JP2022109305A - 三次元物体の付加的製造装置及び方法 - Google Patents

三次元物体の付加的製造装置及び方法 Download PDF

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Abstract

Figure 2022109305000001
【課題】三次元物体を付加的に製造する装置において、当該装置の動作中における付加的造形プロセス品質の改善された監視を可能とする。
【解決手段】第一のプロセスパラメータと第二のプロセスパラメータとの間の相互依存性を判定するように構成されているデータ処理器を含む装置。相互依存性は、第一のデータセット及び第二のデータセットに少なくとも部分的に基づいている。相互依存性は第二のプロセスパラメータへの第一のプロセスパラメータの起こり得る影響または実際の影響を含む。第一のプロセスパラメータは、装置のプロセス室内の雰囲気の化学的パラメータ及び／または物理的パラメータを含む。第二のプロセスパラメータは、装置の動作中の造形材料の化学的パラメータ、幾何学的パラメータ、及び／または物理的パラメータを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、エネルギービームを用いて硬化させることが可能な造形材料の層を層毎に順次選択的に照射して硬化させることによって三次元物体を付加的に製造する装置に関し、この装置は、特に、この装置の動作中に、少なくとも一つの第一のプロセスパラメータを検出して、この検出した第一のプロセスパラメータに関する情報から成る第一のデータセットを生成するように構成された第一の検出機器と、特に、この装置の動作中に、少なくとも一つの第二のプロセスパラメータを検出して、この検出した第二のプロセスパラメータに関する情報から成る少なくとも一つの第二のデータセットを生成するように構成された少なくとも一つの別の検出機器とを備えている。
三次元物体を付加的に製造する各装置は広く知られており、例えば、選択的レーザー溶解装置又は選択的電子ビーム溶解装置として実現することができる。
各装置が、その装置の動作中に種々のプロセスパラメータを検出するように構成された種々の検出機器を備えていることも知られている。それらの検出機器は、それぞれ検出したプロセスパラメータに関する情報から成る、或いはそのような情報を含むデータセットを生成するように構成されている。各データセットは、その装置の動作中に、付加的造形プロセス、特に、プロセス品質を監視するように実現された品質監視プロセスにおいて使用することができる。
これまで、各データセットは、別個に、即ち、切り離された形態で観察されている。けれども、それぞれ（単一の）データセットにおいて与えられる情報は、その装置の動作中に、付加的造形プロセス、特に、プロセス品質を完全に包括的に監視することを可能にするには十分ではない。
上記に鑑みて、本発明の課題は、装置の動作中における付加的造形プロセス、特に、プロセス品質の改善された監視を可能にする、三次元物体の付加的製造装置を提供することである。
この課題は、独立請求項１に基づく三次元物体の付加的製造装置によって達成される。従属請求項は、独立請求項１に基づく装置の考え得る実施形態に関する。
ここで述べる装置は、エネルギービームを用いて硬化させることが可能な、典型的には粉末状の造形材料（「造形材料」と称する）の層を層毎に順次選択的に照射して硬化させることによって、三次元物体、例えば、技術的な部品を付加的に製造する装置である。各造形材料は、（化学的に）異なる材料から成る材料混合物から構成することができる。各エネルギービームは、例えば、レーザービーム又は電子ビームとすることができる。各装置は、例えば、選択的レーザー溶解装置又は選択的電子ビーム溶解装置とすることができる。
本装置は、その動作中に使用される一定数の構造機器及び／又は機能機器を備えている。構造機器及び／又は機能機器の例は、次の通りである。
プロセス室：プロセス空間と、造形面、即ち、造形材料層を選択的に照射して硬化させることによって、付加的に製造すべき三次元物体の付加的造形が行なわれる面とを有する、本装置のプロセス室である、
造形材料塗布機器：選択的に照射して硬化すべき造形材料の（所定の）層を本装置の造形面に塗布するように構成された造形材料塗布機器である、
照射機器：プロセス室内に置かれた造形材料層に少なくとも一つのエネルギービームを選択的に照射するように構成された、ビーム発生機器及び／又はビーム偏向／走査機器を備えることができる照射機器である、
ストリーム発生機器：所与のストリーム特性、例えば、所与のストリーム輪郭、ストリーム速度などで、少なくとも部分的にプロセス室を通って流れる、典型的には不活性のガス状流体流を発生させて、その流体流に、プロセス室を通って流れる間に本装置の動作中に発生する硬化されなかった、或いは部分的に硬化された造形材料、特に、スモーク又はスモーク残留物を添加することが可能であるように構成されたストリーム発生機器である、
フィルター機器：造形材料を添加されたガス状流体流を濾過するように構成された、即ち、濾過によって、ガス状流体流から造形材料を除去するように構成されたフィルター機器である。
