JP2018079463A - 三次元的な物体を付加的に製造するための装置 - Google Patents

三次元的な物体を付加的に製造するための装置 Download PDF

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Abstract

【課題】三次元的な物体の付加的な製造のための改善された装置を提供すること。【解決手段】露光と、これに伴う、エネルギービームを用いて凝固化可能な構造材料3から成る構造材料層の凝固化とによって三次元的な物体2を付加的に製造するための装置1であって、プロセスガス9が貫流可能である管路構造12と、プロセスガス9のフィルタリングのためのフィルタ装置7とを含んでいる、前記装置において、フィルタ装置7が、交換可能に管路構造12に接続して配置されている複数のフィルタモジュール14を含んでおり、管路構造12に接続して配置されたフィルタモジュール14が、フィルタモジュールがプロセスガス9によって貫流可能に管路構造12へ接続されている動作状態と、フィルタモジュールがプロセスガス9によって貫流不能に管路構造12へ接続された非動作状態とへ切換可能である。【選択図】図1

Description

本発明は、請求項1の前提部分の更なる特徴を有する、連続的で層ごとの選択的な露光と、これに伴う、エネルギービームを用いて凝固化可能な構造材料から成る構造材料層の連続的で層ごとの選択的な凝固化とによって三次元的な物体を付加的に製造するための装置に関するものである。
三次元的な物体を付加的に製造するための適当な装置は、例えば、選択的レーザ焼結法あるいは選択的レーザ溶融法を実行するための装置の形態で基本的に知られている。
適当な装置は、典型的には、少なくとも1つの特に配管状の管路要素を含む管路構造と、管路構造に接続されたフィルタ装置とを含んでいる。管路構造は、付加的な構造工程の実行の範囲において装置のプロセスチャンバ内で生じる、特にプロセスに起因して生じる汚濁物を含むプロセスガスによって貫流可能である。フィルタ装置は、プロセスガスのフィルタリングのために設置されている。
これまでは、例えばフィルタ装置に属するフィルタモジュールの飽和状態に達して例えば適当なフィルタモジュールの交換のために一時的に非動作とされる場合に、フィルタ装置が適当な装置の動作は中断される必要がある。装置の動作、すなわち付加的な構造工程の実行は、フィルタ装置の動作も可能である場合にのみ可能である。
このことは、特に付加的な構造工程の実行の効率的で連続的な実行に関して改善の余地のあるものである。
本発明の基礎をなす課題は、特に付加的な構造工程の実行の効率的で連続的な実行に関して、三次元的な物体の付加的な製造のための改善された装置を提供することにある。
上記課題は、請求項1による装置によって解決される。各従属性流行は、装置の考えられる実施形態に関するものである。
ここに記載された装置(「装置」)は、連続的で層ごとの選択的な露光と、これに伴う、凝固化可能な構造材料から成る構造材料層の凝固化とによる、三次元的な物体、すなわち例えば技術的な部材あるいは技術的な部材群を付加的に製造するために設置されている。構造材料は、粒子状あるいは粉体状の金属材料、合成樹脂材料及び/又はセラミック材料であり得る。選択的に凝固化されるべき各構造材料層の選択的な凝固化は、物体に関する構造データに基づきなされる。適当な構造データは、付加的に製造されるべき各物体の幾何学的−構造上の形状を示すものであり、例えば付加的に製造されるべき各物体の「スライスされた」CADデータを含むことができる。装置は、SLM装置、すなわち選択的レーザ溶融法(SLM法)を実行する装置として、又はSLS装置、すなわち選択的レーザ焼結法(SLS法)を実行する装置として形成されることが可能である。
装置は、付加的な構造工程の実行に典型的に必要な機能構成要素を含んでいる。これには、特に(装置の構造平面内で)選択的に凝固化されるべき構造材料層の形成のために設置された積層装置と、(装置の構造平面内で)選択的に凝固化されるべき構造材料層の選択的な露光装置とが含まれる。積層装置は、典型的には複数の構成要素、すなわち例えば特にブレード状の積層工具を含む積層要素と、積層要素を所定の運動軌道に沿ってガイドするためのガイド装置とを含んでいる。露光装置も、典型的には複数の構成要素、すなわち例えばエネルギービームあるいはレーザビームを発生させるためのビーム発生装置と、ビーム発生装置によって発生されるエネルギービームあるいはレーザビームを選択的に固化されるべき積層装置の露光されるべき範囲へ偏向させるためのビーム偏向装置(スキャナ装置)と、例えばレンズ要素、対物レンズ要素のような様々な光学的な要素とを含んでいる。
上述の装置の機能構成要素は、典型的には、典型的には不活性化可能なプロセスチャンバに、又はこのプロセスチャンバ内に配置又は形成されている。
装置は、特に配管状の管路要素を含む管路構造あるいは配管構造(「管路構造」)を含んでおり、この管路構造あるいは配管構造は、付加的な構造工程の実行の範囲において装置のプロセスチャンバ内で生じる、特にプロセスに起因して生じる汚濁物を含むプロセスガスによって貫流可能あるいは貫流されている。プロセスガスにおける、あるいは管路構造を貫流するプロセスガス流における対応する汚濁物は、特にプロセスに起因して生じるスモーク粒子若しくはスモーク残滓粒子及び/又は凝固化されていない構造材料粒子(「溶接スプラッシュ」)である。管路構造は、特に(フィルタされるべき)プロセスガスがプロセスチャンバから管路構造へ流れることができる、流出開口部を含むプロセスチャンバの流出範囲へ管路要素(部分)で接続されており、特に(フィルタされた)プロセスガスが管路構造からプロセスチャンバへ流れることができる、流入開口部を含むプロセスチャンバの流入範囲へ別の管路要素(部分)で接続されている。
さらに、装置は、付加的な構造工程の実行の範囲において装置のプロセスチャンバ内で生じる、特にプロセスに起因して生じる汚濁物を含むプロセスガスのフィルタリングのために設置されている、管路構造へ接続されたフィルタ装置を含んでいる。プロセスガスのフィルタリングは、適当な汚濁物をプロセスガスから除去することと理解されるべきである。フィルタされるべきプロセスガスにおける適当な汚濁物は、上述のように、特にプロセスに起因して生じるスモーク粒子若しくはスモーク残滓粒子及び/又は凝固化されていない構造材料粒子(「溶接スプラッシュ」)である。
