JP2012515668A

JP2012515668A - ３次元物体のラピッドプロトタイピングの装置からの残留粉末を再使用する方法及びシステム

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Publication number: JP2012515668A
Application number: JP2011546686A
Authority: JP
Inventors: ホイゲル，マルティン; シェラベアー，ミヒャエル; パヴリクツェック，スヴェン; マイヤー，ホルスト
Original assignee: EOS GmbH
Current assignee: EOS GmbH
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2010-01-20
Publication date: 2012-07-12
Also published as: WO2010083997A3; EP2382081A2; CN102164735A; US20100192806A1; WO2010083997A2

Abstract

【課題】３次元物体を生産的に製造する製造装置からの廃棄物粉末をリサイクルする方法及びシステムを提供することによって、製造プロセス及び物体の質を高めると共に経済的効率を向上させることを可能にすること。
【解決手段】本発明は、３次元物体３のラピッドプロトタイピングの装置からの残留粉末を再使用する方法及びシステムに関し、該方法は、残留粉末３ａを濾すステップ又は残留粉末３ａと新しい粉末とを混合するステップを含む。該方法は、結果として生成される粉末の特性を変更するステップを更に含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、３次元物体を生産的に製造する製造装置の廃棄物粉末をリサイクルする方法及びシステムに関する。

特許文献１は、３次元物体製造用の粉末をリサイクルする方法及びシステムを記載している。このシステムは、支持部又はそれまでに施された層上に粉末状材料を層毎に施して、その物体に対応する複数の場所でのエネルギー放射によって粉末状材料を固化させる製造（building：積層）装置から成る。固化されていない廃棄物粉末は、製造装置から搬送ラインを介して濾過（straining）装置内へ直接搬送され、濾過装置は、製造装置とは別個に設けられており、製造装置から供給された廃棄物粉末を濾過する。濾過された廃棄物粉末は、更なる搬送ラインを介して保管容器内に搬送されて、再び使用することができる。

特許文献２は、内蔵型の吸込手段と内部又は外部にある濾過装置とを有する３次元物体を製造する製造装置を記載している。

これまでは、内蔵型の管及びホースがこのような製造装置において使用されていたが、その洗浄プロセスが複雑であるため、様々な粉末状材料の使用によって汚染物質が生じてしまう。

詳細には、酸化等による粉末状材料のエージング（aging）はグリットサイズに強く依存する点で、金属を含んだ粉末による問題が生じる。しかし、概して、金属を含んだ粉末のリサイクルが一般的に使用されている。金属を含んだ粉末状材料として、任意の金属及びそれらの合金、並びに金属成分又は非金属成分との混合物が考慮される。更に、合成粉末のような純粋な非金属の粉末を使用してもよい。

粉末は、機器において様々な状況に晒される。製造される物体の周囲では、製造空間の周辺よりも温度が高い。更に、製造領域の下側部分の粉末は、製造空間の上側部分の粉末よりも長い時間の間、製造空間内で高温に晒される。更に、凝集物が製造空間内では作り出されるが、保管容器及びブリーダー（bleeder）容器では作り出されない。更に、微粒子が凝結によって製造空間内に生成されるが、この微粒子は粉末内又は粉末上に堆積する。更に、磨損物がアプリケーションブレードから生じる可能性がある。

このとき、新しい粉末及びこれまでに使用された廃棄物粉末が引き続き保管容器に供給されると、様々な特徴を有する成層が保管容器内に生成される。これは製造プロセスに対して悪影響を与える。

独国実用新案第２０１０７２６２号独国特許出願公開第１０３４２８８３号

３次元物体を生産的に製造する製造装置からの廃棄物粉末をリサイクルする方法及びシステムを提供することによって、製造プロセス及び物体の質を高めると共に経済的効率を向上させることを可能にすることが、本発明の目的である。

本発明の目的は、請求項１に記載の特徴を有する方法及び請求項１２に記載の特徴を有するシステムによって達成される。利点の更なる展開は、従属項に記載される。

本発明の更なる特徴及び目的は、添付の図面に基づいて実施形態の説明から得ることができる。

３次元物体を製造するための製造装置の概略図である。製造装置とは別個に設けられる本発明による吸込装置を示す図である。製造装置とは別個に設けられる本発明による濾過装置を示す図である。製造装置とは別個に設けられる本発明による供給装置を示す図である。取替容器を運搬する本発明による運搬装置を示す図である。基板プレート及びクランプシステムのためのアダプタープレートを有する本発明による運搬装置を示す図である。

