JP2005534543A - 生成的製造法による三次元物体を製造するためのデバイスおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施例1による三次元物体を層状に製造するためのデバイスの断面例を示す。このデバイスは、必ずしも円形の断面を有さない形成領域を備える。この形成領域は、外側の境界面17と頂部のところで開いている内側の境界面16を有する形成コンテナ4からなる。内側の境界面16を備えているので、外側の境界面17が形成する形成空間は空洞を備える。形成プラットフォーム6は、形成コンテナ4の下の境界としての働きをし、内側の境界面16と外側の境界面17との間の領域を完全に充填するように設計されている。形成プラットフォーム6は、その内縁部のところに、内側の境界面16と形成プラットフォーム6との間のギャップを密封するための密封部19を備える。形成プラットフォーム6は、その外縁部のところに、外側の境界面17と形成プラットフォーム6との間のギャップを密封するための密封部18を備える。必ずしも内側の境界面16を形成する必要はない。外側の境界面17だけしか存在しない場合には、形成コンテナ4はその中央に空洞を有さず、形成プラットフォーム6は中央に孔部を有さない。
実施例2は、いくつかの凝固デバイス1およびいくつかの材料塗布デバイス7を含むという点で実施例1とは異なる。さらに、各凝固デバイスは、材料塗布デバイス7および形成領域2内の凝固領域に割り当てられる。
実施例1又は実施例2によるデバイスの第1の変形例は、形成コンテナの回転中、段階的または連続的に回転速度を変更することができるデバイス20を備える。
第2の変形例の場合、動作モードは、材料塗布デバイスにより堆積された層の厚さdが変化するように修正される。このような修正を行っている間に、形成プラットフォーム6の下降速度は、形成領域2の部分領域内に堆積された層の厚さd’に適合される。その結果、層の厚さを、形成する部分の局部的幾何学的要件に適合させることができる。例えば、詳細の解像度を増大する必要がある場合には、厚さが薄い1つの層またはいくつかの層を塗布することができる。それ故、製造プロセスを最適化することができる。
本発明の実施例1及び実施例2のデバイスの第3の変形例の場合には、ドライブ20は、形成コンテナ4に接続していないで、凝固デバイス1および材料塗布デバイス7、8、9、10に接続している。それ故、動作中、形成コンテナ4はその位置を維持し、一方、ドライブ20は、凝固デバイス1および材料塗布デバイス7、8、9、10を、回転軸3を中心にして形成コンテナ4に対して移動させる。もちろん、凝固デバイス1および材料塗布デバイス7、8、9、10および形成コンテナ4を相互に移動することもできる。
実施例1及び実施例2の第4の変形例の場合には、形成プラットフォームは連続的に下降させることはできないが、段階的に下降させることができる。このことは、例えば、凝固が終了した後で下降を行うことができることを意味する。このことは、凝固させる層上へレーザ・ビームの焦点を簡単に結ぶことができるようになり、それにより塗布した層を水平面に平行にするという利点がある。
図4および図5は、本発明の実施例3を示す。実施例3は、形成コンテナ4の代わりに複数の形成コンテナを使用しているという点で実施例2とは異なる。図4および図5の場合には、形成領域は、例示としての4つの形成コンテナ4a、4b、4c、4dからなる。各形成コンテナ4aおよび4bおよび4cおよび4dは、それぞれ、形成プラットフォーム6aおよび6bおよび6cおよび6dを備えていて、外側の境界面17、内側の境界面6および側面の境界面26を有する。それぞれの場合、構成プラットフォーム6aおよび6bおよび6cおよび6dは、それぞれ、形成コンテナ4aおよび4bおよび4cおよび4dの下部境界としての働きをし、外側の境界面17、内側の境界面16および側面の境界面26間を延びる。構成プラットフォームおよび境界面の間のギャップは、上記実施例の場合と類似の方法で密封部により密封される。個々の形成コンテナの水平断面エリアは任意の形を有することができ、必ずしも同じ形でなくてもよい。
そうしたい場合には、形成プラットフォームを連続的に下降させることはできないが、段階的に下降させることができる。このことは、例えば、すべての凝固領域内で凝固が終了した後で下降を行うことを意味する。このことは、凝固対象の層上へレーザ・ビームの焦点を簡単に結ぶことができるという利点がある。何故なら、塗布した層が水平面に平行になるからである。
