CN111295258B - 增材制造时的抽吸 - Google Patents

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Abstract

收取元件，具有吸入通道区段，其具有条带形构造的流入通道，流入通道具有吸入开口和主体区段。主体区段具有柱形空腔，空腔具有圆形壁，空腔沿吸入通道区段延伸并且与流入通道流体连通而在圆形壁中产生阶梯，导致从空腔的第一直径到第二直径的直径跃变。收取元件还具有第一气体导出区段，其具有直径适配区段和管区段，直径适配区段将空腔的第一端部沿纵轴线方向与管区段的内部容积经由通道流体连通。在空腔和通道之间的过渡区域中，在直径区域跃变中在第一直径一侧，主体区段的内壁表面过渡到直径适配区段的内壁表面中。在直径跃变区域中在第二直径一侧，主体区段的内壁表面经由中间面过渡到直径适配区段的内壁表面中。

Description

增材制造时的抽吸
技术领域
本发明涉及一种用于基于激光的增材制造的装置，尤其涉及将气体从增材制造的加工区域吸走。
背景技术
尤其金属或陶瓷工件的基于激光的增材制造基于通过用激光照射来固化粉末形式的初始材料。这个概念(也称为选择性激光熔化、粉末床熔融或激光金属熔融(LMF))也被用在用于(金属)3D打印的机器中。在EP 2 732 890 A1中公开了一种用于制造三维产品的示例性机器(在这里简称为LMF机器)。该增材制造的优势一般性地是能够简单地制造复杂且可单独建造的零件。在此尤其可以实现内部空间中的限定结构和/或针对力流优化的结构。
EP 3 023 228 A1公开了一种用于在平台上增材制造三维产品的机器，该机器提供经过平台上流动的气流，以便例如从相互作用区去除烟气。例如由DE 10 2010 052 206A1、DE 10 2006 014 835 A1、WO 2010/007394 A1和EP 1 839 781 A2已知其他的气体回路配置。
在这种用于增材制造的机器中，制造室中气流的均匀性对于制造过程非常重要。气流的不均匀性可能例如导致零件性能在机械性能、密度、粗糙度、着色等方面的不同值。
例如从建筑技术中一般性地已知用旋流管吸走烟气。还已知的是，使用旋流管从工具机(例如激光切割机)区域吸走烟气。然而在此常见的是，例如分开地积聚和导出颗粒(例如附聚物或飞溅物)等。在激光切割时附加地存在使用压力冲击的意图，因为在激光切割时需要很高的气体压力来除去例如熔渣。
发明内容
本发明的一个方面的任务是，改善生产室中、例如建造平台区域中的抽吸特性以及改善通过激光耦入窗(防护玻璃)进行的耦入。此外，本发明所基于的任务是，在制造过程或清洁过程中这样提供抽吸功率：使得也可以导出较大的颗粒。
这些任务中的至少一项通过本发明的用于用粉末来增材制造三维构件的生产设备的气体回路的(气体)收取元件以及通过本发明的用于用粉末来增材制造三维构件的生产设备来解决。
一方面，公开了一种用于用粉末来增材制造三维构件的生产设备的气体回路的(气体)收取元件。收取元件包括吸入通道区段，该吸入通道区段具有带吸入开口的、条带状构造的流入通道，其中，该吸入开口沿纵轴线延伸。收取元件还包括主体区段，该主体区段具有带圆形壁的柱形空腔，其中，该空腔沿吸入通道区段延伸并且该空腔与流入通道以如下方式流体连通，使得在圆形的壁中产生阶梯，该阶梯引起从空腔的第一直径到第二直径的直径跃变，该第二直径大于第一直径。所述收取元件还包括第一气体导出区段，其具有直径适配区段和管区段，其中，所述直径适配区段将所述空腔的第一端部在纵轴线方向上与所述管区段的内部容积经由通道流体连通，并且，在空腔和通道之间的过渡区域中：
-在直径跃变区域中，在第一直径一侧，主体区段的内壁表面(尤其优选基本上无级地)过渡到直径适配区段的内壁表面中，并且
-在直径跃变区域中，在第二直径一侧，主体区段的内壁表面经由中间面过渡到直径适配区段的内壁表面中。
在另一方面，用于用粉末来增材制造三维构件的生产设备包括：生产室，其提供工作面并且包括建造平台区域和粉末贮存区域；推动装置，用于将粉末从粉末贮存区域转移到建造平台区域；以及气体循环系统，用于提供流过工作面的表面流。气体循环系统具有与泵连接的如上所述收取元件，该收取元件布置在工作面上或通过中间元件与生产室流体连通，使得收取元件的吸入开口在建造平台区域的边缘上并且可选地在粉末贮存区域的边缘上将气体从生产室吸走。
