(57)【要約】  金属部材の積層造形方法は、以下のことを含む。金属粉末の準備、構築プラットフォームでの金属支持構造体の準備および／または作成、この金属支持構造体は、少なくとも一つの分離箇所を含み、この分離箇所は、支持構造体の隣接する部分の電気抵抗とも、金属部材の隣接する部分の電気抵抗とも異なる電気抵抗を有する。金属部材の形成下で、かつ任意に、金属支持構造体の少なくとも段階的な形成下での金属粉末の固結、この金属支持構造体は、金属部材を構築プラットフォームと結合する。金属支持構造体からの金属部材の取り外し、この金属部材の取り外しは、分離箇所での電流の生成により、この電流が分離箇所の溶融に必要な熱エネルギーを提供することにより行われる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末の準備をする段階と、
構築プラットフォームでの金属支持構造体の準備および／または作成する段階と、
金属部材の形成下で、かつ任意に、前記金属支持構造体の少なくとも段階的な形成下での、前記金属粉末を固結する段階と、
前記金属支持構造体から前記金属部材を取り外す段階と、
を備え、
前記金属支持構造体は、少なくとも一つの分離箇所を含み、
前記分離箇所は、前記金属支持構造体の隣接する部分の電気抵抗と、前記金属部材の隣接する部分の電気抵抗と異なる電気抵抗を有し、
前記金属支持構造体は、前記金属部材を前記構築プラットフォームと結合し、
前記金属部材を取り外す段階は、前記分離箇所内での電流の生成により、前記電流が前記分離箇所の溶融に必要な熱エネルギーを提供することにより行われる、
金属部材の積層造形方法。
【請求項２】
前記金属部材および前記金属支持構造体を少なくとも部分的に粉末除去する段階  をさらに備え、
前記金属粉末の準備および固結を層状に行う、
請求項１に記載の金属部材の積層造形方法。
【請求項３】
前記分離箇所内での前記電流の生成を、前記構築プラットフォームと前記金属部材との接続により、または前記分離箇所内での渦電流の誘導により行う、
請求項１または２に記載の金属部材の積層造形方法。
【請求項４】
前記分離箇所は、前記金属支持構造体の平均断面と比べて低減された有効断面積を有する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の金属部材の積層造形方法。
【請求項５】
前記分離箇所は、周りが溶融した金属粉末の抵抗と比べて高められた比電気抵抗を有する導電性材料を含む、
請求項１から３のいずれか一項に記載の金属部材の積層造形方法。
【請求項６】
前記分離箇所は、前記金属支持構造体の隣接する材料と比べて低い溶融温度を有する導電性材料を含む、
請求項１から３のいずれか一項に記載の金属部材の積層造形方法。
【請求項７】
前記分離箇所は、群をなして互いに隣接する同一形状の多数の円柱を含み、個々の円柱の平均断面積は、０．００２５ｍｍ２〜０．１ｍｍ２である、
請求項１から６のいずれか一項に記載の金属部材の積層造形方法。
【請求項８】
前記金属支持構造体と前記金属部材との接続面積の大きさは、前記金属支持構造体と前記構築プラットフォームとの接続面積の大きさの１／２〜１／２０、好ましくは１／５〜１／２０、さらに好ましくは１／５〜１／１０の間にある、請求項１から７のいずれか一項に記載の金属部材の積層造形方法。
【請求項９】
構成要素と前記構築プラットフォームとの接続が行われ、前記金属部材は、液状接続媒体を介して、前記液状接続媒体中に配置された電極との接続が行われる、
請求項３に記載の金属部材の積層造形方法。
【請求項１０】
前記液状接続媒体は、水銀、ガリウム、ガリウム合金、金属浴、溶融塩、およびイオン液体から選択され、
前記金属部材は、典型的には前記金属支持構造体が触れていない平面まで前記液状接続媒体内に浸漬され、
前記分離箇所を通過する電流の流れのために、前記構築プラットフォームは、別の電気接続部を介して電源につなげられる、
