(57)【要約】粉末から三次元物体を製造するための装置用の粉末再循環システムが提供される。粉末再循環システムは、粉末タンクの出口に継合された送達経路であって、粉末タンクが粉末を貯蔵するように構成された、送達経路と、送達経路の出口に継合された粉末貯蔵部であって、送達経路が粉末タンクから粉末貯蔵部に粉末を送達するための送達機構を備える、送達経路と、粉末貯蔵部の出口に継合された粉末再循環経路とを、備え、粉末再循環経路は粉末タンクの出口の上流の場所で粉末貯蔵部からの第一の過剰な粉末を送達経路に戻すように構成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末から三次元物体を製造するための装置用の粉末再循環システムであって、前記粉末再循環システムが、
粉末タンクの出口に継合された送達経路であって、前記粉末タンクが前記粉末を貯蔵するように構成される、送達経路と、
前記送達経路の出口に継合された粉末貯蔵部であって、前記送達経路が前記粉末タンクから前記粉末貯蔵部に前記粉末を送達するための送達機構を備える、粉末貯蔵部と、
前記粉末貯蔵部の出口に継合された粉末再循環経路であって、前記粉末再循環経路が、前記粉末タンクの前記出口の上流の場所で、前記粉末貯蔵部からの第一の過剰な粉末を前記送達経路に戻すように構成される粉末再循環経路と、を備える、粉末再循環システム。
【請求項２】
前記送達機構が、前記粉末再循環経路から前記粉末貯蔵部に前記第一の過剰な粉末を送達する、請求項１に記載の粉末再循環システム。
【請求項３】
前記粉末再循環経路からの前記第一の過剰な粉末が所定の量を下回る時に、前記送達機構が前記粉末タンクから前記粉末を引き出す、請求項１または請求項２に記載の粉末再循環システム。
【請求項４】
前記送達機構が、前記送達経路を充填するために前記粉末再循環経路から十分な量の第一の過剰な粉末がない時に前記粉末タンクから前記粉末を引き出す、請求項１〜３のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項５】
前記送達機構が前記粉末再循環経路からの前記第一の過剰な粉末を前記粉末タンクからの粉末と混合する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項６】
前記粉末再循環経路が、前記送達経路の温度と等しい温度に加熱される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項７】
前記粉末再循環経路が、前記第一の過剰な粉末が重力によって前記粉末再循環経路に沿って移動するように構成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項８】
前記粉末再循環経路内に設けられる攪拌器をさらに備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項９】
前記粉末を前記粉末貯蔵部から造形領域を含む
作業表面へ移送するための用量ブレードと、
前記作業表面に供給された前記粉末を前記造形領域にわたり分配するための装置と、
前記造形領域にわたる前記粉末の分配後に第二の過剰な粉末を受け取るように構成され、前記粉末タンクの前記出口の上流の場所で、前記第二の過剰な粉末を前記送達経路に戻すようにさらに構成される、粉末戻り経路と、をさらに備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項１０】
前記送達機構が、前記粉末戻り経路からの前記第二の過剰な粉末を前記粉末貯蔵部に送達するように構成される、請求項９に記載の粉末再循環システム。
【請求項１１】
前記送達機構が、前記粉末再循環経路からの前記第一の過剰な粉末と前記粉末戻り経路からの前記第二の過剰な粉末が所定の量を下回る時に、前記粉末タンクから前記粉末を引き出す、請求項９または請求項１０に記載の粉末再循環システム。
【請求項１２】
前記送達機構が、前記送達経路を充填するために十分な量の前記粉末再循環経路からの前記第一の過剰な粉末または前記粉末戻り経路からの前記第二の過剰な粉末がない時に、前記粉末タンクから前記粉末を引き出す、請求項１１に記載の粉末再循環システム。
【請求項１３】
前記送達機構が、前記粉末戻り経路からの前記第二の過剰な粉末を前記粉末再循環経路からの前記第一の過剰な粉末と混合する、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項１４】
前記送達機構が、前記粉末戻り経路からの前記第二の過剰な粉末を前記粉末再循環経路からの前記第一の過剰な粉末および前記粉末タンクからの前記粉末と混合する、請求項１３に記載の粉末再循環システム。
【請求項１５】
前記粉末戻り経路が、前記粉末再循環経路からの前記第一の過剰な粉末が前記送達経路に戻される場所の下で前記第二の過剰な粉末を前記送達経路に戻すように構成される、請求項９〜１４のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項１６】
前記粉末戻り経路が、前記粉末再循環経路からの前記第一の過剰な粉末と同じ場所において、前記第二の過剰な粉末を前記送達経路に戻すように構成される、請求項９〜１４のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項１７】
前記粉末再循環経路からの前記第一の過剰な粉末と前記粉末戻り経路からの前記第二の過剰な粉末が、前記粉末タンクの前記出口の下にある場所で前記送達経路に戻る前に混ぜ合わされるように、前記粉末再循環経路が前記粉末戻り経路に継合される、請求項９〜１４のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項１８】
前記粉末戻り経路内に設けられるフィルターをさらに備える、請求項９〜１７のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項１９】
前記粉末戻り経路が、前記送達経路の温度と等しい温度に加熱される、請求項９〜１８のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項２０】
前記粉末戻り経路が、前記第二の過剰な粉末が重力によって前記粉末戻り経路に沿って移動するように構成される、請求項９〜１９のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項２１】
前記粉末戻り経路内に設けられる攪拌器をさらに備える、請求項９〜２０のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項２２】
前記用量ブレードとは反対側の前記造形領域の一側に前記作業表面に設けられる戻りスロットであって、
前記戻りスロットが、前記造形領域にわたり前記粉末の分配後に前記第二の過剰な粉末を受け取るように構成され、前記粉末戻り経路に継合される戻りスロットと、をさらに備える、請求項９〜２１のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項２３】
前記用量ブレードが、規定の頻度で一定量の前記粉末を前記作業表面に移送する、請求項９〜２２のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項２４】
粉末から三次元物体を製造するための装置用の粉末再循環システムであって、前記粉末再循環システムが、
粉末タンクの出口に継合された送達経路であって、前記粉末タンクが前記粉末を貯蔵するように構成される、送達経路と、
