JP2020180379A - 三次元の対象物を積層造形するための装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】三次元の対象物を積層造形するための装置を提供すること。【解決手段】レーザービーム(4)を用いて硬化可能な構成材料(3)から成る構成材料層を層ごとに連続的かつ選択的に露光することによって、かつそれに伴って、層ごとに連続的かつ選択的に硬化することによって、三次元の対象物(2)を積層造形するための装置(1)であって、中で、レーザービーム(4)を用いて硬化可能な構成材料(3)から成るそれぞれの構成材料層の層ごとの連続的かつ選択的な露光と、それに伴う層ごとの連続的かつ選択的な硬化とが行われるプロセスチャンバ(7)と、それぞれの構成材料層を選択的に露光しかつそれに伴って硬化するためのレーザービーム(4)を発生させるために設備されている露光装置(6)とを備え、露光装置(6)はハウジング構造(11)に、プロセスチャンバ(7)から熱的に減結合され距離を置いて、設けられているあるいは形成されている。【選択図】図1
Description
レーザービームを用いて硬化可能な構成材料から成る構成材料層を層ごとに連続的かつ選択的に露光することによって、かつそれに伴って、層ごとに連続的かつ選択的に硬化することによって、三次元の対象物を積層造形するための装置であって、請求項1のプリアンブルに基づくさらなる特徴を有するプロセスチャンバと露光装置とを備える。
三次元の対象物を積層造形するための対応する装置は、たとえば選択的レーザー焼結法もしくは選択的レーザー溶融法を実行するための装置の形状で、それ自体としては周知である。対応する装置は、中でそれぞれの構成材料層の層ごとの連続的かつ選択的な露光と、それに伴う層ごとの連続的かつ選択的な硬化とが行われるプロセスチャンバと、それぞれの構成材料層を選択的に露光しかつそれに伴って硬化するためのレーザービームを発生させるために設備されている露光装置とを備える。
対応する装置の運転中にプロセスに起因して発生するプロセス熱は、プロセスチャンバの加熱を引き起こす。今日に至るまで、露光装置をプロセスチャンバの露出した外面に直接設けることが一般的なので、プロセスチャンバの加熱とそれに伴う熱膨張は必然的に、正確に位置決めされるべきもしくは正確に位置決めされた露光装置の位置決めをある程度変化させてしまうことになりかねない。
露光装置の位置決めの変化が、選択的に露光されるべきもしくは硬化されるべきそれぞれの構成材料層の正確な露光とひいては造形されるべき物体の品質に悪影響を及ぼしかねないのであれば、これは改善に値する状態である。
本発明の課題は、それに対して改善された、三次元の対象物を積層造形するための装置を提供することである。
この課題は、請求項1に記載の、三次元の対象物を積層造形するための装置によって解決される。これに従属する請求項は、本装置の可能な実施形態に関する。
本願で記述される装置(「装置」)は、レーザービームを用いて硬化可能な構成材料から成る構成材料層を層ごとに連続的かつ選択的に露光することによって、かつそれに伴って、層ごとに連続的かつ選択的に硬化することによって、三次元の対象物すなわちたとえば技術的な部材もしくは技術的な部材群を積層造形するために設備されている。構成材料とは特に、微粒子のもしくは粉末状の金属材料、プラスチック材料および/あるいはセラ
ミック材料であってよい。選択的に硬化されるべきそれぞれの構成材料層の選択的硬化は、物体に関連した構築データに基づいて行われる。対応する構築データは、それぞれ積層造形されるべき物体の幾何学構造的形体を描写し、たとえば積層造形されるべき物体の「スライスされた」CADデータを含んでよい。装置は、SLM装置として、すなわち選択的レーザー溶融法(SLM法)を実行するための装置として、あるいはSLS装置として、すなわち選択的レーザー焼結法(SLS法)を実行するための装置として形成されていてよい。
ミック材料であってよい。選択的に硬化されるべきそれぞれの構成材料層の選択的硬化は、物体に関連した構築データに基づいて行われる。対応する構築データは、それぞれ積層造形されるべき物体の幾何学構造的形体を描写し、たとえば積層造形されるべき物体の「スライスされた」CADデータを含んでよい。装置は、SLM装置として、すなわち選択的レーザー溶融法(SLM法)を実行するための装置として、あるいはSLS装置として、すなわち選択的レーザー焼結法(SLS法)を実行するための装置として形成されていてよい。
本装置は、積層構築過程を実行するために典型的に必要な機能コンポーネントを備える。これには特に、層形成装置層形成装置と露光装置とが含まれる。層形成装置は、選択的に硬化されるべき構成材料層を(装置の構築レベルにおいて)形成するために設備されている。層形成装置は、複数の構成部材、すなわちたとえば特に刃状のコーティングツールを備えるコーティング要素と、コーティング要素を定義された移動軌道に沿ってガイドするためのガイド装置とを備えてよい。
