(57)【要約】      （修正有）【課題】煙霧粒子又は煙粒子をプロセス・チャンバから除去する効率を増大する、３次元物体の付加製造装置の提供。【解決手段】装置（１）の動作中にプロセス・チャンバ（７）を通って流れる少なくとも１つのガス流を生成する流れ生成デバイス（８）と、流れ生成デバイス（８）をプロセス・チャンバ（７）に連結する連結ライン（１１）とを備え、連結ライン（１１）は、少なくとも１つの分岐点（ＢＰ）で少なくとも２つの連結ライン分岐（１１ｂ１、１１ｂ２）に分岐し、それによって連結ライン（１１）の未分岐区間（１１ａ）及び連結ライン（１１）の分岐区間（１１ｂ）を画定し、流れ生成デバイス（８）の第１の流れ生成ユニット（１２ａ）が、連結ライン（１１）の未分岐区間（１１ａ）に割り当てられ、流れ生成デバイス（８）の少なくとも１つのさらなる流れ生成ユニット（１２ａ、１２ｂ）が、連結ライン（１１）の分岐区間（１１ｂ）に割り当てられる。【選択図】図１
2019085641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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３次元の物体（２）を付加製造する装置（１）であって、
少なくとも１つのプロセス・チャンバ（７）と、
前記少なくとも１つのプロセス・チャンバ（７）に割り当てられ、前記装置（１）の動作中に前記プロセス・チャンバ（７）を通って流れる少なくとも１つのガス流を生成するように適合された流れ生成デバイス（８）と、
前記流れ生成デバイス（８）を前記プロセス・チャンバ（７）に連結する連結ライン（１１）とを備え、
前記連結ライン（１１）は、少なくとも１つの分岐点（ＢＰ）で少なくとも２つの連結ライン分岐（１１ｂ１〜１１ｂ３）に分岐し、それによって前記連結ライン（１１）の未分岐区間（１１ａ）及び前記連結ライン（１１）の分岐区間（１１ｂ）を画定し、
前記流れ生成デバイス（８）の第１の流れ生成ユニット（１２ａ）が、前記連結ライン（１１）の前記未分岐区間（１１ａ）に割り当てられ、
前記流れ生成デバイス（８）の少なくとも１つのさらなる流れ生成ユニット（１２ｂ、１２ｃ）が、前記連結ライン（１１）の前記分岐区間（１１ｂ）に割り当てられる、装置。
【請求項２】
前記連結ライン（１１）を通って流れる前記ガス流は、前記分岐点（ＢＰ）で少なくとも２つの部分流（ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３）に細分され、第１の部分流（ＳＳ１）が、前記第１の連結ライン分岐（１１ｂ１）を通って流れ、少なくとも１つのさらなる部分流（ＳＳ２、ＳＳ３）が、少なくとも１つのさらなる連結ライン分岐（１１ｂ２、１１ｂ３）を通って流れる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第１の連結ライン分岐（１１ｂ１）が、前記プロセス・チャンバ（７）の第１の連結箇所で前記プロセス・チャンバ（７）に連結可能であり又は連結されており、さらなる連結ライン分岐（１１ｂ２、１１ｂ３）が、前記プロセス・チャンバ（７）のさらなる連結箇所で前記プロセス・チャンバ（７）に連結可能であり又は連結されており、前記さらなる連結箇所は、前記第１の連結箇所から隔置される、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の連結箇所は、特に前記プロセス・チャンバ（７）又は前記プロセス・チャンバ（７）を少なくとも部分的に区切るプロセス・チャンバ壁の基準平面、たとえば前記装置（１）の造形平面（Ｅ）に対して、上部垂直位置に設けられ、前記少なくとも１つのさらなる連結箇所は、特に前記プロセス・チャンバ（７）又は前記プロセス・チャンバ（７）を少なくとも部分的に区切るプロセス・チャンバ壁の基準平面、たとえば前記装置（１）の前記造形平面（Ｅ）に対して、下部垂直位置に設けられる、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つのさらなる連結箇所は、下部垂直位置に設けられ、したがって、前記少なくとも１つのさらなる連結箇所を介して前記プロセス・チャンバ（７）内へ導入されている部分流（ＳＳ２、ＳＳ３）が、前記プロセス・チャンバ（７）の底部に沿って、特に前記プロセス・チャンバ（７）の底壁に沿って流れる、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記連結ライン分岐（１１ｂ１、１１ｂ２、１１ｂ３）は、平行な配置で少なくとも部分的に配置される、請求項１〜５のいずれか一つに記載の装置。
【請求項７】
前記さらなる流れ生成ユニット（１２ｂ，１２ｃ）は、前記さらなる連結ライン分岐（１１ｂ２、１１ｂ３）を通って流れる前記部分流（ＳＳ２、ＳＳ３）の流れ特性が、前記第１の連結ライン分岐（１１ｂ１）を通って流れる前記部分流（ＳＳ１）の流れ特性とは異なるように、前記少なくとも１つのさらなる連結ライン分岐（１１ｂ２、１１ｂ３）を通って流れる前記部分流（ＳＳ２、ＳＳ３）の流れ特性を調整するように適合される、請求項１〜６のいずれか一つに記載の装置。
