JP6966161B2 - 三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置のための構成チャンバー - Google Patents

Description

本発明は、三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置の為の構成チャンバーであって、構成空間を形成する構成ボリュームを画成する構成チャンバー基本体を有するものに関する。

そのような構成チャンバーは、三次元の対象、つまり特に構成部材又は構成部材グループの積層造形的な製造と関連して、それ自体公知である。相応する構成チャンバーは、構成空間を形成する構成ボリュームを画成する構成チャンバー基本体を有する。

相応する構成チャンバーの製造は、典型的には旋削処理によって行われる。ここで構成チャンバー基本体は、旋削処理プロセスによって、つまり特にフライスプロセスにより、ブロック状の中実のワークピースから製造される。

比較的高い構成チャンバーの製造は、つまり特に、その構成空間又は構成ボリュームが、少なくとも５０ｃｍの最大高さを超える構成チャンバーの製造は、必要とされる小さな公差に関して公知の製造方法では問題がある可能性がある。これは、相応する高い構成チャンバーは、もはや一つの手順で製造されることができないことに理由がある。

よって本発明の課題は、与えられる公差要求に対して留意しつつ、これに対して、特に簡単な製造可能性に関して改善された構成チャンバーを提供することである。

この課題は、請求項１に記載の構成チャンバーによって解決される。これに従属する請求項は、当該構成チャンバーの有利な実施形に関する。

ここに記載される構成チャンバーは、三次元の対象の積層構造的な製造のための装置の為の機能構成要素を意味する。少なくとも一つの三次元の対象（以下短縮して「対象」と称する）の積層造形的な製造の為の相応する装置は、暫時的な層状のセレクティブ露光によって、及びこれに伴って現れる、硬化可能な構成材料から成る個々の構成材料層の少なくともエネルギー照射による硬化を有している。効果可能な材料は、金属粉末、プラスチック粉末、及び／又はセラミック粉末であることが可能である。金属粉末、プラスチック粉末、又はセラミック粉末は、異なる金属、プラスチック又はセラミックの粉末混合であるとも解され得る。エネルギー照射は、レーザー光線であることが可能である。相応して、装置は、セレクティブレーザー溶解法（短縮してＳＬＭ方法）、又はセレクティブレーザー焼結法（短縮してＳＬＳ方法）の実施の為の装置である、つまり、セレクティブレーザー溶解装置（ＳＬＭ装置）、又はセレクティブレーザー焼結装置（ＳＬＳ装置）であることが可能である。

構成チャンバーは、積層造形的な製造プロセスの実施の枠内で、層状に、選択的に硬化すべき構成材料により満たされる。一または複数の各積層造形的に製造すべき対象の積層造形的な構築は、構成チャンバー内で行われる。この為、構成チャンバーは、構成空間を画成する構成チャンバー基本体を有する。構成空間は、構成ボリュームを形成する、又は含む。構成空間は、その底部の領域内において、構成空間内に設けられる構成プレートによって、又はその（構成空間が構成材料で満たされていない場合に露出する）上面によって閉鎖可能又は閉じられている。構成プレートは、典型的には、キャリアと連結されている。これを介して構成プレートは、特に垂直方向の移動方向において、構成チャンバー基本体に向かって相対的に移動可能に支承されている。構成チャンバー、構成プレート及び支持キャリアは、一つの構成モジュールを形成し、そして相応してそのようなものとして称され、又は見られることが可能である。

ここで記載する構成チャンバーにおいて本質的であるのは、構成チャンバー基本体がセグメント化されて形成されていることである。構成チャンバー基本体は、よって、構成チャンバー基本体を形成しつつ互いに固定可能な、又は構成チャンバーの組立状態で互いに固定された、複数の構成チャンバー基本体セグメントを有する。複数の構成チャンバー基本体セグメントへの構成チャンバー基本体のセグメント化は、構成チャンバー基本体セグメントの各数量に応じて、少なくとも一つの、場合によっては複数のセグメント化平面内で行われる。各セグメント化平面は、基本的に任意の空間内にある。相応する構成チャンバー基本体セグメントは、原理的に、水平方向並び及び／又は垂直方向並びに設けられていることが可能である。水平又は垂直な参照平面に対して傾斜したセグメント化平面もまた、基本的に考え得る。

