JP2022504848A - 部品の付加製造のための方法 - Google Patents

Abstract

各層において少なくとも領域内で固化される基材から一層ずつ適用される部品（１７）の付加製造の方法において、少なくとも１つの冷却媒体ノズル（１１）により固化されるべき少なくとも領域を冷却するための少なくとも１つの冷却媒体が、冷却ガス流を形成するように搬送ガス流中へ導入され、冷却媒体は液体及び／又は気体となるように存在し、冷却ガス流はド・ラバルノズル（３）を介し誘導され、冷却媒体流は、冷却媒体流の搬送ガス流中への流出がド・ラバルノズル（３）内で又はその下流で発生し、冷却ガス流（１９）が、少なくとも固化されるべき領域の上へ向けられるように導入される。
【選択図】図１

Description

本発明の主題は部品の付加製造方法である。ここでは、部品は基材から一層ずつ構成され、基材は各層において少なくとも領域内で溶融されてその後固まり、冷却ガス流が、固化されるべき領域上へ少なくとも向けられる。

特に、選択的レーザ溶融、選択的レーザ焼結、立体リソグラフィなどの付加製造方法（３Ｄ印刷方法とも呼ばれる）は、製造方法であり、三次元部品が化学的及び／又は物理的プロセスにより無形状の又ははっきりしない形状の材料から生成される方法であると理解される。ここでは、部品の構築は通常一層ずつ発生する。本明細書における構築材料自体は通常、部品が形成されるために固まるように、少なくとも領域内でそれぞれ液化又は溶融される、又は例えば粉末状材料を固化する結合材料が塗布される。時間的制限が、必要とされる固化のために生じるが、これは、以前に塗布された材料が次の材料の塗布に先立って固化される必要があるためである。さらに、部品の潜在的な縁が、材料を固化するために必要な時間と材料の依然として残る可能性がある粘度とのために、限られた範囲内でだけ画定される状況が存在する。

これらから進んで、本発明は従来技術から知られた欠点を少なくとも部分的に克服する目的に基づく。

前記目的は独立請求項により達成される。従属請求項は有利な洗練化に向けられる。従属特許請求項において個々に列挙される特徴は任意の技術的に有意なやり方で互いに組み合わせられそして本発明の別の設計実施形態を定義し得るということが指摘される。さらに、特許請求の範囲において述べられる特徴は本明細書においてさらに詳細に論述及び説明され、本発明の別の好ましい設計実施形態が示されることになる。

部品の付加製造のための本発明による方法において、部品は、各層において少なくとも領域内で固化される基材（すなわち各層において少なくとも部分的に固化される基材）から一層ずつ構成（すなわち形成）され、本方法は、冷却媒体ノズルにより固化されるべき少なくとも領域を冷却するための冷却ガス流が冷却ガス流を形成するように搬送ガス流中へ導入されることを特徴とし、冷却媒体は液体及び／又は気体となるように存在し、冷却ガス流はド・ラバルノズル（ｄｅ Ｌａｖａｌ ｎｏｚｚｌｅ）を介し誘導され、冷却媒体流は、冷却媒体流の搬送ガス流中への流出がド・ラバルノズル内で又はその下流で発生し、そして冷却ガス流が部品上へ向けられるように導入される。

本発明による方法の場合、基材自体が固化されることが好ましく、したがって基材は例えば少なくとも部分的に溶融され、そして次に固化されることが好ましい、又は基材は液化状態で塗布され、次に固化されることが好ましい。基材は少なくとも１つの添加剤（例えば結合剤又は接着剤）により固化されることがさらに好ましい。付加製造方法は、場合によっては３Ｄ印刷方法とも呼ばれる。

ド・ラバルノズルは、その流れ方向の断面が最初に収縮されそして次にガス出口まで再び拡大されるノズルであると理解される。搬送ガス流は搬送ガスの流れであると理解される。搬送ガスは気体となるように存在する。冷却媒体流は冷却媒体の流れであると理解される。ここでの冷却媒体は、液体、気体及び／又は固体となるように存在し得る。前記冷却媒体は、冷却媒体ノズルを出た後の液体冷却媒体が少なくとも部分的に気体及び／又は固体となるように存在するように冷却媒体ノズルを出る際にその凝集状態を変更し得る。冷却媒体ノズルは原理的に任意のノズルであり得、また特に管の出口であり得る。

