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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Pulver-Rapid-Prototyping-Verfahren gemäß Anspruch 1. In dem Verfahren wird ein dreidimensionales Modell hergestellt, indem Laserlicht oder ein Elektronenstrahl und ein anderer Energiestrahl wie etwa ein Teilchenstrahl auf eine dünne Schicht aus Pulvermaterial eingestrahlt wird, um dadurch die dünne Schicht zu sintern oder zu schmelzen und dann zu verfestigen, und indem anschließend die dünnen Schichten, die gesintert oder geschmolzen und dann verfestigt worden ist, in mehreren Schichten aufgetragen bzw. laminiert werden.
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Stand der Technik
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In den letzten Jahren wurden die Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung und das Pulver-Rapid-Prototyping-Verfahren erforscht und entwickelt, um einen Ersatzgegenstand für ein metallenes Erzeugnis, einen Prototypen für ein Erzeugnis, der in einer Hochtemperaturumgebung platziert wird, oder für den eine hohe Stärke verlangt wird, oder Teile für die High-mix-low-volume-Produktion etc. herzustellen.
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Betreffend metallische Pulvermaterialien kann man bereits Edelstahl oder Bronzestahl verwenden und Aluminium, Titan oder dergleichen werden erforscht und weiter entwickelt, um ihre Anwendungsmöglichkeiten zu erweitern.
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Früher hat es folgende Schwierigkeiten betreffend metallische Pulvermaterialien gegeben. Insbesondere werden Sauerstoff oder Stickstoff in das metallische Pulver eingeführt, wenn das metallische Pulver Luft ausgesetzt wird. Dadurch wird das metallische Pulver oxidiert oder nitriert und somit wird ein vollendetes Modell sehr zerbrechlich.
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Um diese Aufgabe zu lösen haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung eine Technologie entwickelt (
japanische Offenlegungsschrift Nr. 2011-021218 ), in der dünne Schichten aus Metallpulver gebildet und gesintert oder geschmolzen und dann in einer dekomprimierten Atmosphäre bzw. entspannten Atmosphäre verfestigt werden.
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Obwohl die Technologie in dem oben beschriebenen Patentdokument in einem gewissen Umfang die Schwierigkeit beseitigt hat, dass Metallpulver oxidiert oder nitriert wird und ein vollendetes Modell sehr zerbrechlich wird, gibt es Fälle, in denen noch weitere Verbesserungen für manche Anwendung benötigt wird.
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Ferner sind in dem Fall, in dem Metallpulver verwendet wird, eine weitere Schwierigkeit, die durch Sauerstoff oder Stickstoff verursacht wird, und ein Einfluss von Wasser zu einem neuartigen Problem wie oben beschrieben geworden, somit ist eine weitere Verbesserung zusammen mit den obigen Fällen nötig.
- (1) Wenn Wasser in dem Metallpulver enthalten ist, wird aus Wasser Wasserdampf erzeugt oder von dem aus zersetzten Wasser erzeugter Stickstoff oder Sauerstoff in das Metallpulver eingeführt.
Ferner wird die Energie eines Energiestrahls zum Erwärmen hauptsächlich zum Verdampfen von Wasser verbraucht und somit schmilzt nur die Oberfläche von Teilchen, um es den Teilchen zu erlauben, aneinander zu haften, und die Oberfläche des Modells erhält einen texturierten Abschluss.
- (2) Ferner wird selbst in Metallpulvermaterial, das ohne von einem Energiestrahl bestrahlt worden zu sein nach dem Modellieren übrig bleibt, die Reinheit der Zusammensetzung aufgrund von Oxidation oder dergleichen verschlechtert und somit wird seine Wiederverwendung schwierig.
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Zusammenfassung
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Die Erfindung wird definiert durch den Gegenstand von Anspruch 1. Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich aus Anspruch 2.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Ansicht, die einen Aufbau einer Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung illustriert.
- 2 ist eine Ansicht, die einen Laserlichtausgabeabschnitt aus der Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung illustriert.
- 3A ist eine Draufsicht von oben, die einen Aufbau eines Dünnschichtausbildungsabschnitts aus der Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung illustriert, und 3B ist eine Ansicht, die einen Querschnitt entlang der Geraden I-I aus 3A und einen oberhalb des Dünnschichtausbildungsabschnitts angeordneten Laserlichtausgabeabschnitt illustriert.
- 4A bis 4N sind Querschnittsansichten, die ein Steuerverfahren für das Pulver-Rapid-Prototyping illustrieren.
- 5A bis 5F sind Querschnittsansichten, die ein Steuerverfahren des Pulver-Rapid-Prototypings gemäß einem ersten abgewandelten Beispiel illustrieren.
- 6A bis 6F sind Querschnittsansichten, die ein Steuerverfahren des Pulver-Rapid-Prototypings gemäß einem zweiten gewandelten Beispiel illustrieren.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Im Folgenden wird die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen erklärt.
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Aufbau der Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung
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1 ist eine Ansicht, die eine zur Ausführung der Erfindung verwendbare Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung illustriert.
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Es ist zu bemerken, dass es eine Laserlichtquelle, die Laserlicht ausgibt, eine Elektronenstrahlquelle, die einen Elektronenstrahl ausgibt, und andere Teilchenstrahlquellen, die andere Teilchenstrahlen ausgeben, als Energiestrahlquelle zum Erwärmen bzw. zur Verwendung zum Erwärmen, die einen Energiestrahl zum Durchführen des Modellierens ausgibt, vorhanden sind. In dieser Ausführungsform wird die Laserlichtquelle verwendet.
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Die Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung ist aufgebaut aus einer dekomprimierbaren Kammer 101, einen Laserlichtausgabeabschnitt 102 und einem Dünnschichtausbildungsabschnitt 103, die in der Kammer 101 installiert bzw. eingebaut sind, und einem Steuerabschnitt 104, der außerhalb der Kammer 101 installiert bzw. eingebaut ist. Die dekomprimierbare Kammer 101 enthält einen Auspuffanschluss bzw. Auspuffauslass 11, mit dem eine Auspuffvorrichtung 12 verbunden ist bzw. an den eine Auspuffvorrichtung 12 angeschlossen ist. Dünne Schichten aus Pulvermaterial wird gebildet in dem Dünnschichtausbildungsabschnitt 103. Es ist zu bemerken, dass der Laserlichtausgabeabschnitt 102 außerhalb der Kammer 101 installiert sein kann. Und in diesem Fall ist ein durchlässiges Fenster für Laserlicht bzw. für laserlichtdurchlässiges Fenster auf der Trennwand bzw. in der Trennwand der Kammer 101 vorgesehen.
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Der Steuerabschnitt 104 dieser Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung führt eine Modelliersteuerung zum Bilden der dünnen Schichten aus Pulvermaterial und ein Sintern oder Schmelzen und anschließendes Verfestigen der Schichten durch Laserlicht durch. Ferner führt der Steuerabschnitt 104 eine Steuerung zum Teilen bzw. Trennen des Pulvermaterials durch einen kleinen Betrag und ein Aussetzen des Materials einer dekomprimierten Atmosphäre zum Entfernen von Sauerstoff, Stickstoff, und Wasser aus dem verwendete Pulvermaterial vor dem Durchführen des Modellierens durch. Weil es dafür eingerichtet ist, die Schwierigkeiten zu unterdrücken, die aufgrund von Sauerstoff, Stickstoff und Wasser beim Durchführen des Modellierens auftreten. Die Erfindung gemäß dieser Ausführungsform ist besonders effektiv in dem Fall, in dem das Pulvermaterial ein Metallpulver, das leicht von Sauerstoff, Stickstoff und Wasser beeinflusst wird.