本装置は、更に、特に、本装置の動作中に、検出可能な、少なくとも一つのプロセスパラメータを検出するようにそれぞれ構成された複数の、即ち、少なくとも二つのハードウェア及び／又はソフトウェアにより実現された検出機器を備えている。各検出機器は、それぞれ検出した各プロセスパラメータ又は検出した各プロセスパラメータに関する情報から成るデータセットを生成するように構成されている。以下において、各検出機器の実施例を述べる。
そのようにして、本装置は、特に、本装置の動作中に、少なくとも一つの第一のプロセスパラメータを検出して、それぞれ第一のプロセスパラメータ又はその検出した第一のプロセスパラメータに関する情報から成る第一のデータセットを生成するように構成された第一の検出機器と、特に、本装置の動作中に、少なくとも一つの第二のプロセスパラメータを検出して、それぞれ第二のプロセスパラメータ又はその検出した第二のプロセスパラメータに関する情報から成る少なくとも一つの第二のデータセットを生成するように構成された少なくとも一つの第二の検出機器とを備えることができる。第一の検出機器により検出可能な、或いは検出される第一のプロセスパラメータは、典型的には、第二の検出機器により検出可能な、或いは検出される第二のプロセスパラメータと異なるプロセスパラメータである。言い換えると、第一のプロセスパラメータは、典型的には、第二のプロセスパラメータと異なる変量に関するパラメータである。
本装置は、更に、検出された第一のプロセスパラメータと検出された第二のプロセスパラメータの間の相関、特に、依存性を決定することを可能にするために、第一のデータセットを前記の少なくとも一つの第二のデータセットと連係させるように構成された、ハードウェア及び／又はソフトウェアにより実現されたデータ処理機器、例えば、計算機を備えている。そのため、このデータ処理機器は、本装置の異なる検出機器により生成された各データセットを連係させることを可能にする特別なデータ処理を実施するように構成されている。従って、第一のデータセットに含まれる一つの第一のプロセスパラメータ又は複数の第一のプロセスパラメータを第二のデータセットに含まれる一つの第二のプロセスパラメータ又は複数の第二のプロセスパラメータと連係させることができる。
各データセットのデータ連係は、異なるプロセスパラメータの間の相関、特に、依存性を決定、発見、認識又は観察する可能性と、そのため、各プロセスパラメータ及び本装置の異なる検出機器により生成されたデータセットをそれぞれ分析して評価する特別な手法とを生み出す。このことは、検出された第一のプロセスパラメータと検出された第二のプロセスパラメータの間の相関を決定、発見、認識及び観察することを可能にする。特に、第二のプロセスパラメータに対する第一のプロセスパラメータの起こり得る、或いは実際の影響と、第二のプロセスパラメータの起こり得る、或いは実際の変更に対する第一のプロセスパラメータの変更の起こり得る、或いは実際の影響とを決定することができる。
以下における第一及び第二のプロセスパラメータの例の記述から明らかな通り、第一のプロセスパラメータの例は、本装置のプロセス室内の雰囲気の少なくとも一つの化学的パラメータ及び／又は物理的パラメータとするか、或いはそのパラメータを表すことができる。そのようにして、第一のプロセスパラメータは、プロセス室内の雰囲気の化学成分における或るガス成分、例えば、酸素成分の濃度に関連付けることができる。第二のプロセスパラメータは、造形材料の層の選択的な照射と硬化が本装置の動作中に行なわれる少なくとも一つの硬化ゾーン、特に、造形材料が照射により溶解点以上に加熱された後、溶解点以下に冷却されて硬化される溶解ゾーンの少なくとも一つの化学的パラメータ、幾何学的パラメータ及び物理的パラメータの中の一つ以上とするか、或いはそのパラメータを表すことができる。従って、各データセット、並びに第一及び第二のプロセスパラメータのデータ連係は、（第一のプロセスパラメータの例としての）プロセス室内の雰囲気の化学的パラメータ及び／又は物理的パラメータと、（第二のプロセスパラメータの例としての）少なくとも一つの硬化ゾーンの化学的パラメータ、幾何学的パラメータ及び物理的パラメータの中の一つ以上との間の相関、特に、依存性を決定、発見、認識又は観察することを可能にする。
このことは、全ての別の第一及び第二のプロセスパラメータ、特に、上で述べた第一及び第二のプロセスパラメータに当てはまる。従って、例えば、第一のプロセスパラメータの別の例としての本装置のプロセス室を通って流れるガス状流体流の化学的パラメータ及び／又は物理的パラメータと、第二のプロセスパラメータの例としての少なくとも一つの硬化ゾーンの化学的パラメータ、幾何学的パラメータ及び物理的パラメータの中の一つ以上との間の相関を決定することも可能である。
プロセスパラメータの各相関又は依存性に関する知識又は知見は、本装置の動作中における付加的造形プロセス、特に、プロセス品質の改善された監視を可能にする。従って、各データセットのデータ連係は、本装置の動作中における付加的造形プロセス、特に、プロセス品質のより包括的な監視及び理解を可能にする。付加的造形プロセスのより包括的な監視及び理解は、プロセスパラメータの改善された調整を可能にし、その結果、改善されたプロセス品質及び部品品質が得られる。
本装置は、更に、検出された第一のプロセスパラメータと検出された少なくとも一つの第二のプロセスパラメータの間の相関、特に、依存性を決定するために、連係された第一及び第二のデータセットを分析及び／又は評価するように構成されたハードウェア及び／又はソフトウェアにより実現されたデータ分析機器及び／又はデータ評価機器（「評価機器」と称する）を備えている。この評価機器は、検出された第一と第二のプロセスパラメータの間の相関、特に、依存性を決定、発見、認識又は観察するために、それぞれ連係されたデータセットを分析及び／又は評価するように構成された一定数のデータ分析アルゴリズム及び／又はデータ評価アルゴリズムを有することができる。
