JP2018021256A - 三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置の為の粉末モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置の為の、特に、駆動装置を介して実現されるキャリアの移動の正確性と信頼性に関して完全された粉末モジュールの提供。
【解決手段】キャリアを粉末チャンバーに対して相対的に移動させる力を発生する為の駆動装置５を有する粉末モジュールにおいて、特にシリンダー状の、少なくとも一つの調整要素７ａ，７ｂを其々有し、特に移動可能な、又は移動連結された、少なくとも二つの別々のアクチュエータユニット６ａ，６ｂを、駆動装置５が有し、その際、各調整要素７ａ，７ｂが、各アクチュエータユニット６ａ，６ｂの各ハウジング要素８ａ，８ｂに対して相対的に、第一の端部位置と第二の端部位置の間を移動可能に支承されている粉末モジュール。
【選択図】図５

Description

本発明は、三次元の対象（物、物体）の積層造形的な製造の為の装置の為の粉末モジュールに関する。この粉末モジュールは、粉末形状の構成材料によって充填可能な粉末空間を画成する粉末チャンバーを有し、粉末空間内に配置され、粉末空間を底部側で画成し、粉末チャンバーに対して相対的に移動可能に支承されたキャリアを有し、そしてキャリアを粉末チャンバーに対して移動させる力を発生させるための駆動装置を有する。

その様な粉末モジュールは、例えば構成モジュール又は調量モジュールの形式で、三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置の機能構成要素として公知である。相応する粉末モジュールにおいては、相応する粉末チャンバーに対する相応するキャリアの、可能な限り正確で、かつ信頼性のある移動が本質的に重要である。相応するキャリアの可能な限り正確で、かつ信頼性のある移動、又は制御は、キャリアの、特に比較的長い（高い）走行経路（ストローク）、つまり典型的には５００ｍｍを越えるキャリアの走行経路にとっても保証される必要がある。

これまで相応する粉末モジュール内で使用されていた駆動装置は、これらを介して実現可能な、又は実現されたキャリアの移動の正確性と信頼性に関しては、改善されるべき、又は更に開発されるべきである。

本発明は、よって、三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置の為の、特に、駆動装置を介して実現されるキャリアの移動の正確性と信頼性に関して完全された粉末モジュールを提供することを課題とする。

この課題は、請求項１に記載の三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置の為の粉末モジュールによって解決される。これに従属する請求項は、粉末モジュールの可能な実施形に関する。

ここに記載する粉末モジュールは、三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置の為の機能構成要素を意味する。少なくとも一つの三次元の対象（以下短縮して「対象」と称する）の積層造形的な製造の為の相応する装置は、暫時的な層状のセレクティブ露光によって、及びこれに伴って現れる、硬化可能な粉末形状の構成材料（以下短縮して「構成材料」と称する）から成る個々の構成材料層の少なくともエネルギー照射による硬化を有している。構成材料は、金属粉末、プラスチック粉末、及び／又はセラミック粉末であることが可能である。金属粉末、プラスチック粉末、又はセラミック粉末は、異なる金属、プラスチック又はセラミックの粉末混合であるとも解され得る。エネルギー照射は、レーザー光線であることが可能である。相応して、装置は、セレクティブレーザー溶解法（短縮してＳＬＭ方法）、又はセレクティブレーザー焼結法（短縮してＳＬＳ方法）の実施の為の装置である、つまり、セレクティブレーザー溶解装置（ＳＬＭ装置）、又はセレクティブレーザー焼結装置（ＳＬＳ装置）であることが可能である。

粉末モジュールは、一般的に、構成材料の収容及び／又は放出の為の各粉末モジュールで有り得る。特に、粉末モジュールは、この中で、三次元の対象の本来の積層造形的な構成が行われ、そして、この為に、積層造形的な製造プロセスの実施の枠内で暫時的に層状に選択的に固化すべき構成材料によって満たされる構成モジュールであり得るし、これを介して積層造形的な製造プロセスの実施の枠内で、暫時的に層状に構成材料がプロセスチャンバー内で調量される調量モジュールであり得るし、又は、積層造形的な製造プロセスの実施の枠内で、固化されていない構成材料により満たされる収集モジュールであり得る。

粉末モジュールは、粉末チャンバーを有する。粉末チャンバーは、構成材料によって画成可能な粉末空間を画成する。粉末空間は、少なくとも側方を、通常中空直方体状又は中空円筒体状に形成される粉末チャンバーの壁部（粉末チャンバー壁部）によって画成されている。

底部側では、粉末空間はキャリアによって画成されている。キャリアは、テーブル状の基本体と、プレート状又はプレート形状の、少なくとも一つ、特に複数の、特に積層状に基本体に設けられた、又は形成された載置体を有する。各載置体は、様々に機能付与されていることが可能である。相応する載置体は、例えば構成プレート、加熱体、及び（熱的な）隔離体であることが可能である。直接隣接する載置体の間に、少なくとも部分的に、複数のシール要素が設けられている、又は形成されていることが可能である。

キャリアは、典型的には、二つの端部位置の間、つまり（粉末モジュールの高さに関して）上側の、及び下側の端部位置の間を、粉末チャンバーに対して相対的に移動可能に支承されている。キャリアの移動可能な支承部は、垂直な移動軸又は垂直な移動方向に沿ったキャリアの移動、特に一時的な移動を可能とする。キャリアの最大走行経路は、８００ｍｍから２０００ｍｍの間、特に９５０ｍｍから１０５０ｍｍの間であることが可能である。

