JP6916329B2 - 少なくとも一つの三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射発生装置によって発生されるエネルギー照射による、硬化可能な粒子状の構成材料からの個々の構成材料層の暫時的、選択的な硬化による、少なくとも一つの三次元の対象（対象物）の積層造形的な製造のための装置に関する。装置は、特に、エネルギー照射の発生の為の少なくとも一つの放射発生装置を有し、そして構成レベル内における硬化すべき構成材料層の形成のための少なくとも一つの層形成装置を有する。

そのような装置は、三次元の対象物の積層造形的な製造の為に、それ自体公知である。相応する装置によって、製造すべき三次元の対象は、放射発生装置によって発生されるエ
ネルギー照射による製造すべき各対象の各電面領域内における硬化可能な粒子状の構成材料の構成レベル内でもたらされる複数の構成材料層の選択的な硬化によって、暫時的に、積層造形的に構成される。

構成材料の塗布特性、又は層形成特性は、層形成装置によって形成すべき構成材料層の品質にとって本質的な基準である。構成材料の塗布特性又は層形成特性は、構成材料粒子の間の、特に化学物理的な相互作用、つまり例えばファンデルワールス力によって、湿度の付加の結果生じる水素結合等によって定められる。従来の塗布特性、又は層形成特性の最適なのアプローチは、例えば粒子形態学及び／又は粒子構成の選択による、特に、構成材料の、比較的面倒な材料的な影響に基づいている。

本発明は、これに対して、特に構成材料の塗布特性、又は層形成特性の改善に関して改善された、三次元の対象の積層造形的な製造のための装置を提供することである。

この課題は、請求項１に記載の装置によって解決される。従属請求項は、当該装置の特別な実施形に関する。更に課題は、請求項１６に記載の方法によって解決される。

ここで記載される装置は、一般的に、少なくとも一つの三次元の対象、つまり典型的には技術的な部材、又は技術的な部材グループの積層造形的な、又は生成的な製造に使用される。これは、少なくとも一つの放射発生装置によって発生されるエネルギー照射による硬化可能な粉末状又は粉末形状の構成材料からの個々の構成材料層の漸次的、選択的な、層状の硬化によるものである。装置は、特に、レーザー溶融方法の実施の為の装置、略してＳＬＭ装置であることが可能である。硬化すべき構成材料層の暫時的、選択的な、層状の硬化は、構成データに基づいて行われる。構成データは、一般的に、積層造形的に製造されるべき三次元の各対象（基本的に短縮して「対象」と称される）の、幾何的な、又は形状構造的な態様を意味する。構成データは、例えば製造すべき対象のＣＡＤデータであることが可能である、又はそのようなものに基づいて作られていることが可能である。

装置は、積層造形的なプロセスの実施の為の、典型的な必要とされる機能構成要素を含む。つまり特にエネルギー照射、特にレーザー照射、電子照射の発生のための放射発生装置であって、粒子状の構成材料、特に金属粉末、プラスチック粉末、又はセラミック粉末からの各構成材料層の選択的な硬化の為のものと、構成レベル内で硬化すべき構成材料層の形成の為の層形成装置を含む。構成レベルは、典型的には（垂直方向に）移動可能に支承された、キャリアの担持要素の表面であることが可能であり、又はすでに硬化された構成材料層であることが可能である。

担持要素、又はキャリアは、典型的には、粉末モジュールの粉末チャンバーボリュームの底部側の画成を意味する。粉末モジュールは、構成材料の収容及び／又は放出の為に設けられている。各粉末モジュールは、積層造形的な構成過程の枠内で、選択的に硬化すべき構成材料の収容のため、又は積層造形的な構成過程の枠内で硬化されていない構成材料の収容の為の粉末チャンバーを有する。粉末チャンバーは、構成材料によって充填可能な粉末チャンバーボリュームを画成する。粉末チャンバーボリュームは、少なくとも側方を、通常中空直方体形状、又は中空円筒形状に形成された粉末チャンバーの壁部（粉末チャンバー壁部）によって画成されている。底部側は、粉末チャンバーボリュームは、上述したようにキャリアによって画成されている。粉末モジュールは、例えば、内部で三次元の対象物の本来の積層造形的な構成が行われ、そして、積層造形的な製造プロセスの実施の枠内で、この為に選択的に硬化すべき構成材料によって暫時的に層状に満たされる構成モ
ジュールであることが可能であり、積層造形的な製造プロセスの実施の枠内で暫時的に層状に構成材料がプロセスチャンバー内に調量される調量モジュールであることが可能であり、又は、積層造形的なプロセスの実施の枠内で硬化されていない構成材料によって満たされる収集モジュールであることが可能である。

