JP6622221B2 - 粉末状製作材料から三次元物品を造型的に製造する装置 - Google Patents

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Description

本発明／考案は、請求項１の更なる特徴を有する、放射エネルギーを加えて、粉末状製作材料から三次元物品を造型的に製造する装置に関する。そのような装置は、特に、レーザー焼結設備又はレーザー溶融設備と呼ばれ、処理室を備えた筐体を有し、その中に、高さを調節可能な製作台座を備えた構造空間又は交換容器が配置されている。
製作プロセスでは、製作台座上に、粉末状製作材料の薄い層を塗布した後、製造すべき製作部品の所与の構造に対応して、領域に渡って硬化させる。そのプロセスは、その前の粉末層又は硬化させた部分層にそれぞれ新たな層を被せることによって、放射線の作用により三次元構成部品を層構造形態で完成させるまで、更に進められる。
そのような装置では、処理室内に搬入可能な所謂交換容器を用いて、製作プロセスを実施して、製作プロセスの終了後に、その交換容器内に有る物品と共に交換容器を処理室から取り出すことが既に知られている。それらの交換容器は、次に、所謂開梱ステーション又は再処理ステーションに運ばれて、そこで加工物に相応に再処理される。
そのような装置は、例えば、特許文献１により明らかである。
ドイツ特許公開第１０２００９０３６１５３号明細書
本発明の課題は、製作プロセス後に、顧客との対応付け、別のステーションでの加工部品の分析、転送及び目的通りの再処理の中の一つ以上を物品個々に自動的に実施することができるように、請求項１の上位概念の特徴を有する装置を改善構成することである。
本課題は、請求項１の特徴部に基づき、交換容器及び／又は製作した物品と共に本装置の処理室から運び出すことができる、電子読取機器により読み出すことが可能な、その物品に対応付けられたメモリチップを配備して、そのメモリチップに、この造型的製造方法に付属する製造データと、後処理工程と、後処理ステーションと、自動的に保存するための製作プロトコルと、処理機器を制御するための運搬路と、保管位置との中の一つ以上を保存することによって解決される。
本発明の核心部分としては、本装置で製造される物品に対してメモリチップを配備して、そのメモリチップを交換容器に統合するか、その交換容器に取外可能又は取外不可能に固定するか、製作室内の硬化させない製作材料に埋め込むか、それどころか造型的硬化工程により物品と接続するか、或いは製作台座又は支持構造に配置することであると見做される。このチップには、先ずは、本装置で製作された物品が、例えば、内部構造欠陥を持つ可能性が有るのかなどを確認するために、本装置で進められた製作プロセスを「リバースエンジニアリング」との趣旨で再度後日解明するのに適した製作データを書込機器により入力することができる。製作データは、例えば、レーザー出力、コーティングデータ、製作室内の環境データ、温度、さもなければ、特に、粉末層上のレーザーフォーカルスポット領域における溶融プール温度又は溶融プールサイズ、或いは既に実際された製作プロセスに関する情報を提供するのに適したそれ以外のデータである。
更に、同じチップに、顧客情報、例えば、顧客番号、製造データ、配達日及び配達場所などを保存することができる。この場合でも、顧客データ又は配達データに関して制限は設けられない。
更に、製造された物品が、例えば、特別な表面処理を施される、或いは彫刻機に送られる場合に、後処理工程を制御するために、このチップを利用することが可能である。フライスステーション、熱処理ステーション、研磨ステーション、取扱ステーション、光学計測ステーション、製作部品を消毒処理するための消毒ステーションなどの本製造装置の後処理機器は、このチップによって自動的に制御することができる。
このメモリチップによって、本来の製造装置と処理機器の間に張り廻らされた、そのような処理機器への運搬路内を同じく目的通り搬送することができ、その結果、別の処理機器への物品の運搬時の手動アクセスが不要となる。最終的に、保管領域内の位置をチップに保存しておき、次に、運搬機器により、その位置に自動的に運ぶことも可能である。このチップがＲＦＩＤチップで有る場合、保管空間に到達した際に、ＲＦＩＤ読取機器によって、直ちに在庫調査を実施して、そこに既に製造された如何なる物品が保管空間内に有るのか、並びに或る時点で取りに来て出荷すべきであるかを確認することができる。
