JP7219356B2 - シールシステム - Google Patents

Description

本発明は、積層造形法（ｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｎ Ｓｃｈｉｃｈｔｂａｕｖｅｒｆａｈｒｅｎｓ）を用いて三次元のワークピースを製造する設備用のシールシステム、シールシステム及びシールシステムと結合されて上側及び／又は下側へ走行可能なプレートアセンブリ（Ｐｌａｔｔｅｎａｎｏｒｄｎｕｎｇ）を有するシステム及び積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備（Ａｎｌａｇｅ）に関する。

三次元のワークピースを製造する積層造形法、特にいわゆる粉末床溶融結合において、原材料粉末が支持体上に層をなして塗布されて、生成すべきワークピースの所望の幾何学配置にしたがって部位選択的に電磁放射、たとえばレーザー放射、あるいは粒子放射が照射される。粉末層内へ進入する放射が、原材料粉末粒子の加熱、したがって溶融又は焼結をもたらす。次に、ワークピース（Ｗｅｒｋｓｔｕｅｃｋｓ）が所望の形状と大きさになるまで、支持体上のすでに放射処理された層上に他の原材料粉末層が選択的に塗布される。原材料粉末は、セラミック材料、金属材料又はプラスチック材料、そしてそれらの材料混合物も含むことができる。積層造形法と特に粉末床溶融結合は、たとえばプロトタイプ、工具、代替部品又は医療用のプロテーゼ、たとえば歯科用のプロテーゼあるいは整形外科のプロテーゼを製造するため、かつＣＡＤデータを用いて構成部品を修理するために、使用することができる。

粉末床溶融結合によって三次元のワークピースを製造する装置の例が、特許文献１に見られる。この文献に記述される装置は、プロセスチャンバを有しており、その中に支持体と、支持体上に原材料粉末を塗布するための粉末塗布装置が収容されている。プロセスチャンバは、原材料粉末を粉末塗布装置へ供給するための粉末入口と、プロセスチャンバから余分な原材料粉末を導出するための粉末出口とを有している。粉末循環導管が、プロセスチャンバの粉末出口をプロセスチャンバの粉末入口と接続しており、その粉末循環導管内には粉末循環導管を通して原材料粉末を移送するための移送装置が配置されている。

積層造形法を用いて、かつ特に粉末床溶融結合によって、三次元のワークピースを製造する設備は、通常、機械的な構成部品を有しており、それらが適切に移動される。粉末によって、移動可能な構成部品の損耗の増大がもたらされる。所定の材料（たとえば金属又はセラミックのような）からなる粉末は、研磨性の特性を有している。その場合に壁及び／又はシールに粉末が付着することは、研磨性の特性にとって重要となり得る。粉末は、バルク材料の形状を有している。粉末以外の他のバルク材料も、研磨性の特性を有することがあり得る。

プレートアセンブリとプロセスチャンバ内壁との間のシールは、早期に摩耗することがあり得る。特に設備のプレートアセンブリ（この上にワークピース及びプロセスチャンバ内の取り巻く粉末がある）が上側へ走行する場合に、粉末がシールの下へ引き込まれることがあり、それがシールの急速な摩耗をもたらすことがある。それに続いて粉末がシールを通して設備の周囲へ達することがあり、設備が位置決めされている空間を汚すことがある。

欧州特許第３０２３２２７（Ｂ１）号明細書

本発明の課題は、積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備内で使用するのに適しており、かつ特に設備内の機械的構成部品の摩耗を減少させる、シールシステムを提供することである。さらに本発明の課題は、設備の所定の構成部品及び特に設備の１つ又は複数のシール及び／又はプレートアセンブリの冷却を可能とし、それによって特にその寿命を延長する、積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備用のシールシステムを提供することである。さらに本発明の課題は、設備及び／又は設備の周囲をクリーンに保つこと及び設備を利用する場合の作業安全性を保証することである。

この課題は、特許請求項１の特徴を有するシールシステムにより、特許請求項１６の特徴を有するシステムにより、かつ特許請求項１７の特徴を有する設備によって、解決される。

積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備用のシールシステムが記述され、シールシステムは第１のシールと第２のシールを有し、第１のシールは、第１の周囲上で、プロセスチャンバ壁と設備のプロセスチャンバ内で粉末材料を支持するプレートアセンブリとの間の間隙を密閉するように形成されており、第２のシールは、第２の周囲上で、プロセスチャンバ内壁と設備のプロセスチャンバ内で粉末材料を支持するプレートアセンブリとの間の間隙を密閉するように形成されており、第１のシールが第２のシールから離隔しており、それによってプロセスチャンバ内壁とプレートアセンブリとの間の間隙を第１のシールと第２のシールによって密閉する際に、シールシステムの端縁において第１のシールと第２のシールの間に通路が形成される。

シールシステムの幾つかの例において、シール（又は両方のシール）がシールリップとして形成されている。

シールの１つ又は両方は、ガスを透過するシール材料を有することができる。このガスを透過するシール材料は、幾つかの例において、ガスを透過しないシール材料よりも摩耗に強い。シールの１つ又は両方は、たとえばフェルトシールかつ／又はワイパーとして形成することができる。多くの場合において、上側のシールは摩耗最適化されており、下側のシールは（ガス）密閉最適化されている。

シールの形状は、リング形状、矩形（たとえば方形）とすることができ、あるいは他の形状を有することができる。シールの形状は、特にプロセスチャンバ（すなわちプロセスチャンバ内壁）の形状及び／又は組立シリンダ／プロセスチャンバの内部及び／又は組立プラットフォームの形状に、適合されている。