各構成チャンバー基本体セグメントは、その形状構造的な寸法において、これらが其々一つの作業手順で製造されることが可能であるように選択されている。比較的高い構成チャンバー、特に、その構成空間又は構成ボリュームが、少なくとも５０ｃｍの最大高さを越える、つまり場合によっては１００ｃｍ以上である構成チャンバーの、小さな公差が要求される、これまで問題であった製造は、よって、構成チャンバー基本体を形成しつつ、互いに固定可能である、又は構成チャンバーの組立状態で互いに固定された複数の構成チャンバー基本体セグメントへの構成チャンバーのセグメント化によって対処される。

各構成チャンバー基本体セグメントの互いの固定の可能性によって、基本的に任意の高さの構成チャンバーが形成されることが可能である。これは、特に、各構成チャンバー基本体セグメントのお互いの積層状の垂直な配置又は固定の場合に対しても当然有効である。これより、構成チャンバー基本体は、好ましくは、少なくとも一つの水平なセグメント化平面内でセグメント化されて形成されていることが明らかとなる。その際、各構成チャンバー基本体セグメントは、水平なセグメント化平面内でのセグメント化の場合、垂直な配置、又は垂直に隣接する配置において互いに重ね合わされた固定可能、又は固定されている。

各構成チャンバー基本体セグメントは、（中空の）直方体状、若しくは（中空の）直方体形状、中空円筒状若しくは中空円筒状若しくは中空円筒形状、又はリングディスク状若しくはリングディスク形状の基本形状を有する。構成チャンバー基本体セグメントは、よって、その各基本形状を（共に）定義する、各構成チャンバー基本体セグメント側の壁部によって各性される、各一つの内部空間を有している。各構成チャンバー基本体セグメント側の内部空間は、（構成チャンバーの組立状態で）構成空間又は構成ボリュームの一部を形成する。各構成チャンバー基本体セグメントは、よって典型的には、構成空間の全内周を描写する（独語：ｂｅｓｃｈｒｅｉｂｅｎｄｅｎ）構成空間部分を画成する。

基本的に、構成チャンバー基本体セグメントは、形状構造的に理想的に形成されていることが可能であり、又は、形状構造的な少なくとも一つのパラメーターにおいて、特にその各高さにおいて、異なって形成されていることが可能である。形状観点において、構成チャンバーは、よって理想的な（複数の）構成チャンバー基本体セグメント又は異なる（複数の）構成チャンバー基本体セグメントを有することが可能である。各構成チャンバー基本体セグメントの形状構造的な寸法は、特に、構成チャンバー又は構成空間の所定の目標高さの実現に関して選択されることが可能である。

固定の為に（固定は典型的には（損傷無く、又は破壊なく）解除可能である）、互いに固定すべき、又は固定された複数の構成チャンバー基本体セグメントは、各構成チャンバー基本体セグメントに少なくとも一つの固定要素を設けられている、又は形成されている。各固定要素は、基本体の形成の為に互いに接続されるべき、又は接続された少なくとも二つの構成チャンバー基本体セグメントの（解除可能な）固定を形成しつつ協働するよう設けられている。その際、各固定要素は、特に、基本体の形成の為に接続すべき、又は接続された少なくとも二つの構成チャンバー基本体セグメントの固定を形成しつつ、形状結合的に、及び／又は力結合的に協働するよう設けられていることが可能である。ここで、特に、各固定要素は、形状結合的な接続、及び／又は力結合的な接続を互いに形成しつつ協働するよう設けられているか、又はそのようなものを形成するよう設けられていると理解されることが可能である。