【請求項８】
少なくとも１つの制御基準に基づいて前記第１の流れ生成ユニット（１２ａ）及び／又は前記少なくとも１つのさらなる流れ生成ユニット（１２ｂ、１２ｃ）の動作を特に個々に制御するように適合された制御ユニット（１３）をさらに備える、請求項１〜７のいずれか一つに記載の装置。
【請求項９】
前記制御基準は、前記それぞれの部分流（ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３）、又はその結果、前記装置（１）の動作中に前記プロセス・チャンバ（７）を通って流れる流れの特定の流れ挙動を指定する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのさらなる流れ生成ユニット（１２ｂ、１２ｃ）は、１つの連結ライン分岐（１１ｂ２、１１ｂ３）のみに割り当てられ、又は複数の連結ライン分岐（１１ｂ２、１１ｂ３）に割り当てられる、請求項１〜９のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのさらなる流れ生成ユニット（１２ｂ、１２ｃ）は、前記それぞれの連結ライン分岐（１１ｂ２、１１ｂ３）に連結され、特に前記少なくとも１つのさらなる流れ生成ユニット（１２ｂ，１２ｃ）が割り当てられた前記それぞれの連結ライン分岐（１１ｂ２、１１ｂ３）内に配置される、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つのさらなる流れ生成ユニット（１２ｂ、１２ｃ）は、前記第１の流れ生成ユニット（１２ａ）とは異なる動作パラメータ、特に異なる出力を有する、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１３】
前記第１の流れ生成ユニット（１２ａ）及び前記少なくとも１つのさらなる流れ生成ユニット（１２ｂ、１２ｃ）は、ポンプユニットであり、又はポンプユニットを備える、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１４】
３次元の物体（２）を付加製造する装置用の流れ生成デバイス（８）であって、連結ライン（１１）を介してそれぞれの装置（１）のプロセス・チャンバ（７）に連結可能であり又は連結されている第１の流れ生成ユニット（１２ａ）を備え、前記連結ライン（１１）は、少なくとも１つの分岐点（ＢＰ）で少なくとも２つの連結ライン分岐（１１ａ、１１ｂ）に分岐し、それによって前記連結ライン（１１）の未分岐区間（１１ａ）及び前記連結ライン（１１）の分岐区間（１１ｂ）を画定し、前記流れ生成デバイス（８）の第１の流れ生成ユニット（１２ａ）が、前記連結ライン（１１）の前記未分岐区間（１１ａ）に割り当てられ、前記流れ生成デバイス（８）の少なくとも１つのさらなる流れ生成ユニット（１２ｂ、１２ｃ）が、前記連結ライン（１１）の前記分岐区間（１１ｂ）に割り当てられる、流れ生成デバイス。
【請求項１５】
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３次元の物体（２）を付加製造する装置（１）を動作させる方法であって、前記方法を実施するために、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の装置（１）が使用される、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３次元の物体を付加製造（積層造形）する装置に関し、この装置は、少なくとも１つのプロセス・チャンバと、少なくとも１つのプロセス・チャンバに割り当てられ、装置の動作中にプロセス・チャンバを通って流れる少なくとも１つのガス流を生成するように適合された流れ生成デバイスと、流れ生成デバイスをプロセス・チャンバに連結する連結ラインとを備える。
【背景技術】
【０００２】
３次元の物体を付加製造する装置が、一般に知られている。それぞれの装置の例示的な実施形態には、たとえば、選択的レーザ焼結装置、選択的レーザ溶融装置、及び選択的電子ビーム溶融装置が挙げられる。さらに、金属接着剤噴射装置もそれぞれの装置として考えることができる。
【０００３】
また、装置の動作中にそれぞれの装置のプロセス・チャンバを通って流れるガス流を生成することが知られている。ガス流は、装置の動作中にプロセス・チャンバ内で生成される煙霧粒子又は煙粒子をプロセス・チャンバから除去する働きをし、したがってそれぞれのガス流は、装置の動作中に生成されるそれぞれの煙霧粒子又は煙粒子で充填される。
【０００４】
