JP2018506651A - 複数の機械を含む積層体製造施設内での粉末の管理方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、複数のアディティブマニュファクチュアリング機械（Ｍ１，Ｍ２）を含むアディティブマニファクチュアリング施設（１０）内で粉末を管理する方法であって、管理方法は、ある量の供給原料粉末（ＶＰＡ）を貯蔵するとともに施設の種々の機械にある量の供給原料粉末（ＶＰＡ）のうちから粉末を自動的に供給する手段を提供するステップを含み、各機械（Ｍ１，Ｍ２）に送り出される粉末は、機械（Ｍ１，Ｍ２）で実行されるアディティブマニュファクチュアリングサイクル中に少なくとも１回の層状化を受け、層状化操作は、粉末が過剰に堆積されている場合に起こり、過剰粉末と称される堆積粉末の過剰部分が取り去られ、管理方法は、収集されるべき施設の各機械（Ｍ１，Ｍ２）内で取り去られた過剰粉末および各機械（Ｍ１，Ｍ２）から供給原料粉末（ＶＰＡ）貯蔵手段まで運ばれるために収集されるべき過剰粉末のための手段を提供するステップを含み、管理方法は、供給原料粉末（ＶＰＡ）貯蔵手段中に再導入されるべき施設の機械（Ｍ１，Ｍ２）によって製造された未完成コンポーネント（ＰＢ）の洗浄に由来する回収された粉末のための手段を提供するステップを更に含む、管理方法において、管理方法は、同一の収集回路（２０）が過剰粉末および回収粉末を供給原料粉末（ＶＰＡ）貯蔵手段まで運ぶための手段を提供するステップを含むことを特徴とする管理方法に関する。本発明はまた、粉末を管理する方法を実施する施設（１０）に関する。

Description

本発明は、電磁線の高エネルギービーム、例えばレーザビームおよび／または粒子ビーム、例えば電子ビームを用いて粉末の粒子を焼結しまたは溶融する粉末利用アディティブマニュファクチュアリングの分野に関する。

特に、本発明は、複数の積層体製造／アディティブマニュファクチュアリング（additive manufacturing）機械を含む積層体製造施設（additive manufacturing facility）内での粉末の管理に関し、この管理では、少なくとも、種々の機械に粉末を供給し、積層体製造作業が各機械内で行われることによって生じた粉末層状化過剰分を再生利用する。

粉末利用積層体製造との関係において、高エネルギービームおよび／または粒子ビームを用いてこの粉末を所定のパターンに従って次々に層をなして圧密化することによってコンポーネントを製造する。それ故、積層体製造機械は、少なくとも、レーザビームおよび／または粒子ビームを放出する手段、粉末をレーザおよび／または粒子ビームの作業ゾーン内で層状化する装置、および層状化装置に粉末を供給する手段を有する。

例えば、国際公開第２０１３／１７８８２５号パンフレットおよび同第２０１３／０９２７５７号パンフレットに記載されている積層体製造機械では、層状化装置は、粉末を積層体製造に適した最終厚さの層の状態に分配するよう作業ゾーン上を走行することができる粉末散布手段と、粉末を重力下で散布手段に移送することができる供給手段と、散布手段に運搬される粉末の量を制御することができる計量手段とを有する。積層体製造サイクル中に各機械によって発生する粉末層状化過剰分を生じさせるのは、正確に言えば、粉末を散布する手段およびかかる散布手段の動作原理である。具体的に説明すると、一部の厚さの粉末の層を得るためには、これら散布手段は、必要な厚さよりも大きな厚さの粉末の層を堆積させ、次に堆積粉末の過剰厚さを除去するのにローラまたはスクレーパで払いのける。それと同時に、これら特許文献である国際公開第２０１３／１７８８２５号パンフレットおよび同第２０１３／０９２７５７号パンフレットでは、貯蔵手段は、供給手段、計量手段および散布手段とともに動くことができる少なくとも１つの可動ホッパを含む。

第１の方法によれば、供給手段のホッパは、オペレータによって手作業で粉末で満たされるのが良く、その後、各積層体製造サイクルを実施する。

工業的な観点からは、この手動の第１の方法は、ほとんど魅力がない。と言うのは、この手動の第１の方法では、機械供給手段を並行プロセスとして補給することができず、機械は、オペレータが供給手段のホッパに接近することができるようにするために、作動を停止される必要がある。

加うるに、しかも全ての共通の対策にもかかわらず、機械のかかる手動補給は、積層体製造で用いられたある特定の粉末が有毒物質を含んでいる可能性がある場合、オペレータに粉末を吸入する恐れを生じさせる。

したがって、より良い解決策は、積層体製造機械の層状化装置の供給手段に粉末を補給するのを自動化することにある。これは、例えば米国特許第７２９６５９９号明細書および同第７８８７３１６号明細書に提供されている技術である。

より詳細に説明すると、これら特許文献である米国特許第７２９６５９９号明細書および同第７８８７３１６号明細書では、１つまたは数個の積層体製造機械が新たな粉末および／または前もって積層体製造によって作られたコンポーネントおよびコンポーネントの製造のために用いられる支持体の洗浄に由来しているので回収粉末と称されている粉末で自動的に再補給されるようになっている。

不思議なことには、これら特許文献である米国特許第７２９６５９９号明細書および同第７８８７３１６号明細書は、１つまたは２つ以上の積層体製造機械を「粉末処理ユニット」と呼ばれている同一の外部補給装置から自動的に補給されるようにする措置を提供しているが、これら２つの特許文献のうちどちらも、外部再補給装置を幾つかの積層体製造機械に連結する補給回路をどのように構成するかを具体的には特定していない。

米国特許第７２９６５９９号明細書は、貯蔵容器から「粉末処理ユニット」への新たな粉末の空気圧による運搬に関する。この米国特許第７２９６５９９号明細書では、新たな粉末の空気圧による運搬は、圧縮空気を用いて粉末を排出することによって実施される。

圧縮空気を用いるかかる運搬には、運ばれているのが有毒粉末である場合に欠点がある。と言うのは、運搬回路に漏れがあった場合、圧縮空気は、有毒粉末の粒子を、空気圧がそれほど高くなく、しかも有毒粉末の粒子がオペレータまたは近くに位置する他の人々によって吸入される恐れがある回路の外部に自動的に追い出すことになる。

