(57)【要約】本発明は、加工チャンバの内側または外側に配置され、粒子を備えた支持体の表面を走査可能な少なくとも１つのレーザのレーザ・ビームにより、真空または保護ガス環境用加工チャンバ内で、支持体上に小形物体または微細構造物体を製造する方法および装置に関する。小形物体または微細構造物体は、１層ごとに塗布される粒子で作られる。同じく１層ごとに塗布される粒子からなるスペーサは、支持体と小形物体または微細構造物体の間に配置されている。これらのスペーサは、粒子がそれぞれの平面で一部層状、層状、または直線状に焼結されるようにレーザ・ビームで照射される前に作られ、接触面積が小さい構造をしており、空隙を含み、したがって支持体および小形物体または微細構造物体から容易に分離することが可能な崩壊性スペーサが作られる。これにより、小形物体または微細構造物体を支持体上および／または粉末ベッド内で互いに対して強固に位置決めすることが可能であるように、特定の静的強度を備えるスペーサが得られる。
2006519925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのレーザのレーザ・ビームにより、真空または保護ガス環境用加工チャンバ内で支持体上に小形物体または微細構造物体を製造する方法であって、
粒子を備える複数の層または粒子の複数の層が塗布され、該層はそれぞれ、粒子がそれぞれの平面で一部層状、層状、または直線状に焼結されるように、塗布後にレーザ・ビーム（３）で照射され、接触面積が小さい構造を有するとともに、空隙を含む分離可能なスペーサが作られ、それによって特定の静的強度と低い耐剪断力とが実現され、
粒子を備える複数の層、または粒子の複数の層が塗布され、該層はそれぞれ、該小形物体または微細構造物体の壁および内側領域の形式で焼結することによって、粒子が平面で互いに連続して連結されて、小形物体または微細構造物体が製造されるように、この平面内の該小形物体または微細構造物体の輪郭に従って塗布後に照射され、
該小形物体または微細構造物体および該分離可能なスペーサを備える支持体（２）は、該小形物体または微細構造物体を、該支持体（２）および該分離可能なスペーサから離すため、超音波を当てられることを特徴とする方法。
【請求項２】
粒子を備える複数の層または粒子の複数の層が塗布され、該層はそれぞれ、粒子がそれぞれの平面で一部層状、層状、または直線状に焼結されるように、塗布後にレーザ・ビーム（３）で照射され、接触面積が小さい構造を有するとともに、空隙を含む分離可能なスペーサが作られ、それによって特定の静的強度と低い耐剪断力が実現され、
粒子を備える複数の層または粒子の複数の層が塗布され、該層はそれぞれ、平面内の小形物体または微細構造物体の輪郭に従って、すなわち該小形物体または微細構造物体の壁面および内側領域の形で焼結することによって粒子が平面内で互いに連続して連結されて、小形物体または微細構造物体が作られるように、塗布後にレーザ・ビーム（３）で照射され、
粒子はまた、接触面積が小さい構造を有するとともに、空隙を含む分離可能なスペーサが作られるように、それぞれの平面で一部層状、層状、または直線状に焼結され、それによって特定の静的強度と低い耐剪断力とが実現され、
該小形物体または微細構造物体および該分離可能なスペーサを備える前記支持体（２）は、該小形物体または微細構造物体を該支持体（２）および該分離可能なスペーサから離すため、超音波を当てられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
粒子を備える複数の層または粒子の複数の層は、前記支持体（２）上に配置されるとともに粒子を備える複数の層または粒子の複数の層によって囲まれた少なくとも１つの既製エレメントの上に塗布され、該層はそれぞれ、平面内の前記小形物体または微細構造物体の１つまたは複数の輪郭に従って、すなわち粒子が前記小形構造または微細構造物体の壁面および内側領域の形で焼結することによって平面で互いに連続して連結されるようにレーザ・ビーム（３）により塗布後に照射され、第１の層では、該粒子はまた小形物体または微細構造物体が作られるように既製エレメントに連結され、該粒子は平面内にて接触面積が小さい構造を有するとともに、一部層状、層状、または直線状に空隙を含む分離可能なスペーサに同時に焼結され、それによって特定の静的強度および低い耐剪断力が実現され、