露光装置は、(装置の構築レベルにおいて)それぞれの構成材料層を選択的に露光し、それに伴って硬化するためのレーザービームを発生させるために設備されている。露光装置も、複数の構成部材、すなわちたとえばレーザー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たレーザービームを、選択的に硬化されるべき構成材料層の選択的に露光されるべき領域に転向するためのビーム転向装置(Strahlablenkeinrichtung)(スキャナ装置)と、たとえばフィルタ要素、対物要素、レンズ要素などのようないくつかの光学要素とを備えてよい。露光装置は、装置の光学系と呼ばれてもよく、もしくはそのように見なされてもよい。
露光装置は、特にプロファイル状のもしくはプロファイル形状の1つあるいは複数の枠組み構造要素によって形成されるあるいはそのような枠組み構造要素を備えるハウジング構造に、プロセスチャンバから熱的に減結合され距離を置いて、設けられているあるいは形成されている。プロセスチャンバに対して熱的に減結合し距離を置いて、露光装置すなわち特に、露光装置に付属するビーム転向装置を設けるあるいは形成するとは、場合によっては露光装置の位置決めすなわち配向および/あるいは配置の望ましからざる変化をもたらしかねない熱(熱エネルギー)が、プロセスチャンバから露光装置へ伝達され得ないということと理解され得る。露光装置は、プロセスチャンバから空間的に距離を置いているので、プロセスチャンバから露光装置への伝熱は起こり得ない。露光装置は、熱的な観点では、プロセスチャンバから完全に減結合されている。つまりプロセスチャンバから露光装置への(かつその逆方向の)伝熱は、起こり得ない。
従って、露光装置とプロセスチャンバとの間には典型的に、露光装置とプロセスチャンバとの間の距離を定義する間隙空間が形成されている。間隙空間は、露光装置とプロセスチャンバとの間の数ミリメートルの距離、すなわち特に少なくとも1ミリメートルの距離を定義できる。従って、露光装置とプロセスチャンバとの間には典型的に、プロセスチャンバから露光装置への伝熱を可能にしかねない物理的な接触、すなわち特に機械的な接触がない。
冒頭で記述された従来技術に関連して記述される問題に対処して、露光装置を、プロセスチャンバから熱的に減結合し距離を置いて設けるあるいは形成することによって、対応する装置の運転中に、プロセスに起因して発生するプロセス熱で加熱されるプロセスチャンバが、露光装置の位置決めに悪影響を及ぼすことが起こり得ないようにする。
露光装置は、枠組み構造に設けられている。枠組み構造とは、典型的には装置の(閉じられた)ハウジング構造もしくはケーシング構造を形成し、従って(実質的に)装置の外
側形体を定義する、装置の外側ハウジング枠組み構造であってよい。以下において明らかとなるように、露光装置が設けられあるいは形成されている枠組み構造が、装置の外側ハウジング枠組み構造ではない、別の実施形態がある。
側形体を定義する、装置の外側ハウジング枠組み構造であってよい。以下において明らかとなるように、露光装置が設けられあるいは形成されている枠組み構造が、装置の外側ハウジング枠組み構造ではない、別の実施形態がある。
露光装置を枠組み構造に設けるもしくは形成することを考慮すれば、様々な可能性があり、これらの可能性は、以下においてより詳細に説明される。
本装置はたとえば、露光装置とプロセスチャンバとが設けられあるいは形成されている(共通の)枠組み構造を備えてよい。その際露光装置は、プロセスチャンバから距離を置いて、枠組み構造に設けられあるいは形成されているので、装置の運転中にプロセスチャンバを介して枠組み構造にもたらされる熱エネルギーによって、枠組み構造での露光装置の位置決めが変化することは起こらず、もしくは起こり得ない。装置の運転中にプロセスチャンバを介して枠組み構造にもたらされる熱エネルギーは、特に熱膨張によって、露光装置の位置決めの望ましからざる変化を引き起こすには、全く不充分である。
これは構造的にたとえば、露光装置が少なくとも1つの第1の枠組み構造部分に設けられあるいは形成されており、プロセスチャンバが少なくとも1つのさらなる枠組み構造部分に設けられあるいは形成されているように実現することができ、少なくとも1つの第1の枠組み構造部分は、少なくとも1つのさらなる枠組み構造部分から距離を置いて設けられあるいは形成されているので、装置の運転中にプロセスチャンバを介して枠組み構造にもたらされる熱エネルギーによって、枠組み構造での露光装置の位置決めが変化することは起こらず、もしくは起こり得ない。
