JP2020532646A - ３ｄプリンタ用のコータアセンブリ - Google Patents

Abstract

コンテナ５から粒状構築材料を出力するコンテナ開口部７に開口する、粒状構築材料を収容する内部キャビティを画定するコンテナ５と、粒状構築材料をコータ３から構築フィールドに出力するコータ出力開口部１１を画定する出力領域９とを有するコータ３を備える、３Ｄプリンタ用のコータアセンブリ１が開示されている。コンテナ５は、コータ出力開口部１１に対して移動可能であり、そのため、コンテナ５をコータ出力開口部に対して移動させることにより、内部キャビティからコンテナ開口部７およびコータ出力開口部１１を介した構築フィールドへの粒状構築材料の排出は、変動可能である。【選択図】図３（ｂ）

Description

本発明は、３Ｄプリンタ用のコータアセンブリ、およびそのようなコータアセンブリを備えた３Ｄプリンタに関する。特に、本発明は、請求項１の前文に記載のコータアセンブリに関する。そのようなコータアセンブリは、例えば、独国特許出願公開第１０２０１４１１２４５４Ａ１号から知られている。

様々な生成的製造プロセス（および結果として、様々なタイプの３Ｄプリンタ、すなわち、構成部品を層状に構築するための機械／構造）が知られている。

独国特許出願公開第１０２０１５００３３７２Ａ１号は、層構築技術によって３Ｄ成形部品を製造する方法および装置を開示しており、両移動方向にコーティングできるリコータが使用される。

一部の生成的製造プロセスは、以下の共通のステップを有する：
（１）最初に、粒状材料（および／または粒状構築材料）を構築フィールドの表面全体に／連続的に塗布して、未固化の粒状材料層を形成する。
（２）未固化の粒状材料塗布層は、例えば、結合剤などの処理剤を選択的に印刷することによって（あるいは、例えば、レーザ焼結によって）、（製造される構成部品に応じて）所定の部分領域で選択的に固化される。
（３）ステップ（１）および（２）を繰り返して、所望の構成部品を製造する。この目的のために、構成部品が層状に構築される構築プラットフォームは、例えば、新しい層を塗布する前に、それぞれ１層分の厚さだけ低くしてもよい（あるいは、コータおよび印刷装置を、例えば、それぞれ１層分の厚さだけ高くしてもよい）。
（４）最後に、固化した部分領域によって形成され、ゆるい、未固化の粒状材料で支持され囲まれている製造済み構成部品を取り出すことができる。

１つまたは複数の構成部品が製造される構築空間は、例えば、いわゆる構築ボックス（「ジョブボックス」とも呼ばれる）によって画定または形成されてもよい。このタイプの構築ボックスは、上方向に開口し、垂直方向に延びる周壁構造（例えば、４つの垂直な側壁によって形成される）を有してもよく、例えば、上から見て長方形となるように形成されてもよい。高さ調整可能な構築プラットフォームは、構築ボックスに収容することができる。この点で、構築プラットフォームの上方および垂直周壁構造の間の空間は、例えば、構築空間の形成に少なくとも寄与し得る。そのような構築ボックスの例は、例えば、独国特許出願公開第１０２００９０５６６９６Ａ１号に記載されている。しかしながら、構築空間は、例えば、側面が自由である、すなわち、周囲が制限されていなくてもよい。構築空間の上部領域は、例えば、構築フィールドと呼ばれる場合がある。

コータ（「リコータ」とも呼ばれる）は通常、上記のステップ（１）で使用される。３Ｄプリンタで使用するための様々なコータが知られており、これを用いて、表面全体に均一な層／連続した層の形態で、粒状構築材料を構築フィールド（構築面または構築領域とも呼ばれる）に塗布することができる。

コータの１つのタイプは、ローラを使用し（つまり、「ローラコータ」）、まず一定量の粒状構築材料をローラの手前に置き、次にローラを構築フィールドを横切って水平に移動させて、均一な層の形態で、粒状構築材料を構築フィールドに塗布する。この点で、ローラは、移動方向とは反対方向に回転することができる。とりわけローラのたわみの可能性があるため、長尺のコータアセンブリ（およびひいては寸法の大きな３Ｄプリンタ）は、ローラコータを使用して実現することは難しい。

別の種類のコータ（いわゆる「コンテナコータ」、例えば「スロットコータ」）は、粒状材料を収容する内部キャビティを画定し、例えば、粒状構築材料を出力する（例えば細長い）出力スロットを備える出力領域（例えば、細長い出力領域）を有するコンテナを使用する。コンテナコータは、例えば、構築フィールドを横切って（例えば、水平に、例えばその長手方向を横切るように）変位可能であってもよく、粒状材料は、（細長い）出力領域を通じて構築フィールドに出力されて、構築フィールドの表面全体に均一／連続的な構築材料層が塗布されてもよい。コータは、例えば、長方形の構築フィールドの長さまたは幅にまたがるおよび／またはわたるように、細長くてもよい。長尺のコータアセンブリ（およびひいては寸法の大きな３Ｄプリンタ）は、コンテナコータを使用して十分に実現することができる。

上記のステップ（２）において、例えば、先に塗布された構築材料層の部分領域に、制御された方法で処理剤を塗布する、プリントヘッドを有する印刷装置を使用してもよい。処理剤は、部分領域の粒状材料層の（直接および／またはその後の）固化に寄与する。例えば、処理剤は、例えば多成分結合剤の結合剤成分などの結合剤であり得るか、それを含み得る。

