(57)【要約】本発明は、物体を層ごとに構築するための粉末床溶融装置に関する。粉末床溶融装置は、ビルド容積を画定するようにビルドスリーブ（１０３）内で移動可能なビルドプラットフォーム（１０２）と、作業平面内でビルド容積にわたって粉末の層を形成するための層形成デバイスと、粉末を選択的に融着するために作業平面内で粉末を照射するための照射デバイスとを備える。粉末床溶融装置は、物体および／または物体が取り付けられるビルド基材（１０６）に係合するように構成され、粉末が物体から自由になり、作業平面より上方の場所に、および／またはビルド容積内に堆積されるように、作業平面より上方の上昇位置において物体を傾斜させる機械式マニピュレータ（１０５）をさらに備える。
2020509234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を層ごとに構築するための粉末床溶融装置であって、ビルド容積を画定するようにビルドスリーブ内で移動可能なビルドプラットフォームと、作業平面内で前記ビルド容積にわたって粉末の層を形成するための層形成デバイスと、粉末を選択的に融着するために前記作業平面内で前記粉末を照射するための照射デバイスと、前記物体および／または前記物体が取り付けられるビルド基材に係合するように構成され、粉末が前記物体から自由になり、前記作業平面より上方の場所に、および／または前記ビルド容積内に堆積されるように、前記作業平面より上方の上昇位置において前記物体を傾斜させる機械式マニピュレータとを備える粉末床溶融装置。
【請求項２】
前記機械式マニピュレータは、前記機械式マニピュレータによって実施される動作の少なくともある割合が自動化されるようにモータ式である請求項１に記載の粉末床溶融装置。
【請求項３】
前記機械式マニピュレータは、手動で加えられる力を通して操作される請求項１または２に記載の粉末床溶融装置。
【請求項４】
前記機械式マニピュレータは、前記ビルドプラットフォーム上で支持され前記物体が構築および取り付けられる前記ビルド基材に係合するように構成され、前記機械式マニピュレータは、前記ビルド基材を傾斜させることにより、前記物体を傾斜させるように構成される請求項１乃至３のいずれか一項に記載の粉末床溶融装置。
【請求項５】
前記機械式マニピュレータは、前記物体を逆さにするように構成される請求項１乃至４のいずれか一項に記載の粉末床溶融装置。
【請求項６】
前記機械式マニピュレータは、前記物体を２つの軸周りで回転させるように構成される請求項１乃至５のいずれか一項に記載の粉末床溶融装置。
【請求項７】
前記機械式マニピュレータは、前記物体および／またはビルド基材に係合された前記機械式マニピュレータが回転するための余地を提供するために前記機械式マニピュレータが前記物体および／またはビルド基材に係合する係合位置から前記ビルドプラットフォームが下降されなければならないように、前記装置内に搭載される
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の粉末床溶融装置。
【請求項８】
ビルド中、前記物体を囲む不活性雰囲気を維持するためのビルドチャンバを備え、前記機械式マニピュレータは、前記不活性雰囲気下にある間に粉末が前記物体から自由にされるように、前記ビルドチャンバ内で前記物体を傾斜させるように構成される請求項１乃至７のいずれか一項に記載の粉末床溶融装置。
【請求項９】
前記機械式マニピュレータは、前記ビルドチャンバの外側に延びる駆動機構を備え、前記駆動機構に力を加えることにより、前記機械式マニピュレータを操作する請求項８に記載の粉末床溶融装置。
【請求項１０】
前記機械式マニピュレータは、前記物体を前記ビルドチャンバから取り出すように構成される請求項８または９に記載の粉末床溶融装置。
【請求項１１】
前記機械式マニピュレータは、前記ビルドチャンバのドア上に搭載され、前記ドアを開くことにより、前記機械式マニピュレータおよび前記機械式マニピュレータによって保持された物体が前記ビルドチャンバから移動する請求項１０に記載の粉末床溶融装置。
【請求項１２】
前記機械式マニピュレータは、前記ビルドチャンバ内の閉鎖可能な出口アパーチャを通して前記機械式マニピュレータおよび前記保持された物体を引っ込めるための駆動機構に搭載される請求項１０に記載の粉末床溶融装置。
【請求項１３】
前記閉鎖可能な出口アパーチャは、前記ビルドチャンバの天井に位置する請求項１２に記載の粉末床溶融装置。
【請求項１４】
移送チャンバを備え、前記機械式マニピュレータは、前記物体を前記移送チャンバへ移動するために配置された駆動機構を備える請求項１２または１３に記載の粉末床溶融装置。
【請求項１５】
前記機械式マニピュレータは、前記移送チャンバ内に位置し、前記駆動機構は、前記閉鎖可能な出口アパーチャを通して前記機械式マニピュレータおよび前記保持された物体を前記移送チャンバ内に引っ込めるために配置され、前記物体は、前記出口アパーチャが閉じられているとき前記移送チャンバから取り出し可能である請求項１４に記載の粉末床溶融装置。
【請求項１６】
前記移送チャンバは、前記出口アパーチャに対して移動可能であり、前記移送チャンバの移動により、前記出口アパーチャを閉じる請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載の粉末床溶融装置。
【請求項１７】
前記照射デバイスは、放射ビームを前記作業平面内の選択された場所に誘導するためのスキャナを備え、前記スキャナは、前記スキャナが前記出口アパーチャを通して前記放射ビームを前記作業平面へ誘導することができるように、前記出口アパーチャより上方の位置へ移動可能である請求項１６に記載の粉末床溶融装置。
【請求項１８】
前記スキャナおよび移送スキャナは、単一のユニットとして共に移動可能であり、前記スキャナおよび前記移送チャンバのいずれか一方は、前記出口アパーチャより上方に配置可能である請求項１７に記載の粉末床溶融装置。
【請求項１９】
前記移送チャンバは、エアロックチャンバであり、前記物体は、前記ビルドチャンバ内で前記不活性雰囲気を保持している間に前記移送チャンバを通じて前記ビルドチャンバから取り出し可能である請求項１２乃至１８のいずれか一項に記載の粉末床溶融装置。
【請求項２０】
前記ビルドチャンバの外側に貯蔵場所を備え、前記機械式マニピュレータは、前記貯蔵場所内に前記物体を堆積するように構成される請求項１０乃至１９のいずれか一項に記載の粉末床溶融装置。
【請求項２１】
前記機械式マニピュレータは、前記貯蔵エリアからビルド基材を後続のビルドにおいて使用するために拾い上げるように構成される請求項２０に記載の粉末床溶融装置。
【請求項２２】
前記機械式マニピュレータは、前記ビルド基材および／または物体に係合するための少なくとも１つの移動可能なエフェクタを備える請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の粉末床溶融装置。
【請求項２３】
前記エフェクタは、前記ビルドプラットフォームが上昇することにより、前記物体および／またはビルド基材が少なくとも１つのアームに取り付けられるように位置決め可能な前記少なくとも１つの移動可能なアームを備え、前記少なくとも１つのアームの後続の移動により、前記物体を傾斜させる請求項２２に記載の粉末床溶融装置。
【請求項２４】
前記アームおよびビルド基材は、前記ビルドプラットフォームの上昇によって前記機械式マニピュレータを前記ビルド基材に取り付けるように係合される、協働する締結要素を備える請求項２３に記載の粉末床溶融装置。
【請求項２５】
前記協働する締結要素は、前記マニピュレータの前記アームと前記ビルド基材の一方に弾性要素を備え、前記弾性要素は、前記ビルド基材と前記マニピュレータの前記アームの他方でのフランジの係合によって偏向され、このとき前記ビルドプラットフォームは上昇され、前記弾性要素に前記フランジを把持させ、したがって前記機械式マニピュレータを前記ビルド基材に取り付ける請求項２４に記載の粉末床溶融装置。
【請求項２６】
前記移動可能なアームは、前記作業平面に対して直交しない軸周りで回転するように搭載される請求項２３乃至２５のいずれか一項に記載の粉末床溶融装置。
【請求項２７】
前記機械式マニピュレータは、少なくとも１つの第１のアームと、少なくとも１つの第２のアームとを備え、前記アームは、前記少なくとも１つの第１のアームが、前記粉末床溶融装置内で構築された物体を支承する第１のビルド基材を保持することが可能であり、一方、前記少なくとも１つの第２のアームは、後続のビルドのために第２のビルド基材を保持するように配置される請求項１乃至２６のいずれか一項に記載の粉末床溶融装置。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの第１のアームおよび前記少なくとも１つの第２のアームは、前記第２のビルド基材を前記ビルドプラットフォーム上に配置すると同時に前記第１のビルド基材上の前記物体が傾斜可能であるように、固定された関係で搭載される請求項２７に記載の粉末床溶融装置。
【請求項２９】
前記機械式マニピュレータは、前記第２の基材が前記機械式マニピュレータから解放可能であり、一方、前記第１の基材は前記機械式マニピュレータ内に保持されたままであるように配置される請求項２７または２８に記載の粉末床溶融装置。
【請求項３０】
前記機械式マニピュレータは、前記物体が傾斜されたとき自由になった粉末を所望の場所に案内するための粉末ガイドを備える請求項１乃至２９のいずれか一項に記載の粉末床溶融装置。
【請求項３１】
前記粉末ガイドは、前記機械式マニピュレータが前記物体を傾斜させ、前記自由になった粉末を前記所望の場所に案内するとき配向されるシュート（chute）または漏斗を備える請求項３０に記載の粉末床溶融装置。
【請求項３２】
前記粉末ガイドは、前記物体を収容するための受け器を備え、前記シュートまたは漏斗は、前記受け器の一部を形成する請求項３１に記載の粉末床溶融装置。
【請求項３３】
前記受け器は、前記自由になった粉末が前記シュートまたは漏斗の出口に送達されるように、前記自由になった粉末を閉じ込める請求項３２に記載の粉末床溶融装置。
【請求項３４】
前記受け器は、前記シュートまたは漏斗の第１の開口と、前記物体およびビルド基材を前記ビルドプラットフォームによって第２の開口を通して前記受け器に押し込むことができるように配置された第２の開口とを備える請求項３２または３３に記載の粉末床溶融装置。
【請求項３５】
前記第２の開口は、前記ビルド基材が前記ビルドプラットフォームによって前記受け器に押し込まれるとき、前記ビルド基材によって閉じられるように構成される請求項３４に記載の粉末床溶融装置。
【請求項３６】
前記シュートまたは漏斗は、自由になった粉末を前記ビルド容積内、粉末オーバーフローチャネル内、および／またはドーザ内に分配するために前記物体が前記機械式マニピュレータによって傾斜されるとき位置決め可能である請求項３１乃至３５のいずれか一項に記載の粉末床溶融装置。
【請求項３７】
粉末オーバーフローチャネルおよび／またはドーザと、機械的に移動可能なふるいとを備え、前記ふるいは、自由になった粉末を前記粉末オーバーフローチャネルおよび／または前記ドーザに入る前にふるい分けるように配置可能である請求項１乃至３６のいずれか一項に記載の粉末床溶融装置。
