DE102009036195A1 - Vorrichtung zum Herstellen eines laminierten Gegenstands - Google Patents

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Satoshi Kadoma-shi Abe
Yoshikazu Kadoma-shi Higashi
Isao Kadoma-shi Fuwa
Masataka Kadoma-shi Takenami
Norio Kadoma-shi Yoshida
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Abstract

Eine Vorrichtung zum Herstellen eines laminierten Gegenstands weist ein Pulverschichtbildungselement zum Bilden einer Pulverschicht aus einem pulverförmigen Material auf, ein Materiallieferelement zum Zuführen des pulverförmigen Materials zu dem Pulverschichtbildungselement; und ein erstarrtes Schicht-Bildungselement zum Bilden einer erstarrten Schicht durch Einstrahlen eines Lichtstrahls auf einen spezifizierten Bereich der Pulverschicht und Sintern oder Schmelzen des spezifizierten Bereichs der Pulverschicht. Die Vorrichtung ist eingerichtet, einen integral laminierten dreidimensionalen Gegenstand herzustellen, indem das Bilden der Pulverscholt werden. Das Materiallieferelement weist ein Einsatzelement auf, das mit dem pulverförmigen Material befüllt ist, wobei das Einsatzelement eingerichtet ist, es dem pulverförmigen Material zu erlauben, nach unten zu fallen.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensional laminierten Gegenstands durch Einstrahlen eines Lichtstrahls auf einen spezifizierten Bereich eines pulverförmigen Materials und Aushärten des spezifizierten Bereichs Schicht um Schicht.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Herkömmlich ist eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensional laminierten Gegenstands bekannt, bei welcher eine Pulverschicht aus einem anorganischen oder organischen pulverförmigen Material auf einer Basis gebildet wird, ein Lichtstrahl auf einen spezifizierten Bereich der Pulverschicht eingestrahlt wird, um das pulverförmige Material in dem spezifizierten Bereich zu sintern und auszuhärten, um dadurch eine erstarrte Schicht zu bilden und die vorhergehenden Schritte wiederholt werden, während die Basis nach oben und unten so bewegt wird, dass die erstarrten Schichten in einem einzelnen Körper laminiert werden (siehe z. B. japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2002-115004 ).
  • Die 9A und 9B veranschaulichen teilweise die Einrichtung einer herkömmlichen Vorrichtung zum Herstellen eines laminierten Gegenstands. Die Vorrichtung zur Herstellung eines laminierten Gegenstands weist ein Formgebungselement 104 auf, in welchem eine Pulverschicht und eine erstarrte Schicht gebildet werden, und ein Materialversorgungselement 105, aus welchem ein pulverförmiges Material an das Formgebungselement 104 geliefert wird. Das Formgebungselement 104 weist einen Formgebungstisch 140 auf, einen Lift 142 zum Bewegen des Formgebungstisches 140 nach oben und nach unten und einen Formgebungsrahmen 141, der so angeordnet ist, dass er den Formgebungstisch 140 umgibt. Das Materiallieferelement 105 weist einen Speichertank 151 zum Speichern eines pulverförmigen Materials auf, einen Hebemechanismus 152 und einen Hebetisch 150, um das pulverförmige Material, das in dem Speichertank 151 gespeichert ist, nach oben zu drücken und ein Materiallieferblatt 120 zum Übertragen eines oberen Schichtbereichs des innerhalb des Speichertanks 151 gespeicherten pulverförmigen Materials auf den Formgebungstisch 140 und zum Ebnen der Oberfläche des auf den Formgebungstisch 140 übertragenen pulverförmigen Materials.
  • Mit dieser Vorrichtung wird eine erstarrte Schicht durch Sintern eines spezifizierten Bereichs einer Pulverschicht auf dem Formgebungstisch 140 durch Verwendung eines erstarrte Schicht-Bildungselements (nicht gezeigt) gebildet, das einen Lichtstrahl einstrahlt. Dann wird der Formgebungstisch 140 nach unten bewegt, um eine nächste Pulverschicht zu bilden. Die Bildung der Pulverschicht wird durch Bewegen des Hebetisches 150 nach oben über einen kurzen Abstand ausgeführt, wodurch die obere Schicht des pulverförmigen Materials, das in dem Speichertank 151 gespeichert ist, in eine Position gebracht wird, die ein wenig höher als die obere Oberfläche des Formgebungsrahmens 141 ist, und durch Übertragen des pulverförmigen Materials auf dem Hebetisch 150 zu dem Formgebungstisch 140 durch eine Gleitbewegung des Materiallieferblattes 120.
  • Bei der oben erwähnten Vorrichtung ist es manchmal der Fall, dass die Höhe h2 des Materiallieferelements 105 doppelt so groß oder noch größer als die Höhe h1 des Speichertanks 151 wird, um dem Hebetisch 150 eine Auf- und Abwärtsbewegung zu ermöglichen. Eine derartige Struktur des Materiallieferelements 105 resultiert in einer Vergrößerung der Größe der Vorrichtung. Darüber hinaus wird das in dem Speichertank 151 gespeicherte pulverförmige Material in einen offenen Raum platziert und kann daher durch Oxidation oder Feuchtigkeitsaufnahme degeneriert werden. Aus diesem Grund werden das Sintern und das Aushärten, das durch den Lichtstrahl ausgeführt wird, ungleichmäßig, was die Präzision und Genauigkeit des hergestellten Gegenstands möglicherweise verringern kann. Darüber hinaus gibt es keine andere Wahl als die Vorrichtung zu stoppen, wenn das pulverförmige Material während eines Bildungsvorgangs aufgebraucht wird und wenn es notwendig wird, das pulverförmige Material in den Speichertank 151 nachzufüllen. Dies führt zu einer Verringerung der Arbeitseffizienz. Zusätzlich wird das pulverförmige Material bei seinem Nachfülprozess teilweise verspritzt, was die Vorrichtung schmutzig macht. Es ist unmöglich, den Materialnachfüllvorgang auf eine einfache und bequeme Art und Weise durchzuführen.
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Angesichts der obigen Ausführungen stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines laminierten Gegenstands bereit, die eine kleine Größe hat, die geeignet ist, ein pulverförmiges Material weniger empfänglich für eine Degenerierung zu machen, die durch Oxidation oder Feuchtigkeitsaufnahme verursacht wird, und die auch in der Lage ist, es einfach zu machen, das pulverförmige Material einzufüllen.