請求項９に記載の金属部材の積層造形方法。
【請求項１１】
電流の生成は、０．０２秒〜１秒のパルス時間にわたり３００〜３０００Ａの強度の電流パルスの導入により行われる、
請求項１に記載の金属部材の積層造形方法。
【請求項１２】
前記金属部材を取り囲む定義された雰囲気を形成する段階をさらに備え、
前記定義された雰囲気は反応ガスを含む、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の金属部材の積層造形方法。
【請求項１３】
前記反応ガスは、空気、酸素、およびエアロゾルから選択される、
請求項１２に記載の金属部材の積層造形方法。
【請求項１４】
前記金属部材を取り囲む定義された雰囲気を形成する段階をさらに備え、
前記定義された雰囲気は不活性ガスを含む、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の金属部材の積層造形方法。
【請求項１５】
前記金属支持構造体と、前記金属支持構造体と結合した前記金属部材の少なくとも一つの部分との不活性材料中へ埋め込む段階をさらに備え、
前記埋め込む段階は、前記分離箇所内での電流の生成の前に行われる、
請求項２から１４のいずれか一項に記載の金属部材の積層造形方法。
【請求項１６】
前記金属部材が、歯科補綴物もしくは歯科補綴物の構成部材、歯車、タービンブレード、または他の性質を有する物体から選択される、前記金属部材の造形のための、請求項１から１５のいずれか一項に記載の金属部材の積層造形方法の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生成造形の分野または積層造形方法の分野に属し、特に金属粉末または金属含有粉末から出発するレーザおよび電子ビームに基づく方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末に基づく積層造形は、典型的には、個々の粉末層を積層しかつ粉末を局所的に固結して所望の部材にすることに基づく。金属粉末は、３Ｄ印刷またはレーザもしくは電子線を用いた選択的溶融によりそれぞれ局所的に固結させられる。この場合、最新の層の個々の領域の粒子は、結合剤によって互いにおよびその下にある層の粒子と接着されるか、またはレーザもしくは電子線によって恒久的に融合させられる。残留気孔率は、溶融の際にほぼ１％に減少させることができる。したがって、レーザまたは電子線を用いた選択的溶融は、高密度を有しかつ直接使用することができる「レディ・トゥ・ユース」部材の構築を可能にする。もちろん、この部品はまず、いわゆる支持構造体（サポート構造体）により金属構築プラットフォームと結合されている。支持構造体は、粉末床内で部材を固定するので、部材は粉末層の塗工の際にずれることなく、また粉末の局所的溶融の際にゆがんだり変形したりしない。さらに、支持構造体を通して、部材から構築プラットフォームへの熱の搬出が行われる。したがって、支持構造体は不可欠である。もちろん、支持構造体の構築、特に支持構造体の除去は、時間および資金を消費する付加的プロセス工程である。支持構造体の除去は、原則として自動化可能でないため、積層造形により実現することができる自動造形の妨げとなっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本発明の課題は、支持構造体の除去を容易にしかつ自動化可能にする方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、請求項１による方法により解決される。他の実施態様、変形態様および改善態様は、以下の説明および添付の特許請求の範囲から明らかとなる。
【０００５】
特に、以下のプロセス工程を含む金属部材の積層造形方法が提案される。
−金属粉末の準備、
−構築プラットフォームでの金属支持構造体の準備および／または作成、