キャリアの移動可能な支承は、これと連結される駆動装置によって実現されている。駆動装置は、キャリアを相応して粉末チャンバーに相対的に移動させる力（駆動力）を発生させるため、又は形成するために設けられている。駆動装置は、例えば、（電気）機械式、液圧式、又は空圧式に形成されていることが可能である。

駆動装置にとって、これが少なくとも二つの別々のアクチュエータユニットを有することは本質的である。調整アクチュエータとも称される、又は見られるアクチュエータユニットは、典型的には互いに平行に設けられている。アクチュエータユニットは、典型的には移動連結されていることが可能である。アクチュエータユニットは、典型的には同形状に、又は同期して駆動される。

各アクチュエータユニットは、少なくとも一つの調整要素を有する。アクチュエータユニット側の調整要素は、典型的には互いに平行に並んで設けられている。各調整要素は、各アクチュエータユニット（この中に各アクチュエータユニットの種々のコンポーネントが設けられている、又は形成されている）の各ハウジング要素に対して、又は各ハウジング部分に対して相対的に、第一の端部位置と第二の端部位置の間を、及びその逆に、移動可能に支承されている。第一の端部位置は、各調整要素の、ハウジング要素から（完全に）外に出た端部位置に相当し、第二の端部位置は、各調整要素の、ハウジング要素内に（完全に）入り込んだ端部位置に相当することが可能である。調整要素の第一の端部位置においては、キャリアは典型的には、その上側の端部位置内へと移動し、調整要素の第一の端部位置は、よって典型的にはキャリアの上側の端部位置に相当する。調整要素の第二の端位置では、キャリアは典型的には、その第二の端部位置へと移動し、第二の端部位置は、よって典型的にはキャリアの下側の端部位置に相当する。

各調整要素は、シリンダー状の、又はシリンダー形状の、又はシリンダー形状の幾何基本形状を有する。各調整要素は、簡単な調整シリンダーであることが可能である。代替的に、各調性要素は、テレスコープシリンダー（独語：Ｔｅｌｅｓｋｏｐｚｙｌｉｎｄｅｒ）であることが可能である。これは、互いに相対的に移動可能に配置された複数の調整要素部分を有する。調性要素の、このテレスコープ状、又はテレスコープ形状の形成は、キャリアの、特に、比較的大きな走行経路の実現に関して、つまり少なくとも５００ｍｍの走行経路の実現に関して目的に適っている。調性要素のテレスコープ状、又はテレスコープ形状の形成は、更に、特にこの実現可能な（最大の）走行経路（ストローク）に関して、極めてコンパクトな構造を可能とする。駆動装置のコンパクトな構成は、粉末モジュール内において通常である狭いスペース提供、又は空間提供を考慮している。

記載した駆動装置は、キャリアの移動の正確かつ信頼性のある実現又は制御を可能とする。相応する駆動装置の使用によって、全体として、駆動装置を介して実現されるキャリアの移動の正確性及び信頼性に関して改善された粉末モジュールが存在する。同様に、記載した駆動装置は、特にこれによって実現可能な（最大の）走行経路（ストローク）に関して、極めてコンパクトに構成されている。駆動装置又は粉末モジュールは、三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置の、存在する設備構造又は機械構造に容易に組み込まれることが可能である。駆動装置によって実現可能な大きなストロークにもかかわらず、典型的には、設備構造又は機械構造の変更は必要ない。

各アクチュエータユニットは、第一の端部位置と第二の端部位置の間を移動可能に支承された、特にテレスコープ状の、少なくとも一つの第一の調整要素と、第一の端位置と第二の端部位置の間を移動可能に支承された、特にテレスコープ状の第二の調整要素を有している。各第一の調整要素は、典型的には、キャリアと連結可能であるか、又は連結されており、各第二の調整要素は典型的には、粉末チャンバーを支承する粉末モジュールの支承構造又は支持構造と連結可能、又は連結されている。

複数の調整要素を有するアクチュエータユニットの形成は、各アクチュエータユニットによって実現可能な走行経路の拡張を可能とする。各アクチュエータユニット側の調整要素は、連結部の使用（形状）に応じて、駆動装置に付設される少なくとも一つの駆動ユニットと同期して、又は非同期に、その各端部位置の間を動かされることが可能である。アクチュエータユニット側の調整要素の駆動は、同じように、又は異なるように向けられていることが可能である。各アクチュエータユニットによって全体として実現可能な走行経路（全ストローク）は、よって、アクチュエータユニットに付設される調整要素によって実現可能な、第一の端部位置と第二の端部位置の間の部分走行経路（部分ストローク）の合計から生じる。典型的には、アクチュエータユニットの調整要素は、直列に接続され、つまり共通の（垂直な）軸（この軸は典型的には、キャリアの（垂直な）移動軸に対して平行に推移している）内に設けられている、又は向けられている。

駆動装置に少なくとも一つの駆動ユニットが付設されていることは、上述した通りである。駆動ユニット（この駆動ユニットは、典型的には駆動モーターとして形成されているか、又はそのようなものを有する）は、キャリアを粉末チャンバーに対して相対的に移動させる力を派生させるために設けられている。駆動ユニットによって発生される力は、適当な力伝達要素、つまり例えば、ベルト、ピニオン等によって、各アクチュエータユニットへ、又はアクチュエータユニット側の各調性要素へと伝達され、これらをその各端部位置の間で移動させる。相応する力伝達要素の配置（又は装置）の具体的な例は、駆動ユニットとアクチュエータユニット側の調整ピニオン、例えばねじピニオン、特にスピンドルピニオン、又はボールねじピニオンの形式のものの間に接続される力伝達ベルトを意図している。力伝達ベルトは、典型的には、駆動ユニットの被動側、及び、アクチュエータユニット側の調整ピニオンの駆動側と連結されている。

