(57)【要約】【課題】  本発明は、積層造形法により、炭化ケイ素含有化合物、特に材料から作られた三次元物体、特にワークピースを製造する方法を提供する。【解決手段】  本発明は、積層造形による炭化ケイ素含有化合物からの三次元物体、特にワークピースを製造する方法において、前記炭化ケイ素含有化合物は、選択的、特に部位選択的なエネルギー入力により、前駆体粒状物から得られることにある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層造形による炭化ケイ素含有化合物からの三次元物体、特にワークピースを製造する方法において、
前記炭化ケイ素含有化合物は、選択的、特に部位選択的なエネルギー入力により、前駆体粒状物から得られることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記前駆体粒状物が、前駆体溶液もしくは前駆体分散液、特に前駆体ゾルから得られることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記前駆体粒状物が、０．１〜１５０μｍ、特に０．５〜１００μｍ、好ましくは１〜１００μｍ、より好ましくは７〜７０μｍ、特に好ましくは２０〜４０μｍの範囲の粒径を有する粒子を具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前駆体顆粒の粒子が、１〜１００μｍ、特に２〜７０μｍ、好ましくは１０〜５０μｍ、より好ましくは２１〜３５μｍの範囲のＤ６０値を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記炭化ケイ素含有化合物が、非化学量論的炭化ケイ素および炭化ケイ素合金から選択されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記エネルギー入力が、放射エネルギー、特にレーザー放射によって行われることを特徴とする請求項１〜５のいずれ１つに記載の方法。
【請求項７】
前記エネルギー入力が、０．１〜１５０μｍ、特に１〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍの分解能で行われることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記製造方法、特に積層造形は、選択的合成結晶化を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
（ａ）第１の方法ステップにおいて、前駆体粒状物は、層の形で、特に薄膜の形で提供されること、
（ｂ）第１の方法ステップ（ａ）に続く第２の方法ステップでは、前駆体粒状物は、特に少なくとも特定の領域で、エネルギーの影響により炭化ケイ素含有化合物に変換され、その結果三次元物体の層が生成されること、および、
（ｃ）第２の方法ステップ（ｂ）に続く第３の方法ステップでは、前駆体粒状物のさらなる層、特に薄膜が、第２の方法ステップにおいて特に少なくとも部分的に変換された前駆体粒状物の層に適用されること、
さらに、前記第２の方法ステップ（ｂ）および前記第３の方法ステップ（ｃ）は、三次元物体が完了するまで繰り返されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
前記前駆体顆粒の層、特に薄膜が、１〜１０００μｍ、特に２〜５００μｍ、好ましくは５〜２５０μｍ、より好ましくは１０〜１８０μｍ、特に好ましくは２０〜１５０μｍ、最も好ましくは２０〜１００μｍの厚さ、特に薄膜厚さを有することを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つのケイ素源、
少なくとも１つの炭素源、および
付加的に合金元素の前駆体を含有することを特徴とする好ましくは前駆体粒状物、特に粒状物の形の組成物。
【請求項１２】
前記ケイ素源が、シラン加水分解物およびシリカおよびそれらの混合物から選択されることを特徴とする請求項１１に記載の組成物。
【請求項１３】
前記炭素源が、糖、特にスクロース、グルコース、フルクトース、転化糖、マルトース；デンプン;デンプン誘導体および有機ポリマー、特にフェノールホルムアルデヒド樹脂、レゾルシノールホルムアルデヒド樹脂、およびそれらの混合物からなる群から選択されること、特に糖、好ましくはスクロースおよび／もしくは転化糖および/もしくはそれらの反応生成物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１１又は１２記載の組成物。
【請求項１４】
前記組成物が、前駆体溶液から、特にゾルゲル法により得られることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１つに記載の組成物。
【請求項１５】
前記組成物が還元条件下での熱処理により還元組成物に変換されることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１つに記載の組成物。
【請求項１６】
特に生成的製造方法による炭化ケイ素含有三次元物体の製造のための請求項１１〜１５のいずれか１つに記載の組成物の使用。
【請求項１７】
（ｉ）第１の方法ステップにおいて、
（Ｉ）少なくとも1つのケイ素含有化合物、
（ＩＩ）少なくとも1つの炭素含有化合物、
（ＩＩＩ）少なくとも1つの溶媒もしくは分散剤、および
（ＩＶ）追加的に、ドーピング試薬および／もしくは合金化試薬、
を含有する溶液もしくは分散液、特にゾルが生成されること、
（ｉｉ）第１の方法ステップ（ｉ）に続く第２の方法ステップにおいて、溶液もしくは分散液を反応させ、特にゲルに熟成させること、および
（ｉｉｉ）第２の方法ステップ（ｉｉ）に続く第３の方法ステップにおいて、第２の方法ステップ（ｉｉ）からの反応生成物、特にゲルは乾燥され、任意に粉砕されることを特徴とする組成物、特に前駆体粒状物の調製方法。
【請求項１８】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の方法および／もしくは請求項１１〜１６のいずれか１つに記載の組成物を使用することにより得られる炭化ケイ素含有三次元物体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生成的製造方法、特に積層造形の技術分野に関する。
【０００２】
特に、本発明は、炭化ケイ素を含む化合物から三次元物体を製造する方法ならびに炭化ケイ素を含む三次元物体を製造するための組成物、特に前駆体粒状物に関する。
【０００３】
