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Technisches Gebiet
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Die Offenbarung bezieht sich auf eine Laminierungsvorrichtung.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Eine Metall-Laminierungsformvorrichtung wiederholt das Formen einer Materialschicht, hergestellt aus einem Metallmaterial in einem vorgegebenen Formbereich und bildet eine erstarrte bzw. verfestigte Schicht, indem die Materialschicht mit einem Laserstrahl oder einem Elektronenstrahl bestrahlt wird. Anschließend wird eine vorgegebene Anzahl von verfestigten Schichten laminiert bzw. geschichtet, um ein gewünschtes dreidimensionales Objekt zu bilden.
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In einer solchen Formvorrichtung wird ein Formbereich durch eine luftdichte Kammer abgedeckt, und die Kammer wird mit einem Inertgas mit einer vorgegebenen Konzentration gefüllt, um zu verhindern, dass das Metallmaterial verformt bzw. verändert wird und das Formen adäquat durchgeführt wird.
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Wenn andererseits die Materialschicht mit dem Laserstrahl oder dem Elektronenstrahl bestrahlt wird und die Materialschicht gesintert oder geschmolzen wird, sodass die verfestigte Schicht gebildet wird, wird Metall-Qualm, der sogenannte Qualm, erzeugt. Im Folgenden beinhaltet die Verfestigung sowohl sintern als auch schmelzen. Wenn der Qualm in der Kammer vorhanden ist, kann der Qualm den Laserstrahl oder den Elektronenstrahl unterbrechen oder an einer optischen Komponente haften, wie z. B. einer Scheibe bzw. einem Fenster an der oberen Wand der Kammer, was zu einer Abnahme der Formqualität führt.
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So wird in einer herkömmlichen Laminierungsformvorrichtung ein Inertgas in die Kammer geliefert und das qualmhaltige Inertgas in der Kammer abgeführt bzw. abgelassen, dass ein Inneres der Kammer in einer sauberen Inertgasatmosphäre erhalten bleibt. Darüber hinaus, um das abgelassene Inertgas wiederzuverwenden, wird das Inertgas, das aus der Kammer abgelassen wird, zu einem Qualmkollektor gesendet, der Qualm wird entfernt und dann wird das Inertgas in die Kammer zurückgeführt.
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Als Qualmkollektor wird beispielsweise ein elektrostatischer Abscheider verwendet. Wie in dem
japanischen Patent Nr. 6095147 offenbart, lädt ein Qualmkollektor, der ein elektrostatischer Abscheider ist, den Qualm durch Koronaentladung positiv oder negativ auf und sammelt der geladene Qualm mit einer Coulomb-Kraft. Der Qualm im Inertgas wird von dem Qualmkollektor entfernt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß einem Gesichtspunkt zum Verhindern, dass ein Metallmaterial verändert wird, ist eine Sauerstoffkonzentration in der Kammer so gering wie möglich. Daher ist die herkömmliche Laminierungsformvorrichtung konfiguriert, sodass die Sauerstoffkonzentration in der Kammer weiter gesenkt wird. Zum Beispiel weist die Kammer der herkömmlichen Laminierungsformvorrichtung eine hohe Luftdichtheit auf. In einer Atmosphäre mit extrem niedriger Sauerstoffkonzentration wird die Koronaentladung jedoch instabil in dem Qualmkollektor erzeugt, der der elektrostatische Abscheider ist, und der Qualm kann nicht normal entfernt werden, oder der Qualmkollektor wird aufgrund von Fehlern gestoppt.
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Eine Ausführungsform der Offenbarung besteht darin, eine Laminierungsformvorrichtung bereitzustellen, bei der ein Inneres einer Kammer in einer Inertgasatmosphäre mit einer niedrigen Sauerstoffkonzentration, die für das Formen geeignet ist, aufrechterhalten wird und eine Sauerstoffkonzentration in einem Qualmkollektor zu einem Ausmaß eingestellt wird, sodass die Koronaentladung angemessen durchgeführt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung ist eine Laminierungsformvorrichtung bereitgestellt, die beinhaltet: eine Kammer, die einen Formbereich abdeckt; einen Bestrahler, der eine im Formbereich mit einem Laserstrahl oder einem Elektronenstrahl gebildete Materialschicht bestrahlt und eine verfestigte Schicht bildet; einen Versorgungsanschluss, der auf oder in der Kammer bereitgestellt ist und durch den das Inertgas von der Kammer abgelassen wird; eine Inertgasversorgung, die mit dem Versorgungsanschluss verbunden ist und das Inertgas zu der Kammer liefert, einen Qualmkollektor, der einen Einlass aufweist, der mit dem Auslassanschluss verbunden ist und an den das aus der Kammer abgelassene Inertgas geliefert wird, einen Ladeabschnitt mit einer Ladeelektrode, die den Qualm positiv oder negativ auflädt, der in dem Inertgas enthalten ist, gesendet von dem Einlass, eine Sammelstelle, die die geladenen Qualm sammelt, und ein Auslass, der mit dem Versorgungsanschluss verbunden ist und durch den das Inertgas, aus dem der Qualm entfernt wird, zurück in die Kammer kehrt; und einen Sauerstoffkonzentrationsregler, der zwischen dem Auslassanschluss und dem Ladeabschnitt verbunden ist und liefert, zu dem Qualmkollektor, ein Einstellgas mit einer Sauerstoffkonzentration, die höher ist als eine Sauerstoffkonzentration des Inertgases, das aus dem Auslassanschluss abgelassen wird.
