべき造形材料の付着物に対して磁気引力を発生することができる。この磁気式造形材料除去ユニットは、永久磁石又は電磁石として構成するか、或いは少なくとも一つの永久磁石又は少なくとも一つの電磁石を備えることができる。
【００２７】
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のためのクリーニング機器にも関する。このクリーニング機器は、各装置の少なくとも一つのチェンバから望ましくない造形材料の付着物を除去するように構成される。このクリーニング機器は、各装置の運搬機器の運搬部品と接続可能な少なくとも一つのクリーニング部品を有し、この運搬部品は、少なくとも一つのチェンバ内において少なくとも一つの運動自由度に関して移動可能な形で支持されている。本装置に関する注釈は、このクリーニング機器にも同様に適用される。
【００２８】
本発明は、更に、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の少なくとも一つのチェンバをクリーニングする方法に関し、このチェンバ内では、本装置の動作中に造形材料の付着物が造成される。そのため、前に規定した通りの少なくとも一つのクリーニング機器が、この少なくとも一つのチェンバをクリーニングするために使用される。本方法を実施する場合、少なくとも一つのクリーニング部品が、この少なくとも一つのチェンバの少なくとも一部を通して動かされ、それによって、この少なくとも一つのチェンバから望ましくない造形材料の付着物を除去する。本装置に関する注釈は、本方法にも同様に適用される。
【００２９】
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】
【００３０】
【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
【図２】図１の装置のプロセス室の平面図
【図３】一つの実施例によるクリーニング機器の基本断面図
【図４】一つの実施例によるクリーニング機器の基本断面図
【図５】一つの実施例によるクリーニング機器の基本断面図
【図６】一つの実施例によるクリーニング機器の基本断面図
【図７】一つの実施例によるクリーニング機器の基本断面図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、一つの実施例による少なくとも一つのエネルギービーム４を用いて硬化させることが可能な粉末状の造形材料３、例えば、金属粉末の層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２、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。本装置１は、例えば、選択的レーザー溶解装置とすることができる。
【００３２】
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。これらの機能機器及び本装置の動作は、それぞれ（図示されていない）制御機器によって制御される。本装置１の機能機器の例は、造形材料塗布機器５、例えば、コーティングブレード５ａを有するコーティング機器や、照射機器６や、運搬機器１２である。この造形材料塗布機器５は、造形材料３の層２を本装置１の造形面７に塗布するように構成され、これらの層２は、物体２を付加的に造形する間に選択的に照射されて硬化される。この照射機器６は、物体２を付加的に造形する間に少なくともエネルギービーム４を造形材料３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ている。この運搬機器１２は、少なくとも一つの機能機器又は少なくとも一つの機能ユニット、例えば、各機能機器、例えば、造形材料塗布機器５のコーティングブレード５ａを運搬するように構成されており、そのため、運搬ユニット１２ａを有する。
【００３３】
図１の実施例では、本装置１は、造形材料塗布機器５を用いて本装置１の造形面７に塗布すべき規定量の造形材料３を供給するように構成された、投与室９ａを有する投与機器９、特に、投与モジュールと、遊離する硬化されなかった造形材料３を収容するように構成された、オーバーフロー室１０ａを有するオーバーフロー機器１０、特に、オーバーフローモジュールとを備えている。図１から分かる通り、造形室１１ａを有する造形機器１１、特に、造形モジュールは、投与機器９とオーバーフロー機器１０の間に配置される。
