(57)【要約】      （修正有）【課題】３次元の物体を付加製造する装置向けの改善された粉末モジュールを提供する。【解決手段】３次元の物体を付加製造する装置の粉末モジュール（１）は、粉末チャンバ体積（７）を有する粉末チャンバ（６）と、運搬デバイス（９）とを備える。運搬デバイスは、粉末チャンバに対して第１位置(下端位置)と、第２位置(上端位置)との間で、運動軸に沿って可動に支持されている運搬ユニット（８）と、これを第１位置と第２位置との間で動かすための駆動ユニット（１０）と、加えて駆動ユニットに結合する結合ユニット（１１）であって、運搬ユニットの第１位置に特に対応する第１の延長状態と第２位置に特に対応する第２の延長状態との間で延長可能な結合ユニットと、これを取り囲む案内ユニットであって、運搬ユニットの第１位置に対応する第１の延長状態と第２位置に対応する第２の延長状態との間で延長可能な案内ユニットとを備える。【選択図】図１
2019085640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元の物体を付加製造する装置向けの粉末モジュール（１）であって、粉末チャンバ体積（７）を有する粉末チャンバ（６）と、運搬デバイス（９）とを備え、前記運搬デバイス（９）は、
−  前記粉末チャンバ（６）に対して第１の位置、特に下端位置と、第２の位置、特に上端位置との間で、運動軸に沿って可動に支持されている運搬ユニット（８）と、
−  前記運搬ユニット（８）を前記第１の位置と前記第２の位置との間又はその逆に動かすための駆動力を生成する駆動ユニット（１０）と、
−  前記運搬ユニット（８）を前記駆動ユニット（１０）に結合するための結合ユニット（１１）であって、前記運搬ユニット（８）の前記第１の位置に特に対応する第１の延長状態と、前記運搬ユニット（８）の前記第２の位置に特に対応する第２の延長状態との間で延長可能な結合ユニット（１１）と、
−  前記結合ユニット（１１）を取り囲む案内ユニット（１２）であって、前記運搬ユニット（８）の前記第１の位置に特に対応する第１の延長状態と、前記運搬ユニット（８）の前記第２の位置に特に対応する第２の延長状態との間で延長可能な案内ユニット（１２）とを備える、粉末モジュール。
【請求項２】
前記結合ユニット（１１）は、前記結合ユニット（１１）の前記第１の延長状態に対応する第１の配置と、前記結合ユニット（１１）の前記第２の延長状態に対応する第２の配置との間で、運動軸に沿って互いに対して可動に支持されている複数の結合セグメント（１１ａ〜１１ｃ）を備える、請求項１に記載の粉末モジュール。
【請求項３】
互いに対して可動に支持されている少なくとも２つの結合セグメント（１１ａ〜１１ｃ）が、前記運動軸の方向に少なくとも部分的に重なる、請求項２に記載の粉末モジュール。
【請求項４】
前記結合セグメント（１１ａ〜１１ｃ）は、伸縮式の配置で配置される、請求項２又は３に記載の粉末モジュール。
【請求項５】
前記案内ユニット（１２）は、前記案内ユニット（１２）の前記第１の延長状態に対応する第１の配置と、前記案内ユニット（１２）の前記第２の延長状態に対応する第２の配置との間で、運動軸に沿って互いに対して可動に支持されている複数の案内セグメント（１２ａ〜１２ｃ）を備える、請求項１〜４のいずれか一つに記載の粉末モジュール。
【請求項６】
互いに対して可動に支持されている少なくとも２つの案内セグメント（１２ａ〜１２ｃ）が、前記運動軸の方向に少なくとも部分的に重なる、請求項５に記載の粉末モジュール。
【請求項７】
前記案内セグメント（１２ａ〜１２ｃ）は、伸縮式の配置で配置される、請求項５又は６に記載の粉末モジュール。
【請求項８】
互いに対して可動に支持されている２つの案内セグメント（１２ａ〜１２ｃ）間の間隙を封止する封止ユニット（１４）を備え、前記封止ユニット（１４）は、特に互いに対して可動に支持されている少なくとも２つの案内セグメント（１２ａ〜１２ｃ）間に配置された少なくとも１つの封止要素（１４ａ）を備える、請求項５〜７のいずれか一つに記載の粉末モジュール。
【請求項９】
前記封止要素（１４ａ）は、特に円筒形の第１の案内セグメント（１２ａ〜１２ｃ）の外壁部分と特に円筒形の第２の案内セグメント（１２ａ〜１２ｃ）の内壁部分との間に延びる特にリング状の封止リップである、請求項８に記載の粉末モジュール。
【請求項１０】
前記封止要素（１４ａ）は、特に円筒形の第１の案内セグメント（１２ａ〜１２ｃ）の外壁部分と特に円筒形の第２の案内セグメント（１２ａ〜１２ｃ）の内壁部分との間に延びる特にリング状の封止ブラシである、請求項８又は９に記載の粉末モジュール。
【請求項１１】
前記封止ユニットは、少なくとも２つの封止要素（１４ａ）を備え、それによって第１又は第２の案内セグメント（１２ａ〜１２ｃ）を備えた第１の封止要素が、第２の封止要素の突起を受け取るためのレセプタクルであり、第２又は第１の案内要素（１２ａ〜１２ｃ）を備えた第２の封止要素が、それぞれのレセプタクル内に受け取られるためのそれぞれの突起である、請求項８〜１０のいずれか一つに記載の粉末モジュール。
【請求項１２】
