(57)【要約】      （修正有）【課題】立体物体の積層式の製造の間に生ずる蒸気が、例えばレンズなどの過敏な部材に対して沈着するのを抑え、これをもって立体物体の積層式の製造方法を改善する。【解決手段】造形室１９を含む立体物体の積層式の製造のための装置であって、前記造形室１９は、高さ調節可能な造形プラットフォーム６と、電磁線の作用によって固化可能な材料の層を前記プラットフォーム上に施与する装置７と、物体に対応する層の箇所の照射装置とを有し、前記照射装置は、放射源１と、制御ユニット２と、電磁線の放射経路中に存在するレンズ８とを含む装置において、該装置が、造形室内に又は造形室外に存在する、少なくとも１つの析出表面を有する前記装置。【選択図】図１
2013091316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形室（１９）を含む立体物体の積層式の製造のための装置であって、前記造形室（１９）は、高さ調節可能な造形プラットフォーム（６）と、電磁線の作用によって固化可能な材料の層を前記造形プラットフォーム（６）上に施与する装置（７）と、物体（５）に対応する層の箇所の照射のための照射装置とを有し、前記照射装置は、電磁線を発する放射源（１）と、制御ユニット（３）と、電磁線の放射経路中に存在するレンズ（８）とを含む前記装置において、該装置が、造形室内に又は造形室外に存在する、少なくとも１つの析出表面（９，１３，１８）を有する前記装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、該装置は、管路を有し、該管路をもって造形室雰囲気のガスは造形室から導き出され、引き続き、析出表面（１３）のそばを通過し、そして引き続いて、そのガスは再び造形室に導入されることを特徴とする前記装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、前記管路が、造形室に再び導入されるガスの温度調節のために加熱エレメント（１５）を有することを特徴とする前記装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、析出表面が冷却されていることを特徴とする前記装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の装置であって、該装置が、造形室の温度調節のために加熱エレメントを有することを特徴とする前記装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項に記載の装置であって、析出表面積が、１００００ｍｍ2を上回ることを特徴とする前記装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の装置であって、前記析出表面が、表面積対体積比が１ｍｍ-1超である幾何学的物体であることを特徴とする前記装置。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項に記載の装置であって、レンズの下方に、造形室雰囲気のガスよりも低い密度を有するガスが追加的に導入される（１６）ことを特徴とする前記装置。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項に記載の装置であって、レンズ（８）と造形室（１９）との間に、レーザー透過性のウインドウガラスが存在することを特徴とする前記装置。
【請求項１０】
立体物体の積層式の製造方法において、該方法を、造形室（１９）を含む装置であって、前記造形室（１９）は、高さ調節可能な造形プラットフォーム（６）と、電磁線の作用によって固化可能な材料の層を前記造形プラットフォーム（６）上に施与する装置（７）と、物体（５）に対応する層の箇所の照射のための照射装置とを有し、前記照射装置は、電磁線を発する放射源（１）と、制御ユニット（３）と、電磁線の放射経路中に存在するレンズ（８）とを含む前記装置で実施する前記方法において、該装置が、造形室内に又は造形室外に存在する、少なくとも１つの析出表面（９，１３，１８）を有し、かつ電磁線によって固化可能な材料を、前記造形プラットフォーム（６）上に施与し、そして前記放射源（１）の電磁線で照射する前記方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、造形室を加熱エレメントによってプロセス温度にまで加熱することを特徴とする前記方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、プロセス温度が６０〜４００℃であることを特徴とする前記方法。
【請求項１３】
請求項１０から１２までのいずれか１項に記載の方法において、造形室雰囲気のガスを造形室から導き出し、引き続き析出表面（１３）のそばを通過し、次いでそのガスを再び造形室に導入することを特徴とする前記方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、造形室に再び導入されるガスの温度は、プロセス温度を最大で３０℃下回ることを特徴とする前記方法。
【請求項１５】
請求項１０から１４までのいずれか１項に記載の方法において、前記析出表面を、プロセス温度を１０℃〜３５０℃下回る温度にまで冷却することを特徴とする前記方法。