さらに、本発明は、炭化ケイ素を含む三次元物体の製造のための組成物の使用に関する。
【０００４】
さらに、本発明は、組成物、特に前駆体粒状物の製造方法に関する。
【０００５】
最後に、本発明は、炭化ケイ素を含む三次元物体に関する。
【背景技術】
【０００６】
積層造形（ＡＭ）としても知られる生成的製造方法は、液体、ゲル、ペースト、粉末などの無定形材料からモデル、パターン、ツール、製品を迅速に製造するための方法である。
【０００７】
もともと、生成的製造方法、特に積層造形は、一般に３Ｄ印刷もしくは高速試作と呼ばれている。ただし、これらの用語は現在、生成的製造方法の特別な形のためにのみ使用される。生成的製造方法は、無機材料、特に金属やセラミック、および有機材料から物体を生産するために使用される。
【０００８】
使用する反応物または前駆体は、より高いエネルギー入力でのみ反応または溶融するため、無機材料で作られた物体の製造には、選択的レーザー溶融、電子ビーム溶融またはビルドアップ溶接などの高エネルギー方法が使用されることが好ましい。
【０００９】
原則として、積層造形は非常に複雑な部品の迅速な生産を可能にするが、特に無機材料からの部品の生産は、出発材料と製品材料の両方に多くの課題をもたらす：例えば、出発物質もしくは反応物は、エネルギーの影響下で所定の方法でのみ反応するべきものであり、特に憂慮すべき副反応は除外しなければならない。さらに、エネルギーの影響下では、例えば、生成物の分離または生成物の相分離もしくは分解が生じない可能性がある。
【００１０】
セラミック材料および半導体用途向けの非常に興味深い汎用性の高い材料は、カーボランダム（登録商標）としても知られる炭化ケイ素である。化学式ＳｉＣの炭化ケイ素は、非常に高い硬度と高い昇華点を持ち、高温反応器の研磨剤または絶縁体として頻繁に使用される。また、炭化ケイ素は、高温でも高硬度、高抵抗、低重量、低酸化感度などのさまざまな有利な材料特性を持つ、さまざまな元素や化合物と合金または合金様化合物を形成する。
【００１１】
炭化ケイ素含有材料は通常、高温で焼結されるため、限られた数の用途にのみ適した比較的に多孔質である物体を生じる。
【００１２】
従来の焼結方法によって生成される多孔質炭化ケイ素材料の特性は、コンパクトな結晶質炭化ケイ素の特性に対応しないため、炭化ケイ素の有利な特性を十分に活用することはできない。
【００１３】
さらに、炭化ケイ素は、結晶の種類によって異なるが、２，３００〜２，７００℃の範囲の高温で融解しないが昇華する。つまり、凝集体の固体から気体状態に変化する。これにより、炭化ケイ素はレーザー溶融などの積層造形方法には、特に不適切であるといえる。
【００１４】
炭化ケイ素の多用途性と多数の有益な応用特性により、それにもかかわらず、生成的製造方法を使用して炭化ケイ素を処理する試みがなされた。例えば、ドイツ特許出願ＤＥ１０  ２０１５  １０５  ０８５  Ａ１は、炭化ケイ素結晶から物体を製造する方法を記載しており、炭化ケイ素は、特に適切な炭素およびケイ素含有前駆体化合物からのレーザー放射によって得られる。レーザービームが照射されると、前駆体化合物が選択的に分解し、炭化ケイ素が昇華することなく炭化ケイ素が形成される。
【００１５】
ＤＥ１０２０１５１０５０８５Ａ１に記載されている方法は、炭化ケイ素微結晶から物体を得るのに完全に適しているが、広範囲の炭化ケイ素含有化合物を製造するための方法および適切な開始化合物は除外されている。特に、反応物の適切な選択を採用することにより、積層造形を介して炭化ケイ素を含む三次元物体を製造することはまだ可能ではなく、その機械的特性はそれぞれの用途に目的に特別に適合させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】ＤＥ  １０  ２０１５  １０５  ０８５  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、本発明の目的は、上述の従来技術に関連する欠点および問題を回避または少なくとも軽減することである。
【００１８】
特に、本発明の１つの目的は、積層造形によって炭化ケイ素を含有する三次元物体の製造方法を提供するものであり、その方法において炭化ケイ素含有材料の特性をそれぞれの応用目的に適合させるものである。
【００１９】
本発明のさらなる目的は、所望の炭化ケイ素含有化合物、特に高性能セラミックおよび炭化ケイ素合金に容易かつ普遍的に加工できる適切な前駆体材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の第１の態様による本発明の主題は、請求項１に記載の炭化ケイ素含有化合物から三次元物体を製造する方法である；本発明のこの態様のさらなる有利な実施形態は、それぞれの従属請求項の主題である。
【００２１】
本発明の第２の態様による本発明のさらなる主題は、請求項１１に記載の組成物、特に前駆体粒状物である；本発明のこの態様のさらなる有利な実施形態は、それぞれの従属請求項の主題である。
【００２２】
再び、本発明のさらなる主題は、請求項１６に記載の組成物の使用である。
【００２３】
本発明の第４の態様による本発明の別のさらなる主題は、請求項１７に記載の組成物の製造方法である。
【００２４】
最後に、本発明の第５の態様による本発明のさらなる主題は、請求項１８に記載の炭化ケイ素を含む三次元物体である。
【００２５】
言うまでもなく、以下で言及する特定の特徴、特に本発明の一態様に関してのみ説明される特定の実施形態などは、本発明の他の態様に関しても、これが明白な言及を必要とすることなしに適用される。
【００２６】
さらに、すべての相対的または割合、特に以下に述べられた重量に関連する数量または量について、本発明の枠組み内で、これらは、成分、添加剤または補助物質などの合計が常に１００％もしくは１００重量％になるように、当業者によって選択されることに留意されたい。しかし、これは当業者にとっては言うまでもない。
【００２７】
さらに、当業者は、本発明の範囲から離れることなく、用途およびそれぞれの場合に応じて、以下に列挙する値、範囲もしくは量から逸脱することができる。
【００２８】
さらに、以下で指定されるパラメータなどのすべては、標準化されたまたは明示的に指定された決定方法によって、またはそれ自体当業者に知られている一般的な決定方法によって決定することができる。
【００２９】
この規定を用いて、本発明の主題を以下により詳細に説明する。  
【００３０】
したがって、本発明の主題は、本発明の第１の態様によれば、積層造形による炭化ケイ素含有化合物からの三次元物体、特にワークピースの製造のための方法において、前記炭化ケイ素含有化合物は、選択的、特に部位選択的なエネルギー入力により、前駆体粒状物から得られる。