特に基準位置に対する前記運搬ユニット（８）の運動及び／又は位置を判定するための少なくとも１つの運動及び／又は位置判定デバイス（１６）を備える、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の粉末モジュール。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一つに記載の粉末モジュール（１）向けの運搬デバイス（９）。
【請求項１４】
エネルギービーム（５）によって固化することができる造形材料（４）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（３）を付加製造する装置（２）であって、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の少なくとも１つの粉末モジュール（１）を備える装置。
【請求項１５】
エネルギービーム（５）によって固化することができる造形材料（４）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（３）を付加製造する方法であって、前記方法を実施するために、請求項１４に記載の装置（２）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、３次元の物体を付加製造（積層造形）する装置向けの粉末モジュールに関し、粉末モジュールは、粉末チャンバ体積を有する粉末チャンバと、運搬デバイスとを備え、運搬デバイスは、粉末チャンバに対して第１の位置、特に下端位置と、第２の位置、特に上端位置との間で、運動軸に沿って可動に支持されている運搬ユニットと、運搬ユニットを第１の位置と第２の位置との間又はその逆に動かすための駆動力を生成する駆動ユニットとを備える。
【背景技術】
【０００２】
３次元の物体を付加製造する装置向けのそれぞれの粉末モジュールは、付加製造技術の分野から知られている。
【０００３】
それぞれの粉末モジュールの例示的な実施形態には、造形材料で充填されており、装置の動作中にそれぞれの装置の造形平面内に塗布すべき特定の量の造形材料を連続して投与するように適合された投与モジュール、３次元の物体の実際の付加蓄積が行われ、装置の動作中に造形材料で連続して充填される造形モジュール、又は装置の動作中に固化されなかった造形材料を連続して受け取るように適合された溢流モジュールが挙げられる。
【０００４】
それぞれの粉末モジュールの知られている構造では、造形材料がたとえば運搬ユニットを動かすためのドライブトレインに侵入することによって、運搬ユニットを粉末チャンバに対して厳密に動かし且つ位置決めするのに負の影響を及ぼすという問題が生じることがある。運搬ユニットを厳密に動かし且つ位置決めすることは、付加製造プロセスにとって非常に重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、前述の欠点を克服する３次元の物体を付加製造する装置向けの改善された粉末モジュール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に記載の粉末モジュール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に記載の粉末モジュールの可能な実施形態に関する。
【０００７】
本明細書に記載の粉末モジュールは、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、たとえば技術的構成要素を付加製造する装置（以下、「装置」）の機能的構成要素であり、造形材料は、金属、セラミック、又はポリマーの少なくとも１つを含むことができ、たとえばエネルギービームによって直接又は間接的に固化することができる。エネルギービームは、たとえば、電子ビーム、レーザビーム、又は別の光ビーム、たとえばＵＶビームとすることができる。この装置は、たとえば、選択的レーザ焼結装置、選択的レーザ溶融装置、若しくは選択的電子ビーム溶融装置、又は金属接着剤噴射装置とすることができる。
【０００８】
粉末モジュールは、造形材料で充填されており、装置の動作中にそれぞれの装置の造形平面内に塗布すべき特定の量の造形材料を連続して投与するように適合された投与モジュール、３次元の物体の実際の付加蓄積が行われ、装置の動作中に造形材料で連続して充填される造形モジュール、又は装置の動作中に固化されなかった造形材料を連続して受け取るように適合された溢流モジュールとして実施することができる。
【０００９】
粉末モジュールのモジュール式の態様は、特に、粉末モジュール（全体）を、別個に取り扱うことができ、たとえば別個に動かすことができる機能ユニットとすることができることに起因することができる。したがって、粉末モジュールは、この装置の粉末モジュールに関連する動作位置へ動かすことができる。
【００１０】
「粉末」という用語は、概して、付加製造プロセス中に使用することができる造形材料を指す。造形材料は、典型的には、必ずしも必須ではないが、（微粒）粉末を指す。したがって、「粉末」という用語は、造形材料の特定の物質性、サイズ（分布）、形状（分布）などに特に限定されるものではない。
【００１１】
