JP6744398B2 - ３次元対象物を追加的に作製するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つのエネルギービームにより、硬化可能な造形材料から成る、造形平面に形成された造形材料層を漸次層ごとに選択的に露光し、これに付随して選択的に硬化することにより３次元対象物を追加的に作製するための装置に関するものである。

３次元対象物を追加的ないし生成的に作製するためのこの種の装置は、それ自体公知である。作製すべき３次元対象物が、相応の装置を用いて、それぞれ作製すべき対象物のそれぞれの断面領域に対応する領域内にある、造形平面に施与された硬化可能な造形材料から成る造形材料層を、エネルギービームを用いて漸次層ごとに選択的に露光し、それに付随して硬化することにより追加的ないし生成的に形成される。

公知の装置は、その構造的構成のため、被覆過程と露光過程を別個に実施することを必要とし、したがって被覆過程と露光過程は互いに時間的に別個に実施される。これには例えば、場合により可動に支承された露光装置及びこれに対して水平方向に位置固定して配置され、かつ造形平面を含む支持要素を含む支持装置を備える装置が含まれる。これらの装置は、補助処理時間（Ｎｅｂｅｎｚｅｉｔｅｎ）の低減ないし造形時間の最適化の観点でさらに開発する必要がある。

本発明の基礎とする課題は、これに対してとりわけ補助処理時間の低減ないし造形時間の最適化の観点で改善された、３次元対象物を追加的に作製するための装置を提供することである。

この課題は、請求項１による装置によって解決される。従属請求項は、当該装置の特別の実施形態に関するものである。この課題はさらに、請求項１７による方法によって解決される。

ここに記載される装置は、少なくとも１つの３次元対象物、すなわち例えば技術的構成部材ないし技術的構成部材群を、少なくとも１つのエネルギービームにより、硬化可能な造形材料から成る個々の造形材料層を漸次層ごとに選択的に露光し、これに付随して選択的に硬化することによって追加的ないし生成的に作製するために用いられる。

硬化可能な造形材料は、金属粉、プラスチック粉及び／又はセラミック粉とすることができる。金属粉、プラスチック粉又はセラミック粉とは、それぞれ異なる金属、プラスチック又はセラミックの混合粉体であるとも理解することができる。ここで金属粉に対しては、少なくとも１つの金属合金から成る粉体とすることもできる。エネルギービームはレーザビームとすることができる。対応してこの装置は、選択的レーザ溶融法（略してＳＬＭ法）又は選択的レーザ焼結法（略してＳＬＳ法）を実施するための装置とすることができる。

３次元対象物（以下、略して「対象物」と称する）を作製するために硬化すべき造形材料層を漸次層ごとに選択的に露光し、これに付随して選択的に硬化することは、対象物に関連する部材データに基づいて行われる。部材データは、作製すべき対象物の幾何学的形態ないし幾何構造的形態を示す。部材データは、例えば作製すべき対象物のＣＡＤデータとすることができ、あるいは部材データはそれを含むことができる。

この装置は、追加的な造形プロセスを実施するために典型的に必要な全ての機能コンポーネントを含む。これらの機能コンポーネントは、典型的には、場合により機械ケーシングとも称され、ないし見做される装置のケーシング構造体の中に配置可能ないし配置されている。

この装置は、少なくとも１つの組み合わせられた被覆構成群と露光構成群（以下、略して「構成群」と称する）を含む。この構成群は一被覆装置を含む。この被覆装置は、造形材料を造形平面に施与するための材料施与過程を実施し、選択的に露光ないし選択的に硬化すべき造形材料層を造形平面に形成するための被覆過程を実施するように構成されている。それぞれの施与過程において所定量の造形材料が造形平面に施与される。それぞれの被覆過程において、典型的には施与過程の枠内で造形平面に施与された造形材料から、選択的に露光ないし選択的に硬化すべき規定の層厚の造形材料層が形成される。この被覆装置は、典型的には造形平面の上方に配置されており、かつ典型的には開放位置と閉鎖位置との間で可動の閉鎖要素を介して閉鎖可能であるとりわけ少なくとも１つの施与開口部を含む少なくとも１つの施与要素を、造形材料を造形平面に施与するために含み、さらに典型的には造形平面の上方に配置されており、かつとりわけブレード状ないしブレード形の被覆要素（「被覆ブレード」）を、選択的に露光ないし選択的に硬化すべき規定の層厚の造形材料層を形成するために含む。

被覆装置の他にこの構成群は、一露光装置を含む。この露光装置は、被覆装置によって造形平面に形成された造形材料層を選択的に露光し、これに付随して選択的に硬化するための露光過程を実施するように構成されている。それぞれ露光過程では、典型的には被覆装置によって形成された造形材料層が選択的に露光され、これにより選択的に硬化される。この露光装置は、１つ又は複数の、典型的には造形平面の上方に配置されている露光要素を含むことができる。露光要素は、レーザダイオード要素又はレーザダイオード要素と結合可能又は結合された、とりわけレンズ形の光学要素、又はビーム偏向装置とも称され、ないし見做される光学的スキャナ装置の一部としてのスキャナ要素とすることができ、あるいは前記要素の少なくとも１つの対応の露光要素を含むことができる。これにより形成可能なレーザビームの、場合により可変のビーム特性に基づき、レーザダイオード要素の形態の露光要素が特に有利であり得る。以下で明らかになるように、レーザダイオード要素は、場合により群にまとめることができ、列状及び／又は行状（「マトリクス状」）に配置することができる。

構成群は位置固定ないし場所固定されている。すなわち装置側のケーシング構造体に不動に配置又は形成されている。したがって装置側のケーシング構造体に位置固定して配置ないし形成された構成群、あるいはこの構成群に所属する被覆装置と露光装置は規定の位置に存在する。すなわちとりわけ、造形平面に対して規定の間隔及び規定の配向で存在する。構成群を位置固定して配置ないし形成することは、構成群が例えば保守及び／又は修理目的で、必要に応じてケーシング構造体から解離できることを排除するものではない。したがって構成群は、ケーシング構造体に脱着可能に固定可能である。そして構成群は、ケーシング構造体に固定された状態では、造形平面に対して位置固定して、すなわち不動に支承されている。

この装置はさらに少なくとも１つの支持装置を含む。支持装置は、造形平面、すなわち対応の被覆過程と露光過程が実施される平面を含む少なくとも１つの支持要素を含む。典型的にはブレード状ないしブレード形の幾何学的形態を有する支持要素は、水平に配向された運動面ないし運動路内で前記構成群に対して可動に支承されている。水平に配向された運動面ないし運動路における支持要素のそれぞれの運動は、典型的には線形の運動軸（並進軸）に沿った線形運動である。

水平に配向された運動面において支持要素が構成群に対してそれぞれ運動することを実現するために、基本的に種々の変形例が可能である。

第１の変形例において支持要素は、支持装置の可動に支承されたモジュール状のケーシング構造体に又はその中に配置又は形成することができる。この第１の変形例でモジュール状のケーシング構造体は、水平に配向された運動面内で構成群に対して可動に支承されている。したがってここでは支持要素自体ではなく、支持要素が配置又は形成されたモジュール状のケーシング構造体全体が、構成群に対して可動に水平方向に支承されている。したがって構成群に対する支持要素の運動は、構成群に対するモジュール状のケーシング構造体の運動によって生じる。支持要素は、少なくとも水平方向に位置固定してモジュール状のケーシング構造体に又はその中に配置又は形成されている。

さらなる変形例で支持要素は、構成群に対して位置固定して配置又は形成された、支持装置のモジュール状のケーシング構造体内に配置又は形成することができる。このさらなる変形例で支持要素は、ケーシング構造体に又はその中に、水平に配向された運動面内で構成群に対して可動に支承されている。したがってここでは支持要素自体が構成群に対して水平方向に可動に支承されている。したがって構成群に対する支持要素の運動は、モジュール状のケーシング構造体に対する支持要素の実際の運動によって生じる。モジュール状のケーシング構造体は、少なくとも水平方向に位置固定して、装置側のケーシング構造体に又はその中に配置又は形成されている。

基本的に前記２つの変形例の組み合わせも可能である。

基本的に、交換容器の形式の支持装置のモジュール状のケーシング構造体は装置側のケーシング構造体から取り外し可能であることが当てはまる。したがって支持装置は、必要に応じて装置側のケーシング構造体から取り外すことができ、必要に応じて装置側のケーシング構造体に固定することができる。

