(57)【要約】【課題】付加構築された物体から固化されていない構築材料を除去する効率が増大される、三次元物体の付加製造のための装置を提供すること。【解決手段】構築材料の層の連続的な層状の選択的固化による三次元物体（２）の付加製造のための装置（１）であって、付加構築された物体（２）を取り囲む固化されていない構築材料（５）を除去するように適合された少なくとも１つの構築材料除去ユニット（４）を有する、構築材料除去デバイス（３）を備え、構築材料除去デバイス（３）は、構築材料除去容積部（７）を画定する構築材料除去チャンバ（６）を備え、構築材料除去チャンバ（６）は、物体（２）の上に配置され又は配置可能であり、物体（２）は、構築材料除去チャンバ（６）内へ連続的に移動可能であり、少なくとも１つの構築材料除去ユニット（４）は、固化されていない構築材料（５）を除去するように適合される、装置。【選択図】図１
2019098732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構築材料の層の連続的な層状の選択的固化による三次元物体（２）の付加製造のための装置（１）であって、付加構築された物体（２）を取り囲む固化されていない構築材料（５）を除去するように適合された少なくとも１つの構築材料除去ユニット（４）を有する構築材料除去デバイス（３）を備える装置であり、前記構築材料除去デバイス（３）は、構築材料除去容積部（７）を画定する構築材料除去チャンバ（６）を備え、前記構築材料除去チャンバ（６）は、前記物体（２）の上に配置され又は配置可能であり、前記物体（２）は、前記構築材料除去チャンバ（６）内へ連続的に移動可能であり、前記少なくとも１つの構築材料除去ユニット（４）は、固化されていない構築材料（５）を除去するように適合されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記構築材料除去チャンバ（６）に対する粉末床（９）の移動を生じるように適合された移動ユニット、特に前記粉末床（９）を搬送する搬送ユニット（１０）であって、前記移動によって、前記移動ユニットは、前記粉末床（９）を、前記構築材料除去チャンバ（６）内へ、特に構築方向の反対に、好ましくは下方から、連続的に移動させるように適合され、構築材料は、前記粉末床（９）が少なくとも部分的に前記構築材料除去チャンバ（６）の内部にある状態で、前記少なくとも１つの構築材料除去ユニット（４）を介して、継続的に除去可能である、移動ユニットを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記構築材料除去容積部（７）は、特に前記構築材料除去チャンバ（６）の拡張又は縮小によって、好ましくは自動的に、調整可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記構築材料除去チャンバ（６）の少なくとも１つの壁部分（１７、２４）のサイズが、調整可能、特に拡張可能又は縮小可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の装置。
【請求項５】
前記構築材料除去チャンバ（６）の前記少なくとも１つの壁部分（１７、２４）は、伸縮部、特にベローズを備えることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記構築材料除去デバイス（３）は、三次元物体（２）の付加製造のための装置（１）に対して分離又は一体化されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の装置。
【請求項７】
前記構築材料除去デバイス（３）は、前記装置（１）のプロセス・チャンバ（１１）の内部に、又は粉末モジュール（８）の開口の上部に配置可能であり又は配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の装置。
【請求項８】
前記構築材料除去チャンバ（６）の形状及び／又は断面が、物体（２）幾何形状に関係するパラメータに応じて調整及び／又は規定され、特に、前記形状及び／又は前記断面は、円筒形、三角形、又は長方形であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の装置。
【請求項９】
前記構築材料除去デバイス（３）は、好ましくはプロセスガスの、少なくとも１つの構築材料除去流れ（１３）を生成するように適合されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１０】
前記構築材料除去デバイス（３）は、少なくとも１つの構築材料除去チャンバ壁の少なくとも１つの壁部分（１７、２４）に向かってかつ／又は沿って固化されていない構築材料（５）を運搬するように適合された少なくとも１つの一次構築材料除去流れ（１６）を生成するように適合されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１１】
前記構築材料除去デバイス（３）は、前記構築材料除去チャンバ（６）内及び／又は外への好ましくはプロセスガスの少なくとも１つの二次構築材料除去流れ（２１）を生成するように適合され、前記少なくとも１つの二次構築材料除去流れ（２１）は、少なくとも１つの開口（２０）、特にノズルを介して、前記構築材料除去チャンバ（６）内及び／又は外へ案内されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの開口（２０）の位置及び／若しくは方向及び／若しくは幾何形状、並びに／又は前記少なくとも１つの開口（２０）を通る前記二次構築材料除去流れ（２１）の流れパラメータが、前記付加構築された物体（２）の物体（２）幾何形状に関係する少なくとも１つのパラメータに応じて規定されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの二次構築材料除去流れ（２１）は、粉末床（９）及び／又は前記物体（２）に対して、特に旋回移動によって、好ましくは構築プレートの移動及び／又は前記少なくとも１つの開口（２０）の移動によって、移動可能である、ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の装置。
