JP2017036506A - 3次元コンポーネントを造形的に製造するデバイス - Google Patents

3次元コンポーネントを造形的に製造するデバイス Download PDF

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Abstract

【課題】基板キャリアの寸法よりもサイズの小さい造形物であっても、それぞれの造形物において高い生産性と短い製造時間とを実現できるようにする製造デバイスおよび製造プロセスの提供。
【解決手段】基板プレート12a上に材料層を供給する材料供給デバイス30が基板プレートの表面に対して斜めに層の供給を行うことにより、小さな造形物を早くかつ高い生産性をもって製造することができるように設計される点に特徴があるデバイス。
【選択図】図1A

Description

(関連出願の説明)
本願は、独国実用新案登録第202011003443U号に基づく優先権を主張し、その内容は、参照することにより全体として本明細書に組み込まれる。さらに、欧州特許出願公開第2289462A1号および欧州特許出願公開第2289652A1号の内容も参照することにより全体として本明細書に組み込まれる。

本発明は、基板キャリアデバイスと、基板キャリアデバイスに対して移動可能であり、好ましくは基板キャリアデバイスの上方にある材料供給デバイスと、材料供給デバイスに連結されている制御ユニットとを備えた、個々の形状を有する造形物(product)を製造するデバイスに関する。

(I.先行技術)
造形製造プロセスは、材料が付加的なプロセスにおいて個々の造形物に形成される製造プロセスであり、プロトタイプ製造の分野で利用可能であり、一方で、造形物の製造の分野、特に個々に形成される造形物の製造若しくは量の少ない製造の分野でも利用可能である。本明細書および添付の特許請求の範囲における造形的(generatively)若しくは付加的な製造方法は、特に、ASTM F2792−10において、3次元モデルデータから対象物を作成するために材料を結合させるいかなるプロセスを含む付加的製造技術、特に3D印刷、熱溶解積層法、選択的レーザ焼結若しくは溶融並びにステレオリソグラフィーを含む付加的製造技術であると理解される。

欧州特許第1021997B1号では、例えば、選択的なレーザ焼結プロセスにより、個々に形成される歯科用プロテーゼや補助的歯科パーツを製造することが知られている。SLSやSLMのプロセスは欧州特許出願公開第0734842A1号にその原則が記されており、その開示内容は全体として考慮される。

粉末状の金属として歯科用プロテーゼ(SLS、SLM)に特に適している選択的なレーザ焼結やレーザ溶融のプロセスなどに加えて、他の造形プロセスも他の造形物に適している。例えば、粒状若しくは別の固体金属が、レーザビームや電子ビームのような高出力ビームによって焼結若しくは溶融されることで結合および硬化(cure)されるプロセスや、固体状若しくは液体状のプラスチックが、例えば電子ビーム、レーザビーム若しくは収束光線などの高出力ビームや光重合によって選択的に硬化されるプロセスがある。同種のコヒーレント層ではなく選択的に供給される層である連続する層に材料が供給されて、選択された領域が硬化されるという原理に基づいて、本発明の目的に関連する他のプロセスおよびデバイスが機能する。そのようなプロセスは例えば、LEMS法(Laser Engineered Net Shaping)やレーザ配置溶融(laser deposition welding)として知られる。

本発明に関連する別の原則によれば、材料は同種の層としての連続する層若しくは選択的に供給された領域の層としての連続する層によって配置され硬化されるが、高出力ビームは利用されない。例えば、第1の材料が層として配置されるとともに所定の領域において第2の材料と選択的に混合および硬化されるプロセスや、液体ボンディング材料が所定の領域に注入されるプロセスや、第1および第2の材料が化学的に反応する樹脂と硬化剤との組み合わせを備えるプロセスなどが知られている。さらなる他のプロセスにおいては、材料は所定の領域のみに選択的に供給されるが、同種のコヒーレント層ではなく、材料自体が硬化する。これは例えば、それ自体が硬化する若しくは化学的反応により硬化する化学的反応性混合物として材料を供給することにより、あるいは材料を溶融状態にて供給するとともに、選択的な供給に続いて例えば冷却による若しくは反応性材料を形成するために空気などの大気雰囲気での反応による硬化を行うことにより達成される。本発明に関連するそのようなプロセスは例えば、3D印刷、外形クラフティング(contour crafting)、熱溶解積層法(FDM)、薄板積層法(LOM)、ポリアミドキャスティング、マルチジェットモデリングとして知られている。

ルールとして、例えば基板キャリアを連続的かつ断続的に硬化性材料(curable material)の液体槽に浸漬させることにより、あるいは、粉体配置デバイスを用いて基板キャリア上に連続的な層を配置することにより、基板キャリアに硬化性材料の連続する層を供給するようにして、これらの造形製造プロセスが機能する。それぞれの層配置プロセスに続いて、層全体が選択的に硬化される、あるいは選択的な層配置の場合には層の特定のパーツが選択的に硬化されることにより、層により造形物が形成される。最後の層の硬化により造形物が完成した後、硬化されていない材料の領域を取り除くことができ、取り除いたものは再利用することもできる。

造形製造プロセスの基本的な問題は、製造データの作成と造形物の製造の間に長期の時間が発生することである。特定の時間に製造される造形物の数を増加させるために、基板キャリア上で複数の造形物を同時に処理することが知られている。特に基板キャリアの寸法と比較して非常に小さい寸法を有する造形物において、このような方法は有意義であるとともに、生産性を有効に向上させることができる。

欧州特許出願公開第0734842A1号より、キャリアプレート上の水溶性の基板キャリアを用いるとともに、造形物の製造に続いてすぐにそのキャリアプレートを取り除いて、新たな製造プロセスを開始するために新たな基板キャリアに置き換えることにより、製造デバイスのダウンタイムを低減可能であることが知られている。この設計によれば、基板キャリアから造形物を取り除くために必要なダウンタイムを削減することができるものの、基板キャリア上に製造されるべき全ての造形物の製造データがあるときにのみ製造プロセスが開始可能であり、結果的に、造形物の製造にかかる全体の時間を大幅に低減することができないというデメリットがある。これは特に、多くの小さな造形物を個々に製造する際に当てはまる。

国際公開第2008/128502号により、同じ基本的アイディアにしたがうとともに製造装置内に搬送デバイスを提供する装置が知られており、その搬送デバイスによれば、製造デバイス内における早くかつシンプルで信頼性の高い粉体操作を行うために、投与容器若しくは供給容器と1つ以上のコンポーネントホルダーとが搬送可能である。このデバイスによれば、粉体化された材料を用いてコンポーネントホルダー内において造形物を早く製造することができ、その製造に続いて異なる粉体化された材料から造形物を製造することができる。それにもかかわらず、この製造デバイスでも同様に、製造プロセスは、少なくとも基板キャリア上の全ての造形物データの作成と造形物の製造との間にある限り生じるため、それぞれ個々の造形物若しくは多くの造形物を製造するという観点で、比較的長い時間を要する。

国際公開第2004/014636号により、連続する層による3次元対象物の造形製造のためのプロセスが知られており、そのプロセスでは複数の対象物が2つのコンポーネント位置において同時に製造される。このデバイスによれば、層は1つの位置に配置され、照射により別の領域にて選択的な硬化が行われる。4つの処理チャンバが設けられ、それは空間的に分離された個々のチャンバや、2つのダブルチャンバによる小区域(subregion)や、4つの部分に分かれた単一のチャンバの形式をとることができる。さらに、デバイスは、必要とされる処理チャンバにレーザを接続するためのスイッチングデバイスを内包する。そのような特徴のデバイスおよびこのデバイスとともに造形物の造形製造について記述されたプロセスには、それぞれの処理チャンバにおいて交互に行われる硬化および層配置と同時に製造する目的で、それぞれの処理チャンバに配置プロセスのための分離した制御ユニットが必要となる、というデメリットがある。デバイスおよびプロセスは、異なるそれぞれの処理チャンバにおいて異なる開始材料から複数の造形物を製造するための複雑かつ特別な供給には適しているが、複雑であるため、生産性という観点では、多くの小さな造形物を製造する際の効率性や、造形物の製造データの利用性と造形物の製造との間で必要となる時間がさらに最大化される場合がある。

(II.本発明の目的)
サイズが基板キャリアのサイズとおおまかに対応している個々の造形物のみが、既知の製造プロセスおよびデバイスを用いて製造プロセスおよび条件に合った全体の全体的製造時間により製造可能である。一方で、基板キャリアよりも大幅に小さい寸法を有した造形物では、単一の基板キャリア上に複数の造形物を同時に製造することにより、生産性を確保できるのみである。しかしながら、このような場合、単一の造形物にかかる製造時間は必要とされる短い時間まで低減することができず、基板上に製造されるべき全ての造形物の製造データの作成とそれに続く同時的な製造によって、むしろ増加する。

基板キャリアの表面よりも小さい、特に少なくとも1桁少ない基本表面領域を有する造形物である小さな造形物を造形的に製造する際に、別の問題がある。それは、個々の造形物形状を扱う利用分野の多くにおいて、造形製造は例えば歯科技工室において歯科用プロテーゼの製造などのように、受注生産で行われることである。このような場合、異なる注文は同時にこないことが一般的であるが、製造デバイスのユーザによって広がってくる。装置における高い生産性および利用性を達成するためには、ユーザは、基板キャリア上に異なる造形物を同時に製造するために複数の注文を組み合わせる必要がある。しかしながら、特に最初の注文を受領すると、注文の受領と造形物の製造との間に大幅な遅れが必要となる。一方で、ユーザがそれぞれの注文にできるだけ短い時間で対応したい場合には、やむを得ずに、1つ若しくは少ない数の造形物を1つの基板キャリア上で製造する製造プロセスを行うこととなる。これにより、製造デバイスの全体的な利用性が低下するとともに生産性も低下する。

既知の製造プロセスおよびデバイスにおける別の問題は、製造されるべき造形物の最大寸法が制限されることである。これはとりわけ、基板キャリア上に造形物を製造する際に、基板キャリアの寸法が大きくなりすぎない一方で、基板キャリアの上方の形成空間も大きくなりすぎないようにすることから生じる。よって、大きな寸法を有する造形物を収納できるようにデバイスおよびプロセスが設計され、特に、他の空間方向と比較して1つ若しくは2つの空間方向の範囲が非常に大きくなる造形物を収納できるように設計される。これにより造形プロセスによりこれらの造形物が効率的に製造される。

造形製造のための既知のデバイスにおけるさらなる別の問題は、ルールとして、これらのデバイスおよび必要とされるプロセスの制御が複雑な設計であり、これにより廉価な調達性(procurement)および利用性には適さないことである。よって、シンプルでコンパクトな設計の造形製造のためのデバイスが必要であり、理想として調達性および利用性にかかるコストを低減したデバイスである。

さらには、ユーザにとって高い利用効率性と、機能的および審美的に要求が厳しい設計において個々の造形物を早くかつよりコストを低減した製造を実現できる造形製造デバイスも必要となる。

最終的には、本発明の目的は、既知の製造プロセスを開発することにより、基板キャリアの寸法よりもサイズの小さい造形物であっても、それぞれの造形物において高い生産性と短い製造時間とを実現できるようにすることである。本発明のさらなる目的は、生産性に影響することなく、個々に製造される小さな造形物の注文の受領から造形物の製造までの時間を短くした製造プロセスおよび利用可能な製造デバイスを作成することである。

(III.本発明の概要)
一般的に、本明細書および添付の特許請求の範囲においては、製造に必要なデータ、すなわち単一の層/造形物の形状の製造パラメータおよび形状データは、製造装置に接続されたコンピュータのような外部の制御ユニットから製造装置に提供されても良く、あるいは、製造装置自体の一部である制御ユニット内にて生成若しくは保存されても良い。同様に、互いに接続されて通信可能な複数のコンピュータからの外部におけるクラウドコンピューティングにより、製造プロセスを制御および実施することができる。

(III.1 実施形態1:斜めに傾斜した層を用いた付加的な製造プロセスを行うための装置および方法)
この問題は、上述したデバイスによる本発明の第1態様により解決される。本発明の第1態様では、制御デバイスは、材料供給デバイスを、各層における造形物の断面に対応する所定の領域上に選択的に材料を供給するように制御する。また、材料供給デバイスは、材料が供給される基板プレートの表面に対して斜めに傾斜した平面に、特に、その表面に対して材料のダンピング角度と同じ角度若しくはそれよりも小さい角度にて傾斜した平面に、材料を供給するよう構成される。

本発明のデバイスによれば、小さな造形物を早くかつ高い生産性をもって製造することができる造形製造デバイスが提案される。本発明のデバイスによれば、基板プレート上に材料層を供給する材料供給デバイスが基板プレートの表面に対して斜めに層の供給を行うように設計される点に特徴がある。

「斜めの供給」という用語については、供給平面と基板プレートの表面との間の先端角度が調整可能であるものと理解すべきである。なお、この角度は、特に0度から90度の間であっても良く、好ましくは90度よりも小さくおよび/又は0度よりも大きく、かつ5度、10度若しくは30度という下限および/又は60度、80度若しくは85度という上限を有する。

本発明のデバイスとともに実行される方法の本質的要素は、供給されて続いて硬化される硬化性材料である。材料は、基板プレートの表面に対して斜めに行う層供給への利用に適している必要があるが、同時に造形物の形状の十分な形状要求(resolution)を達成する必要がある。具体的に採用された粉体、粉体混合物、合金粉体、所定の粘度を有する液体、ペースト材料又は粒状材料をここでの材料として採用しても良い。本明細書における意味として、硬化性材料は、1つの製造条件において薄く硬化可能な層として均一に(homogeneously)若しくは選択的に供給される材料として理解されるべきである。硬化性材料はさらに、既に供給された層と結合されることにより(選択的には、供給された層の隣接層領域とも結合されることにより)、機械的な装荷を可能とする接続を確立する必要がある。この機械的な接続は、材料の硬化のプロセスの過程で確立されることが多い。硬化性材料は、造形物の構造機械的機能を提供する役割を有する。硬化性材料は透明であっても色付けされていても良い。本発明のみによれば、硬化性材料は、材料供給デバイスを用いた同時の若しくは時間差で連続する2つ以上の材料の混合物してとして供給される。

この材料供給デバイスは、材料源から材料を得るとともに、その材料に適した供給形式を確立し、1つ以上の材料をジェット、粉体、ボール状、ドロップ状、ストライプ状およびラーバル(larvals)状などの形態で同時若しくは時間差で供給するよう構成される。単純な実施形態では、材料供給デバイスはフレームに配置され、そのフレームはある表面上に配置されることにより、その表面に対して1つ、2つ若しくは3つの軸による移動が提供される。例として、その表面は、フレームを回転形式により支持するテーブルの表面であっても良い。その表面は基板プレートを表す。材料供給デバイスとその表面との間の移動は、特に、フレームに対する材料供給デバイスの1つ以上の軸における移動と、これらの軸を補足する1つ以上の軸におけるその表面に対するフレームの移動との組み合わせにより実現することもできる。

「硬化」の用語は、本明細書では、ワイヤ状、粒子状若しくは粉体状で存在している材料の溶融とそれに続く凝固や、さらには、連続的な凝固とともに材料の溶融供給であると理解される。硬化は、材料と環境の化学反応や、同時に若しくは互いに時間差で供給される2つ以上の材料コンポーネントの化学反応や、例えば光重合などの放射線影響の結果である化学反応若しくは物理的反応によって実行することができる。

第1の好ましい実施形態では、本発明のデバイスは、高出力放射線用の放射線源と、その放射線を基板プレート上に供給された材料層の所定の領域上に向けるための放射線ガイド手段とを備える。本実施形態によれば、特に、SLS、SLM、供給溶融、LENS又は光造形法などの造形製造方法を実施することができる。

基板プレートを複数の基板プレートセグメントに分割し、材料供給デバイスを、複数の基板プレートセグメントのうちの多くの上に材料層を同時に供給するよう構成することにより、本発明のデバイスを発展させることができる。

基板プレートセグメントを互いに若しくはベースキャリアと取り外し可能に接続することにより、本発明のデバイスをさらに発展させることができる。

さらに、基板プレートセグメントは、特に不活性雰囲気のように調整可能な、制御される限りは環境に対して封止されるプロセスチャンバ内を部分的に又は完全に走行する無端搬送ベルト(endless conveyor belt)に配置されることが好ましい。材料供給デバイスは、材料を第1の方向に供給可能なように設計されることが好ましく、好ましくは、材料の流れ方向が供給方向と逆となるような各基板プレートセグメントの表面に対する角度となるように設計される。

本発明のデバイスは、高出力放射線の放射線ガイド手段を制御するためのおよび/又は材料供給デバイスを制御するためのコントローラであって、造形物の製造工程において、供給した材料を硬化する若しくは材料を選択的に供給することにより分割壁を製造するようにこれらを制御するコントローラをさらに備えても良い。

さらに好ましい実施形態では、第1の基板プレートセグメントと第1の造形物を製造するために第1の基板プレートセグメント上に供給されている材料層との間の最大空間が、さらなる基板プレートセグメントとさらなる造形物を製造するためにさらなる基板プレートセグメント上に供給されている材料層との間の最大空間と異なるようにして、基板プレートセグメントおよび材料供給デバイスが互いに独立に移動可能である。

さらに好ましい実施形態では、材料取り外しデバイス、特に材料吸引デバイスが設けられ、材料取り外しデバイスは、製造された造形物の周縁領域から硬化されていない材料を取り外すように構成されるとともに、好ましくは、第1の基板プレートセグメント上の完成造形物を取り囲む材料を取り外して、さらなる隣接基板プレートセグメント上の造形物を取り囲むように載せることが可能なように配置されている。

さらに好ましくは、本発明のデバイスは高出力放射線の放射線ガイド手段を制御するおよび/又は材料供給デバイスを制御するためのコントローラを備え、製造プロセスの第1段階において、層の層領域のみが選択的に硬化されることで、第1の基板プレートセグメント上に第1の造形物を製造するように機能し、製造プロセスの最後の段階において、層の層領域のみが選択的に硬化されることで、第1の基板プレートセグメント上にさらなる造形物を製造するように機能し、製造プロセスの第1および最後の段階の間にある中間の段階において、層の層領域のみが選択的に硬化されることで、第1およびさらなる造形物を製造するように機能するように、ガイド手段および/又は材料供給デバイスを制御する。

さらなる好ましい実施形態では、本発明のデバイスは、基板プレートセグメントの間に設けられた分割壁を備え、分割壁は、基板プレートセグメントの上方に存在する利用可能な空間を隣接する基板プレートセグメントの上方に存在する利用可能な空間から分割する。

特に好ましくは、2つの基板プレートセグメントの間にある分割壁は、2つの基板プレートセグメントのうちの少なくとも1つに接続される、あるいは分割壁と基板プレートセグメントの間に材料が通過できないように、基板プレートセグメントに対して封止される。

特に好ましくは、本発明のデバイスは単一の放射線源を備え、その放射線源は、全ての造形物、特に全ての基板プレートセグメント上に製造されている造形物のうちの全ての造形物に対する硬化を行うための単一の光路によって使用される。

さらに好ましくは、高出力放射線のガイドデバイスおよび/又は材料供給デバイスを制御するためのコントローラが設けられ、そのコントローラは、高出力放射線若しくは選択的な材料供給の作用によってn番目の材料層の一部を硬化するために、第1の造形物のx番目の断面領域の形状データから決定されるガイドデータに基づき、n番目の材料層上に高出力放射線および/又は材料供給デバイスをガイドし、高出力放射線若しくは選択的な材料供給の作用によってn+1番目の材料層の一部を硬化するために、第1の造形物のx+1番目の断面領域の形状データから決定されるガイドデータに基づき、n+1番目の材料層上に高出力放射線および/又は材料供給デバイスをガイドし、高出力放射線若しくは選択的な材料供給の作用によってn番目の材料層の一部を硬化するために、第2の造形物のy番目(xとyは異なる)の断面領域の形状データから決定されるガイドデータに基づき、n番目の材料層上に高出力放射線および/又は材料供給デバイスをガイドし、高出力放射線若しくは選択的な材料供給の作用によってn+1番目の材料層の一部を硬化するために、第2の造形物のy+1番目の断面領域の形状データから決定されるガイドデータに基づき、n+1番目の材料層上に高出力放射線および/又は材料供給デバイスをガイドするように構成される。

さらなる実施形態では、基板プレートと材料供給デバイスとの相対的な移動は、搬送デバイスにより部分的に又は完全に達成され、その搬送デバイスは、少なくとも1つの軸に沿った搬送移動を行い、適切な場合には、2つ若しくは3つの軸に沿った搬送移動を行い、1つ、2つ若しくは3つの軸を中心に旋回可能に設計しても良い。搬送デバイスは特に1つ以上の搬送ベルトを備え、搬送ベルトは、その上に造形物を製造するように同時に若しくは互いに独立して制御可能である。搬送デバイスは、基板プレートを受け取るための受け取りデバイスを備える、又は、例えば搬送ベルト表面など基板プレート表面として直接的に機能する表面を有しても良い。複数の搬送ベルトはある平面に互いに隣接して並べても良く、あるいは、下方からの、横のおよび/又は上方からの利用可能空間を制限するように配置されることにより、材料の平らな搬送を行うこともできる。

より好ましくは、基板プレートおよび/又は基板プレートと交わるアクチュエータが新たな層のそれぞれの構築において水平方向に移動するように設計される。斜めに傾斜した層の方向および水平な基板プレートに関連するこの移動方法は、新たな層の供給に必要な前進(advancement)を提供し、供給角度のサイナス(sinus)が乗じられたその前進により層の厚みが決定される。

より好ましくは、材料供給デバイスは、基板プレートの表面に対して斜めに傾斜した平面にて移動可能にサポートされるように、ガイドされている。

本発明のデバイスは、選択的な材料供給が生じる前に同種(homogeneous)の層として第2の材料を供給するように設計および移動可能な第2の材料供給デバイスにより改善することができる。

より好ましくは、材料供給デバイスは、2つの異なる材料の材料混合物を供給し、ここで、2つの異なる材料は、選択的な供給の後に互いの化学反応により硬化を行うように構成されている、又は、材料を選択的に供給し、ここで、材料は、選択的な供給の後に環境ガスとの化学反応により硬化を行うように構成されている、又は、溶融材料を選択的に供給し、ここで、溶融材料は、選択的な供給の後に冷却により硬化を行うように構成されている。

より好ましくは、材料供給デバイスから供給された材料が、基板プレート上の層として又はその上に若しくは基板プレートの所定の領域上に供給された層として又はその上に配置された層として重力方向に供給可能なように、材料供給デバイスは基板プレートおよび重力方向に対して動作位置に配置される。