図面に基づいて、３次元物体を生産的に製造する製造装置からの廃棄物粉末をリサイクルする方法及びシステムを以下に説明する。

図１は、本発明による、３次元物体３を製造するための製造装置の概略図を示しており、この製造装置はこの実施形態ではレーザー焼結装置として形成されている。

レーザー焼結装置は、上部が開いていると共に内部にプラットフォーム２を含むフレーム１を備え、プラットフォーム２は、垂直方向に移動可能であり、製造されることになる３次元物体３を支持する。フレーム１及びプラットフォーム２は、内部に製造空間を画定する。プラットフォーム２は、昇降装置１２に接続されており、固化されることになる物体３の層が作業面４内にあるように昇降装置１２によって垂直方向に移動させられる。

図１には示されていないが、金属基板プレートを、プラットフォーム上に手作業で位置付けることができ、妥当な場合には固定又はねじ留めすることができる。そのような基板プレート、特にその上に焼結された物体３を有する基板プレートは比較的重い。好ましくは、ゼロポイント（zero-point）クランプシステムが使用され、このシステムでは基板プレートは下側に少なくとも１つのボルト又はピンを一般的に備えており、基板プレートはアンロードの前にクランプシステムから持ち上げられなくてはならない。

更に、粉末３ａの層を施すアプリケーター５が設けられる。粉末３ａとして、レーザー焼結することができる全ての粉末を使用することができる。金属を含んだ粉末状材料として、任意の金属及び任意のその合金、並びに金属成分又は非金属成分との混合物が考えられる。更に、合成粉末のような純粋な非金属の粉末を使用してもよい。最初に、粉末３ａが、貯蔵容器６から供給される。その後、粉末３ａの層が最後に固化された層に既定の高さだけ重なるように、アプリケーター５は、作業面４において所定の高さまで移動させられる。製造装置は、レーザービーム７ａを生成するレーザー装置７を更に備え、レーザービーム７ａは、偏向手段８によって作業面４の任意の複数の場所に集束される。それによって、レーザービーム７ａは、それぞれの層において、製造されることになる物体３の断面に対応する場所で粉末３ａを選択的に固化させることができる。

参照符号１０は、フレーム１、プラットフォーム２、昇降装置１２及びアプリケーター５を内部に配置した処理チャンバーを示す。処理チャンバー１０の内部には、ドア（図示せず）を開放することによってアクセス可能である。参照符号９は、レーザービーム７ａを導入するための、処理チャンバー１０の開口を示す。更に、制御ユニット１１が設けられ、これにより製造装置が協調的に製造プロセスを実行するように制御される。

製造装置の動作中、第１のステップ（step：工程）において、プラットフォーム２は、その上面が１つの層の厚さだけ作業面４の下に位置するまで昇降機構１２によって移動させられる。その後、粉末３ａの第１の層が貯蔵容器６及びアプリケーター５によってプラットフォーム２上に施され、平滑化される。その後、制御ユニット１１は、偏向されたレーザービーム７ａが粉末３ａの層の固化されることになる複数の場所に選択的に衝突するように、偏向手段８を制御する。それによって、粉末３ａは、これらの場所でそれぞれ固化され、焼結される。

次のステップにおいて、プラットフォーム２は、昇降装置１２によって次の層の厚さだけ降ろされる。第２の材料層が貯蔵容器６及びアプリケーター５によって施され、平滑化され、レーザービーム７ａによって選択的に固化される。これらのステップは、所望の物体３が製造されるまで繰り返される。

図２は、製造装置とは別個に設けられる吸込装置１３を示す。吸込装置１３は、移動式クリーパー（creeper）に配置されており、第１の取替容器１４のための収納領域を有する。第１の取替容器１４は、吸込装置１３内に取替え可能に配置される。吸込装置１３は、固化されていない廃棄物粉末３ａを、可撓性の吸込ホース１５を介して製造装置から第１の取替容器１４内へ吸い込む。可撓性の吸込ホース１５には、物体３の形状寸法又は吸い込まれることになる廃棄物粉末３ａの材料に適合する様々なノズルが設けられ得る。図示の吸込装置１３は、加圧空気ポート（図示せず）を更に有し、この加圧空気ポートによって吸込装置１３に加圧空気が供給される。加圧空気源は、製造装置内に一般的に存在する。したがって、吸込装置１３は、加圧空気によって吸込ホース１５内に吸気圧力を発生させるベンチュリノズル１６と、排ガスを清浄するプレフィルター及びポストフィルターとを有する。更に、吸込装置１３は、第１の取替容器１４を計重する内蔵型計重機を備えていてもよい。それによって、その時点で取替容器１４内部にある粉末質量を検出することが可能である。