搬送ガス流はド・ラバルノズルにより当初加速される。次に、冷却媒体流の搬送ガス流中への出射がド・ラバルノズル内で発生するとド・ラバルノズル内の搬送ガス流と冷却媒体流との同時混合が発生する。この結果、搬送ガス流中の冷却媒体の分散が生じる。冷却媒体流の出射がド・ラバルノズルの下流で発生するように冷却媒体ノズルが位置決めされる限り、冷却媒体と搬送ガスとの混合はド・ラバルノズルにより生成される搬送ガス流中に発生する。根本的に乱れた又は略乱れた流れが、ド・ラバルノズル内の搬送ガスへ与えられる加速により生成され、冷却媒体が前記流れ内へ導入される。したがって、冷却媒体と搬送ガスとの積極的混合が発生する。

冷却ガス流は、固化されるべき領域上へ少なくとも向けられる。ここで好ましいのは、固化されるべき領域上へ前記ノズルが常に向けられるようなノズルの追随である、又は全領域の冷却若しくは部品の構築のために提供される全領域の冷却である。冷却ガス流が付加製造方法にいかなる悪影響も及ぼさないということ、特に、基材のいかなる移動等も発生しないが、むしろ、基材の規定された急速固化は、部品のより明確に規定された縁と速いサイクルタイムとが有効にされるように発生するということが、驚くことに実証された。

本方法の有利な設計実施形態によると、ド・ラバルノズルの長手軸の方向の冷却媒体ノズルはド・ラバルノズルに対して移動可能である。

その代りに又は追加的に、冷却媒体ノズルは交換可能となるように設計される。このために、流れにより通過され得る異なる断面を有する冷却媒体ノズルが、様々な塗布範囲のために交換可能となるように予め規定され得る。

ド・ラバルノズルに対する冷却媒体ノズルの位置の本発明による選択のために、特に、ド・ラバルノズルに対する冷却媒体ノズルの好ましい移動可能性のために、特に、冷却媒体の凝集状態の分散という観点で、したがってどの割合の冷却媒体が液体状態に在るかという観点で、どの割合の冷却媒体が固体状態に在るかという観点で、及びどの割合の冷却媒体が気体として存在するかという観点で、搬送ガス流中の冷却媒体の組成、空間的分散及び／又は液体又は固体状態の粒径（特に、液滴サイズ又は粒度）が予め定義又は設定され得る。一方では固体炭酸のサイズ分布の設定と、そして搬送ガス流中の固体炭酸粒子の空間的分散は、二酸化炭素が冷却媒体として使用される場合に特に実現され得る。例えば液体窒素又は液体アルゴンなどの主に液体である冷却媒体が冷却媒体として使用されると、これは、搬送ガス流中の窒素又はアルゴンそれぞれの液滴サイズの分布の設定能力に繋がる。

いずれの場合も満足されるべき冷却の要件へそしてしたがって、使用されるそれぞれの付加製造方法へ適応化されるように搬送ガス流中の冷却媒体の粒径の分布の設定及び／又は空間的分散は、ド・ラバルノズルに対する冷却媒体ノズルの位置の選択による又はド・ラバルノズルに対する冷却媒体ノズルの好ましい移動可能性による搬送ガス流中の冷却媒体の効率的霧化の理由で可能である。

本発明による方法の１つの有利な設計実施形態によると、冷却媒体ノズルを貫流する際の冷却媒体は液体凝集状態に在る。

特に、冷却媒体ノズルに、冷却媒体として液体形態の二酸化炭素が配送される場合、冷却媒体は、冷却媒体ノズルを出ると、少なくとも部分的に固体凝集状態で（例えば固体炭酸として）形成される、又は固体炭酸が部分的に蒸発するということが生じ得る。液体窒素及び／又はアルゴンを使用する際、窒素及び／又はアルゴンは通常、蒸発する／少なくとも部分的に蒸発する。