代替的に本装置は、互いに熱的に減結合され距離を置いて設けられている複数の別々の枠組み構造を備えてよく、露光装置は第1の枠組み構造に設けられあるいは形成されており、プロセスチャンバは第2の枠組み構造に設けられあるいは形成されている。この関連においても、それぞれの枠組み構造を、互いに熱的に減結合し距離を置いて設けるとは、場合によっては露光装置の位置決めすなわち配向および/あるいは配置の望ましからざる変化をもたらしかねない熱(熱エネルギー)が、第2の枠組み構造から第1の枠組み構造へ伝達され得ないということと理解され得る。それぞれの枠組み構造は、互いに空間的に距離を置いているので、第2の枠組み構造から第1の枠組み構造への伝熱は起こり得ない。
それぞれの枠組み構造は、互いの中に設けられていてよく、第2の枠組み構造は構築構造上、第1の枠組み構造よりも寸法が小さい。その限りにおいて第2の枠組み構造は、内側枠組み構造と見なされもしくは呼ばれてよく、第1の枠組み構造は、外側枠組み構造と見なされもしくは呼ばれてよい。これによって、それぞれの枠組み構造を、コンパクトではあるが熱的に減結合して設けることが可能になる。第1のもしくは外側の枠組み構造によって定義される内室は、場合によっては不活性化可能であってよい。
露光装置は、熱膨張係数が0.5から3.0×10−6K−1の領域にある材料特に金属から形成されている、別々の枠組み構造部分もしくは別々の枠組み構造要素に設けられあるいは形成されていてよい。対応する材料は、たとえば「インバー」の名称で知られる鉄・ニッケル合金であってよく、当該合金の熱膨張係数は、(20℃から90℃の温度領域において)0.5から2.0×10−6K−1である。ここで一般的に知っておくべきことは、露光装置が設けられあるいは形成されている枠組み構造は、合理的には熱膨張係数(線膨張係数もしくは体積膨張係数)が比較的小さい材料から形成されているということである。
言及されたように、露光装置とプロセスチャンバとの間には典型的に、露光装置とプロ
セスチャンバとの間の距離を定義する間隙空間が形成されている。間隙空間内には、露光装置特に露光装置もしくはこれに付属するビーム転向装置のレーザービーム抽出ポイント(Laserstrahlauskopplungspunkt)であって、レーザービームが露光装置特に露光装置に付属するビーム転向装置から抽出されるもしくは出る際に通るレーザービーム抽出ポイントと、レーザービームがプロセスチャンバによって定義されるプロセスチャンバ内部空間に注入されるもしくは入る際に通るレーザービーム注入ポイント(Laserstrahleinkopplungspunkt)特にレーザービーム注入ウィンドウ(Laserstrahleinkopplungsfenster)との間に設けられあるいは形成されている少なくとも1つの遮蔽要素が、露光装置特に露光装置のレーザービーム出口ポイント(Laserstrahlaustrittspunkt)とプロセスチャンバ特にプロセスチャンバのレーザービーム注入ポイントとの間で延伸するレーザービームを遮蔽するために設けられあるいは形成されていてよい。遮蔽要素は、ベローズ状もしくはベローズ形状のあるいはスリーブ状もしくはスリーブ形状の幾何学構造的形体を備えてよく、適切な遮蔽材料すなわちたとえば、ガラス、鋼鉄などから形成されている。遮蔽要素は装置の遮蔽を確実にし、すなわち特に露光装置とプロセスチャンバとの間に延伸する間隙空間を介して、レーザービームが装置から望ましからず出ることを防ぐ。
セスチャンバとの間の距離を定義する間隙空間が形成されている。間隙空間内には、露光装置特に露光装置もしくはこれに付属するビーム転向装置のレーザービーム抽出ポイント(Laserstrahlauskopplungspunkt)であって、レーザービームが露光装置特に露光装置に付属するビーム転向装置から抽出されるもしくは出る際に通るレーザービーム抽出ポイントと、レーザービームがプロセスチャンバによって定義されるプロセスチャンバ内部空間に注入されるもしくは入る際に通るレーザービーム注入ポイント(Laserstrahleinkopplungspunkt)特にレーザービーム注入ウィンドウ(Laserstrahleinkopplungsfenster)との間に設けられあるいは形成されている少なくとも1つの遮蔽要素が、露光装置特に露光装置のレーザービーム出口ポイント(Laserstrahlaustrittspunkt)とプロセスチャンバ特にプロセスチャンバのレーザービーム注入ポイントとの間で延伸するレーザービームを遮蔽するために設けられあるいは形成されていてよい。遮蔽要素は、ベローズ状もしくはベローズ形状のあるいはスリーブ状もしくはスリーブ形状の幾何学構造的形体を備えてよく、適切な遮蔽材料すなわちたとえば、ガラス、鋼鉄などから形成されている。遮蔽要素は装置の遮蔽を確実にし、すなわち特に露光装置とプロセスチャンバとの間に延伸する間隙空間を介して、レーザービームが装置から望ましからず出ることを防ぐ。