吸気圧力によって吸い込まれた廃棄物粉末３ａは、第１のホース１７によって第１の取替容器１４内に排出される。第１のホース１７はその下端で、クイックカプラー１８によって第１の取替容器１４の上側開口に接続することができ、クイックカプラー１８は、吸込装置１３と第１の取替容器１４との防塵すなわち気密接続を提供する。このようなクイックカプラー１８は、カムロックカプラー又は他のレバーアーム型カプラーとすることができる。

第１のホース１７の上端は、ホースクランプ（図示せず）によってベンチュリノズル１６の出口に固定される。

図３は、製造装置とは別個に設けられる濾過装置１９を示す。吸込装置１３と同様に、濾過装置１９は、移動式クリーパー上に配置され、第２の取替容器２０のための収納領域を有する。第２の取替容器２０は、濾過装置１９の収納領域内に取替え可能に配置される。好ましくは、第２の取替容器２０は、第１の取替容器１４と同様に構成される。濾過装置１９は、振動式ワイヤストレーナー（strainer：濾過器）等のストレーナー２１を更に有する。ストレーナー２１は、ストレーナーケーシング２２内への濾過インサート（a straining insert）のように、濾過装置１９に挿入される。ストレーナーケーシング２２は、ストレーナーケーシング２２が開放可能であるように、相互に分離可能な２つのケーシングシェルから構成される。好ましくは、濾過装置１９は、ストレーナー２１の詰まりを防止する付加的な超音波発生器（図示せず）と、粗い粉末成分を排出するための特大サイズの粒子用出口（図示せず）と、ストレーナーに供給される粉末量を制御する付加的な計量装置とを更に有する。

ストレーナー２１は、その入口に第２のホース（図示せず）のためのポート２３を有する。第２のホースの一端は、ストレーナー２１のポート２３に、ホース（host）クランプによって防塵すなわち気密様式に接続される。第２のホースの他端は、第１の取替容器１４の上側開口に、クイックカプラーによって接続可能である（connectible）。このクイックカプラーは、吸込装置１３に使用されるクイックカプラー１８と同様である。更に、濾過装置１９は、第２の取替容器１４を計重する内蔵型計重機を備えていてもよい。それによって、その時点で取替容器１４内部にある粉末質量を検出することが可能である。

第３のホース２４の一端は、ストレーナー２１の出口に、ホースクランプ（図示せず）によって接続される。第３のホース２４の他端は、第２の取替容器２０の上側開口に、クイックカプラー２５によって接続可能である。

濾過装置１９は、第１の取替容器１４から供給された廃棄物粉末３ａを濾過して、第２の取替容器２０にその廃棄物粉末３ａを供給する。濾過装置１９は、製造装置とは別個に設けられる。

図４は、製造装置とは別個に設けられ濾過された廃棄物粉末３ａを製造装置に供給する供給装置２６を示す。供給装置２６は、上側部分に少なくとも１つの取替容器１４、２０のための収納領域を有し、図４に示された第２の取替容器２０は、その開口２７が下方を向くように逆さまに配置されている。第２の取替容器２０内の粉末３ａは、重力によって開口２７を通じて排出され得る。第２の取替容器２０は、更に、内部にある粉末３ａが誤って排出されることがないように閉鎖具（図示せず）を有する。このような閉鎖具は、回転可能なシャッターとして構成してもよい。好ましくは、この閉鎖具は、製造装置によって制御される。好ましくは、供給装置２６又は取替容器１４、２０には、計量装置（製造装置によって制御されるのが好ましい）が付加的に設けられる。加えて、供給装置２６は、第２の取替容器２０の開口と接続されることになる交換可能なノズルを備えていてもよい。更に、供給装置２６は、第２の取替容器２０を計重する内蔵型計重機を備えていてもよい。それによって、その時点で取替容器２０内部にある粉末質量を検出することが可能である。

上述したホース１５、１７、２４は、ホースクランプによって吸込装置１３、濾過装置１９又は供給装置２６に防塵すなわち気密様式に接続されるため交換可能である。ホースクランプの代わりに、クイックカプラーを用いてもよい。ホース１７、２４と取替容器１４、２５との防塵すなわち気密接続もまた、クイックカプラー１８、２５によって実現される。

好ましくは、供給装置２６は、濾過装置１９上を移動することができるように構成される。このようにして、第１の取替容器１４は、第１の取替容器１４が濾過装置１９のストレーナー２１上に直接位置付けられるように、後述する運搬装置によって供給装置２６内に逆さまに位置付けることができる。