プロセスチャンバ内壁とプレートアセンブリとの間の間隙を密閉する際に形成される通路は、第１のシールと第２のシールによって画成されている。さらに、通路は、幾つかの例において、プロセスチャンバ内壁とプレートアセンブリによって画成されている。

第１のシールは、プロセスチャンバ内壁もしくはプレートアセンブリに関して、第２のシールから垂直方向に離隔しているので、プロセスチャンバ内壁とプレートアセンブリの間の間隙を密閉する場合に、第１のシールと第２のシールの間の通路は、シールシステムの端縁に形成することができる。

プレートアセンブリは、粉末材料用の支持体として用いることができる。幾つかの例において、粉末材料支持体は、プレートアセンブリの上側又はプレートアセンブリ上に、別に取り付けられている。

シールシステムの端縁において第１のシールと第２のシールの間に通路を形成することによって、シール領域内に統合して、上側のシールを通過する粉末の吸い出しを行うことができる。それによって、上側のシールを通過した粉末を、下側のシールに達する前に吸い出すことができることにより、２つのシールのうち下側のものの摩耗を遅らせることができる。

さらに、第１のシールと第２のシールの間に形成された通路内に、シール及び／又はプレートアセンブリ及び／又は設備の昇降機構及び／又は設備の他の部分を冷却するためのガス流を発生させることができる。ガス流によって、温度排出を管理することができる。プレートアセンブリの冷却によって、プレートアセンブリの（特に下側へ向けての）熱放射を阻止し、もしくは制限することができる。シールの冷却によって、シールの寿命を延長することができる。

シールシステムの幾つかの例において、シールシステムの端縁は、シールシステムの一周する端縁を有しており、その端縁に、間隙を密閉する際に通路が形成されている。したがって、プレートアセンブリの一部であり得る支持体から上側のシールを通して通路内へ達するすべての粉末材料は、通路内の粉末材料を有するガスの吸い出しによって、吸い出すことができる。

幾つかの例において、シールシステムは、さらにガス供給源を有しており、そのガス供給源が、間隙を密閉する際に形成される通路と結合されており、かつ、通路内にガス流を発生させるために通路へガスを供給するように、形成されている。ガス供給源によって、通路内のガス流を特に正確に制御することができる。特に、ガス供給源によって、通路内の圧力を、それぞれ需要に応じて増大させ、もしくは減少させることができる。それによって幾つかの例において、支持体もしくはプレートアセンブリ上に拡散している付加的な粉末材料が通路内へ吸い込まれ、もしくは粉末材料が通路からプロセスチャンバの、三次元のワークピースの形成が行われている上側の部分内へ圧入されることを、阻止することができる。さらに、ガス供給源によって、ガス流によるシールもしくはプレートアセンブリの冷却を制御するために、通路内のガス流の速度を制御することができる。

幾つかの例において、シールシステムはさらに、ガス吸い出し手段を有しており、そのガス吸い出し手段は、間隙を密閉する際に形成される通路と結合されており、かつ、通路内にガス流を発生させるために通路からガスを吸い出すように、形成されている。通路内のガスは、ガス吸い出し手段によって、特に正確に制御することができる。通路内の圧力は、さらに、ガス吸い出し手段によって適合させることができるので、支持体もしくはプレートアセンブリ上に拡散している付加的な粉末材料が通路内へ吸い込まれること、もしくはプロセスチャンバの、三次元のワークピースの形成が行われる上側の部分内の圧力に比較して圧力が高い場合に、通路内の粉末材料が、プロセスチャンバの上側の部分内へ圧入されることを、阻止することができる。さらに、ガス吸い出し手段によって、通路内のガス流の速度を制御することができ、それによってガス流によるシールもしくはプレートアセンブリの冷却を制御することができる。

特にガス供給源とガス吸い出し手段を同時に制御することが、通路内の圧力及び／又は通路内のガス流の速度を正確に制御することを、可能にする。

幾つかの例において、シールシステムはさらに、粉末循環路を有しており、その粉末循環路はガス吸い出し手段及び／又はガス供給源と結合されており、かつ、ガス吸い出し手段によって吸い込まれ、かつ／又はガス供給源によって通路を通して圧入されたガス内に含まれる粉末材料を設備の粉末貯蔵部へ戻すように、形成されている。したがって設備の粉末貯蔵部内へ戻された粉末材料は、三次元のワークピースを製造するための他のプロセスのために利用することができる。

幾つかの例において、シールシステムは、プロセスチャンバ内でプレートアセンブリが上側へ移動する場合、かつ／又は積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する間、通路内にガス流を発生させるように、形成されている。特に、プロセスチャンバ内でプレートアセンブリが上側へ移動する場合に、ガス流を発生させることによって、粉末材料が第１のシールを通って第２のシールへ達することを、阻止することができる。積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する場合に、通路内のガス流によって、さらに、シールとプレートアセンブリを冷却することができる。両方のプロセスにおいて、シールシステムもしくは設備の移動可能もしくは走行可能な部材の寿命を延長することができる。

幾つかの例において、シールシステムはさらに、１つ又は複数の圧力センサを有しており、それらは、通路内の圧力を検出するように構成されており、シールシステムは、通路内の圧力と、周囲圧、特にプロセスチャンバ内の圧力との間の圧力差を減少させるように、構成されている。通路の周囲及び特にプロセスチャンバ内の圧力は、適切な位置（たとえばプロセスチャンバの、三次元のワークピースの製造が行われる部分内）において１つ又は複数の圧力センサによって検出することができる。圧力差を減少させることが、プロセスチャンバの、三次元のワークピースの製造が行われる部分から粉末材料が通路内へ吸い込まれないこと、及び／又はその逆を、可能にする。