あるいは、例えば、上記ステップ（２）でレーザを使用して、特に部分領域内の構築材料を焼結または溶融することにより、先に塗布された構築材料層の部分領域を固化してもよい。

本発明は、後者のタイプのコータアセンブリ、つまり、「コンテナコータ」、例えば「スロットコータ」を備えたコータアセンブリに関する。

このタイプのコーティング装置には、例えば、振動装置を設けてもよく、それによって粒状材料を振動させて、粒状構築材料の流動および／または細流挙動ならびに／あるいは出力領域からの粒状構築材料の排出に影響を与え、特に助けることができる。このタイプの振動装置は、例えば、振とう装置によって形成してもよく、それによってコンテナの壁部分を振動させ、および／またはむしろ振とう運動にさらして粒状構築材料の排出に影響を与えることができる。

さらに、このタイプのコータアセンブリは、例えば、ストローク／スイープ部材を備えてもよく、それによって構築フィールドに塗布される構築材料を押し撫でて、構築材料を圧縮および／またはならすことができる。ストローク／スイープ部材は、例えば、出力スロットに隣接して配置され、および／または少なくとも部分的に出力スロットを区切ることができ、例えば、出力スロットとともに、コータのいわゆる出力領域を形成することができる。

「スロットコータ」を含むコータアセンブリの例は、独国特許出願公開第１０２００９０５６６８９Ａ１号から知られている。例えば、当該文献の図１７〜図２０を参照。

「スロットコータ」の別の例は、国際公開第２０１６／０３０４１７Ａ１号および国際公開第２０１６／０３０３７５Ａ２号から知られ、両文献ともいわゆる双方向コータを記載している。例えば、国際公開第２０１６／０３０４１７Ａ１号の図２、図４、図５、図６、図７を参照。

さらに、コータ洗浄装置でコンテナの下側を洗浄することが知られている。適切なコータ洗浄装置は、例えば、独国特許出願公開第１０２００９０５６６８７Ａ１号から知られている。例えば、当該文献の図２１を参照。

さらに、最初に言及した独国特許出願公開第１０２０１４１１２４５４Ａ１号から、コータの開口部を選択的に閉じて粒状構築材料を構築フィールドに出力するように構成された閉鎖装置をコータアセンブリに設けることが知られている。これは、様々な利点をもたらすことができ、そのいくつかは、独国特許出願公開第１０２０１４１１２４５４Ａ１号に記載されており、この点に関して参照がなされ、その開示内容は、この点に関して参照により本明細書に組み込まれる。

独国特許出願公開第１０２０１４１１２４５４Ａ１号に記載の閉鎖装置は、第１および第２の細長い中空体を備え、２つの中空体のそれぞれは、変形可能部分によって区切られた内部キャビティを有し、２つの中空体は、コータの出力開口部の（コータの横断方向の）両側に、変形可能部分が互いに向き合うように配置され、変形可能部分は、関連する中空体に供給される圧力流体によって外側方向に変形するように構成され、それによって内部キャビティを膨張させ、その結果２つの変形可能部分は互いに向かって移動可能であり、互いに接触することができるようになり、それによって開口部を閉じることができる。

独国特許出願公開第１０２０１４１１２４５４Ａ１号 独国特許出願公開第１０２０１５００３３７２Ａ１号 独国特許出願公開第１０２００９０５６６９６Ａ１号 独国特許出願公開第１０２００９０５６６８９Ａ１号 国際公開第２０１６／０３０４１７Ａ１号 国際公開第２０１６／０３０３７５Ａ２号 独国特許出願公開第１０２００９０５６６８７Ａ１号

本発明の目的は、「コンテナコータ」タイプの３Ｄプリンタ用の代替的または改良されたコータアセンブリを提供することであると考えることができる。

本発明は、請求項１に記載の３Ｄプリンタ用のコータアセンブリ、および請求項１７に記載のコータアセンブリを含む３Ｄプリンタを提供する。コータアセンブリのさらなる実施形態は、従属請求項２〜１６に記載されている。

様々な実施形態によれば、３Ｄプリンタ用のコータアセンブリは、コンテナから粒状構築材料を出力するコンテナ開口部に開口する、粒状構築材料を収容する内部キャビティを画定するコンテナと、粒状構築材料をコータから構築フィールドに出力するコータ出力開口部を画定する出力領域とを含むコータを備えてもよい。コンテナは、コータ出力開口部に対して移動可能（例えば、旋回可能）であり、そのため、コンテナをコータ出力開口部に対して移動（例えば、旋回可能に移動、例えば、旋回）させることにより、内部キャビティからコンテナ開口部およびコータ出力開口部を介した構築フィールドへの粒状構築材料の排出は、変動可能である。

本発明の意味の範囲内で、排出の変動は、一方では、例えば、コータ出力開口部に対してコンテナを移動させることにより、粒状構築材料の排出を計量することができる、すなわち、その量に調整することができることを意味すると理解され得る。換言すれば、コンテナの移動の結果として、異なる量（例えば２つ以上）の粒状構築材料を出力することができ、それぞれの量は「ゼロ」よりも大きい。この点で、それぞれの量をコンテナの異なる位置に割り当てることができる。

本発明の意味の範囲内で、排出の変動は、他方では、例えば、コータ出力開口部に対してコンテナを移動させることにより、粒状構築材料の排出を抑制することができる、すなわち、コータを選択的に閉じることができることを意味すると理解され得る。換言すれば、コンテナの移動の結果として、異なる量（例えば２つ以上）の粒状構築材料を出力することができ、その量の１つは「ゼロ」である。