装置は、更に、少なくとも一つの流動化装置を有する。流動化装置は、選択的に硬化すべき構成材料層にもたらされることが可能である構成材料、又は（既に）選択的に硬化すべき構想材料層にもたらされた構成材料の少なくとも部分的な流動化の為に設けられている。流動化とは、渦巻層形成方法（独語：Ｗｉｒｂｅｌｓｃｈｉｃｈｔｖｅｒｆａｈｒｅｎ）と同様に、特に、（局所的、又は局所的に限定された）構成材料又は構成材料粒子の渦動であると解される。これは、構成材料に、流体（液体）に似た特性を与える。構成材料、又は各構成材料層は、よって少なくとも部分的に渦巻層（独語：Ｗｉｒｂｅｌｓｃｈｉｃｈｔ）の形式に変えられることが可能である。構成材料の渦動は、（大幅に）構成材料の材料的な構成に依存せず、構成材料の塗布態様、又は層形成態様、若しくは、塗布特性、又は層形成特性にポジティブに作用する。これは、流動化が、冒頭に記載した先行技術と関連して説明される、構成材料粒子の化学的・物理的相互作用のキャンセル又は弱化を引き起こし、これが特に、流動化から生じる、構成材料粒子の接触箇所の変化にもとづいているということによって理由づけられる。構成材料の流動化は、構成材料粒子に作用する重力の（一時的な）キャンセル又は弱化を引き起こすことが可能である。構成材料の流動化は、構成材料の選択的な硬化の前（時間的に前）に行われる。

これによって、特に、構成材料の塗布特性、又は層形成特性の改善に関して改善された、三次元の対象物の積層造形的な製造の為の装置が存在する。

第一の実施形においては、流動化装置は、選択的に硬化すべき構成材料層としてもたらされることが可能である少なくとも部分的な流動化、及び／又は、選択的に硬化すべき構成材料層としてもたらされる構成材料の少なくとも部分的な流動化を引き起こすガス流を発生させるために設けられていることが可能である。構成材料、又は構成材料層の流動化は、ここでは、流動化装置によって発生されるガス流によって行われる。ガス流は、角度を有して、特に重力（重力作用）の作用方向と反対に、構成レベルに対して相対的に延在して向けられていることが可能である。重力の作用方向と反対のガス流の向きは、構成材料粒子に作用する重力の上述した（一時的な）キャンセル又は弱化を引き起こすことが可能である。ガス流は、その流れ特性に関して、つまり特に流れ方式に関して（（可能な限り）層流のガス流が好まれている））と、流れ速度に関して（（可能な限り）低い流れ速度が好まれている）、これらが既に形成された構成材料層を損なわないように選択されている。ガス流によって発生される渦動は、典型的には局所的な、又は局所的に制限された構成材料、又は構成材料層の渦動を発生させる。

ガス流は、典型的には、不活性の流れガス（不活性ガス）によって、又は不活性の流れガス混合物によって形成されている。流れガス、又は流れガス混合物は、よって構成材料と反応する相互作用を行わない。流れガスは、例えばアルゴン又は窒素であることが可能である。流れガス混合物は、例えばアルゴン又は窒素を含むことが可能である。

ガス流は、層形成装置の機能構成要素内に形成された、一または複数の、特にディフューザー状の、又はノズル状の流れ開口部を介して、構成材料内にもたらされることが可能であることが可能である。機能構成要素は、特に刃部状の、又は刃部形状の層形成装置要素（層形成装置刃部）である。機能構成要素は、流れ発生装置と連結されていることが可能である。これを介して、ガス流が機能構成要素内へと運ばれることが可能である、又は導入可能である。流れ開口部は、ガス流が、少なくともその主流れ方向に関して、構成レベルに（大幅に）平行に流れるよう配置されており、そして向けられていることが可能で
ある。複数の流れ開口部が存在する限り、これらは、場合によってはグループとして、列状の配置で、及び／又は間隙状の配置で、よって相並んで、又は重なり合って設けられていることが可能である。少なくとも一つの流れ開口部が、流れ特性に影響を及ぼす、つまり特に速度を落とす、及び／又は均質化する幾何形状、つまり例えば格子状、又は格子形状のディフューザー形状、又はノズル形状で形成されていることが可能である。

ガス流の流れ特性に影響を与えるため、つまり特に速度を遅めるため、又は均質化するため、少なくとも一つの流れ開口部に機能的に付設された、少なくとも一つの別のディフューザー要素が存在していることも当然可能である。ディフューザー要素は、少なくとも一つの流れ開口部の前に接続、又は後に接続されていることが可能である。

別の実施形においては、当該流動化装置、又は少なくとも一つの流動化装置は、選択的に硬化すべき構成材料層としてもたらされることが可能である構成材料、又は選択的に硬化すべき構成材料としてもたらされた構成材料の少なくとも部分的な流動化を引き起こす機械的な振動を発生させるために設けられている。構成材料、又は構成材料層の流動化は、ここでは、流動化装置によって発生される機械的な振動（バイブレーション）によって行われる。発生される振動は、その振動特性に関して、つまり特に振幅と振動数に関して、これらが既に形成した構成材料層を損なわないように選択されている。機械的な振動によって発生される渦動は、典型的には局所的な、又は局所的に制限された構成材料又は構成材料層の渦動を引き起こす。