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Die Laminierungsformvorrichtung gemäß der Offenbarung ist konfiguriert, um ein Inertgas in die Kammer zu liefern durch die Inertgasversorgung und ein Einstellgas aus einer Position oberhalb von dem Qualmkollektor liefert, der ein elektrostatischer Abscheider ist. Das Einstellgas hat eine Sauerstoffkonzentration, die höher ist als eine Sauerstoffkonzentration des Inertgases, das aus der Kammer abgelassen wird. Auf diese Weise wird das Innere der Kammer in einer inerten Gasatmosphäre mit geringer Sauerstoffkonzentration gehalten und eine Sauerstoffkonzentration in dem Qualmkollektor auf eine Konzentration eingestellt, die geeignet ist für elektrostatisches Ausfällen bzw. elektrostatisches Abscheiden. Darüber hinaus wird die Laminierungsformvorrichtung in einer Umgebung gehalten, die für die Bildung eines dreidimensionalen Objekts mit hoher Präzision geeignet ist.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Konfiguration einer Laminierungsformvorrichtung einer Ausführungsform.
- 2 zeigt eine schematische Konfiguration eines Bestrahlers.
- 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Kontaminationsverhinderers.
- 4 zeigt eine schematische Konfiguration eines Qualmkollektors.
- 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Sauerstoffkonzentrationreglers.
- 6 ist eine vergrößerte Ansicht einer Abgasvorrichtung.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Verschiedene Merkmale, die in der folgenden Ausführungsform dargestellt werden, können miteinander kombiniert werden.
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Wie in 1 dargestellt, beinhaltet eine Laminierungsformvorrichtung der Ausführungsformung eine Kammer 11, einen Materialschichtformer 3, einen Bestrahler 4, einen Kontaminationsverhinderer 5 und einen Inertgasversorgungs- und Auslassmechanismus.
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Die Kammer 11 ist, mit Ausnahme einer Versorgungs-/Auslassleitung eines Inertgases, konfiguriert, um wesentlich luftdicht zu sein und deckt einen Formbereich R ab, der ein Bereich ist, in dem ein gewünschtes dreidimensionales Objekt gebildet wird.
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Der Materialschichtformer 3 ist in der Kammer 11 bereitgestellt. Der Materialschichtformer 3 enthält eine Basis 31 mit dem Formbereich R und einen Recoaterkopf bzw. Nachbeschichtungskopf bzw. Wiederbeschichtungskopf 33, der auf der Basis 31 angeordnet ist und konfiguriert ist, um in einer horizontalen Achsenrichtung beweglich zu sein. An jeder der beiden Seitenflächen des Wiederbeschichtungskopfes 33 ist eine Schneide bzw. Klinge bereitgestellt ist. Eine Materialversorgung (nicht abgebildet) liefert Materialpulver an den Wiederbeschichtungskopf 33. Der Wiederbeschichtungskopf 33 bewegt sich in einer horizontalen Achsenrichtung hin und her, während das im Wiederbeschichtungskopf 33 enthaltene Materialpulver von einer Bodenfläche des Wiederbeschichtungskopfes 33 abgelassen wird. Zu diesem Zeitpunkt glätten die Klingen das aus dem Wiederbeschichtungskopf 33 abgelassene Materialpulver, um eine Materialschicht 23 zu bilden. Im Formbereich R ist ein Formtisch 35 bereitgestellt, der in vertikaler Richtung durch eine Formtisch-Antriebsvorrichtung 37 beweglich ist. Zu dem Zeitpunkt der Verwendung der Laminierungsformvorrichtung wird eine Grundplatte 21 auf dem Formtisch 35 angeordnet und die erste Materialschicht 23 auf der Grundplatte 21 ausgebildet.
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Der Bestrahler 4 ist über der Kammer 11 bereitgestellt. Der Bestrahler 4 der Ausführungsform bestrahlt mit einem Laserstrahl L eine vorgegebene Position auf der Materialschicht 23, die auf dem Formbereich R gebildet wird, um Materialpulver an der vorgegebenen Position zu sintern oder zu schmelzen, um eine verfestigte Schicht 25 zu bilden. Wie in 2 dargestellt, verfügt der Bestrahler 4 über eine Lichtquelle 41, einen Kollimator 43, eine Fokussteuereinheit 45 und einen Galvanoscanner. Die Fokussteuereinheit 45 verfügt über einen Diffusor, einen Kondensor, und einen Aktuator, der bewirkt, dass sich der Diffusor in Bezug auf den Kondensor relativ bewegt. Der Galvanoscanner verfügt über einen X-Axial-Galvanospiegel 47, einen Aktuator, der den X-Axial-Galvanospiegel 47 dreht, einen Y-Axial-Galvanospiegel 49 und einen Aktuator, der den Y-Axial-Galvanospiegel 49 dreht.
