JP2023549745A - ３次元ワークピースを製造するための装置 - Google Patents

Abstract

原料粉末の層に電磁放射線又は粒子放射線を照射することによって３次元ワークピース４６を製造するための装置１０が、担体１２を収容する処理チャンバ１６と、原料粉末の層を担体１２上に塗布するための粉末塗布装置１４とを備える。装置１０は、製造されるワークピース１８の対応する層の形状に従って、原料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で選択的に照射するための照射ユニット２６をさらに備える。原料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で選択的に照射する際に放出される熱放射線を吸収するように構成された吸収装置５０を、処理チャンバ１６の内部及び／又は照射ユニット２６の内部で発生する放射線を吸収することができるような位置にて、処理チャンバ１６内及び／又は照射ユニット２６内に設ける。

Description

本発明は、原料粉末の層に電磁放射線又は粒子放射線を照射することによって３次元ワークピースを製造するための装置に関する。

粉末床溶融結合法とは、粉末、特に、金属原料及び／又はセラミック原料を複雑な形状の３次元ワークピースに加工することができる積層造形法である。そのために、原料粉末層が担体上に塗布され、製造されるワークピースの所望の形状に応じて、部位選択的にレーザ照射を受ける。粉末層に浸透するレーザ光線は、加熱を引き起こし、その結果、原料粉末粒子の溶融又は焼結を引き起こす。次に、ワークピースが所望の形状及び大きさになるまで、すでにレーザ処理が施された担体上の層に、追加の原料粉末層が連続して塗布される。粉末床溶融結合法を採用して、ＣＡＤデータに基づいて、試作品、工具、交換部品、高価な構成要素、あるいは歯科用又は整形外科用の補綴物などの医療用補綴物を製造するか修理する場合がある。

特許文献１（欧州特許第３３２１００３号明細書）に記載されているような粉末床溶融結合法によって３次元ワークピースを製造するための例示的な装置が、原料粉末を受け取る担体を収容する処理チャンバを備える。放射線源と複数の光学素子とを備える照射ユニットが設けられて、ワークピースを製造するために担体上の原料粉末に電磁放射線又は粒子放射線を選択的に照射する。処理チャンバ内に所望の雰囲気を確立し、処理チャンバから不純物を排出するために、保護ガス流が処理チャンバを通って導かれる。

粉末床溶融結合装置の担体上に３次元ワークピースを構築すると、原料粉末に導入される放射エネルギーにより、原料粉末を溶融させたり、及び／又は焼結させたりする。具体的には、放射線ビームが原料粉末に衝突する領域に、溶融した原料の溶融プールを生成する。照射された粉末床から放出される熱放射が、処理チャンバ内の温度上昇を引き起こし、その結果、照射ユニット内の温度上昇も引き起こす可能性がある。

特許文献２（欧州特許出願公開第３０６７１３２号明細書）に記載されているように、照射ユニット内の温度変化が、照射ユニットの光学素子の特定の光学特性の温度依存性の変化を引き起こす可能性がある。例えば、光ファイバ、レンズ又は別の光学素子の屈折率、あるいはレンズの形状、特に、曲率又は半径は、処理チャンバ内、ひいては照射ユニット内に広く行き渡る温度に応じて変化する可能性がある。光学素子の光学特性の温度により誘発された変化により、放射線ビームの焦点位置が放射線ビームのビーム経路に沿って移動する可能性がある。

欧州特許第３３２１００３号明細書 欧州特許出願公開第３０６７１３２号明細書

本発明の目的は、原料粉末の層に電磁放射線又は粒子放射線を照射することによって、高品質の３次元ワークピースを製造するための装置を提供することである。

原料粉末の層に電磁放射線又は粒子放射線を照射することによって３次元ワークピースを製造するための装置が、担体を収容する処理チャンバを備える。この装置は、原料粉末の層を担体上に塗布するための粉末塗布装置をさらに備える。担体の表面上に原料粉末層を分配するために、粉末塗布装置は、担体を横切って移動可能であってもよい。担体は、堅固に固定された担体であってもよい。しかし、好ましくは、担体は垂直方向に移動可能であるように設計されているため、ワークピースが原料粉末から層状に構築されるにつれて、ワークピースの構造高さが増大すると、担体は垂直方向に下方に移動することができる。担体上に塗布される原料粉末は、好ましくは、金属粉末、特に、金属合金粉末であるが、このほか、セラミック粉末又は異なる材料を含む粉末であってもよい。粉末は、任意の適切な粒径又は粒径分布を有してもよい。しかし、粒径＜１００μｍの粉末を処理することが好ましい。処理チャンバは、周囲雰囲気に対して密閉可能であることが好ましい。

装置は、製造されるワークピースの対応する層の形状に従って、原料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で選択的に照射するための照射ユニットをさらに備える。電磁放射線又は粒子放射線を原料粉末層に選択的に照射するための照射ユニットは、放射線ビーム源、特に、レーザビーム源を備えてもよく、さらに、放射線ビーム源から放出される少なくとも１つの放射線ビームを分割したり、誘導したり、及び／又は処理したりするための少なくとも１つの光学ユニットを備えてもよい。光学ユニットは、対物レンズ及びスキャナユニットなどの光学素子を備えてもよく、スキャナユニットは、回折光学素子及び偏向ミラーを備えることが好ましい。照射ユニットは、単一の放射線ビームを原料粉末層に照射してもよい。しかし、このほか、照射システムが２つ以上の放射線ビームを原料粉末層に照射することが考えられる。

放射線を吸収するように構成された吸収装置を、処理チャンバの内部及び／又は照射ユニットの内部で発生する放射線を吸収することができるような位置にて、処理チャンバ及び／又は照射ユニットに設ける。本出願の意味での「吸収装置」とは、放射線、特に、熱放射線、電磁放射線及び／又は粒子放射線を吸収し、ひいては、吸収装置の近傍に配置された構成要素から上記放射線を放出する装置である。吸収装置が吸収する熱放射線を、粉末床と、ワークピースの構築部分と、加熱ユニットと、さらに加熱された構成要素と、から放出してもよい。吸収装置が吸収する電磁放射線及び／又は粒子放射線は、原料粉末の層を照射するために放出される放射線であってもよい。電磁放射線及び／又は粒子放射線を、特に、担体上に塗布された原料粉末の層によって形成される粉末床から反射してもよい。

「処理チャンバ内及び／又は照射ユニット内」という表現は、処理チャンバ及び／又は照射ユニットの内部空間内の吸収装置の配置を示したり、及び／又は処理チャンバ及び／又は照射ユニットの構成要素内の吸収装置の少なくとも一部の統合を示したりする。例えば、吸収装置は、少なくとも部分的に処理チャンバの壁に組み込まれてもよく、及び／又は照射ユニット又は吸収装置は、処理チャンバ及び／又は照射ユニットの壁に設けられた開口部に少なくとも部分的に配置されてもよい。吸収装置はこのほか、処理チャンバ及び／又は照射ユニット内に配置される３次元ワークピースを製造するための装置の構成要素に少なくとも部分的に組み込まれてもよい。

吸収装置は、処理チャンバ内又は照射ユニット内に配置され得る単一の吸収素子によって形成されてもよい。しかし、吸収装置が、処理チャンバ内及び／又は照射ユニット内に分布され得る複数の吸収素子を備えることも考えられる。

吸収装置は、吸収しなければ照射ユニットの光学素子を加熱するであろう放射線を吸収する。その結果、吸収装置は、照射ユニットの光学素子の光学特性の温度によって誘発される変化のほか、熱歪みによる転位を減衰させるか、さらには防止する。このため、放射線ビームのビーム経路に沿った放射線ビームの焦点位置の望ましくない移動、即ち、ｚ軸方向の焦点位置の移動を低減しても、さらには回避してもよい。同じように、放射線ビームのスポット位置の望ましくない移動、即ち、ｘ軸方向及び／又はｙ軸方向のスポット位置の移動を低減しても、さらには回避してもよい。これにより、上記の温度に起因する焦点位置移動による影響が少ないか、さらにはまったく影響を受けない高品質のワークピースの製造が可能になる。

吸収装置の吸収面が、処理チャンバの内部及び／又は照射ユニットの内部に面していてもよい。このため、吸収装置は、処理チャンバの内部及び／又は照射ユニットの内部で発生する放射線を特に効果的に吸収することができる。

