(57)【要約】  この発明は、流動性材料をレイヤー・バイ・レイヤー処理にて選択的に固結することによって部品を製造するための付加製造装置に関し、部品を製造するための製造チャンバー(１０１)と、この製造チャンバーにて流動性材料を固結させるために焦点を合わせたエネルギービームを供給するためのモジュール(１０５，１０６)と、製造チャンバー(１０１)を通るガスフローを発生させるためのガスフロー回路とを具えている。少なくとも１つのフィルターアセンブリー(２００，２０１)をガスフロー回路に配置することができ、この、すなわちそれぞれのフィルターアセンブリー(２００，２０１)は、フィルターアセンブリー(２００，２０１)からガスフロー回路の上流をシールするための操作可能な弁(Ｖ−４，Ｖ−８)と、フィルターアセンブリー(２００，２０１)の下流のガスフロー回路をシールするための操作可能な弁(Ｖ−５，Ｖ−９)とをこれらと関連付けて有する。この配置は、フィルターアセンブリー(２００，２０１)のフィルターエレメント(Ｅ−５，Ｅ−７)が変更されると同時に製造チャンバー(１０１)での制御された雰囲気を維持することを可能にする。この装置は、そのフィルターアセンブリー(２００，２０１)と関連付けられた弁(Ｖ−４，Ｖ−５；Ｖ−８，Ｖ−９)がフィルターアセンブリー(２００，２０１)をガスフローからシールする場合、この、すなわちそれぞれのフィルターアセンブリー(２００，２０１)から空気をパージするように構成されたパージ器具(２１０)をさらに具えることができる。代わりに、あるいはさらに、製造チャンバー(１０１)に対してドアを開けた結果として、製造チャンバー(１０１)でのイナートガス雰囲気が損なわれる期間中に、製造チャンバー(１０１)からのガスフローに対してフィルターアセンブリー(２００，２０１)が遮断されるように、この、すなわちそれぞれのフィルターアセンブリー(２００，２０１)と関連付けられた弁(Ｖ−４，Ｖ−５；Ｖ−８，Ｖ−９)を制御するためのコントローラー(１３１)を配することができる。この装置は、ガスフロー回路内に並列に配置された一対のフィルターアセンブリー(２００，２０１)を具えることができ、この配置は、１つのフィルターアセンブリー(２００，２０１)のフィルターエレメント(Ｅ−５，Ｅ−７)が切り替えられると同時に、他方のフィルターアセンブリー(２００，２０１)のフィルターエレメント(Ｅ−５，Ｅ−７)がガスフローから粒子を取り除くために結合されることを可能にすることにより、製造中にそれぞれのフィルターアセンブリー(２００，２０１)のフィルターエレメント(Ｅ−５，Ｅ−７)が変更されることを可能にする。ガスフローと、モニタリング装置(Ｉ−３，Ｉ−５)からの信号に基づいて弁を制御し、ガスフローに沿って結合されるフィルターアセンブリー(２００，２０１)を切り替えるように構成されたコントローラー(１３１)とに関連した特性を検出するため、モニタリング装置(Ｉ−３，Ｉ−５)を配することができる。
2017538038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動性材料をレイヤー・バイ・レイヤー処理にて選択的に固結させることによって部品を製造するための付加製造装置であって、
前記部品を製造するための製造チャンバーと、
この製造チャンバーにて流動性材料を固結させるために焦点を合わせたエネルギービームを供給するためのモジュールと、
前記製造チャンバーを通るガスフローを発生させるためのガスフロー回路と、
このガスフロー回路内に並列に配置される一対のフィルターアセンブリーであって、それぞれのフィルターアセンブリーが、前記フィルターアセンブリーから前記ガスフロー回路の上流をシールするための操作可能な弁と、前記フィルターアセンブリーの下流の前記ガスフロー回路をシールするための操作可能な弁とをこれらに関連付けて有し、この配置は、一方のフィルターアセンブリーのフィルターエレメントが切り替えられると同時に、他方の前記フィルターアセンブリーの前記フィルターエレメントが前記ガスフローから粒子を取り除くために結合されることを可能にすることにより、製造中にそれぞれのフィルターアセンブリーのフィルターエレメントが切り替えられることを可能にする、一対のフィルターアセンブリーと、
前記ガスフローと関連付けられた特性を検出するためのモニタリング装置と、
前記弁を制御し、前記ガスフローに沿って結合されるフィルターアセンブリーを前記モニタリング装置からの信号に基づいて切り替えるように構成されたコントローラーと
を具えていることを特徴とする付加製造装置。
【請求項２】
前記モニタリング装置が圧力センサーであることを特徴とする請求項１に記載の付加製造装置。
【請求項３】
前記圧力センサーは、前記フィルターアセンブリーの全体に亙って圧力低下を示す圧力を測定することを特徴とする請求項２に記載の付加製造装置。
【請求項４】
前記コントローラーは、前記フィルターアセンブリーと関連付けられた前記弁を制御し、前記圧力センサーがあらかじめ設定されたレベルを超えた圧力低下を示す圧力を検出した場合、前記ガスフローに沿って結合される前記フィルターアセンブリーを切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の付加製造装置。
【請求項５】
前記ガスフローを前記ガスフロー回路にて発生させるためのポンプを具え、前記モニタリング装置が前記ポンプの速度を示す特性を測定／通報するための器具であることを特徴とする請求項１に記載の付加製造装置。
【請求項６】
前記ポンプは、前記製造チャンバーを通る設定ガスフローが維持されるように制御されることを特徴とする請求項５に記載の付加製造装置。
【請求項７】
前記モニタリング装置は、前記製造チャンバーでの前記ガスフローの速度を測定するためのセンサーを具えていることを特徴とする請求項１に記載の付加製造装置。
【請求項８】
前記コントローラーは、前記フィルターアセンブリーと関連付けられた前記弁を制御し、繰り返される前記レイヤー・バイ・レイヤー処理のあらかじめ設定された段階にある間、前記ガスフローに沿って結合される前記フィルターアセンブリーを切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載の付加製造装置。
【請求項９】
前記コントローラーは、前記フィルターアセンブリーと関連付けられた前記弁を制御し、前記流動性材料が前記エネルギービームによって固結されていない場合、前記ガスフローに沿って結合される前記フィルターアセンブリーを切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の付加製造装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９の何れか一項に記載の付加製造装置にて使用するためのコントローラーであって、前記モニタリング装置からの信号に基づき、前記ガスフローに沿って結合される前記フィルターアセンブリーを切り替えるため、前記フィルターアセンブリーと関連付けられた前記弁を制御するようにプログラムされていることを特徴とするコントローラー。
【請求項１１】
流動性材料をレイヤー・バイ・レイヤー処理装置にて選択的に固結させることにより部品を製造するための付加製造装置であって、
前記部品を製造するための製造チャンバーと、
この製造チャンバーにて流動性材料を固結させるために焦点を合わせたエネルギービームを供給するモジュールと、
前記製造チャンバーを通るガスフローを発生させるためのガスフロー回路と、
このガスフロー回路に配置された少なくとも１つのフィルターアセンブリーであって、この、すなわちそれぞれのフィルターアセンブリーは、前記フィルターアセンブリーから前記ガスフロー回路の上流をシールするための操作可能な弁と、前記フィルターアセンブリーの下流の前記ガスフロー回路をシールするための操作可能な弁とをこれらに関連付けて有し、この配置は、前記フィルターアセンブリーのフィルターエレメントが切り替えられると同時に前記製造チャンバーにおける制御された雰囲気を維持することを可能にする、少なくとも１つのフィルターアセンブリーと
を具え、このフィルターアセンブリーと関連付けられた前記弁が前記ガスフローから前記フィルターアセンブリーをシールした場合、前記すなわちそれぞれのアセンブリーから空気をパージするように形成されたパージ器具をさらに具えていることを特徴とする付加製造装置。
【請求項１２】
前記パージ器具は、空気を前記フィルターアセンブリーから排除するため、前記すなわちそれぞれのフィルターアセンブリーをイナートガスで洗い流すように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の付加製造装置。
【請求項１３】
前記ガスフロー回路は、