フィルタ装置は、複数の、すなわち少なくとも2つのフィルタモジュールを含んでいる。各フィルタモジュールは、フィルタモジュールハウジングを含んでいる。各フィルタモジュールハウジングは、流入側を形成する流入部分と、流出側を形成する流出部分と、流入部分と流出部分の間に配置されているか、又は形成されている、幾何学的に規定して構成されたフィルタ体収容空間とを含んでいる。後述のように、フィルタ体収容空間は、幾何学的に規定して構成された所定の数のフィルタ体(のみ)を収容するために設置されていることが可能である。その幾何学的な構成にかかわらず、フィルタ体は、例えば組織様の、多孔性の、又は細胞状のフィルタ材料で形成されているか、あるいは少なくとも1つのこのようなものを含んでいる。
合目的には、各フィルタモジュールは、予備構成可能な、又は予備構成された、個別に操作可能なアセンブリを形成している。したがって、各フィルタモジュールの操作が容易化されており、フィルタモジュールは、特に自動化可能あるいは自動化されて、問題なく、例えば交換あるいは取り換えに関連して操作されることが可能である。
フィルタモジュールは、(必要に応じて)交換可能に管路構造へ接続されて配置可能であるか、又は配置されている。したがって、フィルタモジュールは、これらフィルタモジュールが管路構造へ接続されているように、管路構造において配置されることが可能である。管路構造に接続して配置されたフィルタモジュールは、管路構造を貫流するプロセスガスによって貫流されることが可能である。管路構造に接続されて配置されたフィルタモジュールにより、基本的にプロセスガスのフィルタリングが可能となる。
管路構造に接続して配置された各フィルタモジュールは、個別に、すなわち個々に、グループで、又は全体で、フィルタ装置に割り当てられた切換装置を介して、各フィルタモジュールがプロセスガスによって貫流可能に管路構造へ接続されている各動作状態へ、及び各フィルタモジュールがプロセスガスによって貫流不能に管路構造へ接続されている各非動作状態へ切換可能である。したがって、切換装置は、複数の、すなわち少なくとも2つの切換位置を含んでおり、これら切換位置を介して、各フィルタモジュールの適当な動作状態あるいは非動作状態が実行され得る。したがって、各切換位置は、フィルタモジュールの各動作状態あるいは非動作状態に割り当てられている。切換装置の適当な切換位置は、例えば、管路構造を貫流するプロセスガスが切換装置の第1の例示的な切換位置において管路構造へ接続されて配置された1つのみのフィルタモジュールを貫流し装置の別の例示的な切換位置において少なくとも2つの、場合によっては全ての、管路構造へ接続されて配置されたフィルタモジュールを貫流するように実現されていることが可能である。プロセスガスの実際のフィルタリングは、少なくとも1つの、管路構造へ接続されて配置され動作状態へ切り換えられたフィルタモジュールによって可能である。
動作状態及び非動作状態へのフィルタモジュール個別の切換の可能性によって、個々のフィルタモジュール、すなわち特に例えば飽和状態へ戻されるべき制限されたフィルタ性能を有するか、又は個別のフィルタモジュールの故障を有するフィルタモジュールの交換時にも、フィルタ装置の動作が可能である。この場合、プロセスガスのフィルタリングは、少なくとも1つの、継続して管路構造において接続して配置され、動作状態へ切り換えられたフィルタモジュールによって保証されている。フィルタモジュールを交換するために、このフィルタモジュールは、切換装置によって非動作状態に切り換えられることができる。非動作状態へ切り換えられたフィルタモジュールは、管路構造を貫流するプロセスガス流から分離されているとともに、管路構造へ接続されているその配置から容易に取り外されることが可能である。
これにより、例えば飽和状態へ到達してフィルタモジュールが交換されるべきあるいは交換される場合には、装置の動作が中断される必要がある。フィルタモジュールの交換は、原則的に装置の動作中、すなわち付加的な構造工程の実行中でさえも行われることが可能である。これにより、付加的な構造工程の特に効率的で連続的な実行に関して、三次元的な物体の付加的な製造のための改善された装置が存在する。
切換装置は、複数の弁ユニットを含む弁装置として形成されることができるか、又はこのような弁装置を含むことが可能である。切換装置に属する制御装置を介して典型的には個々に作動可能な、弁装置の弁ユニットは、それぞれ管路構造に接続されて配置されたフィルタモジュールに割り当てることが可能であるか、又は割り当てられている。各弁ユニットは、各弁ユニットに割り当てられたフィルタモジュールがプロセスガスによって貫流され得る第1の切換位置と、各弁ユニットに割り当てられたフィルタモジュールがプロセスガスによって貫流され得ない第2の位置とへもたらされることが可能である。したがって、弁ユニットの切換位置は、弁ユニットに割り当てられたフィルタモジュールの動作状態あるいは非動作状態と互いに関係づけられている。したがって、弁ユニットの切換位置は、フィルタモジュールの動作状態あるいは非動作状態に割り当てられている。したがって、切換装置の切換位置は、弁装置に属する弁ユニットの各切換位置を介して実行され得る。適当な弁ユニットは、例えば切換弁として形成されることができるか、又はこのような切換弁を含むことができる。
管路構造は、複数の接続インターフェースを含む接続装置を含むことができ、各フィルタモジュールは、各接続インターフェースを介して管路構造へ接続して配置可能である。したがって、各接続インターフェースは、フィルタモジュールを管路構造に接続して配置するように設置されることが可能である。弁ユニットは、典型的には各接続インターフェースに割り当てられており、したがって、各接続インターフェースが典型的には弁ユニットを備えている。
各フィルタモジュールも接続インターフェースを含んでおり、これら接続インターフェースを介して、フィルタモジュールが必要に応じて管路構造の接続装置の各接続インターフェースへ接続可能であるか、又は接続されている。管路構造側の接続インターフェースは、例えばフランジ範囲を含む接続パイプ部を含むことができる。フィルタモジュール側の接続インターフェースも、例えばフランジ範囲を含む接続パイプ部を含むことが可能である。管路構造側の接続インターフェースも、又はフィルタモジュール側の接続インターフェースも、合目的には同一に(同様に)構成されている。これにより、各フィルタモジュールの必要に応じた交換あるいは後述する必要に応じて取り換えが容易化される。