加うるに、米国特許第７２９６５９９号明細書は、新たな粉末を運搬するために用いられる空気を処理する手段を提供しておらず、この空気中に含まれている水は、粉末を湿らせがちであり、このことは、次にこの粉末で製造されるコンポーネントの品質を損なう場合がある。

米国特許第７８８７３１６号明細書は、その一部において、各積層体製造サイクル中に用いられる粉末の再生利用を具体的な目標としている。

一方、この米国特許第７８８７３１６号明細書は、過剰粉末とも呼ばれている粉末層状化過剰分を、この過剰粉末を濃密相運搬装置を介してこの機械の層状化装置への供給を行う手段に直接戻すことによって積層体製造機械内で直接再生利用する手段を提供している。

この米国特許第７８８７３１６号明細書は、濃密相の状態での運搬は、２０〜３０ｍ／ｓの高速で循環しているガスを用いて実施される希釈相での運搬とは異なり、５〜１０ｍ／ｓの低速で流れるガスを用いる粉末の運搬であることを記載している。

それにより積層体製造サイクル中に用いられる粉末のうちの何割かを再生利用することができるが、この米国特許第７８８７３１６号明細書に記載されている内部再生利用では、過剰粉末を再使用する前に過剰粉末の粒状化をチェックする作業のための手段を提供していない。この場合、この過剰粉末は、先の粉末層の圧密化中に凝集した粉末の粒子を含んでいる場合があり、これら粉末凝集物は、この過剰粉末を用いて後で製造される部品の品質を損なう場合がある。

それと同時に、この内部再生利用を具体化する手段は、振動源であるとともに機械およびその粉末層状化装置の正確な作動を損ないがちな不純物の源である。

最後に、この内部再生利用を具体化する手段は、機械１台あたりの追加の材料費を表し、かかる追加のコストは、この内部再生利用が過剰粉末の粒状化をチェックする手段を組み込んだ場合よりもますます高くなる。

さらに、この米国特許第７８８７３１６号明細書はまた、製造されたコンポーネントおよびこれらの製造支持体の洗浄に由来する回収粉末を、この回収粉末を新たな粉末と混ぜ合わせ、そしてこの粉末状混合物を積層体製造機械に再分配することによって再使用するための手段を提供している。

米国特許第７２９６５９９号明細書と同様、米国特許第７８８７３１６号明細書は、粉末の混合物を再使用する前に粉末混合物の粒状化をチェックする手段を提供していない。

しかしながら、この米国特許第７８８７３１６号明細書に引用されている独国特許第２０１０７２６２号明細書は、過剰粉末および回収粉末を新たな粉末と混ぜ合わせてこの混合物を積層体製造機械内で再使用する前に過剰粉末および回収粉末を篩分ける手段を提供している。

次に、過剰粉末の再生利用の場合と同様、この米国特許第７８８７３１６号明細書は、回収粉末が再生利用されているときに回収粉末を濃密相の状態で運搬する手段を提供している。

この米国特許第７８８７３１６号明細書によれば、濃密相の状態における運搬は、生産性が高いと考えられる。と言うのは、その実施において、希釈相の状態における運搬よりも押しのける必要のある空気の量が少ないからである。

しかしながら、濃密相での運搬は、密度の高い金属粉末の場合には問題であることが判明していると言える。と言うのは、用いられている空気の流量が低いという理由だけで粉末による詰まりが運搬回路のダクト中に容易に生じる場合があるからである。加うるに、詰まりが壊れて運搬ダクト中に粉末の床を形成した場合、空気流量が低いと、この粉末床を動かすことができないであろう。

別の欠点によれば、濃密相での運搬では、粉末を長距離にわたって運搬することができず、このことは、複数の積層体製造機械を含む施設またはワークショップの場合に必要であることが判明している場合がある。

同時に、しかもこの米国特許第７８８７３１６号明細書が不活性キャリヤガス、例えば窒素、アルゴン、または二酸化炭素の使用を想定している場合であっても、この米国特許第７８８７３１６号明細書は、用いられるキャリヤガスが好ましくは空気であるが、粉末を運ぶために用いられる空気に対して特定の処理を実施することを指定してはいないということもまた示している。したがって、この未処理空気中に含まれる水は、運搬されている粉末を湿らせる場合があり、それにより品質不良のコンポーネントの製造が行われる場合がある。

最後に、米国特許第７２９６５９９号明細書または同第７８８７３１６号明細書のいずれも、粉末が再生利用された粉末であるにせよかつ／あるいは新たな粉末であるにせよいずれにせよ、粉末の含水量の抑制を目的とする処理のための手段を提供しているが、これに対して、湿った粉末により、品質不良のコンポーネントの製造が行われる場合がある。

独国特許第２０１０７２６２号明細書は、過剰粉末および回収粉末の再生利用を集中管理するための手段を提供しているが、これは、不都合なことに、種々の粉末を収集して分配するために用いられる回路を増やし、それにより粉末の漏れおよびかくして健康上の危害をもたらす恐れが高くなり、しかも点検整備が複雑になるとともに施設の維持が複雑になる。

国際公開第２０１３／１７８８２５号パンフレット 国際公開第２０１３／０９２７５７号パンフレット 米国特許第７２９６５９９号明細書 米国特許第７８８７３１６号明細書 独国特許第２０１０７２６２号明細書

本発明の目的は、上述のこれら先行技術文献に記載された装置の欠点のうちの少なくとも１つを軽減することにある。

この目的のため、本発明の一要旨は、複数の積層体製造（additive manufacturing）機械を含む積層体製造施設内で粉末を管理する方法であって、管理方法は、ある量の供給原料粉末（a volume of feedstock powder）を貯蔵するとともに施設の種々の機械にある量の供給原料粉末のうちから粉末を自動的に供給する手段を提供するステップを含み、各機械に送り出される粉末は、機械で実行される積層体製造サイクル中に少なくとも１回の層状化を受け、層状化操作は、粉末が過剰に堆積されている場合に起こり、過剰粉末と称される堆積粉末の過剰部分が取り去られ、管理方法は、収集されるべき施設の各機械内で取り去られた過剰粉末および各機械からある量の供給原料粉末（供給原料粉末貯蔵手段）まで運ばれるために収集されるべき過剰粉末のための手段を提供するステップを含み、管理方法は、ある量の供給原料粉末中に再導入されるべき施設の機械によって製造された未完成コンポーネントの洗浄に由来する回収された粉末のための手段を提供するステップを更に含む管理方法にある。本発明によれば、この管理方法は、同一の収集回路が過剰粉末および回収粉末をある量の供給原料粉末まで運ぶための手段を提供するステップを含むことを特徴とする。