前記小形物体または微細構造物体および該分離可能なスペーサを備える前記支持体（２）は、前記小形物体または微細構造物体を該分離可能なスペーサから離すため、超音波を当てられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の層の上方における前記レーザ・ビーム（３）のパルス周波数および走査速度は、前記小形物体または微細構造物体および前記スペーサの製造について同じであり、前記スペーサの製造中のレーザ出力は前記小形物体または微細構造物体の製造中より低く、または、前記小形物体または微細構造物体および前記スペーサの製造中にはレーザ出力が同じであり、前記スペーサの製造中の前記複数の層の上方における前記レーザ・ビーム（３）の該パルス周波数および該走査速度は、前記小形物体または微細構造物体の製造中より高いことを特徴とする、請求項１、２、または３に記載の方法。
【請求項５】
粒子を備える複数の層または粒子の複数の層は、印刷技術、噴霧、または少なくとも１つのドクタ・ブレードにより塗布されることを特徴とする、請求項１、２、３、または４に記載の方法。
【請求項６】
前記粒子を含むペーストの複数の層は、結合剤の蒸気圧より僅かに上である圧力で真空内で作用され、該層から該結合剤を取り除くため、レーザ・ビーム（３）により加熱されることを特徴とする、請求項１、２、３、４、または５に記載の方法。
【請求項７】
それぞれ塗布された前記層は、可聴音または超音波によって前記支持体および／または前記ドクタ・ブレードに作用することにより、および／または前記ドクタ・ブレードを水平に旋回させることによって、前記レーザ・ビーム（３）での照射前に成形されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記ドクタ・ブレードは、閉じられた移動経路に沿って一方向に前記支持体（２）の上を案内されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
同じまたは異なる色を有する少なくとも２つの異なる材料が、異なる層に使用されることを特徴とする、請求項1乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
１層ごとのディザリング方法が使用されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
小形物体または微細構造物体用の少なくとも１つのそれぞれの支持体（２）と、粒子用リザーバ（４）と、保護ガス環境または真空の何れかのための加工チャンバ（１）内に配置された該支持体（２）に該リザーバ（４）から粒子を運ぶ運搬装置と、該加工チャンバ（１）の内側または外側に配置され、レーザ・ビーム（３）が該粒子を有する該支持体（２）の表面を走査することが可能な少なくとも１つのレーザとを備える請求項１に記載の方法によって小形物体または微細構造物体を製造する装置であって、
該運搬装置は、、該支持体（２）に平行な少なくとも１つの平面内で構成要素により移動されることが可能であり、かつ、駆動装置に回転可能に支持および結合され、または、結合された駆動装置によりｘ方向およびｙ方向に移動可能であり、すなわち、ドクタ・ブレード（６）がリザーバまたは該支持体（２）に隣接して配置された表面および該支持体（２）自体の何れかの上で少なくとも回転または移動することが可能であるように、移動可能な少なくとも１つの閉環状ドクタ・ブレード（６）からなり、１層ごとの該支持体（２）の上への塗布は、該環状ドクタ・ブレード（６）によって別個のリザーバ（４）からの粒子、またはリザーバとして働く該環状ドクタ・ブレード（６）からの粒子の何れかで実現され、少なくとも１つのレーザのレーザ・ビーム（３）での照射により、一つの層内の粒子及び、一つの層から隣接する層への粒子の間に焼結連結が作り出され、分離可能なスペーサおよび小形物体または微細構造物体は、連続しておよび／または隣接して作られることを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記支持体（２）は、駆動装置（１１）により前記環状ドクタ・ブレード（６）に対して移動させることが可能であり、および／または前記リザーバ（４）の底部（１０）は駆動装置（１２）により前記環状ドクタ・ブレード（６）に対して移動させることが可能であり、および／または前記環状ドクタ・ブレード（６）は、駆動装置（８）により前記支持体（２