(57)【要約】      （修正有）【課題】原材料粉末を電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射することにより三次元ワークピースを製造する。【解決手段】器械１００に用いる粉末加工処理装置１０は、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するように、照射されている間に、原材料粉末の層を保持するように適合された建造部分４６を備えるキャリア要素１６と、建造部分４６に塗布される前に原材料粉末を保持する少なくとも一つの移送部分４８ａ、４８ｂを有している。粉末加工処理装置１０は、さらに、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するようにキャリア要素１６の建造部分４６に塗布される前に、キャリア要素１６の移送部分４８ａ、４８ｂによって保持された原材料粉末を予備加熱する加熱手段５０を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原材料粉末を電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射することにより三次元ワークピースを製造する器械（１００）に用いる粉末加工処理装置（１０）であって、前記粉末加工処理装置（１０）は、
前記原材料粉末の層が電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射されている間に該原材料粉末の層を保持するように適合された建造部分（４６）と、前記電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される前記原材料粉末の層を形成するように前記原材料粉末が前記建造部分（４６）に塗布される前に、該原材料粉末を保持するように適合された少なくとも一つの移送部分（４８ａ、４８ｂ）とを具備するキャリア要素（１６）と、
前記電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するように前記原材料粉末が前記キャリア要素（１６）の建造部分（４６）に塗布される前に、前記キャリア要素（１６）の移送部分（４８ａ、４８ｂ）によって保持された前記原材料粉末を予備加熱するように適合された加熱手段（５０）を有するものであることを特徴とする粉末加工処理装置。
【請求項２】
前記加熱手段（５０）は、前記キャリア要素（１６）の移送部分（４８ａ、４８ｂ）の領域の中で、前記キャリア要素（１６）と結合された加熱要素（５２ａ、５２ｂ）を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の粉末加工処理装置。
【請求項３】
前記粉末加工処理装置は、さらに、前記キャリア要素（１６）の移送部分（４８ａ、４８ｂ）に前記原材料粉末を塗布するように適合された粉末塗布手段（１４）を有し、該粉末塗布手段（１４）は、前記キャリア要素（１６）の建造部分（４６）上で前記電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するのに必要な原材料粉末の量に一致する量の原材料粉末が、前記移送部分（４８ａ、４８ｂ）に塗布されることを可能にする適量供給部（３８）が設けられているものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の粉末加工処理装置。
【請求項４】
前記粉末塗布手段（１４）は、前記キャリア要素（１６）を横切って移動可能であり、スライダー（４４）が設けられているものであり、該スライダーは、前記粉末塗布手段（１４）が前記キャリア要素（１６）を横切って動くことによって、前記キャリア要素（１６）の移送部分（４８ａ、４８ｂ）によって保持された原材料粉末が、前記キャリア要素（１６）の建造部分（４６）へ移送されて、前記建造部分（４６）上で前記電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するように前記建造部分（４６）に分配されることを可能にするものであることを特徴とする請求項３に記載の粉末加工処理装置。
【請求項５】
前記粉末加工処理装置は、さらに、制御部（４２）を有し、該制御部は、前記原材料粉末が前記移送部分（４８ａ、４８ｂ）によって保持されながら、前記加熱手段（５０）により予備加熱された後だけに、前記キャリア要素（１６）の移送部分（４８ａ、４８ｂ）によって保持された原材料粉末が、前記建造部分（４６）上で前記電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するように前記キャリア要素（１６）の建造部分（４６）へ移送されて、前記建造部分（４６）を横切って分配されるようにして、前記粉末塗布手段（１４）の動作を制御するように適合されたものであることを特徴とする請求項４に記載の粉末加工処理装置。
【請求項６】
前記少なくとも一つの移送部分（４８ａ、４８ｂ）は、前記建造部分（４６）の端部に隣接して配置され、前記建造部分（４６）の端部の長さ全体に沿って延伸しているものであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の粉末加工処理装置。
【請求項７】
前記キャリア要素（１６）は、第一の移送部分（４８ａ）と第二の移送部分（４８ｂ）を具備し、前記第一の移送部分（４８ａ）は前記建造部分（４６）の第一の端部に隣接して配置され、前記第二の移送部分（４８ｂ）は前記建造部分（４６）の第二の端部に隣接して配置され、前記建造部分（４６）の第一及び第二の端部は実質的に互いに平行に延伸しているものであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の粉末加工処理装置。
【請求項８】
前記制御部（４２）は、前記第二の移送部分（４８ｂ）から前記建造部分（４６）へ原材料粉末を移送することによって前記キャリア要素（１６）の建造部分（４６）に形成された原材料粉末の層が、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射されている間に、原材料粉末が前記キャリア要素（１６）の第一の移送部分（４８ａ）に塗布され、前記キャリア要素（１６）の第一の移送部分（４８ａ）に置いておかれるように、及び／又は前記第一の移送部分（４８ａ）から前記建造部分（４６）へ原材料粉末を移送することによって前記キャリア要素（１６）の建造部分（４６）に形成された原材料粉末の層が、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射されている間に、原材料粉末が前記キャリア要素（１６）の第二の移送部分（４８ｂ）に塗布され、前記キャリア要素（１６）の第二の移送部分（４８ｂ）に置いておかれるように、前記粉末塗布手段（１４）の動作を制御するように適合されるものであることを特徴とする請求項７に記載の粉末加工処理装置。