【請求項１４】
三次元物体（２）の付加製造のための装置（１）のための、特に請求項１〜１３のいずれか一つに記載の装置（１）のための、構築材料除去デバイス（３）であって、前記構築材料除去デバイス（３）は、構築材料除去容積部（７）を画定する構築材料除去チャンバ（６）を備え、前記構築材料除去チャンバ（６）は、前記物体（２）の上に配置され又は配置可能であり、前記物体（２）は、前記構築材料除去チャンバ（６）内へ連続的に移動可能であり、前記少なくとも１つの構築材料除去ユニット（４）は、固化されていない構築材料（５）を除去するように適合されることを特徴とする構築材料除去デバイス。
【請求項１５】
構築材料の層の連続的な層状の選択的固化によって三次元物体（２）を付加製造するための装置（１）のための、特に請求項１〜１３のいずれか一つに記載の装置（１）のための、少なくとも１つの構築材料除去デバイス（３）を動作させるための方法であって、構築材料除去容積部（７）を画定する構築材料除去チャンバ（６）が、前記物体（２）の上に配置され、固化されていない構築材料（５）が、前記構築材料除去チャンバ（６）内へ前記物体（２）が連続的に移動されていくと共に、除去されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構築材料の層の連続的な層状の選択的固化による三次元物体の付加製造のための装置であって、付加構築された物体（ａｄｄｉｔｉｖｅｌｙ  ｂｕｉｌｔ  ｏｂｊｅｃｔ）を取り囲む固化されていない構築材料（ｎｏｎ−ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄ  ｂｕｉｌｄ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を除去するように適合された少なくとも１つの構築材料除去ユニットを有する構築材料除去デバイスを備える装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような三次元物体の付加製造のための装置は、従来技術により一般的に知られており、少なくとも１つの構築材料除去ユニットを備える構築材料除去デバイスが設けられている。構築材料除去ユニットは、装置によって付加構築される１つ又は複数の物体を取り囲む固化されていない構築材料を除去するために使用される。三次元物体を付加構築するために、（粉末状の）構築材料が、選択的に層状に固化され、いわゆる「粉末床（ｐｏｗｄｅｒ  ｂｅｄ）」、すなわち、物体を取り囲む固化されていない構築材料の容積部が生成される。当然ながら、用語「取り囲む」は、付加構築された物体の周りに配置される構築材料のみを指すのではなく、取り囲むという用語は、固化されていない構築材料の位置と独立して固化されていない構築材料を指し、固化されていない構築材料は、物体が完成した後の製造プロセス後に除去されなければならない。言い換えれば、取り囲むという用語は、少なくとも部分的に物体の輪郭の内側に配置される、又は物体の任意の表面に付着される構築材料を指してもよい。
【０００３】
固化されていない構築材料を物体から除去するために、構築材料除去ユニット又は構築材料除去デバイスが知られており、たとえば、固化されていない構築材料は、吸引デバイス、特に吸引ランス（ｓｕｃｔｉｏｎ  ｌａｎｃｅ）を用いて手動で除去されることがある。物体の幾何形状、及び物体から除去されなければならない固化されていない構築材料の容積によっては、固化されていない構築材料を除去する手順は時間及び労力を消費する。さらに、大きな容積たとえば粉末床全体が共通の吸引流れによって同時に影響される構築材料除去デバイスでは、吸引流れの流量が粉末床全体に分散され、したがって減少するので、構築材料除去デバイスの効率が悪影響を受ける。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
目的は、付加構築された物体から固化されていない構築材料を除去する効率が増大される、三次元物体の付加製造のための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】
この目的は、請求項１に記載の装置によって独創的に実現される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項に従う。
【０００６】
本明細書に記載の装置は、粉末構築材料（「構築材料」）の層の連続的な選択的層状固化によって、三次元物体、たとえば技術的部品を付加製造するための装置であり、構築材料の層は、エネルギー源、たとえばエネルギー・ビーム、特にレーザ・ビーム又は電子ビームによって固化され得る。それぞれの構築材料は、金属、セラミック、又はポリマーの粉末であり得る。それぞれのエネルギー・ビームは、レーザ・ビーム又は電子ビームであり得る。それぞれの装置は、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であり得る。代替的には、構築材料の連続的な層状の選択的固化は、少なくとも１つの結合材によって行われてもよい。結合材は、対応する付与ユニットを用いて付与されて、たとえば、適切なエネルギー源、たとえばＵＶ光源で照射され得る。