）と、前記リザーバ（４）または前記支持体（２）に隣接して配置される表面の何れかに対して移動させることが可能であることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記環状ドクタ・ブレード（６）は、固定ラム、または駆動機構により変位させることが可能であるラムを備えており、前記ドクタ・ブレード（６）を少なくとも局部的に閉じることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記環状ドクタ・ブレード（６）および／または前記支持体（２）はそれぞれ、可聴音発生器および／または超音波発生器に結合されていることを特徴とする、請求項１１、１２、または１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記レーザ・ビーム（３）の正方形断面を実現するためにはマスク、あるいは強度分布を逆ガウス・プロファイルの形で発生させるホモゲナイザまたはビーム成形装置が、ビーム方向であるレーザの下流側に配置されることを特徴とする、請求項１１、１２、１３、または１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記環状ドクタ・ブレード（６）は、平面回転ギアまたは可変長さの変位可能装置の何れかに結合されることを特徴とする、請求項１１から１５の１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのレーザのレーザ・ビームにより真空または保護ガス環境用の加工チャンバ内で支持体上に小形物体または微細構造物体を製造する方法と、小形物体または微細構造物体用の少なくとも１つのそれぞれの支持体、粒子用リザーバ、保護ガス環境または真空の何れか用の加工チャンバ内に配置された支持体にリザーバから粒子を運ぶ装置、および加工チャンバの内側または外側に配置され、そのレーザ・ビームが粒子で支持体の表面を走査する少なくとも１つのレーザを備える、小形物体または微細構造物体を製造する装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（３次元物体を製造する方法）によると、製造される物体は、内側芯領域および外側外皮領域からなる３次元支持体構成を備えている。この場合、芯領域はより顕著な固化処理を達成するため２度露出されることが好ましい。しかし、外皮領域は１度だけしか露出されない。外皮領域の表面全体は、物体と支持体構成の間に配置されている。外皮領域は柔らかく、それによって物体を力および用具の最小可能量で支持体構成から離すことが可能である。しかし、これらの物体は分離中に極めて容易に破壊される可能性があるので、極めて小形または微細構造物体を支持体構成から離す際に問題が起こる。加えて、用具に対する作動表面を設ける必要がある。いくつかの物体が１つの支持体上に配置される場合、このような分離を損傷なく実現することは極めて難しい。すなわち、このタイプの支持体構成は、いくつかの小形物体または微細構造物体を支持体上に製造するのに適していない。
【特許文献１】独国特許第１９５３８２５７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
請求項１及び請求項１１に記載された発明は、仕上げられた物体を互いに、および／または支持体から容易に分離することが可能なように、支持体上に小形物体または微細構造物体を製造する目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的は、請求項１及び請求項１１に記載された特徴によって達成される。
本発明で達成される利点は特に、小形物体及び微細構造物体を容易に製造することが可能である点において明らかである。小形物体および微細構造物体は、１層ごとに塗布される粒子で作られている。同じく１層ごとに塗布される粒子からなるスペーサは、支持体と小形物体または微細構造物体の間に配置されている。この視点における特定の利点は、粒子がそれぞれの平面で一部層状、層状、または直線状に焼結されるようにこれらのスペーサがレーザ・ビームの照射により作られ、小さな接触面積構造を有し、空隙を含み、したがって支持体または小形物体または微細構造物体から容易に離すことが可能な崩壊性スペーサが作られるという点で明らかである。このような空隙はまた連続していてもよい。これにより、特定の静的強度を備えるスペーサが得られ、それによって小形物体または微細構造物体を支持体上および／またはパウダ・ベッド内で互いに対して確実に位置決めすることが可能である。これらのスペーサは耐剪断力が低く、それによって小形物体または微細構造物体をこのような力を加えることによって容易に離すことが可能である。