相応する固定要素は、よって、形状結合的な接続を形成しつつ協働するよう設けられているか、又はそのようなものを形成するよう設けられており、場合によっては対応する形状結合要素であることが可能であるか、又は、相応する固定要素は、力結合的な接続を形成しつつ協働するよう設けられているか、又はそのようなものを形成するよう設けられており、場合によっては対応する力結合要素であることが可能である。相応する形状結合要素は、具体的には、例えば突出部、及びこの為の（対応する）収容部又は切欠き部として形成されていることが可能である。よって、相応する形状結合要素の協働によって、例えばさねはぎ接続（独語：Ｎｕｔ−Ｆｅｄｅｒ−Ｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇ）又はそのような形式の接続が形成されることが可能である。相応する力結合要素は、具体的には、例えばボルト又はアジャストピンと、この為の（対応する）、場合によっては対向ねじ山を有する収容部又は切欠き部として形成されていることが可能である。更に、相応する力結合要素の協働によって、ボルト接続又はアジャストピン接続又はそのような形式の接続が形成されることが可能である。

各固定要素が、基本体の形成の為に接続すべき、又は接続される少なくとも二つの構成チャンバー基本体セグメントの固定を形成しつつ協働するよう設けられているというバリエーションの為に、各固定要素が、少なくとも部分的に固定ボルトによって貫通可能である、特に孔状の固定収容部又は固定切欠き部として形成されており、そして、互いに固定された状態において、少なくとも部分的に、相応する固定ボルトによって貫通されていることが考え得る。固定ボルトは、ねじボルト、又はスクリューボルトであることが可能である。第一の構成チャンバー基本体セグメントの固定収容部、又は、固定切欠き部は、その際、貫通穴として形成されている。第一の構成チャンバー基本体セグメントと接続されるべき第二の構成チャンバー基本体セグメントの固定収容部又は固定切欠き部は、袋穴として形成されている。各構成チャンバー基本体セグメントを任意に取り扱うために、各構成チャンバー基本体セグメントは、（上側の）第一の縁部領域の領域内において貫通穴を設けられ、そしてこれと対向位置して設けられる、又は形成される、（下側の）第一の縁部領域の領域に、袋穴を設けられていることが可能である。

各固定収容部又は固定切欠き部は、その際、各構成チャンバー基本体セグメントの（断面で見て）先細となっている空所領域内に設けられるか、又は形成されているので、これらは、各構成チャンバー基本体セグメント又は全構成チャンバーの外寸法を拡張しない。

構成チャンバー基本体セグメントは、典型的には旋削によって製造された、特にフライス加工によって製造された金属部材である。しかしまた、構成チャンバー基本体セグメントの製造がワイヤーカット放電加工又はワイヤー切断によって行われることも考え得る。

構成チャンバー基本体セグメントを形成する金属材料は、軽金属、特にアルミニウム、またはアルミニウム合金であることが可能である。軽金属は、比較的少ない重量の他に、製造技術的な観点において、比較的簡単な（旋削による）処理可能性によって際立っている。

構成チャンバーまたは構成空間の形状構造的なサイジングは、比較的大きく、又は長い部材又は構成部材構造の積層造形的な製造にとって目的に適っている。ここでこれは、例えば、自動車のコンポーネント、つまり、ドア構造のようなシャシー構造であることが可能である。構成空間は、この為、例えば１４０ｃｍの最大深さ、特に８０ｃｍから１２０ｃｍの最大深さを有することができる。上又は下へのばらつきは、当然可能である。

構成チャンバーは、典型的には、（中空）直方体状、又は（中空）直方体形状、又は（中空）シリンダー状の形状の基本形状を有する。

構成チャンバーの他に、本発明は、三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置にも関する。ＳＬＳ装置またはＳＬＭ装置である当該装置は、少なくとも一つの上述した構成チャンバーを有する点に特徴を有する。構成チャンバーと関連する全実施形は、よって同様に当該装置に対しても有効である。