上述の２つの可能性は、代替的にまたは一緒に実装され得ることを理解されたい。後者の場合、３つ以上の異なる量を出力することができ、そのうちの１つは「ゼロ」である。

粒状構築材料の排出は、例えば、コータ出力開口部から排出される構築材料の質量流量または体積流量の形で表現されてもよい。

したがって、請求項に係るコータアセンブリは、粒状構築材料を出力する目的で互いに連通するコータ出力開口部とコンテナ開口部とを備え、その連通は、コータ出力開口部に対してコンテナを移動（例えば、旋回可能に移動、例えば旋回）させることによって選択的に調整可能である。

連通の調整および／または排出の変更は、コータ出力開口部に対してコンテナを移動させることによって行われるため、コータは小型で比較的簡単な方法で構築することができる。例えば、追加の閉鎖部材および／または追加の計量部材を省くことができる。したがって、独国特許出願公開第１０２０１４１１２４５４Ａ１号に記載されているコータアセンブリより小型および／またはより簡単に形成された３Ｄプリンタ用のコータアセンブリを提供することができる。

コータ出力開口部に対するコンテナの移動によって、排出の計量が可能になる場合、コータアセンブリの管理性および適用可能性が改善され得る。

コータ出力開口部に対するコンテナの移動によって、排出の抑制が可能になる場合、独国特許出願公開第１０２０１４１１２４５４Ａ１号に記載されているコータアセンブリに代わるコータアセンブリを３Ｄプリンタに設けることができ、それによってコータを選択的に閉じることができる。

様々な実施形態によれば、例えば、コンテナをコータ出力開口部に対して移動させることによる排出の抑制および／またはコータの閉鎖を目的として、コンテナ開口部は、（例えば、側方方向に移動した構成部品によって）コンテナ開口部から排出／滴る構築材料が、コータ出力開口部に到達する前に自然に尽きる、すなわち、コータ出力開口部まで延びない円錐形の材料の塊を形成するように、コータ出力開口部から離れて移動可能であり得る。

様々な実施形態によれば、例えば、コンテナをコータ出力開口部に対して移動させることによる排出の抑制および／またはコータの閉鎖を目的として、コンテナ開口部は、コータの平面図または底面図で、２つの開口部の間に重なりがないように、コータ出力開口部から離れて移動可能であり得る。

様々な実施形態によれば、例えば、コータ出力開口部に対してコンテナを移動させることにより、構築材料を出力する、すなわち「ゼロ」より大きい量を調整する目的で、例えば、コンテナ開口部とコータ出力開口部とが互いに完全にまたは実質的に面一になるように、および／またはコンテナ開口部とコータ出力開口部とがコータの平面図または底面図で互いに重なるように配置されるように、コンテナ開口部とコータ出力開口部とを互いに位置合わせすることができる。

様々な実施形態によれば、例えば、コータ出力開口部に対してコンテナを移動させることによる排出の計量を目的として、コンテナ開口部とコータ出力開口部との重なりの程度は、コータの平面図または底面図で選択的に調整可能および／または変更可能であってもよい。

様々な実施形態によれば、例えば、コンテナ開口部は、コータ出力開口部の上方に配置されてもよく、および／またはコンテナ開口部は、コンテナの下部に設けられてもよく、および／またはコンテナは細長くてもよく、および／またはコンテナ開口部は、細長いスロット形状を有していてもよく、および／またはコンテナ開口部および／またはスロットの長手方向軸は、コータが変位可能な方向（以下を参照）に垂直な水平方向に延びていてもよく、および／またはコータ出力開口部は、細長いスロット形状有していてもよく、および／またはコータ出力開口部またはスロットの長手方向軸は、コータが変位可能な方向に垂直な水平方向に延びていてもよく、および／またはコンテナ開口部とコータ出力開口部とは実質的に同じ長さおよび／または実質的に同じ幅を有していてもよく、および／またはコータ出力開口部は、下方に向けられていてもよく、および／または構築フィールドに向けられていてもよい。

様々な実施形態によれば、コンテナは、例えば、コータ出力開口部に対して旋回可能であってもよい。これは、コータ出力開口部に対してコンテナを移動する方法の１つであり、実際に実証されている。別の可能性は、例えば、コータ出力開口部に対するコンテナの直線移動、例えば水平の直線移動であろう。旋回移動は、例えば、それ自体の旋回軸を中心に、すなわち自己回転の形で行われる。旋回軸は、コンテナ内に、および／またはその長手方向軸に平行に配置されていてもよい。コータアセンブリは、対応する（第１の）旋回駆動装置を有していてもよく、それによってコンテナはコータ出力開口部に対して旋回可能である。コータアセンブリは、（第１の）旋回駆動装置と通信する制御装置を備えてもよい。したがって、コンテナ開口部は、コンテナの移動の結果として、円形経路上を、および／または円弧に沿って移動し得る。

様々な実施形態によれば、出力領域は、例えば、コータ出力開口部から出力される構築材料を押し撫でて、出力粒状材料をならす、および／または圧縮するように構成された少なくとも１つのストローク／スイープ部材を備えていてもよく、コンテナは少なくとも１つのストローク／スイープ部材に対して移動可能である。少なくとも１つのストローク／スイープ部材は、コータ出力開口部の片側に横断方向に配置されていてもよく、例えば、この側でコータ出力開口部を区切っていてもよい。例えば、２つのストローク／スイープ部材は、（例えば、双方向コータの場合）横断方向の両側に設けられていてもよく、コータ出力開口部を、例えば、両側で横断方向に区切っていてもよい。例えば、少なくとも１つのストローク／スイープ部材は、細長くてもよく、および／またはストリップ形状に形成されていてもよく、および／またはセラミックまたは金属（例えば、鋼鉄）製でもよく、および／または下向きのおよび／もしくは構築フィールドに対向するストローク／スイープ平面を有してもよい。（それぞれの）ストローク／スイープ部材は、例えば、いわゆるストロークバー／ストリップおよび／またはストロークブレードの形態で構成されてもよい。２つのストローク／スイープ部材は、例えば、互いに平行に配置されていてもよい。