前記フィルターアセンブリーの前記フィルターエレメントと一方の前記弁との間で前記フィルターアセンブリーにイナートガスを導入するための入口と、
前記フィルターエレメントと他方の前記弁との間で前記イナートガスによって前記弁アセンブリーから押し出される空気を排除するための排気孔と
を前記すなわちそれぞれのフィルターアセンブリーに関して具えていることを特徴とする請求項１２に記載の付加製造装置。
【請求項１４】
前記入口および排気孔は、前記フィルターアセンブリーが前記ガスフロー回路に結合された場合、イナートガスが前記ガスフローに対して逆方向に前記フィルターエレメントを通って洗い流されるように配されていることを特徴とする請求項１３に記載の付加製造装置。
【請求項１５】
前記パージ器具は、空気を前記フィルターアセンブリーから排除するため、低圧または真空圧を前記すなわちそれぞれのフィルターアセンブリーに与えるように構成されていることを特徴とする請求項１１から請求項１４の何れか一項に記載の付加製造装置。
【請求項１６】
そのフィルターアセンブリーと関連付けられた前記弁を開いて前記ガスフローに沿った前記フィルターアセンブリーを結合する前に、空気が前記すなわちそれぞれのフィルターアセンブリーからパージされるように、前記弁および前記パージ器具を制御するコントローラーを具えていることを特徴とする請求項１１から請求項１５の何れか一項に記載の付加製造装置。
【請求項１７】
前記ガスフロー回路内に並列に配置された第１および第２のフィルターアセンブリーを具え、
前記パージ器具はこれら第１および第２のフィルターアセンブリーの一方を洗い流すように構成されているのに対し、前記第１および第２のフィルターアセンブリーの他方は前記ガスフローから粒子を取り除くために結合されていることを特徴とする請求項１１から請求項１６の何れか一項に記載の付加製造装置。
【請求項１８】
流動性材料をレイヤー・バイ・レイヤー処理にて選択的に固結させることによって部品を製造するための付加製造装置であって、
前記部品を製造するための製造チャンバーであって、前記部品にアクセスするためのドアを有する製造チャンバーと、
流動性材料を前記製造チャンバーにて固結させるために焦点を合わせたエネルギービームを供給するためのモジュールと、
イナートガス雰囲気を前記製造チャンバーに形成するための手段と、
前記製造チャンバーを通るイナートガスフローを発生させるためのガスフロー回路と、
このガスフロー回路に配置される少なくとも１つのフィルターアセンブリーであって、前記すなわちそれぞれのアセンブリーは、前記フィルターアセンブリーから前記ガスフロー回路の上流をシールするための操作可能な弁と、前記フィルターアセンブリーの下流の前記ガスフロー回路をシールするための操作可能な弁とをこれらに関連付けて有する、少なくとも１つのフィルターアセンブリーと
を具え、さらに前記製造チャンバーに対し前記ドアを開けた結果として前記製造チャンバーでの前記イナートガス雰囲気が弱められる期間の間、前記フィルターアセンブリーが前記製造チャンバーからのガスフローに対して遮断されるように、前記すなわちそれぞれのフィルターアセンブリーと関連付けられた前記弁を制御するように構成されたコントローラーを具えていることを特徴とする付加製造装置。
【請求項１９】
前記コントローラーは、製造が終わった後および前記ドアが開けられる前に前記弁を操作し、前記製造チャンバーからのガスフローに対して前記フィルターアセンブリーを遮断するように構成されていることを特徴とする請求項１８に記載の付加製造装置。
【請求項２０】
前記ドアは、閉じられた前記ドアを固定するための固定装置を具え、
前記コントローラーは、前記フィルターアセンブリーを前記製造チャンバーからのガスフローに対して遮断するように前記弁が操作されるまで前記固定装置を制御し、前記ドアの固定状態を維持するように構成されていることを特徴とする請求項１９に記載の付加製造装置。
【請求項２１】
低圧または真空圧を前記製造チャンバーに作り出すために配されたポンプを具え、
前記コントローラーは、前記ポンプが前記製造チャンバーから酸素を排除するために作動する期間の間、前記弁を制御して前記フィルターアセンブリーが前記製造チャンバーからのガスフローに対して遮断されるように構成されていることを特徴とする請求項１８から請求項２０の何れか一項に記載の付加製造装置。
【請求項２２】
前記製造チャンバーでの酸素レベルを測定するための酸素センサーを具え、
前記コントローラーは、前記酸素センサーによって検出された前記酸素レベルがあらかじめ設定されたレベルを下まわっている場合、前記すなわちそれぞれのフィルターアセンブリーと関連付けられた弁を開くように構成されていることを特徴とする請求項２０から請求項２１の何れか一項に記載の付加製造装置。
【請求項２３】
流動性材料をレイヤー・バイ・レイヤー処理にて選択的に固結させることによって部品を製造するための付加製造装置であって、
前記部品を製造するための製造チャンバーと、
流動性材料を前記製造チャンバーにて固結させるために焦点を合わせたエネルギービームを供給するためのモジュールと、
前記製造チャンバーを通るイナートガスフローを発生させるための、および／または流動性材料を移送するためのガスフロー回路と、
前記部品が製造された後および次の製造のために前記製造チャンバーでの不活性雰囲気の形成前の期間中、前記ガスフロー回路を通るガスフローを確立するように構成されたコントローラーと
を具えていることを特徴とする付加製造装置。
【請求項２４】
前記ガスフロー回路に配されて粒子を前記ガスフローから分離するための少なくとも１つのセパレーターを具えていることを特徴とする請求項２３に記載の付加製造装置。
【請求項２５】
前記セパレーターがフィルターエレメントを具えていることを特徴とする請求項２４に記載の付加製造装置。
【請求項２６】
前記すなわちそれぞれのフィルターエレメントは、当該フィルターエレメントから前記ガスフロー回路の上流をシールするための操作可能な弁と、前記フィルターアセンブリーの下流の前記ガスフロー回路をシールするための操作可能な弁とをこれらに関連付けて有し、
前記コントローラーは、前記弁を操作することによって前記ガスフローを確立し、前記ガスフローが前記少なくとも１つのフィルターエレメントを通ることを可能にするように構成されていることを特徴とする請求項２５に記載の付加製造装置。
【請求項２７】
前記セパレーターは、粒子が前記ガスフローから落下してホッパーに集まるように、前記ガスフローを遅くするためのバッフルを具えていることを特徴とする請求項２４から請求項２６の何れか一項に記載の付加製造装置。
【請求項２８】
前記ガスフロー回路は、前記製造チャンバーを通るイナートガスフローを発生させる第１のラインと、前記製造チャンバーから回収される流動性材料を、ある層を形成するためにこの流動性材料を送出するための器具まで送出する第２のラインとの並列のガスラインを具え、
前記ガスフローは、製造後に前記第２のラインに残っている流動性材料がこの第２のラインを通って前記セパレーターへと移送されることを確立することを特徴とする請求項２４から請求項２７の何れか一項に記載の付加製造装置。
【請求項２９】
前記コントローラーは、前記ガスフローに対して前記第１のラインを遮断し、前記ガスフローが前記製造チャンバーを迂回するように構成されていることを特徴とする請求項２８に記載の付加製造装置。
【請求項３０】
前記コントローラーは、前記ガスフロー回路のポンプを作動させることによって、前記ガスフローを確立するように構成されていることを特徴とする請求項２３から請求項２９の何れか一項に記載の付加製造装置。
【請求項３１】
前記コントローラーは、この付加製造装置にて用いられる流動性材料の種類が変更されることを示すユーザー入力に応じて前記ガスフローを確立するように構成されていることを特徴とする請求項２３から請求項３０の何れか一項に記載の付加製造装置。
【請求項３２】
前記ガスフロー回路は、前記流動性材料がそれぞれの層のために制御可能に与えられる定量供給ホッパーへと前記流動性材料を移送するためのものであることを特徴とする請求項２３から請求項３１の何れか一項に記載の付加製造装置。
【請求項３３】
前記ガスフロー回路は、前記製造チャンバーから前記定量供給ホッパーへと回収される前記流動性材料を移送するためのものであることを特徴とする請求項３２に記載の付加製造装置。
【請求項３４】
前記ガスフロー回路は、収容ホッパーから定量供給される前記流動性材料を前記定量供給ホッパーへと移送するためのものであることを特徴とする請求項３２または請求項３３に記載の付加製造装置。
【請求項３５】
コントローラーは、前記収容ホッパーから前記ガスフロー回路への粉末の定量供給を制御する機構が閉止／停止した場合、前記ガスフローを確立することを特徴とする請求項３４に記載の付加製造装置。
【請求項３６】
部品を製造するための製造チャンバーと、