駆動のために、すなわち支持要素又は支持装置のモジュール状のケーシング構造体を水平に配向された運動面内で構成群に対して運動させるために、当該装置は典型的には少なくとも１つの駆動装置を含む。

第１の変形例に関して当該装置は、支持装置のモジュール状のケーシング構造体と結合可能又は結合された少なくとも１つの駆動装置を含み、この駆動装置は、支持装置のモジュール状のケーシング構造体を水平に配向された運動面内で構成群に対して運動させる駆動力を形成するように構成されている、ことが当てはまる。駆動装置は、本来の駆動力が形成可能である少なくとも１つの（電気）運動駆動ユニットの他に、これと結合された少なくとも１つの伝達ユニットを含むことができ、この伝達ユニットを介して、形成された駆動力を駆動すべき要素に、すなわちモジュール状のケーシング構造体又は支持要素に伝達することができる。駆動装置は、線形駆動部として構成することができ、又はそれを少なくとも１つ含むことができる。具体的には駆動装置は、例えばクランク駆動部又はスピンドル駆動部として構成することができ、又はそれを含むことができる。水平の運動面ないし運動路におけるモジュール状のケーシング構造体の案内された運動を実現するために、例えばレール状の案内装置を、装置側のケーシング構造体に又はその中に配置又は形成することができる。

相応に、第２の変形例に関して当該装置は、支持要素と結合可能又は結合された少なくとも１つの駆動装置を含み、この駆動装置は、支持要素を水平に配向された運動面内で構成群に対して運動させる駆動力を形成するように構成されている、ことが当てはまる。駆動装置は、ここでも本来の駆動力が形成可能である少なくとも１つの（電気）運動駆動ユニットの他に、これと結合された少なくとも１つの伝達ユニットを含むことができ、この伝達ユニットを介して、形成された駆動力を駆動すべき要素に、すなわちモジュール状のケーシング構造体又は支持要素に伝達することができる。駆動装置は、ここでも線形駆動部として構成することができ、又はそれを少なくとも１つ含むことができる。具体的には駆動装置は、例えばクランク駆動部又はスピンドル駆動部として構成することができ、又はそれを含むことができる。水平の運動面ないし運動路における支持要素の案内された運動を実現するために、例えばレール状の案内装置を、モジュール状のケーシング構造体に又はその中に配置又は形成することができる。案内装置は、支持要素の降下を実現するために垂直方向に可動に支承することができる。

したがって支持要素は、水平の運動面ないし運動路における前記運動自由度の他に、さらに少なくとも１つのさらなる運動面ないし運動路内において構成群に対して可動に支承することができる。このようなさらなる運動面ないし運動路は、典型的には垂直に配向されている。垂直に配向された運動面ないし運動路における支持要素のそれぞれの運動は、典型的には線形の運動軸（並進軸）に沿った線形運動であり、この線形運動は、被覆過程及び露光過程を実施した後の対応の追加的な作製方法に対して特徴付けられている。垂直に配向された運動面内における支持要素の運動のために必要な駆動装置に関しては、水平に配向された運動面内における構成群に対する支持要素の運動に関連する実施形態が同様に当てはまる。

ここに記述する装置の具体的構造により、造形平面を含む支持要素は、組み合わせられた被覆装置と露光装置に対して相対的に運動することができる。構成群に対する支持要素の運動は、水平の運動面ないし運動路内で行われる。したがって支持要素は、プロッター（Ｐｌｏｔｔｅｒ）の原理に類似して往復運動可能である。ここで重要なことは、さらに詳細に説明するように、構成群に対する支持要素のそれぞれの運動の際に、被覆過程も露光過程も実施可能なことである。したがって構成群に対する支持要素の運動により、規定の造形材料層を少なくとも部分的に、とりわけ完全に形成することが可能であり、さらに形成された造形材料層を少なくとも部分的に、とりわけ完全に選択的に露光することが可能である。ここで被覆と露光は、構成群に対する支持要素の水平運動の間にそれぞれ行われる。かくて当該装置により、被覆過程と露光過程の同時の実施が可能であり、これによりアイドリング時間ないし補助処理時間を低減することができ、場合によりそれどころか除去することができ、造形時間を相応に最適化することができる。

構成群、すなわち被覆装置と露光装置の位置固定した配置又は形成により、さらにこれら装置の調整過程が簡素化される。なぜなら構成群は、典型的には１つの規定の位置及び配向において”だけ”構成群に対して配置可能又は配置されているからである。造形平面に対する構成群の位置と配向は、被覆装置に関して最適化されている。したがってそれぞれ被覆要素を介して形成可能な造形材料層は、所望の層特性、とりわけ所望の層厚を有する。さらに造形平面に対する構成群の位置と配向は、露光装置に関して最適化されている。したがってそれぞれ露光要素を介して形成可能なエネルギービームは所望のビーム特性をもって、すなわち例えば所望の強度をもって、それぞれ選択的に露光ないし硬化すべき造形材料層に当たる。構成群は、造形平面に対して正確に位置決めないし配向するために典型的には一度だけ調整すれば良い。

全体として、とりわけ造形時間の低減ないし最適化の観点で改善された、３次元対象物を追加的に作製するための装置が存在する。

装置側のケーシング構造体に構成群を位置固定して配置又は形成することは、ケーシング構造体に固定された収容構造体によって実現することができる。この収容構造体には、少なくとも構成群、すなわち被覆装置と露光装置が構造的に組み込まれて配置又は形成されている。被覆装置及び露光装置を収容構造体内に配置又は形成することにより、構成群の構造的にコンパクトな構成が得られる。装置側のケーシング構造体に収容構造体を固定することにより、造形平面に対する被覆装置及び露光装置の正確な位置決めと配向が得られる。このために収容構造体には適切な固定要素を装備することができる。これらの固定要素は、収容構造体を装置側のケーシング構造体の適切な相手方固定要素に、例えば形状結合及び／又は力結合して固定するように構成されている。相応の固定要素は、力結合要素、すなわち例えばボルト状のネジ要素とすることができる。これらのネジ要素は、装置側のケーシング構造体の適切な相手方固定要素、すなわち例えばネジ孔部に収容構造体を力結合して固定することができる。もちろん反対の構成も同様に可能である。

収容構造体は、被覆装置に所属する機能要素、すなわち例えばそれぞれの施与要素並びにとりわけブレード状ないしブレード形のそれぞれの被覆要素を収容するためと、露光装置に所属する機能要素、すなわち例えばとりわけレーザダイオード要素として構成されたそれぞれの露光要素を収容するためとに別個の収容区画を含むことができる。したがってそれぞれの施与要素、被覆要素及び露光要素に対して別個の収容区画を設けることができる。このことは、前に述べた造形平面に対する被覆装置と露光装置の正確な位置決め及び配向に対して有益である。

収容構造体内には、すなわちそれぞれそのために設けられた収容区画内には、当該装置のさらなる機能コンポーネントの機能要素を付加的に配置又は形成することができる。したがって当該装置のさらなる機能コンポーネントの個別の、複数の又は全ての機能要素は、構成群の機能要素に加えて収容構造体内に構造的に組み込んで配置又は形成することができる。当該装置のさらなる機能コンポーネントのそれぞれの機能要素の対応の配置又は形成は、これらさらなる機能要素が装置側のケーシング構造体に位置固定して配置又は形成されていることを同様に要求する。

収容構造体の（さらなる）一収容区画に配置又は形成され、したがって装置側のケーシング構造体に位置固定して配置又は形成された当該装置のさらなる機能コンポーネントは、例えば吸引装置とすることができる。この吸引装置は、造形プロセスに起因して造形材料層から解離された造形材料（「溶接飛沫」）を吸引するように、及び／又は造形プロセスに起因して発生するプロセスガスを吸引するように構成されている。吸引装置は少なくとも１つの吸引要素を含み、この吸引要素によって吸引流が形成可能である。この吸引流は、造形プロセスに起因して造形材料層から解離された造形材料の除去及び／又は造形プロセスに起因して発生するプロセスガスの吸引を可能にする。吸引要素には吸引流が通流可能又は通流することができ、相応して通流形成装置、すなわち例えばポンプ装置と接続することができる。吸引要素には少なくとも１つの通過開口部を、露光装置により形成されたエネルギービームを通過させるために形成することができる。吸引要素は、長手の、とりわけパイプ状の、場合によりロート形の幾何学的形態を有することができる。

