JP2013141829A

JP2013141829A - 回転式塗工により立体物体を積層式に製造する装置

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Publication number: JP2013141829A
Application number: JP2013000566A
Authority: JP
Inventors: Maik Grebe; グレーベマイク; Wolfgang Diekmann; ディークマンヴォルフガング; Sigrid Hessel-Geldmann; ヘッセル−ゲルトマンズィークリート
Original assignee: Evonik Industries AG
Current assignee: Evonik Industries AG
Priority date: 2012-01-06
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2013-07-22
Anticipated expiration: 2033-01-07
Also published as: ES2547100T3; EP2612746A2; US20130177766A1; CN103192531B; EP2612746B1; CN103192531A; DE102012200160A1; EP2612746B8; JP6045349B2; EP2612746A3

Abstract

【課題】立体物体の製造の際に流動性が悪い粉末の塗工を改善することができる装置の提供。
【解決手段】造形室１０を有し、前記造形室１０は、高さ調節可能な造形プラットフォーム６と、電磁線の作用によって固化可能な材料の層を前記造形プラットフォーム６上に塗工する装置７と、物体５に対応する層の箇所の照射のための照射装置とを有し、前記照射装置は、電磁線を発する放射源１と、制御ユニット３と、電磁線の光路中に存在するレンズ８とを備える、立体物体を積層式に製造する装置において、前記装置７が、層を塗工するために回転するシリンダの形に構成されていて、前記シリンダの周面は、少なくとも、１００μｍのＤＩＮＥＮＩＳＯ４２８７：１９９８による粗さＲｚを有する前記装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、立体物体を積層式に製造する装置、積層式製造方法並びに相応する成形体に関する。

プロトタイプの迅速な準備は、最近しばしば課せられる課題である。それを可能にする方法は、ラピッド・プロトタイピング／ラピッド・マニュファクチュアリング又はアディティブ・ファブリケーション法とも呼ばれている。特に適しているのは、粉末状の原材料を基礎として加工し、この際、積層式に、選択的な溶融及び固化によって所望の構造体を製造する方法である。その場合、オーバーハング部及びアンダーカット部での支持構造を省くことができる、それというのも、この溶融される領域を取り囲む造形フィールド平面が、十分な支持作用を提供するからである。同様に、支持を取り除くための後加工は不要となる。前記方法は、小規模生産の製造にも適する。造形室温度は、造形プロセスの間に、積層式に製造された構造物の歪みが起きないように選択される。

ラピッド・プロトタイピングためにとりわけ良好に適した方法は、選択的レーザ焼結（selektive Laser-Sinter; SLS）である。この方法では、プラスチック粉末がチャンバ内で選択的に短時間、レーザ光線で露光され、これにより、レーザ光線に当たる粉末粒子が溶融する。それらの溶融した粒子同士は互いに溶け合い、そして迅速に凝固して再びひとかたまりの固体となる。常に新しく設けられた層に繰り返し露光させることにより、この方法を用いて、立体物体を簡単かつ迅速に製造することができる。

粉末状のポリマーから成形体を製造するためのレーザ焼結（ラピッド・プロトタイピング）の方法は、特許文献１及び特許文献２（両方ともDTM Corporation）に詳しく説明されている。多くのポリマー及びコポリマー、例えばポリアセテート、ポリプロピレン、ポリエチレン、イオノマー及びポリアミドがこの用途のために特許の保護が請求されている。

他の良好に適した方法は：特許文献３に記載されているようなＳＩＶ法（選択的接合抑制（Selektive Verbindungsinhibition））、又は特許文献４に記載されているような方法である。これらの２つの方法は、粉末の溶融のために平面的な赤外線加熱を用いて作業する。溶融の選択性は、第一の方法の場合には抑制剤の適用により、第二の方法の場合にはマスクを通じて達成される。更なる方法は、特許文献５に記載されている。前記方法では、溶融のために必要なエネルギーを、マイクロ波発生器により導入し、この選択性をサセプタの適用により達成する。更なる方法は、特許文献６に記載されており、この場合に、溶融のために必要なエネルギーは電磁線により導入され、同様にこの選択性は吸収剤の適用によって達成される。

