JP2020056111A - 三次元的な部材を付加的に製造するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造材料粒子の分離に関して改善された、三次元的な部材を付加的に製造するための装置を提供すること。【解決手段】連続的で層ごとの選択的な露光と、これに伴う構造材料層の凝固化とによる、三次元的な部材を付加的に製造するための装置１であって、プロセスチャンバ７が、流れ発生装置９によって発生される気体流によって貫流可能であり、気体流と、構造材料粒子とによって粒子混合物１０が形成可能であり、粒子混合物１０が、構造材料パラメータにおいて異なる構造材料粒子画分１１〜１３を含む、前記装置において、ふるい分けによって粒子混合物１０から構造材料粒子画分１１〜１３を分離するために設置された分離装置１４を備えており、分離装置１４が、構造材料粒子画分１１〜１３の分離に用いられる分離範囲１５〜１７を含んでいる。【選択図】図１

Description

本発明は、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プロセスチャンバ内で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、三次元的な部材を付加的に製造するための装置であって、プロセスチャンバが、流れ発生装置によって発生される、特に不活性の気体流によって貫流可能であるか、又は貫流されており、該気体流と、プロセスにより生じる構造材料粒子とによって、粒子混合物が形成可能であるか、又は形成されており、該粒子混合物が、少なくとも１つの構造材料パラメータ、特に粒子径及び／又は粒子密度において異なる少なくとも３つの構造材料粒子画分を含む、前記装置に関するものである。

少なくとも１つの構造材料粒子パラメータにおいて異なる複数の構造材料粒子画分を含む適当な粒子混合物の生成は、三次元的な部材の付加的な製造に関連してそれ自体知られ
ている。さらに、粒子混合物を少なくとも部分的に再利用するために、適当な粒子混合物に含まれる構造材料粒子を適当な粒子混合物から分離することが知られている。

このとき、特に小さな、粒子混合物内に質量により残留している構造材料粒子（「スモーク残滓粒子」）は、典型的には粒子混合物のフィルタリングによって分離される。より大きな、粒子混合物内に質量により残留していない構造材料粒子は、ふるいにかけられる。ふるいによって、特に大きな構造材料粒子（「オーバーサイズ粒子」）を分離することが可能である。しかしながら、これまでは、いずれにしても、プロセスにより生じる初期構造材料の粒子とは異なる構造材料粒子をふるいを用いてスモーク残滓粒子とオーバーサイズ粒子の間で分離することが満足には可能でなかった。この構造材料粒子の再利用により、付加的に製造された部材の構造上の特性を損われることがある。

本発明の課題は、特に（当初の）初期材料の粒子とは異なる、スモーク残滓粒子とオーバーサイズ粒子の間の粒子径を有する構造材料粒子の分離に関して改善された、三次元的な部材を付加的に製造するための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。これについて、従属請求項は、装置の考えられる実施形態に関するものである。上記課題は、更に請求項１１による方法によって解決される。

ここで説明される装置（「装置」）は、連続的で層ごとの選択的な露光と、これに伴う、エネルギービームを用いてプロセスチャンバ内で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、三次元的な部材、すなわち、例えば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。装置を用いて行われる付加的な構造過程は、装置に属する、不活性化可能なプロセスチャンバ内でなされる。プロセスチャンバは、装置のハウジング構造の一部を形成することが可能である。

装置は、ＳＬＭ装置、すなわち選択的なレーザ溶融方法（ＳＬＭ方法）を実行するための装置であるか、又はＳＬＳ装置、すなわち選択的なレーザ焼結方法（ＳＬＳ方法あるいはＬａｓｅｒＣＵＳＩＮＧ（登録商標）方法）を実行するための装置である。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、部材に関する構造データに基づいて行われる。適当な構造データは、付加的に製造されるべき各部材の幾何学的−構造上の形状を記述し、例えば付加的に製造されるべき各部材の「スライスされた」ＣＡＤデータを含むことが可能である。

装置は、付加的な構造過程の実行に典型的に必要な機能構成要素、すなわち特にエネルギービーム、すなわち特にレーザビームを発生させるための、及び構造材料すなわち特に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から成る個々の構造材料層を連続的に層ごとに選択的に凝固化させるためのエネルギービーム発生装置と、構造平面内で凝固化されるべき構造材料層を形成するための積層装置とを含んでいる。構造平面は、典型的には（垂直方向において）運動可能に支持された、支持装置の支持要素の表面であり得るか、又は構造材料層であり得る。一般的には、構造平面内には少なくとも１つの選択的に凝固化されるべき、あるいは選択的に凝固化された構造材料層が配置又は形成されている。

装置の別の機能構成要素は、流れ発生装置である。ブロワ装置及び／又は吸引装置であり得る流れ発生装置は、プロセスチャンバを貫流する気体流を発生させるために設置され
ている。気体流は、典型的には不活性の流れ気体、すなわち例えばアルゴン又は窒素で形成される。したがって、プロセスチャンバは、流れ発生装置によって発生される、特に不活性の気体流によって貫流可能であるか、あるいは貫流されている。プロセスチャンバを通って貫流する気体流と、プロセスにより生じる典型的には凝固化されていない構造材料粒子とによって粒子混合物、すなわち気体−粒子混合物が形成され、この気体−粒子混合物は、少なくとも１つの構造材料粒子パラメータ、特に粒子径あるいは粒子密度において異なる少なくとも３つの構造材料粒子画分を含んでいる。プロセスにより生じる構造材料粒子は、典型的にはいわゆる「スモーク残滓」あるいは「溶接滓又は焼結滓」である。スモーク残滓あるいは溶接滓は、異なる大きさ及び／又は密度の構造材料粒子についての非常に大きな範囲と、したがって異なる構造材料粒子画分とを含んでいる。したがって、構造材料粒子は、後述の複数の構造材料粒子画分に分割されることが可能である。