【０００７】
装置は、その動作中に使用されるいくつかの機能ユニットを備えてよい。例示的な機能ユニットとして、プロセス・チャンバと、プロセス・チャンバ内に配設された構築材料層を少なくとも１つのエネルギー・ビームで選択的に照射するように適合される照射デバイスと、所与の流れ特性、たとえば所与の流れプロファイル、流れ速度などでプロセス・チャンバ中を少なくとも部分的に流れるガス状流体流れを生成するように適合される流れ生成デバイスとがある。ガス状流体流れは、プロセス・チャンバ中を流れながら、固化されていない粒子状構築材料、特に装置の動作中に生成された煙又は煙残留物を充填されることができる。ガス状流体流れは、典型的には不活性であり、すなわち典型的には、不活性ガス、たとえば、アルゴン、窒素、二酸化炭素などの流れである。
【０００８】
前述のように、構築材料除去デバイスは、付加構築された物体から固化されていない構築材料を除去するために使用され、言い換えれば、構築材料除去デバイスは、付加構築された物体を「クリーニング」するために使用される。用語「固化されていない構築材料」は、付加構築された物体の少なくとも１つの部分又は部位を形成する目的で固化されていない構築材料を指す。さらに、付加構築された物体の少なくとも１つの部分を形成する目的で固化されていない部分的に固化された構築材料、特に構築材料粒子の集合体、たとえば、構築材料の飛沫又は構築材料粒子の他の望ましくない集合体なども、本出願の範囲において「固化されていない構築材料」と呼ばれる。
【０００９】
本発明は、構築材料除去デバイスが、構築材料除去容積部を画定する構築材料除去チャンバを備え、構築材料除去チャンバは、物体の上に配置され又は配置可能であり、物体は、構築材料除去チャンバ内へ連続的に移動可能であり、少なくとも１つの構築材料除去ユニットは、固化されていない構築材料を除去するように適合されるという着想に基づいている。
【００１０】
本発明によれば、付加構築された物体が、構築材料除去デバイスによって提供される構築材料除去チャンバ内へ連続的に移動され得る。用語「連続的な移動」又は物体が「連続的に移動可能」は、物体が除去チャンバ内へ完全に挿入されないが、物体が、たとえば段階的に又は継続的移動で、除去チャンバ内へ連続的に移動される、任意の移動を指す。言い換えれば、固化されていない構築材料は、物体が構築材料除去チャンバ内へ連続的に移動されている間に、本発明の構築材料除去デバイスを用いて既に除去されていることが可能である。
【００１１】
このように、物体が少なくとも部分的に構築材料除去チャンバの内部に配置される除去位置を規定することができ、物体を取り囲む固化されていない構築材料は、物体の対応する部分（及び取り囲んでいる固化されていない構築材料）が構築材料除去チャンバ内へ挿入されるのに伴って除去される。したがって、構築材料除去容積部の規定された部分のみが、同時に、付加構築された物体を取り囲む固化されていない構築材料で満たされ、構築材料除去チャンバの規定された部分のみが、固化されていない構築材料で満たされるので、生成された構築材料除去流れ、たとえばプロセスガスの流れに、固化されていない構築材料を充填できると共に、規定された流量を維持することができる。付加構築された物体を構築材料除去チャンバ内へ完全に挿入し、それにより流量をかなり減少させる代わりに、除去位置に位置付けられる物体は、少なくとも部分的に構築材料除去チャンバの内部に配置され、又は構築材料除去チャンバ内へ連続的に移動される。
【００１２】
構築材料除去チャンバの内部への部分的配置により、固化されていない構築材料の一部分のみが、同時に構築材料除去チャンバ内に挿入される。構築材料除去チャンバの外へ運搬されなければならない固化されていない構築材料の容積は、構築材料除去チャンバ内に既に挿入された構築材料の容積の部分に限定される。したがって、対応する流れに充填される固化されていない構築材料は、物体全体（及び粉末床全体）が構築材料除去チャンバ内へ同時に挿入された場合と比べて少ない。したがって、構築材料除去チャンバの外へ構築材料を運搬する効率が増大される。構築材料除去チャンバ内へ物体を連続的に移動させることによって、構築材料除去ユニットがより効率的に使用され得る。
【００１３】
本発明の装置の第１の好ましい実施形態によれば、構築材料除去チャンバに対する粉末床の移動を生じるように適合された移動ユニット、特に粉末床を搬送する搬送ユニットであって、移動によって、移動ユニットは、粉末床を、構築材料除去チャンバ内へ、特に構築方向の反対に、好ましくは下方から、連続的に移動させるように適合され、構築材料は、粉末床が少なくとも部分的に構築材料除去チャンバの内部にある状態で、少なくとも１つの構築材料除去ユニットを介して、継続的に除去可能である、移動ユニットが提供され得る。
【００１４】
したがって、構築材料除去チャンバに対して粉末床を移動させるように適合され、特に、構築材料除去チャンバ内へ粉末床を連続的に挿入するように適合される、移動ユニットが提供され得る。用語「粉末床」は、たとえば構築モジュール内に配置される、構築材料の容積部を指し、物体は、粉末床内部で付加構築される。粉末床は、構築材料を連続的に層状に付与し、対応する層に配置された構築材料を、たとえば照射を用いて、選択的に固化することによって生成される。したがって、固化されないままの構築材料、いわゆる「固化されていない構築材料」が、付加構築された物体に隣接して配置され、すなわち付加構築された物体を取り囲む。
【００１５】