本発明を図中の実施例に基づき詳細に説明する。

実施例に従う構成チャンバーの原理図 実施例に従う構成チャンバーの原理図 図２に示された細部Ｃの拡大図

図１，２は、実施例に従う構成チャンバー１の各一つの原理図を示す。構成チャンバー１は、図１においては、組立状態の側面図又は前面図として、図２においては図１に示された切断線Ｂ−Ｂに沿う断面図として表されている。図３は、図２に示された細部Ｃの拡大図を示す。

構成チャンバー１は、三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置（図示せず）の機能構成要素を意味する。相応する装置は、少なくとも一つのエネルギー照射（図示せず）による、暫時的な層状のセレクティブ露光と、これに伴って現れる、硬化可能な構成材料（図示せず）からなる個々の構成材料層の硬化による、一または複数の対象、つまり特に技術的構成部材又は技術的構成部材グループのものの積層造形的な製造の為に設けられている。効果可能な構成材料は、例えば金属粉末であることが可能である。金属粉末は、異なる金属の粉末混合と理解されることも可能である。エネルギー照射は、レーザー光線であることが可能である。装置は、全体としてセレクティブレーザー溶解法（短縮してＳＬＭ方法）、又はセレクティブレーザー焼結法（短縮してＳＬＳ方法）の実施の為の装置である、つまり、セレクティブレーザー溶解装置（ＳＬＭ装置）、又はセレクティブレーザー焼結装置（ＳＬＳ装置）であることが可能である。

構成チャンバー１は、積層造形的な製造プロセスの実施の枠内で、層状に、選択的に固定すべき構成材料により満たされる。一または複数の積層造形的に製造すべき対象の構築は、構成チャンバー１内で行われる。構成空間３は、構成ボリューム４を形成する、又は含む。構成空間３は、その底部の領域において、構成空間内に配置された構成プレート（図示せず）によってか、又はその（構成材料で満たされたいない構成空間における自由な）上面によって閉鎖可能又は閉じられている。構成プレートは、典型的には、キャリアと連結されている。これを介して構成プレートは、垂直方向で構成チャンバー基本体２に相対的に移動可能に支承されている。構成チャンバー１、構成プレート及びキャリアは、構成モジュールを形成し、相応してそのように称される又は見られることが可能である。

図より、構成チャンバー基本体２はセグメント化されて形成されているのがわかる。構成チャンバー基本体２は、構成チャンバー基本体２を構成しつつ互いに固定可能な、又は構成チャンバー１の組立状態で互いに固定された、複数、つまり図に示された実施例においては二つの構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂを有する。構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂへの構成チャンバー基本体２のセグメント化は、構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂの各数量に応じて水平なセグメント化平面Ｅ内で行われる。

各構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂは、これらが其々一つの作業手順で製造されることが可能であるように、その形状構造的な寸法が選択されている。比較的高い構成チャンバー１、つまり特に、その構成空間３または構成ボリューム４が少なくとも５０ｃｍの最大高さを越える、つまり場合によっては１００ｃｍ又はそれ以上である構成チャンバー１の、必要な公差が小さい、本日までのところ問題であった製造は、よって、複数の構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂへの構成チャンバー１のセグメント化によって対処される。

各構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂのお互いの固定の可能性によって、基本的に任意の高さの構成チャンバー１が形成されることが可能である。これは、図内に示された、重ねられた各構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂの積層状の垂直な配置又は固定の実施例に対して有効である。各構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂは、重ねられた垂直の配置、又は垂直に隣接する配置で互いに固定可能又は固定されている。