装置は更に分離装置を含んでいる。この分離装置は、ふるい分けあるいはより分けによって粒子混合物から各構造材料粒子画分を分離するために設置されている。ふるい分けあるいはより分けは、例えば粒子径、密度、慣性のような所定の構造材料粒子パラメータと、これにより生じる懸濁特性（Ｓｃｈｗｅｂｅｖｅｒｈａｌｔｅｎ）あるいは層特性とに基づき、構造材料粒子を分類することと理解されるべきである。この点では、分離装置を、ふるい分け装置と呼ぶことができるか、あるいはみなすことができる。分離装置は、それぞれ所定の構造材料粒子画分の分離に用いられる少なくとも３つの分離範囲を含んでいる。したがって、各分離範囲は、所定の構造材料粒子画分に割り当てられており、構造材料粒子画分は、各分離範囲によって粒子混合物から分離可能である。粒子混合物からの各構造材料粒子画分の分離は、各分離範囲において分離されるべき構造材料粒子画分を含む粒子混合物が分離装置を通って流れ、各構造材料粒子画分に割り当てられた構造材料粒子がその異なる構造材料粒子パラメータに基づき、特にその異なる粒子径あるいは粒子密度あるいはこれにより生じる異なる懸濁特性あるいは層特性に基づき各分離範囲へ分離する（させる）ように、分離装置を用いて行われる。典型的には、まずは、一番大きな、あるいは一番密な構造材料粒子を有する構造材料粒子画分が分離され、その後、二番目に大きな、あるいは二番目に密な構造材料粒子を有する構造材料粒子画分が分離され、その後、三番目に大きな、あるいは三番目に密な構造材料粒子を有する構造材料粒子画分が分離される。

第１の分離範囲は、典型的には第１の構造材料粒子画分の分離に用いられる。第１の構造材料粒子画分は、（本質的に）下側及び上側の限界粒子径又は限界粒子密度によって規定された構造材料の粒子径分布に関して下側の限界粒子径又は下側の限界粒子密度を下回る粒子径を有する構造材料粒子を含んでいる。第１の構造材料粒子画分は、特にスモーク残滓粒子を含んでいる。

第２の分離範囲は、第２の構造材料粒子画分の分離に用いられる。第２の構造材料粒子画分は、（本質的に）下側及び上側の限界粒子径又は限界粒子密度によって規定された構造材料の粒子径分布に関して下側の限界粒子径と上側の限界粒子径の間又は下側の限界粒子密度と上側の限界粒子密度の間の粒子径を有する構造材料粒子を含んでいる。第２の構造材料粒子画分は、特に、典型的にはあらかじめ部分的に溶融又は溶かされたアンダーサイズ粒子を含んでいる。

第３の分離範囲は、第３の構造材料粒子画分の分離に用いられる。第３の構造材料粒子画分は、（本質的に）下側及び上側の限界粒子径又は限界粒子密度によって規定された構造材料の粒子径分布に関して上側の限界粒子径又は上側の限界粒子密度を上回る粒子径を有する構造材料粒子を含んでいる。第３の構造材料粒子画分は、特に、典型的にはあらかじめ部分的に溶融又は溶かされたオーバーサイズ粒子を含んでいる。

「アンダーサイズ粒子」及び「オーバーサイズ粒子」という用語は、これまでは通常であったふるい過程に関するものであり、このふるい過程では、第２の構造材料粒子画分の構造材料粒子（アンダーサイズ粒子）が第３の構造材料粒子画分１３の構造材料粒子（オーバーサイズ粒子）から分離される。

各部材の具体的な粒子径分布は、各部材に依存して、規定されることができるか、あるいは規定されている。例示的な構造材料の例示的な粒子径分布は、１０〜４５あるいは５０μｍの粒子径を有する構造材料粒子を含んでいる。したがって、粒子径分布は、１０μｍの下側の限界粒子径及び４５あるいは５０μｍの上側の限界粒子径によって規定されている。このような粒子径分布のために、第１の構造材料粒子画分は、１０μｍより小さな粒子径を有する構造材料粒子を含んでおり、第２の構造材料粒子画分は、１０〜４５あるいは５０μｍの粒子径を有する構造材料粒子を含んでおり、第３の構造材料粒子画分は、４５あるいは５０μｍの粒子径を有する構造材料粒子を含んでいる。

上述の、適当な粒子混合物から画分された個々の構造材料粒子画分によって、より良好な装置が実現されている。冒頭に説明した従来技術に関連して述べた、スモーク残滓粒子と（当初の）初期構造材料の粒子とは異なり、したがって初期材料とはその特性において異なるオーバーサイズ粒子の間の粒子径あるいは粒子密度を有する構造材料粒子を分離することがふるいによってこれまでいずれにしても十分に可能でなかったという困難性は、これにより対処されている。スモーク残滓粒子とオーバーサイズ粒子すなわち第２の構造材料粒子画分を有する構造材料粒子の間の粒子径を有する構造材料粒子は、特定して分離されることができ、この構造材料粒子（画分）の再利用が不可能とされ得る。

後述のように、分離装置あるいはこの分離装置に属する分離範囲、特に第２及び第３の分離範囲は、粉体モジュール内に配置又は形成されることが可能である。粉体モジュールは、粉体チャンバを含んでいる。粉体チャンバは、粉体チャンバ壁部によって規定された粉体チャンバ空間を含んでいる。具体的には、粉体チャンバ空間は、少なくとも側方で通常中空直方体状あるいは中空円筒状に形成された粉体チャンバの粉体チャンバ壁部によって画成されている。底部側では、粉体チャンバ空間は典型的には支持装置によって画成されている。支持装置は、粉体チャンバプレートあるいはこのような粉体チャンバプレートを支持する粉体チャンバテーブルであり得る。支持装置は、典型的には２つの端部位置間、すなわち（粉体モジュールの高さに関して）上側の端部位置と下側の端部位置の間で粉体チャンバに対して相対的に運動可能に支持されている。支持装置の運動可能な支持は、典型的には、この支持装置に結合された、特に（電気）モータによる、駆動装置あるいはアクチュエータ装置によって実現されている。

