JP2023519533A - 部品の付加製造を特に選択的な溶融又は焼結によって行うための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、部品の付加製造を特に選択的な溶融又は焼結によって行うための装置に関し、この装置は、光ビーム束を生成するための光源と、処理ヘッドであって、光ビーム束が処理ヘッドに導かれるように光源にビームガイドで結合されるか、又は光ビーム束が処理ヘッドから処理領域上に導かれるように光源が処理ヘッド上に直接配置される、処理ヘッドと、を備え、処理ヘッドが、光ビーム束を処理領域の所望の位置に向けることができるように移動可能に取り付けられる。本発明は、複数の処理ヘッドが光ビーム束を処理領域にそれぞれ向けるために提供され、処理ヘッドは、トラバースに沿って移動可能なキャリッジにそれぞれ配置されることを特徴とする。これにより、粉末を複数の場所で同時に溶融又は焼結することができる。好ましくは、処理ヘッドは、旋回アーム上に配置される。これにより、この装置の設計を非常にシンプルで費用対効果の高いものにできる。【選択図】図２

Description

本発明は、部品の付加製造を特に選択的な溶融又は焼結によって行うための装置に関する。

特許文献１は、部品の付加製造を空間的に分離された複数の鋼鉄ガイドを用いて行う装置及び方法を記載している。処理ヘッドは、複数のビームを目標位置に向けるために使用することができる複数の光スイッチング素子を備える。処理ヘッドは、直線軸上に調整可能に配置される。この直線軸は、それに直交する直線軸上に調整可能に取り付けられている。これにより、Ｘ－Ｙ移動が可能になる。１つ又は複数のレーザビーム源は、直線軸に取り付けられる。

特許文献２は、選択的レーザ焼結による付加製造のための装置を開示している。１つ以上のレーザが１つ以上のレーザヘッドに割り当てられる。これらのレーザは、ビームスプリッタを介して個々のヘッドに分配される。ヘッドは、レールを介してＸ方向及びＹ方向に移動することができる。ヘッドは、それぞれ独立して移動することができる。ヘッドへの光の供給は、ミラーによって実現される。

特許文献３は、光学ヘッドにグラスファイバを介してレーザビームを供給する積層造形プロセスを記載している。これにより、複数のレーザビームを同じヘッドに向けて、並行して出射させることができる。これにより、粉末床の表面に平行な溶融点を形成することができる。

同様の方法は、特許文献４に記載されている。

特許文献５～７は、粉末床上にレーザビームを向けることができる複数の光学ヘッドを特徴とする選択的レーザ焼結装置を構成している。これらのヘッドは、それ自体をＸ方向及びＹ方向に移動させることはできないが、ミラーを介してレーザビームを適切な位置に向ける。ここでの利点は、レーザの焦点位置を迅速に変更できることである。しかしながら、ヘッドを粉末床から比較的離さなければならず、限られた範囲しか照射することができない。

特許文献８及び９は、クロススライド配置を有する焼結用装置、プラスチック印刷用の複数のヘッドを有する付加製造プロセス、及び３Ｄ印刷と３Ｄ切断要素の両方を有するヘッドを有する装置を示す。

特許文献１０は、選択的レーザ溶融のための装置及び方法を開示しており、粉末床ベースのレーザ溶融に従って材料を溶融するために、並行して動作する複数のレーザヘッドが設けられている。レーザヘッドのそれぞれは、リニアトラバースに沿って移動可能であり、レーザヘッドは、互いに独立して移動させることができる。そうすることで、レーザヘッドのアレイと粉末床の表面は、互いに水平に回転させることができる。

特許文献１１は、部品を付加製造するための装置及び方法を記載し、この装置は、複数のロボットアームを備え、そのそれぞれに、蒸着ヘッド及びレーザヘッドが互いに隣接して取り付けられている。ロボットアームはそれぞれ、少なくとも１つの旋回ジョイントを備え、堆積ヘッドとレーザヘッドを３つの空間方向全てに動かすことができるように設計されている。このようにして、堆積ヘッドによって処理面上に材料を蒸着し、その後、この領域を直接レーザで溶融することができる。

特許文献１２は、積層造形プロセス及びフライス加工プロセスのための機器を備える装置を記載している。この装置は、基本的に複数のロボットアームを備え、作業プラットフォーム上に材料を供給するため、又は完成した部品を取り外すための把持要素、又はレーザヘッドを備えることができる。ロボットアームはそれぞれ２つのジョイントを備え、回転可能かつ枢動可能に取り付けられている。この装置は、さらに、レーザヘッド又はミリングヘッドを装備することができる中央製造アームを備えている。中央製造空間は、トラバースに沿って直線的に移動できる。

特許文献１３は、ラミネート成形プロセスに従って材料を溶融するために、並行して動作する２つのレーザヘッドが設けられているラミネート成形装置を開示している。両方のレーザヘッドは、トラバースに結合され、互いに独立に直線的に移動できる。トラバースも、移動できる。処理領域は、完全にカバーすることができる。レーザビームは、２つのミラー要素を使用したフォーカシングユニットによって処理領域まで導かれる。

特許文献１４は、３Ｄ印刷のための装置と方法を開示しており、原料を溶融するためのレーザ、及び生成された構造を処理するための切断レーザが提供される。出発材料を溶融するためのレーザ及び切断レーザは、水平方向及び垂直方向の両方の複数のトラバースに沿って独立に移動できる。

独国特許出願公開第１０２０１６２２２０６８号明細書 国際公開第２０１８／２０２６４３号 米国特許第１０３９９１８３号明細書 米国特許第１０３９９１４５号明細書 米国特許出願公開第２０１５／０２８３６１２号明細書 米国特許出願公開第２０１４／０１９８３６５号明細書 特開２００９－６５０９号公報 独国特許出願公開第１００５３７４２号明細書 米国特許第９０１１１３６号明細書 米国特許出願公開第２０１９／０００９３３３号明細書 米国特許出願公開第２０１７／０１２９０１２号明細書 中国特許出願公開第１０６３１２５７４号明細書 独国特許出願公開第１０２０１８１２８５４３号明細書 中国実用新案第２０６０６５６８５号明細書

本発明は、部品の付加製造を特に選択的溶融又は焼結によって行うための装置を作るという目的に基づいており、この装置は、設計が容易で、生産速度が速く、３Ｄ部品を高い精度で製造することができる。

この目的は、請求項１の特徴を有する装置、請求項１３の特徴を有する装置、請求項１８の特徴を有する装置、及び請求項２４の特徴を有する装置によって、解決される。有利な実施形態は、従属請求項に明記されている。

部品の付加製造を特に選択的な溶融又は焼結によって行う本発明による装置は、
光ビーム束を生成するための光源と、
処理ヘッドであって光ビーム束が処理ヘッドに導かれるように光源にビームガイドで結合されるか、又は光ビーム束が処理ヘッドから処理領域上に導かれるように光源が処理ヘッド上に直接配置される、処理ヘッドと、
を備え、
処理ヘッドが、光ビーム束を処理領域の異なる位置に向けることができるように、移動可能な位置に取り付けられ、複数の処理ヘッドが光ビーム束を処理領域にそれぞれ向けるために提供され、処理ヘッドは、トラバースに沿って移動可能なキャリッジ上にそれぞれ配置される。

装置は、処理ヘッドが垂直旋回軸の周りに旋回可能な旋回アームによって、キャリッジの１つにそれぞれ配置されることを特徴とする。

処理ヘッドを複数個設けることにより、複数の光ビーム束を同時に処理領域に照射することができるので、処理領域内の複数の場所を並行して溶融又は焼結させることができる。処理ヘッドは、キャリッジ上又はキャリッジに配置され、トラバースに沿って移動させることができる。これにより、処理ヘッドの処理領域上への位置決めを容易に確実にすることができる。

垂直旋回軸の周りに旋回可能な処理ヘッド用の旋回アームを提供し、そのそれぞれがキャリッジ上に配置されることによって、処理ヘッドは、処理領域の大きなセクションにわたって任意の所望の位置に迅速に位置決めされることが可能である。このセクションはトラバースの周りに延びており、それに沿ってそれぞれの処理ヘッドを搭載した特定のキャリッジが、旋回アームの長さに対応する幅だけ両側に延びる旋回アームの旋回軸の周りの領域で移動することができる。したがって、このセクションは、旋回アームの長さの約２倍に対応する幅を有するトラバースの周りで帯状である。この帯状のセクションは、以下、カバー領域と呼ばれる。その理由は、トラバースのキャリッジ上に配置された処理ヘッドは、カバー領域内の任意の位置に配置でき、カバー領域内の任意の位置で光ビーム束を処理領域に衝突させること、又はカバーすることができるからである。

旋回アームは、垂直軸を中心にのみ回転するように設計できる。このような設計は、多軸ロボットアームに比べて非常にシンプルである。それにもかかわらず、処理ヘッドは、非常に迅速かつ正確に位置決めでき、並列処理によって高いスループットが達成される。

旋回アームは、例えば、少なくとも５ｃｍ、好ましくは少なくとも１０ｃｍ又は少なくとも１５ｃｍ、特に少なくとも２０ｃｍの長さで設計することができる。旋回アームが長ければ長いほど、カバー領域は広くなる。

旋回アームが処理ヘッドをトラバースから離れる方向に旋回させるほど、トラバースと平行な方向における処理ヘッドの位置が正確でなくなるので、処理ヘッドを旋回アームの制限された角度範囲にのみ位置付けることは有用であり得る。角度範囲は、例えば、トラバースに対する最大旋回角度を最大６０°又は最大４５°に制限することができる。最大４５°の旋回角度では、カバー領域の幅は、旋回アームの１つの長さまで減少する。

装置は、互いに平行に配置された複数のトラバースを備え得る。トラバースは、好ましくは、隣接するトラバースからカバー領域が重なり合うように間隔をあけて配置される。

旋回アームに沿って、それぞれの光ビーム束のためのビームラインは、反射器素子によって形成することができる。これにより、回転慣性モーメントの低い非常に軽い旋回アームが実現され、任意の回転位置に素早く旋回させることができる。