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Man bemerke, dass im Folgenden der oben beschriebene Vorgang des „Sinterns oder Schmelzens bzw. Aufschmelzens und anschließenden Verfestigens“ zusammen genommen als „Sinter“-Vorgang bezeichnet werden wird, um eine redundante Wortwahl zu vermeiden. Ein besonderer Vorgang aus diesen Vorgängen wird klargestellt werden, wenn nötig.
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Details jedes Abschnitts dieser Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung werden unten erklärt.
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Aufbau des Laserlichtausgabeabschnitts 102
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2 ist eine Ansicht, die den Aufbau des Laserlichtausgabeabschnitts 102 aus der Pulver-rapid-prototype-Vorrichtung gemäß der Ausführungsfonn der vorliegenden Erfindung illustriert.
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Der Laserlichtausgabeabschnitt 102 ist mit einer Laserlichtquelle 23, den optischen Systemen 21, 22 und einem XYZ-Treiber 24 ausgestattet.
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Als hauptsächlich in Frage kommende Laserlichtquelle 23 gibt es eine YAG-Laserlichtquelle, eine Glasfaserlaserlichtquelle oder dergleichen, die Laserlicht mit einer Wellenlänge von ungefähr 1000 nm ausgibt. Alternativ kann die Wellenlänge in geeigneter Weise geändert werden, falls nicht nur die Wellenlängenabsorption des Pulvermaterials sondern auch die Kostenwirksamkeit oder dergleichen berücksichtigt werden. Zum Beispiel kann eine Hochleistungs-CO2-Laserlichtquelle, die Laserlicht mit einer Wellenlänge von ungefähr 10000 nm ausgibt, verwendet werden.
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Das optische System 21 hat einen galvanischen Spiegel bzw. Galvanometerspiegel (X-Spiegel) 21a und einen Galvanometerspiegel (Y-Spiegel) 21b und das optische System 22 weist eine Linse auf. Die Galvanometerspiegel (X-Spiegel, Y-Spiegel) 21a, 21b verändern einen Ausgabewinkel des Laserlichts zum Abtasten bzw. Scannen des Laserlichts in X-Richtung bzw. Y-Richtung. Ferner bewegt sich die Linse gemäß der Bewegung des in X-Richtung und Y-Richtung gescannten Laserlichts, um die Brennweite des Laserlichts auf die Oberfläche der dünnen Schicht aus Pulvermaterial abzustimmen.
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Der XYZ-Treiber 24 sendet Steuersignale, die es gestatten, dass der X-Spiegel 21a, der Y-Spiegel 21b und die Linse durch ein Steuersignal aus dem Steuerabschnitt 104 (später beschrieben) bedient werden.
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Nun kann in dem Fall, in dem andere Energiestrahlquellen anstelle von Laserlicht als Energiestrahlquelle zum Verwenden bei der Erwärmung genutzt werden, ein optisches System in geeigneter Weise entsprechend der Energiestrahlquelle verändert werden. Zum Beispiel können eine elektromagnetische Linse und ein Polarisierungssystem in dem Fall einer Elektronenstrahlquelle verwendet werden.
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Aufbau des Dünnschichtausbildungsabschnitts 103
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3A ist eine Draufsicht von oben, die den Aufbau des Dünnschichtausbildungsabschnitts 103 illustriert. 3B ist eine Querschnittsansicht entlang der Geraden I-I aus 3A und die Zeichnung stellt auch den Laserlichtausgabeabschnitt 102 dar, der oberhalb des Dünnschichtausbildungsabschnitts 103 zusätzlich zu den Dünnschichtausbildungsabschnitts 103 positioniert ist. Die Kammer ist in 3A, 3B ausgelassen worden.
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Der Dünnschichtausbildungsabschnitt 103 ist wie in 3A, 3B dargestellt mit einem Dünnschichtausbildungscontainer bzw. Dünnschichtausbildungsbehälter 31, in dem das Modellieren durch Bestrahlung Laserlicht bzw. mit Laserlicht ausgeführt wird, und einen ersten und einen zweiten Pulvermaterialaufnahmecontainer bzw. Pulvermaterialaufnahmebehälter 32a, 32b, die auf beiden Seiten des Dünnschichtausbildungscontainers 31 installiert sind, ausgestattet. Um Oxidation oder Nitridation bzw. Aufsticken des Pulvermaterials zu verhindern, ist der Dünnschichtausbildungsabschnitt 103 in der dekomprimierbaren Kammer 101 installiert bzw. eingebaut.
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Ferner weisen der Dünnschichtausbildungscontainer 31, der erste und zweite Pulvermaterialgehäusecontainer 32a, 32b einen Heizer, eine Lichtquelle zum Heizen oder andere Heizmittel (nicht dargestellt) zum Heizen bzw. Erwärmen des in jedem der Container bzw. Behälter 31, 32a, 32b aufgenommenen Pulvermaterials oder dünner Schichten des Materials auf. Die Heizmittel bzw. Erwärmungsmittel können in jedem der Container 31, 32a, 32b eingebaut sein oder können am Randbereich jedes der Container 31, 32a, 32b vorgesehen sein.
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In dem Dünnschichtausbildungscontainer 31 werden dünne Schichten aus einem Pulvermaterial 35a auf einem Tisch bzw. Teiltisch (zweiten erhöhten bzw. erhöhenden bzw. anhebenden Tisch bzw. Hebetisch) 33a gebildet und werden dann durch Bestrahlung mit Laserlicht gesintert, um gesinterte dünne Schichten 35b zu bilden. Dann wird der Teiltisch 33a sequentiell nach unten bewegt, um die gesinterten dünnen Schichten 35b zu stapeln, und ein dreidimensionales Modell wird somit hergestellt.
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In dem ersten und dem zweiten Pulvermaterialgehäusecontainer 32a, 32b wird ein Pulvermaterial 35 auf ersten und zweiten Zuführtischen (ersten und zweiten erhöhten bzw. erhöhenden bzw. anhebenden Tischen bzw. Hebetischen) 34aa, 34ba aufgenommen. In dem Fall, in dem einer vom ersten und zweiten Pulvermaterialgehäusecontainer 32a, 32b auf einer Zuführseite angeordnet ist, ist der andere Pulvermaterialgehäusecontainer auf einer Gehäuseseite bzw. Aufnahmeseite angeordnet, auf der übrig gebliebenes Pulvermaterial nach dem Bilden der dünnen Schichten aus Pulvermaterial aufgenommen wird.
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Stützschafte 33b, 34ab und 34bb sind mit dem Teiltisch 33a bzw. den Zuführtischen 34aa, 34ba, verbunden. Die Stützschafte 33b, 34ab, 34bb sind mit einer Antriebseinheit (nicht dargestellt) verbunden bzw. an diese angeschlossen, die die Stützschafte 33b, 34ab, und 34bb vertikal bewegt.
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Die Antriebseinheit wird durch ein Steuersignal von dem Steuerabschnitt 104 gesteuert. Die Antriebseinheit hebt den Zuführtisch 34aa oder 34ba auf der Zufuhrseite des Pulvermaterials an, um das Pulvermaterial 35 zuzuführen, und senkt den Zuführtisch 34ba oder 34aa auf der Aufnahmeseite ab, um das Pulvermaterial 35, das nach dem Bilden der dünnen Schicht übrig bleibt, aufzunehmen.