この金属支持構造体は、少なくとも一つの分離箇所を含み、この分離箇所は、支持構造体の隣接する部分の電気抵抗とも、金属部材の隣接する部分の電気抵抗とも異なる電気抵抗を有する、
−金属部材の形成下で、かつ任意に、金属支持構造体の少なくとも段階的な形成下での金属粉末の固結、この金属支持構造体は、金属部材を分離箇所に接してまたは分離箇所の付近で作業プラットフォームと結合する、
−金属支持構造体からの金属部材の取り外し、
この金属部材の取り外しは、分離箇所内での電流の生成により、この電流が分離箇所の溶融に必要な熱エネルギーを提供することにより行われる。
【０００６】
さらに、金属部材の造形のためのこの方法の使用が提案され、この金属部材は、歯科補綴物もしくは歯科補綴物の構成部材、歯車、タービンブレード、または他の性質を有する物体から選択される。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
支持構造体の、部材に直接固定されている部分（分離箇所）を適切に溶融するために必要な熱は、本発明の場合に、電気エネルギーを熱エネルギーに変換することにより提供される。積層造形した金属部材を支持構造体から除去するために必要な時間および費用の手間は大幅に軽減される。特に、手作業の部分が軽減されるため、関連する造形方法は完全自動化可能である。
【０００８】
一実施態様によると、金属部材の積層造形方法が提案される。この方法は、以下のプロセス工程を含む。
−金属粉末の準備、
−構築プラットフォームでの金属支持構造体の準備および／または作成、
この金属支持構造体は、少なくとも一つの分離箇所を含み、この分離箇所は、支持構造体の隣接する部分の電気抵抗とも、金属部材の隣接する部分の電気抵抗とも異なる電気抵抗を有する、
−金属部材の形成下で、かつ任意に、金属支持構造体の少なくとも段階的な形成下での金属粉末の固結、この金属支持構造体は、金属部材を分離箇所に接してまたは分離箇所の付近で作業プラットフォームと結合する、
−金属支持構造体からの金属部材の取り外し、
この金属部材の取り外しは、分離箇所内での電流の生成により、この電流が分離箇所の溶融に必要な熱エネルギーを提供することにより行われる。
【０００９】
この実施態様の利点は、低減された手間で金属部材を完全に解放することにより生じる。
【００１０】
一実施態様によると、提案された方法は、さらに以下のプロセス工程を含む。
−金属部材および支持構造体の少なくとも部分的または完全な粉末除去、
金属粉末の準備および固結は、典型的には粉末床内で順次にかつ層状に行われる。
【００１１】
この実施態様の利点は、部材の取り外しの結果において、金属部材の粉末床に基づく積層造形で頻繁に不可欠な支持構造体の、典型的に手動で行われる手間のかかる除去を省くことから生じる。別の利点は、分離箇所の溶融の際に生じる付加的な粗い粒子により金属粉末が汚染される前に、別の新たな部材を造形するための新たな粉末層を形成するために使用可能な金属粉末を再利用／リサイクルすることから生じる。
【００１２】
一実施態様によると、作業プラットフォームと部材とを電源の通電する端子と接続することによるかまたは分離箇所内で渦電流を誘導することにより、分離箇所内での電流の生成が行われる。典型的には、部材と、分離箇所を備えたサポート構造体と、構築プラットフォームとは、外部交番電場により電流の流れを誘導するために適している閉じた導体ループを形成する。
【００１３】
この実施態様の利点は、例えば電流クリップまたはポールシューとの直接接続の場合に、電源のスイッチオンによる電流の流れの確実な形成から生じる。一つまたは複数の分離箇所内での渦電流の誘導の場合には、部材と構築プラットフォームとを接続するための特別な作業工程を必要としない非接触の作業工程から利点が生じる。
【００１４】
一実施態様によると、分離箇所は、支持構造体の平均断面と比べて低減された有効断面積を有する。