旋回アームは、好ましくはプラスチック製、特に繊維強化プラスチック製である。それぞれの光ビーム束を処理領域に向けるために、旋回アームの回転軸から離れた各端部にミラーを設けることができる。

ビームラインは、少なくとも部分的にライトガイドとして設計することができる。ライトガイドは、光源からそれぞれの処理ヘッドに延びることができる。しかしながら、それぞれのライトガイドは、単に光源からそれぞれの旋回アームの枢動可能に取り付けられた端部に導かれ、光ビーム束が旋回アームに沿ったビームラインに結合されるように、その端部を用いてそこに配置することもでき、それは反射器素子によって形成されている。このような実施形態は、ライトガイドを回転させることなく、旋回アームを３６０°以上回転させることができるという利点を有する。ライトガイドからの光が旋回アーム上のビームラインに結合されるライトガイドの端部は、旋回アームが取り付けられているキャリッジに対して静止していることができる。

あるいは、ライトガイドの端部は、光ビーム束が旋回アームの自由端の方向、好ましくは旋回アームと平行に放射されるように、旋回アームに静止して配置することができる。旋回アームの自由端には、偏向ミラーなど、それぞれの光ビーム束を処理領域上に向けるための反射器素子を設けることができる。

反射器素子は、光を合成するための放物面ミラー、又は自由曲面ミラーとすることができ、ビーム経路に光学レンズが不要になる。

キャリッジが移動可能に取り付けられたトラバースは、静止して配置することができる。このことは、旋回アーム上に配置された処理ヘッドを有する設計に関連して特に有利である。その理由は、そのような静止配置は、旋回アームが旋回でき、キャリッジがトラバースに沿って移動でき、トラバース自体がその長手方向に対して横方向に移動できる装置に比べて、異なる旋回アームの衝突を避けるための制御がはるかに容易だからである。また、トラバースと旋回アームがキャリッジ上に静止配置されているため、旋回アームが短すぎない限り、わずか少数のトラバースで処理領域を完全にカバーすることが可能である。旋回アームの自由端に配置された処理ヘッドは、例えば、小さなミラーのみによって非常に軽量に形成することができるので、例えば、少なくとも１０ｃｍ、好ましくは少なくとも１５ｃｍ、特に少なくとも２０ｃｍの長さを有する長い旋回アームであっても、低い回転慣性モーメントを達成することができる。

この装置は、１つ以上のトラバースを後付けできるように設計することができる。このようにして、一方では、処理領域を後で拡大し、他方では、所定の処理領域においてトラバースの密度、ひいては処理ヘッドの密度を高めることができる。トラバースの密度を高めて、トラバース間の距離を短くする場合、トラバース間の距離が短ければ短い旋回アームを使用できるように、旋回アームをキャリッジに交換可能に取り付けることが有用である。

好ましくは、各トラバースには、少なくとも２つの独立に移動可能なキャリッジが取り付けられ、各キャリッジは処理ヘッドを備える。１つのトラバースに対して２つを上回るキャリッジ、例えば、３つ又は４つのキャリッジを設けることもできる。

好ましくは、複数の光源が設けられ、各光源は１つ以上の処理ヘッドに割り当てられている。光源は、好ましくは、レーザ、特にＣＯ_２レーザ又はＮＤ：ＹＡＧレーザである。ＣＯ_２レーザは、プラスチック粉末の溶融又は焼結に主に用いられ、ＮＤ：ＹＡＧレーザは、金属粉末の溶融又は焼結に主に用いられる。例えば、このようなＣＯ_２レーザの光出力は３０Ｗ～７０Ｗ、ＮＤ：ＹＡＧレーザの光出力は１００Ｗ～１０００Ｗ以上である。また、光源は、発光ダイオード、特にスーパールミネッセンス発光ダイオード、及び／又は半導体レーザであってもよい。

複数の光源と、処理領域内に独立して配置可能な複数の処理ヘッドを設けることにより、処理領域内の複数の場所で同時に粉末を溶融又は焼結して３Ｄ部品を作製することができる。このように粉末を同時溶融又は焼結させることにより、本装置による付加製造の生産速度は、従来の装置に比べて大幅に向上する。処理ヘッドが各位置に留まる時間が多少長くても、高い生産速度を達成することができる。そのため、比較的光出力の少ない光源を使用することが可能になる。これにより、装置のコストを大幅に削減することができる。

光源のうちの１つの光ビーム束を異なるビームラインに分配するために、マルチプレクサを設けることができる。このようなマルチプレクサは、好ましくは、粉末を短いパルスで溶融又は焼結することができる非常に高強度の光源に有用である。この装置は、好ましくは、処理領域に粉末ベッドを有し、その中に、光ビーム束によって選択的に溶融される粉末を配置することができる。

粉末は、金属粉末又はプラスチック粉末とすることができる。

個々の旋回アームは、旋回アームを移動させる際の衝突を避けるために、異なる高さに配置することができる。

個々の光源は、異なる周波数又は異なる周波数範囲及び／又は異なる強度の光ビーム束を放射するように設計することができる。これにより、選択的な溶融及び／又は焼結プロセスを個別に制御することができる。これにより、例えば、このプロセスで製造される製品の気孔率を制御することができる。

光ビーム束は、処理領域上で異なる程度に集束させることもできる。集束は、例えば、レンズ及び／又は処理ヘッドの高さ調整によって調整することができる。

本発明による装置では、粉末を、粉末床の複数の場所で同時に溶融又は焼結することができる。

装置全体に不活性ガス雰囲気、特に窒素及び／又はアルゴン雰囲気を形成することができる。不活性ガス雰囲気とすることで、部品製造時の粉末又は部品の酸化を防止することができる。不活性ガス雰囲気を形成して、維持している間に、簡単な方法で、装置の内部から汚れ粒子を濾過することができる。

本発明の別の態様によれば、部品の付加製造を特に選択的溶融又は焼結によって行うための装置が提供され、この装置は、粉末床のための支持面を形成する、好ましくは水平なテーブル板を有する処理テーブルを有し、それによって、処理テーブルは、テーブル板に対して少なくとも部分的に横方向にある壁を備え、テーブル板と壁は一緒に処理領域を画定する。この装置は、好ましくは、壁がテーブル板に対して垂直に移動可能であることを特徴とする。

部品の製造中に、１つ以上の部品層が製造された後、壁は処理テーブルに対して垂直に移動する。この目的のために、部品の製造開始時に、壁の上側は処理テーブルのテーブル板と平らな面を形成することができる。粉末は、テーブル板に塗布され、平滑化される。粉末層は、約２０μｍ～１００μｍの厚さを有することができる。その後、粉末粒子の少なくとも一部を結合させることにより、第一の部品層を作成する。結合は、溶融及び冷却によって、焼結によって、又はバインダの局所的な塗布によって行うことができる。第一の部品層が作成された後、壁は、第一の部品層の高さだけ上方に移動させることができる。このようにして、壁と支持面との間にチャンバが形成される。このチャンバ内に粉末床が形成される。粉末床は、既に形成された部品層と、結合していない残りの粉末とを備える。その後、別の粉末層を塗布し、平滑化し、第二の部品層を製造することができる。そして、壁の高さは、第二の部品層の厚さによって再び調整することができる。このようにして、壁と支持面によって形成されるチャンバは、垂直方向に拡大され、２つの部品層と、結合されていない残りの粉末材料とを備える。以上のステップを、部品が完全に製造されるまで繰り返す。一般に処理テーブルより軽い壁は、少ない労力で移動させることができる。壁は、１つ以上の層が形成された後に移動させることができる。

処理テーブルが静止した状態で、移動できないように設計されていると有利である。したがって、公知の設定、すなわち、部品製造中に処理テーブルが処理テーブルを取り囲む静止した壁に対して下方に移動させられるという設定を逆にすることができる。部品を付加製造するために、処理テーブルの底面積１．５ｍ×１ｍ、ストローク０．５ｍを有する装置では、作業容積は０．７５ｍ^３である。この作業容積をアルミ粉で充填した場合、内容物の重量は約２ｔである。鉄粉の場合、重量は約６ｔである。通常、処理テーブル及びその上の付加製造物よりもはるかに軽い壁だけを動かす必要があるため、小型でコスト効率の良い駆動装置を使用することができる。同時に、処理テーブルを移動させる必要がないため、処理テーブルの構造を、特に低コストでありながら安定したものに設計することができる。これにより、装置全体のコストをさらに削減することができる。

壁の垂直方向の調整には、例えば、電気、空気圧及び／又は油圧駆動装置を使用することができる。

壁は、その上縁に、水平方向外側に突出するカラーを設けることができ、これにより、意図しない領域で粉末が基礎に落下するのを防止することができる。このカラーは、粉末床の片側のみに設けることも、複数、あるいは周方向に形成することもできる。

壁は、複数の壁部で形成されてもよく、それによって、壁部は、個別に及び／又は一緒に移動させることができる。そして、個々の壁部は、互いに独立に移動させることができる。このように、壁は、多種多様な可能な用途に合わせて調整することができる。

選択的に溶融又は焼結される粉末を処理テーブル又は処理領域に塗布するために、塗布ディスペンサを設けることができる。塗布ディスペンサは、処理テーブルの上で水平方向に移動可能で、処理領域全体に粉末を分配することができる。塗布ディスペンサは、塗布された粉末を滑らかにするために、スクレーパを有するころ、又はスクレーパに結合することができる。塗布ディスペンサを用いることで、供給シリンダが不要になるため、装置の設置スペース又は設置面積を小さくすることができる。しかしながら、塗布ディスペンサの代わりに供給筒を使用することで、塗布ディスペンサの移動によって生じる装置内部の雰囲気の乱れを抑えることができる利点がある。

壁は、少なくとも１つの他の部品、好ましくは光源及び／又は処理ヘッド及び／又はスクレーパ及び／又は粉末材料を塗布するための塗布ディスペンサ及び／又は供給シリンダと共に移動可能であることが可能である。処理ヘッドが壁に沿って高さを調節することができれば、特に有利である。これにより、処理ヘッドが処理領域又は粉末床の表面に対して常に同じ距離を有することが保証される。これにより、処理ヘッドと処理領域との間の最適な距離の時間のかかる調整、及び処理ヘッドの光学的特徴の新たな焦点合わせ又は調整の必要性を排除することができる。装置の構造に応じて、部品製造中に、どの部品が壁又は処理領域に対して、又は互いに一定の距離を有する好ましいかは、当業者には、知られている。これらの部品は、壁に結合して移動可能に設計することができる。この場合、これらの部品を処理テーブルに対して相対的に移動させるための駆動装置は１つでよく、構造が簡単になる。