したがって、付加製造プロセスが完了した後、固化されていない構築材料は、付加構築された物体から除去されなければならない。したがって、粉末床は、構築材料除去チャンバ内へ、好ましくは下方から、連続的に移動される。構築材料除去チャンバ内への粉末床の連続的な移動により、物体を取り囲む固化されていない構築材料は、構築材料除去チャンバ内へ固化されていない構築材料が連続的に挿入されるのに伴って、継続的に除去され得る。言い換えれば、粉末床の規定された部分のみが構築材料除去チャンバ内へ挿入され、固化されていない構築材料は継続的に除去され、好ましくは、構築材料除去チャンバ内へ粉末床を移動させる速度は、構築材料除去チャンバの外へ構築材料を運搬するための構築材料除去流れの能力に関係する規定された値、たとえば流量に対応する。
【００１６】
粉末床は、構築材料除去チャンバに対して移動できる搬送ユニット、たとえば、粉末テーブル又は構築プレートによって、搬送されてよい。搬送ユニット、又は製造プロセス中に粉末床が配置される構築チャンバを備える構築モジュール全体は、構築材料除去デバイスの一部分とみなされる必要はない。代わりに、対応する構築モジュールは、付加構築された物体から固化されていない構築材料を除去するために構築材料除去デバイスと結合されてもよい。
【００１７】
本発明の装置の別の好ましい実施形態によれば、構築材料除去容積部は、特に構築材料除去チャンバの拡張又は縮小によって、好ましくは自動的に、調整可能であってよい。したがって、構築材料除去容積部のサイズは、調整されることが可能であり、構築材料除去容積部のサイズは、特に、構築材料除去チャンバの拡張又は縮小がされると拡張又は縮小され得る。構築材料除去容積部のサイズが調整されることにより、構築材料除去チャンバの内部の固化されていない構築材料の除去の効率がさらに増大され得る。
【００１８】
構築材料除去チャンバの少なくとも１つの壁部分のサイズは、構築材料除去容積部のサイズを調整するために、特に調整可能、特に拡張可能又は縮小可能であり得る。構築材料除去チャンバが構築材料除去容積部を画定するので、構築材料除去チャンバの壁部分のサイズ又は寸法の調整が、構築材料除去容積部の調整をもたらす。
【００１９】
少なくとも１つの壁部分、特に構築材料除去チャンバの少なくとも１つの壁部分のサイズを調整するために、構築材料除去チャンバの少なくとも１つの壁部分は、伸縮部、特にベローズを備えてよい。したがって、構築材料除去チャンバの少なくとも１つの壁部分は、伸縮又は延長又は縮小され得る。
【００２０】
前述のように、構築材料除去デバイスは、三次元物体の付加製造のための装置に一体化されてよく、或いは、三次元物体の付加製造のための装置に分離可能に連結されるか又は連結可能な別個のデバイスとみなされてもよい。三次元物体の付加製造のための対応する装置は、ドース・モジュール（ｄｏｓｅ  ｍｏｄｕｌｅ）若しくは構築モジュールなどのモジュール、特に粉末モジュール、又は、付加構築された物体の後処理のために提供されたモジュール、たとえばハンドリング・ステーション、特にグローブ・ボックスなどであり得る。さらに、構築材料除去デバイスは、そのような装置と結合され得る、たとえば、粉末モジュール、特に構築モジュールの上部に連結され得る別個のデバイスとみなされてもよい。
【００２１】
構築材料除去デバイスが三次元物体の付加製造のための装置に一体化された状態で、構築材料除去デバイスは、装置のプロセス・チャンバの内部に、又は粉末モジュールの開口の上部に配置され又は配置可能であり得る。いずれの場合も、付加構築された物体は、特に付加構築された物体を取り囲む粉末床と一緒に、付加構築された物体の上に配置される構築材料除去チャンバ内へ移動されてよい。
【００２２】
したがって、物体が付加構築される粉末床を提供する構築モジュールは、付加製造プロセスが完了した後、構築材料除去デバイスと連結されてよい。粉末モジュールを構築材料除去デバイスに連結するために、粉末モジュールは、実際の製造プロセスが行われる装置から除去されてよく、粉末モジュールは、後処理、特に付加構築された物体のクリーニングが行われる、三次元物体を付加製造するための装置へ挿入されてよい。代替的には、実際の製造プロセスが行われる装置は、付加構築された物体を取り囲む固化されていない構築材料を除去するために、三次元物体を付加製造するための装置の内部に挿入された粉末モジュールに装着又は連結され得る構築材料除去デバイスを備えてよい。
【００２３】
そのような装置内に一体化された構築材料除去デバイスは、付加製造プロセスが行われている間にパーキング位置に移動されてよく、パーキング位置から、構築材料除去デバイスが付加構築された物体の上に位置付けられる除去位置へ移動されてよい。次いで、付加構築された物体は、下方から構築材料除去チャンバ内へ挿入されてよく、固化されていない構築材料は、それが構築材料除去チャンバ内へ連続的に挿入されるのに伴って、粉末床から連続的に除去されてよい。
【００２４】
装置の別の好ましい実施形態によれば、構築材料除去チャンバの形状及び／又は断面が、物体幾何形状に関係するパラメータに応じて調整及び／又は規定されてよく、特に、形状及び／又は断面は、円筒形、三角形、又は長方形であってよい。特に、大規模な三次元物体、特に大量の物体の製造に関して、構築材料除去チャンバの形状及び／又は断面は、付加製造された物体に適合され得る。これにより、構築材料除去チャンバの形状が付加構築された物体の形状及び／又は断面に合わせてフィット又は調整されるので、付加構築された物体を取り囲む固化されていない構築材料の除去をさらに改善できることを確かにすることができる。
【００２５】