【００３１】
本発明による方法は、特に、特に非化学量論的炭化ケイ素から高性能セラミック用の炭化ケイ素含有合金までのほぼすべての炭化ケイ素含有材料の簡単な製造を可能にする。
【００３２】
本発明はまた、高分解能できめの細かい三次元構造の生成を可能にする。すなわち、縁線は非常に精密であり、且つ、特にバリがない。本発明の範囲内で、多孔質構造を有さないが、結晶性炭化ケイ素含有材料からなるコンパクトな固体を得ることも可能である。したがって、本発明の方法で利用可能な材料および三次元物体は、結晶性炭化ケイ素化合物とほぼ同じ材料特性を有する。
【００３３】
生成的製造方法を使用することにより、本発明の範囲内で、支持構造において、特にパウダーベッド方法において、三次元構造を製作することも可能である。特に、エネルギー、特にレーザー放射の影響にさらされない前駆体粒状物を使用することができる。すなわち、本発明による方法は、ほとんど不要な残留材料なしで実行することができるということである。特に、本発明による方法は、三次元炭化ケイ素含有物体の非常に高速で低コストの製造を可能にし、特に、コンパクトな非多孔性または低多孔性の材料を提供するために圧力をかける必要がない。
【００３４】
本発明に関連して、炭化ケイ素を含む化合物は、その実験式がケイ素および炭素を含む二成分、三成分もしくは四成分の無機化合物である。特に、炭化ケイ素を含む化合物は、一酸化炭素や二酸化炭素などの分子結合炭素を含まず、むしろ、炭素は固体構造において存在する。
【００３５】
本発明に関連して、前駆体粒状物は、粉末混合物ではなく、特に異なる前駆体粉末および／もしくは粒状物の混合物ではないことが特に意図される。本発明の方法の特別な特徴は、均質な粒状物、特に前駆体粒状物が積層造形の出発材料として使用されることである。このようにして、前駆体粒状物は気相に移行するか、またはエネルギー、特にレーザー放射への短い曝露時間により、前駆体化合物が所望の標的化合物に反応することができる。したがって、μｍ範囲の粒子サイズを持つ異なる無機物質の個々の粒子を昇華させる必要がなく、それら成分が、対応する化合物や合金を形成するために拡散する必要がない。本発明の範囲内で使用される均質な前駆体粒状物は、炭化ケイ素含有標的化合物の個々の成分、特に元素が互いにすぐ近くに均質に分布および配置されることを保証する。いわゆるエネルギーが、炭化ケイ素含有化合物を生成するためにあまり要求されないということである。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態によれば、前駆体粒状物は、前駆体溶液または前駆体分散液、特に前駆体ゾルから得ることができる。したがって、前駆体粒状物は、好ましくはゾルゲル法を使用して、細かく分割された液体、特に溶液もしくは分散液から得られることが好ましい。このようにして、個々の成分、特に前駆体化合物の均一な分布を粒状物内で達成することができ、それによって、製造される炭化ケイ素含有材料の化学量論がすでに事前に形成されていることが好ましい。
【００３７】
目標化合物への変換は、さまざまな方法で実行できる。しかしながら、前駆体化合物がエネルギーの影響下で、特にレーザービームの影響下で切断され、反応性粒子として気相に移行する場合が有利である。前駆体の特別な組成は、ドーパントもしくは合金化元素だけでなくケイ素および炭素が、気相において間近に隣接し、２，３００℃で昇華した炭化ケイ素又はドープされた炭化ケイ素もしくは炭化ケイ素合金が堆積する。特に結晶性炭化ケイ素は、前駆体粒状物よりもレーザーエネルギーの吸収がはるかに悪く、熱を非常によく伝導することから、定義された炭化ケイ素化合物の局所的に厳密に限定された堆積が発生する。一方、前駆体化合物の望ましくない成分は、ＣＯ２、ＨＣｌ、Ｈ２Ｏなどの安定したガスを形成し、気相を介して除去できる。
【００３８】
前記前駆体粒状物が溶液もしくは分散液、特にゲルから入手できる場合、前駆体粒状物は前駆体溶液または分散液または結果として生じるゲルを乾燥させることにより得られる。
【００３９】
前記前駆体粒状物の粒径に関する限り、これらは、それぞれの化学組成、使用されるレーザーエネルギー、および製造される材料もしくは物体の特性に応じて、広範囲で変化し得る。しかしながら、一般に、前記前駆体粒状物は、０．１〜１５０μｍ、特に０．５〜１００μｍ、好ましくは１〜１００μｍ、より好ましくは７〜７０μｍ、特に好ましくは２０〜４０μｍの範囲の粒径を含むものである。
【００４０】
前記前駆体粒状粒子が、１〜１００μｍの範囲内、特に２〜７０μｍ、好ましくは１０〜５０μｍの範囲内、より好ましくは２１〜３５μｍの範囲のＤ６０値を有する場合、本発明に関して特に良好な結果が得られる。粒子サイズのＤ６０値は、前記前駆体粒状粒子の６０％の粒子サイズの下限を示すものである。つまり、前記前駆体粒状粒子の６０％は、Ｄ６０値より小さい粒子サイズを有するものである。
【００４１】
これに関連して、前記前駆体粒状物が二峰性の粒子サイズ分布を有することも想定され得る。このようにして、特に高いかさ密度を持つ前駆体粒状物を得ることができるものである。
【００４２】
すでに上記で説明したように、本発明の方法は、炭化ケイ素を含む化合物の広範なスペクトルの生成に適している。本発明に関連して、炭化ケイ素含有化合物は、通常、非化学量論的炭化ケイ素および炭化ケイ素合金から選択される。本発明に関連して、非化学量論的炭化ケイ素化合物とは、炭素とケイ素を１：１のモル比では含まないが異なる比率で含む炭化ケイ素を意味する。通常、非化学量論的炭化ケイ素は、本発明に関連して、ケイ素のモル過剰を示す。
【００４３】
本発明に関連した炭化ケイ素合金は、チタンのような金属または異なる大きく変化する割合で炭化ケイ素を含む炭化ジルコニウムもしくは窒化ホウ素など化合物と炭化ケイ素との化合物に関する。炭化ケイ素合金は多くの場合、特殊な硬度と耐熱性を特徴とする高性能セラミックを形成する。
【００４４】
したがって、本発明の方法は、普遍的に使用することができ、特にそれらの機械的特性を調整するために、多数の異なる炭化ケイ素化合物の製造に適している。
【００４５】
非化学量論的炭化ケイ素が本発明の範囲内で得られる場合、非化学量論的炭化ケイ素は、通常、ｘ＝０．０５〜０．８、特に０．０７〜０．５、好ましくは０．０９〜０．４、より好ましくは０．１〜０．３である
一般式（Ｉ）
ＳｉＣ１−Ｘ                                  （Ｉ）
で示される炭化ケイ素である。
【００４６】
