(57)【要約】  本発明は、層毎の構築プロセスにおいて流動性材料を選択的に固化することによって部品を構築するための積層造形製造装置に関する。この装置は、構築チャンバ（101,201,401）と、構築チャンバ（101,201,401）内に材料の層を堆積するための積層装置（108,109）と、各層の選択された領域にエネルギービームを送って層の流動性材料を固化させるスキャナ（106,206,406）と、構築チャンバを通る不活性ガス流を生成するガス流回路（160,260,460）と、ガス流回路（160,260,460）の内面を冷却すべく冷却された不活性ガスを生成するように配列された冷却装置（164,264,464）と、を備える、不活性ガス容器を備えている。ガス流回路（160,260,460）は、冷却された不活性ガスが構築チャンバ（101,201,401）に配送されるように配置されている。
2018501132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
層ごとの構築プロセスにおいて流動可能な材料を選択的に固化することで部品を構築する積層造形製造装置であって、
構築チャンバと、構築チャンバ内に材料の層を堆積させる積層装置と、当該層の流動可能な材料を固化するべく各層の選択された領域にエネルギービームを配送するスキャナとを備える不活性ガス容器、
構築チャンバを通る不活性ガス流を発生させるガス流回路、及び
冷却された不活性ガスを発生し、ガス流回路の内面を冷却するべく配列された冷却装置を備え、
当該ガス流回路は、冷却された不活性ガスが構築チャンバに配送されるように配列されていることを特徴とする積層造形製造装置。
【請求項２】
当該ガス流回路は、構築チャンバの不活性ガスの雰囲気温度を構築チャンバの内面の温度より低く維持するため、冷却された不活性ガスが構築チャンバに配送されるように配列されていることを特徴とする請求項１に記載の積層造形製造装置。
【請求項３】
構築チャンバに配送される冷却された不活性ガスは、冷却装置により冷却された後、ヒータにより加熱されていないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の積層造形製造装置。
【請求項４】
当該ガス流回路は、冷却された不活性ガスを加熱するヒータを備えていないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の積層造形製造装置。
【請求項５】
ガス流回路は、不活性ガスの構築チャンバへの導入前に、冷却された不活性ガスを加熱するヒータを備え、
装置は、一つの動作モードにおいて、冷却された不活性ガスが構築チャンバに配送され得るように、冷却された不活性ガスをヒータによって加熱するのを規制するため、ヒータを制御するコントローラをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の積層造形製造装置。
【請求項６】
当該コントローラは、冷却された不活性ガスが構築チャンバに配送されるように、ヒータを動作停止させるべく配列されていることを特徴とする請求項５に記載の積層造形製造装置。
【請求項７】
当該ガス流回路は、構築カーテンにより分離された構築チャンバの２つの容積部間の熱伝達を減少させるべく、構築チャンバを横切る冷却された不活性ガスのガスカーテンを発生するように配列されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の積層造形製造装置。
【請求項８】
レーザビームを生成するためのレーザを備え、そして構築チャンバは、スキャナによって方向付けられるレーザビームが通過する窓を備え、ガス流回路は、当該窓と構築チャンバ内に堆積される材料の層との間で構築チャンバを横切るガスカーテンを生成するように配列されていることを特徴とする請求項７に記載の積層造形製造装置。
【請求項９】
冷却装置は、不活性ガスの雰囲気温度よりも低い温度である、所定の位置のより冷却された温度の結果として、微粒子の捕集に望ましいガス流回路の所定の位置に微粒子が優先的に堆積されるのを生じさせるべく、ガス流回路の内面の冷却に影響を及ぼすように構成されてい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積層造形製造装置。
【請求項１０】
当該冷却装置は、ペルチェ素子、冷却剤がポンピングされる熱交換器及び／又は冷凍ユニットを備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の積層造形製造装置。