粉体モジュールは、特に、付加的な製造プロセスの実行の範囲において凝固化されていない構造材料で満たすことができない収集モジュール又はオーバーフローモジュールであり得る。

粒子混合物から前記の又は１つの第１の構造材料粒子画分を分離するために用いられる１つの又は前記の第１の分離範囲は、気体流によって例えば垂直に貫流可能な又は貫流される流れ部分を含むことができる。流れ部分は、例えば垂直に整向された流れ通路を形成することができる。流れ部分は、（直接的に、又は間接的にすなわち１つの流れ部分を規定する少なくとも１つの別の流れ要素を介して）この流れ部分に後続接続された、典型的には装置の機能構成要素を形成するフィルタ装置に連通している。フィルタ装置は、気体流に含まれる第１の構造材料粒子画分の構造材料粒子をフィルタリングによって気体流から分離するために設置されている。第１の分離範囲は、典型的には、少なくとも部分的に、例えば垂直にプロセスチャンバを通って延在するようにプロセスチャンバ内に配置又は形成されている。第１の分離範囲は、典型的には、第２の部分範囲の上方に配置又は形成
されている。ここで、第１の分離範囲において粒子混合物から分離される構造材料粒子は、典型的には、フィルタ装置を用いて気体流から分離されるスモーク残滓粒子であり、典型的には、その他の分離範囲を用いてあらかじめ第２及び第３の構造材料粒子画分が分離された粒子混合物に基づき得られた気体流である。

粒子混合物から前記の又は１つの第２の構造材料粒子画分を分離するために用いられる１つの又は前記の第２の分離範囲は、特に粉体モジュール内、すなわち粉体チャンバ空間内に配置又は形成された分離要素を含むことができる。典型的には、分離要素は、この分離要素の上方に位置する上側の粉体チャンバ（部分）空間と、分離要素の下方に位置する下側の粉体チャンバ（部分）空間とを規定している。

分離要素は、プレート状あるいはプレート型の幾何学的−構造上の形状を備えることが可能である。このことについて、（幾何学的に）平坦あるいは平面状の構成のほかに（幾何学的に）湾曲又は多脚状に角張った、すなわち例えばＬ字状、Ｕ字状又はＶ字状に角張った、分離されるべき第２の構造材料粒子画分の構造材料粒子のための収集範囲を規定する構成も考えられる。

断面で見てＬ字状に角張った幾何学的−構造上の形状を有する分離要素の例について、（「Ｌ字状」という用語は、当然、「Ｌ」とはある程度幾何学的に異なるものも含む）以下の事項が成り立つ：「Ｌ」の長い脚部が（本質的に）水平に整向されているとともに第１の粉体チャンバ壁部からこれに対向して配置された第２の粉体チャンバ壁部の方向へ延在している。「Ｌ」の短い脚部は、（本質的に）垂直に整向されている。全体として「横たわったＬ」である。「Ｌ」の両脚部と、第１の粉体チャンバ壁部とによって、分離されるべき第２の構造材料粒子画分の第１の構造材料粒子のための（ポケット状の）収集範囲が規定されている。

断面で見てＵ字状に角張った幾何学的−構造上の形状を有する分離要素の例について、（「Ｕ字状」という用語は、当然、「Ｕ」とはある程度幾何学的に異なるものも含む）以下の事項が成り立つ：「Ｕ」の両長い脚部が（本質的に）垂直に整向されており、「Ｕ」の第１の長い脚部が第１の粉体チャンバ壁部に隣接してこの第１の粉体チャンバ壁部に対して平行に延在しているか、あるいは第１の粉体チャンバ壁部によって形成されており、「Ｕ」の第２の長い脚部が第１の粉体チャンバ壁部に対向して配置された第２の粉体チャンバ壁部に隣接してこの第２の粉体チャンバに対して平行に延在している。「Ｕ」の短い脚部は、（本質的に）垂直に整向されているとともに、第１の粉体チャンバ壁部からこれに対向して配置された第２の粉体チャンバ壁部の方向へ延在している。全体として「情報へ開放されたＵ」である。「Ｕ」の脚部によって、分離されるべき第２の構造材料粒子画分の構造材料粒子のための（ポケット状の）収集範囲が規定されている。同様の幾何学的−構造上の形状は、断面で見てＶ字状に角張った形状を有する分離要素についても生じる。

第３の構造材料粒子画分を分離するための１つの又は前記第３の分離範囲は、典型的には第２の分離範囲の下方に配置又は形成されている。上述のように、分離要素は、その上方に位置する上側の粉体チャンバ（部分）空間と、その下方に位置する下側の粉体チャンバ（部分）空間とを規定している。第３の収集範囲は、典型的には分離要素の下方に位置する下方の粉体チャンバ（部分）空間内に配置又は形成されている。

第３の分離範囲へのアクセス可能性を得るために、第２の分離範囲を形成する分離要素と（これに対向して位置する）粉体チャンバ壁部の間に隙間空間が規定されており、この隙間空間は、第３の分離範囲へのアクセス可能性を形成している。

分離要素は、少なくとも１つの、特に粉体チャンバ壁部に対して相対的に、及び／又は特に支持装置によって形成された粉体チャンバの底部に対して相対的に線形な運動自由度で運動可能に支持されることができ、隙間空間、特にその内のり幅（水平な延長部）及び／又はその長さ（垂直な延長部）を、粉体チャンバ壁部及び／又は粉体チャンバの底部に対して相対的な分離要素の運動によって変更可能である。したがって、分離装置は、隙間空間の変更によって、異なる構造材料粒子画分あるいは異なる構造材料粒子画分を含む粒子混合物へ適合され得る。分離要素の運動は、これに結合された、特に（電気）モータによる駆動装置によって実現されることが可能である。分離要素の運動は、例えば特に水平な運動軌道に沿った押動運動又は特に水平に整向された旋回軸線周りの旋回運動であり得る。