管路構造側あるいはフィルタモジュール側の各接続インターフェースは、適切な固定要素及びシール要素を含むことが可能である。上述のように、接続インターフェースは、フランジ範囲を含む接続パイプ部として形成されることができる。各接続パイプ部あるいはフランジ範囲は、典型的には固定要素及びシール要素を含んでいる。各固定要素は、フィルタモジュールを不変の位置固定された位置決めにおいて管路構造側の接続インターフェースに固定するために設置されることができる。各固定要素は、管路構造側の接続インターフェースにおけるフィルタモジュールの係合式及び/又は嵌合式の固定を可能とするものである。管路構造側の接続インターフェースにおけるフィルタモジュールの係合式あるいは嵌合式の固定を可能とする固定要素は、例えば固定クランプあるいは張力クランプであり得る。したがって、適当な固定要素は、例えば部分リング形又は完全リング形あるいは部分リング状又は完全リング状の固定クランプあるいは張力クランプであり得るか、あるいはこれを含むことが可能である。適当なシール要素は、例えばシールリングであり得るか、あるいはシールリングを含むことが可能である。
装置はフィルタ装置に割り当てられた検出装置を含むことができ、この検出装置は、管路構造へ接続して配置された少なくとも1つのフィルタモジュールの最新の、及び/又は将来の飽和度を示す飽和情報の特に自動化可能あるいは自動化された検出のために設置されている。したがって、検出装置によって、フィルタモジュールの最新の、及び/又は将来の飽和度を検出することができ、その結果、場合によってはなされるフィルタモジュールの交換が早期に、あるいは適時に行うことが可能である。
飽和情報は、フィルタモジュールの飽和度あるいは飽和状態を示す、飽和度に依存したパラメータを示すことができる。適当なパラメータは、例えば、飽和度に依存したフィルタモジュールの重量あるいは飽和度に依存したフィルタモジュールの重量変化、飽和度に依存したプロセスガスの圧力あるいはフィルタモジュールの流入部分とフィルタモジュールの流出部分の間の、飽和度に依存したプロセスガスの差圧(圧力差)、及びフィルタモジュールを通る、特にプロセスガス流を生じさせるポンプ装置の出力と比較した、飽和度に依存したプロセスガスの流速、あるいはフィルタモジュールの流入部分と流出部分の間の飽和度に依存した流速差又はフィルタモジュールを通って流れるか、あるいはフィルタモジュールから流出するプロセスガスの飽和度に依存した組成であり得る。
各フィルタモジュールのフィルタモジュールハウジングのフィルタ体収容空間が幾何学的に規定して構成された所定の数のフィルタ体(のみ)を収容するために設置されることが可能であることが言及された。換言すれば、各フィルタ体収容空間は、その内部に収容可能な、あるいは収容されたフィルタ体に関して、各フィルタモジュールについて規定された数の幾何学的に規定して構成されたフィルタ体のみがこのフィルタ体収容空間内に収容され得るように幾何学的に規定されて構成されることができ、すなわち、幾何学的−構造的に寸法設定されることができる。
例えば、フィルタハウジングあるいはフィルタ体収容空間は、所定の寸法、すなわち所定の外径及び内径並びに所定の高さを有する(中空)円筒状の基本形状を備えることが可能である。適当なフィルタ体収容空間は、所定の寸法を有する円筒あるいは中空円筒として規定して構成されており、このフィルタ体収容空間内には、その幾何学的に規定された構成により、幾何学的に規定されて構成された所定の数のフィルタ体、すなわち外径及び内径並びに高さあるいは全高がフィルタ体収容空間に適合されているリング状あるいはリングセグメント状の基本形状を有するフィルタ体のみを収容することができる。この構成は、当然、(中空)円筒状とは異なる基本形状を有するフィルタモジュールハウジングあるいはフィルタ体収容空間についても同様に当てはまる。
したがって、各フィルタ体収容空間は空間的に規定されたフィルタ体収容空間体積(「体積」)を備えており、このフィルタ体収容空間体積内には、それぞれ幾何学的に規定されて構成された所定の数のフィルタ体(のみ)が収容可能であるか、あるいは収容されている。幾何学的に規定されて構成された所定の数のフィルタ体は、1の数とも理解されることができ、すなわち、フィルタ体収容空間内には1つのみの(唯一の)幾何学的に規定して構成されたフィルタ体も収容可能であるか、あるいは収容され得る。
フィルタモジュールのフィルタモジュールハウジングは、それぞれ幾何学的に規定して構成されたフィルタモジュールハウジング側で含まれるフィルタ体収容空間内に収容可能あるいは収容された幾何学的に規定して構成されたフィルタ体の各所定の数において異なっていてよい。したがって、各フィルタモジュールハウジングのフィルタ体収容空間はその各フィルタ体収容空間体積において異なっていてよく、各フィルタ体収容空間内には、幾何学的に規定されて構成された所定の数のフィルタ体のみが収容可能である。しかしながら、当然、フィルタモジュールのフィルタモジュールハウジングがそれぞれ幾何学的に規定されて構成されたフィルタモジュールハウジング側で含まれるフィルタ体収容空間内に収容可能あるいは収容された幾何学的に規定されて構成されたフィルタ体の各所定の数において異なっていないことも考えられる。したがって、各フィルタモジュールハウジングのフィルタ体収容空間は、各フィルタ体収容体積において同一であることができ、各フィルタ体収容空間内には幾何学的に規定されて構成された同一の所定の数のフィルタ体が収容可能である。
幾何学的に規定された所定の構成のフィルタ体を基礎として、第1のフィルタモジュールは、第1の数のこのようなフィルタ体が収容可能あるいは収容されているフィルタ体収容空間を含むことができ、第2の(あるいは別の)フィルタモジュールは、第1の数とは異なる第2の数のこのようなフィルタ体が収容可能あるいは収容されているフィルタ体収容空間を含むことができる。例えば、第1のフィルタモジュールは、1つのみのこのようなフィルタ体が収容可能あるいは収容されているフィルタ体収容空間を含むことができ、第2のフィルタモジュールは、第1のフィルタモジュールのフィルタ体収容空間に関して少なくとも1つの別のこのようなフィルタ体が収容可能あるいは収容されているフィルタ体収容空間を含むことができ、第3のフィルタモジュールは、第2のフィルタモジュールのフィルタ体収容空間に関して少なくとも1つの別のこのようなフィルタ体が収容可能あるいは収容されているフィルタ体収容空間を含むことができ、以下同様である。