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Die Lichtquelle 41 erzeugt den Laserstrahl L. Hierbei ist eine Art von Laserstrahl L nicht begrenzt, solange die Materialschicht 23 mit dem Laserstrahl L gesintert oder geschmolzen werden kann und Beispiele für die Laserstrahlen L einen CO2-Laserstrahl, einen Faserlaserstrahl und einen YAG-Laserstrahl enthalten. Der Kollimator 43 wandelt den Laserstrahl-L-Ausgang von der Lichtquelle 41 in einen parallelen Lichtstrahl um. Die Fokussteuereinheit 45 passt den Laserstrahl-L-Ausgang der Lichtquelle 41 an den gewünschten Spotdurchmesser an. Der Galvanoscanner führt zweidimensionales Scannen mit dem Laserstrahl-L-Ausgang von der Lichtquelle 41 durch. Insbesondere werden die Drehwinkel des X-Axial-Galvanospiegels 47 und des Y-Axial-Galvanospiegels 49 in Abhängigkeit von der Größe eines Drehwinkel-Steuersignals gesteuert, das von einer Steuereinrichtung eingegeben wird (nicht dargestellt), und das Scannen mit dem Laserstrahl L erfolgt sowohl in X-axialer als auch in Y-axialer Richtung.
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Der Laserstrahl L, der den X-axialen Galvanospiegel 47 und den Y-Axial-Galvanospiegel 49 durchdringt, wird durch ein Fenster 12 übertragen, das in der oberen Wand der Kammer 11 bereitgestellt ist, so dass die im Formbereich R gebildete Materialschicht 23 mit dem Laserstrahl L bestrahlt wird. Das Fenster 12 besteht aus einem Material, das den Laserstrahl L übertragen kann. Wenn der Laserstrahl L beispielsweise der Faserlaserstrahl oder der YAG-Laserstrahl ist, kann das Fenster 12 aus Quarzglas geformt werden.
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Darüber hinaus kann der Bestrahler die Materialschicht 23 mit einem Elektronenstrahl bestrahlen und verfestigen und die verfestigte Schicht 25 bilden. Beispielsweise kann der Bestrahler konfiguriert werden, um eine Kathodenelektrode, eine Anodenelektrode, eine Magnetspule bzw. Solenoid bzw. einen Magneten und eine Kollektorelektrode zu enthalten. Die Kathodenelektrode entlädt Elektronen. Die Anodenelektrode bewirkt, dass die Elektronen konvergieren und beschleunigt die Elektronen. Der Magnet bildet ein Magnetfeld, um die Richtungen von Elektronenstrahlen in einer Richtung konvergieren zu lassen. Die Kollektorelektrode ist elektrisch mit der Materialschicht 23 verbunden, die ein Bestrahlungsziel ist. Zwischen der Kathodenelektrode und der Kollektorelektrode wird eine Spannung angelegt.
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Der oben beschriebene Materialschichtformer 3 und der Bestrahler 4 bilden das gewünschte dreidimensionale Objekt. Zunächst wird die Grundplatte 21 auf den Formtisch 35 gelegt und die Höhe des Formteils 35 an eine entsprechende Position angepasst. Als nächstes bewegt sich der Wiederbeschichtungskopf 33 in 1 von links nach rechts über den Formbereich R, und die erste Materialschicht 23 wird auf der Grundplatte 21 ausgebildet. Als nächstes bestrahlt der Bestrahler 4 eine vorgegebene Position auf der ersten Materialschicht 23 mit dem Laserstrahl L, und die erste verfestigte Schicht 25 wird gebildet. Ebenso wird die Höhe des Formtisches 35 um eine Schicht der Materialschicht 23 abgesenkt. Der Wiederbeschichtungskopf 33 bewegt sich in 1 über den Formbereich R von rechts nach links, und die zweite Materialschicht 23 wird auf der ersten verfestigten Schicht 25 gebildet. Als nächstes bestrahlt der Bestrahler 4 eine vorgegebene Position auf der zweiten Materialschicht 23 mit dem Laserstrahl L, und die zweite verfestigte Schicht 25 wird gebildet. Die erste verfestigte Schicht 25 und die zweite verfestigte Schicht 25 werden aneinandergeklebt. Die oben beschriebenen Prozesse werden wiederholt durchgeführt, wodurch die dritte verfestigte Schicht 25 und die nachfolgenden verfestigten Schichten sequenziell gebildet werden. Auf diese Weise wird Bilden der Materialschicht 23 und der verfestigten Schicht 25 wiederholt durchgeführt und das gewünschte dreidimensionale Objekt gebildet.