そのようなケイ素を多く含有する炭化ケイ素は、特に高い機械的耐荷重能力を有し、セラミックスとしてさまざまな用途に適している。
【００４７】
本発明の範囲内で得られる炭化ケイ素含有化合物が炭化ケイ素合金である場合、炭化ケイ素合金は、通常、ＭＡＸ相、元素、特に金属、および金属炭化物および／もしくは金属窒化物を有する炭化ケイ素の合金から選択される。そのような炭化ケイ素合金は、変化し且つ強く変動する割合において炭化ケイ素を含んでいる。特に、炭化ケイ素が合金の主成分を構成している可能性がある。しかしながら、炭化ケイ素合金が少量の炭化ケイ素のみを含むことも可能である。
【００４８】
通常、炭化ケイ素合金は、炭化ケイ素合金に対して１０〜９５重量％、特に１５〜９０重量％、好ましくは２０〜８０重量％の量の炭化ケイ素を含む。
【００４９】
本発明に関連して、特にＭＡＸ相は、六方晶層で結晶化し、ｎ＝１〜３である一般式Ｍｎ＋１ＡＸｎで示される炭化物および窒化物を意味する。Ｍは元素の周期系の３番目から６番目の群の初期遷移金属を表し、Ａは元素の周期系の１３番目から１６番目の群の元素を表す。Ｘは炭素もしくは窒素である。しかしながら、本発明に関連して、その実験式が炭化ケイ素（ＳｉＣ）、すなわちケイ素および炭素を含むそのようなＭＡＸ相のみが重要である。
【００５０】
前記ＭＡＸ相は、化学的、物理的、電気的、機械的特性の通常にない組み合わせを示すとともに、これらは、条件に応じて金属とケイ素の両方の反応を示すものである。これは、たとえば、高い電気および熱伝導率、熱衝撃での高い負荷容量、非常に高い硬度および低い熱膨張係数を含むものである。
【００５１】
炭化ケイ素合金がＭＡＸ相である場合、ＭＡＸ相がＴｉ４ＳｉＣ３およびＴｉ３ＳｉＣから選択される場合が好ましい。
【００５２】
特に、前記ＭＡＸ相は、前述の特性に加えて、化学薬品および高温での酸化に対して高い耐性がある。
【００５３】
炭化ケイ素含有化合物が炭化ケイ素の合金である場合、その合金が炭化ケイ素と金属との合金である場合、その合金が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｚｒおよびそれらの混合物からなる群から選択された金属と炭化ケイ素との合金から選択される場合に、有利であることが証明された。
【００５４】
炭化ケイ素と金属炭化物および／もしくは金属窒化物の合金が、炭化ホウ素、特にＢ４Ｃ、炭化クロム、特にＣｒ２Ｃ３、チタン炭化物、特にＴｉＣ、モリブデン炭化物、特にＭｏ２Ｃ、炭化ニオビウム、特にＮｂＣ、炭化タンタル、特にＴａＣ、炭化バナジウム、特にＶＣ、炭化ジルコニウム、特にＺｒＣ、炭化タングステン、特にＷＣ、窒化ホウ素、特にＢＮおよびそれらの混合物からなる群から選択される場合に良好であることが証明されている。
【００５５】
本発明の方法の実施に関する限り、前記方法は、保護ガス雰囲気、特に窒素および／もしくはアルゴン雰囲気、好ましくはアルゴン雰囲気で実施される場合に成功することが証明されている。本発明による方法は、一般に保護ガス雰囲気中で実施され、特に炭素含有前駆体化合物が酸化されないようにする。前記方法がアルゴン雰囲気で実施される場合、アルゴンはプロセス条件下で前駆体化合物と反応しないため、通常は不活性ガス雰囲気でもある。保護ガスとして窒素を使用すると、窒化ケイ素も形成される。これは、例えば、炭化ケイ素が付加的に窒素で混合ドープされる場合に要求される。
【００５６】
しかしながら、炭化ケイ素または炭化ケイ素含有化合物への窒素の組み込みが望ましくない場合、本発明による方法はアルゴン雰囲気で実施される。
【００５７】
本発明による方法が実施される温度に関して、前駆体粒状物が、入力エネルギーによって、少なくとも所定の範囲において、１，６００〜２，１００℃の範囲内、特に１，７００〜２，０００℃の範囲内、好ましくは１，７００〜１，９００℃の範囲内の温度まで加熱される場合に成功することが証明されている。前述の温度で、すべての前駆体成分が気相に移行し、前駆体化合物が目的の反応種に分解され、その後、目標化合物に反応する。
【００５８】
本発明に関連して、エネルギー入力は、放射エネルギー、特にレーザー放射によってもたらされることが通常意図される。
【００５９】
部位選択的に導入されたエネルギーの分解能に関する限り、特にレーザー放射によるエネルギー入力が０．１〜１５０μｍ、特に１〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍの分解能で実行される場合に成功することが証明されている。このようにして、前駆体粒状物から特にコントラストに富み且つ鋭く制限されもしくはきめの細かい物体を生成することができるものである。特にレーザービームの入力エネルギーの分解能は、通常、インターフェースに関する分解能の下限と製造されたオブジェクトのきめの細かさを表す。あるいは、マスクの使用により、エネルギー入力を部位選択的に制限することもできる。しかしながら、レーザービームの使用が好ましい。エネルギー入力の分解能は、エネルギー入力領域の最小幅として理解されるべきである。通常、それは、レーザービームの断面積またはマスクの寸法によって制限される。
【００６０】
本発明の特に好ましい実施形態によれば、積層造形は、選択的レーザー融解（ＳＬＭ）：選択的合成結晶化（ＳＳＣ）と同様の方法を使用して実施される。選択的合成結晶化（ＳＳＣ）では、物体は溶融物からではなく、気相から生成される。選択的合成結晶化の装置設計と実施は、選択的レーザー融解に対応する。つまり、同じ装置が、選択的レーザー融解と非常に類似した条件下で、選択的合成結晶化のために使用される。レーザー照射により、開始材料を気相に移行するのに必要なエネルギーは、前駆体粒状物に導入される。
【００６１】
本発明の方法の好ましい実施形態によれば、この方法は多段階方法として実行される。これに関して、特に、
（ａ）第１の方法ステップにおいて、前駆体粒状物は、層の形で、特に薄膜の形で提供されること、
（ｂ）第１の方法のステップ（ａ）に続く第２の方法ステップでは、前駆体粒状物は、特に少なくとも特定の領域で、エネルギーの影響により炭化ケイ素含有化合物に変換され、その結果三次元物体の層が生成されること、および、
（ｃ）第２の方法ステップ（ｂ）に続く第３の方法ステップでは、前駆体粒状物のさらなる層、特に薄膜が、第２の方法ステップにおいて特に少なくとも部分的に変換された前駆体粒状物の層に適用されること、
前記第２および第３の方法ステップ（ｂ）および（ｃ）が、三次元物体が完了するまで繰り返されることが計画される。特に、前記第２の方法ステップ（ｂ）が前記第３の方法ステップ（ｃ）の後に実行されることも意図されている。