構成チャンバー１又は構成空間３の形状構造的なサイジングは、ひかくてき大きな、又は長い構成部材又は構成部材構造（「大構造」）の積層造形的な製造に対して検討されている。ここでそれは自動車のコンポーネントは、つまり例えば、ドア構造のようなシャシー構造であることが可能である。構成空間３は、この為、１４０ｃｍ、特に１００ｃｍの最大深さを有している。構成チャンバー１の幅は、９０ｃｍ、構成チャンバー１の長さは５０ｃｍであることが可能である。

構成チャンバー１又は構成チャンバー基本体２は、（中空）直方体状又は（中空）直方体状の基本形状を有する。相応して、各構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂは、（中空）直方体状、又は（中空）直方体形状の基本形状を有する。構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂは、よって、その各基本形状を（共に）定義する、各構成チャンバー基本体セグメント側の壁部（詳説せず）によって画成された内部空間（詳説せず）を有する。各各構成チャンバー基本体セグメント側で画成される内部空間は、（構成チャンバー１の組立状態において）構成空間３又は構成ボリューム４の一部を形成する。各構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂは、よって構成空間３の全内周を意味する構成空間部分を画成する。

構成チャンバー基本体２の形成の為に互いに固定すべき、又は固定された構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂの固定の為に（固定は典型的には（損傷無く、又は破損無く）解除可能である）、各構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂには複数の固定要素６ａ、６ｂが設けられる、又は形成されている。各固定要素６ａ，６ｂは、構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂの（解除可能な）固定を形成しつつ協働するよう設けられている。図に示された実施例においては、各固定要素６ａ，６ｂは、両方の構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂの固定を形成しつつ力結合的に協働するよう設けられている。これは、各固定要素６ａ，６ｂが、互いに力結合的な接続を形成しつつ協働するよう設けられている、又はそのような形成を行うよう設けられていることと理解されよう。

図１にから、各構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂには、複数の固定要素６ａ，６ｂが、（外）周囲に（均等に）分配されて設けられている、又は形成されていることが可能であることがわかる。構成チャンバー基本体セグメント側の各固定要素６ａ，６ｂは、構成チャンバー１の組立状態において互いに整列している。図１を参照。

相応する固定要素６ａ，６ｂは、図に示された実施例においては、力結合要素である。これは、力結合的な接続を形成しつつ協働するよう設けられている、またはそのようなものを提供するよう設けられている。各構成チャンバー基本体セグメント側の固定要素６ａ，６ｂは、少なくとも部分的に固定ボルト７によって貫通可能な、特に孔状の固定収容部又は固定切欠き部として形成されており、そして、図２，３からわかるように、構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂが互いに固定された状態において、少なくとも部分的に相応する固定ボルト７によって貫通されている。固定ボルト７は、ねじボルト又はスクリューボルトであることが可能である。これは、図２，３に示された、構成チャンバーセグメント２ａ，２ｂの間のスリーブ形状のセンタリング要素８（オプション的）によってセンタリング（中央出し、芯出し）されていることが可能である。

図の上方の構成チャンバー基本体セグメント２ａの固定収容部又は固定切欠き部は、貫通穴として形成されている。上側の構成チャンバー基本体セグメント２ａと接続されるべき下側の構成チャンバー基本体セグメント２ｂは、袋穴として形成されている。各構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂを任意に取り扱うために、各構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂは、（上側の）第一の縁部領域の領域内に、相応する貫通穴を設けられ、そしてこれと対向位置して配置される、又は形成される（下側の）第一の縁部領域の領域内に相応する袋穴を設けられていることが可能である。

上述の説明より、構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂの力結合的な接続はねじ接続であることが明らかとなる。

各固定収容部又は固定切欠き部は、構成チャンバー基本体セグメント２ａの（断面で見て）先細となっている空所領域９ａ内に設けられ、又は形成されているので、これは、構成チャンバー基本体セグメント２ａ、又は全構成チャンバー１の外寸法を拡張しない。