  • In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Herstellen eines laminierten Gegenstands bereitgestellt, aufweisend: ein Pulverschichtbildungselement zum Bilden einer Pulverschicht eines pulverförmigen Materials; ein Materiallieferelement zum Zuführen des pulverförmigen Materials zu dem Pulverschichtbildungselement; und ein erstarrte Schicht-Bildungselement zum Bilden einer erstarrten Schicht durch Einstrahlen eines Lichtstrahl auf einen spezifizierten Bereich der Pulverschicht und Sintern oder Schmelzen des spezifizierten Bereichs der Pulverschicht, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, einen integral laminierten dreidimensional Gegenstand durch Wiederholung der Bildung der Pulverschicht und Bildung der erstarrte Schicht herzustellen, wobei das Materiallieferelement ein Einsatzelement umfasst, das mit dem pulverförmigen Material befüllt ist, wobei das Einsatzelement eingerichtet ist, es dem pulverförmigen Material zu ermöglichen, nach unten zu fallen.
  • Bei einer derartigen Einrichtung kann das pulverförmige Material aus dem Einsatzelement zugeführt werden, wodurch es möglich wird, eine kompakte Vorrichtung mit einem niedrigem Profil zur Herstellung eines laminierten Gegenstandes bereitzustellen. Da das pulverförmige Material in das Einsatzelement gefüllt ist, ist es möglich, das pulverförmige Material weniger empfänglich für eine Degenerierung zu machen, die durch Oxidation oder Feuchtigkeitsaufnahme verursacht wird. Das einzige, das beim Zuführen des pulverförmigen Materials getan werden muss, ist nur das Installieren des Einsatzelements in einer spezifizierten Position. Dies macht es möglich, das pulverförmige Material auf eine einfache und bequeme Art und Weise zuzuführen.
  • Die Vorrichtung kann weiter ein Transportelement zum Befestigen und Transportieren des Einsatzelements aufweisen.
  • Bei einer derartigen Einrichtung kann das Einsatzelement durch Betreiben des Transportelements sogar dann transportiert werden, wenn der Bildungsvorgang im Gange ist. Dies macht es möglich, das pulverförmige Material zeitgerecht zuzuführen.
  • Das Pulverschichtbildungselement kann ein Pulvermaterialspeicherelement aufweisen, wobei das Materiallieferelement eingerichtet ist, das pulverförmige Material, das in dem Einsatzelement gespeichert ist, dem Pulvermaterialspeicherelement zuzuführen.
  • Vorzugsweise ist das Pulvermaterialspeicherelement eingerichtet, es dem Einsatzelement zu erlauben, teilweise oder vollständig darin eingeführt zu werden.
  • Bei einer derartigen Einrichtung wird das pulverförmige Material einem begrenzten Bereich zugeführt, d. h. dem Pulvermaterialspeicherelement. Dies verhindert, dass das pulverförmige Material über das Bildungselement oder andere Teile verstreut wird, wodurch es möglich wird, das pulverförmige Material auf eine effiziente Art und Weise zuzuführen.
  • Alternativ kann das Materiallieferelement eingerichtet sein, das pulverförmige Material, das in dem Einsatzelement gespeichert ist, auf eine Basis zuzuführen, auf der die Pulverschicht und/oder die erstarrte Schicht gebildet wird oder einen Basisrahmen, der die Basis umgibt.
  • Das Einsatzelement kann mehrere Einsatzelemente aufweisen, die miteinander verbindbar sind.
  • Bei einer derartigen Einrichtung kann die auf einmal zugeführte Menge des pulverförmigen Materials eingestellt werden, indem die Anzahl der Einsatzelemente, die miteinander verbunden sind, verändert wird.
  • Das Einsatzelement kann so gebildet sein, dass es eine abwärts gerichtete abgeschrägte Form aufweist.
  • Das Einsatzelement kann eine innere Oberfläche und eine spiralförmige Vertiefung oder eine spiralförmige Erhebung aufweisen, die auf seiner inneren Oberfläche gebildet ist.
  • Bei derartigen Einrichtungen ist das Einsatzelement so geformt und angeordnet, dass es verhindert, dass pulverförmiges Material innerhalb des Einsatzelements zurückbleibt, wodurch es möglich wird, das pulverförmige Material effizient zuzuführen.
  • Das Einsatzelement kann einen Bodenbereich und eine Mündung aufweisen, die in dem Bodenbereich gebildet ist, wobei das pulverförmige Material, das in das Einsatzelement eingefüllt ist, durch die Mündung fällt.
  • Das Pulverschichtbildungselement kann einen Nadelbereich aufweisen, um den Bodenbereich des Einsatzelements zu durchdringen.
  • Bei derartigen Einrichtungen ist es möglich, das pulverförmige Material aus dem Einsatzelement zu dem Pulvermaterialspeicherelement mit einer vereinfachten Einrichtung zuzuführen.
  • Das Einsatzelement kann eine Pulverausgabemündung haben, durch welche das pulverförmige Material zugeführt wird, wobei die Pulverausgabemündung geöffnet und geschlossen werden kann.
  • Bei einer derartigen Einrichtung kann die Pulverausgabemündung des Einsatzelements wahlweise geöffnet und geschlossen werden. Dadurch wird es möglich, die Zuführmenge des pulverförmigen Materials zeitgerecht einzustellen.
  • Das Einsatzelement kann eine Pulverausgabemündung haben, durch welche das pulverförmige Material zugeführt wird, wobei die Pulverausgabemündung geöffnet und geschlossen werden kann und das Einsatzelement kann eingerichtet sein, es der Pulverausgabemündung zu erlauben, geöffnet zu sein, wenn das Einsatzelement in das Pulvermaterialspeicherelement eingeführt ist.
  • Bei einer derartigen Einrichtung kann die Pulverausgabemündung des Einsatzelements geöffnet werden, wenn das Einsatzelement in das Pulvermaterialspeicherelement eingefügt wird. Dadurch wird es möglich, das pulverförmige Material zuverlässig zu liefern.
  • Das Einsatzelement kann eingerichtet sein, es der Mündung zu erlauben, synchron mit der Bewegung des Pulverschichtbildungselements geöffnet zu werden.
  • Bei einer derartigen Einrichtung wird die Pulverausgabemündung des Einsatzelements nur dann geöffnet, wenn ein Bedarf besteht, das pulverförmige Material zuzuführen. Dies ermöglicht es, das pulverförmige Material in einer geeigneten Menge zuzuführen und die Degenerierung des pulverförmigen Materials zu unterdrücken.
  • Das Einsatzelement kann eine darin installierte Schraube haben.
  • Bei einer derartigen Einrichtung wird die Schraube innerhalb des Einsatzelements gedreht, um das pulverförmige Material umzurühren, was es ermöglicht, das pulverförmige Material daran zu hindern, das Einsatzelement zu verstopfen und das pulverförmige Material gleichmäßig zuzuführen. Selbst wenn die Pulverausgabemündung des Einsatzelements geschlossen ist, ist es möglich, das in das Einsatzelement eingefüllte pulverförmige Material umzurühren. Dies macht es möglich, die Partikelgröße und die Homogenität der pulverförmigen Materialkomponenten gleichmäßig zu halten.