機械的な振動は、特に音響的な振動、つまり音波、特に超音波であることが可能である。機械的な振動は、様々な方式であることが可能である。その際、例えば、周期的な、若しくはイレギュラーな、又は、線形的な、若しくは非線形的な機械的な振動であることが可能である。構成材料層の流動化の為に具体的に用いるべき、又は用いた機械的振動の特性、つまり、形式、形状、振幅、周波数等を、は、特に、様々な構成材料パラメーターに応じて、つまり特に、構成材料層の圧縮程度、粒子形式（分配）、粒子形状（分配）、粒子サイズ（分配）等、及び／又はプロセスパラメーターに応じて定められることが可能である。機械的な振動は、互いに重ね合わせられた、又は互いに組み合わせられた複数の個々の振動からまとめられていることが可能であるので、個々の振動の重ね合わせ又は組合せから生じる振動スペクトルが生じる。

機械的な振動は、層形成装置の機能構成要素に、または機能構成要素中に設けられる、又は形成される少なくとも一つの振動発生要素を介して構成材料内へと伝達可能であることが可能である。構成材料、又は構成材料層の流動化の為の機械的な振動は、相応する層形成装置要素を介して、構成材料層内へと伝達されることが可能である。振動発生要素、又は機能構成要素は、振動発生装置と連結されていることが可能である。これを介して相応する振動が、振動発生要素内、又は機能構成要素内へと伝達可能であることが可能である。機能構成要素は、ここでもまた、特に、刃部状の、又は刃部形状の層形成装置要素（層形成装置刃部）である。振動発生要素が、層形成装置要素内に統合されていることも考え得る。振動発生要素は、ピエゾ電気的要素、つまり一般的な音響機械的な変換要素であることが可能で、又はこれはそのようなものを有することが可能である。

記載したように、構成材料の塗布特性、又は層形成特性の改善の為に使用される流動化装置の他に、装置は追加的に、構成材料層の圧縮の為に使用される振動装置を有する。振動装置は、相応して、成材料層の少なくとも部分的な圧縮の為に、少なくとも部分的な機械的振動を構成材料層内に伝達するために設けられている。よって圧縮装置とも称されるべき、又は見られるべき振動装置を介して構成材料層内に伝達される機械的な振動は、少なくとも部分的な（場合によっては別の）構成材料層の圧縮を引き起こす。構成材料層の圧縮は、構成材料層内に伝達される機械的振動による構成材料の、少なくとも部分的な機
械的刺激に関する。これは、構成材料層のミクロ組織構造、又はマクロ組織構造における、存在する「空所」の充填を可能とし、そしてそのようにして、構成材料粒子の互いに密な（タイトな）配置を可能とする。この事は、構成材料層の比較的密なパッケージング、又は構成材料層の組織の圧縮を引き起こす。機械的振動によって励起される、構成材料流の新たな配置、又は新たな向きは、構成材料層のミクロ組織構造又はマクロ組織構造に直接影響を及ぼす。機械的な振動とは、ここでもまた、特に音響的な振動、つまり音波と解される。圧縮は、流動化と同時に、又は流動化の後に行われることが可能である。

構成材料層の圧縮に使用される機械的な振動は、様々であることが可能である。例えば周期的な、又は非周期的な、又は線形的な、又は非線形的な機械的振動であることが可能である。特性、つまり、構成材料層の圧縮の為に具体的に使用すべき、又は使用される機械的な振動の様式、形式、振幅、振動数等は、特に、異なる構成材料パラメーターに応じて、つまり特に構成材料層の圧縮程度、粒子形式（分配（独語：ｖｅｒｔｅｉｌｕｎｇ））、粒子形状（分配）、粒子サイズ（分配）など、及び／又はプロセスパラメーターに応じても定められる。当然ここでも、機械的な振動は、互いに重ね合わせられる、又は互いに組み合わせられる複数の個々の振動からまとめられることが可能であるので、個々の振動の重ね和わせ、又は組合せを生じる振動スペクトルが生じる。機械的振動の振動数は、典型的に１０Ｈｚから１００Ｈｚの間の領域、特に、５０Ｈｚから１００ｋＨｚの間の領域にある。当然、上又は下への例外が考え得る。というのは、振動数は、周期的機械的振動の基本的な特性として、例えば構成材料層の異なるパラメーターに応じて定められているからである。基本的に、構成材料の圧縮のための機械的な振動は、典型的には、構成材料の流動化の為の機械的振動とは異なる、又は異なることが可能である。