更に、既に上述したように、少なくとも二つのアクチュエータユニットが、典型的には互いに平行に並んで設けられいてる。アクチュエータユニットは、少なくとも一つの横断接続構造（これは、例えば横断キャリアや横断ヨークであることが可能である）を介して、互いに接続されていることが可能である。当然、アクチュエータユニットは、平行に配置された複数の横断接続構造を介して互いに接続されていることも可能である。少なくとも二つのアクチュエータユニットは、例えば、少なくとも一つの第一の横断接続構造（中央の横断接続構造）を介して、アクチュエータユニット側の各ハウジング要素の領域において互いに接続されていることが可能である。オプションとしての第二の横断接続構造（上側の横断接続構造）を介して、アクチュエータユニットは、その各第一の調整要素の領域において、特にその各自由端部の領域において、互いに接続されていることが可能である。第二の横断接続構造は、同様に、駆動装置のキャリアとの連結の為の連結構造を形成することが可能である。オプションとしての第三の横断接続構造を介して、アクチュエータユニットは、その各第二の調整要素の領域において、特にその自由端部の領域において互いに接続されていることが可能である。第三の横断接続構造は、同様に駆動装置を、粉末チャンバーを支承する特にフレーム状の支承構造と連結するための連結構造を形成する。

各横断接続構造は、アクチュエータユニットに相応して、アクチュエータユニット側の各ハウジング要素の領域において、又はアクチュエータユニット側の各調性要素の領域において互いに接続されており、そして、相応して、アクチュエータユニット側の各ハウジング要素に、又はアクチュエータユニット側の各調性要素に連結されていることが可能である。各横断方向接続は、全駆動装置の機械的安定性、特に強度（又は剛性）を向上させる。同様に、横断方向接続構造は、つまり特に、アクチュエータユニットをアクチュエータユニット側の各ハウジング要素の領域で接続する横断接続構造は、駆動ユニットのコンパクトな配置（又は装置）に対する可能性を提供する。駆動ユニットは、特に、少なくとも二つのアクチュエータユニットの間で中央で横断接続構造に設けられていることが可能である。相応する横断接続構造は、少なくとも部分的に中空に形成されていることが可能であるので、これは、上述した力伝達要素の収容の為に設けられている。

駆動装置のシールの為に、特に、構成材料の進入に対するシールの為に、粉末モジュールは、少なくとも一つの方向に延長可能な、特にベローズ状に形成されたシール要素を有している。シール要素は、垂直方向に、キャリアと粉末チャンバー又は底部側で粉末チャンバーに取り付けられた粉末チャンバー接続部材の間に設けられている又は形成されている。粉末チャンバー接続部材は、収容要素であることが可能である。これは、構成材料の収容の為に設けられた、流れチャネル構造を有する収容領域を画成する。

粉末モジュールは、典型的には複数のコンポーネントを有する。これらは、運転中にデータ及び／又は電源を供給することが可能である。相応するコンポーネントとして、例えば駆動ユニットとキャリア、つまり特に、キャリアの構成要素を形成する加熱体が挙げられる。相応して、粉末モジュールは、特にデータ供給及び／又は電気的に電源供給すべき粉末モジュールのコンポーネントの特にデータ供給及び／又は電気電源供給の為のデータ供給配線及び／又は供給配線を有する。相応する供給配線を介して、具体的な各態様に応じて電気的なエネルギー及び／又はデータ（これは特に制御信号又はパラメーターである）が導かれることが可能である。必要であれば、供給配線によって、液圧的な、又は空圧的な作動フルードが導かれれることも可能である。相応する供給配線は、例えば供給ホースとして形成されている、又はそのようなものを有することが可能である。

供給配線は、特にジョイント状に互いに接続された複数の柔軟なガイド要素を有することができる。これは、特別コンパクトであり、かつ、その取扱い性に関して現実的な供給配線の配置である。ガイド装置は、特に多関節式の、開かれて、又は閉じられて形成された長いエネルギーチェーンであることが可能である。

粉末モジュールは、特に、相応する複数のガイド装置を有し得る。第一のガイド装置は、第一の固定領域を介してキャリアに、そして第二の固定領域を介して、粉末モジュールの不動の部分に、特に粉末モジュールの不動の部分に設けられたキャリア構造に固定されていることが可能である。第一のガイド装置は、少なくとも、基本位置又は基本状態において、第一の固定領域と第二の固定領域の間をジグザグ状に延在している。第二のガイド装置は、第一の固定領域を介して駆動装置に、そして第二の固定領域を介しして、粉末モジュールの不動の部分に、特に粉末モジュールの不動の部分い設けられるキャリア構造に固定されていることが可能である。第二のガイド装置は、（第一のガイド装置と同様）少なくとも基本位置又は基本状態において、第一の固定領域と第二の固定領域の間をジグザグ状に延在している。各基本位置又は基本状態は、典型的にはキャリアの下側の端部位置に相当する。粉末モジュールの不動の部分は、其々、例えば、すでに上述した粉末チャンバーを支承する粉末モジュールの支承構造である。

