JP2022522876A - プラットフォームユニット、３ｄプリント装置および３ｄプリント方法 - Google Patents

Abstract

【課題】３Ｄプリント装置および３Ｄ造形方法の改良を提供する。【解決手段】３Ｄプリント装置ＶのベースプレートＤ上に配置されるプラットフォームユニット１は、立体的に積層構築したい部品のための造形面Ｆを形成すると共に、ベースプレートＤに着脱可能に留めることが可能であり、かつ、ａ）造形面Ｆを加熱する少なくとも１つの加熱装置１００、および／またはｂ）造形面Ｆの少なくとも一部を形成する少なくとも１つの離脱可能な焼結用台板、および／またはｃ）前記部品用にプリントされた磁性粒子を配向する少なくとも１つの磁化装置１４０，１４１ａ～１４１ｃを備える。【選択図】図１Ａ

Description

本提案の解決手段は、３Ｄプリント装置（３Ｄ－Druckvorrichtung）用プラットフォームユニット(Plattformeinheit)、３Ｄプリント装置および３Ｄプリント方法に関する。

３Ｄプリントでは、通常、１種以上の材料から三次元部品が積層構築される。これに用いられる材料は、例えば、プラスチックおよび／または樹脂および／またはセラミックスおよび／または金属である。この関連で、例えば、いわゆる熱溶解積層法（Fused Deposition Modeling：略して「ＦＤＭ」）が知られている。ここでは、融解性プラスチックや溶融材料から部品や各ワークが積層構築される。

各部品を積層作製するには、例えばいわゆる３Ｄプリンター形態の３Ｄプリント装置の少なくとも１つのプリントノズルから、造形材料(Druckmaterial)がベースプレートへと配される。つまり、各部品は、プリントノズルから出た造形材料によってコンピュータで積層構築される。これに関しては、例えばＷＯ ２０１８／０３９２６１Ａ1（特許文献１）から、対応する３Ｄプリント装置が知られている。

国際公開第２０１８／０３９２６１号

従来から知られている３Ｄプリント装置の場合、通常、３Ｄプリント装置に設けられるベースプレートが交換可能とされていると共に、当該３Ｄプリント装置内部でその高さを調節することによって造形対象の部品をその上に積層構築できるようになっている。つまり、このようなベースプレートは３Ｄプリント装置の造形プレートとして一般的に機能し、当該造形プレートによって造形対象の立体部品用の平坦な造形面（Druckflaeche）が形成される。特に大型の３Ｄプリント装置の場合には、この種のベースプレートが比較的大きな寸法となって高重量になるため、ベースプレートを３Ｄプリント装置から例えば清掃のために取り外すという作業が、比較的複雑にならざるを得ない場合がある。

さらに、従来技術から知られているベースプレートは、追加機能が典型的に組み込まれていないため、３Ｄプリント装置でプリントされた部品へ柔軟にアプローチすることに貢献することが一般的に出来ない。

上記の背景に鑑みて、本提案の解決手段の目的は、３Ｄプリント装置及び３Ｄプリント方法の改良を可能にすることである。

上記の目的は、請求項１のプラットフォームユニット、請求項１７の３Ｄプリント装置および請求項１８のプリント方法によって達成される。

本提案のプラットフォームユニットは、３Ｄプリント装置のベースプレート上に配置されるように構成されて且つ設けられていると共に、立体的に積層構築したい部品のための造形面を形成する。本提案のプラットフォームユニットは、前記ベースプレートに着脱可能に留めることが可能であり、かつ、
ａ）前記造形面を加熱する少なくとも１つの加熱装置(Heizeinrichtung)、および／または
ｂ）前記造形面の少なくとも一部を形成する、少なくとも１つの（当該プラットフォームユニットから）離脱可能な焼結用台板（Sintergrundplatte）、および／または
ｃ）前記部品用にプリントされた磁性粒子を配向する少なくとも１つの磁化装置（Magnetisierungseinrichtung）、を備える。

本態様で提案する解決手段は、３Ｄプリント装置のベースプレートに着脱可能に留めることが可能であるとともに１つ以上の追加機能を供与する、独立したプラットフォームユニットを提供するという基本的思想に基づいたものである。この追加機能とは、３Ｄプリントプロセスにおいて前記造形面の所定の加熱を可能にすることや、上部に載った造形部品と一緒に後続の焼結過程へ移送することが可能な焼結用台板を提供することや、３Ｄプリント装置で造形される製造対象部品用の磁性粒子を（同時に）磁化することであり得る。

前記プラットフォームユニットは、前記３Ｄプリント装置の前記ベースプレートに着脱可能に留められる。つまり、前記プラットフォームユニットは、前記ベースプレートからの取外しが可能であるように、特には、交換可能であるように構成され得る。これにより、特には、前記プラットフォームユニットの装備を先に行ってから前記３Ｄプリント装置に設置するということが容易になり得る。また、前記ベースプレートに対して（所望の追加機能に応じて）任意で留められることが可能な、様々なプラットフォームユニットを用意しておくことができるようになる。これに代えて又はこれに加えて、同じプラットフォームユニットに対し、別の追加機能を装備するよう構成及び設けるということも可能になる。このときにも、プラットフォームユニットがベースプレートに着脱可能に留められるという構成により、前記３Ｄプリント装置外部でそのプラットフォームユニットの装備を簡単に行うことができる。