根本的に液状の冷却媒体の使用は蒸着エンタルピーもまた冷却のために利用され得るので有利であると分かった。同じことは、少なくとも部分的に形成される可能性がある固体炭酸にあてはまり、この場合、昇華冷却エネルギーが、固化されるべき領域を冷却するために使用され得る。

本発明による方法の１つの別の有利な設計実施形態によると、冷却媒体は以下の物質のうちの少なくとも１つを含む：
－ 二酸化炭素（ＣＯ_２）；
－ 窒素（Ｎ_２）；及び
－ アルゴン（Ａｒ）。

冷却媒体として二酸化炭素の使用は、固体炭酸が形成されるという理由で、部品表面上の冷却媒体の正分散と、したがって効果的な冷却とが発生し得、そして昇華冷却エネルギーが部品表面の冷却のために利用され得るので特に有利であると分かった。液体窒素又はアルゴンを使用する際、蒸着エンタルピーが有利には部品表面の別の冷却に使用され得る。窒素及びアルゴンは、塗布及び固化における部品表面との反応を抑制するために使用され得るとともに酸化反応を抑制するために特に利用され得る不活性ガスである。

本発明による方法の１つの別の有利な設計実施形態によると、搬送ガスは以下の気体のうちの少なくとも１つを含む：
－ 空気；
－ アルゴン；
－ 窒素；及び
－ 二酸化炭素。

理想的に単純な方法管理が有効にされるために、同一気体が搬送ガス及び冷却媒体として使用されることが好ましく、この場合の冷却媒体としての気体は、好適には少なくとも部分的に別の凝集状態で使用される。搬送ガスとしての空気の使用は、特に高い費用効率を証明した。

氷は、特に空気が搬送ガスとして使用される場合に、そして一般的に搬送ガスが特定の湿度を有する場合に冷却媒体ノズル上に形成され得る。これは好適には、冷却媒体ノズルが断熱性を備えているという点で（例えばプラスチック材料から（特にポリテトラフルオロエチレンから）の被膜が構成されるという点で）解消され得る。

本発明による方法の１つの別の有利な設計実施形態によると、搬送ガス流は冷却媒体流が加えられる前に多孔質体を介し誘導される。

焼結材料（例えば焼結金属又は焼結セラミックなど）の使用は、ここでは多孔質体を構成するために特に好ましい。多孔質体を通るように搬送ガス流を誘導することが、多孔質体の下流の流れの均質化に繋がる。多孔質体は有利には、冷却媒体ノズルをド・ラバルノズル内に機械的に取り付けるために及び／又は冷却媒体ノズルをド・ラバルノズルの中心に置くために同時に使用され得る。

本発明による方法の１つの別の有利な設計実施形態によると、冷却媒体ノズルはド・ラバルノズルに対して中央に置かれるように構成される。特に、ド・ラバルノズルが長手軸の形式の対称軸を有し、したがって長手軸を中心に回転対称となるように構成される場合、冷却媒体ノズルがド・ラバルノズルに対して中心に置かれ、したがって前記冷却媒体ノズルがド・ラバルノズルの長手軸上に構成されることが有利である。このために、冷却媒体流が搬送ガス流の最大流速の領域内で加えられるということが実現され得、搬送ガス流中の冷却媒体の特に正な分散を生じる。

本発明による方法の１つの別の有利な設計実施形態によると、冷却媒体流はド・ラバルノズルの長手軸の方向に導入される。

冷却媒体流を長手軸の方向に加えることが搬送ガス中の冷却媒体の特に均一な分布に繋がるということが実証された。しかし、場合によっては、冷却媒体流がその代りに長手軸に対してある角度で加えられることも、特に、高い非対称部品が冷却ガス流により衝突される必要がある場合に有利であり得る。これは、例えば冷却媒体ノズルはその長手軸の方向に構成された冷却媒体送り込みラインを介し冷却媒体を実際に供給されるが長手軸とは異なる方向の冷却媒体流を生じさせる出口孔を有するという点で実現される。