過剰粉末の収集体のこの貯蔵により、各積層体製造機械は、厄介な振動および不純物源でありしかも各機械のコストを増大させる内部再生利用装置を装備する必要がもはやない。加うるに、過剰粉末および回収粉末の収集体を貯蔵することによって、これら粉末の再使用に先立ってこれら粉末の処理を集中管理することもまた可能である。一般に、種々の粉末収集体の貯蔵により、施設のコストおよび粉末の漏れの恐れが減少し、しかも設備の維持が容易になる。

収集粉末を運搬するために用いられる回路の外部への収集粉末の漏れを回避するため、管理方法は、過剰粉末および回収粉末をある量の供給原料粉末まで空気圧でかつ真空下で運搬するための手段を提供する。

好ましくは、管理方法はまた、収集粉末を運搬するために用いられる回路内に生じる閉塞を回避するために収集粉末を希釈相の状態である量の供給原料粉末まで運搬する手段を提供している。

ある量の供給原料粉末から種々の機械への粉末の供給の具体化との関連において、管理方法は、重力下または空気圧でかつ真空下での粉末運搬を可能にする。この場合、粉末をある量の供給原料粉末から種々の機械まで運ぶ回路内での圧縮空気の使用と関連している場合のある粉末の漏れの恐れが回避される。

好ましくは、ある量の供給原料粉末と種々の機械との間における粉末の空気圧および真空による運搬は、運搬される粉末を湿らせるのを回避するために乾燥空気または不活性ガスを用いて行われる。

過剰粉末および回収粉末の収集体の貯蔵を補完するため、管理方法はまた、粉末が機械に分配されてこれら機械によって用いられる前に粉末を調製して集中管理することを目的とするステップを提供している。具体的に説明すると、管理方法は、好ましくは、粉末を乾燥させて施設の種々の機械へのその分配部の上流側で、即ち、ある量の供給原料粉末と施設の各機械との間で篩分けするための手段を提供している。

最後に、管理方法はまた、新たな粉末をある量の供給原料粉末中に導入する手段を提供し、この新たな粉末を収集した過剰粉末および回収粉末と混合し、したがってこれら再生利用由来粉末と同時に乾燥させて篩分けする。

本発明の別の要旨は、複数の積層体製造機械を含む積層体製造施設であって、施設は、ある量の供給原料粉末を貯蔵する装置と、施設の種々の機械にある量の供給原料粉末のうちから粉末を自動的に供給する供給装置とを含み、各積層体製造機械は、機械に送り出される粉末を層状化する装置を有し、各機械の各層状化装置は、粉末を過剰に堆積させるとともに過剰粉末と称される堆積粉末の過剰部分を取り去り、施設は、各機械の各層状化装置によって取り去られた過剰粉末のための収集回路を含み、収集回路は、各機械から収集された過剰粉末をある量の供給原料粉末まで運搬することができ、施設は、施設の機械によって製造された未完成コンポーネントを洗浄するとともに回収粉末と称される粉末をコンポーネントの洗浄中に回収することができる洗浄装置を更に含む積層体製造施設にある。本発明によれば、この積層体製造施設は、洗浄装置が過剰粉末を収集する収集回路に連結されており、その結果、回収粉末が収集回路中に導入されるようになっていることを特徴とする。

好ましくは、収集回路は、施設の各機械をある量の供給原料粉末に連結する単一の収集ダクトと、収集された過剰粉末を空気圧でかつ真空下において収集ダクト内で運搬することができる真空発生手段とを含む。

好ましくはまた、真空発生手段は、収集された過剰粉末を収集ダクト内で希釈相の状態で運搬することができる。

より詳細に説明すると、本発明の施設では、供給装置は、第１の粉末調製回路と、次の第２の粉末分配回路とを有し、分配回路は、調製された粉末を施設の種々の機械に分配し、調製回路は、ある量の供給原料粉末を分配回路に連結し、分配回路は、調製回路を施設の各機械に連結している。

好ましくは、調製回路の少なくとも１つの部分は、粉末を重力下で運搬するよう構成され、調製回路は、粉末を空気圧でかつ真空下において調製回路の少なくとも１つの他の部分内で運搬することができる真空発生手段を更に含む。

好ましくはまた、分配回路は、調製回路に連結されるとともに施設の各機械に連結された分配ダクトと、粉末を空気圧でかつ真空下において分配ダクト内で運搬することができる真空発生手段とを含む。

分配回路内で用いられたキャリヤガスを再使用することを容易にするため、この分配回路は、閉回路の形態を取っている。

設備の種々の機械に供給する粉末の調製を集中管理するため、調製回路は、粉末乾燥装置および粉末篩分け装置を含む。

最後に、篩分け装置によって廃棄物として除去される再生利用することができない粉末の凝集塊の堆積および積層体製造のために用いられた粉末の堆積を補償するため、設備は、ある量の新たな粉末を貯蔵する装置を更に含み、この装置は、ある量の供給原料粉末を貯蔵する装置に連結されている。

本発明の別の特徴および別の利点は、以下の説明において明らかになろう。非限定的な例として与えられるこの説明は、添付の図面を参照して行われる。

本発明の施設内で複数の積層体製造機械に粉末が供給されている状態を示す略図である。 本発明の設備内で複数の積層体製造機械に粉末を供給している値を示す詳細略図である。

図１に示されているように、本発明は、粉末が供給されるべき複数の積層体製造／アディティブマニュファクチュアリング（additive manufacturing）機械Ｍ１，Ｍ２を含む施設１０に関する。

この目的のため、施設１０は、ある量の供給原料粉末ＶＰＡ（a volume of feedstock powder）を貯蔵する装置１２およびこのある量の供給原料粉末ＶＰＡから粉末を施設の種々の機械Ｍ１，Ｍ２に自動的に供給する供給装置１４を含む。

