JP2020532448A - 可動式製造ユニットを用いて大きな工作物を製造する装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
・移動ユニットは1つ以上のマニピュレータ、例えば多軸ロボットを備える、
・移動ユニットは、移動ユニットを1つ以上の水平方向空間軸線に沿って移動させる水平移動装置に取り付けられる、及び
・移動ユニット及び/又は水平移動装置は、個別のステップで可動式製造ユニットを移動させる、及び/又は材料を固化するのと並行して可動式製造ユニットを移動させるように、構成されている。
・個々に割り当てられた更なる移動ユニットを含む更なる可動式製造ユニットであって、装置の複数の移動ユニットは互いに関係なく移動可能である、可動式製造ユニット、
・更なるキャリアであって、好ましくは可動式製造ユニットが装置の両方のキャリアの上に配置可能である、キャリア、
・1つ以上の後処理ユニットであって、キャリア及び/又は工作物から固化されていない材料を取り除くこと、製造された工作物からバリを取り除くこと、工作物から支持構造を取り外すこと、及び製造された工作物をキャリアから分離すること、のうち1つ以上を行うように構成されている後処理ユニット。
・キャリア上で工作物を製造するための材料を堆積させるステップと、
・移動ユニットを介して可動式製造ユニットがキャリアに向かい合って配置されるように可動式製造ユニットを移動させるステップであって、移動ユニットは概して、可動式製造ユニットがキャリアの様々な部分の上に配置されるようにキャリアに対して可動式製造ユニットを移動させるように構成されている、移動させるステップと、
を含み、
可動式製造ユニットは、
・付加層製造方式で工作物を製造するために、固化された材料層を生成するように構成されている固化装置と、
・キャリアへ材料を供給するように構成されている1つ以上の材料供給装置、照射される領域へシールドガスを供給するように構成されているガス供給ユニット、及び、供給された材料をキャリア上で材料層へと成形する層堆積機構と、
を備え、
方法はさらに、
・可動式製造ユニットとキャリア及び/又は最上部の層若しくはこの層の一部分の相対配置に関連するセンサ信号を生成するステップと、
・移動ユニットを介した可動式製造ユニットの位置決めに加えて、センサ信号に基づいて可動式製造ユニットとキャリアの所望の相対配置からのオフセットを補償するために1つ以上の微細位置決め機能を提供するステップと、
を含む。
Claims (15)
- 3次元の工作物を製造する装置(10)であって、
前記工作物を製造するための材料(14)を受けるように構成されているキャリア(12)と、
1つ以上の可動式製造ユニット(24)と、を備え、
該可動式製造ユニット(24)は、
付加層製造方式で前記工作物を製造するために、前記キャリア(12)の上で固化された材料層を作るように構成されている固化装置(35、37)と、
前記キャリア(12)及び/又は前記固化装置(35、37)へ材料を供給するように構成されている1つ以上の材料供給装置(30)と、照射される領域へシールドガスを供給するように構成されているガス供給システム(48)と、前記供給された材料(14)を前記キャリア(12)の上で材料層へと成形する層堆積機構(32)と、
を備え、
前記装置(10)は、
前記可動式製造ユニット(24)が前記キャリア(12)の様々な部分に向かい合って配置されるように、前記可動式製造ユニット(24)を前記キャリア(12)に対して移動させるように構成されている移動ユニット(18)と、
前記可動式製造ユニット(24)と前記キャリア(12)の相対配置に関連するセンサ信号を生成するように構成されている検出ユニットと、
前記移動ユニット(18)を介した前記可動式製造ユニット(24)の位置決めに加えて、前記検出ユニットにより生成される前記センサ信号に基づいて前記可動式製造ユニット(24)と前記キャリア(18)の所望の相対配置からのオフセットを補償するために1つ以上の微細位置決め機能を提供するように構成されている制御ユニットと、
をさらに備える、装置(10)。 - 前記材料(14)を受ける前記キャリア(12)の面積は、前記移動ユニット(18)によって移動させることなしに前記可動式製造ユニット(24)によって固化することができる面積よりも大きい、請求項1に記載の装置(10)。
- 前記固化装置(35)は、前記キャリア(12)へ塗布される前記材料(14)の所定の場所に選択的に電磁放射線又は粒子放射線を照射する照射装置(34)を備え、前記材料(14)は好ましくは原材料粉末である、請求項1又は2に記載の装置(10)。
- 前記固化装置(37)は、前記キャリア(12)の上の所定の場所で固化するように前記材料(14)を堆積させるように構成されているプリントヘッドを備える、請求項1又は2に記載の装置(10)。
- 前記微細位置決め機能は、前記可動式製造ユニット(24)及び/又はその選択された構成要素と前記キャリア(12)の間の相対位置を、例えば前記移動ユニット(18)と前記可動式製造ユニット(24)の間に配置される作動ユニットを用いて調整することを含む、請求項1〜4の何れか一項に記載の装置(10)。
