(57)【要約】【解決手段】本発明は、積層造形によって物体を製造するための装置および方法に関する。装置は、電磁放射線への暴露によって凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、材料の槽の表面レベルに対して物体を位置決めするための支持体と、電磁放射線によって表面レベル上で材料の層を凝固させるための凝固装置とを備える。本発明によれば、材料の槽の表面レベルに関連する較正領域の特性を記録するための記録装置が設けられる。さらに、記録装置に接続された制御ユニットが設けられる。制御ユニットは、凝固装置によって放射される電磁放射線の位置を制御するために、記録装置によって得られた較正領域の特性を使用するように構成される。【選択図】図３
2017536484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
・電磁放射線への暴露によって凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、
・前記材料の槽の表面レベルに対して物体を位置決めするための支持体と、
・電磁放射線によって前記表面レベル上で前記材料の選択的な層部分を凝固させるための凝固装置と、
・前記材料の槽の前記表面レベルに関する特性を記録するための記録装置と、
・前記記録装置に接続され、前記記録装置によって得られた特性を使用して、前記凝固装置によって放射される電磁放射線の位置を制御するように構成された制御ユニットと、
を備える積層造形によって物体を製造するための装置であって、
前記記録装置は、少なくとも１つの撮像装置、特にカメラユニットなどの光学撮像装置を備え、
前記装置は、前記支持体上または前記支持体の付近に設けられた少なくとも１つの較正要素を備え、前記制御手段は、前記記録装置によって記録された前記較正要素の幾何学的特性にもとづいて前記凝固装置を制御するように構成されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記撮像装置は、前記較正要素の画像を生成するように構成され、前記記録装置は、前記撮像装置によって取得された画像にもとづいて前記較正要素の幾何学的特性を明らかにするように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記撮像装置は、該撮像装置の光路が、該撮像装置の使用時に、前記凝固装置の使用時に前記凝固装置によって生成される電磁放射線の光路に少なくとも部分的に一致するように構成されている、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記凝固装置によって放射された電磁放射線を前記材料の槽の前記表面レベルに向かって偏向させるように構成された偏向ユニット
を備えており、
前記撮像装置は、前記特性が前記偏向ユニットを介して記録されるように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記支持体上または前記支持体の付近に設けられた複数の較正要素
を備えており、
前記複数の較正要素のうちの少なくとも１つは、前記記録装置を備える記録フレームに割り当てられ、前記複数の較正要素のうちの少なくとも１つは、前記支持体を備える支持フレームに割り当てられている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
レーザ焼結によって物体を製造するための装置であって、電磁放射線への暴露によって凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、前記材料の槽の表面レベルに対して物体を位置決めするための支持体と、電磁放射線によって前記表面レベル上で前記材料の層を凝固させるための凝固装置とを備えている装置を較正するために、前記材料の槽の前記表面レベルに関する特性を記録するステップと、該特性を使用して前記凝固装置を較正するステップとを含んでいる方法であって、
前記記録するステップは、較正領域の少なくとも一部分の画像を取得するステップを含み、前記記録するステップは、前記支持体上または前記支持体の付近に設けられた較正要素の画像を取得するステップを含む、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記装置は、前記材料の槽の前記表面レベルに関する特性を記録するための記録装置と、前記記録装置および前記凝固装置に接続された制御ユニットとをさらに備え、
前記方法は、前記特性を前記制御ユニットに送るステップと、前記制御ユニットを使用して前記凝固装置を較正するステップとを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記物体の製造の最中に前記特性を記録するステップを少なくとも１回繰り返すステップ
を含む、請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
材料の層を凝固させるステップ
を含んでおり、
前記特性を記録するステップを繰り返すステップは、前記凝固させるステップの後で実行される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記材料の層を凝固させた後に前記支持体を移動させ、凝固させられるべき材料のさらなる層を生成するためのさらなる材料を追加し、前記凝固装置を使用して前記さらなる層を凝固させるステップ
を含んでいる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記凝固装置が電磁放射線を放射していないときにのみ前記特性を記録するステップ
を含む、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
積層造形によって物体を製造するための装置であって、
・凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバであって、前記材料の槽の表面レベルによって物体作業領域が定められる処理チャンバと、
・前記材料の槽の前記表面レベルに対して物体を位置決めするための支持体と、
・各々が前記材料の選択的な一部分を凝固させるように構成され、各々が前記物体作業領域の少なくとも実質的に全体において動作できるように構成された複数の凝固装置と、
・前記複数の凝固装置を個別に制御するように構成され、少なくとも前記複数の凝固装置を前記物体作業領域の異なる部分において同時に動作させるように構成された制御手段と
を備える装置。
【請求項１３】
前記複数の凝固装置は、電磁放射線を放射するように構成されている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記複数の凝固装置の各々によって放射された電磁放射線を偏向させるように構成された複数の偏向手段
を備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記複数の偏向手段は、前記物体作業領域によって定められる平面に垂直な線であって、前記物体作業領域の幾何学的な重心を通過する線の付近に配置されている、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
合計４つの凝固装置を備える、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
積層造形によって物体を製造するための方法であって、
・凝固させることができる材料の槽であって、該材料の槽の表面レベルが物体作業領域を定める材料の槽を用意するステップと、
・製造されるべき製品の異なる部分を同時に凝固させるために前記物体作業領域の実質的に全体において複数の凝固装置を同時に動作させるステップと、
を含む方法。
【請求項１８】
前記複数の凝固装置のうちの１つで前記製造されるべき物体の輪郭を凝固させると同時に、前記複数の凝固装置のうちのさらなる凝固装置で前記製造されるべき物体の内部を凝固させるステップ
を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
電磁放射線によって前記物体作業領域の一部分を凝固させるステップ
を含む、請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の凝固装置のうちの第１の凝固装置が、予熱装置として使用され、前記複数の凝固装置のうちの第２の凝固装置が、前記凝固させることができる材料の前記予熱された部分を凝固させるために使用され、
前記方法は、
・前記複数の凝固装置のうちの前記第１の凝固装置で、製造されるべき製品の前記異なる部分を予熱するステップと、
・前記複数の凝固装置のうちの前記第２の凝固装置で、製造されるべき製品の前記予熱された異なる部分を凝固させるステップと、
をさらに含む、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
積層造形によって物体を製造するためのモジュール式の積層造形システムであって、前記システムを制御するように構成された制御モジュールと、複数の隣接して配置された相互接続モジュールとを備えており、
前記相互接続モジュールは、
・凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、前記物体を製造するために前記材料の選択部分を凝固させるための凝固装置とを備えている少なくとも１つの積層造形モジュール、ならびに
・前記製造された物体を交換するように構成された交換モジュール、
・製造された物体に蓄積した応力を緩和する熱処理をもたらすように構成された熱処理モジュール、および
・製造された物体を貯蔵するように構成された貯蔵モジュール
のうちの少なくとも１つ
を含む、モジュール式の積層造形システムにおいて、
前記相互接続モジュールの各々が、別々の互いに相互接続されるガイド要素を備えており、該相互接続されるガイド要素は、単一の案内レールを形成し、前記モジュール式のシステムは、前記単一の案内レール上で前記相互接続モジュールの間で物体を搬送するためのハンドリングロボットをさらに備える、ことを特徴とするモジュール式の積層造形システム。
【請求項２２】
前記モジュールの順番は、前記制御モジュール、続いて前記少なくとも１つの積層造形モジュール、続いて前記相互接続モジュールのうちの残りのモジュール、最後に前記交換モジュールである、請求項２１に記載のモジュール式の積層造形システム。
【請求項２３】
相互接続モジュールの第１の側が、別の相互接続モジュールの第２の側に接続され、前記相互接続モジュールの前記相互接続されるガイド要素は、前記相互接続モジュールの前記第１の側と前記第２の側との間を延びる、請求項２１または２２に記載のモジュール式の積層造形システム。
【請求項２４】
前記相互接続されるガイド要素は、それぞれの相互接続モジュールの前記第１の側および前記第２の側において互いに相補的な形状を備えることで、前記相互接続モジュールの間の対合接続をもたらす、請求項２３に記載のモジュール式の積層造形システム。
【請求項２５】
前記相互接続されるガイド要素は、前記相互接続モジュールの背面に取り付けられる、請求項２１〜２４のいずれか一項に記載のモジュール式の積層造形システム。
【請求項２６】
前記相互接続モジュールは、前記モジュール式のシステムが防塵であるように互いに接続される、請求項２１〜２５のいずれか一項に記載のモジュール式の積層造形システム。
【請求項２７】
前記制御モジュールは、ガス、電源、冷却、およびデータ通信のうちの少なくとも１つを含むユーティリティを前記相互接続モジュールにもたらすように構成されている、請求項２１〜２６のいずれか一項に記載のモジュール式の積層造形システム。
【請求項２８】
前記相互接続されるガイド要素の各々は、相互接続される分配要素を備えており、該分配要素は、単一の分配レールを形成し、前記ユーティリティは、前記分配レールを使用して前記モジュール式のシステムにおいて分配される、請求項２７に記載のモジュール式の積層造形システム。
【請求項２９】
前記相互接続される分配要素は、データ通信用に構成され、前記相互接続モジュールの各々は、電子識別を備え、前記相互接続モジュールは、モジュールの種類および隣接して位置する相互接続モジュールの順番を知らせるために前記制御モジュールに前記分配要素を介して前記電子識別を通信するように構成されており、前記制御モジュールは、前記受信される識別にもとづいて前記ハンドリングロボットを制御するように構成されている、請求項２８に記載のモジュール式の積層造形システム。
【請求項３０】
積層造形によって物体を製造するための請求項２１〜２９のいずれか一項に記載のモジュール式のシステムにおいて動作するように構成された相互接続モジュールであって、
前記相互接続モジュールは、
・凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、前記物体を製造するために前記材料の選択部分を凝固させるための凝固装置とを備える積層造形モジュール、および
・前記製造された物体を交換するように構成された交換モジュール、
のいずれかであり、
前記相互接続モジュールは、
・製造された物体に蓄積した応力を緩和する熱処理をもたらすように構成された熱処理モジュールと、
・製造された物体を貯蔵するように構成された貯蔵モジュールと、
をさらに備え、
前記相互接続モジュールは、前記相互接続モジュールをさらなる相互接続モジュールに接続できるように、別々の互いに相互接続されるガイド要素を備えており、該相互接続されるガイド要素は、前記モジュールが接続されたときに単一の案内レールを形成し、ハンドリングロボットが、前記単一の案内レール上で前記接続された相互接続モジュールの間で物体を搬送することができる、相互接続モジュール。
【請求項３１】
積層造形による物体の製造を管理するためのシステムであって、
前記システムは、積層造形によって物体を製造するための複数の装置に公衆ネットワークを介して接続され、
前記装置の各々は、
・凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、
・前記物体を製造するために前記材料の選択部分を凝固させるための凝固装置と、
・印刷ジョブにもとづいて前記物体を製造するために前記装置を制御するための制御装置と、
・前記印刷ジョブを前記公衆ネットワークを介して受信するように構成されたインターフェース手段と、
を備えており、
前記システムは、前記複数の装置の地理的位置情報を明らかにし、印刷ジョブを取得し、前記装置の前記地理的位置情報にもとづいて前記複数の装置のうちの少なくとも１つの装置を選択し、前記印刷ジョブを前記選択された装置に送信するように構成された中央サーバを備える、システム。
【請求項３２】
前記サーバは、データベースを備え、該データベースは、前記複数の装置の各々の識別および地理的位置情報を含む、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記サーバは、前記装置からプロセス情報を受信するように構成され、該プロセス情報は、前記装置が処理することができる材料の種類、前記装置が製造できる物体のサイズ、物体を製造するための前記装置の能力、物体の確度、物体の製造速度、製造される物体の材料特性、および製造される物体の詳細サイズのいずれかであり、前記サーバは、前記プロセス情報にもとづいて前記複数の装置のうちの前記少なくとも１つの装置を選択するようにさらに構成されている、請求項３１または３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記サーバは、前記受信したプロセス情報にもとづいて前記複数の装置のうちの前記少なくとも１つの装置をさらに選択する、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記装置のうちの少なくとも１つは、前記公衆ネットワークにわたって私設ネットワークを介して前記サーバに接続される、請求項３１〜３４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３６】
前記印刷ジョブは、物体の送り先の地理的位置情報を含み、
前記複数の装置のうちの少なくとも１つの装置を選択することは、
前記物体の送り先の前記地理的位置情報に地理的に近い地理的位置情報を有する前記複数の装置のうちの少なくとも１つを選択すること
を含む、請求項３１〜３５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３７】
前記中央サーバは、前記複数の装置の各々の占有情報を含み、
前記複数の装置のうちの少なくとも１つの選択は、
前記占有情報にもとづいて前記複数の装置のうちの少なくとも１つを選択すること
を含む、請求項３１〜３６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３８】
物体は、複数の印刷ジョブを含み、前記サーバは、前記物体の総製造リードタイムが最小になるように前記複数の印刷ジョブのうちの少なくとも１つを送信すべき前記装置のうちの少なくとも１つを選択するように構成されている、請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
前記装置のうちの少なくとも１つは、自身の地理的位置情報を前記中央サーバに送信するように構成されている、請求項３１〜３８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４０】
前記装置のうちの前記少なくとも１つは、ネットワークアドレスを有し、前記装置のうちの前記少なくとも１つは、自身の地理的位置情報を前記ネットワークアドレスから前記地理的位置情報を推定することによって割り出すように構成されている、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
前記中央サーバは、前記印刷ジョブについてのプロセス情報を記憶するように構成されている、請求項３１〜４０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４２】
前記公衆ネットワークは、インターネットである、請求項３１〜４１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４３】
印刷ジョブは、物体の印刷モデル、前記物体の１つ以上の一連の連続層、ならびに前記物体についての装置設定およびベクトルのうちの少なくとも１つを含む、請求項３１〜４２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４４】
前記装置設定は、材料の種類、温度設定、および確度設定のいずれかを含む、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
積層造形によって物体を製造するための装置であって、
請求項３１〜４４のいずれか一項に記載のシステムにおける使用に適しており、
・凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、
・前記物体を製造するために前記材料の選択部分を凝固させるための凝固装置と、
・印刷ジョブにもとづいて前記物体を製造するために前記装置を制御するための制御装置と、
・前記印刷ジョブを公衆ネットワークを介して受信するように構成されたインターフェース手段と、
を備える装置。
【請求項４６】
前記インターフェース手段は、前記装置から前記中央サーバにプロセス情報を送信するようにさらに構成され、前記プロセス情報は、前記装置が処理することができる材料の種類、前記装置が製造できる物体のサイズ、物体を製造するための前記装置の能力、物体の確度、物体の製造速度、製造される物体の材料特性、および製造される物体の詳細サイズのいずれかである、請求項４５に記載の積層造形によって物体を製造するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の観点からは、積層造形によって物体を製造するための装置であって、電磁放射線への暴露によって凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、材料の槽の表面レベルに対して物体を位置決めするための支持体と、電磁放射線によって表面レベル上で材料の層を凝固させるための凝固装置とを備える装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
３Ｄ印刷または積層造形は、三次元物体を製造するための種々のプロセスのいずれかを指す。射出成形などの従来の技術は、例えばポリマー製品を大量に製造する場合に、より安価であり得るが、３Ｄ印刷または積層造形は、比較的少量の三次元物体を製造する場合に、より迅速、より柔軟、かつより安価であり得る。
【０００３】
競争圧力の高まりにより、企業は、一定の高品質の製品をより経済的に製造しなければならないだけでなく、製品開発の領域における時間およびコストの節約も求められるため、積層造形が将来においてますます重要になると予想される。製品の寿命は、ますます短くなっている。製品の品質および製品のコストに加えて、市場導入のタイミングが、製品の成功にとってますます重要になってきている。
【０００４】
三次元物体を、粉末、紙、またはシート材料を三次元（３Ｄ）物体を製造すべく層状のやり方で選択的に凝固させることによって製造することができる。特に、複数の層を順次に焼結させて所望の物体を層ごとのやり方で作り上げるコンピュータ制御の積層造形装置を使用することができる。主として、材料の連続層がコンピュータ制御のもとで配置される付加プロセスが使用される。これらの物体は、ほぼ任意の形状または形態であってよく、３Ｄモデルまたは他の電子データソースから生成される。
【０００５】