シールシステムの幾つかの例において、ガス供給源及び／又はガス吸い出し手段は、通路内の圧力と周囲圧（たとえばプロセスチャンバの、三次元のワークピースを製造する部分内の圧力）に基づく圧力差を減少させるように、構成されている。ガス供給源及び／又はガス吸い出し手段の制御によって、通路内の圧力を制御することができる。

幾つかの例において、シールシステムは、通路内でプレートアセンブリを中心とする周方向にガス流を発生させるように、構成されている。ガス流方向は、シールが位置する平面に対して平行もしくは実質的に平行である。上側のシールを通して通路内へ達する粉末材料は、下側のシールへ達する前に、通路内のガス流によって運び出すことができる。

幾つかの例において、シールシステムは、通路内に、通路の周方向に対して（実質的に）垂直にガス流を発生させるように、構成されている。したがってガス流は、２つのシールの間で（実質的に）垂直方向に（すなわちシールが位置する平面に対して実質的に垂直に）生じる。垂直のガス流によって、通路領域全体にわたってより均一な圧力プロフィールを得ることができる。幾つかの例において、垂直のガス流は、付加的な利点となる。というのは、上側のシールを通して通路内へ達する粉末材料は、下側のシールへ達しないようにすることができ、かつ通路内へより深く進入する前に即座に、この通路を通して導出することができるからである。

幾つかの例において、シールシステムはさらに、１つ又は複数のガス供給接続端と１つ又は複数の負圧接続端を有しており、それらは、通路を形成する際にガス供給接続端と負圧接続端が、通路方向に交互にされて結合されるように、配置されている。それによってガス流は、ガス供給接続端から始まって両通路方向に負圧接続端へ向かって発生することができる。

シールシステムの幾つかの例において、通路を形成する場合に、ガス供給接続端と負圧接続端は、通路方向にそれぞれ互いに連続するガス供給接続端及び負圧接続端の間隔が等しい長さとなるように、通路に結合されている。したがって完全な通路長さにわたって均一なガス流をもたらすことができる。

ガス供給接続端と負圧接続端は、幾つかの例において、互いに対して等しい間隔にあり、それに伴って等しい圧力分布を有している。幾つかの例において、ガス供給接続端もしくは負圧接続端は、プレートアセンブリ側の半分の長さに配置されている。プレートアセンブリが丸い、もしくは円形である場合に、ガス供給接続端もしくは負圧接続端は、幾つかの例においてそれぞれ９０°毎に配置されている。

幾つかの例において、シールシステムはさらに、１つ又は複数の供給導管通路を有しており、それを介して１つ又は複数のガス供給接続端及び／又は１つ又は複数の負圧接続端が、間隙を密閉する際に形成される通路と結合されており、第１のシールと第２のシールの間の領域内へ進入する前のいずれかの供給通路の断面が狭められ、かつ／又は供給導管通路が広げられる。それによって、ガス流の流れ速度のプロフィールが、周方向にわたってできる限り一定に維持される。したがって、通路内にある粉末材料は、ガス流によって均一に除去することができ、もしくは設備の粉末貯蔵部内へ戻すことができる。周方向にわたるガス流の一定の流れ速度によって、さらに、周方向にわたって圧力を一定に維持することができる。これが、プロセスチャンバの、三次元のワークピースの形成が行われる上側の部分から粉末材料が、通路内の圧力とプロセスチャンバの上側の部分内の圧力の間の局所的な圧力差によって通路内へ吸い込まれ、もしくは押し込まれること、あるいはプロセスチャンバの上側の部分内へ吸い込まれ、もしくは押し込まれることを、阻止することを可能にする。

幾つかの例において、シールシステムはさらに、プロセッサを有しており、そのプロセッサは、数値的な流れシミュレーション（”computational fluid dynamics”）を用いて通路内のガス流を計算し、かつ１つ又は複数のガス供給接続端を介してのガス供給及び／又は１つ又は複数の負圧接続端を介してのガス導出を、計算された通路内のガス流に基づいて制御するように、構成されている。それによって、周方向にわたる流れ速度のプロフィールは、できる限り一定に維持することができる。流れシミュレーションは、通路を有する与えられた構造のために最適な通路分布を定めるために、幾つかの例において１回行われる。代替的又は付加的に、三次元のワークピースの製造の間にシミュレーションが動的に行われる。

シールシステムの幾つかの例において、第１のシールは、第２のシールよりもより摩耗に耐える材料を有している。第１のシールは、特に上側のシールとすることができ、そのシールは幾つかの例において、限定的ではあるが粉末及び／又はガスを透過する（もしくは第２のシールよりもより粉末／ガスを透過する）が、その代わりに第２のシールよりもより摩耗に耐える。幾つかの例において、第１のシールはフェルトシール又は、たとえば金属、セラミック、炭素、プラスチック、天然繊維又はその組合せからなるワイパーである。幾つかの例において、第２のシールは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を有している。

さらに、積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備用のシステムが記述され、このシステムは、ここで記述される例のいずれかに記載のシールシステムと、シールシステムと結合された、上側及び／又は下側へ走行可能なプレートアセンブリとを有している。幾つかの例において、密閉する際に形成される通路は、特に第１のシール、第２のシール及び走行可能なプレートアセンブリによって形成されている。したがって通路の垂直の位置は、走行可能なプレートアセンブリの位置に伴って変化する。

さらに、積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造するための設備が記述され、設備は以下のものを有している：上述したようなシステム；内部にシステムを有するプロセスチャンバ；粉末材料から積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造するプロセスチャンバ内へ粉末材料を供給するための粉末貯蔵部であって、シールシステムから吸い出された粉末材料を粉末貯蔵部へ供給するためにシールシステムと結合されている粉末貯蔵部；及び三次元のワークピースを製造するためにプレートアセンブリ上に分配された粉末層を照射するための照射ユニット。