【００３４】
本装置１の機能機器の幾つか、例えば、造形材料塗布機器５と運搬機器１２は、本装置のチェンバ８内に配置される。図１の実施例では、このチェンバ８は、本装置１の動作中に三次元物体の付加的造形が内部で行なわれるプロセス室である。
【００３５】
図１から分かる通り、プロセス室８は、チェンバの内部容積を規定する一定数の壁、例えば、底の壁８ａ、側方の壁８ｂ及び上方の壁８ｃを有する。本装置１の動作中には、望ましくない造形材料の付着物３’が本装置１の動作中に造成され、図１と２の実施例では、造形材料の付着物３’の例が、それぞれ底の壁８ａに図示されている。
【００３６】
運搬ユニット１２ａは運搬部品１２ｂを有する。この運搬部品１２ｂは、基礎本体部を有する。図２から分かる通り、この基礎本体部は、縦長の幾何学的形態を有し、そのため、運搬アームとして考えることができる。この基礎本体部には、構成部品、特に、本装置１の機能機器又は機能ユニットを取替可能な形で運搬するように構成された一定数の運搬インタフェース１２ｃを配設されている。これらの運搬インタフェース１２ｃは、運搬部品１２ｂを本装置１の構成部品、特に、少なくとも一つの機能機器又は機能ユニットと取外し可能な形で、特に、機械的に接続することを可能にする。
【００３７】
運搬部品１２ｂは、チェンバ８内において少なくとも一つの運動自由度に関して移動可能な形で支持されている。運動自由度は、それぞれ少なくとも一つの並進軸、例えば、矢印Ｐ１，Ｐ２により表示されている通りの本装置１のｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の中の一つ以上に沿った運搬部品１２ｂの並進運動及び／又は矢印Ｐ３により表示されている通りの少なくとも一つの回転軸の周りの運搬部品１２ｂの回転運動から構成することができる。一つのチェンバ８内だけでなく、複数のチェンバ８内においても移動可能な形で運搬部品１２ｂを支持することも可能である。運搬部品１２ｂをそれぞれ動かす駆動力を発生するように構成された駆動ユニット１３、例えば、モーターは、それぞれ運搬部品１２ｂ及び運搬ユニット１２ａと連結することができる。運搬部品１２ｂの運動軌道の実現形態は、それぞれ運搬部品１２ｂ又は運搬ユニット１２ａと連結された（図示されていない）ハードウェア及び／又はソフトウェアにより実現された制御ユニットによって制御することができる。
【００３８】
本装置１は、更に、本装置１の動作中に望ましくない造形材料の付着物３’が内部に造成されるチェンバ８に割り当てられたクリーニング機器１４を備えている。このクリーニング機器１４は、チェンバからそれぞれ望ましくない造形材料の付着物３’を除去するように構成されている。このクリーニング機器は、運搬部品１２ｂと接続可能であるか、或いは接続された少なくとも一つのクリーニング部品１４ａを有する。そのため、クリーニング部品１４ａは、運搬部品１２ｂと接続された場合、チェンバ８内において少なくとも一つの運動自由度に関して動かすことができる。運搬部品１２ｂ及びそれと連結されたクリーニング部品１４ａがチェンバ８から望ましくない造形材料の付着物３’を除去するために動かされる運動軌道は、本装置１の動作中に望ましくない造形材料の付着物３’が付着するチェンバ８の全ての部分を包含することができる。一つの例として、クリーニング機器１４は、本装置１の動作中に造形材料の付着物３’が造成されるチェンバ８の底の壁部分に沿って動かすことができる。
【００３９】
運搬部品１２ｂがチェンバ８から望ましくない造形材料の付着物３’を除去するために動かされる運動軌道は、例えば、造形材料３の層を塗布するために運搬部品１２ｂが動かされる運動軌道と異なる軌道とすることができる。そのため、運搬部品１２ｂは、異なる動作モードで異なる運動軌道に動かすことができ、それ故、一つの動作モードは、チェンバ８から望ましくない造形材料の付着物３’を除去するクリーニングモードである。運搬部品１２ｂのそれぞれ異なる運動軌道及び動作モードの実現形態は、前記の制御ユニットによって制御することができる。
【００４０】
図３は、一つの実施例によるクリーニング機器１４の実施形態を図示している。図３は、運搬部品１２ｂ及びそれと接続されたクリーニング部品１４ａの正面図である。運搬部品１２ｂの運搬インタフェース１２ｃは、運搬部品１２ｂをクリーニング部品１４ａと取外し可能な形で、例えば、機械的に、特に、ボルトにより接続することを可能にする。
