(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの機能構成要素が成形体内へ統合されている接合体、及び、その製造方法に関するものである。その際成形体は特にはインプラント、プロテーゼ、工業部材、又は、材料、部材及び／又は支持構造を監視するための多機能的に使用可能なセンサプラットフォーム、であり得る。
2018538147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの機能構成要素（１）及び成形体（２）を有する接合体において、
‐少なくとも１つの前記機能構成要素（１）が、少なくとも１つの輪郭要素（３．１）を有する金属製又はセラミック製の支持構造体（３）と接続した状態で配設されていること、
‐少なくとも１つの前記機能構成要素（１）が、セラミック原材料からなる少なくとも１つの断熱層及びその上に存在し金属又は金属酸化物からなる少なくとも１つの熱伝導性の層によって、少なくとも部分的に取り囲まれていること、及び
‐金属粉末のビーム溶解によって生成的に製造される前記成形体（２）が、少なくとも１つの前記機能構成要素（１）、及び、少なくとも１つの前記輪郭要素（３．１）を有する前記支持構造体（３）を、完全に取り囲み、その際、少なくとも１つの前記輪郭要素（３．１）のうちの１つが、前記成形体（２）に対する物質拘束的な接続を有していること、
を特徴とする接合体。
【請求項２】
請求項１に記載の接合体において、
前記支持構造体（３）が、少なくとも１つの外側に突出する輪郭要素（３．１）を有しており、当該輪郭要素（３．１）が、前記成形体（２）のビーム溶解ゾーンに係合して配設されていること
ことを特徴とする接合体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の接合体において、
前記支持構造体（３）が、少なくとも部分的に、好ましくは前記輪郭要素（３．１）の範囲に、金属製の塗膜層を備えていることを特徴とする接合体。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の接合体において、
前記機能構成要素（１）が、アクチュエータ及び／又はセンサ及び／又はエネルギー変換素子であること、を特徴とする接合体。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一項に記載の接合体において、
前記熱伝導性の層が、前記成形体（２）よりも高い溶解温度を有していること、を特徴とする接合体。
【請求項６】
請求項２から５の何れか一項に記載の接合体において、
前記輪郭要素（３．１）が、少なくとも前記ビーム溶解ゾーン（３．２）に隣接する領域にて、前記成形体（２）の金属から、又は、前記成形体（２）を形成している原材料の酸化物から、又は、成形体原材料と物質拘束的に接続可能な金属又は合金から、形成されていること、を特徴とする接合体。
【請求項７】
請求項６に記載の接合体において、
前記機能構成要素（１）及び／又は前記支持構造体（３）が、前記成形体（２）に対して異なる結晶構造及び／又は異なる残留磁気のような別の物理的特性及び／又は化学的特性を有していること、を特徴とする接合体。
【請求項８】
請求項２に記載の接合体において、
前記ビーム溶解ゾーン（３．２）内の前記輪郭要素（３．１）及び前記成形体（２）が、それらの境界面にて、適切な接合構造を有していること、を特徴とする接合体。
【請求項９】
請求項１に記載の接合体において、
前記熱伝導性の層がスリーブ（８）であること、を特徴とする接合体。
【請求項１０】
請求項９に記載の接合体において、
前記スリーブ（８）及び前記成形体（２）の間の接続が物質拘束的であること、を特徴とする接合体。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れか一項に記載の接合体において、
少なくとも１つの前記機能構成要素（１）が、形状拘束的及び／又は摩擦力拘束的及び／又は物質拘束的に、複数の断熱層を介して、前記支持構造体（３）と接続されていること、を特徴とする接合体。
【請求項１２】
請求項１に記載の接合体において、
部分体（２．１、９．２）が設けられており、当該部分体（２．１、９．２）内で前記支持構造体（３）が、その少なくとも１つの前記機能構成要素（１）と共に配設されており、また、少なくとも１つの前記輪郭要素（３．１）を介して物質拘束的に接続されており、また、前記部分体（２．１、９．２）が、別の部分体（２．２、９．１）によってドーム状に屋根付けされており、その際前記部分体（２．１）及び前記別の部分体（２．２）が物質拘束的に接続されていること、を特徴とする接合体。
【請求項１３】
請求項１に記載の接合体において、
少なくとも１つの前記機能構成要素（１）の外側の周面及び前記成形体（２）の隣接する内壁部の間に、複数の突起部（４．１、４．２、４．３）が設けられており、その結果、断熱的な特性を有する物質拘束的には溶融されない空間が形成されていること、を特徴とする接合体。
【請求項１４】
接合体を製造するための方法において、
‐少なくとも１つの機能構成要素（１）が金属製又はセラミック製の支持構造体（３）と接続され、
‐その後、少なくとも１つの前記機能構成要素（１）は、溶射を用いて少なくとも部分的に取り囲まれる様態で、セラミック製原材料からなる断熱性の層を設けられ、
‐その後同様に溶射を用いて、その上に金属又は金属酸化物からなる伝熱性の層が上重ねされ、
‐その後、少なくとも１つのビーム溶解ゾーン（３．２）及びこれまでに製造されたユニットを収容するためのリセス部（９．３）を有する部分体（２．１、９．２）が、金属粉末のビーム溶解によって、生成的に層ごとに製造され、
‐その後、これまでに製造された前記ユニットが前記部分体（２．１、９．２）内へ形状拘束的、摩擦力拘束的、及び／又は、物質拘束的に前記リセス部（９．３）へ入れられ、その際、前記支持構造体（３）が直接的に又は間接的に輪郭要素（３．１）及び／又は突起部（４．１、４．２、４．３）を介して、前記溶解ゾーン（３．２）で物質拘束的に前記部分体（２．１、９．２）と接続され、そして、
‐その後、同様に金属粉末のビーム溶解によって、生成的に層ごとに、前記リセス部（９．３）が少なくとも１つの別の部分体（２．２、９．１、９．４）で屋根付され、その結果、単一一体的な成形体（２）が製造されること、
を特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、
前記部分体（２）を作製する間にそれぞれの前記機能構成要素（１）の機能を維持するための特有の最大温度が超過されないように、特にはレーザービームや電子ビームといったエネルギー光線が、ビーム溶解の際に、作動されまたその焦点と共に移動されること、を特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、
前記機能構成要素（１）にて前記特有の最大温度に到達しないように、エネルギー光線の焦点におけるエネルギー密度、前記焦点の移動速度、融解軌道の間隔、複数の粉末層のそれぞれの層厚、及び／又は、照射パターンが作用を受けること、を特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１４から１６の何れか一項に記載の方法において、
上重ねされた前記金属粉末及び／又はその下に存在する既に溶解された複数の層が、前記上重ねされた金属粉末層をレーザー融解する前に、予加熱されること、を特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１４から１６の何れか一項に記載の方法において、
構造及び機能を維持する最大限のエネルギー入力の減少が、前記機能構成要素（１）の温度に敏感な部位の近傍で行われ、また、そこからの間隔が増すに伴い、エネルギー入力の減少度合いが小さくなること、を特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１４に記載の方法において、