次に形成される部品層の厚さに応じて、壁を移動させることができる。個々の部品層が異なる厚さを有することも可能である。例えば、対応する部品領域で高い成形精度が要求されない場合には、製造時に個々の部品層が他の部品層よりも厚くなることが可能である。一方、個々の部品領域で高い成形精度が要求される場合には、製造される部品層の厚さを薄くすることが可能である。このようにして、個々の部品領域、ひいては全体の部品生産を加速させることができる。したがって、それぞれの領域で要求される寸法精度に応じて、部品を特に迅速に製造することができる。

好ましい実施形態では、処理領域から放出された余分な粉末を回収するために、好ましくは回収槽の形で回収装置が設けられる。生産中、粉末は処理領域から出ることができ、例えば、粉末は処理テーブル若しくはテーブル板から、又はカラーからスクレーパによって押されることができる。この余分な粉末は、回収装置によって回収することができる。特に簡単な実施形態では、回収装置は、余分な粉末が落下する回収槽によって形成することができる。この余分な粉末は、その後、回収して再利用することができる。回収槽は、作業台、壁及び／又はカラーの周囲に部分的又は完全に配置することができ、作業台、壁及び／又はカラーから掃き出された余分な粉末が回収槽に落下することができるようになっている。

余分な粉末を吸引し、濾過し、再利用するために、吸引器とフィルタを設けることができる。回収装置で回収された粉末は、吸引された後、フィルタに供給され、循環して処理領域へ搬送される。フィルタは、大きすぎる、及び／又は既に結合している粉末の粒及び／又は汚れ粒子を濾過することができる。例えば、１２０μｍより小さい粒径の粒子のみがフィルタを通過できるように、フィルタは１２０μｍのフィルタサイズを有することができる。使用する粉末及び粒径に応じて、異なるフィルタサイズを使用することができる。このようにして洗浄された粉末材料は、再利用のために、保管容器及び／又は塗布装置に供給することができる。このように粉末材料を再循環させることで、原料のロスを少なくすることができる。同時に、既に結合した粉末粒子を再利用しないこと、あるいは汚れた粉末粒子を使用しないことを保証することができる。既に結合した粉末粒子又は汚れた粒子を使用すると、３Ｄ部品の精度又は欠陥につながり、安定性又は強度に悪影響を及ぼす可能性がある。それでも、吸引器及びフィルタを使用することで、部品製造の精度や品質を高いレベルで確保することができる。

作業台は、焼き戻しができ、所定の温度に保つことができる。このようにすれば、部品の応力、特に第一層における応力を回避することができる。例えば、金属部品を製造する場合、作業台は、１００℃～３００℃の間の温度、好ましくは１５０℃～２００℃の間の温度に加熱することができる。プラスチック部品を汎用的に製造する場合、作業台の温度は、より低くすることができ、例えば、４０℃～１２０℃の間、好ましくは６０℃～１００℃の間とすることができる。温度は、使用する材料に応じて、その都度調整することができる。

好ましくは、光学系、特にズームレンズが、放射された光ビーム束の焦点を変更するために提供される。光ビーム束の焦点は、処理領域までの異なる距離に容易に調整することができる。同時に、エネルギー入力及び照射領域は、目標とする焦点設定によって変更することができる。

本発明のさらなる態様によれば、部品の付加製造を特に選択的な溶融又は焼結によって行うための装置が提供され、この装置は、少なくとも１つの可動部品、好ましくは処理ヘッド及び／又は処理テーブル及び／又は壁及び／又はスクレーパ及び／又は塗布ディスペンサと、可動部品を動かすための駆動装置と、を含む。この装置は、好ましくは電気光学的距離測定のために、少なくとも１つの距離センサが設けられることを特徴とする。距離センサは、可動部品上又はその頂部に配置され、他の物体までの距離、又はセンサと他の物体との間の距離を測定することができる。しかしながら、距離センサが他の物体上に配置され、可動部品までの距離を測定することも可能である。可動部品と他の物体との間の距離は、いつでも測定して決定することができる。

好ましくは、距離センサは、静止して配置され、センサと可動部品との間の距離を測定する。固定点と可動部品との間の距離は、いつでも測定して決定することができる。可動部品は、基準物体を備えることができ、距離センサは、基準物体を検出し、基準物体までの距離を測定する。例えば、反射器、特にプリズム反射器を基準物体として使用することができる。距離センサは、基準物体と位置合わせができるように旋回できるように設計することができる。

距離測定は、三角測量及び／又は位相シフトの測定及び／又は動作時間の測定によって行うことができる。位相の測定による距離測定では、レーザビームが放射される。放射されたビームと比較して、反射されたレーザビームの位相シフト又はその変調は、距離に依存する。この位相シフトを測定することで、移動距離を決定するために使用できる。位相シフトの測定による距離測定は、高い精度が得られる。レーザ三角測量では、光ビーム束を測定対象物に焦点を合わせ、センサ、空間分解フォトダイオード又はＣＣＤラインの隣にあるカメラで観察する。測定対象物とセンサとの間の距離が変わると、光点が観察される角度も変化し、受光器上の像の位置も変化する。その位置の変化から、角度関数を用いてレーザ投光器からの測定対象物の距離を算出する。三角測量による距離測定は、簡単でコスト効率が高く、しかも非常に精度が高い。動作時間を測定する場合、光パルス又は変調された光ビーム束が照射される。動作時間とは、光ビーム束が光源から反射器（通常はレトロリフレクタ）へ移動し、再び光源へ戻るまでの時間である。この動作時間を測定することで、光源と対象物の距離を光速で測定することができる。距離測定には、代替又は追加として、線又は面又は平面を走査できるセンサ、あるいは１つ以上の対象物の三次元定位用のステレオカメラなどの空間測定を実行できるセンサを使用することができる。記録範囲が広いため、対応するセンサは、旋回するように設計する必要はない。

光学センサの代わりに、超音波センサ又は電波の動作時間によって距離を決定するセンサなどの他のセンサを使用することもできる。

有利な実施形態では、距離センサと可動部品との間の測定距離に応じて、可動部品を設定位置に動かすことができるように設計された制御・調節装置が提供される。距離センサを制御・調整システムと共に使用することにより、可動部品を移動させるための低コストで特に軽量のレシプロケータを使用できる。低コストで軽量なレシプロケータは、位置決め精度は低いが、特に高速に移動させることができる。可動部品の位置は、可動部品と距離センサとの距離に応じて制御することができる。可動部品が目標位置に近づくほど、可動部品の移動速度は遅くなる。このようにして、可動部品が目標位置に正確に到達することを保証することができる。レシプロケータは、距離測定と閉じたサーボループでの制御によって移動と位置決めの精度を確保するため、シンプルで、何よりも軽量で安価なものとすることができる。サーボループのコントローラとして、比例制御器（いわゆるＰコントローラ）、比例積分制御器（いわゆるＰＩコントローラ）、及び／又は比例積分微分制御器（いわゆるＰＩＤコントローラ）を用いることができる。

可動部品の空間位置を決定するために、距離センサと可動部品との間の距離を測定するために、２つ、好ましくは３つの距離センサを設けることができる。可動部品が１つの平面、すなわち二次元でのみ移動する場合、その位置は、２つの距離センサからの距離を測定することによって正確に決定することができる。可動部品と３つの固定距離センサの間の距離を測定することにより、可動部品の空間位置を三次元的に正確に決定することができる。また、可動部品を一方向にしか動かさない場合は、１つのセンサで十分な距離測定が可能である。

好ましい実施形態では、４つ以上の距離センサと少なくとも２つの可動部品が設けられ、各可動部品は、距離測定のために少なくとも３つの距離センサによって任意の位置で検出されることができる。その結果、１つの距離センサを、それ自体と２つの可動部品との間の距離測定に使用することができる。第一の可動部品の位置によっては、距離センサがこの第一の可動部品によって覆われてしまい、第二の可動部品までの距離測定が不可能になる場合がある。このような場合、距離測定は、第二の可動部品に直接光学的にアクセスできる別の距離センサを介して実施することができる。これにより、距離測定による可動部品の各位置決定に、異なる距離センサ又は同じ距離センサを使用することができる。

距離センサは、装置内に固定配置することができ、例えば、キャリアを介して装置の基礎に接続される。距離センサは、距離測定によって粉末床の表面の位置を決定し、その後、別の距離測定によって可動部品、例えば処理ヘッドの位置を決定することができる。処理ヘッドは、処理ヘッドと粉末床の表面との間の必要な距離を設定するために、粉末床の位置、すなわち、粉末床の高さに依存する設定位置に移動させることができる。この場合、１つ以上の処理ヘッドのそれらの目標位置への移動は、上述した制御・調節装置の支援を受けて実施することができる。また、１つ以上の距離センサを処理ヘッドに接続するか、又は処理ヘッド上に配置して、処理ヘッドと粉末床の表面との間の距離が決定して、その後、処理ヘッドを粉末床の表面から必要な距離に移動させることも可能である。

さらに、１つ以上の処理ヘッドの位置を、可動壁、特に上端及び／又は水平面の位置の関数として設定することも可能である。可動壁と処理ヘッドとの間の距離を決定するために、１つ以上の距離センサを処理ヘッドに接続すること、及び／又は装置内に静止した状態で配置することが可能である。

１つ以上の処理ヘッドの位置の代わりに、トラバース又は移動方向の別の部品、例えば、キャリッジの位置を決定して、粉末床の可動壁又は表面に対して位置決めすることができる。この目的のために、１つ以上の距離センサをトラバースに直接接続し、粉末床の表面までの距離を測定することができる。

スクレーパも、粉末床の表面又は可動壁に対して、同様に位置決めすることができる。少なくとも１つの距離センサをこの目的のためにスクレーパに接続することも、あるいは装置内に静止して配置することもできる。