最終的に、本発明のデバイスにおいて、硬化された材料領域の一部をベアリング(baring)するために材料供給デバイスに処理デバイスを配置しても良く、好ましくは、前もって供給された材料層の硬化済みの層領域の表面のみを研磨するためのものである。

本実施形態のさらなる態様は、個々の形状を有する造形物を特に歯交換又は歯科用パーツで製造する方法であって、選択的な硬化により、特に選択的な焼結若しくは溶融により、基板プレートの表面に又はその上に少なくとも1つの造形物を製造するステップと、連続する層に硬化性材料を供給するステップと、それぞれの層での供給の後に1つ又は複数の所定の領域に選択的に硬化を行って、これらの領域を下層にある材料の1つ若しくは複数の領域に接続させるステップと、ここで、所定の領域は、各層における造形物の断面形状に基づいて予め決められる、を含み、材料は、層における所定の領域内に選択的に供給され、連続する層は、基板プレートの表面に対して斜めに傾斜している層平面に供給される。

本実施形態のデバイスは、個々の形状を有する造形物を特に歯交換又は歯科用パーツで製造する方法に基づき動作することが好ましく、その方法は、選択的な硬化により、特に選択的な焼結若しくは溶融により、基板プレートの表面上に複数の造形物を製造し、連続する層に硬化性材料を供給し、それぞれの層での供給の後に、好ましくは高出力放射線により、その層における1つ又は複数の所定の領域に選択的に硬化を行って、これらの領域を下層の1つ若しくは複数の領域に接続させ、ここで、所定の領域は造形物の断面形状に基づいて各層における予め決められ、連続する層は、基板プレートの表面に対して斜めに傾斜している層平面に供給される。

本方法においては、選択的な硬化プロセスにより、1つ又は複数の造形物が基板プレートの表面上に同時に積層方式(layerwise)で製造される。この点に関して、本発明の方法においては、円形状、2次若しくは長方形状の一部材のような基板プレートの古典的デザインを必ずしも採用する必要はない。これの代わりに、本発明の基板プレートは例えば、基板搬送ベルトとして、又は、例えば1つの方向に沿って並べられた複数の基板プレートセグメントで構成されている基板プレートとして設けられても良い。

硬化済みの材料の層は、層平面が基板プレートの表面に対して平行に並ぶようには供給されず、その代わりに、層平面が基板プレートの表面に対して0度から90度の間の角度にて斜めに傾斜するように供給される。基板プレート上に対する斜めに傾斜した層の供給によれば、基板プレートの1つの位置の中に配置された材料床(material bed)の厚みはそれぞれの位置では同じでなく、変化している。特に、供給された材料床の厚みは、1つの層の厚みが基板プレート上に正確に配置された領域から始まり、供給可能な最大の層を基板プレート上に配置することができる領域に至るまで、拡大している。ここで、材料層は、基板プレートの領域の上方に常に供給されるが、実際には基板プレート全体を被覆する必要はなく、通常は複数の造形物が基板プレート上に構築されて配置されている領域を被覆するものと解される。

材料層の斜めの供給によれば、本発明の方法により複数の小さな造形物を基板プレート上に構築することができるが、それらは異なる製造ステージにある。したがって、層を斜めに供給することにより単一の層のみが基板プレート上に配置される領域においては、新たな造形物を開始することができ、斜めに供給された層が前もって供給された複数の層の上に供給される領域においては、造形物を完成させることができる。これらの終点の間において、1つ又は複数の造形物を最初と最後の間の製造ステージにて配置可能であり、すなわち、例えば50若しくは100の既に供給され選択的に硬化された層とともに配置することができる。

この製造方法は、他の造形物の製造データの完了や他の造形物の完成を待つことなく、造形物の製造データの完成後に本造形物の製造を直接的に開始し、本造形物の完成後に本造形物を製造プロセスから引き抜くことを確立する。本発明の方法による連続する個々の造形物の準連続的な製造開始と同様の方法により、単独で完成した造形物の準連続的な引き抜きが確立され、それぞれの単一の造形物における製造時間を短縮することができる。本発明の方法によれば、そのように短縮した製造時間にて、小さな寸法を有する造形物を製造することができ、それは単一の層の供給やこれらの硬化のために必要なプロセスステップによってのみ必要とされる。さらに本発明の方法によれば、基板プレート上で異なる製造ステージにて造形物を製造するために、基板プレートに対して材料若しくは粉体を斜めに供給するとともに共通する層での供給を行うことにより、複数の造形物を並行して製造し、高い生産性を同時に実現することができる。材料又は粉体の供給は、好ましくは、層が水平方向に対して斜めに傾斜する場合に重力によって影響されている層における粉体の流れ方向と反対である1つの方向に沿って生じる。

好ましい第1の実施形態によれば、連続する層は互いに並行して供給される。層を並行して供給することにより、供給プロセス全体において均等な層の厚みを実現するとともに、単純なプロセス制御を実現することができる。なお、それぞれの層の厚みを必ずしも同一にする必要はなく、特に、造形物の形状に応じて層の厚みをより大きく又は小さく選択しても良く、これにより層の厚みによって決定される造形物の形状の形状要求(geometric resolution)に適合させる。

さらに、選択的な硬化により、特に選択的な焼結、溶融又は供給により、基板プレートの表面上に複数の造形物を製造することが好ましく、1つ又は複数の所定の領域を高出力放射線又は選択的材料供給により硬化を行って下層の1つ又は複数の領域に接続させることが好ましい。

好ましいさらなる実施形態によれば、連続する層のそれぞれは、基板プレート上の材料のダンピング角度(dumping angle)よりも小さい又は同じ角度にて供給される。原則として、層が供給されるこの角度は、基板プレートの表面の平面と、供給された層の平面との間の角度(pointed angle)に含まれると解される。材料の「ダンピング角度」との用語によれば、前記角度は、材料ヒル(material hill)の側面と、ダンピングによって材料が供給されるベース表面(base surface)との間で自己調整可能であると解される。材料のダンピング角度が小さくなるほど、供給される表面上における材料のスライド能力は向上し、また、粉体状の材料における各粉体粒子のスライド能力などの材料自体のスライド能力が向上する。本発明の方法において、連続する層がダンピング角度よりも小さい又は同じ角度で供給される場合、供給された層が層部分や各材料粒子などから滑り落ちてその供給形状を後で崩れないようにすることができる。代わりに、このような供給角度の選択により、層が自由ダンピングとして安定した状態を保つとともに、結果的に単純かつ形状的に正確な方法により選択的に硬化を行うことができることが確保される。

ダンピング角度を増加させる(良い方向へ変化させる)ため、すなわち、できるだけ大きなダンピング角度によって層を供給可能とするために、基板プレートの表面を特定の方法により処理しても良い。その方法は例えば、磨き(polishing)、研磨(grinding)、ラッピング(lapping)、ホーニング(honing)、ベイティング(bating)、タンブリング(tumbling)、サンドブラスト(sand-blasting)、ミリング(milling)、ターニング(turning)や、あるいは、規則的若しくは不規則な格子構造、点構造又は線構造などを呈する硬化済みの材料を選択的に供給することによる基板プレート表面の構造化のような他の処理方法であっても良い。その場合、微視的方法で1mmより小さい構造寸法を有する、あるいは1mmより大きい構造寸法を有することがより好ましい。代替的に又は付加的に、基板プレート表面および/又は適切な場合にはその上に形成された構造が接着剤により被覆されることで、材料および付加的に製造された造形物の基礎を強化することができる。したがって、本発明の製造デバイスは、そのような構造化を確立する制御デバイスおよび/又はそのような接着剤を供給する供給デバイスを備えても良い。ここで、大きなダンピング角度に適するような基板プレートの粗度を達成するように本製造方法が調整可能であることが好ましい。その粗度は一般的に、0.5−50μmの範囲のRz(DIN EN ISO4287:1998による平均粗度)、0.1−10μmの範囲のRa(中間粗度値(mean roughness value))、又は0.04−1.3mmの範囲のRsm(周期的なプロファイルにおけるDIN EN ISO4287:1998による平均溝幅(averaged groove width)であって、例えばミリングの際に見られる)にある。ここで、これらの基板プレートにおける好ましい粗度の範囲は、選択的なレーザ焼結やレーザ溶融のために用いられる粉体に有効であることが一般的であり、このような粉体は特に、歯科用のインプラントやパーツのような小さなパーツを正確に形成するために用いられる。

さらに好ましくは、粉体の表面を磨き、研磨、ベイティング、サンドブラスト、タンブリング又はコーティングにより処理することで、上記した意味でダンピング角度を良い方向へ変化させても良い。

硬化性材料として液体材料が用いられる限り、例えばレーザ放射線による粗化のような化学的、光学的若しくは機械的な表面処理により、表面の湿潤性を改善することもできる。

上記した意味でダンピング角度を良い方向に変化させるさらなる手法は、前述した材料の粒状化(granulation)である。これは例えば、薄いジェット(thin jet)内の溶融した金属を継続的にかき混ぜながら冷たい水の中にキャスティングすることにより生じ、これにより粒状化された材料が実現される。その他の容易に溶融可能な金属を内壁がチョークにより強固に被覆されているカン(can)の中にキャスティングして閉じるとともに、金属が冷却されるまでそのカンを振ることにより、その金属を粒状化することもできる。

それは、本発明の方法およびデバイスにおいては、材料粒子を互いにクランピングさせるおよび床スライド能力による良好な接続が達成されるように材料が準備される場合に、特に有効である。すなわち、粒子は、特に球体とは異なる外形を有し、同時に高い表面粗度を有し、特に全体として不規則な形状であることが好ましい。材料のスライド能力は同時に、これらの層に供給されるとともに中空空間の小さな部分を有する接触パッケージを形成する供給性に影響する。材料は一方で、最大のダンピング角度を実現するように用意する必要がある。一方で、材料は、プロセスに適した層の厚み分供給可能であってできるだけパッケージとしてのコンパクト性を高くする必要がある。なぜなら、これが、製造された造形物の実現されたコンパクト性を有する直接的なコヒーレンスにあるからである。通常の層の厚みは5μm−200μmの間である。

好ましいさらなる実施形態によれば、層が供給される平面に垂直な方向要素(direction component)を有する2つの連続する層の供給プロセスの間で基板プレートが移動する。本明細書における「方向要素」との用語は、他の方向にて生じる他の移動分(movement portion)とともに全体的な移動を構成するある移動分と解される。層供給平面に垂直な移動分により、前進を行うことができる。これにより、層供給デバイスを層供給平面に平行な方向とは別の方向に移動させることなく続く層供給を行うことができる。特に、この方向要素は、基板プレートを基板プレート表面に平行な方向に移動させることにより実現可能である。このような移動は、表面と層供給平面との間に角度があることにより、連続する層供給に必要とされる前進に必要な方向要素を含んでいる。

基板プレート表面は、層が供給される領域において、重力方向に対して水平に進むことが特により好ましい。この場合、層は平面内に供給され、水平から傾斜した方向に進むため、層供給デバイスは、このように水平から傾斜した方向に進む層の供給に適応している必要がある。

別の実施形態では、基板プレート表面は、層が供給される領域において、重力方向に対して水平な方向から斜めに傾斜している。層供給領域において基板プレートが水平方向から斜めに傾斜していることにより、層を水平面にて供給することができる。したがって、層供給デバイスは水平面における移動に適応することができる。基板プレートが水平方向から斜めに傾斜している場合であっても、水平方向に対して斜めに進行する材料供給を実施することができ、材料供給デバイスをそれに適応させることができる。

前述した実施形態において、より好ましくは、供給された層は、層が供給される隣接製造セクションに隣接し固定領域(clamping area)として設計される製造セクションにおいて移動され、隣接製造セクションでは、供給された層によって形成される供給材料の1つの上面が、基板プレートの表面に平行なカバープレートの表面によって被覆および支持される。この実施形態では、材料は、基板プレート上の材料の高さが所定の高さに到達している所定の製造セクションにおいて、一方では基板プレートにより、他方ではカバープレートにより支持されている。基板プレートとカバープレートの間の距離は、層床の最大高さ、すなわち層の数に層の厚みを乗じたものに対応している。このようなカバープレートを設けることにより、材料を基板プレート上で有効に安定化させることができ、これにより形状的に正確かつ再現可能な方法により斜め方向への層供給を実現することができる。ここでのカバープレートは、基板プレートから離れた材料層の端部領域と互いに接触するとともにこれらを支持している。なお、カバープレートは、無端搬送ベルト又は基板プレートの移動と同調して移動可能なプレートの形態を有しても良い。このようにして、供給された材料とカバープレートとの相対的な移動が回避される。この相対的な移動は、カバープレートの境界領域における平らな層供給を擾乱(disturbance)する可能性がある。

好ましいさらなる実施形態によれば、基板プレートの表面は、第1の基板プレートセグメントの第1の表面と、さらなる基板プレートセグメントの少なくとも1つのさらなる表面に分割される。この改良された実施形態によれば、基板プレートは、2つ又は複数の隣接する基板プレートセグメントに分割される。「基板プレートセグメント」との用語によれば、基板プレートにおける製造指向(manufacturing-orientated)の分離セクションと解され、これは層の供給および硬化のシーケンスの制御データのみによって定義することができる。この場合、基板プレートセグメントは、1つ若しくは複数の造形物が上に製造される基板プレートの領域を形成しており、開始および完成が準同時(quasi at the same time)に行われるため、基板プレートから同時に引き抜くことが可能である。「基板プレートセグメント」との用語によれば、特に物理的に分離した建築要素とも解される。この場合、基板プレートは、複数の結合されたセグメントによって一塊となっている。この場合のセグメントは、それぞれのセグメント上に1つ又は複数の造形物を建築可能に構成されており、準同時に開始および完了が行われ、その後基板プレートセグメントから取り外すことができる。

ここで、特に好ましくは、基板プレートセグメントは、互いに取り外し可能に接続され、又はベースキャリアと取り外し可能に接続され、それぞれの基板プレートセグメントが、その表面上に1つ又は複数の造形物が製造された後に、隣接する基板プレートセグメント又はベースキャリアから取り外されることで、上に配置された造形物をさらなる処理ステップへ供給する。この改良された実施形態によれば、各基板プレートセグメントを製造デバイスから引き抜くことにより、その上に配置された完成済みの造形物をさらなる処理ステップへ供給することができる。そのようなさらなる処理ステップは例えば、基板プレートセグメントから造形物を正確に分離するステップ、機械化された前処理、あるいは付加的な硬化などであっても良い。

さらに、特に好ましくは、層が供給される製造セクションにおける基板プレートセグメントは、基板プレートセグメント間に材料が通過できないように、互いに隣接して配置される。このようにして基板プレートを供給することは、特に、単一の層供給デバイスを用いて1つの処理ステップで層が複数の基板プレートセグメントを越えて供給される場合に有利である。この場合、1つの供給層からの材料が基板プレートの間を通過可能となることが防止されるため、望まれない材料の損失や層の厚みや層の分配への形状的影響を防止することができる。このことは例えば、共に直接的に配置される合同リム領域(congruent rim regions)を有する基板プレートセグメントにより、並びに、2つの基板プレートセグメントの間に配置された各分離シーリング(respective separate sealing)により達成される。

さらに、好ましくは、基板プレートが無端搬送デバイスとして設計され、特に複数の基板プレートセグメントが無端搬送デバイスのセグメントとして設計される。基板プレートセグメントは例えば、無端搬送ベルトに取り付けられても良く、あるいは、連環状の無端搬送ベルトなどを形成するように互いに接続されても良い。この場合、基板プレートセグメントは、上側の分岐(upper branch)と下側の分岐(lower branch)に沿って連続して移動可能であり、ここでは、層の供給および選択的な層の硬化は上側の分岐に沿った移動時に行われる。製造された造形物の間の空間からの未硬化の供給材料の除去および造形物の除去は、例えば各吸引デバイス又は機械的分割デバイスにより、上側の分岐領域にて行うことができる。しかしながら、同様の方法により、下側の分岐の領域において、又は上側の分岐から下側の分岐への移行部において、未硬化の材料の除去を行うようにしても良い。そして、例えば重力などに起因して、完成した造形物を基板プレートとともに除去しても良く、あるいは完成した造形物を下側の分岐における基板プレートセグメントから直接的に除去しても良い。

好ましいさらなる実施形態では、基板プレートセグメントは、第1の造形物若しくは第1の造形物のグループが単一の基板プレートセグメント上に建築されるとともにさらなる造形物若しくはさらなる造形物のグループがさらなる1つの若しくは複数の基板プレート上に建築されるように、設計および配置されている。この実施形態では、1つ又は複数の造形物を単一の基板プレートセグメント上に製造することにより、小さな造形物を高い生産性かつ非常に早い製造時間で製造することができる。一方で、複数の基板プレートセグメント上に単一の造形物を製造することもできる。これは特に、本発明の方法により大きな造形物を製造する際に有効であり、この場合の造形物は、基板プレートセグメントの表面よりも大きな長手方向延長部又は接触表面を有している。さらには、複数の造形物のグループを2つ以上の基板プレートセグメント上に製造することもできる。これは特に、1つの特定の方向にのみ非常に長い造形物に必要となる。したがって、本発明によれば、その長さが複数の基板床セグメントを超える造形物を製造することができる。そのような複数の造形物を製造する場合、この改良された実施形態によれば、そのような造形物により構成されるグループであって複数の基板プレートセグメントを超えるように延びるグループを製造することができる。

本発明の方法によれば特に、第1の基板プレートセグメントと、第1の造形物を製造するために第1の基板プレートセグメント上に供給されている層セクションとの間の最大空間が、さらなる基板プレートセグメントと、さらなる造形物を製造するためにさらなる基板プレートセグメント上に供給されている層セクションとの間の最大空間と、少なくとも1つ好ましくは多くの、特に全ての方法ステージにおいて異なるように、材料が第1のおよび少なくとも1つのさらなる基板プレートセグメント上に連続的な層として供給されるとともに選択的に硬化される。本発明の方法に関して、第1の基板プレート領域とこの領域上に供給された層との間の空間が別の基板プレート領域とこれらの別の領域上に供給された層との間の空間よりも大きくなるようにして、材料は少なくとも1つの製造方法のステージに存在する。ここでの層は前述の層と同じ層である。さらに、本発明の方法は、さらなる基板プレートセグメント上の材料を除去せずに硬化されていない第1の基板プレートセグメント上の材料を除去する工程と、次に、硬化されていないさらなる基板プレートセグメント上の材料を除去する工程とを有することにより、改良することができる。本発明の準連続造形製造としては、隣接領域が影響されずにこの隣接領域における未硬化の材料が隣接領域にそのままあるようにして、未硬化の材料が除去される場合には、引き抜き場所(withdrawal place)が特に有効である。造形製造の間において、未硬化の材料は支持機能を有し、上を覆っている層を受けて支持するように機能する。未硬化の材料は通常、造形物の完全な建築および硬化が終わる前に取り除いてはならない。しかしながら、そのような要求下において、完成した造形物が、未硬化の材料の除去が行われる除去場所に到達するまでプロセスの安全性のために長い距離を覆わなければならないという必要性をなくすために、材料除去デバイスは隣接領域に直接的に影響することなく材料除去を実施可能であることが有効である。これにより、早くかつ準連続の製造を行うとともに、層供給デバイスと材料除去デバイスとの間に安全な間隔を設けることができる。

さらに、好ましくは、製造プロセスの第1段階において、層の層領域のみが選択的に硬化されることで、第1の造形物を製造するように機能し、製造プロセスの最後の段階において、層の層領域のみが選択的に硬化されることで、さらなる造形物を製造するように機能し、好ましくは、製造プロセスの第1および最後の段階の間にある中間の段階において、層の層領域のみが選択的に硬化されることで、第1およびさらなる造形物を製造するように機能する。このように異なる製造ステージにおいて準連続的かつ同時に造形物を製造することにより、造形製造方法による小さな造形物の個々の製造を効率的かつ早く行う方法を実現することができる。

さらに、好ましくは、基板プレートセグメントの間には分割壁が設けられ、分割壁は、基板プレートセグメントの上方に存在する利用可能な空間を隣接する基板プレートセグメントの上方に存在する利用可能な空間から分割する。このような分割壁によれば、隣接する基板プレートセグメントにおける未硬化の材料に影響を与えることなく、基板プレートセグメントの上方にある未硬化の材料を単純に除去することができる。このような分割壁は製造デバイスの一部として提供しても良く、この場合には例えば、2つの基板プレートセグメント間の領域における材料供給の正確な高さ又は正確な高さよりも小さい高さを常に有する層の供給に基づいて同時に追跡されるように、分割壁が設計される。

ここでの好ましい実施形態では、分割壁は、供給された材料を造形物の製造中に硬化することにより製造される。この改良された実施形態によれば、このような分割壁は、製造プロセスの間に、基板プレートセグメントのそれぞれの境界において、供給された材料から製造される。この手法によれば、建設的かつ複雑な分割壁の追跡(tracking)が不要との利点がある。代わりに、それぞれの分割壁は基板プレートセグメントの境界領域に沿って建築され、後に、造形物の除去の間に基板プレートセグメントから除去可能、又は未硬化の材料の除去の過程で、隣接する基板プレートセグメントから除去される。

特に、好ましくは、2つの基板プレートセグメントの間にある分割壁は、両方の基板プレートセグメントのうちの少なくとも1つに接続される。分割壁を両方の基板プレートセグメントに接続させることにより、基板プレートセグメントが互いに分割され、同時に、材料が基板プレートセグメントの間を通過しないように安全に封止される。この接続は、1つ若しくは両方の基板プレートセグメント上に分割壁を造形的に建築すること、又はデバイスに属する分割壁建築要素をそれぞれ接続することにより達成される。

好ましいさらなる実施形態によれば、材料は準連続的な方法により第1の製造セクションにおいて基板プレート上に供給され、供給されたそれぞれの層における選択的な所定の領域が硬化されて、第2の製造セクションにおいて完成した硬化済みの造形物が準連続的に除去される。本実施形態によれば、準連続的な造形製造プロセスが行われ、このプロセスは、高い生産性という特徴を有すると同時に、非常に小さな造形物を非常に短い間隔で造形的に製造することができるという特徴を有する。この製造方法によれば、第1の製造セクションにおいて質の高い造形製造を実現するとともに、同時に、第1の製造セクションとは離れた第2の製造セクションにおける完成した造形物の除去を第1の製造セクションにおける造形的な製造に悪影響を与えることなく行うことができる。これは特に、基板プレートセグメントが上に配置された、又は基板プレートセグメントにより形成された無端搬送ベルトを用いて実現することができる。特に、この実施形態では、第1の製造セクションが閉じられた不活性雰囲気で保持されることにより、特定の方法による造形製造に必要な境界条件が調節可能となる一方で、第2の製造セクションでは造形物の持ち出し(export)が可能となる、又は第1の製造セクションから第2の製造セクションまでの移動において造形物が既に不活性雰囲気から持ち出される。