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Ein Recoater bzw. Nachbeschichter 36, der sich über den gesamten Bereich auf der oberen Oberfläche des Dünnschichtausbildungscontainers 31 und des ersten und zweiten Pulvermaterialgehäusecontainers 32a, 32b bewegt, ist vorgesehen. Der Nachbeschichter 36 kratzt das Pulvermaterial ab, das auf die obere Oberfläche des Pulvermaterialgehäusecontainers 32a oder 32b aufgrund der Erhöhung bzw. des Anhebens des Zuführtisches 34aa oder 34ba auf der Zuführseite des Pulvermaterials projiziert bzw. geschleudert wird, während die Oberfläche geglättet wird, trägt bzw. befördert das abgekratzte Material zu einem Dünnschichtausbildungsbereich und nimmt das Pulvermaterial auf den Teiltisch 33a auf, während die Oberfläche geglättet wird, um eine dünne Schicht aus dem Pulvermaterial 35a zu bilden. Die Dicke der dünnen Schicht aus dem Pulvermaterial 35a wird durch einen Absenkungsbetrag des Teiltisches 33a bestimmt. Dann trägt der Nachbeschichter Pulvermaterial, das nach dem Bilden der dünnen Schicht aus dem Pulvermaterial übrig ist, zu dem Pulvermaterialgehäusecontainer bzw. Pulvermaterialaufhahmecontainer 32b oder 32a auf der Aufnahmeseite und nimmt es auf dem Zuführtisch 34ba oder 34aa.
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Die vorgenannte Bewegung des Nachbeschichters 36 wird durch ein Steuersignal von dem Steuerabschnitt 104 gesteuert.
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(Pulvermaterial)
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Das folgende Pulvermaterial ist ein Beispiel für ein verwendbares Pulvermaterial 35.
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Als das Metallpulver werden Aluminium (Al), eine Aluminiumlegierung oder eine Mischung aus wenigstens einem von Aluminium und einer Aluminiumlegierung und einem anderen Metall beispielhaft dargestellt.
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Als die Aluminiumverbindung gibt es Aluminium (AI), das wenigstens eine Art von z. B. Si, Mg, Cu, Mn oder Zn enthält. Ferner gibt es als die Mischung aus wenigstens einem von Aluminium und der Aluminiumlegierung und einem anderen Metall eine Legierung, die durch Mischen von wenigstens einem Typen, der ausgewählt wird aus einer Gruppe, die aus Mg, Cu, Ni, Cu3P, und CuSn besteht, mit wenigstens einem aus Aluminium (Al) und der Aluminiumlegierung in einem geeigneten Verhältnis gebildet wird. Mg wird als Reduktionsmittel verwendet und Ni wird zur Verbesserung der Benutzbarkeit verwendet.
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Obwohl ein durchschnittlicher Teilchendurchmesser des Pulvermaterials nicht besonders begrenzt ist, kann er eine Größe annehmen, bei der die Fließfähigkeit des Materials beibehalten werden kann. Ansonsten wird die Aggregation des Pulvers stärker und es wird somit schwierig, eine dünnere dünne Schicht aus Pulvermaterial zu bilden.
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Als Metallpulver kann außer Aluminium oder Aluminiumlegierung ein Metallpulver aus Titan oder Magnesium, Wolfram, Molybdän, Edelstahl, Kobaltchrom, Inconel oder dergleichen verwendet werden. Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung auf Metallpulver angewandt werden, das empfindlich für Sauerstoff oder Stickstoff ist.
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Ferner kann als das Pulvermaterial 35 ein Material verwendet werden, das gebildet wird, indem ein Laserabsorber wie etwa ein Metall, ein Pigment und ein Farbstoff bzw. Färbemittel in das oben beschriebene Metallpulver gemischt werden. Das Metall, das Pigment und der Farbstoff werden aus denjenigen Arten ausgewählt, die Laserlicht, das eine besondere zu verwendende Wellenlänge aufweist, absorbieren können.
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Man bemerke, dass die vorliegende Erfindung auch auf Harzpulver anwendbar ist und dass dadurch Sauerstoff, Stickstoff und Wasser aus dem Harzpulver entfernt werden können, wenn es zum Modellieren verwendet wird. Dies kann verhindern, dass die Reinheit der Zusammensetzung des Pulvermaterials verschlechtert wird, so dass eine Wiederverwendungseffizienz des Pulvermaterials verbessert wird und die Bildung von Orangenhaut unterdrückt werden kann. Ferner kann dies verhindern, dass Heizenergie bzw. Erwärmungsenergie von Wasser oder dergleichen entzogen wird und somit kann Energie effektiv zum Erwärmen von Pulverpartikeln verbraucht werden.
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Aufbau und Funktionsweise des Steuerabschnitts
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Der Steuerabschnitt 104 ist aus einem Controller des Laserlichtausgabeabschnitts 102 und einem Controller des den Schichtausbildungsabschnitts 103 aufgebaut.
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(Controller des Laserlichtausgabeabschnitts 102)
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Der Controller bzw. die Steuereinheit des Laserlichtausgabeabschnitts 102 sendet ein Steuersignal an den XYZ-Treiber bzw. die XYZ-Antriebseinheit und führt die folgende Steuerung aus.
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Insbesondere wird Laserlicht gescannt, während die Winkel des X-Spiegels 21a und des Y-Spiegels 21b basierend auf der auf eine Sinterregion eingestellten Scanteile verändert wird und die Laserlichtquelle 23 wird in geeigneter Weise ein- und ausgeschaltet. Während dieses Vorgangs wird die Linse konstant mit der Bewegung des Laserlichts bewegt, so dass das Laserlicht auf die Oberfläche der dünnen Schicht aus Pulvermaterial fokussiert wird. Die dünne Schicht aus Pulvermaterial in der Sinterregion wird auf diese Weise gesintert. Alternativ wird die dünne Schicht aus Pulvermaterial in der Sinterregion geschmolzen und danach verfestigt. Man bemerke, dass unterschiedliche Arten von Einstellmethoden für die Scanzeile basierend auf Schnittbilddaten (Zeichnungsmuster) eines dreidimensionalen herzustellenden Modells möglich sind.
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Zum Beispiel wird im Fall einer quadratischen Sinterregion eine erste Scanzeile so eingestellt, dass sie gewinkelt nach unten von der linken Kante der Oberkante zur rechten Kante der Sinterregion weist, und dann wird eine zweite Scanzeile so eingestellt, dass sie in einer horizontalen Richtung von der rechten Kante zur linken Kante weist, indem der Endpunkt der ersten Scanzeile als Ausgangspunkt verwendet wird. Als nächstes wird der oben beschriebene Einstellvorgang für die Scanzeile wiederholt, indem der Endpunkt der zweiten Scanzeile als Ausgangspunkt verwendet wird, und die Scanzeile wird den ganzen Weg bis zur Unterkante der Sinterregion eingestellt. Ferner wird die Scanzeile gemeinsam mit der peripheren Kante (Grenze) der Sinterregion eingestellt. Zum Einstellen der Scanzeile gemeinsam mit der peripheren Kante bzw. Perepheriekante wird die Laserlichtquelle so gesteuert, dass ein EIN-Zustand bzw. eingeschalteter Zustand von Beginn bis zum Ende des Scannens beibehalten wird.
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Durch Scannen von Laserlicht entlang der obigen Scanzeile wird eine dünne Schicht der gesamten Sinterregion gesintert oder geschmolzen und dann verfestigt, womit das Modellieren durchgeführt wird.
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(Controller des Dünnschichtausbildungsabschnitts 103)
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Ein Controller bzw. eine Steuereinheit des Dünnschichtausbildungsabschnitts 103 steuert ein Auf und Ab des Teiltisches 33a und des ersten und zweiten Zuführtisches 34aa, 34ba und auch die Bewegung des Nachbeschichters 36 und steuert ein Erwärmen durch einen Heizer.
