JP2018522756A - 三次元物体の製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、三次元物体２の製造方法に関し、この方法は、一つの基準物体のデータ、特に、幾何構造データを表す一つの基準物体情報と、製造すべき物体２の少なくとも一つの境界条件、特に、幾何構造の境界条件を表す少なくとも一つの境界条件情報とを事前に設定する工程と、この基準物体情報により表される基準物体内の一つの所定の負荷状況における少なくとも一つの負荷値を表す一つの負荷情報を算出する工程と、この負荷情報に基づき、基準物体情報により表される基準物体内における、一つの基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域を算出する工程と、これらの負荷情報及び境界条件情報に基づき、製造すべき三次元物体２の幾何構造データを表す一つの物体情報を算出する工程と、この物体情報に基づき、製造すべき三次元物体２を製造する工程であって、少なくとも基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、一つの硬化可能な造形材料３を連続して選択的に層単位に硬化させることによって、製造すべき三次元物体２を付加的に製造する工程とを有する。

Description

本発明は、三次元物体の製造方法に関する。

三次元物体、例えば、技術的物品などの製造方法は、従来技術から多数の異なる実現形態で知られている。

その際、常に重要性を増しているのが、三次元物体を付加的に製造する方法である。それに対応して製造すべき三次元物体は、一つの照射線発生機器により生成されるエネルギービームを使用して、それぞれ製造すべき物体の各断面領域に対応する領域において、一つの硬化可能な造形材料を連続して選択的に層単位に硬化させることによって、付加的に造形される。

公知である方法を用いて製造される三次元物体の幾何構造の実現形態は、特に、その重量も、本来の製造に先立ち事前に設定される幾何構造データにより決定されるのが通例である。例えば、その物体固有の適用領域又は利用領域において実際に製造された物体に作用する負荷に基づき実施される、各物体の幾何構造の実現形態の最適化は、そのような方法の枠内では典型的には行われていない。

本発明の基礎を成す課題は、上記に対して改良された三次元物体の製造方法を提示することである。

この課題は、請求項１に基づく方法により解決される。従属請求項は、本方法の有利な実施構成に関する。この課題は、更に、請求項１５に基づく装置によって解決される。

ここに記載された方法は、一般的に三次元物体（以下では、略して「物体」と呼ぶ）を製造する機能を果たす。本方法を使用して製造すべき物体又は製造された物体は、少なくとも部分的に付加的に造形又は製造される。このため、本方法を使用して製造すべき物体は、従来方式により、即ち、非付加的に造形される物体部分と、付加的に造形される物体部分とを有することができる。

当然のことながら、本方法を使用して製造すべき物体は、完全に付加的に造形又は製造することもでき、そのため、この物体は、付加的に造形された物体部分だけを有する。

相応の物体又は物体部分の付加的な造形又は付加的な製造は、少なくとも一つの照射線発生機器により生成される少なくとも一つのエネルギービームを使用して、それぞれ製造すべき物体又は物体部分の各断面領域に対応する領域において、少なくとも一つの硬化可能な造形材料を連続して選択的に層単位に硬化させることをベースとする。この硬化可能な造形材料を連続して選択的に層単位に硬化させることは、それぞれ製造すべき物体又は物体部分の幾何構造形態、即ち、特に、層に関する断面幾何形状を表す造形データに基づき行われる。相応の造形データは、一般的に、それぞれ付加的に製造すべき物体又は物体部分の幾何的形態又は幾何構造形態を表す。

本方法の範囲内で使用される一つの硬化可能な造形材料は、例えば、相応のエネルギービームを使用して硬化可能な金属粉末（混合物）及び／又は相応のエネルギービームを使用して硬化可能なプラスチック粉末（混合物）とすることができる。相応に硬化可能な造形材料は、典型的には、粉末状又は粉体形状である。

本方法の範囲内で使用されるエネルギービームは、電磁放射線、即ち、例えば、レーザービーム、略して、レーザーとすることができる。従って、本方法の範囲内で使用される一つの照射線発生機器は、一つのレーザービームを生成するレーザー発生機器とすることができる。この場合、本方法は、例えば、選択的レーザー焼結プロセスを実行して三次元物体を付加的に製造する選択的レーザ焼結方法、略して、ＳＬＳ方法、或いは選択的レーザ溶融プロセスを実行して三次元物体を付加的に製造する選択的レーザー溶融方法、略して、ＳＬＳ方法を含むことができる。本方法の範囲内では、電磁放射線の代わりに、電子放射線又は粒子放射線を使用することもできる。従って、本方法の範囲内で使用される一つの照射線発生機器は、一つの電子ビーム又は粒子ビームを生成する電子発生機器又は粒子発生機器である。

本方法は、一般的に、以下の方法の工程を有し、
一つの基準物体のデータ、特に、幾何構造データを表す一つの基準物体情報と、製造すべき物体の少なくとも一つの境界条件、特に、幾何構造の境界条件を表す少なくとも一つの境界条件情報とを事前に設定する工程と、
この基準物体情報により表される基準物体内の少なくとも一つの所定の負荷状況における少なくとも一つの負荷値を表す一つの負荷情報を算出する工程と、
この負荷情報に基づき、基準物体情報により表される基準物体内における、事前に設定可能な、或いは事前に設定された一つの基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域を算出する工程と、
これらの負荷情報及び境界条件情報に基づき、製造すべき三次元物体の幾何構造データを表す一つの物体情報を算出する工程と、
この物体情報に基づき、製造すべき物体を製造する工程であって、少なくともこの事前に設定可能な、或いは事前に設定された基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、一つの硬化可能な造形材料を連続して選択的に層単位に硬化させることによって、製造すべき三次元物体を付加的に製造する工程と、
を有する。

本方法の第１の工程において、一つの基準物体のデータ、特に、幾何構造データを表す一つの基準物体情報と、実際に本方法を使用して製造すべき物体の少なくとも一つの境界条件、特に、幾何構造の境界条件を表す少なくとも一つの境界条件情報とが作成される、或いは事前に設定される。

この基準物体情報は一つの基準物体のデータを表す。相応のデータは、特に、この基準物体の一つの定められた幾何構造の実現形態、即ち、特に、一つの定められた外側輪郭を含む。従って、この基準物体情報は、特に、この基準物体の幾何構造の実現形態を表す。このため、この基準物体情報は、基準物体の設計データ、例えば、ＣＡＤデータを表すことができる。基準物体は、典型的には、製造すべき物体と同じ種類に属する物体である。後ほど例示して説明する通り、本方法の範囲内において、例えば、射出成形型の一つの金型部品を製造する場合、この基準物体は、要するに射出成形型の一つの金型部品である。

基準物体の幾何構造の実現形態、即ち、特に、その重量も、典型的には、物体固有の適用領域又は利用領域を顧慮して決定される。この基準物体の基準物体情報により表される相応の幾何構造データは、本来の製造すべき物体の更に変形すべき、或いは最適化すべき基本形状、典型的には、その種類に特有の基本形状を含む。そのため、基準物体情報により表される基準物体の幾何構造の実現形態は、製造すべき物体の幾何構造の実現形態と異なり、その逆も然りである。従って、製造すべき物体の所定の幾何構造パラメータは、基準物体の所定の幾何構造パラメータと一致し、製造すべき物体のそれ以外の幾何構造パラメータは、基準物体の所定の幾何構造パラメータと異なるようにすることができる。当然のことながら、製造すべき物体の全ての幾何構造パラメータが、基準物体の幾何構造パラメータと異なることも有り得る。

