DE102020132077A1 - Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung, Sprühvorrichtung, 3D-Additivherstellungsvorrichtung, Additivherstellungssystem und geformter Gegenstand und Gaszuführverfahren für eine Herstellungsvorrichtung - Google Patents

Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung, Sprühvorrichtung, 3D-Additivherstellungsvorrichtung, Additivherstellungssystem und geformter Gegenstand und Gaszuführverfahren für eine Herstellungsvorrichtung Download PDF

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Takahiro TACHIBANA
Yasuyuki Fujiya
Masayuki Ota
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Abstract

Es wird eine Gaszuführvorrichtung (SG) für eine Herstellungsvorrichtung bereitgestellt, die fähig ist, eine höhere Qualität zu realisieren. Die Gaszuführvorrichtung (SG) umfasst eine Inertgaszuführquelle (G), die Inertgas zuführt, eine Zuführleitung (L11), die mit der Inertgaszuführquelle (G) verbunden ist, ein Stickstoffentfernungsabschnitt (11), der an der Zuführleitung bereitgestellt ist und der zumindest einen Teil von Stickstoff in dem Inertgas entfernt, und ein Sauerstoffentfernungsabschnitt (12), der an der Zuführleitung (L11) bereitgestellt ist und die mindestens einen Teil von Sauerstoff in dem Inertgas entfernt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung, eine Sprühvorrichtung, eine 3D-Additivherstellungsvorrichtung, ein Additivherstellungssystem und einen geformten Gegenstand und ein Gaszuführverfahren für eine Herstellungsvorrichtung.
  • STAND DER TECHNIK
  • In den letzten Jahren werden zunehmend 3D-Additivherstellungsverfahren zum Herstellen von Komponenten verwendet. Als Beispiel eines Additivherstellungsverfahrens unter Verwendung von Metallpulver ist ein als Pulverbettverfahren bezeichnetes Verfahren weit verbreitet. Bei diesem Verfahren wird Metallpulver auf einem Bett verteilt, und ein formgebender Zielabschnitt wird mit einem Laser oder einem Elektronenstrahl, der als Wärmequelle fungiert, bestrahlt, um das Metallpulver zu schmelzen und erstarren zu lassen. Durch Wiederholung dieses Verfahrens kann ein geformter Gegenstand erlangt werden.
  • Das bei vorstehend genannten Verfahren verwendete Metallpulver weist eine große Oberfläche auf. Es kann daher leicht zur Bildung einer Oxidschicht auf der Oberfläche des Pulvers kommen, und der Sauerstoffgehalt eines fertig geformten Gegenstands neigt dazu, groß zu werden. Da das Schmelzen und Erstarren in einer Hochtemperaturumgebung aufgrund eines Lasers oder eines Elektronenstrahls wiederholt wird, neigt außerdem Sauerstoff in einer Arbeitsraumatmosphäre dazu, in einen geformten Gegenstand eingebracht zu werden. Ist aber der Sauerstoffgehalt in dem geformten Gegenstand, der zum Beispiel eine Nickellegierung als Basismaterial einschließt, hoch, nimmt dessen Kriechfestigkeit ab. Darüber hinaus ist es wahrscheinlich, dass in einem geformten Gegenstand, der eine Kupferlegierung als Basismaterial einschließt, eine Wasserstoffversprödung auftritt. Um den Sauerstoffpartialdruck einer Arbeitsraumatmosphäre stark abzusenken, wird in dem nachstehenden Patentdokument 1 vorgeschlagen, eine Desoxidationspumpe zu verwenden.
  • Liste der Entgegenhaltungen
  • Patentliteratur
  • Patentdokument 1: JP 2011-178627 A
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Technisches Problem
  • Selbst wenn der Sauerstoffpartialdruck wie vorstehend beschrieben gesenkt wird, neigt Stickstoff in einer Atmosphäre jedoch dazu, in einen geformten Gegenstand eingebracht zu werden. In diesem Fall nimmt, wie bei hohem Sauerstoffgehalt, die Qualität eines Produktes durch Aufstickung ab.
  • Die vorliegende Offenbarung erfolgt, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung, eine Sprühvorrichtung, eine 3D-Additivherstellungsvorrichtung, ein Additivherstellungssystem und einen geformten Gegenstand und ein Gaszuführverfahren für eine Herstellungsvorrichtung anzugeben, die fähig sind, eine höhere Qualität zu erzielen.
  • Lösung des Problems
  • Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, umfasst eine erfindungsgemäße Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung eine Inertgaszuführquelle, die Inertgas zuführt, eine Zuführleitung, die mit der Inertgaszuführquelle verbunden ist, einen Stickstoffentfernungsabschnitt, der an der Zuführleitung bereitgestellt ist und der mindestens einen Teil von Stickstoff in dem Inertgas entfernt, und einen Sauerstoffentfernungsabschnitt ein, der an der Zuführleitung bereitgestellt ist und der mindestens einen Teil von Sauerstoff in dem Inertgas entfernt.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Dank einer Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung, einer Sprühvorrichtung, einer 3D-Additivherstellungsvorrichtung, einem Additivherstellungssystem, einem geformten Gegenstand und einem Gaszuführverfahren für eine Herstellungsvorrichtung gemäß vorliegenden Offenbarung kann eine höhere Qualität realisiert werden.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung in Verbindung mit der 10 Zeichnungsfiguren umfassenden Zeichnung.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Systemdiagramm, das eine Konfiguration eines Additivherstellungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 2 ist ein Systemdiagramm, das eine Konfiguration einer Sprühvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 3 ist ein Systemdiagramm, das eine Konfiguration einer 3D-Additivherstellungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 4 ist ein Hardware-Konfigurationsdiagramm einer ersten Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 5 ist ein Funktionsblockdiagramm einer ersten Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 6 ist ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf einer ersten Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 7 ist ein Hardware-Konfigurationsdiagramm einer zweiten Steuervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 8 ist ein Funktionsblockdiagramm einer zweiten Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 9 ist ein Flussschema, das einen Verarbeitungsablauf einer zweiten Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 10 ist ein Ellingham-Diagramm, das eine Beziehung zwischen Sauerstoffpartialdruck und einem Redox-Gleichgewichtszustand eines Metalls veranschaulicht.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Konfiguration des Additivherstellungssystems
  • Nachstehend wird ein Additivherstellungssystem 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben. Das Additivherstellungssystem 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen geformten Gegenstands, zum Beispiel durch Schmelzen und Schichten von Metallpulver. Wie in 1 veranschaulicht, schließt das Additivherstellungssystem 100 eine Sprühvorrichtung 1 und eine 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 ein.
  • Die Sprühvorrichtung 1 wird verwendet, um feines Metallpulver durch Erstarren einer Metallschmelze in eine Partikelform zu erzeugen. Eine Konfiguration der Sprühvorrichtung 1 wird nachstehend ausführlich beschrieben. Die 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 bestrahlt Metallpulver, das von der Sprühvorrichtung 1 erzeugt wird, zum Beispiel mit einem Laserstrahl, um das Metallpulver auf dem Laserstrahl zu schmelzen und erstarren zu lassen. Durch Wiederholen dieser Verarbeitung und Stapeln einer Mehrzahl von Schichten wird ein dreidimensionaler geformter Gegenstand hergestellt. Eine Konfiguration der 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 wird nachstehend ausführlich beschrieben.
  • Eine Inertgaszuführquelle G, die ein Abschnitt einer Gaszuführvorrichtung für eine nachstehend beschriebene Herstellungsvorrichtung SG ist, ist mit der Sprühvorrichtung 1 und der 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 verbunden. Die Inertgaszuführquelle G ist ein Behälter, der Inertgas speichert und zuführt, das zum Beispiel Argon als Hauptbestandteil einschließt. Im Handel erhältliches Inertgas schließt im Allgemeinen Sauerstoff und Stickstoff in geringer Menge ein. Das heißt, in der vorstehend beschriebenen Inertgaszuführquelle G wird das Inertgas in einem Zustand gespeichert, in dem Sauerstoff, Stickstoff oder andere chemische Spezies, zusätzlich zu Argon als Hauptbestandteil, gemischt werden.
  • Konfiguration der Sprühvorrichtung
  • Als Nächstes wird die Konfiguration der Sprühvorrichtung 1 unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Wie in 2 veranschaulicht, schließt die Sprühvorrichtung 1 die Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung SG und einen Sprüher 13 ein.
  • Die Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung SG ist eine Vorrichtung zum Entfernen mindestens eines Teils von Sauerstoff und Stickstoff in der vorstehend beschriebenen Inertgaszuführquelle G und zum Versorgen des folgenden Sprühers 13. Insbesondere schließt die Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung SG die vorstehend beschriebene Inertgaszuführquelle G, eine Zuführleitung L11, die mit der Inertgaszuführquelle G verbunden ist, einen Stickstoffentfernungsabschnitt 11, einen Sauerstoffentfernungsabschnitt 12, einen Erfassungsabschnitt D1, eine Zirkulationsleitung L12, einen Zirkulationsverdichter P1, eine erste Ventilvorrichtung V11, eine zweite Ventilvorrichtung V12, einen Tank 14 und eine erste Steuervorrichtung 90A ein.