在收取元件的一些实施方式中，直径适配区段可以将空心腔的第一端部在纵轴线方向上与管区段的内部容积通过连续地、优选地锥状地或近似锥状地向管区段方向逐渐变细的通道流体连通和/或构造为很大程度上无级的流体连通部。中间面可以是从主体区段的内壁表面到直径适配区段的内壁表面的阶梯式表面连接部，并且该表面连接部可以是成阶梯地、垂直地或成角度地走向地、弯曲地或直地构造。尤其可以在中间面和主体区段的内壁表面之间和/或在中间面和直径适配区段的内壁表面之间无棱边地或者有圆形棱边地构造过渡区域。
在收取元件的一些实施方式中，主体区段的内壁表面可以直接地、尤其无棱边地过渡到直径适配区段的内壁表面中。在一些实施方式中，吸入通道区段可以具有顶板和底板，流入通道板状地构造在它们之间，吸入开口在流入通道一侧可以构造为线性的条带状开口。
在收取元件的一些实施方式中，在直径跃变区域中在第二直径一侧，阶梯侧面可以在径向方向上从直径跃变处出发首先延伸经过第二直径和第一直径之间的差异部，该差异部随着在径向方向上与直径跃变处的距离增大而变窄。可选地，阶梯侧面到直径适配区段的过渡部的棱边可以是圆形的。中间面、尤其是阶梯侧面可以构造为用于沿着中间面引导进入空腔中的气体，以形成涡流。吸入通道区段可以在直径跃变部一侧以横向于纵轴线的弯曲部延伸，并且该弯曲部导致吸走的气体在直径跃变区域内在第二直径一侧在主体区段的内壁的切向上流入，从而使吸走的气体带有围绕纵轴线的旋涡地穿过空腔和通道进入管道区段。通道在主体区段一侧在直径跃变处两侧的进口直径可以相当于第一直径，通道在管区段一侧的出口直径可以相当于管区段的内部容积的直径。
在一些实施方式中，收取元件还可以具有第二气体导出区段，该第二气体导出区段如第一气体导出区段一样具有相应构造的直径适配区段和相应构造的管区段。
在生产设备的一些实施方式中，该生产设备还包括防护玻璃，尤其是用于产生射线的射线源的射束穿过该防护玻璃射入，用于照射建造平台区域中的粉末，以便分层地制造构件。在此一般可以将(另一)收取元件这样布置在生产室中，使得该收取元件的吸入开口位于防护玻璃的边缘上，以便从防护玻璃的区域中吸走气体或者通过中间元件进行流体连通，以便从防护玻璃的区域中吸走气体。
所公开的在增材制造中的方案基于使用一般也被称为旋流管的收取元件，通过该收取元件气体将气体从LMF机器的生产室中吸走。旋流管的优点是，可以在旋流管的入口缝隙的整个长度上引起均匀的抽吸流。还已经认识到，通过在旋流管中附加构成的快速旋流(气体旋风)，在相应设计旋流管的情况下除了烟气和轻颗粒外还可以从LMF生产中导出较重的颗粒，例如从粉末颗粒中除去粉末或附聚物。由于在旋流管中构成的流场，在那里没有较重的颗粒积聚，使得较重的颗粒可以基本上完全被引导至气体系统的过滤器单元。这主要是由于旋流管内部边缘附近的高流速。这使得例如能够有效地再生粉末并且防止污染新引入到LMF机器中的粉末类型，因为在更换为新的粉末类型之后可以简单地使生产室和气体循环系统脱除先前的粉末。
在旋流管主体区段和对应的引出管(气体导出管)之间相应构造的流动过渡部尤其有助于此。如果例如产生锥状收缩(圆锥形)地附接到主体区段的(管)端部上的过渡部，则不会有粉末粘附或仅有很少粉末粘附。后者如上所述尤其在LMF生产设备中由于材料变化而应完全清洁内部空间时是有利的。在此重要的是，在生产设备中、尤其在气体循环系统中不留下粉末残留物，因为这种残留物会干扰新引入的粉末类型的污染以及随后的粉末再生过程。
本文所公开的方案一般性地允许旋流管主体区段的与要抽吸的区域相关的可伸缩性。即使在沿长线抽吸时也可以实现非常高的流动均匀性。这些方案可以普遍性地在旋流管(主体区段)直径与吸入开口长度之比的较宽范围内使用，其中可以省去明显较复杂的抽吸元件数值计算。另一优点在于由旋流管中的高速带来的自清洁效果。例如对于平均颗粒大小为50μm的钢粉(视颗粒大小分布而定)在气流速度为约3m/s时出现自清洁效果。此外，旋流管的几何形状也可以设计为用于最高约8m/s或最高约10m/s的速度，使得对于具有较高或较低密度和/或颗粒大小的材料也可以确保足够的速度。