同じ目的で、特に平面の少なくとも1つの遮蔽要素を備える遮蔽ハウジング構造が設けられあるいは形成されており、当該遮蔽ハウジング構造は、露光装置が設けられあるいは形成されている枠組み構造の周囲に設けられあるいは形成されていることも考えられ得る。遮蔽ハウジング構造は、少なくとも露光装置が設けられあるいは形成されている枠組み構造の筐体であり、当該筐体は、特に露光装置とプロセスチャンバとの間に延伸する間隙空間を介して、レーザービームが装置から望ましからず出ることを防ぐ。
本発明は、図中の実施例に基づいて、より詳細に説明されている。図に示されるのは以下である。
図1から図3は、装置1の一実施例に従った装置1の一基本図をそれぞれ示している。
装置1は、硬化可能な構成材料3から成る構成材料層すなわちたとえば金属粉末の構成材料層をレーザー照射たとえばレーザービーム4を用いて層ごとに連続的かつ選択的に露光することによって、かつそれに伴って、層ごとに連続的かつ選択的に硬化することによって、三次元の対象物2すなわち特に技術的な部材もしくは技術的な部材群を積層造形するために使われる。硬化されるべきそれぞれの構成材料層の選択的硬化は、物体に関連した構築データに基づいて行われる。対応する構築データは、それぞれ積層造形されるべき物体2の幾何学的もしくは幾何学構造的形体を描写し、たとえば造形されるべき物体2の「スライスされた」CADデータを含んでよい。装置1は、レーザーCUSING(R)装置として、すなわち選択的レーザー溶融法を実行するための装置として形成されていてよい。
装置1は、積層構築過程を実行するために必要な機能コンポーネントを備える。図においては、層形成装置5と露光装置6とが1つだけ示されている。
層形成装置5は、選択的に露光されるべきもしくは選択的に硬化されるべき構成材料層を、装置1の構築レベルにおいて形成するために設備されている。層形成装置5は、複数のコータ要素を備えるコータ要素アセンブリ(詳細には表示されず)を備え、当該コータ要素アセンブリは、ガイド装置(図示されず)を介して、両矢印P1によって示唆されるように水平方向に、装置1のプロセスチャンバ7内で移動可能に支承されている。
露光装置6は、装置1の構築レベルにおいて選択的に硬化されるべき構成材料層を選択的に露光するために設備されており、このために、レーザービーム4を発生させるために設備されているビーム発生装置(図示されず)と、ビーム発生装置によって発生されたレーザービーム4を、選択的に硬化されるべき構成材料層の露光されるべき領域に転向するために設備されているビーム転向装置(図示されず)と、たとえばフィルタ要素、対物要素、レンズ要素などのようないくつかの光学要素とを備える。露光装置6は、装置1の光学系と呼ばれてもよく、もしくはそのように見なされてもよい。
図においてはさらに、調量モジュール8と構成モジュール構成モジュール9とオーバーフローモジュール10とが表わされており、これらのモジュールは、装置1のプロセスチャンバ7の下部領域にドッキングされている。挙げられたモジュールは、プロセスチャンバ7の下部領域を形成してもよい。
露光装置6は、たとえばプロファイル状のもしくはプロファイル形状の1つあるいは複数の枠組み構造要素(詳細には表示されず)によって形成されるもしくはそのような枠組み構造要素を備えるハウジング構造11に、プロセスチャンバ7から熱的に減結合され距離を置いて、設けられている。プロセスチャンバ7に対して熱的に減結合し距離を置いて、露光装置6すなわち特に、露光装置6に付属するビーム転向装置を設けるあるいは形成するとは、場合によっては(たとえば基準となる位置決めに対して)露光装置6の位置決めすなわち配向および/あるいは配置の望ましからざる変化をもたらしかねない熱(熱エネルギー)が、プロセスチャンバ7から露光装置6へ伝達され得ないということと理解され得る。露光装置6は、プロセスチャンバ7から空間的に距離を置いているので、プロセスチャンバ7から露光装置6への伝熱は起こり得ない。つまり露光装置6は、熱的な観点では、プロセスチャンバ7から完全に減結合されている。
明らかに、露光装置6とプロセスチャンバ7との間には、露光装置6とプロセスチャンバ7との間の距離を定義する間隙空間12が形成されている。間隙空間12は、数ミリメートルの距離、すなわち特に少なくとも1ミリメートルの距離を定義できる。従って、露光装置6とプロセスチャンバ7との間には、プロセスチャンバ7から露光装置6への伝熱を可能にしかねない物理的な接触、すなわち特に機械的な接触がない。