  • Der Stickstoffentfernungsabschnitt 11 erzeugt Zwischengas durch Entfernen mindestens eines Teils einer Stickstoffkomponente in dem Inertgas. Als Beispiel für den Stickstoffentfernungsabschnitt 11 wird zweckmäßigerweise ein bekannter Stickstoffentfernungsfilter verwendet. Das Filter schließt ein Filterglied aus Titan und einen Erhitzer (Heizabschnitt H1) ein, der das Filterelement auf etwa 1000 °C erhitzt. Die Stickstoffkomponente wird durch das Filterglied absorbiert, indem das in der Zuführleitung L11 strömende Inertgas veranlasst wird, durch das erhitzte Filterglied zu strömen.
  • Der Sauerstoffentfernungsabschnitt 12 ist an der Zuführleitung L11 in Reihe auf der stromabwärtigen Seite des Stickstoffentfernungsabschnitts 11 angeordnet. Der Sauerstoffentfernungsabschnitt 12 entfernt mindestens einen Teil einer Sauerstoffkomponente aus dem Zwischengas, das aus dem Stickstoffentfernungsabschnitt 11 abgegeben wird. Als Beispiel für den Sauerstoffentfernungsabschnitt 12 wird zweckmäßigerweise eine Vorrichtung verwendet, die eine bekannte Sauerstoffpumpe verwendet. Obwohl dies nicht ausführlich veranschaulicht ist, wird bei dieser Art von Vorrichtung eine Spannung an eine Rohrleitung in einem Zustand angelegt, in dem Zielgas durch die Rohrleitung strömt, die aus einem festen Elektrolyten, wie mit Yttriumoxidstabilisiertem Zirconiumdioxid, gebildet ist. Dann werden die Sauerstoffionen in dem Gas ionisiert, strömen durch eine Wand der Rohrleitung und werden nach außen abgeführt. Entsprechend kann die Sauerstoffkomponente in dem Gas entfernt werden. Außerdem schließt, wie bei dem vorstehend beschriebenen Stickstoffentfernungsabschnitt 11, der Sauerstoffentfernungsabschnitt 12 auch einen Erhitzer (Heizabschnitt H2) ein, der das Inertgas erhitzt. Das Inertgas wird durch diesen Erhitzer zum Beispiel auf etwa 600 °C erhitzt. Das Zwischengas, das den Sauerstoffentfernungsabschnitt 12 passiert hat, schließt keinen Sauerstoff oder eine sehr geringe Menge an Sauerstoff (als behandeltes Gas) ein und wird dem Sprüher 13 auf der stromabwärtigen Seite zugeführt. Man beachte, dass die Temperatur des Inertgases, das dem Sprüher 13 zugeführt wird, niedriger ist als die Temperatur des Inertgases, das durch die Heizabschnitte H1 und H2 erhitzt wird (zum Beispiel Raumtemperatur).
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ein geeigneter Sauerstoffpartialdruck für jede Metallspezies auf der Grundlage eines Ellingham-Diagramms bestimmt, das schematisch in 10 veranschaulicht ist. Ein Ellingham-Diagramm ist ein Diagramm, das angibt, ob eine Oxidationsreaktion oder eine Reduktionsreaktion stattfindet, wenn jede Metallspezies bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Sauerstoffpartialdruck gehalten wird. In dem Ellingham-Diagramm wird Eisen (Fe) als Beispiel für die Metallspezies zur Bestimmung des geeigneten Sauerstoffpartialdrucks verwendet. Zuerst wird eine Gerade L gezogen, die von einem Ursprung (0-Punkt) links oben in der Zeichnung zu einem Schmelzpunkt M verläuft, und ein Schnittpunkt Pg der Geraden L und einer rechten vertikalen Achse (Sauerstoffpartialdruck) des Graphen wird bestimmt. Ein Wert kleiner oder gleich dem Schnittpunkt Pg ist der Zielsauerstoffpartialdruck. Bei dem Schmelzpunkt, wenn der Sauerstoffpartialdruck Pg ist, wird ein Gleichgewichtszustand erreicht, in dem weder eine Oxidations- noch eine Reduktionsreaktion stattfindet, aber wenn der Sauerstoffpartialdruck kleiner als Pg ist, findet die Reduktionsreaktion statt und die Sauerstoffkonzentration in dem Metall nimmt ab. Man beachte, dass der vorstehend beschriebene Stickstoffentfernungsabschnitt 11 auch den optimalen Stickstoffpartialdruck auf der Grundlage desselben Ellingham-Diagramms bestimmt. Der Sprüher 13 ist mit einem Endabschnitt auf der stromabwärtigen Seite der Zuführleitung L11 verbunden. Der Sprüher 13 bildet Metallpulver, indem er das vorstehend beschriebene behandelte Gas, das aus der Zuführleitung L11 zugeführt wird, auf eine Metallschmelze sprüht.
  • Der Erfassungsabschnitt D1 ist auf der stromabwärtigen Seite des Sauerstoffentfernungsabschnitts 12 in der Zuführleitung L11 bereitgestellt. Der Erfassungsabschnitt D1 erfasst Sauerstoffpartialdruck und Stickstoffpartialdruck des durch die Zuführleitung L11 strömenden behandelten Gases und übermittelt den Sauerstoffpartialdruck und den Stickstoffpartialdruck als elektrisches Signal an die nachfolgend beschriebene erste Steuervorrichtung 90A.
  • Ein Ende der Zirkulationsleitung L12 ist mit einem Abschnitt zwischen dem Erfassungsabschnitt D1 und dem Sprüher 13 an der Zuführleitung L11 verbunden. Die Zirkulationsleitung L12 erstreckt sich von dem einen Ende zu einem Abschnitt zwischen der Inertgaszuführquelle G und dem Stickstoffentfernungsabschnitt 11. Das heißt, die Zirkulationsleitung L12 kann das behandelte Gas, das den Erfassungsabschnitt D1 passiert hat, zu der stromaufwärtigen Seite des Stickstoffentfernungsabschnitts 11 in der Zuführleitung L11 zirkulieren lassen.
  • An der Zuführleitung L11 und der Zirkulationsleitung L12 ist jeweils eine Ventilvorrichtung bereitgestellt. Insbesondere ist die erste Ventilvorrichtung V11 zwischen der Inertgaszuführquelle G und dem Stickstoffentfernungsabschnitt 11 an der Zuführleitung L11 bereitgestellt. Ferner ist die zweite Ventilvorrichtung V12 zwischen dem Erfassungsabschnitt D1 und dem Sprüher 13 an der Zuführleitung L11 bereitgestellt. Die erste Ventilvorrichtung V11 und die zweite Ventilvorrichtung V12 sind jeweils ein Magnetspulenventil mit einem Öffnungsbetrag und einem durch ein von außen eingegebenes elektrisches Signal veränderbaren Öffnungs-/Schließzustand. Die erste Ventilvorrichtung V11 und die zweite Ventilvorrichtung V12 sind über eine nicht veranschaulichte Signalleitung mit der nachstehend beschriebenen ersten Steuervorrichtung 90A elektrisch verbunden.
  • Der Tank 14 und der Zirkulationsverdichter P1 sind in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite (der einen Endseite) zu der stromabwärtigen Seite an der Zirkulationsleitung L12 bereitgestellt. Der Tank 14 ist ein Behälter zum Speichern eines Teils des Gases, das in der Zirkulationsleitung L12 strömt. Wenn sich die Zirkulationsleitung L12 in einem Öffnungszustand befindet, pumpt der Zirkulationsverdichter P1 Gas in der Zirkulationsleitung L12.
  • Ein Betrieb der Sprühvorrichtung 1 (d. h. ein Öffnungs-/Schließzustand jeder der ersten Ventilvorrichtung V11 und der zweiten Ventilvorrichtung V12) wird durch die erste Steuervorrichtung 90A gesteuert. Wie in 4 veranschaulicht, ist die erste Steuervorrichtung 90A ein Computer, der eine Zentraleinheit (CPU) 91A, einen Festwertspeicher (ROM) 92A, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 93A, ein Festplattenlaufwerk (HDD) 94A und ein Signalempfangsmodul 95A (Eingabe/Ausgabe oder E/A) einschließt. Das Signalempfangsmodul 95A empfängt ein Signal von dem Erfassungsabschnitt D1 und überträgt ein elektrisches Ansteuersignal an die erste Ventilvorrichtung V11 und die zweite Ventilvorrichtung V12. Das Signalempfangsmodul 95A kann ein Signal empfangen, das zum Beispiel über einen Ladungsverstärker oder dergleichen verstärkt wird.