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Der Kontaminationsverhinderer 5 ist an der oberen Wand der Kammer 11 zum Abdecken des Fensters 12 bereitgestellt. Wie in 3 dargestellt, hat der Kontaminationsverhinderer 5 ein zylindrisches Gehäuse 51 und ein zylindrisches Diffusionselement 52 im Gehäuse 51 angeordnet. Zwischen dem Gehäuse 51 und dem Diffusionselement 52 ist ein Inertgasversorgungsraum 53 bereitgestellt. Darüber hinaus ist an einer Bodenfläche des Gehäuses 51 eine Öffnung 54 auf einer Innenseite des Diffusionselements 52 bereitgestellt. Das Diffusionselement 52 weist mehrere feine Poren 55 auf und wird mit einem sauberen Inertgas gefüllt, das dem Inertgasversorgungsraum 53 zugeführt wird, passiert durch die feinen Poren 55 und füllt einen sauberen Raum 56. Dann wird das saubere Inertgas, das den sauberen Raum 56 füllt, durch die Öffnung 54 abwärts des Kontaminationsverhinderers 5 ausgeworfen. Der Kontaminationsverhinderer 5 verhindert, dass das Fenster 12 mit Qualm verunreinigt wird, die bei der Bildung der verfestigten Schicht 25 entstehen. Darüber hinaus veranlasst der Kontaminationsverhinderer 5 den Qualm, der im Begriff ist, über einen Bestrahlungsweg des Laserstrahls L zu gelangen, vom Bestrahlungsweg auszuschließen.
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Hier wird der Inertgasversorgungs- und Auslassmechanismus der Ausführungsform beschrieben. Der Inertgasversorgungs- und Auslassmechanismus füllt die Kammer 11 mit einem Inertgas mit einer vorgegebenen Konzentration. Darüber hinaus lässt der Inertgasversorgungs- und Auslassmechanismus ein Inertgas ab, das Qualm enthält von der Kammer 11, entfernt den meisten Qualm aus dem abgelassenen Inertgas und bewirkt, dass das Qualm-entfernte Inertgas in die Kammer 11 zurückkehrt. Der Inertgasversorgungs- und Auslassmechanismus beinhaltet eine Inertgasversorgung 6, einen Qualmkollektor 7, einen Sauerstoffkonzentrationsregler 8 und eine Abgasvorrichtung 9.
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Ein oder mehrere Versorgungsanschlüsse sind auf oder in der Kammer 11 bereitgestellt. Wenigstens eines von dem Inertgas, das von der Inertgasversorgung 6 geliefert wird, und das Inertgas, das veranlasst wird aus dem Qualmkollektor 7 zurückgeführt zu werden, wird durch den Versorgungsanschluss an die Kammer 11 geliefert. In der Ausführungsform werden ein erster Versorgungsanschluss 14 und ein zweiter Versorgungsanschluss 15 als die Versorgungsanschlüsse bereitgestellt. Der erste Versorgungsanschluss 14 ist in einer Seitenwand der Kammer 11 bereitgestellt und ist mit der Inertgasversorgung 6 und dem Qualmkollektor 7 verbunden. Das Inertgas, aufweisend eine vorgegebene Konzentration, wird über die Inertgasversorgung 6 über den ersten Versorgungsanschluss 14 an die Kammer 11 geliefert. Darüber hinaus kehrt das Inertgas, aus dem der meiste Qualm durch den Qualmkollektor 7 entfernt wird, über den ersten Versorgungsanschluss 14 in die Kammer 11 zurück. Der zweite Versorgungsanschluss 15 ist in der oberen Wand der Kammer 11 bereitgestellt und ist mit der Inertgasversorgung 6 verbunden. Das Inertgas wird über den zweiten Versorgungsanschluss 15 an den Inertgasversorgungsraum 53 des Kontaminationsverhinderers 5 geliefert. Um zu verhindern, dass der Qualm am Fenster 12 haftet, ist wünschenswerterweise nur die Inertgasversorgung 6 mit dem zweiten Versorgungsanschluss 15 verbunden.
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Ein oder mehrere Auslassanschlüsse sind auf oder in der Kammer 11 bereitgestellt. Das Inertgas, das den Qualm enthält, wird aus der Kammer 11 über den Auslassanschluss in den Qualmkollektor 7 abgelassen. In der Ausführungsform ist ein Auslassanschluss 16 als der Auslassanschluss in der Seitenwand der Kammer 11 bereitgestellt. Das Inertgas, das den Qualm enthält, wird über den Auslassschluss 16 zum Qualmkollektor 7 abgelassen.