原則として、前記プラットフォームユニットを着脱可能に留める対象となる前記ベースプレート自体も、前記３Ｄプリント装置から取り外し可能である。しかし、これは決して必須でない。また、前記３Ｄプリント装置での前記ベースプレートの高さは、製造対象部品の積層構築を可能にするように又は少なくとも支援するように調節可能となっている。一例として、前記プラットフォームユニットは、独立して組み立てられてから前記ベースプレートに留めることが可能な構造ユニットを形成し得る。

一実施形態において、前記プラットフォームユニットは、少なくとも１つのガイド体を具備しており、当該ガイド体は、前記ベースプレートのガイド装置に取り付けられることで前記プラットフォームユニットを前記ベースプレート上に変位可能(verschieblich)に取り付けるように構成され且つ設けられている。このようなガイド装置は、例えば、少なくとも１つのガイドレールからなり得る。前記３Ｄプリント装置のセットアップ時に、前記プラットフォームユニットの前記少なくとも１つのガイド体は、前記ベースプレート上に配置したあとの当該プラットフォームユニットを所定の終点位置でロックされるまで前記ベースプレートに対して調節路に沿って変位案内することができるように、前記ガイドレールに変位可能に設置され得る。

この関連で、例えば、前記プラットフォームユニットは、少なくとも１つのロックエレメント(Arretierelement)を具備するものとされ得て、当該プラットフォームユニットは、前記ガイド装置を介して到達した終点位置に前記ロックエレメントを用いてロックされることが可能となる。つまり、例えば、前記プラットフォームユニットは、前記ベースプレートの前記ガイド装置上で進出状態の始点位置を取るように配置され得る。そして、前記プラットフォームユニットは、目的の前記終点位置へと案内方向に移動させられてから、前記少なくとも１つのロックエレメントを用いてロックされ得る。

これに代えて又はこれに加えて、例えば係止ラグ、係止フック等の形態の少なくとも１つの係止エレメント（Rastelement）が設けられて、前記プラットフォームユニットが、前記ベースプレート上で到達した目的の終点位置で前記係止エレメントによって電源へと且つ／或いは前記３Ｄプリント装置の電子制御システムへと導電接続されることが可能とされてもよい。つまり、前記プラットフォームユニットを前記ベースプレートに取り付けた際に、当該プラットフォームユニットが前記少なくとも１つの係止エレメントで当該ベースプレート上の対応係止エレメントに係止することにより、例えば前記少なくとも１つの加熱装置及び／又は前記少なくとも１つの磁化装置に電力を供給するための、かつ／あるいは、前記少なくとも１つの加熱装置や前記少なくとも１つの磁化装置の動作を特には３Ｄ造形過程時に電気信号によって制御するのを可能にするための導電接続が確立される。

また、原則として、前記プラットフォームユニットの前記少なくとも１つの係止エレメントは、前記プラットフォームユニットが前記ベースプレート上で目的の終点位置にまで移動したときにのみ装置側又はベースプレート側の対応係止エレメントと係合することが可能とされる。変形例として、前記係止エレメントは、前記プラットフォームユニットが前記ベースプレートに配置された時点で、つまり、具体的に述べると、前記ベースプレートへの配置後に前記プラットフォームユニットを（例えば、始点位置からベースプレート側のガイド装置を使って変位させて）終点位置へと移動させる時点で、対応係止エレメントに既に係止しているものとされてもよい。

例示的な一実施形態において、前記プラットフォームユニットは、前記少なくとも１つの加熱装置及び／又は前記少なくとも１つの焼結用台板及び／又は前記少なくとも１つの磁化装置が固定される基台を有している。この関連で、具体的に述べると、前記少なくとも１つの加熱装置及び／又は前記少なくとも１つの離脱可能な焼結用台板及び／又は前記少なくとも１つの磁化装置は、前記基台に任意で、つまり、交換可能に固定することが可能であり得る。結果として、具体的に述べると、前記プラットフォームユニットは、前記少なくとも１つの加熱装置及び／又は前記少なくとも１つの離脱可能な焼結用台板及び／又は前記少なくとも１つの磁化装置有りでも無しでも前記３Ｄプリント装置に適用可能となり得る。つまり、これに基づく一改良形態では、前記基台に、例えば前述した３つの構成要素又はユニットのうちの一つだけ又はこれら構成要素／ユニットのうちの複数（二つ以上）をモジュールの様式で適宜装備させることが可能とされる。