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Steuerverfahren zum Entfernen von Sauerstoff, Stickstoff und Wasser aus dem Pulvermaterial vor Durchführen von Rapid Prototyping
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Falls das Pulvermaterial in den ersten und zweiten Pulvermaterialaufnahmecontainer 32a, 32b in der Kammer 101 aufgenommen wird, wird das Innere der Kammer 101 dekomprimiert bzw. wird Druck aus dem Inneren der Kammer 101 abgelassen, nachdem das Material in den Containern in der Atmosphäre aufgenommen ist, wodurch Luft (hauptsächlich Sauerstoff, Stickstoff und Wasser) aus dem Pulvermaterial entfernt wird. Jedoch wird das Pulvermaterial in den unteren Bereichen der Container 32a, 32b nicht der dekomprimierten Atmosphäre ausgesetzt und so bleibt ein Rest Sauerstoff, Stickstoff und Wasser in dem Pulvermaterial. Der Sauerstoff, Stickstoff und Wasser kann nicht einfach entfernt werden, selbst wenn ein Randbereich der Container 32a, 32b dekomprimiert wird.
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In dieser Steuerung wird das Pulvermaterial 35 übertragen bzw. transferiert, indem drei Container verwendet werden, die der Dünnschichtausbildungscontainer 31 und der erste und zweite Pulvermaterialaufnahmecontainer 32a, 32b sind; und dadurch wird Luft aus dem Pulvermaterial 35 entfernt. Solch eine Steuerung wird unter Bezug auf 4A bis 4F erklärt.
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4A stellt einen Zustand dar, in dem das Innere der Kammer 101 dekomprimiert wird, nachdem das Pulvermaterial 35 in den Dünnschichtausbildungscontainer 31 in der Atmosphäre aufgenommen worden ist. Eine Menge des Pulvermaterials 35, die in den Dünnschichtausbildungscontainer 31 aufgenommen werden soll, ist ein Betrag, der einen Betrag enthält, der überfließt, wenn die dünne Schicht aus dem Containermaterial gebildet wird, und der zusätzlich zu einem für das Modellieren ausreichenden Betrag vorhanden ist.
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In dem dekomprimierten Zustand wird das Heizmittel bzw. Erwärmungsmittel für den Dünnschichtausbildungscontainer 31 auf EIN geschaltet bzw. eingeschaltet, um das Pulvermaterial 35 zu erwärmen. Die Erwärmungstemperatur wird auf einem Niveau gehalten, bei dem eine Trennung von Sauerstoff, Stickstoff und Wasser in Luft erfolgt. Indem das Pulvermaterial ausreichend einer dekomprimierten Atmosphäre ausgesetzt wird, während das Material erwärmt wird, werden Sauerstoff, Stickstoff und Wasser von der Oberfläche des Pulvermaterials 35 und einem leicht innerhalb der Oberfläche gelegenen Abschnitt entfernt. Man bemerke, dass das Erwärmen in einigen Fällen möglicherweise nicht durchgeführt wird. Ferner kann das Heizmittel für den ersten und zweiten Pulvermaterialaufnahmecontainer 32a, 32b eingeschaltet werden, um das in den Containern 32a, 32b aufgenommene Pulvermaterial zu erwärmen.
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Zuerst wird wie in 4B illustriert der Teiltisch 33A durch die Antriebseinheit über den Stützschaft 33B angehoben, nachdem der Nachbeschicher 36 am äußeren Kantenabschnitt auf der oberen Oberfläche des zweiten Pulvermaterialaufnahmecontainers 32b positioniert worden ist, und der erste Zuführtisch 34aa wird über den Stützschaft 34ab nach unten gefahren. Folglich wird eine kleine Menge des Pulvermaterials 35 auf der oberen Oberfläche des Dünnschichtausbildungscontainers 31 projiziert bzw. aufgeworfen bzw. aufgehäuft. Man beachte, dass ein Betrag, um den der erste Zuführtisch 34aa abgesenkt wird, ein wenig tiefer liegt als eine Tiefe, bei der das gesamte projizierte Pulvermaterial 35 auf den ersten Zuführtisch 34aa aufgenommen werden kann, ohne ihn zu verlassen.
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Obwohl Sauerstoff, Stickstoff und Wasser ausreichend aus einer kleinen Menge des auf die obere Oberfläche des Dünnschichtausbildungscontainers 31 projizierten Pulvermaterials 35 entfernt werden, werden sogar noch mehr Sauerstoff, Stickstoff und Wasser ausreichend aus der geringen Menge des projizierten Pulvermaterials 35 entfernt, indem das Material eine gewisse Zeitdauer lang weiter stehen gelassen wird.
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Als nächstes wird wie in 4C illustriert der Nachbeschichter 36 nach links bewegt, um das projizierte Pulvermaterial 35 abzukratzen, während die Oberfläche geglättet wird. Ferner wird der Nachbeschichter 36 nach links bewegt, um das Pulvermaterial 35 zu dem ersten Pulvermaterialaufnahmecontainer 32a zu tragen und es auf den ersten Zuführtisch 32aa aufzunehmen.
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Während das Pulvermaterial 35 in dem Dünnschichtausbildungscontainer 31 erwärmt wird, wird als nächstes die Oberflächenschicht des Materials ausreichend einer dekomprimierten Atmosphäre ausgesetzt, um Sauerstoff, Stickstoff und Wasser aus der Oberflächenschicht des Pulvermaterials 35 zu entfernen.
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Als nächstes wird wie in 4D illustriert der Teiltisch 33a durch die Antriebseinheit über den Stützschaft 33b nach oben gefahren bzw. angehoben, das Pulvermaterial 35 wird auf die obere Oberfläche des Dünnschichtausbildungscontainers 31 projiziert bzw. aufgehängt bzw. aufgeworfen bzw. geworfen und der zweite Zuführtisch 34ba wird über den Stützschaft 34bb herabgelassen. Sauerstoff, Stickstoff und Wasser sind bereits ausreichend aus einer kleinen Menge des projizierten bzw. aufgeworfenen Pulvermaterials 35 entfernt worden.
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Als nächstes wird wie in 4E illustriert der Nachbeschichter 36 nach rechts bewegt, um das Pulvermaterial, das auf die obere Oberfläche des Dünnschichtausbildungscontainers 31 projiziert worden ist, abzukratzen. Dann wird das Material zu dem zweiten Pulvermaterialaufnahmecontainer 32b getragen bzw. transportiert, um das Material auf dem zweiten Zuführtisch 34ba aufzunehmen.
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Die oben beschriebene Steuerung wird wiederholt, bis das gesamte Pulvermaterial 35 von dem Dünnschichtausbildungscontainer 31 zum ersten Pulvermaterialaufnahmecontainer 32a und dem zweiten Pulvermaterialaufhahmecontainer 32b übertragen bzw. transferiert worden ist. 4F illustriert den Zustand, in dem die Übertragung des Pulvermaterials 35 beendet ist.
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Wie oben beschrieben, wird beim Transferieren des Materials von dem Dünnschichtausbildungscontainer 31 zu dem ersten und zweiten Pulvermaterialaufnahmecontainer 32a, 32b das Pulvermaterial 35 einer dekomprimierten Atmosphäre ausgesetzt, während es erwärmt wird, und dann wird die Oberflächenschicht aus dem Pulvermaterial 35, aus den Sauerstoff, Stickstoff und Wasser ausreichend entfernt worden ist, abgekratzt, um sie zu transferieren. Insbesondere wird das Pulvermaterial 35 getrennt und in einer geringen Menge übertragen. Folglich enthält das Pulvermaterial 35, das zu dem ersten und dem zweiten Pulvermaterialaufnahmecontainer 32a, 32b übertragen wird, fast keine Luft.