三次元物体を印刷するために、例えば、コンピュータ設計パッケージまたは３Ｄスキャナによって、印刷可能なモデルが生成される。通常は、入力は、ＳＴＬファイル、ＳＴＥＰファイル、またはＩＧＳファイルなどの３Ｄ  ＣＡＤファイルである。ＣＡＤファイルからの物体を印刷する前に、ファイルは、モデルを一連の薄い連続層に変換するソフトウェアによって処理される。さらに、連続層の各々の生成を制御するための装置の設定およびベクトルが生成される。
【０００６】
コンピュータ制御の積層造形装置に含まれるレーザが、３Ｄ物体を一連の断面から作り上げるために、これらの設定およびベクトルに従って材料の連続層を凝固させる。同時に、ＣＡＤモデルからの仮想の断面に対応するこれらの層が、このプロセスの最中に結合または融合させられ、最終的な３Ｄ物体が生成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
三次元物体の製造、特に金属物体の積層造形における課題の１つは、層の選択部分を正確に凝固させるための方法にある。
【０００８】
米国特許第５，８３２，４１５号明細書が、レーザビームの偏向制御を較正するための方法を開示している。開示された方法は、レーザビームでテストパターンを生成するステップを含む。デジタル化されたテストパターン上のレーザビームの実際の位置が、所定の所望の座標と比較される。この情報が、補正テーブルを生成するために使用される。次いで、補正テーブルが、レーザビームの偏向を制御するために使用される。
【０００９】
この既知の方法で得られる較正の確度および速度は、積層造形における現時点の要求を満たすものではない。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、積層造形によって物体を製造するための装置の確度を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するために、本発明は、第１の観点から、積層造形によって物体を製造するための装置であって、
・電磁放射線への暴露によって凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、
・前記材料の槽の表面レベルに対して物体を位置決めするための支持体と、
・電磁放射線によって前記表面レベル上で前記材料の選択的な層部分を凝固させるための凝固装置と、
・前記材料の槽の前記表面レベルに関する特性を記録するための記録装置と、
・前記記録装置に接続され、前記記録装置によって得られた特性を使用して、前記凝固装置によって放射される電磁放射線の位置を制御するように構成された制御ユニットと、
を備える装置を提供する。
【００１２】
本発明による装置は、第１の観点から、材料の槽の表面レベルに関する特性を記録するための記録装置を備える。装置は、記録装置に接続され、記録装置によって得られた特性を使用して、凝固装置によって放射される電磁放射線の位置を制御するように構成された制御ユニットをさらに備える。これにより、記録装置および制御ユニットは、材料の槽の表面レベルにおける凝固装置によって生成される電磁放射線の位置を、この放射線のより正確な位置決めが可能であるように較正または制御するように構成される。これは、直接のフィードバックを可能にし、迅速かつ費用効率の高い較正を可能にする。現場から離れた場所で評価されるテストパターンを生成するのではなく、記録装置を、材料の槽の表面レベルに関する特性を現場で記録するために使用することもでき、この情報を、少なくとも凝固装置によって生成される電磁放射線の表面レベルにおける位置を直接的または間接的に制御することができる制御ユニットへと、直接（現場で）送ることができる。したがって、本発明は、記録装置を使用して直接的な較正が可能な装置を提供する。これにより、時間がかかり、かつ高価である現場から離れた場所での試験パターンの評価がもはや必要でないため、装置をより頻繁に、より高い費用効率で較正することが可能である。これにより、異常、とりわけ熱−機械的変形などの短い時間スケールまたは高い頻度を有する異常を、補償することが可能になる。これにより、本発明による装置の確度が改善される。これにより、本発明の目的が達成される。
【００１３】
本発明によれば、制御ユニットは、記録装置によって得られた特性を使用して、凝固装置によって放射される電磁放射線の位置を制御するように構成される。これを、凝固プロセスの最中に、すなわち凝固装置が電磁放射線によって表面レベル上の材料の選択的な層部分を凝固させるときに、実行することができ、あるいはオフラインの状況において、すなわち凝固装置が表面レベル上の材料の選択的な層部分を凝固させていないときに、実行することができる。両方の状況が、本発明によって包含される。
【００１４】
上述したように、槽の表面レベルに関する特性は、槽のこの表面レベルに関する較正領域の特性であってよい。この特性は、幾何学的特性であってよく、特に槽の表面レベルによって定められる平面内または平面上の位置、すなわちＸＹ位置に関係する。特性の詳細は、以下の説明から明らかになるであろう。
【００１５】
本発明によれば、記録装置は、少なくとも１つの撮像装置を備え、特にカメラユニットなどの光学撮像装置を備える。撮像装置は、材料の槽の表面レベルに関する較正領域の画像を記録するように構成され、これは、材料の槽の表面レベルに関する較正領域についての情報をもたらす。この特性は、材料の槽の表面レベルにおける電磁放射線の位置を制御するために凝固装置を制御するために使用され得る。
【００１６】
さらに、本装置は、例えば材料の槽の表面レベル上または表面レベルの付近など、支持体上または支持体の付近に設けられた少なくとも１つの較正要素を備え、制御手段は、記録装置によって記録された較正要素の幾何学的特性にもとづいて凝固装置を制御するように構成される。
【００１７】
この第１の観点において定められた発明によれば、例えば前記製品の異なる個々の層の製造の間において、例えば各々の単一の層の製造後など、１つの製品の製造の最中に特性を取得することができ、これらの異なる場合において記録装置によって得られた特性を使用して、後続の層の製造時に凝固装置によって放射される電磁放射線の位置を制御することができる。これにより、単一の製品の製造中に、正確な制御および調節が可能になる。
【００１８】
特に、これにより、凝固装置を較正要素へと案内し、較正要素上または較正要素の付近において凝固装置によって生成された特性を撮像装置を用いて観察することが可能になる。観察は、特性の生成中または特性の生成後に行うことが可能である。いずれにせよ、これは、装置の較正を可能にする情報を提供する。撮像装置によって得られた画像を利用する手動または自動の最適化の仕組みを使用して、凝固装置を較正要素へと向けることができる。
【００１９】
本発明によれば、特性は、例えば円、平行線、三角形、五角形、などの幾何学的特性、またはスポットであってよい。
【００２０】
さらに、特性がスポットである場合には、凝固装置によって生成されたスポットサイズを観察することができ、凝固装置のスポットサイズの較正も可能になる。
【００２１】
さらに、特性の鮮明度、すなわち焦点を観察することができ、凝固装置の焦点較正が可能になる。鮮明度を、例えば、コントラスト遷移、特定の凝固線の幅、などにもとづいて決定することができる。
【００２２】
第１の観点からの本発明のさらなる有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。これらのいくつかを、以下で説明する。
【００２３】
一実施形態において、撮像装置は、較正要素の画像を生成するように構成され、記録装置は、撮像装置によって取得された画像にもとづいて較正要素の幾何学的特性を明らかにするように構成される。較正要素の画像を、例えば撮像装置を用いて取得することができ、得られた画像は、材料の槽の表面レベルに対する較正要素の幾何学的位置についての情報を提供する。例えば撮像装置または制御手段による画像の評価から得られた情報を、凝固装置によって放射される電磁放射線の位置を較正または制御するために使用することができる。
【００２４】
一実施形態において、撮像装置は、撮像装置の光路が、撮像装置の使用時に、凝固装置の使用時に凝固装置によって生成される電磁放射線の光路に少なくとも部分的に一致するように構成される。これは、撮像装置が、凝固装置と同じ、または少なくとも部分的に同じ光路を使用するという利点を提供する。これにより、較正領域のうちの撮像装置によって観察される部分が、凝固させられるべき材料の槽の表面レベル上の電磁放射線の位置に実質的に直接対応する。これにより、得られた画像と凝固装置の制御または較正との間のより直接的なフィードバックが得られる。
【００２５】
一実施形態において、本装置は、凝固装置によって放射された電磁放射線を材料の槽の表面レベルに向かって偏向させるように構成された偏向ユニットを備え、撮像装置は、特性が偏向ユニットを介して記録されるように構成される。したがって、上述したように、偏向ユニットを介して撮像装置によって得られる画像は、偏向ユニットを介して凝固装置によって放射される電磁放射線の位置に関連し、あるいは実質的に対応する。この意味において、凝固装置を制御するという用語は、凝固装置によって放射される電磁放射線の位置が偏向ユニットを制御することによって制御される場合を、明白に含むことに留意すべきである。
【００２６】
一実施形態において、本装置は、例えば材料の槽の表面レベル上または表面レベルの付近など、支持体上または支持体の付近に設けられた複数の較正要素を備える。複数の較正要素は、較正の確度を向上させ、したがって電磁放射線を槽の表面レベルに位置させることができる確度を向上させる。
【００２７】
一実施形態において、複数の較正要素のうちの少なくとも１つは、記録装置を備える記録フレームに割り当てられ、複数の較正要素のうちの少なくとも１つは、支持体を備える支持フレームに割り当てられる。この実施形態は、装置内の温度勾配およびその後の熱膨張の影響が記録され得るという利点を提供する。特に、記録フレームおよび支持フレームの両方に較正要素を用いることにより、例えば異なる動作温度または異なる熱膨張係数に起因する熱膨張の差を考慮することが可能である。一実施形態においては、凝固装置またはこの凝固装置に属する偏向ユニットも、記録フレームに割り当てられる。このようにして、記録装置によって記録された熱的影響を使用して、凝固装置によって放射される電磁放射線の位置をより正確に制御することができる。
【００２８】
一態様によれば、本発明は、第１の観点から、レーザ焼結によって物体を製造するための装置、特に上述のとおりの本発明による装置を、較正する方法を提供する。装置は、電磁放射線への暴露によって凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、材料の槽の表面レベルに対して物体を位置決めするための支持体と、電磁放射線によって表面レベル上で材料の層を凝固させるための凝固装置とを備える。本発明による方法は、材料の槽の表面レベルに関する特性を記録するステップと、特性を使用して凝固装置によって放射される電磁放射線の位置を制御するステップとを含む。本方法の利点は、本発明による装置に関して上記にて説明した。
【００２９】
一実施形態において、記録するステップは、較正領域の少なくとも一部分の画像を取得するステップを含む。
【００３０】
一実施形態において、記録するステップは、支持体上または支持体の近傍に設けられた較正要素の画像を取得するステップを含む。
【００３１】
一実施形態において、装置は、材料の槽の表面レベルに関する特性を記録するための記録装置と、記録装置に接続された制御ユニットとをさらに備え、本方法は、特性を制御ユニットに送るステップと、制御ユニットを使用して凝固装置によって放射される電磁放射線の位置を制御するステップとを含む。
【００３２】
一実施形態において、本方法は、物体の製造の最中に特性を記録するステップを少なくとも１回繰り返すステップを含む。この実施形態による発明は、較正が、積層造形によって１つ以上の物体を製造する単一のサイクルの間でさえ実行され得るという利点を提供する。
【００３３】
一実施形態において、本方法は、材料の層を凝固させるステップを含み、特性を記録するステップを繰り返すステップは、凝固させるステップの後で実行される。
一実施形態において、本方法は、材料の層を凝固させた後に支持体を移動させ、凝固させられるべき材料のさらなる層を生成するためのさらなる材料を追加し、凝固装置を使用してさらなる層を凝固させるステップを含む。
【００３４】
較正を、このやり方で、単一の物体の異なる層の凝固の間に実行することができる。これにより、単一の物体の製造中に発生する変化や外乱が考慮されるため、確度が向上する。
【００３５】
凝固装置によって放射された電磁放射線の画像を生成し、この画像を用いてその位置を制御することが考えられる。これは、直接的なフィードバックをもたらす。
【００３６】
一実施形態において、本方法は、凝固装置が電磁放射線を放射していない場合にのみ特性を記録するステップを含む。
【００３７】
本発明は、第２の観点によれば、積層造形によって物体を製造するための装置であって、凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、材料の槽の表面レベルに対して物体を位置決めするための支持体と、材料の選択部分を凝固させるための凝固装置と、槽の表面をレベリングするために槽の表面に沿って変位させることができる再コーティング装置とを備える装置に関する。
【００３８】
装置の運転コストを低減するために、装置の能力を充分に利用すると同時に、三次元物体の総製造リードタイムが最小化されること、すなわち生産待ち行列が最小化されることを、確実にすることが目的である。
【００３９】
三次元物体の製造、特に金属物体の積層造形における課題の１つは、凝固させられるべき層を正確に堆積させる方法である。層の厚さは、物体の製造において可能な確度を大きく左右する。さらに、材料の層が水平であり、特に材料の表面が（平坦な）平面を定めることが望ましい。この意味において、液体または粉末などの材料の層が、均一な層の厚さを有する比較的小さくかつ実質的に平坦な材料の層が得られるようなやり方で、堆積させられることが特に重要である。さらに、装置の費用効率を改善するためには、このすべてに、できるだけ短い時間で到達すべきである。
【００４０】
米国特許第５，５８２，８７６号明細書が、凝固させることができる液体材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、液体材料の槽の表面レベルに対して物体を位置決めするための可動の支持体と、液体材料の選択部分を凝固させるためのレーザと、凝固の工程に先立って液体材料の槽の表面をレベリングするために槽の表面に沿って変位させることができるワイパとを備える積層造形のための装置を開示している。槽の表面に面するワイパの下端は、変位に方向とは反対の方向に柔軟に屈するように形成される。
【００４１】
既知の装置、特に既知のワイパの確度および速度は、材料の層の堆積および／またはレベリングの厚さ、均一性、および速度に関して、現在の積層造形の要求を満たしていない。
【００４２】
さらに、既知の装置の欠点は、ワイパが、材料の槽の上方に突出している製造されるべき物体の一部分によって損傷を受け易いことにある。
【００４３】
したがって、本発明の目的は、積層造形によって物体を製造するための装置であって、先行技術の欠点を緩和または軽減し、特に材料の槽の再コーティングをより効果的に、ワイパの損傷の可能性を減らしつつ実行することができる装置を提供することにある。より詳細には、材料の層のレベリングを、より高い確度、向上した均一性、および向上した速度のうちの少なくとも１つにて達成する装置を提供することが目的である。
【００４４】
この目的を達成するために、本発明は、積層造形によって物体を製造するための装置であって、
・凝固させることができる粉末材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、
・材料の槽の表面レベルに対して物体を位置決めするための支持体と、
・材料の選択部分を凝固させるための凝固装置と、
・槽の表面をレベリングするために槽の表面に沿って変位させることができる再コーティング装置と
を備えており、
再コーティング装置は、レベリング要素を有する少なくとも１つの細長いレベリング部材を備え、少なくともレベリング要素のうちの槽の表面に面する端部が、しきい値を超える力に遭遇したときに、少なくとも槽の表面（Ｌ）によって画定される平面を実質的に横断する方向に変位可能であるように構成されている、装置を提供する。
【００４５】
本発明による装置は、特に、槽の表面をレベリングするために粉末材料の槽の表面に沿って変位させることができるワイパなどの再コーティング装置を備え、再コーティング装置は、槽の表面に面するレベリング要素を有する少なくとも１つの細長いレベリング部材を備える。レベリング要素のうちの槽の表面に面する端部が、しきい値を超える力に遭遇したときに、少なくとも槽の表面によって定められる平面を実質的に横断する方向に変位可能であるように構成される。このようにして、レベリング要素は、材料の槽の表面から突出している製造されるべき物体の一部分に遭遇したときに、レベリング要素、したがって再コーティング装置の損傷が防止されるよう、材料槽の表面から離れるように構成される。これにより、再コーティング装置の耐久性が向上し、材料の層をより正確に再コーティングすることができる。
【００４６】
しきい値は、レベリング要素への予想される力にもとづいて設計することができる。特に、再コーティング中に、レベリング要素に加えられる力は比較的小さい。レベリング要素が製造されるべき物体の一部にぶつかると、力は非常に増大する。結果として、力は、係数１０だけ増大し得、あるいは係数１００だけ増大することもあり得る。これを予測し、しきい値を超える力に遭遇したときに少なくとも槽の表面によって定められる平面を実質的に横断する方向に移動するように、レベリング要素を構成することが可能である。しきい値を、例えば、しきい値を超える特定の力に遭遇したときにレベリング要素が動くようにレベリング要素を設計することによって、所望のレベルに設定することが可能である。
【００４７】
このように、上述のレベリング要素を有する再コーティング装置によって、本発明の目的が達成される。
【００４８】
第２の観点からの本発明のさらなる有利な実施形態が記載され、それらのうちのいくつかが以下で説明される。
【００４９】
一実施形態において、レベリング要素は、しきい値を超える力に遭遇したときにレベリング要素を少なくとも槽の表面によって定められる平面を横切る方向に移動させることができるように、細長いレベリング部材に柔軟に接続される。柔軟な続部は、ばね要素および／または減衰要素によって構成することができる。
【００５０】
一実施形態において、レベリング要素は、変位方向とは反対の方向にも柔軟に撓むことができるように設計される。柔軟な設計ゆえに、例えばレベリング要素が物体の槽のレベルよりも上方に突出している物体の一部分にぶつかる場合に、物体の損傷のリスクが低減される。変位方向とは反対の方向の撓みは、槽の表面レベルによって定められる平面を横切る方向の動きを自動的に保証する。したがって、レベリング要素は、製品および／またはレベリング要素に損傷を生じることなく、物体を越えて移動することができる。
【００５１】
一実施形態において、レベリング部材は、複数のレベリング要素を有する。各々が変位方向とは反対の方向に柔軟に撓むことができる複数のレベリング要素を設けることにより、槽の表面レベルの均一性を向上させることができる。複数のレベリング要素が設けられ、その各々が個別に柔軟に撓むことができるため、再コーティング装置は、例えば単一のレベリング要素を撓ませ得る製造されるべき物体の突出部分に起因する表面レベルの局所的な相違に、レベリング部材の他のレベリング要素に影響を及ぼさず、あるいは最小限の影響しか及ぼさずに、応答することができる。したがって、材料層の均一性に対するこれらの外乱の影響が、比較的小さい領域に限定されるが、先行技術においては、このような外乱が比較的大きな領域に影響を及ぼす。したがって、複数のレベリング要素を有する再コーティング装置によって、本発明の目的が達成される。
【００５２】
一実施形態において、複数のレベリング要素は、変位方向において見たときに、横並びに配置される。したがって、櫛状構造が得られ、各々のレベリング要素は、使用時に、材料の層の異なる部分を覆う。このようにして、例えば物体の突出部分に起因する材料の層の乱れは、複数のレベリング要素の一部にしか影響を及ぼさず、したがってレベリング部材の全体ではなく、レベリング部材の一部のみが、これらの乱れによって影響される。
【００５３】
一実施形態において、複数のレベリング要素は、変位方向において見たとき、少なくとも部分的に互いに前後に配置される。この実施形態では、複数のレベリング要素は、使用時に、材料の層の同一または同様の部分を覆うように配置される。したがって、材料の層の単一の部分が、再コーティング装置の単一の移動の間に少なくとも２つのレベリング要素の影響下にあり、したがって材料の層のレベリングの速度が改善される。
【００５４】
一実施形態においては、細長いレベリング部材の複数のレベリング要素の間に、間隙が形成される。これにより、単一のレベリング要素への外乱が、複数のレベリング要素のうちの他のレベリング要素に影響を及ぼさず、あるいは最小限の影響しか及ぼさないことが保証される。
【００５５】
一実施形態において、再コーティング装置は、少なくとも１つのさらなる細長いレベリング部材を備える。さらなる細長いレベリング部材は、一実施形態においては、やはりしきい値を超える力に遭遇したときに、少なくとも槽の表面によって定められる平面を実質的に横断する方向に変位可能であるように構成される。さらなる細長いレベリング部材は、このさらなる細長いレベリング部材のためのしきい値が細長いレベリング部材のためのしきい値に実質的に等しいようなやり方で構成されてよい。