【請求項３８】
前記ドーザは、使用時には、ワイパによって広げられるように粉末を前記作業平面より上方に押すドージングピストンを備え、前記ふるいは、前記ドージングピストンの動作によって前記作業平面より上方に上昇された粉末が前記ふるいを通過しないように、前記ふるいが自由になった粉末を前記ドージングピストンに入る前にふるい分けるふるい分け位置から遠隔位置へ機械的に移動可能である請求項３７に記載の粉末床溶融装置。
【請求項３９】
前記ふるいは、前記ふるいが自由になった粉末を前記粉末オーバーフローチャネルおよび／またはドーザに入る前にふるい分けるふるい分け位置から前記ふるいによって取り込まれた材料が収集ビン内に堆積される処分位置へ機械的に移動可能である請求項３７または３８に記載の粉末床溶融装置。
【請求項４０】
前記機械式マニピュレータは、前記物体が傾斜されたとき前記物体を振動するためのバイブレータを備える請求項１乃至３９のいずれか一項に記載の粉末床溶融装置。
【請求項４１】
未凝固の粉末から物体を取り外すための取り外しデバイスであって、前記物体は、層ごとに粉末床溶融装置内で構築され、前記粉末床溶融装置は、ビルド容積を画定するようにビルドスリーブ内で移動可能なビルドプラットフォームと、作業平面内で前記ビルド容積にわたって粉末の層を形成するための層形成デバイスと、粉末を選択的に融着するために前記作業平面内で前記粉末を照射するための照射デバイスとを備え、前記取り外しデバイスは、前記粉末床溶融装置内または前記粉末床溶融装置上に搭載されるように構成された機械式マニピュレータを備え、その結果、前記機械式マニピュレータは、粉末が前記物体から自由になり、前記作業平面より上方の場所に、および／または前記ビルド容積内に堆積されるように、前記作業平面より上方の上昇位置にあるとき前記物体を傾斜させるように、前記物体および／または前記物体が構築されるビルド基材に係合することができる、取り外しデバイス。
【請求項４２】
複数の粉末床溶融装置であって、前記粉末床溶融装置のそれぞれは、物体を層ごとに構築するためのものであり、ビルド容積を画定するようにビルドスリーブ内で移動可能なビルドプラットフォームと、作業平面内で前記ビルド容積にわたって粉末の層を形成するための層形成デバイスと、粉末を選択的に融着するために前記作業平面内で前記粉末を照射するための照射デバイスとを備え、前記複数の粉末床溶融装置は、前記複数の粉末床溶融装置間で移動可能な機械式マニピュレータをさらに備え、その結果、各粉末床溶融装置において、前記機械式マニピュレータは、粉末が前記物体から自由になり、前記作業平面より上方の場所に、および／または前記ビルド容積内に堆積されるように、前記作業平面より上方の上昇位置において前記物体を傾斜させるように、前記物体および／または前記物体が取り付けられるビルド基材に係合することが可能である、複数の粉末床溶融装置。
【請求項４３】
物体を層ごとに構築するための粉末床溶融装置であって、ビルド容積を画定するようにビルドスリーブ内で移動可能なビルドプラットフォームと、作業平面内で前記ビルド容積にわたって粉末の層を形成するための層形成デバイスと、粉末を選択的に融着するために前記作業平面内で前記粉末を照射するための照射デバイスと、前記作業平面を囲む不活性雰囲気を維持するためのビルドチャンバと、アパーチャを備える移動可能な移送チャンバとを備え、前記移送チャンバは、前記移送チャンバ内への前記物体の移送を可能にするように前記アパーチャが前記ビルドチャンバと連通する第１の位置と、前記アパーチャを通して周囲雰囲気内に前記移送チャンバから前記物体を移送することができる第２の位置との間で移動可能である、粉末床溶融装置。
【請求項４４】
物体を層ごとに構築するための粉末床溶融装置であって、ビルド容積を画定するようにビルドスリーブ内で移動可能なビルドプラットフォームと、粉末をドージングするためにドージングスリーブ内で移動可能なドージングピストンと、作業平面内で前記ビルド容積にわたって粉末の層を形成するために前記ドージングスリーブからドージングされた粉末を広げるためのワイパと、粉末を選択的に融着するために前記作業平面内で前記粉末を照射するための照射デバイスと、ふるいが自由になった粉末をドージングピストンに入る前にふるい分けるふるい分け位置から遠隔位置へ移動可能なふるいとを備える、粉末床溶融装置。
【請求項４５】
前記遠隔位置は、前記ドージングピストンの動作によって前記作業平面より上方に上昇された粉末が前記ふるいを通過しないようなものである請求項４４に記載の粉末床溶融装置。
【請求項４６】
前記遠隔位置は、前記ふるいによって取り込まれた材料が収集ビン内に堆積される処分位置である請求項４４に記載の粉末床溶融装置。
【請求項４７】
未凝固の粉末から物体を取り外すための取り外しデバイスであって、前記物体は、層ごとに粉末床溶融装置内で構築され、前記粉末床溶融装置は、ビルド容積を画定するようにビルドスリーブ内で移動可能なビルドプラットフォームと、作業平面内で前記ビルド容積にわたって粉末の層を形成するための層形成デバイスと、粉末を選択的に融着するために前記作業平面内で前記粉末を照射するための照射デバイスとを備え、前記取り外しデバイスは、前記物体および／または前記物体が構築されるビルド基材に係合するために結合部材を有するフレームを備える機械式マニピュレータを備え、前記フレームは、粉末が前記物体から自由になるように前記物体を傾斜させるように回転可能であり、前記結合部材は、前記物体および／またはビルド基材が搭載された状態で前記ビルドプラットフォームが上昇することにより、前記結合部材が前記物体および／またはビルド基材に係合するように配置される、取り外しデバイス。
【請求項４８】
前記機械式マニピュレータは、前記粉末床溶融装置内または前記粉末床溶融装置上に搭載可能である請求項４７に記載の取り外しデバイス。
【請求項４９】
前記機械式マニピュレータは、前記粉末床溶融装置とは別個の取り外しモジュール内または前記取り外しモジュール上に搭載され、前記取り外しモジュールは、粉末床溶融装置の取り出し可能なビルドスリーブを受け取るための空間を備え、前記結合部材は、前記物体および／またはビルド基材が搭載された状態で前記ビルドスリーブが前記取り外しモジュール内の前記空間内で受け取られたとき前記ビルドプラットフォームが上昇することにより、前記結合部材が前記物体および／またはビルド基材に係合するように位置決めされ、または位置決め可能である請求項４７に記載の取り外しデバイス。
【請求項５０】
前記取り外しステーション内での前記フレームの回転により、自由になった粉末は、前記ビルドスリーブ内に落下して戻り得る請求項４９に記載の取り外しデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工物を形成するために粉末床の選択されたエリアが層ごとに凝固される粉末床溶融装置および方法に関する。本発明は、それだけには限らないが特に選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）および選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）装置に適用される。
【背景技術】
【０００２】
粉末床溶融装置は、レーザまたは電子ビームなど高エネルギービームを使用して、金属粉末材料など材料の層ごとの凝固を通じて物体を製作する。粉末床を下降させるためにビルドプラットフォームを下降させ、下降された粉末床に隣接する粉末の山を堆積し、粉末の山をワイパで粉末床（の一方の側からもう一方の側へ）にわたって広げ、層を形成することによって、ビルドスリーブ内に含まれる粉末床にわたって粉末層が形成される。次いで、形成される加工物の断面に対応する粉末層の各部分が、これらのエリアをビームで照射することにより凝固される。ビームは、粉末を溶融または焼結し、凝固された層を形成する。層の選択的な凝固後、粉末床は、新たに凝固された層の厚さだけ下降され、粉末のさらなる層が表面の上で広げられ、必要に応じて凝固される。そのようなデバイスの一例が特許文献１に開示されている。
【０００３】
そのような粉末床溶融装置に伴う問題は、ビルドの完了後、どのように加工物を粉末床から引き抜くかである。具体的には、加工物を引き抜き、高い酸素濃度を有する雰囲気、たとえば空気に未凝固の粉末をさらすことなく未凝固の粉末を回収し、その結果、回収された粉末を後続のビルドで使用することができるようにすることが望ましい。たとえば、特許文献２から、加工物が粉末床溶融装置から除去される前にユーザが粉末を加工物から分離することを可能にするためにグローブボックスおよび吸引ノズルを提供することが知られている。そのような装置の問題は、それがグローブボックスを通して手動の介入を必要とすることである。グローブボックスを通した手動の介入なしに加工物を粉末から分離することができる装置を提供することが望ましい。
【０００４】
特許文献３および特許文献４から、１つまたは複数のガス入口およびガス出口をビルドスリーブに設け、粉末をビルドスリーブから押し出すためにビルドスリーブを通るガスの流れを提供することが知られている。
【０００５】
特許文献５は、ビルドスリーブから直接、重力下で下向き方向に未使用粉末を解放することが可能な、潰れ可能または取り出し可能な部分を有するビルドスリーブのビルドプラットフォームを備える装置について記載している。そのようなシステムは、金属粉末と共に使用するのに特に不適切である。なぜなら、金属粉末から構築される加工物は、たとえば特許文献６に記載されているように、一般に、中実の基材プレートに固定されなければならないからである。
【０００６】
他のシステムは、加工物が構築される場所とは異なる場所で粉末を加工物から分離する。特許文献７および特許文献８は、選択的レーザ溶融装置から、粉末が加工物から分離される別個のステーションへビルドピストン／容器を取り出すことを開示している。特許文献７は、取り出されたビルド容器が傾斜され、その結果、キャリアの上昇により粉末が収集のためにオーバーフローエッジの上で押される傾斜デバイスを備えるステーションについて記載している。特許文献８は、取り出されたビルド容器が直立位置から少なくとも９０度の角度で回転されるステーションを開示している。代替実施形態では、コンストラクションプラットフォームは、物体の製作中、回転フレーム内にすでに挿入されていてもよい。コンストラクションプラットフォームが回転される直立位置は、物体が製作されたコンストラクションプラットフォームのその位置である。
【０００７】
特許文献９および特許文献１０は、加工物および粉末床を粉末除去ステーションに移送するための装置を開示している。特許文献１０は、ビルドスリーブ内の開口を通して加工物を粉末除去ステーションに移送することを開示している。特許文献９は、加工物がビルドスリーブの上方へ持ち上げられるようにビルドプラットフォームを上昇させること、次いで加工物および粉末ケーキをフィルタデバイスに押し込むために供給デバイスを使用することを開示している。
【０００８】