【０００５】
別の利点は、小形物体または微細構造物体およびスペーサは、同じ材料からなっていてもよい、すなわち小形物体または微細構造物体と、スペーサとは層をレーザ・ビームで照射することによって製造されるということである。これは、突起を備えた突出小形物体または微細構造物体を容易に製造することが可能であり、その後、分離することが可能であるということである。分離可能なスペーサと、小形物体または微細構造物体は１層ごとに、粒子を塗布し、レーザのレーザ・ビームで選択的に焼結することによって製造される。分離可能なスペーサ用の加工パラメータは、粒子がそれぞれの平面で部分的に層状、層状、または直線状に焼結され、接触面積が小さい構造をしており、空隙を含み、したがって支持体および小形物体または微細構造物体から離すことが可能である崩壊性スペーサが作られるように選択される。所定の材料容量の静的固化は、これらの尺度で達成される。この場合、断面全体にわたって均一なパラメータを有する同構造の分離可能なスペーサが得られ、スペーサは境界表面全体が小形物体または微細構造物体と接触しているにも関わらず完全に離すことが可能である。小形物体または微細構造物体は、同じ材料のこれらの分離可能なスペーサの上または中に、すなわちレーザのレーザ・ビームでの選択的照射、またはレーザにより製造される。この場合、パラメータは、粒子の耐剪断性焼結が得られるように選択される。
【０００６】
支持体は、小形物体または微細構造物体が上に作られるように超音波が当てられ、それによって補助手段を必要とすることなく、支持体から、及び、分離可能なスペーサから離される。支持体は、この目的で超音波発生器に結合される。分離中の小形物体または微細構造物体、および支持体への損傷が防止されるので、中間処理を必要とすることなく、小形物体または微細構造物体を製造するために支持体を数回利用することができる。支持体の上に粒子を１層ごとに塗布する１つの有利な運搬装置は、構成要素により支持体に平行に配置され、かつ、駆動装置に回転可能に支持および連結される少なくとも１つの平面にて移動することが可能な、または連結された駆動装置によりｘ方向およびｙ方向に移動することが可能な少なくとも１つの閉じられた環状ドクタ・ブレードからなる。この装置により、リザーバまたは支持体に隣接して配置される表面および支持体自体の何れかの上でドクタ・ブレードを少なくとも回転または移動させることが可能になり、粒子を支持体の上に１層ごとに塗布することが、別個のリザーバからまたはリザーバとして働く環状ドクタ・ブレードからの粒子の何れかで実現される。
【０００７】
少なくとも１つのレーザのレーザ・ビームでの照射により、層内の粒子と１つの層から隣接する層の粒子の間に焼結連結が作り出される。この場合、分離可能なスペーサおよび小形物体または微細構造物体が、連続的および／または隣接して作り出される。別の利点は、異なる材料の粒子を入れた少なくとも２つのリザーバを利用することが可能であるという点から分かる。これは、垂直性特性勾配を有する小形物体または微細構造物体を、異なる材料からなる層の形で製造できるということである。環状ドクタ・ブレードにより全ての方向の層の均一な塗布が保証されるので、均質的な層の塗布が達成される。
【０００８】
本発明の有利な実施形態が、請求項２から１０及び請求項１２から１６に開示されている。
請求項２で提案された追加の展開によると、分離可能なスペーサはまた、小形物体または微細構造物体間で実現される。したがって、長い小形物体または微細構造物体を１つの支持体上に製造することも可能である。分離可能なスペーサが、これらの小形物体または微細構造物体が倒れるのを防ぐ。
【０００９】
請求項３で提案された追加の展開はまた、小形物体または微細構造物体間の分離可能なスペーサに関する。これらのスペーサは、少なくとも１つの小形物体または微細構造物体が強固に連結された少なくとも１つの既製エレメントからなり、それによって既製エレメントは小形物体または微細構造物体の一体部分を形成する。これは有利には、微細構造物体を製造するため、微細構造を既製エレメント上に塗布し、これに強固に連結させることが可能になる。