【請求項９】
原材料粉末を電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射することにより三次元ワークピースを製造する器械（１００）であって、前記器械（１００）は、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の粉末加工処理装置（１０）を有するものであることを特徴とする三次元ワークピースを製造する器械。
【請求項１０】
原材料粉末を電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射することにより三次元ワークピースを製造する器械（１００）による前記原材料粉末の加工処理方法であって、前記方法は、
キャリア要素（１６）の少なくとも一つの移送部分（４８ａ、４８ｂ）に原材料粉末を塗布する工程と、
前記キャリア要素（１６）の前記少なくとも一つの移送部分（４８ａ、４８ｂ）から前記キャリア要素（１６）の建造部分（４６）へ前記原材料粉末を移送し、前記キャリア要素（１６）の前記建造部分（４６）上に電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成する工程と、
前記電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するように前記原材料粉末が前記キャリア要素（１６）の建造部分（４６）に塗布される前に、前記キャリア要素（１６）の移送部分（４８ａ、４８ｂ）によって保持された前記原材料粉末を予備加熱する工程と、
を有することを特徴とする原材料粉末の加工処理方法。
【請求項１１】
前記原材料粉末は、前記キャリア要素（１６）の建造部分（４６）上で前記電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するのに必要な原材料粉末の量に一致する量で、粉末塗布手段（１４）によって前記キャリア要素（１６）の移送部分（４８ａ、４８ｂ）に塗布されることを特徴とする請求項１０に記載の原材料粉末の加工処理方法。
【請求項１２】
前記粉末塗布手段（１４）として、前記キャリア要素（１６）を横切って移動させられ、スライダー（４４）が設けられているものを用い、該スライダーは、前記粉末塗布手段（１４）が前記キャリア要素（１６）を横切って動くことによって、前記キャリア要素（１６）の移送部分（４８ａ、４８ｂ）によって保持された原材料粉末が、前記キャリア要素（１６）の建造部分（４６）へ移送されて、前記建造部分（４６）上で前記電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するように前記建造部分（４６）に分配されることを可能にするものであることを特徴とする請求項１１に記載の原材料粉末の加工処理方法。
【請求項１３】
前記粉末塗布手段（１４）の動作を、前記原材料粉末が前記移送部分（４８ａ、４８ｂ）によって保持されながら前記加熱手段（５０）により予備加熱された後だけに、前記キャリア要素（１６）の移送部分（４８ａ、４８ｂ）によって保持された原材料粉末が前記建造部分（４６）に上で前記電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するように前記キャリア要素（１６）の建造部分（４６）へ移送されて、前記建造部分（４６）に分配されるように制御することを特徴とする請求項１２に記載の原材料粉末の加工処理方法。
【請求項１４】
前記少なくとも一つの移送部分（４８ａ、４８ｂ）を、前記建造部分（４６）の端部に隣接して配置し、前記建造部分（４６）の端部の長さ全体に沿って延伸させ、及び／又は、前記キャリア要素（１６）として、第一の移送部分（４８ａ）と第二の移送部分（４８ｂ）を具備し、前記第一の移送部分（４８ａ）は前記建造部分（４６）の第一の端部に隣接して配置され、前記第二の移送部分（４８ｂ）は前記建造部分（４６）の第二の端部に隣接して配置され、前記建造部分（４６）の第一及び第二の端部は実質的に互いに平行に延伸しているものを用いることを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか一項に記載の原材料粉末の加工処理方法。
【請求項１５】
前記粉末塗布手段（１４）の動作を、前記第二の移送部分（４８ｂ）から前記建造部分（４６）へ原材料粉末を移送することによって前記キャリア要素（１６）の建造部分（４６）に形成された原材料粉末の層が、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射されている間に、原材料粉末が前記キャリア要素（１６）の第一の移送部分（４８ａ）に塗布され、前記キャリア要素（１６）の第一の移送部分（４８ａ）に置いておかれるように、及び／又は前記第一の移送部分（４８ａ）から前記建造部分（４６）へ原材料粉末を移送することによって前記キャリア要素（１６）の建造部分（４６）に形成された原材料粉末の層が、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射されている間に、原材料粉末が前記キャリア要素（１６）の第二の移送部分（４８ｂ）に塗布され、前記キャリア要素（１６）の第二の移送部分（４８ｂ）に置いておかれるように、制御することを特徴とする請求項１４に記載の原材料粉末の加工処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁放射線または粒子放射線で原材料粉末を選択的に照射することにより、三次元ワークピースを製造する器械に用いる粉末加工処理装置に関する。さらに、本発明は、電磁放射線または粒子放射線で原材料粉末の複数の層を選択的に照射することにより、三次元ワークピースを製造する器械に関しており、その器械は前述の粉末加工処理装置を有している。最後に、本発明は、電磁放射線または粒子放射線で原材料粉末を選択的に照射することにより三次元ワークピースを製造する器械において、原材料粉末を加工処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー選択溶融又はレーザー選択焼結は、累積的に階層化する方法であり、粉末の、特に、金属及び／又はセラミックの原材料を複雑な形状の三次元ワークピースに加工することができる。そのために、原材料粉末の層をキャリア上へ塗布し、製造されるワークピースの所望の形状に依存する位置選択的方法でレーザー放射させる。粉末の層を貫通するレーザー放射によって、原材料粉末粒子を加熱し、その結果溶融又は焼結が生じる。その後、ワークピースが所望の形状及びサイズを有するまで、原材料粉末の複数の層が、レーザー処理がすでに行われたキャリア上の層に、連続的に塗布される。レーザー選択溶融又はレーザー選択焼結は、特に、ＣＡＤデータに基づいて、試作品、工具、交換部品又は医療人工器官、例えば歯科又は整形外科用の人工器官などの製造のために使用され得る。