機械的な振動の発生及び伝達の為、振動装置は典型的には、少なくとも一つの所定の振動性質、又は所定の振動特性を有する機械的な振動の発生のための、少なくとも一つの振動発生要素を有し、そして、発生した機械的振動を、構成材料層又は伝達媒体に、又は構成材料層内又は伝達媒体内に伝達するための振動伝達要素を有する。機械的な振動は、よって、振動要素に付随する振動発生要素を介して、つまり例えばジェネレーター要素、又は変換要素を介して発生させられ、そしてこれに後接続される振動伝達要素、つまり例えばメンブラン要素を介して、構成材料層内に、又は伝達媒体内に、つまり例えば伝達要素と構成材料層の間の不活性ガス又は空気内へと伝達されることが可能である。振動発生要素は、具体的には、例えば、電気機械的、特に音響的、又はピエゾ電気的変換要素として形成されれている、又は少なくとも一つのそのようなものを有することが可能である。

振動装置は、又はこれに付設される振動伝達要素は、少なくとも機械的振動が構成材料層内に少なくとも領域的に接触する間、圧縮すべき構成材料層に接しているので、発生される振動は直接的に振動伝達要素を介して構成材料層内に伝達可能である。機械的な振動は、よって純粋に機械的に構成材料層内に伝達されることが可能である。

当然、振動装置、又はこれに付設される振動伝達要素が、少なくとも機械的振動が構成材料層内に伝達される間、構成材料層に接していないので、発生される機械的振動が、間接的に伝達媒体を介して、上述したように例えば不活性ガスを介して、構成材料層内に伝達可能であることも考え得る。機械的な振動は、よって純粋に音響的に、又は非接触に（も）構成材料層内に伝達されることが可能である。

振動装置、又は振動伝達要素は、典型的には、少なくとも構成レベルに沿って移動可能に支承された層形成装置と運動連結されていることが可能である。振動装置又は振動伝達要素と層形成装置の間の可動連結は、これが層形成装置に、又は層形成装置内に設けられている、又は形成されていることによって実現されていることが可能である。これによって、同様に、振動装置、または振動伝達要素の装置内での、又は装置内への極めてコンパ
クトな配置、又は統合が行われる。層形成装置の移動可能な支承は、例えば、特にリニアガイド装置のガイド装置を介して、又は層形成装置の特にリニアガイド装置のガイド装置との連結を介して実現されていることが可能である。これを介して、構成材料層の形成の為の層形成装置が、装置の構成チャンバー又はプロセスチャンバー内の、少なくとも構成レベルに沿って、構成レベル内でで移動可能である。

移動装置は、層形成装置に付設される、特に刃部形状の層形成装置要素内に、又はそのようなものに対して平行に配置されていることが可能である。その際、層形成装置に付設される、特に刃部形状の層形成装置要素自体は、振動伝達要素として形成されている、又はそのようなものとして使用されるというこが考え得る。構成材料層の圧縮の為の機械的な振動は、よって、直接、相応する層形成装置要素を介して構成材料層内に伝達されることが可能である。層形成装置要素は、この為、相応する機械的な振動を機械的な刺激へと転化する。機械的な振動の構成材料層内への伝達は、相応して励起される層形成装置要素を介して行われる。

層形成装置への、又は層形成装置内への振動装置の、又は振動発生要素の配置又は構成に代替的に、振動装置、特にこれに付設される、発生された機械的な振動の伝達の為の振動伝達要素が、少なくとも一つの移動自由度で、特に構成レベルに沿って移動可能に支承された別体の保持装置と運動連結されている、つまり特に、保持装置に、又は保持装置内に配置、又は形成されていることも考え得る。移動可能に支承された保持装置は、層形成装置に、相応する構成材料層の形成の間追従するので、類似する、又は同じ移動経路が、特に構成レベルに沿って生じる。保持装置の移動可能な支承は、例えば、ガイド装置、特にリニアガイド装置、又は保持装置のガイド装置との連結、特にリニアガイド装置との連結によって実現されることが可能である。これによって、保持装置は、少なくとも一つの移動自由度で、特に構成レベルに沿って、装置の構成チャンバー、又はプロセスチャンバー内で移動可能である。

移動装置又は振動発生要素の、層形成装置（内）又は相応する保持装置（内）における配置又は形成の代わりに、振動装置、特に発生される機械的な振動の伝達の為の、これに付随する振動伝達要素を、粉末モジュールに、又は粉末モジュール内に設ける、又は形成することも考え得る。具体的には、振動装置又は振動発生装置が、粉末チャンバー壁部内、又はキャリア内に設けられている、又は形成されていることが可能である。

本発明は、装置の他、放射発生装置によって発生されるエネルギー照射による、硬化可能な粉末状の構成材料からの個々の構成材料の暫時的選択的な層状の効果による三次元の対象物の積層造形的な製造の為の方法にも関する。当該方法は、選択的に硬化すべき構成材料層としてもたらされる構成材料、及び／又は効果すべき構成材料層としてもたらされた構成材料が、流動化装置によって少なくとも部分的に流動化される点において際立っている。上述した装置との関係する全ての実施形は、よって当該方法に対しても同様に有効である。