【００１５】
特に、分離箇所での支持構造体の平均断面積は、金属部材の分離箇所からさらに離れた部分よりも明らかに小さい。利点は、分離箇所での支持構造体の、同種の材料に対して低下された電流容量から生じる。これにより、支持構造体の他の部分と比べて高められた、場合により分離箇所の材料の溶融温度の高さまでの加熱が生じる。
【００１６】
一実施態様によると、分離箇所は、周りが溶融した金属粉末の抵抗と比べて高められた比電気抵抗を有する導電性材料を含む。
【００１７】
利点は、分離箇所の、幾何学的関係とは無関係の形状から生じる。例えば、分離箇所は、比較的大きな機械的負荷（機械的応力）の吸収に適するように形成することができる。
【００１８】
一実施態様によると、分離箇所は、支持構造体の隣接する材料の溶融温度と比べて低い溶融温度を有する導電性材料を含む材料を含む。
【００１９】
この実施態様の利点は、例えば、分離箇所の材料の溶融後に、部材が支持構造体ともはや（材料的に）結合していないが、支持構造体上に静止しているため、部材を損傷することなく支持構造体から受け取ることができることから生じてよい。
【００２０】
一実施態様によると、分離箇所は、群をなして互いに隣接する同一形状の多数の円柱を有し、個々の円柱の平均断面積は０．００２５ｍｍ２〜０．１ｍｍ２である。
【００２１】
この実施態様の利点は、ＣＡＤソフトウェアを用いた簡単な描画性およびそのつどの断面積の簡単な計算を含む。
【００２２】
一実施態様によると、支持構造体と部材との接続面積の大きさ、つまり分離箇所と部材との接続面積は、支持構造体と構築プラットフォームとの接続面積の大きさの１／２〜１／２０、好ましくは１／５〜１／２０、さらに好ましくは１／５〜１／１０である。この実施態様の一変形態様によると、支持構造体の断面積、特に部材の表面のすぐ近くに存在する、支持構造体の一貫して分離箇所といわれる部分の断面積は、支持構造体と構築プラットフォームとの接続面積の大きさの１／２〜１／２０、好ましくは１／５〜１／２０、さらに好ましくは１／５〜１／１０であってよい。
【００２３】
利点は、支持構造体の電流容量は、部材との接続部内で、つまり分離箇所で最低であり、それにより電気抵抗は最大であるので、電流誘導された周りの溶融の際に、分離箇所で最も早くに支持構造体の溶融温度に到達することから生じる。
【００２４】
一実施態様によると、分離箇所における電流の生成は、構成要素と作業プラットフォームとの接続により行われ、この部材の電気的接続は、液状接続媒体を介して、液状接続媒体中に配置された電極と行われる。
【００２５】
利点は、部材を接続媒体中に浸漬することによる十分に苦労のない接続から生じる。好ましくは、接続媒体は、部材の複雑な幾何学形状も取り囲むため、液状接続媒体の表面に対する、支持構造体を介して作業プラットフォームに結合された部材を備えた作業プラットフォームの、場合により好ましい傾斜角に依存して、全ての分離箇所を同時に溶解させることができる。例えば、電極は電源に接続されていてよい。同様に、電極は接地電極であってもよい。重要なのは、分離箇所にわたった少なくとも一時的に存在する電位差である。
【００２６】
一実施態様によると、液状接続媒体は、水銀、ガリウム、ガリウム合金、金属浴、溶融塩、およびイオン液体から選択され、液状接続媒体中に部材を、典型的には支持構造体が触れていない平面まで浸漬させるため、このように部材の濡れた箇所で部材は液状接続媒体と電気的に接続され、分離箇所を通過する電流の流れのために、構築プラットフォームは、別の電気接続部を介して電源につなげられる。
【００２７】
この実施態様の利点は、さらに構築プラットフォームと結合した支持構造体からの金属部材の容易な取り外しにより生じ、この部材は、液状接続媒体内に落ちるだけである。液状接続媒体が入った容器（例えば槽、タンク）内に配置された適切な支持構成要素により、液状接続媒体による部材の場合により不所望な濡れを避けることができる。同様に、容器内での浸漬時の液状接続媒体のレベルの急激な上昇、および場合によりそれに関連した液状接続媒体の部分的な損失またはその汚染を避けることができる。