  • Die Vorrichtung kann weiter ein Trocknungselement zum Trocknen des in das Einsatzelement eingefüllten pulverförmigen Materials aufweisen.
  • Bei einer derartigen Einrichtung ist das pulverförmige Material, das in dem Einsatzelement enthalten ist, Gegenstand einer Erwärmung, wodurch es möglich wird, das pulverförmige Material daran zu hindern, Feuchtigkeit aufzunehmen.
  • Die Vorrichtung kann ferner ein Rüttelelement zum Rütteln des Einsatzelements aufweisen.
  • Bei einer derartigen Einrichtung gibt es keine Möglichkeit, dass das pulverförmige Material innerhalb des Einsatzelements zurückbleibt. Dies stellt sicher, dass das pulverförmige Material vollständig ohne Verschwendung aufgebraucht wird.
  • Das Einsatzelement kann einen inneren Raum aufweisen, der mit pulverförmigem Material befüllt ist und hermetisch abgedichtet bleibt.
  • Bei einer derartigen Einrichtung kann das pulverförmige Material nur schwer durch Oxidation oder Feuchtigkeitsaufnahme degeneriert werden, selbst wenn das Einsatzelement nicht in Verwendung ist. Dies macht es möglich, das Einsatzelement für eine längere Zeitdauer aufzuheben.
  • Das Einsatzelement kann aus einem wiederverwendbaren Plastikmaterial oder Papiermaterial mit Siegelfähigkeit hergestellt werden.
  • Bei einer derartigen Einrichtung ist das Einsatzelement wegwerfbar, welches die Bequemlichkeit bei der Verwendung des Einsatzelements erhöht.
  • Das Einsatzelement kann einen Speicher zum Abspeichern von Komponenten des pulverförmigen Materials, das in das Einsatzelement eingefüllt ist, aufweisen.
  • Bei einer derartigen Einrichtung kann der Status des in das Einsatzelement eingefüllten pulverförmigen Materials durch das Auslesen von Daten aus dem Speicher erkannt werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Vorrichtung zum Herstellen eines laminierten Gegenstands in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt und 1B ist eine Teilseitenquerschnittsansicht davon.
  • 2A ist eine perspektivische Ansicht, die ein Einsatzelement zeigt, das in der Vorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels verwendet wird, und 2B ist eine teilperspektivische Durchsichtsansicht davon.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht zum Erklären eines Materiallieferverfahrens, das in der Vorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels verwendet wird.
  • 4A bis 4F sind Teilseitenquerschnittsansichten, die die Betriebsbeispiele der Vorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels veranschaulichen.
  • Die 5A bis 5F sind Teilseitenquerschnittsansichten, die die Betriebsbeispiele der Vorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels veranschaulichen.
  • Die 6A bis 6C sind perspektivische Ansichten zum Erklären der Materiallieferabfolge in einer Vorrichtung zum Herstellen eines laminierten Gegenstands in Übereinstimmung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Die 7 ist eine teilperspektivische Durchschnittsansicht, die ein Einsatzelement zeigt, das als ein modifiziertes Beispiel in der Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels verwendet wird.
  • 8 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Vorrichtung zum Herstellen eines laminierten Gegenstands in Übereinstimmung mit einem geänderten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, bei welcher das pulverförmige Material, das in das Einsatzelement eingefüllt ist, nicht an einen Materialspeicherrahmen geliefert wird, sondern an einen Basisrahmen, der die Basis umgibt.
  • 9A ist eine Teilausschnitts-perspektivische Ansicht, die eine herkömmliche Vorrichtung zum Herstellen eines laminierten Gegenstands zeigt, und 9B ist eine Seitenquerschnittsansicht, die ein Materiallieferelement von ihr zeigt.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • Es wird nun eine Vorrichtung zum Herstellen eines laminierten Gegenstands in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die 1A und 1B beschrieben.
  • Die Vorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist ein Pulverschichtbildungselement 2 zum Bilden einer Pulverschicht aus einem anorganischen oder organischen pulverförmigen Material M auf, eine optische Vorrichtung 3 (oder erstarrte Schicht-Bildungselement) zum Bilden einer erstarrten Schicht durch Sintern oder Schmelzen eines spezifizierten Bereichs der Pulverschicht mit einem Lichtstrahl, ein Formgebungselement 4, das eine Basis 40 hat, auf der die Pulverschicht und die erstarrte Schicht gebildet werden, und einen Basisrahmen 41, der die äußere Umrandung der Basis 40 umgibt, ein Einsatzelement 5 (oder ein Materiallieferelement) zum Liefern des pulverförmigen Materials M an das Pulverschichtbildungselement 2, und ein Schneideelement 6 (oder ein Transportelement) zum Schneiden der Oberfläche eines integral laminierten dreidimensionalen Gegenstands und zum Transportieren des Einsatzelements 5. Das Einsatzelement 5 ist mit dem pulverförmigen Material M befüllt und ist abnehmbar an einer geeigneten Position des Pulverschichtbildungselements 2 angebracht.
  • Das Pulverschichtbildungselement 2 weist ein Gleitglied 20 auf, das für eine Gleitbewegung entlang der oberen Oberfläche des Basisrahmens 41 eingerichtet ist, eine horizontale Schiene 21, die parallel zu der oberen Oberfläche des Basisrahmens 41 angeordnet ist, und ein Gleitantriebselement 22, das veranlasst, dass das Gleitglied 20 entlang der horizontalen Schiene 21 gleitet. Die untere Oberfläche des Gleitglieds 20 stellt einen Kontakt mit der oberen Oberfläche des Basisrahmens 41 her. Das Gleitglied 20 bewegt sich entlang der horizontalen Schiene 21 durch die Antriebskraft des Gleitantriebselements 22, um das pulverförmige Material M auf die Basis 40 zu bringen.
  • Das Gleitglied 20 weist einen Gleitrahmen 23 auf, der eine untere Oberflächenöffnung hat, dessen Fläche größer als die der oberen Oberfläche der Basis 40 ist, und einen Materialspeicherrahmen 24 (oder ein Pulvermaterialspeicherelement), der benachbart zu dem Gleitrahmen 23 zum Speichern des pulverförmigen Materials M installiert ist, das aus dem Einsatzelement 5 zugeführt wird. Vorzugsweise ist der Materialspeicherrahmen 24 so eingerichtet, dass das gesamte oder ein Teil des Einsatzelements 5 in den Materialspeicherrahmen 24 eingeführt werden kann.
  • Die optische Vorrichtung 3 weist eine Lichtquelle 31 mit einem Laseroszillator auf, einem Abtastmechanismus 32, der eine Sammellinse und einen Galvanometerspiegel aufweist, um die Abstrahlrichtung eines Lichtstrahls abzulenken, und eine optische Faser 33 zum Verbinden der Lichtquelle 31 und des Abtastmechanismus 32. Wenn das pulverförmige Material M Eisen enthält, wird als Lichtquelle 31 ein CO2- oder Nd-YAG-Laser verwendet.