  • Wie in 5 veranschaulicht, schließt die CPU 91A der ersten Steuervorrichtung 90A eine Steuereinheit 81A, eine Speichereinheit 82A, eine Bestimmungseinheit 83A und eine Ventilantriebseinheit 84A ein, die durch Ausführen eines in der CPU 91A im Voraus gespeicherten Programms realisiert werden. Die Steuereinheit 81A steuert weitere in der ersten Steuervorrichtung 90A bereitgestellte Funktionseinheiten. Die Speichereinheit 82A speichert im Voraus einen Zielwert (Schwellenwert) sowohl des Sauerstoffpartialdrucks als auch des Stickstoffpartialdrucks des behandelten Gases, der durch das vorstehend beschriebene Verfahren bestimmt wird. Dieser Zielwert wird durch Verwenden des Ellingham-Diagramms, wie vorstehend beschrieben, bestimmt. Die Bestimmungseinheit 83A vergleicht einen tatsächlichen gemessenen Wert sowohl des Sauerstoffpartialdrucks als auch des Stickstoffpartialdrucks des behandelten Gases, der von dem Erfassungsabschnitt D1 empfangen wird, und den Schwellenwert und bestimmt die Größenbeziehung. Die Ventilantriebseinheit 84A passt den Öffnungs-/Schließzustand (oder den Öffnungsbetrag) jeder der vorstehend beschriebenen ersten Ventilvorrichtung V11 und zweiten Ventilvorrichtung V12 auf der Grundlage eines Bestimmungsergebnisses in der Bestimmungseinheit 83A an.
  • Insbesondere umfasst, wie in 6 veranschaulicht, ein Verarbeitungsablauf durch die erste Steuervorrichtung 90A einen Erfassungsschritt S11, einen Bestimmungsschritt S12, einen ersten Arbeitsschritt S13, einen zweiten Arbeitsschritt S14 und einen Sprühschritt S15 ein. In dem Erfassungsschritt S11 erfasst der vorstehend beschriebene Erfassungsabschnitt D1 Sauerstoffpartialdruck und Stickstoffpartialdruck des behandelten Gases. In dem Bestimmungsschritt S12 werden das Erfassungsergebnis und der Schwellenwert (vorstehend beschrieben) verglichen. In einem Fall, in dem in dem Bestimmungsschritt S12 bestimmt wird, dass das Erfassungsergebnis größer als der Schwellenwert ist, wird der erste Arbeitsschritt S13 ausgeführt. In dem ersten Arbeitsschritt S13 wird die erste Ventilvorrichtung V11 geöffnet und die zweite Ventilvorrichtung V12 geschlossen. Entsprechend zirkuliert das behandelte Gas durch die vorstehend beschriebene Zirkulationsleitung L12 zu der stromaufwärtigen Seite des Stickstoffentfernungsabschnitts 11. Eine solche Zirkulation wird fortgesetzt, und somit strömt das behandelte Gas mehrere Male durch den Stickstoffentfernungsabschnitt 11 und den Sauerstoffentfernungsabschnitt 12. In einem Fall, in dem der Sauerstoffpartialdruck und der Stickstoffpartialdruck durch diese Zirkulation abnehmen und in dem Bestimmungsschritt S12 bestimmt wird, dass das Erfassungsergebnis kleiner oder gleich dem Schwellenwert ist, wird der zweite Arbeitsschritt S14 ausgeführt. In dem zweiten Arbeitsschritt S14 wird die erste Ventilvorrichtung V11 geschlossen und die zweite Ventilvorrichtung V12 geöffnet. Entsprechend wird das behandelte Gas aus der Zuführleitung L11 dem Sprüher 13 zugeführt. Der Sprüher 13 verwendet das behandelte Gas zum Erzeugen von Metallpulver (Sprühschritt S15).
  • Es wird nun die Konfiguration der 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Wie in 3 veranschaulicht, schließt die 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 die vorstehend beschriebene Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung SG und einen Formgebungsvorrichtungshauptkörper 23 ein.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist die Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung SG eine Vorrichtung zum Entfernen mindestens eines Teils von Sauerstoff und Stickstoff in der Inertgaszuführquelle G und zum Versorgen des nachfolgenden Formgebungsvorrichtungshauptkörpers 23. Die Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung SG, die in der 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 verwendet wird, schließt die vorstehend beschriebene Inertgaszuführquelle G, die Zuführleitung L11, die mit der Inertgaszuführquelle G verbunden ist, den Stickstoffentfernungsabschnitt 11, den Sauerstoffentfernungsabschnitt 12, einen Erfassungsabschnitt D2, eine Zirkulationsleitung L22, einen Zirkulationsverdichter P2, die erste Ventilvorrichtung V11, einen Tank 24 und eine zweite Steuervorrichtung 90B ein. Ein Ende der Zirkulationsleitung L22 ist mit einem Endabschnitt auf der stromabwärtigen Seite der Zuführleitung L11 verbunden. Das andere Ende der Zirkulationsleitung L22 ist mit einem Abschnitt zwischen der Inertgaszuführquelle G und dem Stickstoffentfernungsabschnitt 11 in der Zuführleitung L11 verbunden.
  • Der Formgebungsvorrichtungshauptkörper 23, der Tank 24 und der Zirkulationsverdichter P2 sind in dieser Reihenfolge von der einen Endseite zu der anderen Endseite an der Zirkulationsleitung L22 angeordnet. Der Formgebungsvorrichtungshauptkörper 23 bildet durch Schmelzen und Schichten von Metallpulver in einer Atmosphäre des aus der Zirkulationsleitung L22 zugeführten behandelten Gases einen geformten Zielgegenstand. Der Tank 24 ist ein Behälter zum Speichern eines Teils des Gases, das in der Zirkulationsleitung L22 strömt. Wenn sich die Zirkulationsleitung L22 in einem Öffnungszustand befindet, pumpt der Zirkulationsverdichter P2 Gas in der Zirkulationsleitung L22.
  • Der Erfassungsabschnitt D2 ist auf der stromabwärtigen Seite des Sauerstoffentfernungsabschnitts 12 in der Zuführleitung L11 bereitgestellt. Der Erfassungsabschnitt D2 erfasst Sauerstoffpartialdruck und Stickstoffpartialdruck des durch die Zuführleitung L11 strömenden behandelten Gases und übermittelt den Sauerstoffpartialdruck und den Stickstoffpartialdruck als elektrisches Signal an die nachfolgend beschriebene zweite Steuervorrichtung 90B.
  • Die erste Ventilvorrichtung V11 ist zwischen der Inertgaszuführquelle G und dem Stickstoffentfernungsabschnitt 11 an der Zuführleitung L11 bereitgestellt. Die erste Ventilvorrichtung V11 ist ein Magnetspulenventil mit einem Öffnungsbetrag und einem durch ein von außen eingegebenes elektrisches Signal veränderbaren Öffnungs-/Schließzustand. Die erste Ventilvorrichtung V11 ist über eine nicht veranschaulichte Signalleitung mit der zweiten Steuervorrichtung 90B elektrisch verbunden.
  • Ein Betrieb der 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 (d. h. ein Öffnungs-/Schließzustand der ersten Ventilvorrichtung V11) wird durch die zweite Steuervorrichtung 90B gesteuert. Wie in 7 veranschaulicht, ist die zweite Steuervorrichtung 90B ein Computer, der eine Zentraleinheit (CPU) 91B, einen Festwertspeicher (ROM) 92B, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 93B, ein Festplattenlaufwerk (HDD) 94B und ein Signalempfangsmodul 95B (Eingabe/Ausgabe oder E/A) einschließt. Das Signalempfangsmodul 95B empfängt ein Signal von dem Erfassungsabschnitt D2 und überträgt ein elektrisches Ansteuersignal an die erste Ventilvorrichtung V11. Das Signalempfangsmodul 95B kann ein Signal empfangen, das zum Beispiel über einen Ladungsverstärker oder dergleichen verstärkt wird.
  • Wie in 8 veranschaulicht, schließt die CPU 91B der zweiten Steuervorrichtung 90B eine Steuereinheit 81B, eine Speichereinheit 82B, eine Bestimmungseinheit 83B und eine Ventilantriebseinheit 84B ein, die durch Ausführen eines in der CPU 91B im Voraus gespeicherten Programms realisiert werden. Die Steuereinheit 81 B steuert weitere in der zweiten Steuervorrichtung 90B bereitgestellte Funktionseinheiten. Die Speichereinheit 82B speichert im Voraus einen Zielwert (Schwellenwert) sowohl des Sauerstoffpartialdrucks als auch des Stickstoffpartialdrucks des behandelten Gases, der durch das vorstehend beschriebene Verfahren bestimmt wird. Dieser Zielwert wird durch Verwenden des Ellingham-Diagramms, wie vorstehend beschrieben, bestimmt. Die Bestimmungseinheit 83B vergleicht einen tatsächlich gemessenen Wert sowohl des Sauerstoffpartialdrucks als auch des Stickstoffpartialdrucks des behandelten Gases, der von dem Erfassungsabschnitt D2 empfangen wird, und den Schwellenwert und bestimmt die Größenbeziehung. Die Ventilantriebseinheit 84B passt den Öffnungs-/Schließzustand (oder den Öffnungsbetrag) der vorstehend beschriebenen ersten Ventilvorrichtung V11 auf der Grundlage eines Bestimmungsergebnisses in der Bestimmungseinheit 83B an.