言い換えれば、露光装置6を、プロセスチャンバ7から熱的に減結合し距離を置いて設けることによって、装置1の運転中に、プロセスに起因して発生するプロセス熱で加熱されるプロセスチャンバ7が、露光装置6の位置決めに悪影響を及ぼすことが起こり得ない。
図1に示されている実施例において、露光装置6は、装置1の外側ハウジング枠組み構造を形成する枠組み構造11に設けられている。ハウジング枠組み構造は、装置1の(閉じられた)ハウジング構造もしくはケーシング構造を形成し、従って(実質的に)装置1の外側形体を定義する。
図1に示されている実施例において、プロセスチャンバ7も枠組み構造11に設けられている。従って装置1は、露光装置6とプロセスチャンバ7とが設けられている(共通の)枠組み構造11を備える。その際露光装置6は、プロセスチャンバ7から距離を置いて
、枠組み構造11に設けられているので、装置1の運転中にプロセスチャンバ7を介して枠組み構造11にもたらされる熱エネルギーによって、枠組み構造11での露光装置6の位置決めが変化することは起こらず、もしくは起こり得ない。露光装置6は、プロセスチャンバ7から距離を置いて設けられているので、装置1の運転中にプロセスチャンバ7を介して枠組み構造11にもたらされる熱エネルギーは、特に熱膨張によって、露光装置6の位置決めの望ましからざる変化を引き起こすには、不充分である。
、枠組み構造11に設けられているので、装置1の運転中にプロセスチャンバ7を介して枠組み構造11にもたらされる熱エネルギーによって、枠組み構造11での露光装置6の位置決めが変化することは起こらず、もしくは起こり得ない。露光装置6は、プロセスチャンバ7から距離を置いて設けられているので、装置1の運転中にプロセスチャンバ7を介して枠組み構造11にもたらされる熱エネルギーは、特に熱膨張によって、露光装置6の位置決めの望ましからざる変化を引き起こすには、不充分である。
これは構造的に、露光装置6が第1の枠組み構造部分11aに設けられており、プロセスチャンバ7がさらなる枠組み構造部分11bに設けられているように実現されており、第1の枠組み構造部分11aは、さらなる枠組み構造部分11bから距離を置いて設けられているので、装置1の運転中にプロセスチャンバ7を介して枠組み構造11にもたらされる熱エネルギーによって、枠組み構造11での露光装置6の位置決めが変化することは起こらず、もしくは起こり得ない。
図1に示されている実施例においてさらに、露光装置6は、熱膨張係数が0.5から3.0×10−6K−1の領域にある材料特に金属から形成されている、枠組み構造11の別々の枠組み構造部分(第1の枠組み構造部分11a)もしくは別々の枠組み構造要素に設けられているという可能性が表わされている。対応する材料は、たとえば「インバー」の名称で知られる鉄・ニッケル合金であってよく、当該合金の熱膨張係数は、(20℃から90℃の温度領域において)0.5から2.0×10−6K−1である。
最後に、図1に示されている実施例において、間隙空間12内には、露光装置6特に露光装置6もしくはこれに付属するビーム転向装置のレーザービーム抽出ポイント(詳細には表示されず)であって、レーザービーム4が露光装置6特に露光装置6に付属するビーム転向装置から抽出されるもしくは出る際に通るレーザービーム抽出ポイントと、レーザービーム4がプロセスチャンバ7によって定義されるプロセスチャンバ内部空間15に注入されるもしくは入る際に通るレーザービーム注入ポイント(詳細には表示されず)特にレーザービーム注入ウィンドウ14との間に設けられあるいは形成されている遮蔽要素16が、露光装置6特に露光装置6のレーザービーム出口ポイントとプロセスチャンバ7特にプロセスチャンバ7のレーザービーム注入ポイントとの間で延伸するレーザービーム4を遮蔽するために設けられているという可能性が表わされている。遮蔽要素16は、ベローズ状のあるいはスリーブ状の幾何学構造的形体を備え、適切な遮蔽材料すなわちたとえば、ガラス、鋼鉄などから形成されている。遮蔽要素16は装置1の遮蔽を確実にし、すなわち特に露光装置とプロセスチャンバとの間に延伸する間隙空間12を介して、レーザービーム4が装置1から望ましからず出ることを防ぐ。
図2に示されている実施例において、装置1は、互いに熱的に減結合され距離を置いて設けられている複数の別々の枠組み構造11、13を備える。露光装置6は第1の枠組み構造11に設けられており、プロセスチャンバ7は第2の枠組み構造13に設けられている。同様にそれぞれの枠組み構造11、13を、互いに熱的に減結合し距離を置いて設けるとは、場合によっては露光装置6の位置決めの望ましからざる変化をもたらしかねない熱(熱エネルギー)が、第2の枠組み構造13から第1の枠組み構造11へ伝達され得ないということと理解され得る。それぞれの枠組み構造11、13は、互いに空間的に距離を置いているので、第2の枠組み構造13から第1の枠組み構造11への伝熱は起こり得ない。