また、塗布ディスペンサを可動壁や粉末層の位置に応じて、配置することも可能である。この目的のために、塗布ディスペンサは、少なくとも１つの距離センサを有することができ、あるいは少なくとも１つの距離センサは装置内に静止して配置することができる。

可動壁は、粉末床の表面に対して、例えば、粉末床より１層分の厚みだけ高い位置まで移動させることもできる。この目的のために、距離センサを装置内に静止して配置すると有利である。

さらに、供給シリンダを処理テーブルに対して移動させることも可能である。上述したタイプの装置の場合、処理テーブルを制御された方法で移動させることも可能である。例えば、ある部品層が完成した後、新しい粉末層を塗布できるようにするために、処理テーブルを定義された層厚分だけ下げることが可能である。このようにして、処理ヘッドと粉末層の表面との間の距離は、製造される各部品層について一定に保つことができる。距離センサは、装置内に静止して配置されることが好ましい。

また、複数の部品を、結合させて、一緒に動かすことできる。例えば、スクレーパは、１つ以上の処理ヘッドを有して、及び／又は塗布ディスペンサと一緒に、制御された方法で、粉末床の表面から垂直方向に必要な距離に位置付けることもできる。スクレーパと処理ヘッド及び／又は塗布ディスペンサとの間の垂直距離は、常に同じになる。

距離測定のために、３つの距離センサを各可動部品に恒久的に割り当てることができる。各距離測定のために、同じ３つの距離センサを同じ可動部品に割り当てることができる。しかしながら、距離センサは、距離測定ごとに部品に割り当て直すことも可能である。このように、各可動部品は、新しい距離測定ごとに、以前の距離測定とは部分的に又は完全に異なる距離センサに割り当てることができる。

本発明のさらなる態様によれば、部品の付加製造を特に選択的な溶融又は焼結によって行うための装置が提供され、この装置は、表面が粉末の支持面を形成するガラス板と、ガラス板の上方の処理領域と、光ビームを生成するための光源と、ガラス板の下方に配置された処理ヘッドであって、光ビーム束が処理ヘッドに直接配置されるように、光ビーム束が処理ヘッドからガラス板を介して処理領域上に導かれるように、光源にビームガイドで結合される、処理ヘッドと、を備え、処理ヘッドが、光ビーム束を処理領域の異なる位置に向けることができるように、移動可能に取り付けられる。装置は、ガラス板を介して光ビーム束を前記処理領域にそれぞれ導くための複数の処理ヘッドが設けられ、処理ヘッドは、トラバースに沿って移動可能なキャリッジにそれぞれ配置されていることを特徴とする。

上述の装置において、粉末は、例えば、塗布ディスペンサの支援を受けて、ガラス板の表面に堆積させることができる。ガラス板は、粉末の支持面を形成する。粉末層を平滑化するためにスクレーパを設けることができる。次に、支持体を粉末層上に配置することができる。光ビーム束は、ガラス板の下に位置する処理ヘッドから、ガラス板を通して、粉末のある対応する領域に照射することができる。粉末は、選択的に溶融又は焼結され、互いに結合され、支持体上に第一の部品層を形成することができる。形成された部品層は、その後、支持体と共に持ち上げることができる。この目的のために、部品又は部品層を把持して垂直方向に持ち上げることを支援するための昇降装置を設けることができる。ガラス板上に残っている粉末は、ガラス板から除去することができる。その後、粉末をガラス板に再塗布することができる。塗布された粉末の上に、既に形成されている部品層を乗せることができる。光ビーム束を処理領域に再照射することで、新しい部品層を形成し、第一の部品層と接合することができる。これらのステップは、部品が完全に形成されるまで、何度でも繰り返すことができる。部品は、上から下に向かって製造される。この装置の設定では、部品層が形成される領域にのみ粉末を堆積させることができるため、材料を節約することができる。そのため、ガラス板全体を粉末で覆う必要がない。部品は昇降装置によって保持され、ガラス板は新たに形成される部品層のための粉末床を運ぶだけなので、ガラス板の重量は大幅に軽減される。既に形成された部品層は、自由にアクセスでき、粉末で囲まれていない。したがって、製造中に、例えば、部品を切断するなどして、部品をさらに処理することができる。

上述した本発明の実施形態は、必要に応じて組み合わせることができる。上述した本発明の態様は、選択された段落フォーマットによって指示される本発明の特徴の組合せに限定されない。

本発明のさらなる特徴は、図面を参照しで本発明の以下の説明、及び図面そのものから得られる。この点に関して、説明及び／又は図示された特徴の全ては、特許請求の範囲に関するそれらの概要、又はそれらの相互作用に関係なく、それ自体又は任意の組み合わせで、本発明の主題を構成する。

本発明は、例として図面を使用して以下で、より詳細に説明される。図面は、概略的に以下を示す。

部品を付加製造するための装置の処理チャンバを側面断面図で示す。 供給シリンダと、粉末床を上面図で示し、粉末床の上に自由に配置することができる複数の処理ヘッドも上面図で示す。 処理ヘッドを位置決めするための旋回アームを示し、ビームガイドがライトガイドから形成され、ライトガイドは、光源から処理ヘッドまで延びている。 自由端に光源を有するさらなる旋回アームを側面図で示す。 ビームガイドがライトガイドとして設計される更なる旋回アームを概略的な側方断面図で示し、ライトガイドは、光源から旋回アームの旋回ジョイントまで延び、反射器素子によって形成されるビームガイドが旋回アームに沿って設けられている。 励起レーザを有する更なる旋回アームを示し、光ポンプ及び共振器は、側面図において空間的に分離して配置されている。 ビームガイドがライトガイドとして設計されている更なる旋回アームを概略的な側方断面図で示し、ライトガイドは、光源から旋回アームまで延び、光源から離れたその端部が旋回アームと平行に配置され、旋回アーム１８の自由端に向けられ、光ビーム束を偏向するための反射器素子が旋回アームの自由端に設けられている 部品を付加製造するための装置の処理チャンバの第二の実施形態を側方断面図で示す。 処理ヘッドの空間位置を検出するためのセンサを備えた処理ヘッドを位置決めするための旋回アームを側面図で示す。 図５に示す処理ヘッドの空間位置を調整するための手順を示す。 ガラス板と、ガラス板の下方に自由に配置可能な複数の処理ヘッドとを備えた処理テーブルを側方断面図で示す。

以下では、部品を付加製造するための装置（本明細書において簡単に「３Ｄプリンタ」１と称する）の実施形態例について説明する。このような３Ｄプリンタ１は、全側面を閉じた処理チャンバ２を有し、その内部に粉末床３及び供給シリンダ４が配置されている（図１、図２）。供給ピストン５は、供給シリンダ４内に配置され、第一のピストン／シリンダユニット６によって垂直方向に上昇又は下降することができる。

粉末床３は、同様に、上から見るとほぼ長方形のである円筒体から形成され、その中に、第二のピストン／シリンダユニット８によって作動可能な生産ピストン７が垂直方向に変位可能に取り付けられている。粉末床は、３Ｄ部品３１を製造することができる処理領域を形成する。

供給シリンダ４と粉末床３は、処理チャンバ２内に配置されている。粉末床３は、供給シリンダ４に隣接して配置されている。スクレーパ９が設けられており、供給シリンダ４に貯留された粉末１１を粉末床３に広げるように移動方向１０（図１）に移動できるこうして、スクレーパ９は、供給シリンダ４から粉末床３内の表面に粉末の表面層を移す。供給ピストン５を徐々に上げ、生産ピストン７を徐々に下げることにより、粉末床３内と供給シリンダ４内の粉末１１表面をほぼ同じレベルに保つことが可能になる。

粉末床３の上方の領域には、多数の処理ヘッド１３を移動させるための移動装置１２が設けられている。

移動装置１２は、粉末床３を横切って延びる複数のトラバース１４を備える。トラバース１４は、互いに平行に配置されている。本実施例では、３つのトラバース１４が設けられている（図１、図２）。中央トラバース１４は、２つの外側トラバース１４よりも若干高く配置されている。

トラバース１４はほぼ長方形の断面を有し、トラバース１４の全長にわたって延びる垂直長手面１５で突出するレールプロファイル１６をそれぞれ有する（図３ａ～３ｅ）。２つのキャリッジ１７は、トラバース１４の長手方向に移動できるように、各トラバース１４のレールプロファイル１６に取り付けられている。キャリッジ１７は、駆動機器によって、それぞれのトラバース１４に沿って自動的に移動させることができる。駆動機器は、それぞれのキャリッジ１７に結合される外部モータによって駆動される駆動ベルトを備えてもよい。しかしながら、モータによって駆動される駆動輪のような駆動機器を、キャリッジ１７自体に設けることもできる。原理的には、リニアモータによってキャリッジを駆動することも可能であり、この場合、対応する駆動手段及び駆動反手段をキャリッジ１７及びトラバース１４に設ける必要がある。

旋回アーム１８は、旋回ジョイント１９によってキャリッジ１７に配置される。旋回アーム１８は、旋回ジョイント１９により、垂直な旋回軸２０の周りに回転可能に取り付けられる。ステッピングモータ（図示せず）は、旋回アーム１８を旋回軸２０の周りに回転させるために、キャリッジ１７上に設けられる。旋回軸２０から離れた旋回アーム１８の端部には、処理ヘッド１３が設けられており、図３ａに示す実施形態では、ライトガイド２１の端部２２と、ライトガイド２１の端部２２に配置された光学レンズ２３とによって形成されている。処理ヘッド１３は、ライトガイド内に導かれた光ビーム束２４が垂直下方に放出されるように配置されている。

ライトガイドは、可撓性光ファイバで形成される。光ファイバは、例えば、グラスファイバ又は光ポリマーファイバであり得る。

ステッピングモータ及び旋回ジョイント１９は、旋回軸の非常に近くに配置される。これは、旋回アーム１８と共に回転可能な部品の本質的な質量が、旋回軸２０の周りに集中していることを意味する。旋回アーム１８自体が比較的軽量であるため、回転慣性モーメントが小さく、旋回アーム１８を旋回軸２０の周りに迅速かつ高精度に回転させることができる。