附图说明
这里公开了一些可以至少部分地改进现有技术的方面的方案。尤其可以从下面参考附图对实施方式进行的说明中得知其他的特征和它们的适宜性。附图示出：
图1示例性增材生产设备的示意性空间图示，
图2图1的增材生产设备的平行于XY平面穿过生产室的示意性剖面图，
图3图1的增材生产设备的平行于XZ平面穿过生产室的如图2所示示意性截面图，
图4图1的增材生产设备的平行于YZ平面穿过生产室的如图2所示示意性截面图，
图5基于旋流管的收取元件的立体视图，
图6图5的基于旋流管的收取元件在平行于XY平面居中地穿过收取元件的剖视图中的立体视图，
图7图5的基于旋流管的收取元件在边缘区域中在平行于YZ平面的剖视图中的立体视图，以及
图8A和8B用于表明在图5的基于旋流管的收取元件的区域中的示例性流动走向的概略图。
具体实施方式
这里所说明的方面部分基于以下认知：在增材制造时通过使用旋流管可以在粉末床表面附近(一般性地说在要吸气的表面上)产生均匀的流动情形。在相应地设计长度和曲率半径的情况下，基于旋流管的收取元件的实现可以提供均匀的线性抽吸。该线性抽吸例如可以沿着生产壳体的后壁/分隔壁使用，使得可以对生产室内的工作面进行抽吸。
在申请人的名称为“Homogene Absaugung bei der generativen Fertigung(在增材制造中的均匀抽吸)”、申请日为2016年11月10日的尚未公开的德国专利申请DE 102016 121 490.6中，例如描述了一种越过粉末床的层流流动的构造。在LMF生产中，不仅在过程气体引导的入口侧、而且在过程气体引导的出口侧，均优选均匀分布的速度和抽吸量。速度分布可以通过气体流量收取元件的特定几何形状来解决。在这种构造中例如可以使用本文公开的收取元件。
该收取元件被构造为在内部强制性地形成涡流，因为进入旋流管的抽吸气体在其在旋流管端部处出来之前沿着弯曲的壁偏转。通过形成涡流产生具有围绕涡旋管中心的快速涡旋状流动的线性区域，该涡旋状流动过渡成朝向吸走端部的轴向流。涡流的速度纯取决于几何条件。在旋流管的主体区段中，几何方面情况是恒定的。产生线形区域，该线形区域具有进入旋流管的高入口速度并具有低的分压。负压在线形入口区域的长度上非常恒定(最低速度与最高速度之比可以大于0.95)，使得可以在吸入开口区域中构成很均匀的抽吸速度。为了构成面式的层流状气流，这种收取元件优选与导致同样恒定的流入的入口几何形状组合。
这里提出的收取元件在主体区段中具有螺旋形横截面。在“螺旋”的外端部上例如有缝隙状的、优选设有半径的吸入开口作为入口几何形状。例如可以设置一个或多个半径用于减小缝隙抽吸的损耗系数或一个较大的漏斗形半径用于出口的横截面适配。
在一些实施方式中可以在主体区段的一侧或两侧附接截锥体。通过该圆锥形状，可以在很大程度上避免不同区段之间的壁过渡部处的死区(一般是无流动的区域/流量减少的区域)，否则在这些死区上会沉积粉末残留物。残留在收取元件中的粉末越少，通过抽吸流实现的自清洁效果越好。
在一些实施方式中，螺旋形横截面通过主体区段的真实的螺旋形状实现。旋流管的螺旋形横截面例如还包括具有不同直径(曲率半径)的两个管的两个半壳以及通常包括具有不同直径(曲率半径)的多个壳元件，它们尽可能无级过渡地组合，以构成主体区段。
所公开的收取元件可以用在LMF机器中的不同部位上。它们例如可以设置在工作面上方靠近生产过程的(均匀/层流)气流的范围内，或者被用于保护例如激光、传感器、过程观察照相机的防护玻璃以免污染。
在不同的实施方式中，可以在主体区段的一端部处或在主体区段的两端部处进行抽吸。在单侧抽吸的情况下，例如可以通过适配吸入开口的横截面来补偿流量分布的不均匀性。例如可以为抽吸开口设置梯形的开口缝隙。
下面参考附图1至4解释设置有这种收取元件的LMF机器的一种实施方式。图5至7示出了用于在LMF机器中使用的示例性收取元件的细节。图8A和8B表明了在收取元件区域中的示例性流动走向。