収容構造体の（さらなる）一収容区画に配置又は形成され、したがって装置側のケーシング構造体に位置固定して配置又は形成された当該装置のさらなる機能コンポーネントは、（択一的に又は補充的に）例えば平滑化及び／又は平坦化装置とすることができる。この装置は、選択的に硬化された造形材料層を少なくとも部分的に平滑化及び／又は平坦化するように構成されている。平滑化及び／又は平坦化装置は、少なくとも１つの平滑化及び／又は平坦化要素を含み、この要素によって選択的に硬化された造形材料層に作用することができ、造形プロセスに起因して造形材料層に発生する非平坦部、すなわち例えばクレータ状の隆起部を造形材料層において除去することができる。すなわち造形材料層を平滑化ないし平坦化することができ、それからこの造形材料層にはさらなる造形材料層が形成される。平滑化及び／又は平坦化要素は、例えばドクター（Ｒａｋｅｌ）又は場合により回転するよう駆動可能な研削要素（「研削ドラム」）として構成することができる。

収容構造体の（さらなる）一収容区画に配置又は形成され、したがって装置側のケーシング構造体に位置固定して配置又は形成された当該装置のさらなる機能コンポーネントは、（択一的に又は補充的に）例えば検出装置とすることができる。この検出装置は、硬化すべき及び／又は選択的に硬化された造形材料層の品質、すなわちとりわけその表面を示す少なくとも１つの検出パラメータを検出するように構成されている。この検出装置は少なくとも１つの検出要素を含み、この検出要素によって硬化すべき及び／又は選択的に硬化された造形材料層の画像データを記録することができる。検出要素は、例えば光学的画像記録要素、とりわけカメラとして構成することができる。記録された画像データは、適切な評価アルゴリズムによって質的又は量的に、造形材料層の品質を示す特定の検出パラメータに関して評価することができる。対応の検出パラメータは、造形材料層の品質に影響を及ぼすフューチャ、すなわち例えばクレータ状の隆起部のような造形材料層の例えば非平坦部、非均等部等とすることができる。記録され、場合により相応に評価された画像データは、適切な可視化アルゴリズムによって可視化することができ、これにより造形材料層のとりわけ表面の２次元又は３次元の（トポロジカルな）画像が作成され、適切な表示装置に表示される。この表示装置は、場合により当該装置の構成部分を形成する。

収容構造体のそれぞれの収容区画は、収容構造体を形成しながら、とりわけ水平方向に互いに（損傷ないし破壊なしで）脱着可能に接続可能又は接続することができる。かくて収容構造体は、互いに接続可能な個々の収容区画から必要に応じて組み立てることができ、したがって必要に応じて拡張ないし縮小される。そのためにそれぞれの収容区画には適切な接続要素が配置又は形成されており、それらの共同作用により複数の収容区画の、例えば形状結合及び／又は力結合した脱着可能な接続が、互いにないし相互に形成される。対応の接続要素は、形状結合要素、すなわち例えばノッチ突起、又は力結合要素、すなわち例えばボルト状のネジ要素とすることができる。これらは、さらなる収容区画の適切な相手方形状結合要素、すなわち例えばノッチ収容部、又は適切な相手方力結合要素、すなわち例えばネジ孔部において収容区画の形状結合又は力結合した固定を可能にする。

露光装置は、複数の、とりわけ複数の群にまとめられた露光要素を含むことができる。これらの露光要素は、選択的に硬化すべき造形材料層を選択的に露光するためのエネルギービームを形成するようにそれぞれ構成されている。被覆装置は、第１の数の露光要素、とりわけ複数の露光要素の第１の群と、第２の数の露光要素、とりわけ複数の露光要素の第２の群との間に配置又は形成することができる。このように被覆装置を露光装置のそれぞれの露光要素の間に配置することは、構成群に対して支持要素を運動させる間に被覆過程と露光過程をすでに述べたように同時に実現させるために有利である。この配置は構造的に、第１の数の露光要素、とりわけ露光要素の第１の群が、被覆装置の第１の側方領域に配置又は形成されており、第２の数の露光要素、とりわけ露光要素の第２の群が、とりわけ第１の側方領域に対向する被覆装置の第２の側方領域に配置又は形成されているように実現することができる。もちろんこの種の配置は相応の収容区画によって実現することができる。したがって第１の収容区画には第１の数又は群の露光要素が、第１の収容区画に隣接して配置された第２の収容区画には少なくとも１つの施与要素と少なくとも１つの被覆要素が、第２の収容区画に隣接する第３の収容区画には第２の数又は群の露光要素が配置又は形成されている。

ここで被覆装置は基本的に、少なくとも１つの施与要素と少なくとも１つの被覆要素を含む。それぞれの施与要素及び被覆要素の配置と数に関しては、被覆装置の種々の構成可能性が生じる。

第１の例としての構成によれば、被覆装置は（直接）隣接して配置された複数の被覆要素と、１つの、場合によりただ１つの施与要素を含むことができる。この施与要素は、少なくとも２つの被覆要素の間で所定の造形材料量が造形平面に施与されるように構成することができる。かくて施与要素は被覆要素に対して相対的に、少なくとも２つの直接隣接して配置された被覆要素によって形成される中間空間に造形材料を施与することができるように配置される。被覆要素は、例えば垂直方向に、規定ないし所望の造形材料層の形成が可能である被覆位置と、規定ないし所望の造形材料層の形成が不可能である非被覆位置との間で可動に支承することができる。典型的には常に１つの被覆要素が被覆位置に、１つの被覆要素が非被覆位置に交互の順番で移動される。

第２の例としての構成によれば、被覆装置は隣接して配置された複数の施与要素と、（ただ１つの）被覆要素とを含むことができる。これら施与要素は、典型的にはそれぞれの施与要素の間の中央に配置又は形成された被覆要素に側方に隣接して所定の造形材料量が造形平面に施与されるように構成することができる。第１の施与要素又は第１の施与要素の群は被覆要素の左に、第２の施与要素又は第２の施与要素の群は被覆要素の右に配置又は形成することができる。

いずれの構成に対しても、露光要素と同じように施与要素及び被覆要素は、規定の造形材料層を形成するために、典型的には規定の位置及び配向で、とりわけ支持要素に対して規定の間隔で配置可能又は配置されている、ことが当てはまる。

前記のように被覆過程及び露光過程を同時に実施することに関連して、第１の支持要素部分、とりわけ支持要素の第１の端部を形成する支持要素部分が被覆装置の下方に配置されている第１の位置と、第２の支持要素部分、とりわけ支持要素の第２の端部を形成する支持要素部分が被覆装置の下方に配置されている第２の位置との間で支持要素が可動に支承されていると有利である。被覆装置の第１の例としての構成を前提として、被覆装置に所属するそれぞれの施与要素及び被覆要素が第１の数の露光要素、とりわけ第１の群の露光要素と、第２の数の露光要素、とりわけ第２の群の露光要素との間に配置又は形成されている場合に対しては、第１の位置から出発して第２の位置の方向での支持要素の運動の際に、造形材料層は第１の被覆要素を介して形成できることが当てはまる。造形材料を被覆要素間に施与することは、相応に配置された施与要素によって行われる。ここで、形成された造形材料層を、第２の位置の方向での支持要素の運動中に露光することは、第１の数に所属する少なくとも１つの露光要素によって行うことができる。同じように第２の位置から出発して第１の位置の方向での支持要素の運動の際に、造形材料層は第２の被覆要素を介して形成することができる。造形材料を被覆要素の間に施与することも、相応に配置された施与要素によって行われる。形成された造形材料層の露光は、第１の位置の方向での支持要素の運動中に、第２の数に所属する少なくとも１つの露光要素によって行うことができる。

被覆装置の第２の例としての構成を前提として、被覆装置に所属するそれぞれの施与要素及び被覆要素が第１の数の露光要素、とりわけ第１の群の露光要素と、第２の数の露光要素、とりわけ第２の群の露光要素との間に配置又は形成されている場合に対しては、第１の位置から出発して第２の位置の方向での支持要素の運動の際に、造形材料は第１の施与要素を介して施与できることが当てはまる。造形材料層の形成は、施与要素の間（中央）に配置された被覆要素によって行われる。被覆要素によって形成された造形材料層の露光は、第２の位置の方向での支持要素の運動中に、第１の数に所属する露光要素の少なくとも１つによって行うことができる。造形材料を造形平面に施与することは、第２の位置から出発して第１の位置の方向での支持要素の運動の際に第２の施与要素を介して行うことができる。造形材料層の形成も、施与要素の間（中央）に配置された被覆要素によって行われる。被覆要素によって形成された造形材料層の露光は、第１の位置の方向での支持要素の運動中に、第２の数に所属する露光要素の少なくとも１つによって行うことができる。