実施例3の第2の変形例の場合には、塗布した層の厚さを、異なる形成コンテナ内で異なるように設定することができる。このことは、異なる形成コンテナ内で形成プラットフォームの下降速度を変えて行うことができる。そうすることにより、異なる層の厚さを有する物体を並行して製造することができる。
上記第1および実施例2の第2の変形例の場合のように、1つの形成コンテナ内でまたはいくつかの形成コンテナにまたがる材料塗布デバイスにより堆積した層の厚さdを変えることができる。そうすることにより、例えば、詳細の解像度を局部的に増大したい場合に、形成する部材の局部的幾何学的要件に層の厚さを適合させることができる。それ故、形成プロセスを最適化することができる。
第4の変形例の場合には、形成コンテナは回転軸3に対して回転しない。その代わりに、案内ドライブ27は、回転軸3を中心にして同期状態で、閉じているが必ずしも円形でなくてもよい経路上を形成コンテナを案内する。デバイスがn個の材料塗布デバイスおよびn個の凝固領域を有している場合には、好適には、経路はn個の角を有する多角形の境界に対応することが好ましい。そうしたい場合には、各形成コンテナは、回転軸3に平行であり、形成コンテナを通る回転軸3を中心にしてその経路上をさらに回転する。
上記第1の変形例と同様に、実施例3の第5の変形例の場合には、デバイスは、形成コンテナの回転中に段階的にまたは連続的に回転速度を変えることができるドライブ20を備える。それ故、実際の回転速度を、凝固領域の1つの内部で選択的に凝固する塗布層の最大の部分領域の延長部に適合させることができる。この最大の可能な回転速度をいつでも形成コンテナの回転速度として設定した場合には、製造速度が増大する。
上記第3の変形例と同様に、実施例3の第6の変形例の場合には、ドライブ20は形成コンテナ4a、4b、4c、4dに接続していないで、偏向ユニット22および材料塗布デバイス7、8、9、10に接続している。それ故、動作中、形成コンテナ4a、4b、4c、4dはその位置を維持し、一方、ドライブ20は、偏向ユニット22および材料塗布デバイス7、8、9、10を回転軸3を中心にして回転させる。もちろん、偏向ユニット22および材料塗布デバイス7、8、9、10および形成コンテナ4a、4b、4c、4dを相互に回転することもできる。
Claims (29)
- 生成的製造法により三次元物体を製造するための装置であって、前記物体が形成材料から層状に製造され、
支持体(4)と、
支持体(4)または前に塗布した層上に形成材料の層を塗布するための材料塗布デバイス(7)と、
前記塗布した層を凝固領域(11)内で前に塗布した層と相互に接続するための装置(1)とを有し、
前記塗布した層を前に塗布した層と相互に接続している間に、前に塗布した層および前記材料塗布デバイス(7)が相互に移動するように、前記支持体(4)および前記材料塗布デバイス(7)が相互に移動可能であることを特徴とする装置。 - 生成的製造法により三次元物体を製造するための装置であって、前記物体が形成材料から層状に製造され、
支持体(4)と、
支持体(4)または前に塗布した層上に形成材料の層を塗布するための材料塗布デバイス(7)と、
前記塗布した層を凝固領域(11)内で前に塗布した層と相互に接続するための装置(1)とを有し、
前記塗布した層の、前に塗布した層への相互接続が、材料の供給を中断しないで行なわれるように、前記支持体(4)および前記材料塗布デバイス(7)が相互に移動可能であることを特徴とする装置。 - 生成的製造法により三次元物体を製造するための装置であって、前記物体が形成材料から層状に製造され、
支持体(4)と、
支持体(4)または前に塗布した層上に形成材料の層を塗布するための材料塗布デバイス(7)と、
前記塗布した層を凝固領域(11)内で前に塗布した層と相互に接続するための装置(1)とを有し、
相対運動が1つの方向だけに行われ、材料を塗布している間に、前記支持体(4)および前記材料塗布デバイス(7)が、前記相対運動が1つの方向だけに行われるように相互に移動するように、前記支持体(4)および前記材料塗布デバイス(7)が相互に移動することを特徴とする装置。 - 前記支持体(4)が、回転軸の方向への送りによる回転運動中に、前記材料塗布デバイス(7)に対して移動することができる請求項1〜3のいずれか1項に記載の装置。
- 前記送りが連続的にまたは段階的に行われる請求項4に記載の装置。
- 前記支持体(4)および前記材料塗布デバイスが、完全に1回転する間に、前記支持体が1つの層の厚さだけ前記材料塗布デバイスから離れるように移動することができる請求項4または5に記載の装置。