設備はさらに、１つ又は複数のセンサを有しており、それらは、プロセスチャンバ内及び／又は設備の周囲内の圧力を検出するように、構成されている。したがってプロセスチャンバ内及び／又は設備の周囲内の圧力は、設備によって通路内の１つ又は複数の箇所における圧力と比較することができ、通路内の圧力は、プロセスチャンバ内もしくは（かつ／又は）設備の周囲内の圧力と通路内の１つ又は複数の箇所における圧力との間の圧力差を減少させるために、設備によって調節することができる。圧力差を減少させるための通路内の圧力を適合する代わりに、あるいはそれに加えて、プロセスチャンバ内の圧力及び／又は設備の周囲内の圧力を適切に制御することもできる。

以下、添付の図式的な図を用いて本発明を詳細に説明し、それらの図において等しい部材には同一の参照符号が設けられている。

積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備用のシールシステムの断面の概略の側面図である。 積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備用のシールシステムの概略図の異なる図である。 積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備用のシールシステムの概略図の異なる図である。 積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備用のシールシステムの概略図の異なる図である。 積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備用の他のシールシステムの概略図の異なる図である。 積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備用の他のシールシステムの概略図の異なる図である。 積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備用の他のシールシステムの概略図の異なる図である。 積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備の概略的なブロックダイアグラムである。

本発明は、特に組立シリンダのシールの吸い出しに関する。

プレートパッケージ（プレートアセンブリ）と組立シリンダ壁（プロセスチャンバ壁）との間のシールは、比較的早期に摩耗することがある。

特にパケットを開くプロセスの間、それぞれ機械構造に応じてプレートアセンブリは、プロセスチャンバ内の構成部品及び取り巻く粉末と共に上側へ移動される。粉末がシールリップ（或いは、一般には、シール）の下側へ引き込まれることがあり、それがプレートパッケージシールの急速な摩耗をもたらすことがある。それに続いて粉末がシールを通して周囲へ達して、機械内部を汚すことがあり得る。

図１は、積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備用のシールシステム１００の概略図の側面を断面図で示している。

この例において、シールシステム１００は第１のシール１０２と第２のシール１０４を有しており、第１のシール１０２は第２のシール１０４から離隔している。第１のシール１０２は、プロセスチャンバ内壁１１０とプレートアセンブリ１１２の間の第１の周囲１０８上に形成されている。第２のシール１０４は、プロセスチャンバ内壁１１０とプレートアセンブリ１１２の間の第２の周囲１１４上に形成されている。したがって第１のシール１０２と第２のシール１０４によって、プロセスチャンバ内壁１１０とプレートアセンブリ１１２の間の間隙１１６が密閉される。

したがってプロセスチャンバ内壁１１０、プレートアセンブリ１１２、第１のシール１０２及び第２のシール１０４の間に、通路１０６が形成される。

この例において、粉末材料１１８はプレートアセンブリ１１２上にある。幾つかの例において、プレートアセンブリ１１２上に別体の支持体が取り付けられ、それが粉末材料１１８を受けることができる。

シール領域内に統合された、粉末の吸い出しは、まず、第１の（上側の）シール１０２を通って達する粉末材料１１８が、第２のシールへ達する前に吸い出されることにより、２つのプレートアセンブリシールの第２の（下側の）シール１０４の摩耗を遅らせることができる。さらに、シール領域内に統合された粉末の吸い出しによって、第１のシール１０２を通って達する粉末を粉末循環路内へ送り返すことができるので、その粉末が機械内部空間を汚すことがない。

プレートパッケージのシールの間には、少なくとも１つの通路が存在し、その通路をガスが貫流し、そのガスが上側のシールを通って達する粉末を運び出して、設備の粉末循環路内へ戻す。

通路内の圧力及び／又は圧力推移は、１つ又は複数の圧力検出器（圧力センサ）を用いて監視し、かつ周囲圧の近傍の値に維持することができるので、圧力差に起因するシールに加わる負荷をできる限り小さく抑えることができる。さらに、それによって粉末材料１１８がシール間隙を通って吸い込まれないこと、あるいはシールを通してガスが粉末材料１１８内へ圧入されないことを、保証することができる。

プレートパッケージが上側へ移動する間だけ、貫流を能動化することができる。というのは、これが、シールにとって最もクリティカルな駆動状態となることがあり、特に粉末がシールを通して達することがあるからである。その代わりに、あるいはそれに加えて、貫流は組立ジョブの間、したがって三次元のワークピースを製造する間、能動化することができる。その場合、ガス流は、付加的に、シール及び／又はプレートパッケージを冷却するために用いることができ、それがプレートパッケージ構成部品の寿命延長に寄与することができる。

図２ａから図２ｃは、積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備用のシールシステム２００の概略図を種々の視点から示している。

図２ａは、シールシステム２００の概略図を斜視図で示している。

この例において、シールシステムは第１のシールと第２のシールの他に、２つのガス供給接続端２０２ａと２０２ｂを有している。ガス供給接続端２０２ａと２０２ｂは、この例において、ガス供給源２１０によるガスをガス供給接続端２０２ａと２０２ｂを介して通路内へ導入し、それによって通路内にガス流を発生させるために、ガス供給源２１０に結合されている。

この例において、シールシステムは付加的に２つの負圧接続端２０４ａと２０４ｂを有している。負圧接続端２０４ａと２０４ｂは、この例においてガス吸い出し手段２１２と結合されており、それによってガス吸い出し手段２１２を通じてガスが負圧接続端２０４ａと２０４ｂを介して通路から吸い出され、それによって通路内にガス流が発生される。