- 前記相対位置は、前記可動式製造ユニット(24)を前記キャリア(12)に対して直交方向に移動させることで調整される、請求項5に記載の装置(10)。
- 前記微細位置決め機能は、前記照射装置(34)の1つ以上の構成要素の状態及び/又は位置を調整することを含む、請求項3に記載の装置(10)。
- 前記微細位置決め機能は、例えば前記材料(14)の照射された部分と照射されていない部分の間の移行区域を特定することで、照射開始点を特定することを含む、請求項3又は7に記載の装置(10)。
- 前記検出ユニットは、前記可動式製造ユニット(24)と前記キャリア(12)及び/又はその上に堆積された最上部の材料層との間の距離を測定するように構成されている距離センサ(42)を含む、請求項1〜8の何れか一項に記載の装置(10)。
- 前記距離センサ(42)は、前記キャリア(12)と対面するように前記可動式製造ユニット(24)に配置される、請求項9に記載の装置(10)。
- 前記検出ユニットは、前記キャリア(12)と平行に延びる平面の中での前記可動式製造ユニット(24)の位置を測定するように構成されているセンサシステムを含む、請求項1〜10の何れか一項に記載の装置(10)。
- 前記センサシステムは、1つ以上のマーカー(28)及び該マーカー(28)の位置を検出するように構成されている1つ以上のセンサ(46)を含み、任意選択で、前記マーカー(28)と前記センサ(46)のうちの一方は前記可動式製造ユニット(24)に配置され、前記マーカー(28)と前記センサ(46)のうちの他方は前記可動式製造ユニット(24)から遠くに配置される、請求項11に記載の装置(10)。
- 前記移動ユニット(18)は、以下の少なくとも一つの構成、すなわち、
・前記移動ユニット(18)は1つ以上のマニピュレータ、例えば多軸ロボットを備えること、
・前記移動ユニット(18)は、前記移動ユニット(18)を1つ以上の水平方向空間軸線に沿って移動させる水平移動装置(20)に取り付けられること、及び
・前記移動ユニット(18)は、個別のステップで前記可動式製造ユニット(24)を移動させる、及び/又は前記材料(14)を固化するのと並行して前記可動式製造ユニット(24)を移動させるように構成されていること、
のうちの少なくとも一つに従って構成されている、請求項1〜12の何れか一項に記載の装置(10)。 - 前記装置(10)は、以下の少なくとも一つの構成、すなわち、
・個々に割り当てられた更なる移動ユニット(18)を含む更なる可動式製造ユニット(24)であって、前記装置(10)の複数の前記移動ユニット(18)は互いに関係なく移動可能である、可動式製造ユニット(24)と、
・更なるキャリア(12)であって、好ましくは前記可動式製造ユニット(24)が前記装置(10)の両方のキャリア(12)の上に配置可能である、キャリア(12)と、
・少なくとも一つの後処理ユニットであって、前記キャリア(12)及び/又は前記工作物から固化されていない材料(14)を取り除くこと、製造された工作物からバリを取り除くこと、前記工作物から支持構造を取り外すこと、及び前記製造された工作物を前記キャリア(12)から分離すること、のうちの少なくとも一つを行うように構成されている、後処理ユニット、
のうちの少なくとも一つをさらに備える、請求項1〜13の何れか一項に記載の装置(10)。 - 3次元の工作物を製造する方法であって、
・キャリア(12)の上で前記工作物を製造するための材料(14)を堆積するステップと、
・移動ユニット(18)を介して可動式製造ユニット(24)が前記キャリア(12)に向かい合って配置されるように前記可動式製造ユニット(24)を移動するステップであって、前記移動ユニット(18)は概して、前記可動式製造ユニット(24)が前記キャリア(12)の様々な部分の上に配置されるように前記キャリア(12)に対して前記可動式製造ユニット(24)を移動するように構成されている、ステップと、
を含み、
前記可動式製造ユニット(24)は、
・付加層製造方式で前記工作物を製造するために、固化された材料層(15)を生成するように構成されている固化装置(35、37)と、
・前記キャリア(12)へ材料を供給するように構成されている1つ以上の材料供給装置(30)と、照射される領域へシールドガスを供給するように構成されているガス供給システム(48)と、前記供給された材料(14)を前記キャリア(12)の上で材料層へと成形する層堆積機構(32)と、
を備え、
前記方法は、さらに、
・前記可動式製造ユニット(24)と前記キャリア(12)の相対配置に関連するセンサ信号を生成するステップと、
・前記移動ユニット(18)を介した前記可動式製造ユニット(24)の位置決めに加えて、前記センサ信号に基づいて前記可動式製造ユニット(24)と前記キャリア(12)の所望の相対配置からのオフセットを補償するために1つ以上の微細位置決め機能を提供するステップと、
を含む、方法。
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