実際には、それぞれのガス流を介してそれぞれの煙霧粒子又は煙粒子をプロセス・チャンバから除去することが知られている。さらに、特にそれぞれのガス流を介してそれぞれの煙霧粒子又は煙粒子をプロセス・チャンバから除去する効率を増大させるという点で、プロセス・チャンバを通って流れるさらに改善されたガス流が必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、特にそれぞれのガス流を介してそれぞれの煙霧粒子又は煙粒子をプロセス・チャンバから除去する効率を増大させるという点で、プロセス・チャンバを通って流れるさらに改善されたガス流を可能にする、３次元の物体を付加製造する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、独立請求項１に記載の装置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に記載の装置の可能な実施形態に関する。
【０００７】
本明細書に記載の装置（以下、「装置」）は、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（造形材料は、たとえば、金属粉末、セラミック粉末、又はポリマー粉末の少なくとも１つを含むことができる）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３次元の物体、たとえば技術的構成要素を付加製造する装置である。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。この装置は、たとえば、金属接着剤噴射装置、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。この装置は、少なくとも１つのプロセス・チャンバを備え、このプロセス・チャンバ内で、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が行われる。
【０００８】
この装置は、その動作中に動作可能であり又は動作している複数の機能デバイスを備える。各機能デバイスは、複数の機能ユニットを備えることができる。例示的な機能デバイスには、装置の造形平面内に選択的に照射及び固化す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デバイス、たとえば再被覆デバイス、並びに造形材料の層のいくつか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が挙げられる。
【０００９】
装置の動作中に装置のプロセス・チャンバ内で生成されるそれぞれの煙霧粒子及び／又は煙粒子を除去するために、この装置は、流れ生成デバイス（装置のそれぞれの機能デバイスの別の例である）をさらに備える。流れ生成デバイスは、装置のプロセス・チャンバに割り当てられる。流れ生成デバイスは、装置のプロセス・チャンバを通って流れる少なくとも１つのガス流（ガス流は、プロセスガス流として示すこともできる）を生成するように適合される。ガス流は、不活性ガス流とすることができる。プロセス・チャンバを通って流れるとき、すなわち少なくとも１つのプロセス・チャンバ入口と少なくとも１つのプロセス・チャンバ出口との間で、ガス流は、装置の動作中に生成される煙霧粒子及び／又は煙粒子で充填され、したがってそれぞれの煙霧粒子及び／又は煙粒子は、ガス流を介してプロセス・チャンバから除去される。以下から明らかになるように、ガス流は、同じ、類似の、又は異なる流れ特性、たとえば流れプロファイル、流速などを有する複数の部分流を含むことができる。それぞれの部分流は、その結果、プロセス・チャンバを通って流れるそれぞれの部分流の総量として理解することができる流れを形成することができる。
【００１０】
流れ生成デバイスは、連結ラインを介して、プロセス・チャンバに連結され、すなわちプロセス・チャンバ、すなわち特にプロセス・チャンバの（両側の）壁に設けられたそれぞれの入口及び出口に連結される。したがって、この装置は、流れ生成デバイスをプロセス・チャンバに連結する連結ラインを備える。連結ラインは、チャネル状の内部流れ体積を含み、ガス流は、この内部流れ体積を通って流れることができる。連結ラインは、ホース、パイプ、チューブなどとして構築することができ、又はホース、パイプ、チューブを備えることができる。
【００１１】
連結ラインは、２つの連結ライン区間、すなわち未分岐区間及び分岐区間を含む。未分岐区間は分岐していない。分岐区間は分岐しており、したがって複数の連結ライン分岐を含む。言い換えれば、連結ラインは、分岐していない第１の区間と、分岐した第２の区間とを含む。したがって、連結ラインは、少なくとも１つの分岐点で少なくとも２つの連結ライン分岐に分岐し、それによって連結ラインの未分岐区間及び連結ラインの分岐区間を画定する。未分岐区間は少なくとも１つの分岐点で終わり、分岐区間は少なくとも１つの分岐点から始まる。
【００１２】
連結ラインを分岐点でそれぞれの連結ライン分岐（連結ライン分岐は、典型的には、平行な配置で配置される）に分岐させる結果、典型的には、連結ラインを通って流れるガス流もまた、分岐点で少なくとも２つの部分流に細分され、第１の部分流が、第１の連結ライン分岐を通って流れ、少なくとも１つのさらなる部分流が、少なくとも１つのさらなる連結ライン分岐を通って流れる。それぞれの部分流は、その結果、プロセス・チャンバ内に流れを形成することができる。以下から明らかになるように、それぞれの部分流の流れ特性は、それぞれ個々に調整及び制御することができる。