公知のように、また例えば国際公開第２０１２／１７８８２５号パンフレットおよび同第２０１３／０９２７５７号パンフレットに記載されているように、積層体製造機械Ｍ１，Ｍ２は、少なくとも、レーザおよび／または粒子ビームを放出する手段、レーザおよび／または粒子ビームの作業ゾーン内で粉末を層状化する装置、および例えば供給装置１４によってこの機械に送り出された粉末からの粉末を層状化装置供給する手段を含む。

依然として公知のように、各機械Ｍ１，Ｍ２内のコンポーネントの積層体製造中、各機械Ｍ１，Ｍ２の各層状化装置は、粉末を過剰に利用し、そして過剰粉末と称される堆積粉末の過剰部分を取り去って出来る限り一様な粉末の層を得る。

各機械Ｍ１，Ｍ２内の積層体製造サイクルがいったん完了すると、未完成コンポーネントＰＢを機械Ｍ１，Ｍ２から取り出して洗浄し、そしてこれらを包囲している非圧密状態の粉末から分離する。具体的に説明すると、一般に未完成コンポーネントＰＢをこれらが製造された容器内の機械Ｍ１，Ｍ２から取り出し、したがって、層状化装置によって取りのけておかれずしかもレーザおよび／または粒子ビームによって圧密化できなかった粉末の中央部内に浸漬させる。

したがって、施設１０は、施設の機械Ｍ１，Ｍ２によって製造された未完成コンポーネントＰＢを洗浄する装置１６を含む。この洗浄装置１６により、未完成コンポーネントＰＢをこれらを包囲している非圧密化粉末から分離し、したがって回収粉末と呼ばれるこの粉末をこれら未完成コンポーネントＰＢの洗浄中に回収することができる。回収粉末からいったん分離されると、洗浄済みのコンポーネントＰＮを貯蔵現場または別の装置に送り出す。

最後に、施設１０は、ある量の新たな粉末ＶＰＮを貯蔵する装置１８を更に含み、この装置１８は、ある量の供給原料粉末ＶＰＡを貯蔵する貯蔵装置１２に連結されている。この量の新たな粉末ＶＰＮは、必要に応じてある量の供給原料粉末ＶＰＡを補充するために用いられる。

有利には、本発明は、種々の機械Ｍ１，Ｍ２の層状化装置によって取りのけられた過剰粉末および製造された未完成コンポーネントＰＢの洗浄に由来する回収粉末を収集して再使用する手段を提供するので、ある量の新たな粉末ＶＰＮは、施設の機械Ｍ１，Ｍ２によって未完成コンポーネントＰＢの状態に変換された粉末の量を補償するためだけにほとんどの場合用いられる。具体的に説明すると、本発明はまた、ある量の供給原料粉末ＶＰＡに由来する粉末の混合物をこれが施設の種々の機械Ｍ１，Ｍ２への供給のために用いられる前に篩分けする手段を提供しているので、ある量の新たな粉末ＶＰＡはまた、この篩分け作業によって廃棄物として捨てられた粉末の凝集塊を補償するために用いられる。

図２に示されているように、施設１０は、オペレータまたは他の人々のしばしば訪れる環境中への有毒粉末の漏れを回避することを目的とする保護空間１９内への閉じ込めが可能なので、この新たな粉末貯蔵装置１８は、好ましくは、この新たな粉末貯蔵装置を新たな粉末で満杯の別の貯蔵装置で置き換えることを目的として補充しまたは取り扱いやすくするようこの空間１９の外部に配置される。

重要な特徴によれば、本発明の施設１０は、各機械Ｍ１，Ｍ２の各層状化装置によって払いのけられた過剰粉末を収集する収集回路２０を含み、この収集回路２０により、収集した過剰粉末を各積層体製造機械Ｍ１，Ｍ２から貯蔵装置１２のある量の供給原料粉末ＶＰＡまで運搬することができる。

施設内の種々の機械Ｍ１，Ｍ２によって生じた過剰粉末を再生利用するために用いられる材料資源を貯蔵することができるようにすることによって、収集回路２０は、あまり高価ではなくしかも長期間にわたってきれいなままである機械Ｍ１，Ｍ２を備えた施設１０の建造を可能にする。と言うのは、これら機械は、これらの層状化装置によって取りのけられた過剰粉末を再生利用するための内部システムを備えていないからである。加うるに、機械Ｍ１，Ｍ２の作動は、内部再生利用システム内の振動によって妨害されることがない。

より詳細に説明すると、収集回路は、好ましくは、施設の各機械Ｍ１，Ｍ２をある量の供給原料粉末ＶＰＡに連結する単一の収集ダクト２２および収集した過剰粉末を空気圧でかつ真空下でこの収集ダクト２２中に送り込むことができる真空発生手段２３を含む。

過剰粉末の真空による運搬は、信頼性が高い。と言うのは、収集ダクト２２からの漏れが生じた場合、有毒である場合のある運搬中の粉末は、収集回路２０内に維持され、漏れの近くに位置するオペレータまたは人によってこれを吸入する場合のある環境に逃げ出ることができないからである。

有利には、施設１０のコストに関し、収集した過剰粉末を大気真空下で運搬する。具体的に説明すると、本発明は、ある量の供給原料粉末ＶＰＡに由来する粉末の混合物を施設の種々の機械Ｍ１，Ｍ２への供給のために用いる前にかかる混合物を乾燥させる手段もまた提供しているので、乾燥空気または水蒸気を含まない純粋ガスを用いる必要はない。

好ましくは、収集ダクト２２がある量の供給原料粉末ＶＰＡが貯蔵されている貯蔵装置１２の空間２５と連通しているので、真空発生手段２３によりこの装置の空間２５を減圧することができる。より詳細に言えば、空間２５は、開口部２７を有しているので、真空発生手段２３は、開口部２７に取り付けられるとともに真空ポンプ３１に連結されていて減圧下に置かれるフィルタ２９を含む。