【００４１】
図３の実施例では、クリーニング機器１４はストリーム発生ユニット１５を有する。このストリーム発生ユニット１５は、チェンバ８の少なくとも一部を通って流れる、即ち、特に、本装置１の動作中に造形材料３が付着するチェンバ８の部分、例えば、チェンバの壁部分の表面に沿って流れる（両方向矢印で表示されている通りの）少なくとも一つのクリーニングストリームＣＳを発生するように構成されている。このクリーニングストリームＣＳは、チェンバ８を通って流れる間に、造形材料３が付着するチェンバ８の各部分から、造形材料の付着物３’を除去することができる。このクリーニングストリームＣＳは、流体ストリーム、特に、ガスストリームである。ストリーム特性、例えば、ストリーム方向、ストリーム速度、ストリーム輪郭を適切に調整することによって、即ち、乱流又は層流のストリーム輪郭などに調整することによって、造形材料の頑固な付着物３’でさえ除去することができる。そのため、チェンバ８からの造形材料の付着物３’の空気圧式除去が実現可能である。
【００４２】
この両方向矢印は、クリーニングストリームＣＳを噴射ストリーム及び／又は吸引ストリームとすることができることを表している。
【００４３】
従って、第一の実施形態では、ストリーム発生ユニット１５は、本装置１の動作中に造形材料３が付着するチェンバ８の各部分から、付着した造形材料３を吹き飛ばすように形成された噴射ストリームを発生するように構成することができる。そのため、各造形材料の付着物３’の除去は、噴射ストリームによって実現することができる。この場合、ストリーム発生ユニット１５は、各噴射ストリームを発生するように形成されたポンプ作用ユニットとして構成するか、或いはそのようなポンプ作用ユニットを備えることができる。
【００４４】
そして、第二の実施形態では、ストリーム発生ユニット１５は、前記に追加して、或いは前記に代わって、本装置１の動作中に造形材料３が付着するチェンバ８の各部分から、付着した造形材料３を吸い出すように形成された吸引ストリーム及び／又はチェンバ８から渦巻く造形材料３を吸い出すように形成された吸引ストリームを発生するように構成することができる。そのため、各造形材料の付着物３’の除去は、前記に追加して、或いは前記に代わって、吸引ストリームにより実現することができる。この場合、ストリーム発生ユニット１５は、各吸引ストリームを発生するように構成されたポンプ作用ユニットとして構成するか、或いはそのようなポンプ作用ユニットを備えることができる。
【００４５】
ストリーム発生ユニット１５がそれぞれ噴射ストリームを発生するように構成された第一の実施形態では、噴射ストリームは、それぞれ造形材料収容室、特に、オーバーフローモジュール又はオーバーフロー機器１０のオーバーフロー室１０ａの入口の方向に転回／誘導することができる。そのため、噴射ストリームを用いることによって、造形材料が付着した箇所から造形材料３を除去するだけでなく、造形材料３（除去した造形材料）を各造形材料収容室の入口に向かって転回／誘導することもでき、その収容室に、付着していない硬化されなかった造形材料も収容する。
【００４６】
図３から分かる通り、クリーニング部品１４ａは、クリーニング部品１４ａの少なくとも一つのストリームチャネル入口１６ｂとクリーニング部品１４ａの一定数のストリームチャネル出口１６ｃの間に延びるストリームチャネル１６ａを有するストリームチャネル構造１６を配設されている。このストリームチャネル入口１６ｂは、クリーニングストリームＣＳがストリームチャネル構造１６に入ることを可能にする、空気圧コネクタ部品として構成するか、或いは空気圧コネクタ部品を備えることができる（明確には図示されてない）好適なストリーム入口インタフェースを有する。このストリームチャネル入口１６ｂは、特に、ストリーム発生ユニット１５とストリームチャネル１６ａの間の空気圧接続を可能にし、従って、クリーニングストリームＣＳをストリームチャネル１６ａに導入できるように、ストリーム発生ユニット１５をストリームチャネル１６ａと接続することを可能にする。ストリームチャネル出口１６ｃは、クリーニングストリームＣＳがストリームチャネル１６ａから出ることを可能にする、特に、穴状又はスリット状の少なくとも一つの開口部として構成するか、或いはそのような開口部を備えることができる（明確には図示されてない）好適なストリーム出口インタフェースを有することができる。各開口部の幾何学的形態は、ストリームチャネル構造１６から出るクリーニングストリームＣＳのストリーム特性に影響を与えるように選択することができ、そのようなものとして、各開口部は、ノズルとして構成するか、或いはノズルを備えることができる。図３に図示されている通り、各ストリームチャネル出口１６ｃは、クリーニング部品１４ａの自由端に配設することができる。