具体的には、一つの基準物体情報、例えば、一つの中実に構成される基準物体は、定められた外側寸法又は定められた外側輪郭により表すことができる。製造すべき物体の外側寸法又は外側輪郭、即ち、（基本的に）外側形状は、以下で明らかになる通り、方法に起因して、基準物体の外側寸法又は外側輪郭、即ち、（基本的に）外側形状と少なくとも部分的に、場合によっては、完全に異なる。製造すべき物体の外側形状が基準物体の外側形状と完全には異ならない場合、製造すべき物体の外側寸法又は外側輪郭、即ち、（基本的に）外側形状は、基準物体の外側寸法又は外側輪郭、即ち、（基本的に）外側形状と少なくとも部分的に一致することができる。

この基準物体情報の外に、言及した通り、少なくとも一つの境界条件情報も作成される、或いは事前に設定される。この境界条件情報は、製造すべき物体に関する様々な境界条件を表す。境界条件は、製造すべき物体の幾何構造パラメータ、或いは物理構造パラメータ又は物理構造特性とすることができる。従って、この境界条件情報によって、製造すべき物体の少なくとも一つの物体部分又は製造すべき物体全体に対して（必須条件として）与えるべき所定の幾何構造パラメータ、或いは所定の物理構造パラメータ又は物理構造特性を事前に設定することができる。

相応の境界条件は、製造すべき物体の少なくとも一つの外側の（露出した）物体部分、例えば、一つの表面、一つの側面、一つの底面等の少なくとも一つの幾何構造パラメータ及び／又は製造すべき物体の少なくとも一つの内側の（露出していない）物体部分の少なくとも一つの幾何構造パラメータ、或いは製造すべき物体全体の幾何構造パラメータを定義することができる。典型的には、相応の幾何構造パラメータは、少なくとも、製造すべき物体の少なくとも一つの物体部分又は製造すべき物体全体の外側寸法又は外側輪郭、即ち、（基本的に）外側形状を定義する。

それに代わって、或いはそれを補足して、相応の境界条件は、製造すべき物体の少なくとも一つの外側の（露出した）物体部分の少なくとも一つの物理構造パラメータ及び／又は製造すべき物体の少なくとも一つの内側の（露出していない）物体部分の少なくとも一つの物理構造パラメータ、或いは製造すべき物体全体の少なくとも一つの物理構造パラメータを定義することができる。相応の物理構造パラメータは、特に、製造すべき物体の少なくとも一つの物体部分又は製造すべき物体全体における、例えば、質量、密度、硬度、強度又は曲げ強さ、剛性又は曲げ剛性、弾性、塑性（延性）、靱性などの機械パラメータと、例えば、摩擦係数、摩耗抵抗などの摩擦パラメータと、例えば、光吸収率及び／又は音吸収率、光反射率及び／又は音反射率などの光音響パラメータと、例えば、熱膨張率、熱伝導率、（比）熱容量、耐熱性、低温靱性などの熱パラメータと、例えば、導電率、電気抵抗などの電気パラメータとの中の一つ以上である。

以下に、所定の境界条件情報の例を示す。

一つの境界条件情報は、例えば、基準物体情報により表される基準物体の幾何構造データを顧慮すると変更できない、製造すべき物体の少なくとも一つの二次元又は三次元領域を表すことができる。その場合、この製造すべき物体は、この境界条件情報により表される変更できない領域に対応する一つの領域を有するように製造することができる。ここでは、少なくともその限りにおいて、この物体の幾何構造の実現形態が基準物体の幾何構造の実現形態と一致する。

更に、一つの境界条件情報は、製造すべき物体の一つの閉じた外側輪郭を表すことができる。その場合、この製造すべき物体は、この境界条件情報により表される閉じた外側輪郭に対応する一つの閉じた外側輪郭を有するように製造することができる。ここでは、少なくともその限りにおいて、この物体の幾何構造の実現形態が基準物体の幾何構造の実現形態と一致する。

更に、一つの境界条件情報は、製造すべき物体の少なくとも一つの中実に構成すべき外側領域及び／又は内側領域を表すことができる。その場合、この製造すべき物体は、この境界条件情報により表される中実に構成すべき外側領域及び／又は内側領域に対応する一つの中実に構成される外側領域及び／又は内側領域を有するように製造することができる。ここでは、少なくともその限りにおいて、この物体の幾何構造の実現形態が基準物体の幾何構造の実現形態と一致する。

更に、一つの境界条件情報は、製造すべき物体の所定通りの使用を顧慮した少なくとも一つの物体固有の機能部品、例えば、この物体を更に別の物体と接続するための一つの接続領域又は一つの接続部品を表すことができる。この製造すべき物体は、この境界条件情報により表される少なくとも一つの機能部品に対応する一つの機能部品を有するように製造することができる。その場合、少なくともその限りにおいて、この物体の幾何構造の実現形態が基準物体の幾何構造の実現形態と一致する。そのようにして、製造された物体を更に別の物体と所定通り接続できる、即ち、特に、更に別の物体に嵌め込めることを保証できる。

本方法の第１の工程に続く第２の工程において、基準物体情報により表される基準物体の少なくとも一つの所定の負荷状況、特に、製造すべき物体の所定通りの使用時の少なくとも一つの負荷状況における少なくとも一つの負荷値を表す一つの負荷情報が算出される。従って、この負荷情報は、所定の負荷状況において、少なくとも一つの基準物体部分又は基準物体全体が受ける負荷値を表し、そのため、所定の負荷状況における少なくとも一つの基準物体部分又は基準物体全体の挙動（「負荷挙動」）を表す。相応の負荷状況は、例えば、製造すべき物体の所定通りの負荷シナリオ、即ち、所定通りの使用時に、製造すべき物体が典型的に曝される負荷状況である。当然のことながら、同様に、相応の負荷状況は、製造すべき物体の所定通りの使用に関係なく作られる負荷シナリオであるとすることができる。

この負荷情報は、一般的に、特に、製造すべき物体の所定通りの使用時における一つの機械的な負荷状況、一つの気象学的な負荷状況、一つの流体工学的な負荷状況及び一つの熱的な負荷状況の中の一つ以上を表すことができる。一つの相応の負荷状況は、物体内における各負荷の少なくとも部分的な分布を含むこともできる。

この負荷情報は、好適なアルゴリズムにより、例えば、計算機ベースのシミュレーション、例えば、ＦＥＭシミュレーションを使用して作成することができる。換言すれば、この負荷情報は、シミュレーション、例えば、ＦＥＭシミュレーションのデータを含むことができる。

本方法の第２の工程に続く第３の工程において、基準物体情報により表される基準物体内における事前に設定可能な、或いは事前に設定された一つの基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域が、この負荷情報に基づき、或いはこの負荷情報において算出される。そのため、本方法の第２の工程では、それぞれ観察される負荷状況において、少なくとも一つの基準物体部分内又は基準物体全体内で算出された負荷値は、個別に、グループ単位に、或いは全体的として、少なくとも一つの基準負荷値と比較される。従って、相違又は比較によって、特に、少なくとも一つの基準物体部分内又は基準物体全体内での相応の負荷値が、一つの相応の基準負荷値を上回るのか、それとも下回るのかが、そのため一つの相応の基準負荷値を上回るのか、それとも下回るのかが決定される。基準負荷値とは、一つの負荷上限値及び／又は負荷下限値であると解釈できる。典型的には、負荷上限値又は負荷下限値は、物体固有の特性値、特に、材料固有の特性値により定義される。