【０００３】
レーザー選択溶融により粉末の原材料から成形体を製造する器械が、例えば、ＥＰ  １  ７９３  ９７９  Ｂｌに記載されている。この従来技術の器械は、製造される成形体用の複数のキャリアを収容するプロセスチャンバーを備える。粉末の層の準備システムは、レーザー光線によって照射されるキャリア上の原材料粉末を塗布するために、キャリアを横切る前後運動の可能な粉末収容ホルダを備える。加熱手段が、レーザー選択溶融により加工処理される粉末を加熱するために設けられていてもよい。
【０００４】
ＥＰ  ２  １９１  ９２２  Ｂ１には、複数の粉末の層を電磁放射線または粒子放射線に当てることによりワークピースを製造するための設備に用いられるキャリアと粉末塗布手段が記載されている。その中で、少なくとも一つの平坦化スライダーが、休止位置においては、粉末放出口を通ってキャリア上に塗布された原材料粉末の層に接触することがないように、そして、稼働位置においては、粉末塗布手段がキャリアを横切って移動する時に、粉末塗布手段の動作中に原材料粉末の層を平坦化する目的で、粉末放出口を通ってキャリア上に塗布された原材料粉末の層を払って平らにするように、休止位置と稼働位置の間の粉末チャンバーの粉末放出口に関連して設けられることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、電磁放射線または粒子放射線で原材料粉末の複数の層を選択的に照射することにより、高品質の三次元ワークピースを製造することを可能にする器械に用いる粉末加工処理装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、このような粉末加工処理装置を有し、電磁放射線または粒子放射線で原材料粉末を選択的に照射することにより、三次元ワークピースを製造する器械を提供することを目的とする。最後に、本発明は、電磁放射線または粒子放射線で原材料粉末を選択的に照射することにより、高品質の三次元ワークピースを製造する器械において、原材料粉末を加工処理する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１に記載の粉末加工処理装置、請求項９に記載の器械、及び請求項１０に記載の方法によって達成される。
【０００７】
電磁放射線または粒子放射線で原材料粉末を選択的に照射することにより、三次元ワークピースを製造する器械に用いる本発明の粉末加工処理装置は、原材料粉末の層が電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射されている間に、原材料粉末の層を保持するように適合された建造部分を有するキャリア要素を備えている。キャリア要素の建造部分は、連続的に建造部分に塗布された原材料粉末の複数の層と、その原材料粉末の層を電磁放射線または粒子放射線で原材料粉末を選択的に照射することにより原材料粉末から層状に積み上げられたワークピースの両方を保持する働きをする。さらに、キャリア要素は、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するように前記原材料粉末が建造部分に塗布される前に、その原材料粉末を保持するように適合された少なくとも一つの移送部分を有する。キャリア要素の移送部分は、このように、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するように原材料粉末がキャリア要素の建造部分に塗布される前には、その原材料粉末に対する一種の一時貯蔵部として機能する。
【０００８】
キャリア要素は、全体として、しっかりと固定されたキャリア要素でもよいし、又はワークピースがキャリア要素の建造部分上の原材料粉末から層状に積み上げられる際、そのワークピースの建造高さが増すにつれて、キャリア要素が垂直方向の下方向に移動させられることができるように、垂直方向に変位可能に設計されてもよい。しかしながら、キャリア要素の移送部分がしっかりと固定され、その一方で、ワークピースがキャリア要素の建造部分上の原材料粉末から層状に積み上げられる際、そのワークピースの建造高さが増すにつれて、建造部分が移送部分に関して、垂直方向における下方向に移動させられるように、キャリア要素の建造部分が移送部分に関して垂直方向に変位可能に設計されることも考えられる。原材料粉末は、好ましくは金属粉末であり、特には金属合金粉末であるが、セラミック粉末又は異なる物質を含有する粉末であってもよい。粉末はいかなる適切な粒子の大きさ、又は粒子の大きさの分布を有していてもよい。しかしながら、１００μｍ未満の大きさの粒子の粉末を加工処理することが好ましい。
【０００９】
粉末加工処理装置は、さらに、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するように、原材料粉末がキャリア要素の建造部分に塗布される前に、キャリア要素の移送部分によって保持された原材料粉末を予備加熱するように適合された加熱手段を有している。原材料粉末を予備加熱することによって、原材料粉末から層状に積み上げられたワークピースの既生成の層の温度のみならず、電磁放射線または粒子放射線で実際に照射され、それにより溶融、及び／又は焼結された原材料粉末の粒子の温度と照射領域の外側に配置された原材料粉末の粒子の温度との差により生じる温度勾配が減少させられることができる。その結果として、ワークピース内の熱応力を減少させることができる。
【００１０】
本発明の粉末加工処理装置においては、加熱手段は、原材料粉末がキャリア要素の建造部分に実際に塗布される前に、原材料粉末を予備加熱する。このようにすれば、原材料粉末の加熱は、照射プロセス、又は原材料粉末の量の増加、及び特にワークピースが原材料粉末から層状に積み上げられる際、そのワークピースの建造高さが増すにつれて、キャリア要素の建造部分上に在る複数の原材料粉末の層の「堆積」の高さが増加することに影響されない。その代わり、本発明の粉末加工処理装置においては、キャリア要素の建造部分に塗布された原材料粉末の各々の層は、電磁放射線または粒子放射線で照射されるために建造部分へ実際に移送される前に、所望の予備加熱温度まで均一に予備加熱される。このようにして、ワークピースの既生成の複数の層の温度のみならず、電磁放射線または粒子放射線で実際に照射される原材料粉末の粒子の温度と照射領域の外側に配置された原材料粉末の粒子の温度との差により生じる温度勾配は、最小化されることができ、ワークピース内の熱応力を最小化することもまた可能にする。その結果、クラックの発生がなく高い強度で高品質のワークピースを得ることができる。
【００１１】