【００６２】
したがって、本発明による方法は、特に、いわゆるパウダーベッド法として実施され、製造される三次元物体は、エネルギーの選択的入力によって粉末から層ごとに製造される。三次元物体を生成するために、生成される物体の三次元表現は、通常、特にＣＡＤファイルとして、対応する層付着に変換され、さらにそれに続いて連続的にいわゆる層毎に変換され、積層造形によって、特に選択的合成結晶化（ＳＳＣ）によって生成されるコンピュータ技術によって生成される。このようにして、完成した三次元物体が最終的に取得される。
【００６３】
本発明による方法の特別な特徴は、特に後続の焼結ステップなしで機能するという事実に見られる。すなわち、本発明の範囲内で、前駆体が、均質でコンパクトな三次元物体が、焼結にさらされる必要がなく、気相から直接得られるように、選択的合成結晶化（ＳＳＣ）に選択され且つ特に調整されるものである。
【００６４】
上記の利点、特徴、および実施形態はすべて、上記の本発明の好ましい実施形態に応じて適用することができる。；上記の利点、特徴および特別な実施形態は、特に上記の多段階方法に移行することもできる。
【００６５】
パウダーベッドに前駆体粒状物を提供することに関する限り、これは異なる層厚で行うことができる。しかしながら、通常、前駆体粒状物の層、特に薄膜は、１〜１０００μｍ、特に２〜５００μｍ、好ましくは５〜２５０μｍ、より好ましくは１０〜１８０μｍ、特に好ましくは２０〜１５０μｍ、最も好ましくは２０〜１００μｍの厚さ、特に薄膜厚さを有する。層の厚さ、特に薄膜の厚さに関して、先に述べた前駆体粒状物の領域では、高分解能のきめの細かい三次元物体を作成することができる。
【００６６】
本発明の実施形態によれば、製造される炭化ケイ素含有物体の積層造形は、後で炭化ケイ素含有物体によって置き換えられる基板、たとえばキャリアプレートもしくは複雑な形の物体上に実行される。同様に、前記基板は、積層造形された物体がしっかりと取り付けられたままのワークピースで構成される。この方法では、ここに記載された方法を使用して、追加の層および構造を既存の物体に適用することができる。前記基板もしくは既存の物体として、比較的高い融点を有し、炭化ケイ素との比較的良好な結合を保証する材料構造を有する材料で作られたワークピースが特に適している。この方法において、たとえば異なる特性を有する層を具備する炭化ケイ素合金から物体を製造することが可能であり、また、たとえば炭化ケイ素を含む材料の層を金属、たとえば工具鋼に適用することが可能である。
【００６７】
前駆体を適切な方法で複雑な基板に適用し、特にレーザーで炭化ケイ素含有化合物に変換するために、本発明の好ましい実施形態によれば、適切な構成、特に下流ジェットを使用して非常に少量の前駆体粒状物を選択に適用すること、および、金属を用いた積層造形の「肉盛溶接」として知られる方法にしたがって、レーザーで直ちに処理することが意図されうる。
【００６８】
さらに、本発明の主題は、本発明の第２の態様によれば、特に顆粒の形で、好ましくは前駆体粒状物の形の組成物であり、以下を含む。
少なくとも1つのケイ素源、
少なくとも1つの炭素源、および
付加的に、合金元素の前駆体。
【００６９】
本発明に関連して、ケイ素源もしくは炭素源とは、生成的製造方法のプロセス条件下で、炭化ケイ素含有化合物が形成されるようにケイ素または炭素を放出できる化合物を意味する。これに関連して、ケイ素および炭素は元素形態で放出される必要はないが、プロセス条件下で炭化ケイ素含有化合物と反応すれば十分である。
【００７０】
ケイ素源、炭素源もしくは合金元素の前駆体は、直接使用される前駆体化合物、もしくは、例えば、以下で説明するような反応生成物、特に加水分解物のいずれかであり得る。
【００７１】
本発明に関連して、ケイ素源は通常、シラン加水分解物およびシリカおよびそれらの混合物から選択される。本発明に関連して、ケイ素源、すなわち炭化ケイ素含有化合物中のケイ素の前駆体は、特にテトラアルコキシシランの加水分解により得られるので、前駆体粒状物中のケイ素は好ましくは、ケイ酸もしくはシラン加水分解物の形で存在する。
【００７２】
炭素源に関する限り、これは通常、糖、特にスクロース、グルコース、フルクトース、転化糖、マルトース；デンプン; デンプン誘導体および有機ポリオール、特にフェノールホルムアルデヒド樹脂、レゾルシノールホルムアルデヒド樹脂、およびそれらの混合物および／もしくは反応生成物、特に糖および／もしくはそれらの反応生成物からなる群から選択される。特に、炭素源が糖およびその反応生成物から選択されることがこのましく、スクロースおよび／もしくは転化糖および／もしくはその生成物を使用することが好ましい。また、炭素源の場合、実際の試薬だけでなく、その反応生成物も使用することができる。
【００７３】
前記組成物が非化学量論的炭化ケイ素を生成するために使用される場合、組成物は、通常前記組成物に基づいてそれぞれ
（Ａ）６０〜９０重量％、特に６５〜８５重量％、好ましくは７０〜８０重量％の量のケイ素源、
（Ｂ）１０〜４０重量％、特に１５〜３５重量％、好ましくは２０〜３０重量％の量の炭素源、を含有する。
【００７４】
上記の量の炭素源およびケイ素源を含む組成物は、過剰のケイ素を含む非化学量論的炭化ケイ素の再現可能な製造に優れている。
【００７５】
組成物が炭化ケイ素合金の製造に使用される場合、組成物は、通常、組成物に基づいてそれぞれ
（Ａ）５〜４０重量％、特に５〜３０重量％、好ましくは１０〜２０重量％の量のケイ素源、
（Ｂ）１０〜６０重量％、特に１５〜５０重量％、好ましくは２０〜５０重量％の量の炭素源、および
（Ｃ）５〜７０重量％、特に５〜６５重量％、好ましくは１０〜６０重量％の量の合金元素の１つ以上の前駆体、を含有する。
【００７６】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記組成物は、前駆体溶液または前駆体分散液から得ることができる。これに関連して、前記組成物がゾル−ゲル法により得られる場合が特に好ましい。ゾル−ゲル法では、通常、溶液または微粒子の固液分散液が生成され、その後の熟成およびそれぞれの凝縮方法の結果として、より大きな固体粒子を含むゲルに変換される。
【００７７】
ゲルの乾燥後、本発明の範囲内において、特に均質な組成物、特に適切な前駆体粒状物を得ることができ、それにより、適切な化学量論が選択されル場合、所望の炭化ケイ素含有化合物を、積層造形におけるエネルギーの影響下で得ることができる。
【００７８】