特許文献１１、特許文献１２、および特許文献１３は、コンストラクション空間の上方に配置されるハット状容器について記載しており、この容器は、コンストラクション空間に面する側で開いている。製造された物体、およびその物体を囲む未凝固の粉末は、コンストラクション空間から容器内へ変位される。特許文献１１および特許文献１２では、次いで物体および未凝固の粉末は、容器内でデバイスから取り出される。特許文献１２は、層ごとの製造中、ベースプレートとして働く要素が、容器を閉じるための閉鎖要素として使用されることについて記載している。特許文献１３では、ベースプレートが多孔質ベースプレートであり、容器は、漏斗形の収集容器の上方で多孔質ベースプレートを移動するように直線的に変位され、その結果、物体を囲む粉末がハット状容器から収集容器内に落下する。
【０００９】
そのようなデバイスに伴う問題は、未凝固の粉末が粉末床溶融装置から除去され、または未凝固の粉末が物体から自由になり従来の粉末ハンドリング装置（ドージングピストンまたは粉末オーバーフロー）から離れて堆積されることである。したがって、そのようなシステムにとって、未凝固の粉末を回収（recover）し、後続のビルドで使用するために、追加の粉末ハンドリングおよび／または輸送デバイスを提供することが求められている。
【００１０】
特許文献１４は、粉末をビルドピストン内に回収するための装置を開示している。この装置は、ビルドピストン内で部品を押し引きし、未結合の粉末の一部分を製造された物品から離すために、ビルドピストン内に位置するエジェクタピンを備える。未結合の粉末が移動するための空間を提供するために、ビルドプラットフォームはさらに下降される。これは、完全なビルド高さより大きいビルドピストンの行程を必要とする。さらに、粉末は、依然として製造された物品内に捕らえられたままとなる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６０４２７７４号明細書
【特許文献２】欧州特許第１７９３９７９号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００４／００８４８１４号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００７／００２６１４５号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００８／０２４１４０４号明細書
【特許文献６】米国特許第５７５３２７４号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００７／０００１３４２号明細書
【特許文献８】国際公開第２０１５／０７１１８４号パンフレット
【特許文献９】ＤＥ１０２０１１００２９５４
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００１／００４５６７８号明細書
【特許文献１１】国際公開第９３／０８９２８号パンフレット
【特許文献１２】米国特許出願公開第２０１５／０２３９１７７Ａｌ号明細書
【特許文献１３】国際公開第２０１６／０３０５３０Ａｌ号パンフレット
【特許文献１４】米国特許出願公開第２００７／０１２６１５７Ａｌ号明細書
【特許文献１５】国際公開第２０１０／００７３９４号パンフレット
【特許文献１６】国際公開第２０１０／００７３９６号パンフレット
【特許文献１７】欧州特許第１５２１６５７号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様によれば、物体を層ごとに構築するための粉末床溶融装置であって、ビルド容積を画定するようにビルドスリーブ内で移動可能なビルドプラットフォームと、作業平面内でビルド容積にわたって粉末の層を形成するための層形成デバイスと、粉末を選択的に融着するために作業平面内で粉末を照射するための照射デバイスと、物体および／または物体が取り付けられるビルド基材に係合するように構成され、粉末が物体から自由になり、作業平面より上方の場所に、および／またはビルド容積内に堆積されるように、作業平面より上方の上昇位置において物体を傾斜させる機械式マニピュレータとを備える粉末床溶融装置が提供される。
【００１３】
このようにして、自由になった粉末は、層の形成時にドージング粉末がワイパによって広げられるように使用されるドージングピストン内、または層形成の終わりに余分な粉末を収集するために使用される粉末オーバーフローチャネル内になど、ビルドプロセスで使用される粉末ハンドリングデバイス内に回収することができる。粉末は、そのようなデバイス内に直接堆積されても、そのようなデバイス内に、層の形成中に使用されるビルドプラットフォームおよび／またはワイパを使用して輸送されてもよい。このようにして、追加の複雑さが回避され、粉末床溶融／粉末回収装置の占有面積を従来のデバイスに比べて低減することができる。
【００１４】
「機械式マニピュレータ」は、機械的デバイス、すなわち機械（machine or machinery）に限定されることが意図されており、必ずしもモータ式および／または自動化されたデバイスに限定されないことを理解されたい。しかし、好ましい実施形態では、機械式マニピュレータは、機械式マニピュレータによって実施される動作
の少なくともある割合が自動化される／自動化され得るようにモータ式である。あるいは、機械式マニピュレータは、手動で加えられる力を通して操作されてもよい。たとえば、外部作動用棒材またはレバーが提供されてもよく、作動用棒材またはレバーの手動操作により、機械式マニピュレータが動作する。
【００１５】
機械式マニピュレータは、ビルドプラットフォーム上で支持され物体が構築および取り付けられるビルド基材に係合するように構成されてもよく、機械式マニピュレータは、ビルド基材を傾斜させることにより、物体を傾斜させるように構成される。機械式マニピュレータは、物体および／またはビルド基材に係合されたとき、物体をビルドプラットフォームからきれいに拾い上げることができるように構成され得る。物体は、部品または加工物、部品または加工物をビルド基材に取り付ける１つまたは複数の支持体および／またはアンカ、および／または部品もしくは加工物とは別個の特徴物、たとえば機械式マニピュレータに係合するために特別に構築された係合特徴物など、付加ビルドプロセス中に構築される任意の特徴物を含み得る。係合特徴物は、部品／加工物に対する延長部として構築されても、部品／加工物とは別々にビルド基材上に構築されてもよい。
【００１６】
特許文献６に開示されているような典型的なビルド基材とは異なり、ビルド中、ビルド基材は、たとえばボルトなどによってビルドプラットフォームに固定されなくてもよい。このようにして、機械式マニピュレータは、ビルド基材をビルドプラットフォームから自由にするための操作を必要とすることなしにビルド基材を傾斜させるためにビルド基材に係合することができる。
【００１７】
あるいは、ビルドプラットフォームおよびビルド基材は、ビルド基材をビルドプラットフォームに解放可能に固定することができ、その結果、物体および／またはビルド基材が機械式マニピュレータによって係合されるとき、ビルド基材に対する手動アクセスを必要とすることなしに、物体を傾斜させるために物体が取り付けられるビルド基材をビルドプラットフォームから解放することができるように配置され得る。たとえば、ビルド基材および／またはビルドプラットフォームは、ビルド基材をビルドプラットフォームにロックするロッキング要素を解放するための作動機構を備えてもよい。機械式マニピュレータが、その作動機構を備えてもよい。ビルド基材をビルドプラットフォームから解放することは、モータまたは電磁石など駆動機構を使用して自動的に実施されてもよい。
【００１８】
機械式マニピュレータは、たとえば物体の構築されたままの向きから９０度より大きく、好ましくは１８０度物体を傾斜させることによって物体を逆さにするように構成されてもよい。このようにして、そうでない場合には物体内に捕らえられ得る粉末が自由になり得る。機械式マニピュレータは、２つの、好ましくは直交する軸周りで物体を回転させるように構成されてもよい。どちらの軸も作業平面に対して非直交であってよい。あるいは、これらの軸の第１のものは、作業平面に対して非直交であり、これらの軸の第２のものは、作業平面に対して実質的に直交であってもよい。機械式マニピュレータは、物体が第１の軸に対して異なる位置にある状態で物体を第１の軸周りで傾斜させることができるように、機械式マニピュレータが第２の軸周りで少なくとも２つの向きにあるとき、物体が第１の軸周りで物体を傾斜させるように動作可能であってよい。これは、粉末を物体内の内部チャネル／凹部から自由にする助けとなり得る。
【００１９】
機械式マニピュレータは、物体および／またはビルド基材に係合された機械式マニピュレータが回転するための余地を提供するために機械式マニピュレータが物体および／またはビルド基材に係合する係合位置からビルドプラットフォームが下降されなければならないように、装置内に搭載され得る。たとえば、ビルドプラットフォームは、ビルドスリーブの上部へなど係合位置へビルドスリーブ内を上昇し、物体および／またはビルド基材を機械式マニピュレータと係合させ、次いで、ビルドスリーブ内を下降して戻り、物体および／またはビルド基材に係合された機械式マニピュレータが回転するための余地を提供し得る。これは、回転のための十分なクリアランスを提供するために軸をビルドスリーブ／ビルドプラットフォームから離さなければならないのではなく、固定された軸（たとえば、ビルドスリーブに対して固定されている）周りで回転するように機械式マニピュレータの回転可能要素が搭載されることを可能にし得る。
【００２０】
粉末床溶融装置は、ビルド中、物体を囲む不活性雰囲気を維持するためのビルドチャンバを備えてもよく、機械式マニピュレータは、不活性雰囲気下にある間に粉末を物体から自由にすることができるように、ビルドチャンバ内で物体を傾斜させるように構成される。これは、粉末の酸化は火災および爆発など望ましくない作用、および酸化した粉末を使用して後続のビルドにおいて構築される物体の望ましくない特性をもたらし得るので有利となり得る。不活性雰囲気下にある間に粉末を物体から自由にすることによって、自由になった粉末の酸化が回避される。
【００２１】
機械式マニピュレータは、ビルドチャンバの外側に延びる駆動機構を備えてもよく、駆動機構に力を加えることにより、機械式マニピュレータを操作する。駆動機構は、手動操作可能またはモータによって駆動されてもよい。
【００２２】
あるいは、機械式マニピュレータは、ビルドチャンバ内に収容されたモータなど、アクチュエータによって駆動されてもよい。
【００２３】
機械式マニピュレータは、物体をビルドチャンバから取り出すように構成されてもよい。機械式マニピュレータは、ビルドチャンバのドア上に搭載されてもよく、ドアを開くことにより、機械式マニピュレータおよび機械式マニピュレータによって保持された物体がビルドチャンバから移動する。
【００２４】
あるいは、機械式マニピュレータは、ビルドチャンバ内の閉鎖可能な出口アパーチャを通して機械式マニピュレータおよび保持された物体を引っ込めるための駆動機構上に搭載されてもよい。閉鎖可能な出口アパーチャは、ビルドチャンバの天井に位置してもよい。
【００２５】