  • Das Formgebungselement 4 weist einen Tisch 42 zum Halten der Basis 40 und einen Lift 43 zum Bewegen des Basisrahmens 41 nach oben und nach unten zusätzlich zu der oben erwähnten Basis 40 und dem Basisrahmen 41 auf. Die Basis 40 ist fest mit dem Tisch 42 verbunden. Ein Raum, der von der inneren Oberfläche des Basisrahmens 41 umgeben ist, nämlich ein spezifizierter Raum, in welchem das pulverförmige Material M zugeführt wird, wird oberhalb der Basis 40 erzeugt, sowie der Basisrahmen 41 durch den Lift 43 nach oben bewegt wird.
  • Das Einsatzelement 5 weist ein Gehäuse 50 auf, in welches das pulverförmige Material M eingefüllt werden kann. In dem Bodenbereich des Einsatzelements 5 ist eine Ausgabemündung 51 gebildet, durch welche das pulverförmige Material M an den Materialspeicherrahmen 24 zugeführt werden kann. Das Einsatzelement 5 hat zum Beispiel Vertiefungen oder Erhebungen (nicht gezeigt), die an seiner äußeren Oberfläche gebildet werden, so dass ein Klemmelement 7 zum Verbinden des Einsatzelements 5 und des Schneidelements 6 entfernbar an dem Einsatzelement 5 mit Leichtigkeit angebracht werden kann. Die detaillierte Einrichtung des Einsatzelements 5 wird später beschrieben. Das Klemmelement 7 hat zum Beispiel ein Hakenglied zum Greifen oder Halten des Einsatzelements 5. Das Klemmelement 7 ist eingerichtet, das Einsatzelement 5 festzuklemmen und dasselbige in einer spezifizierten Position und bei einem vorgegebenen Timing loszulassen. Zusätzlich hat das Klemmelement 7 einen Verbindungsbereich, durch welchen das Klemmelement 7 mit dem Schneidelement 6 verbunden werden kann.
  • Das Schneidelement 6 weist einen Antriebskopf 61 auf, der Gegenstand einer wenigstens dreidimensionalen Achsensteuerung bezüglich des Tisches 42 sein kann, eine Verarbeitungsmaschine 62, die an dem Antriebskopf 61 montiert ist und einen Spindelkopf 63 zum Halten eines Fingerfräsers, der beim Schneiden der Oberfläche eines dreidimensionalen Gegenstands verwendet wird, der aus integral laminierten erstarrten Schichten gebildet wird. Der Antriebskopf 61 ist eingerichtet, in der X-, Y- und Z-Achsenrichtung, wie in 1A veranschaulicht ist, angetrieben zu werden. Vorzugsweise kann der Antriebskopf 61 einen Mechanismus aufweisen, der ausgelegt ist, automatisch eine Fingerfräse zu verändern. Wie in 1A und 1B gezeigt ist, ist die optische Vorrichtung 3 vorzugsweise so eingerichtet, dass sie entfernbar an der Seitenfläche der Verarbeitungsmaschine 62 angebracht werden kann.
  • Der Spindelkopf 63 ist eingerichtet, in das Klemmelement 7 einzugreifen und es loszulassen. Durch Betreiben des Antriebskopfes 61, der Verarbeitungsmaschine 62 und des Spindelkopfes 63 kann das Schneidelement 6 das Einsatzelement 5, das von dem Klemmelement 7 gehalten wird, an eine spezifizierte Position des Pulverschichtbildungselements 2 transportieren, zum Beispiel auf den Materialspeicherrahmen 24, wie in 1A und 1B gezeigt ist. Alternativ kann das Einsatzelement 5 lösbar an dem Klemmelement 7 unter Verwendung einer Magnetkraft angebracht werden, indem ein magnetischer Körper in einer spezifizierten Position des Einsatzelements 5 bereitgestellt wird und durch Bereitstellen eines Elektromagneten in dem Klemmelement 7. Obwohl das Schneidelement 6 auch dazu dient, das Einsatzelement 5 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu transportieren, kann ein Transportelement unabhängig von dem Schneidelement 6 bereitgestellt werden, das der Transportierung des Einsatzelements 5 dient.
  • Die detaillierte Einrichtung des Einsatzelements wird nun unter Bezugnahme auf die 2A und 2B beschrieben. Das Einsatzelement 5 weist einen Verbindungsmechanismus 52 zum Verbinden eines Einsatzelements mit einem anderen auf. Der Verbindungsmechanismus 52 weist zum Beispiel eine Erhebung 52a und eine Vertiefung 52b auf. Wenn ein Einsatzelement vertikal zu einem anderen verschoben wird, greift die Erhebung 52a eines Einsatzelements in die Vertiefung 52b eines anderen Einsatzelements ein. Als ein alternatives Beispiel können mehrere Einsatzelemente 5 miteinander unter Verwendung eines Magneten verbunden werden. Mit dieser Einrichtung kann die Menge des pulverförmigen Materials M, das auf einmal zugeführt wird, durch Verändern der Anzahl der verbundenen Einsatzelemente 5 eingestellt werden. Wenn die Ausgabemündung 51 öffenbar und schließbar vorgesehen ist, kann das pulverförmige Material M wahlweise an eine spezifizierte Position des Materialspeicherrahmens 24 zugeführt werden. Dies macht es möglich, eine übermäßige Lieferung des pulverförmigen Materials M zu verhindern.
  • Vorzugsweise ist das Einsatzelement 5 in einer derartigen Form gebildet, die es dem pulverförmigen Material M ermöglicht, das in das Einsatzelement 5 eingefüllt ist, mit Leichtigkeit zu fallen. Insbesondere ist das Einsatzelement 5 so gebildet, dass es eine abwärts gerichtete abgeschrägte Form aufweist. Eine spiralförmige Vertiefung oder Erhebung 43 ist vorzugsweise an der inneren Oberfläche des Einsatzelements 5 gebildet. Dies stellt sicher, dass das pulverförmige Material M effizient zu dem Materialspeicherrahmen 24 zugeführt werden kann, ohne dass pulverförmiges Material innerhalb des Einsatzelements 5 zurückbleibt.