例えば、前記加熱装置を保持する少なくとも１つの第１の（加熱用）プレートが設けられる。また、前記焼結用台板を保持する第２の（支持）プレートや、前記少なくとも１つの磁化装置を保持する第３の（磁化用）プレートが設けられ得る。前述した構成要素／ユニットを前記プラットフォームユニットに複数設けなければならない場合、当該プラットフォームユニットは、前記第１のプレート及び／又は第２のプレート及び／又は第３のプレートを上下に配置することが可能、特には、互いに積み重ねて層状化することが可能であるように構成される。これにより、前記３Ｄプリント装置による造形時に、前記プラットフォームユニットにより提供される造形面の機能として、本提案の全ての追加機能又は一部の追加機能のみを提供するということが可能となる。つまり、例えば、造形対象部品を後続の焼結過程へ移送させる必要がある場合にのみ、焼結用台板を前記プラットフォームユニットに設けるということが可能となる。このとき、当該焼結用台板が離脱可能であることにより、上部の造形部品と一緒に当該焼結用台板を前記プラットフォームユニットから分離させて後続の焼結過程へ移送することが可能となるので、次の製造過程が簡単になり得る。後続の焼結過程が設けられていないのであれば、前記プラットフォームユニットは焼結用台板なしで使用されることになる。

焼結用台板は、例えば、セラミックス材料からなり得る。セラミックス製、つまり、非磁性の焼結用台板は、前記プラットフォームユニットで磁化装置と組み合わされることが可能なので特に有利である。

前述したように、前記プラットフォームユニットの一実施形態では、前記少なくとも１つの加熱装置を保持する第１の（加熱用）プレート及び／又は前記少なくとも１つの離脱可能な焼結用台板を保持する第２の（支持）プレート及び／又は前記少なくとも１つの磁化装置を保持する第３の（磁化用）プレートの異なるプレート同士を、前記プラットフォームユニットの基台に様々な組合せで固定することが可能であり得る。つまり、この種のプラットフォームユニットにはモジュールの様式で様々なプレートを装備させることが可能であり、これにより、特には造形対象の立体部品及び／又はこの目的に用いられる造形材料に応じて、当該プラットフォームユニットに様々な機能を自由自在に供与することができる。

一実施形態において、前記基台は、特には前記加熱装置及び／又は当該加熱装置の上に位置した磁化装置の簡単な交換を可能にする目的で、少なくとも１つの当該加熱装置及び／又は少なくとも１つの当該磁化装置との電気的接続用の例えばコネクタソケット、コネクタプラグ等の形態の少なくとも１つのプラグインコネクタを有している。つまり、前記基台の前記プラグインコネクタにより、前記加熱装置及び／又は前記磁化装置をプラグイン型導電接続で前記３Ｄプリント装置の電源及び／又は前記３Ｄプリント装置の電子制御システムへと簡単に接続することが可能となる。

前記装置及び／又は前記追加機能を供与するプレートが交換可能であるか否かにかかわらず、前記少なくとも１つの加熱装置を保持する加熱用プレートは、前記プラットフォームユニットにおいて、前記少なくとも１つの磁化装置を保持する磁化用プレートの下に位置するものとされ得る。つまり、本実施形態では、前記磁化装置を保持する前記磁化用プレートが、加熱用プレートの上、つまり、特には加熱用プレート上に位置することになる。これにより、例えば当該磁化用プレートにより又は当該磁化用プレートの上に位置した別のプレートにより形成される前記プラットフォームユニットの造形面が加熱されるだけでなく、磁性粒子を配向させる所定の磁場も利用できるようになり得る。

前記少なくとも１つの加熱装置は、例えば、加熱線および／または加熱コイルを具備している。

前記少なくとも１つの磁化装置は、例えば、磁気コイルおよび／または磁石を具備している。例えば、前記磁化装置の磁石は、永久磁石または電磁石であり得る。一実施形態において、前記プラットフォームユニットは、例えば、製造対象の部品に応じて当該プラットフォームユニットに任意で固定することができる複数の交換可能な磁化用プレートを具備したものとされる。そして、これらの磁化用プレートは、例えば、当該磁化用プレートに設けられた磁石／コイルの強度および／または磁石／コイルの数および／または磁石／コイルの配置が異なっている。これにより、例えば、選択可能な別の磁化用プレート又は複数の磁化用プレートを造形対象の部品に応じて前記プラットフォームユニットに装備させて、造形過程時の磁性粒子の配向を異ならせることが可能となる。

前記焼結用台板は、例えば、支持プレートに設けられ得て、前記焼結用台板は当該支持プレートから上昇させられることが可能とされる。これにより、例えば、前記焼結用台板は、前記支持プレートを介して前記プラットフォームユニットに固定されると共に、当該焼結用台板の上に位置した造形部品と一緒に当該支持プレートから上昇可能となる。これにより、前記部品は、前記焼結用台板によって後続の焼結過程へ移送されることになる。そのため、前記部品をそれ単独で持ち上げて次の処理へ移送するという必要性がなくなる。むしろ、この目的に設けられた前記焼結用台板を、上部に載った造形部品と一緒に単に上昇させるだけでよくなる。

前記焼結用台板は、例えば、前記支持プレートにおける取付開口に設置されている。このときの一改良形態では、前記取付開口に設置された前記焼結用台板が、当該取付開口の外周縁と同一平面上である、特には面一である。これにより、前記支持プレートのうちの、前記取付開口の外縁を構成する少なくとも一部が、前記焼結用台板と共同で前記３Ｄプリント装置内で前記造形面を形成することになり得る。