さらに、好ましくは、それぞれの材料供給の前に、前もって供給された層のうちの硬化済みの領域の表面のみが研磨される。このような、特に研磨によって行われる表面処理によれば、造形製造方法における形状精度をさらに向上させることができ、これは、形状的に定義された又は形状的に定義されていないブレードを用いた他の切断製造方法によっても達成することができる。特に、このような切断処理によれば、定義された接触領域および接続場所が、硬化が行われる上の層および領域に提供される。さらに、切断処理によれば、定義された層の厚みを調整することができ、これは再現可能な形状的製造成果に有効である。

さらに、好ましくは、基板プレート上の造形物の硬化を行うにあたり、特に全ての基板プレートセグメント上において、単一の放射線源、特に単一の放射線源の単一の光路が使用される。通常、製造プロセスを促進するために、複数の放射線源を、又は単一の放射線源の複数の光路を採用しても良い。本発明の製造方法は特に、複数の造形物が同時に製造されるとともに、これらの造形物が異なる製造ステージにて、特に異なる数の層を有するように建築されることに特徴がある。しかしながら、特有なことに、単一の層供給デバイスによって、全ての基板プレートおよびその上に製造されるべき造形物に対して層の供給が行われるだけでなく、さらに、単一の放射線源によって、製造されるべき全ての造形物に対して1つの層のうちの特定の領域に対する硬化が行われる。

最終的に、本発明の方法は、以下のステップによってさらに改良することができる。そのステップは、基板キャリアプレート上に材料層若しくはn番目の材料層を選択的に供給するとともに、高出力放射線、特にレーザ放射線の作用によって材料層のパーツを選択的に硬化するステップと、第1の造形物のx番目の断面領域の形状データから決定されるガイドデータに基づき、n番目の材料層上に高出力放射線又は材料供給デバイスをガイドするステップと、材料層若しくはn+1番目の材料層をn番目の材料層上に選択的に供給するステップと、第1の造形物のx+1番目の断面領域の形状データから決定されるガイドデータに基づき、n+1番目の材料層上に高出力放射線又は材料供給デバイスをガイドするステップと、第2の造形物のy番目(xとyは異なる)の断面領域の形状データから決定されるガイドデータに基づき、n番目の材料層上に高出力放射線又は材料供給デバイスをガイドするステップと、第2の造形物のy+1番目の断面領域の形状データから決定されるガイドデータに基づき、n+1番目の材料層上に高出力放射線又は材料供給デバイスをガイドするステップとを有する。この好ましい実施形態によれば、単一の層での2つの異なる領域において共通の層供給を行う際に選択的な硬化を行うことにより、少なくとも2つの造形物が製造される。これにより、造形物におけるこの層において、基板プレートに対して異なる高さが構築される。

(III.2 実施形態2:付加的な製造プロセスおよび2次元の印刷プロセスを行うための装置および方法)
本発明の基本的な目的は、本発明の別の態様によって達成される。その態様によれば、個々の形状を有する造形物を特に歯交換又は歯科用パーツで製造するデバイスは、基板キャリアデバイスと、材料を供給するために基板キャリアデバイスに対して移動可能であって、好ましくは基板キャリアデバイスの上方にある材料供給デバイスと、信号を送信するために材料供給デバイスに連結されている制御ユニットと、第1および第2の供給モードを選択する信号を送信するために制御ユニットに連結されている入力インタフェースとを備え、制御ユニットおよび供給デバイスは、第1の供給モードにおいて、付加的な製造方法の手段を用いて、基板キャリアデバイスに接続されている基板プレートの表面上に3次元造形物を製造するように設計されており、この3次元造形物の製造は、連続する層に硬化性材料を供給し、それぞれの層での供給の後又はその間において1つ又は複数の所定の領域に選択的に硬化を行って、これらの所定の領域を下層の1つ又は複数の領域に接続させることにより行われる。ここで、所定の領域は、制御ユニットに保存された各層における造形物の断面形状に基づいて定義され、硬化性材料は、3次元造形物を製造するための複数の連続する層に供給され、第2の供給モードにおいて、単一色又は複数色で色付けされた印刷を確立するために、印刷キャリアの所定の領域に対して1つ又は複数の色が供給される。

本態様によれば、本発明は、黒、白あるいは他の色の印刷を行うための方法およびデバイスに関連する付加的な製造を行う方法およびデバイスも対象とする。本装置によれば、第1の供給モードにおいて材料供給が行われ、材料が層対層の形式で供給されて、供給された層と前に供給された層との間で接続が確立されるということに特徴がある。材料供給デバイスは、このプロセスに適した材料の供給を行うように構成される。

しかしながら、第2の供給モードにおいて、色は印刷媒体に供給される。この色は、必ずしも互いの接続を確立する必要はないが、色の忠実性および色の輝度に特徴を有する。これに関して、明細書および特許請求の範囲における色の意味は、例えばインクジェットプリンタの液状インクやレーザプリンタのトナーなどの供給デバイスによる供給を可能とするプロセスの一貫性を有する色付けされた材料のことである。色は、印刷媒体上に突出状若しくはエンボス状の構造を実質的に確立するものではなく、特に、印刷イメージを固定するために印刷媒体によって部分的若しくは完全に取り込まれるものである。

提案されたデバイスによれば、製造される造形物の美的デザインにユーザがより多くの自由度を有するとともに、その一方で、供給の一般的応用が可能な付加的製造デバイスが提案される。本デバイスは第1に、連続する層により3次元造形物を形成することにより3次元造形物を造形的に製造可能であることに特徴がある。さらに、付加的製造プロセスは、異なる製造原理に基づいて機能可能なように使用される。原則として、付加的製造プロセスは、同質(homogeneous)の層が最初に供給されて、次にこの層のうちの所定の領域が選択的に硬化されるように使用されても良く、この場合の供給や硬化は例えば、選択された領域における同質の層に別の材料を置く為に別の材料を選択的に供給することや、これらの領域における同質の層に材料を焼結、溶融あるいは光重合する目的として選択的に放射線が当てられた領域の効果により、行われる。しかしながら、ここに特徴付けられるデバイスに特に好ましいのは、選択的な層配置が既に行われるプロセス、すなわち、所定の領域にのみ選択的に材料が供給された後、これらの選択的な領域が硬化されるプロセスである。これらには、マルチジェットモデリング、熱溶解積層法および3D印刷のようなプロセスが含まれる。これらのプロセスにおいては、化学的エッチング又は物理的な状態変化により、材料を粉体状、液状、ペースト状あるいは他の処理済み状態から固体状、硬化済みの状態に変化させる。

デバイスの全てのデザインにおいて、硬化とは、同一の層の隣接する領域に選択的に硬化された領域又は隣接する層の既に硬化された領域をボンディングすると同時に、材料を所定の形状寸法にて構造的に固化すること、と解される。

本発明は、前述のような3次元造形物の付加的な製造プロセスに加えて2次元形式による従来の印刷も可能となるよう設計されることに特に特徴がある。この2次元の印刷は原則として、材料が例えばインクジェットプリンタやレーザジェットプリンタによる印刷デバイスから印刷キャリアに供給されるとともに、印刷ヘッド又は印刷ローラを用いて色を選択的に供給するようにして、第2のモードにて実施される。原則として、ここで特徴付けられる本発明および各印刷技術は特に、必要とされる印刷材料を利用可能とすることにより、黒、白又はカラー印刷に適用することができるが、とりわけ、基板キャリアデバイスが第1の供給モードを実行するように構成されるとともにそれに対応して制御可能であることに特徴がある。

本デバイスを用いた3次元造形物の製造の可能性と、その一方で紙やフィルムなどの印刷キャリアに対する従来の印刷の可能性とを組み合わせることにより、異なるコンポーネントを両方の製造プロセスに適用可能であるという有利な相乗効果がもたらされ、最終的には、ユーザにとってコストおよびスペースの観点で低減を行うことができる。この点で、本発明では、共通のコンポーネントを要求する2つの製造プロセスを特定の方法により有利に組み合わせているため、デバイスをコンパクトかつコストを抑えながら設計することができる。さらに、第1および第2の供給モードを相互作用させることにより、プリントアウトが可能となり、結果的に、必要なデータ処理によってオリジナルのデータ形式から利用可能な2次元の3次元造形物ビューと、3次元対象物としての3次元表現による所望の製造とが行われる。これら2つの利用可能性によって、デバイスはこのような3次元造形物の視覚化および発達化に特に適するとともに、時間のかかる変換や、このような造形物を発達させるプロセスにおいて異なるデバイスを使用することを回避することができる。

本発明では、第1の供給モードにおける3次元造形物の製造と第2の供給モードにおける2次元印刷との両方に利用される基板キャリアデバイスが取り入れられている。特に、この目的のために、基板キャリアデバイスは1つ以上の基板プレートを収容するように設計可能である。さらに、基板キャリアデバイスは、例えば3次元造形物を収容するための対応する表面領域を有する搬送デバイスとして基板デバイスを設計することにより、基板キャリアデバイス自体が基板プレートとして使用されるように設計可能である。ここでは特に、上述した搬送デバイス(特にコンベアデザイン)のことを言及している。基板キャリアデバイスはさらに印刷キャリアを収容するように設計される。このときのそのような接続は、印刷キャリアがデバイスに対して又はデバイスの頂部に対して面一になることを意味するものと解され、特に、基板キャリアデバイスは、印刷キャリアをスタックから引き抜く又は搬送して材料供給デバイスの領域へ移動させるように設計される。

基板キャリアデバイス自体は、材料供給デバイスに対する相対的な移動を行うために、1つ以上の軸に沿って移動可能である。原則として、この相対的な移動は、固定されたパートナー(材料供給デバイス若しくは基板キャリアデバイス)および複数の軸移動を行う第2のパートナー(材料供給デバイス若しくは基板キャリアデバイス)によって行うことができる。本発明には、両方のパートナーが特定の軸に沿って移動する組み合わせの移動形態が含まれ、特に、第1および第2の供給モードに必要とされる移動を実行するための特定の軸を中心とした回転も可能である。

第1の好ましいデザイン形式によれば、本デバイスは、少なくとも1つの軸に沿って移動可能な印刷ヘッドを用いることにより、第1の供給モードにおける硬化性材料による所定の領域に対する選択的な供給と、第2の供給モードにおける所定の領域に対する色の供給とを行うことができる。このデザインによれば、3次元印刷のための材料の供給と2次元印刷のための色の供給とを所定の領域に対してともに行うようにそれぞれ設計された1つ以上の印刷ヘッドが利用可能であり、この印刷ヘッドは、選択的な供給に必要な相対的な移動を行うために少なくとも1つの軸に沿って移動可能である。原則として、早くかつ効率的な製造プロセスを可能とするために、このような複数の印刷ヘッドを共通の軸に沿って又は平行な軸に沿って配置することができる。このデザインの代わりに、少なくとも2つの印刷ヘッドが利用可能であって、その印刷ヘッドのうちの1つは硬化性材料の供給のために設計され、もう一方は第2の供給モードにおける色の供給のために設計されるようなデザインも予測される。

特に、色導入チャネルに導入される、場合によっては対応するそれぞれの付加的な色用の他の色導入チャネルの導入開口に導入される第1の導入開口、および硬化性流体のための材料導入チャネルに導入される第2の導入開口を利用することもできる。この場合、色導入チャネルおよび材料導入チャネルは、共通の排出ノズルに接続され、好ましくは排出ノズルに導入される共通の導入チャネルにおいて、あるいは色導入チャネルに導入される第1の導入開口において接続され、場合によっては、付加的なそれぞれの色のための対応する付加的な色導入チャネルと排出ノズルを分離する材料導入チャネルとに接続され、好ましくは、排出ノズルを分離する色導入チャネルのそれぞれに導入される。これらのデザインによれば、第1の供給モードにおける硬化性材料の投与および第2の供給モードにおける色の投与並びに印刷ヘッドからの排出を同一の印刷ヘッドで行うデバイスを異なる方法で改良することができる。したがって、分離した導入用および導出用の開口およびノズルが印刷ヘッド上にて利用可能であり、これらに対しては印刷ヘッド内の分離した導入チャネルを介して硬化性材料又は色が供給される。あるいは、その供給モードにおいて、硬化性材料又は色を供給するためにチャネルを同一のノズルに導入しても良いが、場合によっては、選択的に染められた造形物を製造するために、このノズルから色が混合された硬化性材料を排出しても良い。このデザインは特に、硬化性材料内に選択的に色を混合することにより選択的に造形物を染める際に有利である。しかしながら、同様の効果は、色と硬化性材料の同時若しくは時間をずらした供給によって選択的に染められた造形物を製造するために、分離したノズルによって硬化性材料および色が印刷ヘッドに対して排出される場合にも得ることができる。

バブルジェット(登録商標)プリンタ、ピエゾ式プリンタ、又は、硬化性材料および色を排出するための排出バルブ印刷デザインを実現するために、印刷ヘッドおよび印刷ヘッドのノズル/排出ノズルは特にアクチュエータを備えても良い。原則として、このことは、材料および色を印刷ヘッドから排出するために圧力下で供給されるということを意味すると解される。この圧力は例えば、材料若しくは色のタンクの近傍又は印刷ヘッドの近傍にて生み出すことができる。

別の好ましいデザイン形式によれば、制御ユニットおよび供給デバイスは、第3の供給モードにおいて、好ましくはそれぞれの層に対して、材料と1つ若しくは複数の色とを事前に若しくは印刷ヘッド内で混合してその混合物を供給する、若しくは、分離したノズルを通じて材料と色とを同時に若しくは時間差で供給すると共に、その層の材料が所定の色パターンにて供給されるように供給を行う、又は、分離した領域に材料と1つ若しくは複数の色を供給するために、特に第1の材料供給ノズルから材料を供給し、1つ若しくは複数の色供給ノズルから1つ若しくは複数の色を供給し、その供給は、前もって供給された層の材料若しくは最新の層の材料が所定の色パターンにて供給されるように行われる。第1の供給モードにおいてそれ自体の色を有する硬化性材料を供給し、第2の供給モードにおいて印刷キャリア上に2次元の印刷を製造する、3次元造形物を単一色で直接的に製造することに加えて、第3の供給モードを有する本デバイスの設計によれば、第3の供給モードにおいて選択的な染め(dying)が行われた個々の3次元造形物を製造することができる。これにより、上述した指示に応じて、造形物の3次元カラー印刷を実施することができる。

前述の実施形態では、造形物に異なる材料領域を構築するため、又は複数の材料を互いに化学反応で硬化するために、材料フローチャネルに導入される1つ若しくは複数の導入開口が設けられるとさらに好ましい。この実施形態によれば、1つの造形物において異なる材料特性を有する領域の製造と、硬化のための2つ以上のコンポーネントを要する材料からの造形物の製造とを実施することができる。

本発明によるデバイスの別の好ましいデザインでは、基板プレートを供給するための基板プレートキャリア又は印刷キャリアと機械的に相互作用する基板プレートスタックおよび/又は印刷キャリアスタックが備えられる。このデザインによれば、本発明の操作を効率的かあつコストを抑えて実施することができる。特に、このデザインによれば、造形物の製造を選択的かつ交互に行うことができる、あるいは関連するスタックに印刷およびアクセスすることができる。このことは、印刷キャリアスタックが、従来の印刷から知られているデザインにおける紙スタックの形式をとることも可能であることを意味すると解される。本発明によると、第1および第2の供給モードを、可能であれば必要とされる消費可能な材料を用いた第3の供給モードをさらに供給するために、このような印刷キャリアスタックおよび基板プレートスタックが利用可能である。このことは特に、基板キャリアデバイスが対応して設計され、表面が3次元造形物を形成するとともに、製造に続いてこれらの造形物を分離されるときには、基板プレートスタックが必要ないということを意味すると解される。さらに、基板プレートスタック内の基板プレートは再利用可能なプレートとして設計可能であり、これらの基板プレートはこれらの上に形成される造形物を分離するために、続く製造においてデバイスから除去されるとともに、可能であれば修復後に、新たな造形物の製造のために再利用される。

別の好ましいデザイン形式によれば、本発明によるデバイスは、無端搬送デバイスとしての基板プレートキャリアを備え、材料供給デバイスは、基板プレートキャリアに直接的に硬化性材料を排出するように設計される、および/又は、製造された造形物を製造後に基板プレートキャリア若しくはその上に配置された基板プレートから分離する分離デバイスが基板プレートキャリア上に配置される。ここでは、無端搬送デバイスが好ましくは偏向デバイスにより回転および変形されることで、造形物の分離を行うことができる。このようなデザインは、相対的な移動に必要な移動軸を提供して造形物を形成するために無端搬送デバイスを有し、消費可能な材料を低減した、デバイスの特に効率的な形式を可能とする。さらに、このデザインは分離デバイスを備える。この分離デバイスは、機械加工によって分離プロセスを実施する処理デバイスの形式にて備えられても良い。しかしながら、その代わりに、分離デバイスは、造形物が形成される表面に対する造形物の接続平面に対して、せん断力、曲げ力又は別の種類の力を付与して造形物を表面から分離する機構の形式をとることもできる。特に、分離デバイスは搬送ベルトのガイドローラとして備えられても良く、これにより、搬送ベルトを湾曲平面に変形させ、造形物と搬送ベルトの境界層において搬送ベルト上に形成された造形物を取り外すことができる。あるいは、分離デバイスは、特にブレード若しくはワイヤなど、温度を材料の溶融温度若しくは蒸発温度を上回るように開ループ制御若しくは閉ループ制御にて制御可能な、加熱された分離要素として設計されても良い。

別の好ましいデザインによれば、硬化性材料は、少なくとも1つのノズルを有する第1のノズル器具から排出され、色は、少なくとも1つのノズルを有する第2のノズル器具から排出され、第1および第2のノズル器具は、供給の間において、1つの軸に沿って少なくとも移動する印刷ヘッド上に配置される、又は、第1のノズル器具は第1の印刷ヘッド上に配置され、第2のノズル器具は第2の印刷ヘッド上に配置され、第1および/又は第2の印刷ヘッドは、供給の間において、1つの軸に沿って移動され、ここで、印刷ヘッドの軸は互いに平行、特に同軸上にある、および/又は、第1および第2のノズル器具は、供給の間において互いに独立して移動可能である。このデザインによれば、硬化性材料および色は分離したノズル器具から排出され、ここで、それぞれのノズル器具は1つ以上のノズルを備えても良い。特定の好ましいデザイン形式によれば、ノズル器具は1つおよび同一の印刷ヘッドに割り当てられ、共同で移動することができる。他の好ましいデザイン形式によれば、ノズル器具は分離した印刷ヘッドに割り当てられることで、互いに独立して移動可能である。原則として、言及されるデザイン形式は第1および第2の供給モードの実行に適し、可能であれば、選択的に染められた3次元造形物を製造するための第3の供給モードの実行にも適する。本明細書および特許請求の範囲において、ノズルとは、導入チャネルに結合され、導入チャネルの直径に対応した又はそれよりも狭い直径を有する出口開口を意味すると解される。

さらに別の好ましいデザイン形式では、連続する層が、第1の供給モードにおいて、基板プレートの表面に対して斜めに傾斜した層平面に供給され、色が、第2の供給モードにおいて、好ましくは第1の加工モードに対応する層平面に供給され、特に、そのような平面に存在する軸に沿って供給され、基板プレート又は印刷キャリアはそれぞれ、供給の間に、層平面に垂直な方向要素を有する少なくとも1つの方向に移動されるように、基板キャリアデバイスおよび材料供給デバイスが互いに相対的に移動可能であるとともにガイドデバイス上にてガイドされる。このデザインによれば、材料供給デバイスと基板キャリアデバイスとの相対的な移動に利用可能な特定の有利な構成を作成することができ、これにより3次元造形物および2次元印刷の継続的な製造を行うことができる。このデバイスは、基板プレートおよび基板キャリアデバイスの表面に対して斜めに層供給が行われる点に特徴がある。本デバイスにおけるこのような斜めの配置によれば、拡張された長さを有する造形物の製造が可能となり、理論的には、無限の長さの造形物の製造が可能となる。本発明によれば、このデザイン形式により、第2の供給モードにおける別の作業手続きが可能となり、特に供給デバイスが1つの軸に沿って斜めに移動するとともに第2の軸に沿って移動可能な作業手続きが可能となる。第2の軸に沿った移動とは特に、第2の軸に沿った印刷媒体の搬送である。

さらに好ましくは、各層における造形物の断面に対応する所定の領域上に材料を選択的に供給するように、制御デバイスが材料供給デバイスを制御するよう設計される。

本発明によるデバイスはさらに、材料供給デバイスを制御するためのコントローラによってさらに改良されても良い。そのコントローラは、供給された材料を硬化することにより造形物の製造プロセスの間に分割壁を製造するように材料供給デバイスを制御するよう、設計される。

さらに好ましくは、材料供給デバイスは、基板プレートの表面に対して斜めに傾斜した平面にスライド可能に支持されるようにガイドされる。

本発明によるデバイスはさらに、第2の材料供給デバイスによってさらに改良されても良い。その第2の材料供給デバイスは、選択的な材料供給が実施される前に同質の層として第2の材料を供給するように設計されて移動可能である。

より好ましくは、材料供給デバイスは、2つの異なる材料の材料混合物を選択的に供給し、ここで、2つの異なる材料は、選択的な供給の後に互いの化学反応により硬化を行うように構成されている、又は、材料を選択的に供給し、ここで、材料は、選択的な供給の後に環境ガスとの化学反応により硬化を行うように構成されている、又は、溶融材料を選択的に供給し、ここで、溶融材料は、選択的な供給の後に冷却により硬化を行うように構成されている。

さらに好ましくは、基板プレート上に供給された材料が、基板プレート上の層として又はその上に若しくは基板プレートの所定の領域上に供給された層として又はその上に配置された層として重力方向に供給されるように、材料供給デバイスは基板プレートおよび重力方向に対して動作位置に配置される。

さらに好ましくは、制御デバイスは、厚み5μm―200μmの層が供給されるように材料供給デバイスおよび/又は搬送デバイスを制御するように構成される。

2次元および3次元の印刷のためのこのようなデバイスにおける特定のデザイン形式および利点に関して、この形式に対応するデバイスの上述した精密化(elaboration)およびこのような斜めに傾斜した配置における3次元印刷のための精密化されたプロセスを言及している。ここで、原則として、第1の供給モードにおいて付加的な製造プロセスが可能であるとともに、可能であれば第3の供給モードが続き、上述したものとデバイスが対応するようにして、デバイスを2次元および3次元の印刷のために設計しても良い。