例えば支持要素のプレート状ないしプレート形の幾何学的形態に関して、第１の位置では支持要素の左端部領域を被覆装置の下方に配置することができる。第２の位置では支持要素の右端部領域を被覆装置の下方に配置することができる。したがって第１の位置に存在する支持要素の運動は、支持要素を第２の位置に移動するために左方向に行われる。したがって対応して第２の位置に存在する支持要素の運動は、支持要素を第１の位置に移動するために右方向に行われる。

全体として構成群に対する支持要素の各水平運動の際に、すなわち支持要素が第１の位置又は第２の位置の方向に移動するかに関係なく、施与過程、被覆過程及び露光過程を同時に実施することができる（「プロッター原理」）。

個別の、複数の又は全ての露光要素は、造形平面に対して少なくとも１の自由度で可動に、収容構造体に配置又は形成することができる。それぞれの露光要素を可動に支承することにより種々の露光プロフィールが実現される。この露光プロフィールを介して硬化すべき造形材料層の種々の硬化パラメータ、例えば硬化度が変化される。硬化すべき又は硬化された造形材料層を、相応に構成された露光要素によって温度調整することも考えられる。露光要素の運動は、少なくとも１つの並進軸に沿った並進運動自由度及び／又は少なくとも１つの回転軸を中心にする回転運動自由度を含むことができる。したがって露光要素の運動は、線形運動軸（並進軸）に沿った線形運動及び／又は回転軸（回転軸）を中心にする回転運動とすることができる。もちろん個別の、複数の又は全ての露光要素は、種々異なる運動自由度において組み合わせて運動することができる。同じように対応の被覆要素も造形平面に対して少なくとも１の運動自由度で可動に、収容構造体に配置又は形成することができる。このようにして前記被覆位置と前記非被覆位置との間で被覆要素を前記のように可動に支承することが実現可能である。

当該装置は、被覆装置、とりわけそれぞれの施与要素に配設可能又は配設された一貯蔵装置を含むことができる。この貯蔵装置は造形材料を貯蔵するように構成されている。貯蔵装置は被覆装置、とりわけそれぞれの施与要素と、該貯蔵装置を介して所定量の造形材料が非連続的又は連続的に供給可能であるように接続可能又は接続されている。被覆装置に供給される造形材料の量は、有利には構成群に対する支持要素の運動、すなわちとりわけ支持要素の速度に適合されている。そのために貯蔵装置はデータ記憶装置と接続することができ、このデータ記憶装置には、構成群に対する支持要素の所定の運動プロフィール、とりわけ速度プロフィールがデータ的に格納されている。

支持要素、場合により支持装置全体は、有利には装置側のケーシング構造体から振動分離されている。このようにして構成群に対する支持要素の運動の際に形成される振動の取り込み、及びこれに付随する露光過程における場合による妨害が阻止される。振動分離は、支持要素ないし支持装置と構成群との間に接続された適切な分離要素ないし分離構造体、すなわち例えばエラストマー要素ないしエラストマー構造体によって実現される。

本発明はさらに、少なくとも１つのエネルギービームにより、硬化可能な造形材料から成る個々の造形材料層を、漸次層ごとに選択的に露光し、これに付随して硬化することよって少なくとも１つの３次元対象物を追加的に作製する方法に関する。この方法は、選択的レーザ溶融法（ＳＬＭ法）又は選択的レーザ焼結法（ＳＬＳ法）とすることができる。この方法は、少なくとも１つの３次元対象物を追加的に作製するためのすでに記載したような装置が使用されることを特徴とする。したがって装置に関連する全ての実施形態は本方法に対しても同様に当てはまる。

本発明を、図面に示された実施例に基づき詳細に説明する。

一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。 一実施例による一３次元対象物を追加的に作製するための一装置の基本図である。

図１は、一実施例による一装置１の基本図を示す。本装置１は、３次元対象物、すなわち例えば技術的構成部材ないし技術的構成部材群を、少なくとも１つのエネルギービーム３により、硬化可能な造形材料２から成る造形材料層９を、漸次層ごとに選択的に露光し、これに付随して硬化することによって追加的に作製するために用いられる。それぞれ硬化すべき造形材料層９の漸次層ごとの選択的な硬化は、１つ又は複数のエネルギービーム３を、作製すべき対象物の硬化すべき、それぞれ層に関連する特定の断面幾何形状に、すなわちそれぞれの造形材料層９の対応の領域に選択的に指向すること（「選択的露光」）によって行われる。

硬化可能な造形材料２は、例えば（混合）金属粉、すなわち例えば（混合）アルミニウムパウダー又は（混合）スチールパウダーである。エネルギービーム３は、例えばレーザビームであり、したがって本装置１は、選択的レーザ溶融法又は選択的レーザ焼結法を実施するように構成されている。

本装置１はケーシング構造体４を含み、このケーシング構造体の中には追加的造形プロセスを実施するために必要な本装置１の機能コンポーネントが配置又は形成されている。ケーシング構造体４は、不活性化可能なプロセスチャンバ５を含む。プロセスチャンバ５内には保護ガス雰囲気、すなわち例えばアルゴン又は窒素雰囲気、及び／又は所定の圧力レベルを形成又は維持することができる。

本装置１は、以下では短く「構成群」と称する、少なくとも１つの組み合わせられた被覆構成群及び露光構成群６を含む。構成群６は、被覆装置８と露光装置１１を含む。

被覆装置８は、造形平面１０において、すなわち相応の被覆過程及び露光過程が実施される平面において、選択的に露光すべき、ないし選択的に硬化すべき造形材料層９を形成するための被覆過程を実施するように構成されている。それぞれの被覆過程では、選択的に露光すべき、ないし選択的に硬化すべき造形材料層９が形成される。被覆装置８は、造形平面１０の上方に配置又は形成され、かつ少なくとも１つの施与開口部（詳細に図示せず）を含む１つ又は複数の施与要素２７、２７ａ、２７ｂ、及び１つ又は複数のブレード状ないしブレード形の被覆要素１２を含む。前記施与開口部は、典型的には開放位置と閉鎖位置との間で移動可能な閉鎖要素（詳細に図示せず）を介して閉鎖可能である。前記施与要素及び被覆要素は、場合により（平行に）隣接して配置又は配向されている。

被覆装置８ないしそれぞれの施与要素２７、２７ａ、２７ｂには一貯蔵装置１７が配設されている。この貯蔵装置１７は、造形材料２を貯蔵するように構成されている。貯蔵装置１７は、該貯蔵装置１７を介して非連続的又は連続的に所定の量の造形材料２が供給可能であるように被覆装置８ないしそれぞれの施与要素２７、２７ａ、２７ｂと接続されている。被覆装置８において供給される造形材料２の量は、構成群６に対する支持装置１５の支持要素１６の、後で説明する運動、すなわちとりわけ支持要素１６の速度に適合することができる。

露光装置１１は、被覆装置８によって造形平面１０に形成された造形材料層９を選択的に露光する露光過程と、これに付随する選択的な硬化を実施するように構成されている。それぞれの露光過程では、被覆装置８によって形成された造形材料層９が選択的に露光され、これにより選択的に硬化される。露光装置１１は、造形平面１０の上方に配置又は形成された複数の露光要素１３を含む。露光要素１３は、レーザダイオード要素として構成されている。露光要素１３が、例えばケーシング構造体４の外に配置されており、かつレーザダイオード要素（図示せず）と結合された、とりわけレンズ形の光学要素又は光学的スキャナ装置の一部としてのスキャナ要素であることも考えられよう。

構成群６は、ケーシング構造体４に、すなわち典型的にはケーシング構造体４に所属する壁に、又はケーシング構造体４に所属する壁に配置又は形成された固定装置（図示せず）に位置固定ないし場所固定されて配置又は形成されている。したがって被覆装置８ないしこれに所属する施与要素２７及び被覆要素１２並びに露光装置１１ないしこれに所属する露光要素１３は、規定の位置に、すなわちとりわけ造形平面１０に対して規定の間隔と規定の配向で存在する。構成群６をケーシング構造体４に位置固定して配置することは、構成群６が、例えば保守及び／又は修理目的で、必要に応じてケーシング構造体４から解離できることを排除するものではない。かくて構成群６は、（損傷ないし破壊なしで）ケーシング構造体４に脱着可能に固定することができる。