本発明の特定の実施形態によれば、還元条件下での熱処理により組成物が還元組成物に変換されることが意図される。還元熱処理は通常、不活性ガス雰囲気で行われ、特に炭素源、好ましくは糖ベースの炭素源は、酸化物または他のシリコン化合物、さらには他の元素の可能性のあるさらなる化合物と反応し、この反応を通して元素が還元され、揮発性の酸化された炭素と水素の化合物、特に水とＣＯ２が形成され、気相を介して除去される。
【００７９】
本発明による組成物のさらなる詳細については、本発明の方法に関する上記の説明が参照され、本発明の組成物に対応して適用される。
【００８０】
本発明のさらなる主題は、本発明の第３の態様によれば、特に生成的製造方法、特に積層造形による炭化ケイ素を含む三次元物体の製造のために前述の組成物の使用である。
【００８１】
本発明の使用に関するさらなる詳細については、本発明の他の態様に関する上記の説明を参照し、それは本発明の使用に適用される。
【００８２】
本発明の別の目的は、本発明の第４の態様によれば、組成物、特に前駆体粒状物を調製する方法であり、この方法は、
（ｉ）第１の方法ステップにおいて、
（Ｉ）少なくとも1つのケイ素含有化合物、
（ＩＩ）少なくとも1つの炭素含有化合物、
（ＩＩＩ）少なくとも1つの溶媒もしくは分散剤、および
（ＩＶ）追加的に、合金化試薬、
を含有する溶液もしくは分散液、特にゾルが生成されること、
（ｉｉ）第１の方法ステップ（ｉ）に続く第２の方法ステップにおいて、溶液もしくは分散液を反応させ、特にゲルに熟成させること、および
（ｉｉｉ）第２の方法ステップ（ｉｉ）に続く第３の方法ステップにおいて、第２の方法ステップ（ｉｉ）からの反応生成物、特にゲルは乾燥され、任意に粉砕されること、である。
【００８３】
本発明に関連して、溶液とは、少なくとも１つの物質、特に化合物もしくはイオンなどのその構成要素が別の物質に均一に分布している単相系を意味する。本発明に関連して、分散は、第一相、すなわち分散相が第二相、連続相に分布している少なくとも二相系を意味すると理解される。連続相は分散媒としても知られている。特にゾルまたは高分子化合物の場合、溶液から分散液への移行はしばしば流動的であるため、溶液と分散液を明確に区別することはできない。
【００８４】
方法ステップ（ｉ）における溶媒もしくは分散剤の選択に関する限り、これはすべての適切な溶媒または分散剤から選択することができる。しかしながら、通常、方法ステップ（ｉ）では、溶媒または分散剤は、水および有機溶媒およびそれらの混合物、好ましくはそれらの混合物から選択される。特に水を含む混合物では、無機水酸化物、特に金属水酸化物およびシリカが、しばしば出発化合物の加水分解によって形成され、その後、それらは、前記方法がゾルゲルプロセスの形で実施できる凝縮される。
【００８５】
本発明はまた、溶媒は、アルコール、特にメタノール、エタノール、２−プロパノール、アセトン、エチル酢酸エステルおよびそれらの混合物から選択されることを含むことができる。これに関して、有機溶媒は、メタノール、エタノール、２−プロパノールおよびそれらの混合物から選択される場合が特に好ましく、特にエタノールが好ましい。
【００８６】
上記の有機溶媒は広範囲で水と混合することができ、極性無機物質の分散もしくは溶解に特に適している。
【００８７】
上述のように、水と少なくとも１つの有機溶媒の混合物、特に水とエタノールの混合物は、本発明の範囲内の溶媒もしくは分散剤として好ましく使用される。これに関連して、溶媒もしくは分散剤が、水と有機溶媒の重量関連比は、１：１０〜２０：１、特に１：５〜１５：１、好ましくは１：２〜１０：１、より好ましくは１：１〜５：１、特に好ましくは１：３である。水と有機溶媒の比率は、一方で、特にシリコン含有化合物と合金化試薬の加水分解率を調整するために使用され、他方で炭素含有化合物，特に糖のような炭素含有化合物、特に炭素含有前駆体化合物の溶解度と反応速度を調整することができる。
【００８８】
本発明に関連して、前記方法ステップ（ｉ）の組成物を調製する方法において、ケイ素含有化合物は、シラン、シラン加水分解物、オルトケイ酸およびそれらの混合物、特にシランから選択される場合が好ましい。本発明に関連して、オルトケイ酸およびその加水分解生成物は、例えば、アルカリ金属イオンがイオン交換によりプロトンに交換されたアルカリケイ酸塩から得ることができる。しかしながら、アルカリ金属化合物は、それらが、得られる組成物、特に前駆体粒状物に組み込まれるため、特にゾルゲルプロセスを使用し、炭化ケイ素化合物にも見られる場合に、本発明では可能な限り使用されない。しかしながら、アルカリ金属ドーピングは、一般に、本発明の範囲内では望ましくない。 しかし、これが望ましい場合、例えばケイ素含有化合物またはアルカリリン酸塩の適切なアルカリ金属塩を使用することができる。
【００８９】
本発明に関連して、シラン、特にテトラアルコキシシランおよび／もしくはトリアルコキシアルキルシラン、好ましくはテトラエトキシシラン、テトラメトキシシランもしくはトリエトキシメチルシランが、方法ステップ（ｉ）においてケイ素含有化合物として使用することができるのは、これらの化合物が水性媒体における加水分解によりオルトケイ酸もしくはその縮合生成物もしくは高度に架橋されたシロキサンおよび対応するアルコールに反応するためである。
【００９０】
前記炭素含有化合物に関する限り、方法ステップ（ｉ）において、炭素含有化合物が、糖、特にスクロース、グルコース、フルクトース、転化糖、マルトース；デンプン; デンプン誘導体および有機ポリマー、特にフェノールホルムアルデヒド樹脂、レゾルシノールホルムアルデヒド樹脂、およびそれらの混合物からなる群から選択されると成功することが証明されている。前記炭素含有化合物が方法ステップ（ｉ）において、水溶液または分散液で使用される場合、本発明に関連して特に良好な結果が得られる。
【００９１】
前記炭素含有化合物が、特に水溶液または分散液で使用される場合、前記炭素含有化合物は通常、前記方法ステップ（ｉ）における組成物の調製を目的とする少量の溶媒または分散剤、特に水に入れられる。前記炭素含有化合物が、炭素含有化合物の溶液または分散液に基づいて、１０〜９０重量％、特に３０〜８５重量％、好ましくは５０〜８０重量％、特に６０〜７０重量％の量で、炭素含有化合物を含有する溶液で使用される場合、これに関して特に良好な結果が得られる。
【００９２】
特に、例えば、スクロースの反転を促進し、より良い反応結果を達成するために、触媒、特に酸または塩基を炭素含有化合物の溶液もしくは分散液に添加することも可能である。
【００９３】
前記方法ステップ（ｉ）が実行される温度に関する限り、前記方法ステップ（ｉ））が１５〜４０℃、特に２０〜３０℃、好ましくは２０〜２５℃の範囲の温度で実行されると成功することが証明されている。