在图1至4中示出了用于用粉末5生产三维构件3的示例性增材生产设备1。对于生产过程，参考开头提到的EP 2 732 890 A2。生产设备1包括主壳体11，其提供生产室13。前壁15在前侧限界生产室13。主壳体11还具有后壁18、侧壁16A，16B和顶，它们一起限界生产室13。前壁15具有带开口17的前框架15A，通过该开口可以进入生产设备1的生产室13。开口17可以在制造过程中通过例如安装在前壁15上的门31(把手31A，锁31B)来关闭(见图2)。在门31打开的情况下，可以进入生产设备1的生产室13(见图1)并且操作者可以例如进行必要的准备步骤如清洁生产室13、重新填充粉末贮存容器、更换粉末类型，并且可以取走制成的构件3。
图1还示出了用于在制造过程中分布粉末5的推动器19(在此也称为刮擦器)。在形成生产室13的底的工作台20的工作面21上进行制造过程。工作面21具有建造平台区域23A、粉末贮存区域23B和(可选地具有)粉末积聚区域23C。建造平台区域23A可以相对于开口17居中地设置。在其中进行用于制造3D构件3的照射过程。粉末贮存区域23B用于提供新鲜粉末5A，该新鲜粉末为了逐层制造3D构件3而被推动器19转移到建造平台区域23A中。
如图2所示，建造平台区域23A在X方向上(即相对于开口17在横向方向上)布置在粉末贮存区域23B和粉末积聚区域23C之间。粉末贮存区域23B具有例如柱形的粉末贮存容器25，粉末贮存容器的上端部通入到工作面21的(粉末)提供开口21B中。借助于柱塞25A可以逐渐地将来自粉末贮存容器25的例如金属的或陶瓷的粉末5抬升至工作面21上方。如果需要新的粉末层用于照射，则可以用推动器19将超过工作面21突出的新鲜粉末在侧面沿X方向推入建造平台区域23A中。相应地，推动器19在图2中沿Y方向延伸，该Y方向正交于工作面21中的横向方向(X方向)走向。
建造平台区域23A具有例如柱形的建造缸27，其带有可降低的柱塞27A，该柱塞提供用于构成粉末床的平台。通过降低，形成由平台限界的构件-粉末区域，该区域通过工作面21中的(照射)开口21A与建造平台区域23A连接。如果通过粉末5的熔融已经形成构件3的一个层，则将柱塞27A降低，使得构成由工作面21中的照射开口21A限界的凹陷，新鲜粉末可以被推动器19推移到该凹陷中，使得在要照射的粉末床中形成新的上部粉末层。构建新层不需要的粉末可以被推动器19推移穿过工作面21的在粉末积聚区域23C中的开口21C进入积聚容器中，例如用于再利用。
主壳体11还具有气体循环系统41的至少一部分，例如保护气体罐和/或保护气体接头以及泵系统(未示出)和过滤器单元47。气体循环系统41允许生产室13在制造过程中例如被惰性气体如氩气或氮气流布。此外还可以在粉末更换的范围内执行对生产室13的清洁。
照射系统51可以例如在建造平台区域23A上方安装在主壳体11上。照射系统51用于产生射束，例如激光，该激光构成可以将粉末5熔融成构件3的材料层。其例如基于光纤激光器系统或光盘激光器系统。替代地，可以将激光从这种源引导到主壳体11。主壳体11具有扫描仪系统，该扫描仪系统可以在建造平台区域23A中的与构件3协调的路径中引导射束，以使粉末床的最上层粉末层局部熔化。射束穿过主壳体11的顶进入生产室中，在该顶的区域中可以设置防护玻璃53，该防护玻璃保护例如扫描仪系统的光学元件不受污染。
气体循环系统41例如如此设计，使得保护气体的表面流40对准工作面21的开口21B之上/之处并从而对准粉末贮存容器25的最上层粉末之上/之处。保护气体优选是“干燥的”，例如其水分含量小于约0.0005g/l。可干燥的保护气体的例子是氩气和氮气。保护气体的干燥可以通过引导保护气体通过或经过气体循环系统41中的干燥介质/干燥剂(例如LECO的无水高氯酸镁)。
在所示的实施方式中，表面流40基本上横向于开口21A，21B的排列方向(这里是X方向)构造，即，表面流40相应于Y方向流过工作面21中的开口21A。
在图8A和8B中示出了在生产室13中期望的流动走向的示例性实现，并且该实现尤其可以通过如图5至8中示意性地示出的(气体)收取元件61进行。该流动走向示例性地也设计为用于吸走烟、飞溅物、附聚物……。表面流40例如经由建造平台区域23A从门31流到后壁18。在此，炭黑代表当例如激光与粉末相互作用时会出现的小颗粒。为了防止制造过程受到所提到的炭黑在光学元件上的沉积的影响或防止由炭黑沉积在构件本身上所引起的构件质量，这些极小的颗粒被相应设计的流从相互作用区域运出并被收取元件吸走。