一実施形態では、前記焼結用台板を前記支持プレートから（自動的に又は手動で）簡単に上昇させるために、前記焼結用台板のプレート外周縁および／または前記支持プレートに、ツールを係合させる少なくとも１つの凹所が設けられている。前記焼結用台板は、この凹所を介して前記ツールで前記支持プレートから上昇させることが可能となる。例えば、前記ツールは、手動で操作可能な又はモータ駆動の（つまり、特にはコンピュータによる）調節可能な昇降ツールである。この昇降ツールは、前記凹所から前記焼結用台板のプレート外縁に係合して（hintergreifen）当該焼結用台板を前記支持プレートにおける前記取付開口から上昇させ、当該焼結用台板を当該焼結用台板の上に載った造形部品と一緒に後続の処理過程へ移送するものであり得る。

当然ながら、本提案の解決手段には、本提案のプラットフォームユニットを少なくとも１つ備えた、立体部品を積層構築する３Ｄプリント装置も含まれる。

これとは別に、本提案の解決手段の他の態様では、３Ｄプリント装置であって、部品用にプリントされた磁性粒子を当該３Ｄプリント装置の造形面上で配向する少なくとも１つの磁化装置を備えた、３Ｄプリント装置が提供される。

つまり、本態様で提案する３Ｄプリンター装置は、対応する磁化装置を、プラットフォームユニットが追加で設けられて且つ当該プラットフォームユニットに当該磁化装置が設けられているか否かにかかわらず備えている。したがって、これには、例えば、少なくとも１つの磁化装置を前記３Ｄプリント装置のベースプレートに設けてなる実施形態も含まれている。つまり、対応する磁化装置は、例えば、前記部品を形成するための前記３Ｄプリント装置の造形面に配された造形材料中の磁性粒子を選択的に配向させる少なくとも１つの磁石および／または少なくとも１つのコイルの存在を伴うことになる。

さらなる他の態様は、３Ｄプリント装置の造形面上に立体部品を積層構築する方法であって、前記部品用にプリントされた磁性粒子が、少なくとも１つの磁化装置を用いて前記造形面上で配向される、方法に関する。

つまり、対応する造形方法は、特には本提案の３Ｄプリント装置で、特には本提案のプラットフォームユニットの一実施形態を用いて実施することができるが、これらとは関係なく実施することも可能である。

例えば、本提案の造形方法の一実施形態では、プリントされた前記磁性粒子が前記少なくとも１つの磁化装置を用いて前記造形面上で配向される際に、プリントされた磁性粒子が、構築対象の前記部品の造形材料中の少なくとも部分的に未だ液状である結合材内に存在している。つまり、結合材内に前記磁性粒子が存在した状態の前記造形材料が前記造形面へと配されて前記磁化装置及び当該磁化装置により生成された磁場で当該磁性粒子の選択的な配向が行われることにより、造形過程の初期段階にて製造部品への所定の磁化作用が確立される。

本提案の解決手段の前述した各種態様同士は、簡単に組み合わせることが可能である。特定の態様について既述した利点や特徴および後述する利点や特徴は、そのようにして形成された異種態様の実施形態にも当てはまるものとする。

添付の図面は、本提案の解決手段の考えられ得る実施形態を例示したものである。

加熱装置を保持する加熱用プレートを備えた本提案のプラットフォームユニットの一実施形態が、３Ｄプリンター装置のベースプレート上にある状態を示す図である。 図１Ａの他の図である。 加熱用プレートを省略した、前記プラットフォームユニットの平面図である。 図１Ａ及び図１Ｂのプラットフォームユニットが、磁化装置の複数の磁石およびコイルを保持する磁化用プレートを備えた場合の図である。 図３Ａの他の図である。 図３Ａ及び図３Ｂのプラットフォームユニットを、磁性を持つ造形材料を糸状に配する造形ノズルと共に示した拡大図である。 離脱可能な焼結用台板を保持する支持プレートを備えたプラットフォームユニットを示す平面図である。 ベースプレート上での進出状態の（始点）位置にある図１Ａ～図４のプラットフォームユニットを示す斜視図である。 図１Ａ～図５のプラットフォームユニットを適用する３Ｄプリント装置の一例を示す斜視図である。

図６は、例えばいわゆる３Ｄプリンターの形態の３Ｄプリント装置Ｖの斜視図である。３Ｄプリント装置Ｖは、当該３Ｄプリント装置の造形空間Ｒ内部で部品を積層構築する。３Ｄプリント装置Ｖで実施される付加製造プロセスにより、当該３Ｄプリント装置のベースプレートＤ上に立体部品を積層構築することができる。例えば、前記３Ｄプリント装置では、いわゆる熱溶解積層法
を実施することができる。