ケーシング構造体４に構成群６を位置固定して配置ないし形成することは、ケーシング構造体４に固定された収容構造体１４によって実現される。この収容構造体内には、被覆装置８及び露光装置１１が構造的に組み込まれて配置されている。収容構造体１４における被覆装置８及び露光装置１１の配置により、構成群６の構造的にコンパクトな構成と、造形平面１０に対する被覆装置８ないし施与要素及び被覆要素１２、２７並びに露光装置９ないし露光要素１３の正確な位置決めと配向が得られる。それらをケーシング構造体４に固定するために収容構造体１４には固定要素（詳細に図示せず）が装備されている。これらの固定要素は、収容構造体４をケーシング構造体４の適切な相手方固定要素（詳細に図示せず）に、例えば形状結合及び／又は力結合して固定するように構成されている。相応の固定要素は、力結合要素、すなわち例えばボルト状のネジ要素とすることができる。これらのネジ要素は、ケーシング構造体４の適切な相手方固定要素、すなわち例えばネジ孔部に収容構造体４を力結合して固定することを可能にする。

収容構造体１４は、別個の収容区画１４ａ、１４ｂ、１４ｃを、被覆装置８に所属する施与要素及び被覆要素１２、２７を収容するため、及び露光装置８に所属する露光要素１３を収容するために含む。それぞれの収容区画１４ａ〜１４ｃは、収容構造体１４を形成しながら、とりわけ水平方向に（損傷及び破壊なしで）脱着可能に互いに接続することができる。かくて収容構造体１４は、互いに接続可能な個別の収容区画１４ａ〜１４ｃから必要に応じて組み立てることができ、したがって必要に応じて拡張又は縮小される。そのために収容区画１４ａ〜１４ｃには適切な接続要素（詳細に図示せず）が配置又は形成されており、それらの共同作用を介して複数の収容区画１４ａ〜１４ｃの、例えば形状結合及び／又は力結合した脱着可能な接続が、互いにないし相互に形成される。対応の接続要素は、形状結合要素、すなわち例えばノッチ突起、又は力結合要素、すなわち例えばボルト状のネジ要素とすることができる。これらは、さらなる収容区画１４ａ〜１４ｃの適切な相手方形状結合要素、すなわち例えばノッチ収容部、又は適切な相手方力結合要素、すなわち例えばネジ孔部において収容区画１４ａ〜１４ｃの形状結合又は力結合した固定を可能にする。

それぞれの収容区画１４ａ〜１４ｃにおける施与及び被覆要素１２、２７並びに露光要素１３の配置は、施与及び被覆要素１２、２７が第１の数の露光要素１３、すなわち複数の露光要素１３の第１の群と、第２の数の露光要素１３、すなわち複数の露光要素１３の第２の群との間に配置されるように選択されている。この配置は構造的に、第１の収容区画１４ａには第１の群の露光要素１３が、第１の収容区画１４ｂに隣接して配置された少なくとも１つの第２の（さらなる）収容区画１４ｂには施与及び被覆要素１２、２７が、第２の収容区画１４ｂに隣接する第３の（さらなる）収容区画１４ｃには第２の群の露光要素１３が配置されているようにして実現される。

本装置１はさらに支持装置１５を含む。支持装置１５には、造形平面１０を取り囲む、プレート状ないしプレート形の支持要素１６が所属する。造形平面１０は、追加的造形プロセスの開始前に、典型的には構成群６に向いた側の支持要素１６の表面ないし表側によって形成される。支持要素１６は、水平に配向された二重矢印により示されるように、水平に配向された運動面ないし運動路内に構成群６に対して可動に支承されている。水平に配向された運動面ないし運動路における支持要素１６の運動は、線形の運動軸（並進軸）に沿った線形運動である。

支持要素１６は、垂直に配向された二重矢印により示されるように、水平の運動面ないし運動路における可動性の他に、さらに垂直の運動面ないし運動路内に構成群６に対して可動に支承されている。垂直に配向された運動面ないし運動路における支持要素１６のそれぞれ運動は、典型的には線形の運動軸（並進軸）に沿った線形運動であり、この線形運動は、被覆過程及び露光過程を実施した後の対応の追加的作製方法に対して特徴付けられている。

水平及び／又は垂直運動面ないし運動路における支持要素１６の運動は、支持要素１６と結合可能又は結合された１つ又は複数の駆動装置１８によって実現される。この駆動装置についてはさらに下で詳細に立ち入る。

当該装置１の構造的構成によって、水平の運動面ないし運動路における構成群６に対する支持要素１６の運動が可能になる。図２から１０ないし図１１〜２０に基づいて支持要素１６は、プロッターの原理と同様に水平の運動面内で構成群６に対して往復運動できることが理解される。構成群６に対する支持要素１６のそれぞれの運動の際に被覆過程も露光過程も実施することができる。かくて構成群６に対する支持要素１６の運動により、造形材料２の施与、規定の造形材料層９の形成並びに形成された造形材料層９の選択的な露光が可能である。したがって施与、被覆及び露光は、構成群６に対する支持要素１６の水平運動の間にそれぞれ行われる。かくて当該装置１により、施与過程、被覆過程及び露光過程の同時の実施が可能であり、これによりアイドリング時間ないし補助処理時間を低減することができ、場合によりそれどころか除去することができ、造形時間を相応に最適化することができる。

施与過程、被覆過程及び露光過程の同時の実施について、以下、まず図２〜１０に示された原理図を参照して詳細に説明する。ここに示されているのは、（直接）隣接して配置された複数の被覆要素１２ａ、１２ｂ及び１つの施与要素２７を備える被覆装置８の第１の例としての構成である。施与要素２７は、所定の造形材料量が被覆要素１２ａ、１２ｂの間で造形平面１０に施与されるように構成されている。かくて施与要素２７は被覆要素１２ａ、１２ｂに対して相対的に、直接隣接して配置された被覆要素１２ａ、１２ｂにより形成される中間空間に造形材料２を施与することができるように配置されている。被覆要素１２ａ、１２ｂは、適切な駆動装置（図示せず）によって、例えば垂直方向に、規定ないし所望の造形材料層９の形成が可能である被覆位置と、規定ないし所望の造形材料層９の形成が不可能である非被覆位置との間で可動に支承することができる。典型的には常に１つの被覆要素１２ａ、１２ｂが被覆位置に、１つの被覆要素１２ａ、１２ｂが非被覆位置に交互の順番で移動される。

支持要素１６は、第１の支持要素部分１６ａ、すなわち例えば支持要素１６の第１の端部領域（右側端部領域）を形成する支持要素部分１６ａが被覆装置８ないし施与要素２７の下方に配置されている第１の位置（図２参照）と、第２の支持要素部分１６ｂ、すなわち例えば支持要素１６の第２の端部領域を形成する支持要素部分１６ｂが被覆装置８ないし施与要素２７の下方に配置されている第２の位置（図６参照）との間で可動に支承されている。第１の位置に存在する支持要素１６を第２の位置に移動するために、支持要素１６は右方に水平運動される。支持要素１６の第２の位置の方向での水平運動は、図２〜６に示した矢印Ｐ１により示されている。反対に左方への支持要素１６の水平運動は、第２の位置に存在する支持要素１６を第１の位置に移動するために行われる。支持要素１６の第２の位置の方向での水平運動は、図６〜１０に示した矢印Ｐ２により示されている。図１０において支持要素１６は、（再び）第１の位置に移動している。もちろん第１と第２の位置は入れ替えることができ、前記実施形態が同様に当てはまる。