したがって、固化されていない構築材料を運搬するように生成された構築材料除去流れが、物体幾何形状に合わせて調整された構築材料除去チャンバを通って流れることができる。したがって、構築材料除去チャンバの外へ固化されていない構築材料を運搬するために提供された構築材料除去流れの少なくとも１つの流れ特性が、構築材料除去チャンバの形状及び／又は断面に基づく物体幾何形状に応じて規定又は調整され得る。
【００２６】
したがって、構築材料除去デバイスは、好ましくはプロセスガスの流れ、少なくとも１つの構築材料除去流れを生成するように適合され得る。プロセスガスの対応する流れは、構築材料除去容積部の内部の固化されていない構築材料を充填されるように適合されてよい。したがって、構築材料除去ユニットは、少なくとも１つの吸引流れ及び／又は少なくとも１つの圧力流れを生成するように適合されてよい。このように、構築材料除去チャンバ内及び／又は構築材料除去チャンバ外へ流れる構築材料除去流れが生成され得る。代替的には、構築材料除去ユニットは、対応する構築材料除去流れを生成するように適合される別個の流れ生成デバイスと結合されてもよい。
【００２７】
構築材料除去デバイス、たとえば少なくとも１つの構築材料除去ユニットは、少なくとも１つの構築材料除去チャンバ壁の少なくとも１つの壁部分に向かってかつ／又は沿って固化されていない構築材料を運搬するように適合され得る少なくとも１つの一次構築材料除去流れを生成するようにさらに適合されてよい。有利には、少なくとも１つの一次構築材料除去流れは、少なくとも１つの構築材料除去チャンバ壁に向かって固化されていない構築材料を運搬するために使用され得る。同じ一次構築材料除去流れ又は別の一次構築材料除去流れが、それに応じて、少なくとも１つの構築材料除去チャンバ壁の少なくとも１つの壁部分に沿って構築材料を運搬するために使用されてよい。好ましくは、サイクロン流れパターンの一次構築材料除去流れが生成され、一次構築材料除去流れは、構築材料除去チャンバ壁に向けて半径方向に流れ、構築材料は、内側構築材料除去チャンバ壁に沿って、好ましくは少なくとも１つの流れ排出部に向かって、らせん状又はスパイラル状に運搬される。
【００２８】
少なくとも１つの流れ排出部は、少なくとも１つの構築材料除去チャンバ壁の少なくとも１つの壁部分に少なくとも部分的に沿って延びてもよく、特に、構築材料除去チャンバの少なくとも１つの部分の周りに円周方向に延びる。したがって、構築材料除去流れによって運搬される固化されていない構築材料は、少なくとも１つの流れ排出部に向かって内側構築材料除去チャンバ壁に沿って案内されることが可能であり、その流れ排出部は、構築材料除去チャンバ壁の周りに（少なくとも部分的に）円周方向に延び、構築材料除去流れによって運搬された固化されていない構築材料を受け入れるように適合されている。したがって、構築材料除去流れによって運搬された固化されていない構築材料は、少なくとも１つの流れ排出部を介して構築材料除去チャンバから出ることができる。さらに、複数の流れ排出部が設けられてよく、それらは、たとえば、構築材料除去チャンバ壁に沿って（ｚ方向、又は円周方向に）異なる位置に配置される。少なくとも１つの流れ排出部は、構築材料チャンバ壁に対して接線方向に配置されてもよい。
【００２９】
また、たとえば構築材料チャンバの底部に、共通吸引流路を提供することもでき、固化されていない構築材料は、この共通吸引流路内に案内され、そこから、少なくとも１つの流れ排出部内へ運搬される。
【００３０】
構築材料除去デバイスは、構築材料除去チャンバ内及び／又は外への好ましくはプロセスガスの少なくとも１つの二次構築材料除去流れを生成するようにさらに適合されてよく、少なくとも１つの二次構築材料除去流れは、少なくとも１つの開口、特にノズルを介して、構築材料除去チャンバ内及び／又は外へ案内される。したがって、いくつかの二次構築材料除去流れが構築材料除去チャンバ内へ案内されて、構築材料を除去及び／又は運搬し、物体を「クリーニング」するように二次構築材料除去流れを提供してよい。それぞれの開口は、たとえば、構築材料除去チャンバ内部の圧力を均等にするために使用されてよく、特に、付加製造プロセスが行われる三次元物体の付加製造のための装置の内部に構築材料除去チャンバが配置される場合に、そのように使用される。したがって、プロセス・チャンバの内部、すなわち構築材料除去チャンバを取り囲むプロセスガスは、少なくとも１つの開口を通って構築材料除去チャンバ内へ流れてよい。したがって、対応する流れ生成デバイスによって生成される負圧が補償され得る。
【００３１】
さらに、少なくとも１つの開口の位置及び／若しくは方向及び／若しくは幾何形状、並びに／又は少なくとも１つの開口を通る少なくとも１つの二次構築材料除去流れの流れパラメータが、付加構築された物体の物体幾何形状に関係する少なくとも１つのパラメータに応じて規定される。したがって、少なくとも１つの二次構築材料除去流れの様々なパラメータが、付加構築された物体の物体幾何形状に関係する少なくとも１つのパラメータに応じて変更され得る。一般に、少なくとも１つの二次構築材料除去流れは、幾何形状、特に付加構築された物体の形状に応じて構築材料を除去するように調整され得る。言い換えれば、付加構築された物体の実際の幾何形状からもたらされる特定の特徴を計算に取り入れて、付加構築された物体を取り囲んでいる又は付加構築された物体に付着している固化されていない構築材料が除去され得るように、少なくとも１つの二次構築材料除去流れが生成され得る。
【００３２】