先行技術から公知の方法での問題は、使用される粉末が流動性でなければならず、それにより欠点のない層の塗工が達成できることにある。欠点のない層を塗工した場合にだけ、高品質の立体物体が製造できる。流動性が十分でない場合には、造形フィールドの範囲は粉末によって覆われないか又は不十分に覆われるだけである。更に、造形フィールド平面の粉末中にリング状部、波状部又は亀裂が生じる。これはプロセスにおいて問題を引き起こし、プロセスの終わりに、製造された立体物体は欠陥を有する。特に、回転するロールを用いた粉末の塗工は問題である、それというのも、流動性でない粉末の場合に、この粉末はロールに付着し、粉末の塗工を妨げるためである。

使用される粉末の流動性を添加剤の添加により改善することは、例えば特許文献７に記載されている。この対処の欠点は、添加される添加剤が製造された立体物体中の成分にもなり、このことが多くの用途の場合にこの物体にとって望ましくない可能性があることである。更に、流動性を向上させるための添加剤の添加は、たいていの場合に製造された立体物体の歪みも高める。更に、極めて微細な粉末は、添加剤の添加によっても流動性とならないか又は限定的に流動性になるだけである。

US 6,136,948 WO 96/06881 WO 01/38061 EP 1015214 DE 10311438 WO 2005/105412 EP 1443073

従って、本発明の課題は、先行技術の欠点をもはや有していない新規装置を提供することである。前記装置は、立体物体の製造の際に流動性が悪い粉末の塗工を改善することもできるべきである。

上記課題は本発明による装置により解決される。本発明の第１の主題は、立体物体（成形体）を積層式に製造する装置であって、前記装置は造形室（１０）を有し、前記造形室（１０）は、高さ調節可能な造形プラットフォーム（６）と、電磁線の作用によって固化可能な材料の層を前記造形プラットフォーム（６）上に塗工する塗工装置（７）と、前記物体（５）に対応する層の箇所の照射のための照射装置とを有し、前記照射装置は、電磁線を発する放射源（１）と、制御ユニット（３）と、電磁線の光路中に存在するレンズ（８）とを備える、立体物体を積層式に製造する装置において、前記塗工装置（７）が、層を塗工するために回転するシリンダの形に構成されていて、前記シリンダの周面は、少なくとも１００μｍのＤＩＮＥＮＩＳＯ４２８７：１９９８による粗さＲｚを有する。

本発明の他の主題は、立体物体（成形体）を積層式に製造する装置であって、前記装置は造形室（１０）を有し、前記造形室（１０）は、高さ調節可能な造形プラットフォーム（６）と、電磁線の作用によって固化可能な材料の層を前記造形プラットフォーム（６）上に塗工する塗工装置（７′）と、物体（５）に対応する層の箇所の照射のための照射装置とを有し、前記照射装置は、電磁線を発する放射源（１）と、制御ユニット（３）と、電磁線の光路中に存在するレンズ（８）とを備える、立体物体を積層式に製造する装置において、前記塗工装置（７′）が、層を塗工するために回転するシリンダの形に構成されていて、前記シリンダはブラシ部材（１５）を備えている。それにより、一種の円形ブラシが生じる。このブラシ部材（１５）は、好ましくは、天然繊維、合成繊維、研磨剤が添加されていてもよい人工剛毛、金属ワイヤ又はこれらの混合型から選択され、この場合金属ワイヤが好ましい。

塗工装置（７）及び（７′）（粗い表面及びブラシ部材）を有するこの２つの主題は、相互に組み合わせることもできる。

積層法で適用するために、３５ｓを越える流動時間を有する粉末又は流動性なしと分類された粉末（ＤＩＮＥＮＩＳＯ６１８６、方法Ａ、１５ｍｍの流路直径により測定）は、今まで塗工することができないと見なされていた。本発明によって、今やこの種の粉末を加工することが可能となる。

塗工装置（７）又は（７′）としての回転するシリンダ（ロール）は、粉末を分配し、それぞれ１つの更なる粉末の層を塗工するために用いられる。この場合、この塗工は（例えばブレード又は刷毛の場合のように）スライドによって行われるのではなく、シリンダの回転によって行われる。好ましくは、この塗工は回転するシリンダを用いて行われるだけであり、更なるローラ、付加的なブレード等を用いて行わない。従って、このシリンダによる塗工の後にこの粉末層を他の塗工装置によって平滑にする必要はない。従って、この装置は他の塗工装置を有しないことが好ましい。この種のシステムは当業者に「一体式（einteilig）」と称される。