  • Insbesondere schließt, wie in 9 veranschaulicht, ein Verarbeitungsablauf durch die zweite Steuervorrichtung 90B einen Erfassungsschritt S21, einen Bestimmungsschritt S22, einen ersten Arbeitsschritt S23, einen zweiten Arbeitsschritt S24 und einen Formgebungsschritt S25 ein. In dem Erfassungsschritt S21 erfasst der vorstehend beschriebene Erfassungsabschnitt D2 Sauerstoffpartialdruck und Stickstoffpartialdruck des behandelten Gases. In dem Bestimmungsschritt S22 werden das Erfassungsergebnis und der Schwellenwert (vorstehend beschrieben) verglichen. In einem Fall, in dem in dem Bestimmungsschritt S22 bestimmt wird, dass das Erfassungsergebnis größer als der Schwellenwert ist, wird der erste Arbeitsschritt S23 ausgeführt. In dem ersten Arbeitsschritt S23 wird die erste Ventilvorrichtung V11 geöffnet. Entsprechend zirkuliert das behandelte Gas durch die vorstehend beschriebene Zirkulationsleitung L22 zu der stromaufwärtigen Seite des Stickstoffentfernungsabschnitts 11. Eine solche Zirkulation wird fortgesetzt, und somit strömt das behandelte Gas mehrere Male durch den Stickstoffentfernungsabschnitt 11 und den Sauerstoffentfernungsabschnitt 12. In einem Fall, in dem der Sauerstoffpartialdruck und der Stickstoffpartialdruck durch diese Zirkulation abnehmen und in dem Bestimmungsschritt S22 bestimmt wird, dass das Erfassungsergebnis kleiner oder gleich dem Schwellenwert ist, wird der zweite Arbeitsschritt S24 ausgeführt. In dem zweiten Arbeitsschritt S24 wird die erste Ventilvorrichtung V11 geschlossen. Entsprechend wird das behandelte Gas aus der Zuführleitung L11 dem Formgebungsvorrichtungshauptkörper 23 zugeführt. Der Formgebungsvorrichtungshauptkörper 23 stellt durch Verwenden des behandelten Gases einen geformten Gegenstand her (Formgebungsschritt S25).
  • Operative Auswirkungen
  • Wie vorstehend beschrieben, erzeugt die Sprühvorrichtung 1 feines Metallpulver durch Sprühen von Gas auf eine Metallschmelze und Erstarren des Metalls zu einer Partikelform. Zu diesem Zeitpunkt, wenn der Sauerstoffpartialdruck und der Stickstoffpartialdruck des gesprühten Gases zu hoch sind, werden der Sauerstoffgehalt und der Stickstoffgehalt des erzeugten Metallpulvers groß. Infolgedessen ist es sehr wahrscheinlich, dass eine Abnahme der Qualität, einschließlich Kriechschäden und Wasserstoffversprödung, in einem geformten Gegenstand auftritt, der durch die nachfolgende 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 hergestellt wird.
  • Die Sprühvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Gaszuführvorrichtung für eine vorstehend beschriebene Herstellungsvorrichtung SG. Gemäß dieser Konfiguration können Stickstoff und Sauerstoff in dem Inertgas durch den Stickstoffentfernungsabschnitt 11 bzw. den Sauerstoffentfernungsabschnitt 12 entfernt werden. Entsprechend kann zum Beispiel in einem Fall, in dem das behandelte Gas in der Sprühvorrichtung 1 oder der 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 verwendet wird, eine Abnahme der Qualität eines Produkts, die in dem Fall eines hohen Sauerstoffgehalts oder eines hohen Stickstoffgehalts auftritt, unterdrückt werden.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist zudem die Zirkulationsleitung L12, die mit der Zuführleitung L11 verbunden ist, zusätzlich zu der Zuführleitung L11 bereitgestellt. Somit können Sauerstoffpartialdruck und Stickstoffpartialdruck weiter abgesenkt werden, während das Inertgas zirkuliert. Entsprechend kann eine Reinheit des Inertgases weiter erhöht werden.
  • Ferner wird gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration das Inertgas mit erhöhter Reinheit (d. h. reduziertem Stickstoffpartialdruck und reduziertem Sauerstoffpartialdruck) in dem Tank 14 zwischengespeichert. Das Inertgas wird in geeigneter Weise aus dem Tank 14 entnommen, und somit kann das Inertgas zum Beispiel sofort in der Sprühvorrichtung 1 oder der 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 verwendet werden.
  • Außerdem werden gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration Sauerstoffpartialdruck und Stickstoffpartialdruck des behandelten Gases durch den Erfassungsabschnitt D1 erfasst. Die erste Steuervorrichtung 90A öffnet und schließt auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses die erste Ventilvorrichtung V11 und die zweite Ventilvorrichtung V12. Insbesondere, wenn sowohl der Stickstoffpartialdruck als auch der Sauerstoffpartialdruck des behandelten Gases höher als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, wird die erste Ventilvorrichtung V11 geöffnet und die zweite Ventilvorrichtung V12 geschlossen. Entsprechend zirkuliert das behandelte Gas durch die Zuführleitung L11 und die Zirkulationsleitung L12, und das behandelte Gas kann nacheinander wiederholt den Sauerstoffentfernungsabschnitt 12 und den Stickstoffentfernungsabschnitt 11 passieren. Entsprechend werden Sauerstoffpartialdruck und Stickstoffpartialdruck des behandelten Gases klein. In einem Fall, in dem der Erfassungsabschnitt D1 erfasst, dass sowohl der Sauerstoffpartialdruck als auch der Stickstoffpartialdruck niedriger als oder gleich dem Schwellenwert sind, schließt die erste Steuervorrichtung 90A die erste Ventilvorrichtung V11 und öffnet die zweite Ventilvorrichtung V12. Entsprechend wird das behandelte Gas von der stromabwärtigen Seite der Zuführleitung L11 zu dem Sprüher 13 geleitet. Das heißt, nachdem bestätigt wurde, dass der Sauerstoffpartialdruck und der Stickstoffpartialdruck jeweils kleiner als der Schwellenwert sind, kann das behandelte Gas in dem Sprüher 13 verwendet werden. Da das in dem Sprüher 13 auf eine Metallschmelze aufgesprühte behandelte Gas einen extrem niedrigen Sauerstoffpartialdruck und Stickstoffpartialdruck aufweist, können Sauerstoffgehalt und Stickstoffgehalt von durch den Sprüher 13 gebildetem Metallpulver noch kleiner gemacht werden.
  • Andererseits bestrahlt die 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 das von der Sprühvorrichtung 1 erzeugte Metallpulver zum Beispiel mit einem Laserstrahl und schmilzt das Metallpulver auf dem Laserstrahl und lässt es erstarren. Durch Wiederholen dieser Verarbeitung und Schichten mehrerer Schichten wird ein dreidimensionaler geformter Gegenstand hergestellt. Wenn zu diesem Zeitpunkt der Sauerstoffpartialdruck und der Stickstoffpartialdruck des Gases, das in einer Atmosphäre verwendet wird, in der die Verarbeitung durchgeführt wird, zu hoch sind, werden der Sauerstoffgehalt und der Stickstoffgehalt eines erzeugten geformten Gegenstands groß. Infolgedessen ist es sehr wahrscheinlich, dass eine Abnahme der Qualität, einschließlich Kriechschäden und Wasserstoffversprödung, in einem geformten Gegenstand auftritt.
  • Die 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Gaszuführvorrichtung für eine vorstehend beschriebene Herstellungsvorrichtung SG ein. Gemäß dieser Konfiguration können Stickstoff und Sauerstoff in dem Inertgas durch den Stickstoffentfernungsabschnitt 11 bzw. den Sauerstoffentfernungsabschnitt 12 entfernt werden. Entsprechend kann in einem Fall, in dem das behandelte Gas in der 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 verwendet wird, eine Abnahme der Qualität eines Produkts, die in dem Fall eines hohen Sauerstoffgehalts oder eines hohen Stickstoffgehalts auftritt, unterdrückt werden.