キャリアの最大の走行経路（ストローク）は、８００ｍｍから２０００ｍｍの間、特に９５０ｍｍから１０５０ｍｍの間にあることが可能である。相応して大きなキャリアの走行経路は、相応して高く形成された粉末チャンバーを必要とする。このため、粉末チャンバー、又は、粉末空間を画成する粉末チャンバー基本体は、セグメント化されて形成されていることが可能である。粉末チャンバー基本体は、粉末チャンバー基本体を形成しつつ互いに固定可能な、又は固定された複数の粉末チャンバー基本体セグメントにセグメント化されて形成されていることが可能である。各粉末チャンバー基本体セグメントの積層状の配置によって、基本的に任意に高い粉末チャンバーが、よって任意に高い構成高さが実現されることが可能である。セグメント化は、特に、構成モジュールとしての粉末モジュールの形成にとって重要である。

粉末チャンバー基本体セグメントへの粉末チャンバー基本体のセグメント化は、粉末チャンバー基本体セグメントの数量に応じて、少なくとも一つのセグメント化平面内、場合によっては複数のセグメント化平面内で行われる。各セグメント化平面は、空間中で基本的に任意に存在可能である。相応する粉末チャンバー基本体セグメントは、基本的に水平な向き、及び／又は垂直な向きに設けられていることが可能である。水平な、又は垂直な参照平面に関しても適当なセグメント化平面も、基本的に考え得る。

各粉末チャンバー基本体セグメントは、その形状構造的な寸法が、それぞれ一つの作業工程で製造されることが可能であるように選択されている。比較的高い粉末チャンバー又は構成チャンバー、つまり特に粉末チャンバーの従来問題であって製造は、少なくとも５００ｍｍの最大高さを越える。つまり、場合によっては１０００ｍｍ以上であり、これによって必要とされる狭い公差は、よって粉末チャンバー基本体を形成しつつ互いに固定可能である、又は粉末チャンバー基本体の組立状態で互いに固定されている複数の粉末チャンバー基本体セグメントへ粉末チャンバーをセグメント化することによって対処される。

各粉末チャンバー基本体セグメントのお互いの固定の可能性によって、基本的に任意の高さの粉末チャンバーが形成されることができる。これは、当然、特に、各粉末チャンバー基本体セグメントの積層状の垂直な配置又は固定にも言える（あてはまる）。これから、粉末チャンバー基本体が、好ましくは、少なくとも一つのセグメント化平面内でセグメント化されて形成されていることが生じる。その際、各粉末チャンバー基本体セグメントは、水平なセグメント化平面内におけるセグメント化の際、垂直な、又は垂直な隣接する配置で互いに重ね合わされて固定可能、又は固定されている。

各粉末チャンバー基本体セグメントは、（中空）直方体状、又は（中空）直方体形状、中空円筒状、又は中空円筒形状又はリングディスク状、又はリングディスク形状の基本形状を有することが可能である。粉末チャンバー基本体セグメントは、よってその各基本形状を（ともに）定義する、粉末チャンバー基本体セグメント側の壁部によって画成される各一つの内部空間を有する。各粉末チャンバー基本体セグメント側の内部空間は、（粉末チャンバーの組立状態において）粉末空間の一部を形成する。各粉末チャンバー基本体セグメントは、よって典型的には、粉末空間の完全な内周を意味する一つの粉末空間部分を画成する。

基本的には、粉末チャンバー基本体セグメントは、形状構造的に同一に形成されていることが可能である、又は少なくとも一つの形状構造的なパラメーターにおいて、特にその各高さにおいて、異なって形成されていることが可能である。形状構造的な観点では、粉末チャンバーは、よって（複数の）同一の粉末チャンバー基本体セグメント、又は（複数の）異なる粉末チャンバー基本体セグメントを有することが可能である。各粉末チャンバー基本体セグメントの形状構造的な寸法は、特に、粉末チャンバー又は粉末空間の所定の目標高さの実現に関して選択されることが可能である。

粉末チャンバー基本体の形成の為に互いに固定されるべき、又は固定された粉末チャンバー基本体セグメントの固定の為に（固定は典型的には（損傷の無いよう、又は破壊の無いよう）解除可能である）、各粉末チャンバー基本体セグメントに少なくとも一つの固定要素がを設けられている、又は形成されていることが可能である。各固定要素は、基本体の形成の為に互いに接続されるべき、または互いに接続された少なくとも二つの粉末チャンバー基本体セグメントの（解除可能な）固定を形成しつつ協働するよう設けられている。その際、各固定要素は、特に、基本体の形成の為に互いに接続されるべき、又は接続される少なくとも二つの粉末チャンバー基本体セグメントの固定を形成しつつ、形状結合的に、及び／又は力結合的に協働するよう設けられていることも可能である。ここでは、特に、各固定要素は、形状結合的な接続、及び／又は力結合的な接続を互いに形成しつつ協働する、又はそのようなものを形成するよう設けられていることであると理解される。

よって相応する固定要素は、場合によっては対応する形状結合要素（形状結合的な接続を形成しつつ協働する、又はそのようなものを作るために設けられて）あることが可能であり、又は、対応する力結合要素（これら力結合要素は、力結合的な接続を形成しつつ協働する、又はそのようなものを作るよう設けられている）であることが可能である。相応する形状結合要素は、具体的には、例えば突出部として、そしてこれに対する（対応する）収容部、又は切欠き部として形成されていることが可能である。更に、相応する形状結合要素は、例えばさねはぎ接続（独語：Ｎｕｔ−Ｆｅｄｅｒ−Ｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇ）又はそのような形式の接続によって形成されることが可能である。相応する力結合要素は、具体的には例えば、ボルト又はアジャストピンと、これに対する（対応する）場合によっては、対向ねじ山を有する、収容部又は切欠き部として形成されていることが可能である。更に、相応する力結合要素の協働によって、例えばボルト接続、又はアジャストピン接続、又はそのような形式の接続が形成されることが可能である。