【請求項１６】
請求項１０から１５までのいずれか１項に記載の方法により製造される物体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体物体の積層式製造のための装置、積層式製造法並びに相応の成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
試作品の素早い供給は、最近ではしばしば課せられる課題である。それを可能にする方法は、ラピッド・プロトタイピング／ラピッド・マニュファクチュアリング又はアディティブ・ファブリケーション法とも呼ばれている。特に適しているのは、粉末状の原材料を基礎として加工し、この際、積層式に、選択的な溶融及び固化によって所望の構造体を製造する方法である。その場合、オーバーハング部及びアンダーカット部での支持構造を、省くことができる。それというのも、この溶融される領域を取り囲む粉末床が、十分な支持作用を提供するからである。同様に、支持を取り除くための後加工は不要となる。前記方法は、小規模生産の製造にも適する。造形室温度は、造形プロセスの間に、積層式に製造された構造物の歪みが起きないように選択される。
【０００３】
ラピッド・プロトタイピングためにとりわけ良好に適した方法は、選択的レーザー焼結（ｓｅｌｅｋｔｉｖｅ Ｌａｓｅｒ−Ｓｉｎｔｅｒ）である。この方法では、プラスチック粉末がチャンバ内で選択的に短時間、レーザー光線で露光され、これにより、レーザー光線に当たる粉末粒子が溶融する。それらの溶融した粒子同士は互いに溶け合い、そして迅速に凝固して再びひとかたまりの固体となる。常に新しく設けられた層に繰り返し露光させることにより、この方法を用いて、立体物体を簡単かつ迅速に製造することができる。
【０００４】
粉末状のポリマーから成形体を製造するためのレーザー焼結（ラピッド・プロトタイピング）の方法は、特許文献１及び特許文献２に詳しく説明されている。多くのポリマー及びコポリマー、例えばポリアセテート、ポリプロピレン、ポリエチレン、イオノマー及びポリアミドがこの用途のために特許の保護が請求されている。
【０００５】
その他の良好に適した方法は、例えば特許文献３に記載されたＳＩＶ（選択的接合抑制（Ｓｅｌｅｋｔｉｖｅ Ｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇｓｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ））方法、又は特許文献４に記載された方法である。両者の方法は、粉末の溶融のために平面式赤外線加熱を用いて処理する。溶融の選択性は、第一の方法の場合には抑制剤の施与により、第二の方法の場合にはマスクを通じて達成される。更なる方法は、特許文献５に記載されている。前記方法では、溶融のために必要なエネルギーを、マイクロ波発生器により導入し、この選択性をサセプタの施与により達成する。更なる方法は、特許文献６に記載されている。この方法では、溶融のために必要なエネルギーを、電磁線により導入し、この選択性をアブソーバの施与により達成する。
【０００６】
従来技術に記載される方法での一つの問題点は、ポリマー粉末が加熱されると、そのポリマー粉末の成分が放出あるいは蒸発されることである。放出された物質もしくは蒸気は、これらが、レンズ、高温計もしくはマスクなどの重要な部材に堆積してその機能を損ねるため、該プロセスを妨げる。
【０００７】
放出される成分は、しばしば、ポリマーに比して明らかにより低い融点を有するモノマー、オリゴマー又は添加剤である。ポリマー中でのモノマーとオリゴマーの含有率は、低減できるものの、それはかなりの追加の労力を必要とする。加えて、大抵は、依然として、加熱時に放出されうる物質の残分がポリマー中に残る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＵＳ６，１３６，９４８
【特許文献２】ＷＯ９６／０６８８１
【特許文献３】ＷＯ０１／３８０６１
【特許文献４】ＥＰ１０１５２１４
【特許文献５】ＤＥ１０３１１４３８
【特許文献６】ＷＯ２００５／１０５４１２
【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、立体物体の積層式の製造の間に生ずる蒸気が、例えばレンズなどの過敏な部材に対して沈着（Ａｂｌａｇｅｒｕｎｇ）するのを抑え、これをもって立体物体の積層式の製造方法を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第一の対象は、造形室（１９）を含む立体物体の積層式の製造のための装置であって、前記造形室（１９）は、高さ調節可能な造形プラットフォーム（６）と、電磁線の作用によって固化可能な材料の層を前記造形プラットフォーム（６）上に施与する装置（７）と、物体（５）に対応する層の箇所の照射のための照射装置とを有し、前記照射装置は、電磁線を発する放射源（１）と、制御ユニット（３）と、電磁線の放射経路中に存在するレンズ（８）とを含む前記装置において、該装置が、造形室内に又は造形室外に存在する、少なくとも１つの析出（Ａｂｓｃｈｅｉｄ）表面（９，１３，１８）を有する前記装置である。本発明に必須なのは、造形室内に又は造形室外に存在する析出表面であり、その表面上に、ポリマー性の原材料の溶融時に生ずる蒸気は、意図した凝縮によって堆積しうる。このために、前記析出表面は、好ましい一実施形態においては冷却される。更に、該装置が、造形室の温度調節のための加熱エレメントを有することが好ましい。それにより、前記造形室は、例えば、立体物体の製造のために理想的な温度に調節できる。