【００２８】
一実施態様によると、電流の生成は、０．０２〜１秒のパルス時間にわたり３００〜３０００Ａの強度の電流パルスにより行われる。例えば、このような電流パルスを、適切に接続された部材内に導入することができるので、電流パルスは分離箇所を介して流れ、少なくとも最初に、分離箇所の少なくとも部分的な溶融を引き起こす。第二の電流パルス、および場合によるそれに後続する更なる電流パルス、または一定の電流の流れは、残りの分離箇所の溶融の進展を引き起こすことができる。
【００２９】
好ましくは、示された時間のパルスは、金属部材の表面を場合により損傷するプラズマの形成を抑制するか、または部材の表面の不所望な火花浸食を抑制する。
【００３０】
一実施態様によると、提案された方法は以下のことを含む。
−部材を取り囲む定義された雰囲気の形成、
この定義された雰囲気は反応ガスを含む。
【００３１】
好ましくは、全ての分離箇所に接する反応ガスの存在は、迅速な材料除去を引き起こすので、更なる溶融（および材料除去）が、ますます軽減されかつ促進される。
【００３２】
一実施態様によると、先に提案された反応ガスは、空気、酸素、およびエアロゾルから選択される。
【００３３】
好ましくは、このような雰囲気は、例えば蒸発による分離箇所の材料の容易な除去を可能にする。例えば、空気または酸素の存在下で形成された酸化タングステンは、低い蒸気圧を有するので、周りが溶融したタングステン分離箇所からのこの酸化タングステンの形成は、迅速な材料除去を引き起こし、この材料除去は更なる溶融を促進し、新たにそれに結び付く材料除去をますます促進する。酸化モリブデンも易揮発性である。エアロゾルを用いて、分離構造体の過熱した箇所で、部材および支持構造体から構成されている材料の融点を合金化によって低下させる合金元素を提供してもよい。
【００３４】
これとは別の実施態様によると、部材を取り囲む定義された雰囲気の形成は、不活性ガス雰囲気の形成を含む。
【００３５】
好ましくは、不活性ガス、例えば窒素または希ガスは、所定の化合物、例えば酸化物の形成を妨げることができる。金属合金を含む粉末を使用する場合、不活性ガス雰囲気内で、付加的相の形成を妨げることができる。
【００３６】
提案された方法の一実施態様によると、一つまたは複数の分離箇所内での電流の流れの生成よりも先に、部材および支持構造体の粉末除去が行われる。これに引き続き、支持構造体および少なくとも部材の支持構造体と結合した部分が、好ましくは流動性の不活性材料内に埋め込まれる。
【００３７】
好ましくは、不活性の流動性材料は、溶融金属の飛沫による部材の汚染を妨げる。同様に、構築プラットフォームと部材との間に配置された流動性材料は、部材が沈下しかつ予めすでに分離された支持構造体上に置かれる際に、部材と支持構造体との間の新たな（意図しない）接続の完結の形成を抑制する。加熱により引き起こされる、不活性の流動性材料またはその構成部材の少なくとも部分的な膨張は、分離箇所での部材の支持構造体からの取り外しを引き起こすか、またはその取り外しを著しく容易にする。不活性の流動性材料は、石英砂を含んでよい。同様に、不活性の流動性材料は、鉱物または鉱物粉末を含んでよい。例えば、不活性の流動性材料は、バーミキュライトを含んでよい。
【００３８】
別の実施態様によると、金属部材の造形のための、上記の実施態様の少なくとも一つによる方法の使用が提案される。この場合、金属部材は、例えば、歯科補綴物、歯科補綴物の構成部材、歯車、タービンブレード、または他の任意に形成された金属部材から選択される。
【００３９】