このバリエーションに従い、各固定要素が、基本体の形成の為に接続すべき、又は接続される少なくとも二つの粉末チャンバー基本体セグメントの固定を形成しつつ協働するよう設けられているというバリエーションの為に、各固定要素が、少なくとも部分的に固定ボルトによって貫通可能である、特に孔状の固定収容部又は固定切欠き部として形成されており、そして、互いに固定された状態において、少なくとも部分的に、相応する固定ボルトによって貫通されていることが考え得る。固定ボルトは、ねじボルト、又はスクリューボルトであることが可能である。粉末チャンバー基本体セグメントの固定収容部、又は固定切欠き部は、その際、貫通穴として形成され、第一の粉末チャンバー基本体セグメントと接続されるべき、第二の粉末チャンバー基本体セグメントを有する固定収容部、又は固定切欠き部は、袋穴として形成されていることが可能である。各粉末チャンバー基本体セグメントを任意に取り扱うために、各粉末チャンバー基本体セグメントは、（上側の）第一の領域において貫通穴を有し、そしてこれと反対に位置して設けられた、又は形成された（下側の）第一の縁部領域において袋穴を有していることが可能である。

各固定収容部、又は固定切欠き部は、その際、各粉末チャンバー基本体セグメントの（断面で見て）先細となった空所領域内に設けられている、又は形成されていることが可能であるので、これらは、各粉末チャンバー基本体セグメント、又は全体の粉末チャンバーの寸法を拡張しない。

粉末チャンバー基本体セグメントは、典型的には旋削による、つまり特にフライス加工により製造された金属部材である。しかしまた、粉末チャンバー基本体セグメントの製造がワイヤーカット放電加工又はワイヤー切断によって行われることも考え得る。

粉末チャンバー基本体セグメントを形成する金属材料は、軽金属、特にアルミニウム、またはアルミニウム合金であることが可能である。軽金属は、比較的軽量であることのほかに、製造技術的な観点では、比較的簡単に（旋削によって）処理可能である点で際立っている。

粉末チャンバー又は粉末空間の形状構造的な幾何は、目的に適い、比較的大きな、又は長い部材又は部材構造（「大構造」）のために検討されている。ここでこれは、例えば自動車のコンポーネント、つまりドア構造のようなシャシー構造であることが可能である。粉末空間は、この為、例えば１４００ｍｍの最大深さ、特に８００ｍｍから２０００ｍｍの領域の最大深さを有することが可能である。当然、上下へのばらつきは可能である。

粉末モジュールの他に、本発明は、三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置にも関する。特にＳＬＳ装置又はＳＬＭ装置である当該装置は、上述したような少なくとも一つの粉末モジュールを有する点で際立っている。粉末モジュールと関連した全ての説明は、よって当該装置にも同様に有効である。

本発明を図中の実施例に基づいて詳細に説明する。

実施例に従う粉末モジュールの各原理図 実施例に従う粉末モジュールの各原理図 実施例に従う粉末モジュールの各原理図 実施例に従う駆動装置の原理図 実施例に従う駆動装置の原理図

図１は、実施例に従う粉末モジュール１の原理図を、（長手方向）断面図にて示す。図２は、図１と比較して９０度回転された、部分的断面図を示す。図３は、図２と比較して１８０度回転された、部分的断面図を示す。

粉末モジュール１は、三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置（図示せず）の機能構成要素である。暫時的な、層状のセレクティブ露光による、及び、これに伴う、少なくとも一のエネルギー照射（図示せず）による効果可能な構成材料（図示せず）から成る個々の構成材料層の硬化による少なくとも一つの対象の積層造形的な製造の為に、相応する装置は設けられている。硬化可能な構成材料は、例えば金属粉末であることが可能である。金属粉末は、異なる金属の粉末混合と理解されることも可能である。つまり金属粉末は、少なくとも一つの金属合金から成る粉末であることが可能であるとも言える。エネルギー照射は、レーザー光線であることが可能である。装置は、全体としてセレクティブレーザー溶解法（短縮してＳＬＭ方法）、又はセレクティブレーザー焼結法（短縮してＳＬＳ方法）の実施の為の装置である、つまり、セレクティブレーザー溶解装置（ＳＬＭ装置）、又はセレクティブレーザー焼結装置（ＳＬＳ装置）であることが可能である。

粉末モジュール１は、構成材料の収容及び放出の為に設けられている一般的にあらゆる粉末モジュールであり得る。特に、粉末モジュール１は、中で積層造形的な本来の対象の構成が行われ、そしてそのため積層造形的な製造プロセスの実施の枠内で、暫時的に層状に、選択的に硬化すべき構成材料によって満たされる構成モジュールであるか、これを介して積層造形的な製造プロセスの実施の枠内で、暫時的に層状に構成材料が、プロセスチャンバー内に調量される調量モジュールであるか、又は、積層造形的な製造プロセスの実施の枠内で、硬化されていない構成材料で満たされる収集モジュールであることが可能である。図に示された実施例において、粉末モジュールは構成モジュールであり、その際、以下の説明は、構成モジュールとしての粉末モジュールの実施に制限されない。