粉末床溶融装置は、移送チャンバを備えてもよく、機械式マニピュレータは、物体を移送チャンバへ移動するために配置された駆動機構を備える。機械式マニピュレータは、移送チャンバ内に位置してもよく、駆動機構は、閉鎖可能な出口アパーチャを通して機械式マニピュレータおよび保持された物体を移送チャンバ内に引っ込めるために配置され、物体は、出口アパーチャが閉じられているとき移送チャンバから取り出すことができる。移送チャンバは、出口アパーチャに対して移動可能であってよく、移送チャンバの移動により、出口アパーチャを閉じる。照射デバイスは、放射ビームを作業平面内の選択された場所に誘導するためのスキャナを備えてもよく、スキャナは、移送チャンバが出口アパーチャから離れたときスキャナが出口アパーチャを閉じるように移送チャンバと共に移動可能である。
【００２６】
移送チャンバは、エアロックチャンバであってよく、物体は、ビルドチャンバ内で不活性雰囲気を保持している間に移送チャンバを通じてビルドチャンバから取り出すことができる。
【００２７】
粉末床溶融装置は、ビルドチャンバの外側に貯蔵場所を備えてもよく、機械式マニピュレータは、好ましくは自動的に、貯蔵場所内に物体を堆積するように構成されてもよい。このようにして、機械式マニピュレータは、粉末床溶融装置内で構築された後続の物体を手動の介入なしに自由に処理する。機械式マニピュレータは、好ましくは自動的に、貯蔵エリアからビルド基材を後続のビルドにおいて使用するために拾い上げるように構成されてもよい。
【００２８】
機械式マニピュレータは、ビルド基材および／または物体に係合するための少なくとも１つの移動可能なエフェクタを備えてもよい。
【００２９】
エフェクタは、ビルドプラットフォームが上昇することが、物体および／またはビルド基材が少なくとも１つのアームに取り付けられることを必要とする、好ましくは物体および／またはビルド基材を取り付けさせるように位置決め可能な少なくとも１つの移動可能なアームであってよく、少なくとも１つのアームの後続の移動により、物体を傾斜させる。アームおよびビルド基材は、ビルドプラットフォームの上昇によって機械式マニピュレータをビルド基材に取り付けるように係合される、協働する締結要素を備えてもよい。協働する締結要素は、受動または能動締結要素を備えてもよい。たとえば、締結要素は、マニピュレータのアームとビルド基材の一方に、弾性要素の形態にある受動締結要素を備えてもよい。弾性要素は、ビルド基材とマニピュレータのアームの他方でのフランジの係合によって偏向され、このときビルドプラットフォームは上昇され、弾性要素にフランジを把持させ、したがって機械式マニピュレータをビルド基材に取り付ける。能動締結要素は、モータまたは電磁石によって活性化される締結要素を備えてもよい。
【００３０】
機械式マニピュレータは、協働する締結要素の係合を検出するためのセンサを備えてもよい。機械式マニピュレータは、協働する締結要素の係合を確認するためのインジケータを備えてもよく、たとえば、インジケータは、センサによって係合が検出されたことに応答してもよい。
【００３１】
移動可能なアームは、作業平面に対して直交しない軸周りで回転するように搭載されてもよい。軸は、作業平面と平行であってもよい。このようにして、アームの移動により、物体を傾斜させる。
【００３２】
機械式マニピュレータは、少なくとも１つの第１のアームと、少なくとも１つの第２のアームとを備えてもよく、それらのアームは、少なくとも１つの第１のアームと少なくとも１つの第２のアームの一方は、粉末床溶融装置内で構築された物体を支承する第１のビルド基材を保持することができ、一方、少なくとも１つの第１のアームと少なくとも１つの第２のアームの他方は、後続のビルドのために第２のビルド基材を保持するように配置される。少なくとも１つの第１のアームおよび少なくとも１つの第２のアームは、第２の基材をビルドプラットフォーム上に配置すると同時に第１のビルド基材上の物体を傾斜させることができるように、固定された関係で搭載されてもよい。機械式マニピュレータは、第２の基材を機械式マニピュレータから解放することができ、一方、第１の基材は機械式マニピュレータ内に保持されたままであるように配置されてもよい。このようにして、次のビルドのためのビルド基材を、未凝固の粉末からの現在のビルドの取り外しに並行して定位置に置くことができる。
【００３３】
エフェクタは、ビルド基材を傾斜させるためにビルド基材の下側に係合するようにアクチュエータの制御下で移動可能な少なくとも１つのフィンガを備えてもよく、アクチュエータおよびフィンガは、ビルドプラットフォーム内またはビルドプラットフォーム上に設けられる。
【００３４】
機械式マニピュレータは、物体が傾斜されたとき自由になった粉末を所望の場所に案内するための粉末ガイドを備えてもよい。粉末ガイドは、機械式マニピュレータが物体を傾斜させ、自由になった粉末を所望の場所に案内するとき配向されるシュート（chute）または漏斗を備えてもよい。粉末ガイドは、物体を収容するための、箱状区画など受け器を備えてもよく、シュートまたは漏斗は、受け器の一部を形成する。受け器は、自由になった粉末がシュートまたは漏斗の出口に送達されるように、自由になった粉末を閉じ込め得る。受け器は、シュートまたは漏斗の第１の開口と、物体およびビルド基材をビルドプラットフォームによって第２の開口を通して受け器に押し込むことができるように配置された第２の開口とを備えてもよい。第２の開口は、ビルド基材がビルドプラットフォームによって受け器に押し込まれるとき、ビルド基材によって閉じられてもよい。
【００３５】
シュートまたは漏斗は、自由になった粉末をビルド容積内、粉末オーバーフローチャネル内、および／またはドージング（dosing）ピストンなどドーザ（doser）内に分配するために物体が機械式マニピュレータによって傾斜されるとき位置決め可能であってよい。このようにして、自由になった粉末を、後続のビルドで使用するために回収することができる。シュートまたは漏斗は、物体が逆さにされているときそのような位置に配置されてもよい。
【００３６】
粉末床溶融装置は、粉末オーバーフローチャネルおよび／またはドージングピストンと、ふるいとを備えてもよく、ふるいは、自由になった粉末を粉末オーバーフローチャネルおよび／またはドージングピストンに入る前にふるい分けるように位置し、または配置可能である。ふるいは、移動可能であってもよい。ふるいは、ドージングピストンの動作によって作業平面より上方に上昇された粉末がふるいを通過し（て戻ら）ないように、ふるいが自由になった粉末をドージングピストンに入る前にふるい分けるふるい分け位置から遠隔位置へ移動可能であってもよい。ふるいは、ふるいが自由になった粉末を粉末オーバーフローチャネルおよび／またはドージングピストンに入る前にふるい分けるふるい分け位置からふるいによって取り込まれた材料が収集ビン内に堆積される処分位置へ移動可能であってもよい。
【００３７】
機械式マニピュレータは、物体が傾斜されたとき物体を振動するための、超音波バイブレータなどバイブレータを備えてもよい。
【００３８】
本発明の第２の態様によれば、未凝固の粉末から物体を取り外すための取り外しデバイスが提供され、物体は、層ごとに粉末床溶融装置内で構築され、粉末床溶融装置は、ビルド容積を画定するようにビルドスリーブ内で移動可能なビルドプラットフォームと、作業平面内でビルド容積にわたって粉末の層を形成するための層形成デバイスと、粉末を選択的に融着するために作業平面内で粉末を照射するための照射デバイスとを備え、取り外しデバイスは、粉末床溶融装置内または粉末床溶融装置上に搭載されるように構成された機械式マニピュレータを備え、その結果、機械式マニピュレータは、粉末が物体から自由になり、作業平面より上方の場所に、および／またはビルド容積内に堆積されるように、作業平面より上方の上昇位置にあるとき物体を傾斜させるように、物体および／または物体が構築されるビルド基材に係合することができる。
【００３９】
取り外しデバイスは、粉末床溶融装置に後付け（retrofit）されることが可能であってよい。取り外しデバイスは、粉末床溶融装置のためのビルドチャンバドアを備えてもよく、機械式マニピュレータは、ドアに搭載され、ドアは、粉末床溶融装置のビルドチャンバ上に搭載可能であり、その結果、ドアを開けることにより、機械式マニピュレータおよび機械式マニピュレータによって保持された物体をビルドチャンバから移動する。
【００４０】
あるいは、取り外しデバイスは、物体を取り外すために、粉末床溶融装置内または粉末床溶融装置上に脱着可能に搭載されることが可能であってよい。後者の場合、取り外しデバイスは、１つまたは複数のさらなる粉末床溶融装置と共に使用することができるように、粉末床溶融装置から脱着可能／取り出し可能であってもよい。取り外しデバイスは、物体を取り外すために使用され、ビルド中に使用されないので、取り外しデバイスを共用することにより、取り外しデバイスの有用性を最適化することが可能になり得る。
【００４１】
機械式マニピュレータは、粉末床溶融装置のビルドチャンバの外側に延びるように配置された駆動機構を備えてもよく、駆動機構に力を加えることにより、機械式マニピュレータを操作する。駆動機構は、手動操作可能またはモータによって駆動されてもよい。
【００４２】
本発明の第３の態様によれば、複数の粉末床溶融装置が提供され、粉末床溶融装置のそれぞれは、物体を層ごとに構築するためのものであり、ビルド容積を画定するようにビルドスリーブ内で移動可能なビルドプラットフォームと、作業平面内でビルド容積にわたって粉末の層を形成するための層形成デバイスと、粉末を選択的に融着するために作業平面内で粉末を照射するための照射デバイスとを備え、複数の粉末床溶融装置は、複数の粉末床溶融装置間で移動可能な機械式マニピュレータをさらに備え、その結果、各粉末床溶融装置において、機械式マニピュレータは、粉末が物体から自由になり、作業平面より上方の場所に、および／またはビルド容積内に堆積されるように、作業平面より上方の上昇位置において物体を傾斜させるように、物体および／または物体が取り付けられるビルド基材に係合することが可能である。
【００４３】
本発明の第４の態様によれば、物体を層ごとに構築するための粉末床溶融装置が提供され、粉末床溶融装置は、ビルド容積を画定するようにビルドスリーブ内で移動可能なビルドプラットフォームと、作業平面内でビルド容積にわたって粉末の層を形成するための層形成デバイスと、粉末を選択的に融着するために作業平面内で粉末を照射するための照射デバイスと、作業平面を囲む不活性雰囲気を維持するためのビルドチャンバと、アパーチャを備える移動可能な移送チャンバとを備え、移送チャンバは、移送チャンバ内への物体の移送を可能にするようにアパーチャがビルドチャンバと連通する第１の位置と、アパーチャを通して周囲雰囲気内に移送チャンバから物体を移送することができる第２の位置との間で移動可能である。
【００４４】
移送チャンバは、第１の位置と第２の位置との間で摺動可能であってもよい。代替として、またはそれに加えて、移送チャンバは、第１の位置と第２の位置との間で回転可能であってもよい。
【００４５】
粉末床溶融装置は、移送チャンバのアパーチャをビルドチャンバと連通させる前に移送チャンバ内で不活性雰囲気を生成するための手段を備えてもよい。
【００４６】
アパーチャがビルドチャンバの天井に設けられてもよく、物体をこのアパーチャを通して移送チャンバ内に移送することができる。照射デバイスは移動可能であってもよく、照射デバイスおよび移送チャンバは、移送チャンバと照射デバイスのいずれか一方がビルドチャンバの天井のアパーチャに位置し得るように配置される。照射デバイスおよび移送チャンバは、単一のモジュールとして共に移動可能であってもよい。