  • Das Einsatzelement 5 ist so eingerichtet, dass sein innerer Raum hermetisch abgedichtet sein kann, wenn das pulverförmige Material M nicht zugeführt wird. Dies stellt sicher, dass das pulverförmige Material M nur schwer durch Oxidation oder Feuchtigkeitsaufnahme degenerieren kann. Insbesondere definiert das Gehäuse 50 des Einsatzelements 5 einen vollständig, außer für die Ausgabemündung 51, geschlossenen Raum, welche ebenfalls geschlossen ist, wenn das pulverförmige Material M nicht zugeführt wird. Ein Schutzgas, zum Beispiel Stickstoff oder Argon wird in das Gehäuse 50 gefüllt. Dadurch kann das pulverförmige Material M selbst dann nur schwer durch Oxidation oder Feuchtigkeitsaufnahme degenerieren, wenn das Einsatzelement 5 nicht in Verwendung ist. Dies macht es möglich, das Einsatzelement 5 für eine längere Zeitdauer aufzubewahren. Es ist bevorzugt, dass das Gehäuse 5 des Einsatzelements 5 beispielsweise aus wiederverwendbarem Plastik oder Papier mit Siegelfähigkeit hergestellt wird. Dies erlaubt es einem Benutzer, das Einsatzelement 5 nach seiner Verwendung zu entsorgen, welches die Bequemlichkeit bei der Verwendung des Einsatzelements 5 erhöht.
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zum Zuführen des pulverförmigen Materials M aus dem Einsatzelement 5 zu dem Materialspeicherrahmen 24 unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben. Die Ausgabemündung 51, die in dem Bodenbereich des Einsatzelements 5 gebildet ist, wird durch ein Dichtmaterial geschlossen, das aus Papier oder Aluminiumfolie hergestellt wird. Der Materialspeicherrahmen 24 des Pulverschichtbildungselements 2 wird mit einem Nadelbereich 25 zum Durchdringen des Bodenbereichs des Einsatzelements 5 versehen. Wenn das Einsatzelement 5 auf den Materialspeicherrahmen 24 transportiert wird und wenn die Ausgabemündung 51 in den Materialspeicherrahmen 24 gedrückt wird, wird das Dichtungsglied von dem Nadelbereich 25 durchdrungen. Als Ergebnis fällt das pulverförmige Material M, das in das Einsatzelement 5 eingefüllt ist, in den Materialspeicherrahmen 24. Dies macht es möglich, das pulverförmige Material M aus dem Einsatzelement 5 in den Materialspeicherrahmen 24 mit einer vereinfachten Einrichtung zuzuführen.
  • Das Einsatzelement 5 kann mit einem Speicher (nicht gezeigt) zum Abspeichern von solchen Daten versehen sein, wie bspw. die Komponenten des pulverförmigen Materials M, das darin eingefüllt ist, das Einfülldatum des pulverförmigen Materials M und die Menge des pulverförmigen Materials M. Dies ermöglicht es einem Benutzer, den Status des pulverförmigen Materials M zu erkennen, das in das Einsatzelement 5 eingefüllt ist, indem die Daten des Speichers mit einer Datenlesevorrichtung (nicht gezeigt) ausgelesen werden.
  • Vorzugsweise weist die Vorrichtung 1 eine Lese- und Schreibvorrichtung zum Lesen und Schreiben der Daten aus und in den Speicher auf und ein Anzeigeelement (nicht gezeigt) zum Anzeigen der Daten. Die Lese- und Schreibvorrichtung, auf die hierin Bezug genommen wird, führt die Datenleseoperation oder andere Operationen kontaktierend oder kontaktlos durch das Klemmelement 7 oder den Materialspeicherrahmen 24 aus. Dies ermöglicht es einem Benutzer den Status des pulverförmigen Materials M, das in das Einsatzelement 5 eingefüllt ist, während eines Bildungsvorgangs zu erkennen.
  • Die detaillierte Einrichtung des Gleitgliedes 20 wird nun unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Wenn ein Lichtstrahl auf eine Pulverschicht eingestrahlt wird, um dieselbe zu sintern, ist es manchmal der Fall, dass die Pulverschicht einen Kontakt mit der umgebenden Luft herstellt und in Abhängigkeit der Art des verwendeten pulverförmigen Materials M oxidiert wird, was zu einem ungewünschten Sintern führt. Angesichts dessen ist der Gleitrahmen 23 mit einem Fenster 26 auf der Basis 40 während des Sintervorgangs angeordnet. Der Lichtstrahl wird in den Zustand eingestrahlt, bei dem ein Schutzatmosphärengas in dem Raum eingefüllt wird, der von der Basis 40, dem Gleitrahmen 23 und dem Fenster 26 umgeben wird. Dies macht es möglich zu verhindern, dass die Pulverschicht Kontakt mit der Umgebungsluft hat und es wird konsequenterweise ein Defekt-Sintern vermieden, welches ansonsten durch die Oxidation des pulverförmigen Materials M auftreten würde. Für das Fenster 26 wird Quarzglas verwendet, wenn der Lichtstrahl ein YAG-Laserstrahl ist und Zinkselenid oder dergleichen wird als Fenster 26 verwendet, wenn der Lichtstrahl ein CO2-Laserstrahl ist. Das Fenster 26 kann dazu eingerichtet sein als, zum Beispiel eine fθ-Linse zu dienen und nicht nur als eine einfache parallele Platte. Dies stellt sicher, dass der Fleck des Lichtstrahls auf der Sinteroberfläche einen gleichmäßigen Durchmesser hat, wodurch es möglich wird, das Sintern mit höherer Dichte durchzuführen.
  • Als Nächstes werden die Betriebsbeispiele der Vorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die 4A bis 4F und 5A bis 5F beschrieben. Wenn der Bildungsvorgang gestartet wird, hält der Lift 43 den Basisrahmen 41 in einem bestimmten Abstand von dem Tisch 42 nach oben bewegt. Das Einsatzelement 5 ist mit dem Klemmelement 7 ausgestattet und oberhalb des Basisrahmens 41 angeordnet. Die anfängliche Position des Einsatzelements 5 ist nicht auf die Oberseite des Basisrahmens 41 begrenzt. Die Installation des Einsatzelements 5 in der anfänglichen Position kann durch einen Benutzer durchgeführt werden oder automatisch durch das Schneidelement 6 oder einen zugewiesenen Transportmechanismus (nicht gezeigt) durchgeführt werden. Um das pulverförmige Material M zuzuführen, wird die Verarbeitungsmaschine 26 über das Klemmelement 7 bewegt. Der Spindelkopf 63 wird ausgefahren und mit dem Klemmelement 7 (siehe 4A) verbunden.
  • Die Verarbeitungsmaschine 62 hebt das Einsatzelement 5 durch den Spindelkopf 63 und die Klemmeinheit 7 nach oben und bewegt sich entlang des Antriebskopfes 61 (siehe 4B) wodurch das Einsatzelement 5 nach oberhalb des Materialspeicherrahmens 24 transportiert wird (siehe 4C). Wenn das Einsatzelement 5 durch die Verarbeitungsmaschine 62 auf diese Art und Weise transportiert wird, wird es möglich, das pulverförmige Material M in einer zeitgerechten Art und Weise ohne Anhalten der Vorrichtung während des Bildungsprozesses zuzuführen.