【００１１】
驚くべきことに、冷却された表面を有し、その上で蒸気が冷えて沈着しうる装置を用いると、立体物体の製造のための装置の過敏な部材上での沈着を防げうることが判明している。今までの先行技術による装置の場合は、大容量の不活性ガスでのすすぎをもって、過敏な部材上での沈着を減らすことが試みられている。しかし、大容量の不活性ガス流は、作成すべき物体と周りにある粉末とを過度に冷却することで、立体物体の製造に際しての温度操作を妨害する。まさにポリマー粉末の加工に際して、作成すべき物体が激しく変形するという結果になる。
【００１２】
全般的に、先行技術による装置の場合には、前記沈着は、不完全にしか防止できない。さらに、蒸気は、不活性ガスによるすすぎによって保護されていない部材上に、妨げられることなく堆積する。そのことは、立体物体の製造のための造形プロセスの後の高められた清浄化費用を要する。最後に、当業者に公知の装置では、ポリマー性の原材料の加工は、高められた蒸気の形成傾向をもってほとんど不可能である。本発明による装置は、過敏な部材上への沈着が妨げられるので、プロセス信頼性を高める。従って、本発明による装置は、焼結もしくは溶融に際して高められた蒸気の形成傾向を有するポリマー性の原材料、例えばポリアミド６もしくはポリアミド６．６などの原材料の加工も可能にする。清浄化費用は、従って本質的に低減される。本発明による析出表面（９，１３，１８）に基づき、本発明による装置は、造形室（１９）の不活性ガスによる大容量のすすぎなく済ますことができる。好ましくは、蒸気の冷却による沈着は、析出表面（９，１３，１８）を通じてのみ行われる。
【００１３】
本発明の一実施形態においては、該装置は、造形室内に存在する析出表面（９）を有する。それに対して、立体物体の製造に際しての造形室雰囲気が、造形室外にある析出表面のそばを通過する場合には、析出表面は、造形室外に存在してもよい。最も単純な実施形態においては、該装置は、そのために管路を有し、該管路をもって造形室雰囲気のガスは造形室から導き出され、引き続き、析出表面（１３）のそばを通過し、その上で蒸気が凝縮し、そして引き続いて、ガスは再び造形室に導かれる。
【００１４】
蒸気の析出のために予定される析出表面積は、特に１００００ｍｍ2超、好ましくは２００００ｍｍ2超、殊に好ましくは４００００ｍｍ2超である。このようにして、生ずる蒸気の析出のために十分な析出表面積が提供される。
【００１５】
析出表面は、あらゆる任意の幾何学的形状を有してよい。更に、前記表面は、外表面が析出表面として用いられる緻密な物体であってよい。表面積対体積の比（Ａ／Ｖ比）が１ｍｍ-1超である幾何学的物体を基礎とする析出表面が好ましい。特に好ましくは、該析出表面は、２ｍｍ-1を上回るＡ／Ｖ比、殊に好ましくは４ｍｍ-1を上回るＡ／Ｖ比を有する物体を基礎とする。更にまた好ましくは、析出表面が中空体である場合、特に該中空体が、格子状の充填物を備えている場合に可能である。格子状の充填物は、生ずる蒸気の析出のための十分に大きな表面積を保証する。好ましくは、析出表面は、内側にある又は外側にある冷却部を有し、該冷却部は、析出表面の温度を、所望の温度に調整する。緻密な物体の場合に、その冷却は、例えば該物体自体中に存在してよく、例えば冷媒を搬送する導管系の形で存在してもよい。更に、析出表面の冷却は、外側から接する冷却エレメントを通じて行われてもよい。好ましくは、該表面の放射率（Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓｇｒａｄ）は、０．９０未満であるべきである。特に好ましくは、該表面の放射率は、０．７０未満であるべきである。殊に好ましくは、該表面の放射率は、０．５０未満であるべきである。
【００１６】
析出表面は、基本的には、造形室の任意の位置に存在してよく、好ましくは、析出表面は、保護されるべき部材に対して空間的に近くに取り付けられており、特にレンズ又は高温計の近くに取り付けられている。
【００１７】
本発明による装置を、以下に図面をもとに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、先行技術による立体物体の製造のための装置の基本構造を示している。
【図２】図２は、ポリマー性の原材料の加工に際して生ずる蒸気が、付加的に取り付けられた冷却された析出表面（９）上で凝縮し、そこに堆積する装置を示している。
【図３】図３は、ポリマーの加工に際して生ずる蒸気が、レンズもしくは高温計の上に堆積することを回避するための更なる一実施形態を示している。
【図４】図４は、レンズ及び他の過敏な部材への沈着を回避できる、本発明による装置の更なる実施形態を示している。
【００１９】