前記成形体（２）が、複数の部分体（２．１、２．２或いは９．２、９．１、９．４）であって、ビーム溶解によって生成的に製造され、また、特にはビーム溶解の際に、互いに物質拘束的に接続される部分体（２．１、２．２或いは９．２、９．１、９．４）から、製造されこと、を特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１４に記載の方法において、
前記断熱性の層及び／又は前記伝熱性の層が、重なり合って形成される複数の個別の層と共に、溶射を用いて形成され、またその際、冷却のため複数の保持相が維持され、及び／又は、前記溶射が、真空条件下で、又は、好ましくはそれを用いて冷却を達成し得る不活性の保護ガスの使用下で、実行されること、を特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１４に記載の方法において、
前記成形体（２）及び内部に存在し隣接する複数の層が、レーザー融解によって物質拘束的に接続されること、を特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１４に記載の方法において、
前記成形体（２）が、レーザー融解によって、少なくとも部分的に前記輪郭要素（３．１）から出発して作製されること、を特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項１４に記載の方法において、
少なくとも１つのコーティングされた前記機能構成要素（１）の外側輪郭及び成形体（２）の間に、物質拘束的に溶融されてはいない空間が形成され、当該空間が断熱性の特性を有していること、を特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項１５に記載の方法において、
溶融されるべき前記成形体（２）或いはその下方に存在する構築プラットフォーム及び／又は金属粉末の供給及び／又はエネルギービームの操作が、３次元的に動いて実施されること、を特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項１４から２４の何れか一項に記載の方法において、
特には光学的及び音響学的な、互いに干渉しない異なる物理的な測定原理を実現する２つの測定方法を用いて、体積エネルギー入力の監視及び／又は制御、及び／又は、ビーム溶解プロセスの調整が実行されること、を特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの機能構成部が成形体（造形体）に統合されている接合体、及び、その製造方法に関するものである。その際、成形体は特には、インプラント体、プロテーゼ（人工器官）、工業部材、又は、材料、部材及び／又は支持構造を監視するための多機能的に使用可能なセンサプラットフォーム、であり得る。
【背景技術】
【０００２】
過去３０年間で、複数の積層的（生成的）な製造方法が、原材料の多様性、生産性、精度、及び材料物性に関して、著しい発展を遂げた。これを理由に、複数の生成方法が一層、複雑な部材の連続生産（バッチ生産）に用いられている。特には、金属部材のためのレーザー溶融法のような、パウダーベッド方式の方法は、例えばフライス加工や鋳造のような従来の製造方法の形状的に複雑な部材やツールを、一連の同一の原料で一連の同一の性質（特性）と共に、製造可能とすることについて、非常に大きな可能性を示している。
【０００３】
成形体は、粉末状の溶融可能な原材料への局地的に定義されたエネルギー入力を用いた、付加的（積層的）な、層ごとに位置選択的な硬化によって、製造される。その際エネルギーの入力はエネルギー光線によって、特にはレーザー光線又は電子光線によって、行われる。それに関して知られている方法の名称は、「選択的レーザー溶融法（ＳＬＭ）」、「レーザーメルティング」、「レーザー溶融法」、「レーザー形成」、「LaserCusing（登録商標）」又は「直接金属レーザー焼結法（ＤＭＬＳ）」、「電子ビーム溶解法（ＥＢＭ）」がある。以下においてはこの方法はビーム溶解とまとめられる。
【０００４】
ビーム融解設備内では、３次元的な物体を積層構造原理に従って製造することが可能であり、その際、例えばレーザー光線によるエネルギー入力によって、個別のパウダー層（個別のレイヤー）が連続的に位置選択的に溶解され、また、堅い成形体へと硬化される。その際、変位装置（スライド装置）を介して、例えば粉末貯蔵空間を介して準備される原材料粉末が、プロセス空間内の構築プラットフォーム（造形プラットフォーム）上方に分配され、この原材料粉末の分配は変位装置が水平方向に移動されることによって行われるが、その目的は、それにより通常２０μｍから１５０μｍの厚さの材料粉末の層をプログラミング可能に定義して上乗せすることである。それに続き、１つ又は複数のレーザー光線が、例えばファイバーレーザー又はダイオードレーザーを用いて、載せられた粉末層の溶解されるべき領域を選択的に走査（スキャン）する。層を局所的に溶解した後、プロセス空間の構築プラットフォームは選択された層の厚さ分だけ下降する。それにより、更なる層を上乗せすることが可能であり、その結果、部材を層ごとに製造することが出来る。
【０００５】
その種の装置、及び、粉末状の原材料をビーム溶解することによって部材や成形体を積層的に製造する方法、は特許文献１から知られている。
【０００６】
その種の成形体を作製するためのそのような非常に柔軟な措置においては、通常、レーザー融解によって非常に高い温度が発生する。
【０００７】
成形体内に又は成形体に接触して、別の要素が統合されるべきである場合、製造プロセスにおいて接合体（接続体）を製造することは略不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＷＯ  ９８／２４５７４  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って本発明の課題は、接合体を形成及び製造するための可能性を示すことであり、当該接合体においては、少なくとも１つの機能構成要素が、上昇された温度によってそれぞれの機能構成要素の機能性が損なわれることなく、ビーム溶解によって金属粉末から生成的に製造される１つの成形体内に統合され得る。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、少なくとも１つの機能構成要素が、少なくとも１つの輪郭要素を有している金属又はセラミックの支持構造体と接続して、配設されており、また、少なくとも１つの機能構成要素は少なくとも部分的に、セラミック性の原材料からなる少なくとも１つの熱的な絶縁層（断熱層）によって、及び、その上に存在する金属又は金属酸化物からなる少なくとも１つの熱伝導性の層（伝熱層）によって取り囲まれていることによって、少なくとも１つの機能構成要素及び成形体を有する接合体により解決される。その際、金属粉末をビーム溶解することにより生成的に製造される成形体は、少なくとも１つの機能構成要素、及び、少なくとも１つの輪郭要素を有する支持構造を、完全に取り囲んでいる。少なくとも１つの輪郭要素のうち、少なくとも１つは、成形体に対する物質拘束的な接続部（物質的に一塊になって固定された接続部）を有している。
【００１１】
接合体は、成形体に対する機能構成要素の構造及び構成が以下のように構成されていることによっても、特徴づけられている、つまり、一方では、成形体の外側から機能構成要素へのエネルギーフロー及びエネルギー伝達が可能であって、また、他方では、成形体と機能構成要素の間で、エネルギーフロー及びエネルギー伝達が、全体的にまた特にはビーム溶解を用いた物質的な統合の後で、機能性を維持したまま可能であり、その際、物質的な統合は、特には接合方法及び圧縮方法といった熱的及び／又は機械的な後処理方法を含んでもよいし、含まなくてもよい。この後処理方法は、一方では、成形体を取り囲む媒体から又は種々の影響からの機能構成要素の物質的、化学的、そして腐食工学的な分離を保証し、また他方では、機能構成要素の化学的及び物質的な構成成分が成形体を通過して成形体を取り囲む環境へ拡散することを保証する。これは、成形体の機械的或いは外傷的な変形の際にも保証されていなければならない。そのことから、成形体を熱的及び／又は機械的に後処理する必要性、又は、成形体の適合された構造や構成の必要性が生じる。結果的に、機能構成要素は、気密（水密）に又は密閉的に、成形体内で閉じ込められているので、機能構成要素のために、接合体の外部の環境の種々の影響に対する、化学的及び機械的な保護（例えば圧力や摩耗に対する保護）が保証される。更に、機能構成要素の周りの成形体は、種々の外部の環境の影響からの機能構成要素の熱的な保護部でもある。それとは異なり、成形体は、化学的及び／又は機械的及び／又は熱的なバリアとしても作用し得て、それは、接合体の周りを取り囲む環境を、機能構成要素の化学的及び／又は機械的及び／又は熱的な影響から保護することを目的としたバリアである。