ここに記述する例において、代替的に、１つ又は複数のガス供給接続端又は１つ又は複数の負圧接続端のみを利用することができる。

図２ｂは、シールシステム２００の図式的図面を一部断面において斜視図で示している。

この例において、ガス流２０８が通路１０６に沿って発生されて、供給導管通路２１４を介して負圧接続端を通して吸い出される。この接続端は、過圧接続のために用いることもできる。

図２ｃは、シールシステム２００を下から断面で示す概略図である。

この例において、通路１０６内の圧力を適切な箇所において測定することができるようにするために、圧力センサ２０６ａと２０６ｂがプレートアセンブリの側方に配置されている。

図２ａから２ｃに見られるように、この例においてガスは、プレートパッケージを中心に周方向に通路を通って流れる。場合によって上側のシールを通して達する粉末は、下側のシールへ達する前に、この通路を通過しなければならず、通路内のガス流によって運び去られて、設備の粉末循環路内へ戻ることができる。この例において、プレートパッケージの下側に、それぞれ好ましくはプレートパッケージ側の半分の長さにおいて、２つの圧力接続端（＋ｐ）と２つの吸い込み接続端（－ｐ）が存在する。これらが、シールの間においてプレートパッケージ全体を廻る通路（溝）と直接接続されている。プレートパッケージが円形である場合には、圧力接続端／吸い込み接続端は、たとえばそれぞれ９０°毎に配置することができる。

図３ａからｃは、積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備用の他のシールシステム３００の概略図を種々の視点から示している。

図３ａは、シールシステム３００の概略図を斜視図で示している。

この例において、ガス流３０２が発生され、そのガス流は通路内の下側のシールからプレートアセンブリに対して実質的に垂直に上側のシールへ流れる。

図３ｂは、シールシステム３００の概略図を、一部断面において斜視図で示している。

この例において、ガスはガス供給接続端を介して供給導管通路３０６を通って通路１０６の方向に流れる。ガスが下側のシールから通路１０６を通ってプレートアセンブリに対して実質的に垂直に上側のシールへ流れた後に、ガスは負圧接続端を通って供給導管通路３０４を介して吸い出される。

図３ｃは、シールシステム３００の概略図を、一部断面において斜視図で示している。

供給導管通路３０８の断面は、流れ速度のプロフィールをできる限り一定に維持するために、ガス流方向と共に変化する。

この例において、ガスはシールの間の領域の内部で垂直方向に、上から下へ、あるいは下から上へ流れる。流入通路と流出通路は、流れ速度のプロフィールが周方向にわたってできる限り一定であるように、最適化されている。これは、シールの間の領域内へ流入する前の流入／流出断面が狭められ、かつ／又は広げられることによって、達成することができる。ガス流の最適化は、幾つかの例において、数値流体力学（ＣＦＤ）計算によって得られる。

なお、幾つかの例において図２のシールシステム内で代替的又は付加的に、図３に示すように、プレートアセンブリに対して実質的に垂直に生じるガス流を発生させることができることを、指摘しておく。さらに、幾つかの例において、図３のシールシステム内で、代替的又は付加的に、図２に示されるように、通路長手方向に対して（すなわちそれに沿って）平行に生じるガス流を発生させることができる。そのために図３のシールシステムの対応する供給通路と流出通路を、図２のシールシステム内で利用することができ、かつその逆もできる。

上側のシールは、幾つかの例において、初めから制限つきではあるが粉末及び／又はガスを通過させるが、その代わりに、たとえばＰＴＦＥリップシールであり得る下側のシールよりも、摩耗に耐えるシールである。上側のシールは、幾つかの例において、フェルト状のシール又は、金属、セラミック、炭素、プラスチック、天然繊維又はその組合せからなるワイパーである。

シールの数及びシールの間の通路の数は、シールシステムの種々の例の間で変化することができる。３つ以上のシールとそれに伴って２つ以上の形成された通路によって、好ましくは、さらに下に位置するシールがより低速で摩耗し、かつ特に最も下に位置するシールについての粉末による摩耗は、実質的に阻止することができる。

圧力接続端と吸い込み接続端及び／又は通路の数は、上述した例において記載されたよりも多くても、少なくてもよい。

圧力／吸い込み通路もしくは環状通路の間の結合箇所の位置は、種々の例の間で、プレートの周面にわたって変化することができる（たとえばプレートパッケージ側の半分の長さ上ではなく、その代わりにプレートパッケージの半径内）。

図４は、積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備４００の図式的なブロックダイアグラムを示している。

この例において、設備はシステム４０２を有し、そのシステムがシールシステム（１００、２００、３００）とプレートアセンブリ１１２を有している。

シールシステムは、この例において、粉末循環路４０４とプロセッサ４０６を有している。

粉末循環路４０４は、この例において、設備４００の粉末貯蔵部４０８と結合されているので、シールシステムによって通路から吸い出される粉末材料は、粉末循環路４０４を介して粉末貯蔵部４０８へ戻すことができる。

プロセッサ４０６が、通路内及び通路への供給通路及び／又は流出通路内のガス流を計算し、設備４００もしくはシールシステムは、ＣＦＤ計算によってガス流を最適化し（三次元のワークピースの製造の開始前及び／又は三次元のワークピースの製造の間）、かつ特に流れ速度のプロフィールを通路の周方向にわたってできる限り一定に維持するように、構成されている。プロセッサ４０６は、通路内及び通路への供給通路及び／又は流出通路内のガス流を、プロセスチャンバ内の圧力状況と調和させることを、可能にする。