【００１０】
連続製造方法は、請求項４に開示された追加の展開で実現することができ、それによりレーザのパルス周波数および走査速度は小形物体または微細構造物体およびスペーサの製造で同じであり、スペーサの製造中のレーザ出力は小形物体または微細構造物体の製造中よりも低い。それぞれの層の個別の領域の多重照射は、このようにして防止される。経済的に有利なことには、レーザ出力を上げる必要なく、すなわち単にパルス周波数および走査速度を上げることによって、製造時間を短くすることが可能である。
【００１１】
請求項５に開示された追加の展開によると、粒子の層は有利には、印刷技術、噴霧、または少なくとも１つのドクタ・ブレードにより塗布される。
請求項６に開示された追加の展開によると、粒子を含むペーストからなる層は、結合剤の蒸気圧より僅かに高い圧力で真空内で作用し、レーザ・ビームにより加熱され、それによって結合剤は有利には粒子から分離される。
【００１２】
密度の高い小形物体または微細構造物体は、請求項７で開示された追加の展開で製造することが可能であり、それによってそれぞれ塗布された層は、超音波で支持体および／またはドクタ・ブレードに作用するおよび／またはドクタ・ブレードを水平に回転させることによって、レーザ・ビームでの照射前に成形される。支持体に超音波を当てる別の利点は、支持体に結合された超音波発生器を、粒子を成形するのと同様に、小形物体または微細構造物体を分離可能なスペーサおよび支持体からそれぞれ離すのに利用することが可能である点で分かる。
【００１３】
請求項８に開示された追加の展開によると、特にペーストからなる層は、ドクタ・ブレードの反対方向の移動によって破壊されることなく、均一に塗布することが可能である。
請求項９に開示された追加の展開により、ミクロンの尺度で同質であり、および／または小形物体または微細構造物体内で垂直材料または特性勾配および材料または特性境界を有する材料混合物を実現し、または全く新しい材料全体を製造することが可能になる。これは、そうでなければ微重力状態において製造することしかできない金属混合物を得ることが可能であるということである。異なる色の材料を同時に利用することにより、それぞれの応用例および使用による様々な設計を実現することが可能になる。
【００１４】
請求項１０に開示された追加の展開による１層ごとのディザリング方法により、小形物体または微細構造物体の外層内で垂直色勾配を実現することが可能になる。
本発明の様々な有利な利用は、請求項１２及び１３に開示された追加の展開で実現することが可能である。これらの実施形態により、特に、粒子の均一な塗布および予備成形を実現することが可能になる。環状ドクタ・ブレードを支持体からさらに軸方向に変位させることにより、粒子を含むペースト状材料を薄層の形で塗布することが可能になる。すなわち、この層は戻り動作中にドクタ・ブレードに接触しないからである。対称軸周りにドクタ・ブレードをさらに回転移動させることが、追加の駆動装置で達成することが可能であり、層を均一に塗布および成形することにつながる。環状ドクタ・ブレード内での同軸ラムの移動はまた、粉末の成形につながる。
【００１５】
請求項１４に開示された追加の展開よると、ドクタ・ブレードは超音波発生器に結合されており、それによって濃度の高い小形物体または微細構造物体を製造するため粒子を予備成形し、粒子のドクタ・ブレードの内壁に沿った摺動および内壁からの分離を改善するための別の選択肢が提供される。
【００１６】
レーザ・ビームの有利な効果は、請求項１５に開示された追加の展開で得られ、それにより強度分布を逆ガウス・プロファイルの形で発生させる、断面が四角いレーザ・ビームまたはホモゲナイザまたはビーム成形ユニットを実現するマスクが、ビーム方向であるレーザの下流側に配置される。レーザ・ビームの断面が四角であることにより、レーザ・ビームの走査中に最適な選択方法で、すなわち丸い断面のレーザ・ビームを使用した場合に必然的に起こる重複およびそれにより局所的に高い温度をもたらすことなく、層の表面を照射することが可能になる。レーザ照射の均一化により、局所的に高い強度のない層の均一かつ選択的な照射が行なわれる。強度が逆ガウス・プロファイルを有するレーザ放射により、粒子を破損させることなく高強度のレーザ・パルスを利用することが可能になる。
【００１７】