１つの有利な設計実施形態によると、冷却媒体ノズルはド・ラバルノズルと同軸となるように構成される。

同軸は冷却媒体ノズルの１つの軸がド・ラバルノズルの対応する軸と同一であることを意味するものと理解される。冷却媒体ノズルは出口側の方向に向く出口孔を有するように特に構成され、そしてド・ラバルノズルの長手軸を中心として対称となるように構成される。

構築の観点での長手軸の方向の移動可能性はド・ラバルノズルと冷却媒体ノズルとの同軸構成のために簡単なやり方で実現され得る。搬送ガス流中の冷却媒体のほぼ対称的な空間的分散は長手軸に対して対称である出口孔の理由で実現され得る。

１つの別の有利な設計実施形態によると、冷却媒体ノズルは１．５ｍｍ未満、好適には１．０ｍｍ未満、特に好適には０．５ｍｍ未満の内径を有する管を含む。

冷却媒体が十分に小さく且つ経済的に賢明な流量で送り込まれることを可能にする毛細管が、冷却媒体ノズルとして又は冷却媒体を冷却媒体ノズルへ送り込むために好適に使用される。毛細管又は管それぞれの内径は、理想的に効率的な冷却を実現するように、必要とされる冷却と主冷却媒体圧力などの他のパラメータとに応じて適応化され得る。

原理的に、移動可能冷却媒体ノズルの場合の本発明は、設定されることができる粒径又は液滴サイズ（例えば２０～４０μｍから最大０．２～０．３のｍｍまでの粒子又は液滴径）の分布を許容する。

本発明による装置の１つの別の有利な設計実施形態によると、冷却媒体ノズルは以下のノズルのうちの少なくとも１つを含む：
－ ド・ラバルノズル；
－ 収縮管；及び
－ 管。

収縮管は流れにより通過されることができるその断面が少なくとも副領域内で低減される管であると理解される。冷却媒体ノズルとしての管の場合、前記管は流れにより通過されることができるほぼ首尾一貫した断面を有する。管はまた、有利には１．５ｍｍ以下の内径を有する毛細管であると理解される。ド・ラバルノズルは好適には、主条件のおかげで冷却媒体流の流出速度を増加することが必要な場合に使用される。管（特に毛細管）は、かなり短い冷却媒体ノズルが必要とされる場合に、したがって流れ方向の冷却媒体流がド・ラバルノズルの正面領域内に導入される場合にノズルとして好適に使用される。収縮管の場合、流れにより通過されることができる内径は好適には３０％超だけ（例えば約０．８ｍｍから０．４ｍｍ又は０．５ｍｍの内径まで）低減される。冷却媒体ノズルがド・ラバルノズルとして構成されれば、前記ド・ラバルノズルの上流側からド・ラバルノズルの中心部分への流れにより通過されることができる直径は、少なくとも５０％だけ（例えば０．８ｍｍから０．３ｍｍまで）低減され得る。流れにより通過されることができる低減された断面による冷却媒体流の加速もまた、冷却媒体ノズルとしての収縮管の場合に発生する。

冷却媒体ノズルとしてのド・ラバルノズル又は収縮管の製造は好適には、金属毛細管を加熱し引っ張ることにより本発明とは独立したやり方で発生する。

１つの別の有利な設計実施形態によると、多孔質体は搬送ガスコネクタとド・ラバルノズルとの間に構成される。

動作中の前記多孔質体は搬送ガスの流れにより通過される。前記多孔質体は好適には燒結体（特に焼結金属体又は焼結セラミックス体など）である。流れにより通過される多孔質体のための搬送ガス流は搬送ガスがド・ラバルノズルへ流入する際に規定条件が優勢となるように均質化され、その結果、搬送ガス供給における些細な圧力変化などは多孔質部材に先んじて均一にされる。

１つの別の有利な設計実施形態によると、冷却媒体ノズルは多孔質体によりド・ラバルノズルに対して中央に置かれる。

冷却媒体ノズルがそれにもかかわらず依然として移動可能である設計実施形態が本明細書において選択される。多孔質体もまた、搬送ガス流の流れを均質化するために同時に利用され得る。