加熱手段は、キャリア要素の移送部分によって保持される原材料粉末の予備加熱を可能にするどのような適切な設計のものでもよい。特に、加熱手段は、キャリア要素の移送部分に塗布された原材料粉末を、抵抗加熱によって、又は誘導加熱によって、又はマイクロ波による誘電加熱によって、予備加熱するように適合された加熱要素を有していてもよい。粉末加工処理装置の好ましい一つの実施態様において、加熱手段は、キャリア要素の移送部分の領域において、キャリア要素と結合された加熱要素を有している。この設計の加熱手段は、原材料粉末を電磁放射線または粒子放射線で照射することにより三次元ワークピースを製造する器械の中に容易に組み込まれ、キャリア要素の移送部分によって保持される原材料粉末を局所的に制限して予備加熱することを可能にする。
【００１２】
本発明の粉末加工処理装置は、さらに、キャリア要素の移送部分に原材料粉末を塗布するように適合された粉末塗布手段を有する。具体的には、粉末塗布手段は、キャリア要素に塗布される原材料粉末を貯蔵するための少なくとも一つの粉末貯蔵部と、粉末貯蔵部と粉末塗布手段の粉末放出口をつなぐ粉末用の通路を有している。粉末塗布手段の粉末貯蔵部内に収納された原材料粉末は、このように、粉末用の通路を通って、粉末放出口に運ばれてもよく、必要であれば、適切な搬送手段が、原材料粉末を粉末貯蔵部から粉末放出口へ搬送するために、粉末塗布手段に設けられていてもよい。粉末塗布手段の粉末放出口の大きさと形状は、キャリア要素の移送部分の大きさと形状に適合されてもよく、それにより、粉末塗布手段によって移送部分に塗布された原材料粉末が移送部分の表面に渡って均一に分配されることを可能にする。移送部分の表面に渡って均一に原材料粉末を分配することによって、原材料粉末の特に均一な予備加熱が達成され得る。
【００１３】
粉末塗布手段には、キャリア要素の建造部分上で電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するのに必要な原材料粉末の量に一致する量の原材料粉末が、移送部分に塗布されることを可能にする適量供給部が設けられていてもよい。キャリアの建造部分に一層の原材料粉末の層を形成するのに必要な原材料粉末の量に一致する量の原材料粉末がキャリア要素の移送部分に塗布される場合は、移送部分に塗布される原材料粉末の量は、最小化されるとともに、特に効率良く均一に原材料粉末を予備加熱することを可能にする。
【００１４】
適量供給部は、移送部分に塗布される原材料粉末の量が、キャリア要素の建造部分上で電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の一層を形成するのに必要な原材料粉末の量に一致するように、粉末塗布手段の粉末貯蔵部からの原材料粉末の放出を制御するように構成されていてもよい。その代わりに、又はそれに加えて、適量供給部は、粉末塗布手段の粉末貯蔵部に供給される原材料粉末の量が、キャリア要素の建造部分上で電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の一層を形成するのに必要な原材料粉末の量に一致するように、粉末塗布手段の粉末貯蔵部への原材料粉末の供給を制御するように構成されていてもよい。後者の場合は、原材料粉末は、例えば粉末塗布手段の粉末放出口を開閉するのに適切な閉鎖要素を開くことによって、キャリア要素の移送部分上に簡単に放出されることができるが、それでも、移送部分に塗布される原材料粉末の量は、キャリア要素の建造部分上で電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の一層を形成するのに必要な原材料粉末の量に一致することを確実にすることができる。
【００１５】
粉末塗布手段は、キャリア要素を横切って移動可能であってよい。例えば、粉末塗布手段は、駆動モータと、粉末塗布手段と駆動モータを連結する伝道装置を有する適切な駆動機構によって、キャリア要素を横切って移動可能であってもよい。粉末塗布手段は、キャリア要素を横切って往復移動可能であってよく、即ち、粉末塗布手段はキャリア要素を横切って二つの互いに反対の方向に移動可能であってもよい。さらに、粉末塗布手段には、キャリア要素の移送部分によって保持された原材料粉末が、キャリア要素の建造部分へ移送されて、粉末塗布手段がキャリア要素を横切って動くことによって、建造部分上で電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するように建造部分を横切って分配されることを可能にする例えばスライダーのような、適切な手段が設けられていてもよい。そのため、粉末塗布手段は、移送部分へ原材料粉末を塗布するとともに、キャリア要素の建造部分上で電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するという二つの機能を実現してもよい。
【００１６】
粉末塗布手段は、キャリア要素を横切る粉末塗布手段の移動の方向から見たときに、粉末塗布手段の粉末放出口の後ろに配置されたスライダーが設けられていることが好ましい。粉末塗布手段のこの設計は、粉末塗布手段がキャリア要素を横切って動かされる時に、原材料粉末の上部をなでるスライダーによって、粉末放出口を通ってキャリア要素の移送部分に塗布された原材料粉末が、キャリア要素の建造部分に渡って分配されることを可能にする。
【００１７】
粉末加工処理装置は、さらに、制御部を有し、その制御部は、原材料粉末が移送部分によって保持されながら、加熱手段により予備加熱された後だけに、キャリア要素の移送部分によって保持された原材料粉末が、建造部分上で電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するようにキャリア要素の建造部分へ移送されて、建造部分を横切って分配されるようにして、粉末塗布手段の動作を制御するように適合されている。このようにして、制御部は、キャリア要素の移送部分に原材料粉末を塗布する機能と、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するように、キャリア要素の建造部分を横切って原材料粉末を分配する機能の二つの機能を実現する粉末塗布手段が、原材料粉末が加熱手段によって所望の予備加熱温度に十分に予備加熱された後だけに、キャリア要素の移送部分から建造部分へ原材料粉末を移送することを確実にする。
【００１８】
粉末加工処理装置の一つの好ましい実施態様において、少なくとも一つの移送部分は、建造部分の端部に隣接して配置される。例えば、建造部分は正方形又は矩形の形状であってもよく、移送部分は建造部分の端部に隣接して配置され、好ましくは、キャリア要素を横切る粉末塗布手段の動作の方向に対して実質的に垂直に延伸している縞（ストライプ）の形状であってよい。この場合、移送部分の大きさと形状に適合された大きさと形状の粉末放出口を有する粉末塗布手段により、移送部分に原材料粉末が容易に塗布でき、原材料粉末が加熱手段によって十分に予備加熱された後で、キャリア要素を横切って移動しながら建造部分へ原材料粉末を移送できる。移送部分は、建造部分の端部の長さ全体に沿って延伸していてもよい。この場合、粉末塗布手段がキャリア要素を横切って移動させられている時に、建造部分は、粉末塗布手段のスライダーによって予備加熱のために移送部分上に堆積された原材料粉末により均一に覆われることができる。