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Die Anzahl oder Positionen der Versorgungsanschlüsse und der Auslassanschlüsse sind nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann eine beliebige Anzahl von Versorgungs- und Auslassanschlüsse in der Seitenwand oder der oberen Wand der Kammer 11 oder an jeder beliebigen Position eines Bestandteils in der Kammer 11, wie z. B. dem Wiederbeschichtungskopf 33, bereitgestellt werden. Darüber hinaus können der mit der Inertgasversorgung 6 verbundene Versorgungsanschluss und der mit dem Qualmkollektor 7 verbundene Versorgungsanschluss separat bereitgestellt werden.
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Die Inertgasversorgung 6 liefert das Inertgas mit der vorgegebenen Konzentration an die Kammer 11. Insbesondere ist die Inertgasversorgung 6 ein Inertgasgenerator, der das Inertgas aus der Umgebungsluft oder einer Gasflasche extrahiert, in der das Inertgas gespeichert ist. Das Inertgas, das von der Inertgasversorgung 6 geliefert wird, ist wünschenswerterweise ein Gas, das eine Reinheit so hoch wie möglich aufweist. Mit anderen Worten, eine Sauerstoffkonzentration im Inertgas von der Inertgasversorgung 6 beträgt vorzugsweise etwa 0%. In der Ausführungsform wird als die Inertgasversorgung 6 ein PSA-Typ-Stickstoffgenerator verwendet, der geeignet ist, ein Stickstoffgas mit einer Konzentration von etwa 99,99 % zu erzeugen. Darüber hinaus bezieht sich das Inertgas auf ein Gas, das im Wesentlichen nicht mit der Materialschicht 23 aus einem Metallmaterial, der verfestigten Schicht 25, die durch Verfestigen des Metallmaterials gebildet wird, und anderen sauerstoffhaltigen Gasen reagiert. Das Inertgas ist beispielsweise Stickstoff.
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Der Qualmkollektor 7 ist ein elektrostatischer Abscheider, der den meisten Qualm, aus dem aus der Kammer 11 abgelassenen Inertgas entfernt und dann veranlasst, dass das Inertgas in die Kammer 11 zurückkehrt. Wie in 4 dargestellt, enthält der Qualmkollektor 7 einen Einlass 71, einen Ladeabschnitt 73, einen Sammelabschnitt 75 und einen Auslass 77. Der Einlass 71 ist mit dem Auslassanschluss 16 verbunden, und das aus der Kammer 11 abgelassene Inertgas wird über den Einlass 71 an den Ladeabschnitt 73 geliefert. Der Ladeabschnitt 73 lädt den im Inertgas enthaltenen Qualm, gesendet von dem Einlass 71, positiv oder negativ auf. Der Sammelabschnitt 75 sammelt den aufgeladenen Qualm. Der Auslass 77 ist mit dem ersten Versorgungsanschluss 14 verbunden, und das Inertgas, aus dem der meiste Qualm entfernt wird, kehrt über den Auslass 77 in die Kammer 11 zurück. Der Qualmkollektor 7 der Ausführungsform ist ein einstufiger elektrostatischer Abscheider, in dem der Ladeabschnitt 73 und der Sammelabschnitt 75 integral ausgebildet sind. Das heißt, der Ladeabschnitt 73 und der Sammelabschnitt 75 verfügen über eine Vielzahl von Ladeplatten 731, bereitgestellt in vorgegebenen Abständen, nadelförmige Ladeelektroden 733, die an den Ladeplatten 731 befestigt sind und Sammelplatten 751, die zwischen den Ladeplatten 731 bereitgestellt sind. Auf die Ladeplatten 731 und die Ladeelektroden 733 wird durch eine Spannungsversorgungseinheit (nicht abgebildet) eine hohe Spannung angelegt, und der Qualm wird durch Koronaentladung positiv oder negativ geladen. Die Sammelplatten 751 sind geerdet, und der geladene Qualm wird auf den Sammelplatten 751 mit einer Coulomb-Kraft gesammelt. Darüber hinaus ist der Qualmkollektor 7 der Ausführungsform des einstufigen elektrostatischen Abscheiders, wie oben beschrieben; Der Qualmkollektor 7 kann jedoch auch ein zweistufiger elektrostatischer Abscheider sein, bei dem der Ladeabschnitt 73 und der Sammelabschnitt 75 getrennt voneinander konfiguriert sind.