好ましくは、記載された方法は、例えば摩耗部品の大量生産用に使用することができる。同様に、金属部材の軽量のプロトタイプまたは小ロットを、３Ｄ印刷によって迅速に造形することもできる。
【００４０】
上記の実施態様は、任意に互いに組み合わされてよい。しかしながら、本発明は、具体的に記載された実施態様に限定されるものではなく、適切に修正および変更することができる。一方の実施態様の個々の特徴および特徴の組合せを、他方の実施態様の特徴および特徴の組合せと適切に組み合わせて、別の本発明による実施態様にすることも本発明の範囲内にある。
【００４１】
全体として、提案された方法は、構築プラットフォームと結合した支持構造体から部材を分離する方法を著しく容易にする。
【００４２】
通例の技術、例えば金属粉末の選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）および電子線溶融により、部材は、支持構造体によって金属構築プラットフォームに取り付けられる。支持構造体は、部材から機械的に除去しなければならず、これは付加的にかつ典型的に手間のかかるプロセス工程である。支持構造体をレーザクラッディングにおいて使用すべき場合でも、この支持構造体は、部材の造形後に同様に除去しなければならない。
【００４３】
上述のおよび後にさらに説明される実施態様によると、金属部材と金属構築プラットフォームとは、場合により少なくとも部分的な粉末除去後に、少なくとも一つの電流パルス、典型的には複数の電流パルスの連続が、金属部材と支持構造体とを通過して流れるように、ひいては部材が支持構造体と結合する支持構造体の分離箇所を通過して流れるように接続される。支持構造体の幾何学的に所定の部分の局所的に高められたオーム抵抗により、例えば交流電圧の場合に付加的に誘導された渦電流により、かつこうして引き起こされた急激な加熱により、これらの電流により誘導された溶融が、ひいては部材からの支持構造体の取り外しが引き起こされる。上述でおよび後述で、部材が支持構造体と直接結合する一つまたは複数の支持構造体の部分を、分離箇所という。分離箇所の概念は、この場合、金属部材の表面に直接隣接して存在する支持構造体の立体的な部分を指す。
【００４４】
例えば、金属支持構造体は、金属部材よりも部分ごとに線細工状に構築され、したがって電流の流れに対して比較的小さな断面を提供するので、局所的に、支持構造体のこのために特別に設けられた部分、つまり分離箇所の、この分離箇所を形成する金属または合金の溶融温度までの加熱を引き起こす。支持構造体、特に金属部材と直接接続している支持構造体の分離箇所の適切な設計により、例えば、分離箇所の断面は、部材および支持構造体の平均有効断面と比べて適切に低減されている。低減された断面を有する部分、ひいては明らかに低減された電流容量は、分離区域の幾何学形状を定義する。例えば金属構築プラットフォームと金属部材との間の電圧による分離箇所内での電流の生成により、例えば支持構造体の最小の断面の箇所であることができる分離箇所で、オーム抵抗を用いた加熱により、この分離箇所を局所的に溶融させかつ部材を解除するかまたは少なくとも機械的に比較的僅かな作業の手間および力の作用で支持構造体から引き取り可能となるように分離箇所を加熱する電流の流れを形成することができる。
【００４５】
この原則的な実施態様については、支持構造体は、電流の流れのために本来の部材または構築プラットフォームとしての断面積の最大で約１／２を提供することを前提とすることができる。それにより、部材に対して相対的に高められた支持構造体の電気抵抗Ｒ支持が生じる。この電気抵抗は、金属部材の積層構築の後に、電圧が部材と構築プラットフォームとの間に印加される際に、部材と構築プラットフォームの電気抵抗と直列に接続されている。直列接続された抵抗の電流の流れの簡単な考慮により、電流の流れＩおよび所定の電圧Ｕで、部材、支持構造体および構築プラットフォームで変換される出力が得られる
Ｐ＝Ｕ・Ｉ    出力