たとえば、付加構築された物体の具体的形状に起因して付加構築された物体にくっついている構築材料が、改善された様式で除去され得るように、少なくとも１つの開口の位置及び方向が選択されてよい。さらに、付加構築された物体の特定の部分における構築材料を除去する必要性に応じて、流量などの少なくとも１つの流れパラメータが調整されてよい。加えて、付加構築された物体に付着された固化されていない構築材料を除去するために、圧力パルスが生成されてもよい。当然ながら、対応するパラメータ、特に方向及び／又は流れパラメータが、変えられてもよく、又は予め規定されてもよい。
【００３３】
装置の別の実施形態によれば、少なくとも１つの二次構築材料除去流れは、粉末床及び／又は物体に対して、特に旋回移動（ｓｗｉｖｅｌ  ｍｏｖｅｍｅｎｔ）によって、好ましくは構築プレートの移動及び／又は少なくとも１つの開口の移動によって、移動可能である。物体に対する（又は粉末床に対する）二次構築材料除去流れの移動、特に旋回移動により、物体にくっついている材料の除去が改善され得る。特に、少なくとも１つの二次構築材料除去流れの方向を変えることにより、少なくとも１つの二次構築材料除去流れが、付加構築された物体の表面上に案内されて、表面に付着された構築材料を除去することができる。
【００３４】
加えて、本発明は、三次元物体の付加製造のための装置のための、特に上述されたような本発明の装置のための、構築材料除去デバイスに関し、この構築材料除去デバイスは、構築材料除去容積部を画定する構築材料除去チャンバを備え、構築材料除去チャンバは、物体の上に配置され又は配置可能であり、物体は、構築材料除去チャンバ内へ連続的に移動可能であり、少なくとも１つの構築材料除去ユニットは、固化されていない構築材料を除去するように適合される。
【００３５】
加えて、本発明は、構築材料の層の連続的な層状の選択的固化によって三次元物体を付加製造するための装置のための、特に上述されたような本発明の装置のための、少なくとも１つの構築材料除去デバイスを動作させるための方法に関し、構築材料除去容積部を画定する構築材料除去チャンバが、物体の上に配置され、固化されていない構築材料が、構築材料除去チャンバ内へ物体が連続的に移動されていくと共に、除去される。
【００３６】
当然ながら、本発明の装置に関して説明された全ての詳細、特徴、及び利点は、本発明の構築材料除去デバイス及び本発明の方法へ完全に移転可能である。
【００３７】
例示的な本発明の実施形態を図を参照して説明する。これらの図は概略図である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施形態による本発明の装置を示す図である。
【図２】第２の実施形態による本発明の装置を示す図である。
【図３】第１の実施形態による本発明の構築材料除去デバイスを示す図である。
【図４】第２の実施形態による本発明の構築材料除去デバイスを示す図である。
【図５】第３の実施形態による本発明の構築材料除去デバイスを示す図である。
【図６】第４の実施形態による本発明の構築材料除去デバイスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１は、構築材料の層の連続的な層状の選択的固化による三次元物体２の付加製造のための本発明の装置１を示す。装置１は、構築材料除去デバイス３を備え、構築材料除去デバイス３は、付加構築された物体２を取り囲む固化されていない構築材料５を除去するように適合される構築材料除去ユニット４を備える。
【００４０】
構築材料除去デバイス３は、構築材料除去容積部７を画定する構築材料除去チャンバ６を備える。言い換えれば、構築材料除去容積部７は、構築材料除去チャンバ６に囲まれている。さらに図１から導かれ得るように、構築材料除去チャンバ６は物体２の上に配置され、又は粉末モジュール８が構築材料除去ユニット４の下に配置される。
【００４１】
したがって、物体２が付加構築される粉末床９すなわち構築材料の容積部から、固化されていない構築材料５を除去するために、構築材料の層の選択的固化により、構築材料は、物体２の断面に対応する領域のみで固化される。したがって、固化されていない構築材料が物体２を取り囲む。粉末床９は、付加構築された物体２、及び物体２を取り囲む固化されていない構築材料５を備える。粉末床９は、粉末モジュール８により提供される搬送ユニット１０によって搬送される。
【００４２】
粉末モジュール８は、付加構築された物体２の付加製造プロセスが完了した後に構築材料除去デバイス３に装着又は連結され得る。たとえば、粉末モジュール８は、付加製造プロセスが完了した後に実質的に所定の位置に保持されてよく、装置１、特に装置１のプロセス・チャンバ１１に一体化され得る構築材料除去デバイス３は、パーキング位置（図示せず）から図１に示されるような位置へ移動されてよい。続いて、粉末床９又は固化されていない構築材料５、及び固化されていない構築材料５に取り囲まれる物体２は、矢印１２で示されるように、構築材料除去チャンバ６内に連続的に移動されてよい。
【００４３】
代替的には、構築材料除去デバイス３は、付加構築された物体２の製造プロセスが完了した後に粉末モジュール８が連結され得る別個の装置を形成することができる。したがって、粉末モジュール８は、たとえば、物体２が付加構築されている装置から出ることができ、構築材料除去デバイス３に移動され得る。粉末モジュール８と構築材料除去チャンバ６との間の連結が確立された後、構築材料除去チャンバ６内へ粉末床９が通って移動できる開口を、たとえば引戸を用いて、開くことができる。
【００４４】