ライトガイド２１は、旋回アーム１８から少し離れた位置に設けられた光源２５に通じている。光源２５は、好ましくは、レーザであり、特にＣＯ_２レーザ、ＮＤ：ＹＡＧレーザ又はファイバレーザである。光源２５は、また、半導体レーザ又は発光ダイオード（ＬＥＤ）、特にスーパールミネッセンス発光ダイオードであってもよい。

また、光源２５のアレイは、各処理ヘッド１３に光源２５を設けてもよい。

旋回アームの更なる実施形態を以下に説明するが、これらの実施形態は、特に指定しない限り、図３ａを参照して上述した実施形態と全く同じように設計されている。

旋回アーム１８の代替実施形態（図３ｂ）において、光学レンズ２３と一体になった光源２５は、光ビーム束２４が垂直下方に放出され得るように、旋回軸２０から離れた旋回アーム１８の端部に直接配置される。それ以外は、旋回アーム１８は、図３ａによる上述した実施形態と全く同じように構成されている。

さらなる実施形態（図３ｃ）によれば、光源２５からキャリッジ１７まで、ライトガイド２６によって、また反射器素子２７、２８によって旋回アーム１８に沿って、ビームガイドが形成される。本実施形態では、反射器素子２７、２８は、それぞれミラーとして形成されている。しかしながら、これらは、プリズム等の光ビーム束を偏向させる他の光学要素によって表すこともできる。

旋回アーム１８は、中空のプラスチックパイプとして設計されており、特に繊維強化プラスチックで形成することができる。このようなプラスチックパイプは、非常に軽量で剛性が高い。

旋回ジョイント１９は、垂直方向に延びる貫通開口又は貫通孔２９を有する。光源２５から離れたライトガイド２６の端部は、カップリングレンズ３０と共に貫通孔２９の上方に隣接して配置されており、光源２５によって発生した光ビーム束がライトガイド２６を介して透過し、そこから旋回ジョイント１９の貫通孔２９内にカップリングされるようになっている。第一の反射器素子２７は、貫通孔２９の下方に配置されており、光ビーム束２４を旋回アーム１８の自由端に向けられるように偏向させる。光ビーム束２４を垂直下方に偏向させる第二の反射器素子２８は、旋回軸２０から離れた旋回アーム１８の自由端に配置されている。任意選択で、光ビーム束をコリメートするために、旋回ジョイント１９に隣接して配置されるライトガイド２６の端部と第二の反射器素子２８との間の光路に、光学レンズ３０を設けることができる。また、光学レンズ３０の代わりに、光ビーム束のコリメート度合いを変更可能なカメラレンズを設けることもできる。

第一及び／又は第二の反射器素子２７、２８は、反射光をコリメートするように、例えば、放物面ミラー又は自由曲面ミラーのような形状にすることができる。これにより、光路に光学レンズを配置する必要がなく、あるいは、光路に屈折力の小さい光学レンズを設けることができる。

処理ヘッド１３が旋回アーム１８によって移動されるとき、ライトガイド２６は、その端部がキャリッジ１７に配置された状態でトラバース１４に沿って移動するだけである。旋回アーム１８は、ライトガイド２６の位置に影響を与えない回転運動を行うことができる。これにより、旋回アーム１８のそのような回転運動の間、ライトガイド２６が巻き込まれないので、ライトガイド２６の機能に影響を与えることなく、旋回アーム１８が１回以上の完全な回転を行うことが可能になる。

このような配置により、多数の処理ヘッド１３を、トラバース１４に沿って移動可能なキャリッジ１７上の旋回アームによってそれぞれ設けることができ、それによって、個々のライトガイド２６が互いに絡み合わないことが確保される。これにより、少なくとも８個、好ましくは少なくとも１２個、特に少なくとも１６個の処理ヘッドを有し、その全てが光ビーム束２４を同時又はほぼ同時に供給できる３Ｄプリンタ１を容易に作製することができる。

光源２５は、光ビーム束を非停止動作（ｃｗ）又はパルス動作（ｐｗ）で発生させることができる。高い光強度を有するパルス光源２５の場合、光源２５を複数の処理ヘッド１３に割り当てることも好都合であり、この場合、光源２５とそれぞれの処理ヘッド１３との間にマルチプレクサを配置することで、マルチプレクサを使用して、光源によって発生した光ビーム束を複数の処理ヘッド１３のうちの１つに一意的に向けることができるようになる。個々の処理ヘッド１３間の変化は、溶融又は焼結プロセスと比較して非常に迅速に行われ、それに結合された個々の処理ヘッド１３は、光ビーム束２４に対してほぼ同時に作用しているとみなすことができる。

旋回アームの更なる実施形態（図３ｄ）は、光源として、ライトガイド３４を介して互いに接続された光ポンプ３２と共振器３３とを有する励起レーザを備える。共振器は、好ましくは固体からなる活性媒体からなり、光ポンプ３２によって放出される励起光３５によって励起又はポンピングされる。

光学レンズ２３と共に共振器２３は、光ビーム束２４を垂直下方に放出できるように、旋回軸２０から離れた旋回アーム１８の端部に直接配置されている。光ポンプ３２は、旋回アームの旋回に関与しないように、キャリッジ１７上に配置されている。光ポンプ３２は、通常、１つ以上の半導体レーザと、冷却フィンを有するヒートシンクとを備える。光ポンプは、共振器３３及び光学レンズ２３よりもはるかに重い。共振器３３と光学レンズ２３のみを動かし、光ポンプ３２は動かさないので、旋回アーム１８の回転慣性モーメントは小さい。

本実施形態では、光ポンプ３２は、キャリッジ１７上に配置している。しかしながら、光ポンプ３２は、キャリッジ１７から独立して、又は遠隔に配置することも可能である。

本実施形態は、図３ｃに示すように、ライトガイド３４の代わりに反射器素子を有するビームガイドが設けられるように変更することもできる。ライトガイド３４は、光ポンプがキャリッジ１７から遠隔に配置される場合、完全に省略されるか、又はキャリッジ１７までしか導かれないかのいずれかである。

ＮＤ：ＹＡＧレーザがポンプレーザとして、光ポンプとして波長８０８ｎｍの１つ以上のレーザダイオードを使用することが好ましい。しかしながら、Ｙｂ：ＹＡＧレーザなどの別のレーザを設けることもできる。

さらなる実施形態（図３ｅ）に従うと、光源２５から旋回アーム１７まで、ライトガイド２６によってビームガイドが形成される。ライトガイド２６は、光源２５から旋回アーム１８まで案内され、ライトガイド２６は、その端部がキャリッジ１７の領域において旋回アーム１８の下方で光源２５から離れた状態で配置されている。ライトガイド２６は、キャリッジ１７の領域で旋回アームに沿って案内され、光源２５から遠ざかるその端部が旋回アーム１８の自由端に向くように旋回アーム１８に接続される。旋回アーム１８の自由端には、反射器素子２８が配置されており、これは、ミラーとして設計されている。しかしながら、反射器素子２８は、プリズム等の光ビーム束２４を偏向させる他の光学素子によって表すこともできる。

光源２５によって放射された光ビーム束２４は、光ビーム束２４が旋回アーム１８に沿って反射器素子２８の方向に、好ましくは旋回アームと平行に偏向されるように、ライトガイド２６によって伝送され、光源２５から離れたその端部で放射される。第二の反射器素子２８は、光ビーム束２４を処理領域上に下向きに偏向させるために、旋回アーム１８の自由端に配置される。任意選択で、光ビーム束２４をコリメートするために、ライトガイド２６の端部と反射器素子２８との間の光路に光学レンズ３０を設けることができる。光学レンズ３０の代わりに、光ビーム束２４のコリメーションの程度を変えることができるようにカメラレンズを設けることもでき、及び／又は、反射器素子２８を適宜湾曲して形成することもできる。

旋回アーム１８によって処理ヘッド１３を移動させる場合、光源２５から離れたライトガイド２６の端部のみが一緒に運ばれる。この実施形態では、小さな負荷だけを集めなければならないので、旋回アーム１８は、特に軽量にすることができる。適切に設計された旋回アーム１８は、回転慣性モーメントが小さいので、任意の回転位置に迅速に旋回させることができる。また、旋回アーム１８の重量が小さいために、キャリッジ１７も非常に迅速に移動させることができる。

このような１８の配置により、多数の処理ヘッド１３を、したがって、トラバース１４に沿って移動可能なキャリッジ１７上の旋回アーム１８によってそれぞれ設けることができ、それによって、個々のライトガイド２６が互いに絡み合わないことが確保される。これにより、少なくとも８個、好ましくは少なくとも１２個、特に少なくとも１６個の処理ヘッド１３を有し、その全てが同時に又はほぼ同時に光ビーム束２４に供給可能な３Ｄプリンタ１を容易に作製することができる。

本実施形態例では、トラバース１４、ひいてはそれらに取り付けられた旋回アーム１８も異なるレベルに配置されており（図１：中央トラバースが横方向トラバースよりも高い）、中央トラバース１４に配置される旋回アーム１８が、外側トラバース１４に配置される旋回アーム１８と衝突しないようになっている。また、全てのトラバースが同じ高さに配列されている場合、旋回アーム１８のレベルを異なるように設計することができる。これは、例えば、旋回ジョイント１９を異なる高さで個々のキャリッジ１７に取り付けることによって達成できる。

上述した実施形態では、トラバース１４は、静止して配置されている。しかしながら、本発明の範囲内で、トラバースがその長手方向に対して水平方向及び横方向に移動させることも可能である。しかしながら、移動装置１２のそのような実施形態は、個々の旋回アーム１８が衝突しないように、より複雑な制御を必要とする。したがって、原理的には、静止トラバース１４を有する配置が好ましい。移動装置１２のこのような実施形態は、例えば、既存のトラバース上に追加のキャリッジを追加することによって、又は生産速度を上げるために１つ以上の追加のトラバースを取り付けることによって、３Ｄプリンタを容易に拡張することができる。