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Der Sauerstoffkonzentrationsregler 8 versorgt den Qualmkollektor 7 mit einem Einstellgas, das eine Sauerstoffkonzentration aufweist, die höher ist als eine Sauerstoffkonzentration des Inertgases, das aus dem Auslassanschluss 16 abgelassen wird. Das heißt, die Sauerstoffkonzentration des Einstellgases ist höher als die Sauerstoffkonzentration des Inertgases, das von der Inertgasversorgung 6 geliefert wird. Der Sauerstoffkonzentrationsregler 8 ist mit einer beliebigen Position oberhalb des Qualmkollektors 7 verbunden, d.h. zwischen dem Auslassanschluss 16 und dem Ladeabschnitt 73. Insbesondere kann der Sauerstoffkonzentrationsregler 8 mit einem Rohr verbunden werden, das den Auslassanschluss 16 und den Einlass 71 verbindet oder an eine Position oberhalb des Ladeabschnitts 73 des Qualmkollektors 7 verbunden werden kann. Wie oben beschrieben, erzeugt der Ladeabschnitt 73 instabil Koronaentladung, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Qualmkollektor 7 unter einem vorgegebenen Wert liegt. Zum Beispiel wird in dem Qualmkollektor 7 der Ausführungsform, wenn die Sauerstoffkonzentration unter etwa 0,6 Vol% liegt, die Koronaentladung instabil erzeugt. Daher wird das Einstellgas mit einer Sauerstoffkonzentration, die höher ist als die Sauerstoffkonzentration, bei der die Koronaentladung instabil erzeugt wird, von der Position oberhalb des Qualmkollektors 7 zugeführt, wodurch die Koronaentladung stabil erzeugt wird. Die Sauerstoffkonzentration in der Kammer 11 steigt im Vergleich zu einem Fall, in dem der Sauerstoffkonzentrationsregler 8 nicht bereitgestellt ist, leicht an. Da das Einstellgas jedoch direkt an den Qualmkollektor 7 geliefert wird, wird eine Zunahme der Sauerstoffkonzentration in der Kammer 11 innerhalb eines Bereichs unterdrückt, in dem das Formen nicht behindert wird. In der Ausführungsform wird beispielsweise ein Einstellgas mit einer Sauerstoffkonzentration von ca. 7,0 Vol% aus der Position oberhalb des Qualmkollektors 7 zugeführt und die Sauerstoffkonzentration in dem Qualmkollektor 7 auf etwa 0,6 Vol% oder höher eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Sauerstoffkonzentration in der Kammer 11 etwa 0,7 Vol% oder niedriger, vorzugsweise etwa 0,6 Vol% oder niedriger.
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Das Einstellgas ist wünschenswerterweise ein Mischgas aus dem gleichen Inertgas wie das von der Inertgasversorgung 6 gelieferte Inertgas und ein sauerstoffhaltiges Gas. Darüber hinaus kann das sauerstoffhaltige Gas jedes Gas sein, das Sauerstoff enthält und vorzugsweise Luft ist. In der Ausführungsform werden das von der Inertgasversorgung 6 gelieferte Inertgas und die Luft gemischt, um das Einstellgas zu erzeugen.
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Der Sauerstoffkonzentrationsregler 8 der Ausführungsform ist in 5 dargestellt. Der Sauerstoffkonzentrationsregler 8 beinhaltet ein erstes Durchflusssteuerventil 81, ein zweites Durchflusssteuerventil 82 und ein Gelenk 83. Das erste Durchflusssteuerventil 81 und das zweite Durchflusssteuerventil 82 sind beispielsweise eine Geschwindigkeitssteuerung oder ein Regelventil. Das erste Durchflusssteuerventil 81 ist mit der Inertgasversorgung 6 verbunden und stellt den Durchflussrate des Inertgases ein. Das zweite Durchflusssteuerventil 82 ist mit einer Versorgung für sauerstoffhaltiges Gas 18 verbunden, der das sauerstoffhaltige Gas liefert und die Durchflussrate des sauerstoffhaltigen Gases einstellt. In der Ausführungsform ist die Versorgung für sauerstoffhaltiges Gas 18 ein Luftkompressor. Wenn die Laminierungsformvorrichtung beispielsweise eine pneumatische Antriebsvorrichtung enthält, wird der Luftkompressor mit der pneumatischen Antriebsvorrichtung verbunden. In diesem Fall kann der Luftkompressor als Versorgung für sauerstoffhaltiges Gas 18 verwendet werden. Das Gelenk 83 ist mit jedem von dem ersten Durchflusssteuerventil 81, dem zweiten Durchflusssteuerventil 82 und dem Qualmkollektor 7 verbunden. Das Inertgas und das sauerstoffhaltige Gas, das über das erste Durchflusssteuerventil 81 und das zweite Durchflusssteuerventil 82 gesendet wird, werden in dem Gelenk 83 vermischt und an den Qualmkollektor 7 gesendet.
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Die Sauerstoffkonzentration des Einstellgases wird wünschenswerterweise an eine Sauerstoffkonzentration angepasst, die niedriger ist als eine begrenzende Sauerstoffkonzentration des Qualms, d.h. eine untere Sauerstoffkonzentration, bei der sich der Qualm entzündet. Wenn das Metallmaterial beispielsweise ein Eisen-basiertes Material ist, wie z. B. Maraging-Stahl, beträgt die begrenzende Sauerstoffkonzentration des Qualms etwa 8,0 Vol%. Wenn das Metallmaterial also ein Eisen-basiertes Material ist, so wie Maraging-Stahl oder dergleichen, wird die Sauerstoffkonzentration des Einstellgases auf unter etwa 8,0 Vol% eingestellt. Auf diese Weise wird zumindest die Sauerstoffkonzentration im Qualmkollektor 7 niedriger gehalten als die begrenzende Sauerstoffkonzentration der Qualm, so dass es möglich ist, die Laminierungsformvorrichtung sicherer zu konfigurieren.