【００１９】
粉末加工処理装置のキャリア要素は、一つの移送部分だけを有していてもよい。しかしながら、粉末加工処理装置のキャリア要素は、第一の移送部分と第二の移送部分を有していることが好ましい。第一の移送部分は建造部分の第一の端部に隣接して配置されてもよく、第二の移送部分は建造部分の第二の端部に隣接して配置されてもよく、建造部分の第一及び第二の端部は好ましくは実質的に互いに平行に、そして好ましくはキャリア要素を横切る粉末塗布手段の動作の方向に実質的に垂直に延伸している。粉末加工処理装置のキャリア要素に、建造部分の二つの平行な端部に隣接して配置された二つの移送部分を設けられている時は、粉末塗布手段は、原材料粉末を第一及び第二の移送部分からキャリア要素の建造部分へ交互に移送するように、キャリア要素を横切って移動させられてもよい。このことは、粉末塗布手段の「空動作」のない稼働を可能にする。
【００２０】
特に、粉末加工処理装置のキャリア要素に二つの移送部分が設けられている場合は、粉末塗布手段は一つだけの粉末放出口を有してよいが、スライダーが二つあることで、粉末塗布手段がキャリア要素を横切って往復移動のどちら方向に移動するかに関係なく、粉末塗布手段によりキャリア要素の建造部分上に原材料粉末の層を生成することを可能にする。しかしながら、この場合、スライダーは例えば、ＥＰ  ２  １９１  ９２２  Ｂ１の中に記載されているように、休止位置と稼働位置の間で移動可能とされるべきである。その代わりに、粉末塗布手段はまた、二つの粉末放出口と、二つの粉末放出口の間に配置された一つだけのスライダーを有していてもよい。この場合、キャリア要素を横切って粉末塗布手段が移動する方向から見た時に、スライダーが、原材料粉末が放出されるために使用される粉末放出口の後ろに配置されるように、キャリア要素を横切る粉末塗布手段の動作の方向に依存して選択される粉末放出口から原材料粉末が放出されてもよい。さらに他の実施態様によれば、粉末塗布手段は、キャリア要素を横切って粉末塗布手段が移動する方向から見た時に、粉末放出口の後ろに配置されるように、必要に応じ粉末放出口に関して配置位置を変位可能としたスライダーが設けられてもよい。
【００２１】
制御部は、第二の移送部分から建造部分へ原材料粉末を移送することによってキャリア要素の建造部分に形成された原材料粉末の層が、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射されている間に、原材料粉末がキャリア要素の第一の移送部分に塗布され、キャリア要素の第一の移送部分に置いておかれるように、粉末塗布手段の動作を制御するように適合されてもよい。これにより、第二の移送部分から建造部分に移送された原材料粉末から生成された原材料粉末の層が電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される間の期間は、原材料粉末が第一の移送部分に塗布され、第一の移送部分によって保持された原材料粉末を予備加熱するために利用される。
【００２２】
それに代わり、又はそれに加えて、制御部は、第一の移送部分から建造部分へ原材料粉末を移送することによってキャリア要素の建造部分に形成された原材料粉末の層が、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射されている間に、原材料粉末がキャリア要素の第二の移送部分に塗布され、キャリア要素の第二の移送部分に置いておかれるように、粉末塗布手段の動作を制御するように適合されてもよい。第一の移送部分に保持されている間に予備加熱された粉末から形成された、建造部上の原材料粉末の層を照射するために必要な時間は、このように、追加の原材料粉末が第二の移送部分へ塗布され、第二の移送部分によって保持されている間に追加の原材料粉末を予備加熱するために、粉末塗布手段によって利用される。
【００２３】
第二の移送部分から建造部分へ原材料粉末を移送することによってキャリア要素の建造部分上に形成された原材料粉末の層が、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射されている間に、原材料粉末がキャリア要素の第一の移送部分に塗布され、キャリア要素の第一の移送部分に置いておかれるように、及び第一の移送部分から建造部分へ原材料粉末を移送することによってキャリア要素の建造部分上に形成された原材料粉末の層が、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射されている間に、原材料粉末がキャリア要素の第二の移送部分に塗布され、キャリア要素の第二の移送部分に置いておかれるように、制御部が、粉末塗布手段の動作を制御するように適合されたものである場合は、粉末塗布手段は、第一又は第二の移送部分からキャリア要素の建造部分へ原材料粉末を連続的に移送している間に、キャリア要素を横切って往復移動させられてもよい。このようにすれば、粉末塗布手段は、「空動作」なく稼働させられることができ、粉末加工処理装置の特に効率の良い動作を可能にする。
【００２４】
原材料粉末を電磁放射線または粒子放射線で照射することにより三次元ワークピースを製造するための本発明の器械は、上記の粉末加工処理装置を有している。
【００２５】
粉末加工処理装置は、プロセスチャンバーの中に収納されていてもよい。プロセスチャンバーは、周囲の雰囲気に対して、即ち、プロセスチャンバーを取り巻く環境に対して、制御された雰囲気、特にプロセスチャンバー内の不活性雰囲気を維持することを可能にするために、密封可能とされてもよい。プロセスチャンバー内雰囲気を制御することによって、望まない化学反応の発生、特に原材料粉末を電磁放射線または粒子放射線で照射する時の酸化反応の発生を、防ぐことができる。プロセスチャンバーに供給されるガスは、好ましくは、例えば、アルゴン、窒素等の不活性ガスである。しかしながら、プロセスチャンバーに空気を供給することもまた考えられる。ガスは適切な運搬手段、例えばポンプのような運搬手段によってプロセスチャンバーへ供給されてもよい。
【００２６】
本発明の器械は、さらに、電磁放射線または粒子放射線でキャリアの建造部分に塗布された原材料粉末の複数の層を選択的に照射するための照射手段を有していてもよい。照射手段は、原材料粉末粒子の位置選択的な溶融を起こす放射線で原材料粉末を照射するように適合されることが好ましい。照射手段は、少なくとも一つの放射源、特にレーザー光源と、放射源によって放射される放射ビームを誘導、及び／又は処理するための少なくとも一つの光学部を有していてもよい。光学部は、例えば、対物レンズ、特にｆ−θレンズ、及びスキャナ部のような光学要素を有していてよく、スキャナ部は回折光学素子と屈折鏡を有することが好ましい。
【００２７】