【００４７】
装置は、粉末移送チャンバへ、および／または粉末移送チャンバから物体を移送するために、物体および／またはビルド基材と係合するように構成された機械式マニピュレータを備えてもよい。機械式マニピュレータは、移送チャンバ内で輸送されるように、移送チャンバ内に格納可能であってもよい。
【００４８】
本発明の第５の態様によれば、物体を層ごとに構築するための粉末床溶融装置が提供され、粉末床溶融装置は、ビルド容積を画定するようにビルドスリーブ内で移動可能なビルドプラットフォームと、粉末をドージングするためにドージングスリーブ内で移動可能なドージングピストンと、作業平面内でビルド容積にわたって粉末の層を形成するためにドージングスリーブからドージングされた粉末を広げるためのワイパと、粉末を選択的に融着するために作業平面内で粉末を照射するための照射デバイスと、ふるいが自由になった粉末をドージングピストンに入る前にふるい分けるふるい分け位置から遠隔位置へ移動可能なふるいとを備える。
【００４９】
遠隔位置は、ドージングピストンの動作によって作業平面より上方に上昇された粉末がふるいを通過し（て戻ら）ないようなものであってよい。遠隔位置は、ふるいによって取り込まれた材料が収集ビン内に堆積される処分位置であってもよい。
【００５０】
本発明の第６の態様によれば、未凝固の粉末から物体を取り外すための取り外しデバイスが提供され、物体は、層ごとに粉末床溶融装置内で構築され、粉末床溶融装置は、ビルド容積を画定するようにビルドスリーブ内で移動可能なビルドプラットフォームと、作業平面内でビルド容積にわたって粉末の層を形成するための層形成デバイスと、粉末を選択的に融着するために作業平面内で粉末を照射するための照射デバイスとを備え、取り外しデバイスは、物体および／または物体が構築されるビルド基材に係合するために結合部材を有するフレームを備える機械式マニピュレータを備え、フレームは、粉末が物体から自由になるように物体を傾斜させるように回転可能であり、結合部材は、物体および／またはビルド基材が搭載された状態でビルドプラットフォームが上昇することにより、結合部材が物体および／またはビルド基材に係合するように配置される。
【００５１】
機械式マニピュレータは、粉末床溶融装置内または粉末床溶融装置上に搭載可能であり得る。
【００５２】
あるいは、機械式マニピュレータは、粉末床溶融装置とは別個の取り外しモジュール内または取り外しモジュール上に搭載されてもよく、取り外しモジュールは、粉末床溶融装置の取り出し可能なビルドスリーブを受け取るための空間を備え、結合部材は、物体および／またはビルド基材が搭載された状態でビルドスリーブが取り外しモジュール内の空間内で受け取られたときビルドプラットフォームが上昇することにより、結合部材が物体および／またはビルド基材に係合するように位置決めされ、または位置決め可能である。取り外しステーション内でのフレームの回転により、自由になった粉末は、ビルドスリーブ内に落下して戻り得る。次いで、自由になった粉末を含むビルドスリーブは、後続のビルドのために粉末床溶融装置に戻されてもよい。ビルドスリーブは、後続のビルドにおいてドージングピストンとして使用可能であり得る。
【００５３】
本発明の第７の態様によれば、粉末床融着システムであって、
物体を層ごとに構築するための粉末床溶融装置であって、ビルド容積を画定するようにビルドスリーブ内で移動可能なビルドプラットフォームを収容するビルドチャンバと、作業平面内でビルド容積にわたって粉末の層を形成するための層形成デバイスと、粉末を選択的に融着するために作業平面内で粉末を照射するための照射デバイスと、物体をビルドチャンバから取り出すためのビルドチャンバ内のビルドチャンバアパーチャと、アパーチャを閉じるためのビルドチャンバドアとを備える粉末床溶融装置と、
物体を受け取るための移送チャンバアパーチャと、移送チャンバアパーチャを閉じるための移送チャンバドアとを有する移送チャンバであって、移送チャンバアパーチャをビルドチャンバアパーチャと位置合わせするように粉末床溶融装置に脱着可能に搭載可能であるように構成された移送チャンバと、
粉末床溶融装置または移送チャンバ内に位置し、物体および／または物体が取り付けられるビルド基材に係合するように構成され、物体を作業平面より上方の上昇位置においてビルドチャンバから移送チャンバ内に移送する移送デバイスとを備える粉末床融着システムが提供される。
【００５４】
このようにして、移送チャンバ内のさらに処理するための場所へ不活性雰囲気の中で、および／または物体上に残る粉末が移送チャンバ内に含まれるように、物体を粉末床溶融装置から移送することができる。物体を作業平面より上方の上昇位置においてビルドチャンバから移送チャンバ内に移送することによって、粉末の大部分は、粉末床溶融装置内に残ることになる。移送チャンバは、そこからの粉末および／または不活性ガスの漏れに対して移送チャンバと粉末床溶融装置との間の境界面を封止するために、粉末床溶融装置に脱着可能に搭載可能であってもよい。
【００５５】
移送チャンバドアは、不活性雰囲気を移送チャンバ内で維持することができるように移送チャンバアパーチャを封止し得る。移送チャンバは、移送チャンバをビルドチャンバ内の雰囲気に対して開く前に、中で不活性ガス雰囲気を形成するための手段を備えてもよい。たとえば、移送チャンバは、不活性ガスを粉末床溶融装置から移送チャンバへ供給することができるように、粉末床溶融装置上のガス回路に脱着可能に接続可能なガス回路を備えてもよい。あるいは、移送チャンバは、不活性ガスのそれ自体の供給源を備えてもよい。
【００５６】
移送デバイスは、ビルドチャンバ内の第１の位置から移送チャンバ内の第２の位置へ変位され、それらの間で物体を移送することができる、本発明の第１の態様の機械式マニピュレータを備えてもよい。移送デバイスは、機械式マニピュレータを２つの位置の間で移動するための伸縮アームを備えてもよい。
【００５７】
あるいは、移送デバイスは、本発明の第１の態様を参照して記載されているものなど、粉末を物体から自由にするために、粉末床溶融装置内の機械式マニピュレータとは別個のデバイスを備えてもよく、移送デバイスは、機械式マニピュレータから物体を取り、物体を移送チャンバ内に移送するように構成される。
【００５８】
移送チャンバは、工場の床周りで移送チャンバを移動するためのトロリ（trolley）を備えてもよい。移送チャンバは、移送チャンバを工場の床周りで手動で押すことができるようにハンドルを備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】粉末の層を凝固させることができるような位置に機械式マニピュレータがある、本発明の第１の実施形態による粉末床溶融装置の一部の斜視図である。
【図２】物体（図示せず）が構築済みであるビルド基材に取り付けるための位置に機械式マニピュレータがある、図１に示されている粉末床溶融装置の斜視図である。
【図３】ビルド基材上のフランジおよび機械式マニピュレータ上の接続編成の斜視図である。
【図４】ビルド基材に取り付けられた物体（図示せず）が１８０度逆さにされる位置にある機械式マニピュレータの斜視図である。
【図５】ビルド基材に取り付けられた物体（図示せず）が９０度と１８０度の間の角度だけ逆さにされる位置にある機械式マニピュレータの斜視図である。
【図６】ビルドチャンバへの外側ドアを示す粉末床溶融装置の斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による粉末床溶融装置の概略図である。
【図８】図７に示されている粉末床溶融装置のレーザ処理チャンバ内の斜視図である。
【図９】本発明の第２の実施形態による装置の機械式マニピュレータの受け器を使用して未凝固の粉末を物体から自由にする方法の図である。
【図１０】過大な材料を処分するためにふるいを傾斜させることを示す図７の粉末床溶融装置の斜視図である。
【図１１】並べてスタックされた本発明の第２の実施形態による複数の粉末床溶融装置の斜視図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態による粉末床溶融装置の概略図である。
【図１３】図１２に示されている粉末床溶融装置のレーザ処理チャンバ内の斜視図である。
【図１４ａ】装置を使用して構築された物体がオペレータによって収集されるように貯蔵される粉末床溶融装置の端部の側面図である。
【図１４ｂ】装置を使用して構築された物体がオペレータによって収集されるように貯蔵される粉末床溶融装置の端部の側面図である。
【図１４ｃ】装置を使用して構築された物体がオペレータによって収集されるように貯蔵される粉末床溶融装置の端部の斜視図である。
【図１５】３つの異なる状態にある本発明の別の実施形態による機械式マニピュレータの図である。
【図１６】３つの異なる状態にある本発明の別の実施形態による機械式マニピュレータの図である。
【図１７】３つの異なる状態にある本発明の別の実施形態による機械式マニピュレータの図である。
【図１８】本発明の別の実施形態による粉末床溶融装置の図である。
【図１９ａ】図１８に示されている粉末床溶融装置のビルドピストンの上部部分の斜視図である。
【図１９ｂ】接続ピンを上昇および下降させるための駆動機構を示すビルドピストンを通る断面図である。
【図１９ｃ】ビルドプラットフォームが下降位置にあり接続ピンが上昇位置にある、ビルドピストンの斜視図である。
【図１９ｄ】ビルドプラットフォームが下降位置にあり接続ピンが下降位置にある、ビルドピストンの斜視図である。
【図２０】ビルドプラットフォームが下降位置にあり、接続ピンが上昇位置にあり、ビルド基材に接続されている、ビルドピストンの上部部分の斜視図である。
【図２１】ドアを開く様々な段階を示す、図１８の粉末床溶融装置の上面図である。
【図２２】本発明の別の実施形態による移送チャンバの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
図１から図６を参照すると、本発明の一実施形態による粉末床溶融装置１０１は、ビルド容積を画定するようにビルドスリーブ１０３内で移動可能なビルドプラットフォーム１０２と、作業平面内でビルド容積にわたって粉末の層を形成するための層形成デバイス（図示せず）と、粉末を選択的に融着するために作業平面内の粉末を照射するための照射デバイス（図示せず）とを備える。粉末層を連続的に形成することにより、ビルド容積内で粉末床を形成する。粉末形成デバイスは、典型的には、粉末をドージングするためのドーザ（図示せず）と、ドージングされた粉末を層に広げるためのワイパ（図示せず）とを備える。この実施形態では、ドーザは、粉末を表面１０４上にドージングする上部ドーザである。
【００６１】
ビルドチャンバ１１３は、粉末床の作業表面を囲む不活性雰囲気を維持するために設けられる。ビルドチャンバ１１３は、特許文献１５に記載されているように上側および下側チャンバを備えてもよい。ドア１１１ａおよび１１１ｂは、ビルドチャンバの上側および下側チャンバのそれぞれに対するアクセスをそれぞれ提供する。ガス流入口１１４およびガス出口１１５が、作業平面にわたる不活性ガス流を生成するために設けられる。
【００６２】