上記ブレードは、流動性が悪い粉末がブレードに付着するという点で不都合である。

基本的に、この金属シリンダは塗工方向に回転するか又は塗工方向とは反対に回転することができ、この場合、塗工方向とは反対の塗工が好ましい。

物体の「対応する箇所」は、この物体のスライスされた輪郭のそれぞれ１つの層であり、この層はこの粉末床中へのレーザ光線の制御によって段階的に焼結又は溶融される。

意外にも、本発明による装置によって流動性の悪い粉末も塗工することができるため、添加剤の添加を減少させることができるか又は全く省くことができることが判明した。この場合、回転するシリンダの形に構成されている塗工装置（７）及び／又は塗工装置（７′）を使用し、前記シリンダの周面が少なくとも１００μｍの粗さＲｚを有する（ＤＩＮＥＮＩＳＯ４２８７：１９９８、ＤＩＮＥＮＩＳＯ３２７４による触針法により測定、Jenoptik社のHommel Tester T1000 Wave、先端半径５μｍ、円錐角９０°）か又は前記シリンダがブラシ部材（１５）を備えていることにより上記課題が解決できることは特に意外である。

好ましくは、前記周面の粗さＲｚは少なくとも１７５μｍである。特に、前記周面の粗さＲｚは好ましくは少なくとも２５０μｍ、さらに特に好ましくは２５０μｍ〜５００μｍである。

前記シリンダ及びその表面は、例えばプラスチック又は金属から製造されていても良い。前記シリンダの周面は、好ましくは金属又は合金からなるか、又は金属又は合金を有している。

本発明による立体物体の製造のための装置の基本構造を示す。本発明によるものではない塗工装置を示す。本発明による塗工装置を示す。本発明による他の塗工装置を示す。発明による装置の他の構造を示す。

図１は、本発明による立体物体の製造のための装置の基本構造を示す。この造形部品は造形フィールドの中心に位置決めされる。レーザ（１）から、レーザ光線（２）がスキャンシステム（３）によってレンズ（８）を通して、形成されるべき物体（８）の、温度調節されかつ不活性化（好ましくは窒素で不活性化）された粉末表面（４）に向けられる。その際、このレンズは残りの光学コンポーネント、例えばスキャナーのミラーと造形室雰囲気とを隔てるという機能を有する。しばしば、このレンズは、全作業フィールドにわたってできる限り一様なフォーカスを保証するためにＦθレンズ系として構成される。造形室の内部に、固化されるべき材料を造形プラットフォーム（６）に塗工するための塗工装置（７）が存在し、この塗工装置は、回転するシリンダの形に構成されていて、前記シリンダの周面は、少なくとも１００μｍの、ＤＩＮＥＮＩＳＯ４２８７：１９９８による粗さＲｚを有する。

更に、この装置は、造形室の温度調節のための加熱エレメントを有することが好ましい。それにより、この造形室を、例えば、立体物体の製造のために理想的な温度（作業温度）に調節することができる。

図２中には、本発明によるものではない塗工装置が示されている。この塗工装置（７）は、塗工方向に対して反対に回転しかつ造形フィールド平面（１９）に粉末（１１）を塗工する金属シリンダの形に構成されている。ＤＩＮＥＮＩＳＯ３２７４による触針法（Jenoptik社のHommel Tester T1000 Wave、先端半径５μｍ、円錐角９０°）を用いて測定した、ＤＩＮＥＮＩＳＯ４２８７：１９９８による粗さＲｚ（プロフィールの最大高さ）は、６４μｍである。

図３中には、本発明による塗工装置（７）が示されている。この塗工装置（７）は、粉末の塗工の際に塗工方向とは反対に回転する金属シリンダの形に構成されている。この周面（１４）の、ＤＩＮＥＮＩＳＯ４２８７：１９９８による粗さＲｚは、この場合に１８３μｍである。

図４中には、本発明による他の塗工装置が示されている。この塗工装置（７′）は、粉末の塗工の際に塗工方向とは反対に回転する金属シリンダの形に構成されている。この場合、この周面には同じ長さの金属ワイヤがブラシ部材（１５）として装備されている。基本的に、このブラシ部材は長さが異なっても良いが、長さが同じであるのが好ましい。