【請求項１１】
当該ガス流回路は、ガス流から粒子をろ過するフィルタを備え、当該冷却装置は、フィルタの上流に位置されている内面を冷却するように配列されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の積層造形製造装置。
【請求項１２】
当該熱装置は、構築チャンバ内の不活性ガスの雰囲気温度よりも高く、構築チャンバの内面を加熱するヒータを備えていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の積層造形製造装置。
【請求項１３】
当該ヒータは、ペルチェ素子、放射ヒータ及び／又は電気抵抗加熱素子を備えていることを特徴とする請求項１２に記載の積層造形製造装置。
【請求項１４】
レーザビームを生成するためのレーザを備え、そして構築チャンバは、スキャナによって方向付けられるレーザビームが通過する窓を備え、当該ヒータにより加熱される内面は当該窓を取囲む面であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の積層造形製造装置。
【請求項１５】
ヒータにより加熱される当該内面は、ガス流を構築チャンバに指向させるガス流回路のノズルであることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の積層造形製造装置。
【請求項１６】
当該構築チャンバは観察窓を備え、そしてヒータにより加熱される内面は、当該観察窓を取囲む内面であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の積層造形製造装置。
【請求項１７】
構築チャンバに配送される冷却された不活性ガスの温度は、当該構築チャンバ内のガスの温度より低く、３０℃を超えていることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の積層造形製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を形成するのに、材料層が層ごとに固化される積層造形製造装置及び方法に関する。本発明は、選択的レーザ溶融（SLM）及び選択的レーザ焼結（SLS）装置のような、選択的レーザ固化装置に特有であるが、限られるわけではない。
【背景技術】
【０００２】
選択的レーザ溶融（SLM）及び選択的レーザ焼結（SLS）の装置は、レーザビームなどの高エネルギービームを使用して、金属粉体材料などの材料の層ごとの固化によって、部品を生成する。粉体層は、粉体床に隣接して粉体の山を堆積し、ワイパーでもって、粉体の山を粉体床に亘って（片側から別の側に）広げて層を形成することによって、構築チャンバ内の粉体床に亘って形成される。次いで、構築チャンバの頂部の窓を介して導入されるレーザビームが、構成されている部品の断面に対応する粉体層の部分に亘って走査される。レーザビームは、粉体を溶融又は焼結して固化層を形成する。層の選択的な固化の後に、粉体床は、新しく固化される層の厚さだけ下降され、必要に応じて、さらなる層の粉体が表面上に広げられて固化される。そのような装置の例は、特許文献１（US6042774）に開示されている。
【０００３】
金属粉体は反応性が高いので、固化プロセスは、アルゴン又は窒素の雰囲気のような不活性ガス雰囲気中で実施される。粉体を融解させることにより、構築チャンバ内にガス運搬（gas-borne）粒子が生じる。これらの粒子は、レーザによって気化された後に不活性雰囲気中で再固化した材料によって形成されるナノメートルサイズの微粒子の雲又は霧を含んでいる。ガス運搬粒子が粉体床上で再付着することは、造形の精度に影響を及ぼす可能性があるので望ましくない。このような事態を除去するために、ノズルと排気の間で粉体床を横切る不活性ガスのガスナイフが生成されている。排気によって捕集されたガスは、ガス運搬粒子を除去するためにフィルタを通過され、ろ過されたガスは、ガス流回路を介してノズルに戻される。
【０００４】
特許文献２（WO2010/007394）は、回路を通るガスの流れが２つのフィルタ組立体のいずれか１つの間で切り替えられ、他方のフィルタ組立体内のフィルタ要素を構築中に交換することができる、並列フィルタ装置を開示している。
【０００５】