以下において、第一及び第二のプロセスパラメータの例を述べる。
第一のプロセスパラメータは、本装置のプロセス室内の雰囲気の少なくとも一つの化学的パラメータ、例えば、化学的作用、化学的組成などと、物理的パラメータ、例えば、濃度、湿度、不活性度、温度、圧力などとの中の一つ以上とするか、或いはそれを表すことができる。
それに追加して、或いはそれに代わって、第一のプロセスパラメータは、本装置の構造機器及び／又は機能機器、例えば、本装置のプロセス室、或いは本装置のプロセス室に取り付けることが可能な、或いは取り付けられた、照射されなかった、或いは照射された造形材料の分量を受け取るように構成された粉末モジュール、例えば、計量モジュール、造形モジュール又はオーバーフローモジュールの少なくとも一つの化学的パラメータ、例えば、化学的作用、化学的組成などと、物理的パラメータ、例えば、湿度、不活性度、温度などとの中の一つ以上とするか、或いはそれを表すことができる。具体的な例として、第一のプロセスパラメータは、プロセス室又は各粉末モジュールの壁部分の壁温度とすることができる。
それに追加して、或いはそれに代わって、第一のプロセスパラメータは、本装置のプロセス室を通って流れるガス状流体流の少なくとも一つの化学的パラメータ、例えば、化学的作用、化学的組成などと、物理的パラメータ、例えば、濃度、湿度、不活性度、温度、圧力、ストリーム輪郭、ストリーム速度などとの中の一つ以上とするか、或いはそれを表すことができる。
それに追加して、或いはそれに代わって、第一のプロセスパラメータは、照射されなかった、或いは硬化されなかった造形材料又は照射された、或いは硬化された造形材料、特に、造形材料層の硬化されなかった、或いは硬化された部分の少なくとも一つの化学的パラメータ、例えば、化学的作用、化学的組成などと、物理的パラメータ、例えば、濃度、湿度、不活性度、温度、粒子サイズ（分布）、層の寸法、層厚などとの中の一つ以上とするか、或いはそれを表すことができる。
それに追加して、或いはそれに代わって、第一のプロセスパラメータは、造形材料の層を選択的に照射するエネルギービームの少なくとも一つのパラメータ、例えば、ビーム又は焦点の直径、ビーム又は焦点のエネルギー／強度（分布）、ビーム又は焦点の輪郭、ビーム又は焦点の速度などとするか、或いはそれを表すことができる。
それに追加して、或いはそれに代わって、第一のプロセスパラメータは、本装置の構造機器及び／又は機能機器の少なくとも一つの動作パラメータとするか、或いはそれを表すことができる。一つの例として、第一のプロセスパラメータは、照射機器の動作パラメータ、例えば、照射形態や、造形材料塗布機器の動作パラメータ、例えば、造形材料の塗布速度、層厚や、ストリーム発生機器の動作パラメータ、例えば、ストリーム発生パワーや、不活性化機器の動作パラメータ、例えば、不活性化パワーや、フィルター機器の動作パラメータ、例えば、フィルターパワー、フィルター面などとするか、或いはそれを表すことができる。
第一のプロセスパラメータの上記の例から明らかな通り、第一の検出機器は、本装置のプロセス室内の雰囲気の少なくとも一つの化学的パラメータ及び／又は物理的パラメータと、本装置の構造機器及び／又は機能機器の少なくとも一つの化学的パラメータ及び／又は物理的パラメータと、本装置のプロセス室を通って流れるガス状流体流の少なくとも一つの化学的パラメータ及び／又は物理的パラメータと、硬化されなかった、或いは硬化された造形材料、特に、造形材料層の硬化されなかった、或いは硬化された部分の少なくとも一つの化学的パラメータ及び／又は物理的パラメータと、造形材料の層を選択的に照射するエネルギービームの少なくとも一つのパラメータと、本装置の構造機器及び／又は機能機器の少なくとも一つの動作パラメータとの中の一つ以上を検出するように構成された検出部品、特に、センサー部品とするか、或いはその部品を備えることができる。各検出部品の具体的な機能形態及び／又は構造形態は、それぞれ各検出部品及び第一の検出機器により検出される各第一のプロセスパラメータを考慮して選定される。一つの例として、各検出部品は、第一のプロセスパラメータの上記の例の中の少なくとも一つを検出するように構成された化学的又は物理的検出器又はセンサーとすることができる。
この少なくとも一つの第二のプロセスパラメータは、造形材料の層の選択的な照射と硬化が本装置の動作中に行なわれる少なくとも一つの硬化ゾーン、特に、造形材料が照射により溶解点以上に加熱された後、溶解点以下に冷却されて硬化する溶解ゾーンの少なくとも一つの化学的パラメータ、例えば、化学的組成、化学的作用などと、幾何学的パラメータ、例えば、寸法、形状などと、物理的パラメータ、例えば、温度、照射強度などとの中の一つ以上とするか、或いはそれを表すことができる。従って、第二のプロセスパラメータは、造形材料の照射と硬化が本装置の動作中に行なわれる硬化ゾーンを（直に）表すことができる。