最後に、本発明の範囲内では、メモリチップを配備された交換容器の能動部品を制御するために、このメモリチップを用いることも可能である。特に、交換容器に統合された、交換容器を動かすための駆動モータ、製作台座の高さを調節するためのサーボモータ、加熱部品、冷却部品、換気用モータ、吸引機器及びその同等物を制御することができる。このメモリチップは、製作プロセス毎に個別にプログラミングすることが可能であるので、この交換容器の能動部品の制御を製作プロセス及び後処理工程に精確に適合させることができる。
これら全てのデータは、一つの同じチップに記録することができるが、交換容器又は製作された商品に添付して、それと共に本装置の処理室から運び出すことができる複数の読取可能なメモリチップを配備することも本発明の範囲内である。このプログラミングは、本装置自体で実施することができるが、事前に全体的又は部分的に予めプログラミングしておき、例えば、製造データだけを別途ロードする、予めプログラミングされたチップを提供することも可能である。
このレーザー焼結設備又はレーザー溶融設備は、メモリチップを多かれ少なかれ完全にプログラミングするのに適した入力機器、例えば、カードリーダ又はそれ以外の入力機器を備えることができる。
製造プロセス後に、交換容器は、本装置から搬出されて、メモリチップに中間ステーション又は目標ステーションとして保存された別の処理ステーションに向けて所与の運搬路上を運搬することができる。中間ステーションは、例えば、中間処理ステーションであり、目標ステーションは保管場所である。
物品又は交換容器が正しいステーションに運搬されるように、このレーザー焼結装置又はレーザー溶融装置、例えば、フライスステーション又は熱処理ステーションなどの別の処理ステーション、さもなければ本装置と別の処理ステーション又は保管ステーションの間における交換容器又は物品の走行経路の部分に、転轍機器を制御するのに適した、メモリチップと協力して動作する読取機器を配置することができる。
基本的に、交換容器の内部の少なくとも一つのセンサ部品と協力して動作するプロセッサを、このメモリチップと接続することも可能である。それによって、製造プロセス後に、物品を損傷させることとなった何らかの外部環境が物品に作用したのかをメモリチップに記録しておいて、圧力、温度、時間、加速度値などの物理的なデータを確認することができる。加速度センサは、例えば、物品の破損又は一部破損を引き起こしたことに特有の激しい衝突を立証することができる。
図面における有利な実施例に基づき、本発明／考案を詳しく説明する。
複数の運搬路、処理ステーション及び保管位置を含む本発明による装置の模式図 読取可能なメモリチップの二つの位置を示した交換容器の模式図 メモリチップを粉末床に埋め込んだ交換容器の模式図 接続ブリッジを介してメモリチップが固定された物品を中で製作する製作室の模式的な断面図
図１に図示された装置１は、放射エネルギーを加えて、粉末状製作材料３から三次元物品２を製造する役割を果たす。特に、それはレーザー焼結装置又はレーザー溶融装置である。筐体４内には、処理室５が収容され、その中には、高さを調節することが可能な製作台座を備えた製作空間又は交換容器６が配置され、その製作台座上に、放射エネルギーを用いて硬化させるために配備する粉末状製作材料を塗布することができる。
図１には、更に、本来の製造装置の外に、別の処理ステーション７、保管ステーション８、少なくとも一つの開梱ステーション９、試験ステーション１０及び例えば、彫刻ステーション１１が配備されており、それらが全て、交換容器６又は粉末床から解放された物品２を運搬路１２に沿って異なる処理ステーション７、保管場所８又は別の位置に搬送できるように、運搬路１２を介して互いに接続されていることが図示されている。そのために、自動的に制御される運搬台車、コンベヤベルト又はそれ以外の従来技術で周知の好適な運搬機構を使用することができる。