  • Dann führt die Verarbeitungsmaschine 62 den Spindelkopf 63 aus, um die Ausgabemündung 51 des Einsatzelements 5 in den Materialspeicherrahmen 24 zu bringen. Als Ergebnis wird das Dichtmaterial, das die Ausgabemündung 51 hermetisch abdichtet, von dem Nadelbereich 25, der in dem Materialspeicherrahmen 24 vorgesehen ist, durchdrungen, was dem pulverförmigen Material M ermöglicht, das in das Einsatzelement 5 eingefüllt ist, in den Materialspeicherrahmen 24 (siehe 4D) zu fallen. Folglich wird das pulverförmige Material M in den begrenzten Bereich zugeführt, der von dem Materialspeicherrahmen 24 umgeben ist und es wird verhindert, dass es über die obere Oberfläche des Basisrahmens 41 verstreut wird. Das pulverförmige Material M kann effizient oberhalb der Basis 40 zugeführt werden, indem die Gleitbewegung des Gleitglieds 20 veranlasst wird.
  • Danach wird das Klemmelement 7 von dem Einsatzelement 5 freigegeben und in eine spezifizierte Position transportiert (4E). Sowie das Gleitglied 20 entlang der horizontalen Schiene 21 entlanggleitet, wird das pulverförmige Material M in dem Materialspeicherrahmen 24 auf die Basis 40 geliefert. Zu diesem Zeitpunkt wird die Oberfläche des pulverförmigen Materials M eingeebnet, um dadurch eine erste Pulverschicht S1 zu bilden (siehe 4F).
  • Nachfolgend strahlt die optische Vorrichtung 3 einen Lichtstrahl L auf einen spezifizierten Bereich der Pulverschicht S1, um das Pulver in diesem Bereich zu sintern, wodurch eine erste erstarrte Schicht H1 gebildet wird (5A). Der Bestrahlungsweg (oder der Schraffierweg) des Lichtstrahls L wird durch die dreidimensionalen CAD-Daten eines laminierten Gegenstands vorgegeben. Mit anderen Worten wird der Bestrahlungsweg des Lichtstrahls L für jede einzelne Schicht unter Verwendung der Konturdaten der entsprechenden Querschnitte gesetzt, die durch Schnitte der STL (Standard Triangulationssprache) Daten, die aus dem dreidimensionalen CAD-Modell stammen, bei einem vorgegebenen gleichen Abstand erhalten werden. Zu diesem Zeitpunkt wird das Sintern derart ausgeführt, dass wenigstens die äußerste Oberfläche eines laminierten Gegenstands eine hohe Dichte hat (mit der Porosität von 5% oder weniger), aber sein innerer Bereich eine niedrige Dichte zeigt. Mit anderen Worten werden die Formmodelldaten vorläufig in Oberflächenschichtdaten und innere Bereichsdaten aufgeteilt. Dann wird der Lichtstrahl L in einer derartigen Sinterbedingung eingestrahlt, dass der innere Bereich porös wird, während die Oberflächenschicht nahezu so geschmolzen wird, dass sie eine hohe Dichte hat. Dies macht es möglich, einen dreidimensionalen Gegenstand mit einer dichten Oberfläche zu erhalten.
  • Nachdem die Sinterung ausgeführt ist, drückt der Lift 43 den Basisrahmen 41 nach oben in eine spezifizierte Höhe (siehe 5B). Das pulverförmige Material M wird wiederum auf die Basis 40 zugeführt, um eine zweite Pulverschicht S2 zu bilden (siehe 5C). Die Höhe, in die der Basisrahmen 41 hochgedrückt wird, wird gleich der Dicke der zweiten Pulverschicht S2 gesetzt, die auf der ersten Pulverschicht 51 und der ersten erstarrten Schicht H1 laminiert wird. Die Dicke von jeder der Pulverschichten S wird im Fall der Herstellung eines laminierten Gegenstandes, zum Beispiel eine formgebende Form, auf ungefähr 0,05 mm gesetzt. Der dreidimensionale Gegenstand, bei dem eine Vielzahl von erstarrten Schichten H integral eine über der anderen laminiert wird, kann durch das Wiederholen der Bildung der Pulverschichten S und der Bildung der erstarrten Schichten H gebildet werden (siehe 5D). Wie oben ausgeführt, wird es möglich, wenn der Basisrahmen 41 nach oben bewegt wird, die erstarrten Schichten H zu laminieren, ohne dass die Basis 40 bewegt werden muss. Dies macht es möglich, dreidimensionale Gegenstände mit hoher Genauigkeit herzustellen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorher genannte Einrichtung begrenzt, bei welcher der Basisrahmen 41 nach oben bewegt wird, während die Basis 40 festgehalten wird. Als ein alternatives Beispiel kann es möglich sein, eine Einrichtung zu verwenden, bei welcher die Basis nach unten bewegt wird, während der Basisrahmen festgehalten wird (siehe 9A und 9B).
  • Die Schritte, die in 5A bis 5D gezeigt sind, werden wiederholt ausgeführt, bis die Gesamtdicke der erstarrten Schichten H, die so laminiert werden, gleich einem Wert wird, der aus der Länge des Fingerfräsers 64 berechnet wird, der an dem Spindelkopf 63 der Verarbeitungsmaschine 62 angebracht ist. Dann wird die Verarbeitungsmaschine 62 nach oberhalb der Basis 40 bewegt und die Oberfläche des integral laminierten dreidimensionalen Gegenstands wird mit dem Fingerfräser 64 abgeschnitten (5E und 5F). Beispiele des Fingerfräsers 64, der hierin verwendet wird, weisen einen Zweiblatt-Typ-Kugelfingerfräser auf, der aus zementierten Carbid hergestellt wird. In Abhängigkeit von der zu schneidenden Form oder dem Zweck kann es möglich sein, einen quadratischen Fingerfräser, einen Radiusfingerfräser oder einen Bohrer oder dergleichen zu verwenden. Genauso wie der Bestrahlungsweg des Lichtstrahls L wird auch der Schneideweg, der von der Verarbeitungsmaschine 62 verfolgt wird, von den dreidimensionalen CAD-Daten vorgegeben. Der überschüssige gehärtete Pulverbereich, der an der Oberfläche des dreidimensionalen Gegenstands angebracht ist, wird durch die oben erwähnte Schneideoperation entfernt, wodurch sichergestellt wird, dass der hochdichte Bereich auf der Oberfläche des dreidimensionalen Gegenstands freigelegt wird. Nachdem der Schneidevorgang durch die Verarbeitungsmaschine 62 ausgeführt wird, werden zusätzliche Pulverschichten S und zusätzliche erstarrte Schichten H wiederholt gebildet, wodurch schlussendlich ein gewünschter dreidimensionaler Gegenstand hergestellt wird.