前記送達経路の出口に継合された粉末貯蔵部であって、前記送達経路が前記粉末タンクから前記粉末貯蔵部に前記粉末を送達するための送達機構を備える、粉末貯蔵部と、
前記粉末を前記粉末貯蔵部から造形領域を含む作業表面へ移送するための用量ブレードと、
前記作業表面に供給された前記粉末を前記造形領域にわたり分配するための装置と、
前記造形領域にわたる前記粉末の分配後に過剰な粉末を受け取るように構成され、前記粉末タンクの前記出口の下にある場所で前記過剰な粉末を前記送達経路に戻すようにさらに構成される、粉末戻り経路と、を備える、粉末再循環システム。
【請求項２５】
前記送達機構が、前記粉末戻り経路からの前記過剰な粉末を前記粉末貯蔵部に送達するように構成される、請求項２４に記載の粉末再循環システム。
【請求項２６】
前記粉末戻り経路からの前記過剰な粉末が所定の量を下回る時に、前記送達機構が前記粉末タンクから前記粉末を引き出す、請求項２４または請求項２５に記載の粉末再循環システム。
【請求項２７】
前記送達機構が、前記送達経路を充填するために前記粉末戻り経路から十分な過剰量がない時に、前記粉末タンクから前記粉末を引き出す、請求項２６に記載の粉末再循環システム。
【請求項２８】
前記送達機構が前記粉末戻り経路からの前記過剰量を前記粉末タンクからの前記粉末と混合する、請求項２４〜２７のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項２９】
前記粉末戻り経路内に設けられるフィルターをさらに備える、請求項２４〜２８のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項３０】
前記粉末戻り経路が、前記送達経路の温度と等しい温度に加熱される、請求項２４〜２９のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項３１】
前記粉末戻り経路が、前記過剰な粉末が重力によって粉末戻り経路に沿って移動するように構成される、請求項２４〜３０のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項３２】
前記粉末戻り経路内に設けられる攪拌器をさらに備える、請求項２４〜３１のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項３３】
前記用量ブレードとは反対側の前記造形領域の一側に前記作業表面に設けられる戻りスロットであって、
前記戻りスロットが、前記造形領域にわたり前記粉末の分配後に前記第二の過剰な粉末を受け取るように構成され、前記粉末戻り経路に継合される戻りスロットと、をさらに備える、請求項２４〜３２のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項３４】
前記用量ブレードが、規定の頻度で一定量の前記粉末を前記作業表面に移送する、請求項２４〜３３のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項３５】
前記送達経路が所定の温度に加熱される、請求項１〜３４のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項３６】
前記粉末タンクの前記出口が前記送達経路から断熱される、請求項３５に記載の粉末再循環システム。
【請求項３７】
前記送達機構がオーガスクリューを備える、請求項１〜３６のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項３８】
前記粉末再循環経路および／または前記粉末戻り経路が、より傾斜した下部セクションに継合された、落下する使用中の粉末を受け取るための浅い傾斜角度を有する上部セクションを備える、請求項１〜３７のいずれか一項に記載の粉末再循環システム。
【請求項３９】
請求項１〜３８のいずれか一項に記載の粉末再循環システムを備える、三次元物体を造形粉末から製造するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、三次元物体の製造のための装置に関する。より具体的には、本技術は、三次元物体の製造のための装置で使用するための粉末の送達および再循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バインダージェット方式、レーザー焼結法（ＬＳ）または高速焼結法（ＨＳＳ）などのプロセスを使用した粉末ベースの材料からの三次元物体の製造のための装置が知られている。これらのプロセスは、粉末ベースの材料の層の堆積が要される。高分子粉末または金属粉末を使用しうるＬＳ装置は、次にレーザーを使用して粉末状材料内で物体の層の形状をトレースし、粉末状材料を焼結する。次いで粉末状材料の別の層が堆積され、物体の次の層の形状がレーザーによってトレースされ、結果、三次元物体が製造される。電子ビームを使用するプロセスをさらに使用して金属粉末を融合してもよい。
【０００３】
エネルギー源が粉末状材料の各層の物体の形状をトレースする必要のあるＬＳまたは電子ビームとは対照的に、高速焼結法（ＨＳＳ）またはバインダー印刷プロセスを使用することもできる。ＨＳＳでは、放射線吸収材料（ＲＡＭ）が物体の各層の形状で粉末層の上に、一般にはプリントヘッドまたはプリントヘッドの列を１回通過する中で印刷される。それぞれの印刷された層に、ＲＡＭが塗布された粉末のみが融合されるように、造形領域全体に放射線源（例えば、赤外線）を照射する。バインダージェットプロセスでは、接着剤などのバインダーが、プリントヘッドを使用して、高分子粉末、セラミック粉末または金属粉末ベースでありうる粉末層上に定義されたパターンで堆積される。バインダーは粉末層の間の接着剤として機能する。放射線を随意に使用してバインダーを硬化してもよい。
【０００４】
上記のすべての方法は粉末の送達および堆積システムを必要とする。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の態様を添付の独立請求項に記載し、特定の実施形態の詳細を添付の従属請求項に記載している。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
以降、以下に示す添付の図面を参照して実施形態を説明する。
【図１】図１は、三次元物体の製造のための装置を概略的に図示する。
【図２】図２は、装置の構成要素の切断図を概略的に図示する。
【図３】図３は、装置の構成要素の別の切断図を概略的に図示する。
【図４】図４は、装置の構成要素の切断図を概略的に図示する。
【図５】図５は、装置の構成要素の別の切断図を概略的に図示する。
【図６】図６は、本発明の別の実施形態を概略的に図示する。
【図７】図７は、攪拌器の実施形態を概略的に図示する。
【図８】図８は、未使用粉末と再循環粉末の混ぜ合わせることを可能にするための、装置の変更された配置を概略的に図示する。
【図９】図９は、未使用粉末と再循環粉末の混ぜ合わせることを可能にするための、装置の変更された配置を概略的に図示する。
【図１０】図１０は、（図８および９の装置に適用された場合の例として）戻りスロット／ホッパーの変更された構成を概略的に図示する。
【図１１】図１１は、（図８および９の装置に適用された場合の例として）戻りスロット／ホッパーの変更された構成を概略的に図示する。
【図１２】図１２は、（図８および９の装置に適用された場合の例として）センサーの可能な位置を概略的に図示する。
【図１３】図１３は、（図８および９の装置に適用された場合の例として）センサーの可能な位置を概略的に図示する。