環状ドクタ・ブレードは、請求項１６に開示された追加の展開によってドクタ・ブレード平面内で様々な位置に移動させることが可能であり、これにより環状ドクタ・ブレードは平面回転ギアまたは可変長さの変位可能装置の何れかに結合される。これにより、ドクタ・ブレードは、実際にあらゆる順序で異なるリザーバにアクセスすることが可能であり、いくつかの成分を混合するため、またはドクタ・ブレードを洗浄するため、ドクタ・ブレードの平面の異なる構造の領域の上に案内することが可能になるという利点が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態を、図面に示し、以下により詳細に説明する。
以下の詳細な説明は、少なくとも１つのレーザのレーザ・ビーム３により、真空または保護ガス環境用加工チャンバ１内で支持体２上に小形物体または微細構造物体を製造する方法および装置に関する。
【００１９】
（第１実施形態）
この方法は、５０μｍ未満の分解能を備えるタングステンの小形物体を製造するのに使用される。この場合、支持体２は加工チャンバ１内の小形物体用製造空間５内に配置され、タングステンのナノ粉末の形式の粒子用リザーバ４と、粒子をリザーバ４から製造空間５および支持体２に運ぶ装置が提供される。タングステンのナノ粉末の粒子は、３００ｎｍの寸法を有していることが好ましい。運搬装置は、閉環状ドクタ・ブレード６からなる。円形に設計された環状ドクタ・ブレード６は、少なくとも１つの駆動装置８に結合された少なくとも１つの構成要素上に配置されている。構成要素は単に、環状ドクタ・ブレード６に連結され、平行移動または回転駆動装置８上に固定された棒状要素７からなっていてもよい。後者の例では、環状ドクタ・ブレード６は、円形移動を行ない、支持体２を備えた少なくとも１つの製造空間５、および少なくとも１つのリザーバ４が、環状ドクタ・ブレードの経路内に配置されている。
【００２０】
図１は、支持体２、環状ドクタ・ブレード６、およびリザーバ４を備えたこのような装置を、上面図および側面図の形で概略的に示し、図２は支持体２、２つの環状ドクタ・ブレード６ａ、６ｂ、および２つのリザーバ４ａ、４ｂを備えた装置を、上面図および側面図の形で概略的に示す。一実施形態では、製造空間５は加工チャンバ１の中心に配置されており、旋回させたいくつかの環状ドクタ・ブレード６がこの製造空間５の周りに配置されている。製造空間５は、環状ドクタ・ブレード６の旋回範囲内に配置されている。このような装置の概略上面図が図３に示されている。他の実施形態では、環状ドクタ・ブレード６は、可変長さ調節装置、例えば２つの入れ子式要素の上に固定して、かつ、回転駆動装置に結合することができ、あるいは、環状ドクタ・ブレードをｘ平面およびｙ平面に移動させることができるように、平行移動駆動装置に結合された可変長さ調節装置上に固定することができ、さらには、平面回転ギア上に固定させることができる。
【００２１】
環状ドクタ・ブレード６は、かさ密度が低い粉末を、密度が高い層に変形する、すなわち、環状ドクタ・ブレード６の内部に全体または割り当てられた粉末供給部が配置される環状ドクタ・ブレード６にて、連続反対方向塗布により剪断されたより厚い層を最初に製造することによって、変形する。この工程の間、塗布された層は同時に圧縮され、余分な粉末がドクタ・ブレードの内部に残るか、またはリザーバ４内に戻される。支持体２は、駆動装置１１により加工チャンバ１内で環状ドクタ・ブレード６に対して移動させることが可能であり、リザーバ４の底部１０は別の駆動装置１２により環状ドクタ・ブレードに対して移動させることが可能である。環状ドクタ・ブレード６の駆動装置は、駆動システム９の形式の別の駆動装置に連結することもでき、それによって環状ドクタ・ブレード６を支持体２およびリザーバ４の底部１０に対して移動させることも可能であることが有利である。
【００２２】
レーザは、加工チャンバ１の外側に配置され、それによってレーザ・ビーム３はスキャナおよび窓１３を介して加工チャンバ１内に配置された支持体２に入射する。図示されていないが、レーザ・ビーム３を偏向させるか、またはレーザを変位装置に結合させることは通常行われることである。単一モードで波長が１０６４ｎｍおよびパルス幅が１００ｎ秒のＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザのレーザ・ビーム３を利用することが好ましい。示された実施形態では、断面が四角のレーザ・ビーム３を製造するマスクおよび／または逆ガウス・プロファイルの形の強度分布を発生させるホモゲナイザまたはビーム成形ユニットは、ビーム方向であるレーザの下流側に配置されていてもよい。