有利には、供給ダクト３３が新たな粉末貯蔵装置１８の空間３５を供給原料粉末貯蔵装置１２の空間２５に連結した状態で、真空発生手段２３はまた、新たな粉末を空気圧でかつ真空下である量の新たな粉末ＶＰＮからある量の供給原料粉末ＶＰＡに向かって運ぶことができる。ある量の供給原料粉末ＶＰＡへの新たな粉末の補充を制御するため、新たな粉末流れ調節装置３７、例えば弁が新たな粉末貯蔵装置１８の空間３５と新たな粉末供給ダクト３３との間に設けられている。

図１および図２に示されているように、施設１０の各機械Ｍ１，Ｍ２は、過剰粉末排出部２４を有しているので、各機械Ｍ１，Ｍ２の各排出部開口部２４は、それ自体の排出ライン２６によって収集ダクト２２に連結されている。好ましくは、過剰粉末は、重力下で各機械からその排出開口部２４を経て取り出され、そして重力下でこの開口部に連結されている排出ライン２６内で運搬される。

有利には、各機械Ｍ１，Ｍ２からの各排出ライン２６は、この機械の排出開口部２４と収集ダクト２０との間に介在して設けられた粉末流れ調節装置２８を有する。かくして、種々の調節装置２８により、機械Ｍ１，Ｍ２から収集回路２０への過剰粉末の移送を停止させることができ、その目的は、真空発生手段２３の稼働時間およびその電力使用量を制限することにある。

図２に示されている実施例では、流れ調節装置２８は、無端スクリューコンベヤの形態をしている。しかしながら、これら調節装置２８は、単純な弁、スルースゲートまたは重力下で運搬されている粉末状製品の流れを調節することができる任意他の装置であっても良い。

具体的に説明すると、各排出ライン２６は、機械Ｍ１，Ｍ２の排出出口２４を調節装置２８の入口に連結する上流側ダクト３０および流れ調節装置２８の出口を収集ダクト２２に連結する下流側ダクト３２を含む。

好ましくは、本発明の施設１０では、真空発生手段２３により、収集した過剰粉末を希釈相の状態で収集ダクト２２内で運搬することができる。

希釈相の状態の運搬という表現は、９ｍ／ｓを超え、例えば１５〜３５ｍ／ｓの高速で循環するガスおよび例えばガス１ｋｇあたり粉末の１０ｋｇ未満を表す粉末の低い濃度での運搬を意味している。

希釈相での過剰粉末のこの運搬は、この運搬が有利である理由は、それにより、収集ダクト２２内に現れる粉末の閉塞を阻止することができるということにある。加うるに、この種の運搬と関連したガス流量により、収集ダクト２２の底部のところで沈殿している場合のある粒子の床を除去することができる。

上述したように、本発明の積層体製造施設１０は、施設の機械Ｍ１，Ｍ２によって製造された未完成コンポーネントＰＢを洗浄する装置１６を含み、この洗浄装置１６は、回収粉末と称される粉末をこれら未完成コンポーネントＰＢの洗浄中に回収することができる。したがって、洗浄装置１６は、回収した粉末をこの収集回路２０内に導入するような仕方で過剰粉末を収集する収集回路２０に連結されている。このように、収集ダクト２２およびその真空発生手段２３は、過剰粉末および回収粉末をある量の供給原料粉末ＶＰＡに向かって運搬することができる。

積層体製造機械Ｍ１，Ｍ２と同様、洗浄装置１６は、排出ライン３４によって収集ダクト２２に連結されており、回収した粉末は、この排出ライン３４内で重力下で運搬される。

有利には、この排出ライン３４は、この洗浄装置１６の回収粉末排出開口部３８と収集ダクト２２との間に介在して設けられていて回収粉末の流れを調節する調節装置３６を更に有する。かくして、しかも機械Ｍ１，Ｍ２によって排出された過剰粉末の流れを調節する種々の装置２８と並行して、回収粉末の流れを調節する装置３６はまた、収集回路２０の真空発生手段２３の作動時間および電力消費量を制限することができる。

図２に示されている実施例では、回収粉末の流れを調節する装置３６は、無端スクリューコンベヤの形態をしている。しかしながら、この調節装置３６は、単純な弁、スルースゲートまたは重力下で運搬されている粉末状製品の流れを調節することができる任意他の装置であっても良い。

これを補完するため、そして未完成コンポーネントＰＢを洗浄するサイクル中における洗浄装置１６によって配置された回収粉末の量が相当多いので、回収粉末排出ライン３４は、回収粉末の流れ調節装置３６と収集ダクト２２との間に介在して設けられたバッファーリザーバ４０を更に有し、別の回収粉末流れ調節装置４２がこのバッファーリザーバ４０を出て収集ダクト２２に向かって輸送される回収粉末の流れを制御するようこのバッファーリザーバ４０の出口のところに設けられている。

より詳細に説明すると、回収粉末排出ライン３４は、洗浄装置１６の排出出口３８を調節装置３６の入口に連結する上流側ダクト４４、調節装置３６の出口をバッファーリザーバ４０の入口に連結する中間ダクト４６、および調節装置４２の出口を収集ダクト２２に連結する下流側ダクト４８を有する。

上述したばかりの内容に照らして、本発明は、新たな粉末、回収粉末、および過剰粉末の混合物を施設の種々の機械Ｍ１，Ｍ２に分配する手段を提供していることが理解されよう。したがって、回収粉末および過剰粉末は、粉末の凝集塊を含みまたはある程度の含水量を有する場合があるので、本発明は、この混合物を施設の機械Ｍ１，Ｍ２に分配する前にこの混合物に由来する粉末を調製する手段を提供している。

したがって、施設１０の供給装置１４は、第１の粉末調製回路５０と、次の第２の粉末分配回路５２とを有し、この分配回路５２は、調製された粉末を施設の種々の機械Ｍ１，Ｍ２に分配し、調製回路５０は、供給原料粉末ＶＰＡ貯蔵装置を分配回路５２に連結し、分配回路５２は、調製回路５０を施設の各機械Ｍ１，Ｍ２に連結している。

さらに圧縮空気の使用を回避する目的で、調製回路５０の少なくとも一部分ＰＧ１，ＰＧ２は、粉末を重力下で運搬するよう構成され、調製回路５０は、粉末を空気圧でかつ真空かで、好ましくは乾燥空気を用いてこの調製回路５０の別の部分ＰＳＶ中に運搬することができる図２には示されていない真空発生手段を更に有する。