図６の３Ｄプリント装置Ｖのベースプレートには、ガイド装置２が設けられている。これにより、当該ベースプレートに、独立したプラットフォームユニット１を着脱可能に留めることができる。つまり、前記プラットフォームユニット（図６に図示せず）を配置した後、これをガイド装置２によって終点位置にまで変位させることができる。このようにして、最終的に、造形空間Ｒ内部で立体部品を積層構築するための造形面Ｆが、ベースプレートＤへと着脱可能に留められたプラットフォームユニット１によって形成される。

ここでは、図１Ａ～図５に、ベースプレートＤのガイド装置２に取り付けるプラットフォームユニット１の実施形態として、様々な装備の実施形態を示す。図１Ａ及び図１Ｂ、図２、図３Ａ～図３Ｃ、図４並びに図５のプラットフォームユニット１は、同じプラットフォームユニット１に対して装備を行った結果の各種実施形態であるとも言えるし、ベースプレートＤに任意で固定することが可能な別々のプラットフォームユニット１であるとも言える。各プラットフォームユニット１は、ベースプレートＤのガイド装置２に着脱可能に留めることが可能な基台Ｂを有しており、基台Ｂには、様々な追加機能を供与する各種プレート１０，１４，１５を任意で装備させることが可能である。

図１Ａ及び図１Ｂの実施形態では、プラットフォームユニット１の基台Ｂがガイド装置２上の終点位置にある様子が描かれている。このとき、基台Ｂは、２つのガイドストリップ１．５，１．６の形態のガイド体によってガイド装置２のうちの２つの離間した平行なガイドレール２０，２１上で変位可能に保持されている。基台Ｂは、図示の終点位置になると、側方からアクセス可能なロックエレメント１．１～１．４を用いてロックされる。ここでは、各ガイドレール２０，２１に（したがって、基台Ｂの各長手方向側部に）、２つのロックエレメント１．１，１．２；１．３，１．４が対応している。

基台ＢをベースプレートＤ上で変位させるために、基台Ｂは前方把持部１ｃを有している。手動で前方把持部１ｃに力を加えることにより、基台Ｂ、したがってプラットフォームユニット１全体を、ベースプレートＤのガイド装置２を介して前記終点位置と進出状態の（始点）位置との間で変位させることができる。その進出状態の位置にあるときの基台Ｂは、当該基台Ｂの２つの側方把持部１ａ，１ｂでガイド装置２から持ち上げることが可能であり、これにより、プラットフォームユニット１全体をベースプレートＤから外すことができる。

図１Ａ及び図１Ｂの実施形態では、基台Ｂに加熱用プレート１０が設けられている。この加熱用プレート１０は、基台Ｂの上側に、３Ｄプリント装置Ｖで造形したい部品のための造形面Ｆを形成する。加熱用プレート１０には、加熱コイル１００又は加熱線の形態の加熱装置が埋め込まれている。ここでは、加熱コイル１０が、加熱用プレート１００に沿って往復するように曲設されている。これにより、造形過程において加熱コイル１００で造形面Ｆを選択的に加熱して、例えば、配したばかりの造形材料層が既に生じている造形材料層に付着するのを促したり、既に配された後の造形材料層を所定の温度に維持したりすることが可能になる。

図２によると、基台Ｂは、例えば、加熱用プレート１０の加熱コイル１００の電気的接触を確立する目的のプラグ、ソケットなどの形態のプラグインコネクタ１２を上面に有している。加熱用プレート１０を基台Ｂに適切に固定した際に、加熱用プレート１０の下面の対応するプラグインコネクタをプラグインコネクタ１２に差し込むことが可能となっている。また、基台Ｂには、プラグインコネクタ１２に代えて又はプラグインコネクタ１２に加えて、基台Ｂに取り付けられた（モジュール様式の）プレートを制御したり当該プレートに電力を供給したりするのを可能にする異種構成の電子部品が設けられ得る。図示の実施形態では、基台Ｂが、さらに、切換弁１３を有している。この切換弁１３は、（モジュール様式の）プレートを空気圧制御式で基台Ｂにロックする実施形態にて設けられる。これにより、基台Ｂに配置されたプレートを、切換弁１３に接続された空気圧回路によって防振固定することが可能になる。

基台Ｂには、前方把持部１ｃとは反対側の後側に、当該基台１をベースプレートＤ上の前記終点位置で係止させるための且つ／或いは当該基台Ｂを前記３Ｄプリント装置の電源及び／又は上位電子制御システムと接続させる電気的接触用の係止エレメントが、係止ラグ１１ａ，１１ｂの形態で設けられ得る。これらの係止ラグ１１ａ，１１ｂは、基台ＢをベースプレートＤ上の前記終点位置にまで変位させたときに、ベースプレートＤの対応係止エレメントと形状係合する。