粉末モジュールは、粉末（造形材料）で充填可能であり又は充填されている粉末チャンバ体積を有する粉末チャンバを備える。粉末チャンバ及び粉末チャンバ体積はそれぞれ、典型的には、粉末モジュールの構造的要素、特に壁又は壁部分によって画定される。粉末チャンバの底部は、粉末モジュールの運搬デバイスの運搬ユニットによって、特に運搬ユニットの機能的要素からなる典型的には積み重ねられた配置の一部を形成する造形板要素によって画定することができる。
【００１２】
粉末モジュールは、粉末又は（粉末モジュールが造形モジュールである場合）粉末モジュールが割り当てられた装置の動作中に付加造形される少なくとも１つの３次元の物体を運搬する運搬デバイスを備える。以下から明らかになるように、運搬デバイスは、粉末又は粉末モジュールが割り当てられた装置の動作中に付加造形される３次元の物体それぞれを運搬するために必要とされる粉末モジュールの機能ユニットを備える。
【００１３】
運搬デバイスの１つの機能ユニットは、運搬ユニットである。運搬ユニットは、粉末及び／又は粉末モジュールが割り当てられた装置の動作中に付加造形される３次元の物体を運搬するように適合される。運搬ユニットは、複数の典型的には板状の機能的要素を（垂直に）積み重ねられた配置で備えることができる。それぞれの機能的要素は、粉末モジュールが割り当てられた装置の造形平面を少なくとも部分的に画定する造形板要素、造形板要素を調温、特に加熱するための調温要素、特に加熱要素、並びに造形板要素及び調温要素を運搬するための運搬要素とすることができる。上述したように、運搬ユニット、すなわち特にそれぞれの造形板要素は、粉末チャンバの底部を画定することができる。
【００１４】
運搬ユニットは、粉末チャンバに対して又は粉末チャンバ内でそれぞれ、第１の位置、特に下端位置と、第２の位置、特に上端位置との間で、（１次）運動軸に沿って可動に支持される。運動軸は、典型的には並進軸である。運動軸の向きは、典型的には垂直方向である。さらに、運搬ユニットの運動は、その結果生じる運搬ユニットの運動が運動軸に沿った運動であることを条件として、回転方向及び／又は並進方向の（部分）運動とすることもできる。粉末モジュールが割り当てられた装置の動作中、運搬ユニットの運動は、増分運動とすることができ、それによって運搬ユニットの各増分運動は、装置の造形平面内に塗布される造形材料層の厚さに対応することができる。
【００１５】
運搬デバイスの別の機能ユニットは、駆動ユニットである。駆動ユニットは、運搬ユニットを第１の位置と第２の位置との間又はその逆に動かすための駆動力を生成するように適合される。駆動ユニットは、少なくとも１つのモータ、たとえば電気モータ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。
【００１６】
運搬デバイスの別の機能ユニットは、結合ユニットである。結合ユニットは、駆動ユニットを運搬ユニットに構造的に、特に機械的に結合するように適合される。したがって、結合ユニットはまた、駆動ユニットによって生成される駆動力を運搬ユニットへ伝送するように適合される。したがって、駆動ユニット及び結合ユニットは、運搬ユニットを動かすためのドライブトレインを構築することができる。
【００１７】
結合ユニットは、第１の延長状態と第２の延長状態との間を延長可能である。結合ユニットの第１の延長状態は、運搬ユニットの第１の位置に対応することができ、すなわち結合ユニットは、運搬ユニットが第１の位置へ動かされたとき、第１の延長状態へ延ばすことができる。運搬ユニットの第１の位置は、下端位置とすることができるため、結合ユニットの第１の延長状態は、結合ユニットが延ばされていない未延長状態とすることができる。結合ユニットの第２の延長状態は、運搬ユニットの第２の位置に対応することができ、すなわち結合ユニットは、運搬ユニットが第２の位置へ動かされたとき、第２の延長状態へ延ばすことができる。運搬ユニットの第２の位置は、上端位置とすることができるため、結合ユニットの第２の延長状態は、結合ユニットが（完全に）延ばされた延長済み状態とすることができる。
【００１８】
運搬デバイスの別の機能ユニットは、運搬ユニットの運動を間で案内するための案内ユニットである。したがって、案内ユニットはまた、運搬ユニットを粉末チャンバに対して所望の特に水平の向き（ｘ、ｙの向き）で安定させるように適合される。したがって、案内ユニットは、必要とされる構造的、特に機械的な安定性、すなわち特に硬さ及び／又は剛性を備えており、運搬ユニットを所望の特に水平の向きで安定させることを可能にする。運搬ユニットの所望の向きは、典型的には、運搬ユニットの上記又は１つの造形板部材が厳密に平らになる配置である。
【００１９】
結合ユニットと同様に、案内ユニットは、第１の延長状態と第２の延長状態との間を延長可能である。案内ユニットの第１の延長状態は、運搬ユニットの第１の位置に対応することができ、すなわち案内ユニットは、運搬ユニットが第１の位置へ動かされたとき、第１の延長状態へ延ばすことができる。運搬ユニットの第１の位置は、下端位置とすることができるため、案内ユニットの第１の延長状態は、案内ユニットが延ばされていない未延長状態とすることができる。案内ユニットの第２の延長状態は、運搬ユニットの第２の位置に対応することができ、すなわち案内ユニットは、運搬ユニットが第２の位置へ動かされたとき、第２の延長状態へ延ばすことができる。運搬ユニットの第２の位置は、上端位置とすることができるため、案内ユニットの第２の延長状態は、案内ユニットが（完全に）延ばされた延長済み状態とすることができる。