粉末モジュール１は、粉末チャンバー２を有する。粉末チャンバー２は、構成材料で充填可能な粉末空間３を有する。粉末空間３は、側方を粉末チャンバー２の壁部（詳説せず）によって境界づけられている。底部側は、粉末空間３はキャリア４によって境界づけられている。キャリアは４、二つの端部位置、つまり（粉末モジュール１の高さに関して）上側と、図１に示された下側の端部位置の間で、粉末チャンバー２に対して相対的に移動可能に支承されている。キャリア４の移動可能な支承は、垂直方向の移動軸に沿った、又は垂直方向の移動方向に沿ったキャリア４の特に線形な移動の実現を可能とする。

キャリア４の移動可能な支承は、これと連結された駆動装置５（図４，５参照）によって実現されている。駆動装置５は、キャリア４を粉末チャンバー２に対して相対的な相応する移動を行わせる力の形成又は発生の為に設けられている。

駆動装置５は、（電気）機械的な二つの別々のアクチュエータユニット６ａ，６ｂを有する。これらは、調整アクチュエータとも称される、又は見られることが可能である。図２−５から、アクチュエータユニット６ａ，６ｂが互いに平行に設けられていることが見て取れる。各アクチュエータユニット６ａ，６ｂは、二つの調整要素７ａ，７ｂを有する。各第一の調整要素７ａは、キャリア４と連結されている。各第二の調整要素７ｂは、粉末モジュール１の、粉末チャンバー２を支承する支承構造又は指示構造９と連結されている。

各調整要素７ａ，７ｂは、この中に各アクチュエータユニット６ａ，６ｂの種々のコンポーネントが配置されている、各アクチュエータユニット６ａ，６ｂのハウジング要素８ａ，８ｂに対して相対的に、第一の端部位置と第二の端部位置の間を、またはその逆を移動可能に支承されている。

第一の端部位置は、各調整要素７ａ，７ｂの、図５に示された、ハウジング要素８ａ，８ｂから完全に出された端部位置に相当する。第二の端部位置は、各調整要素７ａ，７ｂの、図４に示された、各ハウジング要素８ａ，８ｂ内に完全に入れられた端部位置に相当する。調整要素７ａ，７ｂの第一の端部位置においては、キャリア４は、その上側の端部位置に移動する。調整要素７ａ，７ｂの第一の端部位置は、よってキャリア４の上側の端部位置に相当する。調整要素７ａ，７ｂの第二の端部位置においては、キャリア４はその下側の端部位置に移動する。調整要素７ａ，７ｂの第二の端部位置は、よってキャリア４の下側の端部位置に相当する。アクチュエータユニット６ａ，６ｂの各調整要素７ａ，７ｂが直列に接続されている、つまり、キャリア４の（垂直な）移動軸に対して平行に推移する一つの共通な（垂直方向の）軸内に配置されており、かつ、整向されているのがわかる。

調整要素７ａ，７ｂの移動は、典型的には同じ向きに向けられている。各アクチュエータユニット６ａ，６ｂによって全体として実現可能な、キャリア４の走行経路（全ストローク）は、各アクチュエータユニット６ａ，６ｂに付設される調整要素７ａ，７ｂによって実現可能な、その各第一及び第二の端部位置の間の部分走行経路（部分ストローク）の合計から生じる。

各調整要素７ａ，７ｂは、シリンダー状の、又はシリンダー形状の幾何基本形状を有する。各調整要素７ａ，７ｂは、図に示された実施例においては、テレスコープシリンダー（独語：Ｔｅｌｅｓｋｏｐｚｙｌｉｎｄｅｒ）である。これは、互いに入れ子式に移動可能に配置された複数の調整要素を有する。調整要素７ａ，７ｂの、このようなテレスコープ状の、またはテレスコープ形状の形成は、特に、キャリア４の比較的大きな走行経路（ストローク）の実現に関して、つまり特に少なくとも５００ｍｍの走行経路の実現に関して目的に適っている。この箇所において、キャリア４の最大の走行経路（ストローク）は、８００から２０００ｍｍの間、特に９５０から１０５０ｍｍの間にあることが可能であることが捕捉されよう。

駆動装置５には、駆動ユニット１０が属している。（電気的な）駆動モーターとして形成された駆動ユニット１０は、キャリア４を粉末チャンバー２に対して相対的に移動させる力の発生のために設けられている。駆動ユニット１０によって発生される力は、力伝達要素（図示せず）によって、つまりベルト、ピニオン等によってアクチュエータユニット６ａ，６ｂ又は各アクチュエータユニット側の調整要素７ａ，７ｂへと伝達され、それらを、それらの各端部位置の間で移動させる。相応する力伝達要素の配置の為の例は、駆動ユニット１０と、アクチュエータユニット側のねじピニオンの形式の調整ピニオンとの間に接続された少なくとも一つの力伝達ベルト（図示せず）を意図する。力伝達ベルトは、駆動ユニット１０の被動側及びアクチュエータユニット側の調整ピニオンと連結されている。