各分離範囲の具体的な幾何学的−構造上の形状にかかわらず、第３の分離範囲、特に第３の分離範囲へのアクセス可能性を形成する隙間空間は、気体の下流へ向けて第２の分離範囲の前方に直列接続されることができ、第２の分離範囲は、気体の下流へ向けて第１の分離範囲の前方に直列接続されることができる。それゆえ、分離装置を通って流れる粒子混合物は、まず、第３の構造材料粒子画分の分離がなされる第３の分離範囲あるいは第３の分離範囲へのアクセス可能性を形成する隙間空間を通過し、その後、第２の構造材料粒子画分の分離がなされる第２の分離範囲を通過し、その後、第１の構造材料粒子画分の分離がなされる第１の分離範囲を通過する。

装置は、追加的な流れ発生装置を含むことができる。追加的な流れ発生装置は、第２の分離範囲の方向への第２の構造材料粒子画分の流れに影響を与える搬送流を発生させるために、特に隙間空間を越えて設置されている。追加的な流れ発生装置によって、分離装置を通って流れる粒子混合物の流れ、特に流速が特定して影響されることができる。粒子混合物の流れの特定された影響によって、ここでも各構造材料粒子画分の分離が特定して影響され得る。例えば、粒子混合物の流れの影響なしに第３の分離範囲で分離された所定の構造材料粒子は、粒子混合物の流れの影響によって第２の分離範囲において分離されることが可能である。流れ発生装置は、典型的には、少なくとも１つの、特にノズル状の流れ発生要素を含んでおり、この流れ要素を介して典型的には不活性の追加的な保護ガス流が生成され得る。

本発明は、更に、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プロセスチャンバ内で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、三次元的な部材を付加的に製造するための方法であって、プロセスチャンバが、流れ発生装置によって発生される、特に不活性の気体流によって貫流され、該気体流と、プロセスにより生じる構造材料粒子とによって、粒子混合物が形成され、該粒子混合物が、少なくとも１つの構造材料パラメータ、特に粒子径及び／又は粒子密度において異なる複数の、特に少なくとも３つの構造材料粒子画分を含む、前記方法に関するものである。この方法は、粒子混合物から各構造材料粒子画分を分離するために分離装置が用いられ、該分離装置が、ふるい分けによって粒子混合物から各構造材料粒子画分を分離するために設置されており、該分離装置が、それぞれ所定の構造材料粒子画分の分離に用いられる、複数の、特に少なくとも３つの分離範囲を含んでいることを特徴としている。したがって、装置に関連した実施全体は、同様に方法についても当てはまる。

以下に、本発明を図面における実施例に基づいて詳細に説明する。

一実施例による装置の原理図である。 一実施例による装置の原理図である。 一実施例による装置の原理図である。 一実施例による装置の原理図である。

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。装置１は、三次元的な部材２、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連続的な層ごとの選択的な露光と、これに伴う、エネルギービーム発生装置６によって発生されるエネルギービーム５を用いて凝固化可能な材料３から成る構造材料層の凝固化とによる付加的に製造するための方法に用いられる。装置１は、特にＳＬＭ装置、すなわち選択的レーザ溶融法（ＳＬＭ法）を実行するための装置である。したがって、エネルギービーム５は特にレーザビームであり、構造材料３は特に粒子状又は粉体状の金属、例えばアルミニウム、特殊鋼又はチタンである。それぞれ凝固化されるべき構造材料層の選択的な凝固化は、部材に関する構造データに基づいて行われる。適当な構造データは、例えば、製造されるべき部材２の「スライスされた」ＣＡＤデータを含むことができる。

装置１は、不活性化可能なプロセスチャンバ７を含んでいる。このプロセスチャンバ７は、装置１のハウジング構造（不図示）の一部を形成することが可能である。プロセスチャンバ７内には、付加的な構造過程を実行するために必要な機能構成要素、すなわち特にエネルギービーム発生装置６と、水平方向へ向けられた二重矢印Ｐ１で示唆されているように運動可能に支持された、構造平面において凝固化されるべき構造材料層を形成するための積層装置８とが配置あるいは形成されている。

装置１の別の機能構成要素は、ブロワ装置及び／又は吸引装置の形態の流れ発生装置９である。流れ発生装置９は、プロセスチャンバ７を通過して流れる、矢印Ｐ２で示唆された気体流を発生させるために設置されている。気体流は、不活性の流れ気体、すなわち例えばアルゴン又は窒素で形成される。したがって、流れ発生装置９によって発生される不活性の気体流がプロセスチャンバ７を通過する。気体流と、プロセスにより生じる、典型的には凝固化されていな構造材料粒子とによって、粒子混合物１０が形成され、この粒子混合物は、少なくとも１つの構造材料粒子パラメータ、特に粒子径及び／又は粒子密度において異なる少なくとも３つの構造材料粒子画分１１，１２，１３を含んでいる。プロセスにより生じる構造材料粒子は、典型的にはいわゆる「スモーク残滓」あるいは「溶接滓又は焼結滓」である。スモーク残滓あるいは溶接滓は、異なる大きさあるいは密度の構造材料粒子と、したがって異なる構造材料粒子画分とについて非常に大きな範囲を含んでいる。

装置１は、更に分離装置１４を含んでいる。分離装置１４は、選別あるいはより分けによって粒子混合物１０から各構造材料粒子画分１１〜１３を分離するために設置されている。分離装置１４は、それぞれ所定の構造材料粒子画分１１〜１３を分離するために用いられる３つの分離範囲１５〜１７を含んでいる。したがって、各分離範囲１５〜１７は所定の構造材料粒子画分１１〜１３に割り当てられており、これら構造材料粒子画分は、各分離範囲１５〜１７を介して粒子混合物１０から分離可能である。粒子混合物１０からの各構造材料粒子画分１１〜１３の分離は、粒子混合物１０が分離装置１４を通って流れ、各構造材料粒子画分１１〜１３に割り当てられるべき構造材料粒子がその異なる構造材料粒子パラメータ、特にその異なる粒子径あるいは粒子密度に基づき、又は異なる懸濁特性あるいは層特性に基づき、各分離範囲１５〜１７へ分離する（され得る）ように、分離装置１４を用いて行われる。典型的には、一番大きな、あるいは一番密な構造材料粒子を有する構造材料粒子画分１１が最初に分離され、次に、二番目に大きな、あるいは二番目に密な構造材料粒子を有する構造材料粒子画分１２が分離され、その後、三番目に大きな、あるいは三番目に密な構造材料粒子を有する構造材料粒子画分１３が分離される。