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Man bemerke, dass die oben beschriebene Steuerung zum Entfernen von Sauerstoff, Stickstoff und Wasser aus dem Pulvermaterial so durchgeführt wird, dass das Material zuerst aus den Dünnschichtausbildungscontainer 31 zu dem ersten Pulvermaterialaufnahmecontainer 32a transferiert wird und dann zu dem zweiten Pulvermaterialaufnahmecontainer 32b transferiert wird. Jedoch kann im Gegensatz zu dem oben gesagten die Steuerung so durchgeführt werden, dass das Material zuerst zu dem zweiten Pulvermaterialaufnahmecontainer 32b transferiert und dann zu dem ersten Pulvermaterialaufnahmecontainer 32a transferiert wird.
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Falls Harzpulver als Pulvermaterial verwendet wird, kann es ferner notwendig sein, die Heiztemperatur so zu steuern, dass sie auf einem Niveau gehalten wird, bei dem Trennung von Sauerstoff, Stickstoff und Wasser in dem Harzpulver erfolgt, und sie muss so gesteuert werden, dass sie den höchstmöglichen Temperaturwert einnimmt, bei dem das Harzpulver nicht schmilzt.
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Steuerverfahren für Pulver-Rapid-Prototyping
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Als nächstes wird unter Bezug auf 4G bis 4N die Steuerung zum Durchführen von Rapid-prototyping nach dem oben beschriebenen Transfer des Pulvermaterials beschrieben.
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Zunächst positioniert die Steuerungseinheit des Dünnschichtausbildungsabschnitts 103 wie in 4G den Nachbeschichter 36 am äußeren Kantenabschnitt des ersten Pulvermaterialaufnahmecontainers 32a.
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Als nächstes wird wie in 4H der erste Zuführtisch 34aa, der auf sich das Pulvermaterial 35 trägt, angehoben und der Teiltisch 33a wird um einen einer dünnen Schicht entsprechenden Betrag abgesenkt. Ferner wird der zweite Zuführtisch 34ba auf ein Niveau abgesenkt, auf dem das nach dem Bilden der dünnen Schicht übrig gebliebene Pulvermaterial ausreichend aufgenommen wird.
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Als nächstes wird wie in 41 illustriert der Nachbeschichter 36 nach rechts bewegt, um das Pulvermaterial 35 von dem ersten Pulvermaterialaufnahmecontainer 32a zu dem Dünnschichtausbildungscontainer 31 zu tragen. Dann wird das Pulvermaterial 35 in den Dünnschichtausbildungscontainer 31 aufgenommen, während die Oberfläche geglättet wird, um die dünne Schicht 35a des Pulvermaterials auf dem Teiltisch 33a zu bilden. Das übrig gebliebene Pulvermaterial 35 wird zu den zweiten Pulvermaterialaufnahmecontainer 32b getragen, indem der Nachbeschichter 36 weiter nach rechts bewegt wird, und auf den zweiten Zuführtisch 34ba aufgenommen.
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Anschließend wird wie in 4J Laserlicht basierend auf Schnittbilddaten bzw. Schnittdaten (Zeichnungsmuster) eines dreidimensionalen herzustellenden Modells Laserlicht eingestrahlt, während die Bewegung der Spiegel 21a, 21b und der Linsen des optischen Systems 21, 22 durch die Steuerungseinheit des Laserlichtausgabeabschnitts 102 gesteuert wird. Somit wird die dünne Schicht 35a aus dem Pulvermaterial selektiv erhitzt, um die gesinterte dünne Schicht 35b zu bilden.
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Als nächstes wird wie in 4K illustriert der zweite Zuführtisch 34ba, der das Pulvermaterial 35 auf sich trägt, angehoben und der Teiltisch 33a wird um einen Betrag, der einer dünnen Schicht entspricht, abgesenkt. Ferner wird der erste Zuführtisch 34aa auf ein Niveau abgesenkt, auf dem das nach dem Bilden der dünnen Schicht übrige Pulvermaterial 35 ausreichend aufgenommen wird.
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Als nächstes wird wie in 4L illustriert der Nachbeschichter 36 nach links bewegt, um das Pulvermaterial 35 von dem zweiten Pulvermaterialaufnahmecontainer 32b zu dem Dünnschichtausbildungscontainer 31 zu tragen. Dann wird das Pulvermaterial auf den Dünnschichtausbildungscontainer 31 aufgenommen, während die Oberfläche geglättet wird, um die Dünnschicht bzw. dünne Schicht 35a aus dem Pulvermaterial auf der gesinterten Dünnschicht bzw. dünnen Schicht 35b des Teiltisches 33a zu bilden. Das übrige Pulvermaterial 35 wird zum ersten Pulvermaterialaufnahmecontainer 33a getragen, indem der Nachbeschichter 36 weiter nach links bewegt wird, und auf dem ersten Zuführtisch 34aa aufgenommen.
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Anschließend wird wie in 4M illustriert basierend auf die Schnittdaten Laserlicht eingestrahlt, während die Bewegung der Spiegel 21a, 21b und der Linse des optischen Systems von einem Controller 25 des Laserlichtausgabeabschnitts 102 gesteuert wird. Dann wird die dünne Schicht 35a aus dem Pulvermaterial selektiv erwärmt, um eine neue gesinterte dünne Schicht 35b auf der gesinterten dünnen Schicht 35b zu binden.
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Anschließend wird das Bilden der dünnen Schicht 35a aus dem Pulvermaterial → Bilden der gesinterten Schicht 35b → Bilden der dünnen Schicht 35a aus dem Pulvermaterial → Bilden der gesinterten dünnen Schicht 35b → und so weiter wiederholt, und dadurch wird eine Mehrzahl der gesinterten dünnen Schichten 35b laminiert, um ein dreidimensionales Modell herzustellen. 4N illustriert einen Zustand, nachdem das Modellieren eines dreidimensionalen Modells beendet ist.
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Man bemerke, dass der Controller das Heizmittel für jeden Container 31, 32a, 32b so steuern kann, dass die Temperatur des Pulvermaterials geringfügig unterhalb des Sintertemperatur oder Schmelztemperatur während Durchführung des Rapid Prototyping gehalten wird.
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Gemäß der Rapid-Prototyping-Vorrichtung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben wurde, kann das Pulvermaterial, das nicht Sauerstoff, Stickstoff und Wasser enthält, leicht erhalten werden.
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Ferner wird durch Verwendung des Pulvermaterials zum Modellieren der Nachteil vermieden, der aufgrund von in dem Pulvermaterial enthaltenen Sauerstoff, Stickstoff und Wasser auftritt, und wird ferner beim Sintern oder Schmelzen und anschließenden Aushärten des Pulvermaterials unterdrückt.
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Erklärung eines Pulver-Rapid-Prototyping-Verfahrens
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Als nächstes wird unter Bezug auf 1 bis 4 ein Pulver-Rapid-Prototyping-Verfahren erklärt, das die oben beschriebene Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung verwendet. Dieses Rapid-Prototyping-Verfahren enthält ein Verfahren zum Entfernen von Sauerstoff, Stickstoff und Wasser aus dem Pulvermaterial, bevor das Rapid-Prototyping durchgeführt wird.
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Verfahren zum Entfernen von Sauerstoff, Stickstoff und Wasser aus dem Pulvermaterial vor Durchführung des Rapid-Prototyping
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Als erstes wird wie in 4A illustriert das Pulvermaterial 35 in wenigstens einer zum Modellieren benötigten Menge in den Dünnschichtausbildungscontainer 31 in der Atmosphäre aufgenommen.
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Danach wird wie in 4B bis 4F das Pulvermaterial geteilt, während es einer dekomprimierten Atmosphäre ausgesetzt und transferiert wird. Weil der Transfer gemäß den oben beschriebenen „Steuerverfahren zum Entfernen von Sauerstoff, Stickstoff und Wasser aus dem Pulvermaterial vor Durchführung des Rapid Prototyping“ durchgeführt wird, werden Details ausgelassen.