本発明の目的は、本発明の別の態様によっても達成される。その態様によれば、個々の形状を有する造形物を特に歯交換又は歯科用パーツで製造するプロセスは、第1若しくは第2の供給モードが入力インタフェースを介して選択可能であって、第1の供給モードにおいて、付加的な製造方法の手段を用いて、基板プレートの表面に若しくはその上に少なくとも3次元造形物が製造可能であり、この3次元造形物の製造は、連続する層に硬化性材料を供給し、それぞれの層での供給の後又はその間において1つ又は複数の所定の領域に選択的に硬化を行って、これらの所定の領域を下層に接続させるというステップにより行われる。ここで、所定の領域は、各層における造形物の断面形状に基づいて定義され、硬化性材料は、3次元造形物を製造するための複数の連続する層に供給され、第2の供給モードにおいて、単一色又は複数色で色付けされた印刷を確立するために、印刷キャリアの所定の領域に対して1つ又は複数の色が供給される。

本プロセスによれば、印刷ヘッドが少なくとも1つの軸に沿って移動して供給のために選択された領域にアクセスするとともに、第1の供給モードにおいて硬化性材料を排出し、第2の供給モードにおいて1つ以上の色を排出するように設計される。

さらに、本プロセスは以下のように特徴付けることもできる。すなわち、1つの色が第1の入口開口を介して印刷ヘッド内の色導入チャネルに入り、それぞれの付加的な色が別の色導入チャネルを介して印刷ヘッド内にそれぞれ入り、硬化性材料が第2の入口開口を介して材料導入チャネルに入る。また、色導入チャネルおよび材料導入チャネルは、共通の排出ノズルに導入され、好ましくは排出ノズルに導入される共通の導入チャネル内に入る。あるいは、1つの色が第1の入口開口を介して印刷ヘッド内の色導入チャネルに入り、それぞれの付加的な色が対応する入口開口を介して印刷ヘッド内の色導入チャネルにそれぞれ入り、硬化性材料が第2の入口開口を介して材料導入チャネルに入り、ここで、材料導入チャネルは分離した排出ノズルに導入され、好ましくはそれぞれの色導入チャネルは分離した排出ノズルに導入される。

さらに、本プロセスは以下のように特徴付けることもできる。すなわち、第3の供給モードにおいて、特に、材料と1つ若しくは複数の色を印刷ヘッド内で混合し、層の材料が所定の色パターンにて供給されるようにその混合物を供給することにより、好ましくはそれぞれの層において、ある領域に材料と1つ若しくは複数の色を同時に供給する。あるいは、特に、前もって供給された層の材料若しくは層の材料が所定の色パターンとなるように、第1の材料供給ノズルから材料を供給するとともに1つ以上の色供給ノズルから1つ以上の色を供給することにより、材料と1つ若しくは複数の色が分離した領域に供給される。

したがって、特に好ましくは、複数の材料が好ましくは複数の材料供給ノズルから供給され、また、3次元造形物は複数の材料にて互いに化学反応を起こさせることにより硬化を行い、又は、3次元造形物は異なる機械的材料特性を有する領域を備える。

さらに、プロセスは、基板プレートが基板プレートスタックから搬送される、および/又は印刷キャリアスタックからの印刷キャリアから搬送されるように特徴付けることもできる。

基板プレートが無端搬送デバイスとして設計されるとともに、特に基板プレートを回転させて変形させることにより、デバイス上に製造された造形物を製造後に分離デバイスによって基板プレートから取り外すようにして、プロセスを特徴付けることもできる。

さらに、本プロセスは以下のように特徴付けることもできる。すなわち、硬化性材料は、少なくとも1つのノズルを有する第1のノズル器具から排出され、色は、少なくとも1つのノズルを有する第2のノズル器具から排出され、第1および第2のノズル器具は、供給の間において少なくとも1つの軸に沿って移動される印刷ヘッドに配置され、第1の印刷ヘッド上に配置される第1のノズル器具と、第2の印刷ヘッド上に配置される第2のノズル器具はともにある1つの軸に沿って移動され、印刷ヘッドの軸は互いに平行、特に同軸上にあり、および/又は、第1および第2のノズル器具は、供給の間において互いに独立して移動される。

さらに、本プロセスは以下のように特徴付けることもできる。すなわち、第1の供給モードにおいて、基板プレートの表面に対して斜めの方向に、連続する層への供給を行い、第2の供給モードにおいて、色が好ましくは第1の加工モードに対応する層平面に供給される、特にこのような平面に存在する軸に沿って供給され、基板プレート又は印刷キャリアは、供給プロセスの間において、層平面に対して垂直な方向要素を有する少なくとも1つの方向に沿ってそれぞれ移動される。

本プロセスは、従属請求項38−50又は58−67に基づき、第1の供給モードにおいて付加的な製造プロセスを有するように拡張されても良い。

このようなプロセスの特定の利点、デザイン形式および変形例に関して、この形式に対応するデバイスの上述した改良例およびこれに応じて改良されたデバイスについて言及した。

(III.3 実施形態3:複数の基板プレートセグメント上に付加的な製造を行うための装置および方法)
本発明の目的は、本発明のさらなる態様により達成される。その態様は、個々の形状を有する造形物を製造するデバイスであって、基板キャリアデバイスと基板プレートの上方にある材料供給デバイスとを備え、基板プレートは、互いに又はベースキャリアに着脱可能に結合された複数の基板プレートセグメントに分割される。

提案されるデバイスは、基板プレートの上方に位置される材料供給デバイスを備え、材料供給デバイスにおいては、基板プレートの全ての基板プレートセグメントに対して1つの加工サイクル(operating cycle)にて材料層を供給可能であり、および/又は、各層における造形物の断面に対応する所定の領域に材料が選択的に供給されるように材料供給を制御するために材料供給デバイスに信号制御ユニットが接続される。

さらに、放射線源を基板プレートの上方に搭載しても良い。第1の加工サイクルで供給された材料層が所定の領域に選択的に供給され、そこで硬化が行われるように、又は、可能であれば、例えば選択的な硬化のために層の所定の領域に別の材料を追加することにより放射線源又は別の手段を用いて別の加工サイクルで硬化が行われるように、材料供給デバイスおよび放射線源を製造制御ユニットにより制御する。

本発明は、基板プレートを複数のセグメントに分割するように特徴付けられても良い。セグメントは互いに着脱可能であって、1つのセグメントは隣接する1つのセグメントにのみそれぞれ結合される、又は1つのセグメントが複数の隣接するセグメントに結合されても良い。あるいは、それぞれのセグメントがベースキャリアに着脱可能に結合するように、互いに隣接して配置することもできる。上述のデバイスによれば、造形物を異なる製造ステージにて異なる基板プレートセグメント上に製造可能なように、又は、1つ以上の造形物が別の基板プレートセグメントから取り除かれる前に第1の基板プレートセグメント上に製造された造形物を基板プレートセグメントから取り除くように、複数の基板プレートセグメント上に配置された複数の造形物を造形的に製造するとともに、基板セグメントの高さを互いに関連して調整することができる。

本デバイスは、高出力ビームを基板プレート上の材料層の所定の領域に向けるための高出力ビーム・視準(high-energy beam and collimation)用の放射線源を備えるように特徴付けられても良い。

上述したデバイスは、材料供給デバイスが1つの加工サイクルにて特定の数の基板プレートセグメント上に同時に材料層を供給するよう構成されるように特徴付けられても良い。

さらに、上述したデバイスは以下のように特徴付けられても良い。すなわち、第1の基板プレートセグメントの表面平面と、第1の造形物を製造するためにその表面に供給される材料層の層領域との間の隙間が、別の基板プレートセグメントの表面層と、他の造形物を製造するためにその表面層に供給された材料層の層領域との間の隙間と異なるように、基板プレートセグメントおよび材料供給デバイスは1つ以上のアクチュエータにより互いに関連して移動可能である。

さらに、本デバイスは以下のように特徴付けられても良い。すなわち、材料分離デバイス、特に材料吸引デバイスを備え、材料分離デバイスは、製造された造形物の周辺領域から非硬化の材料を取り除くように構成され、材料分離デバイスは好ましくは、材料をこれに隣接する別の基板プレートセグメント上に無傷で置くことが可能なように配置される。

別の好ましいデザイン形式は以下のように特徴付けられる。すなわち、デバイスは、高出力ビームの視準のための制御ユニットを備え、製造の第1段階において、層の所定の領域のみが選択的に硬化されることで、第1の基板プレートセグメント上に第1の造形物を製造するように機能し、製造の最後の段階において、層領域のみが選択的に硬化されることで、別の基板プレートセグメント上の別の造形物を製造するように機能し、製造プロセスの第1および最後の段階の間にある段階において、層が硬化されることで、第1および他の造形物を製造するように機能するように、制御ユニットは視準又は材料供給デバイスを駆動するよう構成される。

本デバイスは以下のように特徴付けられても良い。すなわち、材料供給デバイスを制御するためのおよび/又は基板プレートセグメントと材料供給デバイスとの相対的な移動を行う少なくとも1つのアクチュエータを駆動するための制御ユニットを備え、本制御ユニットは、第1の基板プレートセグメント上への全ての材料層の供給後における材料床の結果的な高さを提供するように構成される。この高さは、別の基板プレートセグメント上への全ての材料層の供給後における材料床の結果的な高さとは異なる。

さらに、好ましいデザインによれば、硬化済みの材料領域の表面の一部を除去(stripping)するための、好ましくは硬化済みの材料領域の表面の研磨を行うための材料供給デバイス上の処理デバイスが、前もって塗された材料層に割り当てられる。

さらに、好ましいデザインによれば、基板プレートセグメントは、特に、制御された不活性雰囲気が実現可能である限りは環境に対して封止されるとともにプロセスチャンバ内を部分的に又は完全に走行する無端搬送ベルトに配置されている。

別のデザイン形式によれば、デバイスは、製造プロセスの間において他の基板プレートセグメントとは独立して各基板プレートセグメントを垂直方向に上昇又は下降させるためにそれぞれの基板プレートセグメントに連結された又は連結可能な少なくとも1つの持ち上げ方向(lifting direction)を有する。

さらに、本デバイスは、全ての基板プレートセグメント上に製造された造形物の硬化のために利用される、特に単一の放射線ビームの中央に位置される単一の放射線源を備えるように特徴付けられても良い。

さらに、本デバイスは、基板プレートセグメントの間に、基板プレートセグメントの上方の形成空間を隣接する基板プレートセグメントの上方の形成空間から分離する分割壁を備えるように特徴付けられても良い。

さらに、好ましいデザインによれば、2つの基板プレートセグメントの間に設けられた分割壁が、分割壁と基板プレートセグメントの間に材料が通過しないように2つの基板プレートセグメントのうちの少なくとも1つに結合される、又はこの基板プレートセグメントから切り離される。

別の好ましいデザイン形式によれば、本デバイスは、材料供給デバイス又は高出力ビーム用の視準デバイスを制御するための制御ユニットを備え、制御ユニットは、製造プロセスの間において選択的な供給又は選択的な供給材料の硬化によって分割壁が生成されるように、材料供給デバイス又は視準デバイスを制御するよう設計される。

最終的に、本デバイスは以下のように特徴付けられても良い。すなわち、本デバイスは、高出力ビームおよび/又は材料供給デバイスを制御するための制御ユニットが設けられ、その制御ユニットは、高出力ビーム若しくは選択的な材料供給の作用によってn番目の材料層の一部を硬化するために、第1の造形物のx番目の断面領域の形状データから決定される制御データに基づき、n番目の材料層上に高出力ビームおよび/又は材料供給デバイスを配置し、高出力ビーム若しくは選択的な材料供給の作用によってn+1番目の材料層の一部を硬化するために、第1の造形物のx+1番目の断面領域の形状データから決定される制御データに基づき、n+1番目の材料層上に高出力ビームおよび/又は材料供給デバイスを配置し、高出力ビーム若しくは選択的な材料供給の作用によってn番目の材料層の一部を硬化するために、第2の造形物のy番目の断面領域の形状データから決定される制御データに基づき、n番目の材料層上に高出力ビームおよび/又は材料供給デバイスを配置し、高出力ビーム若しくは選択的な材料供給の作用によってn+1番目の材料層の一部を硬化するために、第2の造形物のy+1番目の断面領域の形状データから決定される制御データに基づき、n+1番目の材料層上に高出力ビームおよび/又は材料供給デバイスを配置するように構成される。

本デバイスは好ましくは次のステップを有するプロセスに基づいて作用する。そのステップとは、互いに若しくはベースキャリアに接続されている第1の基板プレートセグメントと少なくとも1つの他の着脱可能な基板プレートセグメントとに分割される基板プレートを提供するステップと、第1の基板プレートセグメントに材料層を連続的に供給することで第1の基板プレートセグメント上に第1の造形物を製造するステップと、材料供給に続いて、供給されたそれぞれの材料層上の所定の領域に対して選択的に硬化を行うステップと、少なくとも1つの他の基板プレートセグメントに材料層を連続的に供給することでこの基板プレートセグメントに少なくとも1つの他の造形物を製造するステップと、材料供給に続いて、供給されたそれぞれの材料層上の所定の領域に対して選択的に硬化を行うステップである。

特にこれは、以下のステップを行うプロセスによって特徴付けられても良い。そのステップは、選択的な硬化によって、特に選択的な焼結若しくは溶融によって基板プレートの表面に若しくはその上に1つ以上の造形物を製造するステップであって、連続する層に材料を供給するとともにそれぞれの材料供給に続いて1つ以上の所定の領域を硬化するステップと、隣接する層の1つ以上の領域、特に下層の層の1つ以上の領域に結合させるステップであって、所定の領域は各層における造形物の断面形状に基づいて定義されるステップと、層の所定の領域に材料を選択的に供給するステップと、互いに若しくはベースキャリアに接続されている第1の基板プレートセグメントと少なくとも1つの他の着脱可能な基板プレートセグメントとに分割される基板プレートを提供するステップと、第1の基板プレートセグメントに材料層を連続的に供給することで第1の基板プレートセグメント上に第1の造形物を製造するステップと、材料供給に続いて、供給されたそれぞれの材料層上の所定の領域に対して選択的に硬化を行うステップと、少なくとも1つの他の基板プレートセグメントに材料層を連続的に供給することでこの基板プレートセグメントに少なくとも1つの他の造形物を製造するステップと、材料供給に続いて、供給されたそれぞれの材料層上の所定の領域に対して選択的に硬化を行うステップである。

このプロセスでは、基板プレートが提供されるとともに、その基板プレート上において、第1および別の造形物が第1および別の対応する基板セグメントに同時に造形的に製造され、これらの着脱可能な基板セグメントは互いに若しくはベースキャリアに結合される。これにより、単一の基板プレートセグメントをこのセグメント上に形成された造形物の製造に続いて除去することで造形物を基板プレートセグメントから分離することができる一方で、別の基板プレートセグメント上では別の造形物が造形的に製造されている。

特に、このプロセスによれば、少なくとも2つの基板プレートセグメントに材料層を供給可能であるとともに、少なくとも1つの材料層が両方の基板プレートセグメントにわたって広がる。この場合、最初に少なくとも2つの基板プレートセグメントに1つの材料層を供給可能であるとともに、両方の基板プレートセグメントの上方の領域においてこの材料層を選択的に硬化するように、本プロセスを実施することもできる。

特に、基板プレートセグメントは単一の材料供給デバイスと以下のようにして相互作用可能である。すなわち、第1の製造ステージにおいて、例えば基板プレートの上方にあるn番目の層とともに、1つの基板プレートセグメント上に1つの造形物が形成され、別の製造ステージにおいて、例えば基板プレートの上方にあるm番目の層とともに、別の基板プレートセグメント上に別の造形物が形成される。ここで、mとnは同一ではなく、n番目の層とm番目の層は1つの加工サイクルにて材料供給デバイスにより供給される。

このプロセスによれば、基板プレート上に複数の造形物を製造する際に時間差で製造を開始することができるため、これにより、造形物を同時に部分的に製造するとともに基板プレートから時間差で分離することができる。このようにして、基板プレートを利用して、複数の造形物を製造する際に高い生産性を達成することができると同時に、基板プレート上に製造されるべき全ての造形物の全ての製造データが利用可能となった後にのみ製造開始する必要もなくなる。代わりに、それぞれの基板プレートセグメントごとに製造開始を個々に定義することができるため、製造の終了も個々に定義することができる。このようにして、個々の造形物における製造時間を大幅に短くすることができる。

原則として、基板プレートは2つ、3つ若しくはそれよりも多い基板プレートセグメントに分割することができる。特にこれは、1つの基板プレートに結合可能な分離コンポーネントへの物理的な再分割を意味する。原則として、単一の共通の材料供給デバイスを用いて、全てのプレートセグメントに材料を供給することができる。このことは、結果的な製造の効率性の観点で好ましい。しかしながら、特定の用途においては、分離した材料供給デバイスを用いて基板プレートセグメントに材料を供給することが有効である場合もある。すなわち、このプロセスでは、異なる基板プレートセグメント上への造形物の製造において、時間差での製造開始および時間差での製造終了を行い、好ましくは、高い生産性を実現するために、全ての基板プレートセグメントに対する材料の同時供給と、造形物の造形的な製造のための所定の領域に対する選択的な硬化とともに、複数の基板プレートセグメント上で同時に製造を行う。

第1の好ましいプロセス形式によれば、複数の所定の領域のうちの1つが高出力ビームによって選択的に硬化されるとともに、下層における1つ以上の領域に結合される。この硬化の効果は、別の硬化の効果に加えて又は硬化メカニズムとして単独で利用することができる。原則として、高出力ビームを用いた硬化は、例えば光重合を用いて高出力ビームにより前もって供給された材料を硬化するプロセス、又は自由流動性の粉体として前もって供給された材料が例えば粒状化した材料を硬化するプロセスが、放射によって加熱されることで、部分的に又は完全に溶融されて、冷却によって固化若しくは焼結される、ということを意味する。特に、この硬化には、造形物を一体的なコンポーネントとして形成するために、放射線を受ける材料領域を、隣接する又は下層の材料領域と結合する工程を含む。

さらに、好ましいプロセス形式によれば、基板プレートセグメントは、材料が侵入しないように互いに隣接して設けられる。特に、この目的のためには、異なる基板プレートセグメントの間に対応する封止を設ける、あるいは基板プレートセグメントの間に材料が通過しないように基板プレートセグメントを結合させる。

さらに、本プロセスは、基板プレートセグメントが無端搬送デバイスのセグメントとして設計されるように特徴付けられる。このデザインによれば、造形物の継続的かつ造形的な製造を特に効率的に行うことができる。基板プレートセグメントは例えば、連環状の無端搬送ベルトを形成するように、無端搬送ベルトに取り付けられ又は互いに結合されても良い。この場合、基板プレートセグメントは上側ランおよび下側ランに沿って連続的に移動可能であり、これにより、上側ランに沿った移動中に層供給および選択的な硬化が行われる。製造された造形物の間の間質空間からの供給済みの非硬化の材料の除去および造形物の除去は、例えば対応する吸引デバイス又は機械的分離デバイスによって上側ラン領域にて行うことができる。しかしながら、同時に、上側ラン領域において非硬化の材料の分離が例えば重力によって材料自体により行われることが可能となり、完成された造形物は、基板プレートセグメントとともに又は基板プレートセグメントから直接的に、上側ランにおいて除去することができる。

さらに、好ましいプロセス形式によれば、第1の造形物若しくは第1の造形物のグループが単一の基板プレートセグメント上に形成され、他の造形物若しくは他の造形物のグループが1つ以上の基板プレートセグメント上に形成されるように、基板プレートが設計および配置される。このデザインによれば、1つ以上の造形物が単一の基板プレートセグメント上に製造可能であり、このようにして、小さな造形物を非常に早い製造時間で製造することができる。一方で、複数の基板プレートセグメント上に単一の造形物を製造することもできる。これは特に、大きな造形物、すなわち長手方向寸法又は接触領域が基板プレートセグメントの表面よりも大きい造形物を上述のプロセスにより製造するときに有効である。さらに、これは、2つ以上の基板プレートセグメント上に複数の造形物のグループを製造可能なことに特徴がある。これは特に、特定の1方向のみが特に長い造形物に必要な場合がある。このように、上述のプロセスによれば、複数の基板プレートセグメントを超える長さを有する造形物の製造が可能となる。このような複数の造形物が製造されるときには、このデザイン形式によれば、複数の基板プレートセグメントを超えるこのような造形物のグループを形成することができる。

さらに、好ましい形式によれば、第1の製造ステージにおいて、材料が準連続的なプロセスにより基板プレートに供給されるとともに、供給された各層における選択された所定のステージが硬化され、第2の製造ステージにおいて、完成した硬化済みの造形物が準連続的に除去される。この製造方法によれば、第1の製造ステージにおいて高品質な造形製造が可能であり、同時に、造形製造に悪影響を与えることなく、第1の製造ステージから分離した第2の製造ステージにおいて完成した造形物を除去することができる。これは特に、基板プレートセグメントが無端搬送ベルト又はこのような搬送ベルトを形成する基板プレートセグメントに取り付けられるとともに、第1の製造ステージから第2の製造ステージへ搬送されるようにして、実現することができる。特に、このデザインによれば、特定のプロセスに必要な限界条件を満足させるために、第1の製造ステージを特に不活性ガス、大気下で閉鎖、制御し続けることが可能であり、その一方で、第2の製造ステージにおいて造形物が取り出される、第2の製造ステージは気密室(air lock)を含む、あるいは、第1の製造ステージから第2の製造ステージまでの移動の間に造形物が制御された大気下から既に取り出される。