2つの枠組み構造11、13は、図2に示されている実施例において、互いの中に設けられている。第2の枠組み構造13は構築構造上、第1の枠組み構造11よりも寸法が小さい。その限りにおいて第2の枠組み構造13は、内側枠組み構造と見なされもしくは呼ばれてよく、第1の枠組み構造11は、外側枠組み構造と見なされもしくは呼ばれてよい
。第1のもしくは外側の枠組み構造11によって定義される内室は、場合によっては不活性化可能であってよい。
。第1のもしくは外側の枠組み構造11によって定義される内室は、場合によっては不活性化可能であってよい。
図3に示されている実施例において、装置1を確実に遮蔽するために、すなわち、特に露光装置6とプロセスチャンバ7との間に延伸する間隙空間12を介して、レーザービーム4が装置1から望ましからず出ることを防ぐために、適切な遮蔽材料たとえば鋼鉄から形成される特に平面の少なくとも1つの遮蔽要素(詳細には表示されず)を備える遮蔽ハウジング構造17が設けられており、当該遮蔽ハウジング構造17は、露光装置6が設けられている枠組み構造11の周囲に設けられている。遮蔽ハウジング構造17は、露光装置6が設けられている枠組み構造11の筐体であり、当該筐体は、特に露光装置6とプロセスチャンバ7との間に延伸する間隙空間12を介して、レーザービーム4が装置1から望ましからず出ることを防ぐ。
以上の開示から、以下の付記が提案される。
(付記1)
レーザービーム(4)を用いて硬化可能な構成材料(3)から成る構成材料層を層ごとに連続的かつ選択的に露光することによって、かつそれに伴って、層ごとに連続的かつ選択的に硬化することによって、三次元の対象物(2)を積層造形するための装置(1)であって、
中で、レーザービーム(4)を用いて硬化可能な構成材料(3)から成るそれぞれの構成材料層の層ごとの連続的かつ選択的な露光と、それに伴う層ごとの連続的かつ選択的な硬化とが行われるプロセスチャンバ(7)と、
それぞれの構成材料層を選択的に露光しかつそれに伴って硬化するためのレーザービーム(4)を発生させるために設備されている露光装置(6)とを備える装置(1)において、
前記露光装置(6)はハウジング構造(11)に、前記プロセスチャンバ(7)から熱的に減結合され距離を置いて、設けられているあるいは形成されていることを特徴とする装置(1)。
(付記2)
前記装置(1)は、前記露光装置(6)と前記プロセスチャンバ(7)とが設けられあるいは形成されている枠組み構造(11)を備え、前記露光装置(6)は、前記プロセスチャンバ(7)から距離を置いて、前記枠組み構造(11)に設けられあるいは形成されているので、前記装置(1)の運転中に前記プロセスチャンバ(7)を介して前記枠組み構造(11)にもたらされる熱エネルギーによって、前記枠組み構造(11)での前記露光装置(6)の位置決めが変化することは起こらないことを特徴とする付記1に記載の装置。
(付記3)
前記露光装置(6)が少なくとも1つの第1の枠組み構造部分(11a)に設けられあるいは形成されており、前記プロセスチャンバ(7)が少なくとも1つのさらなる枠組み構造部分(11b)に設けられあるいは形成されていて、少なくとも1つの前記第1の枠組み構造部分(11a)は、少なくとも1つの前記さらなる枠組み構造部分(11b)から距離を置いて設けられあるいは形成されているので、前記装置(1)の運転中に前記プロセスチャンバ(7)を介して前記枠組み構造(11)にもたらされる熱エネルギーによって、前記枠組み構造(11)での前記露光装置(6)の位置決めが変化することは起こらないことを特徴とする付記2に記載の装置。
(付記4)
前記装置は、互いに熱的に減結合され距離を置いて設けられている複数の別々の枠組み構造(11、13)を備え、前記露光装置(6)は第1の枠組み構造(11)に設けられあるいは形成されており、前記プロセスチャンバ(7)は第2の枠組み構造(13)に設けられあるいは形成されていることを特徴とする付記1に記載の装置。
(付記5)
前記露光装置(6)は、熱膨張係数が0.5から3.0×10−6K−1の領域にある材料特に金属から形成されている、別々の枠組み構造部分(11a)に設けられあるいは形成されていることを特徴とする付記1〜4のいずれか1つに記載の装置。
(付記6)
前記露光装置(6)と前記プロセスチャンバ(7)との間には、前記露光装置(6)と前記プロセスチャンバ(7)との間の距離を定義する間隙空間(12)が形成されていることを特徴とする付記1〜5のいずれか一つに記載の装置。
(付記7)
前記露光装置(6)特に該露光装置(6)のレーザービーム抽出ポイントであって、レーザービーム(4)が前記露光装置(6)特に該露光装置(6)に付属するビーム転向装置から抽出される際に通るレーザービーム抽出ポイントと、レーザービーム(4)が前記プロセスチャンバ(7)によって定義されるプロセスチャンバ内部空間(15)に注入さ