１つの有利な設計実施形態によると、部品は以下の方法のうちの少なくとも１つにより生成される：
－ 選択的レーザ溶融；
－ 選択的レーザ焼結；
－ 結合剤インクジェット印刷；
－ 電子ビーム溶融；
－ 溶融層状化；
－ ワイヤアーク付加製造方法；
－ オーバーレイ溶接；
－ 輪郭クラフティング（ｃｏｎｔｏｕｒ ｃｒａｆｔｉｎｇ）；
－ 立体リソグラフィ；及び
－ ３Ｄスクリーン印刷。

選択的レーザ溶融の場合、粉形態で処理されるべき材料が、薄層で基板又は下位層へ塗布され、そして次に、固化すると堅い金属層が生じるように領域内でレーザ照射により溶融される。選択的レーザ焼結は同様な手順に基づいており、粉末の焼結が領域内で発生する。結合剤インクジェット印刷では、粉状基材は領域内で結合剤により接着接合される。電子ビーム溶融では、粉状の初期材料（通常は、金属初期材料）が領域内で電子ビームにより溶融され、その後固化する。溶融層状化では、溶融状の初期材料（例えば溶融可能プラスチック材料又は金属）が、点状なやり方で一層ずつ溶融され、そして基板又は下位層へ塗布される。オーバーレイ溶接では、レーザ溶接又はプラズマ粉末オーバーレイ溶接による特にワイヤ又は粉末が領域内で基板又は下位層へ塗布される。輪郭クラフティングでは、粘性材（例えばコンクリート）がノズルにより領域内で塗布され、そしてその後の硬化により固化する。立体リソグラフィに関しては、薄層中の光硬化プラスチック材料がレーザにより領域内で硬化される。３Ｄスクリーン印刷では、部品はスクリーン印刷により基材を一層ずつ塗布することにより生成される。

ワイヤアーク付加製造では、ワイヤ状材料は、例えばＴＩＧ（タングステン不活性ガス：ｔｕｎｇｓｔｅｎ ｉｎｅｒｔ ｇａｓ）、ＭＩＧ（金属不活性ガス：ｍｅｔａｌ ｉｎｅｒｔ ｇａｓ）又はＭＡＧ（金属活性ガス：ｍｅｔａｌ ａｃｔｉｖｅ ｇａｓ）溶接方法（又はアークを利用する他の溶接方法）に従ってアークにより液滴へ溶融され、そして付加製造方法という意味で、三次元構造を製造するために利用される。ワイヤアーク付加製造方法を使用することにより、生成される部品質量だけでなく溶融速度も粉末／レーザ方法と比較して著しく増加され得る。同時に、製造される部品内への熱入力が著しく増加される。これは、材料又は部品それぞれの特性に影響を与え、そして特に、負の影響を与えることができる、その結果、冷却がここでは必要とされる。冷却間隔が設けられるために材料の塗布が中断されることは特に知られている。ここでは、本発明は冷却間隔の無い連続的製造を可能にする。本発明による冷却はさらに、加工物温度の精密な制御及びしたがってまた加工物中の材料特性の精密な制御を可能にする。

１つの有利な設計実施形態によると、基材は、少なくとも１つの塗布装置により、少なくとも固化されそして任意選択的に塗布され、塗布装置は対応するやり方で移動され、少なくとも１つの冷却ガス流が塗布装置を先導及び／又は追随するように配送される。

基材の固化と適用される方法とに依存して基材の塗布もまた、ここでは塗布装置により実行される。ここでの塗布装置は、部品の一層ずつ構築を保証するために、本発明による方法に関して移動される。ここでの冷却ガス流の先導配送は、塗布装置が基材の固化と任意選択的に塗布とを実行する前に、領域が冷却されるということを意味する。冷却ガス流の対応する追随配送は、塗布装置が基材の固化とそして任意選択的に基材の塗布とを実行すると、冷却ガス流が部品上へ又は塗布場所上へ配送されるということを意味する。２つの冷却ガス流の先導及び追随配送は好適には、例えば特定温度プロファイルを与えるように発生し得る。冷却ガス流は異なる流量、温度及び／又は圧力を有し得る。

１つの有利な設計実施形態によると、基材は、少なくとも１つの塗布装置により、少なくとも固化され、及び任意選択的にまた塗布され、少なくとも１つの冷却ガス流は塗布装置が移動される面以外の面内の部品上へ向けられる。