さらに、好ましい形式によれば、第1の処理ステップにおいて、少なくとも2つ、好ましくはそれより多い基板セグメントの上に材料層を供給し、第2の処理ステップにおいて、材料層が選択的に硬化され、少なくとも1つ好ましくは複数、特に全ての処理ステージにおける、第1の基板プレートセグメントと、第1の造形物を製造するために第1の基板プレートセグメントに供給されている層との間の最大空間は、他の基板プレートセグメントと、他の造形物を製造するために他の基板プレートセグメントに供給されている層との間の最大空間と異なる。この形式は、処理ステージが材料供給と選択的硬化のシーケンスを含むとともにこれが繰り返し行われることを意味する。これにより、それぞれの処理段階に連続する処理ステージが存在し、ここで、複数の対応する基板プレートセグメント上に複数の造形物を造形的に製造するために、少なくとも2つ、特に複数若しくは全ての基板プレートセグメントに材料が供給され、選択的に硬化される。本発明によれば、供給済みの各層と基板プレートセグメントの間の隙間が少なくとも2つ、特にそれぞれの基板プレートセグメントにおいて異なるように、基板プレートセグメント上の層に供給される。この隙間は、それぞれが材料供給と選択的な硬化のシーケンスからなる複数の連続する処理ステージのうちの1つのみで異なる。しかしながら、特に、この隙間は、例えば1つ以上の層が2つの基板プレートセグメントに既に供給されているときにのみ組み合わされた材料供給の開始が可能であるため、全ての処理ステージにおいて異なっても良い、すなわち、一般的には別の基板プレートセグメントの上に供給された層の合計である。本プロセスは例えば、基板プレートセグメントに関連する層の隙間がそれぞれの基板プレートセグメントにおいて異なる、若しくは材料供給デバイスが材料供給プロセスの間に垂直方向に移動されるかどうかにかかわらず、共通の平面における全ての基板プレートセグメントに1つの層を供給可能とするために、異なる基板プレートセグメントの高さを個々に定義可能なように、実行しても良い。

さらに、好ましい形式によれば、別の基板プレートセグメントから材料を除去することなく第1の基板プレートセグメントに割り当てられた非硬化の材料を除去するステップと、他の基板プレートセグメントに割り当てられた非硬化の材料を続いて除去するステップとを備えることを特徴とする。上述した準連続的な造形製造プロセスにおいて、隣接する領域には影響を与えないとともにこの隣接する領域に非硬化の材料が残るように、非硬化の材料の除去のための除去位置において特に有効である。造形製造プロセスの間において、非硬化の材料は支持機能を有し、上に配置される層を支持して耐えるように機能する。よって、原則としては、非硬化の材料は造形物が完全に形成されて硬化される前には除去されない。しかしながら、プロセスの信頼性を保証すべく、完成した造形物が除去位置までの長い経路を移動する必要がないようにするためには、材料分離デバイスによって直近の基板プレートセグメントに影響を与えることなく材料の除去を実行可能とすることが有効である。このことは、上述した準連続的な製造によって可能であるとともに、上述した準連続的な製造によれば、材料供給デバイスと材料分離デバイスとの間に安全な空隙を提供する必要をなくすことができる。

さらに、好ましい形式によれば、製造プロセスの第1段階において、これらの層領域のみが選択的に硬化されることで、第1の造形物を製造するように機能し、製造プロセスの最後の段階において、これらの層領域のみが選択的に硬化されることで、他の造形物を製造するように機能し、好ましくは、製造プロセスの第1および最後の段階の間にある中間の段階において、これらの層領域のみが第1および他の造形物を製造するように機能する。上述した造形物の準連続的かつ同時の製造によれば、小さな造形物を個別に製造するプロセスにおいて早くかつ生産性を高めることができる。

別の好ましいプロセス形式によれば、各基板プレートセグメントの上方の形成空間を隣接する基板プレートセグメントの上方の形成空間から分離するために、基板セグメントの間に分割壁が設けられる。このような分割壁によれば、隣接する基板プレートセグメントにおける非硬化の材料に影響を与えることなく基板プレートセグメントの上方における非硬化の材料の除去を実施するとともに単純化することができる。これは、このような分割壁が製造デバイスのコンポーネントとして利用可能に生成されるということを意味する。この場合には例えば、材料供給のために同時に再配置されるように分割壁を設けることができ、これにより、正確な高さ若しくはその高さよりもいくらか小さい高さを提供する。その高さは、2つの基板プレートセグメントの間の領域に供給された材料の上側の層表面に対応する。

これは特に、供給された材料の硬化によって造形物の製造プロセスの間に分割壁を生成するように特徴付けることができる。このデザインによれば、このような分割壁は、製造プロセスの間にそれぞれの基板プレートセグメントの端部において、供給された材料から生成される。このプロセスは、精巧な分割壁の構造が不要であるという利点がある。その代わりに、基板プレートセグメントの周辺領域に沿って対応する分割壁が形成され、この分割壁は、供給されるそれぞれの層によって高くなるとともに、材料層床の全体の高さに到達する。分割壁は、造形物の除去の間において、又は隣接する基板プレートセグメントからの非硬化の材料の除去の過程において基板プレートセグメントから除去することができる。

上述した2つのプロセス形式によれば、2つの基板プレートセグメントの間の分割壁が、2つの基板プレートセグメントのうちの少なくとも1つに結合されても良い。同時に、分割壁を2つの基板プレートセグメントを分離するように2つの基板プレートセグメントに結合させることで、基板プレートセグメントの間に材料が通過できないよう封止される。ここで、この結合は、1つ若しくは両方の基板プレートセグメント上に分割壁を造形的に形成することによって、又はデバイスの一部として分割壁コンポーネントによる対応する構造的結合によって達成することができる。

別の好ましいプロセス形式によれば、基板プレートの表面に垂直な隙間と材料供給デバイスによって供給された層とが変化するとともに、1つの基板プレートセグメント上における材料床の結果的な高さが別の基板プレートセグメント上における材料床の高さと異なるようにして、それぞれの基板プレートセグメントが材料供給デバイスに関連して個々に移動される。この形式によれば、例えば、基板プレートセグメントに順番にアクセスする1つのアクチュエータによって、又は異なる基板プレートセグメントにそれぞれ割り当てられた複数のアクチュエータによって、それぞれの基板プレートを異なる高さで個々に移動させることができる。これにより、基板プレートセグメントの上方にある単一の平面に材料層を供給するために、基板プレートセグメントを異なる高さに配置することができる。そうすると、この材料層は、各基板プレートセグメントから異なる個々の距離にある。すなわち、特に、第1の材料層が供給されている各基板プレートセグメントの表面までの距離が個々に異なっている。上述した形式は、第1の基板プレートセグメント上の第1の製造領域に1つの造形物を造形的に製造するとともに、両方の基板プレートセグメントに共通する材料供給によって別の製造ステージで別の造形物を造形的に製造することに適している。これにより、異なる製造ステージにてより多くの造形物を製造することができる。

さらに、本プロセスでは、前に供給された層の硬化済みの領域が、それぞれの材料供給の前に研磨される。このような表面処理は、特に研磨形式であっても良く、幾何学的に定義された若しくは定義されていない切り取りを用いた別の機械的処理であっても良いが、造形的な製造プロセスの幾何的精度を向上させることができる。特に、このような機械加工により、上にある層およびその中の硬化されるべき領域のための所定の接触表面および結合位置を実現することができる。さらに、本機械加工により、完成した造形物の再現可能な幾何学的性質にとって有利な所定の層の厚みを実現することができる。

さらに、本プロセスによれば、第1および少なくとも1つの他の造形物、特に他の全ての造形物の硬化を行うにあたり、単一の放射線源からの単一のビームを利用する。原則として、製造プロセスの促進にあたっては、複数の放射線源又は単一の放射線源からの複数のビームを利用することもできる。しかしながら、上述の製造プロセスによれば特に、異なる製造ステージにある(すなわち異なる数の層から形成される)複数の造形物を同時に製造可能である。しかしながら、特別な特徴は、単一の材料供給デバイスによって、全ての基板プレートセグメントおよびその上に形成される造形物に対する層の供給が可能であることと、さらに、製造されるべき全ての造形物に対して、単一の放射線源を用いて層のうちの所定の領域の硬化が可能であることがある。

別の好ましいプロセス形式によれば、それぞれの基板プレートセグメントは製造プロセスの間に、リフティングデバイスによって垂直方向に上昇および下降され、これらの上昇および下降の移動は互いに独立して行われる。特に、独立した上昇および下降の移動は、複数の基板プレートセグメントに順番にアクセスする1つのアクチュエータによって、又はそれぞれが異なる基板プレートセグメントに割り当てられた複数のアクチュエータによって実行可能である。

さらに、本プロセスによれば、1つの加工サイクルにおいて材料供給デバイスによって、複数の基板プレートセグメントに材料が供給される。これにより、効率的に機能する材料供給デバイスを実現するとともに、同時に、複数の異なる基板プレートセグメント上に製造される各造形物での個々の製造進行を実現することができる。

最終的には、本プロセスは、以下のステップにより改良することができる。基板キャリアプレート上にn番目の材料層を供給する又は選択的に供給するステップと、材料層の部分を高出力放射線の効果、特にレーザ放射線によって選択的に硬化を行うステップと、第1の造形物のx番目の断面の形状データから収集されるガイドデータに基づき、n番目の材料層と交差するように高出力放射線若しくは材料供給デバイスを向けるステップと、n+1番目の材料層若しくはn番目の材料層に材料を供給若しくは選択的に供給するステップと、第1の造形物のx+1番目の断面の形状データから決定されるガイドデータに基づき、n+1番目の材料層と交差するように高出力放射線若しくは材料供給デバイスをガイドするステップと、第2の造形物のy番目の断面領域の形状データから決定されるガイドデータに基づき、n番目の材料層と交差するように高出力放射線若しくは材料供給デバイスをガイドするステップと、第2の造形物のy+1番目の断面領域の形状データから決定されるガイドデータに基づき、n+1番目の材料層上に高出力放射線若しくは材料供給デバイスをガイドするステップである(xとyは同一ではない)。この継続的形式においては、1つおよび同一の層における2つの異なる層セクションでの選択的な硬化を受けさせながら少なくとも2つの造形物が製造され、これにより、この層においては造形物自体が基板プレートと比較して異なる高さを呈する。

本発明による上述した態様に基づくデバイスおよびプロセスは、本発明による各種用途にとって有利に適する。一方で、デバイス/プロセスを用いて、消費者用の個人向け造形物を製造することができ、例えば、デバイス/プロセスは、図形、玩具要素(toy element)および同様のアイテムの個人的な作成を可能とする制御とともに供給可能である。適切な場合には、発明化されたデバイス/プロセスは、個人向けの宝石の製造のために利用することもできる。

本発明によるデバイス/プロセスの別の用途は、プリント回路基板の製造、特に、取り付けカードケージに加えて導体経路が製造されるプリント回路基板の製造であり、これは、各種必要とされる材料を用いた適切な造形製造により実現される。このことは特に、本発明によるデバイスおよびプロセスを用いて2つの異なる材料を同時に若しくは時間差で処理して、2つ以上の異なる材料で構成される造形物を製造する際に見られる。この目的のために、本発明によるアイディアが発達され、第1の処理ステップにおいて層形成のために最初の硬化性材料が使用されるとともに、第2の処理ステップにおいて同一又は後続の層における層形成のために第1の硬化性材料とは異なる第2の硬化性材料が使用される。このことは、上述のデバイス/プロセスの供給方法が、硬化性材料および色の供給の可能性によって改良可能であることを意味し、そのデザインおよび発達という観点では、色に代えて若しくは色に加えて第2の硬化性材料の供給を選択可能とすることもできることを意味する。

本発明によるデバイス/プロセスの他の供給オプションには、より小さなおよびより大きなシリーズにて個々に形成される食品の製造が含まれる。本発明は、肉造形物、ペストリー用生地、野菜、フルーツ造形物や菓子の製造に適している。菓子は例えばチョコレートであり、チョコレートは、硬化性材料としての処理に適するとともに、処理の表面/体積比率および匂いの効果の観点で創造的で有利な形式をユーザに提供する。

本発明によるデバイスおよびプロセスのための本発明に基づく他の用途には、医療技術が含まれる。本発明によるデバイス/プロセスは、生物学的手法により臓器を再生するための人工臓器および臓器構造の製造に利用することもできる。同様に、個々に形成されるインプラント、歯列矯正具(orthotics)、プロテーゼおよび同様のアイテムの製造に利用することもできる。この供給方法は特に、美的関連のコンポーネントが含まれる場合には、個々に形成されるおよび個々に色付けされる3次元造形物の目的とする製造のオプションとして有効である。このように、本発明によるデバイスおよびプロセスを歯科技術の分野で有効に利用することができ、特に、歯科介入若しくは歯列矯正介入を実行するための歯科用プロテーゼ、歯科用補助器具およびモールドの製造のためのデバイス/プロセスとして利用することができる。一般的には、本発明によるデバイス/プロセスは、モデル、モールド、ガイドデバイスおよび同様のアイテムの作成にそれぞれ個々の方法により有効に利用することができ、これにより、標準的なモールド/ガイドデバイスを用いた従来の方法と比較して、極めて正確かつ安全な方法により手術処置の過程での外科的介入が可能となる。

最終的には、本発明によるデバイス/プロセスを、例えば都市計画や建築の分野において、造形物の視覚化のための個々のモデルの製造や、スケールに合わせて拡大若しくは縮小されて表示された構造用地の製造や、1:1のプロトタイプモデルの製造に有効に利用することもできる。

前述の記載、後述の記載および特許請求の範囲に示される本発明の態様および実施形態に関して、斜めの層供給を用いた付加的な製造プロセスを実施するための装置および方法の実施形態、付加的な製造プロセスと2次元印刷プロセスとを実施するための装置および方法の実施形態、並びに、複数の基板プレート上における付加的な製造プロセスを実施するための装置および方法の実施形態は互いに組み合わせても良い。例えば、複数の基板プレートセグメント上に対する層供給若しくは斜めの層供給を、装置における付加的な製造プロセスによる第1の供給モードにて実施するとともに、第2の供給モードにおいては代わりに2次元印刷プロセスを実施しても良い。同様に、これらの態様における特定の好ましい実施形態の特徴のうちの1つ若しくは複数を、別の好ましい実施形態におけるものと互いに組み合わせても良い。

(IV.図面の簡単な説明)
本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて説明する。

本発明の実施形態1の縦方向沿いの概略図 図1Aの実施形態の上面図 本発明の実施形態2の縦方向沿いの概略図 本発明の実施形態3の縦方向沿いの概略図 本発明の実施形態4の縦方向沿いの概略図 本発明の実施形態5の製造レイアウトの概略図 本発明の実施形態6の製造レイアウトの概略図 本発明の実施形態7の製造レイアウトの概略図 本発明の実施形態8を示す図 本発明の実施形態9における造形製造ラインの製造セクションの縦方向沿いの概略図 本発明の実施形態10の製造レイアウトの概略図 無端搬送ベルトを備える製造セクションの縦方向沿いの概略図 本発明の実施形態11の製造セクションの縦方向沿いの概略図 本発明の実施形態12の製造レイアウトの概略図 本発明の実施形態13の製造レイアウトの概略図 本発明のプッシュボタン(push button)の実施形態1の概略切り欠き図 本発明のプッシュボタンの実施形態2の概略切り欠き図 本発明のプッシュボタンの実施形態3の概略切り欠き図 本発明のプッシュボタンの実施形態4の概略切り欠き図

(V.好ましい実施形態の詳細な説明)
図1aは、合計8つのインサート10a−hのための支持デバイス20を示す。インサート10a−hは、図1bに示すように2つの縦列と4つの横列に並べられる。それぞれのインサート10a−hは、個々に高さ調節可能な基板プレートスタック12a−fを有する。それぞれの基板プレートスタック12a−fは個々に、それぞれのインサート10a−h内において垂直方向11に沿って高さ調節可能である。垂直方向11は、基板プレートスタック12a−fのそれぞれにおいて互いに平行であるとともに、基板プレートスタック12a−fの基板13a−fに対して垂直である。基板13a−fは水平方向に、すなわち重力方向に垂直に並べられている。

支持デバイス20内の高さは、基板プレートスタック12a−fが配置されるインサート10a−hのそれぞれ1つを受け入れるように設計されている。しかしながら、このことは、基板プレート12aよりも大きな表面積を有する支持デバイス20内にて基板プレートスタックが使用可能であることを意味する。その表面積は例えば、図1a、1bに示される基板プレートスタックの2倍あるいは4倍の大きさであって、この場合には2つ又は4つのインサート用の場所を必要とする。

充填ブロック(filling block)12g、12hは、基板プレートスタックを表示しないインサート10g、10h内に含まれており、造形物を製造するためには用いられない。

それぞれの基板プレートスタック12a−fは、1つのアクチュエータ14a−fを介してそれぞれ高さ調節可能である。アクチュエータ14a−fは例えば、電動リニアアクチュエータであっても良い。アクチュエータ14a−fはインサート10a−hの一部である。

それぞれのインサート10a−hは筐体に収容されている。その筐体は頂部が開放されており、断面が長方形状で、特に二次的(quadratic)であり、例えばインサート10aに示されるようにスルーウォール(through wall)15a−18aという4つの壁を備える。これらの壁の中で基板プレートスタック12aが移動して、その横方向端部で壁を封止することにより、基板プレートスタックと壁との間に、基板プレートスタックに供給されるコーティング材料が貫通できなくなる。

インサート10a−eが支持デバイス内に配置されるとき、壁の上端は支持デバイス20の表面21と同一平面にて終端する。同様に、インサート10gの上面は、支持デバイス20の表面21と同一平面にある。

粉体塗装デバイス30が設けられる。粉体塗装デバイス30は、粉体コンベア32とスライダー33とを備える。粉体コンベア32からは、指示デバイスの表面21に対して粉体が搬送可能である。スライダー33は、表面21およびインサート10a−hの基板プレートスタック12a−fと交差するように移動方向31に沿って相互に移動可能である。スライダー33は、粉体コンベア32から吐出された粉体を分配するとともに、基板プレートスタック12a−f上の粉体層に供給する。

粉体塗装デバイス30は、余分な粉体のための収集デバイス34も備える。スライダー33は、基板プレートスタック上の粉体塗装として供給することができない粉体を収集デバイス34内に押しやる。

図1Aに示すように、基板プレートスタック12a−fは、それぞれのアクチュエータ14a−fにより異なる高さに置かれている。すなわち、それぞれの基板プレートスタックの上面13a−fから表面21の高さ位置までの距離が異なっている。スライダー33は表面21に沿って移動するとともに塗装物として粉体を供給する。

それぞれの粉体塗装処理後において、図1Aに示される右側の位置から収集トレイ34の領域にある左側の位置までのスライダー33の移動が完了すると、この粉体塗装処理で塗装された、それぞれの基板プレートスタック12a−f上にある層について、放射線源によって所定の領域で硬化(cure)が行われる。この場合の放射線源は高出力レーザ40である。この選択的な硬化は、塗装された各層における造形物の断面に対応する制御データに基づき実行される。この選択的な硬化処理において、硬化される領域は、既に硬化された造形物の下方の各セクションに接続される。硬化処理は、特に選択的なレーザ焼結や選択的なレーザ溶融により実施しても良い。しかしながら、例えば光重合などの他の硬化原理を本発明の原理に適用しても良い。高出力レーザ40のビームがビーム制御手段を用いて制御されることにより、既に塗装された各層の所定のセクションにビームが当たることを確保するとともに、既に塗装された全ての基板プレートスタック上のこれらのセクションを選択的に硬化する。

ビーム制御手段は、信号関連制御デバイスに連結される。製造データとしては、同時に製造される造形物に関するデータが少なくとも制御デバイス内に保存される。製造データは特に、位置データと形状データ(geometric data)を備える。位置データは、基板プレート上の各造形物の位置を特徴付けるものであり、形状データは、各造形物の形状(geometry)を特徴付けるものである。形状データは、造形物の個々の断面に関する形状データが含まれることを確保する方法により準備される。そのような断面におけるそれぞれの位置は材料層のそれぞれの位置に対応し、その断面用として保存された形状データはこの材料層における造形物の形状に対応する。本造形物は材料層から製造される。プレート上に垂直に延びる造形物が示される本実施形態では、形状データは、本造形物を通じて水平方向に連続する断面に対応する。

選択されたセクションに対する硬化後、スライダー33は、図1Aに示される左側の位置から右側の位置へ戻る。選択的に硬化されたセクションの表面は、次の塗装および硬化処理のための均された表面を達成するとともに造形的に生み出されるコンポーネントの形状精度を向上させるために、スライダーに固定された研磨ユニットによって研磨される。

この処理の後、基板プレートスタック12a−fは、続いて塗装される層の深さ分に対応する所定の距離だけ低くされる。この低下処理の結果として、既に塗装された層の表面および選択的に硬化された層のセクションは、表面21と同一平面でなくなるが、基板プレートスタックが低下された距離分だけ表面21の平面から下方にある。塗装端部は低下しながら、スライダー33は表面21に沿って移動する。次に、計量された量の粉体が粉体コンベア32から表面21に吐出されるとともに、スライダー33がこの粉体の左側へ移動することにより、低下された基板プレートスタック上の層として塗装される。

この処理は、このようにして基板プレートスタック上に塗装された粉体床(powder bed)内で造形物が完成するまで、繰り返される。図1Aに示すように、基板プレートスタック上における1つ又は複数の造形物の完成の時間は、インサート10a−fによって異なる。例えば、インサート10eにおける基板プレートスタック12e上の造形物は通常、完成した造形物が概ね同一の高さを有するかぎり、インサート10cにおける基板プレートスタック12c上の造形物の前に完成される。インサート10aは、基板プレートスタック12aの最大上昇位置に示されており、製造開始に対応している。

個々のインサート10a−f上における造形物の完成後において、この各インサートは、支持デバイス20から除去可能であるとともに、基板プレートを最上位置に置いた新たなインサートに置換可能である。除去されたインサートにおける造形物は、未硬化の粉体材料が除去された後に基板プレートから分離することができる。デバイスにおいて遅延した又は同時の硬化を行った結果、造形物の造形的な生産において高い生産性を達成することができる。

図2は、本発明の実施形態2を示す。ここでは、複数の基板プレートスタック112a−cが、モジュール110a−cとして、無端搬送ベルト120に連結可能である。複数の連結ポイント122a、b、c、dが搬送ベルト120上に設けられており、搬送ベルト120は、モジュール110a−cのための固定デバイスとして機能するとともに、モジュール内に備えられたアクチュエータ114a−c用の電力供給を行う。

それぞれのモジュール内のアクチュエータは、基板プレートスタック112a−cの高さが個々に調整可能なように設計されている。

図2に示すように、基板プレートスタック112a、112bは個々のスタックとして設計され、一方で、基板プレートスタック112cは対のスタックとして設計され、搬送ベルト120に沿って2倍の長さを覆っている。

図1Aにしたがうインサートと同様に、それぞれのモジュール110a−cには側壁が設けられており、基板プレートスタック112a−cは、端部が側壁にて封止されながら側壁内を垂直方向に移動可能である。側壁の上端は表面121と同一平面にて終端し、表面121には粉体コンベア132が粉体を吐出可能である。表面121は水平方向、すなわち重力方向に垂直であり、表面121上に底部塗装端部(bottom coater edge)を有したスライダー133の移動により、塗装用粉体が基板プレートスタック112a−cに交差するように一方向131に分配される。最終的には、スライダーが図2に示す右側位置から水平方向における左側位置まで移動した後、余分な粉体が収集トレイ134へ押しやられる。