第１の分離範囲１５は第１の構造材料粒子画分１１を分離するために用いられ、この第
１の構造材料粒子画分１１は、上側及び下側の限界粒子径あるいは限界粒子密度によって規定された構造材料３の粒子分布に関して下側の限界粒子径あるいは下側の限界粒子密度を下回る粒子径あるいは粒子密度を有する構造材料粒子を（本質的に）含んでいる。第１の構造材料粒子画分１１は、特に、スモーク残滓粒子を含んでいる。第２の分離範囲１６は第２の構造材料粒子画分１２を分離するために用いられ、この第２の構造材料粒子画分１２は、上側及び下側の限界粒子径あるいは限界粒子密度によって規定された構造材料３の粒子分布に関して下側の限界粒子径と上側の限界粒子径の間あるいは下側の限界粒子密度と上側の粒子密度の間にある構造材料粒子を（本質的に）含んでいる。第２の構造材料粒子画分１２は、特に、典型的には既に部分的に溶融又は溶かされたアンダーサイズ粒子（Ｕｎｔｅｒｋｏｒｎｐａｒｔｉｋｅｌ）を含んでいる。第３の分離範囲１７は第３の構造材料粒子画分１３を分離するために用いられ、この第３の構造材料粒子画分は、上側及び下側の限界粒子径あるいは限界粒子密度によって規定された構造材料３の粒子分布に関して上側の限界粒子径あるいは上側の限界粒子密度を上回る粒子径あるいは粒子密度を有する構造材料粒子を（本質的に）含んでいる。第３の構造材料粒子画分１３は、特に、典型的には既に部分的に溶融又は溶かされたオーバーサイズ粒子（Ｕｅｂｅｒｋｏｒｎｐａｒｔｉｋｅｌ）を含んでいる。「アンダーサイズ粒子」及び「オーバーサイズ粒子」という用語は、これまでは通常であったふるい過程に関するものであり、このふるい過程では、第２の構造材料粒子画分１２の構造材料粒子（アンダーサイズ粒子）が第３の構造材料粒子画分１３の構造材料粒子（オーバーサイズ粒子）から分離される。

１０〜４５あるいは５０μｍの粒子径分布を有する構造材料３の例示的な粒子径分布は、以下の事項が成り立つ：第１の構造材料粒子画分１１が１０μｍより小さな粒子径を有する構造材料粒子を含んでおり、第２の構造材料粒子画分１２は１０〜４５μｍの粒子径を有する構造材料粒子を含んでおり、第３の構造材料粒子画分１３は４５μｍを超える粒子径を有する構造材料粒子を含んでいる。

分離装置１４あるいはこの分離装置に属する分離範囲１５〜１７は、粉体モジュール１８内に配置あるいは形成されている。粉体モジュール１８は収集モジュール又はオーバーフローモジュールであり、この収集モジュール又はオーバーフローモジュールを、負荷的な製造プロセスの実行の範囲において、凝固化されていない構造材料３で満たすことが可能である。粉体モジュール１８は粉体チャンバ１９を含んでおり、この粉体チャンバは、粉体チャンバ壁部２０によって規定された粉体チャンバ空間２１を含んでいる。粉体チャンバ空間２１は、少なくとも側方で粉体チャンバ壁部２０によって画成されている。底部側では、粉体チャンバ空間２１を支持装置（不図示）によって画成することが可能である。支持装置は、粉体チャンバプレートあるいはこのような粉体チャンバプレートを支持する粉体チャンバテーブルであり得る。支持装置は、典型的には２つの端部位置間、すなわち（粉体モジュールの高さに関して）上側の端部範囲と下側の端部範囲の間で、粉体チャンバ１９に対して相対的に運動可能に支持されている。支持装置の運動可能な支持は、典型的には、この支持装置に結合された、特に（電気）モータ式の駆動装置あるいはアクチュエータ装置によって実現されている。

第１の構造材料粒子画分１１を粒子混合物１０から分離するために用いられる第１の分離範囲１５は、気体流から例えば垂直に通過して流れる流れ部分２２を含んでおり、この流れ部分は、例えば垂直に整向された流れ通路を形成している。流れ部分２２は、この流れ部分に後続接続された、典型的には同様に装置１の機能構成要素を形成するフィルタ装置（不図示）と連通している。フィルタ装置は、気体流内に含まれる第１の構造材料粒子画分１１の構造材料粒子をフィルタリングによって気体流から分離するために設置されている。第１の分離範囲は、少なくとも部分的に、例えば垂直にプロセスチャンバ７を通って延在して、プロセスチャンバ７内に配置あるいは形成されている。

第１の分離範囲１５が第２の分離範囲１６の上方に配置されていることが見て取れる。ここで、第１の分離範囲１５において粒子混合物１０から分離可能な、典型的には、その他の分離範囲１６，１７を用いて既に第２及び第３の構造材料粒子画分１２，１３が分離された粒子混合物１０から得られる気体流から分離可能な構造材料粒子は、典型的には、フィルタ装置を用いて気体流から分離されるスモーク残滓粒子である。

粒子混合物１０から第２の構造材料粒子画分１２を分離するために用いられる第２の分離範囲１６は、粉体モジュール１８の内部、すなわち粉体チャンバ空間２１の内部に配置された分離要素２３を含んでいる。この分離要素２３は、この分離要素の上方に位置する上側の粉体チャンバ（部分）空間とその下方に位置する下側の粉体チャンバ（部分）空間を規定している。