構築中に、ガス運搬微粒子は、窓を含む構築チャンバの表面に集まり、すす状の被覆を形成することができる。窓に捕集された微粒子及びガス運搬微粒子は、レーザビームを偏向及び／又は分散させることがあり、不正確な構築をもたらす。窓への微粒子の捕集の問題を緩和するために、窓に亘ってガスカーテンを設けることが知られている。そのようなガス流装置の例は、特許文献３（EP0785838）及び特許文献４（EP1998929）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６０４２７７４号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１０／００７３９４号
【特許文献３】欧州特許第０７８５８３８号明細書
【特許文献４】欧州特許第１９９８９２９号明細書
【特許文献５】米国特許第２０１３／０１０１８０３Ａ１号明細書
【特許文献６】米国特許第２０１４／０２６５０４５号明細書
【特許文献７】国際公開第２０１０／００７３９６号
【特許文献８】国際公開第２０１０／０２６３９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、粉体床及び窓を横切るガス流でもってさえ、十分な微粒子が窓に集まり、構築物の品質に影響を及ぼすことが判明した。
【０００８】
特許文献５（US2013/0101803A1）は、吸引によって除去され、且つ層ごとの製造プロセス中に生成される蒸気が凝縮することができる冷却領域を有する管状の構成要素を介して導かれる、建築チャンバ雰囲気のガスを開示している。当該ガスは、その後、建築チャンバに戻される。建築チャンバ雰囲気のガスは、ポリマーの揮発性成分の凝縮後、建築チャンバに戻される前に、再加熱される。
【０００９】
特許文献６（US2014/0265045）は、レーザ焼結システムの構築チャンバ内の空気を洗浄してろ過するためのスクラバを開示している。当該スクラバは、初期冷却セクションを含んでいる。冷却セクションは、冷却セクション内の通路と熱的に連通するヒートシンク又はファンアセンブリなどの、構築チャンバ内の比較的高温の空気が冷却されるのを生じさせる蛇行通路である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、層ごとの構築プロセスにおいて流動性材料を選択的に固化することで部品を構築する積層造形製造装置であって、構築チャンバ、構築チャンバ内に材料の層を堆積させる積層装置、各層の選択された領域にエネルギービームを送って層の流動性材料を固化させるためのスキャナを備える不活性ガス容器、及び微粒子捕集に望ましい容器内の所定の位置に、不活性ガスの周囲温度よりも低い当該所定の位置のより低い温度の結果として、微粒子が優先的に堆積されるべく不活性ガス容器の内面の加熱及び／又は冷却に影響を与えるように構成された熱装置を備える積層造形製造装置が提供される。
【００１１】
不活性ガス中に存在し、固化プロセス中に形成されるプラズマの冷却によって生成される微粒子、特にナノ粒子は、周囲の不活性ガス温度に対してより低い表面上に堆積することが判明している。内面の温度／内面（複数）の温度を制御することにより、微粒子を容器内の所望の位置の表面に優先的に堆積させることは可能であると信じられている。このようにして、容器内の、例えば、レーザ窓、観察窓、構築チャンバにガスを配送するためのガスノズル、ワイパー及び粉体を配送するための投薬器などのような望ましくない場所への微粒子の堆積を低減することができる。
【００１２】
熱装置は、内面を冷却するための（能動的な）冷却装置を備えていてもよい。冷却装置は、ペルチェ素子、冷却剤がポンピングされる熱交換器、冷凍ユニット、及び／又は表面を冷却するための他の適切な装置を備えることができる。
【００１３】
冷却装置は、構築チャンバの内面を冷却するように配列されてもよい。装置は、レーザビームを生成するためのレーザを備えていてもよく、構築チャンバは、レーザビームがスキャナによって方向付けられる窓を備えてもよい。冷却装置は、窓から離間されている構築チャンバの内面を冷却すべく配列されている。
【００１４】
冷却装置は、捕集部材から微粒子を捕集ビンに拭き去るワイパーに対して容器内で移動可能な捕集部材の表面を冷却ように配列されてもよい。例えば、捕集部材は、環状部材に捕集された微粒子を捕集ビンに拭き去るためのブラシのようなワイパーを通過して捕集部材が連続的に移動されるべく回転するように取り付けられた環状部材であってもよい。あるいは、捕集部材は構築チャンバの表面であってもよく、ワイパーが微粒子を捕集ビンに拭き去るために表面を横切って移動される。このようにして、微粒子の捕集のための表面は、効率的な微粒子の捕集のために定期的に更新される。
【００１５】