異なる運搬路１２、処理機器又は保管位置への移送を制御するために、交換容器６又は製作された物品２と共に本装置１の処理室から運び出すことができる、電子読取機器１５により読取可能なメモリチップ１６が配備されており、そのメモリチップには、この造型的製造方法に付属する製造データ及び／又は後処理工程、或いは処理機器を自動的に制御するための処理ステーション、運搬路及び／又は保管位置が保存されている。
交換容器６とメモリチップ１６の間の対応付けは、様々な手法で実施することができる。
図１には、交換容器６の外壁にメモリチップ１６を装着することが図示されている。
図２には、メモリチップ１６を交換容器６のポケット状の窪み１７に挿入して、例えば、そこにロックできることが図示されている。
図３には、メモリチップ１６を製作材料３の粉末床１８に埋め込んで、そこに保持して、その結果、メモリチップ１６を交換容器６と共に処理室から運び出せることも許容し得ることが図示されている。メモリチップ１６を一時的に固定するために、例えば、筐体内において、粉末床に差し込まれる係留用突起を用いて、そのメモリチップを装着することができる。
メモリチップ１６を配置する別の手法が図４に模式図に図示されている。そこでは、メモリチップ１６が、ブリッジ２５を介して物品２と接続されており、その結果、メモリチップ１６と物品２の間の固定的な対応付けが、その物品を製作材料３から取り出した後でも残されたままとなる。物品と接続されたメモリチップ１６の外に、一つ又は複数のメモリチップ２６を交換容器６と関連して配備することは本発明の範囲内である。これらのメモリチップ２６は、例えば、運搬路１２の転轍機器を制御するために使用することができ、それに対して、物品２におけるメモリチップ１６は、顧客データ、例えば、製造温度、溶融プール温度などの処理データ及びその同等データを含む。当然のことながら、両方のメモリチップ１６，２６に全てのデータを記録しておき、相応に読み出して使用することが可能である。
図４には、製作プロセス時に物品２の第一の層を製作するために粉末状製作材料３を上に塗布して、そこに硬化させるための製作板２７にメモリチップを収容できることも図示されている。
図１には、相応のデータをメモリチップ１６にロードするために、入力ユニット３１と接続されたプログラミング機器３０を処理室５内に配備できることも図示されている。
例えば、物品２に対する破損を引き起こす加速度、温度又はそれ以外の影響を記録又は通報するために、交換容器６の内部内の少なくとも一つのセンサ部品と協力して動作する少なくとも一つのプロセッサ４０をメモリチップ１６と接続することも、本発明の範囲内である。
１ 本装置
２ 物品
３ 製作材料
４ 筐体
５ 処理室
６ 交換容器
７ 処理ステーション
８ 保管位置
９ 開梱ステーション
１０ 試験ステーション
１１ 彫刻ステーション
１２ 運搬路
１５ 読取機器
１６ メモリチップ
２５ ブリッジ
２６ メモリチップ
２７ 製作板
３０ プログラミング機器
３１ 入力ユニット
４０ プロセッサ

Claims (17)

  1. 処理室（５）を備えた少なくとも一つの筐体（４）を有し、その中に、高さを調節することが可能な製作台座を備えた製作空間又は交換容器（６）が配置され、その製作台座の上に、放射エネルギーを用いて硬化させるために配備する粉末状製作材料（３）を塗布することが可能である、放射エネルギーを加えて、粉末状製作材料（３）から三次元物品（２）を造型的に製造する、レーザー焼結及び／又はレーザー溶融装置において、
    この交換容器（６）及び／又は製作された物品（２）と共に本装置（１）の処理室（５）から運び出すことができる、電子読取機器（１５）により読取可能なメモリチップ（１６）が配備され、そのメモリチップには、この造型的製造方法に付属する、製造データと、後処理工程と、処理機器（７〜１１）、運搬路（１２）及び保管位置（８）の中の一つ以上を自動的に制御するための処理ステーションと、この交換容器自体の能動部品を制御するためのデータとの中の一つ以上が保存されることを特徴とする装置。
  2. 当該のメモリチップ（１６）が、交換容器（６）に統合されるか、或いは交換容器に取外可能又は取外不可能に固定されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 当該のメモリチップ（１６）が、交換容器（６）内の製作材料（３）の硬化されない部分に配置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. 当該のメモリチップ（１６）が造型的硬化工程により物品（２）と接続されることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の装置。