様々な実施形態によれば、コータはまた、例えば、少なくとも１つのストローク／スイープ部材が取り付けられる、例えば堅固に取り付けられる支持構造を備えてもよい。ストローク／スイープ部材は、例えば、コンテナとは別個に支持構造に取り付けられていてもよく、および／またはコンテナに対して振とう運動-分離されるようにしてもよい。ストローク／スイープ部材は、例えば、支持構造自体により、例えばその下部により形成されていてもよい。

支持構造は、例えば、細長くてもよく、例えば、コータが変位可能な方向（以下を参照）に垂直な水平方向に延びていてもよい。例えば、支持構造は、１つ以上のキャリアであって、コータが変位可能な方向に垂直な水平方向にそれらの長手方向軸で延びる１つ以上のキャリアを備えてもよい。例えば、２つのキャリアが互いに平行に配置されていてもよい。

様々な実施形態によれば、コータアセンブリは、例えば、軸受ブロックをさらに備えてもよく、この軸受ブロックに、支持構造が旋回可能に取り付けられていて、その結果、支持構造および支持構造に取り付けられた少なくとも１つのストローク／スイープ部材は、軸受ブロックに対して旋回可能であり、少なくとも１つのストローク／スイープ部材の（作業）角度（例えば、ストローク／スイープ部材のストローク／スイープ面と仮想水平線との間の角度、またはストローク／スイープ部材のストローク／スイープ面と構築フィールドとの間の角度）を調整する。コータアセンブリは、対応する（第２の）旋回駆動装置を備えていてもよく、それにより、ストローク／スイープ部材を含む支持構造は、軸受ブロックに対して旋回可能であり得る。コータアセンブリは、（第２の）旋回駆動装置と通信する制御装置を備えてもよい。例えば、２つの軸受ブロックであって、その間に支持構造が長手方向に支持された、２つの軸受ブロックが提供されてもよい。

様々な実施形態によれば、コンテナは、例えば、支持構造に旋回可能に取り付けられてもよい。

様々な実施形態によれば、コータアセンブリはまた、例えば、ガイド構造と（第３の）駆動装置とを備えてもよく、それによって、コータは、例えば水平に、および／または直線的に構築フィールドを横切って変位可能である。この目的のために、例えば、上述の軸受ブロックは、ガイド構造、例えばガイド構造のガイドキャリッジに取り付けられてもよい。コータアセンブリは、（第３の）駆動装置と通信する制御装置を備えてもよい。

様々な実施形態によれば、コータアセンブリは、例えば、振動駆動装置などを備える振動装置を備えてもよく、これによって、コンテナに収容された粒状構築材料を振動させることができる。これは、粒状構築材料の流動および／または細流挙動ならびに／あるいは出力領域からの粒状構築材料の排出に影響を与え得る。コータアセンブリは、振動駆動装置と通信する制御装置を備えてもよい。

様々な実施形態によれば、コンテナは細長くてもよく、例えば、振動駆動装置は、コンテナの第１の長手方向端部に設けられてもよく、コータ出力開口部に対してコンテナを移動させる駆動装置（例えば、上記の第１の旋回駆動装置）は、コンテナの第２の長手方向端部に設けられてもよい。

様々な実施形態によれば、コンテナは、例えば、コータ出力開口部に対して旋回軸周りに旋回可能であってもよく、振動駆動装置は、例えば、コンテナの旋回軸を軸方向に励磁し、例えば、コンテナを「振とう」式に軸方向に移動させるか、またはコンテナを軸方向に「往復運動」させる。旋回軸の励磁により、粒状構築材料の流動および／または細流挙動ならびに／あるいは出力領域からの粒状構築材料の排出に、簡単かつ小型の方法で影響を与えることができる。コンテナの壁部分を（直接）振とうする必要はない。

様々な実施形態によれば、例えば、
コンテナの外壁は、断面が下向きに先細りの形状であってもよく、および／または
コンテナの外壁は、断面が円弧状であってもよく、および／または
コンテナの外壁は、断面がトラフ状であってもよく、および／または
コンテナは、上方向に開くように形成されてもよく、および／または
コンテナは、細長く構成されてもよく、長手方向軸は、例えば、コータが変位可能な方向に垂直な水平方向に延びる。

様々な実施形態によれば、コンテナは、例えば細長くてもよく、例えば、コンテナの長手方向に、１つ以上の横断方向の隆起部が設けられている。横断方向の隆起部は、横断方向に対向するコンテナの両外壁部分を接続してもよい。これは、粒状材料への振動の伝達を改善するのに役立ち得る。

様々な実施形態によれば、コータは、例えば、コンテナに粒状構築材料を供給するように構成された貯蔵コンテナを備えてもよく、コンテナは、例えば貯蔵コンテナに対して移動可能である。貯蔵コンテナは、例えば、コンテナの上方に配置されてもよく、および／または支持構造に堅固に取り付けられてもよく、および／または分配ウォームなどの分配装置を組み込んでもよく、および／または３Ｄプリンタ自体の（例えば、供給ユニットを備える）充填ステーションで新しい構築材料で充填することができるように上方向に開いてもよい。