【００４７】
本装置１は、クリーニングストリームＣＳ、例えば、噴射ストリーム又は吸引ストリームから造形材料３を分離するように構成された、フィルターユニット及び／又はサイクロンユニットとして構成するか、或いは少なくとも一つのフィルターユニット及び／又は少なくとも一つのサイクロンユニットを備えることができる造形材料分離ユニット１７を備えることができる（図１と３を参照）。この造形材料分離ユニット１７は、各クリーニングストリームＣＳ、例えば、噴射ストリーム又は吸引ストリームがそれぞれ造形材料分離ユニット１７を通って流れることができ、それ故、造形材料３が各クリーニングストリームＣＳから分離されるように、本装置１の（明確には図示されていない）ストリームチャネル構造と連通することができる、例えば、本装置１の各ストリームチャネル構造内に配置することができる。各クリーニングストリームＣＳから分離された造形材料３は、必要に応じて処理された後、例えば、濾過機器１８で濾過された後、付加的製造プロセスにおいて、少なくとも部分的に再利用することができる。
【００４８】
図４は、別の実施例によるクリーニング機器１４の実施形態を図示している。図４も、運搬部品１２ｂ及びそれと接続されたクリーニング部品１４ａの正面図である。運搬部品１２ｂの運搬インタフェース１２ｃは、運搬部品１２ｂをクリーニング部品１４ａと取外し可能な形で、例えば、機械的に、特に、ボルトにより接続することを可能にする。
【００４９】
図３の実施例と比べて、このストリームチャネル構造１６は、二つのストリームチャネル１６ａを有する。図４の実施例では、これらのストリームチャネル１６ａは、互いに連通していない、即ち、相互接続されていない。けれども、別の実施例では、互いに連通する、即ち、相互接続された二つのストリームチャネル１６ａが考えられる。
【００５０】
図４の実施例では、即ち、連通していない別個のストリームチャネル１６ａの場合、ストリームチャネル構造１６は、第一のクリーニングストリームＣＳ１、例えば、本装置１の動作中に造形材料３が付着するチェンバ８の各部分から、付着した造形材料３を吹き飛ばすように形成された噴射ストリームのための第一のストリームチャネル１６ａと、第二のクリーニングストリームＣＳ２、例えば、本装置１の動作中に造形材料３が付着するチェンバ８の各部分から、付着した造形材料３を吸い出すように形成された吸引ストリーム及び／又はチェンバ８から渦巻く造形材料３を吸い出すように形成された吸引ストリームのための第二のストリームチャネル１６ａとを有する。図４から分かる通り、第一及び第二のクリーニングストリームＣＳ１，ＣＳ２は、それぞれ別個のストリーム発生ユニット１５によって発生することができる、即ち、第一のクリーニングストリームＣＳ１を発生するために第一のストリーム発生ユニット１５を配備し、第二のクリーニングストリームＣＳ２を発生するために第二のストリーム発生ユニット１５を配備することができる。
【００５１】
図５は、別の実施例によるクリーニング機器１４の実施形態を図示している。図５も、運搬部品１２ｂ及びそれと接続されたクリーニング部品１４ａの正面図である。運搬部品１２ｂの運搬インタフェース１２ｃは、運搬部品１２ｂをクリーニング部品１４ａと取外し可能な形で、例えば、機械的に、特に、ボルトにより接続することを可能にする。
【００５２】
図５の実施例では、チェンバ８から造形材料の付着物３’を機械的に除去することが可能である。従って、クリーニング機器１４は、本装置１の動作中に造形材料３が付着するチェンバ８の部分、例えば、チェンバの壁部分の表面から、付着した造形材料３を機械的に除去するように構成された機械式造形材料除去ユニット１９を備えている。この機械式造形材料除去ユニット１９は、ブラシユニット又は箒ユニット２０として構成するか、或いは少なくとも一つのブラシユニット及び／又は箒ユニット２０を備えることができる。
【００５３】