フィルタ体収容空間内に複数のフィルタ体が収容されていれば、これらフィルタ体は、例えば積層状に互いに重なり合って配置されることが可能である。このとき、フィルタ体は、互いに一直線に配置されることができる。フィルタ体がリング形あるいはリング状に、一般にフィルタ体側で規定された内部空間によって形成されていれば、フィルタ体側で規定された各内部空間は互いに一直線となり得る。各フィルタ体の互いに重なり合った積層状の配置に代えて、各フィルタ体の互いに隣り合った列状の配置も考えられる。
上述のように、各フィルタモジュールは、(2つの)接続インターフェースを含んでおり、これら接続インターフェースを介して、フィルタモジュールが装置側の管路構造の所定の管路構造側の接続インターフェースに必要に応じて接続可能であるか、又は接続されている。したがって、所定の付加的な構造工程についてフィルタ装置の効率的な動作を保証するために、フィルタ装置に属するフィルタモジュールは、その各飽和度にかかわらず、必要に応じて交換されることが可能である。これにより、必要に応じてフィルタモジュールが比較的大きな、又は比較的小さな最大にフィルタ可能なフィルタ体積と共に用いられ得るときに、フィルタ装置の効率的な動作に対して合目的であり得る可変に適合可能なフィルタサイズを有するフィルタ装置が存在する。フィルタサイズは、異なるフィルタモジュールの使用によって、あるいは各フィルタモジュールのフィルタモジュールハウジングのフィルタ体収容空間内に収容されるフィルタ体の異なる数によって規定されている。
典型的には幾何学的に規定された所定の構成の、特に所定の長さのフィルタモジュールハウジングのみが管路構造側の接続インターフェースに接続可能あるいは接続されている。したがって、典型的には幾何学的に規定された所定の構成の、特に所定の長さのフィルタモジュールハウジングのみが管路構造側の接続インターフェースに接続されることが可能である。したがって、フィルタ装置に属するフィルタモジュールは、合目的には幾何学的に規定された適当な構成、特に適当な長さを備えている。幾何学的に規定されたフィルタモジュールの構成により、管路構造側の接続範囲におけるフィルタモジュールの特に正確な接続あるいは正確な配置が可能となる。
フィルタモジュールハウジング側で含まれるフィルタ体収容空間内での各フィルタ体の(位置)安定的な配置を保証するために、各フィルタ体収容空間内に収容された1つ又は複数のフィルタ体が圧力ばめあるいはプレスばめによって各フィルタ体収容空間内に収容されることが可能である。圧力ばめあるいはプレスばめは、各フィルタ体収容空間内に収容されたフィルタ体のフィルタ体収容空間に対するある程度の内径過大によって形成されることが可能である。
各フィルタモジュールは、フィルタモジュールハウジング側に配置又は形成された閉鎖装置を含むことが可能である。各フィルタモジュールハウジングは、各閉鎖装置によって閉鎖可能な、各フィルタ体収容空間内へのアクセスを可能とするアクセス開口部を備えることが可能である。閉鎖装置とアクセス開口部の相互作用によって、場合によっては、すなわち例えば保守点検の目的で必要な、各フィルタ体収容空間内に収容された1つ又は複数のフィルタ体の交換が可能である。
閉鎖装置は、場合によっては可動にフィルタモジュールハウジングに配置又は形成されたカバー状の閉鎖要素を含むことができる。閉鎖要素は、フィルタ体収容空間へのアクセスが可能であるように閉鎖要素がアクセス開口部に対して相対的に移動されている開放位置と、フィルタ体収容空間へのアクセスが不可能であるように閉鎖要素がアクセス開口部に対して相対的に移動されている閉鎖位置との間で(旋回)移動可能に支持されている。閉鎖要素は、閉鎖位置において、典型的にはフィルタ体収容空間が流体密に閉鎖されているようにアクセス開口部に対して相対的に、すなわち特にアクセス開口部に対して移動されている。
各フィルタモジュールハウジング内には、プロセスガスあるいはプロセスガス流によって貫流可能な、あるいはフィルタ装置の動作中に貫流される流れ通路構造が形成され得る。流れ通路構造は、フィルタされるべきプロセスガスあるいはフィルタされるべきプロセスガス流をフィルタモジュールへ流入させるための特に配管状の流入側を形成する流入部分を含む第1の流れ通路構造部分と、フィルタされたプロセスガスあるいはフィルタされたプロセスガス流をフィルタモジュールから流出させるための特に配管状の流出側を形成する流出部分を含む第2の流れ通路構造部分とを含むことができる。両流れ通路構造部分は互いに連通している。それぞれフィルタモジュール側で含まれるフィルタ体収容空間内に収容された1つ又は複数のフィルタ体は、第1の流れ通路構造部分と第2の流れ通路構造部分の間に配置されている。
本発明を図面における実施例に基づき詳細に説明する。
一実施例による装置の原理図である。 一実施例によるフィルタモジュールの原理図である。 一実施例によるフィルタモジュールの原理図である。
図1には、一実施例による装置1の原理図が示されている。図1では、装置1における後述の原理の説明に関連する部分のみが切断された視点において示されている。
装置1は、連続的で層ごとの選択的な露光及びこれに伴う、レーザビーム5によって凝固化可能な構造材料3すなわち例えば金属粉体から成る構造材料層の連続的で層ごとの選択的な凝固化によって、三次元的な物体2、すなわち特に技術的な部材あるいは技術的な部材群の付加的な製造に用いられる。凝固化されるべき各構造材料層の選択的な凝固化は、物体に関連した構造データに基づいてなされる。適当な構造データは、付加的に製造されるべき各物体2の幾何学的な、あるいは幾何学的−構造上の形状を示すとともに、製造されるべき物体2の例えば「スライスされた」CADデータを含むことができる。装置1は、LaserCUSING(登録商標)装置として、すなわち選択的レーザ溶融法を実行するための装置として形成されることができる。
装置1は、付加的な構造工程の実行に必要な機能構成要素を含んでいる。これには、(装置1の構造平面において)選択的に凝固化されるべき構造材料層を形成するために設置されている積層装置17と、(装置1の構造平面において)選択的に凝固化されるべき構造材料層を選択的に露光させるために設置されている露光装置4とが含まれる。積層装置17は、複数の構成部材(不図示)、すなわち特にブレード状の積層工具を含む積層要素と、所定の運動軌道に沿って積層要素をガイドするためのガイド装置とを含んでいる。露光装置4も、複数の構成部材(不図示)、すなわちレーザビーム5を発生させるためのレーザビーム発生装置と、このレーザビーム発生装置によって発生するレーザビーム5を選択的に凝固化されるべき構造材料層の露光されるべき範囲へ偏向させるためのビーム偏向装置と、典型的にはビーム発生装置とビーム偏向装置の間に配置されている、例えば対物レンズ要素、レンズ要素などの様々な光学的な要素とを含んでいる。