第二のプロセスパラメータの上記の例から明らかな通り、第二の検出機器は、硬化ゾーン、特に、造形材料が溶解点以上に加熱された後、溶解点以下に冷却されて硬化する溶解ゾーンの少なくとも一つの化学的パラメータ、幾何学的パラメータ及び物理的パラメータの中の一つ以上を検出するように構成された少なくとも一つの検出部品とするか、或いはその部品を備えることができる。各検出部品の具体的な機能形態及び／又は構造形態は、それぞれ各検出部品及び第二の検出機器により検出される各第二のプロセスパラメータを考慮して選定される。一つの例として、各検出部品は、光学検出器又は熱検出器、特に、光学センサー又は熱センサー、例えば、カメラ及び／又はフォトダイオードとすることができる。
本装置は、更に、検出された第一のプロセスパラメータと検出された少なくとも一つの第二のプロセスパラメータの間の決定された相関、特に、依存性に基づき少なくとも一つのプロセスパラメータを制御するように構成された（中央）プロセス制御機器を備えることができる。従って、プロセスパラメータの決定された相関又は依存性は、プロセス及び物体品質を改善することを可能にするために、プロセスパラメータ及び造形プロセス全体を制御するために容易に使用することができる。特に、決定された相関は、本装置の動作中にプロセス品質及び物体品質をリアルタイムに改善することを可能にするために、プロセスパラメータ及び造形プロセス全体をリアルタイムに制御するために使用することができる。
本装置は、更に、検出された第一のプロセスパラメータと検出された第二のプロセスパラメータの間の決定された相関、特に、依存性に関する情報、特に、オーディオ情報及び／又はビデオ情報を出力するように構成された情報出力機器を備えることができる。従って、検出された第一及び第二のプロセスパラメータの決定された相関又は依存性をユーザーに出力することができる。「出力」との用語は、本装置に配備された各出力インタフェース、例えば、ディスプレイ、拡声器などへの各情報のオーディオ出力及び／又はビデオ出力と、データ網及び／又はユーザーの少なくとも一つの（携帯）機器への（必要で有れば符号化した形での）有線又は無線データ伝送による各情報のデータ伝送との両方を表す。
この情報出力機器又は各情報出力機器は、検出された第一のプロセスパラメータと検出された第二のプロセスパラメータの間の決定された相関又は依存性（この相関又は依存性は、プロセス品質及び／又は物体品質に不利な影響を与える可能性が有るものである）に関する警報情報、特に、オーディオ警報情報及び／又はビデオ警報情報を出力するように構成することができる。従って、ユーザーは、プロセス品質及び／又は物体品質を危うくするかもしれないプロセスパラメータの有り得る相関に関する情報を直ちに入手することができる。
本装置は、更に、検出された第一及び第二のプロセスパラメータの決定された相関又は依存性を保存するように構成されたデータ保存機器、例えば、ハードドライブを備えることができる。従って、検出された第一及び第二のプロセスパラメータの決定された相関又は依存性は、将来の付加的製造プロセスを監視するプロセスのために保存して使用することができる。このデータ保存機器は、例えば、複数の装置が設置された付加的製造設備において、異なる装置によってアクセスすることができる。
本発明は、更に、エネルギービームを用いて硬化させることが可能な造形材料の層を層毎に順次選択的に照射して硬化させることによって、三次元物体を付加的に製造する少なくとも一つの装置の動作方法に関する。本方法は、例えば、選択的レーザー溶解プロセス又は選択的電子ビーム溶解プロセスとして実現することができる。本方法は、
特に、本装置の動作中に、少なくとも一つの第一のプロセスパラメータを検出して、その検出した第一のプロセスパラメータに関する情報から成る第一のデータセットを生成する工程と、
特に、本装置の動作中に、少なくとも一つの第二のプロセスパラメータを検出して、その検出した第二のプロセスパラメータに関する情報から成る少なくとも一つの第二のデータセットを生成する工程と、
これらの検出された第一のプロセスパラメータと検出された第二のプロセスパラメータの間の相関、特に、依存性を決定するために、前記の第一のデータセットを前記の少なくとも一つの第二のデータセットと連係させる工程と、
を有する。
本装置に関する全ての注釈は、本方法にも同様に適用される。
図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
一つの実施例による三次元物体の付加的製造装置の基本構成図
図１は、エネルギービーム４、例えば、レーザービーム又は電子ビームを用いて硬化させることが可能な粉末状の造形材料３、例えば、金属粉末の層を層毎に順次選択的に照射し、それに伴って硬化させることによって、三次元物体２、例えば、技術的な部品を付加的に製造する装置１の基本構成図を図示している。本装置１は、例えば、選択的レーザー溶解装置又は選択的電子ビーム溶解装置とすることができる。
本装置１は、一定数の構造機器及び／又は機能機器を備えており、以下では、その機器の例を説明する。
プロセス室５：このプロセス室は、プロセス空間６と、本装置１の造形面７、即ち、造形材料層を選択的に照射して硬化させることによって、付加的に製造すべき三次元物体２の付加的造形が行なわれる面とを有する。
造形材料塗布機器８：この造形材料塗布機器８は、選択的に照射して硬化させるべき造形材料３の（所定の）層を本装置１の造形面７に塗布するように構成されている。
照射機器９：この照射機器９は、ビーム発生機器及び／又はビーム偏向又は走査機器を備えることができ、少なくとも一つのエネルギービーム４を用いてプロセス室５内に置かれた造形材料層を選択的に照射するように構成されている。