図１は、先行技術による立体物体の製造のための装置の基本構造を示している。造形部品は、造形フィールドの中心に位置決めされる。レーザー（１）から、レーザー光線（２）は、スキャンシステム（３）によってレンズ（８）を通じて、形成されるべき物体（５）の温度調節されかつ不活性化（窒素）された粉末表面（４）に向けられる。その際、該レンズは、残りの光学コンポーネント、例えばスキャナーのミラーなどのコンポーネントと造形室雰囲気とを分離するという役目を有する。しばしば、該レンズは、全作業野にわたってできる限り一様なフォーカスを保証するためにＦθレンズ系として構成される。造形室の内部に、固化されるべき材料を造形プラットフォーム（６）に施与するための施与装置（７）が存在する。例えば、施与装置は、好適な変位駆動装置によって造形室（１９）内部でかつ造形プラットフォーム（６）にわたって変位しうるトラフ又はホッパの形で存在してよい。例えば、施与装置は、トラフの形で支持装置上に、該トラフが造形プラットフォーム（６）に対して平行な平面で該トラフの長手方向を横切る方向でコンテナの開いた上側にわたって変位しうるように支持されてよい。このために、例えば、該トラフの各端部は、隣接するコンテナ壁部に平行にもしくは該コンテナ壁部に沿って延びるガイドレール上に変位可能に支持されていてよい。その変位は、例えばトラフの無段階の平行変位のための自体公知のスピンドル装置、ケーブル装置もしくはチェーン装置の形で形成されていてよい駆動装置を有する変位装置を介して行われる。
【００２０】
立体物体の製造のための市販される装置では、高すぎる温度による損傷を回避するために、レンズは通常冷却される。しかしながら、それは、蒸気が冷えたレンズに優先的に堆積するという欠点を有する。従って、揮発性の成分がレンズに堆積しえないように、レンズに不活性ガスを流過させることが試みられる。
【００２１】
図２に示される装置によって、ポリマー性の原材料の加工に際して生ずる蒸気は、付加的に取り付けられた冷却された析出表面（９）上で凝縮し、そこに堆積する。ここで、これらの蒸気が、主に、レンズ及び高温計の近くに達し、そこで堆積しうることが妨げられる。析出表面の形状は、理想的には、蒸気が堆積しうる表面積ができるだけ大きく提供されるように選択される。好ましくは、析出表面は、清浄化もしくは取り外しと清浄化が簡単にできるように配置されるべきである。好ましくは、その装置の位置は、蒸気がレンズ及び高温計などの過敏な部材と接触する前に、その蒸気が冷えた表面のそばを流過せねばならないように選択すべきである。析出表面の温度は、冷却エレメント（１０）を介して、蒸気がこの表面上に堆積するように調整すべきである。造形室内の冷えた造形エレメントは造形プロセスを妨げうるので、凝縮表面上の温度は、しかしまた、絶対に必要とされるより必要以上に低い温度に調整する必要はない。該表面は、プロセス温度の１０℃〜３５０℃未満、好ましくはプロセス温度の２０℃〜２００℃未満、有利にはプロセス温度の２０℃〜１８０℃未満、特に有利にはプロセス温度の３０℃〜１５０℃未満、殊に有利にはプロセス温度の３０℃〜１４０℃未満、特にプロセス温度の３０℃〜８０℃未満である。
【００２２】
図３において、ポリマーの加工に際して生ずる蒸気が、レンズもしくは高温計の上に堆積することを回避するための更なる一実施形態が示されている。造形室雰囲気のガスは吸引分離（１１）され、冷却された表面を有する析出表面（１３）としての、例えば管形の部材に導通され、そこで該プロセスで生じた蒸気を堆積でき、引き続き前記ガスは、再び造形室に案内される（１２）。体積流は、流動装置（１４）を用いて生成される。特に好ましい一実施形態においては、造形室雰囲気のガスは、ポリマーの揮発性成分の堆積後に再び加熱され（１５）、それから再び造形室に導かれる。前記ガスが造形室に再び導かれる前に、そのガスは、プロセス温度の最大３０℃未満である温度に加熱される。好ましくは、前記ガスは、プロセス温度の最大２０℃未満である温度に加熱される。特に好ましくは、前記ガスは、プロセス温度の最大１０℃未満である温度に加熱される。この措置によって、造形室における冷やされたガスによる造形プロセスの妨害は最小限となる。この実施形態は、本来の造形室内により冷えた造形エレメントが必要なく、こうして造形プロセスは妨害されないという利点を有する。
【００２３】
図４は、レンズ及び他の過敏な部材への沈着を回避できる、本発明による装置の更なる実施形態を示す。保護されるべき部材、特にレンズの下方には、造形室雰囲気のガスよりも低い密度を有するガスが追加的に導入される（１６）。そのより低い密度を有するガスは、沈着に対して保護されるべき部材の下方に、沈着を妨げる保護層を形成する。この実施形態については、前記保護されるべき部材が、造形室内のガス流動によってできる限りわずかしか触れられない、できる限り高い位置に存在することが好ましい。それというのも、前記保護層は、存在し続けて、絶え間なく交換する必要はないからである。保護被膜のためのガスとしては、低い密度と、反応不活性に基づき、特にヘリウムが向いている。沈着に対する保護は、従って、軽い不活性ガス（造形室のガスに対してより低い密度を有するガス）からなる保護被膜と、析出表面（１８）及び冷却エレメント（１７）とを組み合わせた場合に高めることができる。
【００２４】