れる際に通るレーザービーム注入ポイントとの間に設けられあるいは形成されている、特にベローズ状あるいはスリーブ状の少なくとも1つの遮蔽要素(16)であって、前記露光装置(6)特に該露光装置(6)のレーザービーム出口ポイントと前記プロセスチャンバ(7)特に該プロセスチャンバ(7)の前記レーザービーム注入ポイントとの間で延伸するレーザービーム(4)を遮蔽するための遮蔽要素(16)を特徴とする付記6に記載の装置。
(付記8)
前記露光装置(6)が設けられあるいは形成されている前記枠組み構造(11)の周囲に設けられあるいは形成されている、少なくとも1つの遮蔽要素(16)を備える遮蔽ハウジング構造(17)を特徴とする付記1〜7のいずれか一つに記載の装置。
以上の開示から、以下の付記が提案される。
(付記1)
レーザービーム(4)を用いて硬化可能な構成材料(3)から成る構成材料層を層ごとに連続的かつ選択的に露光することによって、かつそれに伴って、層ごとに連続的かつ選択的に硬化することによって、三次元の対象物(2)を積層造形するための装置(1)であって、
中で、レーザービーム(4)を用いて硬化可能な構成材料(3)から成るそれぞれの構成材料層の層ごとの連続的かつ選択的な露光と、それに伴う層ごとの連続的かつ選択的な硬化とが行われるプロセスチャンバ(7)と、
それぞれの構成材料層を選択的に露光しかつそれに伴って硬化するためのレーザービーム(4)を発生させるために設備されている露光装置(6)とを備える装置(1)において、
前記露光装置(6)はハウジング構造(11)に、前記プロセスチャンバ(7)から熱的に減結合され距離を置いて、設けられているあるいは形成されていることを特徴とする装置(1)。
(付記2)
前記装置(1)は、前記露光装置(6)と前記プロセスチャンバ(7)とが設けられあるいは形成されている枠組み構造(11)を備え、前記露光装置(6)は、前記プロセスチャンバ(7)から距離を置いて、前記枠組み構造(11)に設けられあるいは形成されているので、前記装置(1)の運転中に前記プロセスチャンバ(7)を介して前記枠組み構造(11)にもたらされる熱エネルギーによって、前記枠組み構造(11)での前記露光装置(6)の位置決めが変化することは起こらないことを特徴とする付記1に記載の装置。
(付記3)
前記露光装置(6)が少なくとも1つの第1の枠組み構造部分(11a)に設けられあるいは形成されており、前記プロセスチャンバ(7)が少なくとも1つのさらなる枠組み構造部分(11b)に設けられあるいは形成されていて、少なくとも1つの前記第1の枠組み構造部分(11a)は、少なくとも1つの前記さらなる枠組み構造部分(11b)から距離を置いて設けられあるいは形成されているので、前記装置(1)の運転中に前記プロセスチャンバ(7)を介して前記枠組み構造(11)にもたらされる熱エネルギーによって、前記枠組み構造(11)での前記露光装置(6)の位置決めが変化することは起こらないことを特徴とする付記2に記載の装置。
(付記4)
前記装置は、互いに熱的に減結合され距離を置いて設けられている複数の別々の枠組み構造(11、13)を備え、前記露光装置(6)は第1の枠組み構造(11)に設けられあるいは形成されており、前記プロセスチャンバ(7)は第2の枠組み構造(13)に設けられあるいは形成されていることを特徴とする付記1に記載の装置。
(付記5)
前記露光装置(6)は、熱膨張係数が0.5から3.0×10−6K−1の領域にある材料特に金属から形成されている、別々の枠組み構造部分(11a)に設けられあるいは形成されていることを特徴とする付記1〜4のいずれか1つに記載の装置。
(付記6)
前記露光装置(6)と前記プロセスチャンバ(7)との間には、前記露光装置(6)と前記プロセスチャンバ(7)との間の距離を定義する間隙空間(12)が形成されていることを特徴とする付記1〜5のいずれか一つに記載の装置。
(付記7)
前記露光装置(6)特に該露光装置(6)のレーザービーム抽出ポイントであって、レーザービーム(4)が前記露光装置(6)特に該露光装置(6)に付属するビーム転向装置から抽出される際に通るレーザービーム抽出ポイントと、レーザービーム(4)が前記プロセスチャンバ(7)によって定義されるプロセスチャンバ内部空間(15)に注入さ
れる際に通るレーザービーム注入ポイントとの間に設けられあるいは形成されている、特にベローズ状あるいはスリーブ状の少なくとも1つの遮蔽要素(16)であって、前記露光装置(6)特に該露光装置(6)のレーザービーム出口ポイントと前記プロセスチャンバ(7)特に該プロセスチャンバ(7)の前記レーザービーム注入ポイントとの間で延伸するレーザービーム(4)を遮蔽するための遮蔽要素(16)を特徴とする付記6に記載の装置。
(付記8)