ストリーム発生機器１０：このストリーム発生機器１０は、所与のストリーム特性で、例えば、所与のストリーム輪郭、ストリーム速度などで、少なくとも部分的にプロセス室５を通って流れる、即ち、プロセス室入口１２とプロセス室出口１３の間を流れる、（矢印１１で表示された）典型的には、不活性のガス状流体流を発生するように構成されている。このガス状流体流には、プロセス室５を通って流れる間に、本装置１の動作中に発生した硬化されなかった、或いは部分的に硬化された造形材料３、特に、スモーク又はスモーク残留物を添加することが可能である。
フィルター機器１４：このフィルター機器１４は、造形材料３を添加されたガス状流体流を濾過するように構成されている、即ち、濾過によって、ガス状流体流から造形材料を除去するように構成されている。
図１から分かる通り、ガス状流体流は、ストリーム発生機器１０、プロセス室５及びフィルター機器１４の間の閉じたループ内を流れることができる。
本装置１は、特に、本装置１の動作中に、少なくとも一つの第一のプロセスパラメータＰ１を検出して、その第一のプロセスパラメータＰ１又は検出した第一のプロセスパラメータＰ１に関する情報から成る第一のデータセットＤＳ１を生成するように構成された第一の検出機器１５を備えている。
この第一のプロセスパラメータＰ１は、本装置１のプロセス室５内の雰囲気の少なくとも一つの化学的パラメータ及び／又は物理的パラメータと、本装置１のプロセス室５を通って流れるガス状流体流の少なくとも一つの化学的パラメータ及び／又は物理的パラメータと、硬化されなかった、或いは硬化された造形材料３、特に、造形材料層の硬化されなかった、或いは硬化された部分の少なくとも一つの化学的パラメータ及び／又は物理的パラメータと、造形材料の層を選択的に照射するエネルギービーム４の少なくとも一つのパラメータと、本装置１の少なくとも一つの機能機器の少なくとも一つの動作パラメータとの中の一つ以上とするか、或いはそれを表すことができる。
この第一の検出機器１５は、本装置１のプロセス室５内の雰囲気の少なくとも一つの化学的パラメータ及び／又は物理的パラメータと、本装置１の構造機器及び／又は機能機器の少なくとも一つの化学的パラメータ及び／又は物理的パラメータと、本装置１のプロセス室５を通って流れるガス状流体流の少なくとも一つの化学的パラメータ及び／又は物理的パラメータと、硬化されなかった、或いは硬化された造形材料３、特に、造形材料層の硬化されなかった、或いは硬化された部分の少なくとも一つの化学的パラメータ及び／又は物理的パラメータと、造形材料３の層を選択的に照射するエネルギービーム４の少なくとも一つのパラメータと、本装置１の構造機器及び／又は機能機器の少なくとも一つの動作パラメータとの中の一つ以上を検出するように構成された検出部品、特に、センサー部品とするか、或いはその部品を備えることができる。各検出部品は、第一のプロセスパラメータの上記の例の中の少なくとも一つを検出するように構成された化学的又は物理的検出器又はセンサーとすることができる。
本装置１は、更に、特に、本装置１の動作中に、少なくとも一つの第二のプロセスパラメータＰ２を検出して、それぞれ第二のプロセスパラメータＰ２又は検出した第二のプロセスパラメータＰ２に関する情報から成る少なくとも一つの第二のデータセットＤＳ２を生成するように構成された少なくとも一つの第二の検出機器１６を備えている。
このプロセスパラメータＰ２は、造形材料の層の選択的な照射と硬化が本装置１の動作中に行なわれる少なくとも一つの硬化ゾーン１７、特に、造形材料３が照射により溶解点以上に加熱された後、溶解点以下に冷却されて硬化する溶解ゾーンの少なくとも一つの化学的パラメータ、例えば、化学的組成、化学的作用などと、幾何学的パラメータ、例えば、寸法、形状などと、物理的パラメータ、例えば、温度、照射強度などの中の一つ以上とするか、或いはそれを表すことができる。従って、第二のプロセスパラメータＰ２は、造形材料の照射と硬化が本装置１の動作中に行なわれる硬化ゾーン１７を（直に）表すことができる。
この第二の検出機器１６は、硬化ゾーン１７、特に、造形材料が溶解点以上に加熱された後、溶解点以下に冷却されて硬化する溶解ゾーンの少なくとも一つの化学的パラメータ、幾何学的パラメータ及び物理的パラメータの中の一つ以上を検出するように構成された少なくとも一つの検出部品とするか、或いはその部品を備えることができる。各検出部品は、光学検出器又は熱検出器、特に、光学センサー又は熱センサー、例えば、カメラ及び／又はフォトダイオードとすることができる。
本装置１は、更に、検出された第一のプロセスパラメータＰ１と検出された第二のプロセスパラメータＰ２の間の相関、特に、依存性を決定することを可能にするために、第一のデータセットＤＳ１を第二のデータセットＤＳ２と連係させるように構成された、ハードウェア及び／又はソフトウェアにより実現されたデータ処理機器１８、例えば、計算機を備えている。このデータ処理機器１８は、本装置１の異なる検出機器１５，１６により生成された各データセットＤＳ１，ＤＳ２を連係させることを可能にする特別なデータ処理を実施するように構成されている。従って、第一のデータセットＤＳ１に含まれる一つの第一のプロセスパラメータＰ１又は複数の第一のプロセスパラメータＰ１を第二のデータセットＤＳ２に含まれる一つの第二のプロセスパラメータＰ２又は複数の第二のプロセスパラメータＰ２と連係させることができる。