様々な実施形態によれば、例えば、コータアセンブリは、駆動装置（例えば、上記の第１の旋回駆動装置）によってコータ出力開口部に対してコンテナを移動させて、粒状構築材料の排出を変動させるように構成された、制御ユニットをさらに備えることができる。制御ユニットは、例えば、第１の旋回駆動装置の制御装置および／または第２の旋回駆動装置の制御装置および／または第３の駆動装置の制御装置および／または振動駆動装置の制御装置を備えてもよい。

様々な実施形態によれば、例えば、上述のコータアセンブリを備える３Ｄプリンタが提供され得る。

例えば、３Ｄプリンタは、
処理剤を制御された方法で選択的に出力する印刷装置であって、先に塗布された構築材料層の所定の領域に処理剤（印刷装置によって出力される処理剤は、選択的な固化に寄与し、例えば多成分結合剤の結合剤成分であってもよく、別の結合剤成分が構築材料に含まれるか、または構築材料に添加される）を印刷するように構成された印刷装置、および／または
３Ｄプリンタに統合された供給ユニットであって、構築材料を新たに準備し、コータに供給することを可能にする供給ユニット、および／または
それぞれの構築フィールドを画定する１つ以上の構築プラットフォームおよび／または構築ボックス
をさらに備えてもよい。

印刷装置は、例えば、少なくとも１つのコータが移動可能な方向に垂直な方向に、例えば水平に移動可能であってもよい。印刷装置は、例えば、いくつかの構築フィールドで機能するように構成されてもよい。印刷装置は、例えば、少なくとも１つのコータが移動可能な方向にも同様に追加的に移動可能であってもよく、その結果、構築フィールドを横切って、または構築フィールドを蛇行するように、例えば、Ｕ字形に移動し得る。

あるいは、それぞれの構築材料層は、例えば、レーザを使用して選択的に固化、例えば焼結（いわゆる「選択的レーザ焼結」）されてもよい。

少なくとも１つの構築ボックスは、例えば、生成的製造プロセス中（および／またはいわゆる「構築ジョブ」中）に徐々に下降する高さ調整可能な構築プラットフォームを収容してもよい。高さ調整用の駆動装置は、例えば、構築ボックス内に直接設けるか（「共に移動」）、または、例えば３Ｄプリンタ内に固定する（「固定設置／設備」）ことができる。構築ボックスは、例えば、ローラコンベアを介して、および／または構築ボックスに統合された独自の移動駆動装置を介して、３Ｄプリンタの内外に移動可能であってもよい。構築ボックスは、例えば、上述のように、例えば、独国特許出願公開第１０２００９０５６６９６Ａ１号に記載のように構成されてもよい。

本発明の意味の範囲内で、粒状構築材料は、少なくとも１種類の粒状材料（例えば砂（の粒）、例えば鋳物砂、および／または金属粒子および／または合成材料の粒子）を含有する構築材料を意味すると理解され得る。構築材料には、新砂と再生砂との混合物、または細砂と粗砂との混合物、または２種類の砂の混合物など、様々な種類の粒状材料も含めることができる。さらに、構築材料は、少なくとも１つの液体成分、例えば結合剤成分、例えば活性剤、ならびに／あるいは１つ以上の固体および／または液体添加剤を含むことができる。構築材料に結合剤成分が含まれる場合、フラン樹脂などの別の結合剤成分を、先に塗布された構築材料層に印刷装置によって選択的に印刷して、この層の所定の領域を固化させることができる。製造される構成部品、例えば、鋳造型または鋳造中子に応じて、この目的のために特別に調製された構築材料組成物を使用してもよい。この点で、構築材料組成物は、使用される成分の数、ならびに構築材料（混合物）に含まれる成分のそれぞれの種類およびそれぞれの割合によって定義され得る。この点で、構築材料の細流および／または流動挙動は、構築材料の組成に応じて異なり得る。

本発明の例示的であるが非限定的な実施形態を図に示し、以下で詳細に説明する。

本発明の第１の実施形態によるコータアセンブリの斜視図を示す。 図１のコータアセンブリの（分離された）コンテナの斜視図を示す。 図１のコータアセンブリの断面図を示し、開放／解放されたコータ出力開口部を示す。 図１のコータアセンブリの別の断面図を示し、コータ出力開口部からの粒状構築材料の計量を示す。 図１のコータアセンブリのさらに別の断面図を示し、閉じたコータ出力開口部を示す。 本発明の第２の実施形態によるコータアセンブリの断面図を示す。 図４のコータアセンブリの正面図を示す。 図４のコータアセンブリの斜視図を示す。

以下の詳細な説明では、本明細書に組み込まれ、本発明を実施することができる特定の実施形態が例示として示されている添付の図を参照する。この点で、「上」、「下」、「前」、「後」などの方向を指す用語は、説明されている図の方向に関して使用される。実施形態の構成部品は多くの異なる向きに配置され得るため、異なる方向を示す用語は例示として機能し、決して限定的ではない。

本発明の保護範囲から逸脱することなく、他の実施形態を使用することができ、構造的または論理的な変更を行うことができることを理解されたい。本明細書に記載される様々な例示的な実施形態の特徴は、特に指定されない限り組み合わせることができることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味で理解されるべきではなく、本発明の保護範囲は添付の特許請求の範囲によって定義されるものとする。