【００２０】
案内ユニットは、結合ユニットを（完全に）取り囲む。案内ユニットと結合ユニットはどちらも延長可能であるため、案内ユニットが結合ユニットを取り囲むことは、どの延長状態でも保証することができる。案内ユニットは、典型的には、内部体積を画定し、内部体積内に結合ユニットが配置される。したがって、案内ユニットは、結合ユニットのハウジングと見なすことができる。案内ユニットの内部体積は、望ましくない造形材料の侵入を防ぐために、外側から遮蔽することができ又は遮蔽されている。したがって、案内ユニットの内部体積内に結合ユニットを配置することによって、運搬ユニットを粉末チャンバに対して動かし且つ位置決めするのに造形材料が負の影響を及ぼす可能性がなくなる。その結果、改善された粉末モジュールが提供される。
【００２１】
結合ユニットは、結合ユニットの第１の延長状態に対応する第１の配置と、結合ユニットの第２の延長状態に対応する第２の配置との間で、運動軸（運搬ユニットの運動軸に一致することができる）に沿って互いに対して可動に支持されている複数の結合セグメントを備えることができる。各結合セグメントは、結合ユニットの結合機能に必要とされる構造的、特に機械的な安定性を備えており、したがって各結合セグメントは、必要とされる構造的、特に機械的な安定性を有する好適な材料、たとえば金属、又は材料構造から構築することができ、又はそれを含むことができる。結合ユニットをそれぞれの結合セグメント（円筒形又は中空円筒形の形状を有することができる）にセグメント化し、これらの結合セグメントを可動に支持することで、結合ユニットをそれぞれの延長状態間で確実に移送することが可能になる。結合セグメントは、伸縮式の配置で配置することができ、したがって結合ユニットは、折り畳み状態（結合ユニットの第１の延長状態を参照）と延長済み状態（結合ユニットの第２の延長状態を参照）との間で延長可能な伸縮式の結合ユニットとすることができる。互いに対して可動に支持されている少なくとも２つの結合セグメントが、運動軸の方向に少なくとも部分的に重なることができ、特にその結果、結合セグメントの配置の構造的な安定性が得られる。
【００２２】
結合ユニットと同様に、案内ユニットは、案内ユニットの第１の延長状態に対応する第１の配置と、案内ユニットの第２の延長状態に対応する第２の配置との間で、運動軸（運搬ユニットの運動軸に一致することができる）に沿って互いに対して可動に支持されている複数の案内セグメントを備えることができる。各案内セグメントは、案内ユニットの案内機能に必要とされる構造的、特に機械的な安定性を備えており、したがって各案内セグメントは、必要とされる構造的、特に機械的な安定性を有する好適な材料、たとえば金属、又は材料構造から構築することができ、又はそれを含むことができる。案内ユニットをそれぞれの案内セグメント（円筒形又は中空円筒形の形状を有することができる）にセグメント化し、これらの案内セグメントを可動に支持することで、案内ユニットをそれぞれの延長状態間で確実に移送することが可能になる。案内セグメントは、伸縮式の配置で配置することができ、したがって案内ユニットは、折り畳み状態（結合ユニットの第１の延長状態を参照）と延長済み状態（結合ユニットの第２の延長状態を参照）との間で延長可能な伸縮式の案内ユニットとすることができる。互いに対して可動に支持されている少なくとも２つの案内セグメントが、運動軸の方向に少なくとも部分的に重なることができ、特にその結果、案内セグメントの配置の構造的な安定性が得られる。さらに、この重なりはまた、案内ユニットの内部体積内への造形材料の侵入を防止することもできる。
【００２３】
各案内セグメントは、確実な案内を提供するように協働、たとえば係合する好適な案内要素、たとえば突起及び／又はレセプタクルを備えることができ、一例として、第１の案内セグメントを備えた第１の案内要素は、たとえば案内レールの形状の突起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、第２の案内セグメントを備えた第２の案内要素は、レセプタクル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、それによって突起はレセプタクルに係合する。当然ながら、第１及び第２の案内要素の他の配置及び／又は構成も考えられる。
【００２４】
粉末モジュールは、封止ユニットをさらに備えることができる。封止ユニットは、互いに対して可動に支持されている２つの（直接隣接して配置された）案内セグメント間の（径方向の）間隙を封止するように適合される。封止ユニットは、典型的には、粉末を通さない封止を提供する。封止ユニットは、特に互いに対して可動に支持されている少なくとも２つの案内セグメント間に配置され又はその間に延びる少なくとも１つの封止要素を備える。
【００２５】
それぞれの封止要素は、特に円筒形の第１の案内セグメントの外壁部分と特に円筒形の第２の案内セグメントの内壁部分との間に延びる特にリング状の封止リップ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。それぞれの封止リップは、第１又は第２の案内セグメントを備えることができ、すなわち特に接続することができる。封止リップは、可撓性を有することができ、すなわち可撓性の材料、たとえばエラストマ、又は可撓性の材料構造、たとえばエラストマ構造から構築することができる。