【００５６】
さらなる細長いレベリング部材は、槽の表面に面する複数のさらなるレベリング要素を有することができる。これらは、一実施形態において、やはり変位方向とは反対の方向に柔軟に撓むことができるように設計される。特に、レベリング要素およびさらなる要素の各々は、それぞれのレベリング部材において横並びに配置される。少なくとも１つのさらなる細長いレベリング部材は、変位方向において見たとき、レベリング部材の後ろに位置することができる。実際には、横並びに配置された複数のレベリング要素を各々が有する２つのレベリング部材を、変位の方向において見たときに、互いに前後に配置することができる。これにより、材料の層の堆積の速度および均一性の両方が改善される。
【００５７】
一実施形態において、さらなるレベリング部材のさらなるレベリング要素の少なくとも一部分は、少なくとも１つの細長レベリング部材のレベリング要素に対して互い違いの関係で配置される。したがって、変位の方向において見たとき、さらなるレベリング要素は、レベリング要素のすぐ後ろには配置されず、わずかな距離だけずらされる。これにより、物体の突出部分などの外乱が、レベリング要素のうちの１つにぶつかっても、この１つのレベリング要素の後ろに配置されたさらなるレベリング要素にぶつかる可能性が低くなる。さらに、前記１つのレベリング要素の後ろに配置されたさらなるレベリング要素は、外乱によって影響された材料の層の少なくとも一部分のレベリングを助けることができる。したがって、材料の層の均一性が向上する。
【００５８】
一実施形態において、少なくとも１つの細長いレベリング部材は、板状の形状を有する。特に、レベリング部材は、板ばねとして設計される。このようなレベリング部材は、製造が比較的容易であり、比較的安価であり、最適な結果をもたらす。
【００５９】
一実施形態において、レベリング要素を有するレベリング部材は、一体的に形成される。例えば、レベリング部材を、単一のプレートから形成することができる。この単一のプレートを、一実施形態においては、プレートの１つの縁部に複数のレベリング要素を形成するように加工することができる。
【００６０】
一実施形態において、複数のレベリング要素は、細長いレベリング部材から延びる歯として形成される。これは、比較的製造が容易であり、比較的安価な設計を提供する。
【００６１】
一実施形態においては、レベリング部材の少なくとも一部、特に複数のレベリング要素が、ステンレス鋼などの金属を含み、あるいはステンレス鋼などの金属で作られる。一実施形態において、レベリング部材およびレベリング要素は、金属で構成される。金属は、きわめて耐久性がある。個々のレベリング要素の損傷のリスクが最小化される。
【００６２】
一実施形態において、レベリング要素は、実質的に矩形である。特に、これは、レベリング要素の所望の特性、特にレベリング要素の所望の柔軟性を、比較的容易なやり方で設計できるようにする。
【００６３】
一般に、レベリング要素の寸法および特性を、梁の撓みの式（または、オランダ語の「ｖｅｒｇｅｅｔ−ｍｅ−ｎｉｅｔｊｅｓ」）を使用して得ることができる。これらを、所与のしきい値力に対してレベリング要素の材料および寸法を設計するために使用することができる。自由端に集中荷重を有する片持ち梁の撓みの場合、この式は、ｆ＝Ｆ＊Ｌ３／（３＊Ｅ＊Ｉ）となり、ここでＥは弾性係数またはヤング率であり、Ｌはレベリング要素の高さであり、Ｉは面積慣性モーメントである。この面積慣性モーメントは、矩形の断面を有する板状のレベリング要素の場合、Ｉ＝ｂ＊ｔ３／１２となり、ここでｔはレベリング要素の厚さであり、ｂはレベリング要素の幅である。これらの式は、原則として当業者に周知である。
【００６４】
一例として、各々のレベリング要素が０．３Ｎの力を引き受けることができなければならないと考える。この力で、レベリング要素は、レベリング要素が材料の槽内の製品を通過することができるようなやり方で曲がらなければならない。この例では、レベリング要素は、ステンレス鋼で作られている。弾性係数（Ｅ係数）は、Ｅ＝２１０ＧＰａに等しい。この例では、レベリング要素は、長さ（ｌ）が１０ｍｍ、幅（ｂ）が２．２ｍｍ、厚さ（ｔ）が０．１ｍｍである。これにより、慣性は１８３ｅ−１８ｍ４である。対応する撓みは、２．６ｍｍである。この場合、レベリング要素の上昇は、幾何学を利用し、ここではピタゴラスの定理を用いた近似を特に使用して、１０−（１０２−２．６２）１／２＝０．３５ｍｍである。材料に関する種々の要求、所望の上昇、所望の力、などにもとづいて、異なる計算モデルおよび異なる設計も考えられることを、理解すべきである。
【００６５】
以下で、ステンレス鋼で作られたレベリング要素が使用されている上記の設計パラメータに主にもとづく典型的な測定値が示される。
【００６６】
レベリング要素は、変位方向を横切る方向に見たとき、例えば１．８ｍｍなど、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍ、特に１．０ｍｍ〜３．０ｍｍ、さらに特に１．５ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲の幅を有することができる。
【００６７】
レベリング要素は、変位方向と幅とによって形成される平面に垂直な方向において見たとき、幅の少なくとも２倍、特に幅の少なくとも４倍、さらに特に幅の少なくとも６倍に等しい高さを有する。
【００６８】
レベリング要素は、変位方向において見たとき、長さの１／２０以下、特に長さの１／５０以下、さらに特に長さの１／１００以下の厚さを有する。
【００６９】
間隙は、変位方向を横切る方向に見たとき、例えば１．２ｍｍなど、０．０ｍｍ〜１．６ｍｍ、特に０．５ｍｍ〜１．４ｍｍ、さらに特に１．０ｍｍ〜１．３ｍｍの範囲の幅を有する。特に、間隙の幅は、レベリング要素の幅に実質的に等しくてよい。
【００７０】
少なくとも１つの細長いレベリング部材の複数のレベリング要素の数は、一実施形態においては、少なくとも１０である。この数は、とりわけ、材料の槽の寸法に依存する。この数は、１０〜２００、特に５０〜１５０、より具体的には８０〜１００の範囲であってよい。数が多いほど、材料の表面レベルよりも上方に突出する物体の部分の影響が低減されるので、材料のより均一な層が得られる。また、数が多いほど、再コーティング装置を製造するためのコストが比較的高くなる。一実施形態においては、８０〜１００の数が、確度とコストとの間の最適を提供することが明らかになっている。
【００７１】
一実施形態において、１つのレベリング部材のレベリング要素は、実質的に同一の形態を有する。これは、製造が比較的容易である。
【００７２】
一実施形態において、さらなるレベリング部材のレベリング要素は、少なくとも１つのレベリング部材におけるレベリング要素とは異なる形態を実質的に有する。この設計は、材料の層のレベリングの確度および均一性を改善するのに役立つ。
【００７３】
一実施形態において、槽の表面に面するレベリング要素の縁部は、丸くされている。これにより、材料の層の確度および均一性がさらに改善される。
【００７４】
一実施形態において、再コーティング装置は、細長いレベリング部材の前に配置された実質的に堅固な鋤部材を備える。鋤部材は、材料の層のレベリングにおいて第１の粗い工程を提供するように構成され、次いで細長いレベリング部材を、材料の層の厚さおよび均一性をより精密に制御するために使用することができる。
【００７５】
一態様によれば、本発明は、第２の観点から、本発明による装置の使用を提供する。
【００７６】
一実施形態によれば、使用は、材料の粉末層のレベリングを含む。
【００７７】
第３の観点から、本発明は、積層造形によって物体を製造するための装置であって、凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、材料の選択部分を凝固させるための凝固装置と、材料の槽に対して物体を位置決めするためにシャフト内で可動である支持構造体とを備える装置に関する。
【００７８】
既知の装置では、材料の槽が、可動な支持構造体上に置かれ、形成される物体の第１の層が、レーザを使用して形成される。次いで、可動な支持構造体がスピンドルによって所与の距離だけ下降させられ、材料の槽が補充され、追加の層が、すでに形成された第１の層の上にレーザを用いて形成される。
【００７９】
装置の運転コストを低減するために、装置の能力を充分に利用すると同時に、三次元物体の総製造リードタイムが最小化されること、すなわち生産待ち行列が最小化されることを、確実にすることが目的である。
【００８０】
三次元物体の製造、特に金属物体の積層造形における課題の１つは、正確かつ再現性のある物体を生み出す方法である。既知の装置は、ますます高まる積層造形の要求、特に製造される物体の確度および再現性を、満足させるものではない。
【００８１】
したがって、本発明の目的は、積層造形によって物体を製造するための装置であって、改善された特性を有し、特に物体をより高い確度およびより高い再現性にて製造することができる装置を提供することにある。
【００８２】
この目的を達成するために、本発明は、積層造形によって物体を製造するための装置であって、
・凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、
・材料の選択部分を凝固させるための凝固装置と、
・材料の槽に対して物体を位置決めするためにシャフト内で可動である支持構造体と
を備えており、
少なくとも前記支持構造体は、支持構造体の移動時に支持構造体をシャフトに沿って案内するためのガイド手段を備える、装置を提供する。
【００８３】
本発明による積層造形によって物体を製造するための装置は、凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、材料の選択部分を凝固させるための凝固装置と、材料の槽に対して物体を位置決めするためにシャフト内で可動である支持構造体とを備える。少なくとも前記支持構造が、その移動中にシャフトに沿って支持構造を案内するためのガイド手段を備えることにより、装置の確度および再現性が改善される。ガイド手段は、可動な支持構造体をより正確に位置決めできることを保証し、したがって製品の成形時の層の形成をより正確に実行できることを保証する。最終的に、これは、より再現性のある結果を有する物体を生成することを可能にする。これにより、本発明の目的が達成される。
【００８４】
ガイド手段は、一実施形態においては、シャフトに接触する。いくつかの実施形態においては、ガイド手段とシャフトとの間に間隙が形成されてもよく、すなわちガイド手段はシャフトに接触しない。
【００８５】
ガイド手段は、空気ベアリング、磁気ベアリング、静圧ベアリング、ダイナミックベアリング、スライディングブロック、および／またはホイール要素のうちの少なくとも１つを備えることができる。
【００８６】
一実施形態において、ガイド手段は、支持構造体に接続された少なくとも１つのホイール要素を備え、ホイール要素は、シャフトの第１の壁に沿って変位可能である。ホイール要素は、比較的費用効率の高いガイド手段を提供する。少なくとも１つのホイール要素は、ホイール要素がシャフトの第１の壁に沿って転がることができるように可動な支持構造体に接続されてよい。シャフトの第１の壁という用語が、シャフトの第１の壁に直接固定して接続された要素も含むことに、注意すべきである。例えば、シャフトの第１の壁には、案内バーまたは案内用の輪郭が設けられてよく、ホイール要素は、案内バーまたは案内用の輪郭に接触することができる。これを、ホイール要素がシャフトの第１の壁に沿って変位可能であると理解すべきである。
【００８７】
一実施形態において、支持構造体は、ホイール要素のためのサスペンション要素を備える。サスペンションは、ホイール要素を支持構造体に接続する堅固なサスペンション構造であってよい。これは、例えば熱膨張などに起因する公差の補償に役立ち、あるいはガイド手段の全般の確度を向上させることができる。しかしながら、以下に説明するように、より柔軟な接続も考えられる。
【００８８】
一実施形態において、サスペンション要素は、支持構造体に可動に、特に枢動可能に接続される。これにより、支持構造体がシャフトの壁により良好に追随することが可能になり、したがって支持構造体を移動させることの容易さおよび確度が向上する。
【００８９】
一実施形態において、ガイド手段は、支持構造体に接続された少なくとも１つのさらなるホイール要素を備える。特に、さらなるホイール要素は、シャフトの第１の壁に沿って変位可能であってよい。
【００９０】
一実施形態において、少なくとも１つのさらなるホイール要素は、シャフトの第２の壁に沿って変位可能である。第２の壁は、第１の壁とは異なる。第１または第２の壁に沿って変位可能なさらなるホイール要素を設けることにより、可動なプラットフォームの自由度が減るため、支持構造体の位置決めの確度が向上する。
【００９１】
さらなるホイール要素を、これに限られるわけではないが、ホイール要素に関して上述したように具現化させることができる。これには、支持構造体に枢動可能に接続されたさらなるサスペンション要素などのさらなるサスペンション要素の提供、ならびに第１のホイール要素と同じ構造部品への前記さらなるホイール要素の位置決めの可能性が含まれる。
【００９２】
一実施形態において、装置は、少なくとも１つのさらなるホイール要素のためのさらなるサスペンション要素を備え、このさらなるサスペンション要素は、支持構造体に可動に、特に枢動可能に接続され、サスペンション要素およびさらなるサスペンション要素は、連結要素によって互いに可動に連結される。サスペンション要素およびさらなるサスペンション要素の両方に取り付けられた連結要素が設けられる。これは、第１のサスペンション要素の動きが、連結要素を介してさらなるサスペンション要素の動きにつながることを意味する。これにより、シャフトに沿った支持構造体のより滑らかで正確な案内が可能になる。
【００９３】
一実施形態において、連結要素は、ばねおよび／または減衰部材を備える。これは、比較的費用効率の高い連結部材を提供する。さらに、ばねおよび／または減衰部材は、ホイール要素およびさらなるホイール要素が、シャフトに沿った滑らかで正確な変位が可能であるように、シャフトのそれぞれの壁に付勢され、あるいは押されることを保証する。
【００９４】
一実施形態において、サスペンション要素およびさらなるサスペンション要素は、反対の方向に枢動可能であるように連結される。これにより、支持プラットフォーム自体が、第１の壁と第２の壁との間の中心に配置されることが保証される。特に、シャフトの第１の壁が第２の壁に対向する場合に、シャフトの製造公差が上述のガイド機構によって均されるため、第１および第２の壁の間の支持プラットフォームのより正確な位置決めが可能になる。
【００９５】
第４の観点から、本発明は、積層造形によって物体を製造するための装置であって、凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、材料の槽の表面レベルに対して物体を位置決めするための支持体と、材料の選択部分を凝固させるための凝固装置と、槽の表面をレベリングするために槽の表面に沿って変位させることができる再コーティング装置とを備える装置に関する。
【００９６】
装置の運転コストを低減するために、装置の能力を充分に利用すると同時に、三次元物体の総製造リードタイムが最小化されること、すなわち生産待ち行列が最小化されることを、確実にすることが目的である。
【００９７】
今日では、１日に数個の物体を生産することしかできない装置から、物体の大量生産を行うために特別に注文された装置に至るまで、多数の異なる種類の装置が利用可能である。これらの装置を、それらのサイズでさらに区別することができ、或る装置は比較的小さなサイズの物体を生成することができ、他の装置は大きなサイズの物体を製造することができる。さらに、製造された物体の中には、製造された物体に蓄積された応力を緩和するための熱処理や、製造された物体をさらに研磨するための研磨工程など、物体が完成する前に追加の工程が必要なものもある。
【００９８】
三次元物体の製造、特に金属物体の積層造形における課題の１つは、上述の目的のいずれかに適した装置を提供することにある。例えば、大量であろうと、わずか少数のサンプルであろうと、小さいサイズおよび比較的大きなサイズの物体を製造することができる装置。
【００９９】
したがって、本発明の目的は、積層造形によって物体を製造するための汎用的な装置を提供することにある。
【０１００】
この目的を達成するために、本発明は、第４の観点によれば、その第１の態様において、積層造形によって物体を製造するためのモジュール式の積層造形システムを提供し、
このモジュール式のシステムは、このシステムを制御するように構成された制御モジュールと、複数の隣接して配置された相互接続モジュールとを備え、
前記相互接続モジュールは、
・凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、
・前記物体を製造するために材料の選択部分を凝固させるための凝固装置とを備える少なくとも１つの積層造形モジュール、ならびに
・前記製造された物体を交換するように構成された交換モジュール、
・製造された物体に蓄積した応力を緩和する熱処理をもたらすように構成された熱処理モジュール、および
・製造された物体を貯蔵するように構成された貯蔵モジュール
のうちの少なくとも１つ
を含む。
【０１０１】
本発明は、前記相互接続モジュールの各々が、別々の互いに相互接続されるガイド要素を備えており、この相互接続されるガイド要素は、単一の案内レールを形成し、このモジュール式のシステムは、前記単一の案内レール上で前記相互接続モジュールの間で物体を搬送するためのハンドリングロボットをさらに備える、ことを特徴とする。
【０１０２】
積層造形によって物体を製造するための汎用的な装置を得るために、隣接して配置されて互いに接続される複数の適切なモジュールを含むことができるモジュールシステムを提供することができることを、本発明の発明者は洞察した。この利点は、システムを、顧客のニーズに合わせたシステムをもたらすように種々の種類のモジュールによって構築できる点にある。例えば、システムが大量生産に適しているべき場合には、システムにおいて複数の積層造形モジュールを使用することができる。
【０１０３】
本発明の別の利点は、システムを、徐々に、より多くのモジュールで拡張、すなわちアップグレードできる点にある。物体の製造のニーズが時間の経過と共に変化する場合に、既存のモジュールをそのニーズを満たすためにより適した他のモジュールで置き換えるように決定することができる。
【０１０４】
本発明によれば、モジュール式の積層造形システムは、複数のモジュールを用いて構成された単一の装置である。このように、システムは閉じたシステムであり、すなわち人および／またはオペレータがシステムによって製造されている物体に容易にアクセスすることは不可能である。
【０１０５】
本発明によるモジュール式の積層造形システムの主たる態様は、
・凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、
・前記物体を製造するために材料の選択部分を凝固させるための凝固装置と
を備える積層造形モジュールである。
【０１０６】
本発明の発明者は、そのようなモジュールの柔軟性および使用可能性が、他の種類のモジュールをそのようなモジュールに容易に接続することができる場合に改善されることを見出した。
【０１０７】
凝固装置が処理チャンバ内の材料の槽を凝固させた後に、物体が製造される。本発明の発明者は、製造された物体の要件に応じて、製造された物体について追加の処理工程を実行することができることを見出した。これらの追加の処理工程は、閉じたシステム内で、すなわち物体をシステムから出すことなく実行されるべきであり、そうでない場合、環境を制御できない可能性があるからである。制御された環境は、製造された物体の要件が満たされていることを確実にするために必要である。本発明の発明者は、上述のとおりのモジュール式のシステムをもたらすために、各々のモジュールが相互接続されるガイド要素を備えるべきであり、相互接続されるガイド要素は、接続されたときに、その上でハンドリングロボットを移動させることができる単一の案内レールを形成すべきであることに気が付いた。そのような場合、モジュールを交換するたびに新しい案内レールを設ける必要がない。
【０１０８】
本発明によれば、ハンドリングロボットは、単一の案内レール上を移動することができる。ロボットの正確な動きを、制御モジュールによって制御することができる。したがって、制御モジュールとハンドリングロボットとの間のデータ接続が、提供されるべきである。データ接続を、例えば、ハンドリングロボットおよび制御モジュールに接続されたケーブルによって構成することができる。別の例では、データ接続は、単一の案内レール内に設けられ、あるいは単一の案内レールによって提供されるデータラインによって提供される。例えば、鉄道線路の形態の単一の案内レールが、異なる相互接続モジュールの間でハンドリングロボットを案内すると同時に、ハンドリングロボットを制御するためにハンドリングロボットと制御モジュールとの間のデータ交換を提供する手段として、適している。
【０１０９】
さらに、ハンドリングロボットは、単一の案内レール上で自身を駆動するための電力を必要とすることがある。本発明によれば、電力は、やはり制御モジュールによってハンドリングロボットと制御モジュールとの間の別個のケーブルを介して供給されてもよいし、単一の案内レールに組み込まれてもよい。
【０１１０】
本発明によれば、交換モジュールは、製造された物体を交換するように構成される。これは、製造された物体を、物体を目的地に運ぶことができるように、例えば人がモジュールから安全に取り出すできることを意味する。したがって、交換モジュールを、製造された物体が出荷サービスなどによって処理される前に保管される一時保管場所と考えることができる。
【０１１１】