【００２３】
第１の工程では、加工チャンバ１は１０−５ミリバール未満の圧力まで空気が抜かれ、タングステンのナノ粉末が乾燥される。その後、加工ガス、好ましくはアルゴンまたはヘリウムが、圧力が５００ミリバールに到達するまで、入れられる。その後、タングステンのナノ粉末からなる層が乾燥状態で塗布され、タングステンのナノ粒子がそれぞれの平面で一部層状、層状、または直線状に焼結され、接触面積が小さい構造をしており、空隙を含むいくつかの分離可能なスペーサが作り出されるように、各層は塗布後にレーザ・ビーム３でそれぞれ照射される。この工程中、特定の静的強度と、低い耐剪断力が実現される。すなわち、分離可能なスペーサが支持体２と小形物体の間で作られる。
【００２４】
スペーサが作られた後、タングステンのナノ粉末からなる追加の層が乾燥状態で塗布される。各塗布後に、タングステンのナノ粒子がこの平面で互いに、およびこの平面内の小形物体の輪郭に対応する壁面および内側領域の形でその下に直接作られる層に連続して連結されるように、それぞれの層はレーザ・ビーム３で照射される。分離可能なスペーサおよび小形物体は、このようにして支持体２上に作られる。小形物体の製造中に、タングステンのナノ粒子がそれぞれの平面で一部層状、層状、または直線状に焼結され、接触面積が小さい構造を有すると共に、空隙を含む分離可能なスペーサが作り出されるように、特定の層が照射されてもよい。これは、分離可能なスペーサも小形物体間に配置されているということである。
【００２５】
分離可能なスペーサを製造する場合、０．３Ｗのレーザ出力および６００ｍｍ／秒の走査速度で８ｋＨｚのパルス周波数を利用することが好ましい。壁面および内側領域は、８ｋＨｚのパルス周波数が１Ｗのレーザ出力および６００ｍｍ／秒の走査速度で使用される固体焼結工程により作り出される。タングステンのナノ粒子を含むタングステンのナノ粉末からなる層を塗布することは、支持体２を１μｍ以下だけ低くし、その後、粒子を塗布することによって実現される。それぞれ塗布された層は、可聴音を支持体２に作用させることによって、レーザ・ビーム３で照射される前に成形することが可能である。約５００Ｈｚの周波数の振動が、支持体３のリフト心棒１４によって発生されることが好ましい。小形物体は、小形物体を担持する支持体２に超音波を作用させることによって、支持体およびスペーサから離され、支持体２はこの目的で超音波発生器に結合されている。
【００２６】
別の実施形態では、銅およびタングステン／銅の小形物体は、銅のミクロ粒子からなる粉末、または銅のミクロ粒子およびタングステンのナノ粒子の混合物の何れかを利用することによって作られる。支持体２は、約２μｍ毎に下げられる。
【００２７】
銀およびタングステン／銀の小形物体は、銀のミクロ粒子の粉末または銀のミクロ粒子およびタングステンのナノ粒子の混合物の何れかを利用することによって、別の実施形態により作ることが可能である。支持体２は、この場合、約２μｍ毎に下げられる。
【００２８】
チタンの小形物体は、チタンのミクロ粒子および／またはナノ粒子の粉末を利用することによって、別の実施形態により作ることが可能である。この場合、支持体２は約２μｍ毎に下げられる。
【００２９】
アルミニウムの小形物体は、アルミニウムのミクロ粒子の粉末を利用することによって、別の実施形態により作ることが可能である。焼結工程は、この場合、０．８Ｗの低いレーザ出力で行なわれ、分離可能なスペーサを作るのに０．２５Ｗのレーザ出力が使用されている。
【００３０】
別の実施形態によると、アルミニウム／チタンの小形物体は、アルミニウムとチタンのミクロ粒子および／またはナノ粒子の混合物を利用することによって作ることが可能である。この場合、焼結工程は０．８Ｗのレーザ出力で行なわれ、分離可能なスペーサを作るのに０．２５Ｗのレーザ出力が使用されている。
【００３１】
別の実施形態では、層はタングステンのナノ粒子を含むペーストからなり、結合剤の蒸気圧より僅かに高い圧力下で真空で予備乾燥される。結合剤は、レーザ・ビーム３で実現される加熱工程で取り除かれる。戻り移動の前に、環状ドクタ・ブレード６は持ち上げられ、その後（図３に示すように）洗浄の目的で、ゴム・リップ１５の形式の洗浄装置の上に案内される。