不活性ガス容器は、構築チャンバを通る不活性ガス流を生成するためのガス流回路を備えてもよく、冷却装置は、ガス流回路の内面を冷却するように構成されてもよい。ガス流回路は、ガス流から粒子をろ過するためのフィルタを備え、冷却装置は、フィルタの上流に位置される内面を冷却することができる。
【００１６】
冷却装置は、構築チャンバからのガス流回路のガス出口の近傍に位置される構築チャンバの内面を冷却するように配列されてもよい。冷却装置は、ペルチェ素子、ヒートパイプ、及び／又は表面を冷却するための他の適切な装置を備えることができる。
【００１７】
ガス流回路は、構築チャンバに不活性ガスを再導入する前に、フィルタを通過した冷却された不活性ガスを加熱するために下流に配置されたヒータを備えることができる。あるいは、冷却された不活性ガスが、不活性ガスの周囲温度を構築チャンバの内面の温度未満に維持するために、構築チャンバに再導入されてもよい。
【００１８】
熱装置は、不活性ガスの周囲温度より高く内面を加熱するためのヒータを備えることができる。周囲温度より高く内面を加熱することは、加熱された内面から離れた不活性ガス容器内の位置に微粒子が堆積するのを生じさせる可能性がある。ヒータは、ペルチェ素子、放射ヒータ、加熱素子、ヒートパイプ、及び／又は表面を加熱するための他の適切な装置を含むことができる。
【００１９】
この装置は、レーザビームを生成するためのレーザを備えてもよく、構築チャンバは、レーザビームがスキャナによって方向付けられる窓を備えてもよく、ヒータによって加熱される内面は窓を取り囲んでいる表面である。不活性ガス容器は、構築チャンバを通る不活性ガス流を生成するためのガス流回路を備え、ヒータによって加熱される内面は、ガス流を構築チャンバに方向付けるためのガス流回路のノズルであってもよい。構築チャンバは、観察窓を備えているドアを備え、ヒータによって加熱される内面は、観察窓を取り囲んでいる内面であってもよい。
【００２０】
熱装置は、微粒子が所定の位置に優先的に堆積するように、不活性ガス容器の壁を通る熱の伝導に影響を及ぼす熱的に絶縁性及び／又は伝導性の材料を備えていてもよい。選択的レーザ溶融及び選択的レーザ焼結のような積層造形製造プロセス中、不活性ガス容器内の温度は外部環境の温度よりも高く、そのため熱は、典型的には、容器の壁を通って外部環境に伝導される。不活性ガス容器内及び／又はその周囲に、断熱性及び／又は高伝導性材料を適切に配置することにより、微粒子が容器内の所望の位置に優先的に堆積するように、容器内の異なる位置間に温度差を生じさせることができる。例えば、熱的に絶縁性の材料がレーザ窓及び／又は観察窓の周りに設けられてもよい。レーザ窓及び／又は観察窓を構築チャンバ内の適所に保持するための保持器は、断熱性材料で作られていてもよい。ガス流回路は、ガス流回路の内面が不活性ガス容器の他の内面よりもより冷却されるように、伝導性材料を備えていてもよい。
【００２１】
本発明の第２の態様によれば、層状の流動性材料を選択的に固化することによって部品が構築される、層ごとの積層造形製造プロセスにおいて容器内に提供される不活性ガス雰囲気から微粒子を除去する方法であって、不活性ガス雰囲気中の微粒子が、微粒子の捕集用に望ましい容器の位置に配置されている内面に優先的に堆積するのを生じさせるため、不活性ガスの雰囲気温度よりも低い温度を有する比較的低温の内面を不活性ガス容器内に提供することを備える方法が提供される。
【００２２】
微粒子は、当該内面が容器の他の内面よりも低温であるので、当該内面に優先的に堆積する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による積層造形製造装置の概略図である。
【図２】図２は、積層造形製造装置の別の側面からの概略図である。
【図３】図３は、本発明の別の実施形態による積層造形製造装置の概略図である。
【図４】図４は、積層造形製造装置で使用するための微粒子捕集装置の概略図である。
【図５】図５は、本発明の別の実施形態による積層造形製造装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態による積層造形製造装置は、構築チャンバ101及びガス流回路160を備える不活性ガスの容器100を備えている。
【００２５】