装置1の上述の機能構成要素は、装置1のプロセスチャンバ8に、又はこのプロセスチャンバ内に配置又は形成されている。プロセスチャンバ8は、不活性化されており、すなわち例えばアルゴン、窒素などのような不活性ガスで満たされている。
さらに、装置1は、付加的な構造工程の実行の範囲でプロセスチャンバ8内において生じる、特にプロセスに起因して生じる汚濁物を含むプロセスガス9が貫流可能あるいは貫流する管路構造12を含んでいる。プロセスチャンバ8を通るプロセスガス9の流れ、すなわちプロセスガス流は、プロセスチャンバ8内の矢印によって示唆されている。プロセスガス9における適当な汚濁物は、特にプロセスに起因して生じるスモーク粒子又はスモーク残滓粒子であり、及び/又は凝固化されていない構造材料粒子(「溶接スプラッシュ」)である。管路構造12は、特に(フィルタされるべき)プロセスガス9がプロセスチャンバ8から管路構造12へ流れることができるか、あるいは流れる、流出開口部を含むプロセスチャンバ8の流出範囲10へ管路要素(部分)で接続されており、特に(フィルタされた)プロセスガス9が管路構造12からプロセスチャンバ8へ還流することができる、流入開口部を含むプロセスチャンバ8の流入範囲1へ別の管路要素(部分)で接続されている。プロセスチャンバ8と管路構造12によって閉じた流れ回路が形成されていることが分かる。したがって、プロセスガス9は、プロセスチャンバ8と管路構造12の間において、閉じた流れ回路内で流れる。
フィルタ装置7と、管路構造12を通る、すなわちフィルタ装置7も通るプロセスガス9の流れを可能とする吸引流を発生させるために設置されているポンプ装置13とが、管路構造あるいは配管構造12に接続されている。
フィルタ装置7は、付加的な構造工程の実行の範囲においてプロセスチャンバ8内で生じる、特にプロセスに起因して生じる汚濁物を含むプロセスガス9をフィルタリングするために設置されているとともに、複数の、すなわち少なくとも2つのフィルタモジュール14を含んでいる。各フィルタモジュール14は、フィルタモジュールハウジング15を含んでいる。各フィルタモジュールハウジング15は、流入側を形成する流入部分26と、流出側を形成する流出部分27と、流入部分26と流出部分27の間に配置又は形成され幾何学的に規定して構成されたフィルタ体収容空間16(図2、図3参照)とを含んでいる。各フィルタモジュール14は、予備構成可能な、又は予備構成された、個別に操作可能なアセンブリを形成することが可能である。
フィルタモジュール14は、(必要に応じて)交換可能に管路構造12へ接続して配置可能であるか、あるいは配置されており、すなわち、したがってフィルタモジュールは、図1に示されているように管路構造12に接続されているように管路構造12に配置されることが可能である。管路構造12に接続されたフィルタモジュール14は、管路構造12を貫流するプロセスガス9によって貫流されることができるとともに、基本的にプロセスガス9のフィルタリングを可能とするものである。
管路構造12に接続して配置されたフィルタモジュール14は、個別に、すなわち個々に、グループ又は全体で、フィルタ装置7に割り当てられた切換装置29を介して、各フィルタモジュール14がプロセスガス9によって貫流可能に管路構造12に接続されている各動作状態と、各フィルタモジュール14がプロセスガス9によって貫流不能に管路構造12に接続されている各非動作状態とへ切換可能である。したがって、切換装置29は、複数の、すなわち少なくとも2つの切換位置を含んでおり、これら切換位置を介して、各フィルタモジュール14の適当な動作状態あるいは非動作状態が実行され得る。切換装置29の適当な切換位置は、例えば、プロセスガス9が第1の例示的な切換位置において1つのフィルタモジュール14のみを貫流し、別の例示的な切換位置では少なくとも2つの、場合によっては全てのフィルタモジュール14を貫流するように実現されることができる。プロセスガス9の実際のフィルタリングは、管路構造12に接続されて配置され、動作位置へ切り換えられている少なくとも1つのフィルタモジュールによってのみ可能である。
各動作状態及び非動作状態へのフィルタモジュール14の個別の切換の可能性によって、フィルタ装置7の動作が、個々のフィルタモジュール14、すなわち特に例えば飽和状態へ戻す制限されたフィルタ能力を有するフィルタモジュール14の交換時にも、又は個々のフィルタモジュール14の故障時にも可能である。この場合、プロセスガス9のフィルタリングは、少なくとも1つの、継続して管路構造12に接続して配置された、動作状態へ切り換えられたフィルタモジュール14によって保証されている。フィルタモジュール14を交換するために、このフィルタモジュールは、切換装置29を介して非動作状態へ切り換えられるべきであり、管路構造12を貫流するプロセスガス流から分離され、その結果、管路構造12へ接続されたその配置から容易に取り出されることができる。
切換装置29は、複数の、例えば切換弁として形成された弁ユニット30(示唆的に飲み図示)を含む弁装置(不図示)として形成されている。各弁ユニット30は、それぞれ管路構造12へ接続されて配置されたフィルタモジュール14に割り当て可能又は割り当てられているとともに、切換装置29に属する制御装置(不図示)を介して個々に作動可能である。各弁ユニット30は、各弁ユニット30に割り当てられたフィルタモジュール14がプロセスガス9により貫流されることが可能な第1の切換位置へもたらされることができるとともに、各弁ユニット30に割り当てられたフィルタモジュール14からプロセスガス9により貫流されることができない第2の切換位置へもたらされることができる。したがって、弁ユニット30の切換位置は、弁ユニット30に割り当てられたフィルタモジュール14の動作状態あるいは非動作状態と関連しており、すなわち各フィルタモジュール14の動作状態あるいは非動作状態に割り当てられている。したがって、切換装置29の切換は、弁ユニット30の各切換位置によって実行され得る。