【００１２】
機能構成要素の成形体への通常の形状拘束的な統合（形状に基づいて固定された統合）及び／又は物質拘束的な統合（物質的に一塊になった統合）に加えて、以下の様な実施が可能である、即ち、両構成要素の間での相互作用或いはそれらと環境との相互作用を優先的に目的とする実施、又は、例えばピエゾ素子（圧電アクチュエータ）といった機能構成要素の物質的拘束及び／又は形状的拘束を目的とする実施、又は、このピエゾ素子のためのエンドサポートやテンショナーを保証することを目的とするような実施が可能であり、単一一体的な（単一固体状の、モノリシックな）形状拘束的及び／又は物質拘束的な埋め込めは必要なく、むしろ、それは振動伝達を阻害する。機能構成要素は、以下のように成形体に統合され得る、すなわち、一方では少なくとも１つの次元で成形体に対して可動的であるように、また他方では満たされてはない体積部（例えば空気、保護ガス、又は、溶解されなかった金属粉末）を有しているように、成形体に統合され得る。
【００１３】
統合的拘束は、機能構成要素と成形体の間に、エネルギー輸送の様態での物理的な均衡を形成するための勾配的な伝達又は勾配的な平衡（均衡）が可能であるように、構成されていなければならない。そうして、振動の様態及び内部応力の差の様態の機械的なエネルギーを関連付けることが可能となり、それらは、例えば成形体の表面或いは定義されたエリアの表面で初めて、固体伝搬音（固体音）から空間伝播音（空間音）へと変換される。機能構成要素の少なくとも１つの幾何学的な自由度が保証されていることによって、及び、成形体に対する少なくとも１つの力の伝達路が保証されていることによって、定められた勾配的な伝達が上述の目的のために可能となる。その際、成形体は、例えばノッチ‐バネ接続を用いてビーム溶解を介して形状拘束的、摩擦力拘束的、及び、物質拘束的に接続される。熱的なエネルギーカップリングの場合においても同様に、単一一体的な形状拘束的及び物質拘束的な埋め込みは必要ない。例えば機能構成要素内で変換により発生する熱エネルギーは、周囲を取り囲む熱絶縁体を備えた所謂熱的に絶縁された熱伝体（サーモトンネル）、又は、空気或いは保護ガスを介して（魔法瓶効果）、又は、成形体内の溶解されていない粉末を介して、成形体内の別の機能構成要素まで、及び／又は、成形体の表面に、熱平衡を形成するために、更に伝えられ、それは、成形体全体の昇温が生じないように、又は僅かにしか昇温しないように、行われる。これは、変換を行う機能構成要素の残留磁気（残留磁束密度）及び並進力を含む電気的／電磁気的エネルギーの関連付けにとっても同様であり、それは、電気的に絶縁され、例えばセラミックで周囲を取り囲まれた、電気的な通流区間によって、成形体の内部及び／又はその表面の局所的な機能領域でのものである。上述の全てのケースにおいて、エネルギー平衡のために、熱的、電気的、又は機械的に取り囲まれ自由度に関して制限された、伝達体を介して、機能構成要素及び成形体内又はその表面上の局地的なエリアの間でのエネルギー的な平衡が形成される。成形体内或いはその表面のその他の機能構成要素、及び／又は、成形体自体の局所的なエリアも、一次的にエネルギー変換を行う及び／又は信号を生成する機能構成要素に対する、消費体又は負荷の一種である。何れの場合も、一次的な機能構成要素は、成形体或いは別の二次的な機能構成要素、及び、成形体を取り囲む環境に、影響を与える。これは反対の場合も同様であるので、音響的な機能構成要素は、センサ的な機能構成要素になり得る。
【００１４】
課題は更に、接合体を製造するための方法により、以下の措置によって、解決される、すなわち、先ず、少なくとも１つの機能構成要素が金属製の又はセラミック製の支持構造体に接続され、その後、少なくとも１つの機能構成要素に、それを少なくとも部分的に取り囲む様態で、溶射を用いてセラミック製の原材料からなる断熱性の層を設けられ、その後、同様に溶射を用いてその上に金属又は金属酸化物からなる熱伝性の層が重ねられ（コーティングされ、塗膜され）、その後、少なくとも１つのビーム溶解ゾーン及びこれまでに製造されたユニットを収容するためのリセス部（凹部）を有する部分体が、金属粉末のビーム溶解によって生成的及び層ごとに製造され、その後、これまでに製造されたユニットが部分体内へ、形状及び／又は摩擦力に基づく拘束状態（固定状態）でリセス部内へ嵌め込まれ、その際、支持構造体は、直接的又は間接的に、ビーム溶解ゾーンを有する突起部及び／又は輪郭要素を介して、物質拘束的に部分体と接続され、そして最後に、同様に金属粉末のビーム溶解によって、生成的にまた層ごとに部分体が少なくとも１つの別の部分体で屋根付され、その結果、単一一体的な成形体が作製されることによって、上記課題は解決される。
【００１５】
その際、成形体を製造する間にそれぞれの機能構成要素にとって特有の最大温度が超過されないように、エネルギー光線はビーム溶解の際に駆動されまたその焦点と共に移動される。機能構成要素での特有の最大温度に到達しないように、エネルギー光線の焦点でのエネルギー密度、焦点の移動速度、溶解ラインからの距離、パウダー層のそれぞれの膜厚、及び／又は、照射パターンが影響を受ける。機能構成要素に隣接する領域において少なくとも１０％だけ減少された、好ましくは少なくとも２０％だけ減少されたエネルギー入力で加工される場合が有利である。
【００１６】
ビーム溶解プロセスは有利には以下のように実行される、すなわち、例えば機械的な振動又は応力の変化が成形体に対する機能構成要素の自由度であって、エネルギーを受容及び変換する機能構成要素の適切な形状的（幾何学的）な自由度を介して保証されるように、実行される。
【００１７】
中空空間は同時に適切な物質的な接続箇所（溶解ゾーン或いは統合ゾーン）を備えた成形体内部の統合空間であってもよい。支持構造体はそれに応じて、１つ又は複数の輪郭要素を有して構成されている。
【００１８】
周囲を取り囲む成形体を用いての機能構成要素の形状拘束的で単一一体的な取り囲みを意図的に避けることは従って、充填されていない、或いは、密に満たされていない中空空間又は中間空間をもたらし、それらの空間は追加的な断熱効果を達成可能とする。例えば、ドームを形成するカバーを選択した場合のように、成形体における構造及び製造工程の選択を介して、安定した形状拘束的な接合領域、また同時に、断熱的な領域を形成することが可能である。成形体における統合する溶解ゾーン並びに複数の機能構成要素の支持構造体における統合する溶解ゾーンの間の配置構成は、接続部位（接続接点部分）として、以下のように形成され得る、すなわち、接続部位において成形体の構成素材の割合が機能構成要素の範囲よりも大きいことによって、接続部位の領域におけるエネルギー入力が、熱的に敏感な機能構成要素から、成形体のより熱伝導性の高い接続部位に向かって導かれるように、形成され得る。成形体に対する接続部位の領域における支持構造体の形状的な構成が、例えば表面にて、支持構造体の内部よりも僅かな熱伝導係数及び／又は蓄熱係数を有しており、従って、支持構造体が対応する勾配を有している場合には、この効果を高めることも出来る。支持構造体が同様に別々に製造される場合には、従って、その後の接続部位の領域における組織を、形状に基づく拘束、摩擦力に基づく拘束、及び物質の状態に基づく拘束（物質的に一塊となる拘束）が可能であるように構成することが可能である。ビーム溶解の際は、組織構造（結晶形状、材料の種類、合金）は、ビーム溶解ゾーンの両側に適合して、すなわち機能構成要素の輪郭要素の範囲、及び、成形体に適合して、同一であるべきである。その際、支持構造体の接続部位領域は、機能構成要素の支持構造体の残りの部分よりも更に僅かな熱伝導性を有していてもよく、当該残りの部分は、機能構成要素の複数の熱的に敏感な構成部分を受容している。これは、上述のように支持構造体が例えばセラミックから構成されており、接点領域のみが金属でコーティングされていることによっても、達成され得る。なお当該コーティングは例えば溶射によって可能である。