本発明による実施態様によって、加工に際して生ずるポリマーの蒸気を、これらがレンズに堆積しうる前に、造形室雰囲気から除去する場合には、レンズを不活性ガスですすぐことは、もはや絶対に必要ではない。レンズをすすぐための費用のかかる構成を省くことができる。レンズの冷却は、簡単な熱伝導によって行うことができる。そのガスは、造形室の不活性化のために造形プロセスのための好ましい時点で導入でき、より高温に温度調節できる。不活性ガスは、その際、プロセス温度の最大３０℃未満である温度に加熱される。好ましくは、前記ガスは、プロセス温度の最大２０℃未満である温度に加熱される。特に好ましくは、前記ガスは、プロセス温度の最大１０℃未満である温度に加熱される。不活性ガスの最適化された導入は、プロセス信頼性を高める。それというのも、粉末もしくは溶融物は、ここでもはや意図せず冷却されないからである。
【００２５】
特にレンズ及び高温計での沈着に対する保護は、本発明による実施態様により過敏な部材、特にレンズと造形室との間に、過敏な部材を造形室雰囲気から隔離するレーザー透過性のウインドウガラス（Ｓｃｈｅｉｂｅ）が存在することによって追加的に高めることができる。レーザー透過性のウインドウガラスへの沈着は、既に挙げた本発明による実施態様により防ぐことができる。レーザー透過性のウインドウガラスを、プロセス温度の最大２０℃未満である温度にまで加熱することが好ましい。レーザー透過性のウインドウガラスを、プロセス温度の最大１０℃未満である温度にまで加熱することが特に好ましい。
【００２６】
同様に、本発明の対象は、立体物体の積層式の製造方法において、該方法を、造形室（１９）を含む装置であって、前記造形室（１９）は、高さ調節可能な造形プラットフォーム（６）と、電磁線の作用によって固化可能な材料の層を前記造形プラットフォーム（６）上に施与する装置（７）と、物体（５）に対応する層の箇所の照射のための照射装置とを有し、前記照射装置は、電磁線を発する放射源（１）と、制御ユニット（３）と、電磁線の放射経路中に存在するレンズ（８）とを含む前記装置で実施する前記方法において、該装置が、造形室内に又は造形室外に存在する、少なくとも１つの析出表面（９，１３，１８）を有する前記方法である。この場合に、電磁線によって固化可能な材料を、造形プラットフォーム（６）上に施与し、放射源（１）の電磁線で照射する。本発明による方法により、造形室雰囲気は、蒸気を冷やして堆積できる析出表面によって該蒸気の清浄化がなされる。
【００２７】
本発明による方法の更なる一実施形態においては、造形室は、加熱エレメントによってプロセス温度にまで加熱される。このプロセス温度は、通常は、６０〜４００℃の範囲であり、特に１２０〜３３０℃であり、殊に好ましくは１６０〜２２０℃の範囲である。
【００２８】
本発明による方法の一実施形態においては、造形室雰囲気のガスは、造形室から導き出され、引き続き析出表面のそばを通過し、次いで再び造形室に導かれる。再び造形室に導かれるガスの温度は、好ましくはプロセス温度の最大３０℃未満、特にプロセス温度の最大２０℃未満、殊に好ましくはプロセス温度の最大１０℃未満である。
【００２９】
析出表面は、本発明による方法においては、一般にプロセス温度の１０℃〜３５０℃未満の温度に、好ましくはプロセス温度の２０〜２００℃未満の温度に、有利にはプロセス温度の２０℃〜１８０℃未満の温度に、特に有利にはプロセス温度の３０℃〜１５０℃未満の温度に、殊に有利にはプロセス温度の３０℃〜１４０℃未満の温度に、特にプロセス温度の３０〜８０℃未満の温度に冷却される。
【００３０】
以下に、粉末から本発明による成形部材を製造できる本発明による方法を詳細に説明するが、本発明はそれらに制限されるものではない。
【００３１】
基本的に、当業者に公知のあらゆるポリマー粉末が、本発明による装置もしくは本発明による方法で使用するのに適している。適しているのは、特に熱可塑性樹脂及び熱弾性樹脂、例えばポリエチレン（ＰＥ、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド、ポリエステル、ポリエステルエステル、ポリエーテルエステル、ポリフェニレンエーテル、ポリアセタール、ポリアルキレンテレフタレート、特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルアセタール、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルホン、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、ポリアリールエーテルケトン、特にポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトンケトン（ＰＥＥＫＫ）、ポリアリールエーテルエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＥＫ）もしくはポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリーレンスルフィド、特にポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリフッ化ビニリデン並びに前記熱可塑性樹脂のコポリマー、例えばポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）／ポリアリールエーテルスルホン（ＰＡＥＳ）コポリマー、混合物及び／又はポリマーブレンドである。特に好ましくは、ポリマー粉末は、少なくとも１種のポリアミドもしくはポリエーテルケトン、特にポリアミド１２、ポリアミド６もしくはポリアミド６．６又はＰＥＥＫを含み、その際、上述のポリアミドが特に好ましい。