システム内に存在するモジュールを交換する代わりに、
・製造された物体に蓄積した応力を緩和する熱処理をもたらすように構成された少なくとも１つの熱処理モジュール、または
・製造された物体を貯蔵するように構成された少なくとも１つの貯蔵モジュール
などの新たなモジュールを追加するように決定することもできる。
【０１１２】
一例において、前記モジュールの順番は、前記制御モジュール、続いて前記少なくとも１つの積層造形モジュール、続いて前記相互接続モジュールのうちの残りのモジュール、最後に前記交換モジュールである。
【０１１３】
本発明の発明者は、物体の製造において効率を得るために、少なくとも１つの積層造形モジュールを互いに隣接させて配置するべきであることに気が付いた。これは、制御モジュールが冷却、ガスの供給、などのユーティリティをさらに提供し、これらのユーティリティをシステムのすべてのモジュールに分配する必要はない状況において、特に有益である。これらのユーティリティは、例えば積層造形モジュールのみが必要とし、したがってこれらのモジュールが互いに隣接して配置される。
【０１１４】
別の例では、相互接続モジュールの第１の側が、別の相互接続モジュールの第２の側に接続され、前記相互接続モジュールの相互接続されるガイド要素は、前記相互接続モジュールの前記第１の側と前記第２の側との間を延びる。
【０１１５】
ガイド要素は、モジュールがすでに互いに隣接して配置されたときにガイド要素を互いに接続することができるように、相互接続モジュールの第１の側および第２の側に向かって延長可能であってよい。
【０１１６】
さらなる例において、前記相互接続されるガイド要素は、それぞれの相互接続モジュールの前記第１の側および前記第２の側において互いに相補的な形状を備えることで、前記相互接続モジュールの間の対合接続をもたらす。
【０１１７】
さらに別の例において、相互接続されるガイド要素は、前記相互接続モジュールの背面に取り付けられる。
【０１１８】
さらなる例において、相互接続モジュールは、このモジュール式のシステムが防塵であるように互いに接続される。
【０１１９】
一例において、制御モジュールは、ガス、電源、冷却、およびデータ通信のうちの少なくとも１つを含むユーティリティを前記相互接続モジュールにもたらすように構成される。
【０１２０】
ここで、前記相互接続される案内要素の各々は、相互接続される分配要素を備えることができ、前記分配要素は、単一の分配レールを形成し、前記ユーティリティは、前記分配レールを使用して前記モジュールシステムにわたって分配される。
【０１２１】
相互接続される分配要素を、データ通信用に構成することができ、相互接続モジュールの各々は、電子識別を備え、前記相互接続モジュールは、モジュールの種類および隣接して位置する相互接続モジュールの順番を知らせるために前記制御モジュールに前記分配要素を介して前記電子識別を通信するように構成され、前記制御モジュールは、前記受信される識別にもとづいて前記ハンドリングロボットを制御するように構成される。
【０１２２】
別の例では、各々のモジュールを、その対応する相互接続されるガイド要素におけるハンドリングロボットの存在を検出するための検出手段を備えて構成することができる。検出手段を、例えば光ゲートとして構成することができ、ハンドリングロボットが検出手段を通過するたびにゲートの光路が遮断される。
【０１２３】
各々のモジュールにおける検出手段の機械的位置を、制御モジュールによってハンドリングロボットを制御するために使用することができる。例えば、制御モジュールは、この情報を使用して、単一の案内レールにおけるハンドリングロボットの位置を較正することができる。
【０１２４】
この利点の１つは、モジュールの追加または交換が、制御モジュールを更新する必要がないという有益な効果を有することである。制御モジュールは、検出手段の情報を使用して、単一の案内レールにおいてハンドリングロボットを較正および／または制御することができる。
【０１２５】
本発明によるシステムに含まれる種々の態様の表現、すなわち言いまわしは、文言どおりに解釈されるべきではない。態様の表現は、あくまでも態様の実際の機能の背後にある論理的根拠を正確に表現するために選択されているにすぎない。
【０１２６】
本発明によれば、システムの上述の例に適用可能な種々の態様が、その利点も含め、本発明による相互接続モジュールに適用可能な態様に対応する。
【０１２７】
本発明は、第４の観点によれば、その第２の態様において、積層造形によって物体を製造するための第４の観点によるモジュール式のシステムにおいて動作するように構成された相互接続モジュールを提供し、
上記相互接続モジュールは、
・凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、前記物体を製造するために材料の選択部分を凝固させるための凝固装置とを備える積層造形モジュール、および
・前記製造された物体を交換するように構成された交換モジュール、
のいずれかであり、
上記相互接続モジュールは、
・製造された物体に蓄積した応力を緩和する熱処理をもたらすように構成された熱処理モジュールと、
・製造された物体を貯蔵するように構成された貯蔵モジュールと、
をさらに備え、
上記相互接続モジュールは、上記相互接続モジュールをさらなる相互接続モジュールに接続できるように、別々の互いに相互接続されるガイド要素を備え、これらの相互接続されるガイド要素は、前記モジュールが接続されたときに単一の案内レールを形成し、これによりハンドリングロボットが、前記単一の案内レール上で接続されると、前記相互接続モジュール間で物体を搬送することができる。
【０１２８】
本発明の上述の特徴および利点ならびにその他の特徴および利点は、添付の図面を参照する以下の説明から、最もよく理解されるであろう。図面において、類似の参照番号は、同一の部分あるいは同一または同等の機能または動作を実行する部分を指す。
【０１２９】
第５の観点から、本発明は、凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバを備え、処理チャンバにおいて材料の槽の表面レベルによって物体作業領域が定められる積層造形によって物体を製造するための装置であって、材料の槽の表面レベルに対して物体を位置決めするための支持体と、各々が材料の選択的な一部分を凝固させるように構成された複数の凝固装置とを備える装置に関する。
【０１３０】
装置の運転コストを低減するために、装置の能力を充分に利用すると同時に、三次元物体の総製造リードタイムが最小化されること、すなわち生産待ち行列が最小化されることを、確実にすることが目的である。
【０１３１】
本発明の目的は、積層造形によって物体を製造するための装置であって、物体を費用効率の高いやり方でより迅速に製造することができる装置を提供することにある。
【０１３２】
この目的を達成するために、本発明は、積層造形によって物体を製造するための装置であって、
・凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバであって、材料の槽の表面レベルによって物体作業領域が定められる処理チャンバと、
・材料の槽の表面レベルに対して物体を位置決めするための支持体と、
・各々が前記材料の選択的な一部分を凝固させるように構成され、各々が物体作業領域の少なくとも実質的に全体において動作できるように構成された複数の凝固装置と、
・複数の凝固装置を個別に制御するように構成され、少なくとも複数の凝固装置を物体作業領域の異なる部分において同時に動作させるように構成された制御手段と
を備える装置を提供する。
【０１３３】
本発明によれば、装置が、各々が物体作業領域の実質的に全体において動作できるように構成された複数の凝固装置と、複数の凝固装置を制御するように構成され、複数の凝固装置を物体作業領域の異なる部分において同時に動作させるように構成された制御手段とを備える。これにより、単一の物体の異なる部分を同じ処理チャンバ内で同時に凝固させることができるように、複数の凝固装置を、例えば物体作業領域の少なくとも８０％、好ましくは少なくとも９０％など、物体作業領域の実質的に全体において働くように制御することができる。単一の物体の異なる部分を同時に凝固させることにより、この物体をより迅速に製造でき、物体の総製造時間を短縮できる。特に、これは、本発明による装置では、従来技術から既知の装置と比較して、所与の時間単位においてより多くの物体を製造できることを意味する。これにより、本発明の目的が達成される。
【０１３４】
一実施形態において、複数の凝固装置は、電磁放射線を放射するように構成される。一実施形態において、複数の凝固装置によって放射される電磁放射線の種類は、各々のすべての凝固装置について同じであってよい。しかしながら、一実施形態においては、複数の凝固デバイスによって放射される電磁放射線の種類が、複数の凝固装置のうちの少なくとも２つについて異なることが考えられる。
【０１３５】
一実施形態において、装置は、複数の凝固装置の各々によって放射された電磁放射線を偏向させるように構成された複数の偏向手段を備える。前記偏向手段は、それ自体は既知であるが、複数のこのような偏向手段を使用することにより、より迅速な製造時間および装置のコンパクトな構成のために材料の層を同時に凝固させることができる。
【０１３６】
一実施形態において、複数の偏向手段は、物体作業領域によって定められる平面に垂直な線であって、物体作業領域の幾何学的な重心を通過する線の付近に配置される。換言すると、偏向手段は、実質的に物体作業領域の中央部分の上方に設けられる。これにより、複数の凝固装置のそれぞれが、例えば単一の物体の異なる部分を同時に凝固させることができるように、物体作業領域の実質的に全体に到達することが可能になる。
【０１３７】
一実施形態において、装置は、合計４つの凝固装置を備える。４つの装置の総数は、装置のコンパクトな設計を維持することができる一方で、装置の総コストを制御下に維持しながら、製造の速度を向上させる。同様に、合計４つの偏向手段を設けることができる。４つの凝固装置および４つの偏向手段を、幾何学的パターンで配置することができる。
【０１３８】
一態様によれば、第５の観点による発明は、特に上述のような装置を使用して積層造形によって物体を製造するための方法を提供する。この方法は、凝固させることができる材料の槽を用意するステップを含み、材料の槽の表面レベルが、物体作業領域を定める。本発明によれば、この方法は、製造されるべき製品の異なる部分を同時に凝固させるために物体作業領域の実質的に全体において複数の凝固装置を同時に動作させるステップを含む。言い換えれば、複数の凝固装置の能力が組み合わせられて単一の製品が製造される。
【０１３９】
本発明の利点は、複数の凝固装置が複数の製品を製造するために使用される場合にも達成されることに、留意されたい。各々の凝固装置を、複数の製品のそれぞれを製造するために使用することが考えられる。しかしながら、複数の凝固装置を、本発明の方法に従って、所与の瞬間において、製造されるべき単一の製品の異なる部分を製造するために使用することもできる。これにより、この製品または製品の層の製造時間を短縮することができる。
【０１４０】
一実施形態において、この方法は、複数の凝固装置のうちの１つで製造されるべき物体の輪郭を凝固させると同時に、複数の凝固装置のうちのさらなる凝固装置で製造されるべき物体の内部を凝固させるステップを含む。
【０１４１】
一実施形態において、この方法は、電磁放射線によって物体作業領域の一部分を凝固させるステップを含む。
【０１４２】
別の実施形態においては、複数の凝固装置のうちの第１の凝固装置が、予熱装置として使用され、複数の凝固装置のうちの第２の凝固装置が、凝固させることができる材料の予熱された部分を凝固させるために使用される。
【０１４３】
複数の凝固装置は、類似の凝固装置または異なる凝固装置であってよい。例えば、凝固装置によってもたらされる出力が、互いに異なっていてもよい。
【０１４４】
制御ユニットが、凝固装置のうちの１つだけを活動状態にし、残りの凝固装置を非非活動状態にすることができるように、複数の凝固装置を個別に制御するように構成されることは、当業者にとって明らかであろう。
【０１４５】
第１の観点による発明を第５の観点による発明と組み合わせることがきわめて有利であることに留意されたい。特に、これは、記録装置を各々の凝固装置のための撮像装置の形態で設けることができることを意味する。これにより、単一の凝固装置に関して第１の観点において説明したとおりの較正ルーチンを、利用可能な凝固装置の各々について実行することができる。これにより、複数の異なる凝固装置が正確なやり方で協働できることが保証される。
【０１４６】
第６の観点において、本発明は、積層造形によって物体を製造するための装置であって、電磁放射線への暴露によって凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、材料の槽の表面レベルに対して物体を位置決めするための支持体と、電磁放射線によって表面レベル上で材料の層を凝固させるための凝固装置とを備える装置に関する。
【０１４７】
これらの装置の欠点の１つは、三次元物体を製造する際の生産能力が限られていること、ならびに物体を製造するための柔軟性に能力限界があることである。
【０１４８】
したがって、コンピュータ制御の積層造形装置を使用する三次元物体の製造における課題の１つは、装置の能力を充分に利用することである。
【０１４９】
目的は、積層造形による物体の製造を管理するためのシステムであって、積層造形によってこれらの物体を製造するための複数の装置を管理する可能性を提供するように構成されたシステムを提供することにある。
【０１５０】
別の目的は、積層造形によって物体を製造するための装置であって、このシステムにおける稼働に適した装置を提供することにある。
【０１５１】
本発明の第１の態様において、第６の観点によれば、積層造形による物体の製造を管理するためのシステムが提供され、このシステムは、積層造形によって物体を製造するための複数の装置に接続され、あるいは積層造形によって物体を製造するための複数の装置を備え、
前記装置の各々は、
・凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、
・前記物体を製造するために材料の選択部分を凝固させるための凝固装置と、
・印刷ジョブにもとづいて前記物体を製造するために前記装置を制御するための制御装置と、
・前記印刷ジョブを公衆ネットワークを介して受信するように構成されたインターフェース手段と、
を備え、
前記複数の装置の各々は、前記公衆ネットワークを介して互いに接続され、
このシステムは、前記複数の装置の地理的位置情報を明らかにし、印刷ジョブを取得し、前記装置の前記地理的位置情報にもとづいて前記複数の装置のうちの少なくとも１つの装置を選択し、前記印刷ジョブを前記選択された装置に送信するように構成された中央サーバを備える。
【０１５２】
デジタルプロセス、すなわち製造されるべき物体の設計および対応する印刷ジョブの生成を、実際の物理的なプロセス、すなわち印刷ジョブにもとづく装置による物体の製造から切り離すことができることに、本発明の発明者は気が付いた。本発明によるシステムは、各々の装置が公衆ネットワークを介して互いに接続されるため、プロセスの細分化をサポートする。
【０１５３】
本発明による改善されたシステムは、複数の装置を互いに接続することにより、各々を中央サーバによって少なくとも部分的に制御することができる装置の集団を生み出すことによって、物体を生成するための総生産能力が増加するという考え方にもとづく。このようにして、分散型製造システムが提供される。
【０１５４】
本発明の発明者は、どの装置に印刷ジョブを送信すべきかの決定は、少なくとも装置の地理的位置情報にもとづくべきであることを見出した。
【０１５５】
地理的位置情報は、全地球測位システム（ＧＰＳ）、座標、国、都市、電話の局番、郵便番号、インターネットプロトコル（ＩＰ）のアドレス範囲、静的販売情報、などのいずれかであってよい。装置の地理的位置情報は、例えば中央サーバのデータベースにあらかじめ格納される静的情報と考えることができ、あるいは装置が自身の地理的位置情報を中央サーバに知らせる必要があるようなより動的な情報と考えることができる。
【０１５６】
したがって、装置を、例えば毎年、毎月、など、定期的に自身の地理的位置情報を送信するように構成することができ、あるいは装置は、位置の変化が装置によって検出されたときにのみ自身の地理的位置情報を送信してもよい。
【０１５７】
このシステムの利点の１つは、装置が力を合わせ、すなわち協働する場合に、物体、すなわち三次元物体の総製造リードタイムを最小にできることにある。本発明の発明者は、製造されるべき物体または印刷ジョブの総量を、これらの物体の製造に関してより大きな能力が得られるように利用可能な装置の各々に分配することが、より効率的であり得ることに気が付いた。
【０１５８】
本発明によれば、システムによって製造されるべき物体または印刷ジョブの総量が、すべての装置に、または複数の装置からなる部分集合に、均等に分配されてよい。代案においては、製造されるべき各々の物体または印刷ジョブに、優先ステータスを持たせることができる。その場合、各々の物体または印刷ジョブの優先ステータスを、中央サーバによって、複数の装置のうちの１つを選択するためのさらなる入力として使用することができる。
【０１５９】
本発明の文脈において、使用される材料は、これらに限られるわけではないが、ステンレス鋼または他の種類の合金などの液体、粉末、紙、あるいは薄板材料など、積層造形に適した任意の種類の材料であってよい。
【０１６０】
本発明によれば、例えば、ペン、電話機、カップ、などに匹敵するサイズを有する三次元物体の製造に適した比較的小さな処理チャンバを有し、あるいは机または椅子に匹敵するサイズもしくはさらに大きいサイズを有する三次元物体の製造に適した比較的大きい処理チャンバを有するなど、さまざまな物理的サイズの装置が存在できる。本発明による中央サーバが、比較的小さなサイズから比較的大きなサイズに及ぶ複数の三次元物体または複数の印刷ジョブに直面する場合、中央サーバは、装置をそれらの個々の能力にもとづいてさらに選択するように決定できる。
【０１６１】
本発明によれば、中央サーバは、印刷ジョブを取得するように構成される。中央サーバは、例えば、印刷ジョブを公衆ネットワークを介してエンジニアまたは設計者から受信することができる。印刷ジョブは、中央サーバにおいて指定された印刷待ち行列に位置することもできる。
【０１６２】
一例において、サーバはデータベースを備え、このデータベースは、前記複数の装置の各々の識別および対応する地理的位置情報を含む。
【０１６３】
その利点の１つは、データベースのセキュリティがシステム自体の制御下にあることにある。
【０１６４】
別の例において、複数の装置は、前記中央サーバを介して互いに接続される。
【０１６５】
複数の装置は、例えばプロセスデータなどを交換するために、システムに含まれる中央サーバへの直接接続を有することができる。しかしながら、本発明によれば、必ずしも複数の装置が公衆ネットワークを介して互いに直接的に通信したり、データを交換したりする必要はない。
【０１６６】
一例において、サーバは、装置のいずれかからプロセス情報を受信するように構成され、プロセス情報は、前記装置が処理することができる材料の種類、前記装置が製造できる物体のサイズ、物体を製造するための前記装置の能力、物体の確度、物体の製造速度、製造される物体の材料特性、および製造される物体の詳細サイズのいずれかであり、前記サーバは、前記プロセス情報にもとづいて前記複数の装置のうちの前記少なくとも１つの装置を選択するようにさらに構成される。
【０１６７】
したがって、複数の装置のうちの少なくとも１つを選択することは、装置のそれぞれについて利用可能なプロセス情報にさらにもとづくことができる。例えば、特定の種類の材料および特定のサイズの処理チャンバを必要とする印刷ジョブは、そのような印刷ジョブを処理することができる装置に送られる必要がある。
【０１６８】
さらなる例においては、装置は、前記公衆ネットワークにわたって私設ネットワークを介して前記サーバに接続される。
【０１６９】
これの利点は、装置が私設ネットワークの機能、セキュリティ、および管理方針の恩恵を受けながら、あたかも私設ネットワークに直接接続されているかのように公衆ネットワークを介してデータを受信および／または送信できるようになる点にある。例えば、仮想私設ネットワーク（ＶＰＮ）が、専用接続、仮想トンネリングプロトコル、またはトラフィック暗号化を使用して仮想ポイントツーポイント接続を確立することによって生成される。
【０１７０】
一例においては、印刷ジョブが物体の送り先の地理的位置情報を含み、
前記複数の装置のうちの前記少なくとも１つの装置を選択することは、
前記物体の送り先の地理的位置情報に地理的に近い地理的位置情報を有する前記複数の装置のうちの少なくとも１つを選択すること
を含む。
【０１７１】
本発明の発明者は、物体の製造場所、すなわち選択される装置の位置と、物体の送り先の地理的位置情報とが互いに一致すると、有利であり得ることに気が付いた。例えば、物体がオランダに発送されるべき場合、オランダで物体を生成することが、製造された物体の輸送に必要な輸送時間および対応する輸送コストが減るため、有利であり得る。したがって、製造される物体の目的地の地理的に近くに位置する装置が選択される。
【０１７２】
中央サーバを、製造されるべき物体のコストおよび／または炭酸ガス排出量にもとづいて前記複数の装置の中から装置を選択するようにさらに構成することができる。
【０１７３】
さらなる例において、中央サーバは、前記複数の装置の各々の占有情報を含み、
前記複数の装置のうちの前記少なくとも１つの選択は、
前記占有情報にもとづいて前記複数の装置のうちの少なくとも１つを選択すること
を含む。
【０１７４】