气体循环系统41包括例如布置在生产室13下方和后面的主壳体区段、集成在门31中的门区段41B。主壳体区段41A例如包括保护气体罐和/或与外部保护气体源的保护气体接头、泵系统、收取元件61和气体循环系统41的过滤器单元47。
过滤器单元47经由管线55与后壁18中的收取元件61流体连通。收取元件61例如在后壁18的中心区域中固定在工作面21上。在一些实施方式中，收取元件61位于生产室13的后部区域中，该后部区域例如通过分隔壁与过程区域分隔开(例如参见在图8A和8B中示意性示出的分隔壁18')。
气体循环系统在此可以这样设计，即，使得至少管道系统的引导载有粉末的气流的区段形成尽可能平滑的、以半径成圆形的流动路径。这尤其是在收取元件61和从生产室13到收取元件61的输入管线以及从收取元件61到过滤器单元47的输出管线中实现。
此外，过滤器单元47与门31中的出口结构45A流体连通。为此，气体循环系统41的主壳体区段41A包括到前壁15的管线46，该管线通到被门31覆盖的区域中的(壳体)接头开口43A中。在门31关闭的情况下，接头开口43A经由(门)接头开口43B与气体循环系统41的门区段41B流体连通。
相应地，门区段41B包括用于应作为炭黑导出流流过开口21A的气体的出口结构45A，以及可选地附加包括用于应作为干燥流流过提供开口21B的气体的出口结构45B。门区段41B还包括接头开口45A和从接头开口45A到出口结构45A，45B的一条或多条连接管线。在一些实施方式中例如还可以设置可切换的阀或多个接头开口，以便能够控制保护气体从出口结构45A，45B的流出。出口结构45A和/或收取元件61还可以这样构造：使得尽可能靠近工作面21上方地形成层状的(经过开口21A的)流动走向。
在图2至4中示意性地示出了主壳体11中的用于收取元件的示例性位置。例如收取元件可以示例性地设置在工作面21附近(在图2至3中例如在后壁18附近)-收取元件61-或者在顶上在防护玻璃26附近-收取元件61'-用于线性抽吸。
图5至图7示出了基于旋流管的收取元件61″的多个立体视(剖)视图，如使用在用于增材制造的生产设备的气体回路中、例如在生产设备1中的收取元件，如结合图1至4所描述的收取元件。
收取元件61″具有吸入通道区段63、主体区段65以及第一气体导出区段67A和第二气体导出区段67B。吸入通道区段63条带状地构成流入通道69(见图7)，该流入通道例如可以布置在工作面21的紧上方(或靠近防护玻璃53)。
替代地，这些区域可以通过输入管线与流入通道69流体连通，如在图8A中示例性地通过中间元件70所表示的。中间元件70具有布置在工作面21上方的中间元件入口并且形成光滑的、圆的S形流动路径，该流动路径的横截面适配于流入通道69的横截面并且优选无级地接续该流入通道。
关于收取元件61″的流动路径而言，向流入通道69中的抽吸在收取元件61″的一侧通过沿Y方向的吸入开口68进行。吸入开口68沿纵轴线线性延伸，该纵轴线在看向图2的情况下相应地在X方向上定向。吸入开口68的高度相应地在Z方向上延伸。
如图7和8的示例性收取元件61″的剖视图所示，吸入通道区段63包括平坦的顶板63A和平坦的底板63B，在两者之间存在流入通道69的呈板状构造的区段69A。吸入通道区段63的底板63B例如构造为用于固定在工作台20上的安装板。底板例如可以旋拧在工作台上。
在图8A和8B中可以看出在抽吸开口69A前面的抽吸区域71中基本层状的流动走向，该流动走向在流入通道69中继续。流入通道69在主体区段65一侧以流入通道69的横向于纵轴线X弯曲的区段69B延续。曲率例如这样选择：使得从流入通道69吸走的气体切向地流入主体区段65的基本柱状成形的空腔73中。