本発明を以下に図面中の実施例に基づき詳細に説明する。

実施例に従う三次元の対象物の積層造形的な製造の為の装置の原理図 実施例に従う図１に示された装置の細部Ａの拡大原理図 実施例に従う図１に示された装置の細部Ａの拡大原理図 実施例に従う図１に示された装置の細部Ａの拡大原理図 図２に示された実施例に従う層形成装置要素の原理図

図１は、実施例に従う三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置１の原理図を示す。装置１は、ＳＬＭ装置であることが可能である。

装置１は、三次元の対象２、つまり典型的には技術的な部材、又は技術的な部材グループの、放射発生装置５によって発生されるエネルギー線、又はレーザー線による、硬化可能な粒子状の構成材料４から構成レベル３内で形成される複数の構成材料層の選択的な固結による積層造形的な製造に使用される。構成材料層の、形成及び暫時的、選択的な層状の硬化は、装置１の構成チャンバー９内で行われる。構成チャンバー９内は、典型的には保護ガス環境、つまり特に、アルゴン環境、または窒素環境となっている。

構成材料４は、相応するエネルギー照射６によって硬化可能な金属粉末（混合物）、つまり特にアルミニウム粉末、及び／又は相応するエネルギー照射６によって硬化可能なプラスチック粉末（混合物）、つまり特に、ポリエーテルエーテルケトン粉末（独語：Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｐｕｌｖｅｒ）、及び／又は相応するエネルギー照射６によって硬化可能なセラミック粉末（混合物）、つまり特に、アルミニウム酸化物粉末であることが可能である。

水平に向けられた矢印によって示唆されているように、移動可能に支承された層形成装置８による、構成レベル３内で形成される、固結すべき構成材料層の層状の選択的な硬化は、放射発生装置５によって発生されるエネルギー照射６が、場合によっては放射転向装置７、又はスキャナー装置によって、選択的に、固結すべき所定の、層に関する製造すべき対象２の各断面形状に相応する、構成材料の領域に転向されるよう行われる。

装置１は、更に少なくとも一つの流動化装置１０を有する。選択的に固結すべき構成材料層にもたらされる構成材料４または、選択的に固結すべき構成材料層に（既に）もたらされた構成材料４の少なくとも部分的な流動化の為に、流動化装置１０は設けられている。流動化は、特に構成材料４又は構成材料粒子の（局所的な、又は局所的に制限された）渦動であると解される。これは、構成材料４に、流体的な特性を与える。構成材料４の渦動は、構成材料４の塗布過程又は層形成過程、若しくは塗布特性又は層形成特性にポジティブに作用する。構成材料４の流動化は、（一時的に）構成材料粒子に作用する重力のキャンセル又はこれを弱めることが可能である。構成材料４の流動化は、（時間的に）構成材料４の選択的な硬化の前に行われる。

図２は、別の実施例に従う図１に示された装置の細部Ａの拡大原理図を示す。図２に示された実施例においては、流動化装置１０が設けられている。構成材料４の少なくとも部分的な流動化を引き起こす、矢印１１によって示唆されたガス流を発生させるためである。構成材料４の流動化は、ここでは流動化装置１０の側から発生されるガス流によって行われる。ガス流は、構成レベルに対して角度をもって、特に重力（重力作用）の作用方向と反対に、の方へ延在するよう向けられていることが可能である。重力の作用方向と反対の方向のガス流の向きは、構成材料粒子に作用する重力の一次的なキャンセル又はこれを弱めることを行うことができる。ガス流は、その流れ特性に関して、これが、既に形成された構成材料層を侵害することの無いよう選択されている。ガス流によって発生される渦動は、典型的には局所的な、又は局所的に制限された構成材料の渦動を引き起こす。ガス流は、（可能なかぎり）層流的なガス流によって、及び可能な限り低い流れ速度で流れる。

ガス流は、不活性のガス流（不活性ガス）によって、又は不活性流れガス混合物によって形成されている。流れガス、又は流れガス混合物は、構成材料４と相互作用しない。流れガスは、例えばアルゴン又は窒素であることが可能である。流れガス混合物は、例えば
アルゴン又は窒素を含むことが可能である。

ガス流は、層形成装置８の機能構成要素内に形成された、特にディフューザー状、又はノズル状の（複数の）流れ開口部１２（図５参照）を介して構成材料４内に運ばれることが可能である。機能構成要素は、刃部状の、又は刃部形状の層形成装置要素１３（層形成装置刃部）である。層形成装置８又は層形成装置要素１３は、流れ発生装置１４と連結されている。これを介してガス流は、層形成装置８内、又は層形成装置要素１３内に運ばれることが可能、又は導入可能である。