これの利点は、印刷ジョブを利用可能な複数の装置に分散させることで、物体の製造のための作業負荷の総量もこれらの装置に分散させることができる点にある。中央サーバは、装置の地理的位置情報を考慮に入れることに加えて、印刷ジョブが装置に均等に分配されるように印刷ジョブのための装置を選択することができる。
【０１７５】
一例において、物体は複数の印刷ジョブを含み、前記サーバは、前記物体の総製造リードタイムが最小になるように前記複数の印刷ジョブのうちの少なくとも１つを送信すべき前記装置のうちの少なくとも１つを選択するように構成される。
【０１７６】
本発明の発明者は、いくつかの場合に、三次元物体が複数の印刷ジョブ、すなわち三次元モデルを解釈する複数の異なる部品によって構成されることに注目した。総製造リードタイム、すなわち三次元物体の全体を製造するために必要な時間を、各々の部品が異なる装置によって生成される場合に短縮することができる。
【０１７７】
さらなる例では、前記装置の少なくとも１つが、例えば定期的または中央サーバからの要求に応じて、自身の地理的位置情報を前記中央サーバに送信するように構成される。
【０１７８】
前記装置のうちの少なくとも１つは、ネットワークアドレスをさらに有することができ、前記装置のうちの少なくとも１つは、自身の地理的位置情報を前記ネットワークアドレスから前記地理的位置情報を推定することによって割り出すように構成されてよい。
【０１７９】
一例において、中央サーバは、前記印刷ジョブのプロセス情報を格納するように構成される。プロセス情報は、設計、プロセス設定、層の堆積の戦略、シミュレーションデータ、製造データ、測定データ、などのいずれかであってよい。中央サーバは、そのようなデータを自身の安全なデータベースに格納することができる。プロセス情報は、対応する印刷ジョブと共に装置に送信されてもよい。
【０１８０】
さらなる例において、公衆ネットワークはインターネットである。
【０１８１】
別の例において、印刷ジョブは、物体の印刷モデル、前記物体の１つ以上の一連の連続層、ならびに前記物体についての装置設定およびベクトルのうちの少なくとも１つを含み、前記装置設定は、材料の種類、温度設定、および確度設定のいずれかを含むことができる。
【０１８２】
本発明の第２の態様においては、第６の観点によれば、積層造形によって物体を製造するための装置であって、
上述のとおりの第６の観点によるシステムにおける使用に適しており、
・凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、
・前記物体を製造するために材料の選択部分を凝固させるための凝固装置と、
・印刷ジョブにもとづいて前記物体を製造するために上記装置を制御するための制御装置と、
・前記印刷ジョブを公衆ネットワークを介して受信するように構成されたインターフェース手段と、
を備える装置が提供される。
【０１８３】
本発明による装置に含まれる種々の態様の表現、すなわち言いまわしは、文言どおりに解釈されるべきではない。態様の表現は、あくまでも態様の実際の機能の背後にある論理的根拠を正確に表現するために選択されているにすぎない。
【０１８４】
本発明によれば、システムの上述の例に適用可能な種々の態様が、その利点も含め、本発明による装置に適用可能な態様に対応する。
【０１８５】
本発明の上記ならびにその他の特徴および利点は、添付図面を参照した以下の説明から最もよく理解されるであろう。図面において、類似の参照番号は、同一の部分あるいは同一または同等の機能または動作を実行する部分を指す。
【０１８６】
本発明は、特定の種類のコンピュータ制御の積層造形装置に関連して以下に開示される特定の例に、限定されない。
【０１８７】
第７の観点において、本発明は、積層造形によって物体を製造するための装置であって、凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、材料の槽の表面レベルに対して物体を位置決めするための構造体と、表面上で材料の層を凝固させるための凝固装置と、処理チャンバに流体連通し、処理チャンバから材料を抽出するように構成された抽出装置とを備える装置に関する。
【０１８８】
装置の運転コストを低減するために、装置の能力を充分に利用すると同時に、三次元物体の総製造リードタイムが最小化されること、すなわち生産待ち行列が最小化されることを、確実にすることが目的である。
【０１８９】
三次元物体の製造、特に金属物体の積層造形における課題の１つは、凝固させられるべき層の堆積に関する。先行技術の慣例によれば、材料の粉末層は、前記材料層の選択部分を凝固させた後で、吸引装置によって処理チャンバから除去される。次いで、凝固させられるべき材料の新しい槽が、処理チャンバ内に堆積させられる。粉体の除去には多くの時間がかかり、複雑な物体が製造されている場合には、比較的困難である。
【０１９０】
公知の装置における製造、特に粉末抽出の確度および速度は、現在の積層造形の要求を満たすものではない。
【０１９１】
したがって、本発明の目的は、積層造形によって物体を製造するための装置であって、製造の速度および確度の改善を得ることができ、特に粉末の抽出を高い速度および高い効率で実行することができる装置を提供することにある。
【０１９２】
したがって、本発明は、積層造形によって物体を製造するための装置であって、
・凝固させることができる粉末材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、
・材料の槽の表面レベルに対して物体を位置決めするための構造体と、
・表面上で材料の層を凝固させるための凝固装置と、
・処理チャンバに流体連通し、処理チャンバから材料を抽出するように構成された抽出装置と、
・抽出されるべき材料に影響を及ぼす処理チャンバ内のガスの流れを引き起こすためのブロウ手段と
を備え、
前記ブロウ手段は、処理チャンバに連通した複数のブロウノズルを備え、これら複数のブロウノズルは、複数の異なる方向に向けられる、装置を提供する。
【０１９３】
この装置は、凝固させることができる材料槽、特に金属製品を作製するために凝固させることができる粉末材料の槽を受け入れるための処理チャンバを備える。材料の槽の表面レベルに対して物体を位置決めするための構造体が設けられる。特に電磁放射線によって表面上の材料の層を凝固させるためのレーザ装置などの凝固装置が設けられる。例えば材料の層の選択部分を凝固させた後に、材料の槽の粉末を除去するために、抽出装置が設けられ、処理チャンバに流体連通され、処理チャンバから材料を抽出するように構成される。本発明によれば、装置は、抽出されるべき材料に作用するために処理チャンバ内にガスの流れを引き起こすためのブロウ手段を備える。処理チャンバ内でガスの流れを使用することによって、抽出されるべき材料が影響を被り、処理チャンバ内であちこちに吹き飛ばされ、抽出装置がこれらの材料を抽出できる可能性が高まる。
【０１９４】
処理チャンバからの材料の抽出の可能性をさらに改善するために、前記ブロウ手段は、処理チャンバに流体連通した複数のブロウノズルを備え、これらのブロウノズルは、複数の異なる方向に向けられる。複数の異なる方向を有する複数のノズルを設けることにより、支持構造体のさまざまな部分により良好に到達することができる流れを支持構造体上に引き起こすことができる。このようにして、ブロウ手段の作用の範囲が改善され、処理チャンバ内の材料の改善された部分がガスの流れに曝され、このガスの流れに捕らえられ、したがって材料の抽出が速度および量の両方において改善される。複数の方向を有する複数のノズルを使用することにより、製造中の物体の背後にいわゆる「風下（ｌｅｅ）」側が形成される可能性が減少し、ここで「風下」側は、材料の層のうち、製造される物体によってガスの流れから隠される部分である。このように、本発明による装置は、より少ない時間でより多くの材料を抽出することができ、したがって本発明の目的が達成される。
【０１９５】
一実施形態において、複数のブロウノズルのうちの少なくとも１つは、可動ノズルである。装置を、例えば、処理チャンバ内に引き起こされる流れが方向の変化を被るように、制御ユニットに接続された駆動手段によってブロウ手段の吹き出しの最中に可動ノズルを動かすように構成することができる。これは、ノズルが処理領域のより大きな部分に到達することができ、したがって凝固させられるべき材料のより多くが、引き起こされる流れの影響を受けることを意味する。したがって、材料の抽出、特に粉末の抽出を、１つ以上の可動ノズルを使用することによって改善することができる。特に、複数のノズルは、可動ノズルであってよく、あるいは固定ノズルと可動ノズルとの組み合わせを用いてもよい。
【０１９６】
一実施形態において、少なくとも１つの可動ノズルは、この可動ノズルが排出する流れによって動かされるように構成される。駆動手段および制御ユニットによって動かされるのではなく、ノズルを、そのノズルが排出する流れによってもたらされる力によって動くように構成することが可能である。例えば、ノズルの端部を、自由に移動可能な端部を備えた可撓なホースまたは管の形態に構成することができる。そのような実施形態においては、ノズルを通って排出される流れが、可動ノズルが得られるように、可撓なホースまたは管の自由に移動可能な端部の運動を自動的にもたらす。この実施形態の利点は、この可動ノズルが排出する流れの方向について、比較的無作為な運動パターンがもたらされる点にある。さらに、この実施形態は、比較的安価である。
【０１９７】
一実施形態において、複数のノズルは、異なる圧力を有するガスの流れを引き起こすように構成される。したがって、ノズルのうちの１つを、比較的低い圧力を有する流れをもたらすように構成でき、他のノズルを、比較的大きな圧力を有する流れをもたらすように構成することができ、これを流れのパターンに乱流を引き起こすために使用することができる。
【０１９８】
一実施形態において、複数のノズルは、異なる体積流量を有するガスの流れを引き起こすように構成される。ノズルのうちの１つを、特に抽出手段によって抽出される体積流量に実質的に対応する比較的大きな体積流量を有するガスの流れを引き起こすように構成することができる。次いで、他のノズルを、処理チャンバの比較的小さな領域に作用する比較的小さい流れを引き起こすように構成することができる。これは、特に上述の異なる圧力との組み合わせにおいて、装置によって抽出される材料の量を改善する。
【０１９９】
一実施形態において、抽出装置は、ポンプユニットに接続された抽出管を備え、抽出管の入口開口は、処理チャンバ内に配置される。これは、処理チャンバからの材料の抽出を可能にする。
【０２００】
一実施形態において、抽出装置は、処理チャンバから抽出された液体または粉末材料の流れを濾過するためのフィルタユニットを備える。例えば、例えばさらなる層の凝固において再使用することができる粒子を集めるために、ガスの流れから粒子を濾過することが可能である。さらには、望ましくない粒子、例えば特定の寸法を超える粒子などの特定の寸法を有する粒子を、濾過して集めることが可能である。
【０２０１】
一実施形態において、フィルタユニットは、サイクロンフィルタである。サイクロンフィルタは、固体粒子を含む流れを濾過し、これらの固体粒子を収集するための非常に有効なフィルタである。したがって、サイクロンフィルタは、凝固させるべき粉末材料の濾過に有効である。
【０２０２】
一実施形態において、抽出装置は、処理チャンバから抽出された材料を保持するためのホルダを備える。ホルダを、抽出された材料を恒久的または一時的に保管するために使用することができる。ホルダを、処理チャンバ内に凝固させられるべき材料のさらなる層を配置するために抽出された材料の一部または全部を使用する再コーティング装置に接続することができる。
【０２０３】
一実施形態において、抽出装置は、処理チャンバから抽出された材料に関係するガスの流れを排気するための排気管を備える。これにより、ガスの流れを環境に排出することができる。
【０２０４】
一実施形態において、サイクロンフィルタは、材料をホルダに集めるため、およびガスを排気管を通って逃がすために、ホルダおよび排気管に接続される。上述のとおり、これにより、粒子材料が収集され、ガスが排気管を通って排出されるようなやり方で、材料を含むガスをサイクロンフィルタに通すことができる。
【０２０５】
一態様によれば、本発明は、本発明による装置の使用方法、特に前記装置の処理チャンバから材料を抽出する方法を提供し、この方法は、抽出すべき材料に作用するために処理チャンバ内にガスの流れを引き起こすステップを含む。本発明によれば、複数のブロウノズルが、複数の異なる方向に向けられた複数の噴流を引き起こすために使用される。このような方法および／または使用の利点は、装置に関してすでに上述されている。
【図面の簡単な説明】
【０２０６】
本発明の実施形態を、図面に関連して以下で説明する。
【０２０７】
【図１】物体の積層造形のための本発明の第１の実施形態による装置の概要である。
【図２】物体の積層造形のための本発明の第２の実施形態による装置の概要である。
【図３】本発明の一実施形態による装置の支持体の概略の上面図である。
【図４】本発明のさらなる実施形態による装置の支持体の概略の上面図である。  本発明の実施形態が、第２の観点から、図面に関連して以下で説明される。図面において、
【図５】物体の積層造形のための第２の観点からの本発明による装置の概要である。
【図６ａ】第２の観点からの本発明によるレベリング部材の第１の実施形態の正面図である。
【図６ｂ】第２の観点からの本発明によるレベリング部材の第１の実施形態の側面図である。
【図６ｃ】第２の観点からの本発明によるレベリング部材の第１の実施形態の側面図である。
【図７ａ】第２の観点からの本発明によるレベリング部材の第２の実施形態の正面図である。
【図７ｂ】第２の観点からの本発明によるレベリング部材の第２の実施形態の側面図である。
【図８ａ】第２の観点からの本発明によるレベリング部材の第３の実施形態の正面図である。
【図８ｂ】第２の観点からの本発明によるレベリング部材の第３の実施形態の側面図である。
【図９ａ】第２の観点からの本発明によるレベリング部材の第４の実施形態の正面図である。
【図９ｂ】第２の観点からの本発明によるレベリング部材の第４の実施形態の側面図である。
【図１０ａ】第２の観点からの本発明によるレベリング部材の第５の実施形態の正面図である。
【図１０ｂ】第２の観点からの本発明によるレベリング部材の第５の実施形態の側面図である。
【図１０ｃ】第２の観点からの本発明によるレベリング部材の第５の実施形態の側面図である。
【図１１】物体の積層造形のための第３の観点からの本発明による装置の概要である。
【図１２】第３の観点からの本発明による可動支持体の実施形態の側面図である。
【図１３】第３の観点からの本発明による可動支持体の実施形態の上面図である。
【図１４】第３の観点からの本発明による可動支持体の実施形態の斜視図である。
【図１５】第３の観点からの本発明による可動支持体の実施形態の側面図である。
【図１６】第４の観点による物体の積層造形のための装置の概要である。
【図１７ａ】第４の観点からの本発明による積層造形によって物体を製造するためのモジュール式システムの概要である。
【図１７ｂ】第４の観点からの本発明によるハンドリングロボットを示すモジュール式システムの断面図である。
【図１８】第４の観点からの本発明によるハンドリングロボットおよび単一の案内レールを示す例である。
【図１９】第４の観点からの本発明による物体を製造するためのモジュール式システムのさまざまな種類の例を開示している。
【図２０】特定の相互接続案内要素の例、ならびに単一の案内レールを形成する相互接続案内要素を開示している。
【図２１】物体の積層造形のための第５の観点からの本発明による装置の概要である。
【図２２】第５の観点からの本発明による装置の物体作業領域の上面図である。
【図２３】物体の積層造形のための第６の観点からの本発明による装置の概要である。
【図２４】第６の観点からの本発明による積層造形による物体の製造を管理するためのシステムの概要を開示している。
【図２５】物体の積層造形のための第７の観点からの本発明による装置の概要である。
【図２６】第７の観点からの本発明による装置の実施形態の概略図である。
【図２７】第７の観点からの本発明による装置のさらなる実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０２０８】
図１は、積層造形によって物体２を製造するための本発明の第１の実施形態による装置１の概要を示している。装置１は、いくつかのフレーム部品１１、１３から作られている。装置は、凝固させることができる材料の槽４を受け入れるための処理チャンバ３を備えている。下側フレーム部品１１には、シャフトが形成されており、支持体５が、物体２を材料の槽４の表面レベルＬに対して位置決めするために設けられている。支持体５は、層を凝固させた後に支持体５を下降させ、物体２のすでに形成された部分の上にさらなる材料の層を凝固させることができるように、シャフト内に移動可能に設けられている。装置１の上側部品１３内に、材料の選択部分を凝固させるための凝固装置７が設けられている。図示の実施形態において、凝固装置７は、支持体上に用意された粉末状の材料を融解させるためにレーザ光の形態の電磁放射線を生成するように構成されたレーザ装置であり、融解した材料が、冷却後に、製造されるべき物体の凝固した一部分を形成する。見て取ることができるとおり、レーザ装置７によって放射された電磁放射線７１は、放射された放射線７１を回転可能な光学素子７５を使用して材料の層４の表面Ｌに導く偏向ユニット７４によって偏向させられる。偏向ユニット７４の位置に応じて、放射線を、材料の槽の表面レベルＬの種々の部分に放射することができる。
【０２０９】
上側フレーム部品１３は、材料の槽４の表面レベルＬによって形成される平面におおむね平行に延びる支持構造体１４を備えている。この支持構造体１４は、上側フレーム部品に強度をもたらす。
【０２１０】
本発明による装置１は、ここでは撮像装置８１の形態であるが、材料の槽の表面レベルＬに関する特性を記録するための記録装置８１を備える。さらに、本発明による装置は、ライン９３によって記録装置８１に接続され、記録装置によって得られた特性を使用して凝固装置によって放射される電磁放射線の位置を制御するように構成された制御ユニット９１を備える。この目的のために、制御ユニット９１を、ライン９２によって凝固装置に接続することができ、さらに／あるいはライン９４によって偏向ユニット７４に接続することができる。
【０２１１】
図１に見て取ることができるとおり、記録装置は、少なくとも１つの撮像装置を備え、特にカメラユニット８１などの光学撮像装置を備える。カメラユニットは、図示の例では下側フレーム部品１１に接続された支持体５上または支持体５の付近に設けられた較正要素８２の１つ以上の画像を生成するように構成されている。記録装置によって取得された１つ以上の較正要素８２の１つ以上の画像は、記録装置自身によって処理され、あるいは制御ユニットに送られて、制御ユニットにおいて処理される。特に、処理ステップは、記録装置８１によって記録された較正要素８２の幾何学的特性を取得することを含む。凝固装置７によって放射される電磁放射線７２の位置を制御するために、この幾何学的特性は、凝固装置７または偏向ユニット７４を制御するために使用することができる。
【０２１２】
図１に示した実施形態の代案（図示せず）として、記録装置８１は、支持体５上または支持体５の付近に配置されてもよい。例えば、図１に示されている較正要素８２を、凝固装置７によって放射された電磁放射線７２を直接記録するように構成された記録装置８１によって置き換えることができる。したがって、この実施形態においては、記録装置８１の位置が、材料の槽の表面レベルＬの位置に直接関連する。したがって、装置１を較正するために、電磁放射線７２が、記録装置８１に到達するようなやり方で制御される。電磁放射線７２が支持体５上または支持体５の付近の記録装置８１に到達し、すなわち記録装置８１が放射された電磁放射線７２を検出するとき、電磁放射線の実際の位置（すなわち、記録装置の位置）および電磁放射線の目標位置（すなわち、到達すべき位置）が既知となる。実際の位置を、目標位置と比較することができ、この差を、槽の表面レベルＬの選択部分を凝固させる際に凝固装置７によって放射される電磁放射線の位置を較正するために制御ユニット９１によって使用することができる。特に、材料の槽４の表面レベルＬまたはその付近の異なる位置に設けられる複数の記録装置８１を使用し、例えばこれに限られるわけではないが合計で４個または６個の装置８１を使用することで、較正の確度を改善することができる。
【０２１３】
図２は、装置１の第２の実施形態を示している。類似の部分は、同じ参照番号で示されている。装置１は、大まかには、図１に示したとおりの装置に対応し、したがって簡潔にするために、主として相違点について説明する。図２に見て取ることができるとおり、主な違いは、撮像装置８１の位置が、図１に示した実施形態とは異なる点にある。ここで、撮像装置８１は、撮像装置８１の使用時の撮像装置８１の光路７１が、凝固装置の使用時に凝固装置７が発生させる電磁放射線の光路７１と少なくとも部分的に一致するように、配置されている。この点に関して、撮像装置８１および凝固装置７を必ずしも同時に動作させる必要はないが、そのようにすることも考えられることを、明確に指摘しておかなければならない。例えば、一実施形態においては、凝固装置が電磁放射線を放出していない場合にのみ、特性が記録される。図示の実施形態においては、記録手段８１を使用して較正領域の画像を偏向ユニット７４を介して取得し、記録手段８１によって取得された情報を使用して、材料の槽の表面レベルＬにおける電磁放射線の位置を制御すべく偏向ユニット７４および／または凝固装置７を較正または制御できるように、半透過ミラー要素または単一レンズ反射機構などの光学装置が使用される。
【０２１４】
本発明による装置１の利点は、材料の槽４の表面レベルＬに関する特性を記録するステップを、物体２の製造の最中に少なくとも１回繰り返すことができる点にある。