この製造チャンバーにて流動性材料を固結させるために焦点を合わせたエネルギービームを供給するためのモジュールと、
前記製造チャンバーを通るイナートガスフローを発生させるための、および／または流動性材料を移送するためのガスフロー回路と
を具えた付加製造装置への流動性材料を変更する方法であって、
前記部品が製造された後および次の製造のために前記製造チャンバーにて不活性雰囲気を形成する前の期間中、前記ガスフロー回路を通るガスフローを確立し、前記ガスフロー回路中の流動性材料が前記ガスフローによって回収部分に運ばれるようになっていることを具えたことを特徴とする方法。
【請求項３７】
前記回収部分が前記ガスフローから粒子を分離するためのセパレーターであることを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記セパレーターがフィルターエレメントを具えていることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
請求項２３から請求項３５の何れか一項に記載の付加製造装置にて使用するためのコントローラーであって、請求項３６から請求項３８の何れか一項に記載の方法を行うために前記付加製造装置を制御するようにプログラムされていることを特徴とするコントローラー。
【請求項４０】
流動性材料をレイヤー・バイ・レイヤー処理にて選択的に固結させることによって部品を製造するための付加製造装置であって、
前記部品を製造するための製造チャンバーと、
この製造チャンバーにて流動性材料を固結させるために焦点を合わせたエネルギービームを供給するためのモジュールと、
前記製造チャンバーを通るガスフローを発生させるためのガスフロー回路と、
このガスフロー回路に配置された少なくとも１つのフィルターアセンブリーであって、前記すなわちそれぞれのフィルターアセンブリーは、フィルターエレメントを収容するフィルターハウジングと、前記フィルターエレメントの上流の前記フィルターハウジングをシールするための操作可能な弁と、前記フィルターエレメントの下流の前記フィルターハウジングをシールするための操作可能な弁とを具えた、少なくとも１つのフィルターアセンブリーと
を具え、さらに前記すなわちそれぞれのフィルターアセンブリーをこの付加製造装置の所定位置に締結するための少なくとも１つの締結具を具え、
前記フィルターアセンブリーの一方または両方の前記弁の動作は、この付加製造装置からの前記フィルターアセンブリーの取り外しを可能にするために前記締結具を解放することを特徴とする付加製造装置。
【請求項４１】
前記フィルターアセンブリーは、
前記弁を操作するための手動で操作される取手と、
この取手が前記弁を開いてこの付加製造装置に対して前記フィルターアセンブリーを固定するように動かされた場合、当該付加製造装置にある相補的切り欠きと係合するように前記取手と共に移動可能な突起と
を具えていることを特徴とする請求項４０に記載の付加製造装置。
【請求項４２】
前記フィルターアセンブリーの前記弁の状態を検出するための１つ以上のセンサーと、前記締結具の作動を制御するためのコントローラーとをさらに具え、前記１つ以上のセンサーを使って前記弁の閉止が検出された場合、前記コントローラーは、前記締結具を作動させて前記フィルターアセンブリーを解放するように構成されていることを特徴とする請求項４０に記載の付加製造装置。
【請求項４３】
流動性材料をレイヤー・バイ・レイヤー処理にて選択的に固結させることによって部品が製造される付加製造装置にて用いられるコントローラーであって、前記付加製造装置は、
前記部品を製造するための製造チャンバーと、
この製造チャンバーにて流動性材料を固結させるために焦点を合わせたエネルギービームを供給するためのモジュールと、
前記製造チャンバーを通るガスフローを発生させるためのガスフロー回路と、
このガスフロー回路に配置された少なくとも１つのフィルターアセンブリーであって、前記すなわちそれぞれのフィルターアセンブリーは、フィルターエレメントを収容するフィルターハウジングと、前記フィルターエレメントの上流の前記フィルターハウジングをシールするための操作可能な弁と、前記フィルターエレメントの下流の前記フィルターハウジングをシールするための操作可能な弁とを具えた、少なくとも１つのフィルターアセンブリーと
を具え、前記付加製造装置は、前記フィルターアセンブリーをこの付加製造装置の所定位置に締結するための電子作動締結具と、前記フィルターアセンブリーの前記弁の状態を検出するための１つ以上のセンサーとをさらに具え、
前記１つ以上のセンサーを用いて前記弁の閉止が検出された場合、前記締結具を操作して前記フィルターアセンブリーを解放するため、前記付加製造装置を制御するようにプログラムされていることを特徴とするコントローラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、部品を形成するために材料の層がレイヤー・バイ・レイヤー処理にて固結される付加製造装置および方法にかかわる。本発明は、排他的ではないが、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）装置および選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）装置の如き、選択的レーザー固化装置に対して特定の実用性を有する。
【背景技術】
【０００２】
選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）および選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）装置は、レーザービームの如き高エネルギービームを用いて金属粉末材料の如き材料のレイヤー・バイ・レイヤー固結により部品を作り出す。１つの粉末層は、大量の粉末を粉末床に隣接して置き、この粉末層を形成するように、大量の粉末を粉末床の全体に亙って（一方側から他方側まで）ワイパーを用いて広げることにより、製造チャンバーの粉末床の全体に亙って形成される。そして、作成される部品の断面に対応した粉末層の領域の全体に亙ってレーザービームが走査される。このレーザービームは、固結層を形成するために粉末を溶融または焼結する。１つの層の選択的な固結の後、この新たな固結層の厚さだけ粉末床が下げられ、必要に応じて、さらなる粉末層がその表面の全域に亙って広げられて固結される。このような器具の一例が特許文献１に開示されている。
【０００３】
この固結処理は、金属粉が極めて反応しやすいように、アルゴンまたは窒素雰囲気の如きイナートガス雰囲気にて行われる。この処理中に生ずる凝縮物を除去するため、イナートガスのガスナイフをノズルと排気管との間の粉末床の全体に亙って発生させる。排気管によって集められたガスは、ガス回路を通って再循環させられ、ノズルに戻る。ガス回路内のフィルターは、再循環するガスから凝縮物を取り除く。
【０００４】
特許文献２は、並列フィルター構成を開示し、これはその回路を通るガスフローが２つのフィルターアセンブリーの間で何れか一方に切り替えられ、製造中に他方のフィルターアセンブリーのフィルターエレメントを交換することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６０４２７７４号
【特許文献２】国際公開第２０１０／００７３９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような構成に関する問題は、フィルターを交換した時にガスフローが交換されたフィルターを通過して導かれる場合、フィルターハウジングへと入る空気が製造チャンバーへと再導入されることである。さらにまた、製造中にフィルターの手作業での切替は、ガスナイフを妨げる可能性があり、その期間中に作られる層の品質に悪影響を与える。
【０００７】
製造チャンバーから部品を取り出すため、ドアが開けられて製造チャンバーへの空気を可能にする。この空気は、フィルターアセンブリーへと入る可能性があり、使用済みのフィルターエレメントに集められた粒子が燃えることを潜在的にもたらす。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の形態によると、流動性材料をレイヤー・バイ・レイヤー処理にて選択的に固結させることによって部品を製造するための付加製造装置であって、前記部品を製造するための製造チャンバーと、この製造チャンバーにて流動性材料を固結させるために焦点を合わせたエネルギービームを供給するためのモジュールと、前記製造チャンバーを通るガスフローを発生させるためのガスフロー回路と、このガスフロー回路内に並列に配置される一対のフィルターアセンブリーであって、それぞれのフィルターアセンブリーが、前記フィルターアセンブリーから前記ガスフロー回路の上流をシールするための操作可能な弁と、前記フィルターアセンブリーの下流の前記ガスフロー回路をシールするための操作可能な弁とをこれらに関連付けて有し、この配置は、一方のフィルターアセンブリーのフィルターエレメントが切り替えられると同時に、他方の前記フィルターアセンブリーの前記フィルターエレメントが前記ガスフローから粒子を取り除くために結合されることを可能にすることにより、製造中にそれぞれのフィルターアセンブリーのフィルターエレメントが切り替えられることを可能にする、一対のフィルターアセンブリーと、前記ガスフローと関連付けられた特性を検出するためのモニタリング装置と、前記弁を制御し、前記ガスフローに沿って結合されるフィルターアセンブリーを前記モニタリング装置からの信号に基づいて切り替えるように構成されたコントローラーとを具えた付加製造装置が提供される。