柱状空腔73相应地由圆形的壁75在径向上限界。空腔73(在轴向上)沿着吸入通道区段63延伸并且与流入通道69流体连通。该流体连通通过内部的、也线性地在X方向上构成的空隙形开口77进行。开口77由否则在方位角方面连续走向的壁75中的阶梯78形成。阶梯78通过从腔73的第一直径Dh1到第二直径Dh2的直径跃变引起，第二直径大于第一直径Dh1。
在图7的剖视图中可以看出，流入通道69在流动方向上的厚度d在板状区段69A中和在弯曲区段69B中都基本恒定。弯曲区段69B这样构造：在直径跃变区域中在第二直径Dh2一侧，吸走的气体相对于主体区段65的内壁表面65A在切向上流入空腔73中(在图7中用箭头79指示)。
相应地，在主体区段65的空腔73中形成涡流80，如在图8A和8B中用箭头示意性所示。
主体区段65的基于旋流管的构造用于在吸入通道区段63中产生均匀的压力分布。这是通过形成这种快速涡流(气体旋风)实现的，即通过对吸走的气体量施加涡旋来实现。
气体导出区段67A，67B分别具有直径适配区段81和管区段83。每个直径适配区段81将柱形空腔73的一个端部沿对称轴S(该对称轴例如平行于吸入开口69A的纵轴线延伸)方向与管区段83的一个内部容积83A经由向管区段83方向渐缩的通道85连接。
在空腔73和通道85之间的过渡区域中设置壁过渡部的特殊结构设计。如在图6中可以看出，在直径跃变区域中，在第一直径Dhl一侧，主体区段65的内壁表面65A无级地过渡到直径适配区段81的内壁表面81A中。
与此相对，在直径跃变区域中，在第二直径Dh2一侧，主体区段65的内壁表面65A例如有级地以圆形过渡面或非垂直阶梯过渡到直径适配区段81的内壁表面81A中。在图6中示例性地示出的实施方式中，在直径跃变区域中在第二直径Dh2一侧构成阶梯侧面87，该阶梯侧面在径向R上从直径跃变处开始首先经由第二直径Dh2与第一直径Dh2之间的差异部延伸，并且例如以圆形过渡部与内壁表面65A和内壁表面81A连接。例如，在从阶梯侧面87到直径适配区段81的内壁表面81A的过渡部中出现的棱边89可以是倒圆的。随着与直径跃变部的距离增加，阶梯面87在径向方向R上变窄。通常，进入空腔73中的气体在边缘区域中沿着阶梯侧面87流动，结果，在边缘区域中也发生涡流形成。
阶梯侧面87是将主体区段65的内壁表面65A与直径适配区段81的内壁表面81A连接的中间面的一个例子。阶梯侧面87示例性地尤其是有级的表面连接部。在替代实施方式中，中间面可以构造为成角度地走向的、弯曲或直的阶梯面。因而，中间面和内壁表面65A之间的过渡区域和/或中间面和内壁表面81A之间的过渡区域尤其可以构造成无棱边和/或具有圆的棱边/角度/过渡部。通常，在空腔73和通道85之间的过渡区域中优选不应该存在粉末可能聚集在其上锐棱边。
在直径适配区段81的示例性描述的圆锥形实施方式中，通道85在主体区段63一侧在直径跃变部两侧的进口直径Dke相当于第一直径Dhl。而通道85在管区段一侧的出口直径Dka相当于管段67A，67B的内部容积的(管内)直径Dr。
在图6中以点划线示出了对称轴S，该对称轴例如配属于出口直径Dka。之前提到的径向方向R例如涉及该对称轴S，其中，主体区段63的螺旋状造型不以轴对称为特征。
气体导出区段67A，67B，尤其管区段83，与气体循环系统41的过滤器并且与抽吸泵流体连通。
如图5和6所示，在收取元件61″示例性对称构造的情况下，两个气体导出区段67A，67B在主体区段65的中心区域中合并，并且通过积聚管(未示出)与气体循环系统41的其他部件流体连通。
在一些实施方式中，流入通道69的宽度是基板直径的约1.5倍大。流入通道69的高度限定期望的流速。不同的结构特征的示例性尺寸包括8mm×350mm(Z方向的高度乘以X方向的宽度)或10mm×450mm的矩形流入通道69，在阶梯78的区域中约30mm的直径Dhl和约40mm的直径Dh2以及管段67A的内部容积的约80mm的直径Dr。
例如在最大速度和最小速度的比为约0.9(优选0.95)的情况下存在沿着基于旋流管的收取元件61”的主体区段63的均匀压力分布以及速度分布，通常最小速度/最大速度的比优选小于或等于0.9(例如约0.95)。
根据在图8A和8B中所示的流动走向，在没有流动减小区域或无流动区域(死角)的情况下进行抽吸，在这些区域中例如会积聚粉末。尤其在图8B中可以看出，沿着中间元件70向流入通道69中均匀地流入。