図６は、別の実施例によるクリーニング機器１４の実施形態を図示している。図６も、運搬部品１２ｂ及びそれと接続されたクリーニング部品１４ａの正面図である。運搬部品１２ｂの運搬インタフェース１２ｃは、運搬部品１２ｂをクリーニング部品１４ａと取外し可能な形で、例えば、機械的に、特に、ボルトにより接続することを可能にする。
【００５４】
図６の実施例では、チェンバ８から造形材料の付着物３’を振動により除去することが可能である。従って、クリーニング機器１４は、本装置１の動作中に造形材料３が付着するチェンバ８の部分、例えば、チェンバの壁部分の表面から、付着した造形材料３を振動により除去するように構成された振動式造形材料除去ユニット２１を備えている。この振動式造形材料除去ユニット２１は、（機械的な）振動を発生して伝達するように構成された振動ユニット２２、例えば、超音波発生・伝達ユニットとして構成するか、或いはそのような少なくとも一つの振動ユニットを備えることができる。このクリーニング部品１４ａは、振動変換器としての役割を果たすことができる。
【００５５】
図７は、別の実施例によるクリーニング機器１４の実施形態を図示している。図７も、運搬部品１２ｂ及びそれと接続されたクリーニング部品１４ａの正面図である。運搬部品１２ｂの運搬インタフェース１２ｃは、運搬部品１２ｂをクリーニング部品１４ａと取外し可能な形で、例えば、機械的に、特に、ボルトにより接続することを可能にする。
【００５６】
図７の実施例では、チェンバ８から（磁化可能な、或いは磁性を有する）造形材料の付着物３’を磁気的に除去することが可能である。従って、クリーニング機器１４は、本装置１の動作中に造形材料が付着するチェンバ８の部分、例えば、チェンバの壁部分の表面から、付着した（磁化可能な、或いは磁性を有する）造形材料３を磁気的に除去するように構成された磁気式造形材料除去ユニット２３を備えている。この磁気式造形材料除去ユニット２３は、造形材料の付着物３’を除去するために、除去すべき造形材料の付着物３’との磁気的な相互作用、特に、除去すべき造形材料の付着物３’に対する磁気引力を発生する。この磁気式造形材料除去ユニット２３は、永久磁石２４又は電磁石として構成するか、或いは少なくとも一つの永久磁石又は少なくとも一つの電磁石を備えることができる。
【００５７】
これらの実施例から明らかな通り、本装置１は、三次元物体２を付加的に製造する装置１の少なくとも一つのチェンバ８をクリーニングする方法を実施することを可能にし、そのチェンバ８内では、本装置１の動作中に望ましくない造形材料の付着物３’が造成される。本方法を実施する場合、少なくとも一つのクリーニング部品１４ａが、チェンバ８の少なくとも一部を通して動かされ、それによって、チェンバ８から望ましくない造形材料の付着物３’を除去する。
【符号の説明】
【００５８】
１    本装置
２    三次元物体
３    造形材料
３’  造形材料の付着物
４    エネルギービーム
５    造形材料塗布機器
５ａ  コーティングブレード
６    照射機器
７    造形面
８    チェンバ
８ａ  底の壁
８ｂ  側方の壁
８ｃ  上方の壁
９    投与機器
９ａ  投与室
１０    オーバーフロー機器
１０ａ  オーバーフロー室
１１    造形機器
１１ａ  造形室
１２    運搬機器
１２ａ  運搬ユニット
１２ｂ  運搬部品
１２ｃ  運搬インタフェース
１３    駆動ユニット
１４    クリーニング機器
１４ａ  クリーニング部品
１５    ストリーム発生ユニット
１６    ストリームチャネル構造
１６ａ  ストリームチャネル
１６ｂ  ストリームチャネル入口
１６ｃ  ストリームチャネル出口
１７    造形材料分離ユニット
１８    濾過機器
ＣＳ    クリーニングストリーム
ＣＳ１  第一のクリーニングストリーム
ＣＳ２  第二のクリーニングストリーム
Ｐ１    並進運動
Ｐ２    並進運動
Ｐ３    回転運動
ｘ    座標軸
ｙ    座標軸
ｚ    座標軸
【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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【図６】
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【図７】
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