この実施例では、分離要素２３は、断面で見てＬ字状に角張った、幾何学的−構造上の形状を備えている。「Ｌ」の長い脚部２３ａは、（本質的に）水平に整向されているとともに、第１の（左の）粉体チャンバ壁部２０からこれに対して横たわって配置された第２の（右の）粉体チャンバ壁部２０の方向へ延在している。「Ｌ」の短い脚部２３ｂは、（本質的に）垂直に整向されている。全体として、「横たわったＬ」である。「Ｌ」の両脚部２３ａ，２３ｂと、第１の粉体チャンバ壁部２０によって、分離されるべき第２の構造材料粒子画分１２の構造材料粒子のための（ポケット状の）収集範囲が規定されている。

第３の構造材料粒子画分１３を分離するために設置されている第３の分離範囲１７は、第２の分離範囲１２の下方に配置あるいは形成されている。より正確には、第３の分離範囲１７は、分離要素２３の下方に位置する下側の粉体チャンバ（部分）空間内に配置あるいは形成されている。第３の分離範囲１７へのアクセス可能性を得るために、分離要素２３、すなわち（短い脚部２３ｂで形成された）分離要素２３の自由端と（これに対向する）粉体チャンバ壁部２０の間に隙間空間２４が規定されており、この隙間空間が第３の分離範囲１７へのアクセス可能性を形成している。

分離範囲１５〜１７の上述の配置及び形成に基づき、第３の分離範囲１７、特に分離範囲１７へのアクセス可能性を形成する隙間空間２４が気体の下流へ向けて第２の分離範囲１６の前方に直列接続されているとともに、第２の分離範囲１６が気体の下流へ向けて第１の分離範囲１５の前方に直列接続されていることが生じる。したがって、分離装置１４を通って流れる粒子混合物１０は、まず、第３の構造材料粒子画分１３の分離が行われる第３の分離範囲１７あるいは第３の分離範囲１７へのアクセス可能性を形成する隙間空間２４を通過し、その後、第２の構造材料粒子画分１２の分離が行われる第２の分離範囲１６を通過し、その後、第１の構造材料粒子画分１１の分離が行われる第１の分離範囲１５を通過する。

装置１は、任意に追加的な流れ発生装置２５を含むことができる。追加的な流れ発生装置２５は、第２の分離範囲１６の方向への少なくとも第２の構造材料粒子画分１２の流れに影響を与える搬送流を発生させるために、特に隙間空間２４を越えて設置されている。追加的な流れ発生装置２５により、分離装置１４を通って流れる粒子混合物１０の流れ、特に流速が（局所的に）特定して影響されることが可能である。粒子混合物１０の流れの特定の影響によって、ここでも各構造材料粒子画分１１〜１３の分離が特定して影響を受けることが可能である。例えば、混合物１０の流れの影響なしに第３の分離範囲１７において分離される所定の構造材料粒子は、粒子混合物１０の流れの影響により第２の分離範囲１６で分離されることが可能である。追加的な流れ発生装置２５は、典型的には少なくとも１つの、特にノズル状の流れ発生要素（不図示）を含んでおり、この流れ発生要素を介して、典型的には不活性の追加的な保護ガス流を生成することが可能である。

図２には、別の実施例による装置１の原理図が示されている。図１による実施例とは異なり、分離要素２３は、ここでは特に線形の運動自由度で粉体チャンバ壁部２０に対して相対的に運動可能に支持されている。これに合わせて、隙間空間２４、特にその内のり幅を分離要素２３の運動によって粉体チャンバ壁部２０に対して相対的に変更可能である。したがって、分離装置１４は、隙間空間２４の変更によって、異なる構造材料粒子画分１１〜１３へ、あるいは異なる構造材料粒子画分１１〜１３を含む粒子混合物１０へ適合されることが可能である。分離要素２３の運動は、二重矢印Ｐ３で示唆されているように、特に水平な運動軌道に沿った押動運動である。当然、特に水平方向へ整向された旋回軸線周りの旋回運動も考えられる。これに代えて、又はこれに加えて、分離要素も、特に線形な運動自由度において粉体チャンバ１９の底部に対して相対的に運動可能に支持されていることが可能である。いずれにしても、分離要素２３の運動は、この分離要素に結合された、特に（電気）モータによる駆動装置（不図示）を介して実現されることが可能である。

図３には、別の実施例による装置１の原理図が示されている。図１、図２による実施例とは異なり、分離要素２３はここでは断面で見てＶ字状に角張った、幾何学的−構造上の形状を備えている。Ｖ字状に角張った幾何学的な形状によっても、分離されるべき第２の構造材料粒子画分１２の構造材料粒子のためのポケット状の収集範囲が規定されている。

図４には、別の実施例による装置１の原理図が示されている。図１〜図３による実施例とは異なり、分離要素２３は、ここでは断面で見て湾曲した幾何学的−構造上の形状を備えている。湾曲された幾何学的な形状によっても、分離されるべき第２の構造材料粒子画分１２の構造材料粒子のためのポケット状の収集範囲が規定されている。