【００１３】
流れ生成デバイスは、少なくとも２つの別個の流れ生成ユニットを備える。第１の流れ生成ユニットは、連結ラインの未分岐区間に割り当てられ、少なくとも１つのさらなる流れ生成ユニットは、連結ラインの分岐区間に割り当てられる。言い換えれば、流れ生成デバイスは、少なくとも２つの別個の流れ生成ユニットを備え、少なくとも２つの流れ生成ユニットのうちの少なくとも１つが、少なくとも２つの連結ライン分岐のうちの少なくとも１つに割り当てられる。各流れ生成ユニットは、ポンプ・デバイス、たとえば吸引ポンプとして構築することができ、又はポンプ・デバイス、たとえば吸引ポンプを備えることができる。
【００１４】
少なくとも２つの別個の流れ生成ユニットを備えることによって、各流れ生成ユニットの動作を個々に制御することができ、それにより各流れ生成ユニットは、それぞれの流れ生成ユニットが割り当てられた連結ラインのそれぞれの区間を通って流れるガス流又は部分流の流れ特性を個々に調整するように適合することができるため、ガス流の流れ特性の調整が改善される。したがって、第１の流れ生成ユニットは、連結ラインの未分岐区間を通って流れるガス流の流れ特性を調整するように特に適合され、少なくとも１つのさらなる流れ生成ユニットは、連結ラインの分岐区間を通って流れる少なくとも１つの部分流の流れ特性を調整するように特に適合される。以下から明らかになるように、それぞれの連結ライン分岐内に（直接）、それぞれのさらなる流れ生成ユニットを配置することもできる。
【００１５】
少なくとも１つのさらなる流れ生成ユニットは、１つの連結ライン分岐のみに割り当てても、複数の連結ライン分岐に割り当ててもよい。したがって、連結ライン分岐の特定の数を考慮して、各連結ライン分岐が、それ自体の流れ生成ユニットを備えることができ、又は１群の連結ライン分岐が、少なくとも１つの共通の流れ生成ユニットを備えることができる。いずれの場合も、流れ生成ユニットが割り当てられた連結ライン分岐を通って流れる部分流の流れ特性の個々の調整が可能である。したがって、連結ライン分岐に流れ生成ユニットが割り当てられていない場合、それぞれの連結ライン分岐を通って流れる部分流の流れ特性は変化しない。
【００１６】
連結ラインをそれぞれの連結ライン分岐に分岐させ、それぞれのさらなる流れ生成ユニットを提供してこれらの連結ライン分岐に割り当てることで、特にそれぞれのガス流を介してそれぞれの煙霧粒子又は煙粒子をプロセス・チャンバから除去する効率を増大させるという点で、プロセス・チャンバを通って流れる改善されたガス流が可能になる。
【００１７】
連結ラインを分岐させることに起因するそれぞれの連結ライン分岐は、プロセス・チャンバに異なる形態で配置及び／又は連結することができる。第１の連結ライン分岐は、プロセス・チャンバの第１の連結箇所でプロセス・チャンバに連結可能であり又は連結されており、プロセス・チャンバの第１の連結箇所は、プロセス・チャンバ内への第１のガス流入口として構築することができ、又はそれを備えることができ、さらなる連結ライン分岐は、プロセス・チャンバのさらなる連結箇所でプロセス・チャンバに連結可能であり又は連結されており、プロセス・チャンバのさらなる連結箇所は、プロセス・チャンバ内へのさらなるガス流入口として構築することができ、又はそれを備えることができる。第１の連結箇所は、典型的には、さらなる連結箇所から隔置される。第１の連結箇所は、特にプロセス・チャンバ又はプロセス・チャンバを少なくとも部分的に区切るプロセス・チャンバ壁の基準平面、たとえば装置の造形平面に対して、上部垂直位置に設けることができる。少なくとも１つのさらなる連結箇所は、特にプロセス・チャンバ又はプロセス・チャンバを少なくとも部分的に区切るプロセス・チャンバ壁の基準平面、たとえば装置の造形平面に対して、下部垂直位置に設けることができる。少なくとも１つのさらなる連結箇所は特に、下部垂直位置に設けることができ、したがって、少なくとも１つのさらなる連結箇所を介してプロセス・チャンバ内へ導入されている部分流が、プロセス・チャンバの底部に沿って、特にプロセス・チャンバの底壁に沿って、したがってガス流を介してプロセス・チャンバから除去すべきそれぞれの煙霧粒子及び／又は煙粒子が生成される造形平面の（直接）上を流れることができる。上述したように、少なくとも１つのさらなる連結箇所を介してプロセス・チャンバ内へ導入され、プロセス・チャンバの底部に沿って、特にプロセス・チャンバの底壁に沿って、したがってガス流を介してプロセス・チャンバから除去すべきそれぞれの煙霧粒子及び／又は煙粒子が生成される造形平面の（直接）上を流れている部分流は、他の部分流とは異なる流れ特性、特に異なる、すなわち典型的にはより速い流速を有することができる。
【００１８】