ドーザは、特許文献１６に開示されているものに従ってよい。ワイパの下側エッジは、作業平面を画定し、表面１０４と実質的に位置合わせされる。この表面は、粉末を収集するためのチャネルを画定するアパーチャ１１７ａ、１１７ｂを含む。チャネル１１７ａ、１１７ｂは、導管１１９ａ、１１９ｂを介してビルドチャンバ１１３の側部に搭載された収集ホッパに通じる。収集ホッパ内の粉末は、後続のビルドで再使用することができ、適切な粉末輸送機構を使用して上部ドーザに戻されてもよい。この実施形態では、くさび形要素１１８ａ、１１８ｂの形態にある傾斜する側部要素が、ビルド容積の両側に設けられる。くさび形要素１１８ａ、１１８ｂは、粉末をそれらの間のエリアに閉じ込める助けとなる。
【００６３】
粉末床溶融装置は、物体が取り付けられるビルド基材１０６に係合するように構成され、粉末が物体から自由になり、作業平面より上方の場所に、またビルド容積内に堆積されるように作業平面より上方の上昇位置において物体を傾斜させる機械式マニピュレータ１０５をさらに備える。
【００６４】
機械式マニピュレータ１０５はエフェクタを備え、エフェクタは、接続部材１０８ａ、１０８ｂによって共に接続された２つのＬ字形アーム１０７ａ、１０７ａを備える剛性のフレームを備える。フレームは、図１に示されている位置などエフェクタの少なくとも１つの位置について、フレームに当たることなしに粉末床の表面の全ての部分に、照射ユニットのレーザビームを誘導することができるように、開いた空間を囲む。この位置では、エフェクタは、作業平面にわたって生成されるガス流との干渉をも回避する。エフェクタは、図３に示されている位置に向かって偏倚される、変位可能なフック形の結合部材１０９ａから１０９ｄをさらに備える。結合部材１０９ａから１０９ｄは、ビルド基材１０６上のフランジ１１０ａ、１１０ｂの下に引っ掛かるように構成される。エフェクタは、エフェクタが軸１１２周りで３６０度まで回転することができるように、スピンドル（図示せず）を介してドア１１１ａに搭載される。スピンドルは、ドア１１１ａを通って延び、ビルドチャンバの外側に延び、スピンドルに力を加えることにより、エフェクタを回転させる。この実施形態では、スピンドルは、モータハウジング１１６内に収容されたモータ（図示せず）によって駆動される。しかし、代替実施形態では、スピンドルは、たとえばレバーまたはホイールを介して手動で回転されてもよい。
【００６５】
使用時には、物体の構築中、エフェクタは、図１に示されているように位置決めされ、物体は、繰り返し、ビルドプラットフォーム１０２を下降させ、ビルド容積にわたって粉末の層を広げ、照射デバイスを使用して層の選択された部分を凝固させることによって、従来式で層ごとに構築される。層の形成後、余分な粉末は、ワイパによって収集チャネル１１７ａ、１１７ｂに押し込まれる。物体は、典型的には、構築されることになる部品または加工物と、部品または加工物をビルド基材１０６に取り付ける支持体またはアンカとを備えることになる。しかし、たとえば特許文献１７に記載されているように、部品または加工物を直接ビルド基材１０６上で構築することも知られている。
【００６６】
物体が完成した後で、エフェクタは、図２および図３に示されている位置に回転され、アーム１０７ａ、１０７ａおよび結合部材１０９ａから１０９ｄがビルド容積の両側で表面１０４のすぐ上方に位置する。次いで、ビルドプラットフォーム１０２は、物体を担持するビルド基材１０６上のフランジ１１０ａ、１１０ｂが結合部材１０９ａから１０９ｄに係合しそれらを偏向させ、各フランジ１１０ａ、１１０ｂが対応する結合部材１０９ａから１０９ｄのフック形の部分を通り過ぎた後で、結合部材が偏倚を受けて図３に示されている位置に戻るように上昇される。この位置では、ビルド基材１０６は、エフェクタによって保持される。
【００６７】
ビルド基材１０６がエフェクタによって保持された状態で、ビルドプラットフォーム１０２は、ビルドスリーブ１０３内で下降される。次いで、エフェクタは、モータによって図４に示されている完全に逆さにされた位置に回転され、その結果、未凝固の粉末は、物体から自由になり、ビルド容積内および／または表面１０４上に落下する。超音波バイブレータ（図示せず）がエフェクタ上に設けられ、またはエフェクタ内に埋め込まれてもよく、エフェクタ、したがってビルド基材１０６の振動は、未凝固の粉末を物体から自由にする助けとなる。
【００６８】
未凝固の粉末を物体内の内部の蛇行するチャネルから自由にするために、物体をいくつかの異なる向きに回転させることが必要であり得、図５は、エフェクタを回転させることができる１つのそのような位置を示す。
【００６９】
粉末除去ステップの終了時に、エフェクタは、図４に示されている位置に戻される。次いで、ビルドプラットフォーム１０２は上昇され、自由になった未凝固の粉末を作業平面より上方においてワイパで押し、自由になった未凝固の粉末を収集チャネル１１７ａ、１１７ｂに押し込む。自由になった未凝固の粉末がチャネル１１７ａ、１１７ｂ内へ回収された後で、ドア１１１ａは、物体およびビルド基材１０６を粉末床溶融装置から引き抜くために開かれてもよい。物体は、ドア１１１ａに取り付けられた機械式マニピュレータに取り付けられていることにより、ビルドチャンバを離れる。エフェクタは、引き抜くために、たとえば、取り出すためにトロリを配置するために、物体をその構築されたままの向きで配向するように回転され得る。次いで、交換ビルド基材を、次のビルドのためにビルドプラットフォーム１０２上に配置することができる。
【００７０】
上記の実施形態に対する変更では、機械式マニピュレータは、ドア１１１ａではなくビルドチャンバの壁に搭載されてもよい。
【００７１】
図７から図１０は、本発明の別の実施形態による粉末床溶融装置を示す。図１から図６を参照して記載されている実施形態の特徴と同じまたは同様であるこの実施形態の特徴には、２００番台にあることを除いて同じ符号が与えられている。
【００７２】
この実施形態では、ドーザ２２０は、ドージングスリーブ２２０ｂ内で移動可能のドージングピストン２２０ａを備える。粉末は、ドージングピストン２２０ａの上向きの移動によってドージングスリーブ２２０ｂからドージングされる。ワイパ２２１が、作業平面より上方に持ち上げられた粉末を、ビルドスリーブ２０３によって画定されたビルド容積にわたって広げる。
【００７３】
ビルドチャンバ２１３の天井２１３ａは、アパーチャ２２２を備える。この実施形態では、照射デバイスと、光モジュール２２３と、機械式マニピュレータ２０５とは、照射デバイス２２３および機械式マニピュレータ２０５のそれぞれがアパーチャ２２２より上方に位置することができるように、ビルドチャンバ２１３より上方でガイドレール上に摺動可能に搭載される。照射デバイス２２３がアパーチャ２２２より上方に位置するとき、機械式マニピュレータは、部品およびビルド基材貯蔵エリア２２４より上方に位置する。機械式マニピュレータ２０５がアパーチャ２２２より上方に位置するとき、照射デバイスは、照射デバイス貯蔵エリア２２５内に位置する。機械式マニピュレータ２０５および照射デバイス２２３は、モータによってこれらの位置間で駆動され得る。照射デバイス２２３および機械式マニピュレータ２０５をアパーチャ２２２に対して位置合わせするために、位置合わせ機構（図示せず）、たとえば、照射デバイス２２３および機械式マニピュレータ２０５を反復可能な位置に配置するための運動学的な（kinematic）マウントが設けられてもよい。照射デバイス２２３は、この反復可能な位置について、作業平面を走査するために較正されてもよい。
【００７４】
機械式マニピュレータ２０５は、移送チャンバ２７１内に収容される。移送チャンバ２７１は、アパーチャ２２２より上方に位置する位置から貯蔵エリア２２４より上方の位置に移動可能である。移送チャンバ２１７は、ビルドチャンバ２１３内の不活性雰囲気を損なうことなしに物体を機械式マニピュレータ内に移送することができるように、天井壁との封止を形成してもよい。
【００７５】
機械式マニピュレータは箱状の受け器２０７を備え、箱状の受け器２０７は、一端に、ビルド基材２０６のサイズおよび形状と一致する開口２２９と、他端に、自由になった粉末をより小さな開口２２６に案内するための、漏斗２３２の形態にある粉末ガイドとを有し、粉末ガイドは、自由になった粉末の分配を局所化するための手段を提供する。
【００７６】
箱状の受け器２０７は、２つの延長可能なアーム２２７、２２８上で回転するように搭載される。アームを延長することにより、受け器２０７は、アパーチャ２２２より上方の移送チャンバ２７１内の上昇位置から下降位置へ移動し、下降位置では、受け器は、ビルドプラットフォーム２０２の移動を通じて作業平面より上方の位置に上昇されたビルド基材２０６に係合することができる。アーム２２７、２２８は、受け器２０７を２つの位置間で移動するためにアーム２２７、２２８を延長および格納することができるように、伸縮構成を含む。図１から図６に示されている実施形態のように、受け器は、ビルド基材２０６のフランジに係合するために結合部材／フィンガを備えてもよい。
【００７７】
図７に示されているマニピュレータ２０５のアンロード位置では、アーム２２７、２２８は、ビルド基材２０６およびそこに取り付けられた物体を貯蔵エリア２２４へ下降させることができる。クリーン貯蔵エリア２２４は、ドア２４２を介してアクセス可能である。たとえば、国際公開第２０１０／０２６３９６号パンフレットに記載されているように、濃縮物および他の粒子を再循環されたガスから濾すための脱着可能フィルタアセンブリ２３１もまた、ドア２４２を通じてアクセス可能であり、その結果、フィルタエレメントを交換するためにフィルタアセンブリを切り離すことができる。図８は、ビルドチャンバ内のガス流入口２１４および２１５を示す。
【００７８】
移動可能のふるい２３３がドーザ２２０より上方でビルドチャンバ内に設けられる。ふるい２３３は、ワイパ２２１が粉末床にわたってドーザ２２０によってドージングされた粉末を広げるためにふるい２３３より下方で移動することができるように作業平面より上方で離隔された貯蔵位置から、ふるい２３３がドージングスリーブ２２０ｂ内で受け取られるふるい分け位置へ移動可能である。この位置では、ドージングスリーブ２３３内に押し戻された自由になった粉末がふるい２３３を通過し、その結果、大きな粒子状物質がふるい２３３によって捕らえる。ふるい２３３は、スロット２３６、２３７内で移動可能な２つのアーム２３４および２３５によって支持される。アーム２３４、２３５を同時に上昇および下降させることにより、ふるい２３３が上昇および下降し、一方、図１０に示されているように、アームの一方２３６を上昇させ、同時に他方のアーム２３７を下降させることにより、ふるい２３３が傾き、その結果、捕らえられた粒子状物質が過大粒子処分チャネル２３８内に分配される。
【００７９】
使用時には、物体２７０の構築中、光モジュール２２３が、図７および図８に示されているように、アパーチャ２２２より上方に位置決めされる。光モジュール２２３は、窓２７５を通してレーザビームを作業平面内の選択された場所に誘導する。ビルドの終了時、光モジュール２２３は格納され、機械式マニピュレータ２０５は、アパーチャ２２２より上方に位置決めされる。
【００８０】