【０００９】
前記モニタリング装置が圧力センサーであってよい。例えば、この圧力センサーはフィルターアセンブリーの全体に亙って圧力低下を示す圧力を測定することができる。コントローラーは、フィルターアセンブリーと関連付けられた弁を制御し、圧力センサーがあらかじめ設定されたレベルを超えた圧力低下を示す圧力を検出した場合、ガスフローに沿って結合されるフィルターアセンブリーを切り替えるように構成されることができる。フィルターエレメントが粒子で目詰まりしたようになる場合、圧力低下はフィルターエレメントの全体に亙って増大する可能性がある。フィルターエレメントの全体に亙る圧力低下が過大になった場合、フィルターエレメントは故障／破損しよう。圧力低下があらかじめ設定されたレベルを超えていることを圧力センサーが検出した場合、ガスフローに沿って結合されたフィルターアセンブリーを切り替えることは、フィルターエレメントの故障／破損および望まれない粒子の再循環を阻止することができる。
【００１０】
この付加製造装置は、ガスフローをガスフロー回路にて発生させるためのポンプを具えることができ、モニタリング装置がポンプの速度を示す特性を測定／通報するための器具であってよい。ポンプは、製造チャンバーを通る設定ガスフローが維持されるように制御されることができ、ポンプがどの程度激しいかを示す測定／通報された特性は、設定ガスフローを達成するために機能しなければならない。設定ガスフローを維持するために設定限界を超えてポンプを駆動しなければならないような程度にまでフィルターエレメントが目詰まりした場合、フィルターエレメントを交換することが望ましい可能性がある。
【００１１】
付加製造装置は、製造チャンバーでのガスフローの速度を測定するためのセンサーを具えることができ、コントローラーは、ガスフローに沿って結合されるフィルターアセンブリーを測定した速度に基づいて切り替えるように構成されることができる。
【００１２】
コントローラーは、フィルターアセンブリーと関連付けられた弁を制御し、繰り返されるレイヤー・バイ・レイヤー処理のあらかじめ設定された段階にある間、ガスフローに沿って結合されるフィルターエレメントを切り替えるように構成されることができる。例えば、コントローラーは、フィルターアセンブリーと関連付けられた弁を制御し、流動性材料を与えている間および／またはワイパーによって流動性材料の層を広げている間の如き、流動性材料がエネルギービームによって固結されていない場合、ガスフローに沿って結合されるフィルターアセンブリーを切り替えるように構成されることができる。エネルギービームを用いた流動性材料の固結中に、ガスフローによって運び去られるかなりの凝縮物が発生させられ、従って繰り返されるこの段階の製造処理の間、ガスフローに沿って結合されるフィルターアセンブリーを切り替えることによってもたらされるガスフローの瞬間的な変化は、これは製造品質に悪影響を与える可能性があるので、望ましくない。流動性材料がエネルギービームによって固結されない期間中の切替は、切替中のガスフローの変更が製造品質に悪影響を与えるという可能性を排除する。このコントローラーはまた、フィルターアセンブリーを切り替えた後および流動性材料を固結するエネルギービームを始動させる前に、設定ガスフローを達成するために必要とされるポンプ速度を決定するため、例えば払拭中に、十分な時間を与えられることができる。
【００１３】
本発明の第２形態によると、流動性材料をレイヤー・バイ・レイヤー処理装置にて選択的に固結させることにより部品を製造するための付加製造装置であって、前記部品を製造するための製造チャンバーと、この製造チャンバーにて流動性材料を固結させるために焦点を合わせたエネルギービームを供給するモジュールと、前記製造チャンバーを通るガスフローを発生させるためのガスフロー回路と、このガスフロー回路に配置された少なくとも１つのフィルターアセンブリーであって、この、すなわちそれぞれのフィルターアセンブリーは、前記フィルターアセンブリーから前記ガスフロー回路の上流をシールするための操作可能な弁と、前記フィルターアセンブリーの下流の前記ガスフロー回路をシールするための操作可能な弁とをこれらに関連付けて有し、この配置は、前記フィルターアセンブリーのフィルターエレメントが切り替えられると同時に前記製造チャンバーにおける制御された雰囲気を維持することを可能にする、少なくとも１つのフィルターアセンブリーとを具え、このフィルターアセンブリーと関連付けられた前記弁が前記ガスフローから前記フィルターアセンブリーをシールした場合、前記すなわちそれぞれのアセンブリーから空気をパージするように形成されたパージ器具をさらに具えている付加製造装置が提供される。
【００１４】
一実施形態において、パージ器具は、空気をフィルターアセンブリーから排除するため、前記すなわちそれぞれのフィルターアセンブリーをイナートガスで洗い流すように構成されることができる。例えば、ガスフロー回路は、フィルターアセンブリーのフィルターエレメントと一方の弁との間でフィルターアセンブリーにイナートガスを導入するための入口と、フィルターエレメントと他方の弁との間でイナートガスによって弁アセンブリーから押し出される空気を排除するための排気孔とを前記すなわちそれぞれのフィルターアセンブリーに関して具えることができる。入口および排気孔は、フィルターアセンブリーがガスフロー回路に結合された場合、イナートガスがガスフローに対して逆方向にフィルターエレメントを通って洗い流されるように配されることができる。
【００１５】
他の実施形態において、パージ器具は、空気をフィルターアセンブリーから排除するため、低圧または真空圧を前記すなわちそれぞれのフィルターアセンブリーに与えるように構成されることができる。
【００１６】
この付加製造装置は、そのフィルターアセンブリーと関連付けられた弁を開いてガスフローに沿ったフィルターアセンブリーを結合する前に、空気が前記すなわちそれぞれのフィルターアセンブリーからパージされるように、弁およびパージ器具を制御するコントローラーを具えることができる。
【００１７】
付加製造装置は、ガスフロー回路内に並列に配置された第１および第２のフィルターアセンブリーを具えることができ、パージ器具は、これら第１および第２のフィルターアセンブリーの一方を洗い流すように構成されるのに対し、第１および第２のフィルターアセンブリーの他方はガスフローから粒子を取り除くために結合される。
【００１８】
本発明の第３形態によると、流動性材料をレイヤー・バイ・レイヤー処理にて選択的に固結させることによって部品を製造するための付加製造装置であって、前記部品を製造するための製造チャンバーであって、前記部品にアクセスするためのドアを有する製造チャンバーと、流動性材料を前記製造チャンバーにて固結させるために焦点を合わせたエネルギービームを供給するためのモジュールと、イナートガス雰囲気を前記製造チャンバーに形成するための手段と、前記製造チャンバーを通るイナートガスフローを発生させるためのガスフロー回路と、このガスフロー回路に配置される少なくとも１つのフィルターアセンブリーであって、前記すなわちそれぞれのアセンブリーは、前記フィルターアセンブリーから前記ガスフロー回路の上流をシールするための操作可能な弁と、前記フィルターアセンブリーの下流の前記ガスフロー回路をシールするための操作可能な弁とをこれらに関連付けて有する、少なくとも１つのフィルターアセンブリーとを具え、さらに前記製造チャンバーに対し前記ドアを開けた結果として前記製造チャンバーでの前記イナートガス雰囲気が弱められる期間の間、前記フィルターアセンブリーが前記製造チャンバーからのガスフローに対して遮断されるように、前記すなわちそれぞれのフィルターアセンブリーと関連付けられた前記弁を制御するように構成されたコントローラーを具えた付加製造装置が提供される。
【００１９】
このように、ドアを開けた時に製造チャンバーへと入る酸素がフィルターアセンブリーを通って引き込まれず、これはフィルターエレメントに集められた粒子が燃えてその結果として起こるフィルターエレメントの損壊をもたらす可能性がある。