図2に示される実施形態では、基板プレートスタック112a−cをそれぞれの個々の方法により段階的に低下させることにより、個々のモジュール110a−cのそれぞれにおいて、粉体床の異なる高さが設定される。結果として、製造進捗(production progress)の異なるレベルが達成される。すなわち、スライダー133の加工サイクルにて塗装された層に関して、基板プレートスタック112cの上面までの距離は、基板プレートスタック112bの上面までの距離と異なり、基板プレートスタック112aの上面までの距離とも異なる。このようにして、製造進捗の異なるレベルで、あるいは個々のモジュールにおける異なる製造ステージにて、造形物が造形的に生産される。このことは、モジュール110bが略半分完成した、造形物160、161aおよび造形物160bの完成直後であるモジュール110aからもわかる。

図2にしたがった製造レイアウトの機能として、搬送ベルト120の搬送方向における右側から始まるモジュール110a−cの製造進捗は、左側に向かって進むように計画されている。造形物モジュールにおいて造形物が完成するとすぐに、このモジュールが除去可能となるまで搬送ベルトが移動し、又はモジュールが除去されて搬送ベルトがモジュールのそれぞれの長さ分移動する。このような場合、スライダー133が示される位置の近傍にある右側にて新しいモジュールを挿入することができ、このモジュールで造形製造を開始することができる。除去されたモジュールはさらなる製造セクションにて処理することができ、特に、未硬化の粉体材料を除去することができるとともに、これが完了した造形物を基板プレートスタックから除去することができる。これによる特別な利点は、既に他の基板プレートスタックと同時に製造されてきた完成済みの基板プレートスタックにおいて、他の基板プレートスタックから粉体を除去するが必要なく、さらに他の基板プレートスタックの製造プロセスを止めることなく、未硬化の粉体と完成した造形物を除去することができることにある。

図3は本発明の別の実施形態を示す。図1A、B、2の実施形態と同様に、複数の基板プレートスタック212a―cが互いに隣接して並べられると共に、それぞれの端部が側壁によりそれぞれ封止されるようにして側壁により囲まれている。側壁の上端は表面221と同一平面にて終端しており、表面221に沿って、粉体塗装デバイスであるスライダー233は一方向231に移動して、スライダー233の下端は塗装機として機能する。スライダー233は1つの作業ストロークにおいて基板プレートスタック212a―c上に粉体層を塗装し、余分な粉体を収集トレイ234へと押しやる。

基板プレートスタック上の塗装粉体層の所定の領域に対して選択的な硬化を行うレーザービーム源240が設けられている。製造デバイスの制御は、それぞれの層塗装プロセスの後、上述したように基板プレートスタック上の所定の領域がレーザ-ビーム源240によって硬化されるように設計されている。

図1A、B、2に示される実施形態と比較すると、図3に基づく実施形態においては、基板プレートスタック212a―cの個々の高さ調節を行うとともに、スライダー133の塗装端部が移動する平面からそれぞれの基板プレートスタックの上面への距離を個々に変更するアクチュエータ214a−cが存在する。基板プレートスタック212a―cは支持デバイス内に挿入されるモジュールの構成要素ではなく、支持デバイス220に統合されるとともに、アクチュエータ214a―cに対して着脱可能である。

図3に示される実施形態では、同様の方法による造形物の準連続製造を、SLS(選択的レーザ焼結)やSLM(選択的レーザ溶融)のような造形製造プロセスを介して実施することができる。これにより、それぞれが異なる製造ステージにある複数の基板プレートスタックにおいて、同時に造形物を作ることができる。このことは、個々に高さ調節可能な基板プレートスタックを用いることにより達成される。すなわち、硬化可能な材料でできた新たな層のそれぞれが、1つのスライダー133による複数の基板プレートスタック212a―cに対する1つの加工サイクルによって塗装されても、近接するもの同士が異なる高さ位置にある基板プレートスタックのそれぞれの上に粉体床が塗装される、ということを意味する。

図4は、特定の固有の特徴を有する本発明の第4の実施形態を示す。図4に示される実施形態は、図1A―3に示される実施形態と同様の原理に基づくとともに、他の基板プレートスタック(図示せず)と近接して配置可能であり高さを個々に調節可能な基板プレートスタック32aを有している。このことは、図4に関連して説明される以下の原則が図1A−3で説明した実施形態にも適用可能であることを意味する。

図4は、第1の計測モジュール310aを示す。第1の計測モジュール310aは、計測プラットフォームとして機能するとともに、製造プロセスの開始前に粉体が充填される。このために、高さ調節可能なベースプレート312aが計測モジュール内の最も低い位置に挿入される。計測モジュール310a上には、計測モジュール310a内に充填された粉体を予め加熱する放射線場380が存在する。

塗装機333は一方向331に沿って水平方向にスライドさせることができる。加熱バンド335は塗装機333の移動方向の前方に配置されており、塗装機によって移動される粉体を継続的に加熱する、又はその粉体を所定の加熱温度に維持する。

計測モジュール310aの近傍において、基板プレートスタック312bがコンポーネントモジュール310b内に配置される。基板プレートスタック312bは、ベースプレート312aとは独立して、コンポーネントモジュール310b内で垂直方向に個別に移動可能である。

塗装機333の移動方向331に関連して、コンポーネントモジュール310bは計測モジュール310aと収集モジュール310cの間にある。収集モジュール310cは、塗装機333によってコンポーネントモジュール310bを越えて押しやられた余分な粉体を収集するように機能する。ベースプレート312cも収集モジュール310c内に配置される。ベースプレート312cは、ベースプレート312aおよび基板プレートスタック312bとは独立して垂直方向に個別に移動可能である。

原則として、このことは、図4に示す実施形態が基板プレートスタック312bとともに示される1つのコンポーネントモジュール310bの代わりに、複数の基板プレートスタックにおける複数のコンポーネントモジュールを有することが可能であることを意味する。これらの複数のコンポーネントモジュールは、塗装方向331において互いに隣接して配置されても良い。また、基板プレートスタックの大部分を、塗装機333の移動経路331に関連した一端に配置される計測モジュール310aと、他端に配置される収集モジュール310cとの間に置いても良い。

収集モジュール310cの外側に放射線場380cが配置される。放射線場380cは、収集モジュール内に収集された余分な材料を所定の温度にて維持するように機能する。

基板プレートスタック312b内に一体化された加熱ユニット315bは、基板プレートスタックおよびその上にある各粉体床を所定の温度に維持する。

図4に示す実施形態は、放射線場380a、b、加熱バンド335および加熱ユニット315bを提供することにより、選択的な硬化プロセスの前に、所定の予め加熱された粉体の粉体状態を実現可能であるという点で最適化されている。

図4に示される実施形態で実現可能な製造プロセスは、最初に基板プレートスタック312bを供給されるべき塗装層に対応する分だけ低下させて、次に、計測モジュール315aのプラットフォーム312aを、プラットフォームの断面と続く塗装プロセスに必要とされる粉体ボリュームとから計算される所定分だけ上昇させる、というシーケンスで構成される。

これに続いて、予め加熱された粉体が、計測モジュールの領域から塗装機333の水平方向の移動を介して基板プレートスタック312bを横切るように押しやられ、基板プレートスタック312b上あるいはその他の適切な基板プレートスタック上に、層が塗装される。余分な粉体は収集モジュール内に移動される。

この粉体層が供給された後、粉体層はレーザ340によって所定の領域が選択的に硬化され、硬化された領域はその下方にある層の既に硬化された領域に接続される。

次に、塗装機333は戻り、既に硬化された領域の表面が、次の左から右へ向かう方向において塗装機の前方に位置する研磨ユニットによって研磨される。これは、造形的に製造された造形物の形状精度を向上させるとともに、次に硬化される上の領域との接続を強化するためである。あるいは、研磨プロセスが塗装デバイスの逆サイクルにおいて実行される形態においては、新たな粉体塗装の製造ステージと一緒に研磨プロセスを実行可能である。このような場合、粉体塗装の移動方向における粉体が塗装される位置の前方に研磨ユニットがくるように、塗装デバイスに対する研磨ユニットの位置が設計される。

塗装機333が図4に示す右側の位置に戻った後、プロセスが再度開始される。そのプロセスは、基板プレートスタック312b上に製造されるべき造形物が完成するまで、あるいは一列に並んだ基板プレートスタックの中にある別の適切な基板プレートスタックが完成するまで繰り返される。レーザービーム源340のレーザービームがそれぞれの層にわたって選択的に照射されることにより、この層の所定の領域、すなわち全ての基板プレートスタック上の各層に生成されるべき造形物の断面に対応する所定の領域が選択的に硬化される。

製造プロセスが完了すると、造形物は基板プレートスタックから分離可能となる。これは、1つの基板プレートスタック上に複数の造形物が製造可能であること、および互いに隣り合い異なる製造ステージにある複数の基板プレートスタックを1つの塗装機333によって塗装可能であるとともに1つのレーザ340によって選択的に硬化可能であるということを意味する。

プラットフォーム312cを上昇させることにより、収集モジュール310c内に収集された粉体を上昇させることができる。また、塗装機333を左側から右側へ送る適切なプロセスにより、その粉体を計測インサートに戻すことで、新しい製造プロセスを開始し、粉体を再利用することができる。あるいは、続く製造プロセスにおいて、塗装機を左側から右側へ移動させることで塗装プロセスを行う一方、塗装機を反対方向、すなわち右側から左側へ移動させることで研磨プロセスを行うように、計測モジュールと収集モジュールの機能を交換するようにしても良い。このような場合、加熱バンド、塗装機および研磨ユニットで構成されるモバイルユニットを調整可能なものとして設計する、好ましくは垂直軸に対して180度で調整可能なものとして設計する。

図5は、本発明の別の実施形態を示す。図5に示される製造レイアウトは、第1の閉室1010と第2の閉室1020とを備えるプロセスチャンバ1000を備える。

基板プレートスタックは第1の閉室1010を通じて供給され、搬送ベルト1030上に配置される。基板プレートスタックはこの搬送ベルト上に一時的に保存され、必要であれば予め加熱することもできる。

建設インサート410bの建設プラットフォーム420b上に造形的造形物を製造するために、ロボットアーム1040を用いて建設インサート410bの建設プラットフォーム420b上に基板プレートスタックを配置することができる。3つのモジュール312a―cに関連する図4の実施形態にて説明したように、建設インサート410bの両脇に計測インサート410aおよび収集インサート410cが配置される。これは、上述した方法における準連続な製造を実施するために、計測インサートと収集インサートの間に複数の基板プレートスタックを隣り合うように配置しても良い、ということを意味する。

建設インサート内での造形的に製造された造形物が完成すると、基板プレートスタック412bは図5に示す実施形態における下方位置に移動可能となる。この下方位置においては、基板プレートスタック412b上の建設スペースが粉体吸引チャネル490に接続する。粉体吸引チャネル490は、建設スペースを側壁として制限する壁の厚み内に埋め込まれている。この粉体吸引チャネル490上において、基板プレートスタック412bの上方の領域から硬化されていない粉体を吸引することができる。

粉体吸引チャネル490は、収集インサート内に押しやられた粉体を吸引可能であるようにも設計されているが、これは付加的な選択機能として提供してもしなくても良い。これに関しては、図4の実施形態について説明した、計測モジュールと収集モジュールを備える実施形態の異なる加工モードに対して、特に言及される。

基板プレートスタック412b上の領域から未硬化の粉体を吸引した後は、建設プラットフォームを上方位置まで垂直方向に移動することができるとともに、基板プレートスタック412bをロボットアーム1040によって把持し、第2の搬送ベルト1050に供給することができる。

第2の搬送ベルト1050について、基板プレートスタック412bおよびその上にある造形物を焼きなまし炉1060を通るように運搬することで、その造形物を予め硬化し、所定のコンポーネント特性が得られる。予めの硬化が完了すると、基板プレートスタック412bを、閉室1020を通じてプロセスチャンバ1000から外に排出することができる。

図5に示す構造を用いることで、プロセスチャンバ1000内において、プレートを予め加熱して準備するとともに、制御された雰囲気下、特に不活性ガスや活性ガスの雰囲気下にて、全ての造形製造、粉体操作およびそれに続く焼きなましを行うことができる。

図6は、本発明におけるデバイス又はプロセスのさらなる態様を示す。図6は、2列×2行に配置された4つの基板プレートスタック512a―dを示す。図からも分かるように、それぞれのプレートに設けられた上昇/下降デバイス514a―dを用いて、基板プレートスタックのそれぞれの高さを個々に調節することができる。基板プレートスタックの一列および一行が互いに独立して垂直に移動可能であることにより、造形物を、それぞれの基板プレートスタック上の異なる製造段階にて造形的に製造することができる。

各基板プレートスタック上における粉体床の個々の構造のために、基板プレートスタックのそれぞれの間に、分割壁が設けられる。図示の実施形態において、分割壁はデバイスの一部ではなく、各基板プレートスタックの縁部において粉体材料の選択的な硬化により継続的に発達されるものであって、結果的に、造形的に製造される造形物とともに基板プレートスタックの中間領域において垂直方向に上昇する。あるいは、製造デバイスの一部として分割壁を設けるとともに、その上端が粉体塗装機の移動する平面と同一平面であるようにして分割壁を配置しても良い。

図7は、本発明の実施形態7を示す。本実施形態は、無端搬送ベルト620を備える。無端搬送ベルト620において、複数の基板プレートスタック612a―eが搬送方向621に並べられている。

基板プレートスタック612a―eは、それらの上面が1つの平面となるように配置される。

基板プレートスタック612a―eの上方に、複数の塗装デバイス630a―dが配置されている。塗装デバイス630a―dは塗装機633a―dをそれぞれ備える。塗装機633aの底縁は、基板プレートスタック612a―eの表面から1層分の距離に配置されている。前述した塗装機633aと比較して、塗装機633bの底縁は、基板プレートスタック612a―eの表面からさらに1つ分シフトした距離に配置されている。同様に、塗装機633c、dの底縁は、前述した隣接する塗装機と比較して、基板プレートスタックの表面からさらに適切な1層分の深さだけ上昇したところに配置されている。

図7に示す実施形態は、このように垂直方向にジグザグの高さ位置に近接して配置された個々の塗装デバイスa、bc、dの範囲を示す。

塗装デバイス633a、b、c・・・のうちの2つの間には領域が存在し、その領域ではレーザ640a、b、c、dを用いて、塗装された層を選択的に硬化することができる。1つのレーザはそれぞれの塗装デバイスに割り当てられている。

搬送ベルト620は、図7に示す配置における搬送移動が右から左となるように、製造中において継続的又は断続的に移動される。このことは、基板プレートスタック612a、b、c・・・の上方において、材料床がその上に供給される層によって塗装されることにより、材料床の高さは、基板プレートスタックが搬送ベルトによって右から左へ搬送されるほど高くなる、ということを意味する。これにより、それぞれの基板プレートスタック上に造形的に製造される造形物の建設高さが増加する。

図7に示す実施形態の原則は、搬送ベルトの1つの移動サイクルによる多数の粉体塗装デバイスおよびそれによって塗装される層の全てを用いることにより、粉体床の所定の高さおよび製造される造形物を実現可能であることを示している。あるいは、搬送ベルト620を製造プロセスにおいて相互に前後に複数回移動させても良い。これにより、製造プロセスにおける粉体塗装デバイスの数をN、搬送ベルトの相互移動の数をMとしたときに、M×Nの粉体層を供給するために、複数の粉体塗装デバイス又は搬送ベルトが垂直方向に移動される。このことは、N個の粉体塗装デバイスが搬送ベルトのそれぞれの相互移動後において1つ分上昇する、又は搬送ベルトが同じ分だけ下降する、ということを意味し(Nは層の厚みの数に対応する)、これにより、続く塗装プロセスにおいて、最も右側の最下位置にある粉体塗装デバイスが、以前に最も左側の最上位置にある粉体塗装デバイスによって塗装された層の上に層を供給することが確保される。

それぞれの造形物が完成した後、搬送ベルト520による左から右への搬送方向において、基板プレートスタックの上方の領域から未硬化の粉体材料590の吸引が続いて行われる。これは、最も左側にある基板プレートスタック上でのみ粉体の吸引が生じ、右側にある基板プレートスタックでは未完成の造形物があることにより吸引は行われないことを意味する。これは、基板プレートスタックの間に平行に配置された分割壁を用いることにより達成可能である。

未硬化の粉体を吸引した後、基板プレートスタック上に製造された造形物はプレートから分離可能となる。この分離プロセス後、必要であれば、吸引よりも左側に配置された表面平滑化装置、特にフライスステーション若しくは研磨ステーション又はレーザ平滑化装置を用いて、基板プレートスタックの表面を再度、平面に整備することにより、新たな造形製造プロセスに基板プレートスタックを供給することもできる。

このことは、個々のレーザ源により又はビームを分割可能で複数の位置に向けることができる1つ若しくは複数のレーザ源により複数の放射線源を提供可能であることを意味する。このことは、それぞれの層を個々に選択的に硬化するために、分割されたビームおよび結果として生じる複数のビームの方向を適切なビームガイド手段によりそれぞれの層にわたって個々にガイド可能であることを意味する。本発明では、全ての基板プレートスタックに対する層塗装プロセスが共通の第1の加工サイクルで生じ、続いて第2の加工サイクルで選択的な硬化プロセスが行われる。これは、適切な数の塗装デバイスを用いて、搬送ベルトを連続的に移動させることにより(搬送ベルトを相互に移動させる場合には準連続的なプロセスにより)、実施することができる。

図8は、本発明のさらなる実施形態を示す。本実施形態では、複数の基板プレートスタック712a、bが重なって配置されており、それぞれの基板プレートスタック712a、b上の建設スペースは共通の側壁715−718によって制限されている。基板プレートスタック712a、b、・・・は、側壁によって制限された建設スペースの中を上から下まで垂直方向に移動する。層塗装デバイスを用いて、上側の基板プレートスタックの上方に設けられた建設スペース内に層が繰り返し塗装され、レーザビーム源によって選択的に硬化される。層塗装プロセスは、上述した塗装機を用いる方法と同様の方法により実施可能である。この塗装機は、図8に示す実施形態における水平面に沿って、すなわち基板プレートスタック712a、bの搬送方向に対して垂直に移動する。

基板プレートスタック上に十分に高い粉体床が供給され、その中に埋め込まれた造形的に製造される造形物が完成するとすぐに、新たな基板プレートスタックがその上に配置される。これにより、新たな基板プレートスタックは垂直方向への移動のために搬送デバイスに接続される。

粉体を吸引して基板プレートスタックから造形物を分離することにより、基板プレートスタッを上にある完成した造形物とともに、ある製造ステージにおいて、層塗装デバイスおよび造形製造が生じる建設スペースの下方にて除去することができる。特に、造形物を側壁によって制限されていない領域まで搬送するために、図5に関連して説明したようにチャネル吸引を適用することもできる。すなわち、造形物又は基板プレートスタック全体を垂直方向搬送デバイスから除去することができる。

図9は、複数の基板プレートスタック10a―cで構成される基板プレートスタック2010を示す。基板プレートスタック2010a―cは下方に位置された基板プレートキャリア2020に着脱可能に接続される。基板プレートキャリア2020および基板プレートスタック2010a―cは、デバイスの操作中においてそれらの表面が水平方向を向くように、すなわち重力方向とは垂直となるように配置されている。

塗装デバイス2030は、基板プレートスタック2010a―cの上層表面よりも重力方向で上方に位置される。塗装デバイス2030は移動方向2031に沿って移動可能である。移動方向2031は直線的であるとともに、基板プレートスタック2010a―cの上層によって定義される平面に対して角度α傾いている。塗装デバイス2030を移動方向2031に沿って前後に繰り返し移動させることにより、基板プレートスタック2010a―cの上に、水平方向に対して角度α傾斜した粉体塗装を行うことができる。

それぞれの基板プレートスタック2010a―cに加熱ユニットを搭載しても良い。加熱ユニットは、基板プレートスタックおよび上にある粉体床を所定の温度にて維持する。このユニットと1つ以上の付加的な放射線場および/又は、供給される粉体コーティングを加熱若しくは所定の温度に維持するように塗装デバイスのセクションに設けられる加熱バンドを用いることにより、選択的な硬化プロセスの前における所定の予め加熱された粉体の粉体状態を確保するようにデバイスを最適化することができる。

基板プレートスタック2010a―cは、継続的に、又は水平方向に平行な移動方向2011に沿ってサイクル的かつ準連続的に移動可能である。移動方向2011を利用することにより、層の塗装後、塗装デバイス2030は、塗装デバイス2030が移動するとともに次に供給される層の高さに対応する層が生成される高さ位置との間に、距離を確保する。

高出力レーザである放射線源2040は、塗装された層の表面に対して概ね垂直に好ましくは完全に垂直にビームが当たるように配置される。ビームガイド手段を用いることにより、放射線源2040のビームを、塗装された層の所定の領域に当たるとともにこれらの領域を選択的に硬化するようにして制御することができる。

ビームガイド手段は、信号により制御デバイスと接続される。製造データは、少なくとも同時に製造される造形物についてのデータが制御デバイス内に保存される。製造データは特に、位置データと形状データとを備える。位置データは、基板プレート上の各造形物の位置を特徴付けるものであり、形状データは、各造形物の形状を特徴付けるものである。形状データは、造形物の個々の断面に関する形状データを含むように準備される。そのような断面におけるそれぞれの位置は材料層のそれぞれの位置に対応し、その断面用として保存された形状データはこの材料層における造形物の形状に対応する。この造形物の断面は各材料層から製造される。プレート上に垂直に延びる造形物が示される本実施形態では、形状データは、本造形物を通じて斜めに連続する断面に対応する。

図示されるように、基板プレートスタック2010cの上に粉体床が供給されると、複数の粉体塗装層が構成されるとともに、その基板プレートスタック上に最大高さhが位置される。基板プレートスタック2010b上において、左側の領域では既に最大高さに到達しているが、搬送方向2011の反対側であるこれより右側のセクションおいては完全には到達していない。その代わりに、基板プレートスタック2010bの右側のセクションにおける粉体床の表面は、基板プレートスタック2010cの左側セクションと同様に、角度α1にて傾斜して延びている。