この説明では、「接続」、「取付」、「結合」などの用語を使用して、直接および間接的接続の両方、直接または間接的取付、ならびに直接または間接的結合が説明され得る。

図において、同一または類似の部材には、必要に応じて同一の参照番号が付されている。

図１〜図３は、本発明の第１の実施形態によるコータアセンブリ１を示す。コータアセンブリ１は、３Ｄプリンタで使用することができ、コンテナから粒状構築材料を出力するコンテナ開口部７に開口する、粒状構築材料を収容する内部キャビティを画定するコンテナ５と、粒状構築材料をコータから構築フィールドに出力するコータ出力開口部１１を画定する出力領域９とを含むコータ３を備えてもよい。コンテナ５は、コータ出力開口部１１に対して移動可能であり、そのため、コンテナをコータ出力開口部に対して移動させることにより、内部キャビティからコンテナ開口部およびコータ出力開口部を介した構築フィールドへの粒状構築材料の排出は、変動可能である。後者は、図３ａ）〜図３ｃ）の比較から特に明らかである。図３ａ）〜図３ｃ）では、構築フィールドは、水平線として示されている。図３ｂ）の右を指す矢印は、コーティング方向および／またはコータの移動方向を示す。

図３ｂ）に示すように、コータ出力開口部に対してコンテナを移動させることにより（ここでは、例として、コンテナを旋回させることにより）、粒状構築材料の排出を計量することができる、すなわち、量に関して調整することができる。言うまでもなく、コンテナの他の「計量設定」が考えられ、および／または調整可能であり、その場合、別の計量した量を投入することができる。

図３ｃ）に示されているように、コータ出力開口部に対してコンテナを移動させることにより、粒状構築材料の排出を抑制する、および／またはコータを選択的に閉じることもできる。

図３ａ）に示すように、コータ出力開口部に対してコンテナを移動させることにより、コータ出力開口部１１とコンテナ開口部７とを互いに完全に面一になるように互いに位置合わせすることにより、粒状材料の排出を最大化することも可能である。

したがって、コータ出力開口部１１とコンテナ開口部７とは、粒状構築材料を出力する目的で互いに連通しており、２つの開口部の間の連通度および／または連通経路は、コータ出力開口部に対してコンテナを移動させることによって選択的に調整可能である。

図３ｃにおいて、コンテナ５は、コータ出力開口部１１に対して、および／またはコータ出力開口部１１から離れて、コンテナ開口部７から排出される／滴る構築材料が、コータ出力開口部１１に到達する前に自然に尽きる、すなわち、滴る構築材料が、コータ出力開口部の手前で停止する円錐形の材料の塊を形成する位置まで旋回する。

図３ｃに示すコンテナ位置では、コータの上面図または底面図において、２つの開口部７、１１の間に重なりはない。対照的に、図３ａおよび図３ｂでは、コータの上面図または底面図において、コンテナ開口部７とコータ出力開口部１１とはそれぞれ互いに重なり合っており、重なりの程度は、図３ａ）で最大レベルにあり、図３ｂ）よりも大きい。この点で、図３ａ）は、２つの開口部の完全な位置合わせを示している。他の重なりの程度／重なりの型が考えられ、および／または調整可能である。

図３ａ）〜図３ｃ）に示すように、コンテナ開口部７は、コータ出力開口部１１の上方に配置され、コンテナ５の下部に設けられている。

図２に示すように、コンテナ５は細長く、コンテナ開口部７は細長いスロット形状を有する。コンテナ開口部７および／またはスロットの長手方向軸は、コータが構築フィールドを横切って変位可能な方向に垂直な水平方向に延びている。

同様に、コータ出力開口部１１は、コータ出力開口部１１および／またはスロットの長手方向軸が、コータが変位可能な方向に垂直な水平方向に延びる、細長いスロット形状を有してもよい。図３ｂ）に示すように、コータ出力開口部１１は下向きで、構築フィールドに対向している。

コンテナ開口部９およびコータ出力開口部１１は、実質的に同じ長さおよび／または同じ幅を有してもよい。

図３ａ）〜図３ｃ）に示すように、コンテナは、コータ出力開口部に対して旋回することができる。ここで、旋回移動は、それ自体の旋回軸２１を中心とする。旋回軸２１は、コンテナ５内に配置され、その長手方向軸に平行である。コータアセンブリ１は、（第１の）旋回駆動装置１９を有し、それによってコンテナ５はコータ出力開口部１１に対して旋回可能である。

コータアセンブリ１は、図１に示すように、（第１の）旋回駆動装置１９と通信する制御ユニットＣを備えてもよい。

図３ａ）〜図３ｃ）に示すように、出力領域９は、ここでは、コータ出力開口部１１から出力される構築材料を押し撫でて、出力粒状材料をならす、および／または圧縮するように構成された２つのストローク／スイープ部材１３ａ、１３ｂを備える。２つのストローク／スイープ部材は、コータ出力開口部１１の横断方向の両側に設けられ、コータ出力開口部を両側で横断方向に区切り、コータ３のいわゆる双方向動作を可能にする。例えば、コータ３の双方向動作中、進行方向の後方に位置するストローク／スイープ部材のみが実質的に「アクティブ」であり得る。示されているように、コンテナ５は、ストローク／スイープ部材に対して移動可能である。