【００３２】
（第２実施形態）
以下の詳細な説明は、少なくとも１つのレーザのレーザ・ビーム３により真空または保護ガス環境用加工チャンバ１内で支持体２上に歯のインレーの形式で微細構造物体を製造する方法および装置に関する。
【００３３】
この装置は基本的に、第１実施形態で使用されたものに相当する。しかし、この方法は保護ガス環境において行なわれる。層は、ペーストまたはゲルの形で塗布される。層は予備乾燥され、結合剤は層全体の上にレーザ・ビーム３を急速に走査することによって蒸発される。層は厚さが５μｍ以上で２０μｍ以下の間である。レーザはマルチモードで動作し、それによってより大きいビーム・スポット直径が実現される。レーザ出力は微細構造物体を焼結するには３Ｗであり、分離可能なスペーサを焼結するには１Ｗであることが好ましい。ドクタ・ブレードは、閉環状ドクタ・ブレード６の形で実現されることが好ましい。
【００３４】
塗布工程後に、環状ドクタ・ブレード６が駆動システム９の助けをかりて持ち上げられ、洗浄する目的でゴム・リップ１５の上に案内される。洗浄工程後、ドクタ・ブレード６は再度リザーバ４ａの上に位置決めされ、新しく充填される。装置はまた、ペーストまたはゲル用の少なくとも１つの他のリザーバ４ｂを含む。少なくとも２つのリザーバ４ａ、４ｂは、焼結工程後に異なる色、好ましくは白色および灰色がかった黄色を有するペーストまたはゲルを含む。製造工程中、白色と灰色がかった黄色の間の全ての色が、ディザリング方法の助けをかりて、異なるペーストまたはゲルの交互の層を塗布することによって実現可能である。これにより、歯のインレーの色を最適に適合させることが可能になる。
【００３５】
代替実施形態では、同時にリザーバとして働き、円形に移動させることが可能である２つの環状ドクタ・ブレード６が使用されている。環状ドクタ・ブレード６は、レーザ・ビーム３用ヒンジ付結合窓１３を通して上部から装填される。この変形形態の利点は、環状ドクタ・ブレード６は一方向に移動させる必要しかなく、それによって再び新しく塗布された層の上を通過するのを防ぐことが可能であるという点である。この場合、環状ドクタ・ブレードを持ち上げる必要はない。ドクタ・ブレード６は、洗浄するため、ストリッパを通過するように移動される。
【００３６】
他の実施形態では、小形物体または微細構造物体は、一体の既製エレメントで実現することが可能である。既製エレメントは、この場合、支持体２上に配置される。初期の塗布中、既製エレメントの周りおよび支持体２の上の空間は、完全に粉末で充填されている。これにより、既製エレメントが支持体２上に十分に固定される。粒子を備えた層、または、粒子の層は続いて塗布され、それぞれの層はこの平面内で小形物体または微細構造物体の輪郭に従って、塗布後にレーザ・ビーム３で照射される。これにより、粒子は焼結によりこの平面内に、すなわち小形物体または微細構造物体の壁面および内側領域の形で、互いに連続して結合される。加えて、第１の層の粒子はまた既製エレメントに連結され、それによって小形物体または微細構造物体が作られ、前記粒子は同時に、それぞれの平面で一部層状、層状、または直線状に、接触面積が小さい構造を有し、空隙を含む分離可能なスペーサに焼結される。この工程中、特定の静的強度および低い耐剪断力が実現される。超音波は、小形物体または微細構造物体およびスペーサを分離するのに利用されることが好ましい。支持体２および小形物体または微細構造物体は、互いに強固に融合されず、それによって容易に分離させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】加工チャンバ内に配置された、すなわち１つのドクタ・ブレードおよび１つのリザーバを備えた、支持体上に小形物体または微細構造物体をレーザ・ビームにより製造する装置の上面図および側面図。
【図２】２つのドクタ・ブレードおよび２つのリザーバを備えた装置の上面図および側面図。
【図３】中心に配置された製造空間、および旋回させたいくつかの環状ドクタ・ブレードを備える装置を示す図。
【図４】環状ドクタ・ブレード、粒子を含むペーストまたはゲル用リザーバ、および環状ドクタ・ブレードを洗浄するストリッパを備える装置を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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