【００１９】
これらの構造的な観点は、レーザー融解プロセスにおける製造経過での適合も必要とする。接合領域（接続領域）における形状拘束的、摩擦力拘束的、及び物質拘束的な接続の質は、レーザー融解の場合には、基本的にプロセスの管理（制御）に依存する。接続部位においては、また同様に、満たされていない或いは密には満たされていない中空空間又は中間空間にして機能構成要素に対する中空空間又は中間空間においては、構築されるべき層の均一な粉末上乗せが維持されるべきである。その種のエリア（体積）が、例えばより良好な断熱を維持するために或いは機能構成要素を例えば許容し得る最高温度への到達から保護するため、例えば融点から保護するために、粉末で満たされるべきではない場合、又は、遠隔操縦機（マニピュレータ）を用いて、断熱性の粉末混合物又は粒体混合物（粉粒体、粒子等）によって満たされるべきである場合、粉末の融解が望まれない領域或いは開放状態にある機能構成要素表面の融解が望まれない領域では、体積エネルギー入力は局所的に定義して減少されてもよい。体積エネルギー入力はしかしながら、この領域内では完全に減少されるべきではない、従って、融解プロセスの間に、金属粉末の溶融される領域及び溶融されない領域の間に応力勾配は発生しない。体積エネルギー入力の低下は、接点（形状的な拘束部分、摩擦力に基づく拘束部分、物質的な拘束部分）の機能維持、及び、成形体並びに埋め込まれた機能構成要素の機能の静的な維持に関して、常にその限界（限度）を有している（すなわち、それにより体積エネルギー入力の低下は、取り入れられた壁厚、成形体の素材、成形体のデザインにも依存する）。体積エネルギー入力の局所的に定義されたプロセス制御が有利であり、例えば、レーザー出力、変位速度、融解経路（融解パス）の間隔、照射パターン、及び／又は層厚の局所的に定義されたプロセス制御が有利である。それは、一方では粉末の局所的に定義された融解を可能とし、また他方では機能構成要素表面において融解浴を取り囲む領域の局所的に定義された応力低減性の熱処理を可能とする。これは通常、設備制御及びプロセス制御を介して狙って達成され得る。上述の意図での局所的に定義されたプロセス制御は、２次元的に、その都度目下融解されるべき粉末層において有利であるのみならず、更には、体積エネルギー入力の変更を介して、先行する粉末層及びその上に続く粉末層においても定義されて変更され得るべきである。この応力低減性の熱処理は例えばプロセス制御を含み、その際、上乗せされた（積層された）金属粉及び／又はその下に存在する既に溶解された層が、新たに上乗せされた金属粉末層をビーム溶解する前に予加熱される。これが特に重要であるのは以下の場合である、すなわち、既に溶解された層が例えば内側に向かって開いた枠部である場合であって、また、ビーム溶解プロセスが、大部分で別の材料とその下で熱的に接続されている複数の枠部分の上方で、斜めに行われる場合である。そのようにして、開いた枠が上部並びに下部で閉じられることを達成出来る。既に溶解された層の予加熱は、新たな金属粉末層の上乗せの前又は後で、実行してもよい。体積エネルギー入力の監視（モニタリング）及び実際の溶解ゾーンの把握及びその結果生じる統合度合いを介して、体積エネルギー入力を再び、即時的に、局所的に定義して、自己制御的（自己調整的）に適合させてもよい。その際、ビーム溶解プロセスのその種の即時的なモニタリング及び制御（調整）のためには、例えば、進行中の溶解プロセスの特性化や光学的及び音響的検出のような、互いに干渉しない異なる物理的な測定原理を用いて並行して援用される２つの測定方法を使用することが、特に有利である。
【００２０】
機能構成要素としては、特にはアクチュエータ及び／又はエネルギー変換素子、特には、電気的、電磁気的、機械音響的、運動学的、熱的な変換システム及びその他の変換システムを使用することが出来る。
【００２１】
異なる機能性と共に機能構成要素を周囲を取り囲む成形体と統合するため、連続する複数のプロセス工程の一連の流れが変化することが合目的である。従って例えば、機能構成要素を、成形体内、例えばインプラント内、又は、プロテーゼ内、又は、産業的な部材内、又は材料モニタリング、部材モニタリング及び／又は支持構造モニタリングを行うための多機能的に利用可能なセンサプラットフォーム内へ、統合する場合において、積層的な製造プロセスを少なくとも２つの工程へ分割することが有利であり、その結果、個別に製造される複数の部分体から、成形体を製造することが出来る。支持構造体及び例えばギャップ、ノッチ（溝）、スリット等といった接続部位を有する１つ又は複数の機能構成要素のための収容空間が作り上げられるまで、そして、形状拘束的、摩擦力拘束的及び物質拘束的な実際の接続が行われ得るまで、成形体の製造プロセスは、ビーム溶解を用いて中断なしに積層的に実行されてもよい。機能構成要素が先行する個別の埋め込みプロセスによって既に全体的に熱的に保護されている場合、機能構成要素及び部分体を接合した後、ビーム溶解を用いて成形体の形成を継続させることが可能であり、また、ビーム溶解を用いて作製される少なくとも１つの別の部分体は、支持構造体を介して機能構成要素と既に接続されている部分体と、物質拘束的（物質的に一塊になって）に接続され得る。物質拘束的な接続は、ビーム溶解の際に達成され得る。しかしながら、ろう付け（はんだ付け）、溶接、又は鍛造も可能である。複数の部分体の作製を介して成形体内へ機能構成要素が埋め込まれる場合、それらの部分体は、個別の半製品又は機能ユニット（例えば単一一体的に完全に取り囲まれた部分体）である。部分体は、例えばアクチュエータ、センサ、又はモニタリングシステム（監視システム）として、別の部分体又は他の成形体に、溶接、ろう付け、鍛造、機械的に接合、又は接着されてもよい。
【００２２】
機能構成要素が突起部なしでは内部空間内に統合され得ない場合或いは形状に関してアンダーカット付きでなければならない場合、ビーム溶解設備技術の適応が必要である。この場合は本発明に従い、操作性が高くロボット制御された材料粉末供給システム、並びに、構築プラットフォームを収容するための３次元的に可動であり及び／又は回転可能な製造テーブル要素、及び／又は、３次元的に可動であるレーザー光線のガイド及び形成システムが、使用されるべきである。構築プラットフォーム及び／又は材料粉末供給部及び／又はレーザーの３次元的なガイドが可能であることの格別な利点は、それにより、アンダーカットさえも有するような、複雑な成形体が造形可能であり、また、機能構成要素のより良好な埋め込み或いは取り囲みを実行可能であることである。
【００２３】
更に有利には、構築プラットフォーム及び／又は材料粉末供給部及び／又はレーザーのそのような３次元的なガイドが可能であることを用いて、ビーム溶解の際の粉末ベッド表面を超える部分的な及び／又は完全な突出部と共に、即ち、垂直方向の突出部と共に、埋め込まれ得る或いは取り囲まれ得る。この場合、セラミック製又は金属製の補助及び保持構造体の統合も同様に有利であり得て、当該補助及び保持構造体は、一時的に使用され、そして、局所的な領域の融解後に再び取り除かれてもよい。
【００２４】