構築チャンバ101は、その中に構築シリンダ117を画定する仕切り115,116と粉体を堆積させることができる表面とを有している。構築プラットフォーム102が、選択的レーザ溶融の粉体104によって構築される部品103を支持するために設けられている。構築プラットフォーム102は、部品103の連続する層が形成されるにつれて、構築シリンダ117内で下降され得る。利用可能な構築容積は、構築プラットフォーム102が構築シリンダ117内で降下することができる程度によって画定される。構築シリンダ117及び構築プラットフォーム102は、円形、長方形及び正方形のような任意の適切な断面形状を有することができる。
【００２６】
仕切り115、116及び構築プラットフォーム102は、構築チャンバ101を上部チャンバ120及び下部チャンバ121に分割している。構築プラットフォーム102の周囲のシール（図示せず）は、粉体が下部チャンバ121に入るのを防止している。上部チャンバ120と下部チャンバ121との間には、ガスが下部チャンバ121から上部チャンバ120に流れることを可能にするために、一方向弁などのガス接続部が設けられてもよい。下部チャンバ121は、上部チャンバ120に対して僅かに超過する圧力に保たれてもよい。
【００２７】
粉体104の層は、部品103が分配装置108と細長いワイパー109とによって構築されるときに形成される。例えば、分配装置108は、特許文献７（WO2010/007396）に記載されているような装置であってもよい。
【００２８】
レーザモジュール105は、コンピュータ130の制御の下で光スキャナ106によって要求されるように指向された、粉体104を溶融するためのレーザを生成する。レーザは、窓107を介して構築チャンバ101に入る。
【００２９】
光スキャナ106は、この実施形態では、レーザビームを粉体床104上の所望の位置に向けるための２つの可動のミラー106a、106bである操縦光学系と、この実施形態では、一対の可動のレンズ106c、106dとを備え、レーザビームの焦点距離を調整する焦点光学系とを備えている。モータ（図示せず）は、ミラー106a及びレンズ106b、106cの動きを駆動し、モータはプロセッサ131によって制御される。
【００３０】
コンピュータ130は、後述するように、冷却装置及びヒータなどの熱装置を含んでいる積層造形製造装置のモジュールを制御する。コンピュータ130は、プロセッサユニット131、メモリ132、ディスプレイ133、キーボード、タッチスクリーンなどのユーザ入力装置134、モジュールへのデータ接続を含んでいる。メモリ132には、処理ユニットに、今説明した方法を実行するように指示するコンピュータプログラムが格納されている。
【００３１】
ガス流回路160は、構築プラットフォーム102を横切って構築チャンバ101を通るガス流142を生成するためのガスノズル140及びガス排出部141を含んでいる。ガス流142は、レーザによる粉体の溶融によって生成されるガス運搬粒子を構築領域から離れて運ぶガスナイフとして作用する。ガス流回路は、レーザ窓107を横切るガス流148を発生させるために、保持リング161に一体化された別のガスノズルを含んでいる。このガス流は、微粒子がレーザ窓107上に集まることを防止するのに役立ち、レーザ窓107を通って配送されるレーザビーム118の品質に影響を及ぼし得る。
【００３２】
ポンプ170は、ガス流回路160を介して不活性ガスの循環を駆動する。
【００３３】
通気部143は、上部チャンバ120、下部チャンバ121からガスを通気/除去するための手段を提供する。バックフィル入口145は、上部チャンバ120、下部チャンバ121に不活性ガスをバックフィルするための入口を提供する。下部チャンバ121は、下部チャンバ121を上部チャンバ120に対して超過圧力に維持するためのさらなる入口146を備えてもよい。
【００３４】
ガス流回路は、再循環ガス内の微粒子をろ過するために、ガス流回路内に並列に接続されているフィルタ組立体180、181を含んでいる。各フィルタ組立体180、181は、フィルタのハウジング182、183と、フィルタのハウジング182、183に配置されたフィルタ要素184、185と、ガス入口及びガス出口をそれぞれ開閉するための手動操作弁186、187、188、189とを備えている。各フィルタ組立体180、181は、特許文献８（WO2010/026396）に記載されているように、フィルタ要素184、185の交換のためにガス流回路から取り外し可能である。
【００３５】
この装置は、微粒子を捕集するのに望ましい容器100内の所定の位置に微粒子が優先的に堆積されるのを生じさせるべく、不活性ガスの容器100の内面の加熱及び／又は冷却に影響を及ぼす熱装置を含んでいる。
【００３６】