吸収装置の吸収面は、熱放射線、即ち、０．７５μｍから５０μｍまでの波長範囲の放射エネルギーに対して、４０％未満、好ましくは２０％未満、さらに好ましくは１０％未満、最も好ましくは５％未満の半球反射率を有してもよい。これとは別に、あるいはこれに加えて、吸収装置の吸収面は、原料粉末の層を選択的に照射するために使用される電磁放射線又は粒子放射線の波長、特に、３５０ｎｍ～１１００ｎｍ、好ましくは４０５～４９０ｎｍ（青）、４９０～５７５ｎｍ（緑）及び／又は８０５～１１００ｎｍ（赤外線）の範囲の波長での放射エネルギーに対して、４０%未満、好ましくは２０%未満、さらに好ましくは１０%未満、最も好ましくは５%未満の半球反射率を有してもよい。

これとは別に、あるいはこれに加えて、吸収装置の吸収面を、少なくとも部分的に、陽極酸化したり、被覆したり、箔付けしたり、酸化したり、構造化したり、及び／又は粗面化、特に、レーザブラックマーキングしてもよい。陽極酸化された吸収表面層には、０．５μｍから１５０μｍの厚さがあってもよい。吸収装置上に設けられ、吸収装置の吸収面を形成する吸収被覆が、黒色金属又は黒色セラミックの被覆又は箔のような黒色及び／又は不透明の被覆又は箔であってもよかったり、及び／又は０．１μｍから１ｍｍまでの厚さを有してもよい。吸収面の表面粗さは、０．１μｍ～１０μｍの範囲であってもよい。

しかし、このほか、さまざまな吸収面の半球反射率が異なってもよく、特に、処理チャンバ内の吸収面の半球反射率が照射ユニット内の吸収面の半球反射率と異なってもよい。好ましくは、処理チャンバ内に配置された吸収装置の吸収面が、原料粉末の層を選択的に照射するために使用される電磁放射線又は粒子放射線の波長の放射エネルギー、即ち、照射ユニットの放射線源から放出される波長の放射エネルギーの良好な吸収体である。これに加えて、あるいはこれとは別に、照射ユニットに配置された吸収ユニットの吸収面が、熱放射線、即ち、０．７５μｍ～５０μｍの範囲の波長の放射線の良好な吸収体であってもよい。

このほか、吸収装置又は吸収装置の吸収面が、電磁放射線又は粒子放射線、特に、原料粉末の層を選択的に照射するために使用されるレーザ放射線の波長で放射エネルギーを吸収する半透明材料を含むか、半透明材料から作成されることが考えられる。例えば、吸収装置の吸収面は、鉱物ガラス又はアクリルガラスを含んでも、鉱物ガラス又はアクリルガラスから作成されてもよい。吸収装置の吸収面はこのほか、非吸収材料から作成された半透明の窓によって覆われてもよい。吸収面と半透明窓との間に冷却チャネルを形成してもよい。冷却チャネルには、例えば、水などの吸収性冷却剤であり得る冷却剤が流れてもよい。

放射線を反射するように構成された反射装置を、処理チャンバの内部及び／又は照射ユニットの内部で発生する放射線を反射することができるような位置で、処理チャンバ及び／又は照射ユニットに設けてもよい。本出願の意味での「反射装置」とは、放射線、特に、熱放射線、電磁放射線及び／又は粒子放射線を反射し、ひいては、反射装置の近傍に配置された構成要素から上記放射線を偏向させる装置である。反射装置は、処理チャンバ内又は照射ユニット内に配置され得る単一の反射素子によって形成されてもよい。しかし、このほか、反射装置が、処理チャンバ内及び／又は照射ユニット内に分布され得る複数の反射素子を備えることが考えられる。

反射装置は、特に、原料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で選択的に照射する際に、放出されるか反射される熱放射線、電磁放射線及び／又は粒子放射線が、照射ユニットの光学素子の光学特性に強い影響を及ぼす可能性があるか、強い加熱によって深刻な変形が生じることがあり得る、処理チャンバ及び／又は照射ユニットの領域に設けられてもよい。さらに、反射装置は、熱放射線、電磁放射線及び／又は粒子放射線を、同放射線の破壊性を弱めたり、及び／又は同放射線をいっそう簡単に排出したりすることができる処理チャンバ及び／又は照射ユニットの領域に反射するように配置されてもよい。例えば、反射装置は、放射線を照射ユニットから遠ざけ、照射対象の原料粉末層を支持する担体の方向に反射するように、照射ユニットに隣接して配置された処理チャンバの領域に設けられてもよい。

反射装置の反射面が、処理チャンバの内部及び／又は照射ユニットの内部に面していてもよい。その結果、反射装置は、処理チャンバの内部及び／又は照射ユニットの内部で発生する放射線を特に効果的に反射することができる。

反射装置の反射面が、熱放射線、即ち、０．７５μｍから５０μｍまでの波長範囲の放射エネルギーに対して、６０％を超え、好ましくは７０％を超え、さらに好ましくは８０％を超え、最も好ましくは９０％を超える半球反射率を有してもよい。これとは別に、あるいはこれに加えて、反射装置の反射面は、原料粉末の層を選択的に照射するために使用される電磁放射線又は粒子放射線の波長、特に、３５０ｎｍ～１１００ｎｍ、好ましくは４０５～４９０ｎｍ（青）、４９０～５７５ｎｍ（緑）及び／又は８０５～１１００ｎｍ（赤外線）の波長での放射エネルギーに対して、６０%を超え、好ましくは７０%を超え、さらに好ましくは８０%を超え、最も好ましくは９０%を超える半球反射率を有してもよい。

これとは別に、あるいはこれに加えて、反射装置の反射面を、少なくとも部分的に構造化したり、箔付けしたり、被覆したり、及び／又は研磨したりしてもよい。反射装置上に設けられ、反射装置の反射面を形成する反射被覆又は反射箔が、鏡面反射性及び／又は拡散反射性であってもよい。反射装置の反射面は、白色不透明被覆又は白色不透明箔によって形成されたりしても、及び／又は０．０１μｍ～１ｍｍの厚さを有したりしてもよい。反射面の表面粗さが、１μｍ未満、好ましくは０．２μｍ未満であってもよい。

しかし、このほか、さまざまな反射面の半球反射率が異なってもよく、特に、処理チャンバ内の反射面の半球反射率は照射ユニット内の反射面の半球反射率と異なることが考えられる。好ましくは、処理チャンバ内に配置された反射装置の反射面が、原料粉末の層を選択的に照射するために使用される電磁放射線又は粒子放射線の波長の放射エネルギー、即ち、照射ユニットの放射線源から放出される波長の放射エネルギーに対して良好な反射体である。これに加えて、あるいはこれとは別に、照射ユニット内に配置された反射装置の反射面が、熱放射線、即ち、０．７５μｍ～５０μｍの範囲の波長の放射線に対して良好な反射体であってもよい。処理チャンバ内の反射面がこのほか、再帰反射特性を備えてもよく、例えば、反射面は再帰反射箔を備えてもよい。

吸収装置及び反射装置の少なくとも１つには、少なくとも１０Ｗ／（ｍ＊Ｋ）、好ましくは少なくとも５０Ｗ／（ｍ＊Ｋ）、さらに好ましくは少なくとも１００Ｗ／（ｍ＊Ｋ）の熱伝導率を有する材料が含有されてもよい。これにより、吸収装置及び／又は反射装置からの熱の充分な放出が保証される。

吸収装置及び反射装置の熱伝導率に加えて、それぞれ吸収面と反射面との間の距離と、吸収装置及び反射装置からそれぞれエネルギーを放出するのに役立つ素子とを適切にカスタマイズしてもよい。吸収装置及び反射装置はそれぞれ、吸収装置及び反射装置それぞれからエネルギーを放出する働きをする素子とは異なる材料から作成されてもよい。具体的には、放射エネルギーの放出経路の長さと、この放出経路に沿った熱抵抗とは、熱源と熱排出管との間の温度差が、熱の流れと、放出経路に沿ったその補助による全体的な影響とに依存するため、最小限に抑える必要がある。

吸収装置は、処理チャンバ内及び／又は照射ユニット内に配置され、原料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で選択的に照射する際に放出されたり、及び／又は反射されたりする放射線を吸収するという唯一の目的を果たす、少なくとも１つの別個の吸収素子を備えてもよい。例えば、吸収装置は、適切な吸収面を備えた少なくとも１つの板状の吸収素子を備えてもよい。

これとは別に、あるいはこれに加えて、反射装置は、処理チャンバ内及び／又は照射ユニット内に配置され、原料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で選択的に照射する際に放出されたり、及び／又は反射されたりする放射線を反射するという唯一の目的を果たす少なくとも１つの別個の反射素子を備えてもよい。例えば、反射装置は、適切な反射面を備えた少なくとも１つの板状の反射素子を備えてもよい。