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Ein Sauerstoffanalysator 13, der die Sauerstoffkonzentration erkennt, ist auf der Laminierungsformvorrichtung bereitgestellt. Der Sauerstoffanalysator 13 ist mit einem Anschluss 17, der an der Kammer 11 bereitgestellt ist und einem Anschluss 79 verbunden, der an dem Qualmkollektor 7 bereitgestellt ist. Um zu verhindern, dass der Qualm am Sauerstoffanalysator 13 haften, wird der Anschluss 79 wünschenswerterweise abwärts des Qualmkollektors 7 bereitgestellt. Wenn außerdem die Sauerstoffkonzentrationen in der Kammer 11 und der Qualmkollektor 7 einzeln erkannt werden müssen, können zwei Sauerstoffanalysatoren 13 bereitgestellt werden, um mit dem Anschluss 17 bzw. dem Anschluss 79 verbunden zu werden. Der Sauerstoffanalysator 13 ist mit dem Steuergerät verbunden (nicht abgebildet). Wenn die vom Sauerstoffanalysator 13 festgestellte Sauerstoffkonzentration gleich oder höher als ein vorgegebener Schwellenwert ist, steuert das Steuergerät den Qualmkollektor 7, um die Spannungsanwendung auf die Ladeelektroden 733 zu stoppen. Wenn die vom Sauerstoffanalysator 13 festgestellte Sauerstoffkonzentration gleich oder niedriger als der vorgegebene Schwellenwert ist, unterbricht das Steuergerät die Bestrahlung mit dem Laserstrahl L. Wenn ein Erfassungswert des Sauerstoffanalysators 13 3,0 Vol% oder höher beträgt, wird in der Ausführungsform die Spannungsanwendung auf die Ladeelektroden 733 gestoppt und die Bestrahlung mit dem Laserstrahl L unterbrochen. In dieser Konfiguration ist es möglich, hochwertige Laminierungsformung sicherer durchzuführen.
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Die Abgasvorrichtung 9 lässt, nach außen der Laminierungsformvorrichtung, das Inertgas aus, aus dem der meiste Qualm durch den Qualmkollektor 7 entfernt wird. Die Abgasvorrichtung 9 bewirkt, dass ein atmosphärischer Druck in der Kammer 11 und ein atmosphärischer Druck außerhalb der Laminierungsformvorrichtung wesentlich gleichmäßig werden, um zu verhindern, dass das qualmhaltige Inertgas aus der Kammer 11 austritt. Wie in 6 dargestellt, weist die Abgasvorrichtung 9 einen Filter 91, ein Regelventil 93, ein Ein-Aus-Ventil 95 und einen Lüftermotor 97 auf.
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Der Filter 91 ist z.B. aus einem Faservliesstofffilter bzw. Vliesstofffilter und einem HEPA-Filter konfiguriert und entfernt Qualm aus dem Inertgas, der zur Außenseite der Vorrichtung abgelassen wird. Da die Abgasvorrichtung 9 mit einer Position nach unten bzw. abwärts des Qualmkollektors 7, d.h. zwischen dem Sammelabschnitt 75 und dem ersten Versorgungsanschluss 14, verbunden ist, wird der meiste Qualm im Voraus aus dem Inertgas entfernt, das an die Abgasvorrichtung 9 gesendet wird. Obwohl es nicht notwendig ist, den Filter 91 bereit zu stellen, kann der Filter 91 das Inertgas, das abgelassen wird, weiter reinigen.
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Das Regelventil 93 ist beispielsweise ein Kugelventil und regelt eine Abgasmenge des Inertgases. Der Lüftermotor 97 bildet einen Luftstrom in Abgasrichtung. Das Regelventil 93 und der Lüftermotor 97 regulieren eine Summe der Abgasmenge aus der Abgasvorrichtung 9 und die undichte Menge pro Zeit an eine Versorgungsmenge oder höher pro Zeit von der Inertgasversorgung 6.