好ましい実施態様の場合に、ブラシ部材（１５）の繊維、剛毛及びワイヤはそれぞれ相互に無関係に０．２ｍｍ〜３ｍｍの直径、０．２５ｍｍ〜７５ｍｍの（ブラシ）長さ及び５／ｃｍ²〜１０００／ｃｍ²のブラシ密度を有する。特に好ましくはブラシ密度は少なくとも１０／ｃｍ²である。

繊維、剛毛及びワイヤは、好ましくはシリンダの回転軸に対して垂直に設けられている。好ましくは、この繊維、剛毛及びワイヤは、シリンダの周面上に垂直に設けられている。

図５には、本発明による装置の他の構造が示されている。この塗工装置（７″）は、粉末の塗工の際に塗工方向とは反対に回転する金属シリンダの形に構成されている。金属シリンダに付着する粉末（１７）は、スクレーパ（１６）によってこのシリンダの周面から除去され、特に、粉末が剥離してシリンダの前方で堆積（１８）するように除去される。このスクレーパは、好ましくはこのシリンダに対して回転対称に合わせられている。このスクレーパは、ブラシ状又は薄いプレートとして構成されていてもよく、その際、スクレーパ用の材料として、シリンダの金属よりも硬度が低い金属が提供される。しかしながら、このスクレーパのために、この材料が相応する温度強度を有する限り他の材料も考えられる。

本発明の場合に、このスクレーパ（１６）は、塗工装置（７）又は塗工装置（７′）と組み合わせることができる。

同様に本発明の主題は、上記の本発明による複数の装置のいずれか１つ中で実施される、立体物体を積層式に製造する方法である。

次に、粉末から本発明による成形体を製造することができる方法を記載するが、本発明はこの方法に限定されるものではない。

基本的に、当業者に公知のあらゆるポリマー粉末が、本発明による装置もしくは本発明による方法で使用するのに適している。適しているのは、特に熱可塑性樹脂及び熱弾性樹脂、例えばポリエチレン（ＰＥ、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド、ポリエステル、ポリエステルエステル、ポリエーテルエステル、ポリフェニレンエーテル、ポリアセタール、ポリアルキレンテレフタレート、特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルアセタール、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルホン、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、ポリアリールエーテルケトン、特にポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトンケトン（ＰＥＥＫＫ）、ポリアリールエーテルエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＥＫ）もしくはポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリーレンスルフィド、特にポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリフッ化ビニリデン並びに前記熱可塑性樹脂のコポリマー、例えばポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）／ポリアリールエーテルスルホン（ＰＡＥＳ）コポリマー、混合物及び／又はポリマーブレンドである。特に好ましくは、このポリマー粉末は少なくとも１つのポリアミド、ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ６１０、ＰＡ６１３、ＰＡ１０１０、ＰＡ０６、ＰＡ１１、ＰＡ１２、ＰＡ１０１２、ＰＡ１０１３又はこれらの混合物、又はポリエーテルケトン好ましくはＰＥＥＫを有する。ポリアミド、特にポリアミド１２、ポリアミド６又はポリアミド６．６が特に好ましい。

更に、例えば鉄、チタン又はアルミニウムを含むか又はこれらからなる金属粉末又はセラミック粉末が適している。好ましくは、ポリマー粉末が使用される。

作業においては、まず、一般には、コンピュータにおいて、構築プログラムなどに基づき、製造されるべき物体（５）の形状に関するデータを作成もしくは保存する。これらのデータは、物体の製造のために、該物体を、物体の寸法に比して薄い多数の水平な層に分割し、そして形状データが、例えばデータセットの形で、例えばＣＡＤデータの形で、前記の多数の層それぞれについて用意されるように処理する。各層についてのデータの作成及び処理は、その際、各層の製造前に又は各層の製造と同時に行うことができる。

引き続き、まず、造形プラットフォーム（６）は、高さ調節装置によって最も高い位置に動かされ、そこでは造形プラットフォーム（６）の表面は造形室の表面と同一平面にあり、引き続き第１の材料層の予定された層厚の分だけ下降させることで、生じた凹陥部の内側に、側方がこの凹陥部の壁部で区画され、かつ下方が造形プラットフォーム（６）の表面で区画されている下降した領域が形成される。回転するシリンダの形状の塗工装置（７）又は塗工装置（７′）を用いて、更に、予定された層厚を有する固化されるべき材料の第１の層を、凹陥部と造形プラットフォーム（６）とから形成される空間又は降下した領域中に導入し、場合により、ヒータにより適切な作業温度、例えば１００℃〜３６０℃、好ましくは１２０℃〜２００℃に加熱される。それに従って、制御ユニット（３）は、偏向装置を、偏向された光線（２）が順次、層の全ての位置に当たり、そこで材料を焼結もしくは溶融するように制御する。このようにして、まず、固い基礎層を形成することができる。第２段階においては、造形プラットフォーム（６）を、高さ調節装置を用いて、所定の層厚分だけ下降させ、そして塗工装置（７）又は（７′）によって、それにより生ずる下降した領域中の凹陥部内に、第２の材料層を導入して、場合により再びヒータによって加熱する。