これとは別に、あるいはこれに加えて、吸収装置は、処理チャンバ壁の一部及び／又は照射ユニットハウジング壁の一部によって形成される少なくとも１つの吸収素子を備えてもよい。例えば、吸収装置は、処理チャンバ壁の一部及び／又は照射ユニットハウジング壁の一部によって形成され、吸収面を形成する陽極酸化面、被覆面及び／又は粗面化面が設けられた少なくとも１つの吸収素子を備えてもよい。

さらに、反射装置は、処理チャンバ壁の一部及び／又は照射ユニットハウジング壁の一部によって形成される少なくとも１つの反射素子を備えてもよい。例えば、反射装置は、処理チャンバ壁の一部、照射ユニットの支持構造の一部及び／又は照射ユニットハウジング壁の一部によって形成され、反射面を形成する被覆面及び／又は研磨面が設けられた少なくとも１つの反射素子を備えてもよい。

装置は、照射装置によって放出された電磁放射線又は粒子放射線を処理チャンバ内に透過させる透過素子をさらに備えてもよい。透過素子は、例えば、窓の形態で設計されてもよい。これとは別に、透過素子は、照射装置の光学素子、特に、レンズを備えても、レンズから構成されてもよい。透過素子は、処理チャンバの壁、特に、処理チャンバの上壁部分に配置されてもよい。装置の特定の好ましい実施形態では、透過素子は、担体の中心の上方の領域に配置される。例えば、透過素子は、処理チャンバの壁部分、特に、上壁部分に一体化されてもよい。

透過素子の材料は、照射装置が放出する電磁放射線又は粒子放射線に対する透過素子の所望の透過性を確保するために、照射装置が放出する放射線のタイプに応じて選択されてもよい。例えば、透過素子は、ガラス材料又は適切なポリマー材料から作成されてもよい。必要に応じて、処理チャンバの内部に面する表面の領域の透過素子に、透過素子の表面への溶接煙の凝縮物の付着及び堆積を最小限に抑える表面層を設けてもよい。装置の特に好ましい実施形態では、透過素子は、反射装置の少なくとも反射素子を形成する処理チャンバ壁の一部に収容される。上記処理チャンバ壁部分は、例えば、処理チャンバの上壁部分であってもよい。

透過素子は、１つ又は複数の表面、特に、その入射面及び／又は出射面に表面構造及び／又は被覆を備えてもよい。好ましい実施形態では、透過素子は、処理チャンバとは反対側の面を意味するその入射面に反射防止被覆を備えてもよい。これに加えて、あるいはこれとは別に、透過素子は、透過素子の過度の加熱を防止するために、処理チャンバに面する表面を意味するその出口面に反射被覆を備えてもよい。透過素子の出口面の反射被覆は、０．７５μｍ～５０μｍの波長範囲での放射エネルギーに対して、４０％を超え、好ましくは５０％を超え、さらに好ましくは６０％を超える反射率を有してもよい。さらに好ましい実施形態では、（被覆面及び／又は構造化面を任意選択で含む）透過素子は、原料粉末の層を選択的に照射するために使用される電磁放射線又は粒子放射線の波長の放射線、即ち、照射ユニットの放射線源が放出する波長の放射線、特に、３５０ｎｍ～１１００ｎｍ、特に、４０５～４９０ｎｍ（青）、４９０～５７５ｎｍ（緑）及び／又は８０５～１１００ｎｍ（赤外線）の範囲の波長の放射線の少なくとも７０％、特に、少なくとも９０％を、入射面から出射面への方向に、透過するように構成される。

装置の特定の好ましい実施形態では、原料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で選択的に照射する際に放出される熱放射線を受ける全部の適用可能な処理チャンバ壁部分は、吸収装置又は反射装置のいずれかを形成する。この文脈での「適用可能な処理チャンバ壁部分」という用語は、別の機能的目的を実施しない、例えば、処理チャンバへのガスの導入又は処理チャンバからのガスの排出を実施しない、処理チャンバ壁部分を吸収装置又は反射装置を形成するのに不適切にする処理チャンバ壁部分を指す。

装置の好ましい実施形態では、処理チャンバは、ガス、特に、不活性ガスを処理チャンバに導入するための第１のガス注入口を備える。例えば、第１のガス注入口は、多孔質処理チャンバ壁部分及び／又は処理チャンバ壁部分、特に、処理チャンバ側壁部分に設けられた開口部によって形成されてもよい。ガスは、第１のガス貯蔵容器及び第１のガス供給ラインを備え得る第１のガス源によって提供されてもよい。第１のガス源は、例えば、アルゴンガス源又は窒素ガス源であってもよい。第１のガス供給ラインは第１のガス注入口に接続されてもよい。処理チャンバは、処理チャンバからガスを排出するための第１のガス排出口をさらに備えてもよい。

第１のガス注入口を介して処理チャンバに導入され、第１のガス排出口を介して処理チャンバから排出されるガス流が、処理チャンバを通って、特に、担体を横切って導かれると、すす、溶接煙、粉塵などの粒子状不純物を吸収し、取り込み、このような粒子状不純物を処理チャンバから排出してもよい。第１のガス排出口及び第１のガス注入口は、第１のガス排出口を介して処理チャンバを出るガスを第１のガス注入口を介して処理チャンバに再循環させるための再循環ラインに接続されてもよい。再循環ラインには、ガス流から粒子状不純物を濾過するための適切な濾過装置を配置してもよい。

第１のガス注入口は、吸収装置及び／又は反射装置から熱をガス流に伝達するために、第１のガス注入口を介して処理チャンバに導入されたガス流の少なくとも一部を、処理チャンバ内に配置された吸収装置及び／又は反射装置に向けるように構成されてもよい。このため、ガス流は、吸収装置及び／又は反射装置を冷却するために使用されてもよい。第１のガス源は、冷却ガス又は加熱ガスを提供するように構成されてもよい。この目的のために、第１のガス源は、処理チャンバに導入されるガスに熱を伝達するか、処理チャンバに導入されるガスから熱を排出するように構成された第１の温度制御システムと熱的に接触してもよい。

原料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で照射することによって３次元ワークピースを製造するために装置及び照射ユニットが動作している間に、第１の温度制御システムは、好ましくは、処理チャンバに導入されるガスを冷却するように動作する。それとは反対に、照射ユニットを始動する前であって、３次元ワークピースの製造を開始する前の装置の始動段階中に、第１の温度制御システムは、処理チャンバと、処理チャンバと熱的に接触している装置の構成要素とを適切な動作温度まで加熱するために、処理チャンバに導入されるガスを加熱するように動作してもよい。

好ましくは、照射ユニットは、ガス、特に、不活性ガスを照射ユニットに導入するための第２のガス注入口を備える。ガスは、第２のガス貯蔵容器及び第２のガス供給ラインを備え得る第２のガス源によって提供されてもよい。第２のガス源は、例えば、流速を増大させずに高い熱伝達係数を備えるガスを供給するガス源であってもよい。特に、第２のガス源はヘリウムガス源であってもよい。第２のガス供給ラインは、第２のガス注入口に接続されてもよい。照射ユニットは、照射ユニットからガスを排出するための第２のガス排出口をさらに備えてもよい。第２のガス排出口及び第２のガス注入口は、第２のガス排出口を介して照射ユニットを出るガスを、第２のガス注入口を介して照射ユニットに再循環させるための再循環ラインに接続されてもよい。再循環ラインには、適切なフィルタ装置、熱交換器及び搬送装置を配置してもよい。搬送装置は、ポンプ又は圧縮機の形態で設計されてもよい。再循環回路は、第２のガス源が供給するガス、例えば、ヘリウムガスの損失を回避するために密閉される必要がある。

第２のガス注入口は、吸収装置及び／又は反射装置から熱をガス流に伝達するために、第２のガス注入口を介して照射ユニットに導入されたガス流の少なくとも一部を、照射ユニット内に配置された吸収装置及び／又は反射装置に向けるように構成されてもよい。このため、ガス流は、吸収装置及び／又は反射装置を冷却するために使用されてもよい。第２のガス源は、冷却ガス又は加熱ガスを提供するように構成されてもよい。この目的のために、第２のガス源は、照射ユニットに導入されるガスに熱を伝達するか、照射ユニットに導入されるガスから熱を排出するように構成された第２の温度制御システムと熱的に接触していてもよい。