層形成装置要素１３の正面図を示す図５に基づき、ガス流が少なくともその主流れ方向によれば、（大方）構成レベル３に平行に流れるよう、複数の流れ開口部１２は設けられており、そして整向されていることがわかる。図５に基づき、更に、複数の流れ開口部１２が存在するのならば、これらは、列状の配置で、よって互いに並んで設けられていることが可能である。少なくとも一つの流れ開口部１２が、流れ特性に影響を与える、つまり特に、速度を遅める、及び／又は均質化を行う幾何形状、つまり例えば格子状の、又は格子形状のディフューザー形状、又はノズル形状で形成されていることが可能である。

特に、ガス流の流れ特性の減速又は均質化に対して影響を与える為に、少なくとも一つの流れ開口部１２に機能的に付設された、少なくとも一つの別体のディフューザー要素（図示せず）が存在していることが可能である。

図３は、別の実施例に従う、図１に示された装置１の細部Ａの拡大原理図を示す。図３に示された実施例においては、流動化装置１０が設けられている。構成材料４の少なくとも部分的な流動化を引き起こす機械的な振動を発生させるためである。構成材料４の流動化は、ここで、流動化装置１０の側から発生される機械的な振動（バイブレーション）によって行われる。発生される振動は、その振動特性に関して、つまり特に振幅と振動数に関して、これらが既に形成された構成材料を損なうことの無いよう選択されている。機械的な振動によって発生される渦動は、典型的には、局所的な、又は局所的に制限された構成材料４の渦動を発生させる。

機械的な振動は、音響振動である、つまり音、特に超音波である。機械的な振動は、層形成装置要素１３を介して構成材料内にもたらされる。構成材料４の流動化の為の機械的な振動は、つまり、直接、層形成装置要素１３を介して構成材料層内にもたらされることが可能である。層形成装置要素１３は、このため、振動発生装置１６と連結されている。これを介して相応の振動が層形成装置１３内へともたらされることが可能である。

図４は、別の実施例に従う、図１に示された装置の細部Ａの拡大原理図を示す。図４に示された実施例内には、流動化装置１０に追加的に、振動装置１６が表されている。これは、構成材料層の圧縮の為に使用される。振動装置１６は、構成材料層の少なくとも部分的な圧縮の為に、少なくとも部分的な機械的振動を構成材料層内にもたらすために設けられている。圧縮装置とも称されるべき、又はそうとも見られるべき振動装置を介して構成材料内にもたらされる機械的振動は、少なくとも部分的な（場合によっては別の）構成材料層の圧縮を引き起こす。

機械的振動の発生と伝達の為に、振動装置は、少なくとも一つの振動性質、又は所定の振動特性を有する機械的な振動の発生の為の振動発生要素１７と、発生された機械的振動を、構成材料層上に、又は構成材料層内に伝達するための振動伝達要素１８を有する。振動発生要素１７は、音、又は超音波の発生のために設けられている。