【図１４】図１４は、（図８および９の装置に適用された場合の例として）装置内の可能な冷却手段を概略的に図示する。
【図１５】図１５は、（図８および９の装置に適用された場合の例として）装置内の可能な冷却手段を概略的に図示する。
【図１６】図１６は、（図８および９の装置に適用された場合の例として）粉末出口開口部の可能な位置および関連するバイパス弁を概略的に図示する。
【図１７】図１７は、再循環中に過剰な粉末が深い傾斜に落ちる本装置の実施例を概略的に図示する。
【図１８】図１８は、再循環中に過剰な粉末が落ちる深さを減少させるための、図１７の装置の変更バージョンを概略的に図示する。
【図１９】図１９は、（図１８に関連して）水平に対する再循環管の上部の浅い傾斜角度を示す。
【図２０】図２０は、（図１８に関連して）過剰な粉末が再循環管の上部の中へと落ちる最大距離を示す。
【図２１】図２１は、（図１８に関連して）過剰な粉末が再循環管の上部の中へと落ちる最大距離を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下の開示は、粉末から三次元物体を製造するための装置用の粉末再循環システムを説明する。粉末再循環システムは、粉末タンクの出口に継合された送達経路であって、粉末タンクが、粉末を貯蔵するように構成される、送達経路と、送達経路の出口に継合された粉末貯蔵部であって、送達経路が、粉末タンクから粉末貯蔵部に粉末を送達するための送達機構を備える、粉末貯蔵部と、粉末貯蔵部の出口に継合された粉末再循環経路と、を備え、粉末再循環経路は粉末タンクの出口の上流の場所で、粉末貯蔵部からの第一の過剰な粉末を送達経路に戻すように構成される。
【０００８】
以下の開示は、粉末から三次元物体を製造するための装置用の粉末再循環システムをさらに説明する。粉末再循環システムは、粉末タンクの出口に継合された送達経路であって、粉末タンクが、粉末を貯蔵するように構成される、送達経路と、送達経路の出口に継合された粉末貯蔵部であって、送達経路が、粉末タンクから粉末貯蔵部に粉末を送達するための送達機構を備える、粉末貯蔵部と、粉末を粉末貯蔵部から造形領域を含む作業表面に移送するための用量ブレードと、作業表面に供給された粉末を造形領域にわたり分配するための装置と、造形領域にわたる粉末の分配後に過剰な粉末を受け取るように構成され、粉末タンクの出口の下にある場所で送達経路に過剰な粉末を戻すようにさらに構成される、粉末戻り経路と、を備える。
【０００９】
以下の開示は、三次元物体を造形粉末から製造するための装置をさらに説明している。
【００１０】
ここで実施形態を詳細に参照していくが、その例は添付の図面に図示されている。以下の詳細な説明では、関連する教示内容を完全に理解できるよう、例として多数の具体的な詳細が記載されている。しかし、当業者であればこれらの具体的な詳細がなくとも本教示を実施しうることが明らかであろう。
【００１１】
図１は、三次元物体の製造のための装置１を概略的に図示し、粉末ベースの材料から三次元物体を作る方法として高速焼結法（ＨＳＳ）を使用している。装置１は、造形粉末から三次元物体を作製する。造形粉末は、ＰＡ１１、ＰＡ１２、ＰＡ６、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリウレタン、またはその他のポリマーなどの熱可塑性高分子材料であってもよく、またはこれを含んでいてもよい。装置の放射線源によって達成可能な焼結温度、また金属粉末またはセラミック粉末が特定の波長を吸収しないかどうかによって、一部の金属またはセラミックもまた、装置に対応可能である。
【００１２】
装置１は、造形粉末を貯蔵するための保持タンク４１０を備える。造形粉末は、必要に応じて保持タンク４１０内に堆積される。１つの実施形態によると、新鮮な「未使用」粉末は保持タンク４１０内に堆積される。新鮮な粉末は、以前に装置１で使用されていない粉末と考えられる。後で詳細に論じるように、別の実施形態によると、装置１のサイクル中に焼結されない過剰な粉末は、保持タンク４１０に戻され、かつ未使用粉末と混合されてもよい。装置１のサイクルは、粉末状材料の層が造形領域に堆積された時に開始されると考えられる。次いで、放射線吸収材料（ＲＡＭ）が粉末状材料の層に印刷され、造形領域全体が放射線源に露出されて粉末を焼結する。焼結後、造形領域が下降され、これがサイクルの終了と見なされる。粉末状材料の別の層が造形領域内に堆積された時、装置の次のサイクルが開始されたと考えられる。
【００１３】
装置１はまた、レール４５０上のベアリング４８０上に配置された粉末分配スレッド３００と印刷スレッド３５０を備える。レール４５０は、装置１の作業表面１７０の上にスレッド３００、３５０を吊るす。作業表面１７０は、造形チャンバー２００の上部に設けられた造形領域１９０を含む。セラミックランプなどのオーバーヘッドヒーター４６０が造形領域１９０の上に設けられていてもよく、戻りスロット２１０は、図１に図示したように、造形領域１９０の一方の側に提供されてもよい。
【００１４】
当技術分野で公知のように、造形粉末は圧縮される可能性があり、結果として保持タンク４１０からの粉末の流れを阻害する。これを防止するために、粉末が自由に流動し続けるように、保持タンク４１０に攪拌装置４２０を備えていてもよい。任意の攪拌機構を使用によって、粉末が自由に流動し続けることができる。１つの実施形態によると、保持タンク４１０への導入後、粉末は連続的に攪拌されうる。別の実施形態によると、保持タンク４１０への導入後、粉末は定期的に攪拌されうる。
【００１５】
図２は、装置１の構成要素の切断図を概略的に図示する。粉末は入口４２６を通って保持タンク４１０に入り、出口４２８から保持タンク４１０を出る。保持タンク４１０を出る時、出口４２８を経由して、粉末は供給管４３０内に移動する。出口４２８は、保持タンク４１０の底部に位置してもよく、または保持タンク４１０の壁上に位置してもよい。図２は、保持タンク４１０の床の上の、保持タンク４１０の壁上に位置する出口４２８を図示する。この場所では、出口４２８の下の粉末が使用されるように、タンク４１０内で攪拌装置を使用することが必要となる場合がある。
【００１６】
粉末は出口４２８を通って供給管４３０へと流動する。供給管４３０は、供給管４３０内に配置された攪拌器を備えていてもよく、これは粉末の供給管４３０に沿った送達管４４０への自由な流動を補助する。供給管４３０は、粉末が重力によって流動しうる角度に配置されてもよい。攪拌器を、図６を参照しながら以下でより詳細に説明する。その後、粉末は入口１００で送達管４４０に入る。
【００１７】
送達管４４０は、送達管４４０内に配置された送達機構を備え、粉末の送達管４４０に沿った入口１０１と粉末貯蔵部１１５への移動を補助する。１つの実施形態によると、送達機構は送達管４４０内に設けられたオーガスクリュー４４５を備え、少なくとも送達管４４０の長さの大部分以内で延びる。オーガスクリューの直径は、オーガスクリュー４４５が送達管４４０内で回転できるように、送達管４４０の内径よりわずかに小さい。当技術分野で公知なように、オーガスクリュー４４５はらせん状ブレードを備え、送達管４４０内で回転させられた時に粉末を回転軸の方向に沿って運搬する。オーガスクリュー４４５は、回転軸に沿って粉末に力を与えることによって、入口１００から送達管４４０に沿って粉末貯蔵部１１５の入口１０１に向かって粉末を運搬するように配置されうる。１つの実施形態によると、送達管４４０は、送達管４４０が重力方向に対して上向きに角度を付けられるように、垂直方向に対してある角度で配置されうる。
【００１８】