従って、機能構成要素は例えば、同一の材料から予め同様に積層的に作製されたスリーブ内へ、同一の方法を用いて、統合されてもよい。機能構成要素及びスリーブは、点状に、線状に、又は、面状に、互いに接続され得る。その際、このスリーブが機能構成要素なしで、例えば熱間等静圧圧縮成形（ＨＩＰ）のような熱的な方法を介して、個別に物質圧縮的に予加工される場合もまた有利であり得る。機能構成要素はその後、完全には形状拘束的及び／又は摩擦力拘束的にスリーブ内へ入れられなくてもよく（クリアランス、衝撃吸収部、変形部）、また、その成形体に対する接続部のみを介して、形状拘束的、摩擦力拘束的、及び／又は、物質拘束的に接続されていてもよい。統合された機能構成要素を有する形成体の、熱的ではなく機械的な後圧縮が行われてもよく、これは例えば最適な冷間鍛造（加工硬化）により可能であり、その目的は例えば最適な力吸収（ショック吸収）性の層又は材料区域を調整することであり、それらは機能構成要素を過度の機械的な変形から保護する。この様態では例えば、機能構成要素の統合の後、また完成までの積層的な製造の後、また場合によってはそれに続く別の接合プロセスの後に、必要な強度、剛性、及び安定性を保証するために成形体は圧縮され、その際、当該圧縮は、機能構成要素を機能が損なわれない程度に変形させるように、行われる。この場合は、例えば接続部位に対して定義された間隔を置いて、成形体の特定の領域における、局所的に定義された圧縮もまた可能である。個別の体積部の個々の機械的特性を介して、例えば空間的に、素材の特性を調整することが可能であり、その結果例えば、成形体の全体の安定性及び機能構成要素の機能が損なわれないように、負荷を支える領域が機能構成要素領域の周りで導かれ得る。
【００２５】
成形体全体として、インプラント、又は、プロテーゼ、又は、工業部材、又は、材料、部材及び／又は支持構造をモニタリングするための多機能的に利用可能なセンサプラットフォーム、の形態の成形体内へ機能構成要素を統合するためには、例えば、成形体が少なくとも２つのセグメント化された部分体から製造されている場合が有利であり、それらは、積層的に製造され、また、積層的に又は従来通りに接合され得るものである。成形体全体の個々の体積部は、狙った素材特性を調整可能とするために、接合プロセスの前に、例えば個別の熱的及び／又は機械的処理方法を施されてもよい。
【００２６】
成形体が少なくとも２つの部分体から構成されており、それらが生成的に製造され、また、その後部分体の１つへ機能構成要素を統合した後に組み立てられる場合が、有利であり得る。これは例えば溶接や鍛造を用いて行うことが出来る。更に、成形体が少なくとも２つの部分体から構成されており、第１の部分体内へ機能構成要素が統合された後、成形体が完全に作製されるまで、他の全ての部分体がレーザー融解によって第１の部分体上に生成的に構築される場合が有利であり得る。積層的に個別に、上述の接続部位（ノッチ、スリット、ギャップ等）を備える機能構成要素を収容するためキャビティにして両側で開放／開口しているキャビティを有する成形体の中央の部分体が、機能構成要素（バネ、アンカ等）の支持構造体の対応的に向かい合って存在する接続部位のための形成体側部上に、構築される場合、中央の部分体の上側又は下側にそれらを導入、機械的に固定及び位置決めした後に、それぞれの積層的な作製プロセスが実行され得て、その際先ずは、互いに接している又は互いに隣り合っている接続部位のそれぞれの上部又は下部の接続部位が接続されてもよい。機能構成要素の収容部は、部分的に又は完全に、形状拘束的、物質拘束的及び／又は摩擦力拘束的に、セグメント状に屋根付けされてもよい。従って、機能構成要素の両側部では、積層的に作製される部分体に関して、形状拘束的、摩擦力拘束的及び／又は物質拘束的な接続が可能である。
【００２７】
そのようにして、支持構造体に少なくとも１つの輪郭要素が形成され得る。成形体には、又は、成形体を作製するための部分体には、１つ又は複数の輪郭要素に対して補完的な輪郭が形成され得て、その結果、それにより支持構造体を有する機能構成要素を組み込む際に少なくとも１つの形状拘束的な接続がもたらされ得る。成形体又は部分体において１つ又は複数の輪郭要素及び輪郭を相応に寸法決定する場合には、追加的に、圧入（締まり嵌め）の形態での摩擦力拘束的な接続ももたらされ得る。その際非常に重要であるのは、機能構成要素の支持構造体の少なくとも１つの輪郭要素が成形体に対する物質拘束的な接続部を有していることであり、その目的は接合体の音響的及び／又はセンサ的な機能性を確実に保証することである。
【００２８】
例えばピエゾ素子の機能構成要素としての取り付け及びプリロードが、成形体内の収容部の構成を介して直接行われるのではなく、例えば同様に特に有利にはビーム溶解において予め作製された支持構造体の構成を介して行われる場合、例えばカバー構造、ネジ構造、又は積層的な製造方法におけるその他の構造的な取り付け及びプリロード工程の放棄は、本発明の本質的な長所である。
【００２９】
機能構成要素が成形体の部分体内へ半製品として埋め込まれる場合が、有利であり得て、その目的は引き続き半製品／部分体として接合体の製造へ統合させることである。
【００３０】
機能構成要素が例えば熱エネルギー変換器である場合においては、機能構成要素及び成形体の間の直接的な勾配移行は必要ないので、個別の複数の輪郭要素／接点を有する支持構造体は放棄され得る。そのようなケースでは、接続部位は基本的により大きく或いは異なって寸法決定されていてもよい。
【００３１】
機能構成要素用の周囲を取り囲む半製品として、例えばその表面に存在する凸部及び凹部を備えるスリーブが組み込まれる場合、成形体に対する接続は凸部の領域でのみ行われる。従って、断熱的な特性を有し、広い範囲で充填されていない中空空間が維持され得るので、その結果、機能構成要素からの熱エネルギーは、阻害されずに、周囲を取り囲む成形体へ到達すること、また反対に成形体から機能構成要素へ到達することは出来ない（魔法瓶効果）。機能構成要素がドーム状に屋根付けされ、そうして中空空間が形成され、また、形状拘束的、摩擦力拘束的、及び／又は物質拘束的な統合が接続部位の領域でのみ、例えばバネ‐ノッチ接続部（インターフェイス）の領域でのみ行われることによって、同様の効果が実現されてもよい。
【００３２】
機能構成要素（アンカ又はセンサ）の機能を維持した埋め込みを可能とするために、ビーム溶解時のエネルギー入力は、局所的に制限されるべきである。更に、応力を低減するためには、現在溶解されるべき領域並びに既に溶解及び硬化された領域の間の温度勾配が大きすぎないことが考慮されるべきである。同様に、局地的時間的に適合されまた変化するエネルギー入力も有利であり得る。これは、例えばエネルギー光線のエネルギー入力が機能構成要素に対する間隔が増す程に上昇し、また機能構成要素の近傍では減少することにより（つまり、より近い距離ではより僅かなエネルギー入力、より離れた距離ではより大きなエネルギー入力であることにより）、例えば、機能構成要素が、直接すなわちその上に構築されて屋根付けされる実施又はドーム状に屋根付けされる実施において、合目的であり得る。その際、エネルギー入力の諸元決定は、物質的結合が依然としてもたらされるように選ばれるべきである。それにもかかわらず、物質的結合がより大きなエネルギー入力を必要とする場合は、その下に位置する温度に敏感な領域であって機能構成要素が配設されている領域を、熱拡散性の大きい層で覆ってもよく、その目的は、熱的な入力を、機能構成要素を有する成形体又は部分体のより広い領域へと分散しそれをもって局地的に定義して減少させることである。機能構成要素を有する部分体における熱的な保護被覆システム、並びに、積層的な製造時におけるエネルギー入力は、機能構成要素の種類や作用様態に応じて、また、周りを取り囲む成形体の構造に応じて、互いに調整されるべきである。これは、ノッチ及びバネの物質拘束的な溶接の際にエネルギー入力に対して適切に影響を及ぼすことによって、構造的にも考慮され得る。機能構成要素を有する成形体又は部分体の、フレーム機能を担う外側領域に原材料が多く割り当てられていることに基づき、熱エネルギー入力の主要な成分は、このフレーム領域へと伝達され、機能構成要素には伝達されない。それに伴い熱を転向させることも可能である、すなわち、機能構成要素の支持構造体から遠ざけることが可能である。有利には、プロセス制御は予加熱された粉末及び構成要素を用いて行われ得る。これは、例えば構築プラットフォームヒーター、ビームヒーター、誘導ヒーター、又は造形空間ヒーターを介して、行うことが出来る。
【００３３】
更なる有利な実施は、従属請求項から獲得され得る。
【００３４】
本願においては、「特有の最大温度」に関しては、その都度関連する要素が、最大でも、この要素がその機能に如何なる被害も及ばない温度を受けること、すなわち、この要素が温度上昇を伴う負荷の後で、その使用目的に対応して、完全に機能的に有用であること、が理解されるべきである。
【００３５】