【００２６】
それぞれの封止要素はまた、特に円筒形の第１の案内セグメントの外壁部分と特に円筒形の第２の案内セグメントの内壁部分との間に延びる特にリング状の封止ブラシ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。それぞれの封止ブラシは、第１又は第２の案内セグメントを備えることができ、すなわち特に接続することができる。封止ブラシは、複数の可撓性の毛を備えることができる。
【００２７】
封止ユニットは、好適な封止を提供するように互いに協働する複数の封止要素を備えることができる。封止ユニットが少なくとも２つの封止要素を備える場合、第１又は第２の案内セグメントを備えた第１の封止要素は、第２の封止要素の突起を受け取るためのレセプタクル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、第２又は第１の封止要素を備えた第２の封止要素は、それぞれのレセプタクルに係合するためのそれぞれの突起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。したがって、それぞれの封止要素は、上述したそれぞれの案内要素を備えることができる。
【００２８】
粉末モジュールは、特に粉末モジュール、たとえば粉末チャンバ、又は粉末モジュールが割り当てられた装置の基準位置に対する運搬ユニットの運動及び／又は位置を判定、特に検出するための少なくとも１つの運動及び／又は位置判定デバイス、特に運動及び／又は位置検出デバイスをさらに備えることができる。運動及び／又は位置判定デバイスは、運搬ユニットの運動及び／又は位置に関する情報を出力するように適合することができる。運動及び／又は位置判定デバイスから出力される情報は、駆動ユニットを制御するために使用することができる。この情報は、運搬ユニットの運動及び／又は位置のたとえば光学判定（又は検出）から得ることができる。したがって、運動及び／又は位置判定デバイスは、運搬ユニットの運動及び／又は位置を判定又は検出するように適合された少なくとも１つのたとえば光学式の判定又は検出要素、たとえばセンサ要素を備えることができる。運動及び／又は位置判定デバイスはまた、好ましくは、その動作が造形材料による負の影響を受けることがないように、案内ユニットの内部空間内に配置される。
【００２９】
本発明はまた、上記で指定した粉末モジュール向けの運搬デバイスに関する。粉末モジュールに関するすべての注釈は、運搬デバイスにも同様に当てはまる。
【００３０】
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に関し、この装置は、上記で指定した少なくとも１つの粉末モジュールを備える。粉末モジュールに関するすべての注釈は、この装置にも同様に当てはまる。
【００３１】
この装置は、複数の機能ユニットを備え、各機能ユニットは、装置の動作中に少なくとも１つの特定の機能を有する。したがって、これらの機能ユニットは、装置の動作中に動作可能であり又は動作している。各機能ユニットは、少なくとも１つの機能サブユニットを備えることができる。
【００３２】
例示的な機能ユニットは、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プロセスチャンバ・ユニット（以下、「プロセスチャンバ」）とすることができる。プロセスチャンバは、内部プロセスチャンバ体積を区切る壁要素又は壁要素部分を備える。
【００３３】
別の例示的な機能ユニットは、この装置の造形平面内で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ユニット、たとえば再被覆ユニットとすることができる。造形材料塗布ユニットは、それぞれの造形材料層を塗布するようにこの装置の造形平面に対して可動に支持される少なくとも１つの機能サブユニット、たとえば再被覆ブレードを備えることができる。
【００３４】
別の例示的な機能ユニットは、造形材料の層の一部分を少なくとも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ユニットとすることができる。照射ユニットは、エネルギービームを生成するための機能サブユニット、たとえばビーム生成ユニット、及び／又はエネルギービームを造形平面の異なる位置へ偏向させるための機能サブユニット、たとえばビーム偏向ユニットを備えることができる。
【００３５】
本発明はさらに、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方法に関する。この方法を実施するために、上記で指定した装置が使用される。
【００３６】
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】
【００３７】
【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向けの粉末モジュールの原理図である。