次いで、機械式マニピュレータ２０５は、受け器２０７をビルドチャンバ内に下降させ、作業表面２０４に係合するように制御される。この動作中、粉末および物体は、ビルド容積内にあるままである。受け器２０７が定位置に下降された後で、ビルドプラットフォーム２０２は、未凝固の粉末および物体を受け器２０７に押し込むように上昇される。受け器２０７の壁は、粉末を囲まれた容積に閉じ込める。ビルドプラットフォーム２０２は、ビルド基材２０６上のフランジが受け器２０７上の結合部材に係合するまで上昇される。物体を含みビルド基材２０６が取り付けられている受け器２０７は、作業平面より上方で回転され、粉末を物体から自由にし、開口２２６を下向きに誘導し、その結果、未凝固の／自由になった粉末は、受け器からビルド容積内に分配されて戻る。受け器２０７の回転前および／または回転中、ビルドプラットフォーム２０２は、自由になった粉末をビルド容積内で収集することができるように下降される。
【００８１】
機械式マニピュレータは、回転中、開口２２６へ粉末が移動するのを容易にするように受け器２０７を振動させるための、超音波バイブレータなど振動機構を備えてもよい。
【００８２】
装置を制御するためのコントローラは、物体の内部幾何形状に基づいて、移動のシーケンス（回転および直線移動）を通じて受け器２０７を移動するように予めプログラムされてもよい。たとえば、移動の特定のシーケンスは、内部通路から粉末を自由にするのを支援してもよく、これらの内部通路の幾何形状に基づいて決定されてもよい。
【００８３】
粉末をビルド容積内に回収するための動作の後、受け器２０７は、アパーチャ２２２を通って外へ揚げられ、図７に示されている位置に動かされる。
【００８４】
ビルド容積内に分配された粉末をドーザ２２０内に回収して戻すために、ふるい２３３がドーザスリーブ２２０ｂ内に下降される。次いで、ビルドプラットフォーム２０２は上昇され、ワイパ２２１が、作業平面より上方に上昇された粉末をふるい２３３の上部に押すように作動される。過大でない粉末の粒子は、ドーザスリーブ２２０ｂ内に落下し、一方、過大な粒子は、ふるい２３３によって取り込まれる。図１０に示されているように、適切なとき、ふるい２３３を傾斜させ、その上に収集された過大な粒子を過大粉末チャネル２３８内に分配することができる。過大な粒子は、ユーザによって除去されるように、過大粒子収集ホッパ２３９内で収集される。
【００８５】
機械式マニピュレータ２０５は、ビルド基材２０６に取り付けられている仕上げられた物体を、ユーザによって除去されるようにクリーン貯蔵エリア２２５へ下降させ、新しいビルド基材２０６’を拾い上げる。次いで、機械式マニピュレータ２０５は、新しいビルド基材２０６’を後続のビルドのためにビルドプラットフォーム２０２へ移送するように操作される。新しいビルド基材２０６’は、物体および関連のビルド基材が貯蔵エリア２２５内で落とされた後で、機械式マニピュレータ２０５によって拾い上げることができるように適切な場所に貯蔵される。
【００８６】
ドーザ２２０内の粉末への継ぎ足しを、粉末入口２４０を通じて行うことができる。図７では、粉末キャニスタ２４１が、粉末入口２４０に取り付けられて示されている。
【００８７】
図１１を参照すると、仕上げられた物体の取り出し、フィルタアセンブリ２３１の取り出しおよび交換、粉末入口２４０へのアクセス、ならびに過大粉末ホッパ２３９の取り出しなど、日常の保守作業は、装置の両端に位置するアクセスドアを通じて実施することができるので、複数の装置が共に一列に並べてスタックされてもよい。これは、少なくともアクセス要件により装置のそのようなスタックが妨げられる現在の機械に比べて、複数の装置によって占有されるフロア空間を削減する助けとなる。各機械は、たとえば材料変更中または保守のためにビルドチャンバに対するアクセスが必要とされる場合、機械を装置の列からクリーニングのための中央廊下内に引き出すことができるように、フロアレール上に搭載されてもよい。これらの臨時作業のために、側部アクセスドア２４３から２４８が設けられる。
【００８８】
図１２から図１４は、本発明の別の実施形態による粉末床溶融装置を示す。図７から図１１を参照して記載されている実施形態の特徴と同じまたは同様であるこの実施形態の特徴には、３００番台にあることを除いて同じ符号が与えられている。
【００８９】
この実施形態は、過大粉末ホッパ３３９および粉末入口３４０が物体クリーン貯蔵エリア３２４およびフィルタアセンブリ３３１と同じ装置の端部に設けられている点で前の実施形態とは異なる。したがって、日常の保守作業のために、装置の一端だけに対するアクセスが必要とされる。
【００９０】
ふるい３３３は、側壁ではなくビルドチャンバ３１３の端壁内のスロット３３６、３３７内で移動するアーム上に搭載される。ワイパ３２１は、ビルドチャンバ３１３より上方に位置するレール上に搭載される。
【００９１】
物体クリーン貯蔵エリア３２４は、完成された物体およびビルド基材３０６を支持するために、この実施形態では支持プラットフォーム３５０の形態にある支持体を備える。支持プラットフォーム３５０は、直線軸上に搭載され、その結果、支持プラットフォーム３５０を、物体および関連のビルド基材３０６を機械式マニピュレータ３０５から受け取るための受け取り位置と、機械式マニピュレータが交換ビルド基材３０６’を支持プラットフォーム３５０から拾い上げることができるビルド基材拾い上げ位置とに移動することができる。支持プラットフォームの移動は、モータ３５１によって駆動される。
【００９２】
この実施形態による装置は、日常の作業中、一端からのアクセスを必要とするだけなので、複数のそのような装置を、並べて、かつ背中合わせでスタックすることができる。
【００９３】
図１５から図１７は、本発明の別の実施形態による機械式マニピュレータ４０５を示す。上記の実施形態の特徴と同じまたは同様であるこの実施形態の特徴には、４００番台にあることを除いて同じ符号が与えられている。
【００９４】
機械式マニピュレータ４０５は、図７から図１４を参照して記載されているものなど、装置内で使用され得る。この実施形態では、機械式マニピュレータ４０５は、物体４５０とそれが取り付けられる基材４０６とを共に、および後続のビルドに使用されることになる交換基材４０６’を同時に保持することができる。機械式マニピュレータのアーム４０７ａ、４０７ｂを回転させることにより、粉末が物体から自由になり、ビルド基材４０６’が後続のビルドのためにビルドプラットフォーム４０２上に位置することを可能にする。
【００９５】
機械式マニピュレータ４０６は、ガイドレール４５９ａ、４５９ｂに沿って移動可能な片持ち式アーム４２７、４２８を備える。レバー４５１、４５２の形態にあるリンケージは、対応する軸周りで回転可能なように片持ち式アーム４２７、４２８上に搭載される。各レバー４５１、４５２の一端は、リンケージ４５７、４５８によってねじ山付きフォロワ（threaded follower）４５６に接続される。各リンケージ４５７、４５８は、対応するレバー４５１、４５２およびフォロワ４５６に対する継手周りで旋回可能である。フォロワ４５６は、スクリューねじ山４５４上に螺着され、モータ４５５によって駆動されるスクリューねじ山の回転により、フォロワ４５６がスクリューねじ山４５４に沿って駆動される。
【００９６】
レバー４５１、４５２の他端には、２つのグリッパフィンガ４６０、４６１の形態にあるエンドエフェクタが接続される。各グリッパフィンガ４６０、４６１は、対応するレバー４５１、４５２上に回転可能に搭載され、グリッパの回転は、グリッパモータ４６２によって駆動される。各グリッパフィンガ４６０、４６１は、第１のビルド基材４０６に係合するための第１の結合部材４６０ａ、４６１ａと、第２の、交換ビルド基材４０６’に係合するための第２の結合部材４６０ｂ、４６１ｂとを備える。
【００９７】
使用時には、ビルドの完了時、ビルドプラットフォームは、物体およびビルド基材４０６をビルドスリーブの上部に上昇させるように動作される。機械式マニピュレータは、ビルドチャンバの天井内のアパーチャより上方で定位置に動かされる。グリッパの結合部材４６０ｂおよび４６１ｂには、交換ビルド基材４０６’が保持される。交換ビルド基材４０６’は、図１５に示されている上部の、逆さにされた位置で保持される。モータ４５５は、スクリューねじ山４５４を回転させ、フォロワ４５６を下向きに移動するように動作される。これは最初に、リンケージ４５７、４５８を図１５に示されている位置に引く。リンケージ４５７、４５８の角度は、レバー４５１、４５２の上端を引き、共に結合部材４６０ａ、４６１ａを引き離し、一方、結合部材４６０ｂ、４６１ｂは、交換ビルド基材４０６’上でグリップを保持する。フォロワ４５６のさらなる移動により、片持ち式アーム４２７がガイドレール４５９ａ、４５９ｂに沿って移動する。
【００９８】
グリッパは、結合部材４６０ａ、４６１ａを、物体が構築されているビルド基材４０６の両側に配置するように下降される。次いで、モータ４５５からの駆動が反転され、図１６に示されているように、スクリューねじ山４５４をフォロワ４５６が昇るように駆動し、リンケージ４５７および４５８を真っ直ぐにし、結合部材４６０ａ、４６１ａを共にビルド基材４０６を把持するように押す。次いで、グリッパモータ４６２が駆動され、グリッパを回転させ、交換ビルド基材４０６’をビルドプラットフォームに隣接して配置し、一方、ビルド基材４０６および物体を同時に逆さにし、依然としてそこに付着している粉末を自由にする。次いで、図１７に示されているように、フォロワ４５６を再び下げるように駆動し、ビルドプラットフォーム４０２上の交換ビルド基材を解放するために結合部材４６０ｂ、４６１ｂを開くことができる。次いで、フォロワ４５６は上向きに駆動され、物体と共に機械式マニピュレータをビルドチャンバの外へ揚げ、物体は、図７から図１４を参照して上記したように貯蔵場所内に搬送され、堆積され得る。貯蔵場所内での物体の堆積中、さらなる交換ビルド基材が拾い上げられてもよい。
【００９９】
本発明のさらなる実施形態が図１８から図２１に示されている。上記の実施形態の特徴と同じまたは同様であるこの実施形態の特徴には、５００番台にあることを除いて同じ符号が与えられている。この実施形態は、図１から図６を参照して記載されている実施形態と同様であり、ドア５１１ａ搭載型の機械式マニピュレータ５０５を有する。
【０１００】
この実施形態は、ビルド基材５０６が、ビルド中、ビルドプラットフォーム５０２に固定され、ビルド基材５０６および物体を機械式マニピュレータ５０５で傾斜させるためにビルド基材５０６をビルドプラットフォーム５０２から解放するための機構が提供される点で、図１から図６を参照して記載されている実施形態とは異なる。
【０１０１】
機械式マニピュレータ５０５は、ビルド基材５０６上のフランジに係合するためにチャネルを有するアーム５０７ａ、５０７ｂを備える。作動機構がビルド基材５０６のロッキング部材に係合するために各チャネル内で移動可能である。本実施形態では、作動機構は、ビルドチャンバ５１３の外側に延びるケーブルタイによって活性化され、その結果、作動機構をビルドチャンバの外に位置するドライブによって動作させることができる。しかし、別の実施形態では、作動機構は、電磁石などビルドチャンバ内に位置するドライブによって駆動されてもよい。
【０１０２】