図５は、第１の取替容器１４及び／又は第２の取替容器２０を運搬する運搬装置２８を示す。運搬装置２８は、２つの支持アーム２９を備えるフォークを有するとともに、高さが調節可能であるロール昇降カート（roll lifting cart）として構成されている。フォークは、ハンドル（図示せず）によって、例えばチェーン駆動装置を介して上下に移動させられる。双方の支持アーム２９には、同軸に配置されたリセス３０を有する２つのアダプター片が位置付けられる。代替的に、これらのリセスは、支持アーム２９に直接機械加工されていてもよい。リセス３０は、第１の取替容器１４及び第２の取替容器２０に側面に取り付けられた軸３１に対応する。運搬装置２８は、第１の取替容器１４及び第２の取替容器２０が吸込装置１３及び濾過装置１９のそれぞれの収納部分に配置されると、支持アーム２９のリセス３０を取替容器１４、２０の対応する軸３１の下方へ移動させることが可能であるように構成されている。また、運搬装置２８は、ハンドルによって、支持アーム２９を持ち上げることができ、その結果、支持アーム２９のリセス３０が取替容器１４、２０の対応する軸３１と係合し、取替容器１４、２０が持ち上げられるように構成されている。クイックカプラー１８、２５をホース１７、２４から解放することによって取替容器１４、２０を解放した後で、取替容器１４、２０は、運搬装置２８によって次のステーションまで運搬され得る。

図６に示すように、同じ運搬装置２８を、基板プレート又はクランプシステムの１つを運搬するのに使用してもよい。このため、アダプタープレート３２の形状のアダプターが支持アーム２９上に取り付けられる。アダプタープレート３２は、様々な基板プレート及びクランプシステムの収納が可能になるように、様々な配向で支持アーム２９に取り付けられるように構成されている。図６の左側は、標準的な基板プレートを収納するためのアダプタープレート３２の第１の位置を示しており、図６の右側は、クランプシステムを収納するためのアダプタープレート３２の第２の位置（アダプタープレートが１８０度だけ垂直軸を中心に回転されている）を示している。

運搬装置２８の支持アーム２９が、任意の取替容器並びに様々なサイズ及び形状を有する基板プレートに適合する付加的なアダプター又は同軸に配置されたリセスを備えることができることは明らかである。

３次元物体３を生産的に製造する製造装置からの廃棄物粉末３ａをリサイクルするシステムは、濾過された又は濾過されていない廃棄物粉末３ａと別の粉末とを混合する装置を更に備えることができる。詳細には、他の粉末は、それまで使用されていない新しい粉末とすることができる。混合装置は、粉末混合物を均質化するか又は廃棄物粉末若しくは新しい粉末を均質化する装置を更に備えることができる。

３次元物体３を生産的に製造する製造装置からの廃棄物粉末３ａをリサイクルするシステムは、濾過装置又は混合装置に加えて、濾過装置又は混合装置から結果として生成される粉末の特徴を変更する更なる装置を有する。

この更なる装置は、規定のグリットサイズ未満の粒子を除去する装置を有することができる。詳細には、除去はこの場合分離によって行われる。

更なる装置は、廃棄物粉末３ａ又は結果として生成される粉末の化学組成を選択的に変更する装置であり得る。好ましくは、化学組成の選択的変更は、この場合、酸化物を還元することによって行われる。

更なる装置は、廃棄物粉末３ａ又は結果として生成される粉末の粒子の周囲の雰囲気の組成又は特徴を選択的に変更する装置であり得る。好ましくは、選択的変更は、この場合、雰囲気中の主ガスを変更すること及び／又は雰囲気中の水分含量及び／又は雰囲気の圧力を変更することによって行われる。

更なる装置は、濾過装置とは別に、廃棄物粉末３ａ又は結果として生成される粉末から汚染物質を除去する装置であり得る。好ましくは、汚染物質の除去は、汚染物質から廃棄物粉末３ａ又は結果として生成される粉末を分離するために該粉末の物理的特徴又は化学的特徴を使用して行われる。より好ましくは、廃棄物粉末３ａ又は結果として生成される粉末の物理的又は化学的特徴には、幾何学的形状、密度及び／又は比質量、導電率、磁化可能性、又は規定の流体媒質における溶解性が含まれる。

好ましくは、調製ステップによって変更された結果として生成される粉末の特徴は、調製ステップの前後に測定される。より好ましくは、測定された特徴は記録される。より好ましくは、測定された特徴は、データセットとして電子的に記憶される。

好ましくは、測定された特徴は、結果として生成される粉末に割り当てられる。より好ましくは、測定された特徴は、粉末容器上に若しくは該容器と関連して記憶されるか、又は３次元物体を製造するために結果として生成される粉末をリサイクルするときに機器の制御部（control）に伝達される。

好ましくは、測定された特徴は、結果として生成される粉末の使用によって生産的に製造される物体３に割り当てられる。

このように、更なる装置は、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末の特徴を測定する装置であり得る。このような廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末の特徴は、詳細にはグリットサイズ分布、化学組成、流動性又は水分含量とすることができる。廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末の測定された特徴は、記憶装置に記憶及び記録することができる。