原材料粉末を電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射することにより三次元ワークピースを製造する器械における本発明の原材料粉末の加工処理方法は、キャリア要素の少なくとも一つの移送部分に原材料粉末を塗布する工程を有している。原材料粉末は、キャリア要素の少なくとも一つの移送部分からキャリア要素の建造部分へ移送される。電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層が、キャリア要素の建造部分上に形成される。キャリア要素の移送部分に保持された原材料粉末は、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するように原材料粉末がキャリア要素の建造部分に塗布される前に予備加熱される。
【００２８】
原材料粉末は、粉末塗布手段によって、キャリア要素の移送部分に塗布される。好ましくは、原材料粉末は、キャリア要素の建造部分上で電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するのに必要な原材料粉末の量に一致する量で、キャリア要素の移送部分に塗布される。
【００２９】
粉末塗布手段は、キャリア要素を横切って移動させられてもよい。さらに、粉末塗布手段は、粉末塗布手段がキャリア要素を横切って動くことによって、キャリア要素の移送部分によって保持された原材料粉末が、キャリア要素の建造部分へ移送されて、建造部分上で電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するように建造部分に分配されることを可能にするスライダーのような適切な手段が設けられていてもよい。
【００３０】
粉末塗布手段の動作を、原材料粉末が移送部分によって保持されながら加熱手段により予備加熱された後だけに、キャリア要素の移送部分によって保持された原材料粉末が建造部分上で電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するようにキャリア要素の建造部分へ移送されて、建造部分に分配されるように制御してもよい。
【００３１】
少なくとも一つの移送部分は、建造部分の端部に隣接して配置されてもよい。少なくとも一つの移送部分は、建造部分の端部の長さ全体に沿って延伸していてよい。その代わりに、又はそれに加えて、キャリア要素は、第一の移送部分と第二の移送部分を具備し、第一の移送部分は建造部分の第一の端部に隣接して配置され、第二の移送部分は建造部分の第二の端部に隣接して配置されてもよい。建造部分の第一及び第二の端部は実質的に互いに平行に延伸していることが好ましい。
【００３２】
粉末塗布手段の動作を、第二の移送部分から建造部分へ原材料粉末を移送することによってキャリア要素の建造部分に形成された原材料粉末の層が、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射されている間に、原材料粉末がキャリア要素の第一の移送部分に塗布され、キャリア要素の第一の移送部分に置いておかれるように、制御してもよい。その代わりに、又はそれに加えて、粉末塗布手段の動作を、第一の移送部分から建造部分へ原材料粉末を移送することによってキャリア要素の建造部分に形成された原材料粉末の層が、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射されている間に、原材料粉末がキャリア要素の第二の移送部分に塗布され、キャリア要素の第二の移送部分に置いておかれるように、制御してもよい。
【００３３】
以下に、本発明の好ましい実施形態を、添付の模式図を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】粉末加工処理装置を備えた三次元ワークピースを製造する器械を示す図である。
【図２】図１に示す器械で使用される粉末加工処理装置のキャリア要素の上面図である。
【図３】図１に示す器械において原材料粉末を加工処理する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、レーザー選択溶融（ＳＬＭ、登録商標）により三次元ワークピースを製造する器械１００を示す。器械１００は、器械１００のプロセスチャンバー１２の内部に配置された粉末加工処理装置１０を有している。プロセスチャンバー１２は、周囲の雰囲気に対して、即ちプロセスチャンバー１２を取り巻く環境に対して、密封可能である。粉末加工処理装置１０は、以下に詳細に記載するが、キャリア要素１６へ原材料粉末を塗布する働きをする粉末塗布手段１４を有している。原材料粉末は、金属粉末であってよく、特には金属合金粉末であり、セラミック粉末又は異なる物質を含有する粉末であってもよい。
【００３６】
器械１００は、さらに、キャリア要素１６に塗布された原材料粉末をレーザー放射線で選択的に照射するための照射手段１８を有している。照射手段１８によって、キャリア要素１６に塗布された原材料粉末は、製造される三次元ワークピースの所望の形状に依存して、位置選択的な方法でレーザー放射線を受けてもよい。照射手段１８は、密封可能なハウジング２０を有している。放射ビーム２２は、特にレーザービームであり、特にレーザー光源である放射源２４によって供給され、そのレーザー光源は例えば、約１０７０〜１０８０ｎｍの波長のレーザー光を放射するダイオード励起イッテルビウムファイバーレーザーを有しており、開口２６を通してハウジング２０の中に向けられる。
【００３７】
照射手段１８は、さらに、放射ビーム２２を誘導し処理する光学部２８を有している。光学部２８は、放射ビーム２２を拡張するためのビームエキスパンアダー、スキャナ及び対物レンズを有していてもよい。その代わりに、光学部２８は、集束光学部品及びスキャナ部を含むビームエキスパンアダーを有していてもよい。スキャナ部によって、放射ビーム２２の焦点の位置を、ビーム進路の方向とビーム進路に垂直な平面内の両方に変化させ、調整されることができる。スキャナ部は、ガルバノメータースキャナの形式で設計されてもよく、対物レンズはｆ−θ対物レンズでもよい。
【００３８】
粉末加工処理装置１０の粉末塗布手段１４は、キャリア要素１６へ塗布される原材料粉末を貯蔵するための、第一及び第二の粉末貯蔵部３０ａ、３０ｂを有している。第一の粉末用の通路３２ａは、第一の粉末貯蔵部３０ａを第一の粉末放出口３４ａにつないでおり、第二の粉末用の通路３２ｂは、第二の粉末貯蔵部３０ｂを第二の粉末放出口３４ｂにつないでいる。さらに、粉末塗布手段１４には、キャリア要素１６に原材料粉末を所望量塗布することを可能にする適量供給部３８が設けられている。
【００３９】