【０２１５】
特に、本発明による方法は、材料の層を凝固させ、凝固のステップの直後に特性を記録するステップを繰り返す可能性を提供する。これは、各々の層または複数の層を凝固させた後に較正が可能であり、物体の製造の最中の較正が可能になることを意味する。
【０２１６】
図３は、下側フレーム部品１１の上面の概略図を、支持体５の上部および材料の槽の表面レベルＬと共に示している。ここで、合計４つの要素８２ａ〜８２ｄが設けられていることを、見て取ることができる。これらの４つの要素は、凝固装置によって放射された電磁放射線を直接記録するための記録装置であってよい。しかしながら、これら４つの要素８２ａ〜８２は、図２に関して詳細に説明した較正要素であってもよい。要素８２ａ〜８２ｄは、おおむね矩形の材料槽４の対向する２つの辺に配置される。４つの要素８２ａ〜８２ｄの幾何学的位置の記録により、補間を使用して材料の槽の表面レベルＬにおける電磁放射線の位置をより正確に制御することが可能である。
【０２１７】
図４は、下側フレーム部品１１の上面の実施形態のさらなる概略図を、支持体５の上部および材料の槽の表面レベルＬと共に示している。ここでは、合計６つの要素８２ａ〜８２ｆが設けられていることを、見て取ることができる。図３と同様に、これら６つの要素は、凝固装置によって放射された電磁放射線を直接的に記録するための記録装置であってよく、あるいは図２に関して詳細に説明したとおりの較正要素であってよい。ここで、支持体５が熱的に接続されている下側フレーム部品１１に、４つの要素８２ａ〜８２ｄが割り当てられているのに対して、凝固装置７が熱的に接続されている上側フレーム部品１３に、２つの要素８２ｅおよび８２ｆが割り当てられていることを、見て取ることができる。この実施形態は、装置内の温度勾配およびその後の熱膨張の影響を、記録することができるという利点を提供する。特に、上側フレーム１３および下側フレーム１２のいずれか一方に接続された要素８２ａ〜ｆを用いることにより、例えば異なる動作温度または異なる熱膨張係数に起因する熱膨張の差を考慮することが可能である。凝固装置が従うべき装置の設定およびベクトルを調整することによって、例えば、製造されるべき物体の輪郭のサイズをわずかに増加させるなどにより、製造されるべき物体の熱膨張を考慮することも考えられる。
【０２１８】
図５は、積層造形によって物体１００２を製造するための装置１００１の概要を示している。装置１００１は、いくつかのフレーム部品１０１１、１０１２、１０１３から作られている。装置は、凝固させることができる材料の槽１００４を受け入れるための処理チャンバ１００３を備える。下側フレーム部品１０１１には、シャフトが形成されており、支持体１００５が、物体１００２を材料の槽１００４の表面レベルＬ１に対して位置決めするために設けられている。支持体１００５は、層を凝固させた後に支持体１００５を下降させ、物体１００２のすでに形成された部分の上にさらなる材料の層を凝固させることができるように、シャフト内に移動可能に設けられている。装置１００１の上側部品１０１３内に、材料の選択部分を凝固させるための凝固装置１００７が設けられている。図示の実施形態において、凝固装置１００７は、支持体上に用意された粉末状の材料を融解させるためにレーザ光の形態の電磁放射線を生成するように構成されたレーザ装置であり、融解した材料が、冷却後に、製造されるべき物体の凝固した一部分を形成する。しかしながら、本発明は、凝固装置の種類に限定されない。見て取ることができるとおり、レーザ装置１００７によって放射された電磁放射線１０７１は、放射された放射線１０７１を回転可能な光学素子１０７５を使用して材料の層１００４の表面Ｌ１へと導く偏向ユニット１０７４によって偏向させられる。偏向ユニット１０７４の位置に応じて、放射線は、一例として、光線１０７２、１０７３に従って放射され得る。
【０２１９】
図示の装置１００１は、材料の槽１００４の表面Ｌ１を平らにするために槽の表面Ｌ１に沿って移動させることができる再コーティング装置１００９をさらに備える。再コーティング装置１００９は、槽の表面に沿って移動方向Ｄ１に移動させられる。本発明による再コーティング装置１００９を、図６〜図９を参照して説明されるいくつかのやり方で具現化させることができる。しかしながら、一般に、本発明による再コーティング装置は、槽の表面に面する複数のレベリング要素を有し、これらのレベリング要素が変位方向Ｄ１とは反対の方向に柔軟に撓むことができるように設計されている少なくとも１つの細長いレベリング部材を備える。
【０２２０】
図６ａ〜６ｃが、本発明の第１の実施形態による再コーティング装置１１０９を示している。図６ａおよび図６ｂに見られるように、再コーティング装置１１０９は、細長いレベリング部材１１０１が取り付けられた全体フレーム１１０５を備える。細長いレベリング部材１１０１は、図６ａに見られるように、横並びにて配置された複数の独立したレベリング要素１１０３を備える。隣り合うレベリング要素１１０３の間には、間隙Ｓが形成されている。間隙は、図６ａの正面図に見られるように、レベリング要素１１０３の幅に実質的に等しい。複数のレベリング要素１１０３の各々は、変位方向Ｄ１とは反対の方向に柔軟に変形できるように設計されている。本発明による設計は、１つのレベリング要素１１０３ａを、さらなるレベリング要素１１０３ｂと比べて異なる様相で変形させることを可能にし、これは、材料の層のレベリングの厚さの均一性および確度の改善に役立つ。これは、図６ｃから最もよく理解される。
【０２２１】
図６ｃは、使用中の再コーティング装置１１０９を示している。再コーティング装置１１０９は、凝固させられるべき材料の層４の表面レベルＬ１の上方を、矢印Ｄ１によって示される移動方向に移動させられる。凝固させられるべき物体の一部分１００２が、所望の表面レベルから突き出している。この部分１００２は、レベリング要素１１０３ａ、１１０３ｂのうちのただ１つのレベリング要素の移動の線に位置する。第１のレベリング要素１１０３ａが、物体１００２がこの第１のレベリング要素１１０３ａの移動の線には位置していないがゆえに、物体のこの部分によって影響されることがないことを、見て取ることができる。しかしながら、物体は、第２のレベリング要素１１０３ｂの移動の線に位置している。これにより、第２のレベリング要素１１０３ｂは、第１のレベリング要素１１０３ａと比べて、さらに曲げられる。したがって、以上から、例えば物体１００２の突出部分の形態の小さな外乱が、再コーティング装置１１０９の比較的小さな部分にしか影響せず、再コーティング装置１１０９の他の部分には影響を及ぼさないことが、明らかである。これにより、凝固させられるべき材料１００４の表面層Ｌ１のレベリングの制御が向上する。
【０２２２】
図７ａおよび７ｂが、本発明の第２の実施形態による再コーティング装置１２０９を示している。再コーティング装置１２０９は、細長いレベリング部材１２０１が取り付けられた全体フレーム１２０５を備える。細長いレベリング部材１２０１は、図７ａに見られるように、横並びにて配置された複数の独立したレベリング要素１２０３を備える。隣り合うレベリング要素１２０３の間には、間隙が形成されている。第２の実施形態による再コーティング装置１２０９は、図７ｂにおいて最もよく見て取ることができるさらなる細長いレベリング部材１２１１を備える。さらなる細長いレベリング部材１２１１は、移動方向において見たとき、細長いレベリング部材１２０１の後ろに配置されている。さらなる細長いレベリング部材１２１１は、複数のさらなるレベリング要素１２１３を備える。図示の実施形態において、さらなるレベリング要素１２１３は、再コーティング装置１２０９の移動時に材料の表面層Ｌ１が完全にカバーされるように、レベリング要素１２０３に対して互い違いの関係にて配置されている。したがって、隣り合うレベリング要素１２０３によって形成された間隙を通って移動する材料の部分は、レベリング要素１２０３の背後に設けられたさらなるレベリング要素１２１３によってレベリングされる。図示の実施形態において、さらなるレベリング部材１２０３は、レベリング部材１２１３のすぐ後ろに配置されている。
【０２２３】
図８ａおよび図８ｂが、本発明の第３の実施形態による再コーティング装置１３０９を示している。この実施形態は、図７ａおよび図７ｂを用いて説明した第２の実施形態にきわめてよく似ている。簡潔さの理由で、第２の実施形態の全体的な説明が参照される。第３の実施形態における主な相違点は、さらなるレベリング部材１３１１が、レベリング部材１３０１から距離Ｓまたは間隔Ｓに配置されることである。これにより、個々のレベリング要素１３０３およびさらなるレベリング要素１３１３の独立した湾曲のための余地が増す。間隔は、設計によることができ、そのパラメータは、主として製造の容易さにもとづく。
【０２２４】
図９ａおよび図９ｂは、本発明の第４の実施形態による再コーティング装置１４０９を示している。この実施形態は、第３の実施形態にきわめてよく似ており、簡潔にするために、主に相違点について説明する。図９ｂにおいて見て取ることができるとおり、合計４つのレベリング部材１４０１、１４１１、１４２１、１４３１が使用され、各々が、移動方向について見たときに互いに間隔を空けて配置されている。各々のレベリング部材１４０１、１４１１、１４２１、１４３１は、移動方向Ｄ１とは反対の方向に柔軟に変形することができる複数のレベリング要素１４０３、１４１３、１４２３、１４３３を備えている。再コーティング装置１４０９の前方には、実質的に堅固な鋤部材が設けられている。この鋤部材は、細長いレベリング部材と比べて比較的厚く、材料の層のレベリングにおいて第１の粗いステップを提供するように設計されている。さらに、図９ｂに見られるように、再コーティング装置は、再コーティング装置１４０９が移動方向Ｄ１とは反対の移動方向Ｄ１’に移動させられるときに活動状態となるように設計された実質的に堅固なさらなる鋤部材１４０８を備えている。これは、再コーティング装置が前進（Ｄ１）方向または後退（Ｄ１’）方向のどちらに移動させられるかに関わらず、材料の層のレベリングにおける第１の粗いステップを提供する。したがって、これにより、材料の層のレベリングの速度が改善される。
【０２２５】
図１０ａ〜図１０ｃが、本発明の第５の実施形態による再コーティング装置１５０９を示している。図１０ａおよび図１０ｂに見られるように、再コーティング装置１５０９は、細長いレベリング部材１５０１が取り付けられた全体フレーム１５０５を備える。細長いレベリング部材１５０１は、単一のレベリング要素１５０３を備える。レベリング要素１５０３は、ばね１５２１によってフレーム１５０５に接続されており、レベリング要素１５０３は、ばね１５２１により、少なくとも材料の槽１００４の表面レベルＬ１によって定められる平面を実質的に横切る方向に移動することができる。さらに、レベリング要素は、変位方向Ｄ１とは反対の方向に柔軟に変形できるように設計されてもよい。本発明による設計は、図１０ｃに見られるように、単一のレベリング要素１５０３が特定の力に遭遇したときに上方に移動して物体１００２を通過することを可能にする。このように、ばね１５２１によって、レベリング要素は、しきい値を超える力に遭遇したときにレベリング要素を少なくとも槽の表面によって定められる平面を横切る方向に移動させることができるように、細長いレベリング部材に柔軟に接続される。レベリング要素が、比較的薄い構造ゆえに、変位方向とは反対の方向にも柔軟に撓むことができることに、注意すべきである。
【０２２６】
図１１は、積層造形によって物体２００２を製造するための装置２００１の概要を示している。装置２００１は、いくつかのフレーム部品２０１１、２０１２、２０１３から作られている。装置は、凝固させることができる材料の槽２００４を受け入れるための処理チャンバ２００３を備える。下側フレーム部品２０１１には、シャフトが形成されており、支持体２００５が、物体２００２を材料の槽２００４の表面レベルＬ２に対して配置するために設けられている。支持体２００５は、層を凝固させた後に支持体２００５を下降させ、物体２００２のすでに形成された部分の上にさらなる材料の層を凝固させることができるように、おおむね矢印Ｚによって示される方向に移動できるようにシャフト２０５０内に設けられている。装置２００１の上側部品２０１３内に、材料の選択部分を凝固させるための凝固装置２００７が設けられている。図示の実施形態において、凝固装置２００７は、支持体上に用意された粉末状の材料を融解させるためにレーザ光の形態の電磁放射線を生成するように構成されたレーザ装置であり、融解した材料が、冷却後に、製造されるべき物体の凝固した一部分を形成する。しかしながら、本発明は、凝固装置の種類に限定されない。見て取ることができるとおり、レーザ装置２００７によって放射された電磁放射線２０７１は、放射された放射線２０７１を回転可能な光学素子２０７５を使用して材料の層２００４の表面Ｌ２へと導く偏向ユニット２０７４によって偏向させられる。偏向ユニット２０７４の位置に応じて、放射線は、一例として、光線２０７２、２０７３に従って放射され得る。
【０２２７】
図１２は、本発明による支持体２００５の実施形態の概略の側面図を示している。図１２は、ビルドプラットフォーム２０５２およびスピンドル２０５１を有しており、シャフト２０５０内に矢印Ｚによって示される方向に移動可能に設けられた可動支持体２００５を示している。ここで図１１を再び参照すると、シャフト２０５０が下側フレーム２０１１の一部分であり、可動支持体２００５がシャフト２０５０内を移動してビルドプラットフォーム２０５２を物体２００２を製造するために所望の高さに位置決めすることができることを、見て取ることができる。ここで図１２を参照すると、支持体２００５、特にビルドプラットフォーム２０５２が、どちらもシャフト２０５０の対向する壁に沿って移動可能である第１のホイール要素２０５４および第２のホイール要素２０５５を備えることを、見て取ることができる。すなわち、支持構造体２００５は、支持構造体２００５の移動時に支持構造体２００５をシャフト２０５０に沿って案内するためにシャフト２０５０に接触するガイド手段２０５４、２０５５を備える。
【０２２８】
図１３が、好ましくはホイール要素の形態のガイド手段２０５４〜２０５９を有している可動支持体２００５の実施形態の上面図を示している。ホイール要素２０５４〜２０５９であってよい合計６つのガイド要素２０５４〜２０５９を、図１３において見て取ることができるが、より多数またはより少数のガイド要素を使用することも考えられる。さらに、ここでは、対置されたガイド要素のペアが形成されていることを、見て取ることができる。例えば、ガイド要素２０５４が、ガイド要素２０５５の反対側に配置され、ガイド要素２０５６が、ガイド要素２０５７の反対側に配置され、ガイド要素２０５８が、ガイド要素２０５９の反対側に配置されている。好ましくは案内ホイール２０５４〜２０５９の形態であるガイド要素２０５４〜２０５９のこれらのペアの配置は、自由度の制限に役立つ。対置されたガイド要素の間に小さなオフセットが存在しても、自由度の制限に実質的に影響はないことに、注意すべきである。
【０２２９】
図１４は、図１３の上面図に関して説明したすべてのガイド要素を有し、さらに追加のガイド要素のペア（図１４においてはペアの一方のガイド要素２０６４、２０６６だけを見て取ることができる）も有している可動支持体のビルドプラットフォーム２０５２のさらなる実施形態の概略の斜視図を示している。２つのガイド要素２０６４、２０６６のそれぞれの正反対の位置に、好ましくは案内輪の形態であるさらなるガイド要素が設けられていることに、注意すべきである。さらなるガイド要素は、対置されたガイド要素のペアが形成されるように、図１３に示したガイド要素２０５７、２０５５の真下に配置される。
【０２３０】
原則として、あらゆる固体の物体は、合計で６つの自由度（ＤＯＦ）を有し、すなわち並進運動の３つのＤＯＦと、回転運動の３つのＤＯＦとを有する。図１３のガイド要素２０５４〜２０５９および図１４のガイド要素２０５４〜２０５９、２０６４、２０６６のペアを使用することにより、ＤＯＦの数は、特定の運動を拘束することによって低減される。図１３に示されるガイド手段は、ビルドプラットフォーム２０５２の表面によって定められる平面内、すなわち図１３の図面によって定められる平面内での並進運動および／または回転運動に関するあらゆるＤＯＦを拘束すると考えられる。ガイド要素のペアを合計５つ有している図１４に示され、図１４に関して説明されたガイド手段は、回転運動に関する残りのＤＯＦも拘束し、したがって（矢印Ｄ２によって示される）軸方向の運動、すなわちビルドプラットフォーム２０５２の所望の運動に関するＤＯＦだけが、拘束されずに残ると考えられる。
【０２３１】
図１５は、可動支持構造体のためのガイド要素のペアの実施形態を概略的に示している。図１５は、シャフトを、ビルドプラットフォーム２０５２が移動可能に設けられた２つの対向する壁部分２０５０、２０５０’の形態で概略的に示している。ビルドプラットフォーム２０５２は、図１１および図１２にも示されるように、例えばスピンドルによって方向Ｚに移動可能である。当然ながら、支持構造体２０５２をＺ方向に駆動する他の方法も考えられ、駆動の方法は、本発明に限定されない。
【０２３２】
本発明によれば、第３の観点から、ホイール要素２０５４およびさらなるホイール要素２０５５の形態のガイド要素が提供される。ホイール要素２０５４は、サスペンション要素２５４１によってビルドプラットフォーム２０５２に接続され、シャフトの第１の壁２０５０に沿って移動可能である。さらなるホイール要素２０５５も、さらなるサスペンション要素２５５１によってビルドプラットフォームに接続され、シャフトの第２の壁２０５０’に沿って移動可能である。シャフトの第１の壁２０５０は、第２の壁２０５０’に直接対向し、この第２の壁２０５０’に面している。サスペンション要素２５４１、２５５１の各々は、サスペンション要素２５４１、２５５１のそれぞれの軸２５４２、２５５２を中心とする枢動が可能であるように、ビルドプラットフォーム２０５２に枢動可能に接続されている。図１５に見られるように、サスペンション要素２５４１およびさらなるサスペンション要素２５５１は、ヒンジ要素２０４５の形態の連結要素２０４５によって、互いに移動可能に連結される。さらに、連結要素は、可動支持構造体のビルドプラットフォーム２０５２に接続され、図１５に示される実施形態においてはさらなるサスペンション要素２５５１にも接続されたばねおよび／または減衰部材２０４６を備える。これに加え、あるいはこれに代えて、ばねおよび／または減衰部材２０４６は、サスペンション要素２５４１に接続されてよいことに、注意すべきである。
【０２３３】
サスペンション要素２５４１とさらなるサスペンション要素２５５１との間の連結は、これらの要素２５４１、２５５１が互いに反対方向に枢動できるような連結である。ばねおよび／または減衰要素２０４６は、両方のホイール２０５４、２０５５がそれぞれの壁２０５０、２０５０’に良好に接触するように、ヒンジ２０４５を押して、ホイール要素２０５４、２０５５を外側に付勢または駆動する圧縮ばねであるように設計される。上述の構造は、支持構造体が例えば矢印Ｘによって示される方向の熱膨張を被る場合に、軸２５４２、２５５２の位置が互いに遠ざかることを意味し、これは、従来技術においては、ビルドプラットフォーム２０５２の正確な位置が不確かになるという結果につながり得る。上述した構造においては、圧縮ばね２０４６がホイール要素２０５４、２０５５をそれぞれの壁部分２０５０、２０５０’に強制的に接触させ、支持構造体２０５２の中央部分を壁部分２０５０、２０５０’の中間に正確に位置させる。したがって、図１５に関してここで説明したガイド手段を、たとえ温度勾配がビルドプラットフォーム２０５２および／またはシャフトの熱膨張につながる場合であってもビルドプラットフォーム２０５２の正確かつ再現性のある位置決めを保証するために、使用することができる。
【０２３４】
一実施形態において、図１４において説明および図示したガイド要素の５つのペアのすべてが、図１５に示したガイド要素のペアとして解釈され、Ｚ方向の並進運動を除くすべての並進および回転のＤＯＦにおいて正確かつ再現性のある位置決めを可能にすることに、注意すべきである。
【０２３５】
図１６は、積層造形によって物体３００２を製造するための装置３００１の概要を示している。装置３００１は、いくつかのフレーム部品３０１１、３０１２、３０１３から作られている。装置は、凝固させることができる材料の槽３００４を受け入れるための処理チャンバ３００３を備える。下側フレーム部品３０１１には、シャフトが形成されており、支持体３００５が、物体３００２を材料の槽３００４の表面レベルＬ３に対して配置するために設けられている。支持体３００５は、層を凝固させた後に支持体３００５を下降させ、物体３００２のすでに形成された部品の上にさらなる材料の層を凝固させることができるように、シャフト内に移動可能に設けられている。装置３００１の上側部品３０１３内に、材料の選択部分を凝固させるための凝固装置３００７が設けられている。図示の実施形態において、凝固装置３００７は、支持体上に用意された粉末状の材料を融解させるためにレーザ光の形態の電磁放射線を生成するように構成されたレーザ装置であり、融解した材料が、冷却後に、製造されるべき物体の凝固した一部分を形成する。しかしながら、本発明は、凝固装置の種類に限定されない。見て取ることができるとおり、レーザ装置３００７によって放射された電磁放射線３０７１は、回転可能な光学素子３０７５を使用して、放射された放射線３０７１を材料の層３００４の表面Ｌ３へと導く偏向ユニット３０７４によって偏向させられる。偏向ユニット３０７４の位置に応じて、放射線は、一例として、光線３０７２、３０７３に従って放射され得る。
【０２３６】
図１７ａおよび図１７ｂが、積層造形によって物体を製造するためのモジュール式システム３１０１を異なる角度から示している。モジュール式システム３１０１は、制御モジュール３１０２と、２つの隣接して配置および接続された積層造形モジュール３１０３、３１０４と、熱処理モジュール３１０５と、交換モジュール３１０６とを備える。