図には示されていないが、相応する固定要素６ａ、６ｂが、場合によっては、対応する形状結合要素であることも考え得る。これらは、形状結合的な接続を形成しつつ協働するよう、又はそのようなものを形成するよう設けられている。相応する形状結合要素の協働によって、例えば、さねはぎ接続（独語：Ｎｕｔ−Ｆｅｄｅｒ−Ｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇ）や、又はそのような形式の接続が形成されることが可能である。

構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂは、典型的には旋削によって、つまり特にフライスによって製造された金属部材である。しかし、構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂの製造がワイヤーカット放電加工によって、又はワイヤー切断によって行われることも考え得る。

構成チャンバー基本体セグメント２ａ，２ｂを形成する金属材料は、軽金属、特にアルミニウム、又はアルミニウム合金であることが可能である。

Claims (9)

1. 三次元の対象の積層造形的製造の為の装置の為の構成チャンバー（１）であって、構成空間（３）を有する構成チャンバー基本体（２）を有する構成チャンバー（１）において、
   構成チャンバー基本体（２）が、固定可能であるか、又は固定されている複数の構成チャンバー基本体セグメント（２ａ，２ｂ）にセグメント化されて形成されていること、その際、各構成チャンバー基本体セグメント（２ａ，２ｂ）が、構成空間（３）の全内周を表す構成空間部分を画成し、
   構成チャンバー基本体セグメント（２ａ，２ｂ）が、中空状の基本形状を有し、
   構成チャンバー基本体セグメント（２ａ，２ｂ）が、形状構造的に同一に形成されている、
   構成チャンバー。
2. 構成チャンバー基本体（２）が、水平な少なくとも一つのセグメント化平面（Ｅ）内でセグメント化されて形成されており、その際、各構成チャンバー基本体セグメント（２ａ，２ｂ）が垂直方向に重なって固定可能であるか、又は固定されていることを特徴とする請求項１に記載の構成チャンバー。
3. 構成チャンバー基本体セグメント（２ａ，２ｂ）が、中空直方体状、中空円筒状、又はリングディスク状の基本形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の構成チャンバー。
   
4. 各構成チャンバー基本体セグメント（２ａ，２ｂ）に、少なくとも一つの固定要素（６ａ，６ｂ）が設けられているか、又は形成されており、その際、互いに構成チャンバー基本体（２）を形成するために接続されるべき、又は接続された少なくとも二つの構成チャンバー基本体セグメント（２ａ，２ｂ）の固定を形成しつつ協働するよう、各固定要素（６ａ、６ｂ）が、設けられてい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構成チャンバー。
5. 各固定要素（６ａ，６ｂ）が、構成チャンバー基本体（２）の形成の為に互いに接続すべき、または接続された少なくとも二つの構成チャンバー基本体セグメント（２ａ，２ｂ）の固定を形成しつつ、形状結合的に、及び／又は力結合的に協働するよう設けられていることを特徴とする請求項４に記載の構成チャンバー。
6. 構成チャンバー基本体（２）の形成の為に互いに接続すべき、又は接続された少なくとも二つの構成チャンバー基本体セグメント（２ａ，２ｂ）の固定を形成しつつ力結合的に協働するよう、各固定要素（６ａ，６ｂ）が設けられており、その際、これらが、少なくとも部分的に固定ボルト（７）によって貫通可能な、又は孔状の固定収容部として形成されており、及び互いに固定された状態において、少なくとも部分的に相応する固定ボルト（７）によって貫通されていることを特徴とする請求項５に記載の構成チャンバー。
7. 構成チャンバー基本体セグメント（２ａ，２ｂ）が、旋削によって、又はフライス加工によって製造された金属部材であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の構成チャンバー。
8. 構成空間（３）が、１４０ｃｍの最大深さ、又は８０ｃｍから１２０ｃｍの間の領域の最大深さを有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の構成チャンバー。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の少なくとも一つの構成チャンバー（１）を有することを特徴とする三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置。

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