ビルド基材５０６は、ロッキング部材５８１が移動可能に位置する内部チャネル５８０を備える。この実施形態では、ビルドプレート５０６は、内部チャネル５８０を形成するように凹部が切られた下側プレート５０６ａ、ロッキング部材５８１、および上側プレート５０６ｂから形成される。下側プレートは、接続ピン５８３ａ、５８３ｂ、５８３ｃのラグを受け取るために３つの穴を有する。ロッキング部材５８１は、チャネル内で、それがラグに係合する位置から、ラグから係合解除される位置へ、機械式マニピュレータ５０５上に位置する作動機構の制御下で移動可能である。
【０１０３】
図１９ａから図１９ｄに最もよく示されているように、ビルドピストンは、ビルドプラットフォーム５０２と共に移動するがビルドプラットフォーム５０２から延びるように駆動をもされ得る接続ピン５８３ａ、５８３ｂ、５８３ｃを備える。図１９ｂに最も明瞭に示されているように、ビルドプラットフォーム５０２に対する接続ピン５８３ａ、５８３ｂ、５８３ｃの移動は、ビルドプラットフォーム５０２より下方に位置するベルト駆動機構によって駆動される。モータ５８４がループ周りでベルト５８５ａを駆動し、ねじ山付き部材５８６ａ、５８６ｂ、５８６ｃを回転させる。ねじ山付き部材５８６ａ、５８６ｂ、５８６ｃは、接続ピン５８３ａ、５８３ｂ、５８３ｃ上の相補的なねじ山に係合し、接続ピン５８３ａ、５８３ｂ、５８３ｃをビルドプラットフォーム５０２に対して移動する。
【０１０４】
使用時には、ビルド基材は、接続ピン５８３ａ、５８３ｂ、５８３ｃに取り付けられ、ビルド中、ビルドプラットフォーム５０２は、物体が層ごとに形成されることを可能にするように、接続ピン５８３ａ、５８３ｂ、５８３ｃと共に下降される。しかし、図１から図７を参照して記載されている実施形態とは異なり、ビルドの終了時、ビルドプラットフォーム５０２は図２０に示されているように、ビルドスリーブ５０３内の下側位置にあるままであり、一方、ピンは、ビルド基材を上向きに、ビルドスリーブ５０３の上部へ移動するように駆動される。この移行中、粉末は、ビルド基材５０６とビルドスリーブ５０３との間の間隙を通ってビルド容積内へ落下することになる。ビルド基材５０６がビルドピストンの上部に上昇し終わるときまでに、物体を囲む未凝固の粉末の大部分がビルド容積内に落下して戻ることになる。したがって、ビルド基材５０６上のフランジが機械式マニピュレータ５０５に係合するとき、図２０に示されている位置において、これらの領域には、機械式マニピュレータ５０５へのビルド基材５０５の接続を妨げる可能性がある粉末が実質的にない。
【０１０５】
次いで、作動機構は、ビルド基材５０６を接続ピン５８３ａ、５８３ｂ、５８３ｃから結合解除するように駆動され、機械式マニピュレータ５０５は、物体を傾斜させるように回転され、物体内に取り込まれた粉末を自由にする。この実施形態は、ビルド容積の外側に堆積された粉末の量を低減し得、初期粉末クリアランス行程においてワイパによってオーバーフローチャネルに移動されることになる粉末の重量を低減する。後続の粉末クリアランス行程でワイパによってオーバーフローチャネル内に押し込まれることになる粉末の量は、ビルドプラットフォームが行程間で上昇される量によって制御され得る。
【０１０６】
図２１は、機械式マニピュレータ５０５をドア５１１ａに取り付けるための旋回機構５９０を示す。旋回機構５９０は、ドア５１１ａがその軸周りで旋回する方向とは反対方向に軸周りで機械式マニピュレータが旋回することを可能にし、その結果、機械式マニピュレータ５０５は、ビルドチャンバ５１３の壁に接触することなしにビルドチャンバ５１３から移動され得る。
【０１０７】
本明細書に定義されている本発明から逸脱することなしに、変更および修正を、上記の実施形態に加えることができることを理解されたい。たとえば、ドーザは、ドージングピストンではなく、粉末を上方から表面１０４、２０４、３０４上にドージングする「上部」ドーザであってもよい。粉末は、上方から上部ドーザに移送されてもよく、自由になった粉末をビルド容積内に堆積させて戻すのではなく、受け器は、自由になった粉末を上部ドーザのホッパへ回収することができる場所に移動されてもよい。この入口は、貯蔵エリアからアクセス可能であってもよく、ユーザが粉末を上部ドーザ内に継ぎ足すことを可能にし、また回収された粉末を濾すふるいを、それが受け器から上部ドーザ内に再導入されるとき保守するためにアクセス可能であってもよい。上部ドーザの使用は、装置がより小さな占有面積を有することを可能にし、ビルド中の粉末の押し固め（packing）および／または凝固される材料の収縮によりドージングピストンの容積がビルド容積より大きくなければならないというドージングピストンに伴う問題を克服し得る。
【０１０８】
受け器は、材料取り替え中に使用されてもよい。具体的には、材料変更中、粉末は、ビルド基材の上部上のビルド容積内にワイパを使用して押し込まれてもよい。次いで、受け器は、上記のように、定位置に下降され、ビルド基材が受け器上の結合部材に係合するまでビルド基材を上昇させることによって粉末が受け器内に押し込まれてもよい。受け器を回転させるのではなく、受け器は、次いでビルドチャンバから揚げられ、したがって、粉末を引き抜くことができる。次いで、交換粉末を含む交換受け器を、機械式マニピュレータによってビルドチャンバに搬送し、交換粉末をビルド容積内で堆積させることができる。材料変更のために同じ受け器を使用するのではなく、閉じられた上部を有する受け器を使用し、粉末がビルドチャンバ内で不活性雰囲気から移動されるとき粉末が酸素に確実にさらされないようにしてもよい。あるいは、受け器内の狭い開口をキャップするためのシステムが設けられてもよい。さらに、粉末は、ビルドチャンバから別々の操作ではなく物体と共に移動されてもよい。
【０１０９】
代替実施形態では、上記の実施形態のうちのいずれかの機械式マニピュレータは、各機械内で粉末から物体を取り外す際に使用することができるように、複数の粉末床溶融装置間で移送可能である。図７から図１４を参照して記載されている実施形態の場合、機械式マニピュレータ全体、たとえば作動／ハンドリング機構および受け器２０７、３０７が移送可能である場合があり得、または受け器２０７、３０７がそれらの専用である機械内に残された状態で作動／ハンドリング機構のみが移送可能であってもよい。受け器を移送しないことは、機械間で粉末の二次汚染を防止する助けとなり得る。
【０１１０】
さらなる実施形態では、機械式マニピュレータは、粉末床融着とは別個の取り外しモジュール内に設けられてもよい。ビルドスリーブ１０３およびビルドプラットフォーム１０２は共に、粉末床溶融装置内に取り出し可能に搭載される容器を形成してもよい。取り外しモジュールは、ビルドプラットフォーム１０２をビルドスリーブ１０３の上部に上昇させることによりそこに搭載されたビルド基材１０６が機械式マニピュレータ上の結合部材に係合するように、粉末床溶融装置の取り出し可能な容器を受け取るための空間を備える。取り出し可能な容器は、ビルドプラットフォームをビルドスリーブまたは粉末床溶融装置のそれぞれの中で移動するためにエレベータ機構と共に取り出し可能であってもよく、取り外しモジュールには、ビルドプラットフォームを移動するためにビルドプラットフォームに係合するエレベータ機構が固定されていてもよい。
【０１１１】
取り外しステーション内で機械式マニピュレータのフレームを回転させることにより、未凝固の粉末が、ビルドスリーブおよびビルドプラットフォームによって形成された容器内に落下して戻る。次いで、自由になった粉末を含むビルドスリーブおよびビルドプラットフォームは、後続のビルドのために粉末床溶融装置に戻されてもよい。このようにして、物体が冷えるようにしばらくの間粉末内にあるままにすべきである場合、この冷却プロセスは、取り外しモジュール内で行われ、次のビルドを実施するために粉末床溶融装置を解放することができる。
【０１１２】
本発明のさらなる実施形態が図２２に示されている。上記の実施形態の特徴と同じまたは同様であるこの実施形態の特徴には、６００番台にあることを除いて同じ符号が与えられている。
【０１１３】
この実施形態では、移送チャンバ６７１は、粉末床溶融装置から別個のモジュールであり、粉末床溶融装置６０１に脱着可能に搭載可能である。移送チャンバ６７１は、トロリ上に搭載され、粉末床融着と対合接触され、物体が通過するビルドチャンバ内の開口周りで封止を形成する。手動で操作されるハンドル６９１が設けられてもよく、これは、操作されたとき、粉末床溶融装置６０１の側部に移送チャンバ６７１を押し付け、封止を形成する。移送チャンバ６７１を粉末床溶融装置６０１の不活性ガス供給源に接続するために、ガス入口６９３が設けられてもよい。不活性雰囲気が移送チャンバ６７１内で形成されることになる場合には、これは、移送チャンバ６７１へのドア（図示せず）およびビルドチャンバへのドア６９５が開かれる前に行われる。不活性雰囲気の形成は、ビルドチャンバ内の不活性雰囲気が損なわれるのを回避するために、および／または不活性雰囲気内で物体の冷却を可能にするために実施されてもよい。しかし、ビルド間でビルドチャンバ内の不活性雰囲気を損なうこと、したがって再形成しなければならないことが許容されると考えられることがあり、移送チャンバの主目的は、周囲の環境内への粉末の解放を低減するように物体を取り出し移送するためである。
【０１１４】
物体を取り出すためには、移送チャンバ６７１へのドアおよびビルドチャンバへのドア６９５が開かれ、物体は、ビルドチャンバから移送チャンバ６７１内へ移送される。物体を移送するための移送デバイスは、図１から図６を参照して記載されている機械的デバイスを備えてもよいが、伸縮アームによってビルドチャンバの後壁に搭載される。伸縮アームは、物体を保持する機械式マニピュレータを移送チャンバ６７１内に延ばすように駆動される。次いで、物体は、機械式マニピュレータから切り離され、機械式マニピュレータを格納するとき物体を移送チャンバ６７１内に残す。
【０１１５】
トロリは、重い／扱いにくい部品を取り出すときオペレータに対する物理的な負荷を低減し、オペレータがビルドチャンバの近くにいる必要を除去する。
【０１１６】
次いでドアが閉じられ、移送チャンバ６７１を、物体をさらに処理するために、トロリ６９４に載せて別の場所へ運ぶことができる。
【０１１７】
さらなる実施形態では、移送デバイスは、粉末床溶融装置６０１内で物体を機械式マニピュレータから拾い上げ、物体を移送チャンバ６７１内に移送するために、移送チャンバ６７１内に設けられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１４ｃ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９ａ】
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【図１９ｂ】
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【図１９ｃ】
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【図１９ｄ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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