施与要素２７及び被覆要素１２ａ、１２ｂが第１の群の露光要素１３ａ（図２〜１０、被覆装置８の右）と第２の群の露光要素１３ｂ（図２〜１０、被覆装置８の左）との間に配置されている図示の構成を前提とすれば、造形材料層９の形成は、第１の位置（図２参照）から出発して第２の位置（図６参照）の方向での支持要素１６の運動（矢印Ｐ１参照）の際に、第１の（右の）被覆要素１２ａを介して行われる。被覆要素１２ａ、１２ｂの間に形成された中間空間への造形材料２の施与は、施与要素２７を介して行われる。この関連で図２〜６に注意すべきである。これらの図には、図２に示された第１の位置から出発して図６に示された第２の位置への矢印Ｐ１の方向における支持要素１６の水平運動が示されている。第２の位置の方向での支持要素１６の運動中の、形成された造形材料層９の選択的露光は、第１の群に所属する（右の）露光要素１３ａによって行われる。同じように、さらなる造形材料層９の形成は、支持要素１６が第２の位置（図６参照）から出発して第１の位置（図２、１０参照）の方向へ運動する際に第２の被覆要素１２ｂを介して行われる。この関連で図６〜１０に注意すべきである。これらの図には、図６に示された第２の位置から出発して図２、１０に示された第１の位置への矢印Ｐ２の方向での支持要素１６の（戻り）水平運動が示されている。第１の位置の方向での支持要素１６の運動中の、形成された造形材料層９の選択的露光は、第２の群に所属する（左の）露光要素１３ｂによって行われる。

施与過程、被覆過程及び露光過程の同時の実施について、以下、図１１〜１９に示された原理図を参照しても詳細に説明する。ここに示されているのは、隣接して配置された複数の施与要素２７ａ、２７ｂ、及び施与要素２７ａ、２７ｂの間に配置されたただ１つの中央の被覆要素１２を備える被覆装置８の第２の例として構成である。第１の施与要素２７ａは被覆要素１２の左に、第２の施与要素２７ｂは被覆要素１２の右に配置されている。施与要素２７ａ、２７ｂはそれぞれ、施与要素２７ａ、２７ｂの間の中央に配置された被覆要素１２に側方に隣接して所定の造形材料量が造形平面１０に施与されるように構成されている。

支持要素１６はさらに、第１の支持要素部分１６ａ、すなわち例えば支持要素１６の第１の端部領域（右側端部領域）を形成する支持要素部分１６ａが第１の施与要素２７ａの下方に配置されている第１の位置（図１１参照）と、第２の支持要素部分１６ｂ、すなわち例えば支持要素１６の第２の端部領域を形成する支持要素部分１６ｂが第２の施与要素２７ｂの下方に配置されている第２の位置（図１５参照）との間で可動に支承されている。第１の位置に存在する支持要素１６を第２の位置に移動するために、支持要素１６は右方に水平運動される（図１１〜１４、矢印Ｐ１参照）。反対に左方への支持要素１６の水平運動は、第２の位置に存在する支持要素１６を第１の位置に移動するために行われる（図１５〜１９、矢印Ｐ２参照）。図１９において支持要素１６は、（再び）第１の位置に移動している。もちろん第１と第２の位置は入れ替えることができ、前記実施形態も同様に当てはまる。

施与要素２７ａ、２７ｂ及び被覆要素１２が第１の群の露光要素１３ａ（図１１〜１９、被覆装置８の右）と第２の群の露光要素１３ｂ（図１１〜１９、被覆装置８の左）との間に配置されている図示の構成を前提とすれば、造形材料２の施与は、第１の位置（図２参照）から出発して第２の位置（図６参照）の方向での支持要素１６の運動（矢印Ｐ１参照）の際に、第１の（左の）施与要素２７ａを介して行われる。造形材料層９の形成は、中央の被覆要素１２を介して行われる。この関連で図１１〜１５に注意すべきである。これらの図には、図１１に示された第１の位置から出発して図１５に示された第２の位置への矢印Ｐ１の方向での支持要素１６の水平運動が示されている。第２の位置の方向での支持要素１６の運動中の、形成された造形材料層９の選択的露光は、第１の群に所属する（右の）露光要素１３ａによって行われる。同じようにさらなる造形材料層９の形成に必要なさらなる造形材料２の施与は、支持要素１６が第２の位置（図１５参照）から出発して第１の位置の方向へ運動する際に、第２の（右の）施与要素２７ｂを介して行われる。造形材料層９の形成も、中央の被覆要素１２を介して行われる。この関連で図１５〜１９に注意すべきである。これらの図には、図１５に示された第２の位置から出発して図１１、１９に示された第１の位置への矢印Ｐ２の方向における支持要素１６の（戻り）水平運動が示されている。第１の位置の方向での支持要素１６の運動中の、形成された造形材料層９の選択的露光は、第２の群に所属する（左の）露光要素１３ｂによって行われる。

全ての場合において追加的作製プロセスに対して重要なことは、第２の位置に移動された支持要素１６が、第１の位置に戻し移動される前に、図６、１５に矢印Ｐ３により示すように所定の大きさだけ垂直方向に移動される、すなわち降下されることである。この支持要素１６の垂直方向の運動（降下）により、以前に選択的に硬化された造形材料層９の上に選択的に硬化すべきさらなる造形材料層９を形成し、この造形材料層９を、第１の位置への支持要素１６の戻り運動の際に選択的に露光することが可能である。同じように第１の位置へ戻り運動される支持要素１６は、所定の大きさだけ垂直方向に運動、すなわち降下される。支持要素１６のこの垂直方向の運動により、以前に選択的に硬化された造形材料層９の上に選択的に硬化すべきさらなる造形材料層９を形成し、この造形材料層９を、第２の位置への支持要素１６の戻り運動の際に選択的に露光することが可能である。

全体として構成群６に対する支持要素１６の各水平運動の際に、すなわち支持要素が第１の位置又は第２の位置の方向に移動されるかに関係なく、施与過程、被覆過程及び露光過程を同時に実施することができる（「プロッター原理」）。

図２０、２１は、さらなる実施例による装置１の原理図をそれぞれ示す。図２０、２１に示された実施例に基づいて、水平に配向された運動面において構成群６に対する支持要素１６のそれぞれの運動を実現するための種々の変形例が理解される。

図２０に示された第１変形例では支持要素１６が、水平方向に可動に支承された、支持装置１５のモジュール状のケーシング構造体１９（「造形コンテナ」）内に配置されている。モジュール状のケーシング構造体１９は、水平に配向された運動面内で位置固定された構成群６に対して可動に支承されている。したがって構成群６に対して水平方向に可動に支承されているのは支持要素１６自体ではなく、モジュール状のケーシング構造体１９全体であり、このケーシング構造体内に支持要素１６が配置されている。かくて構成群６に対する支持要素１６の運動は、構成群６に対するモジュール状のケーシング構造体１９の運動によって生じる。支持要素１６は、水平方向に位置固定してモジュール状のケーシング構造体１９内に配置されている。

駆動のために、すなわちモジュール状のケーシング構造体１９を水平に配向された運動面内で構成群６に対して運動させるために、本装置１は駆動装置１８を含む。この駆動装置１８はモジュール状のケーシング構造体１９と結合されており、かつモジュール状のケーシング構造体１９を水平に配向された運動面内で構成群に対して運動させる駆動力を形成するように構成されている。駆動装置１８は、線形駆動部として構成することができる。具体的には駆動装置１８は、例えばクランク駆動部又はスピンドル駆動部として構成することができる。水平の運動面ないし運動路におけるモジュール状のケーシング構造体１９の案内された運動を実現するために、例えばレール状の案内装置２０を、装置側のケーシング構造体４に配置又は形成することができる。

図２１に示した変形例で支持要素１６は、構成群６に対して位置固定した配置又は形成された、支持装置１５のモジュール状のケーシング構造体１９内に配置されている。したがってここでは支持要素１６は、モジュール状のケーシング構造体１９内（部）に、水平に配向された運動面内で構成群６に対して可動に支承されている。したがって支持要素１６自体が水平方向に構成群６に対して可動に支承されている。したがって構成群６に対する支持要素１６の運動は、モジュール状のケーシング構造体１９内において、このケーシング構造体に対する支持要素１６の実際の運動によって生じる。モジュール状のケーシング構造体１９は、水平方向に位置固定して、装置側のケーシング構造体４に又はその中に配置されている。

駆動のために、すなわち支持要素１６を水平に配向された運動面内で構成群６に対して運動させるために、モジュール状のケーシング構造体１９は駆動装置１８を含む。この駆動装置１８は支持要素１６と結合されており、かつ支持要素１６を水平に配向された運動面内で構成群６に対して移動させる駆動力を形成するように構成されている。駆動装置１８は、ここでも線形駆動部として構成することができる。したがって駆動装置１８は、ここでも例えばクランク駆動部又はスピンドル駆動部として構成することができる。水平の運動面ないし運動路における支持要素１６の案内された運動を実現するために、例えばレール状の案内装置２０を、モジュール状のケーシング構造体１９の中に配置又は形成することができる。案内装置２０は、支持要素１６の降下を実現するために垂直方向に可動に支承することができる。