負荷情報に基づき、或いは負荷情報において、基準物体情報により表される基準物体内の一つの基準負荷値と異なる負荷値を有する相応の負荷領域を算出することは、好適なアルゴリズムにより、例えば、計算機ベースのシミュレーション、例えば、ＦＥＭシミュレーションを使用して行うことができる。

本方法の第３の工程に続く第４の工程において、負荷情報及び境界条件情報に基づき、製造すべき物体の幾何構造データを表す一つの物体情報が算出される。相応の幾何構造データは、特に、製造すべき物体の幾何構造の実現形態を含む。従って、この物体情報は、特に、製造すべき物体の幾何構造の実現形態を表す。製造すべき物体の幾何構造の実現形態には、境界条件情報により表される境界条件が、即ち、例えば、製造すべき物体に必須条件として規定すべき幾何構造パラメータ（例えば、物体の必須条件としての一つの幾何構造の外側形態など）及び／又は製造すべき物体に必須条件として規定すべき物理構造パラメータ（例えば、物体の必須な機械特性、物体の一つの最大重量など）が入っている。同じように、負荷情報により表される負荷値が物体情報に入っている。

従って、この物体情報は、製造すべき物体の設計データ、例えば、ＣＡＤデータを表すことができる。典型的には、これらの設計データは、それぞれ製造すべき物体又は物体部分の幾何構造の形態、即ち、特に、層に関する断面幾何形状を表す造形データに変換される。

本方法の第４の工程に続く第５の工程において、製造すべき物体が物体情報に基づき製造される。その際、少なくとも基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、一つの硬化可能な造形材料を連続して選択的に層単位に硬化させることによって、製造すべき物体を付加的に製造する。従って、少なくとも、負荷値が相応の基準負荷値と異なる、即ち、それらを下回るか、或いは上回る基準物体の算出された負荷領域に対応する、製造すべき物体又は製造された物体の領域を付加的に造形する。当然のことながら、言及した通り、物体全体を付加的に造形することもできる。

少なくとも、負荷値が相応の基準負荷値と異なる基準物体の負荷領域に対応する製造すべき物体又は製造された物体の各領域を付加的に造形することによって、それらの付加的に造形される物体の領域において、相応の基準負荷値からの各負荷値の各偏差を顧慮した特別な外側構造及び／又は内側構造を構成することができる。この原理は、以下の実施例に基づき例示的して分かり易く説明する。

所定の機械的な基準負荷値、例えば、下限値、例えば、一つの最小剛性などを下回るような基準物体の相応の負荷領域に対応する物体の領域において、物体の（局所的な）機械的強化、例えば、機械的補強を引き起こす構造を狙い通り付加的に造形することができる。所定の機械的な基準負荷値、例えば、上限値を既に上回る基準物体の相応の負荷領域に対応する物体の領域において、（物体の中実な構成と比較して）例えば、（局所的な）重量又は材料の削減を引き起こす構造を狙い通り付加的に造形することができる。

所定の熱的な基準負荷値、例えば、上限値、例えば、一つの最高動作温度などを上回るような基準物体の相応の負荷領域に対応する物体の領域において、物体の（局所的な）温度調整、ここでは、冷却を可能とする温度調整通路構造を狙い通り付加的に造形することができる。所定の熱的な基準負荷値、例えば、下限値、例えば、一つの最低動作温度を下回るような基準物体の相応の負荷領域に対応する物体の領域において、物体の（局所的な）温度調整、ここでは、加熱を可能とする温度調整通路構造を狙い通り付加的に造形することができる。

従って、これらの例に基づき、所定の物体部分又は物体全体を、特に、物体の所定の負荷状況を顧慮して、狙い通り付加的に、即ち、特に、付加的に造形された構造を有するように製造することを可能とする、本方法の一つの特別な利点を確認できる。各物体部分又は物体の造形の基礎を成すのは、既述の通り、所定の基準負荷値を顧慮して評価された、即ち、相応の基準負荷値と比較された、基準物体における所定の負荷領域を事前に算出することである。そのようにして、一つの所定の負荷状況に関して、その所定の負荷状況を顧慮して特別に、即ち、例えば、特別な構造を有するように、即ち、特に最適化された形で形成される領域を算出することができる。これは、言及した通り、例えば、機械的強化構造を構成すること、機械的弱体化構造、即ち、例えば、重量又は材料の節約構造を構成すること、並びに温度調整通路構造等を構成することの中の一つ以上であると解釈することできる。

従って、一つの所定の適用状況又は一つの所定の負荷状況を顧慮して、製造すべき物体を最適化することができ、そのことは、様々な観点、例えば、機械的安定性、重量等の下での物体の構造特性を大幅に改善することになる。その際、特に、物体内でのみ相応の最適化を行うことが可能となる。物体の外側寸法又は外側輪郭、即ち、（基本的に）外側形状は、（基準物体と比較して）維持することができる。

本方法の更に別の利点は、本方法に従って製造すべき三次元物体を完全に付加的に造形できることである。特に、これまでは一つの支承部に保持しなければならなかった一つの物体本体（その後、この物体本体上には、付加的に造形される少なくとも一つの物体部分が配備される）を有する技術的物体、即ち、例えば、射出成形型用の金型部品、例えば、金型インサート部品、スライダ部品等（「ハイブリッド物体」）の製造を顧慮すると、物体を直接付加的に製造することによって、支承場所、支承時間、支承作業等を節約することができる。

それに対応して、資源、即ち、特に、造形材料の省資源な取り扱いが可能になることも、本方法の更に別の利点である。このようにして、本方法の優れた、或いは改良されたエネルギー収支（「ＣＯ_２フットプリント」）が可能となる。

上述した方法の工程又はそれらの中の幾つかは、直接的に相前後して実行することができる。これらの方法の工程又はそれらの中の幾つかは、間接的に、即ち、別の方法の工程及び／又は本方法の中断を間に挟んで、相前後して実行することも考えられる。

本方法の一実施構成は、基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、照射線発生機器により生成されるエネルギービームを使用して、硬化可能な造形材料を連続して選択的に層単位に硬化させることにより付加的に造形される、少なくとも一つの軽量構造部品を備えた一つの軽量構造を有するように、製造すべき物体を製造すると規定する。相応の軽量構造を狙い通り付加的に造形することによって、所定の基準負荷値を上回る、或いは下回る基準物体の相応の負荷領域に対応する領域において、例えば、（局所的な）密度低減によって、例えば、重量又は材料の削減を引き起こす付加的に造形された構造を狙い通り有するように、物体を製造することができる。典型的には、軽量構造は、機械的な負荷が殆ど加わらない物体の領域に構成される。相応の軽量構造を付加的に造形することによって、これらの軽量構造は、任意の幾何構造の実現形態で、特に、断面幾何形状で構成することができ、物体を貫いて任意に延伸させることができる。

一つの相応の軽量構造の軽量構造部品としては、例えば、一つの空所、一つのサンドイッチ構造、製造された物体の残りの領域と比較して密度が低い一つの領域、製造された物体の残りの硬化可能な造形材料と比較してより低い密度を有する一つの硬化可能な造形材料から成る一つの領域、或いは製造された物体の残りの領域と比較して板厚が薄い一つの領域を構成することができる。典型的には、相応のサンドイッチ構造は、機械的安定性がより高い少なくとも二つの層の間に配置又は構成された、機械的安定性がより低い少なくとも一つの層から成る。この機械的安定性がより低い層は、例えば、多孔質に構成することができる。