本発明により提供される第１の粉末調製ステップは、粉末を乾燥させることにあるので、調製回路５０は、粉末乾燥装置５４を有する。

また、本発明により提供される第２の粉末調製ステップは、粉末を篩分けすることにあるので、調製回路５０は、粉末篩分け装置５６を有する。

好ましくは、篩分け装置５６は、調製回路５０内の乾燥装置５４の下流側に配置されており、その理由は、ある程度の含水量を含む粉末が篩分け装置５６の誤作動を引き起こす場合があり、しかも、例えば、篩分け装置５６を通る粉末の流れを遅くするからである。

粉末を基準設定値に等しいその含水量まで乾燥させるため、乾燥装置５４は、垂直ロータおよび断熱二重壁を備えたミキサ／ドライヤの形態をしているのが良い。この乾燥装置５４は、油浴または温水加熱ユニットおよび真空発生ユニット５８を備えるのが良い。

有利には、ドライヤ内に真空を生じさせることにより、水の蒸発温度を下げて蒸発した水分を除去する時間を節約することが可能である。

例えばサイズが５０ミクロンよりも大きい粉末の凝集塊または粒子をなくすため、篩分け装置５６は、５０ミクロンのメッシュ穴を備えた振動ベルトを有し、このメッシュ穴よりも大きい粉末の凝集塊または粒子は、廃棄物Ｄとして篩分け装置５６によって除去される。

より詳細に説明すると、重力下における粉末の運搬の第１の部分ＰＧ１では、調製回路５０は、ある量の供給原料粉末ＶＰＡを貯蔵する装置１２の空間２５の出口６２と乾燥装置５４の入口との間に介在して位置する第１の粉末の流れ調節装置６０および乾燥装置５４の出口と篩分け装置５６の入口との間に介在して設けられた第２の粉末の流れ調節装置６４を有する。

一例を挙げると、乾燥装置５４は、約１００リットルの粉末バッチで作動する。

いったん乾燥すると、粉末のバッチは、空気圧真空粉末運搬部分ＰＳＶを経て篩分け装置５６に輸送される。好ましくは、粉末は、濃密相として調製回路５０のＰＳＶ部分内で運搬される。

濃密相としての運搬という表現は、９ｍ／ｓ未満、例えば１〜８ｍ／ｓ未満の低い速度で流れるガスおよび例えばガス１ｋｇあたり粉末３０ｋｇを超える高い粉末濃度での運搬を意味している。

次に、粉末のバッチをいったん乾燥させて篩分けすると、調製された粉末は、この粉末が重力下で運搬される第２の部分ＰＧ２を介して分配回路５２に輸送される。

より詳細に説明すると、調製回路５０の重力下における運搬のこの第２の部分ＰＧ２では、第１の調製された粉末バッファーリザーバ６６および第２の調製された粉末計量リザーバ６８が設けられ、第１の粉末の流れ調節装置７０が第１のバッファーリザーバ６６と第２の計量リザーバ６８との間に介在して設けられ、第２の粉末調節装置７２が第２の計量リザーバ６８の出口のところに分配回路５２に連結された状態で設けられている。

当然のことながら、調製回路５０の種々の装置およびリザーバは、適当なパイプによって互いに連結され、このようにして形成された調製回路５０は、粉末が関連の部分ＰＧ１，ＰＧ２内で重力下で流れることができるように配置されている。

図２に示す実施形態では、調製回路５０の粉末流れ調節装置６０，６４，７０の全ては、第２の計量リザーバ６８の出口のところに設けられた調節装置７２がスルースゲートの形態をしている点を除き、無端スクリューコンベヤである。しかしながら、これら調節装置６０，６４，７０，７２は、当業者に知られていて粉末状製品の流れの調節を可能にする他の手段の形態を採用することも可能である。

第２の計量リザーバ６８の出口のところに設けられた調節装置７２は、１回分の調製粉末を分配回路５２に送り出して例えば２．５リットルのこの１回分が分配回路５２によって施設１０の機械Ｍ１，Ｍ２に運ばれるようにする機能を有する。

したがって、分配回路５２は、調製回路５０および施設１０の各機械Ｍ１，Ｍ２に連結された分配ダクト７４および粉末を空気圧でかつ真空下においてこの分配ダクト７４内で運搬することができる真空発生手段７６を有する。好ましくは、粉末は、空気圧でかつ乾燥空気または純粋および不活性ガス、例えば窒素の真空下においてこの分配ダクト７４内で運搬して乾燥するとともに篩分けされた粉末の湿度特性および粒径特性の劣化を回避する。

キャリヤガスを節約するため、そして特に、乾燥または純粋および不活性キャリヤガス、例えば窒素の場合、分配回路５２は、好ましくは、閉回路である。

それ故、分配ダクト７４は、調製回路５０の第２の計量リザーバ６８の出口のところに設けられた調節装置７０の出口が連結されるとともに施設の種々の機械Ｍ１，Ｍ２が連結された閉ループを形成する。

より詳細に説明すると、分配ダクト７４は、真空発生手段７６を通るバッファータンク７８で始まってこれに戻る閉ループを形成する。有利には、バッファータンク７８は、二重壁のものであり、このバッファータンクは、キャリヤガス中に含まれている可能性のある水を凝縮させてこれを分配回路５２から除去することができる。当然のことながら、分配回路５２は、閉回路であるが、バッファータンク７８へのキャリヤガスの供給部もまた設けられる。

好ましくは、粉末はまた、分配回路５２内で希釈相の状態で運搬される。しかしながら、粉末がこの分配回路５２内で少量の状態で運搬される場合、例えば、調製回路５０の出口のところに設けられた調節装置７２が２．５リットル分の粉末を分配ダクト７４に送り出す場合、半希釈相の状態での運搬が想到できる。

半希釈相の状態における運搬という表現は、例えば約９ｍ／ｓの中間速度で循環するガスおよび例えばガス１ｋｇあたり粉末１０ｋｇ〜３０ｋｇの中間粉末濃度での運搬を意味している。

分配中における粉末は、分配回路５２のダクト７４内のキャリヤガスと混ぜ合わされるので、施設の各機械Ｍ１，Ｍ２は、粉末をキャリヤガスから分離することができる分離装置８２を経てこのダクト７４に連結されている。