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Weil Sauerstoff, Stickstoff und Wasser ausreichend aus dem Pulvermaterial 35 aufgrund des Transfers entfernt werden, sind Sauerstoff, Stickstoff und Wasser nicht in dem Pulvermaterial 35 enthalten, das für das Modellierung verwendet wird und das in dem ersten und zweiten Pulvermaterialaufnahmecontainer 32a, 32b aufgenommen wird.
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Verfahren zum Durchführen von Rapid Prototyping
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Als nächstes wird Rapid Prototyping wie in 4G bis 4N durchgeführt, indem das zu dem ersten und zweiten Pulvermaterialaufnahmecontainer 32a, 32b transferiert Pulvermaterial verwendet wird. Rapid Prototyping kann schrittweise bzw. aufeinanderfolgend in einer dekomprimierten Atmosphäre nach Entfernen von Sauerstoff, Stickstoff und Wasser aus den Pulvermaterial in einer dekomprimierten Atmosphäre durchgeführt werden oder kann in einer Schutzgasatmosphäre (wie etwa einer Argonatmosphäre) durchgeführt werden, durch die eine dekomprimierte Atmosphäre ersetzt wird.
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Weil das Rapid Prototyping gemäß dem „Steuerverfahren für Rapid Prototyping“ durchgeführt wird, werden Details ausgelassen. Man bemerke, dass das dreidimensionale Modell, das durch Stapeln der gesinterten dünnen Schicht 35b vollendet wurde, in Pulvermaterial in dem Dünnschichtausbildungscontainer 31 begraben bzw. von dem Pulvermaterial bedeckt ist, also wird das Modell herausgenommen, nachdem das Pulvermaterial entfernt wurde.
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Ferner wird in dem Verfahren zum Durchführen von Rapid Prototyping ein vorläufiges Erhitzen des Pulvermaterials oder der dünnen Schicht während des Modellierens durch das Heizmittel für jeden Container 31, 32a, 32b durchgeführt, um die Temperatur geringfügig unterhalb der Sintertemperatur oder der Schmelztemperatur des Pulvermaterials zu halten. Dadurch wird Sintern oder dergleichen schnell und mit Gewissheit durchgeführt und die Hitzebelastung auf das Modell kann verringert werden.
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Gemäß dem Rapid-Prototyping-Verfahren dieser Ausführungsform kann Pulvermaterial, das keinen Sauerstoff, Stickstoff und kein Wasser enthält, leicht erhalten werden.
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Ferner kann ein praktischer Prototyp oder ein Erzeugnis, dessen Stärke weiter verbessert ist, durch direktes Sintern erzeugt werden, weil das Modellieren durch Verwendung des Pulvermaterials durchgeführt wird, und ein Modell mit einer geschmeidigen bzw. geglätteten Finish-Oberfläche bzw. Abschluss-Oberfläche kann erhalten werden. Ferner kann eine Wiederverwertungseffizienz des nach dem Modellieren übrigen Pulvermaterials erhöht werden.
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Erstes abgewandeltes Beispiel
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Ein Controller eines Dünnschichtausbildungsabschnitts gemäß einem ersten abgewandelten Beispiel wird beschrieben, der auf die Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung aus 3 angewandt werden kann. Bezug wird genommen auf 5, die das Steuerverfahren für den Controller erklärt.
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In dem Steuerverfahren wird die Steuerung wie folgt anders als diejenige in 4A bis 4F durchgeführt, in der das gesamte Pulvermaterial zuerst auf den Teiltisch aufgenommen wird, und die Steuerung wird so durchgeführt, dass das Pulvermaterial auf den ersten und zweiten Zuführtisch transferiert wird.
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Zuerst wird das ganze Pulvermaterial 35 auf dem zweiten Zuführtisch 34ba aus dem ersten und zweiten Zuführtisch 34aa, 34ba (5A) aufgenommen.
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Als nächstes wird das Material auf dem ersten Zuführtisch 34aa (5E, 5F) von dem zweiten Zuführtisch 34ba um einen kleinen Betrag über den Teiltisch 33a (5B, 5C, 5D) transferiert.
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Dann wird in der Mitte des Transfers eine dünne Schicht 35c aus dem Pulvermaterial auf dem Teiltisch 33a (5B) gebildet und in diesem Zustand wird die Schicht ausreichend einer dekomprimierten Atmosphäre ausgesetzt. Dadurch werden Sauerstoff, Stickstoff und Wasser aus der dünnen Schicht aus Pulvermaterial 35c entfernt.
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Zweites abgewandeltes Beispiel
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Aufbau des Dünnschichtausbildungsabschnitts gemäß dem zweiten abgewandelten Beispiel
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6F ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau des Dünnschichtausbildungsabschnitts gemäß dem zweiten abgewandelten Beispiel aus der Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung aus 1 erklärt.
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Nur ein Pulvermaterialaufnahmecontainer 32 ist für den Dünnschichtausbildungsabschnitt des zweiten abgewandelten Beispiels vorgesehen.
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In 6F bezeichnet Bezugszeichen 32 einen Pulvermaterialaufnahmebehälter bzw. Pulvermaterialaufnahmecontainer, der dem ersten oder zweiten Pulvermaterialaufnahmecontainer 32a, 32b aus 3B entspricht, Bezugszeichen 34a bezeichnet einen Zuführtisch, der dem ersten oder zweiten Zuführtisch 34a, 34ba aus 3B entspricht, und Bezugszeichen 34b bezeichnet einen Stützschaft, der den Stützschaften 34ab, 34bb aus 3B entspricht. Ferner bezeichnet Bezugszeichen 37 einen Vorratscontainer bzw. Vorratsbehälter, der nach dem Bilden der dünnen Schicht aus Pulvermaterial auf dem Teiltisch 33a während des Modellierens übrig gebliebenes Pulvermaterial aufnimmt.
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Durch die Steuerung der Antriebseinheit aufgrund des Steuerabschnitts 104 bewegt sich der Zuführtisch 34a nach oben/unten über den Stützschaft 34b.
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Zusätzlich sind mit denselben Bezugszeichen wie in 3, 4A bis 4F bezeichneten Teile dieselben wie die Teile in 3, 4A bis 4F.
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Controller des Dünnschichtausbildungsabschnitts gemäß dem zweiten abgewandelten Beispiel
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Der Controller bzw. die Steuereinheit des Dünnschichtausbildungsabschnitts steuert ein Auf und Ab des Teiltisches 33a, und des Zuführtisches 34a, die Bewegung des Nachbeschichters 36 und das Erhitzen des Dünnschichtausbildungscontainers 31 und des Pulvermaterialaufnahmecontainers 32 durch das Heizmittel.
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Steuerverfahren zum Entfernen von Sauerstoff, Stickstoff und Wasser aus dem Pulvermaterial vor Durchführung von Rapid Prototyping
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Bezug nehmend auf 6A bis 6F wird ein Steuerverfahren zum Entfernen von Sauerstoff, Stickstoff und Wasser aus dem Pulvermaterial des Dünnschichtausbildungsabschnitts erklärt.
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In dem Steuerverfahren wird zuerst das Pulvermaterial 35 in dem Dünnschichtausbildungscontainer 31 in der Atmosphäre aufgenommen und dann wird Druck aus dem Inneren der Kammer 101 abgelassen bzw. das Innere der Kammer 101 wird dekomprimiert. 6A stellt einen solchen Zustand dar. In diesem Zustand wird das Pulvermaterial 35 geeignete Zeit gehalten, so dass es ausreichend einer dekomprimierten Atmosphäre ausgesetzt wird, während es erhitzt wird, wodurch Sauerstoff, Stickstoff und Wasser von der Oberflächenschicht des Pulvermaterials 35 entfernt werden. Man bemerke, dass in manchen Fällen das Erhitzen ausgelassen werden kann.