矢印１２の方向の粉末床９の移動は、物体２が構築材料の層の連続的な固化により付加構築される「構築方向」と反対に規定されることが可能であり、構築方向では、搬送ユニット１０を使用して、構築材料の新しい層（プロセス・チャンバ１１に面する構築材料の最上層）が構築プレーン上に固化又は付与されるにつれて粉末床９を下げる。物体２が、構築材料除去チャンバ６内へ、たとえば継続的移動又は段階的移動で、連続的に移動されるにつれて、固化されていない構築材料５が、構築材料除去流れ１３によって運搬され得る。構築材料除去流れ１３は、好ましくはプロセスガスの流れ、特にアルゴンなどの不活性ガスの流れである。構築材料除去流れ１３は、構築材料粒子又は固化されていない構築材料５を充填され又は積み込まれることが可能であり、したがって、固化されていない構築材料５は、粉末床９から除去され、構築材料除去流れ１３によって構築材料除去容積部７の外に運搬されることが可能である。
【００４５】
構築材料除去流れ１３は、構築材料除去ユニット４に割り当てられた流れ生成ユニット１４によって生成される。流れ生成ユニット１４によって生成された構築材料除去流れ１３は、流れ吸入口１５を介して構築材料除去チャンバ６内へ供給される。構築材料除去チャンバ６の内部で、構築材料除去流れ１３、特に、構築材料除去流れ１３の下位部分とみなされ得る一次構築材料除去流れ１６が案内され、それにより、固化されていない構築材料５が、構築材料除去チャンバ６の内側構築材料除去チャンバ壁１７に向けて半径方向に運搬され、構築材料除去チャンバ６の底部に向けて案内される。
【００４６】
構築材料除去チャンバ６の底部の領域において、流れ排出部１８が配置され、それを通って、構築材料除去流れ１３は、構築材料除去チャンバ６から出ることができる。言い換えれば、一次構築材料除去流れ１６は、流れ吸入口１５を通って構築材料除去チャンバ６に入るように生成され、一次構築材料除去流れ１６は、構築材料除去チャンバ６の内部で、サイクロン状の移動で、又はサイクロン流れとして案内される。一次構築材料除去流れ１６に充填される固化されていない構築材料５は、構築材料除去チャンバ６の内壁１７に沿って、らせん状又はスパイラル状に案内され、流れ排出部１８に向けて案内される。
【００４７】
構築材料除去流れ１３が流れ排出部１８を通って流れた後、構築材料除去流れ１３は、固化されていない構築材料５を構築材料除去流れ１３から分離するように適合されたフィルタ・デバイス１９内へ供給され得る。その後、構築材料除去流れ１３は流れ生成ユニット１４へ供給することができ、したがって、閉じたプロセスガス・サイクルが達成され得る。
【００４８】
図１は、さらに、構築材料除去チャンバ６が、たとえばノズルとして構築される、複数の開口２０を備えることを示す。二次構築材料除去流れ２１も、流れ生成デバイス１４によって生成され、開口２０へ供給され得る。二次構築材料除去流れ２１は、開口２０を通って構築材料除去チャンバ６に入ることができ、したがって、物体２に付着された固化されていない構築材料５を除去するために使用され得る。物体２の表面から除去されている固化されていない構築材料５は、その後、構築材料除去流れ１３によって構築材料除去容積部７から除去され得る。言い換えれば、構築材料除去流れ１３は、一般に構築材料除去チャンバ６の内部で構築材料のサイクロン状の移動を行う一次構築材料除去流れ１６と、実質的に物体２の表面に向けてガイドされる複数の二次構築材料除去流れ２１とを備える。
【００４９】
前述のように、物体２、及び物体２を取り囲む固化されていない構築材料５、すなわち粉末床９は、構築材料除去チャンバ６内へ連続的に挿入される。粉末床９の連続的な挿入により、（同時に粉末床９全体を構築材料除去チャンバ６内へ完全に挿入するのに比べて）固化されていない構築材料５のうちの小さな容積のみが構築材料除去チャンバ６内へ挿入される。したがって、規定された時点で構築材料除去チャンバ６内に、固化されていない構築材料５の規定された容積のみが存在する。したがって、構築材料除去流れ１３は、実質的に全ての固化されていない構築材料５を充填されることが可能であり、固化されていない構築材料５を、流れ排出部１８に向けて構築材料除去チャンバ６の外へ運搬することができる。したがって、生成された構築材料除去流れ１３は、構築材料除去チャンバ６内へ粉末床９全体を完全に挿入することによって固化されていない構築材料５を除去するのと比べて、より効率的に使用され得る。
【００５０】
構築材料除去チャンバ６、特に構築材料除去チャンバ６の形状及び／又は断面が、物体２の形状及び断面に適合され、特に、開口２０の位置、並びに、構築材料除去流れ１３、特に一次構築材料除去流れ１６及び二次構築材料除去流れ２１が沿って案内される流れ経路が、付加構築された物体２の物体幾何形状に応じて調整及び規定される。したがって、構築材料、特に物体２の表面に付着された固化されていない構築材料５は、より効率的に粉末床９から除去され得る。
【００５１】
図２は、第２の実施形態による三次元物体２の付加製造のための装置１を示す。図１及び図２に示される装置１の全体構成は類似するので、同じ部分については同じ参照符号が使用される。図２に示されるように、装置１は、構築材料除去チャンバ６の底部の周りに円周方向に延びる共通吸引流路２２を追加的に備える。これにより、構築材料除去チャンバ６の内壁１７に沿って運搬される固化されていない構築材料５が、共通吸引流路２２に向けて案内され、構築材料除去チャンバ６の周囲に沿って任意の点で共通吸引流路２２に入ることができる。これにより、構築材料除去流れ１３が、共通吸引流路２２を通って構築材料除去チャンバ６を出ることができ、共通吸引流路２２から１つ又は複数の流れ排出部１８内へ供給される。さらに、構築材料除去流れ１３は、流れ排出部１８を通ってフィルタ・デバイス１９へ供給され得る。
【００５２】