【００２０】
コントローラーは、製造が終わった後およびドアが開けられる前に弁を操作し、製造チャンバーからのガスフローに対してフィルターアセンブリーを遮断するように構成されることができる。ドアは、閉じられたドアを固定するための固定装置を具えることができ、コントローラーは、フィルターアセンブリーを製造チャンバーからのガスフローに対して遮断するように弁が操作されるまで固定装置を制御し、ドアの固定状態を維持するように構成されることができる。
【００２１】
この付加製造装置は、低圧または真空圧を製造チャンバーに作り出すために配されたポンプを具えることができ、コントローラーは、ポンプが製造チャンバーから酸素を排除するために作動する期間の間、弁を制御してフィルターアセンブリーが製造チャンバーからのガスフローに対して遮断されるように構成される。
【００２２】
付加製造装置は、製造チャンバーでの酸素レベルを測定するための酸素センサーを具えることができ、コントローラーは、酸素センサーによって検出された酸素レベルがあらかじめ設定されたレベルを下まわっている場合、前記すなわちそれぞれのフィルターアセンブリーと関連付けられた弁を開くように構成される。
【００２３】
本発明の第４形態によると、流動性材料をレイヤー・バイ・レイヤー処理にて選択的に固結させることによって部品を製造するための付加製造装置であって、前記部品を製造するための製造チャンバーと、流動性材料を前記製造チャンバーにて固結させるために焦点を合わせたエネルギービームを供給するためのモジュールと、前記製造チャンバーを通るイナートガスフローを発生させるための、および／または流動性材料を移送するためのガスフロー回路と、前記部品が製造された後および次の製造のために前記製造チャンバーでの不活性雰囲気の形成前の期間中、前記ガスフロー回路を通るガスフローを確立するように構成されたコントローラーとを具えた付加製造装置が提供される。
【００２４】
ガスフローは、ガスフロー回路内の粒子を付加製造装置から排除して材料の交換のためにガスフロー回路をきれいにするため、回収部分へと運ぶように作用することができる。
【００２５】
この付加製造装置は、ガスフロー回路にて配されて粒子をガスフローから分離するための少なくとも１つのセパレーターを具えることができる。このセパレーターは、１つ以上のフィルターエレメントを具えることができる。前記すなわちそれぞれのフィルターエレメントは、当該フィルターエレメントからガスフロー回路の上流をシールするための操作可能な弁と、フィルターアセンブリーの下流のガスフロー回路をシールするための操作可能な弁とをこれらに関連付けて有することができ、コントローラーは、弁を操作することによってガスフローを確立し、ガスフローが少なくとも１つのフィルターエレメントを通ることを可能にするように構成されている。セパレーターは、粒子がガスフローから落下してホッパーに集まるように、ガスフローを遅くするためのバッフルを具えことができる。このセパレーターは、粒子をこの機械から排除するために（フィルターエレメントまたはホッパーの如き）回収部分に集めるようにさせることができる。
【００２６】
ガスフロー回路は、製造チャンバーを通るイナートガスフローを発生させる第１のラインと、製造チャンバーから回収される流動性材料を、ある層を形成するためにこの流動性材料を送出するための器具に送出する第２のラインとの並列のガスラインを具えることができ、ガスフローは、製造後に第２のラインに残っている流動性材料がこの第２のラインを通ってセパレーターへと移送されることを確立させる。コントローラーは、ガスフローに対して第１のラインを遮断し、ガスフローが製造チャンバーを迂回するように構成されることができる。このように、ガスフローは、製造チャンバーに存在する粒子を例えばクリーニング周期中にガスフロー回路を通して引き込まない。製造チャンバーは、ガスフロー回路により発生させられたガスフローが製造チャンバーを通ってそこにある流動性材料のすべてを排除するのには不充分である可能性があるので、他の手段、例えば製造チャンバーにて手作業で操作される吸込ノズルによってきれいにされることができる。
【００２７】
コントローラーは、ガスフロー回路のポンプを作動させることによって、ガスフローを確立するように構成されることができる。コントローラーは、この付加製造装置にて用いられる流動性材料の種類が変更されることを示すユーザー入力に応じてガスフローを確立するように構成されることができる。
【００２８】
ガスフロー回路は、流動性材料がそれぞれの層のための制御可能に与えられる定量供給ホッパーへと流動性材料を移送するためものであってよい。ガスフロー回路は、製造チャンバーから定量供給ホッパーへと回収される流動性材料を移送するためのものであってよい。ガスフロー回路は、収容ホッパーから定量供給される流動性材料を定量供給ホッパーへと移送するためのものであってよい。
【００２９】
コントローラーは、収容ホッパーからガスフロー回路への粉末の定量供給を制御する機構が閉止／停止した場合、ガスフローを確立することができる。
【００３０】
本発明の第５の形態によると、部品を製造するための製造チャンバーと、この製造チャンバーにて流動性材料を固結させるために焦点を合わせたエネルギービームを供給するためのモジュールと、前記製造チャンバーを通るイナートガスフローを発生させるための、および／または流動性材料を移送するためのガスフロー回路とを具えた付加製造装置への流動性材料を変更する方法であって、前記部品が製造された後および次の製造のために前記製造チャンバーにて不活性雰囲気を形成する前の期間中、前記ガスフロー回路を通るガスフローを確立し、前記ガスフロー回路中の流動性材料が前記ガスフローによって回収部分に運ばれるようになっていることを具えた方法が提供される。
【００３１】
回収部分がガスフローから粒子を分離するためのセパレーターであってよい。このセパレーターがフィルターエレメントを具えていることができる。
【００３２】
本発明の第６の形態によると、本発明の第４の形態による付加製造装置にて使用するためのコントローラーであって、本発明の第５の形態の方法を行うために前記付加製造装置を制御するようにプログラムされているコントローラーが提供される。
【００３３】
本発明の第７の形態によると、流動性材料をレイヤー・バイ・レイヤー処理にて選択的に固結させることによって部品を製造するための付加製造装置であって、前記部品を製造するための製造チャンバーと、この製造チャンバーにて流動性材料を固結させるために焦点を合わせたエネルギービームを供給するためのモジュールと、前記製造チャンバーを通るガスフローを発生させるためのガスフロー回路と、このガスフロー回路に配置された少なくとも１つのフィルターアセンブリーであって、前記すなわちそれぞれのフィルターアセンブリーは、フィルターエレメントを収容するフィルターハウジングと、前記フィルターエレメントの上流の前記フィルターハウジングをシールするための操作可能な弁と、前記フィルターエレメントの下流の前記フィルターハウジングをシールするための操作可能な弁とを具えた、少なくとも１つのフィルターアセンブリーとを具え、さらに前記すなわちそれぞれのフィルターアセンブリーをこの付加製造装置の所定位置に締結するための少なくとも１つの締結具を具え、前記フィルターアセンブリーの一方または両方の前記弁の動作は、この付加製造装置からの前記フィルターアセンブリーの取り外しを可能にするために前記締結具を解放する付加製造装置が提供される。
【００３４】
フィルターアセンブリーは、弁を操作するための手動で操作される取手と、この取手が弁を開いてこの付加製造装置に対してフィルターアセンブリーを固定するように動かされた場合、付加製造装置にある相補的切り欠きと係合するように取手と共に移動可能な突起とを具えることができる。
【００３５】
この付加製造装置は、フィルターアセンブリーの弁の状態に検出するための１つ以上のセンサーと、締結具の作業を抑制するためのコントローラーとをさらに具えることができ、１つ以上のセンサーを使って弁の閉止が検出された場合、コントローラーは、締結具を作動させてフィルターアセンブリーを解放するように構成される。
【００３６】