在主体区段65的内壁表面65A在直径跃变区域内在第一直径Dhl一侧优选无级过渡到直径适配区段81的内壁表面81A中方面，本领域技术人员将认识到，尤其较小、例如在制造过程中出现的隆起或较小的阶梯仍然可以代表基本无级的过渡。本领域技术人员将认识到，尤其无级过渡的基本方面在于避免其中存在这样的流动条件的区域：所述流动条件会导致对生产不利的粉末积聚。
要明确强调，出于原始公开的目的以及出于限制要求保护的发明的目的，在说明书和/或权利要求书中公开的所有特征应被认为是彼此分开和独立的，与在实施方式和/或权利要求书中的特征组合无关。要明确指出，出于原始公开的目的以及出于限制要求保护的发明的目的，所有范围说明或单位的组的说明公开了任何可能的中间值或单位的子组，尤其也可以作为范围说明的边界。

Claims (18)

1.用于用粉末(5)增材制造三维构件(3)的生产设备(1)的气体回路的收取元件(61)，具有：
吸入通道区段(63)，其具有条带形构造的流入通道(69)，所述流入通道具有吸入开口(68)，其中，所述吸入开口(68)沿纵轴线(X)延伸，
主体区段(65)，其具有柱形的空腔(73)，所述空腔具有圆形的壁(75)，其中，所述空腔(73)沿所述吸入通道区段(63)延伸并且所述空腔(73)与所述流入通道(69)这样流体连通，使得在所述圆形的壁(75)中产生阶梯(78)，所述阶梯导致从所述空腔(73)的第一直径(Dh1)到第二直径(Dh2)的直径跃变，所述第二直径大于第一直径(Dh1)，和
第一气体导出区段(67A)，其具有直径适配区段(81)和管区段(83)，其中，该直径适配区段(81)将空腔(73)的第一端部沿纵轴线(X)方向与管区段(83)的内部容积(83A)经由通道(85)流体连通，并且
其中，在空腔(73)和通道(85)之间的过渡区域中
-在直径跃变区域中，在第一直径(Dh1)一侧，主体区段(65)的内壁表面(65A)过渡到直径适配区段(81)的内壁表面(81A)中，并且
-在直径跃变区域中，在第二直径(Dh2)一侧，主体区段(65)的内壁表面(65A)经由中间面过渡到直径适配区段(81)的内壁表面(81A)中。
2.根据权利要求1所述的收取元件(61)，其中，所述直径适配区段(81)将所述空腔(73)的第一端部沿纵轴线(X)方向与所述管区段(83)的内部容积(83A)经由连续地朝向管区段(83)方向渐缩的通道(85)流体连通，和/或
其中，直径适配区段(81)构造为无级的流体连通部，和/或
其中，在直径跃变区域内，在第一直径(Dh1)一侧，主体区段(65)的内壁表面(65A)无级地过渡到直径适配区段(81)的内壁表面(81A)中。
3.根据权利要求2所述的收取元件(61)，其中，所述直径适配区段(81)将所述空腔(73)的第一端部沿纵轴线(X)方向与所述管区段(83)的内部容积(83A)经由连续地圆锥形地朝向管区段(83)方向渐缩的通道(85)流体连通。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的收取元件(61)，其中，所述中间面是从所述主体区段(65)的内壁表面(65A)到所述直径适配区段(81)的内壁表面(81A)的有级的表面连接部，并且所述表面连接部有阶梯地、垂直或成角度走向地、弯曲地或直地构造。
5.根据权利要求4所述的收取元件(61)，其中，中间面与主体区段(65)的内壁表面(65A)之间和/或中间面与直径适配区段(81)的内壁表面(81A)之间的过渡区域构造得无棱边或具有圆的棱边。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的收取元件(61)，其中，所述主体区段(65)的内壁表面(65A)直接地过渡到所述直径适配区段(81)的内壁表面(81A)中。