１つの実施形態によると、図２および図４に図示するように、供給管４３０は、送達管４４０とオーガスクリュー４４５の長さに沿った途中に位置する入口１００で送達管４４０に連結される。例えば、供給管４３０は、粉末送達の方向に対して、オーガスクリュー４４５の中央よりもオーガスクリュー４４５の下流端により近い場所で送達管４４０に連結されうる。保持タンク４１０、供給管４３０および送達管４４０の上述の配置により、保持タンク４１０を装置１の作業台レベル１７０の下に収容することができ、作業台レベル１７０に達するために粉末を運搬する必要のある垂直高さを最小化し、供給管４３０の送達管４４０への接続点１００の下に空間を設け、ここでその他の管（粉末流路）が送達管４４０に連結されうる。
【００１９】
保持タンク４１０が加熱されない時、供給管４３０は、供給管４３０と送達管４４０の間の断熱材を介して送達管４４０から熱分離されうる。
【００２０】
図３および図４に図示したように、送達管４４０は入口１０１で実質的に水平の粉末貯蔵部１１５に連結され、粉末貯蔵部は例えば、全体的に細長いスロットの形状を取ってもよい。オーガスクリュー４４５は、粉末を送達管４４０に沿って、入口１０１を介して貯蔵部１１５内に運搬する。入口１０１は供給点として作用し、粉末を貯蔵部１１５へと供給する。図３および図４は、貯蔵部１１５の一方端に接続された送達管４４０を図示するが、送達管４４０は、貯蔵部１１５に沿った任意の場所、例えば貯蔵部１１５の一方端で、または一方端の近くで、または貯蔵部１１５の長さに沿って約半分の中間地点で連結されうる。別の実施形態によると、粉末が複数の入口１０１から貯蔵部１１５内に運搬されるように、２つ以上の送達管４４０および入口１０１が備えられていてもよい。
【００２１】
攪拌器１１０は、粉末貯蔵部１１５内に設けられていてもよい。粉末貯蔵部１１５内での攪拌器１１０の動作により、粉末が自由に流動する状態またはほぼ自由に流動する状態が保たれ、粉末が凝集するのを防止し、重力によって攪拌器の長さに沿って広がることが可能となる。攪拌器１１０は、貯蔵部１１５の長さに沿って大きな力要素を与えることによって、貯蔵部１１５に沿って粉末を押し動かしておらず、結果として粉末は圧縮されない。オーガスクリューが粉末貯蔵部１１５内に備えられている時、オーガスクリューは、回転軸に沿って大きな力要素を粉末に与えることから粉末を圧縮し、これが送達管４４０に連結した貯蔵部１１５に沿って、貯蔵部１１５の一方の端に粉末を移動させることが分かっている。圧縮は、粉末の自由な流動を阻害し、それは望ましくない。したがって、攪拌器１１０は粉末貯蔵部内に設けられていてもよく、これはオーガスクリュー４４５を備える送達管４４０と近接して、または組み合わされた部品として、配置される。攪拌器１１０は貯蔵部１１５内の粉末を攪拌し、それが作業表面１７０上に送達される前に凝集することを防止する。
【００２２】
図７は、例示的な攪拌器１１０を図示する。攪拌器１１０は、粉末貯蔵部１１５の長さに及ぶことができ、貯蔵部１１５の壁に接触することなく貯蔵部１１５内で回転できるようなサイズであってもよい。
【００２３】
図７の攪拌器１１０は、シャフト１３５に取り付けられた複数の突起部１２２を備える。突起部１２２は、シャフト１３５から外側に延びる。図７に図示したように、各ブレード１２２は実質的に長方形の形状であるが、突起部１２２は実質的に長方形の形状であることに限定されない。各突起部１２２は、突起部１２２内に形成されるくぼみ１３２を持つ。さらに、くぼみ１３３は隣接する突起部１２２の間の溝で形成される。
【００２４】
複数の突起部１２２は、シャフトに沿ってシャフト１３５から外向きに交互に反対方向に突起する。図７によれば、複数の突起部１２２は、シャフト１３５に継合された単体として形成される。図７は２３個の突起部１２２を図示するが、シャフト１３５の長さに応じて、任意の数の突起部１２２が必要に応じて設けられうる。
【００２５】
図７に図示した突起部１２２は、貯蔵部１１５内の粉末に対して軸方向に（回転軸Ｂに沿って）力を与えない。粉末は、攪拌器を回転させる結果として貯蔵部に沿って拡散する。さらに、図７に図示される攪拌器１１０は、攪拌器１１０が貯蔵部１１５内で完全にまたは部分的に回転する時に粉末が攪拌器１１０の周りを流動することを可能にするくぼみ１３２、１３３を備える。
【００２６】
図２〜５に図示したように、貯蔵部１１５は、貯蔵部１１５内で粉末が特定の量に達する時に粉末が出口１０２を通って流動し、送達管４４０に再導入されるように、出口１０２を備える。出口１０２からの粉末は再循環管１５０に沿って移動する。再循環管１５０は、粉末が入り重力によって再循環管に沿って移動するように配置されてもよい。
【００２７】
図５に図示した実施形態によると、再循環管１５０は、再循環された未使用粉末が入口１０３で送達管４４０に入り、オーガスクリュー４４５によって送達管４４０に沿って運搬されるように、供給管４３０の上流にある地点で送達管４４０に連結されうる。供給管４３０からの粉末は、オーガスクリュー４４５が供給管４３０からより多くの粉末を受け取る能力を有する時に、送達管４４０内の再循環粉末と混合されてもよい。
【００２８】
１つの実施形態によると、図２に図示したように、再循環管１５０は、例えば、図７を参照して上述されたように、重力による循環管１５０に沿った自由な流動を確保するために、再循環管１５０の全長または一部にわたり配置された、攪拌器１１０を備えてもよい。
【００２９】
再循環管１５０は断熱されうる。別の方法として、送達管４４０が加熱される場合、粉末材料が劣化することなく高温に耐えることができる場合には、再循環管１５０をも、好ましくは送達管４４０と同じ温度に加熱してもよい。
【００３０】
図２〜４に戻り、作業表面１７０への粉末の送達を説明する。装置は、貯蔵部１１５の上部またはその付近に設けられた用量ブレード１６０を備える。用量ブレード１６０は、回転軸の周りを回転することができ、回転軸は貯蔵部１１５の長さ方向に沿って、中央に突出するピボットシャフト１６５を通って延びる軸である。用量ブレード１６０は、攪拌器１１０の上に設けられる。
【００３１】
用量ブレード１６０が１８０度回転する時、貯蔵部１１５の上部近くに蓄積した粉末が作業表面１７０上に押し出され、貯蔵部１１５の上面の長さに沿って作業表面１７０上に粉末の山を形成する。
【００３２】
次いで、粉末は、下記にさらに詳細に説明される粉末分配スレッド３００上に配置されたローラー３２０によって作業表面１７０全体に広げられる。ローラー３２０は、粉末を押して、作業表面１７０に広げ、薄い粉末層で造形領域１９０を覆う。粉末層の厚さは、前の粉末層の上面に対する造形チャンバー２００の床２０５が下降された距離によって決定される。
【００３３】
製造される三次元物体５００は、造形チャンバー２００の造形領域１９０内に造形される。薄い粉末層は、作業表面１７０全体に広げられる。下記で詳細に論じるように、吸収材が印刷され焼結され、その後、造形チャンバー２００の床２０５が造形チャンバー２００内で下降し、次の粉末層が印刷された粉末床上に広げられる。各工程において造形チャンバー２００の床２０５は造形チャンバー２００内で各工程の層の厚さ分下降するにつれ、粉末層は、連続的な分配／印刷／焼結の工程によって造形される。
【００３４】
ローラー３２０の移動終了時点で造形領域１９０を覆うために使用されなかった過剰な粉末は、さらなる使用のために回収されうる。図２および４は、用量ブレード１６０とは反対側の造形領域１９０の一側にある作業表面１７０に設けられた戻りスロット２１０を図示する。戻りスロット２１０は過剰な粉末を受けるように配置され、これがローラー３２０によって戻りスロット２１０内に押し入れられる。１つの実施形態によると、図２に図示したフィルターまたはメッシュ２３０が戻りスロット２１０内に設けられ、望ましくない物体が装置１に入るのを防止しうる。望ましくない物体の例は、集塊、焼結／印刷からの破損部分、または類似の望ましくない物体である。こうした望ましくない物体が装置１に入ると、粉末供給管４４０、１１５、２２０Ａまたは２２０Ｂの閉塞が起こり、現在の造形を損傷したり、装置１を破損させる可能性がある。