この例において、設備４００は、さらにプロセスチャンバ４１０を有しており、それが粉末貯蔵部４０８と結合されている。システム４０２は、プロセスチャンバ４１０内に配置されている。

設備４００は、さらにこの例において、プレートアセンブリ１１２上もしくは支持体上の粉末層を照射するための照射ユニット４１２を有しており、その支持体はプロセスチャンバ４１０内でプレートアセンブリ１１２の上側に配置されている。それによって、形成すべき三次元のワークピースの層を発生させるために、粉末材料を硬化させることができる。

さらに、この例において、設備４００は１つ又は複数のセンサ４１４を有している。これらは、幾つかの例において、プロセスチャンバ４１０の、三次元のワークピースが製造される部分内の圧力を求めるために、プロセスチャンバ４１０のプロセスチャンバ内壁に配置されている。その代わりに、あるいはそれに加えて、１つ又は複数のセンサをプロセスチャンバもしくは設備の外側に配置して、それによって通路の周囲の周囲圧を定めることができ、それによって、通路内の圧力と周囲圧との間の圧力差を減少させることを、可能にする。

ここに記述されたシールシステムもしくはシステムもしくはここに記述される設備の例によって、特にプレートパッケージシール（たとえばシール及び／又はプレートアセンブリ）の寿命を延長することができる。特に下側のシールが負荷を除去され、したがってより長い期間にわたってよりよく作用することができる。粉末が機械内部空間内へ達することを、阻止することができ、粉末はその代わりに粉末循環路へ戻すことができる。
なお、本発明の実施形態の態様として、以下に示すものがある。
［態様１］
積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備（４００）用のシールシステム（１００、２００、３００）であって、前記シールシステム（１００、２００、３００）は、
第１のシール（１０２）を有し、前記第１のシールが、第１の周囲（１０８）上で、プロセスチャンバ内壁（１１０）と設備（４００）のプロセスチャンバ（４１０）内の粉末材料を支持するプレートアセンブリ（１１２）との間の間隙（１１６）を密閉するように、形成されており、かつ
第２のシール（１０４）を有し、前記第２のシールが、第２の周囲（１１４）上で、プロセスチャンバ内壁（１１０）と設備（４００）のプロセスチャンバ（４１０）内の粉末材料を支持するプレートアセンブリ（１１２）との間の間隙（１１６）を密閉するように、形成されており、
前記第１のシール（１０２）が前記第２のシール（１０４）から離隔しており、前記第１のシール（１０２）と前記第２のシール（１０４）によって、プロセスチャンバ内壁（１１０）とプレートアセンブリ（１１２）の間の間隙（１１６）を密閉し、前記シールシステム（１１０）の端縁において、前記第１のシール（１０２）と前記第２のシール（１０４）の間に通路（１０６）が形成される、
シールシステム（１００、２００、３００）。
［態様２］
シールシステム（１００、２００、３００）の端縁が、シールシステム（１００、２００、３００）の一周する端縁を有しており、前記端縁に、間隙（１１６）を密閉する際に通路（１０６）が形成される、態様１に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
［態様３］
さらに、ガス供給源（２１０）を有し、前記ガス供給源が、間隙（１１６）を密閉する際に形成される通路（１０６）と結合されており、かつ、通路（１０６）内にガス流（２０８、３０２）を発生させるために、ガスを通路（１０６）へ供給するように構成されている、態様１又は２に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
［態様４］
さらに、ガス吸い出し手段（２１２）を有し、前記ガス吸い出し手段が、間隙（１１６）を密閉する際に形成される通路（１０６）と結合されており、かつ、通路（１０６）内にガス流（２０８、３０２）を発生させるために、通路（１０６）からガスを吸い出すように、構成されている、態様１から３のいずれかの態様に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
［態様５］
さらに、粉末循環路（４０４）を有し、前記粉末循環路がガス吸い出し手段（２１２）及び／又はガス供給源（２１０）と結合されており、かつ、ガス吸い出し手段（２１２）によって吸い出されたガス、かつ／又はガス供給源（２１０）によって通路（１０６）を通して圧縮されたガス内に存在する粉末材料（１１８）を、設備（４００）の粉末貯蔵部（４０８）内へ戻すように、構成されている、態様４に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
［態様６］
シールシステム（１００、２００、３００）が、プロセスチャンバ（４１０）内でプレートアセンブリ（１１２）が上側へ移動する際に、かつ／又は積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する間、通路（１０６）内にガス流（２０８、３０２）を発生させるように、構成されている、態様３から５のいずれかの態様に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
［態様７］