振動伝達要素１８は、粉末モジュール又は構成モジュール１９の粉末チャンバーボリュ
ームの底部側の画成を意味するキャリア２０である。

図に示された装置１によって、放射発生装置５によって発生されるエネルギー照射６による硬化可能な粒子状の構成材料４からの個々の構成材料層の選択的な硬化による三次元の対象２の積層造形的な製造のための方法が組み込まれることが可能である。特にＳＬＭ方法であることが可能である当該方法は、特に、構成材料４が流動化装置１０によって少なくとも部分的に流動化される点において際立っている。
以上の開示から以下の付記が提案される。
（付記１）
放射発生装置（５）によって発生されるエネルギー照射（６）による硬化可能な粒子状の構成材料（４）からの個々の構成材料層（３）の暫時的、選択的な硬化による少なくとも一つの三次元の対象（２）の積層造形的な製造の為の装置（１）であって、エネルギー照射（６）の発生の為の少なくとも一つの放射発生装置（５）を有し、そして構成レベル（３）内において硬化されるべき構成材料層の形成の為の少なくとも一つの層形成装置（９）を有する装置において、
少なくとも一つの流動化装置（１０）を有し、この流動化装置が、選択的に硬化すべき構成材料層としてもたらすことが調達可能な構成材料（４）、及び／又は選択的に硬化されるべき構成材料層としてもたらされる構成材料（４）の少なくとも部分的な流動化の為に設けられていることを特徴とする装置。
（付記２）
少なくとも一つの流動化装置（１０）が、選択的に硬化すべき構成材料層としてもたらされることが可能である構成材料層の、及び／又は、選択的に硬化すべき構成材料層としてもたらされた構成材料（４）の少なくとも部分的な流動化を発生させるために設けられていることを特徴とする付記１に記載の装置。
（付記３）
ガス流が、構成レベル（３）に対して角度を有して、特に重力の作用方向と反対に、延在するよう向けられていることを特徴とする付記２に記載の装置。
（付記４）
ガス流が、不活性の流れガス、特にアルゴン又は窒素によって、又は不活性の流れガス混合物によって形成されていることを特徴とする付記２または３に記載の装置。
（付記５）
ガス流が、少なくとも一つの、層形成装置（８）の機能構成要素内、特に刃部状の層形成装置要素（１３）内に形成された、特にディフューザー状、又はノズル状の流れ開口部（１２）を介して構成材料（４）内にもたらされることが可能であることを特徴とする付記３または４に記載の装置。
（付記６）
少なくとも一つの流れ開口部（１２）に、層流状のガス流の発生の為に設けられている、少なくとも一つの別体のディフューザー要素が付設されていることを特徴とする付記５に記載の装置。
（付記７）
少なくとも一つの流動化装置（１０）が、選択的に硬化すべき構成材料層としてもたらされることが可能である構成材料（４）、及び／又は、選択的に硬化すべき構成材料層としてもたらされた構成材料（４）の少なくとも部分的な流動化の為を引き起こす機械的な振動の発生のために設けられていることを特徴とする付記１から６のいずれか一項に記載の装置。
（付記８）
機械的な振動が、層形成装置（８）の機能構成要素に、又は機能構成要素内に、特に刃部状の層形成装置要素（１３）に、又は刃部状の層形成装置要素（１３）内に設けられた、又は形成された、少なくとも一つの、特にピエゾ電気的な振動発生要素を介して構成材料（４）内にもたらされることが可能であることを特徴とする付記７に記載の装置。
（付記９）
構成材料層の少なくとも領域的な圧縮の為に、選択的に硬化すべき構成材料層内に少なくとも領域的に機械的な振動をもたらすために設けられている少なくとも一つの振動装置（１６）が設けられていることを特徴とする付記１から８のいずれか一項に記載の装置。
（付記１０）
振動装置（１０）が、所定の振動性質を有する機械的な振動の発生の為の少なくとも一つの振動発生要素（１７）と、発生された機械的な振動を構成材料層、又は伝達媒体に伝達
するための少なくとも一つの振動伝達要素（１８）を有することを特徴とする付記９に記載の装置。
（付記１１）
少なくとも一つの振動伝達要素（１８）が、少なくとも、機械的な振動を構成材料層にもたらす間、少なくとも領域的に構成材料層に接触するので、発生された機械的な振動が、直接振動伝達要素（１８）を介して構成材料層内へともたらされることが可能である付記１０に記載の装置。
（付記１２）
少なくとも一つの振動伝達要素（１８）が、少なくとも、機械的な振動を構成材料層内へともたらす間、構成材料層に接触しないので、発生される機械的な振動が、伝達媒体を介して関節的に構成材料層内へともたらされることが可能であることを特徴とする付記１０または１１に記載の装置。
（付記１３）
振動装置（１６）、特に、これに付設される、発生された機械的振動の伝達の為の振動伝達要素（１８）が、少なくとも一つの移動自由度で移動可能に支承されており、その際、振動装置（１６）が、少なくとも構成レベル（３）に沿って移動可能に支承された層形成装置（８）と移動連結され、特に層形成装置（８）に、又は層形成装置（８）内に設けられ、又は形成されており、又は移動可能に支承されるキャリア（２０）と移動連結され、特にキャリア（２０）に、又はキャリア（２０）内に設けられている、又は形成されていることを特徴とする付記１０から１２のいずれか一項に記載の装置。
（付記１４）
振動装置（１６）、特に、これに付設された、発生される機械的な振動の伝達の為の振動伝達要素（１８）が、少なくとも一つの移動自由度で移動可能に支承されており、その際、振動装置（１６）が、少なくとも一つの移動自由度で、特に、少なくとも構成レベルに沿って移動可能に支承された保持装置と移動連結され、特に保持装置に、又は保持装置内に設けられている、又は形成されていることを特徴とする付記１３に記載の装置。
（付記１５）
振動装置（１６）、特に、これに付設される、発生された機械的な振動の伝達の為の振動伝達要素（１８）が移動不能に支承されており、その際、振動装置（１０）が、移動不能に支承された保持装置に、又は粉末チャンバー壁部を画成する粉末モジュール（１９）の壁部に設けられている、又は形成されていることを特徴とする付記１２に記載の装置。
（付記１６）
放射発生装置（５）によって発生されるエネルギー照射（６）による硬化可能な粒子状の構成材料（４）からの個々の構成材料層の暫時的、選択的な硬化による三次元の対象（２）の積層造形的な製造の為の方法において、選択的に硬化すべき構成材料層としてもたらされることが可能である構成材料（４）、及び／又は選択的に硬化すべき構成材料層としてもたらされた構成材料（４）が、流動化装置（１０）によって少なくとも部分的に流動化されることを特徴とする方法。

Claims (16)