したがって、それぞれの連結ライン分岐は、異なる連結箇所でプロセス・チャンバに連結することができる。したがって、それぞれの連結ライン分岐を介してプロセス・チャンバ内へ導入することができるそれぞれの部分流は、プロセス・チャンバの基準平面、たとえば造形平面に対して異なる位置、特に異なる垂直位置（高さ）で、プロセス・チャンバに入ることができる。その結果、プロセス・チャンバの異なる垂直位置で、個々に調整可能な部分流、したがって異なる流れ特性の部分流を実現することができ、したがってそれぞれ少なくとも１つの部分流によって画定される複数の（垂直に積層された）流れ平面を実施することができる。
【００１９】
上記から明らかなように、さらなる流れ生成ユニットは、第１の連結ライン分岐を通って流れる部分流の流れ特性が、さらなる連結ライン分岐を通って流れる部分流の流れ特性とは異なるように、少なくとも１つのさらなる連結ライン分岐を通って流れる部分流の流れ特性を調整するように適合することができる。そのようにして、プロセス・チャンバの異なる垂直位置で、前述の個々に調整可能な部分流、したがって異なる流れ特性の部分流を実現することができ、したがってそれぞれ少なくとも１つの部分流によって画定される複数の（垂直に積層された）流れ平面を実施することができる。
【００２０】
前述したように、それぞれの流れ生成ユニットの動作は、個々に制御することができる。したがって、この装置は、少なくとも１つの制御基準に基づいて第１の流れ生成ユニット及び少なくとも１つのさらなる流れ生成ユニットの動作を特に個々に制御するように適合されたハードウェア及び／又はソフトウェアで実施される制御ユニットを備えることができる。それぞれの制御基準は、それぞれの部分流、又はその結果、装置の動作中にプロセス・チャンバを通って流れる流れの特定の流れ挙動を規定又は指定することができる。それぞれの制御基準は特に、装置の所与の動作条件を考慮したガス流の流れの最適化を目的とする最適化基準とすることができる。それぞれの制御基準を判定するとき、プロセス・チャンバ又は装置それぞれに設けられ、プロセス・チャンバ内などの流れ特性を感知するように適合された測定又はセンサデバイス、たとえば測定又はセンサユニットの測定値を考慮することができる。
【００２１】
上述したように、それぞれのさらなる流れ生成ユニットは、それぞれの連結ライン分岐内に（直接）配置することができる。概して、それぞれのさらなる流れ生成ユニットは、それぞれの連結ライン分岐に連結することができ、特に少なくとも１つのさらなる流れ生成ユニットが割り当てられたそれぞれの連結ライン分岐内に配置することができる。それぞれのさらなる流れ生成ユニットをそれぞれの連結ライン分岐内に直接配置することで、典型的には、それぞれの部分流がそれぞれの流れ生成ユニットを直接通って流れるため、それぞれの連結ライン分岐を通って流れるそれぞれの部分流の流れ特性を調整する効率が増大する。
【００２２】
第１の流れ生成ユニット及び少なくとも１つのさらなる流れ生成ユニットは、同じ技術的構成を有しても、異なる技術的構成を有してもよい。言い換えれば、同じ又は類似の流れ生成ユニットを、流れ生成デバイスの第１の流れ生成ユニット及びさらなる流れ生成ユニットとして使用することができる。したがって、少なくとも１つのさらなる流れ生成ユニットが、第１の流れ生成ユニットとは異なる技術的構成、すなわち特に異なる動作パラメータ、特に異なる出力を有することが可能である。したがって、それぞれの流れ生成ユニットの技術的構成、すなわち特に動作パラメータは、それぞれの流れ生成ユニットが「処理」すべきガス流又は部分流を考慮して個々に選択することができ、これは、流れ生成デバイスに対する効率及びエネルギー消費を増大させるための適切な方策である。
【００２３】
本発明はさらに、３次元の物体を付加製造する装置、たとえば本明細書に記載の装置用の流れ生成デバイスに関する。流れ生成デバイスは、連結ラインを介してそれぞれの装置のプロセス・チャンバに連結可能であり又は連結されている第１の流れ生成ユニットを備え、連結ラインは、少なくとも１つの分岐点で少なくとも２つの連結ライン分岐に分岐し、それによって連結ラインの未分岐区間及び連結ラインの分岐区間を画定し、流れ生成デバイスの第１の流れ生成ユニットは、連結ラインの未分岐区間に割り当てられ、流れ生成デバイスの少なくとも１つのさらなる流れ生成ユニットは、連結ラインの分岐区間に割り当てられる。装置に関するすべての注釈は、流れ生成デバイスにも当てはまる。
【００２４】
さらに、本発明は、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３次元の物体を付加製造する装置を動作させる方法に関し、この方法を実施するために、本明細書に記載の装置が使用される。この方法は特に、それぞれの連結ラインを通って流れるガス流をそれぞれの分岐点で少なくとも２つの部分流に細分することを含み、第１の部分流が、それぞれの第１の連結ライン分岐を通って流れ、少なくとも１つのさらなる部分流が、少なくとも１つのさらなる連結ライン分岐を通って流れる。それによって、少なくとも１つのそれぞれの部分流の流れ特性は、それぞれの部分流が流れるそれぞれの連結ライン分岐に割り当てられたさらなる流れ生成ユニットによって、個々に調整することができる。装置に関するすべての注釈は、この方法にも当てはまる。