【００９４】
本発明に関連して、好ましくは前記方法ステップ（ｉｉ）において、前記方法ステップ（ｉ）と比較して温度をわずかに上昇させて、特に溶液もしくは分散液の個々の成分の反応、ゾルからゲルへの熟成の間の縮合反応を促進することが意図される。
【００９５】
これに関して、前記方法ステップ（ｉｉ）が、２０〜８０℃、特に３０〜７０℃、好ましくは４０〜６０℃の範囲の温度で実施される場合、特に良好な結果が得られる。 これに関連して、前記方法ステップ（ｉｉ）を５０℃で実行すると、特に効果的であることが証明される。
【００９６】
前記方法ステップ（ｉｉ）が実行される期間に関して、これは、それぞれの温度、使用される溶媒、および使用される前駆体化合物に応じて変わり得る。しかしながら、前記方法ステップ（ｉｉ）は、通常、１５分〜２０時間、特に３０分〜１５時間、好ましくは１〜１０時間、より好ましくは２〜８時間、最も好ましくは２〜５時間にわたって実施される。上記の時間内で、前記方法がゾルゲル法として実行される場合、通常、ゾルからゲルへの完全な反応が観察される。
【００９７】
前記方法ステップ（ｉｉ）の個々の構成要素の相互の量については、使用目的によって大きく異なる場合がある。例えば、非化学量論的炭化ケイ素の前駆体組成物は、炭化ケイ素合金の製造を目的とする組成とは完全に異なる組成および個々の成分の割合を具備する。
【００９８】
個々の化合物、特にドーピング試薬または合金化試薬を選択する場合、これらは、生成的製造方法において、前記炭化ケイ素含有化合物と反応する炭素源とケイ素源で均一な顆粒に加工できることも確認する必要がある。
【００９９】
特に、前記合金化試薬が、生成的製造、特に選択的合成結晶化（ＳＳＣ）の間、所望の成分は、所望の合金に反応性粒子として逆昇華するように、分解もしくは分割されると同時に、前記化合物の残りの成分は、気相を介して簡単に除去できる水、ＣＯ、ＣＯ２、ＨＣｌなどのような安定したガス状物質と可能な限り反応する。さらに、使用する化合物は、使用される溶媒、特にエタノールおよび／もしくは水において十分に高い溶解度を持たせて、細かく分割した分散液または溶液、特にゾルを形成できるようにし、製造プロセスの間不溶性化合物を形成するものである。さらに、加水分解、凝縮、特にゲル化は、粒状物形成に先立って平穏に実行されなければならないため、個々の反応の反応速度が互いに調整する必要がある。
【０１００】
非化学量論的炭化ケイ素、特に過剰のケイ素を含む炭化ケイ素の調製のための前駆体粒状物が、本発明による方法によって調製される場合、前記方法ステップ（ｉ）では、溶液もしくは分散液は、溶液もしくは分散液に基づいて、２０〜７０重量％、特に２５〜６５重量％、好ましくは３０〜６０重量％、より好ましくは４０〜６０重量％の量でケイ素含有化合物を含有する。
【０１０１】
この場合、溶液もしくは分散液が、溶液もしくは分散液に基づいて、５〜４０重量％、特に１０〜３５重量％、好ましくは１０〜３０重量％、より好ましくは１２〜２５重量％の量において炭素含有化合物を有することが好ましい。
【０１０２】
さらに、非化学量論的炭化ケイ素が調製される場合、前記方法ステップ（ｉ）の溶液もしくは分散液は、溶液または分散液に基づいて、３０〜８０重量％の量で、特に３５〜７５重量％、好ましくは４０〜７０重量％、より好ましくは４０〜６５重量％の量で、溶媒もしくは分散剤を有することが望ましい。
【０１０３】
炭化ケイ素合金を製造するための組成物が本発明に関連して提供される場合、方法ステップ（ｉ）において、溶液もしくは分散液が、組成物に対して１〜８０重量％、特に２〜７０重量％、好ましくは５〜６０重量％、より好ましくは１０〜３０重量％の量でケイ素含有化合物を含む場合に成功することが証明された。
【０１０４】
この実施形態によれば、溶液もしくは分散液が、溶液もしくは分散液に基づいて５〜５０重量％、特に１０〜４０重量％、好ましくは１５〜４０重量％、より好ましくは２０〜３５重量％の量で、炭素含有化合物を含むことも提供される。
【０１０５】
この実施形態によれば、方法ステップ（ｉ）の溶液もしくは分散液は、溶液もしくは分散液に対して、１０〜６０重量％、特に１５〜５０重量％、好ましくは１５〜４０重量％、より好ましくは２０〜４０重量％の量で、溶媒もしくは分散剤を含むことが同様に提供される。
【０１０６】
さらに、この実施形態によれば、方法ステップ（ｉ）の溶液もしくは分散液は、溶液もしくは分散液に基づいて、５〜６０重量％、特に１０〜４５重量％、好ましくは１５〜４５重量％、より好ましくは２０〜４０重量％の量で合金化試薬を含むことが提供される。
【０１０７】
本発明に関連して、合金化試薬が、対応する合金元素の対応する塩化物、硝酸塩、酢酸塩、アセチルアセトネートおよびギ酸塩から選択される場合が特に好ましい。
【０１０８】
前記方法ステップ（ｉｉｉ）の実施に関する限り、前記方法ステップ（ｉｉ）からの反応生成物は、５０〜４００℃、特に１００〜３００℃、好ましくは１２０〜２５０℃、より好ましくは１５０〜２００℃の範囲の温度で乾燥されることに成功したことが証明された。前記方法ステップ（ｉｉ）からの反応生成物は、１００〜３００℃、特に１２０〜２５０℃、好ましくは１５０〜２００℃の範囲の温度で乾燥されることができる。
【０１０９】
乾燥に必要な時間に関する限り、これは広範囲にわたって変化し得る。しかしながら、前記方法ステップ（ｉｉｉ）における反応生成物が、１〜１０時間、特に２〜５時間、好ましくは２〜３時間乾燥される場合に信頼性が証明された。
【０１１０】
さらに、前記反応生成物は、特に乾燥プロセスの後に、前記方法ステップ（ｉｉｉ）で粉砕される可能性がある。これに関連して、前記反応生成物が方法ステップ（ｉｉｉ）において、特に粉砕により機械的に粉砕される場合が特に好ましい。生成的製造方法、特に選択的合成結晶化（ＳＳＣ）を実行するために必要もしくは有利な粒子サイズは、粉砕方法によって特に調整することができる。しかしながら、所望の粒子サイズを調整するために、例えば攪拌による乾燥工程の間、前記方法ステップ（ｉｉ）からの反応生成物に機械的にストレスをかけることで十分な場合が多い。
【０１１１】
本発明の特定の実施形態によれば、前記方法ステップ（ｉｉｉ）に続く第４の方法ステップ（ｉｖ）において、前記方法ステップ（ｉｉｉ）で得られた組成物は還元組成物が得られるように還元熱処理にかけられる。還元処理を受けた還元組成物の使用には、多数の可能性のある干渉副産物がすでに除去されているという利点がある。結果として生じる還元された前駆体粒状物はさらにコンパクトであり、炭化ケイ素含有化合物を形成する元素のより高い割合を含む。
【０１１２】