【００３５】
装置１は、造形領域１９０に粉末層を堆積するために作業表面上の用量ブレードによって堆積される粉末量を測定できてもできなくてもよい。
【００３６】
代わりに、用量ブレードは各層の堆積工程においてほぼ同じ量を供給するが、これは新しい粉末層に必要とされるよりも多い粉末であり、また必要でない過剰な粉末は戻りスロット２１０に押し入れられる。作業表面に過剰な粉末を供給することによって、造形領域にわたる粉末の均一な分配が達成されうる。
【００３７】
戻りスロット２１０は戻り管２２０に継合されている。戻り管２２０は、２つの管、すなわち上部戻り管２２０Ａおよび下部戻り管２２０Ｂを含みうる。戻りスロット２１０は、粉末が自由に流動する状態を維持するように攪拌器１１０を備えていてもよい。
【００３８】
過剰な粉末は戻り管２２０に沿って移動する。戻り管２２０は、過剰な粉末が本質的には重力によって戻り管に沿って移動するように配置されてもよい。
【００３９】
戻り管２２０（下部戻り管２２０Ｂ）は、過剰な粉末が入口１０４において送達管４４０に入り、オーガスクリュー４４５によって送達管４４０に沿って運搬されるように、図５に図示したように、供給管４３０の上流にある地点において送達管４４０に連結されうる。供給管４３０からの粉末は、オーガスクリュー４４５が供給管４３０からより多くの粉末を受け取る能力を有する時に、送達管４４０内の過剰な粉末と混合されてもよい。過剰な粉末は貯蔵部１１５に戻る。したがって、未使用の過剰な粉末は、戻り管２２０を介して送達管４４０に再循環される。１つの実施形態によると、管２２０に沿った粉末の自由な流動を確実にするために、攪拌器１１０が戻り管２２０の長さの全てまたは一部に設けられてもよい。
【００４０】
戻り管２２０は断熱されうる。送達管４４０が加熱される場合、粉末材料が著しく劣化することなく高温に耐えることができる場合には、戻り管２２０をも、好ましくは送達管４４０と同じ温度に加熱してもよい。
【００４１】
図２に図示したように、戻り管２２０は、過剰な粉末および再循環粉末が混ぜ合わされて同じ入口から送達管４４０に入るように、再循環管１５０に連結されうる。送達管４４０への入口点を最小限にするために、戻り管２２０と再循環管１５０を連結することが有益でありうる。さらに、送達管４４０に入る前に過剰な粉末と再循環粉末を混ぜ合わせることによって、送達管４４０に再導入される際に過剰な粉末と再循環粉末に同一の優先順位が与えられる。
【００４２】
別の方法として、戻り管２２０は、供給管４３０からの入口１００の上流にある、また例えば、再循環管１５０の入口１０３の上流にある入口１０４で、送達管４４０に連結されてもよい。これは、再循環管１５０からの粉末よりも戻り管２２０からの粉末の使用を優先し、再循環管１５０からの粉末の使用を優先する。この配置を図６に図示する。ただし、優先順序は図６に図示した配置に限定されず、優先順序を変える異なる組み合わせが存在する。
【００４３】
当然ながら、供給管４３０、再循環管１５０および戻り管２２０への言及は、当該管を円筒形の断面を有する管に制限するものではない。代わりに、管は、例えば、半円形、楕円形または長方形の断面などの任意の好適な断面を持ちうる。
【００４４】
さらに、粉末貯蔵部１１５、供給管４３０、再循環管１５０および戻り管２２０はすべて、粉末の流路と見なされてもよい。さらに、粉末貯蔵部１１５、供給管４３０、再循環管１５０および／または戻り管２２０は、これらの粉末流路に沿って移動する時に粉末が自由に流動する状態を維持できるように、攪拌器を備えてもよい。別の方法として、供給管４３０、再循環管１５０および戻り管２２０は攪拌器を含まなくてもよい。
【００４５】
ここで粉末分配スレッド３００および印刷スレッド３５０の動作を参照すると、図１は、装置１の作業表面１７０の上に設けられた、２つの独立して動作可能なスレッド３００、３５０を図示する。粉末分配スレッド３００はローラー３２０を備え、印刷スレッド３５０は、焼結ランプなどの焼結源３６０およびプリントヘッド３７０を備える。粉末分配スレッド３００はまた、予熱源３１０を備えてもよい。
【００４６】
予熱源３１０および焼結源３６０は、モジュラー源ならびに全幅の単一バルブ、赤外線（ＩＲ）発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイ、セラミックランプ、アルゴンランプ、またはその他の任意の好適な赤外線放射体の形態のいずれかのハロゲンランプを備えうる赤外線源である。
【００４７】
ＲＡＭを堆積するために使用される１つ以上のプリントヘッド３７０は、Ｘａａｒ １００３プリントヘッドなどの、ＨＳＳ装置での使用に適した標準的なドロップオンデマンド・プリントヘッドであってもよい。例えば、Ｘａａｒ １００３プリントヘッドは、さまざまな液体中で懸濁されたまたは可溶なＲＡＭを堆積することができ、また非常に効果的なインク再循環技術により、ＨＳＳプリンターの高温で厳しいかつ粒子環境に十分に耐えることができる。
【００４８】
図１に戻ると、スレッド３００、３５０は、同じ駆動ベルトまたは異なる駆動ベルトを利用しうる各スレッド３００、３５０上に設けられたモーターを介して装置１の作業表面１７０にわたり移動しうるが、当技術分野で公知のスレッドを移動させるその他の方法を利用してもよい。１つの実施形態によると、２つのスレッド３００、３５０は、同一のレール上で移動可能である。別の実施形態によると、２つのスレッド３００、３５０は、別個のレール上で移動可能である。
【００４９】
作業表面１７０上に粉末の山を堆積するための用量ブレード１６０の回転後、粉末分配スレッド３００は、用量ブレード１６０をわたって移動し、ローラー３２０は装置の作業表面１７０全体にわたって粉末を押す。粉末の山は、粉末層が造形領域１９０を覆い、過剰な粉末が戻りスロット２１０に押し入れられるように、ローラー３２０により作業表面１７０全体に広げられる。粉末分配スレッド３００が予熱源３１０を備える時、粉末層は、ローラー３２０によって造形領域１９０にわたり広げられる際に予熱ランプ３１０によって加熱される。ところが、粉末分配スレッド３００が予熱源３１０を備えていない時、オーバーヘッド熱源が造形領域１９０の上に設けられていてもよい。別の方法として、印刷スレッド３５０に設けられた焼結源は、必要に応じて予熱源として機能しうる。
【００５０】
その後、印刷スレッド３５０は装置の作業表面１７０にわたり移動し、プリントヘッド３７０によって造形される最終物体の各層のパターンを画定する画像データに従って、放射線吸収材料（ＲＡＭ）などの吸収材が造形領域１９０内の粉末層上に印刷される。造形領域１９０における粉末層の印刷された部分は次に、焼結ランプ３６０が造形領域１９０全体にわたり移動される中で焼結され、吸収材を受け取った粉末のみが十分に融合するために加熱されるという効果が得られる。
【００５１】
造形チャンバー２００の床２０５は造形チャンバー２００内で下降し、次の粉末層が、ローラー３２０によって作業表面１７０全体に広げられ、プロセスが再び開始される。造形チャンバーの床２０５は、造形の層の厚さ分下降し、これは０.１ｍｍの領域でありうる。
【００５２】