部品の一層ずつ構築は特に、部品の一層ずつ構築が保証されるために塗布装置がいくつかの面内で移動されるということを意味する。ここでは層が次から次へ構成される。部品の別の面へ向かう少なくとも１つの冷却ガス流の配向は既に構成された部品の領域上へ冷却ガス流が向けられるということを意味する。

１つの有利な設計実施形態によると、予め定義可能な温度プロフィルが部品内で実現されるように、少なくとも１つの冷却ガス流が部品上へ向けられる。

ここでの温度プロフィルは、熱入力及び出力が標的やり方で影響されるように（例えば繰り返し輪郭が部品内で生成されるように）選択され得る。その代りに又は追加的に、温度プロフィルは、部品の構築の際のいかなる過剰材料応力も回避されるように選択され得、そして、特に熱間割れ及び／又は冷間割れが回避される。その代りに又は追加的に、温度プロフィルは、部品内の材料特性が標的且つ局所的やり方で設定され得るように、例えば鋼の特定結晶構造が実現されるように、特に、部品が局所的可変硬度値及び／又は靭性値を有するように選択され得る。

本発明及び関連技術分野は、添付図面を用いて本明細書においてさらに詳細に説明されることになる。本発明は示された例示的実施形態により制限されるように意図されていないということを指摘しておく。特に、別途明示的に説明しない限り、添付図面において説明された事実の部分的態様を抽出し、そしてこれらと他の図面及び／又は本明細書からの他の部品及び／又は知識とを組み合わせることも可能である。

冷却ガス流を配送するための装置の第１の例を示す。 冷却ガス流を配送するための装置の第２の例を示す。 付加製造方法の例を示す。 付加製造方法の例を示す。 付加製造方法の例を示す。

図１は冷却ガス流を配送するための装置１の第１の例を概略的に示す。装置１はド・ラバルノズル３を有するノズル本体２を含む。ド・ラバルノズル３は、流れにより通過されることができる断面が低減する第１の領域４、流れにより通過されることができる断面が首尾一貫した第２の領域５、及び流れにより通過されることができる断面が増加する第３の領域６を含む。ド・ラバルノズル３は長手軸７に対して回転対称となるように構成される。ド・ラバルノズル３は入力側８及び出口側９を有する。動作中のド・ラバルノズル３は入力側８から出口側９まで流れにより通過される。

動作中の装置１が搬送ガスを供給され得る搬送ガスコネクタ１０はド・ラバルノズル３の入力側８へ流体接続される。装置１はさらに、冷却媒体を搬送ガス流内へ導入するための出口孔１２を有する冷却媒体ノズル１１を含む。冷却媒体ノズル１２は冷却媒体送り込みライン１３へ接続される。冷却媒体送り込みライン１３により動作中の冷却媒体ノズル１１は、出口孔１２を介し搬送ガス流内へ導入される冷却媒体を供給される。ここでの冷却媒体ノズル１１は、冷却媒体流がド・ラバルノズル３内の搬送ガス流内へ導入される又はド・ラバルノズル３の下流の搬送ガス流内へ導入されるようにド・ラバルノズル３の長手軸７に沿って移動可能であるように配置される。これは、冷却媒体ノズル１１は出口孔１２がド・ラバルノズル３内に位置決めされるかド・ラバルノズル３の出口側９の背後に位置決めされるかのいずれかとなるように長手軸方向に移動可能となるように構成されるということを意味する。後者の場合は、ド・ラバルノズル３の出口側９が冷却媒体ノズル１１の出口孔１２とド・ラバルノズル３の入力側８との間に在るということを意味する。冷却媒体流及び搬送ガス流が冷却ガス流を形成する。