図３Ａ～図３Ｃの実施形態では、プラットフォームユニット１の基台Ｂに磁化用プレート１４が装備されている。この磁化用プレート１４は、磁化装置を保持している。本例の磁化装置は、複数の磁石１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃおよびコイル１４０で形成されている。複数の磁石１４１ａ～１４１cは、磁化用プレート１４に所定のパターンで配置されており、例えば、電磁石および／または永久磁石として構成されている（具体的に述べると、電磁石と永久磁石との組合せも包含される）。３Ｄプリント装置Ｖ内部での造形過程時には、磁化用プレート１４のなかの造形面Ｆを形成する上面へとプリントされた磁性粒子が、磁化用プレート１４の磁化装置１４０，１４１ａ～１４１ｃによって選択的に配向され得る。このように、磁化用プレート１４の造形面Ｆに配された造形材料が磁性粒子を含んでいる場合には、磁化装置１４０，１４１ａ～１４１ｃで当該磁化装置１４０，１４１ａ～１４１ｃの磁力の作用によって前記磁性粒子を選択的に配向することができる。これに関しては、例えば、配された造形材料中の部分的に未だ液状である結合材内に存在している磁性粒子が、造形と同時に配向されることになる。

また、プラットフォームユニット１の基台Ｂ上の磁化用プレート１４は簡単に交換することもできるので、例えば設けられている磁石１４１ａ～１４１ｃの数及び／又は配置が相異なる様々な磁化用プレート１４を、（特には、造形対象の部品やここで配向を受ける磁性粒子に応じて）基台Ｂに任意に固定することが可能となり得る。

図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示す実施形態では、磁化用プレート１４が加熱用プレート１０と組み合わされている。ここでの磁化用プレート１４は、加熱用プレート１０を完全に覆うように且つ造形対象部品のための造形面Ｆが当該磁化用プレート１４によって形成されるように、加熱用プレート１０の上に設けられている。つまり、本実施形態では、各種追加機能を集積するために、プレート１０，１４の形態の複数のモジュールがプラットフォームユニット１の基台Ｂに上下に配置されて互いに積層されている。ここでは、例えば、磁化用プレート１４の上面に配された造形材料を、加熱用プレート１０からの熱作用によって選択的に加熱することが可能となっている。

図３Ｃは、磁性粒子を含む造形材料３０を配する際の、磁化用プレート１４を装備したプラットフォームユニット１の拡大図である。ここでは、造形材料３０が磁化用プレート１４の磁石１４１ｂの領域に造形ノズル３から糸状に配されることで、造形材料３０に含まれた磁性粒子を造形過程時に（通電状態の）当該磁石１４１ｂによって選択的に配向することが可能となる。

図４のプラットフォームユニット１では、当該プラットフォームユニット１から離脱可能な焼結用台板１５０を保持する支持プレート１５が基台Ｂに設けられている。ここでの焼結用台板１５０は、当該焼結用台板１５０のなかの造形面Ｆを形成する上面が支持プレート１５と面一になるようにして支持プレート１５における取付開口１５１に設置されている。前記焼結用台板は、外縁にて、互いに分散配置された複数（本例では３つ）の各場所に凹所１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃを有している。焼結用台板１５０の（本例では円盤の形態を取っている）プレート外縁にあるこれらの凹所１５０ａ～１５０ｃには、リフト・ツール(Hebewerkzeug)が係合し得る。当該リフト・ツールは、支持プレート１５からリフト用台板１５０を手動で又は自動的に（例えばロボットアーム等を用いて）上昇させるように凹所１５０ａ～１５０ｃに係合する。

図４では凹所１５０ａ～１５０ｃの断面が部分円の形状とされているが、凹所１５０ａ～１５０ｃは（断面が）別の形状であってもよく、例えば円形断面とされる。これに代えて又はこれに加えて、支持プレート１５が、取付開口１５１のうちの、焼結用台板１５０と向かい合う外縁に、昇降ツールと係合する単一の凹所又は複数の凹所を有するものとされてもよい。支持プレート１５にも凹所が設けられている場合、焼結用台板１５０が取付開口１５１内で所定の向きを取った際に、焼結用台板１５０の凹所１５０ａ～１５０ｃと支持プレート１５のそれらの凹所とが向い合うことで、前記昇降ツールの係合に利用可能な開口を拡張することが可能になる。

焼結用台板１５０は、後続の焼結過程へ移送されるように構成され且つ設けられている。このようにして、３Ｄプリント装置Ｖの造形空間Ｒ内で造形された立体部品を前記焼結用台板と一緒にプラットフォームユニット１から上昇させて後続の焼結過程へ移送するので、その前に当該部品をこの目的のためにプラットフォームユニット１から取り出す必要がなくなるほか、損傷の懸念なく上昇させることが可能となる。

ここでは、原則として、焼結用台板１５０付きの支持プレート１５をそれ単独で基台Ｂに設けることが可能である。しかし、それと同時に、支持プレート１５は、加熱用プレート１０や磁化用プレート１４の形態のモジュール様式の１つ以上のプレートに対し、モジュール様式のさらなるプレートとして組み合わせることも可能である。具体的に述べると、基台Ｂ上の配置構成を、焼結用台板１５０を挿設させた支持プレート１５が加熱用プレート１０の上方／加熱用プレート１０上（oberhalb/auf der Heizplatte 10）、磁化用プレート１４の上方／磁化用プレート１４上、または加熱用プレート１０と磁化用プレート１４との組合せの上方／当該組合せ上になるような配置構成とすることが可能である。このように、プラットフォームユニット１の図示の実施形態では、基台Ｂに対して自由自在に装備を行い、条件の詳細に応じて当該プラットフォームユニット１に様々な機能を集積することが可能である。