実施例において示された装置１により、三次元的な部材２を製造するための方法が、連続的に層ごとの選択的な露光と、これに伴う、エネルギービーム５を用いてプロセスチャンバ７内で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実行されることができ、プロセスチャンバ７は、流れ発生装置９によって発生される、特に不活性の気体流によって貫流され、気体流と、プロセスにより生じる構造材料粒子とによって、粒子混合物１０が形成され、この粒子混合物１０は、少なくとも１つの構造材料粒子パラメータ、特に粒子径あるいは粒子密度において異なる少なくとも３つの構造材料粒子画分１１〜１３を含んでいる。この方法は、粒子混合物１０から各構造材料粒子画分１１〜１３を分離するために分離装置１４が用いられることによって特徴付けられており、この分離装置は、粒子混合物１０から各構造材料粒子画分１１〜１３を分離するためにふるい分け（Ｓｉｃｈｔｕｎｇ）を用いて設置されており、この分離装置１４は、それぞれ所定の構造材料粒子画分１１〜１３の分離に用いられる少なくとも３つの分離範囲１５〜１７を含んでいる。
以上の開示から以下の付記が提案される。
（付記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（５）を用いてプロセスチャンバ（７）内で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る、三次元的な部材を付加的に製造するための装置（１）であって、前記プロセスチャンバ（７）が、流れ発生装置（９）によって発生される、特に不活性の気体流によって貫流可能であるか、又は貫流されており、該気体流と、プロセスにより生じる構造材料粒子とによって、粒子混合物（１０）が形成可能であるか、又は形成されており、該粒子混合物（１０）が、少なくとも１つの構造材料パラメータ、特に粒子径及び／又は粒子密度において異なる少なくとも３つの構造材料粒子画分（１１〜１３）を含む、前記装置において、
ふるい分けによって前記粒子混合物（１０）から前記各構造材料粒子画分（１１〜１３）を分離するために設置された分離装置（１４）を備えており、該分離装置（１４）が、それぞれ所定の前記構造材料粒子画分（１１〜１３）の分離に用いられる少なくとも３つの分離範囲（１５〜１７）を含んでいることを特徴とする装置。
（付記２）
第１の分離範囲（１５）が第１の構造材料粒子画分（１１）の分離に用いられ、該第１の構造材料粒子画分（１１）が、下側及び上側の限界粒子径又は限界粒子密度によって規定された前記構造材料（３）の粒子径分布に関して下側の限界粒子径又は下側の限界粒子密度を下回る粒子径を有する構造材料粒子を含んでおり、
第２の分離範囲（１６）が第２の構造材料粒子画分（１２）の分離に用いられ、該第２の構造材料粒子画分（１２）が、下側及び上側の限界粒子径又は限界粒子密度によって規定された前記構造材料（３）の粒子径分布に関して下側の限界粒子径と上側の限界粒子径の間の粒子径又は下側の限界粒子密度と上側の限界粒子密度の間の粒子密度を有する構造材料粒子を含んでおり、
第３の分離範囲（１７）が第３の構造材料粒子画分（１３）の分離に用いられ、該第３の構造材料粒子画分（１３）が、下側及び上側の限界粒子径又は限界粒子密度によって規定された前記構造材料（３）の粒子径分布に関して上側の限界粒子径又は上側の限界粒子密度を上回る粒子径若しくは界粒子密度を有する構造材料粒子を含んでいる
ことを特徴とする付記１に記載の装置。
（付記３）
前記分離装置（１４）が、粉体モジュール（１８）内に、特に収集モジュール又はオーバーフローモジュール内に配置又は形成されており、前記粉体モジュール（１８）が、粉体チャンバ壁部（２０）によって規定された粉体チャンバ空間（２１）を含む粉体チャンバ（１９）を含んでいることを特徴とする付記１又は２に記載の装置。
（付記４）
第１の構造材料粒子画分（１１）を分離するための第１の分離範囲（１５）が、気体流によって特に垂直に貫流可能な、又は貫流される流れ部分（２２）を含んでおり、該流れ部分は、該流れ部分に後続接続されたフィルタ装置に連通しており、該フィルタ装置が、フィルタリングによって、前記気体流内に含まれる前記第１の構造材料粒子画分（１１）の構造材料粒子を分離するために設置されていることを特徴とする付記１〜３のいずれか１項に記載の装置。
（付記５）
第２の構造材料粒子画分（１２）を分離するための第２の分離範囲（１６）が、特に前記粉体モジュール（１８）又は１つの粉体モジュール内に配置又は形成された分離要素（２３）を含んでいることを特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記載の装置。
（付記６）
第３の構造材料粒子画分（１３）を分離するための第３の分離範囲（１７）が、前記第２の分離範囲（１６）の下方に配置又は形成されていることを特徴とする付記５に記載の装置。
（付記７）
第２の構造材料粒子画分（１２）を分離するための前記第２の分離範囲（１６）を形成する前記分離要素（２３）と前記粉体チャンバ壁部（２０）の間に隙間空間（２４）が規定されており、該隙間空間（２４）が、前記第３の分離範囲（１７）へのアクセスを可能にすることを特徴とする付記５又は６に記載の装置。
（付記８）
前記分離要素（２３）が、少なくとも１つの、特に線形な運動自由度で、付記３に記載の粉体チャンバ壁部（２０）に対して、及び／又は支持装置によって形成された前記粉体チャンバ（１９）の底部に対して相対的に運動可能に支持されており、前記隙間空間（２４）、特にその内のり幅及び／又は長さが、前記粉体チャンバ壁部（２０）及び／又は前記粉体チャンバ（１９）の前記底部に対して相対的な前記分離要素（２３）の運動によって変化可能であることを特徴とする付記７に記載の装置。
（付記９）
前記第３の分離範囲（１７）、特に前記第３の分離範囲（１７）へのアクセスを可能にする前記隙間空間（２４）が気体流の下流へ向けて前記第２の分離範囲の前方に直列接続されており、前記第２の分離範囲（１６）が気体流の下流へ向けて前記第１の分離範囲（１５）の前方に直列接続されていることを特徴とする付記７又は８に記載の装置。
（付記１０）
前記第２の分離範囲（１６）の方向への少なくとも第２の構造材料粒子画分（１２）の流れに影響を与える搬送流を発生させるために追加的な流れ発生装置（２５）が設けられていることを特徴とする付記１〜９のいずれか１項に記載の装置。
（付記１１）
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（５）を用いてプロセスチャンバ（７）内で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る、三次元的な部材を付加的に製造するための方法であって、前記プロセスチャンバ（７）が、流れ発生装置（９）によって発生される、特に不活性の気体流によって貫流され、該気体流と、プロセスにより生じる構造材料粒子とによって、粒子混合物（１０）が形成され、該粒子混合物（１０）が、少なくとも１つの構造材料パラメータ、特に粒子径及び／又は粒子密度において異なる少なくとも３つの構造材料粒子画分（１１〜１３）を含む、前記方法において、
前記粒子混合物（１０）から前記各構造材料粒子画分（１１〜１３）を分離するために分離装置が用いられ、該分離装置が、ふるい分けによって前記粒子混合物（１０）から前記各構造材料粒子画分（１１〜１３）を分離するために設置されており、該分離装置（１４）が、それぞれ所定の前記構造材料粒子画分（１１〜１３）の分離に用いられる、複数の、特に少なくとも３つの分離範囲（１５〜１７）を含んでいることを特徴とする方法。