Ｕ＝Ｒ・Ｉ    抵抗Ｒで低下する電圧
Ｐ＝Ｒ・Ｉ２    抵抗Ｒで変換される出力
Ｒは、断面積Ａに対して比例する
Ａ分離＝１／２Ａ部材により、Ｒ分離＝２Ｒ部材が得られる
【００４６】
分離箇所の加熱のために分離箇所に提供される出力は、部材または構築プラットフォームまたは支持構造体内での出力の少なくとも二倍の高さである。典型的な実施態様によると、円滑な加熱のための出力は、Ａ分離のｍｍ２当たり少なくともｋＷ範囲にあることが好ましい。分離箇所の長さは、典型的に０．１ｍｍから数１０ｍｍまでである。
【００４７】
したがって、例示的に選択されただけのいくつかの金属に対する加熱出力１ｋＷ、支持構造体の断面積１ｍｍ２および分離箇所の長さ１０ｍｍで次の表が得られる。
【表１】
2021535958.tif 000002
【００４８】
分離箇所を溶融するために必要な、支持構造体（分離箇所）を介して流れる電流パルスの時間に相応する電流強度は、輻射または対流により生じる熱損失を考慮せずに、１ｍｍ２の断面積でかつ１０ｍｍの高さの素材体積を１ｋＷの加熱出力で溶融温度に加熱することから得られる。さらに、支持構造体の一時的な熱処理（冷却または加熱）により、原則として体積に対して相対的に小さい表面積を有しかつそれによりあまり急激には冷却または加熱されない部材または支持構造体に対して、分離箇所の電気抵抗を調節することができる。公知のように、金属素材の場合、原則として温度の上昇はオーム抵抗の上昇を引き起こす。したがってオーム抵抗による局所的な加熱は、この加熱がさらに抵抗を高めるため、「ホットスポット」の形成を引き起こす。したがって、この自己増強効果を利用するために、分離構造体の断面積の比較的僅かな変化が必要なだけである。
【００４９】
典型的な実施態様によると、部材と作業プラットフォームとの間に電流を流すことが提案される。金属支持構成要素の、電流容量が低下された一つまたは複数の部分（一つまたは複数の分離箇所）の電気抵抗により、支持構成要素は、厳密にこの部分（分離箇所）で溶融に必要な温度にまで加熱される。したがって、電流は局所的に溶融のために必要な熱に変換される。
【００５０】
加熱電流は、最初に金属支持構成要素の電流容量の最も低い部分を軟化し、次いでこの部分の溶融を引き起こし、それにより電流の流れは、焼き切れるヒューズ（溶断ヒューズ）の原理に従って溶融した金属の表面張力の作用に基づき局所的に遮断される。低い電流容量の、残りのいずれにせよすでに加熱された通電する部分は、カスケード状に増加する電流強度に基づきさらに強く加熱され、同様に溶融によって遮断される。
【００５１】
換言すると、金属部材の積層造形のための局所的に溶融可能な支持構成要素として、低減された電流容量を有する一つまたは複数の分離箇所を含む導電性支持構造体の使用が提案される。低減された電流容量は、この場合、支持構造体の該当する部分内での有効断面の局所的な低下により達成することができる。あるいは、低減された電流容量は、例えば異なる材料に基づく異なる固有の電気伝導率により生じさせることができる。
【００５２】
したがって、支持構成要素は、所望の溶融特性に適切に適合され、かつ金属部材と直接接続している領域内に分離箇所の形で形成されている。分離箇所は、その断面積が、支持構造体の平均断面積と比べて低減されていてよい。典型的には、金属部材が支持構造体と直接接続している領域内の支持構造体の断面は、支持構造体の平均断面積の１／２〜１／１０、特に１／２と１／５との間に低減される。
【００５３】
説明された目的に適した支持構造体は、部材と構築プラットフォームとの間の電流の流れのために支持構造体の断面が低減するように構築されている。低減された断面の箇所では、電流の流れにより支持構造体の溶融が開始される。支持構造体が局所的に溶融する瞬間に、部材は、構築プラットフォームから持ち上げ／取り外しにより分離される。支持構造体のオーム抵抗は、空気流を用いた支持構造体の加熱によりさらに高めることができ、この空気流は、線細工状の支持構造体の高められた表面に基づき部材に対して相対的により迅速に支持構造体を加熱する。