  • Ferner werden gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration Sauerstoffpartialdruck und Stickstoffpartialdruck des behandelten Gases durch den Erfassungsabschnitt D1 erfasst. Die zweite Steuervorrichtung 90B öffnet und schließt die erste Ventilvorrichtung V11 auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses. Insbesondere wird die erste Ventilvorrichtung V11 geöffnet, wenn sowohl der Stickstoffpartialdruck als auch der Sauerstoffpartialdruck des behandelten Gases höher als ein vorbestimmter Schwellenwert sind. Entsprechend zirkuliert das behandelte Gas durch die Zuführleitung L11 und die Zirkulationsleitung L22 und kann nacheinander wiederholt den Sauerstoffentfernungsabschnitt 12 und den Stickstoffentfernungsabschnitt 11 passieren. Entsprechend werden Sauerstoffpartialdruck und Stickstoffpartialdruck des behandelten Gases klein. In einem Fall, in dem der Erfassungsabschnitt D2 erfasst, dass sowohl der Sauerstoffpartialdruck als auch der Stickstoffpartialdruck niedriger als oder gleich dem Schwellenwert sind, schließt die zweite Steuervorrichtung 90B die erste Ventilvorrichtung V11. Entsprechend wird das behandelte Gas durch die Zirkulationsleitung L22 zu dem Formgebungsvorrichtungshauptkörper 23 geleitet. Das heißt, nachdem bestätigt wurde, dass der Sauerstoffpartialdruck und der Stickstoffpartialdruck jeweils niedriger als der Schwellenwert sind, kann das behandelte Gas in dem Formgebungsvorrichtungshauptkörper 23 verwendet werden. Da das beim Schmelzen von Metallpulver verwendete behandelte Gas einen extrem niedrigen Sauerstoffpartialdruck und Stickstoffpartialdruck aufweist, können Sauerstoffgehalt und Stickstoffgehalt eines geformten Gegenstands bei deinem Durchführen eines Formgebens durch den Formgebungsvorrichtungshauptkörper 23 noch kleiner gemacht werden.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird zudem das Inertgas durch die Heizabschnitte H1 und H2 erhitzt, bevor es dem Stickstoffentfernungsabschnitt 11 und dem Sauerstoffentfernungsabschnitt 12 zugeführt wird. Insbesondere wird das Inertgas, bevor es dem Stickstoffentfernungsabschnitt 11 zugeführt wird, durch den Heizabschnitt H1 auf etwa 1000 °C erhitzt. Außerdem wird das Inertgas durch den Heizabschnitt H2 auf etwa 600 °C erhitzt. Dann wird der Stickstoffpartialdruck oder Sauerstoffpartialdruck des Inertgases in Verbindung mit einer Temperaturabsenkung, die auftritt, wenn das Inertgas dem Sprüher 13 und dem Formgebungsvorrichtungshauptkörper 23 zugeführt wird, abgesenkt. Insbesondere wird die Reaktion zwischen Wasserstoff in einer Atmosphäre dieser Vorrichtungen und Sauerstoff in dem Inertgas in Verbindung mit einer Temperaturabsenkung gefördert, um als Wasser in einer Atmosphäre auszufallen. Entsprechend wird das Inertgas erhitzt, bevor es der Verwendungsumgebung zugeführt wird, und anschließend zur Verwendung abgekühlt. Dadurch kann der Sauerstoffpartialdruck des Inertgases niedriger gemacht werden.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren kann zudem ein Zielwert des Stickstoffpartialdrucks für jede Metallspezies auf der Grundlage des Ellingham-Diagramms einfach bestimmt werden. Außerdem findet kein Aufstickung in einer Umgebung statt, die einen Stickstoffpartialdruck aufweist, der niedriger als oder gleich dem Stickstoffpartialdruck ist, der wie vorstehend beschrieben bestimmt wurde. Entsprechend können zum Beispiel Sprühen und 3D-Additivherstellung in einer Umgebung erfolgen, in der die Aufstickung einer Metallspezies nicht stattfindet.
  • In ähnlicher Weise kann gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren ein Zielwert des Sauerstoffpartialdrucks für jede Metallspezies auf der Grundlage des Ellingham-Diagramms einfach bestimmt werden. Außerdem findet in einer Umgebung des Sauerstoffpartialdrucks, der wie vorstehend beschrieben bestimmt wird, die Reduktionsreaktion statt und die Sauerstoffkonzentration in einem Metall nimmt ab. Entsprechend können zum Beispiel Sprühen und 3D-Additivherstellung in einer Umgebung erfolgen, in der die Reduktion einer Metallspezies stattfindet.
  • Weitere Ausführungsform
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Eine spezifische Konfiguration ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt und schließt auch eine Gestaltungsänderung oder dergleichen ein, ohne vom Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel wird in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform das Verfahren zum Bestimmen des Sauerstoffpartialdrucks basierend auf dem Ellingham-Diagramm unter Verwendung von Eisen als Beispiel beschrieben. Eine in der Sprühvorrichtung 1 und der 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 verwendete Metallspezies ist jedoch nicht auf Eisen beschränkt, und das Bestimmungsverfahren kann in geeigneter Weise für andere Metallspezies verwendet werden.
  • Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben, bei dem der Sauerstoffentfernungsabschnitt 12 auf der stromabwärtigen Seite des Stickstoffentfernungsabschnitts 11 auf der Zuführleitung L11 bereitgestellt ist. Im Gegensatz dazu kann jedoch der Sauerstoffentfernungsabschnitt 12 auf der stromaufwärtigen Seite und der Stickstoffentfernungsabschnitt 11 auf der stromabwärtigen Seite des Sauerstoffentfernungsabschnitts 12 bereitgestellt werden.
  • Zudem kann im Gegensatz zu der oben beschriebenen Ausführungsform auch eine Konfiguration benutzt werden, bei der jede der Zirkulationsleitungen L12 und L22 für jeden des Stickstoffentfernungsabschnitts 11 und des Sauerstoffentfernungsabschnitts 12 bereitgestellt ist. Gemäß dieser Konfiguration können Stickstoffpartialdruck und Sauerstoffpartialdruck unabhängig voneinander genau eingestellt werden.
  • Anmerkungen
  • Die Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung SG, der Sprüher 1, die 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2, das Additivherstellungssystem 100, der geformte Gegenstand und das Gaszuführverfahren für eine Herstellungsvorrichtung gemäß jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen werden zum Beispiel wie folgt verstanden.
  • (1) Unter einem ersten Aspekt umfasst eine Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung SG eine Inertgaszuführquelle G, die Inertgas zuführt, eine Zuführleitung L11, die mit der Inertgaszuführquelle G verbunden ist, einen Stickstoffentfernungsabschnitt 11, der an der Versorgungsleitung L11 bereitgestellt ist und der mindestens einen Teil von Stickstoff in dem Inertgas entfernt, und einen Sauerstoffentfernungsabschnitt 12 ein, der an der Zuführleitung L11 bereitgestellt ist und der mindestens einen Teil von Sauerstoff in dem Inertgas entfernt.
  • Gemäß dieser Konfiguration können Stickstoff und Sauerstoff in dem Inertgas durch den Stickstoffentfernungsabschnitt 11 bzw. den Sauerstoffentfernungsabschnitt 12 entfernt werden. Entsprechend kann in einem Fall, in dem zum Beispiel das behandelte Gas in der Sprühvorrichtung 1 oder der 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 verwendet wird, eine Abnahme der Qualität eines Produkts, die in dem Fall eines hohen Sauerstoffgehalts oder eines hohen Stickstoffgehalts auftritt, unterdrückt werden.
  • (2) Unter einem zweiten Aspekt umfasst die Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung SG ferner eine Zirkulationsleitung L12, die einen Endabschnitt auf einer stromabwärtigen Seite der Zuführleitung L11 und eine Position auf einer stromabwärtigen Seite der Inertgaszuführquelle G und auf einer stromaufwärtigen Seite des Stickstoffentfernungsabschnitts 11 und des Sauerstoffentfernungsabschnitts 12 verbindet, und einen Zirkulationsverdichter P1 ein, der an der Zirkulationsleitung L12 bereitgestellt ist.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist zusätzlich zu der Zuführleitung L11 die mit der Zuführleitung L11 verbundene Zirkulationsleitung L12 bereitgestellt. Somit können Sauerstoffpartialdruck und Stickstoffpartialdruck weiter abgesenkt werden, während das Inertgas zirkuliert. Entsprechend kann die Reinheit des Inertgases weiter erhöht werden.
  • (3) Unter einem dritten Aspekt umfasst die Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung SG ferner einen Tank 14, der an der Zirkulationsleitung L12 bereitgestellt ist und der das Inertgas speichert.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird das Inertgas mit erhöhter Reinheit (d. h. reduziertem Stickstoffpartialdruck und reduziertem Sauerstoffpartialdruck) in dem Tank 14 zwischengespeichert. Das Inertgas wird in geeigneter Weise aus dem Tank 14 entnommen, und somit kann das Inertgas zum Beispiel sofort in der Sprühvorrichtung 1 oder der 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 verwendet werden.