上述した実施形態では、旋回アーム１８は、垂直方向に調節可能ではない。しかしながら、本発明の範囲内で、旋回アーム１８の垂直位置を調整するために装置をキャリッジ１７に設けること、あるいはトラバース１４及び／又は移動装置１２全体を垂直位置で調整可能にすることのいずれかが可能である。これは、粉末床３がスクレーパ９によって掻かれているときに、粉末床３と旋回アーム１８との間でスクレーパ９が移動するのに十分なスペースを提供するために特に有用であり、スクレーパ９が再び粉末床３の領域外に出た後、処理ヘッド１３と共に粉末床３内に位置する粉末の表面にできるだけ近づけるために旋回アーム１８を降下させればよい。

個々の処理ヘッド１３のための光源２５は、同一に設計することができ、それぞれが同じ強度及び周波数又は周波数範囲を有する光ビーム束を発生させることができる。しかしながら、本発明の範囲内で、異なる処理ヘッドに異なる光源を提供することも可能であり、その光源により、異なる周波数又は周波数範囲及び／又は異なる強度で光が放射される。また、光の波長を特定の範囲にわたって調整できる光源を提供することも可能である。このような周波数調整可能なレーザは、既知であり、通常、半導体増幅器を有する。

本発明の利点は、粉末床３内に位置する粉末１１の異なる場所が、複数の処理ヘッド１３によって同時に光に、したがって熱に晒され、同時に溶融又は焼結できることである。これにより、製造プロセスが並列化され、従来の３Ｄプリンタに比べ、製造速度が大幅に向上する。したがって、３Ｄ部品３１（図１）を非常に高速に製造することができる。

処理ヘッド１３は、粉末床３上に非常に正確に位置決めすることができるため、高精度の３Ｄ部品を製造することができる。

処理ヘッド１３の移動装置１２は、非常にシンプルな設計であり、同様の性能を有する３Ｄプリンタと比較して、はるかにコスト効率よく製造することができる。

第二の実施形態の第一のバージョンについて、以下で説明する。第一の実施形態と同様に、第二の実施形態は、処理チャンバ２と、粉末床３と、スクレーパ９と、少なくとも１つの処理ヘッド１３とを備える。第二の実施形態の同一部品には、第一の実施形態と同一の参照符号を付している。上述の説明は、以下に別段の記載がない限り、同一の部品に適用される。処理チャンバ２は、部品製造時に粉末１１の酸化を防止するための不活性ガス雰囲気を供給する装置を備えることができる。

テーブル板３７を有する処理テーブル３６が処理チャンバ２内に設けられる。処理テーブル３６は、支持面とも呼ばれるテーブル板３７を所望の温度に焼き戻すための焼き戻しチャネル３８を備える。テーブル板３８を焼き戻すことにより、部品、特に第一の部品層における応力を低減すること、あるいは完全に緩和又は防止することができる。

処理チャンバ２の中で、処理ヘッド１３は、光ビーム束２４を処理テーブル３６上に向けるために、第一の実施形態と同様に移動装置１２（図４には図示せず）上に設けられている。しかしながら、処理ヘッド１３を静止して配置し、例えば、２つの可動ミラーを有する偏向装置により、処理ヘッドが発する光ビーム束を粉末床３内の任意の点に向けることもできる。

単一の処理ヘッド１３の代わりに、図１～図３ｄに示すように、複数の処理ヘッド１３を有する移動装置１２を設けることもできる。

塗布ディスペンサ３９が処理チャンバ内に設けられており、このディスペンサは、粉末１１用の貯蔵チャンバ４０と、粉末１１が処理テーブル３６上で塗布するために貯蔵チャンバ４０を出ることができる閉鎖可能な塗布開口部４１とを備える。塗布ディスペンサ３９は、粉末床３に塗布された粉末１１を平滑化するためのスクレーパ９を有する。

処理テーブル３６は、水平方向を壁４２で囲まれている。壁４２は、処理テーブル３６のテーブル板３７をほとんど隙間なく囲んでいる。

壁４２は、複数の昇降シリンダ４３を介して、３Ｄプリンタ１の基礎４４に接続されている。昇降シリンダ４３は、処理テーブル３６に対する壁４２の上下方向の高さを調整することができる。したがって、壁４２は、処理テーブル３６の側面から上方に少し突出することができ、それによって、粉末床３を形成するキャビティを区画する。処理テーブル３６は、衝撃及び振動の処理テーブル３６への伝達を低減又は防止するために、ダンパーによって基礎４４に接続されることができる。

塗布ディスペンサ３９は、移動機構（図示せず）に結合されており、これによって、塗布ディスペンサ３９は、処理テーブル３６を横切って水平に、したがって、処理テーブル３６のテーブル板３７に平行に移動することが可能になる。塗布ディスペンサ３９の移動機構は、移動機構が壁４２と一緒に昇降するように、壁４２に結合されている。その結果、スクレーパ９の下縁４５は、常に壁４２の上部エッジ４６の高さに位置する。

壁４２の高さ調整は、処理チャンバ内の他の部品と連動させることができる。したがって、処理ヘッド１３も壁４２と一緒に移動させることができる。処理テーブル３６と処理ヘッド１３との間の垂直距離、又は処理ヘッド１３と壁４２との間の垂直距離は、製造される各部品層に対して一定のままである。したがって、光ビーム束２４は、別の部品層の各製造の前に、製造高さで再集束される必要がない。これによって、部品製造のプロセス制御を加速することができる。

壁４２は、その上縁に、水平方向外側に突出するカラー４７を設けることができ、これにより、意図しない領域で粉末が基礎に落下するのを防止することができる。カラー４７は、粉末床３の一方の側のみに設けることも、あるいは複数の側又は周方向に形成することもできる。

例えば、スクレーパ９によって処理テーブル３６又はカラー４７から掃き出された余分な粉末１１を回収するために、処理テーブル３６又はカラー４７の周囲に、回収槽４８として設計された回収装置が配置されている。回収槽４８は、回収された粉末１１をフィルタ５０に供給する吸引器４９に接続されている。特定の粒径以上の粒子、例えば、粒径１２０μｍ超の粒子は、フィルタ５０に保持される。したがって、濾過される粒子は、例えば、汚れの粒子、又が既に互いに結合している粉末粒子とすることができる。次いで、フィルタ５０で濾過された粉末材料は、供給ライン５１を介して塗布ディスペンサ３９に供給され、再利用される。このようにして、再循環ループが形成され、これを介して余分な粉末１１を再利用することができ、それによって材料の節約を達成することができる。

本実施形態では、処理テーブル３６を移動させる必要がないので、処理テーブル３６を特にシンプルに設計することができ、その結果、費用対効果が高くなる。部品の付加製造において、処理テーブル３６は、材料密度が高いため、高い荷重がかかるように設計する必要がある。例えば、処理テーブルが１．５ｍ×１ｍの支持面と０．５ｍのストロークを有する場合、０．７５ｍ^３の作業容積となる。この作業容積にアルミニウム粉を充填した場合、内容物の重量は約２ｔとなる。鉄粉の場合、約６ｔとなる。壁４２と、必要に応じて他の部品（塗布ディスペンサ３９、スクレーパ９、処理ヘッド１３）などの移動させる部品は、大きな作業容積を有する処理テーブル３６よりも著しく軽量である。したがって、これらの部品を著しく小さい寸法の駆動装置で処理することが可能であり、取得コストも、運用コストも削減することができる。同時に、３Ｄプリンタ１の構造も簡素化される。

図４は、部品の付加製造開始時の処理チャンバ２を示す。処理テーブル３６に粉末１１を塗布するために、塗布ディスペンサ３９は、処理テーブル３６の全体にわたって移動方向１０に移動する。塗布された粉末１１は、スクレーパ９によって平滑化される。その後、光ビーム束２４によって第一の部品層を形成することができる。第一の部品層が形成された後、壁４２は、第一の部品層又は粉末層の高さだけ上方に移動される。塗布ディスペンサ３９は、同じ高さだけ壁４２に結合されて上方に移動される。その後、部品が完全に製造されるまで、前述のステップが繰り返される。壁４２は、処理テーブル３６と共に、高さが高くなる粉末床３を形成する。

壁４２は、次に形成される部品層の厚さに応じて移動させることができる。部品層がそれぞれ異なる厚さを有することが可能である。例えば、対応する部品領域において高い成形精度が要求されない場合、個々の部品層は、生産中に他のものよりも厚くすることができる。このようにすると、個々の部品領域で部品生産が加速され、その結果、全体的に非常に速く生産することができる。一方、個々の部品領域で高い成形精度が要求される場合、製造される部品層は、厚さを薄くすることができる。このように、それぞれの領域で要求される寸法精度に応じて、部品を特に迅速に製造することができる。

第二の実施形態の第二の変形例によれば、処理ヘッド１３のための移動装置１２は、壁４２から機械的に切り離され、両者が互いに独立して移動できるようにすることができる（図５）。処理ヘッド１３はそれぞれ、旋回アーム１８、旋回ジョイント１９、及びキャリッジ１７を介してトラバース１４に接続されている。第一の実施形態とは異なり、垂直移動装置がキャリッジ１７に設けられ、処理ヘッドが垂直方向に移動可能に配置されている。図５では、視覚的な表現を簡略化するために、１つの処理ヘッド１３のみを示している。

処理ヘッド１３は、光学レンズ２３を備え、それによって照射される光ビーム束２４を粉末床の表面に集束させる。処理チャンバ２内には、３つの距離センサ５２が静止して配置されている。距離センサ５２は、距離センサ５２と処理ヘッド１３との間の電気光学的距離測定を行うように設計されている。距離センサ５２と処理ヘッド１３との間の距離を測定するために、処理ヘッド１３上には、光ビーム束用の基準要素５３、例えば反射器、特にプリズム反射器が配置されている。

距離センサ５２は、処理チャンバ２内に静止しているが、枢動可能に配置されているので、距離センサ５２によって放射されたそれぞれの光ビーム束５４が基準要素５３に追従できる。距離センサ５２は、制御・調節装置５５に接続されている。処理ヘッド１３と３つの距離センサ５２との間の３つの測定距離から、処理ヘッド１３の空間位置が正確に決定することができる。制御・調節装置５５の支援により、処理ヘッド１３は、三次元空間内の所望の位置に正確に移動させることができる。処理ヘッド１３の位置決めは、距離測定によって制御される。