基板プレートスタック2010bの上方には、硬化済みの粉体床と並ぶように付加的に製造された造形物2060bが存在する。造形物2060cは、2010aの上方と同じ方法により付加的に製造される。この製造プロセスは、各粉体層1051の供給後において、この粉体層の所定の領域を放射線源2040によって選択的に硬化することで、実現される。これに続いて、基板プレートセグメントを搬送方向2011に沿って供給することにより、塗装デバイス2030の高さ位置と前に供給された層との間に、層の高さに対応する距離が空けられる。さらに、塗装デバイス2030を移動方向2031に沿って移動させることにより実現される別の塗装プロセスが続く。塗装デバイス上において、粉体塗装の移動方向における粉体が供給される位置の前に研磨器具を選択的に設けても良く、研磨器具は、既に硬化された領域を表面的に研磨するように機能および設計されている。これにより、付加的に製造された造形物はその形状が正しくなるとともに、その後に硬化されるべき領域との接続も改善される。あるいは、塗装デバイスの戻り供給プロセスにおいて研磨プロセスを行うこともできる。これは、選択的な硬化による製造ステップと、繰り返し行われる粉体塗装による製造ステップとの間を意味する。このような場合、研磨プロセスおよび粉体供給プロセスは塗装デバイスの同じ動作においては生じないので、塗装デバイスにおける研磨器具のアライメントは粉体が供給される位置に関連して自由に選択することができる。

このプロセスは、造形物60cの全体が製造されるまで繰り返し行われる。搬送移動2011は造形物2060b、cを移動させ、これにより、付加的に製造されて左側にて完成される。左側では、未硬化の粉体の除去後に造形物2060b、cを基板プレートから除去することができる。

これに関して、図10は、製造ラインの1つの潜在的な構造および関連するプロセスフローを示す。図示のように、基板プレートセグメント2010a、b、cは、水平な搬送方向2011において右側から入口門(entry sluice)3000まで流される。これらは、同じ搬送方向2011において入口門3000からプロセスチャンバ3010内に入る。プロセスチャンバ3010は、図9に示される造形物セグメントを収容する。図1に関連して説明した製造プロセスはそこで行われる。プロセスチャンバ3010における対応する付加的な造形物の製造後、それらの造形物は移動方向2011に沿ってさらに移動して出口門(outlet sluice)3020まで搬送されるとともに、出口門3020にてプロセスチャンバから出る。

塗装されていない基板プレートセグメントを入口門3000内に導入し、付加的に製造された造形物が取り付けられた塗装済みの基板プレートセグメントを出口門3020から導出することにより、付加的な製造に有効なプロセスチャンバ3010における雰囲気を維持することができ、特に不活性ガスや活性ガスの雰囲気を維持して、造形物の質を確保することができる。

図11は、付加的な製造のための製造セクションと、付加的に製造された造形物を分離および除去するための製造セクションとを備えた第2の設計フォームを示す。基板プレートセグメント2010a、b、c・・・の大部分が互いに並んで配置されることにより、連続した1つの基板プレートが提供される。基板プレートセグメント2010a、b、c・・・が設けられたこの基板プレートの上面は、水平軸に対して角度αにて傾斜する。すなわち、この面が重力方向に対して角度90−αを成していることを意味する。

基板プレートセグメント2010a、b、c・・・の上方には、水平な移動方向2131に沿ってサイクル的に移動可能な塗装デバイス2130が存在する。塗装デバイス2130により、塗装デバイス2130上又は塗装デバイス2130の移動経路2131に沿って配置可能な粉体容器から、粉体層が供給される。

塗装デバイス2130を移動方向2131に沿って移動させることにより、基板プレートセグメント2010a、b、c・・・の上方に粉体層を供給することができ、これにより、粉体層が基板プレートセグ面の上面に対して角度αにて延在する。

高出力レーザとして設計された2つの放射線源2140a、bを用いて、基板プレートセグメント2010a、b、c・・・の上方において、供給されたそれぞれの層を選択的に硬化することにより、それぞれの粉体層の所定の領域を選択的に硬化するとともに、造形物2060a、bが付加的に建てられ、基板プレートセグメント上で積層形式となる。さらに、選択的な層の硬化と対応するようにして、基板プレートセグメント上において、それぞれの造形物の間、又は造形物のグループの間に分割壁2061a、bが設けられる。これらの分割壁は、基板プレートセグメント上の粉体床を複数の領域へと分割する。それぞれの粉体床領域に1つ又は複数の造形物が配置され、同時に除去することができる。

基板プレートセグメント2010a、b、c・・・は無端搬送デバイス2120上に留められ、この無端搬送デバイス2120は基板プレートセグメント2010a、b、c・・・を継続的に又は断続的に搬送方向2111に沿って移動させる。造形物セグメントAは、この搬送移動2121および塗装デバイス2130による繰り返しの粉体層の供給の後、それぞれの層の選択的な硬化が続くことで、造形物の付加的な製造を実現する。粉体塗装デバイス2130は、基板プレートセグメントの移動方向2121に対して角度α2に位置される移動方向2131に沿って移動する。

造形物セグメントBにおいて、付加的に製造された分割壁2061a―dのうちの2つの間にある未硬化の粉体材料が吸引デバイスによって除去される。それに続いて、分割壁と、その2つの分割壁の間におけるセグメントに付加的に製造され設けられた造形物が除去される。搬送方向2121における造形物セグメントBの後方においては、基板プレートセグメントがガイドプーリに沿って搬送デバイス2120の下方走行へと誘導される。基板プレートセグメントは下方走行を行って、第2のガイドプーリに向かって移動する。第2のガイドプーリによって基板プレートセグメントは上方走行へと誘導され、そこで、粉体塗装および造形物の付加的な製造による別の塗装プロセスが行われる。

基板プレートセグメントの移動中に集まる余分な粉体を収集するための収集容器(collector basin)2170が設けられる。

図11に示すように、単一の基板プレートセグメント上に個々の造形物を付加的に建設可能であるか、あるいは複数の基板プレートセグメント上に単一の造形物を付加的に建設可能である。それは単に、基板プレートセグメントの大きさと、その上に付加的に製造される造形物に依存する。造形物に依存するとは、1つの基板プレートセグメント上に複数の造形物が建設されるのか、複数の基板プレートセグメント上に1つの造形物が建設されるのか、あるいは基板プレートセグメントごとに1つの造形物が建設されるのかどうかということである。サポートを利用することにより、特に、単一の基板プレートセグメント上に、その基板プレートセグメントよりも大きな寸法を有する1つの造形物を製造することもできる。

図11に示す実施形態は、特に、光造形法への使用に適している。図9および図11に示される設計フォームの両方において、塗装方向と基板プレートセグメントの表面との間における角度α1およびα2がそれぞれ、供給される粉体のダンピング角度(dumping angle)よりも小さくされることにより、重力の効果に対する供給される粉体床の安定性が得られる。通常の場合、図11に示される設計フォームにおいては、分割壁2061a―dによって粉体床が安定化されるとともに、粉体層が水平方向に延在するように供給されるため、角度α2を粉体のダンピング角度よりも大きくなるように選択しても良い。

図12は、別の設計フォームの模式図を示す。本設計フォームにおいては、粉体層の高さ位置と基板プレートセグメントの表面との間における角度α3は、粉体のダンピング角度よりも大きい場合がある。本設計フォームにおいては、基板プレートセグメント2210a―c上に造形物2260a―cが付加的に製造され、これより、これらの基板プレートセグメント上に粉体床2250が製造される。粉体床2250は、製造セクションにおける基板プレートセグメントと平行に進むカバープレート2280によって安定化される。ここで、粉体床とカバープレート2280との間における相対的な移動を防止するために、カバープレート2280は特に基板プレートセグメントとともに継続的に前進することができる。

図13は、付加的に製造される造形物の継続的な製造に関する製造アライメントの模式図を示す。図13による設計フォームは、図10に示される設計フォームの代替を示す。図10に示される設計フォームと比較して、図13に示される設計フォームにおいては、付加的な製造と付加的な製造プロセスからの造形物の除去とを必要とする製造セクションの全てが、プロセスチャンバ3030内に並べられる。プロセスチャンバ3030は、制御された雰囲気下に維持することができ、特に不活性ガスおよび活性ガスによる雰囲気下に維持することができる。

図示のように、製造プロセスはプロセスチャンバ3030内に並べられるとともに、その根本的な原理は図9による製造プロセスに対応する。しかしながら、図11又は図12による製造プロセスがプロセスチャンバで行われるように、図13に示される製造アライメントを同じ方法で設計することもできる。プロセスチャンバ3030は第1の門3040を収容する。第1の門3040を通じて、造形物の設けられていない新たな未塗装の基板プレートを流し、無端搬送デバイス上に留めることができる。このプロセスを手動で行うようにするために、あるセクションにおいて気密性の作業グローブ3050を配置される。作業グローブ3050により、門3040から基板プレートを取り上げて無端搬送デバイス上に留めることができる。

さらに、プロセスチャンバ3030内には第2の門3060が配置される。完成した造形物が上に配置された基板プレートは、門3060からプロセスチャンバ3030の外へ流すことができる。このプロセスを手動で行うようにするために、門3060の領域にもう1つのグローブが配置される。これにより、オペレータはプロセスチャンバ3030内に介入し、基板プレートをその上にある造形物とともに無端搬送デバイスから開放するとともに、門3060を通じてプロセスチャンバ3030から外に流すことができる。

図14に示す他の設計フォームにおいては、基板プレート4010は無端搬送デバイスとして設計され、フレームラック(frame rack)4020を通じて方向4011に走行する。フレームラック4020は三角形断面を有するプロファイル構造(profile structure)として設計されるとともに、無端搬送デバイスの表面に平行なベースを有する。

ベースプレートに対して斜めに延びる2つのフレーム支持体4021、4022の上に、方向4024に沿って移動可能なガイドロッド4023がベアリングとともに配置されている。ガイドロッドは、支持体4021、4022に沿って移動されると、無端搬送デバイス4010の表面に対して斜めに延びる表面を通過する。その表面上には造形物を付加的に建設可能である。必要に応じて、異なる材料および造形物形態に合わせるようにするために、この表面の傾斜を制御することもできる。長いコンポーネントを時間効率良く製造するためには、そのコンポーネントを長さ方向が基板プレートに平行となるように配置し、傾斜角度を小さく設定すると良い。複数の小さな造形物を早く製造するためには、角度を大きく設定することにより、1つの造形物が完成すると次の造形物の製造中にその造形物を除去可能にすると良い。

ガイドロッド4023上には、ガイドロッド4023に沿って方向4041に移動可能なように印刷ヘッド4040がベアリングとともに留められている。印刷ヘッド4040は選択的な材料の供給のために設計されている。これにより、層の所定の領域に材料が供給され、そこで硬化が行われる。この硬化は、供給される材料の種類や質に応じて、空気中における乾燥又は化学的硬化により、溶融液体状態からの冷却により、材料に含まれる2つの試薬の反応により、又は他の科学的若しくは物理的プロセスにより実現することができる。

図14によるデバイスは、付加的な製造に関するアライメントを提供し、ここでは、印刷ヘッドが基板プレート表面に対して斜めに延在する1つの高さ位置で自由に移動可能であって、方向4024および方向4041に伸びる。印刷ヘッドは基板プレート表面上又はその上に斜めに配置される層上に材料を供給することにより、造形物を積層方式で製造する。よって、印刷ヘッドはフレームラック上に配置される。フレームラックの寸法は、基板プレートがこのフレーム内を通過可能であるように選択される。特に、基板プレートは、本フレームを通過する無端搬送デバイスとして設計することもできる。

このように、本デバイスによれば、単純な設計において、基板プレートを水平に供給しながらこれらの造形物を付加的に建設することにより、非常に長い造形物を製造することができる。造形物は基板プレート表面上に直接建設しても良く、あるいは基板プレート表面の上方に選択的に配置しても良い。また、これらの造形物を互いに隣接するように(next to each other, after each other)並べても良く、あるいは互いの上面でオフセットするように並べても良い。補助的な構造体を用いて造形物を相互に補助することにより、造形物の位置を安定化させるとともに製造精度を向上させることが好ましい。好ましくは、これらの補助的な構造体は、後で簡単に除去できるように予め決められた破壊点(breaking point)を有する。

図14に示すデバイスも特に、前述の方法における第1の供給モードでの3次元造形物の製造に適しており、これにより、第2の供給モードでの印刷キャリア(printing carrier)による印刷を実現する。したがって、印刷ヘッド4040の軸4023は移動方向4024に沿って固定位置に運ばれて、印刷が行われている間そこで止まる。搬送デバイス4010は、印刷キャリアとして、1枚の紙、スライド又は同様の材料を搬送方向4011に運搬する。これにより、軸4023に沿った印刷ヘッド4040の移動と搬送方向4011に沿った移動が組み合わさって、紙/スライドに対して1つ又は複数の色を分散させることにより、2次元の印刷を行うことができる。

第1および第2の供給モードにおける3D印刷および2D印刷を行うものとしてデバイスを設計する際に、図14に示す軸4022の斜め位置および関連する移動方向4024は必ずしも必要ではない。その代わりに、その他の形状、特に軸4022が搬送デバイスに対して垂直となる形状も実現可能であり、この場合でも、造形物が印刷される印刷キャリア又は3次元造形物のために、1次元又は3次元の印刷を選択する選択肢はなくならない。

図14によるデバイスは特に、個々の形状を有し選択的に色付けされた3次元造形物を第3の供給モードにおいて製造するのに適している。このために、印刷ヘッド4040には、カラー(色)誘導ダクトおよび硬化性材料用のラインダクトが設けられる。色は、ともに分散される硬化性材料に対して印刷ヘッド4040内で直接的に加えることが可能であり、あるいは、それ自体の出口開口とは別で印刷ヘッド4040から塗装済みの層へ供給することも可能である。

図15−18は、印刷ヘッドの異なる変異形の断面を示しており、これは、2つの異なる供給モードによる代替的な3次元又は2次元の印刷のためのデバイス/プロセスに適している。

図15に示す変異形では、印刷ヘッド5040は硬化性材料用の中央流入ダクト5041を備える。中央ダクト5041の側方に、又は例えば中央ダクト5041の周りの円形軌道上に、1つ又は複数の色流入ダクト5042、5043が存在する。色流入ダクト5042、5043には、印刷色を投与して供給可能である。好ましくは、これらの印刷色は、全種類の色を混合した標準の色の式(standard color formulas)であっても良く、例えば、RGBのカラースキームやCMYKのカラースキームによる色の式がある。効率性およびコストの理由により、黒色用の色ダクトを利用しても良い。

混合ステーション5044における色ダクト5042、5043は中央ダクト5041に交わる。同ステーションで混合された材料は、結合中央流出ダクト5045から排出ノズル5046に流れる。

この設計における印刷ヘッドによれば、所定投与量の複数の色や、1つ又は複数の硬化性材料を、印刷ヘッド内の色容器又は材料容器から対応する投与ユニットを通じて加えることにより、その硬化性材料および色から所定の混合物を作成することができ、これにより、個々に製造される3次元造形物のための選択的色付けを行うことができる。対応する制御、選択的色抜き(uncolored)および特に無色化(colorless)を通じて、硬化性材料のみを供給することで3次元造形物を製造することができ、あるいは、色のみを供給することで単に2次元のカラー印刷を行うこともできる。

図16は、本発明による印刷ヘッド6040の別の設計フォームを示す。この印刷ヘッドは、結合ノズル6046にて終端する2つ又は複数の供給ダクト6041、6042を備える。硬化性材料のみ、色のみ、又は硬化性材料と色の混合のうち、いずれかが、印刷ヘッド6040の前にある投与および混合のステーションを通じて供給ダクト6041、6042へ供給され、ノズル6046から分散される。上述した印刷ヘッド5040と同様の方法により、印刷ヘッドは前述の方法による3次元供給モードを行うことができるが、材料が印刷ヘッドとは離れた投与および混合のユニットから加えられるという点では、印刷ヘッド5040とは異なっており、印刷ヘッドをよりコンパクトな設計にすることができる。

図17は、印刷ヘッド7040内における合計4つのダクト7041−7044を提供する設計フォームを示す。ダクト7041は、3次元印刷用の硬化性材料を供給および分散させるように設計されており、ノズル7041aにて終端する。ダクト7042―7044は、印刷ヘッド7040からの色を供給および分散させるために設けられており、関連する色ディスペンサノズル7042a―7044aにて終端する。なお、これらの色ダクト7042―7044は、結合ディスペンサノズルにて終端するものとして、印刷ヘッド内でグループ化されても良い。

材料供給ダクト7041はノズル7041aにて終端する。ノズル7041aは、印刷ヘッド7040の表面7047上に位置される。この表面7047は、色ダクト7042−7044が終端する表面7048に対して角度αにて傾斜している。このフォームによる印刷ヘッド7040の設計は特に、継続的な製造プロセスによる3次元造形物の製造に適しており、その製造プロセスでは、供給方向に対して供給高さ位置が斜めに傾斜しており、これは2層の供給の間で実現される。特に7040は、同様の方法により、上述した3つの供給モードを実現するのに適している。印刷ヘッド5040、6040を用いた実現と異なり、選択的に色付けされた3次元造形物を製造するための印刷ヘッド7040を用いた印刷によれば、既に供給された硬化性材料の層上に色が別々に供給される一方で、供給ノズル7041aにより既に供給されているが完全には硬化されていない材料層上に、選択的に色が供給される。これは、硬化の前に硬化性材料中に色を貫通させるため、あるいは、既に硬化が行われた層上に色を供給してその色を硬化性材料によりコーティングして後で封止するためである。

最後に、図18は、印刷ヘッド8040の第4の設計フォームを示す。ここでは、硬化性材料用の複数のラインダクト8041−8043と、色付け用の複数のラインダクト8044−8046が互いに隣り合うように平行に並べられている。材料および色付け用のダクトは交互に1つずつ配置されている。この印刷ヘッドによれば、個々の3次元造形物又は2次元造形物を、マトリックス印刷I(matrix printing I)の形式により印刷キャリア上で早くかつ効率的に実現することができる。これにより、第1および第2の供給モードと第3の供給モードとを実現することができるとともに、ノズルを適切に詰めて配列することにより、選択的に色付けされる個々の3次元造形物を製造するための色および硬化性材料の同時供給も可能となる。同様に、印刷ヘッド7040に関して上述した3次元造形物に対する選択的色付けを時間オフセットで行う製造を印刷ヘッド8040も行うことができる。

上述した印刷ヘッドは、例えば異なる機械的特性、電気的特性若しくは化学的特性を有する材料のような異なる複数の硬化性材料を供給することに適しており、あるいは、特性が同じでも異なる色の材料を供給すること、例えばRGBのカラースキームなどにおけるあらゆる所望の色の硬化性材料を混合することに適している。

原則として、上述した印刷ヘッド5040−8040は、図14におけるデバイスの印刷ヘッド4040の代わりに用いることができ、そこでは軸4023に沿って移動可能である。したがって、そのような複数の印刷ヘッドを軸4023に沿って配置する、あるいは軸4023に平行な軸上に配置することができ、これにより、早くかつ効率的な製造を実現することができる。印刷ヘッドは同時におよび同期的に制御することができ、あるいは、個々に制御することにより互いに独立して移動させることもできる。

Claims (69)