適量供給部３８は、閉鎖位置と解放位置の間で移動可能な第一の閉鎖要素４０ａを有している。閉鎖位置の場合は、第一の閉鎖要素４０ａは、粉末塗布手段１４の第一の粉末用の通路３２ａを閉じ（閉鎖し）、これによって、第一の粉末貯蔵部３０ａ内に収納された原材料粉末が、第一の粉末放出口３４ａを通って第一の粉末貯蔵部３０ａから放出されるのを防ぐ。これとは反対に、解放位置の場合は、第一の閉鎖要素４０ａは、粉末塗布手段１４の第一の粉末用の通路３２ａを開き（解放し）、それによって、第一の粉末貯蔵部３０ａ内に収納された原材料粉末が、第一の粉末放出口３４ａを通って第一の粉末貯蔵部３０ａから放出されることを可能にする。さらに、適量供給部３８は、閉鎖位置と解放位置の間で移動可能な第二の閉鎖要素４０ｂを有している。閉鎖位置の場合は、第二の閉鎖要素４０ｂは、粉末塗布手段１４の第二の粉末用の通路３２ｂを閉じ、これによって、第二の粉末貯蔵部３０ｂ内に収納された原材料粉末が、第二の粉末放出口３４ｂを通って第二の粉末貯蔵部３０ｂから放出されるのを防ぐ。これとは反対に、解放位置の場合は、第二の閉鎖要素４０ｂは、粉末塗布手段１４の第二の粉末用の通路３２ｂを開き、それによって、第二の粉末貯蔵部３０ｂ内に収納された原材料粉末が、第二の粉末放出口３４ｂを通って第二の粉末貯蔵部３０ｂから放出されることを可能にする。
【００４０】
粉末塗布手段１４は、キャリア要素１６を横切って、Ｄ１とＤ２で示された反対の方向に往復移動可能である。制御部４２は、粉末塗布手段１４の動作を制御する働きをする。特に、制御部４２は、キャリア要素１６を横切る粉末塗布手段１４の動きと粉末塗布手段１４の粉末貯蔵部３０からの原材料粉末の放出を制御するように適合されている。最後に、粉末塗布手段１４には、第一及び第二の粉末放出口３４ａ、３４ｂの間に配置され、原材料粉末を動かし平坦化するように、第一又は第二の粉末放出口３４ａ、３４ｂのいずれかから放出された原材料粉末の上部をなでる働きを持つスライダー４４が設けられている。
【００４１】
スライダー４４は、第一及び第二の粉末放出口３４ａ、３４ｂの間に配置されているので、キャリア要素１６を横切る粉末塗布手段１４の移動の方向から見た時に、スライダー４４は常に粉末放出口３４ａ、３４ｂのいずれか一つの後ろに配置されることになる。具体的には、粉末塗布手段１４が、Ｄ１の方向にキャリア要素１６を横切って移動させられる場合は、キャリア要素１６を横切る粉末塗布手段１４の移動の方向から見た時に、スライダー４４は、第二の粉末放出口３４ｂの後ろに配置され、これによって、第二の粉末放出口３４ｂを通って放出された原材料粉末を動かし平坦化するために使用されることができる。これとは反対に、粉末塗布手段１４が、Ｄ２の方向にキャリア要素１６を横切って移動させられる場合は、キャリア要素１６を横切る粉末塗布手段１４の移動の方向から見た時に、スライダー４４は、第一の粉末放出口３４ａの後ろに配置され、これによって、第一の粉末放出口３４ａを通って放出された原材料粉末を動かし平坦化するために使用されることができる。
【００４２】
粉末加工処理装置１０のキャリア要素１６は、図２に詳細に示されており、正方形の形状でありキャリア要素１６の中心領域に配置された建造部分４６を有している。建造部分４６は、原材料粉末の層が電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される間、原材料粉末の層を保持する働きをする。さらに、原材料粉末の複数の層が電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射されることによって原材料粉末から層状に積み上げられたワークピースが、キャリア要素１６の建造部分４６上に生成される。キャリア要素１６は、さらに、第一及び第二の移送部分４８ａ、４８ｂを有する。電磁放射線または粒子放射線で照射される原材料粉末は、粉末加工処理装置１０内において、キャリア要素１６の建造部分４６に直接は塗布されずに、第一及び第二の移送部分４８ａ、４８ｂのいずれか一つに塗布される。これによって、各々の移送部分４８ａ、４８ｂは、原材料粉末が建造部分４６に塗布される前に原材料粉末を保持する働きをし、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射されるように、原材料粉末が建造部分４６に移送される前に、原材料粉末に対する一種の一時貯蔵部を形成する。キャリア要素１６の建造部分４６は、ワークピースがキャリア要素１６の建造部分４６上で原材料粉末から層状に積み上げられる時、そのワークピースの建造高さが増すにつれて、建造部分４６が、移送部分４８ａ、４８ｂに関して、垂直方向の下方向に移動させられることができるように、移送部分４８ａ、４８ｂに関して垂直方向に変位可能に設計される。
【００４３】
粉末塗布手段１４の粉末放出口３４ａ、３４ｂの大きさと形状は、キャリア要素１６の移送部分４８ａ、４８ｂの大きさと形状に適合させられる。特に、粉末放出口３４ａ、３４ｂの流動に対しての断面の大きさと形状は、移送部分４８ａ、４８ｂの表面の大きさと形状に実質的に一致し、それにより、粉末塗布手段１４によって移送部分４８ａ、４８ｂに塗布された原材料粉末が移送部分４８ａ、４８ｂの表面に渡って均一に分配されることを可能にする。粉末塗布手段１４のスライダー４４は、粉末放出口３４ａ、３４ｂの実質的に長さ全体に沿って延伸しており、これにより、粉末塗布手段１４がキャリア要素１６を横切って動かされる時、移送部分４８ａ、４８ｂの実質的に表面全体の上を動くように適合されている。
【００４４】
第一の実質的に縞（ストライプ）形状の移送部分４８ａは、建造部分４６の第一の端部に隣接して配置され、第二の実質的に縞形状の移送部分４８ｂは、建造部分４６の第二の端部に隣接して配置され、建造部分４６の第一及び第二の端部と、第一及び第二の移送部分４８ａ、４８ｂは、互いに実質的に平行に延伸しており、キャリア要素１６を横切る粉末塗布手段１４のＤ１、Ｄ２の変位の方向に対して実質的に垂直に延伸している。さらに、第一の移送部分４８ａは、建造部分４６の第一の端部の長さ全体に沿って延伸しており、一方、第二の移送部分４８ｂは、建造部分４６の第二の端部の長さ全体に沿って延伸している。その結果として、建造部分４６へ原材料粉末を移送するように、粉末塗布手段１４がキャリア要素１６を横切って動かされ、それにより粉末塗布手段１４のスライダー４４が第一又は第二の移送部分４８ａ、４８ｂへ塗布された原材料粉末の上部をなでる時に、建造部分４６は第一又は第二の移送部分４８ａ、４８ｂ上に一時的に堆積された原材料粉末で均一に覆われてもよい。
【００４５】