前記方法ステップ（ｉｉｉ）で得られた組成物の還元熱処理が、前記方法ステップ（ｉｉｉ）の後に行われる場合、前記方法ステップ（ｉｖ）において前記方法ステップ（ｉｉｉ）で得られた組成物を、７００〜１，３００℃、特に８００〜１，２００℃、好ましくは９００〜１，１００℃の範囲の温度で加熱すると成功することが証明された。
【０１１３】
これに関連して、前記方法ステップ（ｉｖ）において前記方法ステップ（ｉｉｉ）で得られた組成物を、１〜１０時間、特に２〜８時間、好ましくは２〜５時間の間加熱すると特に良好な結果が得られる。記載された特定の温度範囲および反応時間で、特に炭素含有前駆体材料の炭化が起こり、特に金属化合物のその後の還元が著しく促進される。
【０１１４】
一般に、前記方法ステップ（ｉｖ）は、保護ガス雰囲気、特にアルゴンおよび／もしくは窒素雰囲気で実施される。これは特に、炭素含有化合物の酸化を防止する。
【０１１５】
本発明の範囲内で、減少した組成物、特に減少した前駆体顆粒を得るために上記の前駆体顆粒の還元熱処理が想定される場合、前駆体化合物は、１，３００℃まで、好ましくは１，１００℃までの適用された温度で蒸発しない可能性があるが、特に選択的合成結晶化（ＳＳＣ）により、製造中に所望の炭化ケイ素含有化合物に特に変換できる化合物に、還元的熱条件下で選択的に分解されることが好ましい。
【０１１６】
本発明による組成物の調製方法のさらなる詳細については、本発明の方法に同様に適用される本発明の他の態様に関する上記の説明を参照する。
【０１１７】
最後に、本発明の主題は、本発明の第５の態様によれば、前述の方法および／もしくは前述の組成物を使用して得ることができる炭化ケイ素含有三次元物体である。
【０１１８】
本発明のこの態様のさらなる詳細については、本発明の他の態様に関する上記の説明を参照し、本発明による三次元物体に同様に適用する。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】図１は、本発明による方法を実施するための装置のｘｙ平面に沿った断面図である。
【図２】図２は、図１の拡大断面図であり、特に成形された三次元物体を表している。
【発明を実施するための形態】
【０１２０】
以下において、本発明の主題は、好ましい実施形態に基づいて図面を用いて非制限的に説明される。
【実施例】
【０１２１】
図１は、ｘ−ｙ平面に沿った選択的レーザー焼結による本発明に係る三次元炭化ケイ素含有物体の生成のための装置の断面を示す。
【０１２２】
ｘｚ平面に垂直なｘｙ平面において、装置１は、ｘ方向の構築フィールド延長部２が図１に示される構築フィールドを有する。構築フィールドでは、レーザービーム４の選択的放射により、粉末状組成物３、特に上記の前駆体粒状物から三次元物体が生成される。前記構築フィールドは、特にｘｙ平面に垂直なｚ軸に沿って、ピストン６によってｚ方向に少なくとも部分的に移動できるように設計されている。図に示される実施例では、構築フィールド全体がその延長部２、特にxおよびy方向の構築フィールドの延長線全体にわたってピストン６を介して移動可能である。しかしながら、図に示されていない代替の実施形態によれば、構築フィールドの選択された領域のみが、ｚ方向、すなわちｚ軸に沿って移動できることも可能である。したがって、構築フィールドの領域は、たとえばスタンプの形で設計することができ、これは、構築フィールドの選択された領域をz方向に移動するために、z方向に独立して移動することができる。
【０１２３】
図に示されている構築フィールドは、本発明の組成物３、特に本発明の前駆体粒状物のパウダーベッドを示している。構築部分に隣接して、貯蔵装置７が組成物３の受け取りと引き渡しのために設けられる。図に示す実施形態によれば、貯蔵装置７には、ｚ方向、特にｚ軸に沿って移動可能なピストンが設けられており、ｚ方向にピストンを移動させることによって、組成物３を受け取るための貯蔵装置７内に空間が形成されるか、前記組成物が貯蔵装置７から特に構築フィールドの領域に押し出されるかのいずれかである。
【０１２４】
前記組成物３は、構築フィールドの均質な同一層において分配装置８により貯蔵装置７からの放出後に分布され、それにより、過剰な組成物３は常に反対側の貯蔵装置7に取り込まれる。分配装置８は、ローラーの形で図に示されている。
【０１２５】
装置１は、レーザービーム４を生成するレーザービーム発生手段を有する。レーザービーム４は、偏向手段１０、特に少なくとも１つのミラー配列を介して構築フィールドに偏向され、その結果、三次元物体５がそこに得られる。
【０１２６】
炭化ケイ素を含む三次元物体の製造のための本発明の方法を実施する場合、組成物３の薄層が構築部分に置かれ、そしてレーザービーム発生手段９で生成され偏向手段１０を介して偏向されたレーザービーム４の選択的空間分解放射により、加熱され、溶融されもしくはその構成要素に分割されるので、炭化ケイ素を含む化合物の層が得られるものである。
【０１２７】
次に、構築フィールド領域が、ピストン６の助けを借りて少なくともわずかに下げられ、さらなる組成物３が供給装置７から供給され、分配装置８によって薄層の形で構築フィールドに均一に分配される。
【０１２８】
これにより、その後に照射される組成物３の新しい層が生成される。過剰な構成要素７は、反対側の貯蔵装置７に再取得される。
【０１２９】
続いて、レーザービーム４は、部位選択的な方法で層を照射して加熱し、炭化ケイ素含有材料で作られた三次元物体５の新しい層を生成する。これらの方法ステップを繰り返すことにより、最終的に三次元物体５が構築される。
【０１３０】
図２は、構築フィールドの拡大断面を示し、特に三次元物体５を形成する炭化ケイ素含有材料の異なる層１１を示す。個々の層１１を示す図は、本発明を明確にするためだけに作られたものであり、炭化ケイ素含有材料で作られた均質な物体が記載された方法によって得られるため、個々の層は通常三次元物体５上で認識できない。
【符号の説明】
【０１３１】
１  装置
２  構築フィールド延長部
３  粉末状組成物
４  レーザービーム
５  三次元物体
６  ピストン
７  貯蔵装置
８  分配装置
９  レーザービーム発生手段
１０  偏向手段
１１  層
【図１】
2020519505.tif 000003
【図２】
2020519505.tif 000004
【国際調査報告】
2020519505.tif 000005
2020519505.tif 000006
2020519505.tif 000007
2020519505.tif 000008
2020519505.tif 000009
2020519505.tif 000010