  5. 当該のメモリチップ（１６）が、製作台座上に配置された製作板（２７）と接続されるか、或いはその製作板内に配置されることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の装置。
  6. 当該のメモリチップ（１６）のためのプログラミング機器（３０，３１）が処理室（５）の領域に配置されることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の装置。
  7. 当該の交換容器（６）が、所与の運搬路（１２）上において、メモリチップ（１６）に中間ステーション又は目標ステーションとして保存された別の処理ステーション（７）に搬送することが可能であることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載の装置。
  8. 当該のメモリチップ（１６）には、別の処理ステーション（７）で物品（２）に対して実施すべき処理手順が情報として保存されていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載の装置。
  9. 本装置（１）、別の処理ステーション（７）及び本装置（１）と別の処理ステーション（７）の間における交換容器（６）の運搬路（１２）の部分の中の一つ以上に、当該のメモリチップ（１６）と協力して動作する電子読取機器（１５）が配置されることを特徴とする請求項１から８までのいずれか一つに記載の装置。
  10. 当該のメモリチップ（１６）が、交換容器（６）の内部内の少なくとも一つのセンサ部品と協力して動作する少なくとも一つのプロセッサ（４０）と接続されることを特徴とする請求項１から９までのいずれか一つに記載の装置。
  11. 当該の交換容器（６）を複数の別の処理ステーション（７，８，９，１０）に搬入することが可能であり、当該のメモリチップ（１６）の情報により電子的に制御することが可能な複数の転轍機器が運搬路（１２）に沿って配備されることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか一つに記載の装置。
  12. 当該のメモリチップ（１６）に保存された処理手順が、熱処理工程、機械的な表面処理工程、光学的計測工程、表面照射処理工程、マーキング処理工程、冷却時間及び冷却環境と関連する手順であることを特徴とする請求項１から１１までのいずれか一つに記載の装置。
  13. 当該の別の処理ステーション（７〜１０）が、それぞれ少なくとも一つの熱照射ステーション、マーキング処理ステーション、レーザー表面処理ステーション、計測ステーション、冷却ステーション及び搬出ステーションの中の一つ以上であることを特徴とする請求項１から１２までのいずれか一つに記載の装置。
  14. 複数の造型的製造装置（１）が複数の運搬路（１２）を介して複数の別の処理ステーション（７〜１１）と互いに接続されており、その運搬路（１２）には、分岐路が配備され、これらの分岐路の領域において、電子読取可能なメモリチップによって、運搬路（１２）の異なる部分で交換容器（６）を制御することが可能であることを特徴とする請求項１から１３までのいずれか一つに記載の装置。
  15. 当該のメモリチップにより、交換容器の少なくとも一つのサーボモータ又は駆動モータを制御することが可能であることを特徴とする請求項１から１４までのいずれか一つに記載の装置。
  16. 当該の駆動モータが、メモリチップに保存された情報に基づき、交換容器内に配置された製作台座の高さ調整を制御することを特徴とする請求項１５に記載の装置。
  17. 当該のメモリチップに保存された情報により、交換容器の加熱機器を制御することが可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
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