  • Vorzugsweise weist die Vorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Staubentfernelement (nicht gezeigt) auf, das eine Luftpumpe hat, eine Saugdüse und dergleichen. Bevor der Schneidevorgang durch die Verarbeitungsmaschine 62 ausgeführt wird, entfernt das Staubentfernelement das überschüssige nicht gesinterte Pulver, um eine verbesserte Schneidegenauigkeit sicherzustellen. Nach dem Schneidevorgang werden die während des Schneidevorgangs erzeugten Späne durch das Staubentfernelement entfernt. Bevorzugterweise weist das Staubentfernelement eine Vielzahl von Düsen auf, die den zu entfernenden Objekten entsprechen, d. h. dem überschüssigen Pulver und den Spänen, wodurch es möglich wird, das überschüssige Pulver und die Späne getrennt aufzusammeln.
  • Mit der oben beschriebenen Einrichtung kann das pulverförmige Material M unter Verwendung des Einsatzelements 5 zugeführt werden. Dies macht es möglich, die Höhe der Vorrichtung zu verringern und die Vorrichtung bereitzustellen, die kompakter als die herkömmliche ist. Das pulverförmige Material M wird in das Einsatzelement 5 eingefüllt und daher kann es nur schwer durch Oxidation oder Feuchtigkeitsaufnahme degeneriert werden. Es ist auch möglich, die Vorrichtung davor zu bewahren, durch das Pulver während des Materialzuführprozesses verschmutzt zu werden. Zusätzlich kann der Benutzer das Einsatzelement 5 in einer spezifizierten Position installieren, ohne dass er das pulverförmige Material M berühren muss, was es möglich macht, das pulverförmige Material M auf eine einfache und bequeme Art und Weise zuzuführen.
  • Als Nächstes wird eine Vorrichtung zum Herstellen eines laminierten Gegenstands in Übereinstimmung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 6A bis 6C beschrieben. Die Vorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von der des ersten Ausführungsbeispiels in der Einrichtung eines Einsatzelements 5' und eines Materialspeicherrahmens 24'. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein trommelförmiges Gehäuse 50' in dem Einsatzelement 5' verwendet. Das Gehäuse 50 kann so eingerichtet sein, dass es teilweise oder vollständig in den Materialspeicherrahmen 24' eingeführt werden kann. Das Einsatzelement 5' ist in seinem Bodenbereich mit einer Pulverausgabemündung 54 versehen, durch welche das pulverförmige Material M zu dem Materialspeicherrahmen 24' geführt werden kann. Deckelplatten 55 zum Öffnen und Schließen der Pulverausgabemündung 54 sind installiert, um entlang der Pulverausgabemündung 54 und der Seitenfläche des Gehäuses 50' entlangzugleiten. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel wird das Einsatzelement 5' des vorliegenden Ausführungsbeispiels durch das Schneidelement 6 und das Klemmelement 7 transportiert, das eine Form aufweist, die an die Form des Gehäuses 50' angepasst ist (obwohl dies nicht in 6A bis 6C gezeigt ist).
  • Die Deckelplatten 55 sind mit Deckelhebeln 56 versehen, die sich in die Längsrichtung des Einsatzelements 5' erstrecken, während der Materialspeicherrahmen 24' mit aufwärts herausragenden Stäben 27 versehen ist, die in Ausrichtung zu den Deckelhebeln 56 positioniert sind. Die Deckelplatten 55 werden durch Federn oder dergleichen vorgespannt, um die Pulverausgabemündung 54 zu schließen. Daher wird die Pulverausgabemündung 54 geschlossen gehalten, wenn die Deckelhebel 56 und die Stäbe 27 des Materialspeicherrahmens 24' beabstandet voneinander verbleiben (siehe 6A). Wenn die Pulverausgabemündung 54 des Einsatzelements 5' in Richtung des Materialspeicherrahmens 24' bewegt wird, kommen die Deckelhebel 56 in Kontakt mit den Stäben 27 und vollziehen eine Gleitbewegung entlang der Seitenflächen des trommelförmigen Gehäuses 50. Zu diesem Zeitpunkt gleiten die Deckelplatten 55 zusammen mit den Deckelhebeln 56, um die Pulverausgabemündung 54 zu öffnen. Folglich fällt das in das Einsatzelement 5' eingefüllte pulverförmige Material M nach unten auf den Materialspeicherrahmen 24' (siehe 6B). Wenn das Einsatzelement 5' in den Materialspeicherrahmen 24' eingeführt wird, wird der Öffnungsbereich der Pulverausgabemündung 54 größer, wodurch die Menge des pulverförmigen Materials M, das aus dem Einsatzelement 5' zugeführt wird, sich vergrößert. Indem die Pulverausgabemündung 54 des Einsatzelements 5' wie oben ausgeführt öffenbar und schließbar vorgesehen ist, ist es möglich, die Zuführmenge des pulverförmigen Materials M in einer zeitgerechten Art und Weise einzustellen.
  • Alternativ kann das Einsatzelement 5' des vorliegenden Ausführungsbeispiels so eingerichtet sein, dass die Pulverausgabemündung 54 synchron mit der Bewegung des Pulverschichtbildungselements 2 geöffnet werden kann. Bei dieser Einrichtung kann die Pulverausgabemündung 54 nur geöffnet werden, wenn der Bedarf besteht, das pulverförmige Material M zuzuführen. Dies macht es möglich, das pulverförmige Material M in einer geeigneten Menge zuzuführen und die Degenerierung des pulverförmigen Materials M zu unterdrücken.
  • Als ein verändertes Beispiel des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann das Einsatzelement 5' eine Schraube 57 aufweisen, die darin enthalten ist, wie in 7 gezeigt ist. Die Schraube 57 wird durch einen Motor 58 betrieben. Da die Schraube 57 innerhalb des Einsatzelements 5' rotiert wird, um das pulverförmige Material M umzurühren, ist es möglich, das pulverförmige Material M daran zu hindern, das Einsatzelement 5' zu verstopfen, und das pulverförmige Material M problemlos zuzuführen. Sogar wenn die Pulverausgabemündung 54 des Einsatzelements 5' geschlossen ist, ist es möglich, das pulverförmige Material M, das in das Einsatzelement 5' eingefüllt ist, umzurühren. Dies macht es möglich, die Partikelgröße und die Homogenität der pulverförmigen Materialkomponenten gleichmäßig zu halten.
  • Vorzugsweise weist das Einsatzelement 5' weiter ein Trocknungselement zum Trocknen des darin eingefüllten pulverförmigen Materials M auf. Das Trocknungselement kann zum Beispiel ein elektrothermischer Draht 59 sein, der an der Schraube 57 angeordnet ist. Alternativ ist es möglich, eine wärmeübertragenden Heizung in der Seitenwand des Einsatzelements 5' anzuordnen. Dies ermöglicht es zu verhindern, dass das pulverförmige Material M, das in das Einsatzelement 5 eingefüllt ist, Feuchtigkeit aufnimmt. Die Vorrichtung 1 kann weiter ein Rüttelelement zum Rütteln des Einsatzelements 5' aufweisen.