7.根据权利要求6所述的收取元件(61)，其中，所述主体区段(65)的内壁表面(65A)无棱边地过渡到所述直径适配区段(81)的内壁表面(81A)中。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的收取元件(61)，其中，所述吸入通道区段(63)具有顶板(63A)和底板(63B)，所述流入通道(69)在所述顶板和底板之间板状地构造，并且所述吸入开口(68)在所述流入通道(69)一侧构造为线性的条带形开口。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的收取元件(61)，其中，在直径跃变区域中，在所述第二直径(Dh2)一侧，阶梯侧面(87)在径向方向(R)上从直径跃变处开始首先经过所述第二直径(Dh2)和第一直径(Dh1)之间的差异部延伸，所述差异部随着与直径跃变部在径向方向(R)上的距离增加而变窄，其中，可选地，阶梯侧面(87)到直径适配区段(81)的过渡部的棱边(89)是圆形的。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的收取元件(61)，其中，所述中间面构造为用于沿着所述中间面引导进入所述空腔(73)中的气体，以形成涡流(80)。
11.根据权利要求10所述的收取元件(61)，其中，所述中间面是阶梯侧面(87)。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的收取元件(61)，其中，所述吸入通道区段(63)在所述直径跃变一侧以横向于所述纵轴线(X)的弯曲延伸，并且所述弯曲在直径跃变区域内在第二直径(Dh2)一侧引起所抽吸的气体相对于所述主体区段(65)的内壁沿切向流入，使得抽吸的气体以绕纵轴线(X)的涡流穿过空腔(73)和通道(85)进入管区段(83)中。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的收取元件(61)，其中，所述通道(85)在所述主体区段(65)一侧在直径跃变部的两侧的进口直径(Dke)相当于所述第一直径(Dh1)。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的收取元件(61)，其中，所述通道(85)在所述管区段(83)一侧的出口直径(Dka)相当于所述管区段(83)的内部容积(83A)的直径(Dr)。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的收取元件(61)，还具有第二气体导出区段(67B)，所述第二气体导出区段与所述第一气体导出区段(67A)一样具有相应构造的直径适配区段(81)和相应构造的管区段(83)。
16.根据权利要求13所述的收取元件(61)，其中，所述第一气体导出区段(67A)和第二气体导出区段(67B)的管区段(83)在所述主体区段(65)的区域中在积聚管(91)中合并。
17.用于用粉末(5)增材制造三维构件(3)的生产设备(1)，具有：
提供工作面(21)的生产室(13)，所述生产室包括建造平台区域(23A)和粉末贮存区域(23B)，
推动器(19)，用于将粉末从粉末贮存区域(23B)转移到建造平台区域(23A)中，以及
气体循环系统(41)，用于提供在工作面(21)上方流动的表面流(40)，其中，该气体循环系统(41)具有与泵连接的根据前述权利要求中任一项所述的收取元件(61)，所述收取元件布置在工作面(21)上或经由中间元件(70)与生产室(13)流体连通，使得收取元件(61)的吸入开口在建造平台区域(23A)的边缘处以及可选地在粉末贮存区域(23B)的边缘处将气体从生产室中吸走。
18.根据权利要求17所述的生产设备(1)，还具有防护玻璃(53)，用于产生射线的照射系统(51)的射束穿过所述防护玻璃(53)射入，用于照射所述建造平台区域(23A)中的粉末(5)，以便逐层地制造所述构件(3)，
其中，另一收取元件(61')这样布置在所述生产室(13)中，使得所述收取元件(61')的吸入开口(68)位于所述防护玻璃(53)的边缘处以便从所述防护玻璃(53)的区域吸走气体或通过中间元件流体连通以便从所述防护玻璃(53)的区域吸走气体。
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