１実施形態において、偏向装置は、今回は、制御ユニット（３）によって、偏向された光線（２）が、凹陥部の内表面に接する材料層の領域にのみ当たり、そこで該材料層が焼結によって固化され、それにより、前記層の残留する粉末形の材料を完全に取り囲む、約２〜１０ｍｍの壁厚を有する第一のリング状の壁層が生ずるように制御してよい。この制御の部分は、それゆえ、形成されるべき物体（５）を取り囲むコンテナ壁部を、各層における物体の形成と同時に作成する装置を表す。

造形プラットフォーム（６）を後続の層の層厚分だけ下降させ、材料を塗工し、そして前記と同様に加熱した後に、ここで物体（５）の製造自体を開始できる。このために、制御ユニット（３）は、偏向装置を、偏向された光線（２）が、制御ユニットに記憶された製造されるべき物体（５）の座標に相応して固化されるべき層の位置に当たるように制御する。他の層の場合にも同様の措置をとる。リング状の壁部領域を、物体を残留する焼結されていない材料と一緒に取り囲みかつ造形プラットフォーム（６）を作業台の下方へ降下させる際に材料の流出を抑制するコンテナ壁部の形に製造することが好ましい場合には、全ての物体層において前記偏向装置を用いて環状の壁層をその下にある環状の壁層上に焼結させる。EP 1037739に相応する交換コンテナ又は強固に導入されたコンテナを使用する場合この壁部の製造は省くことができる。

冷却後に、形成された物体を装置から取り出すことができる。

本発明による方法で製造された物体は、同様に本発明の対象である。

更なる説明をしなくても、当業者は、上述の記載内容を最も広い範囲で利用できることを前提としている。好ましい実施形態及び例は、それゆえ、単に説明的に解釈されるべきであって、決して何ら制限する開示として解されるべきではない。
以下に、本発明を、実施例をもとに詳細に説明する。本発明の別の実施形態は、同様にして準備される。

この実施例は、他に記載がない限り次の記載に相応して加工される。造形室を１２０分間にプロセス温度に加熱する。造形室内の温度の分布は、常に均一ではなく、従って、高温計によって測定される温度が、造形室温度／プロセス温度として定義される。第一の露光前に、４０層の粉末を塗工する。レーザ（１）から、レーザ光線（２）を、スキャンシステム（３）を用いてレンズ（８）を通して、温度調節されかつ不活性化（Ｎ₂）された造形フィールド平面（４）に変向させる。このレンズは、全体の造形フィールド平面にわたってできる限り一様なフォーカスを保証するためにＦθレンズ系として構成される。

露光されるべき造形部品は、造形フィールド（Baufeld）の中央に配置される。５０ｍｍの辺長を有する正方形の面が、レーザによって溶融される。その後、造形プラットフォーム（６）は０．１ｍｍだけ降下させ、塗工装置（７）又は（７′）を用いて粉末層を２５０ｍｍ／ｓの速度で塗工する。この段階を、５０ｍｍの高さの立体造形部品（５）が生ずるまで繰り返す。露光が完了した後に、なおも４０の更なる層を塗工し、それから加熱エレメントを止め、冷却段階を開始する。それぞれ１層に必要となる時間は、造形プロセス全体の間で、４０ｓ未満である。