【００３２】
作業においては、まず、一般には、コンピュータにおいて、構築プログラムなどに基づき、製造されるべき物体（５）の形状に関するデータを作成もしくは保存する。これらのデータは、物体の製造のために、該物体を、物体の寸法に比して薄い多数の水平な層で分割し、そして形状データが、例えばデータセットの形で、例えばＣＡＤデータの形で、前記の多数の層それぞれについて用意されるように処理する。各層についてのデータの作成及び処理は、その際、各層の製造前にか、また各層の製造と同時に行うことができる。
【００３３】
引き続き、まず、造形プラットフォーム（６）は、高さ調節装置によって最も高い位置に動かされ、そこで造形プラットフォーム（６）の表面は造形室（１９）の表面と一平面にあり、引き続き第一の材料層の予定された厚さ分だけ下降させることで、生じたくり抜き部の内側に、側方が該くり抜き部の壁部で区画され、かつ下方が造形プラットフォーム（６）の表面で区画されている下降した領域が形成される。例えば、施与装置（７）によって、続いて、固化されるべき材料の第一の層を、予定された層厚で、前記くり抜き部と造形プラットフォーム（６）とによって形成される中空部もしくは下降した領域中に導入し、場合により加熱によって好適な作業温度にまで、例えば１４０℃〜１６０℃にまで加熱する。それに従って、制御ユニット（３）は、偏向装置を、偏向された光線（２）が順次層の全ての位置に当たり、そこで材料を焼結もしくは溶融するように制御する。このようにして、まず、固い基礎層を形成することができる。第二段階においては、造形プラットフォーム（６）を、高さ調節装置を用いて、ある層厚分だけ下降させ、そして施与装置（７）によって、それにより生ずる下降した領域中のくり抜き部内に、第二の材料層を導入して、場合により再びヒータによって加熱する。一実施形態において、偏向装置は、今回は、制御ユニット（３）によって、偏向された光線（２）が、くり抜き部の内表面に接する材料層の領域にのみ当たり、そこで該材料層が焼結によって固化され、それにより、前記層の残留する粉末形の材料を完全に取り囲む、約２〜１０ｍｍの壁厚を有する第一のリング状の壁層が生ずるように制御してよい。この制御のパートは、それゆえ、形成されるべき物体（５）を取り囲むコンテナ壁部を、各層における物体の形成と同時に作成するアレンジを表す。
【００３４】
造形プラットフォーム（６）を後続の層の層厚分だけ下降させ、材料を施与し、そして前記と同様に加熱した後に、ここで物体（５）の製造自体を開始できる。このために、制御ユニット（３）は、偏向装置を、偏向された光線（２）が、制御ユニットに記憶された製造されるべき物体（５）の座標に相応して固化されるべき層の位置に当たるように制御する。他の層の場合にも同様の措置をとる。物体を、残りの焼結されていない材料と一緒に取り囲み、こうして造形プラットフォーム（６）が作業台の下に下降したときに材料の流出を妨げるコンテナ壁部の形でのリング状の壁領域の所望の製造の場合には、各物体層に際して、装置によってそのリング状の壁層は、その下にあるリング状の壁層上へと焼結される。壁部の作成は、ＥＰ１０３７７３９号に相応して交換コンテナを使用するか又はしっかり取り付けられたコンテナが使用される場合には省くことができる。
【００３５】
冷却後に、形成された物体を装置から取り出すことができる。
【００３６】
本発明による方法で製造された物体は、同様に本発明の対象である。
【００３７】
更なる説明をしなくても、当業者は、上述の記載内容を最も広い範囲で利用できることから出発する。好ましい実施形態及び例は、それゆえ、単に説明的に解釈されるべきであって、決して何ら制限する開示として解されるべきではない。以下に、本発明を、実施例をもとに詳細に説明する。本発明の択一的な実施形態は、同様にして取得される。
【実施例】
【００３８】
実施例は、以下の説明に相応して行われる。造形室は、プロセス温度よりも２０℃低い温度にまで１８０分にわたり予熱される。次いで、その造形室内の温度を、プロセス温度にまで高める。プロセス温度は、使用される粉末材料に依存している。ポリマー性の原材料からなる粉末の加工に際して、造形フィールド中の温度は大きく下げすぎないことが保証されねばならない。それというのも、さもなくば、作成されるべき造形部品の激しい変形がもたらされるからである。造形室内の温度の分布は、常に均一ではなく、従って、高温計によって測定される温度が、造形室温度／プロセス温度として定義される。第一の露光前に、４０層を露光せずに施与する。露光されるべき造形部品は、造形フィールド（Ｂａｕｆｅｌｄ）の中央に配置される。１００ｍｍの辺長を有する正方形の面が、レーザーによって溶融される。次いで、造形プラットフォーム（６）を０．１５ｍｍだけ下降させ、アプリケータ（７）によって新たな粉末層を１００ｍｍ／ｓの速度で施与する。この段階を、３００ｍｍの高さの立体物体（５）が生ずるまで繰り返す。露光が完了した後に、なおも４０の更なる層を施与し、それから該装置の加熱エレメントを止め、冷却段階を開始する。それぞれ１層に必要となる時間は、造形プロセス全体の間で、４０秒未満である。
【００３９】