前記露光装置(6)が設けられあるいは形成されている前記枠組み構造(11)の周囲に設けられあるいは形成されている、少なくとも1つの遮蔽要素(16)を備える遮蔽ハウジング構造(17)を特徴とする付記1〜7のいずれか一つに記載の装置。
Claims (8)
- レーザービーム(4)を用いて硬化可能な構成材料(3)から成る構成材料層を層ごとに連続的かつ選択的に露光することによって、かつそれに伴って、層ごとに連続的かつ選択的に硬化することによって、三次元の対象物(2)を積層造形するための装置(1)であって、
中で、層の連続的な形成と、レーザービーム(4)を用いて硬化可能な構成材料(3)から成るそれぞれの構成材料層の層ごとの連続的かつ選択的な露光と、それに伴う層ごとの連続的かつ選択的な硬化とが行われるプロセスチャンバ(7)と、
前記プロセスチャンバ(7)の周りに設けられている枠組み構造(11)と、
それぞれの構成材料層を選択的に露光しかつそれに伴って硬化するためのレーザービーム(4)を発生させるために設備されている露光装置(6)と、
前記露光装置(6)と前記プロセスチャンバ(7)との間に設けられあるいは形成されている及び/又は前記露光装置(6)が設けられあるいは形成されている前記枠組み構造(11)の周囲に設けられあるいは形成されている、少なくとも1つの遮蔽要素と、
を備える装置(1)において、
前記露光装置(6)は前記枠組み構造(11)に、前記露光装置(6)と前記プロセスチャンバ(7)との間に間隙空間(12)が定義されるように、前記プロセスチャンバ(7)から熱的に減結合され距離を置いて、設けられているあるいは形成されている、
装置。 - 前記露光装置(6)は、前記プロセスチャンバ(7)から距離を置いて、前記枠組み構造(11)に設けられあるいは形成されているので、前記装置(1)の運転中に前記プロセスチャンバ(7)を介して前記枠組み構造(11)にもたらされる熱エネルギーによって、前記枠組み構造(11)での前記露光装置(6)の位置決めが変化することは起こらない、請求項1に記載の装置。
- 前記露光装置(6)が少なくとも1つの第1の枠組み構造部分(11a)に設けられあるいは形成されており、前記プロセスチャンバ(7)が少なくとも1つのさらなる枠組み構造部分(11b)に設けられあるいは形成されていて、少なくとも1つの前記第1の枠組み構造部分(11a)は、少なくとも1つの前記さらなる枠組み構造部分(11b)から距離を置いて設けられあるいは形成されているので、前記装置(1)の運転中に前記プロセスチャンバ(7)を介して前記枠組み構造(11)にもたらされる熱エネルギーによって、前記枠組み構造(11)での前記露光装置(6)の位置決めが変化することは起こらない、請求項2に記載の装置。
- 前記装置は、互いに熱的に減結合され距離を置いて設けられている複数の別々の枠組み構造(11、13)を備え、前記露光装置(6)は第1の枠組み構造(11)に設けられあるいは形成されており、前記プロセスチャンバ(7)は第2の枠組み構造(13)に設けられあるいは形成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記露光装置(6)は、熱膨張係数が0.5×10−6K−1から3.0×10−6K−1の領域にある材料又は金属から形成されている、別々の枠組み構造部分(11a)に設けられあるいは形成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の装置。
- 少なくとも1ミリメートルの前記間隙空間(12)が形成されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の装置。
- 前記遮蔽要素は、該露光装置(6)のレーザービーム抽出ポイントであって、レーザービーム(4)が該露光装置(6)に付属するビーム転向装置から抽出される際に通るレーザービーム抽出ポイントと、レーザービーム(4)が前記プロセスチャンバ(7)によって定義されるプロセスチャンバ内部空間(15)に注入される際に通るレーザービーム注入ポイントとの間に設けられあるいは形成されている、ベローズ状あるいはスリーブ状の少なくとも1つの遮蔽要素(16)であって、該露光装置(6)のレーザービーム出口ポイントと該プロセスチャンバ(7)の前記レーザービーム注入ポイントとの間で延伸するレーザービーム(4)を遮蔽するための遮蔽要素(16)を備える、請求項6に記載の装置。
- 前記露光装置(6)が設けられあるいは形成されている前記枠組み構造(11)の周囲に設けられあるいは形成されている、少なくとも1つの遮蔽要素(16)を備える遮蔽ハウジング構造(17)を更に備える、請求項1〜7のいずれか1項に記載の装置。
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