  • (4) Unter einem vierten Aspekt umfasst die Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung SG ferner einen Erfassungsabschnitt D1, der an der Zuführleitung L11 bereitgestellt ist und der Sauerstoffpartialdruck und Stickstoffpartialdruck des Inertgases erfasst, das den Stickstoffentfernungsabschnitt 11 und den Sauerstoffentfernungsabschnitt 12 passiert hat, eine erste Ventilvorrichtung V11, die auf einer Seite der Inertgaszuführquelle G eines Verbindungsabschnitts mit der Zirkulationsleitung L12 an der Zuführleitung L11 bereitgestellt ist, eine zweite Ventilvorrichtung V12, die auf einer stromabwärtigen Seite des Verbindungsabschnitts mit der Zirkulationsleitung L12 an der Zuführleitung L11 bereitgestellt ist, und eine Steuervorrichtung (erste Steuervorrichtung 90A), die auf der Grundlage eines Erfassungsergebnisses des Erfassungsabschnitts D1 die erste Ventilvorrichtung V11 und die zweite Ventilvorrichtung V12 öffnet und schließt, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um die erste Ventilvorrichtung V11 zu öffnen und die zweite Ventilvorrichtung V12 zu schließen, in einem Zustand, in dem der Stickstoffpartialdruck und der Sauerstoffpartialdruck des Inertgases, die durch den Erfassungsabschnitt D1 erfasst werden, höher als vorbestimmte Schwellenwerte sind, und die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um die erste Ventilvorrichtung V11 zu schließen und die zweite Ventilvorrichtung V12 zu öffnen, in einem Zustand, in dem der Stickstoffpartialdruck und der Sauerstoffpartialdruck niedriger als die Schwellenwerte oder gleich den Schwellenwerten sind.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration werden Sauerstoffpartialdruck und Stickstoffpartialdruck des behandelten Gases durch den Erfassungsabschnitt D1 erfasst. Auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses öffnet und schließt die Steuervorrichtung die erste Ventilvorrichtung V11 und die zweite Ventilvorrichtung V12. Insbesondere ist in einem Zustand, in dem der Stickstoffpartialdruck und der Sauerstoffpartialdruck des behandelten Gases höher als vorbestimmte Schwellenwerte sind, die erste Ventilvorrichtung V11 geöffnet und die zweite Ventilvorrichtung V12 geschlossen. Entsprechend zirkuliert das behandelte Gas durch die Zuführleitung L11 und die Zirkulationsleitung L12 und kann nacheinander wiederholt den Sauerstoffentfernungsabschnitt 12 und den Stickstoffentfernungsabschnitt 11 passieren. Entsprechend werden Sauerstoffpartialdruck und Stickstoffpartialdruck des behandelten Gases klein. In einem Fall, in dem der Erfassungsabschnitt D1 erfasst, dass der Sauerstoffpartialdruck und der Stickstoffpartialdruck niedriger als die Schwellenwerte oder gleich den Schwellenwerten sind, schließt die Steuervorrichtung die erste Ventilvorrichtung V11 und öffnet die zweite Ventilvorrichtung V12. Entsprechend wird das behandelte Gas von der stromabwärtigen Seite der Zuführleitung L11 zum Beispiel zu dem Sprüher 13 geführt. Das heißt, nachdem bestätigt wurde, dass der Sauerstoffpartialdruck und der Stickstoffpartialdruck niedriger als die Schwellenwerte sind, kann das Inertgas in dem Sprüher 13 verwendet werden. Da das in dem Sprüher 13 auf eine Metallschmelze aufgesprühte behandelte Gas einen extrem niedrigen Sauerstoffpartialdruck und Stickstoffpartialdruck aufweist, können Sauerstoffgehalt und Stickstoffgehalt von durch den Sprüher 13 gebildetem Metallpulver noch kleiner gemacht werden.
  • (5) Unter einem fünften Aspekt umfasst ist bei der Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung SG die Steuervorrichtung (zweite Steuervorrichtung 90B) dazu konfiguriert, die erste Ventilvorrichtung V11 in einem Zustand zu öffnen, in dem der Stickstoffpartialdruck und der Sauerstoffpartialdruck des Inertgases, die durch den Erfassungsabschnitt D2 erfasst werden, höher als vorbestimmte Schwellenwerte sind, und die Steuervorrichtung ist konfiguriert, um die erste Ventilvorrichtung V11 in einem Zustand zu schließen, in dem der Stickstoffpartialdruck und der Sauerstoffpartialdruck niedriger als die Schwellenwerte oder gleich den Schwellenwerten sind.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration werden Sauerstoffpartialdruck und Stickstoffpartialdruck des behandelten Gases durch den Erfassungsabschnitt D2 erfasst. Auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses öffnet und schließt die Steuervorrichtung die erste Ventilvorrichtung V11. Insbesondere, wenn der Stickstoffpartialdruck und der Sauerstoffpartialdruck des behandelten Gases höher als vorbestimmte Schwellenwerte sind, wird die erste Ventilvorrichtung V11 geöffnet. Entsprechend zirkuliert das behandelte Gas durch die Zuführleitung L11 und die Zirkulationsleitung L22 und kann nacheinander wiederholt den Sauerstoffentfernungsabschnitt 12 und den Stickstoffentfernungsabschnitt 11 passieren. Entsprechend werden der Sauerstoffpartialdruck und der Stickstoffpartialdruck des behandelten Gases klein. In einem Fall, in dem der Erfassungsabschnitt D2 erfasst, dass der Sauerstoffpartialdruck und der Stickstoffpartialdruck niedriger als die Schwellenwerte oder gleich den Schwellenwerten sind, schließt die Steuervorrichtung die erste Ventilvorrichtung V11. Entsprechend wird das behandelte Gas durch die Zirkulationsleitung zu dem Formgebungsvorrichtungshauptkörper 23 geleitet, der eine 3D-Additivherstellung durchführt. Das heißt, nachdem bestätigt wurde, dass der Sauerstoffpartialdruck und der Stickstoffpartialdruck niedriger als die Schwellenwerte sind, kann das behandelte Gas in dem Formgebungsvorrichtungshauptkörper 23 verwendet werden. Da das beim Schmelzen von Metallpulver verwendete behandelte Gas einen extrem niedrigen Sauerstoffpartialdruck und Stickstoffpartialdruck aufweist, können Sauerstoffgehalt und Stickstoffgehalt eines geformten Gegenstands bei dem Durchführen eines Formgebens durch den Formgebungsvorrichtungshauptkörper 23 noch kleiner gemacht werden.
  • (6) Unter einem sechsten Aspekt umfasst die Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung SG ferner einen Heizabschnitt H1, H2, der zwischen dem Stickstoffentfernungsabschnitt 11 und dem Sauerstoffentfernungsabschnitt 12 und der Inertgaszuführquelle G bereitgestellt ist und der das Inertgas, das aus der Inertgaszuführquelle G an die Zuführleitung L11 zugeführt wird, erhitzt.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird das Inertgas durch den Heizabschnitt H1, H2 erhitzt, bevor es dem Stickstoffentfernungsabschnitt 11 und dem Sauerstoffentfernungsabschnitt 12 zugeführt wird. Insbesondere erhitzt der Heizabschnitt H1, H2 das Inertgas auf etwa 600 °C. Dann sinkt der Stickstoffpartialdruck oder Sauerstoffpartialdruck des Inertgases in Verbindung mit einer Temperaturabsenkung ab, die auftritt, wenn das Inertgas zu einem Sprüher und einer Formgebungsvorrichtung gesendet wird. Insbesondere wird die Reaktion zwischen Wasserstoff in einer Atmosphäre dieser Vorrichtungen und Sauerstoff in dem Inertgas in Verbindung mit einer Temperaturabsenkung gefördert, um als Wasser in einer Atmosphäre auszufallen. Entsprechend wird das Inertgas erhitzt, bevor es einer Verwendungsumgebung zugeführt wird, und anschließend zur Verwendung abgekühlt. Dadurch kann der Sauerstoffpartialdruck des Inertgases niedriger gemacht werden.
  • (7) Unter einem siebten Aspekt wird bei der Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung SG in dem Sauerstoffentfernungsabschnitt 12 eine Gerade L definiert, die durch einen Schmelzpunkt einer vorgewählten Metallspezies in einem Ellingham-Diagramm mit Gibb'scher Standard-Reaktionsenergie auf einer linken vertikalen Achse und Sauerstoffpartialdruck auf einer rechten vertikalen Achse verläuft, und die durch einen Ursprung auf der linken vertikalen Achse des Ellingham-Diagramms verläuft, und ein Wert, der kleiner als oder gleich einem Wert auf der rechten vertikalen Achse ist, durch welche die Gerade L verläuft, wird als ein Zielwert Pg des Sauerstoffpartialdrucks des Inertgases definiert.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann ein Zielwert des Sauerstoffpartialdrucks für jede Metallspezies auf der Grundlage des Ellingham-Diagramms einfach bestimmt werden. Außerdem findet eine Reduktionsreaktion des Metalls in einer Umgebung statt, die einen Sauerstoffpartialdruck aufweist, der kleiner als oder gleich dem Sauerstoffpartialdruck ist, der wie vorstehend beschrieben bestimmt wurde. Entsprechend können zum Beispiel Sprühen und 3D-Additivherstellung in einer reduzierenden Atmosphärenumgebung erfolgen, in der die Sauerstoffkonzentration in einem Metall abnimmt.