一例として、焼結用台板１５０はセラミックス製である。具体的に述べると、セラミックス製の焼結用台板１５０には、下側の磁化用プレート１４の磁化装置１４０，１４１ａ～１４１ｃで生成された磁場へ結果として影響が生じないという利点がある。

また、プラットフォームユニット１は、それ全体をベースプレートＤから取り外すことが可能である。したがって、プラットフォームユニット１を独立した構造ユニットとして組み立ててからベースプレートＤに取り付けるということが可能になる。プラットフォームユニット１により、３Ｄ造形装置Ｖで実施可能な造形過程が自由自在になるだけでなく、３Ｄプリント装置Ｖに対して装備を施す作業が大幅に簡単にできるようになる。

図５には、ベースプレートＤ上で引き出された位置にあるプラットフォームユニット１が描かれている。図５に示す引き出された位置にあるときのプラットフォームユニット１は、ガイド装置２から取り外すことが可能である。逆に、図１Ａ～図４に対応する目的の終点位置へと移動させたいのであれば、プラットフォームユニット１をガイドレール２０，２１に沿って変位させることが可能である。

また、プラットフォームユニット１がベースプレートＤ上に変位可能に取り付けられていることで、プラットフォームユニット１が提供する造形面Ｆからの造形部品の取出しが簡単になる。つまり、プラットフォームユニット１は、その基台Ｂがガイド装置２のガイドレール２０，２１に変位可能に保持されていることで、相対する２つの調節方向Ｒ１，Ｒ２へと長手方向に調節されることが可能である。このとき、プラットフォームユニット１は、前方把持部１ｃで引っ張られることによって前記進出状態の位置へと調節方向Ｒ１に変位することが可能である。その結果、プラットフォームユニット１は造形空間Ｒ外部へとシフトする。

１ プラットフォームユニット
１ａ，１ｂ （側方）把持部
１ｃ 前方把持部
１．１，１．２，１．３，１．４ ロックエレメント
１．５，１．６ ガイド体
１０ 加熱用プレート
１００ 加熱コイル（加熱装置）
１１ａ，１１ｂ 係止ラグ（係止エレメント）
１２ 電子部品／プラグインコネクタ
１３ 切換弁
１４ 磁化用プレート
１４０ コイル
１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ 磁石
１５ 支持プレート
１５０ 焼結用台板
１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ 凹所
１５１ プレート開口
２ ガイド装置
２０，２１ ガイドレール
３ 造形ノズル
３０ 造形材料
Ｂ 基台
Ｄ 造形プレート／ベースプレート
Ｆ 造形面
Ｒ 造形空間
Ｒ１，Ｒ２ 方向
Ｖ ３Ｄプリント装置

Claims (19)