本発明の第８の形態によると、流動性材料をレイヤー・バイ・レイヤー処理にて選択的に固結させることによって部品が製造される付加製造装置にて用いられるコントローラーであって、前記付加製造装置は、前記部品を製造するための製造チャンバーと、この製造チャンバーにて流動性材料を固結させるために焦点を合わせたエネルギービームを供給するためのモジュールと、前記製造チャンバーを通るガスフローを発生させるためのガスフロー回路と、このガスフロー回路に配置された少なくとも１つのフィルターアセンブリーであって、前記すなわちそれぞれのフィルターアセンブリーは、フィルターエレメントを収容するフィルターハウジングと、前記フィルターエレメントの上流の前記フィルターハウジングをシールするための操作可能な弁と、前記フィルターエレメントの下流の前記フィルターハウジングをシールするための操作可能な弁とを具えた、少なくとも１つのフィルターアセンブリーとを具え、前記付加製造装置は、前記フィルターアセンブリーをこの付加製造装置の所定位置に締結するための電子作動締結具と、前記フィルターアセンブリーの前記弁の状態を検出するための１つ以上のセンサーとをさらに具え、前記１つ以上のセンサーを用いて前記弁の閉止が検出された場合、前記締結具を操作して前記フィルターアセンブリーを解放するため、前記付加製造装置を制御するようにプログラムされているコントローラーが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態による付加製造装置の概念図である。
【図２】この付加製造装置の他の側からの概念図である。
【図３】本発明の一実施形態によるガスフロー回路の回路図である。
【図４ａ】フィルターアセンブリー間で自動的に切り替える方法を示す。
【図４ｂ】フィルターアセンブリー間で自動的に切り替える方法を示す。
【図４ｃ】フィルターエレメントを自動的に交換する方法を示す。
【図４ｄ】フィルターエレメントの交換後にフィルターハウジングを自動的にパージする方法を示す。
【図５】製造チャンバーを通るガスフローを発生させるためのガス再循環回路に組み込まれる粉末移送回路を具えた本発明の他の実施形態によるガスフロー回路の回路図である。
【図６】製造チャンバーを通るガスフローを発生させるためのガスフロー回路から分離され、粉末を移送するための本発明のさらに他の実施形態によるガスフロー回路の回路図である。
【図７】フィルターアセンブリーと本発明の一実施形態による装置に対する接続部との側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１および図２を参照すると、本発明の一実施形態による付加製造装置は、そこに製造シリンダー１１７を画成する仕切り１１５，１１６と、粉末を堆積させることができる表面とを有する製造チャンバー１０１を具えている。製造プラットホーム１０２は、選択的レーザー溶融粉末１０４によって作られる部品１０３を支持するために設けられている。この製造プラットホーム１０２は、部品１０３の連続した層が形成されるように、製造シリンダー１１７内を降下させることができる。製造可能な大きさは、製造プラットホーム１０２を製造シリンダー１１７へと降下させることができる限度によって規定される。製造シリンダー１１７および製造プラットホーム１０２は、円形や長方形および正方形の如き、任意の適当な断面形状を有することができる。
【００３９】
仕切り１１５，１１６および製造プラットホーム１０２は、製造チャンバー１０１を上部チャンバー１２０と下部チャンバー１２１とに分割する。製造プラットホーム１０２を取り囲むシール（図示せず）は、粉末が下部チャンバー１２１へと入るのを阻止する。逆止め弁の如きガス接続部をガスが下部チャンバー１２１から上部チャンバー１２０へと流れることを可能にするため、上部および下部チャンバー１２０，１２１間に設けることができる。以下に記述されるように、下部チャンバー１２１は、上部チャンバー１２０に対してわずかに高い圧力に保たれることができる。
【００４０】
部品１０３として形成される粉末層１０４は、ホッパー１４０からの制御された定量供給のための定量供給装置１０８と細長いワイパー１０９とによって作られる。例えば、この定量供給装置１０８は、特許文献２で記述されたような装置であってよい。
【００４１】
レーザーモジュール１０５は、粉末１０４を溶融するためのレーザーを発生させ、このレーザーは、要求に応じてコンピュータ１３０の制御による光学スキャナー１０６により向けられる。レーザーは窓１０７を通ってチャンバー１０１に入る。
【００４２】
光学スキャナー１０６は、操舵光学系、この実施形態においてはレーザービームを粉末床１０４上の望ましい個所に導くための２つの可動反射鏡１０６ａ，１０６ｂと、合焦光学系、この実施形態においてはレーザービームの焦点距離を調節するための一対の可動レンズ１０６ｃ，１０６ｄとを具えている。モーター（図示せず）は、反射鏡１０６ａおよびレンズ１０６ｂ，１０６ｃの動きを御し、このモーターはプロセッサー１３１によって制御される。
【００４３】
コンピュータ１３０は、付加製造装置のモジュールを制御する。コンピュータ１３０は、プロセッサーユニット１３１と、メモリー１３２と、ディスプレイ１３３と、キーボードやタッチスクリーンなどの如きユーザー入力器具１３４と、モジュールに対するデータ接続部とを具えている。メモリー１３２に格納されているのは、これから記述されるような方法を実行するようにプロセッサーユニットに指示するコンピュータープログラムである。
【００４４】
この装置は、製造プラットホーム１０２の全体に亙ってチャンバー１０１を通るガスフロー１４２を発生させるためのガスノズル１４０およびガス排気管１４１を具えている。このガスフロー１４２は、製造領域から離れたレーザーを用いた粉末の溶融によって生じた凝縮物を運ぶガスナイフとして作用する。この装置は、窓１０７の全体に亙るガスフロー１４８を発生させるためのさらなるガスノズル１４４を具えている。このガスフローは、窓１０７を通って送出されるレーザービーム１１８の品質に悪影響を与える可能性がある凝縮物が窓１０７に集まることを阻止することができる。
【００４５】
排気孔１４３は、チャンバー１２０，１２１からガスを排出／除去するための手段を提供する。充填入口１４５は、チャンバー１２０，１２１をイナートガスで充填するための入口を提供する。下部チャンバー１２１は、下部チャンバー１２１を上部チャンバー１２０に対して高い圧力に維持するためのさらなる入口１４６を具えることができる。
【００４６】
ガスノズル１４０，１４４と、ガス排気管１４１と、充填入口１４５と、さらなる入口１４６とは、図３に示すようにガスフロー回路１６０の部分を形成する。
【００４７】
このガスフロー回路は、ガスフロー回路内で並列に接続され、再循環したガス内の粒子を取り除くためのフィルターアセンブリー２００，２０１を具えている。それぞれのフィルターアセンブリー２００，２０１は、フィルターハウジング２０２，２０３と、これらフィルターハウジング２０２，２０３に配置されるフィルターエレメントＥ−５，Ｅ−７と、ガス入口およびガス出口をそれぞれ開閉するための手動操作弁Ｖ−２，Ｖ−３，Ｖ６，Ｖ−７とを具えている。それぞれのフィルターアセンブリー２００，２０１は、国際公開２０１０／０２６３９６号に記述されているように、フィルターの交換のためにガスフロー回路から取り外し可能である（図４ｂ参照）。
【００４８】
それぞれ並列のライン２１２，２１３は、コンピュータ１３０によって制御される一対の電磁弁Ｖ−４，Ｖ−５；Ｖ−８，Ｖ−９をフィルターアセンブリー２００，２０１の一方の上流および一方の下流に有する。これら一対の弁Ｖ−４，Ｖ−５，Ｖ−８，Ｖ−９は、フィルターエレメントＥ−５，Ｅ−６の交換中にフィルターアセンブリー２００，２０１を取り外すため、フィルターアセンブリー２００，２０１がガスフロー回路から切り離されることを可能にする。
【００４９】
パージ器具２１０は、フィルターアセンブリー２００，２０１をイナートガスで満たすために与えられている。このパージ器具２１０は、電磁弁Ｖ−１２，Ｖ−１３の制御によってフィルターアセンブリー２００，２０１の下流のそれぞれ並列のライン２１２，２１３へと別々に送り込むことができるイナートガスの供給源２１１を具えている。圧力コントローラーＩ−７および圧力トランスデューサーＩ−８は、ガス供給源２１１からのイナートガスの圧力を測定すると共に制御することができる。パージ器具２１０は、ガス供給源２１１から導入されたイナートガスによってフィルターアセンブリー２００，２０１から押し出されるガスを排出するための排気孔２０６をさらに具えている。電磁弁Ｖ−１０、Ｖ−１１は、それぞれのフィルターアセンブリー２００，２０１のガス抜きを別々に制御する。酸素センサーＩ−１は、排気孔２０６を通って排出されるガス中の酸素の量を検出するために設けられている。
【００５０】
圧力トランスデューサーＩ−５は、ガスフロー回路を並列のラインに分けるＴ字型接合部の上流のガスフローの圧力を監視し、圧力トランスデューサーＩ−３は、並列のラインをつなげて単一のラインへと戻すＴ字型接合部の下流のガスフローの圧力を監視する。圧力トランスデューサーＩ−５，Ｉ−３はコンピュータ１３０と結合され、結合されているフィルターアセンブリー２００，２０１の全体に亙る差圧をコンピュータ１３０にフィードバックする。
【００５１】