原料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で照射することによって３次元ワークピースを製造するために装置及び照射ユニットが動作している間に、第２の温度制御システムは、好ましくは、照射ユニットに導入されるガスを冷却するように動作する。それとは反対に、照射ユニットを始動する前であって、３次元ワークピースの製造を開始する前の装置の始動段階中、第２の温度制御システムは、照射ユニット、特に、その中に配置された光学素子を適切な動作温度まで加熱するために、照射ユニットに導入されるガスを加熱するように動作してもよい。

処理チャンバの第１のガス注入口及び照射ユニットの第２のガス注入口は、上記のように、処理チャンバ及び照射ユニットのための別個のガス源及び／又は別個の温度制御システムに接続されてもよい。しかし、このほか、装置にガス源を１つだけ及び／又は温度制御システムを１つだけ設けることが考えられる。次いで、処理チャンバの第１のガス注入口及び照射ユニットの第２のガス注入口は、同じガス源及び／又は同じ温度制御システムに接続されてもよい。

吸収装置は冷却フィンを備えてもよい。好ましくは、吸収装置の冷却フィンは、吸収面及び／又は吸収面の反対側に配置された吸収装置の表面から延在する。このため、冷却フィンは、吸収装置、特に、吸収面から熱を逃がすように構成される。吸収装置が１つ又は複数の吸収素子を備える場合、吸収素子の少なくとも１つは、吸収面及び／又は吸収面の反対側に配置される吸収素子の表面から延びる冷却フィンを備えてもよい。

これとは別に、あるいはこれに加えて、反射装置は冷却フィンを備えてもよい。好ましくは、反射装置の冷却フィンは、反射面の反対側に配置された反射装置の表面から延びる。このため、冷却フィンは、反射装置、特に、反射面から熱を逃がすように構成される。反射装置が１つ又は複数の反射素子を備える場合、反射素子の少なくとも１つが、反射面とは反対側に配置される反射素子の表面から延びる冷却フィンを備えてもよい。

吸収装置は、吸収装置の本体を通って延びたり、及び／又は吸収面の反対側に配置された吸収装置の表面に隣接して熱的に接触して延びたりする少なくとも１つの調整チャネルを備えてもよい。吸収装置が１つ又は複数の吸収素子を備える場合、吸収素子の少なくとも１つが、吸収素子の本体を通って延びたり、及び／又は吸収面の反対側に配置された吸収素子の表面に隣接して熱的に接触して延びたりする少なくとも１つの調整チャネルを備えてもよい。

これとは別に、あるいはこれに加えて、反射装置は、反射装置の本体を通って延びたり、及び／又は反射面の反対側に配置された反射装置の表面に隣接して熱的に接触して延びたりする少なくとも１つの調整チャネルを備えてもよい。反射装置が１つ又は複数の反射素子を備える場合、反射素子の少なくとも１つが、反射素子の本体を通って延在したり、及び／又は反射面の反対側に配置された反射素子の表面に隣接して熱的に接触して延びたりする少なくとも１つの調整チャネルを備えてもよい。

吸収装置及び／又は反射装置の調整チャネルには、適切な温度制御流体を流してもよい。温度制御流体は、液体の温度制御流体又は気体の温度制御流体、例えば、空気であってもよい。吸収装置及び／又は反射装置の調整チャネルは、調整チャネルを通って流れる温度制御流体に熱を伝達するか、調整チャネルを通って流れる温度制御流体から熱を排出するように構成された第３の温度制御システムと熱的に接触していてもよい。

原料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で照射することによって３次元ワークピースを製造するために装置及び照射ユニットが動作している間に、第３の温度制御システムは、好ましくは、吸収装置及び／又は反射装置の少なくとも１つの調整チャネルを通って流れる温度制御流体を冷却するように動作する。それとは反対に、照射ユニットを始動する前であって、３次元ワークピースの製造を開始する前の装置の始動段階中に、第３の温度制御システムは、処理チャンバ及び／又は照射ユニットと、処理チャンバ及び／又は照射ユニットと熱的に接触している装置の構成要素とを適切な動作温度まで加熱するために、吸収装置及び／又は反射装置の調整チャネルを通って流れる温度制御流体を加熱するように動作してもよい。

第３の温度制御システムは、第１及び／又は第２の温度制御システムと一体化して形成されてもよい。しかし、このほか、処理チャンバ及び／又は照射ユニットに供給されるガスと、吸収装置及び／又は反射装置の調整チャネルを通って流れる温度制御流体とに対して別個の温度制御システムを装置に提供することが考えられる。

装置は、少なくとも１つの追加の調整チャネルを備えてもよい。少なくとも１つの追加の調整チャネルは、処理チャンバ壁の一部及び／又は吸収装置及び／又は反射装置の少なくとも一部を形成しない照射ユニットハウジング壁の一部を通って延びてもよい。これとは別に、あるいはこれに加えて、少なくとも１つの追加の調整チャネルは、吸収装置又は反射装置の少なくとも一部を形成しない処理チャンバ壁の一部及び／又は照射ユニットハウジング壁の一部に隣接して熱的に接触して延びてもよい。

追加の調整チャネルには、適切な温度制御流体が流されてもよい。温度制御流体は、液体の温度制御流体又は気体の温度制御流体、例えば、空気であってもよい。好ましくは、追加の調整チャネルは、第３の温度制御システムと熱的に接触している。このため、追加の調整チャネルを通って流れる温度制御流体の温度は、吸収装置及び／又は反射装置の少なくとも１つの調整チャネルを通って流れる温度制御流体と同じ方法で制御されてもよい。しかし、このほか、追加の調整チャネルは、吸収装置及び／又は反射装置の少なくとも１つの調整チャネルを通って流れる温度制御流体の温度とは無関係に、追加の調整チャネルを通って流れる温度制御流体の温度を制御し得る第４の温度制御システムと熱的に接触していることが考えられる。

第１、第２、第３及び第４の温度制御システムのうちの少なくとも１つが、表面の温度、ガス流の温度及び温度制御流体の温度のうちの１つ又は複数を測定する１つ又は複数の温度センサに依存して制御されてもよい。これに加えて、あるいはこれとは別に、温度制御システムの少なくとも１つを、構築作業データに依存して、特に、照射される粉末床のワークピース領域の割合に依存して制御してもよい。

吸収装置は、処理チャンバ及び／又は照射ユニットに機械的負荷を及ぼすことなく熱膨張するように構成され、配置されてもよい。これとは別に、あるいはこれに加えて、吸収装置は、担体に対する照射ユニットの場所に影響を及ぼすことなく熱膨張するように構成され、配置されてもよい。

これは、例えば、吸収素子の熱的に引き起こされる変形が処理チャンバ及び／又は照射ユニットに伝達されない方法で、処理チャンバ及び／又は照射ユニットに配置される別個の吸収素子の形態で吸収装置を設計することによって達成されてもよい。例えば、吸収素子は、処理チャンバ内及び／又は照射ユニット内で自由に懸架されてもよい。これとは別に、あるいはこれに加えて、吸収装置は、吸収素子の熱的に引き起こされる変形が処理チャンバ及び／又は照射ユニットに伝達されるのを防止する伸縮継手を介して、処理チャンバ及び／又は照射ユニットに接続されても、統合されてもよい。

少なくとも０．１ｍｍの幅を有する間隙を、処理チャンバに面する照射ユニットハウジング壁又は処理チャンバに面する照射ユニットの支持構造と、照射ユニットに面する処理チャンバ壁との間に設けてもよい。例えば、照射ユニットは、照射ユニット、特に、処理チャンバに面する照射ユニットハウジング壁を、処理チャンバから所望の距離に配置するために、適切な支持構造を備えてもよい。その結果、照射ユニットは、過剰な熱が処理チャンバから照射ユニットに伝達されるのを防止するために、少なくとも部分的に処理チャンバから熱的に切り離すことができる。間隙には、冷却剤、例えば、冷却ガスが流されてもよく、及び／又は断熱材を間隙内に配置してもよい。

吸収装置は、処理チャンバ内に配置され、処理チャンバ内に収容された機能ツールに関連付けられた少なくとも１つの可動遮蔽要素を備えてもよい。これとは別に、あるいはこれに加えて、反射装置は、処理チャンバ内に配置され、処理チャンバ内に収容された機能ツールに関連付けられた少なくとも１つの可動遮蔽要素を備えてもよい。例えば、吸収装置又は反射装置の可動遮蔽要素を、粉体塗布装置、取り扱い目的で処理チャンバ内に延びる手袋及び／又は処理チャンバから原料粉体を排出するための吸引装置と関連付けてもよい。可動遮蔽要素は、単純な板状要素であってもよい。しかし、このほか、可動遮蔽要素が、機能ツールを収容する一種のハウジングを形成することが考えられる。可動遮蔽要素は、原料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で選択的に照射する際に放出されたり、及び／又は反射されたりする放射線から機能ツールを保護する。