【図２】図１の細部Ａの拡大図である。
【図３】図１の細部Ａの拡大図である。
【図４】図１の細部Ａの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
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５、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４、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３、たとえば技術的構成要素を付加製造する装置２向けの粉末モジュール１の原理図を示す。装置２は、たとえば、選択的レーザ溶融装置とすることができる。
【００３９】
図１の例示的な実施形態によれば、粉末モジュール１は、３次元の物体３の実際の付加蓄積が行われ、装置２の動作中に造形材料４で連続して充填される造形モジュールとして実施される。さらに、粉末モジュール１はまた、造形材料４で充填されており、装置２の動作中に装置２の造形平面Ｅ内に塗布すべき特定の量の造形材料４を連続して投与するように適合された投与モジュール、又は装置２の動作中に固化されなかった造形材料４を連続して受け取るように適合された溢流モジュールとして実施することもできる。
【００４０】
粉末モジュール１のモジュール式の態様は、特に、粉末モジュール１（全体）を、別個に取り扱うことができ、たとえば別個に動かすことができる機能ユニットとすることができることに起因することができる。したがって、粉末モジュール１は、装置２の粉末モジュールに関連する動作位置へ動かすことができる。
【００４１】
図１から明らかなように、粉末モジュール１は、造形材料４で充填可能であり又は充填されている粉末チャンバ体積７を有する粉末チャンバ６を備える。粉末チャンバ６及び粉末チャンバ体積７はそれぞれ、粉末モジュール１の構造的要素、すなわち壁６ａ、６ｂ又は壁部分によって画定される。粉末チャンバ６の底部６ｃは、以下でより詳細に説明するように、粉末モジュール１の運搬デバイス９の運搬ユニット８によって画定される。
【００４２】
粉末モジュール１は、造形材料４又は（粉末モジュール１が造形モジュールである所与の例示的な場合）粉末モジュール１が割り当てられた装置２の動作中に付加造形される３次元の物体３を運搬する運搬デバイス９を備える。
【００４３】
運搬デバイス９の１つの機能ユニットは、運搬ユニット８である。運搬ユニット８は、造形材料４及び粉末モジュール１が割り当てられた装置２の動作中に付加造形される３次元の物体３を運搬するように適合される。図から明らかなように、運搬ユニット８は、粉末チャンバ６内に配置される。図からやはり明らかなように、運搬ユニット８は、複数の典型的には板状の機能的要素８ａ〜８ｃを（垂直に）積み重ねられた配置で備えることができる。それぞれの機能的要素８ａ〜８ｃは、粉末モジュール１が割り当てられた装置２の造形平面Ｅを画定する造形板要素（８ａ）、造形板要素を調温、特に加熱するための任意選択の調温要素（８ｂ）、特に加熱要素、並びに造形板要素及び調温要素を運搬するための運搬要素（８ｃ）である。上述したように、運搬ユニット８、すなわち特に造形板要素は、粉末チャンバ６の底部６ｃを画定することができる。
【００４４】
運搬ユニット８は、粉末チャンバ６に対して又は粉末チャンバ内でそれぞれ、第１の位置、特に下端位置と、第２の位置、特に上端位置との間で（１次）運動軸（両方向の矢印Ｐ１によって示す）に沿って可動に支持される。運動軸は、典型的には、垂直に向けられた並進軸である。粉末モジュール１が割り当てられた装置２の動作中、運搬ユニット８の運動は、増分運動とすることができ、それによって運搬ユニット８の各増分運動は、装置２の造形平面Ｅ内に塗布される造形材料層の厚さに対応することができる。
【００４５】
運搬デバイス９の別の機能ユニットは、駆動ユニット１０である。駆動ユニット１０は、運搬ユニット８を第１の位置と第２の位置との間又はその逆に動かすための駆動力を生成するように適合される。駆動ユニット１０は、少なくとも１つのモータ、たとえば電気モータ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。
【００４６】
運搬デバイス９の別の機能ユニットは、結合ユニット１１である。結合ユニット１１は、駆動ユニット１０を運搬ユニット８に構造的に、特に機械的に結合するように適合される。したがって、結合ユニット１１はまた、駆動ユニット１０によって生成される駆動力を運搬ユニット８へ伝送するように適合される。したがって、駆動ユニット１０及び結合ユニット１１は、運搬ユニット８を動かすためのドライブトレインを構築する。
【００４７】
結合ユニット１１は、第１の延長状態と第２の延長状態との間を延長可能である（図１では、結合ユニット１１は、第１の延長状態と第２の延長状態との間の中間状態で示されている）。結合ユニット１１の第１の延長状態は、運搬ユニット８の第１の位置に対応し、すなわち結合ユニット１１は、運搬ユニット８が第１の位置へ動かされたとき、第１の延長状態へ延ばされる。運搬ユニット８の第１の位置は、下端位置であるため、結合ユニット１１の第１の延長状態は、結合ユニット１１が延ばされていない未延長状態とすることができる。結合ユニット１１の第２の延長状態は、運搬ユニット８の第２の位置に対応し、すなわち結合ユニット１１は、運搬ユニット８が第２の位置へ動かされたとき、第２の延長状態へ延ばすことができる。運搬ユニット８の第２の位置は、上端位置であるため、結合ユニット１１の第２の延長状態は、結合ユニット１１が（完全に）延ばされた延長済み状態とすることができる。