本方法の更に別の実施構成は、基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、製造された物体の温度調整のために、一つの温度調整媒体、一般的には、一つの温度調整流体（ガス及び／又は液体）を貫流させることが可能である、照射線発生機器により生成されるエネルギービームを使用して硬化可能な造形材料を連続して選択的に層単位に硬化させることによって付加的に造形される一つの温度調整通路構造を有するように、製造すべき物体を製造すると規定する。温度調整通路構造は、少なくとも一つの物体部分を少なくとも部分的に貫通して延びる少なくとも一つの温度調整通路を有する。相応の温度調整通路構造を狙い通り付加的に造形することによって、所定の基準（熱）負荷値を上回る、或いは下回る基準物体の相応の（熱）負荷領域に対応する領域において、一つの温度調整媒体が貫流して、物体の温度調整を引き起こす、付加的に造形される構造を狙い通り有するように、物体を製造することができる。典型的には、温度調整通路構造は、物体の熱負荷が加わる領域に構成される。相応の温度調整通路構造によって、所定の物体部分又は物体全体の狙い通りの温度調整、即ち、冷却又は加熱を実現することができる。相応の温度調整通路構造を付加的に造形することによって、これらの温度調整通路構造は、任意の幾何構造の実現形態、特に、断面幾何形状で構成することが可能となり、物体を貫いて任意に、例えば、曼陀羅状に延伸させることができる。

本方法の更に別の実施構成は、基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、照射線発生機器により生成されるエネルギービームを使用して硬化可能な造形材料を連続して選択的に層単位に硬化させることによって付加的に造形される、少なくとも一つの強化部品を備えた一つの強化構造を有するように、製造すべき物体を製造すると規定する。相応の強化構造、一般的には、物体の機械的安定性を向上させる相応の構造を狙い通り付加的に造形することによって、所定の（機械的な）基準負荷値を上回る、或いは下回る基準物体の相応の（機械的な）負荷領域に対応する領域において、例えば、（局所的な）強化によって、物体の機械的安定性の向上を引き起こす付加的に造形される構造を狙い通り有するように、物体を製造することができる。典型的には、強化構造は、機械負荷が加わる物体の領域に構成される。相応の強化構造を付加的に造形することによって、これらの強化構造は、任意の幾何構造の実現形態で、特に、断面幾何形状で構成することが可能となり、物体を貫いて任意に延伸させることができる。

強化構造部品としては、例えば、リブ部品を構成することができる。強化構造は、例えば、二次元又は三次元の縦方向リブ及び／又は横方向リブとして構成することができる。

一般的に、付加的に造形される構造、即ち、特に、軽量構造、温度調整通路構造、強化構造及び生体構造の中の一つ以上は、少なくとも一つの物体部分又は物体全体を貫いて二次元又は三次元に、場合によっては、網状に延びることができる。付加的に造形される相応の構造は、外から見ることができないように、この物体の内部（だけ）を貫いて延びることができる。相応の構造は、当然のことながら、それらの各々の本来の機能の外に、物体の（別の）物理構造特性に影響を与えることもできる。それは、例えば、物体内の一つのリブ構造、場合によっては、三次元のリブ構造の場合に与えることができ、その構造は、一方では（中実な構成と比較して）材料の削減をもたらし、他方では物体の機械的強化をもたらす。

当然のことながら、相応の軽量構造は、相応の温度調整通路構造及び／又は相応の強化構造と任意に組み合わせることができる。

本方法の更に別の実施構成は、基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、照射線発生機器により生成されるエネルギービームを使用して硬化可能な造形材料を連続して選択的に層単位に硬化させることによって付加的に造形される、少なくとも一つの生体構造、特に、動物の構造及び／又は植物の構造を表す少なくとも一つの生体部品及び／又は少なくとも一つの生体構造、特に、動物の構造及び／又は植物の構造に由来する少なくとも一つの生体部品を備えた一つの生体構造を有するように、製造すべき物体を製造すると規定する。

本方法の範囲内において、それぞれ製造すべき物体の所定の特性要件又は負荷要件を顧慮して、自然界において、同一の、同様の、或いは比肩可能な負荷状況において実証されている所定の「生体モデル」を選択し、場合によっては、例えば、一つの製造すべき物体の具体的な特性要件又は負荷要件を顧慮して変更して、それぞれ製造すべき物体又は製造された物体に付加的に造形することができる。これらの「生体モデル」、場合によっては、変更された「生体モデル」は、生体データにより表される。従って、これらの生体データは、生体構造及び／又は生体構造に由来する構造を表す。

これらの生体データは、別の造形データが生体構造を表さない、それぞれ製造すべき物体の造形データとデータ的に関連付けることができ、その結果、それぞれ硬化可能な造形材料を連続して選択的に層単位に硬化させることの基礎を成す造形データが、全体として、生体データを（も）含むこととなる。そのようにして、それぞれの生体データにおいて表される構造は、それぞれ製造すべき物体において、少なくとも変更された形状で構成することができる。

これらの生体データにより表される構造は、典型的には、構造部品としての機能を果たし、特に、所定の特性要件又は負荷要件を顧慮して、それぞれ製造すべき物体の特性又は所定の特性をオーターメード方式で狙い通り調整又は設定することを可能とする。換言すると、それぞれ製造すべき物体又は製造された物体において、相応の生体構造又は相応の生体構造に由来する構造を構成することによって、特に、所定の特性要件又は負荷要件を顧慮して、それぞれ製造すべき物体又は製造された物体の所定の特性をオーターメード方式で狙い通り調整又は設定することができる。製造すべき物体又は製造された物体において、相応の生体構造又は相応の生体構造に由来する構造を構成することによって、例えば、それぞれ製造すべき物体又は製造された物体の少なくとも一つの領域の機械的特性、熱的特性及び流体工学的特性の中の一つ以上、或いは機械的安定性及び／又は熱的安定性を狙い通り調整又は設定することができる。

相応の生体構造に由来する、或いはそれから変更された生体構造とは、一つの生体モデルを自然に忠実に反映するのではなく、むしろ少なくとも部分的に変更された形で反映する構造であると解釈できる。これと関連して、例えば、生体構造としては、所定の個数、配置、向き等で、所定の幾何的寸法を有する幾つかの骨格部品、即ち、特に、骨を備えた一羽の鳥の翼の骨格が挙げられる。この生体構造の変更とは、例えば、少なくとも一つの骨格部品の個数、配置、向き及び幾何的寸法の中の一つ以上の変更である。当然のことながら、相応の生体データにより表される全ての生体構造について、これと同じことが言える。

生体構造は、動物の構造、動物的に作成された構造、植物の構造及び植物的に作成された構造の中の一つ以上とすることができる。生体構造は、動物の構造、動物的に作成された構造、植物の構造及び植物的に作成された構造の中の一つ以上に由来する、或いはそれから変更された構造とすることもできる。基本的には、生体データが人体の構造及び／又は人体の構造に由来する構造を表すことも考えられる。しかし、これと関連して、これらの生体データが相応の造形データの一部にしか過ぎず、その結果、これらの造形データが、典型的には、人体の構造と同じ模造品、即ち、例えば、義歯を目的として物体を付加的に製造することの基礎を成すものではないことを補足する。