少なくとも１２時間の冷却時間の後に、造形部品を取り出し、付着した粉末を取り除く。

例１（本発明によるものではない）：
造形プロセスを３ｄ−ｓｙｓｔｅｍｓ社製のＳＰｒｏ６０ＨＤＨＳ、ＵＳＡで実施する。表１の粉末特性値を有するＰＡ１２粉末を加工する。この粉末を、ＳＰｒｏ６０ＨＤＨＳの装置を用いて塗工する。鋼Ｃ６０製のシリンダの周面のＤＩＮＥＮＩＳＯ４２８７：１９９８による粗さＲｚは６４μｍである。プロセス温度は１６９℃である。粉末リザーバ中の温度は、それぞれ１２９℃である。露光パラメータは：レーザ出力５４．０Ｗ、スキャン速度１２０００ｍｍ／ｓ、露光ラインの距離０．３ｍｍ。塗工された粉末層の品質は悪い。粉末はシリンダの周面に付着したままである。造形フィールド中に溝が認識できる。造形フィールド平面の多くの個所で、粉末は塗工されていないか又は僅かに塗工されている。製造された立体物体は、著しい表面欠陥を有している。

例２（本発明による）
この試験を３ｄ−ｓｙｓｔｅｍｓ社製のＳＰｒｏ６０ＨＤＨＳの造形室中で実施する。表１の粉末特性値を有するＰＡ１２粉末を加工する。プロセス温度は１６９℃である。粉末リザーバ中の温度は、それぞれ１２９℃である。露光パラメータは：レーザ出力５４．０Ｗ、スキャン速度１２０００ｍｍ／ｓ、露光ラインの距離０．３ｍｍ。この粉末を金属シリンダ（７）で塗工し、この金属シリンダ（７）の周面（鋼Ｃ６０）は、１８３μｍのＤＩＮＥＮＩＳＯ４２８７：１９９８によるＲｚを有する。この粉末は問題なく塗工することができる。少量の粉末だけがシリンダの周面に付着したままである。造形フィールド平面は完全に被覆される。製造された立体物体は、表面欠陥を有しない。

例３（本発明による）
この試験を３ｄ−ｓｙｓｔｅｍｓ社製のＳＰｒｏ６０ＨＤＨＳの造形室中で実施する。表１の粉末特性値を有するＰＡ１２粉末を加工する。プロセス温度は１６９℃である。粉末リザーバ中の温度は、それぞれ１２９℃である。露光パラメータは：レーザ出力５４．０Ｗ、スキャン速度１２０００ｍｍ／ｓ、露光ラインの距離０．３ｍｍ。粉末を、黄銅製のワイヤブラシ（金属ワイヤ）（直径１ｍｍ、長さ１０ｍｍ、６０ワイヤ／ｃｍ²）を有している金属シリンダ（７′）で塗工する。この粉末は問題なく塗工することができる。造形フィールド平面は完全に被覆される。製造された立体物体は、表面欠陥を有しない。

例４（本発明による）
この試験を３ｄ−ｓｙｓｔｅｍｓ社製のＳＰｒｏ６０ＨＤＨＳの造形室中で実施する。表１の粉末特性値を有するＰＡ１２粉末を加工する。プロセス温度は１６９℃である。粉末リザーバ中の温度は、それぞれ１２９℃である。露光パラメータは：レーザ出力５４．０Ｗ、スキャン速度１２０００ｍｍ／ｓ、露光ラインの距離０．３ｍｍ。この粉末を金属シリンダ（７）で塗工し、この金属シリンダ（７）の周面（鋼Ｃ６０）は、１０４μｍのＤＩＮＥＮＩＳＯ４２８７：１９９８によるＲｚを有する。スクレーパ（７″）は、金属シリンダの回転軸の高さでかつ造形フィールド平面に対して平行に取り付けられている。少量の粉末がこのシリンダの周面に付着したままであるが、しかしながらこの粉末はこのスクレーパによりこの周面から再び除去され、金属シリンダの前に撒かれる。この粉末は問題なく塗工することができる。造形フィールド平面は完全に被覆される。製造された立体物体は、表面欠陥を有しない。