  • (8) Unter einem achten Aspekt wird bei der Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung SG in dem Stickstoffentfernungsabschnitt 11 eine Gerade L definiert, die durch einen Schmelzpunkt einer vorgewählten Metallspezies in einem Ellingham-Diagramm mit Gibb'scher Standard-Reaktionsenergie auf einer linken vertikalen Achse und Stickstoffpartialdruck auf einer rechten vertikalen Achse verläuft, und die durch einen Ursprung auf der linken vertikalen Achse des Ellingham-Diagramms verläuft, und ein Wert, der kleiner als oder gleich einem Wert auf der rechten vertikalen Achse ist, durch welche die Gerade L verläuft, wird als ein Zielwert des Stickstoffpartialdrucks des Inertgases definiert.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann ein Zielwert des Stickstoffpartialdrucks für jede Metallspezies auf der Grundlage des Ellingham-Diagramms einfach bestimmt werden. Außerdem findet keine Aufstickung der Metallspezies in einer Umgebung statt, die einen Stickstoffpartialdruck aufweist, der kleiner als oder gleich dem Stickstoffpartialdruck ist, der wie vorstehend beschrieben bestimmt wurde. Entsprechend können zum Beispiel Sprühen und 3D-Additivherstellung in einer Umgebung erfolgen, in der die Aufstickung einer Metallspezies nicht stattfindet.
  • (9) Unter einem neunten Aspekt umfasst eine Sprühvorrichtung 1 die Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung SG gemäß einem der vorstehend beschriebenen Aspekte, und einen Sprüher 13, der Metallpulver bildet, indem das von der Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung SG zugeführte Inertgas auf eine Metallschmelze gesprüht wird.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration können Sauerstoffgehalt und Stickstoffgehalt des Metallpulvers, das durch die Sprühvorrichtung 1 gebildet wird, klein gemacht werden.
  • (10) Unter einem zehnten Aspekt umfasst eine 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 die Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung SG gemäß einem der vorstehend beschriebenen Gesichtspunkte und einen Formgebungsvorrichtungshauptkörper 23, der ein Formgeben durch Schmelzen und Schichten von Metallpulver in einer Atmosphäre des Inertgases durchführt, das von der Gaszuführvorrichtung für eine Herstellungsvorrichtung SG zugeführt wird.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann eine Menge an Sauerstoff und Stickstoff in einer Atmosphäre während des Formgebens durch die 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 klein gemacht werden. Dadurch können Sauerstoffgehalt und Stickstoffgehalt eines geformten Gegenstands noch kleiner gemacht werden.
  • (11) Unter einem elften Aspekt umfasst ein Additivherstellungssystem 100 die Sprühvorrichtung 1 gemäß dem neunten Aspekt und die 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 gemäß dem zehnten Aspekt.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration können Sauerstoffgehalt und Stickstoffgehalt von Metallpulver, das durch die Sprühvorrichtung 1 gebildet wird, klein gemacht werden, und außerdem kann eine Menge an Sauerstoff und Stickstoff in einer Atmosphäre während des Formgebens durch die 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 ebenfalls klein gemacht werden. Dadurch können Sauerstoffgehalt und Stickstoffgehalt eines geformten Gegenstands noch kleiner gemacht werden.
  • (12) Unter einem zwölften Aspekt wird ein geformter Gegenstand durch das Additivherstellungssystem gemäß dem elften Aspekt hergestellt.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann ein geformter Gegenstand mit noch niedrigerem Sauerstoffgehalt und Stickstoffgehalt bereitgestellt werden.
  • (13) Unter einem dreizehnten Aspekt umfasst ein Gaszuführverfahren für eine Herstellungsvorrichtung einen Stickstoffentfernungsschritt eines Entfernens mindestens eines Teils von Stickstoff in Inertgas und einen Sauerstoffentfernungsschritt eines Entfernens mindestens eines Teils von Sauerstoff in dem Inertgas.
  • Gemäß diesem Verfahren können Stickstoff und Sauerstoff in dem Inertgas in dem Stickstoffentfernungsschritt bzw. dem Sauerstoffentfernungsschritt entfernt werden. Entsprechend kann in einem Fall, in dem zum Beispiel das behandelte Gas in der Sprühvorrichtung 1 oder der 3D-Additivherstellungsvorrichtung 2 verwendet wird, eine Abnahme der Qualität eines Produkts, die in dem Fall eines hohen Sauerstoffgehalts oder eines hohen Stickstoffgehalts auftritt, unterdrückt werden.
  • (14) Unter einem vierzehnten Aspekt umfasst das Gaszuführverfahren für eine Herstellungsvorrichtung ferner einen Zirkulationsschritt eines Wiederholens des Stickstoffentfernungsschritts und des Sauerstoffentfernungsschritts nach dem Stickstoffentfernungsschritt und dem Sauerstoffentfernungsschritt.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren wird das Inertgas in dem Zirkulationsschritt erneut dem Stickstoffentfernungsschritt und dem Sauerstoffentfernungsschritt unterzogen. Entsprechend können Sauerstoffpartialdruck und Stickstoffpartialdruck weiter abgesenkt werden, während das Inertgas zirkuliert. Das heißt, die Reinheit des Inertgases kann weiter erhöht werden.
  • (15) Unter einem fünfzehnten Aspekt wird bei dem Gaszuführverfahren für eine Herstellungsvorrichtung in dem Sauerstoffentfernungsabschnitt eine Gerade definiert, die durch einen Schmelzpunkt einer vorgewählten Metallspezies in einem Ellingham-Diagramm mit Gibb'scher Standard-Reaktionsenergie auf einer linken vertikalen Achse und Sauerstoffpartialdruck auf einer rechten vertikalen Achse verläuft, und die durch einen Ursprung auf der linken vertikalen Achse des Ellingham-Diagramms verläuft, und ein Wert, der kleiner als oder gleich einem Wert auf der rechten vertikalen Achse ist, durch welche die Gerade verläuft, wird als ein Zielwert des Sauerstoffpartialdrucks des Inertgases definiert.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren kann auf der Grundlage des Ellingham-Diagramms für jede Metallspezies ein Zielwert des Stickstoffpartialdrucks einfach bestimmt werden. Außerdem kann ein Zustand, in dem keine Aufstickung der Metallspezies stattfindet, in einer Umgebung aufrechterhalten werden, die einen Stickstoffpartialdruck aufweist, der niedriger als oder gleich dem Stickstoffpartialdruck ist, der wie vorstehend beschrieben bestimmt wurde. Entsprechend können zum Beispiel Sprühen und 3D-Additivherstellung in einer Umgebung erfolgen, in der die Aufstickung einer Metallspezies nicht stattfindet.
  • (16) Unter einem sechzehnten Aspekt wird bei dem Gaszuführverfahren für eine Herstellungsvorrichtung in dem Stickstoffentfernungsschritt eine Gerade definiert, die durch einen Schmelzpunkt einer vorgewählten Metallspezies in einem Ellingham-Diagramm mit Gibb'scher Standard-Reaktionsenergie auf einer linken vertikalen Achse und Stickstoffpartialdruck auf einer rechten vertikalen Achse verläuft, und die durch einen Ursprung auf der linken vertikalen Achse des Ellingham-Diagramms verläuft, und ein Wert, der kleiner als oder gleich einem Wert auf der rechten vertikalen Achse ist, durch welche die Gerade verläuft, wird als ein Zielwert des Stickstoffpartialdrucks des Inertgases definiert.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren kann auf der Grundlage des Ellingham-Diagramms für jede Metallspezies ein Zielwert des Sauerstoffpartialdrucks einfach bestimmt werden. Außerdem findet eine Reduktionsreaktion des Metalls in einer Umgebung statt, die einen Sauerstoffpartialdruck aufweist, der kleiner als oder gleich dem Sauerstoffpartialdruck ist, der wie vorstehend beschrieben bestimmt wurde. Entsprechend können zum Beispiel Sprühen und 3D-Additivherstellung in einer reduzierenden Atmosphäre erfolgen, in der die Sauerstoffkonzentration in einem Metall abnimmt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Sprühvorrichtung
    2
    3D-Additivherstellungsvorrichtung
    11
    Stickstoffentfernungsabschnitt
    12
    Sauerstoffentfernungsabschnitt
    13
    Sprüher
    14
    Tank
    23
    Formgebungsvorrichtungshauptkörper
    24
    Tank
    81A, 81B
    Steuereinheit
    82A, 82B
    Speichereinheit
    83A, 83B
    Bestimmungseinheit
    84A, 84B
    Ventilantriebseinheit
    90A
    erste Steuervorrichtung
    90B
    zweite Steuervorrichtung
    91A, 91 B
    CPU
    92A, 92B
    ROM
    93A, 93B
    RAM
    94A, 94B
    HDD
    95A, 95B
    E/A
    100
    Additivherstellungssystem
    D1, D2
    Erfassungsabschnitt
    G
    Inertgaszuführquelle
    H1, H2
    Heizabschnitt
    L11
    Zuführleitung
    L12, L22
    Zirkulationsleitung
    P1, P2
    Zirkulationsverdichter
    SG
    Gaszuführvorrichtung für Herstellungsvorrichtung
    V11
    erste Ventilvorrichtung
    V12
    zweite Ventilvorrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2011178627 A [0004]

Claims (16)

  1. Gaszuführvorrichtung (SG) für eine Herstellungsvorrichtung, umfassend: eine Inertgaszuführquelle (G), die Inertgas zuführt, eine Zuführleitung (L11), die mit der Inertgaszuführquelle (G) verbunden ist, einen Stickstoffentfernungsabschnitt (11), der an der Zuführleitung (L11) bereitgestellt ist und der mindestens einen Teil von Stickstoff in dem Inertgas entfernt, und einen Sauerstoffentfernungsabschnitt (12), der an der Zuführleitung (L11) bereitgestellt ist und der mindestens einen Teil von Sauerstoff in dem Inertgas entfernt.