図２０、２１に示した変形例については、モジュール状のケーシング構造体１９は交換容器の形式で装置側のケーシング構造体４から取り外し可能であることが同様に当てはまる。かくてモジュール状のケーシング構造体１９ないし支持装置１５は、必要に応じて装置側のケーシング構造体４から取り外され、必要に応じて装置側のケーシング構造体４に固定される。

図２２は、さらなる実施例による装置１の原理図を示す。図２２に示された実施例に基づき、収容構造体１４には、すなわちそれぞれそのために設けられた収容区画１４ａ〜１４ｉには、本装置１のさらなる機能コンポーネントの機能要素を付加的に配置又は形成できることが、すなわち収容構造体１４内に構造的に組み込んで配置又は形成できることが分かる。当該装置１のさらなる機能コンポーネントのそれぞれの機能要素の対応の配置又は形成は、これらさらなる機能要素も装置側のケーシング構造体４に位置固定ないし場所固定して配置又は形成されていることを同様に要求する。

当該装置１の対応のさらなる機能コンポーネントは、図２２に示した実施例では、吸引装置２１、平滑化及び／又は平坦化装置２２及び検出装置２３である。当該装置１の前記機能コンポーネントあるいはこれらに所属する機能要素は、中央に配置された被覆装置８を基準にして対称に、したがって冗長的に配置されている。

吸引装置２１は、造形プロセスに起因して造形材料層９から解離された造形材料２（「溶接飛沫」）を吸引するように、及び／又は造形プロセスに起因して発生するプロセスガスを吸引するように構成されている。吸引装置２１は吸引要素２４を含み、この吸引要素によって吸引流が形成可能である。この吸引流は、造形プロセスに起因して造形材料層９から解離した造形材料の除去及び／又は造形プロセスに起因して発生するプロセスガスの吸引を可能にする。吸引要素２４は、露光要素１３を収容する収容区画１４ａ、１４ｃに隣接して配置された収容区画１４ｄ、１４ｇに配置されている。

平滑化及び／又は平坦化装置２２は、選択的に硬化された造形材料層９を平滑化及び／又は平坦化するように構成されている。平滑化及び／又は平坦化装置２２は、平滑化及び／又は平坦化要素２５を含み、これらの要素によって選択的に硬化された造形材料層９に対し機械的に作用することができ、造形プロセスに起因して造形材料層９に発生する非平坦部、すなわち例えばクレータ状の隆起部を除去することができ、すなわち造形材料層９を平滑化ないし平坦化することができ、それからこの造形材料層にはさらなる造形材料層９が形成される。平滑化及び／又は平坦化要素２５は、例えば回転するよう駆動可能な研削要素（「研削ドラム」）として構成されている。平滑化及び／又は平坦化要素２５は、吸引要素２４を収容する収容区画１４ｄ、１４ｇに隣接して配置された収容区画１４ｅ、１４ｈに配置されている。

検出装置２３は、硬化すべき及び／又は選択的に硬化された造形材料層９の品質、すなわちとりわけその表面を示す少なくとも１つの検出パラメータを検出するように構成されている。検出装置２３は検出要素２６を含み、この検出要素によって硬化すべき及び／又は選択的に硬化された造形材料層９の画像データを記録することができる。検出要素２６は、光学的画像記録要素、とりわけカメラとして構成されている。検出要素２６は、平滑化及び／又は平坦化要素２５を収容する収容区画１４ｅ、１４ｈに隣接して配置された収容区画１４ｆ、１４ｉに配置されている。

検出要素２６により記録された画像データは、適切な評価アルゴリズムによって質的又は量的に、造形材料層９の品質を示す特定の検出パラメータに関して評価可能である。対応の検出パラメータは、造形材料層９の品質に影響を及ぼすフューチャ、すなわち例えばクレータ状の隆起部のような造形材料層９の非平坦部、非均質部等とすることができる。記録され場合により相応に評価された画像データは、適切な可視化アルゴリズムによって可視化することができ、これにより造形材料層９のとりわけ表面の２次元又は３次元の（トポロジカルな）画像が作成され、適切な表示装置（図示せず）に表示される。この表示装置は、場合により当該装置１の構成部分を形成する。

図に示された全ての実施例に対して、支持要素１６、場合により支持装置１５全体は、装置側のケーシング構造体４から振動分離できることが当てはまる。このようにして、構成群６に対する支持要素１６の運動の際に形成される振動の取り込み、及びこれに付随する露光過程における場合による妨害が阻止される。振動分離は、支持要素１６ないし支持装置１５と構成群６との間に接続された適切な分離要素（詳細に図示せず）ないし分離構造体、すなわち例えばエラストマー要素ないしエラストマー構造体によって実現される。

図に示された装置１を介して、少なくとも１つのエネルギービーム３により、硬化可能な造形材料２から成る個々の造形材料層を漸次層ごとに選択的硬化することによって３次元対象物を追加的に作製するためのそれぞれの方法が実現される。この方法は、選択的レーザ溶融法（ＳＬＭ法）又は選択的レーザ焼結法（ＳＬＳ法）とすることができる。

特定の一実施例に関連して示された個々の、複数の又は全ての特徴は、少なくとも１つの別の実施例にも転用される。

１ 装置
２ 造形材料
３ エネルギービーム
４ ケーシング構造体
５ プロセスチャンバ
６ 構成群
８ 被覆装置
９ 造形材料層
１０ 造形平面
１１ 露光装置
１２ 被覆要素
１３ 露光要素
１４ 収容構造体
１４ａ〜ｉ 収容区画
１５ 支持装置
１６ 支持要素
１７ 貯蔵装置
１８ 駆動装置
１９ モジュール状のケーシング構造体
２０ 案内装置
２１ 吸引装置
２２ 平滑化及び／又は平坦化装置
２３ 検出装置
２４ 吸引要素
２５ 平滑化及び／又は平坦化要素
２６ 検出要素
２７ 施与要素
Ｐ１〜Ｐ３ 矢印

Claims (17)