相応の生体データは、言及した通り、動物の構造を表すことができる。一般的に、動物の構造としては、動物の外側及び／又は内側の構造、特に、組織構造、外被構造、骨格構造、表面構造及び細胞構造の中の一つ以上を使用することができる。即ち、動物の構造は、例えば、一匹の動物又は一匹の動物の一部の外側及び／又は内側の外被構造及び／又は骨格構造とすることができる。これと関連して、例えば、所定の動物の所定の四肢又は手足、或いは所定の四肢又は手足の一部が引き合いに出される。具体的な例は、所定の骨構造の所定の個数、配置、向き及び構成に基づき、特別な機械的な特性を有する一羽の鳥の翼の骨格である。動物の構造は、一匹の動物の表面構造とすることができる。これと関連して、例えば、所定の動物の所定の毛皮構造、羽毛構造、鱗構造又は皮膚構造が引き合いに出される。具体的な例は、幾つかの鱗の所定の配置及び構成に基づく、特に、特別な流体工学的特性を有する一匹のサメの鱗構造である。

相応の生体データは、動物的に作成された構造を表すこともできる。一般的には、動物的に作成された構造として、動物的に作成された物体、即ち、例えば、動物的に作成された構造物及び／又は動物的に作成された織物、特に、布地状又は網状の織物の外側構造及び／又は内側構造を使用することができる。これと関連して、例えば、所定の動物的に作成された構築物又は所定の動物的に作成された構築物の一部が引き合いに出される。具体的な例は、蜘蛛により作り出される蜘蛛の巣構造に倣った網構造、蚕により作り出される絹糸構造に倣った糸構造、シロアリにより作り出されるシロアリ構築物構造に倣った構築物構造、或いは蜂により作り出される蜂の巣構造に倣ったハニカム構造であり、これらは、それぞれ特別な機械的特性及び／又は（特に、典型的には、一つの所定の換気通路構造又は冷却通路構造を有するシロアリ構築物の例に関する）流体工学的特性を有する。

相応の生体データは、植物の構造が表すこともできる。一般的に、植物の構造としては、植物の外側及び／又は内側の構造、特に、組織構造、植物骨格構造、表面構造及び細胞構造の中の一つ以上を使用することができる。これと関連して、例えば、所定の植物形成物又は植物形成物の突端、或いは所定の植物形成物又は植物形成物の突端の一部が引き合いに出される。具体的な例は、所定のリブ構造の一つの所定の配置及び構成に基づく、即ち、枝又は葉の長手方向に延びる一つのメインリブと、そこから分岐するサイドリブとに基づく特別な機械的特性を有する、一つの所定の植物の枝の構造又は葉の構造である。植物の構造は、言及した通り、一つの植物の表面構造とすることができる。これとの関連して、例えば、一つの所定の植物の葉の構造又は幹の構造の所定の表面が引き合いに出される。具体的な例は、一つの所定のマイクロ構造又はナノ構造化に基づく、汚染粒子の付着を防止する、或いは水を弾く特別な特性を有する、蓮植物の葉の表面構造に倣ったものである。

相応の生体データは、植物的に作成された構造を表すこともできる。一般的に、植物的に作成された構造としては、一つの植物的に作成された物体、即ち、例えば、一つの植物的に作成された果実の外側及び／又は内側の構造を使用することができる。これと関連して、例えば、植物的に作成された組織又は所定の植物的に作成された組織の一部が引き合いに出される。具体的な例は、亜麻植物又は麻植物から作成される繊維構造又は織物構造に倣った、特別な機械的な特性を有する繊維構造又は織物構造である。

当然のことながら、相応の生体データは、様々な動物の構造及び／又は植物の構造、或いは様々な動物的に作成された構造及び／又は植物的に作成された構造を表すことができる。

当然のことながら、上述した構造、即ち、軽量構造、温度調整通路構造、強化構造は、相応の生体データに基づき付加的に造形することができる。

本方法を使用して製造可能な物体又は製造すべき物体の具体的な一例は、射出成形型の一つの金型部品、特に、スライダ部品又は金型インサート部品である。従って、本方法を使用して、例えば、一つの射出成形型の一つの相応の金型部品を製造することができる。

本発明は、更に、一つの照射線発生機器により生成されるエネルギービームを使用して、一つの硬化可能な造形材料を選択的に層単位に硬化させることによって、一つの三次元物体を付加的に製造する装置に関する。本装置は、上記で説明した方法を実施するように構成される。従って、本方法に関連した全ての実施形態は、本装置に対しても同様に適用される。

図面の実施例に基づき、本発明を詳細に説明する。

本発明の一実施例に基づく本方法を実施する装置の原理図である。 本発明の一実施例に基づく本方法の方法の工程の原理図である。 本発明の一実施例に基づく本方法の方法の工程の原理図である。 本発明の一実施例に基づく本方法の方法の工程の原理図である。 本発明の一実施例に基づく本方法の方法の工程の原理図である。 本発明の一実施例に基づく本方法の方法の工程の原理図である。 本発明の一実施例に基づく本方法の方法の工程の原理図である。

図１は、本発明の一実施例に基づく方法を実施する装置１の原理図を図示している。本装置１とそのため本装置１を用いて実施可能な方法は、一つの照射線発生機器４により生成されるエネルギービーム５を使用して、一つの硬化可能な造形材料３を連続して選択的に層単位に硬化させることによって、一つの三次元物体２、即ち、典型的には、一つの技術的造形品又は一つの技術的造形品群を付加的に製造する機能を果たす。

硬化可能な造形材料３を連続して選択的に層単位に硬化させることは、本装置１の一つの造形チャンバ８内において、照射線発生機器４により生成されるエネルギービーム５を、一つのビーム偏向機器６によって、水平方向を向いた矢印により示される通り、可動形態に支承された一つのコーティング機器７を使用して形成される一つの造形材料層における製造すべき物体２の各層に関する断面幾何形状に対応する硬化すべき所定の領域に狙いを定めて偏向するように行われる。

硬化可能な造形材料３を選択的に層単位に硬化させることは、そのため物体２の付加的造形は、ここでは鉛直方向に可動形態に支承された一つの支持体を備えた一つの担持機器上で行われる。この支持体は、例えば、照射線発生機器４に対して相対的に可動な形態で支承されている。

使用されるエネルギービーム５は、電磁放射線、即ち、レーザービーム、略して、レーザーである。従って、使用される照射線発生機器４は、レーザービームを生成するレーザー発生機器である。従って、本方法は、選択的レーザ焼結プロセスを実行して三次元物体２を付加的に製造する選択的レーザ焼結方法、略して、ＳＬＳ方法、或いは選択的レーザ溶融プロセスを実行して三次元物体２を付加的に製造する選択的レーザ溶融方法、略して、ＳＬＭ方法とすることができる。

使用される硬化可能な造形材料３は、例えば、エネルギービーム５を使用して硬化可能な金属粉末（混合物）、即ち、例えば、アルミニウム粉末又は粉末鋼と、エネルギービーム５を使用して硬化可能なプラスチック粉末（混合物）、即ち、例えば、ポリエーテルエーテルケトン粉末との中の一つ以上とすることができる。

言うまでもなく、本装置１は、上記の機能コンポーネント、即ち、照射線発生機器４、ビーム偏向機器６及びコーティング機器７の外に、本明細書に記載された原理を説明するために重要ではないので図示されていない、典型的には、付加的な造形プロセスを実行するために必要な、或いはその目的に適った更に別の機能コンポーネントを有する。