管路構造12は、複数の接続インターフェース21,22を含む接続装置(不図示)を含んでいる。フィルタモジュール14が各接続インターフェース21,22を介して管路構造12に接続されて配置されていることが分かる。したがって、各接続インターフェース21,22は、フィルタモジュール14を管路構造12に接続して配置するように設置されている。各接続インターフェース21,22には、弁ユニット30が割り当てられており、したがって、各接続インターフェース21,22は、弁ユニット30を備えている。
フィルタモジュール14もそれぞれ接続インターフェース19,20を含んでおり、これらインターフェースを介してフィルタモジュールが必要に応じて管路構造12の接続装置の各接続インターフェース21,22へ接続可能であるか、又は接続されている。管路構造側の接続インターフェース21,22は、フランジ範囲を含む接続パイプ部を含むことが可能である。フィルタモジュール側の接続インターフェース19,20も、フランジ範囲を含む接続パイプ部を含むことが可能である。管路構造側のインターフェースも、またフィルタモジュール側の接続インターフェースも、同一に(同様に)構成されている。このことは、フィルタモジュール14の必要に応じた交換あるいは後述の必要に応じた取り換えを容易にするものである。
装置1はフィルタ装置7に割り当てられた検出装置31を含むことができ、この検出装置は、管路構造12に接続されて配置された各フィルタモジュール14の最新の、及び/又は将来の飽和度を示す飽和情報の特に自動化可能あるいは自動化された検出のために設置されている。検出装置31により、各フィルタモジュール14の最新の、及び/又は将来の飽和度を検出することができ、その結果、場合によっては必要なフィルタモジュール14の交換を早期に、あるいは適時に行うことが可能である。
飽和情報は、フィルタモジュール14の飽和度あるいは飽和状態を示す飽和度に依存するパラメータを示すことができる。適当なパラメータは、例えば、飽和度に依存したフィルタモジュール14の重量あるいは飽和度に依存したフィルタモジュール14の重量変化、飽和度に依存したプロセスガス9の圧力あるいはフィルタモジュール14の流入部分26とフィルタモジュールの流出部分27の間の、飽和度に依存したプロセスガス9の差圧(圧力差)、及びフィルタモジュール14を通る、特にプロセスガス流を生じさせるポンプ装置13の出力と比較した、飽和度に依存したプロセスガス9の流速、あるいはフィルタモジュール14の流入部分26と流出部分27の間の飽和度に依存した流速差又はフィルタモジュール14を通って流れるか、あるいはフィルタモジュール14から流出するプロセスガス9の飽和度に依存した組成であり得る。
図2及び図3には、それぞれ一実施例によるフィルタモジュール14の原理図が(長手)断面における視点において示されている。
図2及び図3に基づき、フィルタモジュール14のフィルタ体収容空間16が幾何学的に規定されて構成された所定の数(のみ)のフィルタ体18の収容のために設置され得ることが分かる。各フィルタ体収容空間16は、その内部に収容可能な、あるいは収容されたフィルタ体18に関して、このフィルタ体収容空間内には幾何学的に規定されて構成されたフィルタ体18の各フィルタモジュール14のために規定された数のみが収容され得るように、幾何学的に規定されて構成されることができ、すなわち幾何学的−構造上寸法設定されることができる。
図2及び図3に示されたフィルタモジュール14は、それぞれ1つのフィルタモジュールハウジング15又は所定の寸法若しくは所定の外径あるいは内径及び所定の高さを有する(中空)円筒状の基本形状をもったフィルタ体収容空間16を備えている。各フィルタ体収容空間16は、その所定の寸法によって、幾何学的に規定されて構成されている。そのそれぞれの幾何学的に規定された構成により、フィルタ体収容空間16内には、それぞれ幾何学的に規定して構成されたフィルタ体18、すなわちこの実施例においては外径及び内径並びに高さあるいは全高が各フィルタ体収容空間16の寸法に適合されているリング状の基本形状を有するフィルタ体18の所定の数のみが収容され得る。
図2に示されているフィルタモジュール14のフィルタ体収容空間16内には例示的に5つのフィルタ体18を収容することができ、これに対して、図3に示されているフィルタモジュール14のフィルタ体収容空間16内には例示的に1つのみの(唯一の)フィルタ体18を収容することができる。
したがって、各フィルタ体収容空間16は空間的に規定されたフィルタ体収容空間体積を有しており、このフィルタ体収容空間体積内には、幾何学的に規定されて構成されたフィルタ体18のそれぞれ所定の数(のみ)が収容されることができるか、あるいは収容されている。幾何学的に規定されて構成されたフィルタ体の所定の数は、図3から分かるように、1の数とも理解され得る。すなわち、フィルタ体収容空間16内には、1つのみの(唯一の)幾何学的に規定して構成されたフィルタ体18が収容可能であり得るか、あるいは収容されることが可能である。場合によっては、図2に示されている実施例において唯一の長めのフィルタ体18を配置することも考えられ、このフィルタ体の高さは、5つの個々のフィルタ体18の全高に相当する。長めのフィルタ体18は、その比較的大きな高さにより、幾何学的に規定された他の構成を個々のフィルタ体18として備えることが可能である。
したがって、図2及び図3に示されているフィルタモジュール14のフィルタモジュールハウジング15は、幾何学的に規定されて構成されたフィルタモジュールハウジング側で含まれる各フィルタ体収容空間16内に収容可能な、あるいは収容された幾何学的に規定して構成されたフィルタ体18のそれぞれ所定の数において相違している。したがって、各フィルタモジュールハウジング15のフィルタ体収容空間16は、各フィルタ体収容空間体積において相違しており、上述のように、各フィルタ体収容空間16内には幾何学的に規定して構成されたフィルタ体18の所定の数のみが収容可能である。
図2に基づき、フィルタ体収容空間16内に複数のフィルタ体18が収容されている限り、これらが積層状に互いに重なり合って配置され得ることが分かる。このとき、ここではリング状のフィルタ体18は、互いに一直線に配置されている。フィルタ体側で規定された各内部空間が互いに一直線となっている。各フィルタ体収容空間16内での(位置)安定的なフィルタ体18の配置を保証するために、フィルタ体18は、圧力ばめあるいはプレスばめによって各フィルタ体収容空間16内に収容されている。