造形領域１９０へのアクセスを簡単にするために、レール４５０は互いに垂直にオフセットされうる。例えば、機械の後面のレールが作業台の高さよりも上にあり、レールの維持または清掃のためにアクセスできる一方で、前面のレールは、造形チャンバー２００に簡単にアクセスできるように作業台１７０のレベルよりも下にあってもよい。
【００５３】
造形領域１９０に対するスレッド３００、３５０の位置は、各スレッド３００、３５０上に備えられた位置センサーによって監視されうる。位置センサーは、機械の固定した部分に目盛りが取り付けられた磁気センサー、回転エンコーダ、機械の固定した部分に目盛りが取り付けられた光学センサー、レーザー位置決めなどでありうる。
【００５４】
当技術分野で公知のように、高速焼結法を用いる機械は、特に造形領域１９０の近傍で高温で動作する。例えば、造形領域の近傍の温度は約１８５℃でありうる。結果として、プリントヘッド３７０などの温度に敏感な機械要素を熱から遮蔽する必要がありうる。こうした遮蔽を提供するために、プリントヘッドの周りに断熱ハウジングを設けていてもよい。
【００５５】
オーバーヘッドヒーター４６０を造形領域の上に設けて、造形領域１９０の表面に均一な温度を提供していてもよい。オーバーヘッドヒーター４６０は、セラミックＩＲランプまたはその他の任意の好適な放射線源など、その他の任意の好適な赤外線源であってもよい。
【００５６】
１つの実施形態によると、ベアリングは、それぞれのスレッド３００、３５０の一方の側に設けられていてもよく、ベアリングは、スレッド３００、３５０の移動方向に直交して移動可能であり、これによりスレッド３００、３５０は温度変化に伴い拡張または収縮できる。
【００５７】
均一な造形領域温度を達成するには、造形を開始する前に、造形領域１９０の表面全体にわたる温度分布の不均一さの影響を軽減するために、造形チャンバーの床２０５上に何層かの粉末のバッファ層を堆積することが有益であることが知られている。これは、造形チャンバーの床２０５の基部の加熱に加えて行うことができる。
【００５８】
バッファ層は、造形の層と厚さが同じであっても同じでなくてもよい。バッファ層と造形の層の厚さが同じでない場合は、最終のバッファ層の１つ以上が造形の層の厚さで沈着される。例えば、造形の層の厚さは０.１ ｍｍであってもよい。造形チャンバーの床２０５を０.１ｍｍ下降させることで、この厚さを達成することができる。
【００５９】
プリントヘッド洗浄ステーションを設けていてもよい。プリントヘッド洗浄ステーションは、用量ブレード１６０に対して作業台の反対の端に位置付けられてもよい。印刷スレッド３５０がストロークの最後に到達すると、プリントヘッド３７０は次のストローク前に洗浄されうる。プリントヘッド３７０は、各ストローク後、一定の数のストローク後、またはプリントヘッドのノズルモニタリングシステムに応答して洗浄されてもよい。
【００６０】
当然ながら、三次元物体の形成のための装置でどのように記載された本発明が使用されるかを図示するために、高速焼結プリンターの装置およびプロセスについて説明してきたが、本発明は、作業表面への粉末の送達を必要とする三次元物体を製造する異なる装置やプロセスと共に使用されうる。これは、例えば、さまざまな粉末材料を使用するレーザー焼結法、印刷およびバインダーまたは電子ビームの装置およびプロセスを含みうる。
【考えられる変更および代替の実施形態】
【００６１】
詳細な実施形態を、可能性のある変更および代替法と共に上記で説明してきた。本技術の範囲を逸脱しない範囲において多くの改善ならびに追加の変更および代替法を前述の例示的な実施形態に行うことができることは当業者には明らかである。以下の通り、ここで一部の特定の変更を説明する。
【００６２】
未使用供給の変更（図８および９）
図８および図９に図示すように、供給管４３０は、未使用粉末および再循環粉末が混ぜ合わされて同じ入口から送達管４４０に入るように、再循環管１５０に連結されうる。これは、送達管４４０への入口点を最小限にするために有益でありうる。
【００６３】
さらに、この構成は、システムが空でなく粉末の追加を必要としない場合に、粉末の供給を最小限にする。供給管４３０が送達管４４０内に直接供給される以前の構成では、供給管４３０は、システムが満杯であっても粉末をシステムに追加し続けることができ、それによって粉末の過剰蓄積と動作不良が発生することが見出された。これは、オーガスクリュー４４５が回転している時にブレードの後面上の小さな空隙（空気の空洞）に粉末が供給されることに起因し、それによって既に満杯のシステムに過剰供給されたと考えられる。ところが、供給管４３０を再循環管１５０に供給することにより、供給管の攪拌器は、再循環攪拌器とは異なる時点で動作することができる、または再循環攪拌器を非常にゆっくりと動作することができ、空洞がないことを確実にする。再循環管１５０を垂直方向に近く配向することによって、再循環攪拌器をゆっくりと動作することが可能であり、それによって粉末を押すために必要な攪拌が非常に少ない。結果として、この構成は、システムが必要とする時にのみ供給管４３０から未使用粉末を取ることができ、それによってシステムは自己調節される。
【００６４】
供給管４３０は１５度の落下角度を有してもよい。これにより、粉末を供給管４３０から再循環管１５０により良く供給することができる。
【００６５】
戻り管２２０（下部戻り管２２０Ｂ）は、再循環管１５０の上流にある地点で送達管４４０に連結されうる。これは、再循環管１５０および供給管４３０からの粉末よりも戻り管２２０からの粉末の使用を優先する。この配置は、戻り管２２０内の再利用される粉末が未使用粉末または再循環粉末（再循環粉末は未使用粉末よりも高温に曝露されている）よりも高温に曝露され、このため、未使用粉末または再循環粉末の代わりに戻り管２２０内の再利用される粉末を最初に使用しうるために有利である。このような方法で、粉末の再利用性が改善されうる。
【００６６】
ホッパーとして形成される戻りスロット（図１０および１１）
図１０および１１に図示するように、戻りスロット２１０は、過剰な粉末が作業表面１７０の遠位側に堆積しないようにより広い開口部を有してもよい。さらに、戻りスロット２１０は、浮遊微小粒子の生成を低減または防止する制御された速度で過剰な粉末を戻りスロット２１０に容易に収集することができるように、１つ以上の傾斜側面２１１（すなわち、ホッパーとして形成）を有してもよい。粉末は、単に重力によって戻り管２２０に供給されてもよい。さらに、粉末の圧縮または詰まりは、有利なことに戻り管２２０Ａの入口で回避されうる。
【００６７】
さらに、粉末粒子が戻りスロット２１０の表面に付着する可能性がある。したがって、戻りスロット２１０は、振動表面ならびに振動メッシュ、または戻りスロット２１０に振動を提供する代替の手段を有するように配置されてもよい。こうした振動表面は、例えば、ホッパー形状の傾斜した側部２１１のうちの１つに取って代わりうる。振動を提供するための手段は、超音波変換器または圧電変換器または回転モーターを含みうるが、これらに限定されない。
【００６８】
センサー（図１２および１３）
１つ以上のセンサーを使用して、粉末の異なるパラメータを測定または検出することができる。例えば、パラメータは粉末の量、粉末の温度などを含みうる。パラメータは異なる場所または地点で変化しうるため、三次元物体を製造するための装置のパラメータを制御することが重要である。したがって、粉末再循環システムの異なる地点でのパラメータ測定は、欠点を検出し、またシステムを効率的に制御するためにも有益でありうる。
【００６９】