【００２５】
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】
【００２６】
【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３次元の物体を付加製造する装置の原理図である。
【図３】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。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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、たとえばレーザ・ビーム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する装置１の例示的な実施形態の原理図を示す。装置１は、たとえば、選択的レーザ溶融装置とすることができる。
【００２８】
装置１は、その動作中に動作可能であり且つ動作している複数の機能デバイスを備える。各機能デバイスは、複数の機能ユニットを備えることができる。機能デバイス及び装置それぞれの動作は、制御デバイス（図示せず）によって制御される。
【００２９】
装置１の例示的な機能デバイスには、造形材料塗布デバイス５、たとえば被覆デバイス、及び照射デバイス６が挙げられる。造形材料塗布デバイス５は、装置１の造形平面Ｅ内に造形材料３の層を塗布するように構成され、これらの層は、物体２の付加造形中に選択的に照射及び固化される。両方向の矢印によって示すように、造形材料塗布デバイス５は、装置１のプロセス・チャンバ７内で可動に支持される。照射デバイス６は、物体２の付加造形中に造形材料３の層のいくつか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。
【００３０】
装置１は、装置１のそれぞれの機能デバイスの別の例である流れ生成デバイス８をさらに備える。流れ生成デバイス８は、装置１のプロセス・チャンバ７に割り当てられる。流れ生成デバイス８は、装置１のプロセス・チャンバ７を通って流れるガス流（プロセスガス流）を生成するように適合される。ガス流は、不活性ガス流とすることができる。プロセス・チャンバ７を通って流れるとき、すなわちそれぞれのプロセス・チャンバ入口９ａ、９ｂとプロセス・チャンバ出口１０との間で、ガス流８は、装置１の動作中に生成される煙霧粒子及び／又は煙粒子で充填され、したがってそれぞれの煙霧粒子及び／又は煙粒子は、ガス流を介してプロセス・チャンバ７から除去される。図から明らかなように、ガス流は、同じ、類似の、又は異なる流れ特性、たとえば流れプロファイル、流速などを有する複数の部分流ＳＳ１、ＳＳ２を含む。それぞれの部分流ＳＳ１、ＳＳ２は、その結果、プロセス・チャンバ７を通って流れるそれぞれの部分流ＳＳ１、ＳＳ２の総量として理解することができる流れを形成することができる。
【００３１】
流れ生成デバイス８は、連結ライン１１を介して、プロセス・チャンバ７に連結され、すなわちプロセス・チャンバ７の壁７ａに設けられたそれぞれの入口９ａ、９ｂ及びプロセス・チャンバ７の（反対の）壁７ｂに設けられた出口１０に連結される。連結ライン１１は、チャネル状の内部流れ体積を含み、ガス流は、この内部流れ体積を通って流れることができる。連結ライン１１は、ホース、パイプ、チューブなどとして構築することができ、又はホース、パイプ、チューブなどを備えることができる。図示しないが、壁７ｂ、すなわち出口１０を備える壁は、円錐状又は漏斗状の形状を有することができ、出口１０は、円錐又は漏斗の中心部分又は先端部分に配置される。
【００３２】
連結ライン１１は、２つの連結ライン区間１１ａ、１１ｂ、すなわち未分岐区間１１ａ及び分岐区間１１ｂを含む。未分岐区間１１ａは分岐していない。分岐区間１１ｂは分岐しており、したがって複数の連結ライン分岐１１ｂ１、１１ｂ２を含む。したがって、連結ライン１１は、少なくとも１つの分岐点ＢＰで少なくとも２つの連結ライン分岐１１ｂ１、１１ｂ２に分岐し、それによって未分岐区間１１ａ及び分岐区間１１ｂを画定する。未分岐区間１１ａは分岐点ＢＰで終わり、分岐区間１１ｂは少なくとも１つの分岐点ＢＰから始まる。
【００３３】
図からはっきりするように、連結ライン分岐１１ｂ１、１１ｂ２は、平行な配置で少なくとも部分的に配置することができる。
【００３４】
連結ライン１１を分岐点ＢＰでそれぞれの連結ライン分岐１１ｂ１、１１ｂ２に分岐させる結果、連結ライン１１を通って流れるガス流もまた、分岐点ＢＰで部分流ＳＳ１、ＳＳ２に細分され、第１の部分流ＳＳ１が、第１の連結ライン分岐１１ｂ１を通って流れ、さらなる部分流ＳＳ２が、さらなる連結ライン分岐１１ｂ２を通って流れる。以下から明らかになるように、それぞれの部分流ＳＳ１、ＳＳ２の流れ特性は、それぞれ個々に調整及び制御することができる。
【００３５】