少なくとも１２時間の冷却時間の後に、作成された造形部品を取り出し、付着した粉末を取り除く。レンズ及び高温計への沈着を評価する。次いで、レンズもしくは高温計を、９８％のエタノールに浸したクリーニングペーパーによって清浄化する。その紙は、清浄化の前後に、それぞれエタノールなしでＰＣＥ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製の精密秤ＰＣＥ−ＡＢＺ １００Ｃで秤量する。前後の秤量の差は、その都度のレンズもしくは高温計に対する沈着物である。
【００４０】
レーザー出力は、ＩＳＯ １１５５４に準拠して、Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ ＧｍｂＨ社製のＬＭ−１０００を用いて測定し、その際、平均出力で示される。その測定は、２３℃／５０％空気湿度の研究室において実施される。
【００４１】
白色光干渉計（ＦＲＴ ＭｉｃｒｏＰｒｏｆ（登録商標）−Ｍｕｌｔｉｓｅｎｓｏｒ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ Ｔｏｏｌ）によって、作成された造形部品の下側の変形を調べる。作成された造形部品の下側の中心と、その下側の縁との間の平均の高度差が、変形の尺度として扱われる。
【００４２】
例１（本発明によるものではない）
造形プロセスは、ＥＯＳ ＧｍｂＨ社製のＥＯＳＩＮＴ Ｐ３８０で実施する。第１表の粉末特性値を有するＰＡ１２粉末を加工する。プロセス温度は１７０℃である。レーザーのエネルギー入力は、６０ｍＪ／ｍｍ2である（レーザー出力  ３６．０Ｗ、スキャン速度  ２０００ｍｍ／ｓ、露光ラインの距離  ０．３ｍｍ）。造形プロセス完了後のレンズ及び高温計に対する激しい沈着が確認できる。レンズの沈着：０．００９ｇ。作成された造形部品の下側の中心と縁との間の差は、０．８４ｍｍである。
【００４３】
例２（本発明によるものではない）
造形プロセスは、３ｄ−ｓｙｓｔｅｍｓ社製のＳＰｒｏ６０ＨＤＨＳで実施する。第１表の粉末特性値を有するＰＡ１２粉末を加工する。プロセス温度は、１６８℃である。レーザーのエネルギー入力は、３６ｍＪ／ｍｍ2である（レーザー出力  ６５．０Ｗ、スキャン速度  ６０００ｍｍ／ｓ、露光ラインの距離  ０．３ｍｍ）。造形プロセス完了後のレンズに対する激しい沈着が確認できる。レンズの沈着：０．００７ｇの沈着。作成された造形部品の下側の中心と縁との間の差は、０．７１ｍｍである。
【００４４】
実行した例１及び２において、揮発性成分がレンズに堆積しえないように、レンズに不活性ガスを流過させることを試みる。本発明によるものではない例１及び２が示すように、それは、不十分にしかうまくいかない。造形温度と比して明らかにより冷たい不活性ガスは、レンズの冷却のためにもはたらく。
【００４５】
例３（本発明によるものではない）
造形プロセスは、ＥＯＳ ＧｍｂＨ社製のＥＯＳＩＮＴ Ｐ３８０で実施する。第２表の粉末特性値を有するＰＡ６粉末を加工する。プロセス温度は１９９℃である。レーザーのエネルギー入力は、６０ｍＪ／ｍｍ2である（レーザー出力  ３６．０Ｗ、スキャン速度  ２０００ｍｍ／ｓ、露光ラインの距離  ０．３ｍｍ）。造形プロセス完了後のレンズ及び高温計に対する極めて激しい沈着が確認できる。各レンズの沈着：０．０２６ｇ。作成された造形部品の下側の中心と縁との間の差は、０．９４ｍｍである。
【００４６】
例４（本発明による）
造形プロセスは、ＥＯＳ ＧｍｂＨ社製のＥＯＳＩＮＴ Ｐ３８０で実施する。第１表の粉末特性値を有するＰＡ１２粉末を加工する。プロセス温度は１７０℃である。レンズ上の沈着を抑えるために、図２による冷却された矩形の中空体（９）が取り付けられる。該矩形の中空体（辺長２００ｍｍ、高さ７０ｍｍ）の壁部は、複数の層の金属編物（メッシュ幅  ４００μｍ、４層、個々の層同士の互いの間隔  １ｍｍ、ステンレス精鋼（Ｅｄｅｌｓｔａｈｌ ｒｏｓｔｆｒｅｉ））からなる。金属編物からなる矩形の中空体は、好適な装置（１０）を通じた熱伝導によって冷却される。その矩形の中空体（９）の温度は、造形プロセスの間に平均して１２８℃である。レーザーのエネルギー入力は、６０ｍＪ／ｍｍ2である（レーザー出力  ３６．０Ｗ、スキャン速度  ２０００ｍｍ／ｓ、露光ラインの距離  ０．３ｍｍ）。造形プロセス完了後のレンズ及び高温計に対する沈着はほとんど確認できない。冷却された矩形の中空体上には、それに対して激しい沈着が確認できる。レンズの沈着：０．００２ｇ。作成された造形部品の下側の中心と縁との間の差は、０．８３ｍｍである。
【００４７】
例５（本発明による）
造形プロセスは、３ｄ−ｓｙｓｔｅｍｓ社製のＳＰｒｏ６０ＨＤＨＳで実施する。第１表の粉末特性値を有するＰＡ１２粉末を加工する。プロセス温度は１６８℃である。レンズ上の沈着を抑えるために、図２による矩形の中空体（９）が取り付けられる。該矩形の中空体（辺長２００ｍｍ、高さ７０ｍｍ）の壁部は、複数の層の金属編物（メッシュ幅  ４００μｍ、４層、個々の層同士の互いの間隔  １ｍｍ、ステンレス精鋼）からなる。金属編物からなる矩形の中空体は、好適な装置（１０）を通じた熱伝導によって冷却される。その矩形の中空体の温度は、造形プロセスの間に平均して１０３℃である。レーザーのエネルギー入力は、３６ｍＪ／ｍｍ2である（レーザー出力  ６５．０Ｗ、スキャン速度  ６０００ｍｍ／ｓ、露光ラインの距離  ０．３ｍｍ）。造形プロセス完了後のレンズに対する沈着はほとんど確認できない。レンズの沈着：０．００１ｇ。作成された造形部品の下側の中心と縁との間の差は、０．７３ｍｍである。