各データセットＤＳ１，ＤＳ２のデータ連係は、異なるプロセスパラメータＰ１，Ｐ２の間の相関、特に、依存性を決定、発見、認識又は観察する可能性と、そのため、各プロセスパラメータＰ１，Ｐ２及び本装置１の異なる検出機器１５，１６により生成されたデータセットＤ１，Ｄ２をそれぞれ分析して評価する特別な手法とを生み出す。このことは、検出された第一のプロセスパラメータＰ１と検出された第二のプロセスパラメータＰ２の間の相関を決定、発見、認識及び観察することを可能にする。そのようにして、第二のプロセスパラメータＰ２に対する第一のプロセスパラメータＰ１の起こり得る、或いは実際の影響と、第二のプロセスパラメータＰ２の起こり得る、或いは実際の変更に対する第一のプロセスパラメータＰ１の変更の起こり得る、或いは実際の影響とを決定することができる。
プロセスパラメータＰ１，Ｐ２の各相関又は依存性に関する知識又は知見は、本装置１の動作中における付加的造形プロセス、特に、プロセス品質の改善された監視を可能にする。従って、各データセットＤＳ１，ＤＳ２のデータ連係は、本装置１の動作中における付加的造形プロセス、特に、プロセス品質のより包括的な監視を可能にする。付加的造形プロセスのより包括的な監視及び理解は、プロセスパラメータの改善された調整を可能にし、その結果、改善されたプロセス品質及び部品品質が得られる。
本装置１は、更に、検出された第一と第二のプロセスパラメータＰ１，Ｐ２の間の相関、特に、依存性を決定するために、連係された第一及び第二のデータセットＤＳ１，ＤＳ２を分析及び／又は評価するように構成された、ハードウェア及び／又はソフトウェアにより実現されたデータ分析機器及び／又はデータ評価機器１９を備えている。この評価機器１９は、検出された第一と第二のプロセスパラメータＰ１，Ｐ２の間の相関、特に、依存性を決定、発見、認識又は観察するために、各連係されたデータセットＤＳ１，ＤＳ２を分析及び／又は評価するように構成された一定数のデータ分析アルゴリズム及び／又はデータ評価アルゴリズムを有することができる。
本装置１は、更に、検出された第一と第二のプロセスパラメータＰ１，Ｐ２の間の決定された相関、特に、依存性に基づき少なくとも一つのプロセスパラメータを制御するように構成された（中央）プロセス制御機器２０を備えている。従って、プロセスパラメータＰ１，Ｐ２の決定された相関又は依存性は、プロセス及び物体品質を改善することを可能にするために、プロセスパラメータ及び造形プロセス全体を制御するために容易に使用することができる。特に、決定された相関は、本装置１の動作中にプロセス品質及び物体品質をリアルタイムに改善することを可能にするために、プロセスパラメータ及び造形プロセス全体をリアルタイムに制御するために使用することができる。
本装置１は、更に、検出された第一と第二のプロセスパラメータＰ１，Ｐ２の間の決定された相関、特に、依存性に関する情報、特に、オーディオ情報及び／又はビデオ情報を出力するように構成された情報出力機器２１を備えることができる。従って、検出された第一及び第二のプロセスパラメータＰ１，Ｐ２の決定された相関又は依存性をユーザーに出力することができる。「出力」との用語は、本装置１に配備された各出力インタフェース、例えば、ディスプレイ、拡声器などへの各情報のオーディオ出力及び／又はビデオ出力と、データ網及び／又はユーザーの少なくとも一つの（携帯）機器への（必要で有れば符号化した形での）有線又は無線データ伝送による各情報のデータ伝送との両方を表す。
この情報出力機器２１は、検出された第一と第二のプロセスパラメータＰ１，Ｐ２の間の決定された相関又は依存性（この相関又は依存性は、プロセス品質及び／又は物体品質に不利な影響を与える可能性が有る相関又は依存性である）に関する警報情報、特に、オーディオ警報情報及び／又はビデオ警報情報を出力するように構成することができる。従って、ユーザーは、プロセス品質及び／又は物体品質を危うくするかもしれないプロセスパラメータＰ１，Ｐ２の有り得る相関に関する情報を直ちに入手することができる。
本装置は、更に、検出された第一及び第二のプロセスパラメータＰ１，Ｐ２の決定された相関又は依存性を保存するように構成されたデータ保存機器２２、例えば、ハードドライブを備えることができる。従って、検出された第一及び第二のプロセスパラメータＰ１，Ｐ２の決定された相関又は依存性は、将来の付加的製造プロセスを監視するプロセスのために保存して使用することができる。このデータ保存機器２２は、例えば、複数の装置が設置された付加的製造設備において、異なる装置によってアクセスすることができる。
本装置１の考え得る動作方法は、
特に、本装置１の動作中に、少なくとも一つの第一のプロセスパラメータＰ１を検出して、その検出した第一のプロセスパラメータＰ１に関する情報から成る第一のデータセットＤＳ１を生成する工程と、
特に、本装置１の動作中に、少なくとも一つの第二のプロセスパラメータＰ２を検出して、その検出した第二のプロセスパラメータＰ２に関する情報から成る少なくとも一つの第二のデータセットＤＳ２を生成する工程と、
これらの検出された第一と第二のプロセスパラメータＰ１，Ｐ２の間の相関、特に、依存性を決定するために、第一のデータセットＤＳ１を第二のデータセットＤＳ２と連係させる工程と、
を有することができる。
本方法は、例えば、選択的レーザー溶解プロセス又は選択的電子ビーム溶解プロセスとして実現することができる。