本発明の好ましい実施形態を、添付の概略図を参照してさらに詳細に説明する。
図１は、原料粉末の層に電磁放射線又は粒子放射線を照射することによって３次元ワークピースを製造するための装置を示す。

図１は、積層造形法によって３次元ワークピースを製造するための装置１０を示す。この装置は、担体１２と、原料粉末を担体１２上に塗布するための粉末塗布装置１４とを備える。担体１２及び粉体塗布装置１４は、周囲雰囲気に対して密閉可能な処理チャンバ１６内に収容される。内部雰囲気を、処理チャンバ１６の第１のガス注入口１８を介して供給されるシールドガスで確立する。図１に示す例示的な装置１０では、第１のガス注入口１８は、処理チャンバ側壁の一部を形成する多孔性処理チャンバ壁部分１８ａと、処理チャンバ側壁に形成された開口部１８ｂとによって形成される。第１のガス注入口１８を介して処理チャンバ１６に供給されたガスは、第１のガス貯蔵容器２２及び第１のガス供給ライン２４を備える第１のガス源２０によって提供される。第１のガス供給ライン２４は、第１のガス注入口１８に接続される。

処理チャンバ１６は、処理チャンバ１６からガスを排出するための第１のガス排出口２５をさらに備える。装置１０の動作中、処理チャンバ１６を通って担体１２を横切って導かれる際に、第１のガス注入口１８を介して処理チャンバ１６に導入され、第１のガス排出口２５を介して処理チャンバ１６から排出されるガス流が、すす、溶接煙、粉末粒子などの粒子状不純物を吸引し、取り込み、このような粒子状不純物を処理チャンバ１６から排出する。第１のガス排出口２５及び第１のガス注入口１８は、（図示しない）再循環ラインに接続される。再循環ラインを介して、第１のガス排出口２５を介して処理チャンバ１６を出るガスを、第１のガス注入口１８を介して処理チャンバ１６に再循環する。ガス流から粒子状不純物を濾過するための（これも図示しない）適切な濾過装置を再循環ラインに配置してもよい。

装置１０は、担体１２上に塗布された原料粉末に電磁放射線又は粒子放射線を選択的に照射するための照射ユニット２６をさらに備える。照射装置２６は、少なくとも１つの放射線ビーム源、特に、レーザビーム源を備える。図１に示す例示的な装置１０では、放射線源は、一対の光学ユニット２８によって適切な方法で処理される２つの放射線ビーム３０ａ、３０ｂを放出する。各光学ユニット２８は、対物レンズ及びスキャナユニットなどの光学素子を備え、スキャナユニットは、回折光学素子及び／又は少なくとも１つの偏向ミラーを備える。

照射装置２６によって放出された放射線ビーム３０ａ、３０ｂを処理チャンバ１６内に透過させる透過素子３１を、処理チャンバ１６の上壁部分に配置する。少なくとも０．１ｍｍの幅を有する間隙３３を、処理チャンバ１６に面する照射ユニットハウジング壁６０の一部と、照射ユニット２６に面する処理チャンバ壁５８の一部との間に設ける。特に、照射ユニット２６は、照射ユニット２６の光学部品、特に、処理チャンバ１６から所望の距離を置いて処理チャンバ１６に面する照射ユニットハウジング壁部分を配置するために、適切な支持構造３５を備える。その結果、照射ユニット２６は、少なくとも部分的に処理チャンバ１６から熱的に分離される。

照射ユニット２６は、不活性ガスを照射ユニット２６に導入するための第２のガス注入口３２を備える。不活性ガスは、第２のガス貯蔵容器３６及び第２のガス供給ライン３８を備える第２のガス源３４によって提供される。第２のガス供給ライン３８は、第２のガス注入口３２に接続される。照射ユニット２６は、照射ユニット２６からガスを排出するための第２のガス排出口４０をさらに備える。

第１及び第２のガス源２０、３４は、冷却ガス又は加熱ガスを提供するように構成される。この目的のために、第１のガス源２０は、処理チャンバ１６に導入されるガスに熱を伝達するか、処理チャンバ１６に導入されるガスから熱を排出するように構成された第１の温度制御システム４２と熱的に接触している。第２のガス源３４は、照射ユニット２６に導入されるガスに熱を伝達するか、照射ユニット２６に導入されるガスから熱を排出するように構成された第２の温度制御システム４４と熱的に接触している。

３次元ワークピース４６を製造するための装置１０の動作中、原料粉末の層を、粉末塗布装置１４によって担体１２上に塗布する。原料粉末層を塗布するために、粉末塗布装置１４は担体１２を横切って移動する。次に、原料粉末の層は、照射装置２６によって製造されるワークピース１８の対応する層の形状に従って、電磁放射線又は粒子放射線で選択的に照射される。

原料粉末の層を担体１２上に塗布するステップと、製造されるワークピース４６の対応する層の形状に従って、原料粉末の層に電磁放射線又は粒子放射線を選択的に照射するステップは、ワークピース４６が、所望の形状及びサイズに達するまで繰り返される。担体１２は、構築された筒状体４８内に垂直方向に移動可能であり、その結果、担体１２は、ワークピース４８が担体１２上の原料粉末から層状に構築されるにつれて、ワークピース４８の構築高さが増大すると、下方に移動することができる。担体１２は加熱器及び／又は冷却器を備えることができる。

上記のように３次元ワークピース４８を製造するために、装置１０及び照射ユニット２６が動作している間、第１及び第２の温度制御システム４２、４４は、処理チャンバ１６及び照射ユニット２６に導入されるガスを冷却するように動作する。反対に、照射ユニット２６を始動する前であって、３次元ワークピース４８の製造を開始する前の装置１０の始動段階中に、第１及び第２の温度制御システム４２、４４は、処理チャンバ１６及び照射ユニット２６を適切な動作温度まで加熱するために、処理チャンバ１６及び照射ユニット２６に導入されるガスを加熱するように動作する。

装置１０は、原料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で選択的に照射する際に放出されたり、及び／又は反射されたりする放射線を吸収するように構成された吸収装置５０をさらに備える。図１では、原料粉末の層に電磁放射線又は粒子放射線を選択的に照射する際に放出される熱放射線は、処理チャンバ１６の内部、処理チャンバ１６の間の間隙３３及び照射ユニット２６の内部にて点で描いたパターンによって概略的に示される。

吸収装置５０は、処理チャンバ１６内及び照射ユニット２６内に分布された複数の吸収素子５２ａ～５２ｅを備える。吸収装置５０、即ち、吸収素子５２ａ～５２ｅのそれぞれは、０．７５μｍ～５０μｍの範囲の波長の放射エネルギー及び／又は原料粉末の層を選択的に照射するために使用される電磁放射線又は粒子放射線の波長、特に、３５０ｎｍ～１１００ｎｍ、好ましくは４０５～４９０ｎｍ、４９０～５７５ｎｍ及び／又は８０５～１１００ｎｍの範囲の波長の放射エネルギーに対して、４０％未満、好ましくは２０％未満、さらに好ましくは１０％未満、最も好ましくは５％未満の半球反射率を有する吸収面５４を備える。

具体的には、吸収素子５２ａ～５２ｅのそれぞれの吸収面５４は、陽極酸化された吸収面層又は０．１μｍ～１ｍｍの厚さを有する吸収被覆を備えるように、陽極酸化されるか、黒色及び／又は不透明な金属被覆又はセラミック被覆で被覆される。吸収面の表面粗さが０．１μｍ～１０μｍの範囲である。吸収装置５０、即ち、吸収素子５２ａ～５２ｅのそれぞれは、少なくとも１０Ｗ／（ｍ*Ｋ）、好ましくは少なくとも５０Ｗ／（ｍ*Ｋ）、さらに好ましくは少なくとも１００Ｗ／（ｍ*Ｋ）の熱伝導率を有する材料を含有する。