図2及び図3に基づき、さらにフィルタモジュール14の接続インターフェース19,20が見て取れ、これら接続インターフェースを介してフィルタモジュール14が必要に応じて管路構造側の各接続インターフェース21,22に接続可能であるか、あるいは接続されている。管路構造側の接続インターフェース21,22は、フランジ範囲を含む接続パイプ部(不図示)を含むことが可能である。したがって、フィルタモジュール14は、所定の付加的な構造工程のためにフィルタ装置7の効率的な動作を保証するために、必要に応じて交換されることが可能である。これにより、可変に適合可能なフィルタサイズを有するフィルタ装置7が存在する。フィルタサイズは、異なるフィルタモジュール14によって、あるいは各フィルタモジュール14のフィルタモジュールハウジング15のフィルタ体収容空間16内に収容されたフィルタ体18の異なる数によって決定される。
フィルタモジュール側の各接続インターフェース19,20は、適切な固定要素及びシール要素(不図示)を含んでいる。フィルタモジュール側の各接続インターフェース19,20も、フランジ範囲を含み、適当な固定要素及びシール要素を有する接続パイプ部として形成されることが可能である。各固定要素は、フィルタモジュール14を不動の位置固定された位置決めにおける装置側の接続インターフェース21,22に固定するために設置されることが可能である。固定要素は、管路構造側の接続インターフェース21,22へのフィルタモジュール7の例えば係合式及び/又は嵌合式の固定を可能とすることができる。管路構造側の接続インターフェース21,22へのフィルタモジュール7の係合式及び/又は嵌合式の固定を可能とする固定要素は、例えば固定クランプ(Befestigungsschelle)あるいは張力クランプ(Spannschelle)であり得る。したがって、適当な固定要素は、例えば部分リング状あるいは完全リング状の固定クランプあるいは張力クランプであり得る。適当なシール要素は、例えばシールリングであり得る。
全てのフィルタモジュール14の接続インターフェース19,20は、同一に(同様に)構成されており、これにより、各フィルタモジュール14の必要に応じた交換が容易化される。
図2及び図3において、所定の幾何学的に規定された構成、特に所定の長さのフィルタモジュール14あるいはフィルタモジュールハウジング15のみが、管路構造側の接続インターフェース21,22に接続可能であることが分かる。したがって、所定の幾何学的に規定された構成、特に所定の長さのフィルタモジュール14あるいはフィルタモジュールハウジング15のみが、管路構造側の接続インターフェース21,22に接続されることが可能である。したがって、フィルタモジュール14は、幾何学的に規定された適当な構成、特に適当な長さを備えており、この構成は、管路構造側の接続インターフェース21,22へのフィルタモジュール14の正確な接続を可能とするものである。図2及び図3に示されたフィルタモジュール14あるいはフィルタモジュールハウジング15の全長Lは同一である。
さらに、図2及び図3に基づき、プロセスガス9あるいはプロセスガス流が貫流可能な、あるいはフィルタ装置7の動作において貫流される流れ通路構造25が各フィルタモジュールハウジング15内に形成され得ることが分かる。流れ通路構造25は、フィルタされるべきプロセスガス9あるいはフィルタされるべきプロセスガス流をフィルタモジュールへ流入させるための配管状の流入部分26を含む第1の流れ通路構造部分25aと、フィルタされたプロセスガス9あるいはフィルタされたプロセスガス流をフィルタモジュール14から流出させるための配管状の流出部分27を含む第2の流れ通路構造部分25bとを含んでいる。両流れ通路構造部分25a,25bは互いに連通している。各フィルタ体収容空間16内に収容された1つ又は複数のフィルタ体18は、第1の流れ通路構造部分25aと第2の流れ通路構造部分25bの間に配置されている。第1の流れ通路構造部分25a内には、フィルタされるべきプロセスガス9を特定してフィルタ体18へガイドする、例えば円すい形の流れガイド要素28が更に配置されている。
図2及び図3には、各フィルタモジュール14がオプションでフィルタモジュールハウジング側に配置又は形成された閉鎖装置23を含むことが可能であることが更に示されている。各フィルタモジュールハウジング15は、各閉鎖装置23によって閉鎖可能な、各フィルタ体収容空間16へのアクセス可能性を形成するアクセス開口部(不図示)を備えている。閉鎖装置23とアクセス開口部の相互作用によって、場合によっては、すなわち例えば保守点検の目的で必要な1つ又は複数のフィルタ体18の交換が可能である。
閉鎖装置23は、場合によっては可動にフィルタモジュールハウジング15に配置あるいは形成されたカバー状の閉鎖要素23を含んでいる。図2及び図3に示された実施例では、閉鎖要素24は、配管状の流入部分26を含む第1の流れ通路構造部分25aの一部によって形成されている。
閉鎖要素24は、フィルタ体収容空間16へのアクセスが可能であるように閉鎖要素24がアクセス開口部に対して相対的に移動されている開放位置と、フィルタ体収容空間16へのアクセスが不可能であるように閉鎖要素24がアクセス開口部に対して相対的に移動されている閉鎖位置との間で(旋回)移動可能に支持されている。閉鎖要素24は、閉鎖位置において、典型的にはフィルタ体収容空間16が流体密に閉鎖されているようにアクセス開口部に対して相対的に、すなわち特にアクセス開口部に対して移動されている。

Claims (14)

  1. 連続的で層ごとの選択的な露光と、これに伴う、エネルギービームを用いて凝固化可能な構造材料(3)から成る構造材料層の連続的で層ごとの選択的な凝固化とによって三次元的な物体(2)を付加的に製造するための装置(1)であって、付加的な構造工程の実行の範囲において生じる、特にプロセスに起因して当該装置(1)のプロセスチャンバ(8)内で生じる汚濁物を含むプロセスガス(9)が貫流可能である、少なくとも1つの特に配管状の管路要素を含む管路構造(12)と、プロセスガス(9)のフィルタリングのために設置されている、前記管路構造(12)に接続されたフィルタ装置(7)とを含んでいる、前記装置において、