Claims (11)

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（５）を用いてプロセスチャンバ（７）内で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る、三次元的な部材を付加的に製造するための装置（１）であって、前記プロセスチャンバ（７）が、流れ発生装置（９）によって発生される、特に不活性の気体流によって貫流可能であるか、又は貫流されており、該気体流と、プロセスにより生じる構造材料粒子とによって、粒子混合物（１０）が形成可能であるか、又は形成されており、該粒子混合物（１０）が、少なくとも１つの構造材料パラメータ、特に粒子径及び／又は粒子密度において異なる少なくとも３つの構造材料粒子画分（１１〜１３）を含む、前記装置において、
   ふるい分けによって前記粒子混合物（１０）から前記各構造材料粒子画分（１１〜１３）を分離するために設置された分離装置（１４）を備えており、該分離装置（１４）が、それぞれ所定の前記構造材料粒子画分（１１〜１３）の分離に用いられる少なくとも３つの分離範囲（１５〜１７）を含んでいることを特徴とする装置。
2. 第１の分離範囲（１５）が第１の構造材料粒子画分（１１）の分離に用いられ、該第１の構造材料粒子画分（１１）が、下側及び上側の限界粒子径又は限界粒子密度によって規定された前記構造材料（３）の粒子径分布に関して下側の限界粒子径又は下側の限界粒子密度を下回る粒子径を有する構造材料粒子を含んでおり、
   第２の分離範囲（１６）が第２の構造材料粒子画分（１２）の分離に用いられ、該第２の構造材料粒子画分（１２）が、下側及び上側の限界粒子径又は限界粒子密度によって規定された前記構造材料（３）の粒子径分布に関して下側の限界粒子径と上側の限界粒子径の間の粒子径又は下側の限界粒子密度と上側の限界粒子密度の間の粒子密度を有する構造材料粒子を含んでおり、
   第３の分離範囲（１７）が第３の構造材料粒子画分（１３）の分離に用いられ、該第３の構造材料粒子画分（１３）が、下側及び上側の限界粒子径又は限界粒子密度によって規定された前記構造材料（３）の粒子径分布に関して上側の限界粒子径又は上側の限界粒子密度を上回る粒子径若しくは界粒子密度を有する構造材料粒子を含んでいる
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記分離装置（１４）が、粉体モジュール（１８）内に、特に収集モジュール又はオーバーフローモジュール内に配置又は形成されており、前記粉体モジュール（１８）が、粉体チャンバ壁部（２０）によって規定された粉体チャンバ空間（２１）を含む粉体チャンバ（１９）を含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 第１の構造材料粒子画分（１１）を分離するための第１の分離範囲（１５）が、気体流によって特に垂直に貫流可能な、又は貫流される流れ部分（２２）を含んでおり、該流れ部分は、該流れ部分に後続接続されたフィルタ装置に連通しており、該フィルタ装置が、フィルタリングによって、前記気体流内に含まれる前記第１の構造材料粒子画分（１１）の構造材料粒子を分離するために設置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
5. 第２の構造材料粒子画分（１２）を分離するための第２の分離範囲（１６）が、特に前記粉体モジュール（１８）又は１つの粉体モジュール内に配置又は形成された分離要素（２３）を含んで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. 第３の構造材料粒子画分（１３）を分離するための第３の分離範囲（１７）が、前記第２の分離範囲（１６）の下方に配置又は形成されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 第２の構造材料粒子画分（１２）を分離するための前記第２の分離範囲（１６）を形成する前記分離要素（２３）と前記粉体チャンバ壁部（２０）の間に隙間空間（２４）が規定されており、該隙間空間（２４）が、前記第３の分離範囲（１７）へのアクセスを可能にすることを特徴とする請求項５又は６に記載の装置。
8. 前記分離要素（２３）が、少なくとも１つの、特に線形な運動自由度で、請求項３に記載の粉体チャンバ壁部（２０）に対して、及び／又は支持装置によって形成された前記粉体チャンバ（１９）の底部に対して相対的に運動可能に支持されており、前記隙間空間（２４）、特にその内のり幅及び／又は長さが、前記粉体チャンバ壁部（２０）及び／又は前記粉体チャンバ（１９）の前記底部に対して相対的な前記分離要素（２３）の運動によって変化可能であることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記第３の分離範囲（１７）、特に前記第３の分離範囲（１７）へのアクセスを可能にする前記隙間空間（２４）が気体流の下流へ向けて前記第２の分離範囲の前方に直列接続されており、前記第２の分離範囲（１６）が気体流の下流へ向けて前記第１の分離範囲（１５）の前方に直列接続されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の装置。
10. 前記第２の分離範囲（１６）の方向への少なくとも第２の構造材料粒子画分（１２）の流れに影響を与える搬送流を発生させるために追加的な流れ発生装置（２５）が設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
11. 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（５）を用いてプロセスチャンバ（７）内で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る、三次元的な部材を付加的に製造するための方法であって、前記プロセスチャンバ（７）が、流れ発生装置（９）によって発生される、特に不活性の気体流によって貫流され、該気体流と、プロセスにより生じる構造材料粒子とによって、粒子混合物（１０）が形成され、該粒子混合物（１０）が、少なくとも１つの構造材料パラメータ、特に粒子径及び／又は粒子密度において異なる少なくとも３つの構造材料粒子画分（１１〜１３）を含む、前記方法において、
    前記粒子混合物（１０）から前記各構造材料粒子画分（１１〜１３）を分離するために分離装置が用いられ、該分離装置が、ふるい分けによって前記粒子混合物（１０）から前記各構造材料粒子画分（１１〜１３）を分離するために設置されており、該分離装置（１４）が、それぞれ所定の前記構造材料粒子画分（１１〜１３）の分離に用いられる、複数の、特に少なくとも３つの分離範囲（１５〜１７）を含んでいることを特徴とする方法。