このように、更なる装置はまた、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末の特徴によって、第１の取替容器（保管容器）１４又は第２の取替容器（保管容器）２０を指定する（designate）装置であり得る。詳細には、これは、バーコード又はＲＦＩＤ（無線周波数識別）チップを、第１の取替容器（保管容器）１４又は第２の取替容器（保管容器）２０に取り付けることによって実現することができる。バーコード及びＲＦＩＤチップに、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末の特徴が記憶される。

このように、更なる装置はまた、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末から微粒子を分離するか又は濾過することによって除去する装置であり得る。好ましくは、これは、空気分離、要するに空気圧によって又はサイクロンによって行うことができる。

このように、更なる装置はまた、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末を調製する装置であり得る。詳細には、化学的調製は、粉末を還元ガスに晒すことによって行うことができる。

このように、更なる装置はまた、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末の水分含量を変更するために、該粉末を乾燥又は加湿させる装置であり得る。

このように、更なる装置はまた、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末から汚染物質を除去する装置であり得る。このような汚染物質は、アプリケーター５のアプリケーションブレードの磨損物又はブラシ（図示せず）の磨損物であり得る。

このように、更なる装置はまた、例えばバーコード又はＲＦＩＤチップに記憶されている廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末の特徴を製造装置に伝達する装置であり得る。製造装置は更に、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末の測定された特徴に従って、３次元物体３の製造に関するパラメーターを変更する装置を備えることができる。製造装置は、対応する通知又は警告をユーザーに出力することができる。パラメーターを変更する装置は、代替的に、制御ユニット１１及び関連するソフトウェアによって実現してもよい。このようなパラメーターは、レーザー出力、レーザースキャン速度、処理温度、プロセスガス組成、又はレーザーのパルス動作若しくは連続動作であり得る。このような特徴は、製造装置に伝達されてから物体３に適宜割り当てられる。

３次元物体３を生産的に製造する製造装置からの廃棄物粉末をリサイクルするシステムの動作は、以下の通りである。

製造装置の製造空間において３次元物体３を仕上げてから、処理チャンバーのドアを開放する。第１の取替容器１４は、吸込装置１３の収納領域に位置付けられており、取替容器１４の上側開口は、クイックカプラー１８によって吸込装置１３に防塵すなわち気密様式に接続されている。固化されていない廃棄物粉末３ａは、吸込装置１３の可撓性の吸込ホース１５によって、製造装置から吸込装置１３内に配置された第１の取替容器１４内に吸い込まれる。その後、運搬装置２８を、吸込装置１３まで移動し（又はその逆も可能である）、支持アーム２９のリセス３０を、第１の取替容器１４の対応する軸３１の下に移動させる。ハンドルを回転することによって支持アーム２９が持ち上げられ、その結果、支持アーム２９のリセス３０が第１の取替容器１４の対応する軸３１と係合し、第１の取替容器１４が持ち上げられる。クイックカプラー１８を解放することによって、第１の取替容器１４の上側開口を第１のホース１７から分離してから、第１の取替容器１４を運搬装置２８によって濾過装置１９まで運搬する。

濾過装置１９において、第１の取替容器１４の上側開口が、クイックカプラー（図示せず）によって第２のホース（図示せず）に防塵すなわち気密様式に接続される。第２の取替容器は、既にクイックカプラー２５によって第３のホース２４に防塵すなわち気密様式に接続されている。

廃棄物粉末３ａは、第２のホースを介して濾過装置１９に供給され、濾過装置１９は、ストレーナー２１によってその廃棄物粉末３ａを濾過する。ここで、計量装置は、あまりにも多くの粉末がストレーナーに達することを防止する。同時に、付加的に設けられる超音波発生器は、ストレーナー２１が詰まるのを防止する。廃棄物粉末３ａは、ストレーナー２１を通過した後、第３のホース２４を通って第２の取替容器２０内へ落下する。

その後、クイックカプラー２５を解放することによって、第２の取替容器２０の上側開口が第３のホース２４から分離され、第２の取替容器２０は、第１の取替容器１４に関して述べた方法と同様の方法で運搬装置２８によって供給装置２６まで運搬される。好ましくは、廃棄物粉末３ａと別の粉末とを混合すること及び／又は結果として生成される粉末の特徴を変更する調製ステップがここで実行される。第２の取替容器２０は、支持アーム２９に係止しているときに、例えば転倒装置（図示せず）によって逆さまに回転され、供給装置２６の上側部分に配置されることができるように上方に移動させられる。同時に、粉末が誤って漏れ出ることがないように第２の取替容器２０の閉鎖具が閉鎖される。第２の取替容器２０内部にある廃棄物粉末３ａが製造装置に供給され戻されることができるように、第２の取替容器２０の開口はここで更なるホースに接続されることができる。第２の取替容器２０から製造装置への廃棄物粉末３ａの供給は、粉末の重力によって又は空気圧によって実現することができる。好ましくは、更なるホースは一端に、製造装置内の粉末からホースを防塵すなわち気密様式に分離することができるスライダー又は閉鎖具を備える。