    前記フィルタ装置(7)が、交換可能に前記管路構造(12)に接続して配置可能であるか、又は配置されている複数のフィルタモジュール(14)を含んでおり、前記管路構造(12)に接続して配置された前記フィルタモジュール(14)が、前記フィルタ装置(7)に割り当てられた切換装置(29)を介して個々に、前記フィルタモジュールがプロセスガス(9)によって貫流可能に前記管路構造(12)へ接続されている動作状態と、前記フィルタモジュールがプロセスガス(9)によって貫流不能に前記管路構造(12)へ接続された非動作状態とへ切換可能であることを特徴とする装置。
  2. 前記切換装置(29)が、複数の弁ユニット(30)を含む弁装置として形成されているか、又はこのような弁装置を含んでおり、該弁装置の前記弁ユニット(30)が、それぞれ、前記管路構造(12)に接続して配置された1つのフィルタモジュール(14)に割り当て可能であるか、又は割り当てられていることを特徴とする請求項1に記載の装置。
  3. 前記管路構造(12)が、複数の接続インターフェース(21,22)を含む接続装置を含んでおり、各フィルタモジュール(14)が、各接続インターフェース(21,22)を介して前記管路構造(12)へ接続されて配置可能であることを特徴とする請求項1又は2に記載の装置。
  4. 各接続インターフェース(21,22)に請求項2に記載の弁ユニット(30)が割り当てられていることを特徴とする請求項3に記載の装置。
  5. 前記フィルタ装置(7)に割り当てられた検出装置(31)が設けられており、該検出装置は、前記管路構造(12)に接続して配置された少なくとも1つのフィルタモジュール(14)の飽和度を示す飽和情報を検出するために設置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の装置。
  6. 前記飽和情報がフィルタモジュール(14)の飽和度を示している、飽和度に依存したパラメータを記述しており示しており、該パラメータが、飽和度に依存したフィルタモジュール(14)の重量あるいは飽和度に依存したフィルタモジュール(14)の重量変化、飽和度に依存したプロセスガス(9)の圧力あるいは飽和度に依存した、流入側を形成するフィルタモジュール(14)の流入部分(26)と流出側を形成する前記フィルタモジュール(14)の流出部分(27)の間のプロセスガス(9)の差圧、フィルタモジュール(14)を通る、特にプロセスガス流を生じさせる流れ発生装置、特にポンプ装置(13)の出力と比較した、飽和度に依存したプロセスガス(9)の流速、あるいは流入側を形成するフィルタモジュール(14)の流入部分(26)と流出側を形成する前記フィルタモジュール(14)の流出部分(27)の間の、飽和度に依存した、流速差、又はフィルタモジュール(14)を通って流れるか、あるいは前記フィルタモジュール(14)から流出するプロセスガス(9)の飽和度に依存した組成であることを特徴とする請求項5に記載の装置。
  7. 各フィルタモジュール(14)がフィルタモジュールハウジング(15)を含んでおり、各フィルタモジュールハウジング(15)が幾何学的に規定して構成されたフィルタ体収容空間(16)を含んでおり、該フィルタ体収容空間が、幾何学的に規定して構成された所定の数のフィルタ体(18)を収容するように設置されており、各フィルタモジュール(14)がフィルタモジュール側の接続インターフェース(19,20)を含んでおり、該接続インターフェースを介して、各フィルタモジュールが必要に応じて前記管路構造(12)の接続インターフェース(21,22)に接続可能であるか、又は接続されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の装置。
  8. 前記各フィルタモジュールハウジング(15)の前記フィルタ体収容空間(16)がその各フィルタ体収容体積において異なっており、その結果、各フィルタ体収容空間(16)内には幾何学的に規定して構成された所定の数のフィルタ体(18)のみを収容可能であることを特徴とする請求項7に記載の装置。
  9. 各フィルタモジュール(14)が、予備構成可能な、又は予備構成された、個別に操作可能なアセンブリを形成していることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の装置。
  10. 全てのフィルタモジュール(14)の前記接続インターフェース(19,20)が同一に構成されていることを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載の装置。
  11. 装置側の接続範囲(21,22)には、所定の幾何学的に規定された構成の、特に所定の長さのフィルタモジュールハウジング(15)のみが接続可能であり、前記フィルタ装置(7)の全てのフィルタモジュール(14)が幾何学的に規定された適当な構成、特に適当な長さを備えていることを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載の装置。
  12. それぞれフィルタモジュールハウジング側で含まれるフィルタ体収容空間(16)に収容された1つ又は複数の前記フィルタ体(18)が、プレスばめによって前記各フィルタ体収容空間(16)内に収容されていることを特徴とする請求項7〜11のいずれか1項に記載の装置。
  13. 各フィルタモジュール(14)が、フィルタモジュールハウジング側に配置又は形成された閉鎖装置(23)を含んでおり、各フィルタモジュールハウジング(15)が、前記各閉鎖装置(23)を介して閉鎖可能な、前記各フィルタ体収容空間(16)内へのアクセスを可能とするアクセス開口部を備えていることを特徴とする請求項7〜12のいずれか1項に記載の装置。
  14. 各フィルタモジュールハウジング(15)内には、プロセスガス(9)が貫流可能又は貫流する流れ通路構造(25)が形成されており、該流れ通路構造(25)が、フィルタされるべきプロセスガス(9)を前記フィルタモジュール(14)へ流入させるための流入部分(26)を含む第1の流れ通路構造部分(25a)と、フィルタされたプロセスガス(9)を前記フィルタモジュール(14)から流出させるための流出部分(27)を含む第2の流れ通路構造部分(25b)とを含んでおり、フィルタモジュールハウジング側で含まれる前記各フィルタ体収容空間(16)内に収容された1つ又は複数の前記フィルタ体(18)が、前記第1の流れ通路構造部分(25a)と前記第2の流れ通路構造部分(25b)の間に配置されていることを特徴とする請求項7〜13のいずれか1項に記載の装置。
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