  2. Gaszuführvorrichtung (SG)für eine Herstellungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner umfassend eine Zirkulationsleitung (L12; L22), die einen Endabschnitt auf einer stromabwärtigen Seite der Zuführleitung (L11) und eine Position auf einer stromabwärtigen Seite der Inertgaszuführquelle (G) und auf einer stromaufwärtigen Seite des Stickstoffentfernungsabschnitts (11) und des Sauerstoffentfernungsabschnitts (12) verbindet, und einen Zirkulationsverdichter, der an der Zirkulationsleitung (L12; L22) bereitgestellt ist.
  3. Gaszuführvorrichtung (SG) für eine Herstellungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, ferner umfassend einen Tank (14; 24), der an der Zirkulationsleitung (L12; L22) bereitgestellt ist und der das Inertgas speichert.
  4. Gaszuführvorrichtung (SG) für eine Herstellungsvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, umfassend einen Erfassungsabschnitt (D1; D2), der an der Zuführleitung (L11) bereitgestellt ist und der Sauerstoffpartialdruck und Stickstoffpartialdruck des Inertgases erfasst, das den Stickstoffentfernungsabschnitt (11) und den Sauerstoffentfernungsabschnitt (12) passiert hat, eine erste Ventilvorrichtung (V11), die auf einer Seite der Inertgaszuführquelle (G) eines Verbindungsabschnitts mit der Zirkulationsleitung (L12; L22) an der Zuführleitung (L11) bereitgestellt ist, eine zweite Ventilvorrichtung (V12), die auf einer stromabwärtigen Seite des Verbindungsabschnitts mit der Zirkulationsleitung (L12; L22) an der Zuführleitung (L11) bereitgestellt ist, und eine Steuervorrichtung (90A), welche die erste Ventilvorrichtung (V11) und die zweite Ventilvorrichtung (V12) auf der Grundlage eines Erfassungsergebnisses des Erfassungsabschnitts (D1; D2) öffnet und schließt, wobei die Steuervorrichtung (90A) konfiguriert ist, um die erste Ventilvorrichtung (V11) zu öffnen und die zweite Ventilvorrichtung (V12) zu schließen, in einem Zustand, in dem der Stickstoffpartialdruck und der Sauerstoffpartialdruck des Inertgases, die durch den Erfassungsabschnitt (D1, D2) erfasst werden, höher als vorbestimmte Schwellenwerte sind, und die Steuervorrichtung (90A) konfiguriert ist, um die erste Ventilvorrichtung (V11) zu schließen und die zweite Ventilvorrichtung (V12) zu öffnen, in einem Zustand, in dem der Stickstoffpartialdruck und der Sauerstoffpartialdruck niedriger als die Schwellenwerte oder gleich den Schwellenwerten sind.
  5. Gaszuführvorrichtung (SG) für eine Herstellungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Steuervorrichtung (90A) dazu konfiguriert ist, die erste Ventilvorrichtung (V11) in einem Zustand zu öffnen, in dem der Stickstoffpartialdruck und der Sauerstoffpartialdruck des Inertgases, die durch den Erfassungsabschnitt (D1; D2) erfasst werden, höher als vorbestimmte Schwellenwerte sind, und die Steuervorrichtung (90A) dazu konfiguriert ist, die erste Ventilvorrichtung (V11) in einem Zustand zu schließen, in dem der Stickstoffpartialdruck und der Sauerstoffpartialdruck niedriger als die Schwellenwerte oder gleich den Schwellenwerten sind.
  6. Gaszuführvorrichtung (SG) für eine Herstellungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend einen Heizabschnitt (H1, H2), der zwischen dem Stickstoffentfernungsabschnitt (11) und dem Sauerstoffentfernungsabschnitt (12) und der Inertgaszuführquelle (G) bereitgestellt ist und der das Inertgas, das von der Inertgaszuführquelle (G) der Zuführleitung (L11) zugeführt wird, erhitzt.
  7. Gaszuführvorrichtung (SG) für eine Herstellungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in dem Sauerstoffentfernungsabschnitt (12) eine Gerade definiert wird, die durch einen Schmelzpunkt einer vorgewählten Metallspezies in einem Ellingham-Diagramm mit Gibb'scher Standard-Reaktionsenergie auf einer linken vertikalen Achse und Sauerstoffpartialdruck auf einer rechten vertikalen Achse verläuft, und die durch einen Ursprung auf der linken vertikalen Achse des Ellingham-Diagramms verläuft, und ein Wert, der kleiner als oder gleich einem Wert auf der rechten vertikalen Achse ist, durch welche die Gerade verläuft, als ein Zielwert des Sauerstoffpartialdrucks des Inertgases definiert wird.
  8. Gaszuführvorrichtung (SG) für eine Herstellungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in dem Stickstoffentfernungsabschnitt (11) eine Gerade definiert wird, die durch einen Schmelzpunkt einer vorgewählten Metallspezies in einem Ellingham-Diagramm mit Gibb'scher Standard-Reaktionsenergie auf einer linken vertikalen Achse und Stickstoffpartialdruck auf einer rechten vertikalen Achse verläuft, und die durch einen Ursprung auf der linken vertikalen Achse des Ellingham-Diagramms verläuft, und ein Wert, der kleiner als oder gleich einem Wert auf der rechten vertikalen Achse ist, durch welche die Gerade verläuft, als ein Zielwert des Stickstoffpartialdrucks des Inertgases definiert wird.
  9. Sprühvorrichtung (1), umfassend: die Gaszuführvorrichtung (SG) für eine Herstellungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 und einen Sprüher (13), der Metallpulver bildet, indem er das Inertgas, das aus der Gaszuführvorrichtung (SG) für eine Herstellungsvorrichtung zugeführt wird, auf eine Metallschmelze sprüht.
  10. 3D-Additivherstellungsvorrichtung (2), umfassend: die Gaszuführvorrichtung (SG) für eine Herstellungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 und einen Formgebungsvorrichtungshauptkörper (23), der ein Formgeben durch Schmelzen und Schichten von Metallpulver in einer Atmosphäre des Inertgases durchführt, das von der Gaszuführvorrichtung (SG) für eine Herstellungsvorrichtung zugeführt wird.
  11. Additivherstellungssystem (100), umfassend: die Sprühvorrichtung (1) gemäß Anspruch 9 und die 3D-Additivherstellungsvorrichtung (2) gemäß Anspruch 10.
  12. Geformter Gegenstand, der durch das Additivherstellungssystem (100) gemäß Anspruch 11 hergestellt ist.
  13. Gaszuführverfahren für eine Herstellungsvorrichtung, umfassend: einen Stickstoffentfernungsschritt (S13; S23) eines Entfernens mindestens eines Teils von Stickstoff in einem Inertgas und einen Sauerstoffentfernungsschritt (S13; S23) eines Entfernens mindestens eines Teils von Sauerstoff in dem Inertgas.
  14. Gaszuführverfahren für eine Herstellungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, ferner umfassend einen Zirkulationsschritt eines Wiederholens des Stickstoffentfernungsschritts (S13; S23) und des Sauerstoffentfernungsschritts (S13; S23) nach dem Stickstoffentfernungsschritt und dem Sauerstoffentfernungsschritt.
  15. Gaszuführverfahren für eine Herstellungsvorrichtung gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei in dem Sauerstoffentfernungsabschnitt (12) eine Gerade definiert wird, die durch einen Schmelzpunkt einer vorgewählten Metallspezies in einem Ellingham-Diagramm mit Gibb'scher Standard-Reaktionsenergie auf einer linken vertikalen Achse und Sauerstoffpartialdruck auf einer rechten vertikalen Achse verläuft, und die durch einen Ursprung auf der linken vertikalen Achse des Ellingham-Diagramms verläuft, und ein Wert, der kleiner als oder gleich einem Wert auf der rechten vertikalen Achse ist, durch welche die Gerade verläuft, als ein Zielwert des Sauerstoffpartialdrucks des Inertgases definiert wird.
  16. Gaszuführverfahren für eine Herstellungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei in dem Stickstoffentfernungsabschnitt (11) eine Gerade definiert wird, die durch einen Schmelzpunkt einer vorgewählten Metallspezies in einem Ellingham-Diagramm mit Gibb'scher Standard-Reaktionsenergie auf einer linken vertikalen Achse und Stickstoffpartialdruck auf einer rechten vertikalen Achse verläuft, und die durch einen Ursprung auf der linken vertikalen Achse des Ellingham-Diagramms verläuft, und ein Wert, der kleiner als oder gleich einem Wert auf der rechten vertikalen Achse ist, durch welche die Gerade verläuft, als ein Zielwert des Stickstoffpartialdrucks des Inertgases definiert wird.
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