廃棄物粉末３ａを濾過すること又は廃棄物粉末３ａと別の粉末とを混合することに加えて、濾過すること又は混合することから結果として生成される粉末の特徴を変更する更なる調製ステップが実行される。

更なる調製ステップは、規定のグリットサイズ未満の粒子を除去するステップであり得る。好ましくは、除去はこの場合、分離によって行われる。

更なる調製ステップは、廃棄物粉末３ａ又は結果として生成される粉末の化学組成を選択的に変更するステップであり得る。好ましくは、化学組成の選択的変更はこの場合、酸化物を還元することによって行われる。

更なる調製ステップは、廃棄物粉末３ａ又は結果として生成される粉末の粒子の周囲の雰囲気の組成を選択的に変更するステップであり得る。好ましくは、選択的変更は、この場合、雰囲気中の主ガスを変更すること及び／又は雰囲気中の水分含量を変更することによって行われる。

更なる調製ステップは、濾過とは別に、廃棄物粉末３ａ又は結果として生成される粉末から汚染物質を除去するステップであり得る。好ましくは、汚染物質の除去は、汚染物質から廃棄物粉末３ａ又は結果として生成される粉末を分離するために、該粉末の物理的又は化学的特徴を使用して行われる。より好ましくは、廃棄物粉末３ａ又は結果として生成される粉末の物理的又は化学的特徴には、幾何学的形状、密度及び／又は比質量、導電率、磁化可能性、又は規定の流体媒質における溶解性が含まれる。

好ましくは、特徴は、調製ステップの前後に測定される。より好ましくは、測定された特徴は記録される。より好ましくは、測定された特徴はデータセットとして電子的に記憶される。

好ましくは、測定された特徴は、結果として生成される粉末に割り当てられる。より好ましくは、測定された特徴は、粉末容器上に若しくは該容器と関連して記憶されるか、又は３次元物体を製造するために結果として生成される粉末をリサイクルする間に機器の制御部に伝達される。

いかなる時点でも、詳細には第２の取替容器２０を供給装置２６まで運搬する前であり、かつ、廃棄物粉末３ａを第２の取替容器２０内へ充填した後で、これらのステップを品質管理のために実行することができる。このように、このようなステップは、詳細には、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末の特徴を測定するステップであって、特徴は、詳細には、濾過された廃棄物粉末３ａのグリット形状、グリット形状分布、化学組成、流動性又は水分含量である、測定するステップと、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末の特徴によって、詳細には、特徴が記憶されるバーコード又はＲＦＩＤチップを取替容器１４、２０に取り付けることによって取替容器１４、２０を指定するステップと、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末から微粒子を分離することによって除去するステップと、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末を、詳細には酸化物の還元による化学的調製によって調製するステップと、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末から汚染物質を除去するステップであって、磁気的に、静電的に又はその他の方法で実行することができる、除去するステップと、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末と別の粉末とを混合するステップと、結果として生成される粉末混合物を均質化するステップとを含む。この方法又はこの方法の個々のステップは、不活性ガス雰囲気において実行してもよく、これは高反応性の粉末材料にとって特に利点である。好ましくは、吸込装置１３、濾過装置１９及び／又は供給装置２６は、この場合、不活性ガスを供給又は排出するためのポートを有する。

例えばバーコード又はＲＦＩＤチップに記憶される廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末の特徴は、製造装置に伝達することができる。更に、製造装置に伝達される特徴は、物体３に割り当てられることができる。制御ユニット１１は、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末の測定された特徴に従って、３次元物体３の製造に関するパラメーターを変更することができる。

本発明は、以下の利点を提供する。

取替容器１４、２０を有するとともに製造装置とは別個に設けられる吸込装置１３及び濾過装置１９によって、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末の品質管理が可能になり、これは、費用効率的にかつ柔軟に顧客の欲求に適合することができる。

交換可能なホース１５、１７、２４は容易に交換又は洗浄することができる。したがって、ホース１５、１７、２４を交換又は洗浄した後で、様々な製造装置に対して同じ濾過装置１９及び同じ吸込装置１３を使用することが可能であり、様々な製造装置は、更に、様々な粉末材料を使用することが可能である。