さらに、１つ又は複数の圧力センサ（２０６ａ、２０６ｂ）を有し、前記圧力センサが、通路（１０６）内の圧力を検出するように構成されており、シールシステム（１００、２００，３００）が、通路（１０６）内の圧力と周囲圧、特にプロセスチャンバ（４１０）内の圧力との間の圧力差を減少させるように、構成されている、態様１から６のいずれかの態様に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
［態様８］
ガス供給源（２１０）及び／又はガス吸い出し手段（２１２）が、通路（１０６）内の圧力と周囲圧に基づいて前記圧力差を減少させるように、構成されている、態様３から５のいずれかの態様に従属している場合に、態様７に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
［態様９］
シールシステム（１００、２００、３００）が、前記通路（１０６）内に、プレートアセンブリ（１１２）を中心として、前記通路（１０６）の周方向にガス流（２０８）を発生させるように、構成されている、態様１から８のいずれかの態様に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
［態様１０］
シールシステム（１００、２００、３００）が、前記通路（１０６）内に、通路（１０６）の周方向に対して実質的に垂直にガス流（３０２）を発生させるように、構成されている、態様１から９のいずれかの態様に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
［態様１１］
さらに、１つ又は複数の過圧接続端（２０２ａ、２０２ｂ）と１つ又は複数の負圧接続端（２０４ａ、２０４ｂ）を有し、通路（１０６）の形成の際に、過圧接続端（２０２ａ、２０２ｂ）と負圧接続端（２０４ａ、２０４ｂ）が通路方向において交互になるように、通路（１０６）に結合されるように、配置される、
態様１から９のいずれかの態様に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
［態様１２］
通路（１０６）を形成する場合に、通路方向において、過圧接続端（２０２ａ、２０２ｂ）と負圧接続端（２０４ａ、２０４ｂ）のそれぞれ互いに連続する接続端の間隔が等しい長さであるように、過圧接続端（２０２ａ、２０２ｂ）と負圧接続端（２０４ａ、２０４ｂ）が通路（１０６）に結合されている、態様１１に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
［態様１３］
さらに１つ又は複数の供給導管通路（２１４、３０４、３０６、３０８）を有し、前記供給導管通路を介して１つ又は複数の過圧接続端（２０２ａ、２０２ｂ）及び／又は１つ又は複数の負圧接続端（２０４ａ、２０４ｂ）が、間隙（１１６）を密閉する際に形成される通路（１０６）と結合されており、いずれかの供給導管通路（２１４、３０４、３０６、３０８）の断面が、第１のシール（１０２）と第２のシール（１０４）の間の領域内へ入る前に狭められ、かつ／又は供給導管通路（２１４、３０４、３０６、３０８）が広げられる、態様１１又は１２に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
［態様１４］
さらに、プロセッサ（４０６）を有し、前記プロセッサが、圧力センサを用いて通路（１０６）内のガス流を、通路とプロセスチャンバの間の圧力差を最小限に抑えるように、構成されている、態様１３に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
［態様１５］
第１のシール（１０２）が第２のシール（１０４）よりも、より摩耗に耐える材料を有している、態様１から１４のいずれかの態様に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
［態様１６］
積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備（４００）用のシステム（４０２）であって、システム（４０２）が：
態様１から１５のいずれかの態様に記載のシールシステム（１００、２００、３００）、及び
前記シールシステム（１００、２００、３００）と結合された、上側及び／又は下側へ走行可能なプレートアセンブリ（１１２）、
を有している、システム（４０２）。
［態様１７］
積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備（４００）であって、設備（４００）が：
態様１６に記載のシステム（４０２）を有し、
プロセスチャンバ（４１０）を有し、前記プロセスチャンバ内にシステム（４０２）が配置されており；
積層造形法を用いて粉末材料（１１８）から三次元のワークピースを製造するために、粉末材料（１１８）をプロセスチャンバ（４１０）内へ供給するための粉末貯蔵部（４０８）を有し、前記粉末貯蔵部（４０８）が、シールシステム（１００、２００、３００）によって吸い出された粉末材料（１１８）を粉末貯蔵部（４０８）へ供給するために、前記シールシステム（１００、２００、３００）と結合されており、かつ
三次元のワークピースを製造するために、プレートアセンブリ（１１２）上に分配された粉末層を照射するための照射ユニット（４１２）を有している、
設備（４００）。
［態様１８］
さらに、１つ又は複数のセンサ（４１４）を有し、前記センサが、プロセスチャンバ（４１０）内、及び／又は設備（４００）の周囲内の圧力を検出するように、構成されている、態様１７に記載の設備（４００）。