本発明を用いれば、成形体内部での応力変化を検出することが出来る。そのために有利には、少なくとも１つの音響的に作用する機能構成要素、及び、センサ的に作用する機能構成要素が、成形体へ組み込まれ、その際、少なくとも１つの音響的に作用する機能構成要素は、成形体に振動（固体伝搬音）を起こし、また、少なくとも１つのセンサ的に作用する機能構成要素は振動を検出する。この様態では、成形体内部で時間的に変化する応力状態を検出することが出来る。従って、機械的な部材の状態を監視すること、及び、部材の故障を早期に予測すること、が出来る。
【００３６】
以下においては、本発明が図を用いて実施例についてより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に従って製造された構成要素の一例を２つの視点で示しており、この例においては１つの機能構成要素は支持構造体を用いて形状拘束的、摩擦力拘束的、及び物質拘束的に成形体と接続されている。
【図２】成形体と形状拘束的、摩擦力拘束的、及び物質拘束的に接続されている支持構造体の一例を示しており、この例では機能構成要素は表示していない。
【図３ａ】周囲を取り囲む層系を有する機能構成要素の一例を断面図で示している。
【図３ｂ】支持構造体を有する機能構成要素の結合体を断面図で示している。
【図３ｃ】複数の可能なレーザー融解ゾーンを示している。
【図３ｄ】支持構造体を有する機能構成要素を、部分的に示されている成形体内に入れられた状態で示している。
【図４ａ】輪郭要素を有する支持構造体を２つの視点で示している。
【図４ｂ】形状拘束的及び／又は物質拘束的な接続のための、（線状に軸方向に配設された）複数の突起部を２つの視点で示している。
【図４ｃ】形状拘束的及び／又は物質拘束的な接続のための、（点状に軸方向又は周方向に配設された）複数の突起部を２つの視点で示している。
【図４ｄ】形状拘束的及び／又は物質拘束的な接続のための、（線状に周方向に配設された）複数の突起部を２つの視点で示している。
【図５】機能構成要素が成形体の１つのドーム状湾曲部によって屋根付されている例を複数の視点で示している。
【図６】機能構成要素が成形体の２つのドーム状湾曲部によって屋根付されている例を複数の視点で示している。
【図７ａ】３つの部分からなる実施形態の体内プロテーゼ（エンドプロテーゼ）を示している。
【図７ｂ】２つの部分からなる実施形態の体内プロテーゼ（エンドプロテーゼ）を示している。
【図８】溶解ゾーン（機能構成要素の輪郭要素及び成形体の接続領域）での、ビーム溶解のために使用されるエネルギー光線の変位移動の概略図を示している。
【図９】成形体を作製する際の照射パターンのための概略図を示している。
【図１０】機能構成要素の上方にカバー層を形成する際の、位置的時間的に可変なエネルギー入力を伴って移動するエネルギー光線の可能な照射パターンを示している。
【図１１】機能構成要素の既に成形体に入れられた輪郭要素の上方にカバー層を形成する際の、エネルギー光線を用いる位置的時間的に可変な照射のための別の可能性を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１には、１つの機能構成部１を有する接合体の断面図が２つの視点で示されており、当該機能構成部１は、支持構造体３の輪郭要素３．１の範囲で、成形体２と形状拘束的及び物質拘束的に接続されている（形状的及び物質的に固定されて接続されている）。その際支持構造体３は特には、成形体２と同じ金属から形成されており、当該成形体２は金属粉（メタルパウダー）から層ごとに生成的にレーザー溶融法によって製造されたものである。その際機能構成要素１は好ましくは形状拘束的に支持構造体３と接続されており、当該支持構造体３は開口部／リセス部を備えている（図３参照）。ビーム溶解ゾーン３．２は統合ゾーンを際立たせており、そこではビーム溶解を介して、機能構成要素１の支持構造体３の輪郭要素３．１と成形体２の間の物質拘束的な接続（結合）が作製される。
【００３９】
図２に従い、支持構造体３の互いに反対側に位置する２つの端面には、輪郭要素３．１が設けられており、当該輪郭要素３．１は生成的な作製時に成形体２の原材料で取り囲まれ、その結果、輪郭要素３．１の範囲には、形状拘束的及び物質拘束的な接続を達成することが出来る。成形体２を作製する際及びこの領域にこの接続を形成する際には、熱つまり高温による、機能構成要素１の損傷を避けることが出来るように、エネルギー入力に作用を及ぼす必要がある。所定の機能構成要素１にとって特有の最高温度がそれぞれの機能構成要素１において避けられるように、エネルギー入力は制限されまた影響を及ぼされなければならない。その際は、支持構造体３の熱伝導性についても考慮されるべきである。
【００４０】
図３ａには、成形体２内へ統合するために設けられる機能構成要素１が、その複数の層部分と共に、断面図で示されている。機能構成要素１は、両側に輪郭要素３．１を有する支持構造体３（不図示）と接続されている。機能構成要素１は第１のセラミック層４によって取り囲まれており、当該セラミック層４は例えば酸化ジルコニウム（ジルコニア）や酸化アルミニウム（アルミナ）から形成されている。この第１のセラミック層の上に、別のセラミック層６が形成されており、有利には当該セラミック層６もセラミックから、例えば骨セメントから、形成されていてもよい。層４及び層６は断熱部を形成し、後続のビーム溶解時における過度のエネルギー入力から機能構成要素１を保護する。更なるセラミック層６の上には金属層７が設けられており、当該金属層７はモリブデンから構成されてもよい。金属層７は、輪郭要素３．１が突出している両方の端面にて開放しているチタン製のスリーブによって、取り囲まれている。この例においてはチタンが選択されているが、それは、支持構造体３を有する機能構成要素１の結合体が統合されるべき成形体２が同様にチタンから構成されているからである。
【００４１】
一方では断熱のために設けられまた他方ではより良好な熱分散又は蓄熱のために設けられている全ての層は、特にはプラズマ溶射法といった、溶射法を用いて形成することが出来る。そのため例えば、モリブデンから構成される温度分散性の金属層７を、５０μｍから２００μｍの範囲の層厚で上重ねすることが出来る。保護ガス及び冷却ガスとしては、特にはアルゴンや別の適した不活性ガス（イナートガス）を使用することが出来る。この場合においては、溶射のための真空は必ずしも必要ではない。冷却ガスは窒素であってもよい。しかしながら、熱的なコーティング方法としての溶射を真空条件下で実行してもよい。
【００４２】
図３ｂには、図３ａに示される支持構造体３の輪郭要素３．１を備えている機能構想要素１が、側面図で示されている。図３ｃには、輪郭要素３．１との物質拘束的な接続のための、異なる可能なビーム溶解ゾーン３．２が示されている（２つのバリエーションが上面図及び側面図で示されている）。図３ｄは成形体２内に取り入れられた機能構成要素１を示しており、スリーブ８及びビーム溶解ゾーン３．２内の輪郭要素３．１のみが表されている。
【００４３】
図４ａから図４ｄは、複数の例を２つの視点で示しており、それらの例においては、１つの機能構成要素１が、外側に向かって突出する支持構造体３の輪郭要素３．１の間の領域で、外側のセラミック層４によって取り囲まれている。
【００４４】
図４ａにおいては、セラミック層４は単純な中空円筒である。図４ｂに示されている例は、図４ａに従う例とは、セラミック層４上に２つの長手方向の突起部４．１が全長に渡って取り付けられた点で異なっている。図４ｂに従い、これらの突起部４．１はちょうど輪郭要素３．１の間に存在しているが、必ずしもそうである必要はない。別に実施においては、３つ以上の長手方向の突起部４．１がセラミック層４の周囲に分配されて配設されていてもよい。図４ｃに示されている例においては、複数の個別の突起部４．２が、セラミック層４の表面全体に離散的に間隔をおいて配設されている。図４ｄでは、複数の円周方向の突起部４．３が、円形状でセラミック層４の全表面に渡って分配されて配設されている。全ての突起部４．１、４．２、４．３は、成形体２に対するより良好な物質的な統合に寄与し、また、別のプロセスにおいて、セラミック層４と成形体２の間に断熱空間が故意に組み込まれる場合には、同時に間隔保持の機能を果たす。断面では、突起部４．１、４．２、４．３は、特には台形形状であるが、それは成形体２に対して最適な物質拘束的な接続が作製され得るからである。従って同様に、ビーム溶解ゾーン３．２の範囲での突起部から突起部へのドーム形状の屋根付けも最適に実現され得る。使用状況に応じて突起部４．１、４．２、４．３を、有利にはセラミック又は金属から構成することが出来る。それにより、間隔保持機能及び融解開始機能を実現することが出来る。