図３は、粉末床９の上方から、第１の実施形態による構築材料除去デバイス３、たとえば図１、図２に示されるような構築材料除去デバイス３の１つの断面図を示す。やはり、同じ部分については同じ参照符号が使用される。簡略化のために、開口２０と流れ生成デバイス１４の連結、並びに一次構築材料除去流れ１６は、図３に示されていない。図３から導かれ得るように、開口２０、特にノズルは、二次構築材料除去流れ２１を生成するように適合され、二次構築材料除去流れ２１が物体２の表面上に向けられるようにされる。
【００５３】
物体２からの固化されていない構築材料５の除去をさらに改善するために、開口２０、特にノズルは、矢印２３で示されるように、たとえば旋回移動で移動され得る。したがって、物体２の表面に付着された構築材料を除去及び／又は捕捉するために二次構築材料除去流れ２１が物体２上に案内される角度は、１つの開口２０の影響を受け得る領域を拡大するように変更され得る。当然ながら、図示された移動（矢印２３）は例示にすぎず、開口２０は、任意の様式で、たとえば、上下、左右、又は軸周りの回転で移動され得る。さらに、二次構築材料除去流れ２１が構築材料除去チャンバ６内へ供給されるときの流量又は圧力などの流れパラメータが調整され得る。特に、固化されていない構築材料５を物体２から除去するために圧力パルスが生成され得る。
【００５４】
図４は、第２の実施形態による構築材料除去ユニット４を有する本発明の構築材料除去デバイス３を示す。図４に示される構築材料除去デバイス３の全体構成は、図１から図３に示される構築材料除去デバイス３に類似するので、同じ部分については同じ符号が使用される。図４から導かれ得るように、構築材料除去デバイス３の構築材料除去チャンバ６のサイズが調整され得る。言い換えれば、構築材料除去チャンバ６によって画定される構築材料除去容積部７は、たとえば、物体２の物体位置に応じて、特に、物体２が構築材料除去チャンバ６内へどの程度挿入されるかに応じて、拡張又は縮小され得る。したがって、構築材料除去流れ１３が中で案内され、構築材料除去流れ１３が流れ吸入口１５から流れ排出部１８まで通って流れる構築材料除去容積部７は、できる限り効率的に構築材料除去流れ１３を使用するために、できる限り小さく維持され得る。
【００５５】
構築材料除去チャンバ６の拡張又は縮小を可能にするために、構築材料除去チャンバ６は、伸縮式壁部分２４を備え、たとえば、構築材料除去チャンバ６は、伸縮式に特にベローズとして構築された部分を備える。当然ながら、伸縮式壁部分２４は、任意の位置、たとえば２つの開口２０の間に配置されてよい。したがって、構築材料除去チャンバ６のサイズは、物体２の位置に対応して拡大され得る。特に、構築材料除去チャンバ６は、物体２が構築材料除去チャンバ６内に連続的に挿入されるにつれて「成長」することができる。構築材料除去チャンバ６を拡張するために、伸縮式壁部分２４は、（矢印２５で示されるように）伸縮され得る。当然ながら、構築材料除去プロセスの完了後に物体２が構築材料除去チャンバ６から除去された後、伸縮式壁部分２４は、構築材料除去チャンバ６のサイズを縮小するために再び折り畳むことができる。
【００５６】
図５は、図１に示されるような本発明の装置１の粉末床９の上面図を示す。装置１、特に装置１の構築材料除去デバイス３は、４つの開口２０を備え、４つの開口２０は、二次構築材料除去流れ２１が構築材料除去チャンバ６内へ実質的に接線方向に誘導されるように配置される。これにより、付加構築された物体２を取り囲む固化されていない構築材料５が、二次構築材料除去流れ２１によって粉末床９から除去され得る。さらに図５から導かれ得るように、二次構築材料除去流れ２１は構築材料除去チャンバ６に対して実質的に接線方向に導入されるので、構築材料除去流れ２１のサイクロン移動がもたらされ、粉末床９から除去された固化されていない構築材料５は、流れ排出部１８に向けて運搬され、それにより、前述のように構築材料除去チャンバ６から除去される。
【００５７】
図６は、構築材料除去デバイス３の別の例示的な実施形態、特に図１に示された下方部分の断面上面図を示す。構築材料除去デバイス３は、やはり、特に追加的に、二次構築材料除去流れ２１を構築材料除去チャンバ６内に誘導する４つの開口２０を備える。開口２０は、二次構築材料除去流れ２１を多数の下位流れ２６に分割する流れ案内要素２７を備える。したがって、固化されていない構築材料５は、固化されていない構築材料５を構築材料除去チャンバ６の外へ運搬する目的で攪拌され得る。特に、攪拌された固化されていない構築材料５は、前述のように、固化されていない構築材料５を充填できる構築材料除去流れ１３によって、流れ排出部１８に向けて導かれる。
【００５８】
自明なことに、個々の図及び個々の実施形態に関して説明された全ての詳細、特徴、及び利点は、組み合わせることができ、完全に移転可能及び交換可能である。本発明の方法は、本発明の装置で実施され得る。
【符号の説明】
【００５９】
１  装置
２  三次元物体
３  構築材料除去デバイス
４  構築材料除去ユニット
５  固化されていない構築材料
６  構築材料除去チャンバ
７  構築材料除去容積部
８  粉末モジュール
９  粉末床
１０  搬送ユニット
１１  プロセス・チャンバ
１２  矢印
１３  構築材料除去流れ
１４  流れ生成ユニット
１５  流れ吸入口
１６  一次構築材料除去流れ
１７  内側構築材料除去チャンバ壁、内壁
１８  流れ排出部
１９  フィルタ・デバイス
２０  開口
２１  二次構築材料除去流れ
２２  共通吸引流路
２３  矢印
２４  伸縮式壁部分
２５  矢印
２６  下位流れ
２７  流れ案内要素
【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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