【０２３７】
積層造形モジュール３１０３、３１０４は、凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、前記物体を製造するために材料の選択部分を凝固させる凝固装置とを備える。
【０２３８】
制御モジュール３１０２は、物体の製造のプロセスに関する種々のデータを入力するためのユーザインターフェース３１０９を備えることができる。そのようなデータは、例えば、生成されるべき物体のモデル、モジュール式システム３１０１に用意されるモジュールの特定の順序および種類、などであり得る。
【０２３９】
さらに、モジュール３１０２、３１０３、３１０４、３１０５、３１０６の各々は、モジュールを互いに接続するために使用されるフレーム３１０７を備えることができる。
【０２４０】
図１７ｂに、モジュール３１０２、３１０３、３１０４、３１０５、３１０６の背面３１１０に配置または設置された単一の案内レール上を案内されるハンドリングロボット３１０８が示されている。
【０２４１】
図１８が、本発明によるハンドリングロボット３２０１および単一の案内レール３２０２、３２０３を示す例である。
【０２４２】
ここで、単一の案内レールは、制御モジュールからハンドリングロボット３２０１へのデータ通信および電力供給が可能になるように、参照番号３２０２および３２０３で参照される２つの異なる部分を備える。これにより、データ通信および電力の供給を、これら２つの部品３２０２、３２０３を介して運ぶことができる。
【０２４３】
図１９は、本発明による物体を製造するためのモジュール式システムのさまざまな種類の例を開示している。
【０２４４】
一番上の例では、制御モジュール３１０２が、積層造形モジュール３１０３に隣接して配置され、積層造形モジュール３１０３が、交換モジュール３１０６に接続されている。この構成は、適切に機能するシステムの最小限の構成であると考えられる。
【０２４５】
より高度な構成、すなわち上から２番目の構成においては、制御モジュール３１０２が、２つの隣接して配置された積層造形モジュール３１０３に接続され、次いで積層造形モジュール３１０３は、貯蔵モジュール３１２１に接続され、最後が交換モジュール３１０６で終わっている。
【０２４６】
さらにより詳細な構成が、上から３番目の構成に示されており、単一の制御モジュール３１０２が、２つの隣接して配置された積層造形モジュール３１０３に接続され、積層造形モジュール３１０３は、熱処理モジュール３１０５、貯蔵モジュール３１２１、および交換モジュール３１０６に接続されている。
【０２４７】
最後に、きわめて詳細かつ拡張された構成が、上から４番目の構成に示されており、監視モジュール３１２２が制御モジュールに接続され、制御モジュールは、３つの隣接して配置された積層造形モジュール３１０３に接続され、積層造形モジュール３１０３は、２つの貯蔵モジュール３１２１に接続され、貯蔵モジュール３１２１は、２つの熱処理モジュール３１０５に接続され、熱処理モジュール３１０５は、最終的に交換モジュール３１０６に接続されている。この構成は、例えば、物体の大量生産に使用することができる。
【０２４８】
図２０は、特定の相互接続案内要素３３０１の例、ならびに単一の案内レールを形成する相互接続案内要素を開示している。
【０２４９】
この例では、相互接続案内要素３３０１は、第１の端部のダウエルピン３３０２と、第２の端部の対応する穴３３０３とを備える。
【０２５０】
ダウエルピン３２０２は、自由に滑り込ませることができるように、対応する穴３３０３よりも小さい直径を有することができ、あるいは穴３３０３に押し込まれなければならないように、より大きい直径を有することができる。
【０２５１】
次いで、２つのモジュール３３０４、３３０５を、第１のモジュール３３０４のダウエルピン３３０２が第２のモジュール３３０５の穴３３０３に整列するように、モジュールを互いに並べて整列させることによって、互いに接続することができる。第１のモジュール３３０４を第２のモジュール３３０５に接続することによって、第１のモジュール３３０４および第２のモジュール３３０５の案内要素が接続され、すなわちダウエルピン３２０２が対応する穴に押し込まれる（あるいは、その反対）ため、単一の案内レールが形成される。
【０２５２】
本発明の発明者は、穴３３０３との組み合わせにおけるダウエルピン３２０２の使用が、互いに隣接するモジュールの配置を制御するための堅固な基準点として役立つことに気が付いた。ダウエルピン３２０２を対合する穴３３０３と組み合わせて使用することで、２つの隣接して配置されるモジュール３３０４、３３０５の間の機械的な遊びを小さくすることができる。
【０２５３】
制御モジュールによるハンドリングロボットの制御を、相互接続案内要素３３０１に組み込まれたデータおよび／または電力の接続を介して達成することができ、あるいはハンドリングロボットと制御モジュールとの間に接続された別々のケーブルを介して達成することができる。
【０２５４】
図２１は、本発明の実施形態による積層造形によって物体４００２を製造するための装置４００１の概要を示している。装置４００１は、いくつかのフレーム部品４０１１、４０１２、４０１３から作られている。装置は、凝固させることができる材料の槽４００４を受け入れるための処理チャンバ４００３を備える。下側フレーム部品４０１１には、シャフトが形成されており、支持体４００５が、物体４００２を材料の槽４００４の表面レベルＬ４に対して位置決めするために設けられている。支持体４００５は、層を凝固させた後に支持体４００５を下降させ、物体４００２のすでに形成された部分の上にさらなる材料の層を凝固させることができるように、シャフト内に移動可能に設けられている。装置４００１の上側部品４０１３内に、電磁放射線によって材料の選択部分を凝固させるための凝固装置４００７が設けられている。見て取ることができるとおり、レーザ装置４００７によって放射された電磁放射線４０７１は、放射された放射線４０７１を材料の層４００４の表面Ｌ４へと導く第１の回転可能な偏向ユニット４０７５によって偏向させられる。装置４００１の上側部品４０１３内に、材料のさらなる選択部分を凝固させるためのさらなる凝固装置４００７が設けられている。
【０２５５】
装置４００１の上側部品４０１３は、電磁放射線によって材料の選択部分を凝固させるためのさらなる凝固装置４００７も備える。見て取ることができるとおり、さらなるレーザ装置４００７’によって放射された電磁放射線４０７１’は、放射された放射線４０７１’を材料の層４００４の表面Ｌ４へと導くためのさらなる回転可能な偏向ユニット４０７５’によって偏向させられる。
【０２５６】
図示の実施形態において、凝固装置４００７およびさらなる凝固装置４００７’は、支持体上に用意された粉末状の材料を融解させるためにレーザ光の形態の電磁放射線を生成するように構成されたレーザ装置であり、融解した材料が、冷却後に、製造されるべき物体の凝固した一部分を形成する。しかしながら、本発明は、この形式の凝固装置に限定されず、むしろ電磁放射を使用する凝固装置を一般的に含む。さらに、複数の凝固装置が放射する電磁放射線の種類は、各々のすべての凝固装置について同じであってよいが、複数の凝固装置が放射する電磁放射線の種類が、複数の凝固装置のうちの少なくとも２つについて異なってもよいと考えられる。
【０２５７】
さらに、図２１において、複数の偏向手段４０７５、４０７５’が、物体作業領域Ｌ４によって定められる平面に垂直な線Ｃの近くに配置され、線Ｃは、物体作業領域Ｌ４の幾何学的重心を通過することを、見て取ることができる。換言すると、偏向手段４０７５、４０７５’は、実質的に物体作業領域Ｌ４の中央部分の上方に設けられている。これにより、例えば単一の物体の異なる部分の同時の凝固を生じさせることができるように、複数の凝固装置の各々が、物体作業領域の実質的に全体に容易に到達できるようになる。
【０２５８】
上記は、物体作業領域Ｌ４の上面図を示す図２２から、よりよく理解されるであろう。ここでは、装置が合計４つの凝固装置を備えており、各々が電磁放射のビーム４０７３〜４０７３’’’を物体作業領域へと向けることができる。４つの装置の総数は、装置のコンパクトな設計を維持することができる一方で、装置の総コストを制御下に維持しながら、製造の速度を向上させる。同様に、合計４つの偏向手段を設けることができる。４つの凝固装置および４つの偏向手段を、幾何学的パターンで配置することができる。図２２は、電磁放射ビーム４０７３〜４０７３’’’の各々の中央または中立位置を示しており、この位置を、装置の動作の最中に、複数の偏向手段によって電磁放射線を偏向させることによって変更することができる。複数の偏向手段は、物体作業領域の中央部分Ｃの実質的に上方に配置されており、すなわち電磁放射ビーム４０７３〜４０７３’’’の各々の中央または中立位置が、物体作業領域の周辺部分Ｐよりも中央部分Ｃの近くに位置しているため、複数の電磁放射ビームの各々を物体作業領域の実質的に全体に到達させることが、比較的容易である。したがって、これは、とりわけ、単一の物体の異なる部分を同時に凝固させることを可能にする。
【０２５９】
図２１を再び参照すると、装置４００１が、複数の凝固装置４００７、４００７’を制御するように構成された制御手段４０７４をさらに備え、制御手段は、複数の凝固装置４００７、４００７’を物体作業領域Ｌ４の異なる部分において同時に動作させるように構成されていることを、見て取ることができる。
【０２６０】
このように、図２１に示される装置によれば、複数の凝固装置４００７、４００７’を、物体作業領域Ｌ４の実質的に全体において働くように制御することができ、したがって単一の物体４００２の異なる部分を同時に凝固させることができる。単一の物体の異なる部分を同時に凝固させることにより、この物体をより迅速に製造することができ、物体の総製造時間を短縮できる。本発明は、好ましい実施形態によって上述されている。
【０２６１】
図２３は、積層造形によって物体５００２を製造するための装置５００１の概要を示している。装置５００１は、いくつかのフレーム部品５０１１、５０１２、５０１３から作られている。装置は、凝固させることができる材料の槽５００４を受け入れるための処理チャンバ５００３を備える。下側フレーム部品５０１１には、シャフトが形成されており、支持体５００５が、物体５００２を材料の槽５００４の表面レベルＬ５に対して配置するために設けられている。支持体５００５は、層を凝固させた後に支持体５００５を下降させ、物体５００２のすでに形成された部分の上にさらなる材料の層を凝固させることができるように、シャフト内に移動可能に設けられている。装置５００１の上側部品５０１３内に、材料の選択部分を凝固させるための凝固装置５００７が設けられている。図示の実施形態において、凝固装置５００７は、支持体上に用意された粉末状の材料を融解させるためにレーザ光の形態の電磁放射線を生成するように構成されたレーザ装置であり、融解した材料が、冷却後に、製造されるべき物体の凝固した一部分を形成する。しかしながら、本発明は、凝固装置の種類に限定されない。見て取ることができるとおり、レーザ装置５００７によって放射された電磁放射線５０７１は、回転可能な光学素子５０７５を使用して、放射された放射線５０７１を材料の層５００４の表面Ｌ５へと導く偏向ユニット５０７４によって偏向させられる。偏向ユニット５０７４の位置に応じて、放射線は、一例として、光線５０７２、５０７３に従って放射され得る。
【０２６２】
図２４は、積層造形による物体の製造を管理するためのシステム５１０５の概要を開示している。システム５１０５は、それぞれが公衆ネットワークに接続された複数の装置５１０２を含む。装置５１０２は、積層造形による物体の製造に適しており、各々の装置５１０２は、凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、物体を製造するために材料の選択部分を凝固させる凝固装置と、印刷ジョブにもとづいて物体を生成するために装置を制御する制御装置と、公衆ネットワーク５１０１を介して印刷ジョブを受信するように構成されたインターフェース手段とを備える。
【０２６３】
システム５１０５は、複数の装置５１０２の地理的位置情報を格納するためのデータベース５１０４を有する中央サーバ５１０３をさらに含む。地理的位置情報は、装置が販売されたときにデータベース５１０４に手作業で入力されてよく、あるいは地理的位置情報は、例えば中央サーバ５１０３が複数の装置５１０２のいずれかから更新された地理的位置情報を受信するたびに、中央サーバ５１０３によってデータベースにおいて自動的に更新されてもよい。
【０２６４】
中央サーバ５１０３は、複数の装置５１０２に印刷ジョブを分配する役割を果たす。これに関し、中央サーバ５１０３は、対応する物体の製造に使用すべき装置５１０２のうちの１つを選択する。選択プロセスは、少なくとも複数の装置５１０２の地理的位置情報にもとづく。
【０２６５】
図２５は、積層造形によって物体６００２を製造するための装置６００１の概要を示している。装置６００１は、いくつかのフレーム部品６０１１、６０１２、６０１３から作られている。装置は、凝固させることができる材料の槽６００４を受け入れるための処理チャンバ６００３を備える。下側フレーム部品６０１１には、シャフト６０５０が形成されており、支持体６００５が、物体６００２を材料の槽６００４の表面レベルＬ６に対して配置するために設けられている。支持体６００５は、層を凝固させた後に支持体６００５を下降させ、物体６００２のすでに形成された部分の上にさらなる材料の層を凝固させることができるように、シャフト６０５０内に移動可能に設けられている。装置６００１の上側部品６０１３内に、材料の選択部分を凝固させるための凝固装置６００７が設けられている。図示の実施形態において、凝固装置６００７は、支持体上に用意された粉末状の材料を融解させるためにレーザ光の形態の電磁放射線を生成するように構成されたレーザ装置であり、融解した材料が、冷却後に、製造されるべき物体６００２の凝固した一部分を形成する。しかしながら、本発明は、凝固装置６００７の種類に限定されない。見て取ることができるとおり、レーザ装置６００７によって放射された電磁放射線６０７１は、回転可能な光学素子６０７５を使用して、放射された放射線６０７１を材料の層６００４の表面Ｌ６へと導く偏向ユニット６０７４によって偏向させられる。偏向ユニット６０７４の位置に応じて、放射線は、一例として、光線６０７２、６０７３に従って放射され得る。
【０２６６】
図示の装置６００１は、処理チャンバ６００３に流体連通した抽出装置６００９をさらに備え、抽出装置６００９は、処理チャンバから材料６００４を抽出するように構成されている。処理チャンバ６００３の反対側には、抽出されるべき材料をもたらすガスの流れを処理チャンバ６００３内に引き起こすためのブロウ手段６０１０が設けられている。さらに、さらなるブロウ手段６０９３が、材料６００４のレベルＬ６の上方に設けられ、材料６００４のレベルＬ６に向けられている。したがって、図２５から分かるとおり、ブロウ手段６０１０、６０９３は、図２６に見られるように処理チャンバ６００３の左側に設けられて抽出手段６００９へと向けられた第１のブロウノズル６０１０を含む。さらに、ブロウ手段６０１０、６０９３は、図２６に見られるように処理チャンバ６００３の右上側に設けられて材料６００４のレベルＬ６の中心へと向けられた第２のブロウノズル６０９３を含む。このように、第１のブロウノズル６０１０と第２のブロウノズル６０９３とが反対の方向を向いていることを、容易に見て取ることができる。実際には、処理チャンバ６００３に流体連通し、複数の異なる方向へと向けられた複数のブロウノズル６０１０、６０９３が設けられる。これにより、ブロウ手段は、原理的には、より多くの材料をガスの流れによって取り込み、抽出装置６００９によって抽出できるように、材料６００４の表面レベルＬ６のより大きな部分に影響を及ぼすことができる。
【０２６７】
特に、第１のブロウノズル６０１０は、比較的低い圧力で比較的大量の流れをもたらすように構成され、第２のブロウノズル６０９３は、比較的高い圧力で比較的少量の流れをもたらすように構成される。第１のブロウノズル６０１０は、抽出手段６００９によって抽出される量に実質的に対応する体積流量をもたらすように構成される。第２のブロウノズル６０９３は、処理チャンバ６００３の表面レベルＬ６上のより多くの量の材料に影響を及ぼすために、流れのパターンに例えば乱流などの局所的な乱れを引き起こすべく、比較的高い圧力でもたらされる流れの噴出をもたらすように構成される。
【０２６８】
図２５に示した実施形態において、第１のブロウノズル６０１０および第２のブロウノズル６０９３は、ブロウノズル６０１０、６０９３を始動および／または停止させるために使用され得る制御ユニット６０９４にライン６０８２および６０８４を介して接続される。例えば吸引装置６００９の形態の抽出装置６００９も、その動作を同期させることができるように、この制御ユニット６０９４に接続される。しかしながら、抽出装置６００９が別個の制御ユニットを備えることも考えられる。図２６は、抽出装置６００９が、例えば後の再使用のために処理チャンバから抽出された材料６００４を保持するためのホルダ６０９０に接続されることを、さらに示している。
【０２６９】
図２５のノズル６０１０は、固定ノズルとして具現化され、ノズル６０９３は、可動ノズルとして具体化されてよい。それ自体は既知であり、特にノズルの吹き出しの最中にノズルを処理チャンバ６００３の種々の部分へと向けるために使用することができる駆動手段（図示せず）を、設けることができる。このようにして、ノズルによって放出される噴流を、無作為または意図的に、材料の槽６００４の表面レベルＬ６のさまざまな部分へと向けることができる。例えば、意図的な照準において、ノズルを上下に傾け、あるいは左右に動かすことができる。一実施形態においては、例えば少なくとも一つの可動ノズルが、この可動ノズルによって排出される流れによって動くように構成されるように、可動ノズルの自由端が、例えば自由に動くことができる可撓ホースまたはチューブの形態で、自由に移動可能である。これは、ノズルの吹き出し時に処理チャンバ６００３内に無作為な流れを引き起こし、より多くの材料を取り込んで抽出する改善された機会をもたらす。上述のように可動ノズルであってよいさらなるノズルを設けることができる。
【０２７０】
図２６は、可動ノズル６０９２、６０９３であってよい２つの追加のノズル６０９２、６０９３を有する本発明による装置の実施形態を示しており、特に抽出装置６００９の下流の装置の詳細を示している。抽出装置６００９は、ポンプユニットを備える抽出管６１２１（１つのユニット６１２１として示されている）を備え、抽出管６１２１の入口開口が、処理チャンバ６００３内に配置されている。さらに、抽出装置６００９は、処理チャンバから抽出された材料を含む抽出されたガスの流れを濾過するために使用することができるフィルタユニット６１０１、特にサイクロンフィルタユニット６１０１に、ライン６０８７を介して流体連通している。例えば、これにより、流れに含まれる粉末状の材料を濾過し、さらなる使用のために収集することができる。サイクロンフィルタユニット６１０１は、フィルタユニット６１０１によって濾過された粉末材料を収集するために、ライン６１１１を介して第１ホルダ６１０３またはコレクタに接続される。ガスの流れを、フィルタユニット６１０１を通過した後に、装置によって排気管６１１４および排気出口６１０４によって排気することができる。このようにして、ガスの流れを、排気管６１１４および出口６１０４を通って逃がすことができる。好ましい実施形態においては、排気管６１１４が、濾過されたガスの流れを再び処理チャンバに導入できるように、ブロウ手段６０１０に接続される。
【０２７１】
第１のホルダ６１０３は、ライン６１１２を介して、第１のホルダ１０３の上方に設けられた第２のホルダ６１０２に接続される。第１のホルダ６１０３に集められた材料を、後の使用のために、ライン６１１２を介して第２のホルダ６１０２に移すことができる。オーバーフローライン６１１３が、第２のホルダ６１０２とフィルタユニット６１０１との間に設けられ、例えば抽出された材料をフィルタユニットに再び何回か送ることによって、材料を複数回濾過するために使用することができる。
【０２７２】
このようにして、抽出装置６００９を、処理チャンバから抽出された材料を保持するための１つ以上のホルダ６１０３、６１０２に接続することができる。この材料を、例えば凝固させられるべき材料のさらなる層を配置するために再使用することができる。
【０２７３】
図２７は、主としてブロウ手段６０１０が複数のブロウノズル６０９９を有するブロウユニット６０９５を備える点で図２５に示した実施形態から相違する本発明による装置のさらなる実施形態を示している。このブロウユニット６０９５のノズル６０９９は、材料６００４を処理チャンバ６００３から抽出装置に向かって吹き飛ばすために、抽出装置６００９へと向けられている。ノズル６０９９は、図示の実施形態においては、主として水平方向に向けられている。ノズル６０９９は、一実施形態においては、抽出装置６００９へと向かうおおむね水平な流れが得られるように、静止であるように構成される。材料６００４の抽出を改善するために、ノズル６０９３が設けられ、さらなるブロウユニット６０９５のノズル６０９９と比べて異なる方向に向けられる。これにより、図２７において領域Ｒによって示されているようにさらなるブロウユニット６０９５のノズル６０９９の吹き付け方向について見たときに物体６００２の背後に部分的に位置する材料に、この領域Ｒの材料の除去も可能であるようにノズル６０９３の作用が及ぶことが保証される。材料６００４の抽出を向上させるために、図２７に示されるノズル６０９９、６０９２、６０９７のうちの１つ以上、特にノズル６０９２および６０９３のうちの１つを、可動ノズルとして具現化させることができる。