- 前記支持体(4)が移動し、前記材料塗布デバイス(7)および層を相互に接続するための前記装置(1)が固定状態にある請求項1〜6のいずれか1項に記載の装置。
- 前記支持体(4)が固定状態にあり、前記材料塗布デバイス(7)および相互接続のための前記装置(1)が移動する請求項1〜6のいずれか1項に記載の装置。
- 前記回転軸方向への速度および/または送りを変えることができる請求項4〜8のいずれか1項に記載の装置。
- 前記回転運動の周速度を変えることができる請求項4〜9のいずれか1項に記載の装置。
- いくつかの凝固領域(11)を有する請求項4〜10のいずれか1項に記載の装置。
- いくつかの支持体(4)を有する請求項11に記載の装置。
- 前記支持体の前記送りを別々に制御することができる請求項12に記載の装置。
- 支持体がn個存在する場合に、好ましくは、n個の角を有する多角形である非円形の経路上を前記支持体が回転運動する請求項11〜13のいずれか1項に記載の装置。
- いくつかの材料塗布デバイス(7)を有する請求項11〜14のいずれか1項に記載の装置。
- 各凝固領域(11)に、前記塗布した層を前に塗布した層と相互に接続するための装置(1)を割り当てる請求項11〜15のいずれか1項に記載の装置。
- 前記形成材料が粉体の形をしていて、前記塗布した層を前に塗布した形成材料の層と相互接続するための前記装置(1)が、好ましくは、粉体を焼結するためのレーザまたは接着剤により前記粉体を凝固するための装置である請求項1〜16のいずれか1項に記載の装置。
- 前記支持体(4)が、前記形成材料を収容するためのコンテナの一部である請求項1〜17のいずれか1項に記載の装置。
- 生成製造法により三次元物体を製造するための方法であって、前記物体が、支持体(4)または前に塗布した層上に、材料塗布デバイス(7)により前記形成材料の層を塗布し、前記塗布した層を前に塗布した層と相互に接続することにより、形成材料から層状に製造され、
前記塗布した層を前に塗布した層と相互に接続している間に、前に塗布した層および前記材料塗布デバイス(7)が相互に移動するように、前記支持体(4)および前記材料塗布デバイス(7)が相互に移動することができることを特徴とする方法。 - 生成的製造法により三次元物体を製造するための方法であって、前記物体が、支持体(4)または前に塗布した層上に、材料塗布デバイス(7)により前記形成材料の層を塗布し、前記塗布した層を前に塗布した層と相互に接続することにより、形成材料から層状に製造され、
塗布した層の、前に塗布した層への相互接続が、材料の供給を中断しないで行われるように、前記支持体(4)および前記材料塗布デバイス(7)が相互に移動することができることを特徴とする方法。 - 生成的製造法により三次元物体を製造するための方法であって、前記物体が、支持体(4)または前に塗布した層上に、材料塗布デバイス(7)により前記形成材料の層を塗布し、前記塗布した層を前に塗布した層と相互に接続することにより、形成材料から層状に製造され、
相対運動が1つの方向だけに行われ、材料の塗布中にこれらが相互に移動するように、前記支持体(4)および前記材料塗布デバイス(7)が相互に移動することができることを特徴とする方法。 - (a)形成材料を層状に塗布するステップと、
(b)層の前記塗布した形成材料を前に塗布した層の形成材料と相互に接続するステップとを含み、
前記ステップ(a)および(b)が、同時にしかしいつでも異なる領域内で行われることを特徴とする請求項19〜21のいずれか1項に記載の方法。 - 少なくとも2つの物体が、同時に製造される請求項19〜22のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1〜18のいずれか1項に記載のデバイスを使用する請求項19〜23のいずれか1項に記載の方法。
- 前記材料塗布デバイス(7)および前記支持体(4)の前記相対運動が、前記支持体上の点が螺旋経路上を移動するような方法で行われる請求項19〜24のいずれか1項に記載の方法。
- 前記螺旋経路の軌跡が、円形、n個の角を有する多角形、楕円形または不規則な湾曲である請求項25に記載の方法。
- 前記螺旋経路の一部が、前記螺旋軸の方向に直線的に走っている請求項25または26に記載の方法。
- 前記形成領域内で、前記形成材料が層の厚さが変化するように塗布される請求項19〜27のいずれか1項に記載の方法。
- 三次元物体を生成的に製造するための方法が、レーザ焼結法または三次元印刷法である請求項19〜28のいずれか1項に記載の方法。
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