供給装置２６の交換可能なノズルは、ブリーダー容器の中身を空にすること（draining）、ワークからの粉末の除去、別個の粉末容器の搬送等のような様々な機能を可能にする。

取替容器は、品質管理のための粉末の分類及び情報管理を可能にする。更に、運搬並びに異なる粉末の混合及び均質化が簡略化される。

本発明の範囲又は保護は、上述の実施形態によって限定されるのではなく、更なる変更及び変形が添付の特許請求の範囲によって規定される範囲内にある場合、それらの変更及び変形を包含するものである。

好ましくは、第１の取替容器１４は、第２の取替容器２０と同じように構成される。しかしながら、これは本発明にとって必須ではないため、取替容器１４、２０は互いに異なっていてもよい。

レーザー７の代わりに、電子ビームのようなエネルギー粒子放射を用いてもよい。粉末３ａがレーザー焼結されることは必須ではなく、粉末３ａはレーザーによって溶融されてもよい。

このシステムにおいて述べられる構成要素は任意に組み合わせることができる。例えば、吸込装置を濾過装置に一体化させることができる。濾過装置も供給装置に一体化させることができる。

製造装置からの粉末の除去は、この実施形態の吸込装置によって行われる。代替的に、粉末の除去は、粉末を吹き出して回収すること、又は粉末をその粉末自身の重力によって流出させることにより行ってもよい。

加圧空気の代わりに、吸込装置は、真空によって又は電気的に動作させることもできる。

粉末の調製は、濾過された廃棄物粉末３ａに適用されるだけでなく、新しい粉末又は濾過されていない粉末にも適用することができる。

濾過された廃棄物粉末３ａからの微粒子の除去は、二重ストレーナーによって行うことができ、粗い部分は二重ストレーナーの上に残り、細かい部分が二重ストレーナーの下に堆積する。濾過された廃棄物粉末３ａは、それらの間から引き出される。

個々のステップは、オプションで、不活性ガス雰囲気において、要するに保護ガスを用いて実行することができる。

製造装置は、レーザー焼結装置に限定されるのではなく、３Ｄプリントのような層毎に生成する方法を適用する任意の製造装置とすることができる。

３次元物体３を生産的に製造する製造装置からの廃棄物粉末３ａをリサイクルする方法が開示されており、この方法では、廃棄物粉末３ａを濾過すること又は廃棄物粉末３ａと別の粉末とを混合することに加えて、結果として生成される粉末の特徴を変更する更なる調製ステップが実行される。更なる調製ステップは、濾過とは別に、別のステップによって廃棄物粉末３ａ又は結果として生成される粉末から汚染物質を除去することを含み、汚染物質を除去することは、汚染物質から廃棄物粉末３ａ又は結果として生成される粉末を分離するために該粉末の物理的又は化学的特徴を使用して行われる。好ましくは、物理的又は化学的特徴には、幾何学的形態、密度及び／又は比質量、導電率、磁化可能性、又は規定の流体媒質における溶解性が含まれる。

３次元物体３を生産的に製造する製造装置からの廃棄物粉末をリサイクルするシステムが開示されており、このシステムは、上述の方法のいずれか１つを実行する。このシステムは、支持部又はそれまでに施された層上に粉末状材料を層毎に施して物体３に対応する複数の場所でのエネルギー放射によって粉末状材料を固化させる製造装置と、第１の取替容器１４を有する吸込装置１３とを更に備え、このシステムでは、吸込装置１３は、固化されていない廃棄物粉末３ａを製造装置から吸い込み、吸込装置１３は製造装置とは別個に設けられる。好ましくは、このシステムは、製造装置とは別個に設けられると共に（第１の取替容器１４から供給される）廃棄物粉末３ａを濾過し、その廃棄物粉末３ａを第２の取替容器２０に供給する濾過装置１９を更に備える。第２の取替容器２０は、製造装置とは別個に設けられる。好ましくは、吸込装置１３は、ベンチュリノズル１６を有する加圧空気吸込器（sucker）とプレフィルターとを備える。好ましくは、濾過装置１９は、振動式のストレーナー２１とストレーナーの詰まりを防止する付加的な超音波発生器とを備える。好ましくは、このシステムは、製造装置とは別個に設けられ、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末を製造装置に供給する供給装置２６を更に備える。好ましくは、供給装置２６は、交換可能なノズルを備える。好ましくは、吸込装置１３、濾過装置１９及び／又は供給装置２６は内蔵型計重機を備える。好ましくは、このシステムは、少なくとも１つの取替容器１４、２０を吸込装置１３、濾過装置１９又は供給装置２６に接続する少なくとも１つの交換可能なホース１７、２４と、少なくとも１つの取替容器１４、２０をホース１７、２４に防塵すなわち気密様式に接続するクイックカプラー１８、２５と、少なくとも１つのホース１７、２４を吸込装置１３、濾過装置１９又は供給装置２６に防塵すなわち気密様式に接続するホースクランプ又はクイックカプラーとを更に備える。好ましくは、このシステムは、第１の取替容器１４及び／又は第２の取替容器２０を運搬する運搬装置２８を更に備える。好ましくは、運搬装置２８は少なくとも１つのアダプター３０、３２を備え、運搬装置２８は、第１の取替容器１４及び／又は第２の取替容器２０、並びに製造装置に取り付けられることになる基板プレート又はクランプシステムを運搬するのに適しており、製造装置において３次元物体３が製造されることになる。好ましくは、このシステムは、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末から微粒子を分離することによって除去する装置を更に備える。好ましくは、このシステムは、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末を、詳細には酸化物の還元による化学的調製によって調製する装置を更に備える。好ましくは、このシステムは、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末から汚染物質を除去する装置を更に備える。好ましくは、このシステムは、廃棄物粉末３ａ、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末と別の粉末とを混合する装置を更に備える。