硬化可能な造形材料３を層単位に選択的に硬化させることは、造形データに基づき行われる。これらの造形データは、一般的に、それぞれ付加的に製造すべき物体２の幾何的造形又は幾何構造造形を表す。これらの造形データは、少なくとも、各付加的な造形プロセス又は本装置１の各付加的な造形プロセスに必要な機能コンポーネントを制御する、本装置１に付属する（図示されていない）制御機器内に保存されている。

射出成形型用の金型スライダ部品の形状の物体２を製造する方法の一つの実施例を図２〜図７に基づきより詳細に説明する。

本方法の第１の工程において、図２に図示された中実に構成された一つの基準物体のデータを表す一つの基準物体情報及び本方法を使用して実際に製造すべき物体２の少なくとも一つの境界条件、特に、幾何構造の境界条件を表す一つの境界条件情報が作成又は事前に設定される。この基準物体情報は基準物体のデータを表す。

相応のデータは、基準物体の一つの定められた幾何構造の実現形態、即ち、特に、定められた外側輪郭を含む。従って、この基準物体情報は、基準物体の幾何構造の実現形態、即ち、特に、基準物体の構造データ、例えば、ＣＡＤデータを表す。典型的には、基準物体の幾何構造の実現形態、即ち、特に、重量は、物体固有の適用領域又は利用領域を顧慮して決定される。

この基準物体情報の外に、言及した通り、一つの境界条件情報も作成又は事前に設定される。この境界条件情報は、製造すべき物体２に関する様々な境界条件を表す。境界条件は、製造すべき物体２の幾何構造パラメータ、或いは物理構造パラメータ又は物理構造特性とすることができる。従って、この境界条件情報によって、製造すべき物体２の少なくとも一つの物体部分又は製造すべき物体２全体に対して（必須条件として）与えられるべき所定の幾何構造パラメータ、或いは所定の物理構造パラメータ又は物理構造特性が事前に設定される。

相応の境界条件は、製造すべき物体２の少なくとも一つの外側の（露出した）物体部分、例えば、表面、側面、底面等及び／又は製造すべき物体２の少なくとも一つの内側の（露出していない）物体部分の少なくとも一つの幾何構造パラメータ、或いは製造すべき物体２全体の幾何構造パラメータを定義する。

それに代わって、或いはそれを補足して、相応の境界条件は、製造すべき物体２の少なくとも一つの外側の（露出した）物体部分及び／又は製造すべき物体２の少なくとも一つの内側の（露出していない）物体部分の少なくとも一つの構造パラメータ又は物理パラメータ、或いは製造すべき物体全体の少なくとも一つの構造パラメータ又は物理パラメータを定義することができる。相応の構造パラメータ又は物理パラメータは、特に、製造すべき物体の少なくとも一つの物体部分又は製造すべき物体２全体の機械パラメータ、例えば、質量、密度、硬さ、強度又は曲げ強さ、剛性又は曲げ剛性、弾性、塑性（延性）、靱性などの機械パラメータと、例えば、摩擦係数、摩耗抵抗などのトライボロジーパラメータと、例えば、光吸収率及び／又は音吸収率、或いは光反射率及び／又は音反射率などの光音響パラメータと、例えば、熱膨張率、熱伝導率、（比）熱容量、耐熱性、低温靱性などの熱パラメータと、導電率、電気抵抗などの電気パラメータとの中の一つ以上である。

この境界条件情報は、例えば、基準物体情報により表される、基準物体の幾何構造データに関して、変更すべきではない、或いは変更できない、製造すべき物体２の二次元又は三次元な領域を表す、或いは定義することができる。その場合、物体２は、この境界条件情報により表される変更できない領域に対応する領域を有するように製造される。

この境界条件情報は、例えば、製造すべき物体２の閉じた外側輪郭を表す、或いは定義することができる。その場合、物体２は、この境界条件情報により表される閉じた外側輪郭に対応する閉じた外側輪郭を有するように製造される。

更に、この境界条件情報は、例えば、製造すべき物体２の中実に構成すべき外側領域及び／又は内側領域を表す、或いは定義することができる。その場合、物体２は、この境界条件情報により表される中実に構成すべき外側領域及び／又は内側領域に対応する中実に構成された外側領域及び／又は内側領域を有するように製造される。

更に、この境界条件情報は、製造すべき物体２の所定通りの使用を顧慮して、少なくとも一つの物体固有の機能領域又は機能部品、例えば、この物体２を更に別の物体と接続するための一つの接続領域又は一つの接続部品を表す、或いは定義することができる。その場合、物体２は、この境界条件情報により表される少なくとも一つの機能領域又は機能部品に対応する一つの機能領域又は機能部品を有するように製造される。

図２〜図７に基づき説明する実施例では、この境界条件情報によって、特に、（ｉ）物体２の（図２において基準物体の相応の物体部分の所に図示されている）一つの前側の先端９が、少なくとも物体部分１０，１１と繋がるように構成されなければならないこと、（ｉｉ）物体部分１１の幾何構造の造形が維持されなければならないこと、（ｉｉｉ）物体２の（露出している）外側の面が閉じていなければならないこと、並びに（ｉｖ）物体２が、基準物体と比較して、その幾何構造の実現形態において短縮されてはならないことが表される、或いは定義される。更に、この境界条件情報により、（ｖ）所定通りの使用時に、特に、圧縮荷重として、物体に作用する機械負荷が吸収されるように、物体２を製造すべきこと、（ｖｉ）物体２の先端９の領域に、輪郭付近の温度調整通路構造を配備しなければならないこと、並びに（ｖｉｉ）物体２の温度調整のために必要でない全ての物体部分を、特に、穴を除去してもよいことが定義される。

本方法の第１の工程に続く第２の工程において、基準物体情報により表される基準物体の少なくとも一つの所定の負荷状況における少なくとも一つの負荷値を表す一つの負荷情報が算出される（図３を参照）。この負荷情報は、所定の負荷状況において、少なくとも一つの基準物体部分又は基準物体全体が受ける負荷値を表し、そのため所定の負荷状況における少なくとも一つの基準物体部分又は基準物体全体の挙動（「負荷挙動」）を表す。相応の負荷状況は、例えば、製造すべき物体２の所定通りの負荷シナリオ、即ち、所定通りの使用時に製造すべき物体２が典型的に曝される負荷状況である。

この負荷情報は、一般的に、特に、製造すべき物体２の所定通りの使用時における、一つの機械的な負荷状況、一つの気象学的な負荷状況、一つの流体工学的な負荷状況及び一つの熱的な負荷状況の中の一つ以上を表すことができる。この負荷情報は、好適なアルゴリズムにより、例えば、計算機ベースのシミュレーション、例えば、ＦＥＭシミュレーションを使用して作成することができる。換言すれば、この負荷情報は、シミュレーション、例えば、ＦＥＭシミュレーションのデータを含む（図３を参照）。

図３に基づき、この所与の機械的な負荷状況下において、基準物体の僅かな部分だけに機械的な負荷が加わることが明らかである。この限りにおいて、図３に基づき、造形材料を低減する比較的高い可能性をが、そのため物体２の重量を低減する比較的高い可能性が実現可能であると推定することができる。