より詳細に説明すると、かかる分離装置８２は、分配回路５２中に挿入されたディストリビュータ８４、粉末とキャリヤガスの混合物を受け入れる受け入れホッパ８８、および減圧フィルタ９０を有する。ディストリビュータ８４は、２つの位置、即ち、これが粉末とキャリヤガスの混合物をバイパスダクト９２経由で受け入れホッパ８８にそらすそらせ位置およびこれにより粉末とキャリヤガスのこの混合物を分配ダクト７４内でかつ施設の他の機械Ｍ１，Ｍ２に向かって循環することができるようにする中立位置を取ることができる。

好ましくは、受け入れホッパ８８は、粉末をサイクロン効果によりキャリヤガスから分離することができる手段を有し、キャリヤガスは、カップリング９４を介して分配ダクト７４に運び戻され、粉末は、この受け入れホッパ８８が粉末の流れ調節装置９６によって連結されたアディティブマニュファクチュアリング機械中に供給されるようこの受け入れホッパ８８内に貯蔵される。

より一般的に言えば、本発明はまた、例えば説明したばかりの積層体製造施設１０内で粉末を管理する方法を含む。当然のことながら、この管理方法は、ちょうど説明した施設１０と同じ利点を提供する。

この施設１０は、複数の積層体製造機械Ｍ１，Ｍ２を有しているので、管理方法は、ある量の供給原料粉末ＶＰＡを貯蔵するとともに粉末をこのある量の供給原料粉末ＶＰＡから施設の種々の機械Ｍ１，Ｍ２に自動的に供給する手段を提供する。

各機械Ｍ１，Ｍ２に送り出された粉末がこの機械Ｍ１，Ｍ２内で実施される積層体製造サイクルの実施中に少なくとも１回の層状化を受け、しかもこの層状化作業が粉末を過剰に堆積させ、そして過剰粉末と称される堆積粉末の過剰部分を取りのけることによって実施されるということを知っているうえで、この管理方法は、施設１０の各機械Ｍ１，Ｍ２内で取りのけられた過剰粉末を収集するとともに各機械Ｍ１，Ｍ２から収集された過剰粉末をある量の供給原料粉末ＶＰＡに運ぶ手段を提供する。

収集した過剰粉末を運搬するために用いられるパイプの外部の環境中への粉末の漏れを回避するため、管理方法は、各機械Ｍ１，Ｍ２のところで収集された過剰粉末を空気圧でかつ真空下で、好ましくは大気真空下である量の供給原料粉末ＶＰＡまで運搬する手段を提供する。と言うのは、この管理方法はまた、施設の機械に供給される粉末を乾燥させる手段を提供するからである。

収集した過剰粉末を運搬するために用いられるパイプが詰まり状態になる恐れを回避するため、管理方法は、各機械Ｍ１，Ｍ２のところで収集された過剰粉末をある量の供給原料粉末ＶＰＡまで希釈相の状態で運搬する手段を提供する。

過剰粉末の再生利用と並行して、管理方法は、施設の機械Ｍ１，Ｍ２によって製造された未完成コンポーネントＰＢの洗浄に由来する回収粉末をある量の供給原料粉末ＶＰＡ中に再導入する手段もまた提供する。

さらに、粉末を運搬するために用いられる回路の外部の環境中への粉末の漏れを回避するため、管理方法は、粉末を重力下でまたは空気圧でかつ真空下である量の供給原料粉末ＶＰＡから施設の各機械Ｍ１，Ｍ２まで運搬する手段を提供する。

加うるに、粉末が空気圧でかつ真空下である量の供給原料粉末ＶＰＡから施設の各機械Ｍ１，Ｍ２まで運搬される場合、この管理方法は、粉末の含水量の増大を回避するためにキャリヤガスとしての乾燥空気または不活性ガスの使用のための手段を提供する。

必要な場合にある量の供給原料粉末ＶＰＡを補充するため、管理方法は、新たな粉末をある量の供給原料粉末ＶＰＡ中に導入する手段を提供する。

上述のことから明らかなこととして、本発明の管理方法は、施設の種々の機械Ｍ１，Ｍ２に新たな粉末、これら種々の機械によって製造された未完成コンポーネントＰＢの洗浄に由来する回収粉末、および施設の種々の機械によって除去された過剰粉末の混合物を供給する手段を提供する。

したがって、施設の機械Ｍ１，Ｍ２に粒径の面で所要の品質を有する粉末を供給するため、管理方法は、ある量の供給原料粉末ＶＰＡと施設の各機械Ｍ１，Ｍ２との間で粉末を篩分けする手段を提供する。

さらに、施設の機械Ｍ１，Ｍ２に含水量の面で所要の品質を有する粉末を供給する目的で、管理方法は、ある量の供給原料粉末ＶＰＡと施設の各機械Ｍ１，Ｍ２との間で粉末を篩分ける手段を提供する。

Claims (18)