【００５４】
部材および構築プラットフォームのこのために必要な接続は、このために適した装置、例えば適切な寸法のケーブルを介して行われる。同様に、部材の自重で、支持構造体からの部材の取り外しが可能である。例えば、部材は、液状のまたは可撓性の接続媒体、例えば水銀浴を介して、この水銀浴と接続する電極と接続されていてよく、この電極は電源と接続されていて、その上方に配置された（逆さまになった）構築プラットフォームは、適切な寸法のケーブルによって、例えばポールシューを介して、電源と確実に接続されている。
【００５５】
他の実施態様によると、一つまたは複数の支持構造体の一つまたは複数の分離箇所内で誘導される渦電流は、一つまたは複数の分離箇所の意図的な取り外しのために必要な熱を形成することができる。例えば、渦電流は、交流で制御されたコイルを介して誘導することができる。同様に、マグネトロンを使用することができ、このマグネトロンは、高周波マイクロ波放射を用いて必要な渦電流を誘導し、それにより必要な溶融エネルギーを提供する。支持構造体は、特に外部交番電場による渦電流または電流の誘導を可能にする幾何学形状を有することができる。
【００５６】
したがって、本発明によると、最後に、積層造形において、支持構造体の局所的な溶融のためおよび支持構造体を含む構築プラットフォームからの金属部材の分離のために電流を利用することが提案される。
【００５７】
電流パルスを用いた支持構造体の溶融との関連で、支持構造体のオーム抵抗を特別に適合することによる支持構造体の除去は、支持構造体からの部材の分離を著しく容易にすることを可能にする。極めて複雑な幾何学形状であっても、この技術によって、容易にかつ迅速に分離することができ、部材の幾何学形状が変化する場合であっても、このプロセスの自動化は容易に可能である。
【００５８】
したがって、提案された方法の態様は、以下のことに関する。
１．密着していない粉末の除去、または部材および支持構造体の粉末除去。
２．部材と構築プラットフォームとの間での電圧の印加、支持構造体を通過する電流の流れの生成、ならびにそれにより引き起こされる支持構造体の局所的に選択された溶融および部材の分離。
３．部材と構築プラットフォームとの間での電流の流れを提供する支持構造体の断面を適合することによる、支持構造体の電気的オーム抵抗を考慮した金属支持構造体の構築。
４．したがって、金属部材の分離プロセスのプロセス工程は、部材と構築プラットフォームとの間の電圧の印加、支持構造体および部材と直接電気的に結合する支持構造体の分離箇所を通過する電流の流れの生成、支持構造体の長さにわたって特別に調節された分離箇所のオーム抵抗による分離箇所の局所的な加熱、部材との電気的接続箇所での支持構造体の局所的溶融（つまり分離箇所の溶融）、および部材の分離または取り外しを含む。
５．熱流、例えば熱空気による支持構造体を備えた部材の加熱、それによる、支持構造体のこのために適した設計による、例えば分離箇所の領域内での体積との関連で大きな表面による支持構造体の分離箇所のより迅速な加熱、およびそれによる分離箇所の領域内での金属支持構造体のオーム抵抗の局所的な（選択的な）上昇。
６．易揮発性金属酸化物の形成および溶融を伴うその蒸発を促進する定義された雰囲気、例えば酸化雰囲気の調節（例えばタングステン、モリブデン）。
【００５９】
ここに特別な実施態様が示されかつ説明されているにもかかわらず、本発明の保護範囲を逸脱することなく、示された実施態様を適切に修正することは本発明の範囲内にある。以下の特許請求の範囲は、本発明を一般的に定義する最初の、拘束力のない試みを示す。
【国際調査報告】
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