図４，５に基づいて、アクチュエータユニット６ａ，６ｂが、横断キャリア又は横断ヨークであるところの複数の横断接続構造１１ａ，１１ｂ，１１ｃを介して互いに接続されていることがわかる。アクチュエータユニット６ａ，６ｂは、各アクチュエータユニット側のハウジング要素８ａ，８ｂの領域の第一の横断接続構造１１ａ（中央の横断接続構造）を介して互いに接続されている。第二の横断接続構造１１ｂ（上側の横断接続構造）を介して、アクチュエータユニット６ａ，６ｂは、その各第一の調整要素７ａの領域において、特にその各自由端部の領域において、互いに接続されている。第二の横断接続構造１１ｂは、同様に、駆動装置５をキャリア４と連結するための連結構造を形成する。第三の横断接続構造１１ｃを介して、アクチュエータユニット６ａ，６ｂは、その各第二の調整要素７ｂの領域において、特にその自由端部の領域において互いに接続されている。第三の横断接続構造１１ｃは、同様に、粉末チャンバー２を支承する支承構造９と駆動装置５を連結するための連結構造を形成する。

第一の横断接続構造１１ａは、駆動ユニット１０のコンパクトな配置（又は装置）の為の可能性を形成する。駆動ユニット１０は、少なくとも二つのアクチュエータユニット６ａ，６ｂの間で、特に中央で、第一の横断接続構造１１ａに設けられている。少なくとも第一の横断接続構造１１ａは、少なくとも部分的に中空に形成されていることが可能であるので、これは、上述した力伝達要素の収容の為に設けられている。

駆動装置１０のシールの為に、特に構成材料の進入に対するシールの為に、粉末モジュール１は、垂直方向に延長可能な、特にベローズ状に形成された、シール要素１２を有する。シール要素１２は、垂直方向において、キャリア４と粉末チャンバー２又は底部側で粉末チャンバー２に当接する粉末チャンバー接続部材１３の間に設けられている。粉末チャンバー接続部材１３は、図に示された実施例においては、収容要素である。これは、構成材料の収容の為に設けられ、流れチャネル構造を有する収容領域を画成している。

粉末モジュール１は、運転中にデータ及び／又はエネルギーを供給されるべき複数のコンポーネントを有する。相応するコンポーネントとして、例えば駆動ユニット１０及びキャリア４、つまり特に、キャリア４の構成部材を形成するプレート状の加熱体１４が挙げられる。相応して、粉末モジュール１は、データ的に、及び／又は電気的に供給すべき粉末モジュール１のコンポーネントのデータ的、及び／又は電気的な供給の為のデータ配線及び／又は電源配線（詳説せず）を有する。相応する供給配線を介して、具体的な形態に応じて（電気的な）エネルギー及び／又はデータが導かれることが可能である。

供給配線は、其々、特にジョイント式に互いに接続される複数のガイド要素（詳説せず）を有する、チェーン状のガイド装置１５ａ，１５ｂ内に案内されて設けられている。ガイド装置１５ａ，１５ｂは、多関節式の、開かれ、又は閉じられ形成された長いエネルギーチェーンである。ガイド装置１５ａ，１５ｂは、図２に表されていない。アクチュエータユニット６ａ，６ｂの平行な配置をより良好に見て取るためである。

図１に基づいて、第一のガイド装置１５ａが、（上側の）第一の固定領域（詳説せず）を介してキャリア４に、そして（下側の）第二の固定領域（詳説せず）を介して、粉末モジュール１の不動の部分に、つまり、粉末モジュール１の不動の部分に設けられたプレート状の、又はプレート形状のキャリア構造１６ａに固定されていることが見て取れる。第一のガイド装置１５ａは、少なくとも基本位置又は基本状態において、ジグザグ状に、第一の固定領域と第二の固定領域の間に延在している（図３参照）。第二のガイド装置１５ｂは、第一の固定領域（詳説せず）を介して駆動装置５に、そして第二の固定領域（詳説せず）を介して同様に、粉末モジュール１の不動の部分、つまり粉末モジュール１の不動の部分に設けられる、プレート状の、又はプレート形状のキャリア構造１６ｂに固定されている。第二のガイド装置１５ｂは、第一のガイド装置１５ａと同様に、少なくとも基本位置又は基本状態において、ジグザグ状に、第一の固定領域と第二の固定領域の間に延在している。各基本位置又は基本状態は、キャリア４の下側の端部位置に相当する。粉末モジュール１の不動の部分は、其々、粉末チャンバー２を支承する支承構造９である。

キャリア４の最大走行経路（ストローク）は、８００から２０００ｍｍの間、特に９５０ｍｍから１０５０ｍｍの間に位置することが可能である点、言及されよう。キャリア４の大きなストロークに相応して、相応して高く形成された粉末チャンバー２を必要とする。この為、粉末チャンバー２又は粉末空間３を画成する粉末チャンバー基本体（詳説せず）が、粉末チャンバー基本体を形成しつつ互いに固定可能である、又は固定された粉末チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂにセグメント化されて形成されていることが可能である（図１参照）。各粉末チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂの積層状の配置によって、基本的に任意に高い粉末チャンバー２と、よって任意に高い構成高さが実現されることが可能である。粉末チャンバー２又は粉末チャンバー基本体のセグメント化は、上述したように、理想的な粉末チャンバー２の形態を意味する。

Claims (13)