粉末加工処理装置１０は、さらに、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層を形成するように原材料粉末がキャリア要素１６の建造部分４６へ塗布される前に、キャリア要素１６の移送部分４８ａ、４８ｂによって保持された原材料粉末を予備加熱するように適合された加熱手段５０を有している。加熱手段５０は、キャリア要素１６と結合された第一及び第二の加熱要素５２ａ、５２ｂを、キャリア要素１６の移送部分４８ａ、４８ｂの領域の中に有している。粉末加工処理装置１０において、加熱手段５０は、原材料粉末がキャリア要素１６の建造部分４６へ実際に塗布される前に、原材料粉末の予備加熱を行う。原材料粉末の予備加熱は、このように照射プロセスによって影響されず、又は原材料粉末の量の増加、特にワークピースが原材料粉末から層状に積み上げられる時、そのワークピースの建造高さが増すにつれて、キャリア要素１６の建造部分４６上にある原材料粉末の層の「堆積」の高さが増すことに影響されない。代わりに、キャリア要素１６の建造部分４６に塗布された原材料粉末の各々の層は、電磁放射線または粒子放射線で照射されるために建造部分４６へ実際に移送される前に、所望の予備加熱温度まで均一に加熱される。原材料粉末の層の中に生成されたワークピースの既生成の層の温度のみならず、電磁放射線または粒子放射線で実際に照射される原材料粉末の温度と、照射領域の外側に配置された原材料粉末の粒子の温度の差により生じる温度勾配が最小化されることができ、それにより、ワークピース内の熱応力もまた最小化されることが可能になる。その結果、クラックの発生がなく高い強度で高品質のワークピースを得ることができる。
【００４６】
器械１００の動作と、特に粉末加工処理装置１０の動作が、図３を参照してより詳細に記述される。図３（ａ）に示されるように、器械１００の運転開始の時、第一の工程において、原材料粉末は、粉末塗布手段１４によってキャリア要素１６の第一の移送部分４８ａに塗布される。特に、原材料粉末は、第二の粉末用の通路３２ｂと第二の粉末放出口３４ｂを通って、粉末塗布手段１４の第二の粉末貯蔵部３０ｂから放出される。閉鎖要素４０ｂの動作は、キャリア要素１６の建造部分４６上で電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の一層を形成するのに必要な原材料粉末の量に一致する量で、原材料粉末が第二の粉末貯蔵部３０ｂから第一の移送部分４８ａに塗布されるように、制御部４２によって、制御される。これにより、第一の移送部分４８ａへ塗布される原材料粉末の量は最小化され、特別に効率が良く均一な原材料粉末の予備加熱を可能とする。
【００４７】
第一の移送部分４８ａで保持されている間に、原材料粉末は、加熱手段５０の第一の加熱要素５２ａにより生成された熱によって予備加熱される。原材料粉末が加熱手段５０の第一の加熱要素５２ａによって予備加熱される温度は、原材料粉末のタイプに依存して、特に原材料粉末の融点と焼結特性に依存して選択されてもよい。どの場合でも、制御部４２は、キャリア要素１６の第一の移送部分４８ａによって保持された原材料粉末が、所望の温度に予備加熱されるまで、第一の移送部分４８ａに置いておかれるように、粉末塗布手段１４の動作を制御する。原材料粉末を予備加熱している間は、粉末塗布手段１４は位置を維持する。
【００４８】
第一の移送部分４８ａによって保持された原材料粉末が所望の予備加熱温度に達した時、粉末塗布手段１４はキャリア要素１６を横切ってＤ１の方向に動かされる。その結果として、粉末塗布手段１４のスライダー４４は、第一の移送部分４８ａ上の原材料粉末の上部をなでて、キャリア要素１６の建造部分４６へ原材料粉末を移送する。特に、スライダー４４は、第一の移送手段４８ａからの予備加熱された原材料粉末を使用し、キャリア要素１６の建造部分４６上で電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射されるのに適した原材料粉末の層５４を形成する。粉末塗布手段１４はこのように、キャリア要素１６の第一の移送部分４８ａに原材料粉末を塗布する機能と、また、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の層５４を形成するように、キャリア要素１６の建造部分４６を横切って原材料粉末を分配するする機能の二つの機能を実現する。しかしながら、制御部４２は、原材料粉末が加熱手段５０の第一の加熱要素５２ａによって、所望の予備加熱温度まで十分に予備加熱された後だけに、粉末塗布手段１４が第一の移送部分４８ａからキャリア要素１６の建造部分４６へ原材料粉末を移送するように、粉末塗布手段１４の動作を制御する。
【００４９】
予備加熱され、第一の移送部分４８ａから建造部分４６へ移送された原材料粉末によりキャリア要素１６の建造部分４６に形成された原材料粉末の層５４が、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射されている間に、図３（ｂ）に示したように、原材料粉末が粉末塗布手段１４によってキャリア要素１６の第二の移送部分４８ｂに塗布される。特に、原材料粉末は第一の粉末用の通路３２ａと第一の放出口３４ａを通って粉末塗布手段１４の第一の粉末貯蔵部３０ａから放出される。第一の閉鎖要素４０ａの動作は、キャリア要素１６の建造部分４６上で電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射される原材料粉末の一層を形成するのに必要な原材料粉末の量に一致する量で、原材料粉末が第一の粉末貯蔵部３０ａから第二の移送部分４８ｂへ塗布されるように、制御部４２によって制御される。これにより、第二の移送部分４８ｂへ塗布される原材料粉末の量は、再び最小化され、原材料粉末を特別に効率が良く均一に予備加熱することを可能にする。
【００５０】
粉末塗布手段１４は、第二の移送部分４８ａに塗布された原材料粉末が、加熱手段５０の第二の加熱要素５２ｂにより生成された熱によって、所望の温度まで予備加熱させられている間、その位置を維持する。これにより、第一の移送部分４８ａから建造部分４６へ移送された原材料粉末により生成された原材料粉末の層５４が電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射されている時間は、さらに第二の移送部分４８ｂへ原材料粉末を塗布することを可能にすることと、第二の移送部分４８ｂによって保持された原材料粉末を予備加熱することを可能にすることのために利用される。
【００５１】
第二の移送部分４８ｂによって保持された原材料粉末が、所望の予備加熱温度に到達し、第一の移送部分４８ａから建造部分４６へ移送された原材料粉末への照射が完了させられた時、建造部分４６上に生成されたワークピースの一層５６の高さを補正するように、キャリア要素１６の建造部分４６は、キャリア要素１６の移送部分４８ａ、４８ｂに関して下方向に移動させられる。その後、粉末塗布手段１４は、キャリア要素１６を横切ってＤ２の方向に移動させられる。その結果として、粉末塗布手段１４のスライダー４４は、第二の移送手段４８ｂ上の原材料粉末の上部をなでて、キャリア要素１６の建造部分４６へ原材料粉末を移送する。特に、スライダー４４は、予備加熱された、第二の移送部分４８ｂからの原材料粉末を使用し、キャリア要素１６の建造部分４６上に、再び、電磁放射線または粒子放射線で選択的に照射されるのに適した原材料粉末の一層５８を形成する。粉末塗布手段１４はこのように「空動作」なしに稼働する。
【図１】
2015073989.tif 000003
【図２】
2015073989.tif 000004
【図３】
2015073989.tif 000005