さらに、吸収装置５０の吸収面５４、即ち、吸収素子５２ａ～５２ｅのそれぞれの吸収面５４は、処理チャンバ１６の内部又は照射ユニット２６の内部に面している。

特に、吸収装置５０は、板状の本体を備え、照射ユニット２６内に配置される２つの別個の吸収素子５２ｄ、５２ｅを備える。上記２つの吸収素子５２ｄ、５２ｅには、吸収面５４の反対側に配置された吸収素子５２ｄ、５２ｅの表面から延びる冷却フィン５６が設けられている。さらに、吸収装置５０は、処理チャンバ壁５８の一部によって形成された吸収素子５２ａと、照射ユニット２６の支持構造３５の一部によって形成された２つの吸収素子５２ｂ、５２ｃとを備える。吸収素子５２ａ、５２ｂ、５２ｃのそれぞれは、吸収素子５２ａ、５２ｂ、５２ｃの本体を通って延びる調整チャネル６２を備える。吸収素子５２ａは半透明の材料から作成されてもよい。さらに、吸収素子５２ａはこのほか、処理チャンバ壁５８に形成された凹部に配置されてもよい。

装置１０は、原料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で選択的に照射する際に放出され、反射される熱及びレーザ放射線を反射するように構成された反射装置６４をさらに備える。反射装置６４は、処理チャンバ１６内及び照射ユニット２６内に分布された複数の反射素子６６ａ～６６ｇを備える。反射装置６４、即ち、反射素子６６ａ～６６ｇのそれぞれは、０．７５μｍ～５０μｍの範囲の波長の放射エネルギー及び／又は原料粉末の層を選択的に照射するために使用される電磁放射線又は粒子放射線の波長、特に、３５０ｎｍ～１１００ｎｍ、好ましくは４０５～４９０ｎｍ、４９０～５７５ｎｍ及び／又は８０５～１１００ｎｍの範囲の波長の放射エネルギーに対して、６０％を超え、好ましくは７０％を超え、さらに好ましくは８０％を超え、最も好ましくは９０％を超える半球反射率を有する反射面６８を備える。具体的には、反射素子６６ａ～６６ｇのそれぞれの反射面６８は、０．０１μｍ～１ｍｍの厚さを有する反射被覆を提供するように白色不透明被覆で被覆されるか、研磨される。反射面の表面粗さが１μｍ未満である。反射装置６４、即ち、反射素子６６ａ～６６ｇのそれぞれは、少なくとも１０Ｗ／（ｍ＊Ｋ）、好ましくは少なくとも５０Ｗ／（ｍ＊Ｋ）、さらに好ましくは少なくとも１００Ｗ／（ｍ*Ｋ）の熱伝導率を有する材料を含有する。

さらに、反射装置６４の反射面６８、即ち、反射素子６６ａ～６６ｇのそれぞれの反射面６８は、処理チャンバ１６の内部又は照射ユニット２６の内部に面している。

特に、反射装置６４は、処理チャンバ１６の内部に面する表面に反射被覆が設けられた処理チャンバ壁５８の一部によって形成された反射素子６６ａ、６６ｂを備える。反射素子６６ｂは、透過素子３１を収容する処理チャンバ壁５８の上部によって形成される。さらに、反射装置６４は、処理チャンバ１６に面する表面に反射被覆が設けられる照射ユニット２６の支持構造３５の一部によって形成された反射素子６６ｃを備える。反射素子６６ａ～６６ｃは、再帰反射特性を備えるため、粉末床からの熱及びレーザ放射線を反射して粉末床に戻してもよい。

さらに、反射装置６４は、照射ユニット２６の内部に面する表面に反射被覆が設けられた照射ユニットハウジング壁６０の一部によって形成された反射素子６６ｄ、６６ｅを備える。これは、熱放射線を、照射ユニットハウジング壁６０の変形臨界部分（ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｐｏｒｔｉｏｎ）から離れ、さらに照射ユニット２６内の影響を受けにくい領域へと反射する。反射素子６６ｂ、６６ｃのそれぞれは、反射素子６６ｂ、６６ｃの本体を通って延びる調整チャネル７０を備える。反射装置６４はこのほか、板状の本体を備え、照射ユニット２６内に配置される２つの別個の反射素子６６ｇ、６６ｆを備える。上記２つの反射素子６６ｇ、６６ｆには、反射面６８の反対側に配置された反射素子６６ｇ、６６ｆの表面から延びる冷却フィン５６が設けられる。反射素子６６ｇ、６６ｆはこのほか、反射された放射線を分散させるための凹面反射面を備えてもよい。

最後に、反射装置６４は、処理チャンバ１６内に配置され、処理チャンバ１６内に収容された機能ツールに連動した可動遮蔽要素７２を備える。図１に示す例示的な装置１０では、可動遮蔽要素７２に連動する機能ツールは粉末塗布装置１４である。可動遮蔽要素７２は、その外面に、反射面６８を形成するように反射被覆が施されている。

装置１０は、吸収装置５０及び／又は反射装置６４の少なくとも一部を形成しない照射ユニットハウジング壁６０の一部を通って延びる追加の調整チャネル７３を備える。吸収装置５０及び反射装置６４の調整チャネル６２、７０及び追加の調整チャネル７３には、適切な温度制御流体が流れ、概略的に図示した第３の温度制御システム７４が熱的に接触している。第３の温度制御システム７４は、調整チャネル６２、７０及び追加の調整チャネル７３を通って流れる温度制御流体に熱を伝達するか、調整チャネル６２、７０及び追加の調整チャネル７３を通って流れる温度制御流体から熱を排出するように構成される。

原料粉末の層に電磁放射線又は粒子放射線を照射することによって３次元ワークピース４６を製造するために装置１０及び照射ユニット２６が動作している間、第３の温度制御システム７４は、吸収装置５０及び反射装置６４の調整チャネル６２、７０及び追加の調整チャネル７３を通って流れる温度制御流体を冷却するように動作する。反対に、照射ユニット２６を始動する前であって、３次元ワークピース４８の製造を開始する前の装置１０の始動段階中に、第３の温度制御システム７４は、処理チャンバ１６及び照射ユニット２６を適切な動作温度まで加熱するために、吸収装置５０及び反射装置６４の調整チャネル６２、７０及び追加の調整チャネル７３を流れる温度制御流体を加熱するように動作する。

反射装置６４内の吸収装置５０の温度をさらに制御するために、第１のガス注入口１８は、吸収素子５２、反射素子６６ａ、６６ｂ及び可動遮蔽要素７２からガス流に熱を伝達するために、第１のガス注入口１８を介して処理チャンバ１６に導入されるガス流の少なくとも一部を吸収素子５２、反射素子６６ａ、６６ｂ及び可動遮蔽要素７２に向けるように構成される。このため、処理チャンバ１６を通って流れるガス流は、処理チャンバ１６内に配置された吸収装置５０及び反射装置６４の要素を冷却するために使用されてもよい。

同じように、第２のガス注入口３７は、吸収素子５２ｃ、５２ｄ及び反射素子６６ｄ～６６ｇからガス流へ熱を伝達するために、第２のガス注入口３７を介して照射ユニット２６に導入されるガス流の少なくとも一部を吸収素子５２ｃ、５２ｄ及び反射素子６６ｄ～６６ｇに向けるように構成される。このため、ガス流は、照射ユニット２６内に配置された吸収装置５０及び反射装置６４の要素を冷却するために使用されてもよい。