  • Für das Rüttelelement kann es möglich sein, zum Beispiel die Beweglichkeit des Schneidelements 6 oder die Leistung des Motors 58 zum Antreiben der Schraube 57 zu verwenden. Indem man dies macht, kann das pulverförmige Material M vollständig aufgebraucht werden, ohne dass es verschwendet wird, und ohne dass es möglich ist, dass das pulverförmige Material M innerhalb des Einsatzelements 5' zurückbleibt. Es ist bevorzugt, dass das Rüttelelement auf das wegwerfbare Einsatzelement 5, wie oben ausgeführt, angewendet wird.
  • Die vorliegende Erfindung soll nicht auf die Einrichtungen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele eingeschränkt sein, sondern sie kann auf viele verschiedene Arten und Weisen davon abweichen. Obwohl das Einsatzelement 5 vorläufig oberhalb des Basisrahmens 41 in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen installiert ist, kann die Vorrichtung 1 mit einem Einsatzaufnahmebereich zum Aufnehmen von mehreren Einsatzelementen 5 versehen sein. Bevorzugterweise kann die Vorrichtung 1 so eingerichtet sein, dass das Transportelement automatisch das Einsatzelement 5 durch ein Neues ersetzen kann, wenn sich die Menge des pulverförmigen Materials 5, das in dem Materialspeicherrahmen 24 gespeichert ist, verringert.
  • Obwohl die vorhergehenden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf das Beispiel beschrieben wurden, bei dem das pulverförmige Material M in dem Materialspeicherrahmen 24 zugeführt wird und durch Verschieben des Materialspeicherrahmens 24 geebnet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel eingeschränkt. Zum Beispiel kann, wie in 8 gezeigt, es möglich sein, als Gleitglied 20 nur ein blattförmiges Glied 200 oder den Gleitrahmen 23 zu verwenden, wobei diese beiden jeweils eine Breite haben, die größer als die der Basis 40 ist, so dass sie die Oberfläche des pulverförmigen Materials 40, das auf die obere Oberfläche der Basis 40 zugeführt ist, einebnen können. In diesem Falle kann das pulverförmige Material M direkt aus dem Einsatzelement 5 in einen spezifizierten Bereich auf der oberen Oberfläche des Basisrahmens 41 zugeführt werden, der die Basis 40 umgibt, und kann dann durch das Verschieben des blattförmigen Gliedes 200 eingeebnet werden. Alternativ kann das pulverförmige Material direkt aus dem Einsatzelement 5 auf die Basis 40 zugeführt werden (oder die Pulverschicht oder die erstarrte Schicht, die auf der Basis 40 gebildet ist). Als ein weiteres alternatives Beispiel kann der Materialspeicherrahmen 24 allein als das Gleitglied 20 verwendet werden.
  • Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben wurde, wird der Fachmann verstehen, dass verschiedene Abänderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen festgelegt ist, zu verlassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2002-115004 [0002]

Claims (19)

  1. Vorrichtung zum Herstellen eines laminierten Gegenstandes, umfassend: ein Pulverschichtbildungselement zum Bilden einer Pulverschicht aus einem pulverförmigen Material; ein Materiallieferelement zum Zuführen des pulverförmigen Materials zu dem Pulverschichtbildungselement; und ein erstarrte Schicht-Bildungselement zum Bilden einer erstarrten Schicht durch Einstrahlen eines Lichtstrahls auf einen spezifizierten Bereich der Pulverschicht und Sintern oder Schmelzen des spezifizierten Bereichs der Pulverschicht, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, einen integral laminierten dreidimensionalen Gegenstand herzustellen, indem das Bilden der Pulverschicht und das Bilden der erstarrten Schicht wiederholt werden, wobei das Materiallieferelement ein Einsatzelement umfasst, das mit dem pulverförmigen Material befüllt ist, wobei das Einsatzelement eingerichtet ist, es dem pulverförmigen Material zu ermöglichen, nach unten zu fallen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter ein Transportelement zum Befestigen und Transportieren des Einsatzelements umfassend.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Pulverschichtbildungselement ein Pulvermaterialspeicherelement umfasst, wobei das Materiallieferelement eingerichtet ist, das pulverförmige Material, das in das Einsatzelement eingefüllt ist, dem Pulvermaterialspeicherelement zuzuführen.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Pulvermaterialspeicherelement eingerichtet ist, es dem Einsatzelement zu erlauben, teilweise oder vollständig darin eingeführt zu werden.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Materiallieferelement eingerichtet ist, das pulverförmige Material, das in das Einsatzelement eingefüllt ist, auf eine Basis zuzuführen, auf der die Pulverschicht und/oder die erstarrte Schicht gebildet ist oder einen Basisrahmen, der die Basis umgibt.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Einsatzelement mehrere Einsatzelemente aufweist, die miteinander verbindbar sind.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Einsatzelement so gebildet ist, dass es eine abwärts abgeschrägte Form aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Einsatzelement eine innere Fläche hat und eine spiralförmige Vertiefung oder eine spiralförmige Erhöhung, die an der inneren Fläche von ihm gebildet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Einsatzelement einen Bodenbereich hat, wobei das pulverförmige Material, das in das Einsatzelement eingefüllt ist, durch Öffnen des Bodenbereichs herausfällt.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Pulverschichtbildungselement einen Nadelbereich zum Durchdringen des Bodenbereichs des Einsatzelements aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Einsatzelement eine Pulverausgabemündung aufweist, durch welche das pulverförmige Material zugeführt wird, wobei die Pulverausgabemündung öffenbar und schließbar ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Einsatzelement eingerichtet ist, es der Pulverausgabemündung zu erlauben, geöffnet zu sein, wenn das Einsatzelement in ein Pulvermaterialspeicherelement eingeführt ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Einsatzelement eingerichtet ist, es der Pulverausgabemündung zu erlauben, synchron mit der Bewegung des Pulverschichtbildungselements geöffnet zu werden.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Einsatzelement eine darin installierte Schraube hat.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, weiter ein Trocknungselement zum Trocknen des pulverförmigen Materials, das in das Einsatzelement eingefüllt ist, umfassend.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, weiter ein Rüttelelement zum Rütteln des Einsatzelements umfassend.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Einsatzelement einen inneren Raum aufweist, der mit dem pulverförmigen Material befüllt ist und hermetisch abgedichtet gehalten wird.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Einsatzelement aus einem wiederverwendbaren Plastikmaterial oder einem Papiermaterial mit einer Siegelfähigkeit hergestellt wird.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Einsatzelement einen Speicher aufweist, zum Abspeichern von Komponenten des pulverförmigen Materials, das in dem Einsatzelement eingefüllt ist.
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