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Das Ein-Aus-Ventil 95 ist beispielsweise ein elektromagnetisches Ventil und schaltet zwischen EIN/AUS das Abgas. Die Steuervorrichtung (nicht abgebildet) steuert das Ein-Aus-Ventil 95 und den Lüftermotor 97 gemäß dem atmosphärischen Druck in der Kammer 11, der mit einem (nicht abgebildeten) Manometer gemessen wird, und der Sauerstoffkonzentration, die mit dem Sauerstoffanalysator 13 gemessen wird. Das heißt, das Ein-Aus-Ventil 95 wird geöffnet und der Lüftermotor 97 wird nur betrieben, wenn der atmosphärische Druck in der Kammer 11 gleich oder höher als der vorgegebene Schwellenwert ist und die Sauerstoffkonzentration niedriger als der vorgegebene Schwellenwert ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass das Inertgas innerhalb eines Bereichs aus der Kammer 11 austritt, in dem kein Einfluss auf das Formen ausgeübt wird.
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Wie oben beschrieben, sind die Ausführungsformen der Offenbarung beschrieben; die Ausführungsformen sind jedoch nur als Beispiele aufgeführt und beabsichtigen nicht, den Umfang der Offenbarung einzuschränken. Die neuartigen Ausführungsformen können in verschiedenen anderen Formen realisiert werden, und verschiedene Auslassungen, Ersetzungen oder Modifikationen können in einem Bereich durchgeführt werden, der nicht vom Hauptinhalt bzw. der Kernaussage der Offenbarung abweicht. Die in den Ausführungsformen dargestellten technischen Merkmale können innerhalb eines Bereichs miteinander kombiniert werden, in dem die Merkmale technisch miteinander kompatibel sind. Die Ausführungsformen und Änderungsbeispiele sind im Umfang oder Bestandteil der Offenbarung enthalten und im Umfang der Ansprüche und in einem der Offenbarung gleichwertigen Bereich enthalten.
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Zum Beispiel kann die Laminierungsformvorrichtung weiter eine Schneidvorrichtung enthalten und während oder nach dem Formen einen Schneidprozess auf der verfestigten Schicht 25 durchführen. Die Schneidevorrichtung weist beispielsweise einen Spindelkopf, der ein Schneidwerkzeug wie eine Langlochfräser bzw. Fräswerkzeug und einen Bearbeitungskopf, der auf dem der Spindelkopf bereitgestellt ist, dreht und der in eine gewünschte Position beweglich ist. Gemäß der Schneidevorrichtung, immer wenn eine vorgegebene Anzahl von verfestigten Schichten 25 gebildet wird, ist es möglich, den Schneidprozess auf einer Endfläche der verfestigten Schichten 25 durchzuführen. Alternativ weist die Schneidevorrichtung einen Schwenkmechanismus, der das Schneidwerkzeug wie ein Messer hält und einen Bearbeitungskopf, auf dem der Schwenkmechanismus bereitgestellt ist. Gemäß der Schneidevorrichtung ist es möglich, die Formgebung auf einer Fläche parallel zum Formtisch 35 und zwei Flächen vertikal zum Formtisch 35 und senkrecht zueinander nach dem Formen durchzuführen, wobei Formen einer Referenzfläche nach einem sekundären Prozess durchgeführt wird.
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Darüber hinaus liefert der Sauerstoffkonzentrationsregler 8 der Ausführungsform konstant das Einstellgas während Formen; Der Sauerstoffkonzentrationsregler 8 kann jedoch ein Ein-Aus-Ventil wie ein elektromagnetisches Ventil enthalten, um die Zufuhr je nach Sauerstoffkonzentration ein-/ausschalten zu können. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung (nicht abgebildet) das Ein-Aus-Ventil steuern, sodass das Einstellgas nur dann zugeführt wird, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Qualmkollektor 7 niedriger ist als der vorgegebene Schwellenwert und die Zufuhr des Einstellgases gestoppt wird, wenn die Sauerstoffkonzentration im Qualmkollektor 7 gleich oder höher als der vorgegebene Schwellenwert ist. Zu diesem Zeitpunkt werden die beiden Sauerstoffanalysatoren 13 wünschenswerterweise bereitgestellt und sind mit der Kammer 11 bzw. dem Qualmkollektor 7 verbunden.
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Darüber hinaus mischt der Sauerstoffkonzentrationsregler 8 der Ausführungsform das von der Inertgasversorgung 6 gelieferte Inertgas mit dem sauerstoffhaltigen Gas, das von der Versorgung für sauerstoffhaltiges Gas 18 geliefert wird, um das Einstellgas zu erzeugen; Der Sauerstoffkonzentrationsregler 8 kann jedoch jeder Regler sein, der dem Qualmkollektor 7 ein Einstellgas liefern kann, das eine Sauerstoffkonzentration aufweist, die höher ist als die des von der Inertgasversorgung 6 gelieferten Inertgases. Beispielsweise kann der Sauerstoffkonzentrationsregler 8 ein Inertgasgenerator sein, der ein Inertgas erzeugt, das eine Reinheit aufweist, die niedriger ist als die des Inertgases, das von der Inertgasversorgung 6 geliefert wird, oder eine Gasflasche, die ein Inertgas speichert, das eine Reinheit aufweist, die niedriger ist als die des Inertgas, das von der Inertgasversorgung 6 geliefert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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