【００４８】
図１に示すように、結合ユニット１１は、結合ユニット１１の第１の延長状態に対応する第１の配置と、結合ユニット１１の第２の延長状態に対応する第２の配置との間で、運動軸（運搬ユニット８の運動軸に一致する）に沿って互いに対して可動に支持されている複数の結合セグメント１１ａ〜１１ｃを備える（図１では、結合ユニット１１は、第１の延長状態と第２の延長状態との間の中間配置で示されている）。
【００４９】
各結合セグメント１１ａ〜１１ｃは、結合ユニット１１の結合機能に必要とされる構造的、特に機械的な安定性を備えており、したがって各結合セグメント１１ａ〜１１ｃは、必要とされる構造的、特に機械的な安定性を有する好適な材料、たとえば金属、又は材料構造から構築することができ、又はそれを含むことができる。図１の実施形態によれば、結合セグメント１１ａ〜１１ｃは、伸縮式の配置で配置され、したがって結合ユニット１１は、折り畳み状態（結合ユニット１１の第１の延長状態を参照）と延長済み状態（結合ユニット１１の第２の延長状態を参照）との間で延長可能な伸縮式の結合ユニット１１である。
【００５０】
運搬デバイス９の別の機能ユニットは、運搬ユニット８の運動を第１の位置と第２の位置との間で案内するための案内ユニット１２である。したがって、案内ユニット１２はまた、運搬ユニット８を粉末チャンバ６に対して所望の特に水平の向き（ｘ、ｙの向き）で安定させるように適合される。したがって、案内ユニット１２は、必要とされる構造的、特に機械的な安定性、すなわち特に硬さ及び／又は剛性を備えており、運搬ユニット８を所望の特に水平の向きで安定させることを可能にする。
【００５１】
結合ユニット１１と同様に、案内ユニット１２は、第１の延長状態と第２の延長状態との間を延長可能である。案内ユニット１２の第１の延長状態は、運搬ユニット８の第１の位置に対応し、すなわち案内ユニット１２は、運搬ユニット８が第１の位置へ動かされたとき、第１の延長状態へ延ばすことができる。運搬ユニットの第１の位置は、下端位置であるため、案内ユニットの第１の延長状態は、案内ユニット１２が延ばされていない未延長状態とすることができる。案内ユニット１２の第２の延長状態は、運搬ユニット８の第２の位置に対応し、すなわち案内ユニット１２は、運搬ユニット８が第２の位置へ動かされたとき、第２の延長状態へ延ばすことができる。運搬ユニット８の第２の位置は、上端位置であるため、案内ユニット１２の第２の延長状態は、案内ユニット１２が（完全に）延ばされた延長済み状態とすることができる。
【００５２】
図１に示すように、結合ユニット１２はまた、案内ユニット１２の第１の延長状態に対応する第１の配置と、案内ユニット１２の第２の延長状態に対応する第２の配置との間で、運動軸（運搬ユニット８の運動軸に一致する）に沿って互いに対して可動に支持されている複数の案内セグメント１２ａ〜１２ｃを備える（図１では、案内ユニット１２はまた、第１の延長状態と第２の延長状態との間の中間配置で示されている）。
【００５３】
各案内セグメント１２ａ〜１２ｃは、案内ユニット１２の結合機能に必要とされる構造的、特に機械的な安定性を備えており、したがって各案内セグメント１２ａ〜１２ｃは、必要とされる構造的、特に機械的な安定性を有する好適な材料、たとえば金属、又は材料構造から構築することができ、又はそれを含むことができる。図１の実施形態によれば、案内セグメント１２ａ〜１２ｃは、伸縮式の配置で配置され、したがって案内ユニット１２は、折り畳み状態（案内ユニット１２の第１の延長状態を参照）と延長済み状態（案内ユニット１２の第２の延長状態を参照）との間で延長可能な伸縮式の案内ユニット１２である。図１はまた、互いに対して可動に支持されている案内セグメント１２ａ〜１２ｃが、運動軸の方向に重なることができ、特にその結果、案内セグメント１２ａ〜１２ｃの配置の構造的な安定性が得られることを示す。
【００５４】
図１から明らかなように、案内ユニット１２は、結合ユニット１１を完全に取り囲む。案内ユニット１２と結合ユニット１１はどちらも延長可能であるため、案内ユニット１２が結合ユニット１１を取り囲むことは、どの延長状態でも保証することができる。案内ユニット１２は、内部体積１３を画定し、内部体積１３内に結合ユニット１１が配置される。したがって、案内ユニット１２は、結合ユニット１１のハウジングと見なすことができる。案内ユニットの内部体積１３は、望ましくない造形材料４の侵入を防ぐために、外側から遮蔽される。したがって、案内ユニット１２の内部体積１３内に結合ユニット１１を配置することによって、運搬ユニット８を粉末チャンバ６に対して動かし且つ位置決めするのに造形材料が負の影響を及ぼす可能性がなくなる。
【００５５】