1. 三次元の対象を積層造形的に製造する装置であって、
   エネルギービームを発生させるように、且つ、前記エネルギービームによって硬化可能な粒子状の構成材料の連続層を選択的に硬化させるように構成された、ビーム発生装置と、
   粉末モジュールによって少なくとも部分的に支承された前記構成材料の前記連続層を、構成面上に塗布するように構成された、コーティング装置と、
   を備える装置であって、
   前記コーティング装置が、その外面周囲に配置された、且つ、前記構成面に少なくとも部分的に平行にガスの流れを放出して、前記構成材料を構成材料層として塗布する間に及び／又は塗布した後に、前記構成材料の少なくとも一部を流動化させるように構成された、ディフューザー及び／又はノズルを備える、少なくとも１つの流れ開口部を有する、刃部状のコーティング要素を備えることを特徴とする、
   装置。
2. 前記少なくとも１つの流れ開口部が、前記ガスの大部分が前記構成面に平行に流れるように構成及び配置され、且つ／或いは、
   前記少なくとも１つの流れ開口部が、前記ガスの少なくともいくらかが前記構成面に対して角度をなして流れるように構成及び配置されることを特徴とする、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記ガスが、不活性ガス、又は、不活性ガスを含むガス混合物を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
4. 層流状のガス流を提供するように構成された複数の流れ開口部を備え、当該複数の流れ開口部のそれぞれが、少なくとも１つのディフューザー要素を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記構成材料を構成材料層として塗布する間に及び／又は塗布した後に、機械的振動を前記構成材料の少なくとも一部内にもたらすように構成された、振動装置を備えることを特徴とする、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記振動装置が、
   所定の振動性質を有する機械的振動を発生させるように構成された、振動発生要素と、
   前記構成材料を構成材料層として塗布する間に及び／又は塗布した後に、前記機械的振動を前記構成材料に直接的に又は間接的に伝達するように構成された、振動伝達要素と、
   を備えることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. 前記機械的振動が、前記構成材料を構成材料層として塗布する間に及び／又は塗布した後に、前記構成材料の少なくとも一部を流動化させるように構成されることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
8. 前記振動発生要素が、前記コーティング装置上に若しくは前記コーティング装置内に、又は前記コーティング装置の機能構成要素上に若しくは当該機能構成要素内に、配置又は形成されるか、或いは、
   前記振動発生要素が、前記刃部状のコーティング要素上に若しくは前記刃部状のコーティング要素内に、配置又は形成されることを特徴とする、
   請求項６又は７に記載の装置。
9. 前記振動発生要素が、電気機械変換器を備えることを特徴とする、請求項６から８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記振動伝達要素が、前記コーティング装置上に若しくは前記コーティング装置内に、又は前記コーティング装置の機能構成要素上に若しくは当該機能構成要素内に、配置又は形成され、前記機械的振動を前記構成材料内に伝送するように構成されることを特徴とする、請求項６から９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記振動伝達要素が、伝送媒体を介して間接的に前記機械的振動を前記構成材料内に伝送するように構成されると共に、少なくとも、機械的振動を前記構成材料層内へ伝送する間、前記構成材料層から物理的に分離されており、前記伝送媒体が、前記刃部状のコーティング要素の前記少なくとも１つの流れ開口部から放出している前記ガス、及び／又は、前記振動伝達要素と前記構成材料層との間に位置する空気を備えることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
12. 前記振動装置の少なくとも一部が、少なくとも１つの移動自由度で移動可能に支承されると共に、前記コーティング装置の移動と共に移動するように構成及び配置されることを特徴とする、請求項５から１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 振動伝達要素が、直接的に前記機械的振動を前記構成材料層内に伝送するように構成されると共に、少なくとも、機械的振動を前記構成材料層内へ伝送する間、前記構成材料層の少なくとも一部に接触していることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
14. 少なくとも１つの移動自由度で移動可能に支承されると共に、前記コーティング装置の移動と共に移動するように構成及び配置された、保持装置を備え、
    前記振動伝達要素が、前記保持装置上に若しくは前記保持装置内に配置又は形成されて、前記保持装置と共に移動するように連結されることを特徴とする、
    請求項１３に記載の装置。
15. 前記粉末モジュールが、粉末チャンバー壁部を備え、前記振動装置の少なくとも一部が、前記粉末チャンバー壁部上に若しくは前記粉末チャンバー壁部内に配置されることを特徴とする、請求項５から１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 三次元の対象を積層造形的に製造する方法であって、
    粉末モジュールによって少なくとも部分的に支承された、粒子状の構成材料の連続層を、構成面上に、コーティング装置で塗布することと、
    前記構成材料を構成材料層として塗布する間に及び／又は塗布した後に、前記構成材料の少なくとも一部を流動化させることと、
    を含む方法であって、
    前記流動化が、前記コーティング装置の刃部状のコーティング要素の少なくとも１つの流れ開口部から放出して前記構成面に少なくとも部分的に平行に流れるガスによって少なくとも部分的に生じ、前記少なくとも１つの流れ開口部が、前記コーティング装置の外面周囲に配置されたディフューザー及び／又はノズルを備えることを特徴とする、
    方法。

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