図１は冷却媒体ノズル１１がド・ラバルノズルを表す場合を示し、ここで、前記冷却媒体ノズルはド・ラバルノズル３内に在る。動作中、搬送ガスは搬送ガスコネクタ１０を通ってド・ラバルノズル３内へ導入され、生成された搬送ガス流はド・ラバルノズル３内で加速される。冷却媒体流としての冷却媒体は、次に、冷却媒体ノズル１１を通って、生成された搬送ガス流へ加えられる。搬送ガス流中の冷却媒体の分散及び冷却媒体の霧化は冷却媒体が搬送ガス流へ加えられるために発生し、後者の流動性はド・ラバルノズル３により変更される。ド・ラバルノズル３内の冷却媒体ノズル１１の出口孔１２又はド・ラバルノズル３の下流の位置に依存して、搬送ガス流中の冷却媒体の粒径の他の分散及び搬送ガス流中の冷却媒体の他の空間的分散が実現される。

冷却媒体ノズル１１の出口孔１２が移動し得る変位範囲は参照符号１４により識別される。冷却媒体ノズル１１がド・ラバルノズル３から長手軸７の方向に出得る範囲が変位範囲１４の長さの１／５より小さく、好適にはさらに１／１０より小さい、設計実施形態が好ましい。

本発明による装置１の第１の例示的実施形態は多孔質体１５をさらに含む。前記多孔質体１５は、焼結金属ディスクとして構成され、そして冷却媒体ノズル１１又は冷却媒体送り込みライン１３をそれぞれド・ラバルノズル３の内部の中心となるようにする。動作中の搬送ガスは多孔質体１５を通して押し出され、これは搬送ガス流の均質化に繋がる。したがって、搬送ガスの圧力及び速度変動は、一様条件が常に動作中に優先するようにド・ラバルノズル３へ入る前に減衰され得る。

図２は冷却ガス流を配送するための装置１の第２の例を概略的に示す。明瞭化のために、第１の例に関連する差別化の点だけがここでは説明されることになる。そうでなければ第１の例に関連する記述が参照される。異なる冷却媒体ノズル１１が第２の例では構成される。この場合の冷却媒体ノズル１１は、冷却媒体送り込みライン１３も表す毛細管として構成される。冷却媒体（例えば冷却媒体送り込みライン１３からの二酸化炭素など）は、冷却媒体ノズル１１の出口孔１２だけを通って出、次に霧化され、そして搬送ガス流中に分散される。

図３は部品１７の付加製造のための装置１６を極めて概略的に示す。前記装置１６は基材を一領域ずつ固化することにより部品１７を構築する塗布装置１８を有する。ここでの塗布装置は本明細書に記載の付加製造方法に従って構成され得る。固化されることになる部品１７の領域は特に、冷却ガス流１９を配送するための装置１により冷却される。冷却ガス流１９を配送するための装置１は矢印により指示されるように可動となるように構成される。この移動は、矢印の方向だけでなく追加的に特に矢印の方向に対し垂直な方向にも発生し得る。装置１の枢動運動もまた本発明に従って可能である。さらに、冷却ガス流１９を配送するための装置１の運動は塗布装置１８の運動へ結合され得る。部品１７の付加製造のための装置１６の全面が冷却ガス流１９により衝突されることも可能である。

図４は部品１７が塗布装置１８により一層ずつ構成される別の例を示す。冷却ガス流１９を配送するための装置１によるここでの冷却ガス流１９は、塗布装置１８が移動される面以外の面内の部品１７上へ向けられる。特に、ここでの冷却ガス流１９は、部品１７の既に生成された部分上へ、したがって部品１７の構築において塗布装置１８の下の最下部から最上部へ向けられる。ここでの冷却ガス流１９を配送するための装置１は矢印としてプロットされた傾斜２０により象徴化されるように、好適には２つの軸を中心に傾斜され得る。ここでの冷却ガス流１９を配送するための装置１は運動方向２１に移動可能（可動）である。

図５は塗布装置１８及び冷却ガス流１９を配送するための装置１が同じ面内で移動される例を示し、ここでの冷却ガス流１９は塗布装置を運動方向２１に先導及び／又は追随するように移動され得る。ここでの冷却ガス流１９を配送するための装置１は矢印としてプロットされた傾斜２０により象徴化されるように傾斜され得る。

同じ面又は異なる面内の運動、傾斜２０、及び運動方向２１の運動のために、部品１７には、部品１７の材料及び／又は所望特性へ適応化される温度プロフィルが与えられ得る。したがって、特に、部品１７内の局所的硬度及び／又は靭性値が達成され得、そして熱間割れ及び／又は冷間割れの無い製造が実現され得る。