本方法の第２の工程に続く第３の工程において、基準物体内における事前に設定可能な、或いは事前に設定された一つの基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域が、負荷情報に基づき、或いは負荷情報において算出される。そのため、本方法の第２の工程において算出された、それぞれ観察される負荷状況における基準物体内の負荷値は、個別に、グループ毎に、或いは全体的として、少なくとも一つの基準負荷値と比較される。従って、相違又は比較によって、基準物体内の相応の負荷値が一つの相応の基準負荷値を上回るのか、或いは下回るのかが決定される。基準負荷値とは、一つの負荷上限値及び／又は負荷下限値であると解釈することができる。典型的には、負荷上限値又は負荷下限値は、物体固有の特性値、特に、材料固有の特性値により定義される。

負荷情報に基づく、又は負荷情報における、基準物体内の一つの基準負荷値と異なる負荷値を有する相応の負荷領域の算出は、好適なアルゴリズムにより、例えば、計算機ベースのシミュレーション、例えば、ＦＥＭシミュレーションを使用して行われる。

図４には、負荷状況への適合後における、基準物体の幾何構造の実現形態のＦＥＭシミュレーションが図示されている。異なるハッチングは、異なる負荷を表示している。図５には、一つの相応のＣＡＮモデルが図示されている。基準物体の幾何構造の実現形態が、図２に図示されたものと比較して大幅に変更されていることが分かる。確かに、そのようにして、明らかな重量又は材料の削減が可能であるが、上記の境界条件は満たされていない。

本方法の第３の工程に続く第４の工程において、負荷情報及び境界条件情報に基づき、製造すべき物体２の幾何構造データを表す一つの物体情報が算出される。相応の幾何構造データは、製造すべき物体２の幾何構造の実現形態を含む（図６を参照）。

製造すべき物体２の幾何構造の実現形態には、境界条件情報により表される、或いは定義される境界条件が入っている。同様に、負荷情報により表される負荷値が物体情報に入っている。

図６に基づき、この物体情報が、製造すべき物体２の構造データ、例えば、ＣＡＤデータを表すことが確認できる。これらの構造データは、製造すべき物体２の幾何構造の造形に、即ち、特に、層に関する断面幾何形状を表す造形データに変換される。

図６に基づき、更に、負荷値が相応する基準負荷値と異なる基準物体の負荷領域に対応する、製造すべき物体２の各領域において、相応の基準負荷値からの各負荷値の各偏差を顧慮した、特に付加的に造形される外側構造及び／又は内側構造が形成されていることが確認できる。

本方法の第４の工程に続く第５の工程において、物体２が、物体情報に基づき製造される。その際、少なくとも基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、一つの硬化可能な造形材料を連続して選択的に層単位に硬化させることによって、物体２が付加的に製造される。この実施例では、物体２全体が付加的に造形される。

物体２は、基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、少なくとも一つの軽量構造部品を備えた、付加的に造形される一つの軽量構造１２を有するように製造される。この軽量構造１２を狙い通り付加的に造形することによって、物体２は、所定の基準負荷値を上回る、或いは下回る基準物体の相応の負荷領域に対応する領域において、（局所的な）密度低減により重量又は材料の削減を引き起こす付加的に造形される構造を狙い通り有するように製造される。この軽量構造１２は、機械負荷が殆ど加わらない物体２の領域に形成される。一つの相応の軽量構造１２の軽量構造部品としては、例えば、一つの空所、一つのサンドイッチ構造、製造すべき物体２の残りの領域と比較して密度が低い一つの領域、製造すべき物体２の残りの硬化可能な造形材料３と比較してより低い密度を有する一つの硬化可能な造形材料３から成る一つの領域、或いは製造すべき物体２の残りの領域と比較して板厚が薄い一つの領域を形成することができる。

物体２は、基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、製造される物体２の温度調整のための一つの温度調整媒体が貫流可能である、付加的に造形される（図示されていない）一つの温度調整通路構造を有するように製造される。相応の温度調整通路構造を狙い通り付加的に造形することによって、所定の基準（熱）負荷値を上回る、或いは下回る基準物体の相応の（熱）負荷領域に対応する領域において、一つの温度調整媒体が貫流して、物体２の温度調整を引き起こす、付加的に造形される構造を狙い通り有するように、物体２を製造することができる。典型的には、温度調整通路構造は、物体２の熱負荷が加わる領域に形成される。相応の温度調整通路構造によって、物体２の狙い通りの温度調整、即ち、冷却又は加熱を実現することができる。

物体２は、基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、少なくとも一つの補強部品を備えた、付加的に造形される一つの強化構造１３を有するように製造される。この強化構造１を狙い通り付加的に造形することによって、所定の（機械的）基準負荷値を上回る、或いは下回る基準物体の相応の（機械的）負荷領域に対応する領域において、（局所的な）補強によって物体２の機械的安定性の向上を引き起こす、付加的に造形される構造を狙い通り有するように、物体２を製造することができる。強化構造部品としては、例えば、リブ部品を形成することができる（図６を参照）。強化構造１２は、三次元の縦方向リブ及び／又は横方向リブとして形成することができる。

物体２は、基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、少なくとも一つの生体構造、特に、動物及び／又は植物の構造を表す少なくとも一つの生体部品及び／又は少なくとも一つの生体構造、特に、動物及び／又は植物の構造に由来する少なくとも一つの生体部品を備えた、付加的に造形される（図示されていない）一つの生体構造を有するように製造することができる。生体部品としては、動物の構造を形成することができ、その際、動物の構造として、動物の外側及び／又は内側の構造及び／又は動物的に作成された構造を使用することができるか、植物の構造を形成することができ、その際、植物の構造として、植物の外側及び／又は内側の構造及び／又は植物的に作成された構造を使用することができるか、或いはその両方である。

付加的に造形される構造、即ち、特に、軽量構造１２、温度調整通路構造、強化構造１３及び生体構造の中の一つ以上は、物体２を貫いて二次元又は三次元に、場合によっては網状に延びることができる。相応の付加的に造形される構造は、物体２の内部（だけ）を貫いて延びることができ、その結果、外からは見ることができない。相応の構造は、当然のことながら、それらの各々の本来の機能の外に、物体２の（更に別の）物理特性にも影響を与えることができる。これは、例えば、一方では（中実な構成と比較して）材料の削減を引き起こし、他方では物体２の機械的強化を引き起こす、物体２内の一つのリブ構造、場合によっては、三次元のリブ構造の場合に与えることができる。

本方法は、特に、物体２の所定の負荷状況を顧慮して、狙い通り付加的に、即ち、特に、付加的に造形される構成を有するように、物体２を製造することを可能にする。物体２の構造の基礎を成すのは、既述の通り、所定の基準負荷値を顧慮して評価された、即ち、相応の基準負荷値と比較された、基準物体内の所定の負荷領域を事前に算出することである。そのようにして、一つの所定の負荷状況に関して、この所定の負荷状況を顧慮して、特に、即ち、例えば、特別な構造を有するように、即ち、特に最適化された形で形成される領域を算出することができる。これは、言及した通り、例えば、機械的な強化構造を形成すること、機械的な弱体化構造、即ち、例えば、重量又は材料を節減した構造を形成すこと、並びに温度調整通路構造等を形成することの中の一つ以上であると解釈できる。

従って、物体２は、一つの所定の適用状況又は一つの所定の負荷状況を顧慮して最適化され、そのことは、例えば、機械的安定性、重量等の様々な観点の下において、物体２の構造特性を大幅に改善することになる。その際、特に、物体２内でのみ、相応の最適化を行うことが可能である。物体２の外側寸法又は外側輪郭、即ち、（基本的に）外側の形状は、（基準物体と比較して）維持することができる。