これにより、処理ヘッド１３の移動を壁４２の移動から切り離すことができ、それにもかかわらず、放出された光ビーム束２４を粉末床の表面上に正確に集束させることが可能となる。

好ましくは、１つ以上の基準要素５３が壁４２、特にその上縁に設けられ、壁４２の高さを決定するために、距離センサによって走査されることができる。これにより、処理ヘッド１３と壁４２の相対位置を検出することができる。

壁４２の高さを検出する代わりに、粉末床３の高さを適切なセンサで走査することもできる。こうして、処理ヘッド１３は、粉末床３の高さに直接位置合わせすることができる。

キャリッジ１７及び旋回ジョイント１９が移動される駆動は、処理ヘッド１３の実際の位置に応じて、制御・調節装置５５によって制御される。このため、処理ヘッド１３は、目標位置に近づくほど遅く移動させることができる。このようにして、安価でそれ自体あまり正確ではない移動装置１２を用いても、処理ヘッド１３を目標位置に正確に移動させることができ、それによって、位置の精度は、距離センサ５２によって距離を測定することのみによって決定される。距離センサ５２が安価であると同時に、より安価な移動装置１２又はより安価な駆動装置を使用することができるため、３Ｄプリンタ１の全体的なコストを削減することができる。

処理ヘッド１３を制御及び調節するための図５に示すセットアップは、サーボループの支援を受けて、スクレーパ９、塗布ディスペンサ３９、壁４２又は任意の他の移動部品などの他の部品を正確に位置付けるために使用することも可能である。

第二の実施形態では、基準要素５３と距離センサ５２との間の距離を測定するために、光学距離センサ５２が使用される。このような距離センサ５２は、安価であり、非常に高い解像度を有する。それらは、基準要素５３までの距離を検出するために、三角測量を使用することができる。三角測量では、光学的な光ビーム束、例えば、レーザビームが測定対象物に集束され、距離センサ５２の隣に配置されたカメラ、空間分解フォトダイオード又はＣＣＤラインで観察される。測定対象物とセンサとの間の距離が変化すると、光点が観察される角度も変化し、受光器上の像の位置も変化する。その位置の変化から、角度関数を用いてレーザ投光器からの測定対象物の距離を算出する。三角測量による距離測定は、非常に簡単で安価である。精度の要求が低い場合は、発光ダイオードの放射を光線として使用することもできる。

また、距離測定は、位相位置を測定することによっても行うことができる。位相位置を測定する場合、光ビーム束５４、例えばレーザビームが放射される。放射されたビームと比較して反射されたレーザビームの位相シフトは、距離に依存しない。この位相シフトを測定し、移動した距離を決定するために使用することができる。位相差の測定による距離測定は、精度が高い。

動作時間を利用した距離測定では、短いパルス状の光、一定の光ビーム束、又は変調された光を照射する。パルスの動作時間は、光ビーム束が光源から反射器へ移動し、再び光源へ戻るのに必要な時間である。この動作時間を測定することで、光源と対象物との間の距離を光速で求めることができる。

また、１つ以上の対象物の三次元的な位置特定を行うステレオカメラのように、線又は表面又は平面を走査できるセンサも、距離測定に使用することができる。記録範囲が広いため、対応するセンサは、旋回するために設計を変更する必要はない。

上述の距離センサ５２は、例えば、Ｍｉｃｒｏ－Ｅｐｓｉｌｏｎ社によって製造販売されている。

光学センサの代わりに、超音波センサ、又は電波の動作時間によって距離を決定するセンサなど、他のセンサを使用することもできる。

センサの種類にかかわらず、サーボループにより処理ヘッドの位置を非常に精密に設定できることが利点である。これは、第一の実施形態にしたがって、１つの平面内でしか動かすことができない処理ヘッドの位置を決定するためにも使用することができる。

正確な位置決めのために、可動部品、例えば、処理ヘッド１３の実際の位置は、開始後に検出することができる（図６）。この目的のために、処理ヘッド１３とそれぞれの距離センサ５２との間の距離を測定することができる。図５から距離センサ５２の支援を受けて距離を測定することにより、実際の位置が検出される。３つの距離測定値から、処理ヘッドの実際の位置が簡単な方法で決定されることができる。実際の位置が目標位置と一致する場合、それ以上の動作は必要なく、部品の生産を続けることができる。

可動部品、例えば処理ヘッド１３の位置は、空間内で絶対的に決定することができる。しかしながら、可動部品の位置は、別の部品と相対的に決定することもできる。後者の場合、２つの部品の間の距離が決定される。

可動部品の実際の位置は、各空間方向又は各軸に関して、目標位置に達するまで個別にかつ連続的に制御することができる。しかしながら、３つの空間方向全てにおいて、又は全ての軸に関して、可動部品の位置を同時に制御することも可能である。

距離センサ５２は、３Ｄプリンタ１の処理チャンバ２内に静止して配置することができ、例えば、距離センサ５２は、キャリアを介して３Ｄプリンタ１の基礎４４に接続することができる。距離センサ５２は、距離測定によって粉末床３の表面の位置を決定し、その後、別の距離測定によって、可動部品、例えば処理ヘッド１３の位置を決定することができる。処理ヘッド１３は、処理ヘッド１３と粉末床３の表面との間の必要な距離を設定するために、粉末床３の位置、すなわち粉末床３の高さに依存して目標位置に移動させることができる。この場合、１つ以上の処理ヘッド１３の目標位置への移動は、上述の制御・調節装置５５の支援により実施することができる。また、１つ以上の距離センサ５２を処理ヘッド１３に接続すること、又は処理ヘッド１３上に配置することで、処理ヘッド１３と粉末床表面との間の距離を直接決定して、その後、処理ヘッド１３を粉末床３の表面から必要な距離に移動させることもできる

実際の位置が目標位置に対応しない場合、次に、処理ヘッド１３の位置を修正する。この目的のために、駆動を開始し、実際の位置と目標位置との間の距離に応じて、処理ヘッド１３の移動速度を設定することができる。実際の位置と目標位置との間の距離が小さいほど、移動速度は低く選択され得る。指定された単位時間及び／又は定義された移動距離の後、実際の位置を再度検出し、必要に応じて修正することができる。また、実際の位置を連続的に記録することも可能である。このようにして、閉じたサーボループを作ることができる。このサーボループにより、簡単で安価な、それ自体はあまり正確ではない移動装置１２を用いて、処理ヘッド１３を目標位置に正確に移動させることができる。位置決めの精度は、距離センサ５２による距離測定のみによって決定される。

さらに、処理ヘッド１３の位置を、可動壁４２の位置、特に上端部及び／又は水平面の位置の関数として設定することも可能である。このために、少なくとも１つの距離センサ５２を処理ヘッド１３に接続すること、又は３Ｄプリンタ１内に静止した状態で配置することができる。

１つ以上の処理ヘッド１３の位置の代わりに、トラバース１４又は移動方向１２の別の部品、例えばキャリッジ１７の位置を決定し、可動壁４２又は粉末床３の表面に対して位置決めすることもできる。この目的のために、トラバース１４は、１つ以上の距離センサ５２を備え、粉末床３の表面までの距離を測定することが可能である。

また、スクレーパ９も同様に粉末床表面又は可動壁４２に対して位置決めすることができる。その後、１つ以上の距離センサ５２をスクレーパ９に接続すること、及び／又は処理チャンバ２内に静止させることができる。

また、可動壁４２又は粉末床３の表面の位置に応じて、塗布ディスペンサ３９を配置することも可能である。この目的のために、塗布ディスペンサ３９は、少なくとも１つの距離センサ５２を備え、及び／又は少なくとも１つの距離センサ５２を３Ｄプリンタ１の処理チャンバ２に静止して配置することもできる。

可動壁４２は、粉末床３の表面に対して、例えば、粉末床３よりも層厚だけ高い位置に移動させることもできる。この目的のために、距離センサ５２は、処理チャンバ２内に静止して配置され、可動壁４２と粉末床３の表面との間の距離を決定すると有利である。

さらに、処理テーブルに対して供給シリンダ４を移動させることも可能である。公知の３Ｄプリンタ１では、生産ピストン７として設計された処理テーブル３６も、制御された方法で移動させることが可能である。例えば、部品層が完成した後、新しい粉末層を塗布できるようにするために、生産ピストンを定義された層厚さだけ下げることができる。その後、距離センサ５２は、好ましくは、３Ｄプリンタ１の処理チャンバ２内に静止して配置される。

複数の可動部品を、結合させて、一緒に動かすこともできる。例えば、スクレーパ９は、１つ以上の処理ヘッド１３を有して、及び／又は塗布ディスペンサ３９と一緒に、制御された方法で、粉末床３の表面から垂直方向に必要な距離に位置付けることもできる。この場合、スクレーパ９と処理ヘッド１３及び／又は塗布ディスペンサ３９との間の垂直距離は、常に同じである。

第三の実施形態のさらなる変形例を以下に説明する。第三の実施形態の同一パーツには、第一及び第二の実施形態と同一の参照符号を付している。以下の説明では、特に断らない限り、同一パーツに適用される。

処理チャンバ２内に、処理テーブル３６のテーブル板３７として、ガラス板５６が水平に配置されている。ガラス板５６の下方には、多数の処理ヘッド１３を移動させるための移動装置１２が設けられている。

移動装置１２は、ガラス板５６の下方に延びる３つのトラバース１４を備えている。トラバース１４は、互いに平行に配置されている。本実施形態では、中央トラバース１４は、２つの外側トラバース１４よりも若干低く配置されている。

図１及び図２で説明したように、移動装置１２は、各トラバース１４上の２つのキャリッジ１７を備え、そのそれぞれ旋回アーム１８を有する。少なくとも１つの処理ヘッド１３は、各旋回アーム１８上に配置されている。旋回アーム１８は、図３ａ～ｄに示すように設計することができる。

処理チャンバ２内のガラス板の上方には、支持体５７が配置され、その下側５８に部品が製造される。第一の部品層は、下側５８に形成され、支持体５７に接続可能である。支持体は、部品３１と共に垂直な移動方向５９に移動可能又は調節可能である。この目的のために、部品３１を把持して持ち上げるための昇降装置６０を設けてもよい。