粉末モジュール１は、特に粉末モジュール１、たとえば粉末チャンバ６、又は粉末モジュール１が割り当てられた装置２の基準位置に対する運搬ユニット８の運動及び／又は位置を判定、特に検出するための少なくとも１つの運動及び／又は位置判定デバイス１６、特に運動及び／又は位置検出デバイスをさらに備えることができる。運動及び／又は位置判定デバイス１６は、運搬ユニット８の運動及び／又は位置に関する情報を出力するように適合することができる。運動及び／又は位置判定デバイス１６から出力される情報は、駆動ユニット１０を制御するために使用することができる。この情報は、運搬ユニット８の運動及び／又は位置のたとえば光学判定（又は検出）から得ることができる。したがって、運動及び／又は位置判定デバイス１６は、運搬ユニット８の運動及び／又は位置を判定又は検出するように適合された少なくとも１つのたとえば光学式の判定又は検出要素（図示せず）、たとえばセンサ要素を備えることができる。図１から明らかなように、運動及び／又は位置判定デバイス１６はまた、その動作が造形材料４による負の影響を受けることがないように、案内ユニット１２の内部体積１３内に配置することができる。
【００５６】
図２〜４はそれぞれ、図１の細部Ａの拡大図を示す。
【００５７】
図２から明らかなように、各案内セグメント１２ａ〜１２ｃは、確実な案内を提供するように協働、たとえば係合する好適な案内要素１２ａ’、１２ｂ’、たとえば突起（１２ｂ’）及び／又はレセプタクル（１２ａ’）を備えることができ、図２の例示的な実施形態によれば、案内セグメント１２ｂを備えた第１の案内要素は、案内レールの形状の突起１２ｂ’として構築され、案内セグメント１２ａを備えた第２の案内要素は、レセプタクル１２ａ’として構築され、それによって突起はレセプタクルに係合する。当然ながら、第１及び第２の案内要素の他の配置及び／又は構成も考えられる。
【００５８】
図２〜４は、粉末モジュール１が、封止ユニット１４をさらに備えることができることを示す。封止ユニット１４は、互いに対して可動に支持されている２つの（直接隣接して配置された）案内セグメント１２ａ、１２ｂ間の径方向の間隙１５を封止するように適合される。封止ユニット１は、粉末を通さない封止を提供する。図２〜４から明らかなように、封止ユニット１４は、互いに対して可動に支持されている少なくとも２つの案内セグメント１２ａ、１２ｂ間に配置され又はその間に延びる少なくとも１つの封止要素１４ａ、１４ｂを備える。
【００５９】
図３の例示的な実施形態によれば、封止要素１４ａは、案内セグメント１２ａの外壁部分と案内セグメント１２ｂの内壁部分との間に延びる特にリング状の封止リップとして構築される。封止リップは、案内セグメント１２ａ又は案内セグメント１２ｂを備えることができ、すなわち特に接続することができる。封止リップは、可撓性を有することができ、すなわち可撓性の材料、たとえばエラストマ、又は可撓性の材料構造、たとえばエラストマ構造から構築することができる。
【００６０】
図４の例示的な実施形態によれば、封止要素１４ａは、案内セグメント１２ａの外壁部分と案内セグメント１２ｂの内壁部分との間に延びる特にリング状の封止ブラシとして構築される。封止ブラシは、案内セグメント１２ａ又は案内セグメント１２ｂを備えることができ、すなわち特に接続することができる。封止ブラシは、複数の可撓性の毛を備えることができる。
【００６１】
図２に戻ると、封止ユニット１４はまた、好適な封止を提供するように互いに協働する複数の封止要素を備えることができる。それによって、第１の封止要素は、突起（参照番号１２ｂ’参照）を受け取るためのレセプタクル（参照番号１２ａ’参照）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、第２の封止要素は、それぞれのレセプタクル（参照番号１２ａ’参照）に係合するためのそれぞれの突起（参照番号１２ｂ’参照）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。したがって、それぞれの封止要素は、上述したそれぞれの案内要素を備えることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１  粉末モジュール
２  装置
３  ３次元の物体
４  造形材料
５  エネルギービーム
６  粉末チャンバ
６ａ  壁
６ｂ  壁
６ｃ  底部
７  粉末チャンバ体積
８  運搬ユニット
８ａ  造形板要素
８ｂ  調温要素
８ｃ  運搬要素
９  運搬デバイス
１０  駆動ユニット
１１  結合ユニット
１１ａ  結合セグメント
１１ｂ  結合セグメント
１１ｃ  結合セグメント
１２  案内ユニット
１２ａ  案内セグメント
１２ａ’  レセプタクル
１２ｂ  案内セグメント
１２ｂ’  突起
１２ｃ  案内セグメント
１３  内部体積
１４  封止ユニット
１４ａ  封止要素
１４ｂ  封止要素
１５  径方向の間隙
１６  運動及び／又は位置判定デバイス
Ａ  細部
Ｅ  造形平面
【図１】
2019085640.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019085640.tif 000005
【図４】
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