1. 少なくとも１つのエネルギービーム（３）により、硬化可能な造形材料（２）から成る、造形平面（１０）に形成された造形材料層（９）を漸次層ごとに選択的に露光し、これに付随して選択的に硬化することにより３次元対象物を追加的に作製するための装置（１）であって、
   ケーシング構造体（４）と、
   組み合わせられた被覆構成群と露光構成群（６）と、
   を備え、
   前記組み合わせられた被覆構成群と露光構成群（６）は、
   造形材料（２）を前記造形平面（１０）に施与し、かつ硬化すべき造形材料層（９）を前記造形平面（１０）に形成するように構成された被覆装置（８）と、
   前記被覆装置（８）によって造形平面（１０）にそれぞれ形成された造形材料層（９）を選択的に露光するように構成された露光装置（１１）と、
   水平に配向された運動面内で前記組み合わせられた被覆構成群と露光構成群（６）に対して可動に支承され、かつ前記造形平面（１０）を含む少なくとも１つの支持要素（１６）を含む支持装置（１５）と、
   を備える、
   装置。
2. 前記支持要素（１６）は、前記支持装置（１５）の可動に支承されたモジュール状のケーシング構造体（１９）に又はその中に配置又は形成されており、前記モジュール状のケーシング構造体（１９）は、水平に配向された運動面内で、前記組み合わせられた被覆構成群及び露光構成群（６）に対して可動に支承されており、又は
   前記支持要素（１６）は、前記組み合わせられた被覆構成群及び露光構成群（６）に対して位置固定して配置又は形成された、前記支持装置（１５）のモジュール状のケーシング構造体（１９）に又はその中に配置又は形成されており、前記支持要素（１６）は、水平に配向された運動面内で前記組み合わせられた被覆構成群及び露光構成群（６）に対して可動に前記モジュール状のケーシング構造体（１９）に又はその中に支承されている、
   請求項１に記載の装置。
3. 少なくとも１つの駆動装置（１８）を備え、
   前記少なくとも１つの駆動装置（１８）が、前記支持装置（１５）のモジュール状のケーシング構造体（１９）又は前記支持要素（１６）と結合可能又は結合されており、該駆動装置は、前記モジュール状のケーシング構造体（１９）又は前記支持要素（１６）を、水平に配向された運動面内で前記組み合わせられた被覆構成群及び露光構成群（６）に対して運動させるように動作可能な駆動力を形成するように構成されている、
   請求項２に記載の装置。
4. 吸引装置（２１）、
   及び／又は
   平滑化及び／又は平坦化装置（２２）、
   及び／又は
   検出装置（２３）
   を備え、
   前記吸引装置（２１）が、装置側のケーシング構造体（４）に位置固定して配置又は形成されており、該吸引装置（２１）は、３次元対象物の追加的な作製に起因して造形材料層（９）から解離された造形材料を吸引するように、及び／又は３次元対象物の追加的な作製に起因して発生するプロセスガスを吸引するように構成されており、
   前記平滑化及び／又は平坦化装置（２２）が、装置側のケーシング構造体（４）に位置固定して配置又は形成されており、該平滑化及び／又は平坦化装置（２２）は、選択的に硬化された造形材料層を少なくとも部分的に平滑化及び／又は平坦化するように構成されており、
   前記検出装置（２３）が、装置側のケーシング構造体（４）に位置固定して配置又は形成されており、該検出装置（２３）は、硬化すべき及び／又は選択的に硬化された造形材料層（９）の品質を示す少なくとも１つの検出パラメータを検出するように構成されている、
   請求項１〜３のいずれか一つに記載の装置。
5. 収容構造体（１４）を備え、
   前記収容構造体（１４）が、装置側のケーシング構造体（４）に固定されており、該収容構造体内には、少なくとも１つの被覆装置（８）及び露光装置（１１）、並びに場合により付加的に吸引装置（２１）、及び／又は平滑化及び／又は平坦化装置（２２）、及び／又は検出装置（２３）が構造的に組み込まれて配置又は形成されている、
   請求項１〜４のいずれか一つに記載の装置。
6. 前記収容構造体（１４）は、複数の別個の収容区画（１４ａ〜１４ｉ）を含み、それぞれの機能要素は、前記別個の収容区画（１４ａ〜１４ｉ）の中に配置可能又は配置されており、
   前記それぞれの機能要素は、
   前記被覆装置（８）に関連する被覆要素（１２、１２ａ、１２ｂ）と、
   露光装置（１１）に関連する露光要素（１３、１３ａ、１３ｂ）と、
   吸引装置（２１）に関連する吸引要素（２４）と、
   平滑化及び／又は平坦化装置（２２）に関連する平滑化及び／又は平坦化要素（２５）と、
   及び／又は
   前記検出装置（２３）に関連する検出要素（２６）と、
   を備える、
   請求項５に記載の装置。
7. それぞれの収容区画（１４ａ〜１４ｉ）は、収容構造体（１４）を形成しながら互いに脱着可能に接続可能又は接続されている、
   請求項６に記載の装置。
8. 前記露光装置（１１）は、複数の露光要素（１３、１３ａ、１３ｂ）を含み、該複数の露光要素（１３、１３ａ、１３ｂ）は、選択的に硬化すべき造形材料層（９）を選択的に露光するためのエネルギービーム（３）を形成するようにそれぞれ構成されており、
   前記被覆装置（８）は、第１の複数の露光要素（１３、１３ａ、１３ｂ）と第２の複数の露光要素（１３、１３ａ、１３ｂ）との間に配置又は形成されている、
   請求項１〜７のいずれか一つに記載の装置。
9. 前記被覆装置（８）は、隣接して配置された複数の施与要素（２７、２７ａ、２７ｂ）と、被覆要素（１２）とを含み、前記施与要素（２７、２７ａ、２７ｂ）は、前記被覆要素（１２）に側方に隣接して所定の造形材料量を造形平面（１０）に施与するように構成されており、又は
   前記被覆装置（８）は、隣接して配置された複数の被覆要素（１２、１２ａ、１２ｂ）と１つの施与要素（２７）とを含み、前記施与要素（２７）は、少なくとも２つの被覆要素（１２、１２ａ、１２ｂ）の間で所定の造形材料量を造形平面（１０）に施与するように構成されている、
   請求項１〜８のいずれか一つに記載の装置。
10. 前記支持要素（１６）は、第１の位置と第２の位置との間で可動に支承されており、
    前記第１の位置では、第１の支持要素部分（１６ａ）が被覆装置（８）の下方に可動に配置されており、前記第２の位置では、第２の支持要素部分（１６ｂ）が被覆装置（８）の下方に可動に配置されている、
    請求項１〜９のいずれか一つに記載の装置。
11. 前記被覆装置（８）は、隣接して配置された複数の被覆要素（１２、１２ａ、１２ｂ）と１つの施与要素（２７）とを含み、該施与要素（２７）は、少なくとも２つの被覆要素（１２、１２ａ、１２ｂ）の間で所定の造形材料量を造形平面（１０）に施与するように構成されており、
    造形材料層（９）の形成は、第１の位置から出発して第２の位置の方向での支持要素（１６）の運動の際に第１の被覆要素（１２ａ）を介して行われ、
    形成された造形材料層（９）の露光は、第２の位置の方向での支持要素（１６）の運動中に、複数の露光要素（１３ａ）の少なくとも１つによって行われ、
    造形材料層（９）の形成は、第２の位置から出発して第１の位置の方向での支持要素（１６）の運動の際に第２の被覆要素（１２ｂ）を介して行われ、
    形成された造形材料層（９）の露光は、第１の位置の方向での支持要素（１６）の運動中に、複数の露光要素（１３ｂ）の少なくとも１つによって行われる、
    請求項８〜１０のいずれか一つに記載の装置。
12. 前記被覆装置（８）は、隣接して配置された複数の施与要素（２７、２７ａ、２７ｂ）と、被覆要素（１２）とを含み、前記施与要素（２７、２７ａ、２７ｂ）は、前記被覆要素（１２）に側方に隣接して所定の造形材料量を造形平面（１０）に施与するように構成されており、
    造形平面（１０）への造形材料（２）の施与は、第１の位置から出発して第２の位置の方向での支持要素（１６）の運動の際に第１の施与要素（２７ａ）を介して行われ、
    前記被覆要素（１２）により形成された造形材料層（９）の露光は、第２の位置の方向での支持要素（１６）の運動中に、第１の複数の露光要素（１３ａ）の少なくとも１つによって行われ、
    造形平面（１０）への造形材料（２）の施与は、第２の位置から出発して第１の位置の方向での支持要素（１６）の運動の際に第２の施与要素（２７ｂ）を介して行われ、
    前記被覆要素（１２）により形成された造形材料層（９）の露光は、第１の位置の方向での支持要素（１６）の運動中に、第２の複数の露光要素（１３ｂ）の少なくとも１つによって行われる、
    請求項８〜１０のいずれか一つに記載の装置。
13. 前記支持要素（１６）は、垂直に可動に支承されている、
    請求項１０〜１２のいずれか一つに記載の装置。
14. 少なくとも支持要素（１６）、場合により支持装置（１５）全体は、装置側のケーシング構造体（４）から振動分離されている、
    請求項１〜１３のいずれか一つに記載の装置。
15. 貯蔵装置（１７）を備え、
    前記貯蔵装置（１７）は前記被覆装置（８）と、当該貯蔵装置（１７）を介して所定量の造形材料（２）が被覆装置（８）に非連続的又は連続的に供給可能であるように接続可能であり又は接続されている、
    請求項１〜１４のいずれか一つに記載の装置。
16. レーザダイオード要素、又は、レーザダイオード要素と結合可能又は結合された光学要素、又は、光学的スキャナ装置の一部として形成され又は光学的スキャナ装置を備えたスキャナ要素として形成された露光要素（１３）、
    又は
    前記レーザダイオード要素、前記光学要素、及び前記スキャナ要素の少なくとも１つを含む露光要素（１３）
    を備える、請求項１〜１５のいずれか一つに記載の装置。
17. エネルギービーム（３）の手段により、硬化可能な造形材料（２）の個々の造形材料層（９）を漸次層ごとに選択的に露光し、これに付随して硬化することにより少なくとも１つの３次元対象物を追加的に作製する方法において、
    請求項１〜１６のいずれか一つに記載の装置（１）を使用して少なくとも１つの３次元対象物を追加的に作製することを含む方法。

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