再循環管１５０が異なる供給源からの粉末を含む場合、再循環管１５０上の異なる地点で１つ以上のセンサーを設けることが有利でありうる。少なくとも１つのセンサー（図示せず）が再循環管１５０の下流または出口の近くに配置されてもよく、また粉末パラメータがその時点で測定されうる。別の方法としてまたは追加的に、図１２に示すように、少なくとも１つのセンサーＳ１は、供給管４３０が連結された地点の近くの再循環管１５０上に配置されうる。このセンサーを用いて、粉末パラメータ、例えば、温度が接続点で検出されうる。さらに、粉末貯蔵部１１５から再循環管１５０に入る粉末のパラメータを測定するために、少なくとも１つのセンサー（図示せず）が再循環管１５０の入口付近に設けられうる。
【００７０】
１つ以上のセンサーＳ２が戻り管２２０上にも設けられうる。さらに、戻りスロット／ホッパー２１０は、例えば、粉末量および／または受け取った過剰な粉末の温度などのパラメータをそこで測定するために１つ以上のセンサーＳ３を有してもよい。
【００７１】
同様に、図１３に示すように、粉末貯蔵部１１５は、貯蔵部１１５内の粉末量および／または粉末の温度を検出するために、１つ以上のセンサーＳ３、Ｓ４を有してもよい。
【００７２】
上記の場所で使用されるセンサーのタイプはすべて同じである必要はなく、異なる場所で異なるタイプのセンサーが使用されてもよい。図１２は、粉末再循環システム内のセンサーのさまざまな場所を図示する。しかし、本発明はこれらの場所に限定されず、必要なパラメータを確実に検出するように、異なるタイプの１つ以上のセンサーが必要な場所に配置されうる。
【００７３】
各センサーは、バイナリ、デジタル、またはアナログのセンサーでありうる。センサーのタイプは限定されない。光学センサー、容量センサー、熱応答センサー、回転センサー、導電性／誘導センサーなどの、粉末のパラメータを検出するために一般に当技術分野で公知の任意のタイプのセンサーが使用されうる。
【００７４】
粉末再循環システムは、コントローラをさらに備えてもよい。さまざまなセンサーの出力はコントローラに供給されてもよく、コントローラはさまざまなセンサーから受信したフィードバックに基づいてシステムの動作を制御してもよい。例えば、粉末貯蔵部１１５内の測定された粉末量が所定の閾値量を超えている場合、コントローラはオーガスクリュー４４５の動作を停止することができ、または粉末量に応じてオーガスクリュー４４５の速度を減少させることができる。別の方法として、コントローラは、信号を送信するまたは表示パネルに警告を表示することによってユーザーに警告してもよく、それによってユーザーは適切な措置を取ることができる。
【００７５】
同様に、戻りスロット／ホッパー２１０の測定された粉末量が所定の閾値を超えている場合、コントローラはシステムを完全に停止させるか、または用量ブレード１６０を制御して少ない粉末を送達してもよい。別の方法として、コントローラは、ユーザーが過剰な粉末を取り出しうるようにユーザーに警告してもよい。
【００７６】
温度に関するフィードバックに基づき、所定の閾値レベルと比較した後で、コントローラは、システムを完全にまたは部分的に停止させるか、またはシステムを減速することによってその動作を制御しうる。コントローラはまた、冷却システム（例えば、図１４および１５に関連して以下で考察されるもの）を起動してもよい。
【００７７】
閾値レベルの値は、コントローラのメモリに事前に保存するか、ユーザによって入力してからコントローラのメモリに保存することができる。
【００７８】
冷却ループ（図１４および１５）
図１４および１５に示すように、戻り管２２０（下部戻り管２２０Ｂ）には、戻り管２２０内の粉末の温度を所定の閾値レベル内に維持するように、冷却手段Ｃ１、Ｃ２が備えられていてもよい。冷却は、能動的または受動的な冷却であってもよい。任意のタイプの冷却手段が使用されうる。例えば、図１４に示すように、冷却フィンＣ１が戻り管２２０の周辺に備えられてもよく、または図１５に示すように、冷却ジャケットＣ２が戻り管２２０の周りに巻かれてもよい。ただし、冷却手段のタイプはこれらに限定されない。冷却手段は、１つ以上の温度センサーからの入力を受信するコントローラによって制御されてもよい。コントローラは、感知された温度が所定の温度レベルを超えた時にのみ冷却手段を起動するよう構成されうる。
【００７９】
粉末除去用出口（図１６）
三次元物体（またはその一部）が形成されると、ユーザーは、次の物体のために異なるタイプの粉末を使用したい、または異なるタイプの粉末を使用して三次元物体の異なる部分を形成したいと望む場合がある。こうしたシナリオでは、既存の粉末をシステムから取り除くことが必要となる場合がある。したがって、図１６に示すように、粉末を除去するための出口開口部（例えば、スロットまたはその他の開口）、および粉末再循環システムの最も低い点で、またはオーガスクリュー４４５の上流で、開口部を露出するための手段Ｖ１、Ｖ２（弁もしくはアクチュエータ操作スイッチ、または摺動機構など）を設けることが有利である。粉末は重力によって流動してもよく、または吸引を用いて粉末を除去してもよい。このようにして、ほとんどの粉末をシステムから除去することができ、システムの外側にある容器に収集することができる。
【００８０】
さらに、戻り管内の粉末の品質が、複数回の使用によって経時的に劣化し、さらなる使用に適していない場合がある。したがって、劣化した粉末をシステムから除去するために、劣化した粉末をシステムから除去できる出口開口部（例えば、スロットまたはその他の開口）を戻り管２２０上に有し、開口部を露出する手段を有することが有益である。この手段は、バイパス弁Ｂ２、またはアクチュエータ操作スイッチもしくは摺動機構であってもよい。
【００８１】
再循環管中のダストの減少（図１７〜２１）
最初に図１７を参照すると、本装置の開発中に、過剰な粉末が再循環管１５０内に落ち、粉末ダストが生成されうることが見出された。これは、管１５０が急角度のため、再循環粉末の一部が管１５０に入る時にかなりの距離を落ちるためである。この大きな落下は、図１７の下向き矢印Ｄ１によって図示されている。したがって、生成された粉末ダストが、用量ブレード１６０が回転する時に機械の作業表面１７０の上の空間／環境中に放出されうる。作業表面１７０のダストは、可動部品やセンサーにとどまる傾向があり、操作の正確な制御を妨げる。さらに、浮遊するダストは、機械の作業者にとって健康および安全上のリスクとなりうる。
【００８２】
上記の問題に対処するために、図１８は、再循環管１５０が２つのセクション、すなわち緩斜面部１５０Ａと急斜面部１５０Ｂに分割された粉末再循環システムの変形設計を図示する。これにより、下向きの矢印Ｄ２によって図示されるように、最初の粉末の落下がより緩くなり、それによって大幅に少ない粉末ダストが生成される。また、この管の形状は用量ブレード１６０が他方向に回転することを可能にし、図３に示すものと比較して、過剰分が粉末貯蔵部１１５の他方の側に位置付けられる。
【００８３】
図１７と１８の間では、粉末貯蔵部１１５と再循環管１５０の位置が置き替えられたことに留意されたい。このような構成では、用量ブレード１６０が回転する時、再循環管１５０内で生成されたダストは作業表面１７０上に行かない。
【００８４】
より詳細には、緩斜面部１５０Ａは、（例えば、上述された出口１０２を介して）用量ブレード１６０の近傍からの過剰な粉末を受け取るように配置される。緩斜面部１５０Ａの浅い傾斜角度は、図１９において、水平Ｈに対してＸで示されている。この角度Ｘの浅さは、再循環管に入る粉末はどの時点でも落下する距離が長くないことを意味する。次に、急斜面部１５０Ｂは次に粉末を送達管４４０に戻す。急斜面部１５０Ｂは、用量ブレード１６０の領域から十分離れているため、用量ブレード１６０が回転する時、生成されたダストは作業表面１７０に入らない。