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Als nächstes wird wie in 6B illustriert der Nachbeschichter 36 an dem äußeren Kantenabschnitt auf der oberen Oberfläche des Dünnschichtausbildungscontainers 31 positioniert und dann wird der Teiltisch 33a über den Stützschaft 33b durch die Antriebseinheit angehoben und der Zuführtisch 34a wird über den Stützschaft 34b abgesenkt.
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Folglich wird das Pulvermaterial 35 auf die obere Oberfläche des Dünnschichtausbildungscontainers 31 projiziert bzw. dort aufgeworfen.
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Sauerstoff, Stickstoff und Wasser sind ausreichend aus dem projizierten Pulvermaterial 35 entfernt worden.
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Als nächstes wird wie in 6C, 6D der Nachbeschichter 36 nach links bewegt, um das projizierte Pulvermaterial 35 abzukratzen, während die Oberfläche geglättet wird. Ferner wird der Nachbeschichter 36 nach links bewegt, um das Pulvermaterial 35 zu dem Pulvermaterialaufnahmecontainer 32 zu tragen und das Material wird auf dem Zuführtisch 34a aufgenommen, während die Oberfläche geglättet wird.
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Als nächstes wird, während das Pulvermaterial 35 in den Dünnschichtausbildungscontainer 31 erhitzt wird, die Oberfläche des Pulvermaterials ausreichend einer dekomprimierten Atmosphäre ausgesetzt, um Sauerstoff, Stickstoff und Wasser aus der Oberflächenschicht 35 des Pulvermaterials zu entfernen. Als nächstes wird in 6E illustriert der Nachbeschichter 36 nach rechts bewegt und an dem äußeren Kantenabschnitt auf der oberen Oberfläche des Dünnschichtausbildungscontainers 31 positioniert.
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Die oben beschriebene Steuerung wird wiederholt, bis das gesamte Pulvermaterial 35 von dem Dünnschichtausbildungscontainer 31 zum Pulvermaterialaufnahmecontainer 32 übertragen worden ist. 6F illustriert den Zustand, in dem der Transfer des Pulvermaterials 35 beendet ist.
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Wie oben beschrieben, wird die Oberflächenschicht des Pulvermaterials 35, aus dem Sauerstoff, Stickstoff und Wasser bereits ausreichend durch den Kontakt mit einer dekomprimierten Atmosphäre während Erhitzung entfernt worden sind, abgekratzt, um sie zu transferieren, während das Material von dem Dünnschichtausbildungscontainer 31 zu dem Pulvermaterialaufnahmecontainer 32 übertragen wird. Insbesondere wird das Pulvermaterial 35 geteilt bzw. getrennt und um einen bzw. mit einem geringen Betrag bzw. in einer geringen Menge transferiert. Folglich enthält das Pulvermaterial 35, das zu dem Pulvermaterialaufnahmecontainer 32 transferiert wird, fast keine Luft.
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Steuerverfahren für Rapid Prototyping
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In dem Steuerverfahren für Rapid Prototyping trägt bzw. befördert als erstes der Nachbeschichter 36 das Pulvermaterial in einer Menge, die geringfügig größer ist als eine Menge zum Bilden einer dünnen Schicht, von dem Zuführtisch 34a und bildet die dünne Schicht aus Pulvermaterial auf dem Teiltisch 33a.
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Restliches Pulvermaterial wird in dem Speichercontainer bzw. Speicherbehälter 37 aufgenommen.
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Als nächstes wird Laserlicht auf die dünne Schicht aus Pulvermaterial auf den Teiltisch 33a eingestrahlt, um das Modellieren durchzuführen.
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Auf den Vorgang zum Durchführen des Modellierens folgt ein Wiederholen der Steuerung zum Zurückführen des Nachbeschichters 36 in die Ursprungsposition, Tragen des bzw. Aufnehmen des Pulvermaterials 35 auf den Teiltisch 33a wieder von dem Zuführtisch 33a, Bilden der dünnen Schicht aus Pulvermaterial und des Modellierens. Dadurch wird ein gewünschtes dreidimensionales Modell hergestellt.
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Wie oben beschrieben sind Sauerstoff, Stickstoff und Wasser bereits aus dem Pulvermaterial entfernt worden, das für das Modellieren auch in dem zweiten abgewandelten Beispiel verwendet werden soll. Dadurch kann ein praktischer Prototyp oder ein Erzeugnis, dessen Stärke weiter verbessert wird, durch direktes Sintern hergestellt werden, ein Modell mit geschmeidig polierter Fläche kann erhalten werden und ferner kann eine Wiederverwendungseffizienz von nach dem Modellieren übrig gebliebenen Pulvermaterial erhöht werden.
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(Ergänzende Bemerkung 1)
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Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung, enthaltend:
- eine dekomprimierbare Kammer;
- einen Dünnschichtausbildungsabschnitt, der Pulvermaterial aus einem Pulvermaterialaufnahmecontainer, der in der Kammer angeordnet ist, zuführt, um eine dünne Schicht aus dem Pulvermaterial zu bilden;
- eine Energiestrahlquelle zum Erhitzen, die einen Energiestrahl zum Erhitzen ausgibt, der die dünne Schicht aus dem Pulvermaterial sintert oder schmilzt und modelliert; und einen Steuerabschnitt, der das Modellieren steuert, wobei
- der Steuerabschnitt das Pulvermaterial der derart komprimierten Atmosphäre aussetzt, bevor das Modellieren beginnt, und das Pulvermaterial in den Pulvermaterialaufnahmecontainern in einer geteilten bzw. getrennten Weise aufnimmt.
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(Ergänzende Bemerkung 2)
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Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung gemäß ergänzender Bemerkung 1, wobei der mit einem ersten Hebetisch bzw. anhebenden Tisch ausgestattete Pulvermaterialaufnahmecontainer und ein mit einem zweiten Hebetisch bzw. anhebenden Tisch ausgestattete Dünnschichtausbildungscontainer parallel in der Dünnschichtausbildungsabschnitt platziert sind und der Dünnschichtausbildungsabschnitt einen Nachbeschichter, der sich auf einer oberen Oberfläche des Pulvermaterialaufnahmecontainers und des Dünnschichtausbildungscontainers bewegt, um das Pulvermaterial zu tragen bzw. zu befördern und eine dünne Schicht bzw. Dünnschicht aus dem Pulvermaterial auf dem zweiten Hebetisch bildet, wobei
eine Steuerung, bei der der Steuerabschnitt das Pulvermaterial der dekomprimierten Atmosphäre vor Beginn des Modellierens aussetzt und das Pulvermaterial in den Pulvermaterialaufnahmecontainern in geteilter Weise aufnimmt, durchgeführt wird, indem das in dem Dünnschichtausbildungscontainer in geteilter Weise aufgenommene Pulvermaterial zu dem Pulvermaterialaufnahmecontainer in der dekomprimierten Atmosphäre transferiert wird, bevor das Modellieren beginnt.
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(Ergänzende Bemerkung 3)
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Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung gemäß ergänzender Bemerkung 2, wobei der Transfer des Pulvermaterials durchgeführt wird durch:
- Projizieren bzw. Aufwerfen des Pulvermaterials auf der oberen Oberfläche des Dünnschichtausbildungscontainers durch Bewegen des zweiten Hebetisches nach oben in der dekomprimierten Atmosphäre;
- Abkratzen des aufgehäuften Pulvermaterials durch Bewegen des Nachbeschichters nach vorne;
- Tragen bzw. Fördern des abgekratzten Pulvermaterials zu dem Pulvermaterialaufnahmecontainer; und
- Aufnehmen des geförderten Pulvermaterials auf dem ersten Hebetisch durch Bewegen des ersten Hebetisches nach unten.