本方法の更に別の利点は、本方法に基づき、製造すべき物体２を完全に付加的に造形できることである。特に、これまでは一つの支承部に保持しなければならなかった一つの物体本体（その後、この物体本体上には、付加的に造形される少なくとも一つの物体部分が配備される）を有する技術的物体、即ち、例えば、射出成形型用の金型部品、例えば、金型インサート部品、スライダ部品等（「ハイブリッド物体」）の製造を顧慮すると、物体を直接付加的に製造することによって、支承場所、支承時間、支承作業等を節約することができる。

最後に、図７は、物体情報に基づき製造すべき物体２又は製造された物体２のＦＥＭシミュレーションの図面を図示している。異なるハッチングは、異なる負荷を表示している。物体２の担持構造には、図４に図示された図面の場合と同様の負荷が加わることが分かる。軽量構造１２には、殆ど負荷が加わっていない。しかし、この軽量構造１２は、物体２の動作中に、例えば、物体２をチャックに挟持した場合に発生する所定の負荷を吸収するとの目的に適っている。

図２〜図７に基づき説明した実施例では、幾何構造の実現形態が同じであるとともに、機能性が同じである場合に、（中実の）基準物体と比較して、５０％以上、物体２の重量を低減することができた。所定の境界条件の適合によって、物体２の重量の更なる低減を引き起こすことができる。

１ 本装置
２ 物体
３ 造形材料
４ 照射線発生機器
５ エネルギービーム
６ ビーム偏向機器
７ コーティング機器
８ 造形チャンバ
９ 先端
１０ 物体部分
１１ 物体部分
１２ 軽量構造
１３ 強化構造

Claims (15)

1. 三次元物体（２）の製造方法において、
   一つの基準物体のデータ、特に、幾何構造データを表す一つの基準物体情報と、製造すべき物体（２）の少なくとも一つの境界条件、特に、幾何構造の境界条件を表す少なくとも一つの境界条件情報とを事前に設定する工程と、
   前記基準物体情報により表される前記基準物体内の一つの所定の負荷状況における少なくとも一つの負荷値を表す一つの負荷情報を算出する工程と、
   前記負荷情報に基づき、前記基準物体情報により表される前記基準物体内における一つの基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域を算出する工程と、
   前記負荷情報及び前記境界条件情報に基づき、前記製造すべき三次元物体（２）の幾何構造データを表す一つの物体情報を算出する工程と、
   前記物体情報に基づき、前記製造すべき三次元物体（２）を製造する工程であって、少なくとも前記基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、一つの硬化可能な造形材料（３）を連続して選択的に層単位に硬化させることによって、前記製造すべき三次元物体（２）を付加的に製造する工程と、
   を有することを特徴とする方法。
2. 前記製造すべき三次元物体（２）が、前記基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、照射線発生機器（４）により生成されるエネルギービーム（５）を使用して前記硬化可能な造形材料（３）を連続して選択的に層単位に硬化させることによって付加的に造形される、少なくとも一つの軽量構造部品を備えた一つの軽量構造（１２）を有するように製造されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 軽量構造部品として、一つの空所、一つのサンドイッチ構造、製造された前記三次元物体（２）の残りの領域と比較して密度が低い一つの領域、前記製造された三次元物体（２）の残りの硬化可能な造形材料（３）と比較してより低い密度を有する一つの硬化可能な造形材料（３）から成る一つの領域、或いは前記製造された三次元物体（２）の残りの領域と比較して板厚が薄い一つの領域が形成されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記製造すべき三次元物体（２）が、前記基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、前記照射線発生機器（４）により生成される前記エネルギービーム（５）を使用して前記硬化可能な造形材料（３）を連続して選択的に層単位に硬化させることによって付加的に造形される、前記製造された三次元物体（２）の温度調整のための一つの温度調整媒体が貫流可能である一つの温度調整通路構造を有するように製造されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
5. 前記製造すべき三次元物体（２）が、前記基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、前記照射線発生機器（４）により生成される前記エネルギービーム（５）を使用して前記硬化可能な造形材料（３）を連続して選択的に層単位に硬化させることによって付加的に造形される、少なくとも一つの補強部品を備えた一つの強化構造（１３）を有するように製造されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
6. 強化構造部品として、一つのリブ部品が、特に、前記製造された三次元物体（２）内に形成されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記製造すべき三次元物体（２）が、前記基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、前記照射線発生機器（４）により生成される前記エネルギービーム（５）を使用して前記硬化可能な造形材料（３）を連続して選択的に層単位に硬化させることによって付加的に造形される、少なくとも一つの生体構造、特に、動物及び／又は植物の構造を表す少なくとも一つの生体部品及び／又は少なくとも一つの生体構造、特に、動物及び／又は植物の構造に由来する少なくとも一つの生体部品を備えた一つの生体構造を有するように製造されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
8. 生体部品として、動物の構造が形成され、その際、動物の構造として、動物の外側及び／又は内側の構造及び／又は動物的に作成された構造が使用されることと、
   生体部品として、植物の構造が形成され、その際、植物の構造として、植物の外側及び／又は内側の構造及び／又は植物的に作成された構造が使用されることと、
   の中の一つ以上を特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記境界条件情報が、前記基準物体情報により表される前記基準物体の幾何構造データを顧慮すると変更できない、前記製造すべき三次元物体（２）の少なくとも一つの領域を表し、前記製造すべき三次元物体（２）が、前記境界条件情報により表される前記変更できない領域に対応する一つの領域を有するように製造されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
10. 前記境界条件情報が、前記製造すべき三次元物体（２）の少なくとも部分的に閉じた外側輪郭を表し、前記製造すべき三次元物体（２）が、前記境界条件情報により表される前記少なくとも部分的に閉じた外側輪郭に対応する少なくとも部分的に閉じた外側輪郭を有するように製造されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。
11. 前記境界条件情報が、前記製造すべき三次元物体（２）の少なくとも一つの中実な外側領域及び／又は内側領域を表し、前記製造すべき三次元物体（２）が、前記境界条件情報により表される前記中実な外側領域及び／又は内側領域に対応する一つの中実な外側領域及び／又は内側領域を有するように製造されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法。
12. 前記境界条件情報が、前記製造すべき三次元物体（２）の所定通りの使用を顧慮した少なくとも一つの物体固有の機能部品を表し、その際、前記製造すべき三次元物体（２）が、前記境界条件情報により表される前記少なくとも一つの機能部品に対応する機能部品を有するように製造されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の方法。
13. 前記負荷情報が、特に、前記製造すべき物体（２）の所定通りの使用時における、一つの機械的な負荷状況、一つの気象学的な負荷状況、一つの流体工学的な負荷状況及び熱的な負荷状況の中の一つ以上を表すことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の方法。
14. 前記製造すべき三次元物体（２）として、射出成形型の一つの金型部品、特に、スライダ部品又は金型インサート部品を製造することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一つに記載の方法。
15. 一つの照射線発生機器（４）により生成されるエネルギービーム（５）を使用して、一つの硬化可能な造形材料（３）を連続して選択的に層単位に硬化させることによって、一つの三次元物体（２）を付加的に製造する装置（１）において、
    この装置（１）が請求項１〜１４のいずれか一つに記載の方法を実施するように構成されていることを特徴とする装置。

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