1. 三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置の為の粉末モジュール（１）であって、
   粉末形状の構成材料によって充填可能な粉末空間（３）を画成する粉末チャンバー（２）を有し、
   粉末空間（３）内に設けられ、粉末空間（３）を底部側で画成し、粉末チャンバー（２）に対して相対的に移動可能に支承されたキャリア（４）を有し、そして、
   キャリア（４）を粉末チャンバー（２）に対して相対的に移動させる力を発生するための駆動装置（５）を有する粉末モジュール（１）において、
   特にシリンダー状の、少なくとも一つの調整要素（７ａ，７ｂ）を其々有する、特に移動可能な、又は移動連結された、少なくとも二つの別々のアクチュエータユニット（６ａ，６ｂ）を、駆動装置（５）が有し、
   その際、各調整要素（７ａ，７ｂ）は、各アクチュエータユニット（６ａ，６ｂ）の各ハウジング要素（８ａ，８ｂ）に対して相対的に、第一の端部位置と第二の端部位置の間を移動可能に支承されていることを特徴とする粉末モジュール。
2. 各アクチュエータユニット（６ａ，６ｂ）が、第一の端部位置と第二の端部位置の間を移動可能に支承された、特にテレスコープ状の少なくとも一つの第一の調整要素（７ａ）と、第一の端部位置と第二の端部位置の間を移動可能に支承された、特にテレスコープ状の、少なくとも一つの第二の調整要素（７ｂ）を有することを特徴とする請求項１に記載の粉末モジュール。
3. アクチュエータユニット（６ａ，６ｂ）の調整要素（７ａ，７ｂ）が直列に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の粉末モジュール。
4. 各第一の調整要素（７ａ）がキャリア（４）と連結可能である、又は連結されており、そして各第二の調整要素（７ｂ）が、粉末チャンバー（２）を支承する、特にフレーム状である、粉末モジュール（１）の支承構造（９）と連結可能である、又は連結されていることを特徴とする請求項２または３に記載の粉末モジュール。
5. 駆動装置（５）が、アクチュエータユニット（６ａ，６ｂ）に付設されたモーター式の少なくとも一つの駆動ユニット（１０）であって、キャリア（４）を粉末チャンバー（２）に対して相対的に移動させるたけも力を発生するための駆動ユニット（１０）を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の粉末モジュール。
6. 少なくとも二つのアクチュエータユニット（６ａ，６ｂ）が互いに平行に設けられており、そして少なくとも一つの横断接続構造（１１ａ−１１ｃ）を介して、特に各アクチュエータユニット側のハウジング要素（８ａ−８ｃ）の領域において互いに接続されており、その際、駆動ユニット（１０）が、特に、少なくとも二つのアクチュエータユニット（６ａ，６ｂ）の間の中央で横断接続構造（１１ａ）に設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の粉末モジュール。
7. 少なくとも二つのアクチュエータユニット（６ａ，６ｂ）が、少なくとも一つの第一の横断接続構造（１１ａ）を介してアクチュエータユニット側の各ハウジング要素（８ａ，８ｂ）の領域で互いに接続されており、そして第二の横断接続構造（１１ｂ）を介して、その第一又は第二の各調整要素（７ａ，７ｂ）の領域において、そして場合によっては、第三の横断接続構造（１１ｃ）を介して、その第二または第一の各調整要素（７ａ，７ｂ）の領域において互いに接続されていることを特徴とする請求項６に記載の粉末モジュール。
8. 特にデータ供給すべき、及び／又は電源供給を行うべき粉末モジュールのコンポーネント、特にキャリア（４）及び／又は駆動装置（５）の、特にデータ供給の為、及び／又は電気的供給の為の少なくとも一つのデータ配線及び／又は供給配線に特徴を有し、その際、供給配線が、特にジョイント式に互いに接続された複数のガイド要素を有する、特にチェーン状のガイド装置（１５ａ，１５ｂ）内に案内されて配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の粉末モジュール。
9. 複数のガイド装置（１５ａ，１５ｂ）に特徴を有し、その際、第一のガイド装置（１５ａ）が、第一の固定領域を介してキャリア（４）に、そして第二の固定領域を介して粉末モジュール（１）の不動の部分に、特に粉末モジュール（１）の不動の部分にもうけっれたキャリア構造（１６ａ）に固定されており、その際、第一のガイド装置（１５ａ）は、少なくとも基本位置又は基本状態においてジグザグ状に第一の固定領域と第二の固定領域の間に延在しており、そして第二のガイド装置（１５ｂ）が、第一の固定領域を介して駆動装置（５）に、そして、第二の固定領域を介して、粉末モジュール（１）の不動の部分、特に粉末モジュール（１）の不動の部分に設けられたキャリア構造（１６ａ）に固定されており、その際、第二のガイド装置（１５ａ）が、少なくとも基本位置又は基本状態においてジグザグ状に第一の固定領域と第二の固定領域の間に延在していることを特徴とする請求項８に記載の粉末モジュール。
10. 少なくとも一つの方向に延長可能な、特にベローズ状に形成されたシール要素（１２）に特徴を有し、このシール要素が、垂直方向においてキャリア（４）と、粉末チャンバー（２）又は粉末チャンバー（２）に底部側で取り付けられた粉末チャンバー接続部材（１３）の間に設けられている、又は形成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の粉末モジュール。
11. キャリア（４）の最大走行経路が、４００ｍｍから２０００ｍｍの間、特に９５０ｍｍから１０５０ｍｍの間にあることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の粉末モジュール。
12. 粉末チャンバー（２）が、粉末チャンバー基本体を有し、この粉末チャンバー基本体が、粉末空間（３）を画成しており、その際、粉末チャンバー基本体が、粉末チャンバー基本体を形成しつつ互いに固定可能、又は固定された複数の粉末チャンバー基本体セグメント（２ａ，２ｂ）にセグメント化されて形成されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の粉末モジュール。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の少なくとも一つの粉末モジュール（１）に特徴を有する三次元の対象の積層造形的製造の為の装置。

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