図から明らかなように、流れ生成デバイス８は、２つの別個の流れ生成ユニット１２ａ、１２ｂを備える。第１の流れ生成ユニット１２ａは、連結ライン１１の未分岐区間１１ａに割り当てられ、すなわち連結ライン１１の未分岐区間１１ａ内に（直接）配置することができ、さらなる流れ生成ユニット１２ｂは、連結ライン１１の分岐区間１１ｂに割り当てられ、すなわち連結ライン１１の分岐区間１１ｂ内に（直接）配置することができる。言い換えれば、流れ生成デバイス８は、少なくとも２つの別個の流れ生成ユニット１２ａ、１２ｂを備え、１つの流れ生成ユニット１２ｂが、少なくとも２つの連結ライン分岐１１ｂ１、１１ｂ２のうちの少なくとも１つに割り当てられる。各流れ生成ユニット１２ａ、１２ｂは、ポンプ・デバイス、たとえば吸引ポンプとして構築することができ、又はポンプ・デバイス、たとえば吸引ポンプを備えることができる。
【００３６】
流れ生成ユニット１２ａ、１２ｂは、同じ技術的構成を有しても、異なる技術的構成を有してもよい。言い換えれば、同じ又は類似の流れ生成ユニット１２ａ、１２ｂを使用することができる。したがって、少なくとも１つのさらなる流れ生成ユニット１２ｂが、第１の流れ生成ユニット１２ａとは異なる技術的構成、すなわち特に異なる動作パラメータ、特に異なる出力を有することが可能である。したがって、それぞれの流れ生成ユニット１２ａ、１２ｂの技術的構成、すなわち特に動作パラメータは、それぞれの流れ生成ユニットが「処理」すべきガス流又は部分流ＳＳ１、ＳＳ２を考慮して個々に選択することができる。
【００３７】
少なくとも２つの別個の流れ生成ユニット１２ａ、１２ｂを備えることによって、各流れ生成ユニット１２ａ、１２ｂの動作を個々に制御することができ、したがって各流れ生成ユニット１２ａ、１２ｂは、それぞれの流れ生成ユニット１２ａ、１２ｂが割り当てられた連結ライン１１のそれぞれの区間を通って流れるガス流又は部分流ＳＳ１、ＳＳ２の流れ特性を個々に調整するように適合することができるため、ガス流の流れ特性の調整が改善される。図からはっきりするように、第１の流れ生成ユニット１２ａは、連結ライン１１の未分岐区間１１ａを通って流れるガス流の流れ特性を調整するように適合され、さらなる流れ生成ユニット１２ｂは、連結ライン１１の分岐区間１１ｂの連結ライン分岐１１ｂ２を通って流れる部分流ＳＳ２の流れ特性を調整するように適合される。
【００３８】
図によれば、さらなる流れ生成ユニット１２ｂは、１つの連結ライン分岐１１ｂ２のみに割り当てられる。さらに、連結ライン分岐１１ｂ１〜１１ｂ３（たとえば、図３参照）の特定の数を考慮して、各連結ライン分岐１１ｂ１〜１１ｂ３が、それ自体の流れ生成ユニットを備えることができ、又は１群の連結ライン分岐１１ｂ１〜１１ｂ３が、少なくとも１つの共通の流れ生成ユニットを備えることができる。いずれの場合も、流れ生成ユニットが割り当てられた連結ライン分岐を通って流れる部分流ＳＳ１、ＳＳ２の流れ特性の個々の調整が可能である（図１の連結ライン分岐１１ｂ２及び部分流ＳＳ２参照）。したがって、連結ライン分岐に流れ生成ユニットが割り当てられていない場合、それぞれの連結ライン分岐を通って流れる部分流の流れ特性は変化しない（図１の連結ライン分岐１１ｂ１及び部分流ＳＳ１参照）。
【００３９】
連結ライン１１を分岐させることに起因するそれぞれの連結ライン分岐１１ｂ１、１１ｂ２は、プロセス・チャンバに異なる形態で配置及び／又は連結することができる。図によれば、第１の連結ライン分岐１１ｂ１は、プロセス・チャンバ７の第１の連結箇所でプロセス・チャンバ７に連結される。第１の連結箇所は、第１の入口９ａを備える。さらなる連結ライン分岐１１ｂ２は、プロセス・チャンバ７のさらなる連結箇所でプロセス・チャンバ７に連結される。さらなる連結箇所は、さらなる入口９ｂを備える。図からはっきりするように、第１の連結箇所は、さらなる連結箇所から隔置される。第１の連結箇所は、特にプロセス・チャンバ７の基準平面、たとえば装置１の造形平面Ｅに対して、上部垂直位置に設けられる。さらなる連結箇所は、特にプロセス・チャンバの基準平面、たとえば装置の造形平面Ｅに対して、下部垂直位置に設けられる。さらなる連結箇所は特に、下部垂直位置に設けられ、したがって、さらなる連結箇所を介してプロセス・チャンバ７内へ導入されている部分流ＳＳ２が、プロセス・チャンバ７の底（壁）部に沿って、したがってガス流を介してプロセス・チャンバ７から除去すべきそれぞれの煙霧粒子及び／又は煙粒子が生成される造形平面Ｅの（直接）上を流れる。以下から明らかになるように、さらなる連結箇所を介してプロセス・チャンバ７内へ導入され、プロセス・チャンバ７の底（壁）部に沿って、したがって造形平面Ｅの（直接）上を流れている部分流ＳＳ１は、他の部分流ＳＳ１とは異なる流れ特性、特に異なる、すなわち典型的にはより速い流速を有することができる。
【００４０】
したがって、それぞれの連結ライン分岐１１ｂ１、１１ｂ２は、異なる連結箇所でプロセス・チャンバ７に連結することができる。したがって、それぞれの連結ライン分岐１１ｂ１、１１ｂ２を介してプロセス・チャンバ７内へ導入されるそれぞれの部分流ＳＳ１、ＳＳ２は、プロセス・チャンバ７の基準平面、たとえば造形平面Ｅに対して異なる位置、特に異なる垂直位置（高さ）で、プロセス・チャンバに入る。その結果、プロセス・チャンバ７の異なる垂直位置で、個々に調整可能な部分流ＳＳ１、ＳＳ２、したがって異なる流れ特性の部分流を実現することができ、したがってそれぞれ少なくとも１つの部分流ＳＳ１、ＳＳ２によって画定される複数の（垂直に積層された）流れ平面を実施することができる。