第１の熱装置は、レーザ窓107を定位置に保持するためのポリマー保持リング161である。ポリマー材料は、リングの内面を、構築チャンバ101を取り囲むより寒い環境から断熱する。構築チャンバ101の他の内面には、周囲環境との良好な熱的伝導体が設けられている。例えば、構築チャンバ101の壁162は、金属のような良好な熱伝導率を有する材料で作ることができる。したがって、構築中、構築チャンバの壁162の内面は、微粒子が、保持リング又はレーザ窓107よりもむしろ構築チャンバの壁162の表面に優先的に集まるように、保持リング161及びレーザ窓107の内面よりも冷却されている。
【００３７】
入口ノズル及び観察窓163の内面は、微粒子が他の内面に優先的に堆積するように、容器100の他の内面よりも高い温度を維持することを保証すべく、断熱材165の形態のさらなる熱装置が、不活性ガスの入口ノズル及びドア149の観察窓163の周囲に、設けられてもよい。
【００３８】
ガス流回路は、ガス流回路の内面の温度を制御するための熱装置をさらに含んでいる。図１及び図２において、熱装置は、フィルタのハウジング182、183を冷却するための冷却装置164である。冷却装置164は、フィルタ要素184、185をまだ通過していないガス流に曝されている各ハウジング182、183の内面を冷却するように配置されている。フィルタのハウジング182、183のより冷たい内面は、このガス流中の微粒子がハウジング182、183の内面に堆積することを助長する。ハウジング182、183は、微粒子の捕集のための増大した表面積を提供するために、ウェブ状構造（図示せず）を備えていてもよい。
【００３９】
冷却装置164は、冷媒を冷却するための冷凍ユニットであってもよく、冷媒は、順に熱交換導管を通って流れて、ハウジング182、183を冷却する。
【００４０】
フィルタ要素の交換中に、ハウジング182、183を水で溢れさせることにより、ハウジング182、183の内面から微粒子が洗浄される。その結果、フィルタのハウジング182、183の内面は、微粒子の堆積のための容器100内の望ましい位置である。
【００４１】
ガス流回路は、構築チャンバ101内に配送された不活性ガスが構築チャンバ101内の不活性ガスの周囲温度に近いか又はそれよりも高いように、フィルタ要素の下流のガスを加熱するためのヒータ167をさらに備えることができる。これは、入口ノズルの周りへの堆積物の蓄積を防止するのに役立ち得る。
【００４２】
図３は、本発明の別の実施形態による装置を示す。図１及び図２を参照して説明された実施形態の特徴と同じ又は同様であるこの実施形態の特徴は、200番代で同じ参照番号が付されている。
【００４３】
図３に示される実施形態は、保持リング261がヒータ271に熱的に結合された金属保持リングである点で、図１及び図２に示す実施形態と異なる。ヒータ271は、容器200内の不活性ガスに曝された保持リング261の内面が不活性ガスの雰囲気温度よりも高い温度に加熱されるように、保持リング261を加熱する。保持リング261を加熱することにより、保持リング261及びレーザ窓207に堆積される微粒子を全体で制限又は防止することができる。
【００４４】
図３はまた、冷却された不活性ガスが構築チャンバ201内に配送されるように、ヒータ167が省略されている点で、図１及び図２に示す実施形態と異なる。
【００４５】
図４は、図１〜図３に示された構築チャンバ内に配置することができる微粒子捕集装置300を示している。装置300は、微粒子の捕集のための外表面302を有する細長い環状の部材301を含んでいる。環状の部材301は、スピンドル307に取り付けられ、スピンドル307はそれ自体がフレーム303に取り付けられ、部材301の回転を可能にする。スピンドル307は、スピンドルを部材301の回転を駆動するモータ（図示せず）に接続するための構成（図示せず）を有している。この実施形態では、ブラシ304であるワイパーが、部材301が回転されるとき、部材301の外表面302に係合するように、フレーム303に取り付けられている。ブラシ304は、細長い部材301の長さに沿って延在している。ブラシ304は、部材が回転されるとき、部材301の外表面302から微粒子を除去する。冷却装置309は、環状の部材301を、図１〜図３に示されたような積層造形製造装置の構築チャンバ内の不活性ガスの周囲温度以下に冷却するために設けられている。
【００４６】
使用時には、装置は、構築チャンバ内で不活性ガス用の排出口の近く、及び微粒子用の捕集ビン400の上方などに配置することができる。構築中、環状の部材301は冷却され、不活性雰囲気中の微粒子が環状の部材301の表面302に優先的に堆積するように回転される。ブラシ304は、環状の部材301から微粒子を除去して、微粒子を装置の下方に位置された捕集ビン400に集める。