ポンプＥ−４は、ガスフロー回路を通るガスフローを発生させる。ポンプＥ−４を出たガスは、ガスノズル１４０，１４４へと移動し、製造面および窓１０７の全体に亙ってガスナイフを生じさせる。このポンプはまた、下部チャンバー１２１を上部チャンバー１２０に対して高い圧力に維持するため、下部チャンバー１２１の入口１４６へとガスを送出することができる。排気管１４１は、圧力トランスデューサーＩ−５を介してフィルターアセンブリー２００，２０１に結合され、ガスフロー回路を完成する。
【００５２】
充填入口１４５は、イナートガスの供給源２１１に結合され、充填入口へのイナートガスの流れが電磁弁Ｖ−１９によって制御される。
【００５３】
排気孔１４３は、電磁弁Ｖ−１８およびバキュームポンプＥ−１に結合され、上部および下部チャンバー１２０，１２１に低圧または真空を作り出すための手段を提供する。酸素センサーＩ−４は、排気孔１４３を通ってチャンバー１２０，１２１から出るガス中に存在する酸素の量を検出する。排気孔１４３はまた、圧力トランスデューサーＩ−２および通気弁Ｖ−１７にも結合されている。圧力トランスデューサーＩ−２は、排気孔１４３でのガスの圧力を測定し、圧力トランスデューサーＩ−２によって過大圧力が測定された場合、通気弁Ｖ−１７が開かれる。一般的に、上部チャンバー１２０は、大気圧に対してわずかに高い圧力に維持される。
【００５４】
図４ａから図４ｄは、フィルターエレメントが交換されるべき時期を自動的に検出する手順を示し、フィルターエレメントが交換される時にフィルターアセンブリー２００，２０１間の自動的な切替および処理が実行される。図４ａから図４ｄにおいて、ガス通路に沿ったガスフローは、流れのないことを示すために用いた黒色のより細い線と比較して幅の広い灰色の線によって示されている。
【００５５】
粉末のレーザー溶融中に、２つのフィルターアセンブリー２００，２０１の一方は、ガスが弁Ｖ−４，Ｖ−５，Ｖ−８，Ｖ−９の適切な操作により、ここを通って流れるように、直列に結合される。図４ａにおいて、フィルターアセンブリー２００が直列に結合され、フィルターアセンブリー２０１がガスフローに対して遮断されていることを示す。
【００５６】
圧力トランスデューサーＩ−５およびＩ−３は、結合されたフィルターアセンブリー２００の何れかの側のガスフローの圧力を測定し、これをコンピュータ１３０へと通報する。コンピュータ１３０は、結合されたフィルターアセンブリー２００の全体に亙って圧力低下があらかじめ設定されたレベルを超えているか否かを決定する。この圧力低下があらかじめ設定されたレベルを超えていると決定された場合、コンピュータは、弁Ｖ−４，Ｖ−５，Ｖ−８，Ｖ−９を作動させ、ガスフローに沿ってフィルターアセンブリー２０１を結合し、フィルターアセンブリー２００をガスフローに対して遮断する。コンピュータ１３０は、レーザービーム１１８が粉末床１０４を走査していない製造中の期間の間にこれが起こるように、切替時間を決めることができる。例えば、粉末の定量供給中またはワイパー１０９によって粉末を広げている間にこの切替を生じさせることができる。フィルターエレメントＥ−５の交換が必要であることを使用者に示すため、警告がディスプレイ１３３に与えられる。
【００５７】
フィルターエレメントＥ−５を交換するため、使用者は手動弁Ｖ−２およびＶ−３を閉止し、粉末がハウジング２０２から流出するのを阻止する。一実施形態において、フィルターアセンブリー２００，２０１は、手動弁Ｖ−３およびＶ−２またはＶ−７およびＶ−４が閉止するまで、この装置の入口管２５０と出口管２５１との間の所定位置に固定される。図７を参照すると、フィルターアセンブリー２００は、弁Ｖ−３およびＶ−２をそれぞれ操作するための取手２５３および２５４を具えている。突起２５５，２５６は、それぞれの取手２５３，２４５と共に移動することができる。取手２５３，２５４が図７に示す位置へと動かされると、突起２５５，２５６は入口管２５０／出口管２５１に固定された切欠き／凹部２５７，２５８と係合し、フィルターアセンブリーをこの装置から取り外すことができないようになっている。弁を閉止するように取手２５３，２５４を回転すると、突起２５５，２５６が切欠き／凹部２５７，２５８から動いてフィルターアセンブリー２００を解放し、装置から取り外される。フィルターアセンブリー２０１は、同様な構成を有する。これは、弁Ｖ−２，Ｖ−３，Ｖ−７，Ｖ−４が閉止された時、フィルターアセンブリー２００，２０１がこの装置から単に取り外されることができるだけであることを確実にする。
【００５８】
弁Ｖ−２およびＶ−３が閉止されると、フィルターアセンブリー２００をこの装置から取り外し、フィルターエレメントＥ−５を特許文献２に開示された方法を用いて交換することができる。装置から取り外されるフィルターアセンブリー２００に対し、フィルターアセンブリー２０１を通って導かれるガスフローを用いて続くこの製造が図４ｂに示されている。
【００５９】
新たなフィルターエレメントＥ−５を持つフィルターアセンブリー２００は、使用者によってガスフロー回路に結合される。使用者は、コンピュータ１３０のユーザーインタフェースを用いてフィルターアセンブリー２００が再接続されたことを装置に示すことができる。フィルターアセンブリー２００が再接続されたという指示を受けると、コンピュータは弁Ｖ−１２およびＶ−１０を作動させ、ハウジング２０２を（図４ｃに示すように）イナートガスで満して酸素をハウジング２０２から排気孔２０６を通って外に押し出す。この処理を容易にするため、酸素は（イナートガスとして一般的に用いられる）アルゴンよりも軽く、これがハウジング２０２へと導入されると、アルゴンガスよりも先に押し出されるので、排気孔２０６はイナートガス供給源２１１の上方に配置される。
【００６０】
酸素センサーＩ−１によって検出される酸素含有量があらかじめ設定されたレベルを下まわるまで、イナートガスはハウジング２０２を通過する。排気孔２０６での酸素含有量があらかじめ設定されたレベルを下回っているという酸素センサーＩ−１からの信号を受信すると、コンピュータ１３０は、弁Ｖ−１２，Ｖ−１０を作動させ、ハウジング２０２をイナートガス供給源２１１および排気孔２０６に対して遮断する。圧力トランスデューサーＩ−５，Ｉ−３によって示されるように、フィルターエレメントＥ−７がその寿命の終わりに達した場合、フィルターアセンブリー２００を直ちに使用する準備ができている。フィルターアセンブリー２０１からフィルターアセンブリー２００への切替は、上述したものと同様な方法で行われることができる。
【００６１】
このような自動化された切替処理に関し、この装置は、フィルターエレメントがその寿命の終りに達した場合、使用者の介入を必要とせず、自動化された方法で製造を続けることができる。そして、使用者はそうすることが自由である限り、使用者は期限切れとなったフィルターエレメントＥ−５，Ｅ−７を交換することができる。従って、この装置は、製造中に使用者による連続的なモニタリングを必要としない。さらにまた、フィルターアセンブリー２００，２０１がガスフローに沿って結合される前にフィルターアセンブリー２００，２０１をパージすることは、フィルターアセンブリー２００，２０１の切替中であっても、製造チャンバー１２０，１２１の酸素含有量が依然として低いことを確実にする。
【００６２】
製造の最後において、製造チャンバーに対してドア１４９を開けて部品を取り出す前に、コンピュータ１３０は、弁Ｖ−４，Ｖ−５，Ｖ−８，Ｖ−９を制御してガスフロー回路およびチャンバー１２０，１２１からのガスフローに対して両方のフィルターアセンブリー２００，２０１を遮断する。このように、ガスアセンブリー２００，２０１は、製造チャンバーに対してドア１４９を開けた時、チャンバー１２０，１２１およびガスフロー回路へと流れる可能性のある酸素から隔離される。
【００６３】
製造の開始前に、低酸素雰囲気がチャンバー１２０，１２１に形成される。低酸素雰囲気は、バキュームポンプＥ−１を用いてチャンバー１２０，１２１内を低圧（大気圧よりも著しく低い）または真空圧を最初に形成することによって形成される。そして、チャンバー１２０，１２１は、入口１４５を通るイナートガスで充填される。この処理中、コンピュータは、ガスがガスフロー回路およびチャンバー１２０，１２１からフィルターアセンブリー２００，２０１を通って流れるのを阻止するため、制御弁Ｖ−４，Ｖ−５，Ｖ−８，Ｖ−９を閉止状態に維持する。このようにして、チャンバー１０２，１２１およびガスフロー回路内の全ての酸素は、フィルターハウジング２０２，２０３を通って引き出されない。そして、圧力トランスデューサーＩ−２がチャンバー１２０，１２１内のイナートガスの圧力が望ましいレベルにあることを検出すると共に酸素含有量があらかじめ設定したレベル未満であることを酸素センサーＩ−４が検出すると、フィルターアセンブリー２００，２０１の一方がガスフローに沿って結合される。フィルターアセンブリー２００，２０１は、再接続前のパージサイクルに供されることができる。
【００６４】