同じように、第２のガス注入口３７は、吸収素子５２ｃ、５２ｄ及び反射素子６６ｄ～６６ｇからガス流へ熱を伝達するために、第２のガス注入口３７を介して照射ユニット２６に導入されるガス流の少なくとも一部を吸収素子５２ｃ、５２ｄ及び反射素子６６ｄ～６６ｇに向けるように構成される。このため、ガス流は、照射ユニット２６内に配置された吸収装置５０及び反射装置６４の要素を冷却するために使用されてもよい。
なお、本発明の実施態様として、以下に示すものがある。
［態様１］
原料粉末の層に電磁放射線又は粒子放射線を照射することによって３次元ワークピース（４６）を製造するための装置（１０）であって、前記装置（１０）は、
担体（１２）を収容する処理チャンバ（１６）及び原料粉末の層を前記担体（１２）上に塗布するための粉末塗布装置（１４）と、
前記原料粉末の層を、製造される前記ワークピース（１８）の対応する層の形状に従って、電磁放射線又は粒子放射線で選択的に照射するための照射ユニット（２６）と、を具備する、装置（１０）において、
放射線を吸収するように構成された吸収装置（５０）を、前記処理チャンバ（１６）の内部及び／又は前記照射ユニット（２６）の内部で発生する放射線を吸収することができるような位置にて、前記処理チャンバ（１６）及び／又は前記照射ユニット（２６）内に設ける、装置（１０）。
［態様２］
－前記吸収装置（５０）の吸収面（５４）が、前記処理チャンバ（１６）の内部及び／又は前記照射ユニット（２６）の内部に面し、及び／又は
－前記吸収装置（５０）の吸収面（５４）が、０．７５μｍ～５０μｍの範囲の波長の放射エネルギー及び／又は前記原料粉末の層を選択的に照射するために使用される前記電磁放射線又は粒子放射線の波長、特に、３５０ｎｍ～１１００ｎｍ、好ましくは４０５～４９０ｎｍ、４９０～５７５ｎｍ及び／又は８０５～１１００ｎｍの範囲の波長の放射エネルギーに対して、４０％未満、好ましくは２０％未満、さらに好ましくは１０％未満、最も好ましくは５％未満の半球反射率を有し、及び／又は
－前記吸収装置（５０）の吸収面（５４）が、少なくとも部分的に陽極酸化されたり、被覆されたり、箔付け酸化され、構造化され、及び／又は粗面化、特に、レーザブラックマーキングされている、態様１に記載の装置（１０）。
［態様３］
放射線を反射するように構成された反射装置（６４）を、前記処理チャンバ（１６）の内部及び／又は前記照射ユニット（２６）の内部で発生する放射線を反射することができるような位置にて、前記処理チャンバ（１６）内及び／又は前記照射ユニット（２６）内に設ける、態様１又は２に記載の装置（１０）。
［態様４］
－前記反射装置（６４）の反射面（６８）が、前記処理チャンバ（１６）の内部及び／又は前記照射ユニット（２６）の内部に面し、及び／又は
－前記反射装置（６４）の反射面（６８）が、０．７５μｍ～５０μｍの範囲の波長の放射エネルギー及び／又は前記原料粉末の層を選択的に照射するために使用される前記電磁放射線又は粒子放射線の波長、特に、３５０ｎｍ～１１００ｎｍ、好ましくは４０５～４９０ｎｍ、４９０～５７５ｎｍ及び／又は８０５～１１００ｎｍの範囲の波長の放射エネルギーに対して、６０％を超え、好ましくは７０％を超え、さらに好ましくは８０％を超え、最も好ましくは９０％を超える半球反射率を有し、及び／又は
－前記反射装置（６４）の反射面（６８）が、少なくとも部分的に構造化されたり、箔付けされ、被覆され、及び／又は研磨されている、態様３に記載の装置（１０）。
［態様５］
前記吸収装置（５０）及び前記反射装置（６４）の少なくとも１つは、少なくとも１０Ｗ／（ｍ＊Ｋ）、好ましくは少なくとも５０Ｗ／（ｍ＊Ｋ）、さらに好ましくは少なくとも１００Ｗ／（ｍ＊Ｋ）の熱伝導率を有する材料を含有する、態様１から４のいずれか一態様に記載の装置（１０）。
［態様６］
－前記吸収装置（５０）は、前記処理チャンバ（１６）内及び／又は前記照射ユニット（２６）内に配置された少なくとも１つの別個の吸収素子（５２ｃ、５２ｄ）を具備し、及び／又は
－前記反射装置（６４）は、前記処理チャンバ（１６）内及び／又は前記照射ユニット（２６）内に配置された少なくとも１つの別個の反射素子（６６ｆ、６６ｇ）を具備する、態様１から５のいずれか一態様に記載の装置（１０）。
［態様７］
－前記吸収装置（５０）は、処理チャンバ壁（５８）の一部及び／又は照射ユニットハウジング壁（６０）の一部によって形成された少なくとも１つの吸収素子（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ）を具備し、及び／又は
－前記反射装置（６４）は、処理チャンバ壁（５８）の一部、前記照射ユニット（２６）の支持構造（３５）の一部及び／又は照射ユニットハウジング壁（６０）の一部によって形成された少なくとも１つの反射素子（６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄ、６６ｅ）を具備する、態様１から６のいずれか一態様に記載の装置（１０）。
［態様８］
前記照射ユニット（２６）によって放出された前記電磁放射線又は粒子放射線を前記処理チャンバ（１６）内に透過させる透過素子（３１）であって、前記透過素子（３１）は特に、前記反射装置（６４）の反射素子（６６ｂ）を形成する処理チャンバ壁（５８）の一部に収容される、透過素子（３１）をさらに具備する、態様１から７のいずれか一態様に記載の装置（１０）。
［態様９］
前記処理チャンバ（１６）は、第１のガス源（２０）によって供給されるガスを前記処理チャンバ（１６）に導入するための第１のガス注入口（１８）を具備し、
－前記第１のガス注入口（１８）は、前記吸収装置（５０）及び／又は前記反射装置（６４）からの熱をガス流に伝達するために、前記第１のガス注入口（１８）を介して前記処理チャンバ（１６）に導入された前記ガス流の少なくとも一部を、前記処理チャンバ（１６）内に配置された前記吸収装置（５０）及び／又は前記反射装置（６４）に導くように構成され、及び／又は
－前記第１のガス源（２０）は、冷却ガス又は加熱ガスを提供するように構成される、態様１から８のいずれか一態様に記載の装置（１０）。
［態様１０］
前記照射ユニット（２６）は、第２のガス源（３４）によって提供されるガスを前記照射ユニット（２６）に導入するための第２のガス注入口（３２）を具備し、
－前記第２のガス注入口（３２）は、前記吸収装置（５０）及び／又は前記反射装置（６４）からガス流に熱を伝達するために、前記第２のガス注入口（３２）を介して前記処理チャンバ（１６）に導入された前記ガス流の少なくとも一部を、前記照射ユニット（２６）内に配置された前記吸収装置（５０）及び／又は前記反射装置（６４）に導くように構成され、及び／又は
－前記第２のガス源（３４）は、冷却ガス又は加熱ガスを提供するように構成されている、態様１から９のいずれか一態様に記載の装置（１０）。
［態様１１］
－前記吸収装置（５０）は、特に、前記吸収面（５４）及び／又は前記吸収面（５４）の反対側に配置された前記吸収装置（５０）の表面から延びる冷却フィン（５６）を具備し、及び／又は
－前記反射装置（６４）は、特に、前記反射面（６８）の反対側に配置された前記反射装置（６４）の表面から延びる冷却フィン（５６）を具備する、態様１から１０のいずれか一態様に記載の装置（１０）。
［態様１２］
－前記吸収装置（５０）は、前記吸収装置（５０）の本体を通って延び、及び／又は前記吸収面（５４）の反対側に配置された前記吸収装置（５０）の表面に隣接して熱的に接触して延びる少なくとも１つの調整チャネル（６２）を具備し、及び／又は
－前記反射装置（６４）は、前記反射装置（６４）の本体を通って延び、及び／又は前記反射面（６８）の反対側に配置された前記反射装置（６４）の前記表面に隣接して熱的に接触して延びる少なくとも１つの調整チャネル（７０）を具備する、態様１から１１のいずれか一態様に記載の装置（１０）。
［態様１３］
－前記吸収装置（５０）は、前記処理チャンバ（１６）及び／又は前記照射ユニット（２６）に機械的負荷を及ぼすことなく熱膨張するように構成され、配置され、及び／又は
－前記吸収装置（５０）は、前記担体（１２）に対する前記照射ユニット（２６）の場所に影響を及ぼすことなく熱膨張するように構成され、配置される、態様１から１２のいずれか一態様に記載の装置（１０）。
［態様１４］
少なくとも０．１ｍｍの幅を有する間隙（３３）を、前記処理チャンバ（１６）に面する照射ユニットハウジング壁（６０）の一部又は前記処理チャンバ（１６）に面する前記照射ユニット（２６）の支持構造（３５）と、前記照射ユニット（２６）に面する処理チャンバ壁（５８）の一部との間に設ける、態様１から１３のいずれか一態様に記載の装置（１０）。
［態様１５］
－前記吸収装置（５０）は、前記処理チャンバ（１６）内に配置され、前記処理チャンバ（１６）内に収容された機能ツールに連動する少なくとも１つの可動遮蔽要素を具備し、及び／又は
－前記反射装置（６４）は、前記処理チャンバ（１６）内に配置され、前記処理チャンバ（１６）内に収容された機能ツールに連動する少なくとも１つの可動遮蔽要素（７２）を具備する、態様１から１４のいずれか一態様に記載の装置（１０）。

Claims (15)