【００４７】
図５は、本発明のさらなる実施形態を示す。図１〜図３を参照して説明された実施形態の特徴と同じ又は同様であるこの実施形態の特徴は、400番代の同じ参照番号が与えられて示されている。この実施形態は、図１〜図３に示された実施形態とは、２つの冷却装置464a、464bであって、１つの冷却装置464aは、不活性ガスがフィルタ組立体482,483に入る前に粒子を冷却し捕捉するためのものであり、第２のものは、ポンプ470によって加熱されたガスを冷却するためのポンプ470の下流のものである点で異なる。冷却装置464a、464bは、ガスのための少なくとも１つの蛇行通路を画定し、通路の壁は適切な手段、例えば、冷却剤によって冷却される。通路の内面は、冷却剤で満たされ（電子顕微鏡で使用される装置に類似の）コールドフィンガ又は汚染防護物として作用するスパイク又はロッドを備えていてもよい。図３に示された実施形態と同様に、ガス再循環ループを通過するガスを加熱するための能動的なヒータは、存在しない。
【００４８】
さらに、ポンプ470は、冷却装置464の上流に設けられている。このことは、ポンプ470の仕様が、冷却されたガスを通過させる必要性によって制限されないので、有利であろう。
【００４９】
上述した実施形態のいずれかを使用する場合、不活性ガスは、構築チャンバ101、201、401の内面の温度よりも低い温度まで構築チャンバ101内のガスを冷却するべく、ヒータによって加熱されることなく、冷却され、構築チャンバ101、201、401に通されてもよい。（第１の実施形態では、コンピュータ130が、冷却された不活性ガスが構築チャンバ101に入るようにヒータ167を停止させることができる）。このことは、構築チャンバ101、201、401内の不活性ガスの容量を減少させて、積層造形の製造プロセス中に生成される気化された金属材料などの気化材料を保持することができる。したがって、望ましくは凝縮物がない状態に維持される、窓107、207、407のような重要な表面には、より少ない気化材料が移動する。さらに、ガス内に保持された金属蒸気は構築チャンバの内面上に凝縮する可能性は低い。というのも、表面は（構築チャンバの壁は、より高い温度である外部環境と熱的に連絡しているので、）不活性ガスの温度よりもより高い温度にあるからである。特に、ヒータ271、471は、窓207、407の周囲の保持リング261、461を加熱して、窓207、407の内面の温度を構築チャンバ201、401内の不活性ガスの温度よりも高く上昇させるのに使用することができる。冷却されたガス142、242、442は、窓107、207、407及びドア165の観察窓163のような重要な表面を、加熱される粉体床104、204、404及び対象物103、203、403の固化される材料から、熱的に隔離する冷却ガスブランケット／カーテンとして作用する。
【００５０】
ガス流142、242、442は、構築チャンバ101、201、401内に温度反転層を生成することができる。そこでは、より暖かいガス層が、冷却ガスのガス流142、242、442の上方に閉じ込められる。温度反転は、微粒子がガスナイフ142、242、442によって除去された暖かいガスの層の下方に気化された物質を捕捉するように作用し得る。
【００５１】
構築チャンバに配送される冷却された不活性ガスは、20度未満、好ましくは、0度と10度との間であってもよい。
【００５２】
さらに、構築の最後に、冷却された不活性ガスが、構築チャンバ101、201、401及び積層造形プロセスを用いて構築された対象物を冷却するために、再循環／再循環され続ける。これにより、構築の終了と、構築チャンバ及び対象物が十分に冷却されるときとの間の時間を短縮し、構築チャンバのドアが開成され、対象物が構築チャンバ101、201、401から取り出されるのを許容する。
【００５３】
特許請求の範囲に定義された本発明から逸脱することなく、本明細書に記載された実施形態に変更及び修正を加えることができることが理解されよう。
【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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【国際調査報告】
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