【０２７４】
さらに、図２７は、装置が可動カバー要素６１２０を備えており、可動カバー要素６１２０は、ブロウ手段６０１０および抽出手段６００９の使用時に処理チャンバの上部を覆うために処理チャンバ６００３内で移動可能に構成されていることを、概略的に示している。次いで、可動カバー要素６１２０を、処理チャンバの容積を２つの部分に分割し、材料の槽を含む部分の容積を減少させるために使用することができる。これにより、粉末材料を処理チャンバからより容易に除去できるだけでなく、他方の部分が、粉末粒子の移動によるこの他方の部分の装置の損傷が防止されるようなやり方で、カバー要素によって保護される。カバー要素６１２０は、枢動可能な要素または並進可能な要素として具体化されてよい。
【０２７５】
第１〜第７の観点は、互いに独立して取り入れることができ、これらの種々の観点は、上述のとおりである。特に、求められる保護は、添付の特許請求の範囲において規定される。他の観点は、以下の条項によって説明され得る。
【０２７６】
第２の観点
条項ａ．１  積層造形によって物体（１００２）を製造するための装置（１００１）であって、
・凝固させることができる粉末材料の槽（１００４）を受け入れるための処理チャンバ（１００３）と、
・前記材料の槽（１００２）の表面レベル（Ｌ）に対して物体（１００２）を位置決めするための支持体（１００５）と、
・前記材料の選択部分を凝固させるための凝固装置（１００７）と、
・前記槽の表面（Ｌ）をレベリングするために前記槽の表面（Ｌ）に沿って変位させることができる再コーティング装置（１００９）と
を備えており、
前記再コーティング装置（１００９）は、レベリング要素（１１０３、１２０３、１３０３、１４０３）を有する少なくとも１つの細長いレベリング部材（１１０１、１２０１、１３０１、１４０１）を備え、少なくとも前記レベリング要素のうちの前記槽の表面に面する端部が、しきい値を超える力に遭遇したときに、少なくとも前記槽の表面（Ｌ）によって定められる平面を実質的に横断する方向に変位可能であるように構成されている、装置。
【０２７７】
条項ａ．２  前記レベリング要素は、該レベリング要素が前記しきい値を超える力に遭遇したときに少なくとも前記槽の表面（Ｌ）によって定められる平面を横断する方向に変位可能であるように、前記細長いレベリング部材に可撓に接続されている、条項ａ．１に記載の装置。
【０２７８】
条項ａ．３  前記レベリング部材は、前記槽の表面（Ｌ）に面する複数のレベリング要素（１１０３、１２０３、１３０３、１４０３）を備え、該複数のレベリング要素（１１０３、１２０３、１３０３、１４０３）は、前記変位方向（Ｄ）とは反対の方向に柔軟に撓むこともできるように設計されている、条項ａ．１またはａ．２に記載の装置。
【０２７９】
条項ａ．４  前記複数のレベリング要素（１１０３、１２０３、１３０３、１４０３）は、前記変位方向において見たときに横並びに配置されている、条項ａ．３に記載の装置（１００１）。
【０２８０】
条項ａ．５  前記複数のレベリング要素（１２０３、１２１３、１３０３、１３１３）は、前記変位方向（Ｄ）において見たときに少なくとも一部分が互いに前後に配置されている、条項ａ．３またはａ．４に記載の装置（１００１）。
【０２８１】
条項ａ．６  間隙（Ｓ）が、前記細長いレベリング部材（１１０１、１２０１、１３０１、１４０１）の前記複数のレベリング要素（１１０３、１２０３、１３０３、１４０３）の間に形成されている、条項ａ．３〜ａ．５のいずれか一項に記載の装置（１００１）。
【０２８２】
条項ａ．７  さらなるレベリング要素（１１０３、１２０３、１３０３、１４０３）を有する少なくとも１つのさらなる細長いレベリング部材（１２１１、１３１１、１４１１）を備えており、少なくとも前記さらなるレベリング要素のうちの前記槽の表面に面する端部が、しきい値を超える力に遭遇したときに、少なくとも前記槽の表面（Ｌ）によって定められる平面を実質的に横断する方向に変位可能であるように構成されている、条項ａ．１〜ａ．６のいずれか一項に記載の装置。
【０２８３】
条項ａ．８  前記さらなるレベリング要素（１１０３、１２０３、１３０３、１４０３）は、前記槽の表面（Ｌ）に面する複数のさらなるレベリング要素（１２１３、１３１３、１４１３）を有し、該複数のさらなるレベリング要素（１２１３、１３１３、１４１３）は、前記変位方向（Ｄ）とは反対の方向に柔軟に撓むことができるように設計されている、条項ａ．７に記載の装置。
【０２８４】
条項ａ．９  前記少なくとも１つのさらなる細長いレベリング部材（１２１１、１３１１、１４１１）は、前記変位方向（Ｄ）において見たときに前記レベリング部材（１２０１、１３０１、１４０１）の背後に配置されている、条項ａ．８に記載の装置。
【０２８５】
条項ａ．１０  前記さらなるレベリング要素（１２１３、１３１３、１４１３）の少なくとも一部分は、前記少なくとも１つの細長いレベリング部材（１１０１、１２０１、１３０１、１４０１）の前記１つまたは複数のレベリング要素（１２０３、１３０３、１４０３）に対して互い違いの関係に配置されている、条項ａ．９に記載の装置。
【０２８６】
条項ａ．１１  前記少なくとも１つの細長いレベリング部材（１１０１、１２０１、１３０１、１４０１）は、板状の形状を有し、特に前記レベリング部材（１１０１、１２０１、１３０１、１４０１）は、板ばねとして設計されている、条項ａ．１〜ａ．１０のいずれか一項に記載の装置。
【０２８７】
条項ａ．１２  前記レベリング部材（１１０１、１２０１、１３０１、１４０１）は、一体的に形成されている、条項ａ．１１に記載の装置。
【０２８８】
条項ａ．１３  前記レベリング要素（１１０３、１２０３、１３０３、１４０３）は、前記細長いレベリング部材（１１０１、１２０１、１３０１、１４０１）から延びる歯として形成されている、条項ａ．３およびａ．１２に記載の装置。
【０２８９】
条項ａ．１４  前記１つまたは複数のレベリング要素（１１０３、１２０３、１３０３、１４０３）の少なくとも一部分は、ステンレス鋼などの金属を含み、あるいは金属で作られている、条項ａ．１〜ａ．１３のいずれか一項に記載の装置。
【０２９０】
条項ａ．１５  前記１つまたは複数のレベリング要素（１１０３、１２０３、１３０３、１４０３）は、実質的に矩形である、条項ａ．１〜ａ．１４のいずれか一項に記載の装置。
【０２９１】
条項ａ．１６  前記レベリング要素（１１０３、１２０３、１３０３、１４０３）は、前記変位方向（Ｄ）を横切る方向に見たとき、例えば１．８ｍｍなど、０．６ｍｍ〜５．０ｍｍ、特に１．０ｍｍ〜３．０ｍｍ、さらに特に１．５ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲の幅を有する、条項ａ．３〜ａ．１５のいずれか一項に記載の装置。
【０２９２】
条項ａ．１７  前記レベリング要素（１１０３、１２０３、１３０３、１４０３）は、前記変位方向（Ｄ）と前記幅とによって形成される平面に垂直な方向において見たとき、前記幅の少なくとも２倍、特に前記幅の少なくとも４倍、さらに特に前記幅の少なくとも６倍に等しい高さを有する、条項ａ．１６に記載の装置。
【０２９３】
条項ａ．１８  前記レベリング要素（１１０３、１２０３、１３０３、１４０３）は、前記変位方向において見たとき、前記長さの１／２０以下、特に前記長さの１／５０以下、さらに特に前記長さの１／１００以下の厚さを有する、条項ａ．１６またはａ．１７に記載の装置。
【０２９４】
条項ａ．１９  前記間隙（Ｓ）は、前記変位方向（Ｄ）を横切る方向に見たとき、例えば１．２ｍｍなど、０．０ｍｍ〜１．６ｍｍ、特に０．５ｍｍ〜１．４ｍｍ、さらに特に１．０ｍｍ〜１．３ｍｍの範囲の幅を有する、条項ａ．６に記載の装置。
【０２９５】
条項ａ．２０  前記少なくとも１つの細長いレベリング部材の前記複数のレベリング要素（１１０３、１２０３、１３０３、１４０３）の数は、少なくとも１０であり、特にこの数は、２０〜２００、特に５０〜１５０、さらに特に８０〜１００の範囲である、条項ａ．３〜ａ．１９のいずれか一項に記載の装置。
【０２９６】
条項ａ．２１  １つのレベリング部材（１１０１、１２０１、１３０１、１４０１）における前記レベリング要素（１１０３、１２０３、１３０３、１４０３）は、同一の形態を実質的に有する、条項ａ．１〜ａ．２０のいずれか一項に記載の装置。
【０２９７】
条項ａ．２２  前記さらなるレベリング部材（１２１１、１３１１、１４１１）の前記レベリング要素（１２１３、１３１３、１４１３）は、前記少なくとも１つのレベリング部材（１２０１、１３０１、１４０１）における前記レベリング要素（１２０３、１３０３、１４０３）とは異なる形態を実質的に有する、条項ａ．２１およびａ．７に記載の装置。
【０２９８】
条項ａ．２３  前記槽の表面に面する前記１つまたは複数のレベリング要素の縁部は、丸みを帯びている、条項ａ．１〜ａ．２２のいずれか一項に記載の装置。
【０２９９】
条項ａ．２４  前記再コーティング装置（１４０９）は、前記細長いレベリング部材（１４０１）の前に配置された実質的に堅固な鋤部材（１４０７）を備える、条項ａ．１〜ａ．２３のいずれか一項に記載の装置。
【０３００】
条項ａ．２５  条項ａ．１〜ａ．２４のいずれか一項に記載の装置を使用すること。
【０３０１】
第３の観点
条項ｂ．１  積層造形によって物体を製造するための装置であって、
・凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、
・前記材料の選択部分を凝固させるための凝固装置と、
・前記材料の槽に対して物体を位置決めするためにシャフト内で可動である支持構造体と
を備えており、
少なくとも前記支持構造体は、該支持構造体の移動時に該支持構造体を前記シャフトに沿って案内するためのガイド手段を備える、装置。
【０３０２】
条項ｂ．２  前記ガイド手段は、前記支持構造体に接続された少なくとも１つのホイール要素を備え、該ホイール要素は、前記シャフトの第１の壁に沿って変位可能である、条項ｂ．１に記載の装置。
【０３０３】
条項ｂ．３  前記支持構造体は、前記ホイール要素のためのサスペンション要素を備える、条項ｂ．２に記載の装置。
【０３０４】
条項ｂ．４  前記サスペンション要素は、前記支持構造体に可動に、特に枢動可能に接続されている、条項ｂ．３に記載の装置。
【０３０５】
条項ｂ．５  前記ガイド手段は、前記支持構造体に接続された少なくとも１つのさらなるホイール要素を備え、該さらなるホイール要素は、前記シャフトの第２の壁に沿って変位可能である、条項ｂ．２〜ｂ．４のいずれか一項に記載の装置。
【０３０６】
条項ｂ．６  前記少なくとも１つのさらなるホイール要素のためのさらなるサスペンション要素を備えており、該さらなるサスペンション要素は、前記支持構造体に可動に、特に枢動可能に接続され、前記サスペンション要素および前記さらなるサスペンション要素は、連結要素によって互いに可動に連結されている、条項ｂ．５に記載の装置。
【０３０７】
条項ｂ．７  前記連結要素は、ばねおよび／または減衰部材を備える、条項ｂ．６に記載の装置。
【０３０８】
条項ｂ．８  前記サスペンション要素および前記さらなるサスペンション要素は、反対の方向に枢動可能であるように連結されている、条項ｂ．６またはｂ．７に記載の装置。
【０３０９】
条項ｂ．９  前記シャフトの前記第１の壁は、前記第２の壁に対向している条項ｂ．５〜ｂ．８のいずれか一項に記載の装置。
【０３１０】
第７の観点
条項ｆ．１  積層造形によって物体を製造するための装置であって、
・凝固させることができる粉末材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、
・前記材料の槽の表面レベルに対して物体を位置決めするための構造体と、
・前記表面上で前記材料の層を凝固させるための凝固装置と、
・前記処理チャンバに連通し、前記処理チャンバから材料を抽出するように構成された抽出装置と、
・前記抽出されるべき材料に影響を及ぼす前記処理チャンバ内のガスの流れを引き起こすためのブロウ手段と
を備えており、
前記ブロウ手段は、前記処理チャンバに流体連通した複数のブロウノズルを備えており、該複数のブロウノズルは、複数の異なる方向に向けられる、装置。
【０３１１】
条項ｆ．２  前記複数のブロウノズルのうちの少なくとも１つは、可動ノズルである、条項ｆ．１に記載の装置。
【０３１２】
条項ｆ．３  前記少なくとも１つの可動ノズルは、該可動ノズルが排出する流れによって動かされるように構成されている、条項ｆ．２に記載の装置。
【０３１３】
条項ｆ．４  前記複数のノズルは、異なる圧力を有するガスの流れを引き起こすように構成されている、条項ｆ．１〜ｆ．３のいずれか一項に記載の装置。
【０３１４】
条項ｆ．５  前記複数のノズルは、異なる体積流量を有するガスの流れを引き起こすように構成されている、条項ｆ．１〜ｆ．４のいずれか一項に記載の装置。
【０３１５】
条項ｆ．６  前記抽出装置は、ポンプユニットに接続された抽出管を備え、該抽出管の入口開口は、前記処理チャンバ内に配置されている、条項ｆ．１〜ｆ．５のいずれか一項に記載の装置。
【０３１６】
条項ｆ．７  前記抽出装置は、前記処理チャンバから抽出された液体または粉末材料の流れを濾過するためのフィルタユニットを備える、条項ｆ．１〜ｆ．６のいずれか一項に記載の装置。
【０３１７】
条項ｆ．８  前記フィルタユニットは、サイクロンフィルタである、条項ｆ．７に記載の装置。
【０３１８】
条項ｆ．９  前記抽出装置は、前記処理チャンバから抽出された材料を保持するためのホルダを備える、条項ｆ．１〜ｆ．８のいずれか一項に記載の装置。
【０３１９】
条項ｆ．１０  前記抽出装置は、前記処理チャンバから抽出された材料に関係するガスの流れを排気するための排気管を備える、条項ｆ．１〜ｆ．９のいずれか一項に記載の装置。
【０３２０】
条項ｆ．１１  前記サイクロンフィルタは、材料を前記ホルダに集めるため、および前記ガスを前記排気管を通って逃がすために、前記ホルダおよび前記排気管に接続されている、条項ｆ．８、ｆ．９、およびｆ．１０に記載の装置。
【０３２１】
条項ｆ．１２  条項ｆ．１〜ｆ．１１のいずれか一項に記載の装置を使用する方法であって、
前記処理チャンバに流体連通した複数のブロウノズルであって、複数の異なる方向に向けられた複数のブロウノズルを使用し、材料の抽出を達成するために前記処理チャンバ内にガスの流れを引き起こすステップ
を含む方法。
【図１】
2017536484.tif 000003
【図２】
2017536484.tif 000004
【図３】
2017536484.tif 000005
【図４】
2017536484.tif 000006
【図５】
2017536484.tif 000007
【図６ａ】
2017536484.tif 000008
【図６ｂ】
2017536484.tif 000009
【図６ｃ】
2017536484.tif 000010
【図７ａ】
2017536484.tif 000011
【図７ｂ】
2017536484.tif 000012
【図８ａ】
2017536484.tif 000013
【図８ｂ】
2017536484.tif 000014
【図９ａ】
2017536484.tif 000015
【図９ｂ】
2017536484.tif 000016
【図１０ａ】
2017536484.tif 000017
【図１０ｂ】
2017536484.tif 000018
【図１０ｃ】
2017536484.tif 000019
【図１１】
2017536484.tif 000020
【図１２】
2017536484.tif 000021
【図１３】
2017536484.tif 000022
【図１４】
2017536484.tif 000023
【図１５】
2017536484.tif 000024
【図１６】
2017536484.tif 000025
【図１７ａ】
2017536484.tif 000026
【図１７ｂ】
2017536484.tif 000027
【図１８】
2017536484.tif 000028
【図１９】
2017536484.tif 000029
【図２０】
2017536484.tif 000030
【図２１】
2017536484.tif 000031
【図２２】
2017536484.tif 000032
【図２３】
2017536484.tif 000033
【図２４】
2017536484.tif 000034
【図２５】
2017536484.tif 000035
【図２６】
2017536484.tif 000036
【図２７】
2017536484.tif 000037
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月25日(2017.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁放射線への暴露によって凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、
前記材料の槽の表面レベルに対して物体を位置決めするための支持体と、
電磁放射線によって前記表面レベル上で前記材料の選択的な層部分を凝固させるための凝固装置と、
前記材料の槽の前記表面レベルに関する特性を記録するための記録装置と、
前記記録装置に接続され、前記記録装置によって得られた特性を使用して、前記凝固装置によって放射される電磁放射線の位置を制御するように構成された制御ユニットと、
を備える積層造形によって物体を製造するための装置であって、
前記記録装置は、少なくとも１つの撮像装置、特にカメラユニットなどの光学撮像装置を備え、
前記装置は、前記支持体上または前記支持体の付近に設けられた少なくとも１つの較正要素を備え、前記制御ユニットは、前記記録装置によって記録された前記較正要素の幾何学的特性にもとづいて前記凝固装置を制御するように構成されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記撮像装置は、前記較正要素の画像を生成するように構成され、前記記録装置は、前記撮像装置によって取得された画像にもとづいて前記較正要素の幾何学的特性を明らかにするように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記撮像装置は、該撮像装置の光路が、該撮像装置の使用時に、前記凝固装置の使用時に前記凝固装置によって生成される電磁放射線の光路に少なくとも部分的に一致するように構成されている、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記凝固装置によって放射された電磁放射線を前記材料の槽の前記表面レベルに向かって偏向させるように構成された偏向ユニット
を備えており、
前記撮像装置は、前記特性が前記偏向ユニットを介して記録されるように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記支持体上または前記支持体の付近に設けられた複数の較正要素
を備えており、
前記複数の較正要素のうちの少なくとも１つは、前記記録装置を備える記録フレームに割り当てられ、前記複数の較正要素のうちの少なくとも１つは、前記支持体を備える支持フレームに割り当てられている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
レーザ焼結によって物体を製造するための装置であって、電磁放射線への暴露によって凝固させることができる材料の槽を受け入れるための処理チャンバと、前記材料の槽の表面レベルに対して物体を位置決めするための支持体と、電磁放射線によって前記表面レベル上で前記材料の層を凝固させるための凝固装置とを備えている装置を較正するために、前記材料の槽の前記表面レベルに関する特性を記録するステップと、該特性を使用して前記凝固装置を較正するステップとを含んでいる方法であって、
前記記録するステップは、較正領域の少なくとも一部分の画像を取得するステップを含み、前記記録するステップは、前記支持体上または前記支持体の付近に設けられた較正要素の画像を取得するステップを含む、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記装置は、前記材料の槽の前記表面レベルに関する特性を記録するための記録装置と、前記記録装置および前記凝固装置に接続された制御ユニットとをさらに備え、
前記方法は、前記特性を前記制御ユニットに送るステップと、前記制御ユニットを使用して前記凝固装置を較正するステップとを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記物体の製造の最中に前記特性を記録するステップを少なくとも１回繰り返すステップ
を含む、請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
材料の層を凝固させるステップ
を含んでおり、
前記特性を記録するステップを繰り返すステップは、前記凝固させるステップの後で実行される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記材料の層を凝固させた後に前記支持体を移動させ、凝固させられるべき材料のさらなる層を生成するためのさらなる材料を追加し、前記凝固装置を使用して前記さらなる層を凝固させるステップ
を含んでいる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記凝固装置が電磁放射線を放射していないときにのみ前記特性を記録するステップ
を含む、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
2017536484.tif 000038
2017536484.tif 000039
2017536484.tif 000040
2017536484.tif 000041
2017536484.tif 000042