１ 冷却ガス流を配送するための装置
２ ノズル本体
３ ド・ラバルノズル
４ 第１の領域
５ 第２の領域
６ 第３の領域
７ 長手軸
８ 入力側
９ 出口側
１０ 搬送ガスコネクタ
１１ 冷却媒体ノズル
１２ 出口孔
１３ 冷却媒体送り込みライン
１４ 変位範囲
１５ 多孔質体
１６ 付加製造のための装置
１７ 部品
１８ 塗布装置
１９ 冷却ガス流
２０ 傾斜
２１ 運動方向

Claims (14)

1. 各層内の少なくとも領域内で固化される基材から一層ずつ構成される部品（１７）の付加製造の方法であって、少なくとも１つの冷却媒体ノズル（１１）により固化されるべき前記少なくとも領域を冷却するための少なくとも１つの冷却ガス流（１９）が冷却ガス流を形成するように搬送ガス流中へ導入されることを特徴とする方法において、
   冷却媒体は液体及び／又は気体となるように存在し、
   前記冷却ガス流はド・ラバルノズル（３）を介し誘導され、
   前記冷却媒体流は、前記冷却媒体流の前記搬送ガス流中への流出が前記ド・ラバルノズル（３）内で又はその下流で発生し、前記冷却ガス流（１９）が前記部品（１７）上へ向けられるように導入される、方法。
2. 前記ド・ラバルノズル（３）は長手軸（７）を有し、前記ド・ラバルノズル（３）の前記長手軸（７）方向の前記冷却媒体ノズル（１１）は前記ド・ラバルノズル（３）に対して移動可能である、請求項１に記載の方法。
3. 前記冷却媒体ノズル（１１）を貫流する際の前記冷却媒体は液体凝集状態に在る、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記冷却媒体は以下の物質のうちの少なくとも１つ：
   － 二酸化炭素（ＣＯ_２）；
   － 窒素（Ｎ_２）；及び
   － アルゴン（Ａｒ）
   を含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記搬送ガスは以下の気体のうちの少なくとも１つ：
   － 空気；
   － アルゴン；
   － 窒素；及び
   － 二酸化炭素
   を含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記搬送ガス流は前記冷却媒体流が加えられる前に多孔質体（１５）を介し誘導される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記冷却媒体ノズル（１１）は前記ド・ラバルノズル（３）に対して中央に置かれるように構成される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記ド・ラバルノズル（３）は長手軸（７）を有し、前記冷却媒体流は前記ド・ラバルノズル（３）の前記長手軸（７）の方向に導入される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記部品は以下の方法のうちの少なくとも１つ：
   － 選択的レーザ溶融；
   － 選択的レーザ焼結；
   － 結合剤インクジェット印刷；
   － 電子ビーム溶融；
   － 溶融層状化；
   － ワイヤアーク付加製造方法；
   － オーバーレイ溶接；
   － 輪郭クラフティング；
   － 立体リソグラフィ；
   － 露光法；及び
   － ３Ｄスクリーン印刷
   により生成される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記基材は、少なくとも１つの塗布装置（１８）により、少なくとも固化され、及び任意選択的にまた塗布され、前記塗布装置（１８）は対応するやり方で移動され、
    前記少なくとも１つの冷却ガス流（１９）は前記塗布装置（１８）を先導及び／又は追随するように配送される、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記基材は、少なくとも１つの塗布装置（１８）により、少なくとも固化され、及び任意選択的にまた塗布され、
    前記少なくとも１つの冷却ガス流（１９）は前記塗布装置（１８）が移動される面以外の面内で前記部品（１７）上へ向けられる、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記少なくとも１つの冷却ガス流（１９）は、予め定義可能な温度プロフィルが前記部品（１７）内で実現されるように前記部品（１７）上へ向けられる、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記温度プロフィルは熱間割れ及び冷間割れが回避されるように選択される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記温度プロフィルは前記部品内の材料特性が局所的やり方で設定され得るように選択される、請求項１２又は１３に記載の方法。

Images