（付記１）
三次元物体を付加的に製造する装置であって、
前記装置の動作中に第一のプロセスパラメータを検出し、前記第一のプロセスパラメータに関する情報を含む第一のデータセットを生成するように構成されている第一の検出器と、
前記装置の動作中に第二のプロセスパラメータを検出し、前記第二のプロセスパラメータに関する情報を含む第二のデータセットを生成するように構成されている第二の検出器と、
前記第一のプロセスパラメータと前記第二のプロセスパラメータとの間の相互依存性を判定するように構成されているデータ処理器であって、前記相互依存性は、前記第一のデータセット及び前記第二のデータセットに少なくとも部分的に基づいている、データ処理器と、
を含み、
前記相互依存性は前記第二のプロセスパラメータへの前記第一のプロセスパラメータの起こり得る影響または実際の影響を含み、
前記第一のプロセスパラメータは、前記装置のプロセス室内の雰囲気の化学的パラメータ及び／または物理的パラメータを含み、
前記第二のプロセスパラメータは、前記装置の動作中の造形材料の化学的パラメータ、幾何学的パラメータ、及び／または物理的パラメータを含む、
装置。
（付記２）
前記造形材料は粉末状の造形材料を含む、
付記１に記載の装置。
（付記３）
前記造形材料は、金属粉末を含む、
付記１または付記２に記載の装置。
（付記４）
前記造形材料は、化学的に異なる材料の混合物を含む、
付記１～付記３の何れか１項に記載の装置。
（付記５）
前記造形材料は、エネルギービームからの照射によって選択的に硬化されるように構成されている、
付記１～付記４の何れか１項に記載の装置。
（付記６）
前記第一のプロセスパラメータは、前記装置の機能機器、前記装置のプロセス室を通るガス状流体流、または、造形材料層を選択的に照射するエネルギービームの化学的パラメータ及び／または物理的パラメータを含む、
付記１～付記５の何れか１項に記載の装置。
（付記７）
前記第一のプロセスパラメータは、濃度パラメータ、湿度パラメータ、不活性度パラメータ、温度パラメータ及び／または圧力パラメータである、
付記１～付記６の何れか１項に記載の装置。
（付記８）
前記第一の検出器は、
前記第一のプロセスパラメータを検出するように構成されているセンサー部品を含む、
付記１～付記７の何れか１項に記載の装置。
（付記９）
前記第二の検出器は、
前記第二のプロセスパラメータを検出するように構成されているセンサー部品を含む、 付記１～付記８の何れか１項に記載の装置。
（付記１０）
前記相互依存性に少なくとも部分的に基づく前記第一のプロセスパラメータ及び／または前記第二のプロセスパラメータを制御するように構成されているプロセス制御機器を含む、
付記１～付記９の何れか１項に記載の装置。
（付記１１）
オーディオ情報、及び／またはビデオ情報を出力するように構成されている情報出力機器を含み、
前記オーディオ情報及び／またはビデオ情報は前記相互依存性に関連する、
付記１～付記１０の何れか１項に記載の装置。
（付記１２）
前記オーディオ情報はオーディオ警報を含み、及び／または、前記ビデオ情報はビデオ警報を含む、
付記１１に記載の装置。
（付記１３）
前記第一のプロセスパラメータと前記第二のプロセスパラメータとの前記相互依存性を保存するように構成されているデータ保存機器を含む、
付記１～付記１２の何れか１項に記載の装置。
（付記１４）
前記第二のプロセスパラメータへの前記第一のプロセスパラメータの起こり得る影響または実際の影響は、前記第二のプロセスパラメータに対する前記第一のプロセスパラメータの変更の起こり得る影響または実際の影響を含む、
付記１～付記１３の何れか１項に記載の装置。
（付記１５）
三次元物体を付加的に製造する方法であって、
第一の検出器が、装置の動作中に第一のプロセスパラメータを検出し、前記第一のプロセスパラメータに関する情報を含む第一のデータセットを生成し、
第二の検出器が、前記装置の動作中に第二のプロセスパラメータを検出し、前記第二のプロセスパラメータに関する情報を含む第二のデータセットを生成し、
データ処理器が、前記第一のプロセスパラメータと前記第二のプロセスパラメータとの間の相互依存性を判定し、
前記相互依存性は、前記第一のデータセット及び前記第二のデータセットに少なくとも部分的に基づいており、
前記相互依存性は前記第二のプロセスパラメータへの前記第一のプロセスパラメータの起こり得るまたは実際の影響を含み、
前記第一のプロセスパラメータは、前記装置のプロセス室内の雰囲気の化学的パラメータ及び／または物理的パラメータを含み、
前記第二のプロセスパラメータは、前記装置の動作中の造形材料の化学的パラメータ、幾何学的パラメータ、及び／または物理的パラメータを含む、
方法。
（付記１６）
前記方法は、付記１～付記１４の何れか１項に記載の装置を使用して実行される、
付記１５に記載の方法。
１ 本装置
２ 三次元物体
３ 造形材料
４ エネルギービーム
５ プロセス室
６ プロセス空間
７ 造形面
８ 造形材料塗布機器
９ 照射機器
１０ ストリーム発生機器
１１ ガス状流体流
１２ プロセス室入口
１３ プロセス室出口
１４ フィルター機器
１５ 第一の検出機器
１６ 第二の検出機器
１７ 硬化ゾーン
１８ データ処理機器
１９ データ評価機器
２０ プロセス制御機器
２１ 情報出力機器
２２ データ保存機器
Ｐ１ 第一のプロセスパラメータ
Ｐ２ 第二のプロセスパラメータ
ＤＳ１ 第一のデータセット