Claims

３次元物体（３）を生産的に製造する製造装置からの廃棄物粉末（３ａ）をリサイクルする方法であって、
前記廃棄物粉末（３ａ）を濾過すること又は該廃棄物粉末（３ａ）と別の粉末とを混合することに加えて、結果として生成される粉末の特徴を変更する更なる調製ステップを含むことを特徴とする方法。
前記更なる調製ステップは、規定のグリットサイズ未満の粒子を、詳細には分離によって除去することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記更なる調製ステップは、前記廃棄物粉末（３ａ）又は前記結果として生成される粉末の化学組成を選択的に変更することを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
前記化学組成を選択的に変更することは、酸化物の還元を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
前記更なる調製ステップは、前記廃棄物粉末（３ａ）又は前記結果として生成される粉末の粒子の周囲の雰囲気の組成を、詳細には前記雰囲気中の主ガス又は水分含量を変更することによって選択的に変更することを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の方法。
前記更なる調製ステップは、前記廃棄物粉末（３ａ）又は前記結果として生成される粉末から汚染物質を、濾過とは別のステップによって除去することを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の方法。
前記粉末の特徴は、前記調製ステップの前及び／又は後で測定されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法。
前記測定された前記粉末の特徴は、詳細にはデータセットとして電子的に記憶することにより記録されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
前記測定された前記粉末の特徴は、詳細には粉末容器上に又は該粉末容器と関連して記憶することによって、前記結果として生成される粉末に割り当てられることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の方法。
前記３次元物体（３）を製造するために前記結果として生成される粉末をリサイクルする場合、前記測定された前記粉末の特徴は、前記機器の制御部に伝達されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
前記測定された前記粉末の特徴は、前記結果として生成される粉末の使用によって生産的に製造される物体（３）に割り当てられることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の方法。
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の前記方法を実行する、３次元物体（３）を生産的に製造する製造装置からの廃棄物粉末をリサイクルするシステム。
前記廃棄物粉末（３ａ）、結果として生成される粉末、調製済み粉末、又は新しい粉末の特徴、詳細には、濾過された廃棄物粉末（３ａ）、前記廃棄物粉末（３ａ）、前記結果として生成される粉末、前記調製済み粉末、又は前記新しい粉末のグリットサイズ分布、化学組成、流動性、若しくは水分含量を測定する装置を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
前記廃棄物粉末（３ａ）、前記結果として生成される粉末、前記調製済み粉末、又は前記新しい粉末の前記特徴によって、詳細には、前記粉末の特徴が記憶されるバーコード又はＲＦＩＤチップを前記粉末容器（１４、２０）に取り付けることによって、粉末容器（１４、２０）を指定する装置を更に備えることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載のシステム。
前記バーコード又は前記ＲＦＩＤチップに記憶される、前記廃棄物粉末（３ａ）、前記結果として生成される粉末、前記調製済み粉末、又は前記新しい粉末の前記特徴を前記製造装置に伝達する装置と、
前記廃棄物粉末（３ａ）、前記結果として生成される粉末、前記調製済み粉末、又は前記新しい粉末の前記測定された特徴に従って、前記３次元物体（３）の製造に関するパラメーターを変更する装置と、
を更に備えることを特徴とする請求項１３又は請求項１４のいずれか１項に記載のシステム。
前記結果として生成される粉末混合物を均質化する装置を更に備えることを特徴とする請求項１２乃至請求項１５のいずれか１項に記載のシステム。