例えば、図３ａ）に見られるように、各ストローク／スイープ部材は、下向きの、および／または構築フィールドに対向するストローク／スイープ平面を有する。

第２の実施形態について図６に示すように、２つのストローク／スイープ部材１３ａ、１３ｂは、第１のバージョンでは細長く、ストリップ形状に形成されてもよい。これらは、例えば、セラミックまたは金属（例えば、鋼鉄）製であってもよい。それぞれのストローク／スイープ部材１３ａ、１３ｂは、例えば、いわゆるストロークバー／ストリップおよび／またはストロークブレードの形態で設計されてもよい。

図１、図３ａ）〜図３ｃ）に示すように、コータは、２つのストローク／スイープ部材１３ａ、１３ｂが堅固に取り付けられる支持構造１５をさらに備えてもよい。支持構造１５は、細長く、コータが変位可能な方向に垂直な水平方向に延びる。支持構造は、例えば、図に示すように、２つの平行なキャリアを備えてもよく、それらの長手方向軸は、コータが変位可能な方向に垂直な水平方向に延びる。

例えば、コータアセンブリ１は、振動駆動装置１７を備えてもよく、それによって、コンテナ５に収容された粒状構築材料を振動させて、粒状構築材料の流動および／または細流挙動を改善することができる。本実施形態によれば、振動駆動装置１７は、細長いコンテナの第１の長手方向端部に設けられてもよく、コンテナを移動／旋回させる駆動装置１９は、コンテナの第２の長手方向端部に設けられてもよい。この場合、振動駆動装置１７は、コンテナの壁部を振動させる上述の従来技術とは対照的に、コンテナの旋回軸２１を軸方向に励磁する。

ストローク／スイープ部材１３ａ、１３ｂは、コンテナ５とは別個に支持構造１５に取り付けられていて、コンテナ５内の構築材料の振動から振とう運動分離されている。

図３ａ）〜図３ｃ）にさらに示すように、例えば、コンテナ５の外壁５ａは、断面が下向きに先細りの形状であってもよく、および／または断面が円弧状であってもよく、および／または断面がトラフ状であってもよい。さらに、コンテナ５は、上方向に開くように構成されてもよく、および／または細長く構成されてもよく、長手方向軸は、例えば、コータが移動可能な方向に垂直な水平方向に延びる。

図２に示すように、コンテナ５の長手方向に、１つ以上の横断方向の隆起部５ｂ（ここでは、例として、コンテナ５の長手方向の前部外壁部と後部外壁部との間の横断方向の隆起部）を設けてもよい。横断方向の隆起部５ｂは、コンテナ５の横断方向に対向する両側方外壁部分を互いに接続する。これにより、粒状材料への振動の伝達が改善される。

図４〜図６は、第２の実施形態によるコータアセンブリ１を示す。

第１の実施形態と同じまたは類似の特徴には同じ参照符号が付され、これらの特徴のさらなる説明は提供されないものとする。代わりに、主に、第２の実施形態で追加的に提供される特徴について説明するものとする。

第２の実施形態によるコータアセンブリ１は、軸受ブロック２３を備え、この軸受ブロックに、支持構造１５が旋回可能に取り付けられていて、その結果、支持構造１５およびストローク／スイープ部材１３ａ、１３ｂは、軸受ブロック２３に対して旋回可能であり、ストローク／スイープ部材の傾斜角、例えば、ストローク／スイープ部材の一方のストローク／スイープ面と仮想水平線との間の角度、またはストローク／スイープ面と構築フィールドとの間の角度を設定する。軸受ブロックは、各長手方向端部に設けてもよく、すなわち軸受ブロックは全部で２つでもよい。

コータアセンブリ１は、対応する（第２の）旋回駆動装置２５を備えてもよく、それにより、支持構造１５は、ストローク／スイープ部材１３ａ、１３ｂと共に、軸受ブロック２３に対して旋回可能であり得る。この場合、第２の旋回駆動装置２５は、例として、軸受ブロック２３と支持構造１５、１５´との間に取り付けられた油圧駆動装置、および可変に調整可能なストッパを備える。

第２の実施形態によれば、支持構造は、上部１５´と下部１５とを備え、下部１５は、第１の実施形態で示したように設計され、上部１５´に堅固に接続されている。

上述の制御ユニットＣは、（第２の）旋回駆動装置２５とも通信することができる。

したがって、これらの実施形態によれば、コータ３および／または支持構造１５、１５´は、軸受ブロック２３に旋回可能に取り付け／接続され、コンテナ５は、支持構造１５、１５´に旋回可能に取り付け／接続されている。

様々な実施形態によれば、コータアセンブリ１は、（図示しない）ガイド構造および図示しない（第３の）駆動装置も備えてもよく、それによって、コータ３は、例えば水平に、および／または直線的に構築フィールドを横切って移動可能である。これは、第１の実施形態にも同様に当てはまる。

第２の実施形態では、例えば、上述の軸受ブロック２３は、この目的のために、例えば（図示しない）ガイドキャリッジを介してガイド構造に取り付けられてもよい。制御ユニットは、（第３の）駆動装置と通信することができる。

第２の実施形態によれば、コータ３は、コンテナ５に粒状構築材料を供給するように構成された貯蔵コンテナ２７をさらに備えてもよい。この場合、コンテナ５は、貯蔵コンテナ２７に対しても移動可能である。貯蔵コンテナ２７は、コンテナ５の上方に配置され、支持構造１５´に堅固に取り付けられ、および／または支持構造１５´によって形成される。分配ウォームなどの分配装置２９は、貯蔵コンテナ２７に収容されている。貯蔵コンテナ２７は、上方向に開くように構成されてもよく、その結果、３Ｄプリンタの充填ステーション（図示せず）で新しい構築材料を自ら充填することができる。