ＤＳ２ 第二のデータセット

Claims (15)

  1. 三次元物体を付加的に製造する装置であって、
    前記装置の動作中に第一のプロセスパラメータを検出し、前記第一のプロセスパラメータに関する情報を含む第一のデータセットを生成するように構成されている第一の検出器と、
    前記装置の動作中に第二のプロセスパラメータを検出し、前記第二のプロセスパラメータに関する情報を含む第二のデータセットを生成するように構成されている第二の検出器と、
    前記第一のプロセスパラメータと前記第二のプロセスパラメータとの間の相互依存性を判定するように構成されているデータ処理器であって、前記相互依存性は、前記第一のデータセット及び前記第二のデータセットに少なくとも部分的に基づいている、データ処理器と、
    を含み、
    前記相互依存性は前記第二のプロセスパラメータへの前記第一のプロセスパラメータの起こり得る影響または実際の影響を含み、
    前記第一のプロセスパラメータは、前記装置のプロセス室内の雰囲気の化学的パラメータ及び／または物理的パラメータを含み、
    前記第二のプロセスパラメータは、前記装置の動作中の造形材料の化学的パラメータ、幾何学的パラメータ、及び／または物理的パラメータを含み、
    前記第一のプロセスパラメータは、濃度パラメータ、湿度パラメータ、不活性度パラメータ、及び／または圧力パラメータである、
    装置。
  2. 前記造形材料は粉末状の造形材料を含む、
    請求項１に記載の装置。
  3. 前記造形材料は、金属粉末を含む、
    請求項１または請求項２に記載の装置。
  4. 前記造形材料は、化学的に異なる材料の混合物を含む、
    請求項１～請求項３の何れか１項に記載の装置。
  5. 前記造形材料は、エネルギービームからの照射によって選択的に硬化されるように構成されている、
    請求項１～請求項４の何れか１項に記載の装置。
  6. 前記第一のプロセスパラメータは、前記装置の機能機器、前記装置のプロセス室を通るガス状流体流、または、造形材料層を選択的に照射するエネルギービームの化学的パラメータ及び／または物理的パラメータを含む、
    請求項１～請求項５の何れか１項に記載の装置。
  7. 前記第一の検出器は、
    前記第一のプロセスパラメータを検出するように構成されているセンサー部品を含む、
    請求項１～請求項６の何れか１項に記載の装置。
  8. 前記第二の検出器は、
    前記第二のプロセスパラメータを検出するように構成されているセンサー部品を含む、
    請求項１～請求項７の何れか１項に記載の装置。
  9. 前記相互依存性に少なくとも部分的に基づく前記第一のプロセスパラメータ及び／または前記第二のプロセスパラメータを制御するように構成されているプロセス制御機器を含む、
    請求項１～請求項８の何れか１項に記載の装置。
  10. オーディオ情報、及び／またはビデオ情報を出力するように構成されている情報出力機器を含み、
    前記オーディオ情報及び／またはビデオ情報は前記相互依存性に関連する、
    請求項１～請求項９の何れか１項に記載の装置。
  11. 前記オーディオ情報はオーディオ警報を含み、及び／または、前記ビデオ情報はビデオ警報を含む、
    請求項１０に記載の装置。
  12. 前記第一のプロセスパラメータと前記第二のプロセスパラメータとの前記相互依存性を保存するように構成されているデータ保存機器を含む、
    請求項１～請求項１１の何れか１項に記載の装置。
  13. 前記第二のプロセスパラメータへの前記第一のプロセスパラメータの起こり得る影響または実際の影響は、前記第二のプロセスパラメータに対する前記第一のプロセスパラメータの変更の起こり得る影響または実際の影響を含む、
    請求項１～請求項１２の何れか１項に記載の装置。
  14. 三次元物体を付加的に製造する方法であって、
    第一の検出器が、装置の動作中に第一のプロセスパラメータを検出し、前記第一のプロセスパラメータに関する情報を含む第一のデータセットを生成し、
    第二の検出器が、前記装置の動作中に第二のプロセスパラメータを検出し、前記第二のプロセスパラメータに関する情報を含む第二のデータセットを生成し、
    データ処理器が、前記第一のプロセスパラメータと前記第二のプロセスパラメータとの
    間の相互依存性を判定し、
    前記相互依存性は、前記第一のデータセット及び前記第二のデータセットに少なくとも部分的に基づいており、
    前記相互依存性は前記第二のプロセスパラメータへの前記第一のプロセスパラメータの起こり得るまたは実際の影響を含み、
    前記第一のプロセスパラメータは、前記装置のプロセス室内の雰囲気の化学的パラメータ及び／または物理的パラメータを含み、
    前記第二のプロセスパラメータは、前記装置の動作中の造形材料の化学的パラメータ、幾何学的パラメータ、及び／または物理的パラメータを含み、
    前記第一のプロセスパラメータは、濃度パラメータ、湿度パラメータ、不活性度パラメータ、及び／または圧力パラメータである、
    方法。
  15. 前記方法は、請求項１～請求項１３の何れか１項に記載の装置を使用して実行される、
    請求項１４に記載の方法。
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