【００８５】
それらに沿った粉末の自由な流動を確保するために、再循環管のセクション１５０Ａおよび１５０Ｂはどちらも攪拌器を含んでもよい。
【００８６】
過剰な粉末が粉末貯蔵部１１５の出口１０２から再循環管１５０Ａへと落ちる最大距離は、図２０と２１において「ｈ」で示されている。
【００８７】
より具体的には、図２０に図示したように、「ｈ」は粉末貯蔵部１１５の出口１０２と再循環管の緩斜面部１５０Ａの基部１５０Ａ’との間の最大の落下距離であり、すなわち過剰な粉末が落下する最大の落下距離である。２部構成の再循環管の配置を設計する時、緩斜面部１５０Ａの角度（図１９のＸ）は、粉末が管に沿って流動するのを可能にしつつ距離ｈを最小限にするための角度とするべきである。
【００８８】
図２１は、落下距離「ｈ」が測定される場所をより詳細に示す。図示するように、落下距離「ｈ」は、過剰な粉末が流れ出る出口１０２の上縁から測定される。
【００８９】
再循環管１５０への上述の変更は、戻り管２２０にも適用されうる。上述のように、戻り管２２０は、浅い角度を有する上部戻り管２２０Ａおよびより急な角度を有する下部戻り管２２０Ｂを備えてもよい。上部戻り管２２０Ａの浅い角度は、粉末が落ちる落下距離の高さを減少させることで、粉末が戻りスロット２１０を通して落下する際の粉末ダストの生成を最小限にするためである。
【００９０】
要約
粉末から三次元物体を製造するための装置の粉末再循環システムが、本明細書に記載されている。１つの実施形態によると、送達機構は、粉末再循環経路からの第一の過剰な粉末を粉末貯蔵部に送達する。
【００９１】
別の実施形態によると、送達機構は、粉末再循環経路からの第一の過剰な粉末が所定の量を下回る時に、粉末タンクから粉末を引き出す。
【００９２】
別の実施形態によると、送達機構は、送達経路を充填するために粉末再循環経路から十分な量の第一の過剰な粉末がない時に粉末タンクから粉末を引き出す。
【００９３】
別の実施形態によると、送達機構は、粉末再循環経路からの第一の過剰な粉末を粉末タンクからの粉末と混合する。
【００９４】
別の実施形態によると、粉末再循環経路は、送達経路の温度と等しい温度に加熱される。
【００９５】
別の実施形態によると、粉末再循環経路は、第一の過剰な粉末が重力によって粉末再循環経路に沿って移動するように構成される。
【００９６】
別の実施形態によると、粉末再循環システムは、粉末再循環経路内に設けられた攪拌器をさらに備える。
【００９７】
別の実施形態によると、粉末再循環システムは、粉末を粉末貯蔵部から造形領域を含む作業表面に移送するための用量ブレードと、造作業表面に供給された粉末を造形領域にわたり分配するための装置と、造形領域にわたる粉末の分配後に第二の過剰な粉末を受け取るように構成され、さらに第二の過剰な粉末を粉末タンクの出口の上流の場所で送達経路に戻すようにさらに構成された粉末戻り経路と、をさらに備える。
【００９８】
別の実施形態によると、送達機構は、粉末戻り経路からの第二の過剰な粉末を粉末貯蔵部に送達するように構成される。
【００９９】
別の実施形態によると、送達機構は、粉末再循環経路からの第一の過剰な粉末と粉末戻り経路からの第二の過剰な粉末が所定の量を下回る時に、粉末タンクから粉末を引き出す。
【０１００】
別の実施形態によると、送達機構は、送達経路を充填するために十分な量の粉末再循環経路からの第一の過剰な粉末または粉末戻り経路からの第二の過剰な粉末がない時に、粉末タンクから粉末を引き出す。
【０１０１】
別の実施形態によると、送達機構は、粉末戻り経路からの第二の過剰な粉末を粉末再循環経路からの第一の過剰な粉末と混合する。
【０１０２】
別の実施形態によると、送達機構は、粉末戻り経路からの第二の過剰な粉末を粉末再循環経路からの第一の過剰な粉末および粉末タンクからの粉末と混合する。
【０１０３】
別の実施形態によると、粉末戻り経路は、粉末再循環経路からの第一の過剰な粉末が送達経路に戻される場所の下で第二の過剰な粉末を送達経路に戻すように構成される。
【０１０４】
別の実施形態によると、粉末戻り経路は、粉末再循環経路からの第一の過剰な粉末と同じ場所において、第二の過剰な粉末を送達経路に戻すように構成される。
【０１０５】
別の実施形態によると、粉末再循環経路からの第一の過剰な粉末と粉末戻り経路からの第二の過剰な粉末が、粉末タンクの出口の下にある場所で送達経路に戻る前に混ぜ合わされるように、粉末再循環経路は粉末戻り経路に継合される。
【０１０６】
別の実施形態によると、粉末再循環システムは、粉末戻り経路内に設けられたフィルターをさらに備える。
【０１０７】
別の実施形態によると、粉末戻り経路は、送達経路の温度と等しい温度に加熱される。
【０１０８】
別の実施形態によると、粉末戻り経路は、第二の過剰な粉末が重力によって粉末戻り経路に沿って移動するように構成される。
【０１０９】
別の実施形態によると、粉末再循環システムは、粉末戻り経路内に設けられた攪拌器をさらに備える。
【０１１０】
別の実施形態によると、粉末再循環システムは、用量ブレードとは反対側の造形領域の一側において作業表面に設けられた戻りスロットをさらに備え、戻りスロットは造形領域にわたる粉末の分配後に第二の過剰な粉末を受け取るように構成され、粉末戻り経路に継合する。
【０１１１】
別の実施形態によると、用量ブレードは、規定の頻度で一定量の粉末を作業表面に移送する。
【０１１２】
別の実施形態によると、送達機構は、粉末戻り経路からの過剰な粉末を粉末貯蔵部に送達するように構成される。
【０１１３】
別の実施形態によると、送達機構は、粉末戻り経路からの過剰な粉末が所定の量を下回る時に、粉末タンクから粉末を引き出す。
【０１１４】
別の実施形態によると、送達機構は、送達経路を充填するために粉末戻り経路から十分な過剰量がない時に粉末タンクから粉末を引き出す。
【０１１５】
別の実施形態によると、送達機構は、粉末戻り経路からの過剰量を粉末タンクからの粉末と混合する。
【０１１６】
別の実施形態によると、粉末再循環システムは、粉末戻り経路内に設けられるフィルターをさらに備える。
【０１１７】
別の実施形態によると、粉末戻り経路は、送達経路の温度と等しい温度に加熱される。
【０１１８】
別の実施形態によると、粉末戻り経路は、過剰な粉末が重力によって粉末戻り経路に沿って移動するように構成される。
【０１１９】
別の実施形態によると、粉末再循環システムは、粉末戻り経路内に設けられた攪拌器をさらに備える。
【０１２０】
別の実施形態によると、粉末再循環システムは、用量ブレードとは反対側の造形領域の一側において作業表面に設けられた戻りスロットをさらに備え、戻りスロットは造形領域にわたる粉末の分配後に第二の過剰な粉末を受け取るように構成され、粉末戻り経路に継合する。
【０１２１】
別の実施形態によると、用量ブレードは、規定の頻度で一定量の粉末を作業表面に移送する。
【０１２２】
別の実施形態によると、送達経路は所定の温度に加熱される。
【０１２３】
別の実施形態によると、粉末タンクの出口は、送達経路から断熱される。
【０１２４】
別の実施形態によると、送達機構はオーガスクリューを備える。
【０１２５】
別の実施形態によると、粉末再循環経路および／または粉末戻り経路は、より傾斜した下部セクションに継合された、落下する使用中の粉末を受け取るための浅い傾斜角度を有する上部セクションを備える。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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