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(Ergänzende Bemerkung 4)
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Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung gemäß irgendeiner der ergänzenden Bemerkungen 2 und 3, ferner enthaltend:
- Heizmittel zum Heizen des Pulvermaterials in dem Dünnschichtausbildungscontainer.
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(Ergänzende Bemerkung 5)
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Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung gemäß irgendeiner der ergänzenden Bemerkungen 2 bis 4, ferner enthaltend Heizmittel zum Heizen des Pulvermaterials in dem Pulvermaterialaufnahmecontainer.
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(Ergänzende Bemerkung 6)
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Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung gemäß ergänzender Bemerkung 1, wobei
ein erster mit einem ersten Hebetisch ausgestatteter Pulvermaterialaufnahmecontainer, ein mit einem zweiten Hebetisch ausgestatteter Dünnschichtausbildungscontainer und ein mit einem dritten Hebetisch ausgestatteter zweiter Pulvermaterialaufnahmecontainer parallel in dem Dünnschichtausbildungsabschnitt platziert sind und der Dünnschichtausbildungsabschnitt einen Nachbeschichter hat, der sich auf einer oberen Oberfläche des ersten Pulvermaterialaufnahmecontainers, des Dünnschichtausbildungscontainers und des zweiten Pulvermaterialaufnahmecontainers bewegt, um das Pulvermaterial zu tragen bzw. zu bewegen bzw. zu fördern und eine Dünnschicht bzw. dünne Schicht aus dem Pulvermaterial auf dem zweiten Hebetisch bildet,
eine Steuerung, bei der der Steuerabschnitt das Pulvermaterial der dekomprimierten Atmosphäre vor Beginn des Modellierens aussetzt und das Pulvermaterial in den Pulverrmaterialaufnahmecontainern in geteilter Weise aufnimmt, durchgeführt wird, indem das in dem Dünnschichtausbildungscontainer in geteilter Weise aufgenommene Pulvermaterial zu wenigstens einem Container aus dem ersten Pulvennaterialaufnahmecontainer und dem zweiten Pulvermaterialaufnahmecontainer in der dekomprimierter Atmosphäre vor Beginn des Modellierens transferiert bzw. überführt wird.
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(Ergänzende Bemerkung 7)
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Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung gemäß ergänzender Bemerkung 6, wobei die Übertragung des Pulvermaterials durchgeführt wird durch:
- Projizieren bzw. Aufwerfen des Pulvermaterials auf der oberen Oberfläche des Dünnschichtausbildungscontainers durch Bewegen des zweiten Hebetisches nach oben; Abkratzen des aufgeworfenen Pulvermaterials durch Bewegen des Nachbeschichters nach vorne;
- Tragen bzw. Fördern des abgekratzten Pulvermaterials zum ersten Pulvermaterialaufnahmecontainer; und
- Aufnehmen des geförderten Pulvermaterials auf dem ersten Hebetisch durch Bewegen des ersten Hebetisches nach unten.
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(Ergänzende Bemerkung 8)
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Pulver-Rapid-Prototyp-Vorrichtung gemäß ergänzender Bemerkung 7, wobei nach dem Aufnehmen des Pulvermaterials auf dem ersten Hebetisch, ferner enthaltend: Projizieren bzw. Aufwerfen bzw. Aufhäufen des Pulvermaterials auf der oberen Oberfläche des Dünnschichtausbildungscontainers durch Bewegen des zweiten Hebetisches nach oben; Abkratzen des aufgehäuften Pulvermaterials durch Bewegen des Nachbeschichters nach vorne;
Fördern des abgekratzten Pulvermaterials zum zweiten Pulvermaterialaufnahmecontainer; und Aufnehmen des geförderten Pulvermaterials auf dem dritten Hebetisch durch Bewegen des dritten Hebetisches nach unten.
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(Ergänzende Bemerkung 9)
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Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung gemäß irgendeiner der ergänzenden Bemerkungen 6 bis 8, ferner enthaltend:
- Heizmittel zum Heizen des Pulvermaterials in dem Dünnschichtausbildungscontainer.
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(Ergänzende Bemerkung 10)
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Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung gemäß irgendeiner der ergänzenden Bemerkungen 6 bis 9, ferner enthaltend:
- Heizmittel zum Heizen des Pulvermaterials in dem ersten und zweiten Pulvermaterialaufnahmecontainer.
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(Ergänzende Bemerkung 11)
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Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung gemäß irgendeiner der ergänzenden Bemerkungen 1 bis 10, wobei
das Pulvermaterial Metallpulver ist.
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(Ergänzende Bemerkung 12)
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Pulver-Rapid-Prototyping-Vorrichtung gemäß irgendeiner der ergänzenden Bemerkungen 1 bis 11, wobei
die Energiestrahlquelle zum Erhitzen einer Laserlichtquelle oder eine Elektronenstrahlquelle ist.
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(Ergänzende Bemerkung 13)
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Pulver-Rapid-Prototpying-Verfahren, enthaltend:
- Aufnehmen von Pulvermaterial in einer dekomprimierten Atmosphäre oder einer Schutzgasatmosphäre;
- Zuführen des Pulvermaterials zum Binden einer dünnen Schicht des Pulvermaterials; und Sintern oder Schmelzen und anschließendes Aushärten der dünnen Schicht, um sie zu modellieren, wobei
- das Pulvermaterial einer dekomprimierten Atmosphäre ausgesetzt wird und in einer geteilten Weise vor Beginn des Modellierens aufgenommen wird.
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(Ergänzende Bemerkung 14)
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Pulver-Rapid-Prototyping-Verfahren gemäß ergänzender Bemerkung 13, wobei
das Aussetzen des Pulvermaterials einer dekomprimierten Atmosphäre und das Aufnehmen in einer geteilten Weise vor Beginn des Modellierens enthält, dass das Pulvermaterial einer dekomprimierten Atmosphäre ausgesetzt wird, während das Material erhitzt wird.
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(Ergänzende Bemerkung 15)
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Pulver-Rapid-Prototyping-Verfahren gemäß irgendeiner der ergänzenden Bemerkungen 13 und 14, wobei
das Aussetzen des Pulvermaterials einer dekomprimierten Atmosphäre und das Aufnehmen in einer geteilten Weise vor Beginn des Modellierens enthält, dass die Oberflächenschicht des Pulvermaterials abgekratzt wird, nachdem das Pulvermaterial der dekomprimierten Atmosphäre ausgesetzt worden ist, und dann das abgekratzte Pulvermaterial aufgenommen wird.
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(Ergänzende Bemerkung 16)
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Pulver-Rapid-Prototyping-Verfahren gemäß irgendeiner der ergänzenden Bemerkungen 13 und 14, wobei
das Aussetzen des Pulvermaterials einer dekomprimierten Atmosphäre und das Aufnehmen in einer geteilten Weise vor Beginn des Modellierens enthält, dass die dünne Schicht aus dem Pulvermaterial der dekomprimierten Atmosphäre nach dem Trennen bzw. Aufteilen des Pulvermaterials und dem Bilden der dünnen Schicht aus dem Pulvermaterial ausgesetzt wird und das Pulvermaterial, das die der dekomprimierten Atmosphäre ausgesetzte dünne Schicht darstellt, aufgenommen wird.
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(Ergänzende Bemerkung 17)
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Pulver-Rapid-Prototyping-Verfahren gemäß irgendeiner der Ergänzenden Bemerkungen 12 bis 16, wobei das Pulvermaterial Metallpulver ist.