【００４５】
図５は、１つの機能構成要素１が既に予製造された部分体２．１内へ取り入れられた例を、複数の視点で示している。その上には、別の部分体２．２が生成的で層ごとのビーム溶解によって、第１の部分体２．１と同じ素材（原材料）から製造され、また、それにより機能構成要素１が取り囲まれる。この例においては、機能構成要素１は、図示されていない支持構造体３及び同様に詳細には表示されていないその全ての層と共に、同一面上で部分体２．１内に入れられており、その結果部分体２．２はドーム形状に機能構成要素１を屋根付けする。図５に従えば、機能構成要素１の外側表面と部分体２．２の間には、中空空間５が残っている。この中空空間５により断熱部が達成され得て、その結果、部分体２．２を生成的に製造する際の熱は、機能構成要素１に到達しない、又は、低下された温度で機能構成要素１に到達する。中空空間５は、融解されていない粉末で満たされていてもよい。基本的に成形体２は、生成的に、１つの工程で作り上げられるので、すなわち、先ず、第１の部分体２．１が、その輪郭要素３．１又は突起部４．１、４．２、４．３を有する機能構成要素１を同時に囲って構築され、またその直後に部分体２．２の更なる構造が構築されるので、１つのビーム溶解プロセスで成形体２が作製される。支持構造体３及び成形体２の形状拘束的及び物質拘束的な接続は、図１及び図２に従う例の場合のように形成され得る。
【００４６】
図６に示されている例は、部分体２．２に２つのドーム状湾曲部が形成される点で、図５の例とは異なっており、その際、両方のドーム状湾曲部の間の垂直部分は、支持構造体３との少なくとも物質拘束的な接続のために利用することが出来る。これについては図３ｃの上２つの描写であり、ビーム溶解ゾーン３．２が書き込まれている描写も参照されたい。図６の図示されていないバリエーションは同様に、ドーム状湾曲部の垂直部は、配設された長手方向の突起部４．１に対する物質拘束的な接続を介して構築されることによって、もたらされる。
【００４７】
図７ａ及び図７ｂは、成形体２の例として、エンドプロテーゼを示しており、当該エンドプロテーゼに支持構造体３を有する機能構成要素１を統合することが出来る。その際、エンドプロテーゼも同様に、ビーム溶解法によって生成的に作製することが出来る。エンドプロテーゼは、チタン又はチタン合金又はコバルトクロム合金から作製することが出来る。
【００４８】
図７ａから明らかになるように、エンドプロテーゼは複数のステップで生成的に作製することが出来る。中央のイラストによって示されているように、当初は中央部分９．２に除去部９．３が残っており、当該除去部９．３内へ、図７ｂに従う支持構造体３及び輪郭要素３．１を備える機能構成要素１を埋め込み、形状拘束的に接続させることが出来る。それに続き、中央部分９．２上にビーム溶解を用いて上部部分９．１が構築され、中央部分９．２及び上部部分９．１から作製された結合体は１８０°回転され、またそれに続き下部部分９．４が、ビーム溶解を用いて物質拘束的に中央部分９．２及び上部部分９．１からなる結合体上に、構築される。個別の構築工程の間では、それぞれの部分体及び結合体は、例えば研磨工程のような通常の加工工程を受けることも可能である。そうして作製されたエンドプロテーゼは従って、機能構成要素１を完全に取り囲む単一一体的（モノリシック）な成形体２から構成され、その際、上部部分９．１、中央部分９．２、及び、下部部分９．４は、選択された製造プロセスによって、それらの境界面にて謂わば物質拘束的（物質的に一塊になって）に融着されている。統合された機能構成要素１を有するエンドプロテーゼの、熱的にではなく、機械的な後圧縮が続いてもよい。これは例えば、機能構成要素１を過度の機械的な変形から保護する最適なショック吸収性の層又は材料区画の周りでの冷間鍛造（加工硬化）によって可能である。この後処理は、全体的にでも、又はエンドプロテーゼの部分領域のみでも選択的にでも、実行することが出来る。この方法で、エンドプロテーゼは、機能構成要素１を統合した後、また完成した積層的作製の後、また場合によってはそれに続く更なる接合プロセスの後で、必要な堅牢性、剛性、及び安定性を保証するために、機能構成要素１が、機能が損なわれない程度に変形されて、圧縮され得る。この場合有利には、エンドプロテーゼの特定の領域での局所的に定義された圧縮、例えば接続部位に対して定義された間隔での局所的に定義された圧縮も、可能である。別々の体積の個別の機械的特性を介して、空間的に、原材料特性を調整することが可能であり、その結果、成形体２の全体的安定性及び機能構成要素１の機能を損なわずに、負荷を支える複数の領域を、力を受け止める様態で機能構成要素領域の周囲に案内することが出来る。図７ｂには変形例が示されており、成形体２は１つの下部部分９．４及び（図７ａに図示されている）１つの上部部分９．１から構成されている。図７ａとは異なり、除去部９．３を備える個別の中央部分９．２は作製されない。この場合、下部部分９．４が除去部９．３を備え、排除された中央部分９．２の高さ（図７ａ参照）まで構築される。除去部９．３は、上方のみ開放して構成されており、その結果、機能構成要素１を形状拘束的に除去部９．３内へ組み込むことが可能であり、その際、機能構成要素１の支持構造体３の、下部部分９．４との摩擦力拘束的及び物質拘束的な統合が行われる。最後に、物質拘束的に統合された機能構成要素１を備える下部部分９．４上への上部部分９．１の構築が続く。
【００４９】
輪郭要素３．１を物質拘束的に部分体２．１と接続するために、ビーム溶解ゾーン３．２の領域において、エネルギー光線の焦点の変位移動を合目的にどのように実行可能であるかを、図８を用いて明らかにする。ビーム溶解ゾーン３．２の全ての層における照射をそのようにしてその都度交互に交替する互い違いの焦点の変位方向の軌道で実行することが可能である。代替としては特には、輪郭要素３．１上に直接形成される予め設定可能な特定の数の層、例えば１０層が、上記のように、照射され得て、そしてその後は任意に照射され得る。しかしながら、支持構造体３に渡る熱的な伝導部を介して、機能構成要素１にて特定の最大温度が超過されることは、一般に避けられるべきである。
【００５０】
機能構成要素１の上部の複数層が照射される場合であって、また閉じられた成形体２がその都度の機能構成要素１の周りでレーザー融解によって作製される場合に、エネルギー光線の焦点の変位移動が照射パターンとしてどのように選択され得るかを、図９を用いて明確にする。符号１から１０を用いてそれぞれの層の区画（セグメント）の照射のそれぞれの順序が記載されており、また、矢印を用いて焦点の変位移動の方向が記載されている。
【００５１】
図１０は、８０％に下げられたエネルギー入力がレーザー融解の際にどのように領域１３及び領域１４に至らしめられ得るかを明確にしており、当該領域１３、１４は、機能構成要素１の近傍、又は熱的に敏感な部分の近傍、又は機能構成要素１の領域の近傍に存在する、及び／又は、当該領域１３、１４は、熱的な伝導によって特に危険にさらされている。その際、熱的な伝導による機能構成要素１での特定の最大温度が避けられる機能構成要素１の表面からの間隔は、維持されるべきである。機能構成要素１の上部であるが、機能構成要素１に対して側方又は間隔を置いた領域１１及び１２には、部分体２．２が配設されており、１００％のエネルギー入力で作製され得ることが明らかになる。それに対し、部分体２．２の機能構成要素１の直上に配された領域１３及び１４は、図１０の場合は最大でも８０％のみに下げられたエネルギー入力を用いて作製され、当該低下されたエネルギー入力は、距離が増すに伴い（間隔が大きくなるに伴い）、再度１００％まで調整される。加えて、異なるレベルへのエネルギー入力の減少が、有利には層内部で行われてもよい。