第１または第２の実施形態によるコータアセンブリは、例えば、３Ｄプリンタで使用されてもよい。このタイプの３Ｄプリンタは、
処理剤を制御された方法で選択的に出力する印刷装置（例えば、結合剤噴射装置）、および／または
３Ｄプリンタに統合された供給ユニットであって、これにより、構築材料を新たに準備し、コータに供給することができる供給ユニット、および／または
それぞれの構築フィールドを画定する１つ以上の構築プラットフォームおよび／または構築ボックス
をさらに備えてもよい。

Claims (17)

1. コンテナ（５）から粒状構築材料を出力するコンテナ開口部（７）に開口する、前記粒状構築材料を収容する内部キャビティを画定するコンテナ（５）と、
   前記粒状構築材料を前記コータ（３）から構築フィールドに出力するコータ出力開口部（１１）を画定する出力領域（９）と
   を含むコータ（３）を備えた、コータアセンブリ（１）であって、
   前記コンテナ（５）が、前記コータ出力開口部（１１）に対して移動可能であり、そのため、前記コンテナ（５）を前記コータ出力開口部（１１）に対して移動させることにより、前記内部キャビティから前記コンテナ開口部（７）および前記コータ出力開口部（１１）を介した前記構築フィールドへの粒状構築材料の排出が、変動可能であることを特徴とする、３Ｄプリンタ用のコータアセンブリ（１）。
2. 前記コンテナ（５）を前記コータ出力開口部（１１）に対して移動させることにより、粒状構築材料の排出を計量することができる、請求項１に記載のコータアセンブリ（１）。
3. 前記コンテナ（５）を前記コータ出力開口部（１１）に対して移動させることにより、粒状構築材料の排出を抑制することができる、請求項１または２に記載のコータアセンブリ（１）。
4. 前記コンテナ（５）が前記コータ出力開口部（１１）に対して旋回可能である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のコータアセンブリ（１）。
5. 前記出力領域（９）が、前記コータ出力開口部（１１）から出力される構築材料を押し撫でて、出力粒状材料をならす、および／または圧縮するように構成された少なくとも１つのストローク／スイープ部材（１３ａ）を備え、
   前記コンテナ（５）が前記少なくとも１つのストローク／スイープ部材（１３ａ）に対して移動可能である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のコータアセンブリ（１）。
6. 前記コータ（３）が、前記少なくとも１つのストローク／スイープ部材（１３ａ）が取り付けられる、例えば堅固に取り付けられる支持構造（１５）をさらに備える、請求項５に記載のコータアセンブリ（１）。
7. 軸受ブロック（２３）であって、前記軸受ブロック（２３）に前記支持構造（１５）が旋回可能に取り付けられていて、その結果、前記支持構造（１５）および前記支持構造（１５）に取り付けられた前記少なくとも１つのストローク／スイープ部材（１３ａ）が、前記軸受ブロック（２３）に対して旋回可能であり、前記少なくとも１つのストローク／スイープ部材（１３ａ）の角度を設定する、軸受ブロック（２３）をさらに備える、請求項６に記載のコータアセンブリ（１）。
8. 前記コンテナ（５）が、前記支持構造（１５）に旋回可能に取り付けられている、請求項６または７に記載のコータアセンブリ（１）。
9. ガイド構造と駆動装置とをさらに備え、それによって前記コータ（３）が例えば水平に、および／または直線的に前記構築フィールドを横切って移動可能である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のコータアセンブリ（１）。
10. 例えば、振動駆動装置（１７）を備える振動装置をさらに備え、それによって、前記コンテナ内に収容された粒状構築材料を振動させることができる、請求項１〜９のいずれか一項に記載のコータアセンブリ（１）。
11. 前記コンテナ（５）が細長く、前記振動駆動装置（１７）が前記コンテナの第１の長手方向端部に設けられ、前記コータ出力開口部（１１）に対して前記コンテナ（５）を移動させる駆動装置（１９）が前記コンテナ（５）の第２の長手方向端部に設けられている、請求項１０に記載のコータアセンブリ（１）。
12. 前記コンテナ（５）が、前記コータ出力開口部（１１）に対して旋回軸（２１）周りに旋回可能であり、
    前記振動駆動装置（１７）が、前記コンテナ（５）の前記旋回軸（２１）を軸方向に励磁する、請求項１０または１１に記載のコータアセンブリ（１）。
13. 前記コンテナ（５）の外壁（５ａ）が、断面が下向きに先細りの形状であり、および／または
    前記コンテナ（５）の外壁（５ａ）が、断面が円弧状であり、および／または
    前記コンテナ（５）の外壁（５ａ）が、断面がトラフ状である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のコータアセンブリ（１）。
14. 前記コンテナ（５）が細長く、
    前記コンテナの長手方向に、１つ以上の横断方向の隆起部（５ｂ）が設けられている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のコータアセンブリ（１）。
15. 前記コータ（３）が、前記コンテナ（５）に粒状構築材料を供給するように構成された貯蔵コンテナ（２７）をさらに備え、
    前記コンテナ（５）が、前記貯蔵コンテナ（２７）に対して移動可能である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のコータアセンブリ（１）。
16. 駆動装置（１９）／前記駆動装置（１９）によって前記コータ出力開口部（１１）に対して前記コンテナ（５）を移動させて、排出を変動させるように構成された制御ユニット（Ｃ）をさらに備える、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のコータアセンブリ（１）。
17. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載のコータアセンブリ（１）を含む３Ｄプリンタ。
    

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