３Ｄ部品３１を付加製造するために、図６には示されていない塗布ディスペンサ３９によって、粉末１１をガラス板５６の全体にのみ堆積させることができる。ガラス板は、粉末１１の支持面として機能する。粉末は、図６に示されていないスクレーパ９によって平滑化され、それによって、粉末層６１が形成され得る。その後、支持体５７が粉末１１の上に置かれる。その後、処理ヘッド１３から照射される光ビーム束２４の支援を受けて粉末１１を選択的に溶融又は焼結させ、接合して部品層を形成する。次に、部品層は、支持体に接合され得る。次に、部品層は、支持体５７と共に持ち上げられる。昇降装置６０は、部品層の把持及び持ち上げを支援するために使用され得る。その後、未使用の粉末１１をガラス板５６から除去して、互いに結合している個々の粉末粒子が次の部品層の製造に使用されるのを防止することができる。次いで、塗布ディスペンサ３９は、再び粉末１１をガラス板上に堆積させることができ、新たな粉末層６１を形成することができる。そして、新たな粉末層６１の上に部品が堆積される。粉末材料は、溶融又は焼結され、同時に前の部品層に結合される新しい部品層を形成する。上記のステップは、部品３１が完全に製造されるまで繰り返される。部品３１は、このようにして上から下へと製造される。

１ ３Ｄプリンタ
２ 処理チャンバ
３ 粉末床
４ 供給シリンダ
５ 供給ピストン
６ ピストン／シリンダユニット
７ 製造ピストン
８ ピストン／シリンダユニット
９ スクレーパ
１０ 移動方向
１１ 粉末
１２ 移動装置
１３ 処理ヘッド
１４ トラバース
１５ 長手方向表面
１６ レールプロファイル
１７ キャリッジ
１８ 旋回アーム
１９ 旋回ジョイント
２０ 旋回軸
２１ ライトガイド
２２ 端部
２３ 光学レンズ
２４ 光ビーム束
２５ 光源
２６ ライトガイド
２７ 反射器素子
２８ 反射器素子
２９ 貫通孔
３０ 光学レンズ
３１ ３Ｄ部品
３２ 光ポンプ
３３ 共振器
３４ ライトガイド
３５ 励起光
３６ 処理テーブル
３７ テーブル板
３８ 焼き戻しチャネル
３９ 塗布ディスペンサ
４０ 貯蔵チャンバ
４１ 塗布開口部
４２ 壁
４３ 昇降シリンダ
４４ 基礎
４５ 下端
４６ エッジ
４７ カラー
４８ 回収槽
４９ 吸引器
５０ フィルタ
５１ 供給ライン
５２ 距離センサ
５３ 基準要素
５４ ビーム
５５ 制御・調節装置
５６ ガラス板
５７ 支持体
５８ 下側
５９ 移動方向
６０ 昇降装置
６１ 粉末層

Claims (25)

1. 部品の付加製造を特に選択的な溶融又は焼結によって行うための装置であって、
   光ビーム束（２４）を生成するための光源（２５）と、
   処理ヘッド（１３）であって、前記光ビーム束（２４）が前記処理ヘッド（１３）に導かれるように前記光源（２５）にビームガイドで結合されるか、又は前記光ビーム束（２４）が前記処理ヘッド（１３）から処理領域上に導かれるように前記光源（２５）が前記処理ヘッド（１３）上に直接配置される、処理ヘッド（１３）と、
   を備え、
   前記処理ヘッド（１３）が、前記光ビーム束（２４）を前記処理領域の異なる位置に向けることができるように、移動可能に取り付けられ、
   複数の処理ヘッド（１３）が光ビーム束（２４）を前記処理領域にそれぞれ向けるために、提供され、
   前記処理ヘッドは、トラバース（１４）に沿って移動可能なキャリッジ（１７）にそれぞれ配置され、
   前記処理ヘッド（１３）は、垂直旋回軸（２０）の周りに旋回可能な旋回アーム（１８）によって、前記キャリッジ（１７）の１つにそれぞれ配置される、装置。
2. 前記旋回アームは、少なくとも５ｃｍの長さで形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 少なくとも前記旋回アーム（１８）に沿って、それぞれの前記光ビーム束（２４）のための前記ビームガイドが、反射器素子（２７、２８）によって形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記旋回アーム（１８）はプラスチック製、特に繊維強化プラスチック製であること、及び／又は、それぞれの前記光ビーム束（２４）を前記処理領域上に向けるために、旋回軸（２０）から離れた各端部に反射器素子（２８）が設けられることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記光源（２５）の１つ、又は光源（２５）として機能するレーザの１つの共振器（３３）が、回転軸（２０）から離れた前記旋回アーム（１８）の自由端のそれぞれに配置されることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の装置。
6. 複数のビームガイドが設けられ、少なくとも部分的にライトガイド（２１、２６）として形成されることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の装置。
7. 互いに平行に、かつ一平面上に配置された複数のトラバース（１４）が設けられることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記トラバース（１４）が静止した状態で配置されることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
9. 各トラバース（１４）には、少なくとも２つの独立に移動可能なキャリッジ（１７）が取り付けられ、各キャリッジ（１７）は、処理ヘッド（１３）を備えることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の装置。
10. 複数の光源（２５）、特に発光ダイオード及び／又は半導体レーザのアレイが設けられ、各光源（２５）が１つ以上の処理ヘッド（１３）に割り当てられることを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記光源（２５）のうちの１つの前記光ビーム束を異なるビームガイドに分配するためのマルチプレクサが設けられ、前記ビームガイドのそれぞれは前記処理ヘッド（１３）のうちの１つに接続されることを特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 複数の処理ヘッド（１３）を同時に移動させること、及び／又は、光ビーム束（２４）を同時に当てることができるように設計されている制御装置が設けられることを特徴とする、請求項１～１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記処理領域を形成する粉末床（３）が設けられることを特徴とする、請求項１～１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 部品の前記付加製造を特に選択的な溶融又は焼結によって行うための、好ましくは、請求項１～１３のいずれか一項に記載の装置であって、粉末床（３）のための支持面を形成する、好ましくは水平なテーブル板（３７）を有する処理テーブル（３６）を備え、前記処理テーブル（３６）が、少なくとも部分的に横方向に制限され、前記テーブル板（３７）に隣接する壁（４２）を有し、前記テーブル板（３７）と前記壁（４２）が共同で前記処理領域を画定し、前記壁（４２）が好ましくは前記テーブル板（３７）に対して垂直に移動可能であることを特徴とする、装置。
15. 前記壁（４２）が、少なくとも１つの他の部品、好ましくは光源（２５）及び／又は処理ヘッド（１３）及び／又はスクレーパ（９）及び／又は塗布ディスペンサ（３９）及び／又は供給シリンダ（４）と一緒に移動可能であることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
16. 選択的に溶融又は焼結される粉末（１１）を前記テーブル板（３７）に塗布するための塗布ディスペンサ（３９）が設けられることを特徴とする、請求項１～１５のいずれか一項に記載の装置。
17. 前記処理領域から流出した余分な粉末（１１）を受け取るために、好ましくは回収槽（４８）として形成された回収装置が設けられることを特徴とする、請求項１～１６のいずれか一項に記載の装置。
18. 前記余分な粉末を吸引し、濾過し、再利用するために、吸引器（４９）及びフィルタ（５０）が設けられることを特徴とする、請求項１７に記載の装置。
19. 部品の前記付加製造を特に選択的な溶融又は焼結によって行うための、好ましくは、請求項１～１８のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも１つの可動部品、好ましくは処理ヘッド（１３）及び／又は処理テーブル（３６）及び／又は壁（４２）及び／又はスクレーパ（９）及び／又は塗布ディスペンサ（３９）と、可動部品を動かすための駆動装置とを備え、少なくとも１つの距離センサ（５２）が好ましくは電気光学的距離測定のために設けられることを特徴とする、装置。
20. 前記距離センサ（５２）が、前記距離センサ（５２）と前記可動部品との間の距離を測定するために、静止した状態で配置されることを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
21. 前記距離センサ（５２）と前記可動部品との間で測定された前記距離に応じて、前記可動部品を目標位置に動かすことができるように設計されている制御・調節装置（５５）が設けられることを特徴とする、請求項１９又は２０に記載の装置。
22. 前記可動部品の空間位置を決定するために、前記距離センサ（５２）と前記可動部品との間の距離測定のために、２つの、好ましくは３つの距離センサ（５２）が設けられることを特徴とする、請求項１９～２１のいずれか一項に記載の装置。
23. 少なくとも３つの距離センサ（５２）及び少なくとも２つの可動部品が設けられ、各可動部品は、距離測定のために少なくとも３つの距離センサ（５２）によって任意の位置で検出され得ることを特徴とする、請求項１９～２２のいずれか一項に記載の装置。
24. 距離測定用の３つの距離センサ（５２）が各可動部品に恒久的に割り当てられることを特徴とする、請求項１９～２２のいずれか一項に記載の装置。
25. 部品の前記付加製造を特に選択的な溶融又は焼結によって行うための、好ましくは、請求項１～１３のいずれか一項に記載の装置であって、その表面が粉末（１１）の支持面を形成するガラス板（５６）と、前記ガラス板（５６）上の処理領域と、光ビーム束（２４）を生成するための光源（２５）と、ガラス板（５６）の下に配置された処理ヘッド（１３）であって、前記光ビーム束（２４）が前記処理ヘッド（１３）に導かれるように、前記光源（２５）にビームガイドで結合されるか、又は光ビーム束（２４）が前記処理ヘッド（１３）から前記ガラス板を介して処理領域上に導かれるように前記光源（２５）が前記処理ヘッド（１３）上に直接配置される、処理ヘッド（１３）と、を備え、前記処理ヘッド（１３）が、前記光ビーム束（２４）を前記処理領域の異なる位置に向けることができるように、移動可能に取り付けられ、前記ガラス板（５３）を介して前記光ビーム束（２４）を前記処理領域に向けるために、複数の処理ヘッド（１３）が設けられ、前記処理ヘッド（１３）はトラバース（１４）に沿って移動可能なキャリッジ（１７）にそれぞれ配置されることを特徴とする、装置。

Images