表１：粉末特性

［本発明の実施の形態］
１．立体物体を積層式に製造する装置であって、前記装置は造形室（１０）を有し、前記造形室（１０）は、高さ調節可能な造形プラットフォーム（６）と、電磁線の作用によって固化可能な材料の層を前記造形プラットフォーム（６）上に敷き詰める装置（７）と、物体（５）に対応する層の箇所の照射のための照射装置とを有し、前記照射装置は、電磁線を発する放射源（１）と、制御ユニット（３）と、電磁線の光路中に存在するレンズ（８）とを備える、立体物体を積層式に製造する装置において、前記装置（７）が、層を塗工するために回転するシリンダの形に構成されていて、前記シリンダの周面は、少なくとも、１００μｍのＤＩＮＥＮＩＳＯ４２８７：１９９８による粗さＲｚを有することを特徴とする、立体物体を積層式に製造する装置。
２．前記装置は他の塗工装置を有しないことを特徴とする、１に記載の装置。
３．前記粗さは少なくとも１７５μｍであることを特徴とする、１又は２に記載の装置。
４．立体物体を積層式に製造する装置であって、前記装置は造形室（１０）を有し、前記造形室（１０）は、高さ調節可能な造形プラットフォーム（６）と、電磁線の作用によって固化可能な材料の層を前記造形プラットフォーム（６）上に塗工装置（７′）と、物体（５）に対応する層の箇所の照射のための照射装置とを有し、前記照射装置は、電磁線を発する放射源（１）と、制御ユニット（３）と、電磁線の光路中に存在するレンズ（８）とを備える、立体物体を積層式に製造する装置において、前記装置（７′）が、層を塗工するために回転するシリンダの形に構成されていて、前記シリンダはブラシ部材（１５）を備えていることを特徴とする、立体物体を積層式に製造する装置。
５．前記ブラシ部材（１５）は、天然繊維、合成繊維、人工剛毛及び金属ワイヤからなる群から選択されることを特徴とする、４に記載の装置。
６．前記繊維、剛毛又はワイヤは、０．２〜３ｍｍの直径を有することを特徴とする、５に記載の装置。
７．前記繊維、剛毛又はワイヤは、０．２５ｍｍ〜７５ｍｍの長さを有することを特徴とする、５又は６に記載の装置。
８．前記繊維、剛毛又はワイヤは、５／ｃｍ²〜１０００／ｃｍ²のブラシ密度を有することを特徴とする、５から７までのいずれか１項記載の装置。
９．前記周面は、金属又は金属合金を有するか又は金属又は金属合金からなることを特徴とする、１から８までのいずれか１項記載の装置。
１０．前記シリンダは、塗工方向とは反対側に回転することを特徴とする、１から９までのいずれか１に記載の装置。
１１．更にスクレーパ（１６）を有していることを特徴とする、１から１０までのいずれか１に記載の装置。
１２．立体物体を積層式に製造する方法であって、前記方法は造形室（１０）を有する装置中で実施され、前記造形室（１０）は、高さ調節可能な造形プラットフォーム（６）と、電磁線の作用によって固化可能な材料の層を前記造形プラットフォーム（６）上に塗工する装置（７）と、物体（５）に対応する層の箇所の照射のための照射装置とを有し、前記照射装置は、電磁線を発する放射源（１）と、制御ユニット（３）と、電磁線の光路中に存在するレンズ（８）とを備え、前記装置（７）が、層を塗工するために回転するシリンダの形に構成されていて、前記シリンダの周面は、少なくとも、１００μｍのＤＩＮＥＮＩＳＯ４２８７：１９９８による粗さＲｚを有する、立体物体を積層式に製造する方法。
１３．立体物体を積層式に製造する方法であって、前記方法は造形室（１０）を有する装置中で実施され、前記造形室（１０）は、高さ調節可能な造形プラットフォーム（６）と、電磁線の作用によって固化可能な材料の層を前記造形プラットフォーム（６）上に塗工する装置（７′）と、物体（５）に対応する層の箇所の照射のための照射装置とを有し、前記照射装置は、電磁線を発する放射源（１）と、制御ユニット（３）と、電磁線の光路中に存在するレンズ（８）とを備え、前記装置（７′）が、層を塗工するために回転するシリンダの形に構成されていて、前記シリンダはブラシ部材（１５）を備えている、立体物体を積層式に製造する方法。
１４．１２又は１３までのいずれか１に記載の方法により製造される物体。
１５．立体物体を積層式に製造するための、ＤＩＮＥＮＩＳＯ６１８６、方法Ａによる１５ｍｍの流路直径で測定して３５ｓを越える流動時間を有するポリマー粉末又は流動性でない粉末の使用。

１放射源
２レーザ光線
３制御ユニット
４造形フィールド平面
５物体
６造形プラットフォーム
７、７′、７″ 塗工装置
８レンズ
９オーバーフロー容器
１０造形室
１１粉末
１３周面
１４周面
１５ブラシ部材
１６スクレーパ
１７粉末
１８堆積
１９造形フィールド平面