Claims (16)

1. 積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備（４００）用のシールシステム（１００、２００、３００）であって、前記シールシステム（１００、２００、３００）は、
   第１のシール（１０２）を有し、前記第１のシールが、第１の周囲（１０８）上で、プロセスチャンバ内壁（１１０）と設備（４００）のプロセスチャンバ（４１０）内の粉末材料（１１８）を支持するプレートアセンブリ（１１２）との間の間隙（１１６）を密閉するように、形成されており、かつ
   第２のシール（１０４）を有し、前記第２のシールが、第２の周囲（１１４）上で、プロセスチャンバ内壁（１１０）と設備（４００）のプロセスチャンバ（４１０）内の粉末材料（１１８）を支持するプレートアセンブリ（１１２）との間の間隙（１１６）を密閉するように、形成されており、
   前記第１のシール（１０２）と前記第２のシール（１０４）が前記プレートアセンブリ（１１２）に取り付けられており、前記第１のシール（１０２）が前記第２のシール（１０４）から離隔しており、前記第１のシール（１０２）と前記第２のシール（１０４）によって、プロセスチャンバ内壁（１１０）とプレートアセンブリ（１１２）の間の間隙（１１６）を密閉し、前記シールシステム（１００、２００、３００）の端縁において、前記第１のシール（１０２）と前記第２のシール（１０４）の間に通路（１０６）が形成されており、
   前記シールシステム（１００、２００、３００）が、前記通路（１０６）内に、プレートアセンブリ（１１２）を中心として周方向に、及び／又は、前記通路（１０６）の周方向に対して垂直に、ガス流（２０８）を発生させるように、構成されている、
   シールシステム（１００、２００、３００）。
2. シールシステム（１００、２００、３００）の端縁が、シールシステム（１００、２００、３００）の一周する端縁を有しており、前記端縁に、間隙（１１６）を密閉する際に通路（１０６）が形成される、請求項１に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
3. さらに、ガス供給源（２１０）を有し、前記ガス供給源が、間隙（１１６）を密閉する際に形成される通路（１０６）と結合されており、かつ、通路（１０６）内にガス流（２０８、３０２）を発生させるために、ガスを通路（１０６）へ供給するように構成されている、請求項１又は２に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
4. さらに、ガス吸い出し手段（２１２）を有し、前記ガス吸い出し手段が、間隙（１１６）を密閉する際に形成される通路（１０６）と結合されており、かつ、通路（１０６）内にガス流（２０８、３０２）を発生させるために、通路（１０６）からガスを吸い出すように、構成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
5. さらに、粉末循環路（４０４）を有し、前記粉末循環路がガス吸い出し手段（２１２）及び／又はガス供給源（２１０）と結合されており、かつ、ガス吸い出し手段（２１２）によって吸い出されたガス、かつ／又はガス供給源（２１０）によって通路（１０６）を通して圧縮されたガス内に存在する粉末材料（１１８）を、設備（４００）の粉末貯蔵部（４０８）内へ戻すように、構成されている、請求項４に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
6. シールシステム（１００、２００、３００）が、プロセスチャンバ（４１０）内でプレートアセンブリ（１１２）が上側へ移動する際に、かつ／又は積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する間、通路（１０６）内にガス流（２０８、３０２）を発生させるように、構成されている、請求項３から５のいずれか１項に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
7. さらに、１つ又は複数の圧力センサ（２０６ａ、２０６ｂ）を有し、前記圧力センサが、通路（１０６）内の圧力を検出するように構成されており、シールシステム（１００、２００，３００）が、通路（１０６）内の圧力と周囲圧との間の圧力差を減少させるように、構成されている、請求項１から６のいずれか１項に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
8. さらに、１つ又は複数の圧力センサ（２０６ａ、２０６ｂ）を有し、前記圧力センサが、通路（１０６）内の圧力を検出するように構成されており、シールシステム（１００、２００，３００）が、通路（１０６）内の圧力と周囲圧との間の圧力差を減少させるように、構成されており、
   ガス供給源（２１０）及び／又はガス吸い出し手段（２１２）が、通路（１０６）内の圧力と周囲圧に基づいて前記圧力差を減少させるように、構成されている、請求項３から５のいずれか１項に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
9. さらに、１つ又は複数のガス供給接続端（２０２ａ、２０２ｂ）と１つ又は複数の負圧接続端（２０４ａ、２０４ｂ）を有し、通路（１０６）の形成の際に、ガス供給接続端（２０２ａ、２０２ｂ）と負圧接続端（２０４ａ、２０４ｂ）が通路方向において交互になるように、通路（１０６）に結合されるように、配置される、
   請求項１から８のいずれか１項に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
10. 通路（１０６）を形成する場合に、通路方向において、ガス供給接続端（２０２ａ、２０２ｂ）と負圧接続端（２０４ａ、２０４ｂ）のそれぞれ互いに連続する接続端の間隔が等しい長さであるように、ガス供給接続端（２０２ａ、２０２ｂ）と負圧接続端（２０４ａ、２０４ｂ）が通路（１０６）に結合されている、請求項９に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
11. さらに１つ又は複数の供給導管通路（２１４、３０４、３０６、３０８）を有し、前記供給導管通路を介して１つ又は複数のガス供給接続端（２０２ａ、２０２ｂ）及び／又は１つ又は複数の負圧接続端（２０４ａ、２０４ｂ）が、間隙（１１６）を密閉する際に形成される通路（１０６）と結合されており、いずれかの供給導管通路（２１４、３０４、３０６、３０８）の断面が、第１のシール（１０２）と第２のシール（１０４）の間の領域内へ入る前に狭められ、かつ／又は供給導管通路（２１４、３０４、３０６、３０８）が広げられる、請求項９又は１０に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
12. さらに、プロセッサ（４０６）を有し、前記プロセッサが、圧力センサを用いて通路（１０６）内のガス流を、通路とプロセスチャンバ（４１０）の間の圧力差を最小限に抑えるように、構成されている、請求項１１に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
13. 第１のシール（１０２）が第２のシール（１０４）よりも、より摩耗に耐える材料を有している、請求項１から１２のいずれか１項に記載のシールシステム（１００、２００、３００）。
14. 積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備（４００）用のシステム（４０２）であって、システム（４０２）が：
    請求項１から１３のいずれか１項に記載のシールシステム（１００、２００、３００）、及び
    前記シールシステム（１００、２００、３００）と結合された、上側及び／又は下側へ走行可能なプレートアセンブリ（１１２）、
    を有している、システム（４０２）。
15. 積層造形法を用いて三次元のワークピースを製造する設備（４００）であって、設備（４００）が：
    請求項１４に記載のシステム（４０２）を有し、
    プロセスチャンバ（４１０）を有し、前記プロセスチャンバ（４１０）内にシステム（４０２）が配置されており；
    積層造形法を用いて粉末材料（１１８）から三次元のワークピースを製造するために、粉末材料（１１８）をプロセスチャンバ（４１０）内へ供給するための粉末貯蔵部（４０８）を有し、前記粉末貯蔵部（４０８）が、シールシステム（１００、２００、３００）によって吸い出された粉末材料（１１８）を粉末貯蔵部（４０８）へ供給するために、前記シールシステム（１００、２００、３００）と結合されており、かつ
    三次元のワークピースを製造するために、プレートアセンブリ（１１２）上に分配された粉末層を照射するための照射ユニット（４１２）を有している、
    設備（４００）。
16. さらに、１つ又は複数のセンサ（４１４）を有し、前記センサが、プロセスチャンバ（４１０）内、及び／又は設備（４００）の周囲内の圧力を検出するように、構成されている、請求項１５に記載の設備（４００）。

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