これらのステップを通し、使用したフィルターエレメントＥ−５およびＥ−７の周囲の雰囲気は、低酸素雰囲気として維持される。使用されるフィルターエレメントＥ−５およびＥ−７を通して著しい量の酸素を流さなければならない場合、フィルターエレメントＥ−５およびＥ−７に捕集された小さな金属粒子と酸素との組み合わせは、粒子の発火および結果として起こるフィルターエレメントＥ−５，Ｅ−７の破棄をもたらす可能性がある。
【００６５】
図５は、付加製造装置のための代わりのガスフロー回路を示す。図３，図４ａ，図４ｂに示したガスフロー回路の特長に対応するこの実施形態の特長に対して対応した参照符号が用いられる。この実施形態のガスフロー回路は、製造チャンバー１２０から回収ホッパー３０１へと回収された粉末をセパレーターＥ８に移送するためのガスライン３１０を付加的に具え、粉末はさらなる層の構成にて用いるために製造チャンバー１２０に配された定量供給ホッパーへと戻って送出される。ガスライン３１０は、製造チャンバー１２０にてガスフローを発生させるため、ガスフロー回路２１０に組み込まれている。特に、ガスライン３１０は、製造チャンバー１２０にてガスフローを発生させるためのガスライン２１０ａに対して並列に配されている。ガスライン３１０は、ガスフローをこのライン３１０に沿って発生させるためのポンプＥ６を具えている。
【００６６】
この装置は粉末溢流部３０２をさらに具え、これは層の構成中にワイパーによって溢流部へと押し動かされ、および／または粉末床から回収ホッパー３２０に回収される粉末を送出する。この溢流部３０２には、溢流部３０２を介した回収ホッパー３２０への粉末の流れを可能にする／阻止する弁Ｖ１９が配されている。回収ホッパー３２０からの粉末は、スクリューフィード３０３と、大きな粒子がガスライン３１０に入るのを阻止するふるいＥ９とを通ってガスライン３１０へと送出される。弁Ｖ１６は、回収ホッパー３２０からガスライン３１０への粉末の流れを可能にする／阻止するために設けられている。
【００６７】
ふるいＥ９に集められた大きな粒子は、さらなるガスフローによってさらなるセパレーターＥ１５７に運ばれることができる。
【００６８】
この装置で用いられる材料を変更するため、使用者は、製造の終りに材料の交換を行わなければならないことを示すため、コンピュータ１３０に適切な入力を与える。製造の最後に、コンピュータ１３０は、製造チャンバー１２０を通るガスフローがないのではなく、ガスライン３１０およびフィルターエレメントＥ５および／またはＥ７を含むガスフロー回路を通るガスフローを発生させるためにポンプＥ６を作動させるように、ポンプＥ４が止められることを確実にする。このように、ガスフロー回路に残留する粉末は、ガスフローによってセパレーターＥ８へと運ばれて製造チャンバー１２０の内側のホッパーに集められるか、粒子が捕捉されるフィルターエレメントＥ５，Ｅ７の一方へと運ばれる。このようにして、粒子が今後の製造のためにこの装置で用いられる新たな材料を汚染する可能性がないように、ガスフロー回路は、粒子に関してきれいにされる。
【００６９】
製造チャンバー１２０それ自体は、他の手段、例えば作業者により手作業できれいにされよう。さらにまた、ふるいＥ−９，セパレーターＥ−８，フィルターエレメントＥ−５およびＥ−７の如き他の構成要素は、新たな材料を用いる製造のためにきれいなふるい，セパレーター，フィルターエレメントと交換されることができる。新たな材料を導入するため、ホッパー３２０が取り除かれて新たな材料を収容する新しいホッパー３２０と交換される。そして、この新たな材料は、粉末移送ライン３１０を用いて製造チャンバーのホッパーに移送される。
【００７０】
このようにして、装置はクリーニング処理の部分を自動化し、手作業の如き他の手段によって容易にきれいにすることができない装置の部分をきれいにするための手段を提供する。
【００７１】
図６は、本発明の他の実施形態による装置にて粉末を移送するためのガスフロー回路を示している。この実施形態において、製造チャンバー（図示せず）からこの製造チャンバーのホッパー４４０に戻って回収された粉末を移送するための回路４１０は、製造チャンバーを通るガスフローを発生させるためのガスフロー回路２１０から分離されている。
【００７２】
図５に示した装置のように、粉末移送は、層の構成中にワイパーによって押し動かされる粉末を送出する、および／または回収ホッパー４２０の粉末床から回収された粉末を送出する粉末溢流部４０２を具えている。回収ホッパー４２０からの粉末は、スクリューフィード４０３と、大きな粒子がガスライン４１０へと入るのを阻止するふるいＥ９とを通ってガスフロー回路４１０へと送出される。手動弁Ｖ−８，Ｖ−９は、回収ホッパー４２０からガスライン４１０への粉末の流れを可能にする／阻止するために用いることができる。
【００７３】
ふるいＥ９によって分離された大きな粒子は、過大粒子サイロ４２１に集められ、過大粒子回収フラスコ４２２に堆積させるため、さらなるガスフローによってさらなるセパレーターＥ１５７に運ばれることができる。そして、大きな粒子は、装置から過大粒子回収フラスコ４２２を取り外すことによって除去されることができる。
【００７４】
交換および／またはクリーニングのため、ふるいＥ９および過大粒子サイロ４２１の切り離しを可能にする適当な弁Ｖ−２，Ｖ−３，Ｖ−４，Ｖ−５，Ｖ−６，Ｖ−７が設けられている。
【００７５】
ふるいＥ９のフィルターを通過することができる粒子に関し、ポンプＰ−１により発生させられるガスフローがこの粒子をガスラインを介して粉末セパレーターＥ−４に運ぶ。粉末セパレーターＥ−４は、ガスフローを遅くするための（図示しない）バッフルを具え、これは粒子がガスフローから外れて製造チャンバー（図示せず）内のサイロ／ホッパー４４０へと落下することをもたらす。セパレーターＥ−４を出たガスは、遅いガスフローによってセパレーターＥ−４の上端の出口の方に向けて運び出されることが実質的に少ないあらゆる小さな粒子を除去する微細粒子フィルター（図示せず）を通過する。セパレーターＥ−４を後にしたガスは、フローメーターＦ−１を通って流れ、再循環のためにポンプＰ−１に戻る。ガスフロー回路の種々の部分へとアルゴンを供給するため、適当な接続がアルゴンガス供給源４１１に対してなされ、不活性雰囲気の下で粉末が搬送されて集められることを確実にする。
【００７６】
図５に示す実施形態のように、この装置にて用いた材料を変更するため、使用者は適当な入力をコンピュータ１３０に与え、製造の最後に材料の交換が行われることを指示する。製造の最後に、コンピュータ１３０はポンプＰ−１を作動させてガスフロー回路４１０を通るガスフローを発生させる。このようにして、ガスフロー回路４１０に残留する粉末は、ガスフローによってセパレーターＥ８に運ばれ、製造チャンバーの内側のホッパー４４０に集められる。このようにして、粒子が将来の製造のためにこの装置で用いられる新たな材料を汚染する可能性がないように、ガスフロー回路４１０は粒子に関してきれいにされる。
【００７７】
製造チャンバーそれ自体は、他の手段によって、例えば作業者によって手作業できれいにされよう。さらにまた、新たな材料を用いた製造のため、ふるいＥ９およびセパレーターＥ−８をきれいなふるいおよびセパレーターと交換することができる。新たな材料を導入するため、ホッパー４２０が取り外されて新たな材料が収容される新たなホッパー４２０と置き換えられる。スクリューフィーダー４０３は、回収ホッパー４２０の交換が新たなスクリューフィーダー４０３をも導入するように、回収ホッパー４２０に組み込まれることができる。製造チャンバーのホッパー４４０はまた、手作業できれいにされ、かつ／または交換されることができる。そして、新たな材料が粉末移送ライン４１０を用いて製造チャンバーのホッパー４４０に移送される。
【００７８】
本発明から逸脱することなく、特許請求の範囲に規定されたような改造および変更を、ここに記述されたような実施形態に対して行うことができることを理解されよう。例えば、フィルターアセンブリーから酸素をパージするための器具は、イナートガス供給源と同様に、真空ポンプを具えることができる。
【００７９】
１つの実施形態において、手動弁が開いた時にフィルターアセンブリーを装置に締結するための純粋に機械的な構成よりもむしろ、この装置は、手動弁が開いた時を決定するためのマイクロスイッチの如き適当なセンサーを具えることができ、コンピュータ１３０は、フィルターアセンブリーの取り外しを阻止するために電子作動締結機構を作動させる。手動弁が閉止すると、締結機構はコンピュータ１３０の制御によって解放され、フィルターアセンブリーの取り外しを可能にする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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