【００４１】
上記から明らかなように、さらなる流れ生成ユニット１２ｂは、第１の連結ライン分岐１１ｂ１を通って流れる部分流ＳＳ１の流れ特性が、さらなる連結ライン分岐１１ｂ２を通って流れる部分流ＳＳ２の流れ特性とは異なるように、さらなる連結ライン分岐１１ｂ２を通って流れる部分流ＳＳ２の流れ特性を調整するように適合することができる。そのようにして、プロセス・チャンバ７の異なる垂直位置で、個々に調整可能な部分流ＳＳ１、ＳＳ２、したがって異なる流れ特性の部分流ＳＳ１、ＳＳ２を実現することができ、したがってそれぞれ少なくとも１つの部分流ＳＳ１、ＳＳ２によって画定される複数の（垂直に積層された）流れ平面を実施することができる。
【００４２】
それぞれの流れ生成ユニット１２ａ、１２ｂの動作は、少なくとも１つの制御基準に基づいて流れ生成ユニット１２ａ、１２ｂの動作を特に個々に制御するように適合されたハードウェア及び／又はソフトウェアで実施される制御ユニット１３によって個々に制御することができる。それぞれの制御基準は、それぞれの部分流ＳＳ１、ＳＳ２、又はその結果、装置１の動作中にプロセス・チャンバ７を通って流れる流れの特定の流れ挙動を規定又は指定することができる。それぞれの制御基準は特に、装置１の所与の動作条件を考慮したガス流の流れの最適化を目的とする最適化基準とすることができる。それぞれの制御基準を判定するとき、プロセス・チャンバ７又は装置１それぞれに設けられ、プロセス・チャンバ７内などの流れ特性を感知するように適合された測定又はセンサデバイス（図示せず）、たとえば測定又はセンサユニットの測定値を考慮することができる。
【００４３】
図１に与えられている破線の枠は、部分流ＳＳ１を拡大し、すなわち特に広げて、拡大された部分流ＳＳ１を均質化するための任意選択のデバイスを示す。それぞれのデバイスは、それぞれの部分流ＳＳ１を広げて均質化するためのノズル及び／又は拡散要素（明示せず）を備えることができる。
【００４４】
図２は、３次元の物体２を付加製造する装置１の別の例示的な実施形態の原理図を示す。図１の例示的な実施形態に比べて、図２は、それぞれの各連結ライン分岐１１ｂ１、１１ｂ２がそれ自体のさらなる流れ生成ユニット１２ｂ、１２ｃを備えることができることを示す。
【００４５】
図３は、３次元の物体２を付加製造する装置１の別の例示的な実施形態の原理図を示す。図１、２の例示的な実施形態に比べて、図３は、それぞれの連結ライン分岐１１ｂ１、１１ｂ２をさらなる連結ライン分岐１１ｂ２１、１１ｂ２２にさらに細分することができることを示す。
【００４６】
図に与えられている例示的な実施形態による装置１は、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３次元の物体２を付加製造する装置１を動作させる方法を実施するための準備ができている。この方法は特に、それぞれの連結ライン１１を通って流れるガス流をそれぞれの分岐点ＢＰで少なくとも２つの部分流ＳＳ１、ＳＳ２に細分することを含み、第１の部分流ＳＳ１が、それぞれの第１の連結ライン分岐１１ｂ１を通って流れ、少なくとも１つのさらなる部分流ＳＳ２が、少なくとも１つのさらなる連結ライン分岐１１ｂ２を通って流れる。それによって、少なくとも１つのそれぞれの部分流ＳＳ１、ＳＳ２の流れ特性は、それぞれの部分流ＳＳ１、ＳＳ２が流れるそれぞれの連結ライン分岐１１ｂ１、１１ｂ２に割り当てられたさらなる流れ生成ユニット１２ｂによって個々に調整することができる。
【００４７】
特定の実施形態の特徴は、互いに任意に組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  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  プロセス・チャンバ
７ａ  壁
７ｂ  壁
８  流れ生成デバイス
９ａ  プロセス・チャンバ入口、第１の入口
９ｂ  プロセス・チャンバ入口、さらなる入口
１０  プロセス・チャンバ出口
１１  連結ライン
１１ａ  連結ライン区間、未分岐区間
１１ｂ  連結ライン区間、分岐区間
１１ｂ１  第１の連結ライン分岐
１１ｂ２  さらなる連結ライン分岐
１１ｂ２１  さらなる連結ライン分岐
１１ｂ２２  さらなる連結ライン分岐
１２ａ  第１の流れ生成ユニット
１２ｂ  さらなる流れ生成ユニット
１２ｃ  さらなる流れ生成ユニット
１３  制御ユニット
ＢＰ  分岐点
Ｅ  造形平面
ＳＳ１  第１の部分流
ＳＳ２  さらなる部分流
ＳＳ３  さらなる部分流
【図１】
2019085641.tif 000003
【図２】
2019085641.tif 000004
【図３】
2019085641.tif 000005