Claims

立体物体を積層式に製造する装置であって、前記装置は造形室（１０）を有し、前記造形室（１０）は、高さ調節可能な造形プラットフォーム（６）と、電磁線の作用によって固化可能な材料の層を前記造形プラットフォーム（６）上に塗工する装置（７）と、物体（５）に対応する層の箇所の照射のための照射装置とを有し、前記照射装置は、電磁線を発する放射源（１）と、制御ユニット（３）と、電磁線の光路中に存在するレンズ（８）とを備える、立体物体を積層式に製造する装置において、前記装置（７）が、層を塗工するために回転するシリンダの形に構成されていて、前記シリンダの周面は、少なくとも、１００μｍのＤＩＮＥＮＩＳＯ４２８７：１９９８による粗さＲｚを有することを特徴とする、立体物体を積層式に製造する装置。
前記装置は他の塗工装置を有しないことを特徴とする、請求項１記載の装置。
前記粗さは少なくとも１７５μｍであることを特徴とする、請求項１又は２記載の装置。
立体物体を積層式に製造する装置であって、前記装置は造形室（１０）を有し、前記造形室（１０）は、高さ調節可能な造形プラットフォーム（６）と、電磁線の作用によって固化可能な材料の層を前記造形プラットフォーム（６）上に塗工する装置（７′）と、物体（５）に対応する層の箇所の照射のための照射装置とを有し、前記照射装置は、電磁線を発する放射源（１）と、制御ユニット（３）と、電磁線の光路中に存在するレンズ（８）とを備える、立体物体を積層式に製造する装置において、前記装置（７′）が、層を塗工するために回転するシリンダの形に構成されていて、前記シリンダはブラシ部材（１５）を備えていることを特徴とする、立体物体を積層式に製造する装置。
前記ブラシ部材（１５）は、天然繊維、合成繊維、人工剛毛及び金属ワイヤからなる群から選択されることを特徴とする、請求項４記載の装置。
前記繊維、剛毛又はワイヤは、０．２〜３ｍｍの直径を有することを特徴とする、請求項５記載の装置。
前記繊維、剛毛又はワイヤは、０．２５ｍｍ〜７５ｍｍの長さを有することを特徴とする、請求項５又は６記載の装置。
前記繊維、剛毛又はワイヤは、５／ｃｍ²〜１０００／ｃｍ²のブラシ密度を有することを特徴とする、請求項５から７までのいずれか１項記載の装置。
前記周面は、金属又は金属合金を有するか又は金属又は金属合金からなることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
前記シリンダは、塗工方向とは反対に回転することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
更にスクレーパ（１６）を有していることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
立体物体を積層式に製造する方法であって、前記方法は造形室（１０）を有する装置中で実施され、前記造形室（１０）は、高さ調節可能な造形プラットフォーム（６）と、電磁線の作用によって固化可能な材料の層を前記造形プラットフォーム（６）上に塗工する装置（７）と、物体（５）に対応する層の箇所の照射のための照射装置とを有し、前記照射装置は、電磁線を発する放射源（１）と、制御ユニット（３）と、電磁線の光路中に存在するレンズ（８）とを備え、前記装置（７）が、層を塗工するために回転するシリンダの形に構成されていて、前記シリンダの周面は、少なくとも、１００μｍのＤＩＮＥＮＩＳＯ４２８７：１９９８による粗さＲｚを有する、立体物体を積層式に製造する方法。
立体物体を積層式に製造する方法であって、前記方法は造形室（１０）を有する装置中で実施され、前記造形室（１０）は、高さ調節可能な造形プラットフォーム（６）と、電磁線の作用によって固化可能な材料の層を前記造形プラットフォーム（６）上に塗工する装置（７′）と、物体（５）に対応する層の箇所の照射のための照射装置とを有し、前記照射装置は、電磁線を発する放射源（１）と、制御ユニット（３）と、電磁線の光路中に存在するレンズ（８）とを備え、前記装置（７′）が、層を塗工するために回転するシリンダの形に構成されていて、前記シリンダはブラシ部材（１５）を備えている、立体物体を積層式に製造する方法。
請求項１２又は１３までのいずれか１項記載の方法により製造される物体。
立体物体を積層式に製造するための、ＤＩＮＥＮＩＳＯ６１８６、方法Ａによる１５ｍｍの流路直径で測定して３５ｓを越える流動時間を有するポリマー粉末又は流動性でない粉末の使用。