1. 複数の積層体製造機械（Ｍ１，Ｍ２）を含む積層体製造施設（１０）内で粉末を管理する方法であって、前記管理方法は、ある量の供給原料粉末（ＶＰＡ）を貯蔵するとともに前記施設の種々の機械（Ｍ１，Ｍ２）に前記ある量の供給原料粉末（ＶＰＡ）のうちから粉末を自動的に供給する手段を提供するステップを含み、各機械（Ｍ１，Ｍ２）に送り出される前記粉末は、前記機械（Ｍ１，Ｍ２）で実行される積層体製造サイクル中に少なくとも１回の層状化を受け、前記層状化操作は、粉末が過剰に堆積されている場合に起こり、過剰粉末と称される前記堆積粉末の前記過剰部分が取り去られ、前記管理方法は、収集されるべき前記施設の各機械（Ｍ１，Ｍ２）内で取り去られた前記過剰粉末および各機械（Ｍ１，Ｍ２）から前記ある量の供給原料粉末（ＶＰＡ）まで運ばれるために収集されるべき前記過剰粉末のための手段を提供するステップを含み、前記管理方法は、前記ある量の供給原料粉末（ＶＰＡ）中に再導入されるべき前記施設の前記機械（Ｍ１，Ｍ２）によって製造された未完成コンポーネント（ＰＢ）の洗浄に由来する回収された粉末のための手段を提供するステップを更に含む、管理方法において、前記管理方法は、同一の収集回路（２０）が前記過剰粉末および前記回収粉末を前記ある量の供給原料粉末（ＶＰＡ）まで運ぶための手段を提供するステップを含む、管理方法。
2. 各機械（Ｍ１，Ｍ２）のところで収集された前記過剰粉末を前記ある量の供給原料粉末（ＶＰＡ）まで空気圧によりかつ真空下で運搬する、請求項１記載の管理方法。
3. 各機械（Ｍ１，Ｍ２）のところで収集された前記過剰粉末を前記ある量の供給原料粉末（ＶＰＡ）まで希釈相の状態で運搬する、請求項２記載の管理方法。
4. 前記粉末をある量の前記ある量の供給原料粉末（ＶＰＡ）から前記施設の各機械（Ｍ１，Ｍ２）まで重力下でまたは空気圧でかつ真空下で運搬する、請求項１〜３のうちいずれか一に記載の管理方法。
5. 前記粉末を前記ある量の供給原料粉末（ＶＰＡ）から前記施設の前記各機械（Ｍ１，Ｍ２）まで空気圧でかつ真空下で運搬するときに乾燥空気または不活性ガスとともに運搬する、請求項４記載の管理方法。
6. 前記粉末を前記ある量の供給原料粉末（ＶＰＡ）と前記施設の各機械（Ｍ１，Ｍ２）との間で乾燥させる、請求項１〜５のうちいずれか一に記載の管理方法。
7. 前記粉末を前記ある量の供給原料粉末（ＶＰＡ）と前記施設の各機械（Ｍ１，Ｍ２）との間で篩分けする、請求項１〜６のうちいずれか一に記載の管理方法。
8. 新たな粉末を前記ある量の供給原料粉末（ＶＰＡ）中に導入する、請求項１〜７のうちいずれか一に記載の管理方法。
9. 複数の積層体製造機械（Ｍ１，Ｍ２）を含む積層体製造施設（１０）であって、前記施設（１０）は、ある量の供給原料粉末（ＶＰＡ）を貯蔵する装置（１２）と、前記施設の種々の機械（Ｍ１，Ｍ２）に前記ある量の供給原料粉末（ＶＰＡ）のうちから粉末を自動的に供給する供給装置（１４）とを含み、各積層体製造機械（Ｍ１，Ｍ２）は、前記機械に送り出される前記粉末を層状化する装置を有し、各機械の各層状化装置は、前記粉末を過剰に堆積させるとともに過剰粉末と称される前記堆積粉末の前記過剰部分を取り去り、前記施設（１０）は、各機械（Ｍ１，Ｍ２）の各層状化装置によって取り去られた前記過剰粉末のための収集回路（２０）を含み、前記収集回路は、各機械（Ｍ１，Ｍ２）から収集された前記過剰粉末を前記ある量の供給原料粉末（ＶＰＡ）まで運搬することができ、前記施設（１０）は、前記施設の前記機械（Ｍ１，Ｍ２）によって製造された未完成コンポーネント（ＰＢ）を洗浄するとともに回収粉末と称される粉末を前記コンポーネントの洗浄中に回収することができる洗浄装置（１６）を更に含む、積層体製造施設（１０）において、前記洗浄装置（１６）は、前記過剰粉末を収集する前記収集回路（２０）に連結されており、その結果、前記回収粉末が前記収集回路（２０）中に導入されるようになっている、積層体製造施設（１０）。
10. 前記収集回路（２０）は、前記施設の各機械（Ｍ１，Ｍ２）を前記ある量の供給原料粉末（ＶＰＡ）に連結する単一の収集ダクト（２２）と、収集された前記過剰粉末を空気圧でかつ真空下において前記収集ダクト内で運搬することができる真空発生手段（２３）とを含む、請求項９記載の積層体製造施設（１０）。
11. 前記真空発生手段（２３）は、収集された前記過剰粉末を前記収集ダクト（２２）内で希釈相の状態で運搬することができる、請求項１０記載の積層体製造施設（１０）。
12. 前記供給装置（１４）は、第１の粉末調製回路（５０）と、次の第２の粉末分配回路（５２）とを有し、前記分配回路（５２）は、前記調製された粉末を前記施設の種々の機械（Ｍ１，Ｍ２）に分配し、前記調製回路（５０）は、前記ある量の供給原料粉末（ＶＰＡ）を前記分配回路（５２）に連結し、前記分配回路（５２）は、前記調製回路（５０）を前記施設の各機械（Ｍ１，Ｍ２）に連結している、請求項９〜１１のうちいずれか一に記載の積層体製造施設（１０）。
13. 前記調製回路（５０）の少なくとも１つの部分（ＰＧ１，ＰＧ２）は、前記粉末を重力下で運搬するよう構成され、前記調製回路（５０）は、前記粉末を空気圧でかつ真空下において前記調製回路（５０）の少なくとも１つの他の部分（ＰＳＶ）内で運搬することができる真空発生手段を更に含む、請求項１２記載の積層体製造施設（１０）。
14. 前記調製回路（５０）は、粉末乾燥装置（５４）を含む、請求項１３記載の積層体製造施設（１０）。
15. 前記調製回路（５０）は、粉末篩分け装置（５６）を含む、請求項１３または１４記載の積層体製造施設（１０）。
16. 前記分配回路（５２）は、前記調製回路（５０）に連結されるとともに前記施設の各機械（Ｍ１，Ｍ２）に連結された分配ダクト（７４）と、前記粉末を空気圧でかつ真空下において前記分配ダクト（７４）内で運搬することができる真空発生手段（７６）とを含む、請求項１２〜１５のうちいずれか一に記載の積層体製造施設（１０）。
17. 前記分配回路（５２）は、閉回路である、請求項１６記載の積層体製造施設（１０）。
18. ある量の新たな粉末（ＶＰＮ）を貯蔵する装置（１８）を更に有し、前記装置（１８）は、前記ある量の供給原料粉末（ＶＰＡ）を貯蔵ずる前記装置（１２）に連結されている、請求項９〜１７のうちいずれか一に記載の積層体製造施設（１０）。

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