1. ３Ｄプリント装置（Ｖ）のベースプレート（Ｄ）上に配置されるプラットフォームユニットであって、
   当該プラットフォームユニット（１）は、三次元的に層状に構築したい部品のためのプリント面（Ｆ）を形成する、プラットフォームユニット(１)において、
   当該プラットフォームユニット（１）は、前記ベースプレート（Ｄ）に着脱可能に留めることが可能であり、かつ、
   ａ）前記プリント面（Ｆ）を加熱する少なくとも１つの加熱装置（１００）、および／または
   ｂ）前記プリント面（Ｆ）の少なくとも一部を形成する少なくとも１つの離脱可能な焼結用台板、および／または
   ｃ）前記部品用にプリントされた磁性粒子を配向する少なくとも１つの磁化装置（１４０，１４１ａ～１４１ｃ）、
   を備えることを特徴とする、プラットフォームユニット。
2. 請求項１に記載のプラットフォームユニットにおいて、当該プラットフォームユニット（１）が、独立して組み立てられてから前記ベースプレート（Ｄ）に留めることが可能な構造ユニットを形成していることを特徴とする、プラットフォームユニット。
3. 請求項１または２に記載のプラットフォームユニットにおいて、当該プラットフォームユニット（１）が、少なくとも１つのガイド体（１．５，１．６）を具備しており、当該ガイド体（１．５，１．６）は、前記ベースプレート（Ｄ）のガイド装置（２）に取り付けられることで当該プラットフォームユニット（１）を前記ベースプレート（Ｄ）上に変位可能に取り付けるように構成され且つ設けられていることを特徴とする、プラットフォームユニット。
4. 請求項３に記載のプラットフォームユニットにおいて、当該プラットフォームユニット（１）が、少なくとも１つのロックエレメント（１．１～１．４）を具備しており、当該プラットフォームユニット（１）は、前記ガイド装置（２）を介して到達した終点位置に前記ロックエレメント（１．１～１．４）を用いてロックされることが可能であることを特徴とする、プラットフォームユニット。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のプラットフォームユニットにおいて、当該プラットフォームユニット（１）に、少なくとも１つの係止エレメント（１１ａ，１１ｂ）が設けられており、当該プラットフォームユニット（１）は、前記ベースプレート（Ｄ）上で到達した目的の終点位置で前記係止エレメント（１１ａ，１１ｂ）によって電源へと且つ／或いは前記３Ｄプリント装置（Ｖ）の電子制御システムへと導電接続されることが可能であることを特徴とする、プラットフォームユニット。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のプラットフォームユニットにおいて、当該プラットフォームユニット（１）は、前記少なくとも１つの加熱装置（１００）及び／又は前記少なくとも１つの焼結用台板及び／又は前記少なくとも１つの磁化装置（１４０，１４１ａ～１４１ｃ）が固定される基台（Ｂ）を有していることを特徴とする、プラットフォームユニット。
7. 請求項６に記載のプラットフォームユニットにおいて、当該プラットフォームユニット（１）は、前記少なくとも１つの加熱装置（１００）及び／又は前記少なくとも１つの離脱可能な焼結用台板及び／又は前記少なくとも１つの磁化装置（１４０，１４１ａ～１４１ｃ）有りでも無しでも、前記３Ｄプリント装置（Ｖ）に適用されることが可能であるように、当該少なくとも１つの加熱装置（１００）及び／又は当該少なくとも１つの離脱可能な焼結用台板及び／又は当該少なくとも１つの磁化装置（１４０，１４１ａ～１４１ｃ）を前記基台に任意で固定することが可能であることを特徴とする、プラットフォームユニット。
8. 請求項６または７に記載のプラットフォームユニットにおいて、前記基台（Ｂ）が、前記少なくとも１つの加熱装置（１００）及び／又は前記少なくとも１つの磁化装置（１４０，１４１ａ～１４１ｃ）との電気的接続用の少なくとも１つのプラグインコネクタ（１３）を有していることを特徴とする、プラットフォームユニット。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のプラットフォームユニットにおいて、前記少なくとも１つの加熱装置（１００）を保持する加熱用プレート（１０）が設けられており、当該加熱用プレート（１０）は、当該プラットフォームユニット（１）において、前記少なくとも１つの磁化装置（１４０，１４１ａ～１４１ｃ）を保持する磁化用プレート（１４）の下に位置していることを特徴とする、プラットフォームユニット。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載のプラットフォームユニットにおいて、前記少なくとも１つの加熱装置が、加熱線および／または加熱コイル（１００）を具備していることを特徴とする、プラットフォームユニット。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のプラットフォームユニットにおいて、前記少なくとも１つの磁化装置（１４０，１４１ａ～１４１ｃ）が、磁気コイル（１４０）および／または磁石（１４１ａ～１４１ｃ）を具備していることを特徴とする、プラットフォームユニット。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のプラットフォームユニットにおいて、前記焼結用台板（１５０）が支持プレート（１５）に設けられており、前記焼結用台板（１５０）は当該支持プレート（１５）から上昇させられることが可能であることを特徴とする、プラットフォームユニット。
13. 請求項１２に記載のプラットフォームユニットにおいて、前記焼結用台板（１５０）が、前記支持プレート（１５）における取付開口（１５１）に設置されていることを特徴とする、プラットフォームユニット。
14. 請求項１３に記載のプラットフォームユニットにおいて、前記取付開口（１５１）に設置された前記焼結用台板（１５０）が、当該取付開口（１５１）の外周縁と同一平面上であることを特徴とする、プラットフォームユニット。
15. 請求項１２から１４のいずれか一項に記載のプラットフォームユニットにおいて、前記焼結用台板（１５０）が、プレート外周縁にて、かつ／あるいは、前記支持プレート（１５）が、前記焼結用台板（１５０）を収容する取付開口（１５１）にて、前記焼結用台板（１５０）を前記支持プレート（１５）から上昇させることが可能なツールが係合する少なくとも１つの凹所（１５０ａ～１５０ｃ）を有していることを特徴とする、プラットフォームユニット。
16. 請求項１から１５のいずれか一項に記載のプラットフォームユニット（１）を少なくとも１つ備えた、３次元部品を積層構築する３Ｄプリント装置。
17. 造形面（Ｆ）上に立体部品を積層構築する３Ｄプリント装置において、
    当該３Ｄプリント装置（Ｖ）が、前記部品用にプリントされた磁性粒子を前記プリント面（Ｆ）上で配向する少なくとも１つの磁化装置（１４０，１４１ａ～１４１ｃ）を備えていることを特徴とする、３Ｄプリント装置。
18. ３Ｄプリント装置（Ｖ）のプリント面（Ｆ）上に３次元部品を積層構築する方法において、
    前記部品用にプリントされた磁性粒子が、少なくとも１つの磁化装置（１４０，１４１ａ～１４１ｃ）を用いて前記プリント面（Ｆ）上で配向されることを特徴とする、方法。
19. 請求項１８に記載の方法において、プリントされた前記磁性粒子が前記少なくとも１つの磁化装置（１４０，１４１ａ～１４１ｃ）を用いて前記プリント面（Ｆ）上で配向される際に、当該プリントされた磁性粒子は、造形材料（３０）中の少なくとも部分的に未だ液状である結合材内に存在していることを特徴とする、方法。

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