【００５２】
図１０の上方の２つの描写では、代替的に、エネルギー光線の移動される焦点の好ましい変位方向が、特定の領域において矢印を用いて上面図で図示されている。領域１１及び領域１２では、１００％の完全なエネルギー入力が行われるが、それに対し、領域１３及び領域１４内の少なくとも機能構成要素１の近傍領域においては、エネルギー入力は８０％まで下げられるべきである。
【００５３】
図１１を用いて、領域１０内で部分体２．１を作製する際に、領域１１又は領域１２とは異なる、エネルギー光線の焦点の変位移動による熱入力が実行されることを明確にする。なお、領域１０は、輪郭要素３．１及び成形体２の間に形成された又は形成されるべき形状拘束的及び物質拘束的な接続部の上方及び／又は下方に配されている。
【００５４】
レーザー融解を用いて接合体を作製する際には、１００Ｗから２００Ｗの範囲のレーザー出力及び５００ｍｍ／ｓから５０００ｍｍ／ｓの範囲のレーザー光線の焦点の変位速度で加工が行われ得る。個々のパウダー層の層厚は、２０μｍから２００μｍの範囲で保たれるべきであり、当該パウダー層は次々に上重ねされるものでありまたそれを用いてその都度局所的に定義される生成的な構築が行われる。隣り合って形成される融解軌道の間の、それらの軌道の中心から中心へのそれぞれの間隔は、ハッチング間隔と称され、またそれは５０μｍから５００μｍの値を取るべきものである。体積エネルギー密度は１０Ｊ／ｍｍ３から２００Ｊ／ｍｍ３の範囲を保たれるべきであり、それにより焦点における対応的な出力密度が、それぞれの粉末を溶解する際に達成され得る。
【００５５】
そうして原材料であるＴｉＡｌ６Ｖ４は、図１０に図示されている例に従う１００％のエネルギー入力が達成される場合には、例えば、１００Ｗのレーザー出力、６００ｍｍ／ｓのレーザー光線の焦点の変位速度、それぞれ３０μｍに維持されたパウダー層厚、１０５μｍのハッチング間隔、及び、５３Ｊ／ｍｍ３の体積エネルギー密度で、加工され得る。
【００５６】
アクチュエータセンサ変換バリエーション、例えばサーモアクチュエータにおいては、集塊された別の形状記憶アクチュエータを熱的又は熱電的又は電気化学的に活性化するため機能構成要素１として、自由に振動する機能構成要素１が必要ではない又は有利ではない場合には、従って、機能構成要素１はその表面でも、形状拘束的及び物質拘束的に周囲を取り囲む成形体２と接続或いは束縛されてもよい、或いはされるべきである。その種の実施形態においては、セラミックで周囲を取り囲まれた機能構成要素１は、成形体２に対して同一物質のチタン層を用いて、取り囲まれる。当該チタン層は、その後、レーザー融解を用いて、成形体２の同一物質のチタン合金と共に融解され、またそれに伴い接続されてもよい。その際に、親和性の欠如により形状拘束状態及び物質拘束状態を妨げ或いは大部分で損なうような、望まれないチタン酸化物形成及び／又は窒化物形成を避けるために、溶射は真空下で実行されるべきである。
【００５７】
代替として、セラミックで周囲を取り囲まれた機能構成要素１は、１５０μｍまでの厚さの定義された粗いチタン層と共に、熱的に押し出し被覆されてもよく、またその後、物質的に同一な材料或いは合金、特にはチタン又はチタン合金からなり、既に予め積層的に作製されたスリーブ８内へ押し入れられる。当該スリーブは場合によっては先に熱的に後処理及び圧縮されたものである。それに伴い、その後は、真空溶射なしでも、後続の統合的なレーザー融解において、最適な物質拘束、形状拘束、及び／又は摩擦力拘束が可能であろう。スリーブ８は、製造上の理由及び組み立て上の理由から、特には長手方向にスリットを入れて実施されていてもよい。
【００５８】
熱的に敏感でありセラミックで周囲を取り囲まれた機能構成要素（アクチュエータ、センサ及び／又はその他の変換素子）を溶射の際に保護するために、駆動の或いはプロセスの管理（制御）も同様に対応的に適応されるべきである。例えば１２０℃の最高温度が、機能構成要素１の範囲にて又は機能構成要素１にて直接維持されるべきである場合には、これは、後続の射出パラメータ及び冷却条件を介して作用され得る。
【００５９】
複数の個別の層で複数回上重ねて吹付けを行う際には、吹付けサイクルごとの粉末の供給割合の減少及び増加が、閉じた断熱層又は温度層が形成されるまで行われる。回転溶射法の場合では、これは１０μｍから５０μｍの範囲の層厚での上重ねての吹付けであり得る。通常は、閉じられた層を形成するために３つの吹付け移行段階が必要である。２つの吹付け移行段階がより僅かな粉末の供給割合で実行され得る。その後、３０℃から４０℃の範囲の温度までの温度低下が達成されるまでの保持時間が維持される。この温度に到達した後で、より多くの粉末の供給割合での更なる上重ね吹付けが行われ、それによりその後閉じた層が形成される。その後、溶射により更なる層が作製される前に又は加熱がもたらされ得る別の加工工程が行われる前に、再度、３０℃から４０℃の範囲の温度までの温度低下の範囲の温度までの温度低下が行われる。
【００６０】
１つ又は複数の機能構成要素１上に形成されたセラミック層と共に機能構成要素１を、後続の上重ね吹き付けの前に、例えば５０℃へ応力低減的に加熱することが可能である。上重ね吹き付けの際に短時間作用する温度勾配は、機能構成要素１の範囲では６０℃から７０℃より低い温度に達し、すなわち合計で１２０℃よりも低い温度（絶対温度）に達する。
【００６１】
不活性の保護ガスは、吹付け方向に対して直角に供給されるべきであり、またその際、少なくとも、溶射の際の光線が作用を及ぼす程の大きさの領域を、覆い流れるべきである。保護ガス流は発生する温度に応じて影響を受けてもよく、また、加熱時にはそれに応じて体積流が増加されてもよい。保護ガスは、少なくとも１つのノズルを介して、５ｂａｒから６ｂａｒの範囲の圧力と共で、４０から５０標準立方メートル毎秒（４０Ｓｍ３／ｓから５０Ｓｍ３／ｓ）で、供給され得る。有利には、保護ガスは、２つのノズルを介して、異なる方向から供給されることも出来る。
【００６２】
機能構成要素１及び周りを取り囲む成形体２の間の形状的な拘束及び物質的な拘束の他に、エネルギーの勾配伝達のために、摩擦力に基づく拘束も必要である場合には、例えば音響変換器においては、機能構成要素１のこの表面は、接続部位までは、形状拘束的にも、物質拘束的にも、成形体２と接続されているべきではない。この場合は、機能構成要素１のセラミックで封止された構成グループ上へ、溶射を用いて、断熱性のセラミックからなる酸化層４の後で、例えば、５０μｍから２００μｍの厚みの温度分散性（温度拡散性）の金属層７が吹き付けられ得る。
【符号の説明】
【００６３】
１            機能構成要素
２            成形体
２．１        （統合／埋め込みのために開いている下部の）部分体
２．２        （後続の統合／埋め込み後に閉じる上部の）部分体
３            支持構造体
３．１        輪郭要素
３．２        ビーム溶解ゾーン
４            セラミック層
４．１        長手方向の突起部
４．２        個別の突起部
４．３        半径方向の突起部
５            中空空間
６            更なるセラミック層
７            金属層
８            スリーブ
９．１        上部部分
９．２        中間部分
９．３        リセス部（凹部）
９．４        下部部分
１０          領域
１から１４    セグメントの照射のその都度の順序
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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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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【国際調査報告】
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