【００４８】
例６（本発明による）
造形プロセスは、ＥＯＳ ＧｍｂＨ社製のＥＯＳＩＮＴ Ｐ３８０で実施する。第１表の粉末特性値を有するＰＡ１２粉末を加工する。プロセス温度は、１７０℃である。図３による造形室雰囲気の清浄化のための装置を取り付ける。該装置は、造形室雰囲気のガスを造形室から排出するため（１１）と、処理後に引き続いて再び導入するため（１２）の、それぞれ１つの管からなり、その際、その導入と排出のための管は、向き合うように配置されている。析出表面（１３）上に、加工に際して生ずるポリマーの蒸気が堆積し、こうして造形室雰囲気のガスから該蒸気が除去されて清浄化される。部材（１３）は、直径１２０ｍｍ及び高さ１００ｍｍで構成された管状であり、該部材の内部の温度は１０８℃であるように冷却される。前記部材には、金属編物（メッシュ幅  ４００μｍ、５層、層同士の間の間隔  １ｍｍ、ステンレス精鋼）が取り付けられている。前記ガスは、引き続き加熱エレメント（１５）によって、再びプロセス温度に近い温度にまで加熱され、それから再び造形室に導入される。流動装置（１４）は、造形室雰囲気のガスを供給及び排出するという結果をもたらす。レーザーのエネルギー入力は、６０ｍＪ／ｍｍ2である（レーザー出力  ３６．０Ｗ、スキャン速度  ２０００ｍｍ／ｓ、露光ラインの距離  ０．３ｍｍ）。造形プロセス完了後のレンズに対する沈着は確認できない。部材（１３）における冷却される円筒形の金属編物には、それに対して沈着が確認できる。作成された造形部品の下側の中心と縁との間の差は、０．３５ｍｍである。
【００４９】
例７（本発明による）
造形プロセスは、ＥＯＳ ＧｍｂＨ社製のＥＯＳＩＮＴ Ｐ３６０で実施する。第１表の粉末特性値を有するＰＡ１２粉末を加工する。プロセス温度は１７０℃である。図４に示されるように、レンズを、少量の体積流（０．３ｌ／分）のヘリウムですすぐ（１６）。造形室は、造形フィールドの外側で窒素ガスで不活性化される。窒素ガスを１６２℃に加熱してから、造形室に導入する。レンズ上での沈着を防ぐために、矩形の析出表面（１８）を取り付ける。析出表面は、中空体の形で構成されている。該矩形の中空体（辺長２００ｍｍ、高さ７０ｍｍ）の壁部は、複数の層の金属編物（メッシュ幅  ４００μｍ、４層、個々の層同士の互いの間隔  １ｍｍ、ステンレス精鋼）からなる。金属編物からなる矩形の中空体は、好適な装置（１７）を通じた熱伝導によって冷却される。その矩形の中空体の温度は、造形プロセスの間に平均して１２６℃である。レーザーのエネルギー入力は、６０ｍＪ／ｍｍ2である（レーザー出力  ３６．０Ｗ、スキャン速度  ２０００ｍｍ／ｓ、露光ラインの距離  ０．３ｍｍ）。造形プロセス完了後のレンズ及び高温計に対する沈着はほとんど確認できない。レンズの沈着：０．００１ｇ。作成された造形部品の下側の中心と縁との間の差は、０．４２ｍｍである。
【００５０】
例８（本発明による）
造形プロセスは、ＥＯＳ ＧｍｂＨ社製のＥＯＳＩＮＴ Ｐ３８０で実施する。第２表の粉末特性値を有するＰＡ６粉末を加工する。プロセス温度は１９９℃である。図４に示されるように、レンズを、少量の体積流（０．３ｌ／分）のヘリウムですすぐ。造形室は、造形フィールドの外側で窒素ガスで不活性化される。窒素ガスを１９２℃に加熱してから、造形室に導入する。レーザーのエネルギー入力は、６０ｍＪ／ｍｍ2である（レーザー出力  ３６．０Ｗ、スキャン速度  ２０００ｍｍ／ｓ、露光ラインの距離  ０．３ｍｍ）。加工の間に、激しい煙の形成がもたらされる。造形プロセス完了後のレンズに対する沈着はほとんど確認できない。各レンズの沈着：０．００２ｇ。作成された造形部品の下側の中心と縁との間の差は、０．４８ｍｍである。
【００５１】
本発明による例４〜８では、同等の条件下で、本発明によるものではない例の場合よりも明らかに低いレンズの汚れしか確認できない。本発明による例で作成された造形部品の変形は、更に、本発明による例において冷却された表面を使用しているにもかかわらず、より著しく高くはない。例６〜８においては、作成された造形部品の変形は、それにもかかわらず明らかに低減できた。
【００５２】
【表１】
2013091316.tif 000003
【００５３】
【表２】
2013091316.tif 000004
【符号の説明】
【００５４】
１  放射源、  ２  レーザー光線、  ３  制御ユニット、  ４  粉末表面、  ５  物体、  ６  造形プラットフォーム、  ７  施与装置、  ８  レンズ、  ９  析出表面、  １０  冷却エレメント、  １１  吸引分離部、  １２  導入部、  １３  析出表面、  １４  流動装置、  １５  加熱エレメント、  １６  導入部、  １７  冷却エレメント、  １８  析出表面、  １９  造形室
【図１】
2013091316.tif 000005
【図２】
2013091316.tif 000006
【図３】
2013091316.tif 000007
【図４】
2013091316.tif 000008