  1. 個々の形状を有する造形物を特に歯交換又は歯科用パーツで製造するデバイスであって、
    基板キャリアデバイスと、
    材料を供給するために基板キャリアデバイスに対して移動可能であって、好ましくは基板キャリアデバイスの上方にある材料供給デバイスと、
    信号を送信するために材料供給デバイスに連結されている制御デバイスと、
    第1および第2の供給モードを選択する信号を送信するために制御デバイスに連結されている入力インタフェースとを備え、
    制御デバイスおよび供給デバイスは、第1の供給モードにおいて、付加的な製造方法の手段を用いて、基板キャリアデバイスに接続されている基板プレートの表面上に3次元造形物を製造するように構成され、それは以下の方法により行われる、
    ―連続する層に硬化性材料を供給し、
    ―それぞれの層での供給の後又はその間において1つ又は複数の所定の領域に選択的に硬化を行って、これらの所定の領域を下層の1つ又は複数の領域に接続させ、
    ―ここで、所定の領域は、制御デバイスに保存された各層における造形物の断面形状に基づいて予め決められ、
    ―ここで、硬化性材料は3次元造形物を製造するための複数の連続する層に供給される、
    制御デバイスおよび供給デバイスはさらに、第2の供給モードにおいて、単一色又は複数色で色付けされた印刷を確立するために、基板キャリアデバイスに接続された印刷キャリアの所定の領域に対して1つ又は複数の色を供給するようにも構成される、デバイス。
  2. 印刷ヘッドは、第1の供給モードにおいて硬化性材料により領域を選択的にコーティングして第2の供給モードにおいて色を供給するように、少なくとも1つの軸に沿って移動可能である、請求項1に記載のデバイス。
  3. 印刷ヘッドは、色導入チャネルへ導入される第1の導入開口と、(適切な場合には、さらなる個々の色付けのためのさらなる色導入チャネルに導入されるさらなる導入開口と、)硬化性流体のための材料導入チャネルへ導入される第2の導入開口とを有し、色導入チャネルおよび材料導入チャネルは共通の1つのディスペンスノズルに導入される、好ましくは1つのディスペンスノズルに導入される共通の1つの導入チャネルに導入される、あるいは、
    印刷ヘッドは、色導入チャネルへ導入される導入開口と、(適切な場合には、さらなる個々の色付けのためのさらなる色導入チャネルに導入されるさらなる導入開口と、)硬化性流体のための材料導入チャネルへ導入される第2の導入開口とを有し、色導入チャネルおよび材料導入チャネルは互いに離れたディスペンスノズルに導入される、好ましくは互いに離れたディスペンスノズルに導入されるそれぞれの色導入チャネルに導入される、請求項1又は2に記載のデバイス。
  4. 制御デバイスおよび供給デバイスは、第3の供給モードにおいて1つの層、好ましくはそれぞれの層に対して、
    ―好ましくは、材料と1つ若しくは複数の色とを事前に若しくは印刷ヘッド内で混合してその混合物を供給する、又は、分離したノズルを通じて材料と色とを同時に若しくは時間差で供給すると共に、前記層の材料が所定の色パターンにて供給されるように供給を行うことにより、ある領域に材料と1つ又は複数の色とを供給する、あるいは
    ―好ましくは、第1の材料供給ノズルから材料を供給し、1つ若しくは複数の色供給ノズルから1つ若しくは複数の色を供給し、その供給は、前もって供給された層の材料若しくは前記層の材料が所定の色パターンにて供給されるように行われることで、間隔の空けられた領域に材料と1つ又は複数の色とを供給する、ように構成される、請求項1から3のいずれか1つに記載のデバイス。
  5. 流入開口は、造形物内の異なる材料領域を建設するための又は複数の材料に対して互いの化学反応による硬化を行うための1つ又は複数の材料を分配する1つ又は複数の材料フローチャネルに流出するように設けられる、請求項1から4のいずれか1つに記載のデバイス。
  6. 基板プレートキャリア上にそれぞれ配置される基板プレートスタック又は印刷キャリアスタックが基板プレート又は印刷キャリアを提供するために、基板プレートスタックおよび/又は印刷キャリアスタックが基板プレートキャリアと機械的に相互作用する、請求項1から5のいずれか1つに記載のデバイス。
  7. 基板プレートキャリアは無端搬送デバイスを形成し、並びに、材料供給デバイスは基板プレートキャリア上に直接的に硬化性材料を供給し、および/又は、基板プレートキャリア上に製造された造形物をその完成後に基板プレートキャリアから又はその上に配置された基板プレートから取り外すために、基板プレートキャリアに取り外しデバイスが配置されており、
    ここで、好ましくは、無端搬送デバイスは偏向デバイスにて向きが変えられて変形されており、これにより造形物が取り外される、請求項1から6のいずれか1つに記載のデバイス。
  8. 硬化性材料は、少なくとも1つのノズルを有する第1のノズル器具から供給され、色は、少なくとも1つのノズルを有する第2のノズル器具から供給され、
    ―第1および第2のノズル器具は、供給の間において、1つの軸に沿って少なくとも移動可能な印刷ヘッドに配置される、又は、
    ―第1のノズル器具は第1の印刷ヘッドに配置され、第2のノズル器具は第2の印刷ヘッドに配置され、第1および/又は第2の印刷ヘッドは、供給の間において、ある軸に沿って移動可能であり、ここで、印刷ヘッドの軸は互いに平行、特に同軸上にある、および/又は、
    ―第1および第2のノズル器具は、供給の間において互いに独立して移動可能である、請求項1から7のいずれか1つに記載のデバイス。
  9. 基板キャリアデバイスおよび材料供給デバイスは、以下のようにして、互いに相対的に移動可能であるとともにガイドデバイス上にてガイドされる、
    ―連続する層が、第1の供給モードにおいて、基板プレートの表面に対して斜めに傾斜した層平面に供給される、
    ―色が、第2の供給モードにおいて、好ましくは第1の加工モードに対応する層平面に供給され、特に、そのような層平面に存在する軸に沿って供給される、および/又は、
    ―基板プレート又は印刷キャリアはそれぞれ、供給プロセスにおいて、層平面に垂直な方向要素を有する少なくとも1つの方向に移動され、特に、層供給平面に対して斜めに傾斜した方向に移動される、請求項1から8のいずれか1つに記載のデバイス。
  10. 各層における造形物の断面に対応する所定の領域上に選択的に材料を供給するように、制御デバイスは材料供給デバイスを制御するように設計される、請求項1から9のいずれか1つに記載のデバイス。
  11. 材料供給デバイスを制御するためのコントローラは、供給した材料の硬化を行うことにより造形物の製造プロセスにおいて分割壁が製造されるように材料供給デバイスを制御する、請求項1から10のいずれか1つに記載のデバイス。
  12. 材料供給デバイスは、基板プレートの表面に対して斜めに傾斜した平面でスライド可能に支持されるようにしてガイドされる、請求項1から11のいずれか1つに記載のデバイス。
  13. 第2の材料供給デバイスは、選択的な材料供給が行われる前に、同種の層として第2の材料を供給するように設計され、移動可能である、請求項1から12のいずれか1つに記載のデバイス。
  14. 材料供給デバイスは、以下のいずれかを行うように構成されている、
    ―2つの異なる材料の材料混合物を選択的に供給し、ここで、2つの異なる材料は、選択的な供給の後に互いの化学反応により硬化を行うように構成されている、又は、
    ―材料を選択的に供給し、ここで、材料は、選択的な供給の後に環境ガスとの化学反応により硬化を行うように構成されている、又は、
    ―溶融材料を選択的に供給し、ここで、溶融材料は、選択的な供給の後に冷却により硬化を行うように構成されている、請求項1から13のいずれか1つに記載のデバイス。
  15. 基板プレート上に供給された材料が、基板プレート上の層として又はその上に若しくは基板プレートの所定の領域上に供給された層として又はその上に配置された層として重力方向に供給されるように、材料供給デバイスは基板プレートおよび重力方向に対して動作位置に配置される、請求項1から14のいずれか1つに記載のデバイス。
  16. 制御デバイスは、厚み5μm―200μmの層が供給されるように材料供給デバイスおよび/又は搬送デバイスを制御するように構成される、請求項1から15のいずれか1つに記載のデバイス。
  17. 個々の形状を有する造形物を特に歯交換又は歯科用パーツで製造する方法であって、
    入力インタフェースを通じて第1および第2の供給モードが選択され、続いて、
    第1の供給モードにおいて、付加的な製造方法により、基板プレートの表面に又はその表面上に少なくとも1つの3次元造形物が製造され、その製造方法は、
    ―連続する層に硬化性材料を供給するステップと、
    ―それぞれの層での供給の後又はその間において1つ又は複数の所定の領域に選択的に硬化を行って、これらの所定の領域を下層の1つ又は複数の領域に接続させるステップと、
    ―ここで、所定の領域は、各層における造形物の断面形状に基づいて予め決められ、
    ―硬化性材料は3次元造形物を製造するための複数の連続する層に供給される、を有し、
    第2の供給モードにおいて、単一色又は複数色で色付けされた印刷を確立するために、印刷キャリアの選択的な領域に対して1つ又は複数の色が供給される、方法。
  18. 第1の供給モードにおいて硬化性材料を供給し、第2の供給モードにおいて1つ又は複数の色を供給するように、印刷ヘッドを少なくとも1つの軸に沿って移動させることにより、選択的に供給されるべき領域に到達する、請求項17に記載の方法。
  19. 1つの色は第1の導入開口を通じて印刷ヘッド内の色導入チャネル内に入り、さらなる色のそれぞれは、さらなるそれぞれの流入開口を通じて印刷ヘッド内のさらなるそれぞれの色導入チャネル内に入り、硬化性流体は第2の導入開口を通じて材料導入チャネル内に入り、色導入チャネルおよび材料導入チャネルは共通の1つのディスペンスノズルに導入される、好ましくは1つのディスペンスノズルに導入される共通の1つの導入チャネルに導入される、あるいは、
    1つの色は第1の導入開口を通じて印刷ヘッド内の色導入チャネル内に入り、さらなる色のそれぞれは、さらなるそれぞれの流入開口を通じて印刷ヘッド内のさらなるそれぞれの色導入チャネル内に入り、硬化性流体は第2の導入開口を通じて材料導入チャネル内に入り、第1の色導入チャネルおよび材料導入チャネルは互いに離れたディスペンスノズルに導入される、好ましくは互いに離れたディスペンスノズルに導入されるそれぞれの色導入チャネルに導入される、請求項17又は18に記載の方法。
  20. 第3の供給モードにおいては、1つの層、好ましくはそれぞれの層において、
    ―特に、材料と1つ若しくは複数の色とを印刷ヘッド内で混合してその混合物を供給することにより、ある領域に材料と1つ又は複数の色とを同時に供給し、ここで、その供給は、層の材料が所定の色パターンにて供給されるようにして行われる、又は
    ―特に、第1の材料供給ノズルから材料を供給し、1つ若しくは複数の色供給ノズルから1つ若しくは複数の色を供給することにより、間隔の空けられた領域に1つ又は複数の色とをそのときに供給し、ここで、その供給は、前もって供給された層の材料若しくは層の材料が所定の色パターンで供給されるようにして行われる、請求項16から18のいずれか1つに記載の方法。
  21. 複数の材料は好ましくは複数の材料ディスペンスノズルから供給され、並びに、3次元造形物は複数の材料における互いの化学反応により硬化を行う、若しくは、3次元造形物は異なる機械的材料特性を有する領域を備える、請求項17から20のいずれか1つに記載の方法。
  22. 基板プレートは基板プレートスタックから搬送される、および/又は、印刷キャリアは印刷キャリアスタックから搬送される、請求項17から21のいずれか1つに記載の方法。
  23. 基板プレートは無端搬送デバイスとして形成され、および/又は、基板プレートキャリア上に製造された造形物はその完成後に取り外しデバイスを用いて基板プレートから取り外され、特に、基板プレートの向きを変えて変形させることにより造形物が取り外される、請求項17から22のいずれか1つに記載の方法。
  24. 硬化性材料は、少なくとも1つのノズルを有する第1のノズル器具から供給され、色は、少なくとも1つのノズルを有する第2のノズル器具から少なくとも供給され、
    ―第1および第2のノズル器具は、供給の間において、少なくとも1つの軸に沿って移動される印刷ヘッドに配置される、又は、
    ―第1のノズル器具は第1の印刷ヘッドに配置され、第2のノズル器具は第2の印刷ヘッドに配置され、第1および/又は第2の印刷ヘッドは、供給の間において、ある軸に沿って移動され、ここで、軸は互いに平行、特に同軸上にある、および/又は、
    ―第1および第2のノズル器具は、供給の間において互いに独立して移動される、請求項17から23のいずれか1つに記載の方法。
  25. ―連続する層が、第1の供給モードにおいて、基板プレートの表面に対して斜めに傾斜した層平面に供給される、
    ―色が、第2の供給モードにおいて、好ましくは第1の加工モードに対応する層平面に供給され、特に、そのような層平面に存在する軸に沿って供給される、および/又は、
    ―基板プレート又は印刷キャリアはそれぞれ、供給プロセスにおいて、層平面に垂直な方向要素を有する少なくとも1つの方向に移動され、好ましくは、層供給平面に対して斜めに傾斜した方向に移動される、請求項17から24のいずれか1つに記載の方法。
  26. 材料は、層における所定の領域内に選択的に供給される、請求項17から25のいずれか1つに記載の方法。
  27. 基板プレートの表面は、重力方向に対して水平な方向から斜めに傾斜した領域に整列される、請求項17から26のいずれか1つに記載の方法。
  28. それぞれの層は厚み5μm―200μmで供給される、請求項17から27のいずれか1つに記載の方法。
  29. 個々の形状を有する造形物を製造するデバイスであって、
    基板プレートと、
    基板プレート上に材料を供給するために基板プレートに対して移動可能であって、好ましくは基板プレート上にある材料供給デバイスと、
    信号を送信するために材料供給デバイスに連結されている制御デバイスおよび/又は基板プレートを搬送するための搬送デバイスとを備え、
    ―制御デバイスは、材料供給デバイスを、各層における造形物の断面に対応する所定の領域上に選択的に材料を供給するように制御し、
    ―材料供給デバイスは、材料が供給される基板プレートの表面に対して斜めに傾斜した平面に、特に、その表面に対して材料のダンピング角度と同じ角度若しくはそれよりも小さい角度にて傾斜した平面に、材料を供給するよう構成される、デバイス。
  30. 高出力放射線用の放射線源と、
    その放射線を基板プレート上に供給された材料層の所定の領域上に向けるための放射線ガイド手段とを備える、請求項1−16、29のいずれか1つに記載のデバイス。
  31. 基板プレートは複数の基板プレートセグメントに分割され、
    材料供給デバイスは、複数の基板プレートセグメントのうちの多くの上に材料層を同時に供給するよう構成される、請求項29又は30に記載のデバイス。
  32. 基板プレートセグメントは、互いに取り外し可能に接続される、又はベースキャリアと取り外し可能に接続される、請求項31に記載のデバイス。
  33. 基板プレートセグメントは、制御される限りは環境に対して封止されるプロセスチャンバ内を部分的に又は完全に走行する無端搬送ベルトに配置されている、請求項1−16、29−32のいずれか1つに記載のデバイス。
  34. 高出力放射線の放射線ガイド手段を制御するための又は材料供給デバイスを制御するためのコントローラであって、造形物の製造工程において供給した材料を硬化することにより分割壁を製造するようにこれらを制御する、コントローラをさらに備える、請求項29から33のいずれか1つに記載のデバイス。
  35. 基板プレートは、新たな層のそれぞれの建造物において水平方向に前方に押されるよう構成される、請求項1−16、29−34のいずれか1つに記載のデバイス。
  36. 第1および第2の供給モードを選択するための入力インタフェースをさらに備え、
    制御デバイスは、信号を送信するために入力インタフェースに連結され、
    制御デバイスおよび供給デバイスは、
    ―第1の供給モードにおいて、硬化性材料の供給によって基板プレートの表面上に造形物を製造し、
    ―第2の供給モードにおいて、単一色又は複数色で色付けされた印刷を確立するために、印刷キャリアの選択的な領域上に1つ又は複数の色を供給するように構成される、請求項29から35のいずれか1つに記載のデバイス。
  37. 個々の形状を有する造形物を特に歯交換又は歯科用パーツで製造する方法であって、
    ―選択的な硬化により、特に選択的な焼結若しくは溶融により、基板プレートの表面に又はその上に少なくとも1つの造形物を製造するステップと、
    ―連続する層に硬化性材料を供給するステップと、
    ―それぞれの層での供給の後に1つ又は複数の所定の領域に選択的に硬化を行って、これらの領域を下層の1つ若しくは複数の領域に接続させるステップと、
    ―ここで、所定の領域は、各層における造形物の断面形状に基づいて予め決められる、を含み、
    材料は、層における所定の領域内に選択的に供給され、
    連続する層は、基板プレートの表面に対して斜めに傾斜している層表面に供給される、方法。
  38. 選択的な硬化により、特に選択的な焼結若しくは溶融により、基板プレートの表面上に複数の造形物を製造し、
    高出力放射線により1つ又は複数の所定の領域に硬化を行い、これにより下層における1つ又は複数の領域に接続させる、請求項17−28、37のいずれか1つに記載の方法。
  39. 連続する層のそれぞれは、材料のダンピング角度よりも小さい又は同じ角度で供給される、請求項17−28、37、38のいずれか1つに記載の方法。
  40. 基板プレートは、2つの連続する層供給プロセスの間で、層が供給される平面に垂直な方向要素をもって移動される、請求項17−28、37−39のいずれか1つに記載の方法。
  41. 基板プレートの表面は、層が供給される領域において重力方向に水平な方向に対して斜めに傾斜している、請求項17−28、37−40のいずれか1つに記載の方法。
  42. 供給された層は、層が供給される隣接製造セクションに隣接し固定領域として設計される製造セクションにおいて移動され、隣接製造セクションでは、供給された層によって形成される供給材料の1つの上面が、基板プレートの表面に平行に進むカバープレートの下面によって被覆および支持される、請求項17−28、37−41のいずれか1つに記載の方法。
  43. 基板プレートの表面は、第1の基板プレートセグメントの第1の表面と、さらなる基板プレートセグメントの少なくとも1つのさらなる表面とに分割される、請求項37−42のいずれか1つに記載の方法。
  44. 基板プレートセグメントは、互いに取り外し可能に接続され、又はベースキャリアと取り外し可能に接続され、それぞれの基板プレートセグメントが、その表面上に1つ又は複数の造形物が製造された後に、隣接する基板プレートセグメント又はベースキャリアから取り外されることで、上に配置された造形物をさらなる処理ステップへ供給する、請求項43に記載の方法。
  45. 層が供給される製造セクションにおける基板プレートセグメントは、基板プレートセグメント間に材料が通過できないように、互いに隣接して配置される、請求項43又は44に記載の方法。
  46. 基板プレートは無端搬送デバイスとして設計される、特に、無端搬送デバイスのセグメントとして設計される、請求項17−28、43−45のいずれか1つに記載の方法。
  47. 基板プレートセグメントの間には分割壁が設けられ、分割壁は、隣接基板プレートセグメントの上方の利用可能空間から、各基板プレートセグメントの上方の利用可能空間を分割する、請求項43−46のいずれか1つに記載の方法。
  48. 造形物の製造プロセスにおいて、供給される材料の硬化を行うことにより分割壁が製造される、請求項47に記載の方法。
  49. 前もって供給された層の硬化済みの領域は、それぞれの材料供給の前に表面のみ研磨される、請求項17−28、37−48のいずれか1つに記載の方法。
  50. 入力インタフェースを通じて第1および第2の供給モードが選択され、続いて、
    第1の供給モードにおいて、基板プレートの表面上に造形物が製造され、
    第2の供給モードにおいて、単一色又は複数色で色付けされた印刷を確立するために印刷キャリアの選択的な領域に1つ又は複数の色が供給される、請求項37−49のいずれか1つに記載の方法。
  51. 個々の形状を有する造形物を製造するためのデバイスであって、
    基板プレートと、
    基板プレート上に材料を供給するために基板プレートに対して移動可能であって、好ましくは基板プレートの上方にある材料供給デバイスと、
    信号を送信するために材料供給デバイスに連結されている制御デバイスとを備え、
    制御デバイスは、各層における造形物の断面形状に対応する所定の領域上に材料を選択的に供給するように材料供給デバイスを制御し、
    基板プレートは、互いに又はベースキャリアと取り外し可能に接続されている複数の基板プレートセグメントに分割される、デバイス。
  52. 高出力放射線用の放射線源と、
    その放射線を基板プレート上に供給された材料層の所定の領域上に向けるための放射線ガイド手段とを備える、請求項51に記載のデバイス。
  53. 材料供給デバイスは、複数の基板プレートセグメントのうちの多くの上に材料層を同時に供給するよう構成される、請求項51又は52に記載のデバイス。
  54. 第1の基板プレートセグメントの表面平面と、第1の造形物を製造するためにその上に供給される材料層の層領域との間の空間が、さらなる基板プレートセグメントの表面層と、さらなる造形物を製造するためにその上に供給された材料層の層領域との間の空間と異なるように、基板プレートセグメントおよび材料供給デバイスは1つ以上のアクチュエータにより互いに対して独立に移動可能である、請求項51から53のいずれか1つに記載のデバイス。
  55. 材料取り外しデバイス、特に材料吸引デバイスを備え、
    材料取り外しデバイスは、製造された造形物の周縁領域から硬化されていない材料を取り外すように構成されるとともに、好ましくは、第1の基板プレートセグメント上の材料を取り外してさらなる隣接基板プレートセグメント上に載せることが可能なように配置されている、請求項1−16、51−54のいずれか1つに記載のデバイス。
  56. デバイスは、請求項5、7、11−16のいずれか1つによりさらに特徴付けられる、請求項29−36、51−55のいずれか1つに記載のデバイス。
  57. 個々の形状を有する造形物を特に歯交換又は歯科用パーツで製造する方法であって、
    選択的な硬化により、特に選択的な焼結若しくは溶融により、基板プレートの表面に若しくはその上に1つ若しくは複数の造形物を製造するステップと、ここで、材料は連続する層に供給される、
    それぞれの層供給後において、1つ若しくは複数の所定の領域が選択的に硬化されて、特に下層における1つ若しくは複数の隣接領域と接続されるステップとを有し、
    ここで、所定の領域は、各層における造形物の断面形状に基づき決定され、
    これらのステップは、以下の特徴を有する、
    ―層の所定の領域に材料を選択的に供給し、
    ―互いに若しくはベースキャリアと取り外し可能に接続されている第1の基板プレートセグメントと少なくとも1つのさらなる基板プレートセグメントとに分割される基板プレートを提供し、
    ―第1の基板プレートセグメント上の所定の領域に材料層を連続的かつ選択的に供給し、その供給後に、供給されたそれぞれの材料層のこれらの所定の領域に対して選択的に硬化を行い、
    適切な場合には、さらなる基板プレートセグメント上の材料層の所定の領域を連続的かつ選択的に硬化するとともに、供給された材料層の所定の領域をその供給後に選択的に硬化することにより、少なくとも1つのさらなる基板プレートセグメントに若しくはその上に少なくとも1つのさらなる造形物を製造する、方法。
  58. 1つ若しくは複数の所定の領域は、高出力放射線により選択的に硬化されて、下層の1つ若しくは複数の領域に接続される、請求項57に記載の方法。
  59. 基板プレートセグメントは、基板プレートセグメント間に材料が通過できないように、互いに隣接して配置される、請求項57又は58に記載の方法。
  60. 基板プレートセグメントは無端搬送デバイスのセグメントとして設計される、請求項17−28、57−59のいずれか1つに記載の方法。
  61. 材料は準連続的な方法により第1の製造セクションにおいて基板プレート上に供給され、供給されたそれぞれの層における選択的な所定の領域が硬化されて、第2の製造セクションにおいて完成した硬化済みの造形物が引き抜かれる、請求項17−28、58−60のいずれか1つに記載の方法。
  62. 第1の方法ステップにおいて、第1の基板プレートセグメントの上方に第1の層セクションが供給され、それぞれのさらなる基板プレートセグメントの上方にそれぞれのさらなる層セクションが供給されるように、材料層が少なくとも2つ、好ましくは複数の基板プレートセグメントの上方に供給され、
    第2の方法ステップにおいて、材料層が選択的に硬化され、
    第1の基板プレートセグメントと、第1の造形物を製造するために第1の基板プレートセグメント上に供給されている層セクションとの間の最大空間は、さらなる基板プレートセグメントと、さらなる造形物を製造するためにさらなる基板プレートセグメント上に供給されている層セクションとの間の最大空間と、少なくとも1つ好ましくは多くの、特に全ての方法ステージにおいて異なる、請求項58から61のいずれか1つに記載の方法。
  63. 基板プレートセグメントの間に分割壁が設けられ、分割壁は、基板プレートセグメントの上方に存在する利用可能な空間を、隣接する基板プレートセグメントの上方に存在する利用可能な空間から分割するとともに、好ましくは造形物の製造プロセスにおいて供給された材料の硬化を行うことにより製造される、請求項57−62のいずれか1つに記載の方法。
  64. それぞれの材料の供給の前に、前もって供給された層の硬化済みの領域が表面のみ研磨される、請求項57−63のいずれか1つに記載の方法。
  65. 第1の造形物および少なくとも1つのさらなる造形物、特に全てのさらなる造形物に対する硬化のために、単一の放射線源、特に単一の放射線源の単一の光路が使用される、請求項57−64のいずれか1つに記載の方法。
  66. それぞれの基板プレートセグメントは、リフティングデバイスにより製造プロセスにおいて垂直方向に上昇および下降され、基板プレートセグメントの上昇および下降の移動は互いに独立している、請求項57−65のいずれか1つに記載の方法。
  67. 複数の基板プレートセグメントは、単一の材料供給デバイスを用いて1つの加工サイクルにおいて材料により被覆される、請求項57−66のいずれか1つに記載の方法。
  68. 方法は、請求項21、23、27−28のいずれか1つによりさらに特徴付けられる、請求項17−28、57−67のいずれか1つに記載の方法。
  69. 第2の材料は、選択的な材料供給が行われる前に、好ましくは第2の材料供給デバイスを用いて、同種の層として供給される、請求項17−28、37−50、57−68のいずれか1つに記載の方法。
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