1. 原料粉末の層に電磁放射線又は粒子放射線を照射することによって３次元ワークピース（４６）を製造するための装置（１０）であって、前記装置（１０）は、
   担体（１２）を収容する処理チャンバ（１６）及び原料粉末の層を前記担体（１２）上に塗布するための粉末塗布装置（１４）と、
   前記原料粉末の層を、製造される前記ワークピース（１８）の対応する層の形状に従って、電磁放射線又は粒子放射線で選択的に照射するための照射ユニット（２６）と、を具備する、装置（１０）において、
   放射線を吸収するように構成された吸収装置（５０）を、前記処理チャンバ（１６）の内部及び／又は前記照射ユニット（２６）の内部で発生する放射線を吸収することができるような位置にて、前記処理チャンバ（１６）及び／又は前記照射ユニット（２６）内に設ける、装置（１０）。
2. －前記吸収装置（５０）の吸収面（５４）が、前記処理チャンバ（１６）の内部及び／又は前記照射ユニット（２６）の内部に面し、及び／又は
   －前記吸収装置（５０）の吸収面（５４）が、０．７５μｍ～５０μｍの範囲の波長の放射エネルギー及び／又は前記原料粉末の層を選択的に照射するために使用される前記電磁放射線又は粒子放射線の波長、特に、３５０ｎｍ～１１００ｎｍ、好ましくは４０５～４９０ｎｍ、４９０～５７５ｎｍ及び／又は８０５～１１００ｎｍの範囲の波長の放射エネルギーに対して、４０％未満、好ましくは２０％未満、さらに好ましくは１０％未満、最も好ましくは５％未満の半球反射率を有し、及び／又は
   －前記吸収装置（５０）の吸収面（５４）が、少なくとも部分的に陽極酸化されたり、被覆されたり、箔付け酸化され、構造化され、及び／又は粗面化、特に、レーザブラックマーキングされている、請求項１に記載の装置（１０）。
3. 放射線を反射するように構成された反射装置（６４）を、前記処理チャンバ（１６）の内部及び／又は前記照射ユニット（２６）の内部で発生する放射線を反射することができるような位置にて、前記処理チャンバ（１６）内及び／又は前記照射ユニット（２６）内に設ける、請求項１又は２に記載の装置（１０）。
4. －前記反射装置（６４）の反射面（６８）が、前記処理チャンバ（１６）の内部及び／又は前記照射ユニット（２６）の内部に面し、及び／又は
   －前記反射装置（６４）の反射面（６８）が、０．７５μｍ～５０μｍの範囲の波長の放射エネルギー及び／又は前記原料粉末の層を選択的に照射するために使用される前記電磁放射線又は粒子放射線の波長、特に、３５０ｎｍ～１１００ｎｍ、好ましくは４０５～４９０ｎｍ、４９０～５７５ｎｍ及び／又は８０５～１１００ｎｍの範囲の波長の放射エネルギーに対して、６０％を超え、好ましくは７０％を超え、さらに好ましくは８０％を超え、最も好ましくは９０％を超える半球反射率を有し、及び／又は
   －前記反射装置（６４）の反射面（６８）が、少なくとも部分的に構造化されたり、箔付けされ、被覆され、及び／又は研磨されている、請求項３に記載の装置（１０）。
5. 前記吸収装置（５０）及び前記反射装置（６４）の少なくとも１つは、少なくとも１０Ｗ／（ｍ＊Ｋ）、好ましくは少なくとも５０Ｗ／（ｍ＊Ｋ）、さらに好ましくは少なくとも１００Ｗ／（ｍ＊Ｋ）の熱伝導率を有する材料を含有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置（１０）。
6. －前記吸収装置（５０）は、前記処理チャンバ（１６）内及び／又は前記照射ユニット（２６）内に配置された少なくとも１つの別個の吸収素子（５２ｃ、５２ｄ）を具備し、及び／又は
   －前記反射装置（６４）は、前記処理チャンバ（１６）内及び／又は前記照射ユニット（２６）内に配置された少なくとも１つの別個の反射素子（６６ｆ、６６ｇ）を具備する、請求項１から５のいずれか１項に記載の装置（１０）。
7. －前記吸収装置（５０）は、処理チャンバ壁（５８）の一部及び／又は照射ユニットハウジング壁（６０）の一部によって形成された少なくとも１つの吸収素子（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ）を具備し、及び／又は
   －前記反射装置（６４）は、処理チャンバ壁（５８）の一部、前記照射ユニット（２６）の支持構造（３５）の一部及び／又は照射ユニットハウジング壁（６０）の一部によって形成された少なくとも１つの反射素子（６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄ、６６ｅ）を具備する、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置（１０）。
8. 前記照射ユニット（２６）によって放出された前記電磁放射線又は粒子放射線を前記処理チャンバ（１６）内に透過させる透過素子（３１）であって、前記透過素子（３１）は特に、前記反射装置（６４）の反射素子（６６ｂ）を形成する処理チャンバ壁（５８）の一部に収容される、透過素子（３１）をさらに具備する、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置（１０）。
9. 前記処理チャンバ（１６）は、第１のガス源（２０）によって供給されるガスを前記処理チャンバ（１６）に導入するための第１のガス注入口（１８）を具備し、
   －前記第１のガス注入口（１８）は、前記吸収装置（５０）及び／又は前記反射装置（６４）からの熱をガス流に伝達するために、前記第１のガス注入口（１８）を介して前記処理チャンバ（１６）に導入された前記ガス流の少なくとも一部を、前記処理チャンバ（１６）内に配置された前記吸収装置（５０）及び／又は前記反射装置（６４）に導くように構成され、及び／又は
   －前記第１のガス源（２０）は、冷却ガス又は加熱ガスを提供するように構成される、請求項１から８のいずれか１項に記載の装置（１０）。
10. 前記照射ユニット（２６）は、第２のガス源（３４）によって提供されるガスを前記照射ユニット（２６）に導入するための第２のガス注入口（３２）を具備し、
    －前記第２のガス注入口（３２）は、前記吸収装置（５０）及び／又は前記反射装置（６４）からガス流に熱を伝達するために、前記第２のガス注入口（３２）を介して前記処理チャンバ（１６）に導入された前記ガス流の少なくとも一部を、前記照射ユニット（２６）内に配置された前記吸収装置（５０）及び／又は前記反射装置（６４）に導くように構成され、及び／又は
    －前記第２のガス源（３４）は、冷却ガス又は加熱ガスを提供するように構成されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の装置（１０）。
11. －前記吸収装置（５０）は、特に、前記吸収面（５４）及び／又は前記吸収面（５４）の反対側に配置された前記吸収装置（５０）の表面から延びる冷却フィン（５６）を具備し、及び／又は
    －前記反射装置（６４）は、特に、前記反射面（６８）の反対側に配置された前記反射装置（６４）の表面から延びる冷却フィン（５６）を具備する、請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置（１０）。
12. －前記吸収装置（５０）は、前記吸収装置（５０）の本体を通って延び、及び／又は前記吸収面（５４）の反対側に配置された前記吸収装置（５０）の表面に隣接して熱的に接触して延びる少なくとも１つの調整チャネル（６２）を具備し、及び／又は
    －前記反射装置（６４）は、前記反射装置（６４）の本体を通って延び、及び／又は前記反射面（６８）の反対側に配置された前記反射装置（６４）の前記表面に隣接して熱的に接触して延びる少なくとも１つの調整チャネル（７０）を具備する、請求項１から１１のいずれか１項に記載の装置（１０）。
13. －前記吸収装置（５０）は、前記処理チャンバ（１６）及び／又は前記照射ユニット（２６）に機械的負荷を及ぼすことなく熱膨張するように構成され、配置され、及び／又は
    －前記吸収装置（５０）は、前記担体（１２）に対する前記照射ユニット（２６）の場所に影響を及ぼすことなく熱膨張するように構成され、配置される、請求項１から１２のいずれか１項に記載の装置（１０）。
14. 少なくとも０．１ｍｍの幅を有する間隙（３３）を、前記処理チャンバ（１６）に面する照射ユニットハウジング壁（６０）の一部又は前記処理チャンバ（１６）に面する前記照射ユニット（２６）の支持構造（３５）と、前記照射ユニット（２６）に面する処理チャンバ壁（５８）の一部との間に設ける、請求項１から１３のいずれか１項に記載の装置（１０）。
15. －前記吸収装置（５０）は、前記処理チャンバ（１６）内に配置され、前記処理チャンバ（１６）内に収容された機能ツールに連動する少なくとも１つの可動遮蔽要素を具備し、及び／又は
    －前記反射装置（６４）は、前記処理チャンバ（１６）内に配置され、前記処理チャンバ（１６）内に収容された機能ツールに連動する少なくとも１つの可動遮蔽要素（７２）を具備する、請求項１から１４のいずれか１項に記載の装置（１０）。

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